BR112020005503B1

BR112020005503B1 - Sistema de aditivo e composição de polímero que aprimora resistência de papel, uso dos mesmos e fabricação de produtos de papel

Info

Publication number: BR112020005503B1
Application number: BR112020005503-4A
Authority: BR
Inventors: Chen Lu; Jenna Rabideau
Original assignee: Kemira Oyj
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2023-04-04
Also published as: CA3031639A1; BR112020005503A2; CN111433407B; ES2926244T3; PL3684973T3; EP3684973B1; PT3684973T; US20190249370A1; WO2019057350A1; EP3684973A1; CN111433407A; US10914038B2

Abstract

A presente invenção se refere a uma composição de polímero que compreende um polímero sintético aniônico e um polissacarídeo aniônico. A presente invenção se refere adicionalmente a um sistema de aditivo de resistência, usos do mesmo, um produto de papel e um método de produção.

Description

Campo da invenção

[0001] A presente invenção se refere a uma composição de polímero, sistema de aditivo de resistência, seu uso e produção de um produto de papel.

Antecedentes

[0002] Na fabricação de tipos de papel que entram em contato com a umidade ou água durante o processamento ou uso de, por exemplo, papel toalha, lenço removedor e certos tipos de papel de embalagem, os aditivos de resistência a úmido são amplamente adicionados à suspensão de polpa para fornecer resistência a úmido ao produto de papel. Isso se deve ao fato de que uma manta de fibra de celulose não tratada perderá tipicamente 95 - 97 % de sua resistência quando saturada com água. O termo “resistência a úmido” se refere à resistência de papelão ou papel acabado após ter sido remolhado por água. A resistência a úmido pode ser de natureza temporária ou permanente. Um produto de papel que, quando colocado em um meio aquoso, retém uma porção substancial de sua resistência a úmido inicial ao longo do tempo, é considerado como tendo resistência a úmido permanente satisfatória. Por outro lado, um produto de papel para o qual a resistência a úmido é suficiente para o uso pretendido, mas que decai ao longo do tempo mediante a embebição em água, é considerado como tendo resistência a úmido temporária satisfatória.

[0003] Um aditivo de resistência a úmido permanente comum é poliamidoamina epicloro-hidrina (PAE), que contém grupos funcionais de azetidínio catiônico. Dois mecanismos foram propostos para explicar a melhoria da resistência a úmido por PAE. Um é através da interação entre grupos de azetidínio e os sítios aniônicos em fibras e partículas finas (principalmente grupos de carboxila), e o outro é através da autorreticulação de PAE. As resinas de PAE de resistência a úmido são frequentemente aplicadas em altas dosagens que podem causar muitos problemas de operação de produção.

[0004] A maioria das polpas virgens branqueadas têm baixa condutividade e baixa demanda catiônica. No entanto, as resinas de PAE de resistência a úmido comerciais têm uma alta densidade de carga catiônica, tipicamente entre 2 e 3 meq/g. Consequentemente, as altas dosagens de resinas de PAE exigidas para fornecer a resistência a úmido desejada convertem frequentemente a carga líquida de suspensão de polpa de aniônica para catiônica, resultando em uma fraca retenção de PAE e baixa eficiência de PAE. Além disso, a resina de PAE não retida se acumula no sistema de água, resultando em drenagem insuficiente, entupimentos de fios e feltros, defeitos e quebras de folha e formação de espuma aumentada exigindo maior uso de antiespumante. A resina de PAE não retida excessiva pode gerar depósitos em estágios posteriores da produção de papel, por exemplo, na superfície Yankee e endurecer o revestimento de crepom, resultando no desempenho na crepagem insatisfatório. Além disso, os feltros entupidos produzem faixas de alta umidade, que, por sua vez, retiram o revestimento crepado.

[0005] Consulte, por exemplo, a publicação por Clay Campbell, Chen Lu, Junhua Chen, Adrian Stuart, Towel/Facial Wet End Optimization: Utilizing Strength Additives and Functional Promoters, Tissue World, agosto/setembro de 2012.

[0006] Carboximetilcelulose (CMC) foi usada no passado juntamente com as resinas de PAE de resistência a úmido, mas essa combinação tem limitações. CMC fornece melhoria na resistência à tração a úmido e seco. Além disso, CMC normalmente porta densidade de carga aniônica relativamente alta e pode converter de modo eficaz as suspensões de polpa em carga negativa. No entanto, os produtos de CMC comerciais são entregues na forma seca e as unidades de fabricação dispendiosas são necessárias antes de qualquer aplicação. Em muitos casos, o processo de fabricação é incompleto ou inconsistente, levando a CMC parcialmente hidratada, desenvolvimento de resistência insatisfatório e filtros obstruídos. Adicionalmente, CMC é propensa ao crescimento microbiológico.

[0007] Os documentos US 3049469 e US 6939443 revelam que os copolímeros sintéticos de acrilamida e ácido acrílico obtidos por polimerização em solução são usados como uma alternativa à CMC se um produto de solução fácil de manusear for exigido pelo produtor de papel. Os produtos de polimerização em solução são fornecidos na forma líquida e se misturam facilmente com a água de diluição. Não há necessidade de uma unidade de fabricação dispendiosa ou um tanque de envelhecimento pós-diluição extra. No entanto, os polímeros sintéticos não fornecem desenvolvimento de resistência comparável como CMC em custo similar. Além disso, os produtos sintéticos têm uma janela de operação estreita e fornece apenas desempenho de resistência ideal em razões de peso estreitas entre polímero aniônico sintético e PAE. Se a razão for muito alta ou muito baixa, as propriedades de resistência diminuirão significativamente.

[0008] Há uma necessidade de minimizar os problemas em questão e aprimorar a produção geral de papéis. Consequentemente, sistemas e aditivos de resistência fáceis de manusear e mais econômicos ainda são altamente desejados por muitos produtores de papel.

[0009] Há uma necessidade de novas maneiras para produzir papel para fornecer atributos de papel aprimorados ou mantidos, como resistência, enquanto aprimora a operação da máquina de papel. Também é desejável fornecer maneiras mais ecologicamente corretas para a produção de papel.

Sumário da invenção

[0010] De acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecida uma composição de polímero aniônico inovadora que compreende um polímero sintético aniônico e um polissacarídeo aniônico. A presente composição de polímero aniônico mostra desempenho de resistência satisfatório em processos de fabricação de papel.

[0011] A presente composição de polímero aniônico também fornece um promotor aniônico à base de solução para um aditivo catiônico, de preferência, um aditivo catiônico de resistência reativa. A presente composição de polímero pode ser entregue em uma forma líquida, por exemplo, como uma solução ou dispersão, com teor de sólidos relativamente alto e baixa viscosidade em volume. Essa composição de polímero aniônico forneceu resistência à tração a seco e úmido significativamente maior a um produto de papel que um produto de polimerização em solução aniônico sintético convencional. A composição de polímero também mostrou um desempenho de resistência comparável com ou melhor que CMC. Visto que a composição de polímero aquosa tem menor viscosidade com maior teor de sólidos, por exemplo, em comparação a uma solução aquosa de CMC, a mesma é fácil de manusear, e soluções podem ser feitas e armazenadas em maiores teores de sólido que exigem menor espaço de tanque de armazenamento. Além disso, a aplicação da composição de polímero aquosa é mais fácil, tanto quando aplicada ao material de polpa aquosa quanto especialmente quando aplicada à manta, visto que se deseja manter a quantidade de água adicionada a mais baixa possível.

[0012] Além disso, a composição de polímero aniônico inovadora tem uma ampla janela de operação e as propriedades de resistência de papel aprimoradas podem ser alcançadas em uma ampla faixa dos aditivos catiônicos, aditivos de resistência reativa especialmente catiônicos, para a composição de polímero aniônico. Os processos de fabricação de papel comerciais oscilam regularmente ao longo do tempo e os operadores de máquina de papel precisam ajustar as dosagens de aditivos químicos para produzir frequentemente produtos de papel dentro das especificações. Como resultado, a ampla janela de operação é uma propriedade importante para um aditivo de fabricação de papel de modo que os operadores possam alcançar dosagens químicas ideais rapidamente durante as oscilações de máquina de papel normal sem produzir produtos fora das especificações.

[0013] A composição de polímero aniônico inovadora facilita a fixação aprimorada do aditivo catiônico, aditivo catiônico de resistência especialmente reativa, às fibras, e permite o aumento de sua dosagem. Embora a composição de polímero aniônico inovadora tenha como objetivo aprimorar as propriedades de resistência de papel, a mesma também pode ser usada para manter as propriedades de resistência desejadas, por exemplo, enquanto reduz a gramatura de produto de papel ou aumenta a quantidade de carga, que são conhecidas para diminuir a resistência de papel.

Descrição detalhada

[0014] A presente invenção se refere a uma composição de polímero aniônico que compreende uma mistura de um polímero sintético aniônico e um polissacarídeo aniônico. De preferência, a composição de polímero aniônico está na forma de uma solução aquosa. Em uma modalidade, a composição de polímero aniônico pode consistir apenas na mistura do polímero sintético aniônico e do polissacarídeo aniônico.

[0015] Como usado no presente documento para a composição de polímero aniônico, o polímero sintético aniônico e o polissacarídeo aniônico, entende-se por aniônico uma carga aniônica líquida, isto é, grupos ou unidades catiônicas podem estar presentes na composição, polímero e/ou polissacarídeo, mas apenas na medida em que a carga geral da composição de polímero, do polímero sintético e do polissacarídeo permanece aniônica líquida (em pH 8). De modo similar, como usado no presente documento para o aditivo (ou aditivos) catiônico, entende-se por catiônico uma carga catiônica líquida, isto é, grupos ou unidades aniônicas podem estar presentes, mas apenas na medida em que a carga geral do aditivo (ou aditivos) catiônico permanece catiônica líquida (em pH 7).

[0016] A composição de polímero aniônico pode ser fornecida na forma de um pó seco ou um líquido, como uma composição de polímero aquosa. De preferência, é obtenível uma composição de polímero aquosa estável que compreende os ditos dois componentes aniônicos. De preferência, é fornecida uma mistura homogênea da composição de polímero. Sem o desejo de se ater à teoria, acredita-se que a estabilidade da composição de polímero aquosa obtida se deve, por exemplo, à interligação das cadeias de polímero. Outros recursos que podem influenciar a estabilidade da composição de polímero obtida podem ser um alto emaranhado físico e entrelaçamento das cadeias de polímero e, adicionalmente, a estabilização por ligações de hidrogênio e forças de van der Waals. Em comparação a, por exemplo, composições aquosas de polímeros enxertados, as ditas composições enxertadas são mais viscosas que uma mistura aquosa com o mesmo teor de sólidos, assim, uma mistura é mais fácil de manusear e tem bom desempenho para propriedades de resistência, especialmente resistência a úmido inicial e resistência a seco. Adicionalmente, a presente composição de polímero é microbiologicamente mais estável que, por exemplo, CMC sozinha, assim, as perdas de desempenho devido à deterioração microbiológica são minimizadas.

[0017] A composição de polímero aquosa da presente invenção pode ter um teor de sólidos de cerca de 1-50 % em peso, como 5-50 % em peso, 5-30 % em peso ou 10-30 % em peso, com base no peso total da composição de polímero. As composições que têm teores de sólidos dentro dessas faixas são fáceis de bombear e diluir sem equipamento especial e dispendioso. Além disso, as composições de polímero que têm teores de sólidos dentro dessas faixas podem ser entregues aos clientes com um custo de transporte razoável.

[0018] A composição de polímero aniônico da presente invenção também pode ser fornecida na forma de um pó seco que tem teor de sólidos de pelo menos 80 % em peso, como pelo menos 90 % em peso ou pelo menos 95 % em peso. Em outras palavras, a composição de polímero na forma de um pó seco pode ter um teor de umidade de no máximo 20 % em peso, como no máximo 15 % em peso ou no máximo 10 % em peso. As composições na forma de pó secos são vantajosas devido ao transporte economicamente rentável e vida de prateleira mais longa. Mesmo que as unidades de diluição e fabricação possam ser necessárias no sítio de uso para obter uma solução de aditivo que pode ser adicionada ao processo de fabricação de papel, acredita-se que tanto a fabricação quanto a diluição da composição de polímero aniônico na forma de pó seco são mais fáceis que a fabricação e diluição de CMC seca em separado, visto que a menor viscosidade de solução com o mesmo teor de sólidos pode ser alcançada, ou a mesma viscosidade com o maior teor de sólidos.

[0019] A presente composição de polímero aniônico que compreende o polímero sintético aniônico e polissacarídeo aniônico está, de preferência, presente na forma de uma solução aquosa. Como usado no presente documento, uma composição de polímero aquosa aniônico destina-se a abranger também uma dispersão aquosa, que inclui, por exemplo, soluções que podem conter menores quantidades de material incompletamente dissolvido ou parcialmente dissolvido ou resíduos não dissolvidos ou incompletamente dissolvidos. Assim, a expressão composição de polímero aquosa no presente documento deve ser interpretada como uma solução ou dispersão da mesma. Uma solução aquosa da composição de polímero aniônico é preferencial quando usada em um processo de fabricação de papel. Como usado no presente documento, uma solução aquosa de um polímero sintético aniônico e polissacarídeo aniônico destina-se a abranger também uma dispersão aquosa da mesma.

[0020] A composição de polímero aniônico pode ser preparada bem antes do uso em um processo de fabricação de papel, ou pode ser preparada no local da fábrica de papel, em que uma solução aquosa do polímero sintético aniônico e uma solução aquosa do polissacarídeo aniônico podem ser misturadas logo antes da adição ao processo de fabricação de papel. Se o polímero sintético aniônico e o polissacarídeo aniônico forem supridos para a fábrica de papel na forma seca, os mesmos podem ser misturados juntos, sendo que a mistura seca é fabricada e diluída em teor de sólidos desejado com água antes da adição ao processo de fabricação de papel. Alternativamente, o polissacarídeo aniônico seco pode ser dissolvido em uma solução aquosa do polímero sintético aniônico, ou polímero sintético aniônico seco pode ser dissolvido em uma solução aquosa do polissacarídeo aniônico.

[0021] Os polímeros sintéticos aniônicos podem ser selecionados a partir do grupo de polímeros polimerizados a partir dos monômeros de vinila que fornecem unidades aniônicas, e podem ser selecionados a partir do grupo de polímeros polimerizados a partir de monômeros de vinila que fornecem unidades não iônicas e/ou unidades catiônicas. Se as unidades catiônicas estiverem presentes, a carga líquida ainda deve ser aniônica.

[0022] Os polímeros sintéticos aniônicos podem ser selecionados a partir do grupo de polímeros polimerizados a partir dos monômeros de vinila que fornecem unidades aniônicas. O polímero sintético aniônico pode compreender unidades aniônicas que se originem dos monômeros de vinila. Os monômeros de vinila que fornecem unidades aniônicas ao polímero sintético aniônico podem ser selecionados a partir do grupo que consiste em monômeros que contêm, por exemplo, um grupo funcional de ácido carboxílico, um grupo funcional de ácido sulfônico, um grupo funcional de ácido fosfônico, seu solúvel em água correspondente ou sais dispersíveis e quaisquer combinações dos mesmos.

[0023] Como usado no presente documento, entende-se por monômeros de vinila os monômeros que contêm pelo menos uma ligação dupla carbono-carbono, seja como parte de vinila, alila, acriloíla ou qualquer outra estrutura.

[0024] Os exemplos específicos de monômeros de vinila que fornecem unidades aniônicas ao polímero sintético aniônico podem ser selecionados a partir do grupo que consiste em ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maleico, ácido itacônico, ácido vinil sulfônico, ácido 2-acrilamido-2- metilpropano sulfônico (AMPS), ácido acrilamidometanossulfônico, ácido acrilamidoetanossulfônico, ácido 2-hidroxi-3- acrilamidapropanossulfônico, ácido estirenossulfônico e ácido vinilfosfônico, seu solúvel em água correspondente ou metal alcalino dispersível, metal alcalinoterroso e sais de amônio e quaisquer combinações dos mesmos. Os monômeros de vinila podem ser selecionados a partir do grupo que consiste em ácido acrílico, seu solúvel em água ou metal alcalino dispersível, metal alcalinoterroso e sais de amônio e quaisquer combinações dos mesmos.

[0025] O polímero sintético aniônico pode compreender unidades não iônicas que se originem dos monômeros de vinila. Os monômeros de vinila que podem fornecer unidades não iônicas ao polímero sintético aniônico podem ser selecionados a partir do grupo que consiste em monômeros à base de acrilamida, como (met)acrilamida, dialquilaminoalquil (met)acrilamidas, por exemplo, dialquilaminopropil (met)acrilamidas, monômeros à base de acrilamida hidrofobicamente derivatizados, como N-terc- butilacrilamida (TBAm), N-octadecilacrilamida (ODAm), N- difenilmetilacrilamida (DPMAm) ou N-isopropilacrilamida (NIPAM); monômeros à base de acrilato, como alquil (met)acrilatos, alcoxialquil(met)acrilatos, dialquilaminoalquil(met)acrilatos, por exemplo, dimetilaminoetil(met)acrilato; N-vinilcarbamidas, como N- vinilformamida; estireno; acrilonitrila; acetato de vinila; N-vinilpirrolidona; N-vinil-2-caprolactama; anidrido maleico; viniléteres, como 2-hidroxibutilviniléter; e quaisquer combinações dos mesmos. Especialmente, os monômeros de vinila que fornecem unidades não iônicas ao polímero sintético aniônico podem ser selecionados a partir dos monômeros à base de acrilamida.

[0026] O polímero sintético aniônico da composição de polímero pode compreender baixas quantidades de unidades catiônicas, visto que a carga líquida do dito polímero sintético permanece aniônica. Tais polímeros sintéticos aniônicos podem ser obtidos pela polimerização de uma mistura de monômeros que compreende monômeros aniônicos, monômeros catiônicos ou zwitteriônicos e, opcionalmente, monômeros não iônicos, presentes em quantidades que fornecem anionicidade líquida ao polímero obtido (em pH 8).

[0027] Os monômeros de vinila que fornecem unidades catiônicas podem ser selecionados a partir do grupo que consiste em dimetilaminoetil metacrilato (DMAEM), dimetilaminoetil acrilato (DMAEA), dietilaminoetil acrilato (DEAEA), dietilaminoetil metacrilato (DEAEM) e suas formas de amônio quaternário feitas com sulfato de dimetila ou cloreto de metila, poliacrilamidas modificadas pela reação de Mannich, cloridrato de dialilciclo-hexilamina (DACHA HCl), cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC), cloreto de metacrilamidopropiltrimetilamônio (MAPTAC), vinilpiridina, vinilimidazol, alil amina (ALA) e quaisquer combinações dos mesmos.

[0028] O polímero sintético aniônico da composição de polímero pode ser um homopolímero de pelo menos um monômero aniônico, obtenível, por exemplo, pela polimerização de monômeros aniônicos, de preferência, um ou mais dos monômeros de vinila listados acima que fornecem unidades aniônicas ao polímero sintético aniônico ou polimerização de monômeros de (met)acrilamida para obter poli(met)acrilamida seguido de um ácido completo ou hidrólise alcalina da poli(met)acrilamida.

[0029] O polímero sintético aniônico pode ser um copolímero de acrilamida e ácido acrílico, seu solúvel em água ou metal alcalino dispersível, metal alcalinoterroso ou sais de amônio, e quaisquer combinações dos mesmos.

[0030] O polímero sintético aniônico da composição de polímero pode ser uma poliacrilamida aniônica (APAM), de preferência, um copolímero de pelo menos um monômero aniônico e (met)acrilamida ou poli(met)acrilamida parcialmente hidrolisada. Com mais preferência, o polímero sintético aniônico é poli(ácido acrílico-co-acrilamida).

[0031] O polímero sintético aniônico pode consistir essencialmente em poliacrilamida aniônica.

[0032] O polímero sintético aniônico pode ser preparado pela polimerização em solução, polimerização em gel, polimerização em emulsão ou polimerização em dispersão. O polímero sintético aniônico pode estar na forma de uma solução, pó seco, emulsão ou dispersão.

[0033] O peso molecular ponderal médio do polímero sintético aniônico pode estar na faixa de cerca de 5 000 Da a cerca de 10 MDa, de preferência, cerca de 50 000 Da a cerca de 5 MDa, com mais preferência, cerca de 50 000 Da a cerca de 1 MDa. Acredita-se que os polímeros sintéticos aniônicos que têm peso molecular nessas faixas fornecem maior melhoria de resistência, evitando ainda excesso de floculação quando adicionados ao material de polpa aquosa.

[0034] A escolha de um polímero sintético aniônico particular será dependente do material, carga, qualidade da água, tipo de papel e similares.

[0035] De preferência, o polímero sintético aniônico é hidrofílico e solúvel em água.

[0036] Outros componentes, como agentes de transferência de cadeia, agentes de quelação, tensoativos e sais inorgânicos, também pode estar presentes e ser usados ao preparar o polímero sintético aniônico, como bem conhecido por uma pessoa versada.

[0037] O polímero sintético aniônico pode estar presente na composição de polímero aniônico em uma quantidade de cerca de 5-95 % em peso, como cerca de 10-80 % em peso, ou cerca de 20-70 % em peso, com base no teor de sólidos da composição de polímero. As composições de polímero aquoso que têm o teor de polímero sintético aniônico dentro dessas faixas são fáceis de bombear e diluir sem equipamento especial e dispendioso, e composições de polímero aniônico na forma de pó seco são fáceis de fabricar e diluir, fornecendo soluções com teores de sólidos razoáveis e viscosidades manuseáveis. Adicionalmente, as composições de polímero que têm o teor de polímero sintético aniônico dentro dessas faixas têm uma ampla janela de operação e as propriedades aprimoradas de resistência de papel podem ser alcançadas em uma ampla faixa de peso do aditivo catiônico, especialmente o aditivo catiônico de resistência reativa, para a composição de polímero aniônico. Além disso, as composições de polímero que têm o teor de polímero sintético dentro dessas faixas podem ser entregues aos clientes com um custo de transporte razoável.

[0038] Os benefícios acima também podem ser obteníveis pelas composições de polímero aniônico que têm uma razão de peso (seco/seco) entre o dito polímero sintético aniônico (por exemplo, APAM) e o dito polissacarídeo aniônico (por exemplo, CMC) na faixa de 1:20 - 20:1, de preferência 1:10 - 10:1, como 1:10 - 5:1, 1:10 - 2:1, 1:10 - 1:5, 1:10 - 1:2 ou 1:5 - 1:1. Essas razões de peso podem fornecer controle de viscosidade eficaz da composição de polímero aniônico na forma de uma solução aquosa. As razões de peso que fornecem maior teor de polímero sintético aniônico à composição podem ser mais eficazes no fornecimento de composições aquosas com menores viscosidades. As razões de peso que fornecem maior teor de polissacarídeo aniônico à composição podem ser mais eficazes no fornecimento de aprimoramento da resistência.

[0039] Como usado no presente documento, entende-se por um polissacarídeo aniônico um polissacarídeo de tipo único ou uma combinação de diferentes polissacarídeos. O polissacarídeo aniônico pode ser selecionado a partir do grupo que consiste em polissacarídeos à base de celulose aniônica, polissacarídeos à base de alginato aniônico, polissacarídeos à base de guar aniônica, polissacarídeos à base de amido aniônico e quaisquer combinações dos mesmos. O polissacarídeo aniônico pode ser selecionado a partir do grupo que consiste em polissacarídeos à base de celulose aniônica, polissacarídeos à base de amido aniônico e quaisquer combinações dos mesmos.

[0040] O polissacarídeo aniônico pode estar presente na composição de polímero em uma quantidade de no máximo 95 % em peso, como no máximo 80 % em peso, ou no máximo 70 % em peso, com base no teor de sólidos da composição de polímero. O polissacarídeo aniônico pode estar presente na composição de polímero em uma quantidade de cerca de 1-95 % em peso, como cerca de 10-80 % em peso, cerca de 10-80 % em peso, cerca de 20-70 % em peso ou cerca de 30-60 % em peso, com base no teor de sólidos da composição de polímero. Por exemplo, as composições de polímero aquoso que têm o teor de polissacarídeo dentro dessas faixas são fáceis de bombear e diluir sem equipamento especial e dispendioso. Além disso, as composições de polímero que têm o teor de polissacarídeo aniônico dentro dessas faixas podem ser entregues aos clientes com um custo de transporte razoável.

[0041] O peso molecular ponderal médio do polissacarídeo aniônico (por exemplo, CMC) pode estar na faixa de cerca de 50 000 Da a cerca de 1 000 000 Da.

[0042] A celulose de polpa pode se ligar fortemente aos polissacarídeos à base de celulose através de ligação de hidrogênio e forças de van der Waals devido a suas similaridades estruturais. Essa forte interação favorece o desenvolvimento de resistência de papel. Assim, os polissacarídeos à base de celulose aniônica são mais benéficos que muitos outros.

[0043] Os polissacarídeos à base de celulose aniônica podem ser selecionados a partir do grupo que consiste em celuloses oxidadas, celuloses fosforiladas, éteres de celulose aniônica e quaisquer combinações dos mesmos. Adequadamente, o polissacarídeo à base de celulose aniônica compreende um ou mais éteres de celulose aniônica, especialmente, uma ou mais celuloses carboximetiladas.

[0044] Os éteres de celulose aniônica podem ser selecionados a partir do grupo que consiste em carboximetilcelulose (CMC); carboximetil- hidroxietilcelulose (CMHEC); carboximetilmetilcelulose (CMMC); e quaisquer combinações dos mesmos. Um exemplo particularmente preferencial de éteres de celulose aniônica é carboximetilcellulose (CMC).

[0045] Os exemplos de polissacarídeos à base de guar aniônica podem ser selecionados a partir do grupo que consiste em carboximetil-hidroxipropil guar (CMHPG), carboximetil guar (CMG) e quaisquer combinações dos mesmos.

[0046] Os exemplos de polissacarídeos à base de amido aniônico podem ser selecionados a partir do grupo que consiste em amido oxidado, amido fosforilado, amido carboximetilado e quaisquer combinações dos mesmos.

[0047] O polissacarídeo aniônico pode conter grupos de hidroxila e/ou de carboxila. Esses grupos têm capacidade para interagir com aditivos catiônicos de resistência reativa, como grupos de azetidínio de PAE, melhorando, através disso, adicionalmente um grau de reticulação do aditivo de resistência reativa, que resulta em maiores propriedades de resistência a úmido e a seco de papel.

[0048] O polissacarídeo aniônico pode ser polissacarídeo à base de celulose aniônica que consiste essencialmente em CMC. Essa modalidade tem a vantagem de alta compatibilidade com fibras celulósicas devido às similaridades estruturais, e a interação desejada com os aditivos catiônicos de resistência reativa, como grupos de azetidínio de PAE, devido à presença tanto de grupos de hidroxila quanto grupos de carboxila.

[0049] O polissacarídeo aniônico pode ter uma viscosidade de Brookfield de pelo menos 1,5 mPas, como medido a partir de uma solução de polissacarídeo aquoso que tem teor de sólidos 0,1 % em peso, com uso de um viscosímetro Brookfield LVT a 22 °C, fuso 00, 60 rpm. A viscosidade de Brookfield da solução aquosa do polissacarídeo aniônico é proporcional ao peso molecular do polissacarídeo. Um polissacarídeo que têm viscosidade de Brookfield nas faixas definidas possui peso molecular benéfico para fixação da composição em produtos de papel finais. A fixação de polímero é uma função direta de peso molecular de polímero e o maior peso molecular leva a maior eficiência de fixação. Se o polissacarídeo tiver viscosidade muito baixa, indicando um peso molecular muito baixo, pode haver fixação de polímero insuficiente e, consequentemente, desempenho de resistência insatisfatório, especialmente quando a composição de polímero aniônico é adicionada ao material de polpa aquosa. Tipicamente, o polissacarídeo aniônico, especialmente CMC, pode ter peso molecular ponderai médio na faixa de 50 000 - 1 000 000 Da.

[0050] A composição de polímero aniônico pode compreender adicionalmente materiais, como enzimas, micropartículas de sílica e/ou bentonita ou qualquer combinação das mesmas. Tais compostos podem adicionalmente aprimorar as propriedades de resistência, retenção e drenagem.

[0051] A composição de polímero pode ser uma composição de polímero aquosa que tem uma viscosidade de Brookfield de no máximo 50 000 mPas, como no máximo 40 000 mPas ou no máximo 10 000 mPas. As faixas da viscosidade podem ser, por exemplo, cerca de 1 - 50 000 mPas, cerca de 2 - 40 000 mPas, ou 5 - 10 000 mPas, como medido com uso de um viscosímetro Brookfield LVT a 22 °C. Devido ao fato de que a faixa de viscosidade é muito ampla, o fuso e a velocidade precisam ser selecionados adequadamente, os quais uma pessoa versada que conhece a maquinaria teria capacidade. Por exemplo, fuso n° 4, 60 rpm, são adequados ao medir a viscosidade da composição de polímero na faixa de 1000 - 10000 mPas. Para medir as composições de polímero que têm maiores viscosidades, até 50 000 mPas, o mesmo fuso, mas menor velocidade, pode ser usado. A viscosidade de Brookfield da composição de polímero aquosa é proporcional ao teor de sólidos da dita composição. A composição de polímero aquosa tem viscosidade de solução menor que a solução aquosa do polissacarídeo aniônico constituinte sozinho com o mesmo teor de sólidos.

[0052] Em geral, a composição de polímero aniônico tem uma carga líquida aniônica, como medido pela titulação de carga Mütek em pH 8. De preferência, a composição de polímero aniônico tem uma densidade de carga aniônica de cerca de 1,0 - 7,0 meq/g (seco), com mais preferência, 1,0 - 5,0 meq/g (seco), em pH 8. Isso também pode ser revelado como uma densidade de carga de cerca de -1,0 a -7,0 meq/g (seco) ou -1,0 a -5,0 meq/g (seco). As composições de polímero aniônico que têm densidade de carga nessa faixa podem ter interações aprimoradas com cargas catiônicas presentes no processo de fabricação de papel, como com os aditivos catiônicos, aprimorando, através disso, adicionalmente sua fixação às fibras, e propriedades de resistência do papel.

[0053] O polissacarídeo aniônico pode ter uma densidade de carga aniônica de cerca de 1 - 10 meq/g, como 1 - 7.5 meq/g, 1-7 meq/g, de preferência 1 - 5 meq/g, como 1,5 - 5 meq/g, como medido pela titulação de carga Mütek em pH 8. Isso também pode ser revelado como uma densidade de carga de cerca de -1 a -10 meq/g, como -1 a -7,5 meq/g, -1 a -7 meq/g, -1 a -5 meq/g ou -1,5 a -5 meq/g.

[0054] O polímero sintético aniônico pode ter uma densidade de carga aniônica de 0,1 - 10 meq/g, como 0,1 - 7 meq/g, 0,1 - 5 meq/g, 1 - 7 meq/g ou 1-5 meq/g, como medido pela titulação de carga Mütek em pH 8. Isso também pode ser revelado como uma densidade de carga de cerca de -0,1 a -10 meq/g, como -0,1 a -7 meq/g, -0,1 a -5 meq/g ou -1 a -7 meq/g ou -1 a -5 meq/g.

[0055] De preferência, CMC que têm a viscosidade de Brookfield e/ou densidade de carga aniônica mencionadas acima é usada como o polissacarídeo aniônico. Quando usada em conjunto com o aditivo catiônico de resistência reativa, essa fornece adicionalmente desempenho de resistência e janela de operação ideais em termos de razão de peso entre o aditivo catiônico de resistência reativa e a composição de polímero aniônico.

[0056] Deve-se notar que a presente composição de polímero fornece uma resistência de papel aprimorada quando usada na fabricação de papel. Além disso, a presente composição de polímero pode atuar para promover um aditivo catiônico, como aditivo catiônico de resistência reativa, também fornecido ao processo de fabricação de papel, para aprimorar e aumentar adicionalmente o desempenho do aditivo catiônico. Assim, os aprimoramentos adicionais, como drenagem aprimorada e/ou aumento adicional da resistência de papel podem ser fornecidos.

[0057] Sabe-se que os aditivos de resistência aniônica, como CMC ou poliacrilamida aniônica de baixo peso molecular, levam frequentemente a uma diminuição da taxa de drenagem. Isso pode aumentar a demanda de secagem da manta de fibra, exigindo, por exemplo, um aumento do consumo de vapor na seção de secador. Visto que a disponibilidade de vapor pode ser limitada na fábrica de produção de papel, a demanda de secagem da manta de fibra é frequentemente uma taxa que limita a etapa em relação às taxas de produtividade.

[0058] Quando a composição de polímero aniônico é usada em combinação com o aditivo catiônico, pode ser possível diminuir ou superar o efeito decrescente de drenagem conhecido de aditivos de resistência aniônica, algumas vezes até os aprimoramentos de drenagem podem ser possíveis.

[0059] No presente documento também é fornecido um sistema de aditivo de resistência que compreende a presente composição de polímero aniônico, isto é, a mistura do polímero sintético aniônico e do polissacarídeo aniônico. O sistema de aditivo de resistência também compreende pelo menos um aditivo catiônico. O presente sistema é um kit de partes, que podem ser fornecidas a um processo de fabricação de papel. O presente sistema de aditivo de resistência pode, assim, ser usado na fabricação de um produto de papel.

[0060] A composição de polímero do sistema de aditivo de resistência pode ter qualquer uma das propriedades já reveladas para a composição de polímero.

[0061] O pelo menos um aditivo catiônico pode ser selecionado a partir de alum, cloreto de polialumínio, polivinilamina (PVAM), polietileno imina (PEI), homopolímero ou copolímero de cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC), poliamina, polímero de solução à base de poliacrilamida catiônica, amido catiônico e aditivos catiônicos de resistência reativa, como resinas de poliamidoamina- epicloro-hidrina, resinas de poliacrilamida glioxalada, resinas de formaldeído de ureia, resinas de formaldeído de melanina e quaisquer combinações das mesmas.

[0062] Pelo menos um dos aditivos catiônicos usados é, de preferência, reativo.

[0063] O sistema de aditivo de resistência pode compreender a presente composição de polímero e um aditivo catiônico, como aditivo catiônico de resistência reativa. O sistema de aditivo de resistência pode compreender a presente composição de polímero e um aditivo catiônico, que não é um aditivo catiônico de resistência reativa, de preferência, selecionado a partir de alum, cloreto de polialumínio, polivinilamina (PVAM), polietileno imina (PEI), homopolímero ou copolímero de cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC), poliamina, polímero de solução à base de poliacrilamida catiônica, amido catiônico e quaisquer combinações dos mesmos. O sistema de aditivo de resistência pode compreender a presente composição de polímero, um aditivo catiônico de resistência reativa, e um aditivo catiônico, que não é um aditivo catiônico de resistência reativa, selecionado a partir de alum, cloreto de polialumínio, polivinilamina (PVAM), polietileno imina (PEI), homopolímero ou copolímero de cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC), poliamina, polímero de solução à base de poliacrilamida catiônica, amido catiônico e quaisquer combinações dos mesmos. Isto é, o aditivo catiônico pode ser selecionado a partir de pelo menos um como aditivo catiônico de resistência reativa e/ou pelo menos aditivo catiônico que não é um aditivo catiônico de resistência reativa.

[0064] O aditivo catiônico pode ser um aditivo catiônico de solúvel em água, por exemplo, o aditivo catiônico de resistência reativa pode ser um aditivo de resistência reativa catiônico de solúvel em água.

[0065] O pelo menos um aditivo catiônico pode ser selecionado a partir de aditivos catiônicos de resistência reativa. Os aditivos catiônicos de resistência reativa podem ser selecionados a partir do grupo resinas de poliamidoamina- epicloro-hidrina, resinas de poliacrilamida glioxalada, resinas de formaldeído de ureia e resinas de formaldeído de melanina, e quaisquer combinações dos mesmos. De preferência, o aditivo catiônico de resistência reativa compreende ou é poliamidoamina-epicloro-hidrina.

[0066] O aditivo catiônico de resistência reativa do sistema de aditivo de resistência pode ter uma densidade de carga catiônica na faixa de 0,1 - 10 meq/g, de preferência, 0,3 - 5 meq/g, como medido em pH 7.

[0067] A razão de carga entre a carga catiônica total e a carga aniônica total de pelo menos um aditivo catiônico e da composição de polímero aniônico no sistema de aditivo de resistência pode estar na faixa de 60:1 - 1:60, como 30:1 - 1:30 ou 15:1 - 1:15.

[0068] A razão de peso (seco/seco) entre o aditivo catiônico, especialmente o aditivo catiônico de resistência reativa, e a composição de polímero do sistema de aditivo de resistência pode estar na faixa de 1:100 - 100:1, como 1:50 - 50:1 ou 1:20 - 20:1.

[0069] No presente documento também é fornecido um método de fabricação da presente composição de polímero que compreende as etapas de: (a) fornecer um polímero sintético aniônico; (b) fornecer um polissacarídeo aniônico; (c) misturar o dito polímero sintético aniônico e o dito polissacarídeo aniônico com uma mistura. A mistura pode ser uma mistura seca ou líquida. De preferência, uma mistura homogênea é fornecida e, se for líquida, também pode ser chamada de solução aquosa homogênea.

[0070] No presente documento, também é fornecido um método de fabricação de um sistema de aditivo de resistência que compreende as etapas de: (i) fornecer a presente composição de polímero; (ii) fornecer um aditivo catiônico de resistência reativa; e (iii) opcionalmente misturar a composição de polímero com o aditivo catiônico de resistência reativa, para fornecer o dito sistema de aditivo de resistência, que pode ser usado para a fabricação de produtos de papel.

[0071] Se o polímero sintético aniônico e o polissacarídeo aniônico forem supridos na forma seca, os mesmos podem, respectivamente, ser misturados com água para fornecer soluções aquosas, por exemplo, logo antes da adição ao processo de fabricação de papel. Alternativamente, se o polímero sintético aniônico e o polissacarídeo aniônico forem supridos na forma seca, os mesmos podem ser misturados juntos e, então, supridos com água para fornecer uma solução aquosa, por exemplo, logo antes da adição ao processo de fabricação de papel.

[0072] Na fabricação de papel, a polpa é processada para um produto de papel acabado.

[0073] “Polpa” se refere tipicamente a um material celulósico fibroso. A polpa também pode se referir às fibras celulósicas, fibras poliméricas não celulósicas ou quaisquer combinações dos mesmos. As fibras celulósicas adequadas para a produção das polpas são de todos os tipos convencionais, por exemplo, polpa mecânica, polpa química branqueada ou não branqueada, polpa reciclada e estoques de papel obtidos a partir de todos os anuários. A polpa mecânica inclui, por exemplo, madeira de moagem, polpa termomecânica (TMP), polpa quimicotermoquímica (CTMP), polpa mecânica peróxido alcalina (APMP), polpa de madeira de moagem produzida por moagem pressurizada, polpa semiquímica, polpa química de alto rendimento e polpa mecânica por refino (RMP). Os exemplos de polpas químicas adequadas são sulfato, sulfito e polpa de soda. As polpas químicas não branqueadas, que também são chamadas de polpa de enxerto não branqueada, podem ser particularmente usadas. Além das fibras celulósicas ou ao invés das mesmas, a polpa pode compreender fibras poliméricas não celulósicas, como fibras de polietileno, polipropileno ou poliéster, na forma, por exemplo, de fibras de bicomponente ou componente único.

[0074] “Material de polpa” se refere a uma mistura de polpa e água. O material de polpa também pode ser chamado de polpa fluida de polpa no presente documento. O material de polpa é preparado em prática com uso de água, que pode ser parcial ou completamente reciclada a partir da máquina de papel. O mesmo pode ser água branca tratada ou não tratada ou uma mistura de tais qualidades de água. O material de polpa pode conter substâncias interferentes, como cargas. O teor de carga de papel pode ser até cerca de 40 % em peso. As cargas adequadas são, por exemplo, argila, caulim, giz natural e precipitado, dióxido de titânio, talco, sulfato de cálcio, sulfato de bário, alumina, branco fosco ou misturas das cargas indicadas.

[0075] Como usado no presente documento, entende-se que os termos “papel” ou "produto de papel" incluam um material de folha que contém fibras de papel, que também podem conter outros materiais, e destina-se, no presente documento, a abranger todos os tipos de mantas de fibra se papel, papelão, painel, lenço, toalha, etc.. As fibras de papel adequadas incluem fibras naturais e sintéticas, por exemplo, fibras celulósicas, fibras de madeira de todas as variedades usadas na fabricação de papel, outras fibras vegetais, como fibras de algodão, fibras derivadas de papel reciclado; e as fibras sintéticas, como raiom, náilon, fibra de vidro ou fibras de poliolefina. O papelão é um papel que é mais espesso, mais pesado e menos flexível que o papel convencional.

[0076] Como usado no presente documento, entende-se que os termos “manta de papel" e "manta" incluem materiais de folha de papel formados e de formação, papéis e materiais de papel que contêm fibras de papel. O produto de papel pode ser um revestido, laminado ou material de papel compósito. O produto de papel pode ser branqueado ou não branqueado.

[0077] No presente documento, também é fornecido um método de fabricação de um produto de papel, por exemplo, que têm resistência aprimorada, de preferência, resistência a seco e/ou úmido aprimorada. O método compreende as etapas de fornecer um material de polpa aquosa, drenar o material de polpa aquosa para formar uma manta de fibra úmida e secar a manta de fibra úmida para obter o produto de papel. O método compreende adicionalmente a adição de: pelo menos um aditivo catiônico, e um polímero sintético aniônico e um polissacarídeo aniônico, de preferência, como a presente composição de polímero aniônico, isto é, esses são supridos na forma da presente composição de polímero aniônico, para o material de polpa aquosa ou na manta úmida; ou o presente sistema de aditivo de resistência para o material de polpa aquosa ou na manta úmida. No presente método, a adição do polímero sintético aniônico e do polissacarídeo aniônico pode, assim, ser feita como componentes separados, mas, de preferência, na forma da presente composição de polímero aniônico.

[0078] O presente método de fabricação de um produto de papel abrange também a fabricação de produtos de papel com múltiplas camadas. Em algumas modalidades, o método de fabricação do papel pode compreender adicionalmente a etapa de combinar separadamente mantas de fibra úmidas formadas e/ou laminar separadamente as mantas de fibra secas formadas.

[0079] Visto que o presente sistema de aditivo de resistência compreende a dita composição de polímero aniônico e o dito aditivo catiônico, o mesmo também pode ser usado no presente método de fabricação.

[0080] O material de polpa aquosa pode compreender fibras recicladas e/ou virgens.

[0081] Uma resistência melhorada do produto de papel pode permitir a redução da dosagem de aditivo, diminuição da gramatura no produto de papel que é produzido e/ou aumento do teor de carga e manutenção de uma resistência desejada do papel. De tal modo que a economia da fabricação de papel possa ser influenciada.

[0082] No presente método de fabricação, o polímero sintético aniônico e o polissacarídeo aniônico podem ser supridos ao material de polpa aquosa ou na manta úmida como componentes separados, ou fornecidos como uma mistura de acordo com a presente composição de polímero aniônico.

[0083] A composição de polímero aniônico pode ser preparada bem antes do uso em um processo de fabricação de papel, ou pode ser preparada no processo de fabricação de papel, em que o polímero sintético aniônico e o polissacarídeo aniônico são misturados antes da adição ao processo de fabricação de papel. A composição de polímero aniônico é, de preferência, água que contém, mas com adição da água adicional, pode ser feita antes da adição ao processo de fabricação de papel.

[0084] No processo de fabricação de papel, um aditivo catiônico, de preferência, um aditivo catiônico de resistência reativa, pode ser adicionado ao material de polpa aquosa antes da adição da presente composição de polímero.

[0085] No processo de fabricação de papel, o aditivo catiônico, como o aditivo catiônico de resistência reativa, pode ser adicionado ao material de polpa aquosa simultaneamente ou subsequentes à adição da presente composição de polímero. Alternativamente, no processo de fabricação de papel, o aditivo catiônico, como o aditivo catiônico de resistência reativa pode ser adicionado ao material de polpa aquosa simultaneamente ou subsequente à adição do polímero sintético aniônico e do polissacarídeo aniônico, quando tais são adicionados ao processo separadamente e não como uma mistura de acordo com a presente composição. Os ditos aditivos catiônicos ou aditivos catiônicos de resistência reativa podem ser selecionados a partir das mesmas opções como revelado anteriormente, por exemplo, poliamidoamina-epicloro-hidrina.

[0086] A presente composição de polímero sozinha, bem como em conjunto com o aditivo catiônico, como o aditivo catiônico de resistência reativa, e quaisquer outros aditivos, pode ser adicionada ao processo de fabricação de papel em qualquer ponto no processo em que tais aditivos catiônicos, por exemplo, resinas de resistência reativa catiônicas, são geralmente adicionados. A composição de polímero e o aditivo catiônico, como o aditivo catiônico de resistência reativa, que também pode ser chamada como presente sistema de aditivo de resistência, pode ser adicionada em qualquer momento antes, durante e/ou após o papel ser formado. Por exemplo, a composição de polímero composição e o aditivo catiônico, como o aditivo catiônico de resistência reativa, podem ser adicionados antes ou após o refino da polpa, na bomba de hélice ou na caixa superior, ou por aspersão ou por outros meios que aplicam os materiais na manta úmida. Tipicamente, a composição de polímero é adicionada na bomba de hélice ou reservatório de polpa espessa na forma de uma solução aquosa.

[0087] A composição de polímero pode ser adicionada na manta úmida por aspersão, impressão, revestimento, enchimento, aplicação de espuma, alimentação de fluidos por rolos e/ou impregnação. Vantajosamente, quando aplicada na manta úmida, a adição da composição de polímero é feita por aspersão.

[0088] A composição de polímero pode ser adicionada antes ou simultaneamente com um aditivo catiônico de resistência reativa no processo de fabricação de papel. O aditivo catiônico, como o aditivo catiônico de resistência reativa, pode ser adicionado na mesma etapa que a composição de polímero ou uma etapa subsequente do processo de fabricação de papel.

[0089] A composição de polímero e o aditivo catiônico, isto é, os componentes do sistema de aditivo de resistência, podem ser pré-misturados e a mistura pode, então, ser adicionada ao material de polpa aquosa ou aplicada sobre a manta de fibra úmida.

[0090] Alternativamente, a composição de polímero e o aditivo catiônico, isto é, os componentes do sistema de aditivo de resistência, podem ser adicionados separadamente ao material de polpa aquosa e/ou aplicados sobre a manta de fibra úmida. Por exemplo, um dos componentes do sistema de aditivo de resistência pode ser adicionado ao material de polpa aquosa e o outro componente sobre a manta de fibra úmida. Em uma modalidade exemplificativa, o sistema de aditivo de resistência que inclui a composição de polímero aniônico e o aditivo catiônico, como o aditivo catiônico de resistência reativa, os diferentes componentes podem ser combinados, em primeiro lugar, e, então, aplicados a uma manta ou fibras em um estágio do processo de fabricação de papel. Em uma outra modalidade, os componentes, isto é, a composição de polímero aniônico e o aditivo catiônico, como o aditivo catiônico de resistência reativa, podem ser aplicados sequencialmente na ordem da composição de polímero em primeiro lugar, então, o aditivo catiônico, como o aditivo catiônico de resistência reativa em segundo lugar, no mesmo estágio do processo de fabricação de papel. Em uma outra modalidade, os componentes podem ser aplicados separadamente, mas simultaneamente, no mesmo estágio do processo de fabricação de papel. Após os componentes terem sido aplicados à manta, a manta ou fibras são secas e aquecidas para remover o teor de umidade de manta abaixo de 20 % a fim de alcançar a interação desejada entre os aditivos (composição de polímero aniônico e o aditivo catiônico, como o aditivo catiônico de resistência reativa).

[0091] O aditivo catiônico de resistência reativa é normalmente suprido na forma líquida, assim, se um sistema de aditivo de resistência consistir em compreender uma mistura de polímero sintético aniônico, polissacarídeo aniônico e aditivo catiônico de resistência reativa, o mesmo pode ser preparado na forma líquida como uma solução aquosa.

[0092] No presente documento, também é fornecido o método de fabricação de papel para melhorar a resistência do papel produzida que compreende adicionar o presente sistema de aditivo de resistência ao material de polpa aquosa na extremidade de manta da máquina de fabricação de papel e formar papel a partir do material aquoso. Alternativamente, o presente sistema de aditivo de resistência pode ser adicionado à manta de fibra úmida do processo de fabricação de papel.

[0093] Por exemplo, no presente processo, o polímero sintético aniônico e o polissacarídeo aniônico podem separadamente, ou a composição de polímero aniônico que contém esses materiais como uma mistura, podem ser adicionados antes e/ou simultaneamente como o aditivo catiônico, como o aditivo catiônico de resistência reativa. O polímero sintético aniônico e o polissacarídeo aniônico, como componentes separados, ou como a composição de polímero aniônico, e o aditivo catiônico, como o aditivo catiônico de resistência reativa, podem ser adicionados separadamente ao material de polpa aquosa ou sobre a manta de fibra úmida. O aditivo catiônico, como o aditivo catiônico de resistência reativa, pode ser adicionado subsequentemente ao polímero sintético aniônico e ao polissacarídeo aniônico, como componentes separados, ou como a composição de polímero aniônico.

[0094] Um produto de papel que compreende a presente composição de polímero ou presente sistema de aditivo pode ser fornecido. Tal produto de papel pode ser selecionado a partir de toalhas, lenços e cartões, incluindo materiais de embalagem, por exemplo, lenços faciais, toalhas de mão, cartões de embalagem, forro, sulcos, papelão dobrável (FBB), aglomerado revestido de branco (WLC), cartão de sulfato branqueado sólido (SBS), cartão de sulfato não branqueado sólido (SUS) ou cartão de embalagem líquido (LPB) etc.

[0095] Como é indicado acima, a presente composição de polímero pode ser usada para fornecer aprimoramento das propriedades de resistência aos produtos de papel. A presente composição de polímero pode ser usada com aditivos catiônicos ou o presente sistema de aditivo de resistência pode ser usado para o aprimoramento da fixação de aditivos catiônicos, especialmente os aditivos catiônicos de resistência reativa às fibras, fornecendo, através disso, aprimoramento em relação ao efeito do aditivo catiônico, como à drenagem ou aumento adicional nas propriedades de resistência de produtos de papel.

Exemplos Materiais

[0096] Amostras de poliacrilamida aniônica polimerizada por solução APAM 1-4 foram preparadas por copolimerização de acrilamida e ácido acrílico, com uma densidade de carga aniônica de 3,4 meq/g (seco) (APAM 1); 0,7 meq/g (seco) (APAM 2); 1,5 meq/g (seco) (APAM 3); 4,3 meq/g (seco) (APAM 4), a pH 8.

[0097] O polissacarídeo aniônico foi CMC, que é um produto comercial com uma densidade de carga aniônica de 2,9 meq/g (seco). As viscosidades de solução de ambos os produtos foram resumidas na Tabela 1.

[0098] As viscosidades de Brookfield foram determinadas pelo fornecimento do peso desejado-% com água deionizada e medição da viscosidade com uso de um viscosímetro Brookfield LVT DV-II com um fuso LVT n° 4 em 0,3-60 rpm a pH 7, 22 °C. A faixa de fuso em rpm variou para obter a faixa de torque ideal especificada por Brookfield.

[0099] Um aditivo catiônico de resistência reativa comercial foi usado, sendo uma resina de PAE de resistência a úmido comercial, que tinha uma densidade de carga catiônica em torno de 2,0 meq/g (seco) a pH 7. Tabela 1. Viscosidades de solução de CMC e APAM à temperatura ambiente (22°C).

Composição de polímero pela mistura de APAM e CMC

[0100] As soluções de CMC foram, em primeiro lugar, preparadas pela dissolução de CMC seca em água deionizada. Então, a solução de APAM foi introduzida na solução de CMC. Então, a mistura foi agitada com um misturador suplementar para garantir uma solução homogênea. Foram fornecidas 15 misturas, das mesmas 5 misturas foram adicionalmente testadas na fabricação de papel.

[0101] A viscosidades de Brookfield foram determinadas com uso de um viscosímetro Brookfield LVT DV-II com um fuso LVT n° 4 em 12-60 rpm a pH 7, 22 °C. A faixa de fuso em rpm variou para obter a faixa de torque ideal especificada por Brookfield. Tabela 2 Continuação Propriedades das composições de polímero aniônico

Preparação de folhas para mão (toalha) Preparação de suspensão de polpa laboratorial

[0102] As folhas para mão foram preparadas com uso de uma mistura de polpa (2,5 % em peso) de madeira nobre branqueada virgem e madeira resinosa branqueada virgem. O Freeness de Padrão Canadense da mistura foi 450 ml. As diluições de polpa durante a preparação de folha para mão foram executadas com uso de uma água especialmente formulada para simular a água branca da fábrica de papel. Essa água formulada continha 150 ppm de sulfato de sódio, 35 ppm de cloreto de cálcio e 200 ppm de alcalinidade (ajustada por bicarbonato de sódio). O pH final foi ajustado para 7,8 com uso de ácido clorídrico diluído e hidróxido de sódio.

Preparação de folha para mão

[0103] Em primeiro lugar, a suspensão de polpa foi, primeiro, diluída a 0,4 % em peso. Então, 11,3 kg/ton (25 lb/ton) de PAE foram adicionados à suspensão de polpa sob agitação seguido da composição de polímero aniônico em várias dosagens. Após dois minutos de mistura extra, quatro folhas de 3-g de papel foram formadas com uso de um molde de folha para mão padrão (8”x8”) Nobel & Woods, para alvejar um peso de base de 23,58 kg/322,3 m2 (52 lbs/3470 ft2). As folhas para mão foram pressionadas entre os feltros na ponta de uma prensa de rolo pneumático a cerca de 15 psig e secas em um secador giratório a 110 °C. Então, as folhas para mão foram adicionalmente curadas em um forno de convecção a 110 °C por mais 5 minutos. Por fim, essas folhas para mão foram condicionadas no ambiente de controle de TAPPI padrão durante a noite antes da testagem.

Preparação de folhas para mão (papelão) Preparação de suspensão de polpa laboratorial

[0104] A polpa de recipiente antigo de pós-refino (OCC) foi obtida a partir do reservatório de polpa espessa de uma fábrica de fabricação de papelão. A polpa de OCC era livre de quaisquer tratamentos químicos de finalização a úmido e teve uma consistência de cerca de 3,5 %. Para simular a química de água de caixa superior de máquina de papel, a polpa de OCC foi, em primeiro lugar, diluída a 0,8 % de consistência com água corrente. Então, NaCl foi adicionado à suspensão de polpa diluída para aumentar sua condutividade para 4,1 mS/cm. Por fim, as soluções de H2SO4/NaOH diluídas foram usadas para ajustar o pH de suspensão de polpa para cerca de 6,5.

Preparação de folha para mão

[0105] Em primeiro lugar, as soluções químicas foram adicionadas à suspensão de polpa diluída sob agitação suplementar. A sequência de agitação química é da seguinte forma: polímero catiônico, promotor aniônico, floculante aniônico (se exigido). Então, as suspensões de polpa tratadas foram adicionadas ao formador de folha dinâmico (DSF) (TECHPAP França, tipo - FDA) para produzir 110 gsm de folhas. DSF foi definido para produzir folhas com uma razão MD/CD de cerca de 2,7. Em seguida, as folhas formadas foram pressionadas com papel para blotting a 20 psi com uso de uma prensa de rolo pneumático e, então, secas em um secador giratório a 110 °C. Por fim, as folhas de papel seco são curadas por forno (forno convencional de ar forçado) a 105 °C por 5 minutos e condicionadas no ambiente de controle de TAPPI padrão durante a noite.

Medições de resistência Teste de resistência à tração a úmido inicial

[0106] O método de teste de resistência à tração a úmido inicial é usado para determinar a resistência à tração a úmido de papel ou papelão que estava em contato com água por 2 segundos. Uma amostra de teste de papel de 2,54 centímetros (1 polegada) de comprimento foi colocada na máquina de testagem por tração e molhada em ambos os lados com água deionizada por um pincel. Após o tempo de contato de 2 segundos, o espécime foi alongado como apresentado no método 494 de teste de TAPPI 6,8-6,10 (2001). A tração a úmido inicial é útil na avaliação das características de desempenho de produto de tecido, papéis toalhas e outros papéis submetidos a tensão durante o processamento ou uso enquanto instantaneamente úmido. Esse método tem como referência o documento US 4.233.411, e foi modificado como descrito acima.

Teste de resistência à ruptura e STFI

[0107] Resistência à compressão do papel/papelão (STFI): O teste de STFI foi executado com uso de um testador de resistência à compressão por L&W e usado para determinar a resistência à compressão para aplicação de papel e papelão. Um espécime de teste foi, primeiro, cortado ao longo da direção transversal de papel e, então, colocado em dois grampos que foram forçados um contra o outro até uma falha compressiva ocorrer. A força máxima que causa a falha foi medida e relatada na unidade de força de lb/in ou kN/m. Quanto maior o valor, maior a resistência à compressão do papelão. Esse teste segue o Método 826 de teste TAPPI pm-92: resistência à compressão de papel/papelão de cartão de recipiente.

[0108] Ruptura: A resistência à ruptura é amplamente usada como uma medida de resistência à ruptura em papel. Nesse estudo, a resistência à ruptura foi medida como a pressão hidrostática em libras por polegada quadrada (psi) ou Quilopascal (kPa) exigido para produzir a ruptura do material quando a pressão é aumentada em uma taxa constante controlada através de um diafragma de borracha (Método 403 de Teste TAPPI). As medições foram tomadas com uso de um Modelo de Testador de Ruptura de TMI 13-60-00-0001, e o valor médio foi relatado. Uma medição de ruptura maior indica um papel mais forte. Tabela 3. Resistência à tração a úmido inicial de folha para mão (toalha) (lb/in (kN/m))

Tabela 4. Resistência à ruptura e STFI de folha para mão (papelão)

Resultados e discussão

[0109] Os produtos de CMC de peso molecular médio a alto são principalmente usados por produtores de toalhas de papel para melhorar o desempenho de PAE. Uma vez dissolvidos em água, esses produtos de CMC levam à alta viscosidade de solução em baixo teor de sólido.

[0110] Como mostrado na Tabela 1, uma solução de CMC a 10 % produziu uma viscosidade de solução de mais que 200 000 mPas, que é consideravelmente maior que o nível que pode ser manuseado facilmente pelo equipamento de bombeamento industrial típico. Além disso, as soluções de CMC são pseudoplásticas e suas viscosidades aumentam com a diminuição da taxa de cisalhamento. Pelas razões acima, os produtos de CMC são comumente transportados na forma seca e são dissolvidos no local a baixas concentrações.

[0111] A Tabela 2 demonstra que a mistura da solução de CMC com uma solução de APAM pode diminuir a viscosidade de solução de CMC significativamente. A solução de APAM usada foi um fluido Newtonian com um teor de sólido de 20 % e uma viscosidade de solução de 7800 mPas. Essa solução de APAM foi misturada com as soluções de CMC com uma concentração de 6,4 %, 8,5 % ou 10,0 %. 6,4 % de solução de CMC (CMC 1) tinham uma viscosidade de cerca de 7800 mPas também a 60 rpm. A mistura das soluções de CMC 1 e APAM 1 com razão de peso 54:46 (com base no peso de solução) produziu uma solução estável homogênea com uma viscosidade final de apenas 1600 mPas a 60 rpm. De modo similar, a mistura de 8,5 % de solução de CMC ou 10,0 % de solução de CMC com APAM 1 resultou em produtos estáveis com uma viscosidade final menor que 10 000 mPas, com a qual a solução pode ser transferida com uso de equipamento de bombeamento convencional de uma maneira oportuna.

[0112] A Tabela 3 mostra o efeito de várias composições de polímero aniônico na tração a úmido de papel inicial. Nesse estudo, a suspensão de polpa foi, em primeiro lugar, tratada com 11,3 kg/ton (25 lb/ton) de resina de resistência a úmido de PAE. Então, 1,8 ou 3,6 kg/ton (4 ou 8 lb/ton) de composição de polímero aniônico foram adicionados à polpa para melhorar o desempenho de PAE. Em 1,8 kg/ton (4 lb/ton), CMC aumentou a resistência à tração a úmido de 0,0072 a 0,010 kN/m (6,4 a 8,9 lb/in), enquanto 1,8 kg/ton (4 lb/ton) de APAM e mistura 1 gerou valores de resistência à tração a úmido menores de 0,0094 a 0,097 kN/m (8,4 e 8,6 lb/in) respectivamente.Ao contrário, todas as misturas 2 a 4 de 1,8 kg/ton (4 lb/ton) geraram resistência à tração a úmido maior que por CMC. Em 3,6 kg/ton (8 lb/ton), CMC aumentou adicionalmente a resistência à tração a úmido para 4,2 kg/ton (9,4 lb/ton). No entanto, 3,6 kg/ton (8 lb/ton) de APAM diminuiu a resistência à tração a úmido para apenas 0,008 kN/m (7,1 lb/in). Ao contrário, todas as misturas forneceram resistência à tração a úmido maior ou comparável. 3,6 kg/ton (8 lb/ton) de mistura 2 resultou na resistência à tração a úmido maior de 0,011 kN/m (10,2 lb/in).

[0113] A Tabela 4 mostra o efeito de várias composições de polímero aniônico na resistência à compressão do papel/papelão (STFI) e resistência à ruptura. Nesse estudo, 2,26 kg/ton (5 lb/ton) de poliamina e 0,13 kg/ton (0,3 lb/ton) de floculante aniônico de HMW foram usados para fixar 4,5 kg/ton (10 lb/ton) de composição de polímero aniônico para as fibras de polpa. A partir dos resultados, pode ser visto que, tanto APAM 1 quanto CMC aumentou STFI de papel por 15 %. Em comparação, as misturas 3 e 6 forneceram maiores aumentos de STFI de 21 % e 17 % respectivamente. Além disso, ambas as misturas geraram maiores aumentos de resistência à ruptura. APAM 1 e CMC aumentaram a resistência à ruptura por 15 % e 20 % respectivamente. Em comparação, as misturas 3 e 6 aumentaram a resistência à ruptura por 21 % e 23 % respectivamente. Em resumo, as misturas de APAM 1 e CMC demonstraram benefícios sinergéticos em relação à melhoria da resistência de papel.

Claims

1. Composição de polímero aniônico caracterizada por compreender um polímero sintético aniônico e um polissacarídeo aniônico, em qe o polímero sintético aniônico é poliacrilamida aniônica e o polissacarídeo aniônico é carboximetilcelulose; em que A quantidade de polímero sintético aniônico é de 20-70% em peso, baseado no conteúdo de sólidos da composição do polímero; em que a proporção de peso (seco/seco) do polímero sintético aniônico em relação ao polissacarídeo aniônico é 1:10 - 10:1.

2. Composição de polímero aniônico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição de polímero é uma composição de polímero aquosa com um teor de sólidos de cerca de 1-50% em peso, preferencialmente cerca de 5-50% em peso, mais preferencialmente cerca de 10-30% em peso, com base no peso total da composição de polímero; opcionalmente, a composição aquosa de polímero tem uma viscosidade Brookfield de no máximo 50.000 mPas, preferencialmente no máximo 40.000 mPas, mais preferencialmente no máximo 10.000 mPas, de medida usando um viscosímetro Brookfield LVT a 22°C; ou a composição de polímero está na forma de um pó seco com um teor de umidade de no máximo 20% em peso, preferencialmente no máximo 15% em peso.

3. Composição de polímero aniônico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-2, sendo a composição de polímero caracterizada pelo fato de que compreende ainda qualquer uma dentre enzimas, micropartículas de sílica e bentonita, ou qualquer combinação das mesmas.

4. Sistema de aditivo de resistência caracterizado por ser para uso na fabricação de produtos de papel compreendendo a composição de polímero aniônico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-3; e pelo menos um aditivo catiônico; opcionalmente, o pelo menos um aditivo catiônico é selecionado de alúmen, cloreto de polialumínio, polivinilamina (PVAM), polietileno imina (PEI), homopolímero ou copolímero de cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC), poliamina, polímero de solução à base de poliacrilamida catiônica, amido catiônico, reativo catiônico aditivos de resistência e qualquer combinação dos mesmos; preferencialmente o pelo menos um aditivo catiônico é selecionado de aditivos de força reativa catiônica; mais preferencialmente de aditivos de força reativa catiônica selecionados do grupo que consiste em resinas de poliamidoamina-epicloridrina, resinas de poliacrilamida glioxaladas, resinas de ureia formaldeído, resinas de melamina formaldeído e quaisquer combinações dos mesmos; mais preferencialmente o aditivo de força reativa catiônica é poliamidoamina-epiclorohidrina.

5. Sistema de aditivo de resistência, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a razão em peso (seco/seco) do(s) aditivo(s) catiônico(s) e a composição de polímero está na faixa de 1:100 - 100:1, preferencialmente 1:50 - 50:1, mais preferencialmente 1:20 - 20:1 ; e/ou a razão de carga da carga catiônica total e a carga aniônica total do pelo menos um aditivo catiônico e a composição de polímero aniônico está na faixa de 60:1 - 1:60, preferencialmente 30:1 - 1:30, mais preferencialmente 15 :1 - 1:15.

6. Método de fabricação de produto de papel, caracterizado pelo fato de que compreende: prover um fornecimento de polpa aquosa, drenar o fornecimento de polpa aquosa para formar uma trama de fibra úmida e secar a trama de fibra úmida para obter o produto de papel, e compreendendo ainda a adição de um polímero sintético aniônico e um polissacarídeo aniônico, preferencialmente como a composição de polímero aniônico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-3, e pelo menos um aditivo catiônico, ao fornecimento de polpa aquosa ou na teia úmida, ou compreendendo ainda a adição do sistema de aditivo de resistência de acordo com a reivindicação 4 ou 5 à pasta aquosa fornecida ou à teia húmida; opcionalmente, o fornecimento de polpa aquosa compreende fibras recicladas e/ou fibras virgens.

7. Produto de papel caracterizado por compreender uma composição de polímero aniónico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-3, ou um sistema de aditivo de resistência de acordo com a reivindicação 4 ou 5; ou obtenível pelo método de acordo com a reivindicação 6; preferencialmente o referido produto de papel sendo selecionado do grupo que consiste em toalhas, lenços de papel e materiais de embalagem.

8. Uso da composição de polímero aniônico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-3, caracterizado pelo fato de proporcionar propriedades de resistência melhoradas a produtos de papel.

9.Uso do sistema de aditivos de resistência de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de melhorar a fixação de aditivos catiónicos às fibras e proporcionar propriedades de resistência melhoradas aos produtos de papel.