BR122013022639A2 - Núcleos absorventes - Google Patents
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- Artificial Filaments (AREA)
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
Abstract
núcleos absorventes é proporcionada uma fibra de polpa kraft modificada com propriedades únicas. a fibra modificada pode ser uma fibra kraft branqueada modificado que é quase indistinguível de sua contrapartida convencional, exceto que tem um baixo grau de polimerização (dp). são também proporcionados métodos para fazer a fibra e produtos modificados feitos a partir dela. o método pode ser um processo de tratamento de peróxido catalisado por ferro, acídico, de uma etapa, de peróxido, que pode ser incorporado numa fase única de um processo de branqueamento de fases múltiplas. os produtos podem ser cargas químicas de celulose, cargas de celulose microcristalina, polpas de felpa (fluff) e produtos feitos a partir deles.
Description
“Núcleos Absorventes”
Dividido do Pedido PI101 2052-1, Depositado em 28/5/2010
Relatório Descritivo [001] Esta revelação refere-se à modificação química da fibra de celulose. Mais particularmente, esta revelação refere-se à fibra de celulose quimicamente modificada derivada de polpa kraft branqueada, que apresenta um conjunto único de características, melhorando sua performance sobre fibra de celulose padrão derivada de polpa kraft e tornando-a útil em aplicações que têm sido até agora limitadas a fibras caras (por exemplo, algodão ou polpa sulfito de alto teor de alfa). Especificamente, a fibra kraft branqueada quimicamente modificada pode apresentar uma ou mais das seguintes características benéficas, incluindo, mas não limitadas a, controle de odor melhorado, compressibilidade melhorada, e/ou brilho melhorado. A fibra kraft branqueada quimicamente modificada pode apresentar uma ou mais destas características benéficas, enquanto também mantendo uma ou mais outras características da fibra kraft branqueada não modificada quimicamente, por exemplo, mantendo o comprimento e/ou disponibilidade da fibra.
[002] Esta revelação ainda se refere à fibra de celulose modificada quimicamente derivada de polpa kraft de madeira macia e/ou de madeira dura branqueada, que apresenta um grau baixo ou ultra baixo de polimerização, tornando-a apropriada para uso como polpa fluff em produtos absorventes, como uma matéria-prima de celulose química na produção de derivados de celulose, incluindo éteres e ésteres de celulose, e em produtos para o consumo. Como utilizado neste documento, “grau de polimerização” pode ser abreviado como “DP”. Esta revelação ainda se refere a celulose derivada de fibra kraft quimicamente modificada tendo um grau estabilizado de polimerização de menos do que cerca de 80. Mais especificamente, a fibra kraft modificada quimicamente descrita neste documento, apresentando um grau baixo ou ultra
2/102 baixo de polimerização (neste documento, referida como “LDP” ou “ULDP”), pode ser tratada por hidrólise ácida ou alcalina para reduzir ainda mais o grau de polimerização para menos do que cerca de 80, por exemplo, para menos do que cerca de 50, para torná-la apropriada para uma variedade de aplicações a jusante.
[003] Esta resolução também se refere a métodos de produção de fibra melhorada descrita. Esta revelação proporciona, em parte, um método para aumentar simultaneamente a funcionalidade carboxílica e aldeídica de fibras kraft. A fibra descrita é sujeita a um tratamento de oxidação catalítica. Em algumas realizações, a fibra é oxidada com ferro ou cobre e, depois, ainda branqueada para fornecer uma fibra com características de brilho benéficas, por exemplo, brilho comparável a fibra branqueada padrão. Além disso, é revelado pelo menos um processo, que pode fornecer as características benéficas melhoradas acima mencionadas, sem a introdução de etapas caras adicionadas para pós-tratamento da fibra branqueada. Nesta realização menos dispendiosa, a fibra pode ser tratada em um estágio único de um processo kraft, tal como um processo de branqueamento kraft. Ainda outra realização se refere a um processo de branqueamento em cinco estágios, compreendendo uma sequência de DoE1D1E2D2, onde o estágio quatro (E2) compreende o tratamento de oxidação catalítica.
[004] Finalmente, esta revelação se refere a produtos de consumo, derivados de celulose (incluindo éteres e ésteres de celulose), e celulose microcristalina, todos produzidos utilizando a fibra de celulose quimicamente modificada, como descrito.
Antecedentes [005] A fibra de celulose e os derivados são amplamente utilizados em papel, produtos absorventes, alimentos ou aplicações relacionadas a alimentos, produtos farmacêuticos e em aplicações industriais. As principais fontes de fibra de celulose são a polpa de madeira e o algo3/102 dão. A fonte de celulose e as condições de processamento de celulose geralmente ditam as características da fibra de celulose, e, portanto, a aplicabilidade da fibra para certos usos finais. Existe uma necessidade para fibra de celulose, que seja relativamente barata de se processar, porém, altamente versátil, permitindo seu uso em uma variedade de aplicações.
[006] A celulose existe geralmente como uma cadeia de polímero compreendendo centenas a dezenas de milhares de unidades de glicose. Vários métodos de oxidação de celulose sáo conhecidos. Na oxidação de celulose, grupos hidroxila dos glicosídeos das cadeias de celulose podem ser convertidos, por exemplo, para grupos carbonila, tais como grupos aldeido ou grupos de ácido carboxílico. Dependendo do método de oxidação e condições utilizadas, o tipo, o grau e a localização das modificações carbonila podem variar. É sabido que, certas condições de oxidação podem degradar as próprias cadeias de celulose, por exemplo, por divagem dos anéis glicosídicos na cadeia de celulose, resultando em despolimerização. Na maioria dos exemplos, celulose despolimerizada não apenas tem uma viscosidade reduzida, como também tem um comprimento de fibra mais curto do que o material celulósico primário. Quando celulose é degradada, tal como por despolimerização e/ou reduzindo-se significativamente o comprimento de fibra e/ou a força da fibra, pode ser difícil de processar e/ou por ser inapropriada para muitas aplicações a jusante. Uma necessidade permanece de métodos de modificação de fibra de celulose, que podem melhorar tanto funcionalidades de ácido carboxílico quanto de aldeido, métodos os quais não degradam extensivamente a fibra de celulose. Esta revelação proporciona métodos únicos que resolvem uma ou mais destas deficiências.
[007] Várias tentativas foram feitas de oxidar celulose, para fornecer tanto funcionalidade carboxílica quanto aldeídica à cadeia de celulose sem degradar a fibra de celulose. Nos métodos de oxidação de celulose tradicionais, pode ser difícil controlar ou limitar a degradação da celulose quando grupos de aldeido são presentes sobre a celulose.
4/102
Tentativas anteriores de resolver estas questões incluíram o uso de processos de oxidação com múltiplas etapas, por exemplo, modificação de local específico de certos grupos carbonila em uma etapa e oxidação de outros grupos hidroxila em outra etapa, e/ou fornecimento de agentes mediadores e/ou agentes de proteção, todos os quais podem acarretar custo extra e subprodutos a um processo de oxidação de celulose. Assim, existe uma necessidade de métodos de modificação de celulose, que têm uma boa relação de custo/benefício e/ou podem ser realizados em uma etapa única de um processo, tal como um processo kraft.
[008] Esta revelação fornece métodos inovadores que oferecem grandes melhoras em relação a métodos tentados na técnica anterior. Geralmente, oxidação de fibras kraft de celulose, na técnica anterior, é conduzida após o processo de branqueamento. Surpreendentemente, os inventores descobriram que é possível utilizar os estágios existentes de uma sequência de branqueamento, particularmente o quarto estágio de uma sequência de branqueamento de cinco estágios, para oxidação de fibras de celulose. Ademais, surpreendentemente, os inventores constataram que um catalisador de metal, particularmente um catalisador de ferro, poderia ser utilizado na sequência de branqueamento para realizar esta oxidação sem interferir com o produto final, por exemplo, porque o catalisador não permanece ligado na celulose, resultando em remoção mais fácil de pelo menos algum do ferro residual antes do final da sequência de branqueamento do que seria esperado com base no conhecimento na técnica. Ademais, inesperadamente, os inventores constataram que esses métodos poderíam ser conduzidos sem degradar substancialmente as fibras.
[009] É sabido na técnica que fibra de celulose, incluindo polpa kraft, pode ser oxidada com metais e peróxidos e/ou perácidos. Por exemplo, celulose pode ser oxidada com ferro e peróxido (“reagente de Fenton”). Ver Kishimoto et al., Holzforschung, vol. 52, n° 2(1998), pp. 180-184. Metais e peróxidos, tais como o reagente de Fenton, são
5/102 relativamente agentes de oxidação baratos, tornando-os um tanto desejáveis para aplicações em larga escala, tais como processos kraft. No caso de reagente de Fenton, é sabido que este método de oxidação pode degradar celulose sob condições acídicas. Assim, não seria esperado que o reagente de Fenton pudesse ser utilizado em um processo kraft sem degradação extensiva das fibras, por exemplo, com uma perda acompanhante no comprimento de fibra, nas condições acídicas. Para evitar degradação de celulose, o reagente de Fenton é frequentemente utilizado sob condições alcalinas, onde a reação de Fenton é drasticamente inibida. Entretanto, desvantagens adicionais podem existir para o uso de reagente de Fenton sob condições alcalinas. Por exemplo, a celulose pode mesmo assim ser degradada ou descolorida. Em processamento de polpa kraft, a fibra de celulose é frequentemente branqueada em sequências de estágio múltiplo, que tradicionalmente compreendem etapas de branqueamento fortemente acídicas e fortemente alcalinas, incluindo pelo menos uma etapa alcalina em ou perto do final da sequência de branqueamento. Portanto, contrário ao que era conhecido na técnica, é um tanto quanto surpreendente que a fibra oxidada com ferro em um estágio acídico de um processo de branqueamento kraft poderia resultar em fibra com propriedades químicas aprimoradas, mas sem degradação física ou descoloração.
[010] Assim, há uma necessidade de oxidação de baixo custo e/ou de etapa única, que poderia fornecer tanto funcionalidades de aldeido quanto carboxílicas a uma fibra de celulose, tal como uma fibra derivada de polpa kraft, sem degradar extensivamente a celulose e/ou tornar a celulose inapropriada para muitas aplicações a jusante. Ademais, permanece uma necessidade de fornecimento de altos níveis de grupos carbonila, tais como ácido carboxílico, cetona e grupos aldeido, a fibra de celulose. Por exemplo, seria desejado usar um oxidante sob condições que não inibam a reação de oxidação, diferentemente do uso de reagente de Fenton em pH alcalino, por exemplo, para fornecer altos níveis de grupos carbonila. Os presentes inventores
6/102 superaram muitas dificuldades da técnica anterior, fornecendo métodos que encontram essas necessidades.
[011] Além das dificuldades no controle da estrutura química dos produtos de oxidação de celulose, e a degradação daqueles produtos, é sabido que o método de oxidação pode afetar outras propriedades, incluindo propriedades químicas e físicas e/ou impurezas nos produtos finais. Por exemplo, o método de oxidação pode afetar o grau de cristalinidade, o teor de hemicelulose, a cor, e/ou os níveis de impurezas no produto final. Ultimamente, o método de oxidação pode impactar a capacidade de processar o produto de celulose para aplicações industriais ou outras aplicações.
[012] O branqueamento de polpa de madeira é geralmente conduzida com o objetivo de seletivamente aumentar a brancura ou brilho da polpa, tipicamente removendo-se lignina e outras impurezas, sem afetar negativamente as propriedades físicas. O branqueamento de polpas químicas, tais como polpas krafl, geralmente requer diversos estágios de branqueamento diferentes para alcançar um brilho desejado com boa seletividade. Tipicamente, uma sequência de branqueamento emprega estágios conduzidos em variações de pH alternadas. Esta alternação auxilia na remoção de impurezas geradas na sequência de branqueamento, por exemplo, solubilizando-se os produtos de quebra de lignina. Assim, em geral, é esperado que o uso de uma série de estágios acídicos em uma sequência de branqueamento, tal como três estágios acídicos em sequência, não fornecería o mesmo brilho que estágios acídico/alcalino alternados, tais como acídico-alcalino-acídico. Por exemplo, uma sequência DEDED típica produz um produto mais claro do que uma sequência DEDAD (onde A se refere a um tratamento ácido). Consequentemente, uma sequência que não tenha um estágio alcalino interveniente, mas produza um produto com brilho comparável, não seria esperado por uma pessoa de conhecimento na técnica.
[013] Geralmente, enquanto é sabido que certas sequências de branqueamento podem ter vantagens sobre outras em um processo
7/102 kraft, as razões por trás de quaisquer vantagens são menos bem entendidas. Com respeito à oxidação, nenhum estudo mostrou qualquer preferência por oxidação em um estágio em particular de uma sequência de múltiplos estágios ou qualquer reconhecimento de que propriedades de fibra possam ser afetadas por tratamentos/estágios pósoxidação. Por exemplo, a técnica anterior não revela qualquer preferência por uma oxidação em estágio mais tardio sobre uma oxidação em estágio mais cedo. Em algumas realizações, a revelação fornece métodos realizados de forma única em estágios particulares (por exemplo, estágios mais tardios de um processo de branqueamento), que têm benefícios no processo kraft e que resulta em fibras tendo um conjunto único de características físicas e químicas.
[014] Além disso, com respeito ao brilho em um processo de branqueamento kraft, é sabido que metais, em particular metais de transição naturalmente presentes no material primário de polpa, são prejudiciais ao brilho do produto. Assim, sequências de branqueamento frequentemente objetivam remover certos metais de transição de um produto final, para alcançar um brilho-alvo. Por exemplo, podem ser empregados quelantes para remover metal que ocorra naturalmente de uma polpa. Assim, porque há ênfase na remoção de metais naturalmente presentes na polpa, uma pessoa de conhecimento na técnica não adicionaria geralmente quaisquer metais a uma sequência de branqueamento, uma vez que isso combinar as dificuldades de se alcançar um produto mais claro.
[015] Com relação a ferro, ademais, a adição deste material a uma polpa leva a descoloração significativa, aparentada com a descoloração presente quando, por exemplo, se queima papel. Esta descoloração, semelhante à descoloração de papel queimado, acredita-se, até agora, que seja não reversível. Assim, tem sido esperado que, com a descoloração de uma polpa de madeira com ferro adicionado, a polpa sofra uma perda permanente de brilho, que não poderia ser recuperada com branqueamento adicional.
8/102 [016] Assim, embora seja sabido que o ferro ou o cobre e o peróxido podem oxidar de forma barata a celulose, até agora eles não têm sido empregados nos processos de branqueamento de polpa de uma forma que alcance um brilho comparável a uma sequência padrão não empregando uma etapa de oxidação por ferro ou cobre. Geralmente, o seu uso em processos de branqueamento de polpa tem sido evitado. Surpreendentemente, os inventores superaram estas dificuldades e, em algumas modalidades, fornecem um método inovador de oxidar de forma barata celulose com ferro ou cobre em processos de branqueamento de polpa. Em algumas realizações, os métodos revelados neste documento resultam em produtos que têm características que são muito surpreendentes e contrárias àquelas previstas com base nos ensinamentos da técnica anterior. Assim, os métodos da revelação podem fornecer produtos que são superiores aos produtos da técnica anterior e podem ser produzidos de forma a ter boa relação custobenefício.
[017] Por exemplo, é geralmente entendido na técnica que metais, tais como ferro, se ligam bem à celulose e não podem ser removidos através de lavagem normal. Tipicamente, a remoção de ferro da celulose é difícil e dispendiosa e requer etapas de processamento adicionais. Sabe-se que presença de altos níveis de ferro residual em um produto de celulose tem diversas desvantagens, particularmente em aplicações de polpa e fabricação de papel. Por exemplo, o ferro pode levar à descoloração do produto final e/ou pode ser inapropriado para aplicações em que o produto final esteja em contato com a pele, tal como em fraldas e curativos. Assim, seria esperado que o uso de ferro em processos de branqueamento kraft sofresse de um número de desvantagens.
[018] Até agora, o tratamento de oxidação de fibra kraft para melhorar a funcionalidade tem frequentemente sido limitado ao tratamento de oxidação após a fibra ter sido branqueada. Ademais, processos conhecidos por fornecer uma fibra mais aldeídica também causam uma perda concomitante no brilho ou qualidade da fibra. Ademais,
9/102 processos conhecidos que resultam em funcionalidade aldeídica melhorada da fibra também resultam em uma perda de funcionalidade carboxílica. Os métodos desta revelação não sofrem de uma ou mais destas desvantagens.
[019] A fibra kraft produzida por um método de polpação kraft química fornece uma fonte barata de fibra de celulose, que geralmente mantém seu comprimento de fibra através da polpação, e geralmente fornece produtos finais com boas características de brilho e força. Como tal, é amplamente utilizada em aplicações de papel. Entretanto, fibra kraft padrão tem aplicabilidade limitada em aplicações a jusante, tais como produção derivada de celulose, devido à estrutura química da celulose resultando de polpação e branqueamento kraft padrão. Em geral fibra kraft padrão contém muita hemicelulose residual e outros materiais de ocorrência natural, que podem interferir com a modificação física e/ou química subsequente da fibra. Ademais, a fibra kraft padrão tem funcionalidade química limitada e é geralmente rígida e não altamente compressível.
[020] A natureza rígida e áspera da fibra kraft pode requerer a formação em camadas e a adição de tipos diferentes de materiais, tais como algodão, em aplicações que requerem contato com pele humana, por exemplo, fraldas, produtos de higiene, e produtos de tecidos. Consequentemente, pode ser desejável fornecer uma fibra de celulose com melhor flexibilidade e/ou suavidade, para reduzir o requisito de uso de outros materiais, por exemplo, em um produto com múltiplas camadas.
[021] A fibra de celulose em aplicações que envolvem absorção de resíduos e/ou fluidos corporais, por exemplo, fraldas, produtos de incontinência de adultos, curativos, absorventes íntimos e/ou tampões íntimos, é frequentemente exposta à amônia presente em resíduos corporais e/ou amônia gerada por bactéria associada com resíduos e/ou fluidos corporais. Pode ser desejável nessas aplicações usar uma fibra de celulose, que não apenas forneça massa e absorvência, mas
10/102 que também tenha propriedades redutoras de odor e/ou antibacterianas, por exemplo, pode reduzir odor de compostos azotado, tais como amônia (NH3). Até agora, a modificação de fibra kraft por oxidação para melhorar sua capacidade de controle de odor invariavelmente veio com uma diminuição indesejável no brilho. Existe uma necessidade de uma fibra kraft modificada barata, que apresenta boas características de absorvência e/ou capacidades de controle de odor, ao mesmo tempo em que mantém boas características de brilho.
[022] No mercado de hoje, os consumidores desejam produtos absorventes, por exemplo, fraldas, produtos de incontinência de adultos, e absorventes sanitários, que são mais finos. Designs de produtos ultrafinos requerem peso de fibra mais baixo e podem sofrer de uma perda de integridade de produto, se a fibra utilizada é muito curta. A modificação química de fibra kraft pode resultar em perda de comprimento de fibra, tornando-a inaceitável para uso em certos tipos de produtos, por exemplo, produtos ultrafinos. Mais especificamente, a fibra kraft tratada para melhorar a funcionalidade de aldeido, que é associada com controle de odor melhorado, pode sofrer de uma perda de comprimento de fibra durante a modificação química, tornando-a inapropriada para uso em designs produto ultrafinos. Existe uma necessidade de uma fibra barata, que apresente compressibilidade sem uma perda em comprimento de fibra, que a torne adequada de forma única para designs ultrafinos (isto é, o produto mantém boa absorvência, com base na quantidade de fibra que pode ser comprimida em um espaço menor, enquanto mantendo a integridade do produto em pesos de fibra mais baixos).
[023] Tradicionalmente, as fontes de celulose que eram úteis na produção de produtos ou tecidos absorventes não eram também úteis na produção de derivados de celulose a jusante, tais como éteres de celulose e ésteres de celulose. A produção de derivados de celulose de baixa viscosidade a partir de materiais brutos de celulose de alta viscosidade, tais como fibra kraft padrão, requereu etapas de fabricação
11/102 adicionais, que acrescentariam custo significativo, ao mesmo tempo em que forneciam subprodutos não desejados e reduziam a qualidade global do derivado de celulose. A filaça de algodão e polpas sulfito de alto teor de celulose alfa, que geralmente têm um alto grau de polimerização, são geralmente utilizados na fabricação de derivados de celulose, tais como éteres e ésteres de celulose. Entretanto, a produção de filaça de algodão e fibra sulfito com um alto grau de polimerização e/ou viscosidade é cara devido ao custo do material primário, no caso de algodão; aos altos custos de energia, químicos e ambientais de polpação e branqueamento, no caso de polpas sulfito; e aos processos de purificação extensivos requeridos, que se aplicam em ambos os casos. Além do alto custo, há fornecimento cada vez mais escasso de polpas sulfito disponível no mercado. Portanto, estas fibras são muito caras e têm aplicabilidade limitada nas aplicações de polpa e papel, por exemplo, onde DP mais alto ou polpas de viscosidade mais alta podem ser requeridos. Para fabricantes de derivado de celulose, estas polpas constituem uma porção significativa de seu custo de fabricação global. Assim, existe uma necessidade de fibras de custo baixo, tais como fibra kraft modificada, que pode ser utilizada na produção de derivados de celulose.
[024] Há também uma necessidade de materiais de celulose baratos, que possam ser utilizados na fabricação de celulose microcristalina. Celulose microcristalina é amplamente utilizada em aplicações alimentícias, farmacêuticas, cosméticas, e industriais, e é uma forma cristalina purificada de celulose parcialmente despolimerizada. O uso de fibra kraft em produção de celulose microcristalina sem a adição de etapas de processamento pós-branqueamento extensivas tem, portanto, sido limitado. Produção de celulose microcristalina geralmente requer um material primário celulósico altamente purificado, que é hidrolisado por ácido, para remover segmentos amorfos da cadeia de celulose. Ver Patente US 2.978.446, para Battista et al. e Patente US 5.346.589 para Braunstein et al.. Um baixo grau de polimerização das cadeias com a
12/102 remoção dos segmentos amorfos de celulose, denominado “DP estabilizado”, é frequentemente um ponto de partida para produção de celulose microcristalina e seu valor numérico depende primariamente da fonte e do processamento das fibras de celulose. A dissolução dos segmentos não cristalinos de fibra kraft padrão geralmente degrada a fibra em uma medida que a torna inapropriada para a maioria das aplicações, devido a pelo menos um de 1) impurezas remanescentes; 2) uma falta de segmentos cristalinos suficientemente longos; ou 3) ela resulta em uma fibra de celulose tendo um grau muito alto de polimerização, tipicamente na faixa de 200 a 400, para torná-la útil na produção de celulose microcristalina. A fibra kraft tendo boa pureza e/ou um valor de DP estabilizado mais baixo, por exemplo, seria desejável, uma vez que a fibra preliminar pode fornecer maior versatilidade em produção e aplicações de celulose microcristalina.
[025] Na presente revelação, a fibra tendo uma ou mais das propriedades descritas pode ser produzida simplesmente através de modificação de um processo de polpação mais branqueamento kraft típico. A fibra da presente revelação supera muitas das limitações associadas com fibra kraft modificada conhecida discutida acima.
Breve Descrição dos Desenhos [026] A FIGURA 1 mostra um gráfico de viscosidade do CED capilar 0,5% final como função do percentual de peróxido consumido. [027] A FIGURA 2 mostra um gráfico de razão da resistência à umidade a força seca dada como função de nível de resina de resistência à umidade.
Descrição
I. Métodos [028]
A presente revelação proporciona métodos inovadores para
13/102 o tratamento de fibra de celulose. Em algumas modalidades, a revelação provê um método de modificação de fibra de celulose, compreendendo o fornecimento de fibra de celulose, e a oxidação da fibra de celulose. Como utilizado neste documento, “oxidado”, “cataliticamente oxidado”, “oxidação catalítica” e “oxidação” são todos entendidos como sendo intercambiáveis e se referem ao tratamento de fibra de celulose com pelo menos uma quantidade catalítica de pelo menos um de ferro ou cobre e pelo menos um peróxido, tal como peróxido de hidrogênio, tal como pelo menos algum dos grupos hidroxila das fibras de celulose, são 10 oxidadas. A frase “ferro ou cobre” e, de forma similar, “ferro (ou cobre)” significa “ferro ou cobre ou uma combinação dos mesmos”. Em algumas realizações, a oxidação compreende simultaneamente o aumento de teor de ácido carboxílico e de aldeido da fibra de celulose.
[029] A fibra de celulose utilizada nos métodos descritos neste documento pode ser derivada de fibra de madeira macia, fibra de madeira dura, e misturas das mesmas. Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada é derivada de madeira macia, tal como pinho do sul. Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada é derivada de madeira dura, tal como eucalipto. Em algumas realizações, a fibra de 20 celulose modificada é derivada de uma mistura de madeira macia e madeira dura. Em ainda outra realização, a fibra de celulose modificada é derivada de fibra de celulose que foi anteriormente sujeita a todo ou parte de um processo kraft, isto é, a fibra kraft.
[030] As referencias nesta revelação a “fibra de celulose” ou “fibra kraft/’ são intercambiáveis, exceto onde especificamente indicado como diferente ou como uma pessoa de conhecimento comum na técnica as entendería como sendo diferentes.
[031] Em pelo menos uma realização, o método compreende o fornecimento de fibra de celulose, e a oxidação de fibra de celulose, 30 enquanto geralmente mantendo o comprimento de fibra das fibras de celulose.
[032] “Comprimento de fibra” e “comprimento de fibra médio” são ΐ
14/102 utilizados alternadamente, quando utilizados para descrever a propriedade de uma fibra e significam o comprimento médio das fibras ponderado em relação ao comprimento. Portanto, por exemplo, uma fibra tendo um comprimento de fibra médio de 2 mm deve ser entendida 5 como significando uma fibra tendo um comprimento médio das fibras ponderado em relação ao comprimento de 2 mm.
[033] Em pelo menos uma realização, o método compreende o fornecimento de fibra de celulose, parcialmente branqueando a fibra de celulose, e oxidando a fibra de celulose. Em algumas realizações, a 10 oxidação é conduzida no processo de branqueamento. Em algumas realizações, a oxidação é conduzida após o processo de branqueamento.
[034] Em pelo menos uma realização, o método compreende o fornecimento da fibra de celulose, e a oxidação de fibra de celulose, reduzindo, assim, o grau de polimerização da fibra de celulose.
[035] Em pelo menos uma realização, o método compreende o fornecimento de fibra de celulose, e a oxidação da fibra de celulose, enquanto mantendo a Freeness (disponibilidade) Padrão canadense (“freeness”) daquela fibra de celulose.
[036] Em pelo menos uma realização, o método compreende o fornecimento de fibra de celulose, a oxidação da fibra de celulose, e o aumento do brilho daquela fibra de celulose oxidada sobre a fibra de celulose padrão.
[037] Como discutido acima, em conformidade com a revelação, a oxidação de fibra de celulose envolve o tratamento da fibra de celulose 25 com pelo menos uma quantidade catalítica de ferro ou cobre e peróxido de hidrogênio. Em pelo menos uma realização, o método compreende a oxidação de fibra de celulose com ferro e peróxido de hidrogênio. A fonte de ferro pode ser qualquer fonte adequada, como uma pessoa de conhecimento reconhecería, tal como, por exemplo, sulfato ferroso (por 30 exemplo, heptahidrato de sulfato ferroso), cloreto ferroso, sulfato de amônio ferroso, cloreto férrico, sulfato de amônio férrico ou citrato de amônio férrico.
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102 [038] Em algumas realizações, o método compreende a oxidação da fibra de celulose com cobre e peróxido de hidrogênio. De forma similar, a fonte de cobre pode ser qualquer fonte adequada, como uma pessoa de conhecimento reconhecería. Finalmente, em algumas realizações, o método compreende a oxidação da fibra de celulose com uma combinação de cobre e ferro e peróxido de hidrogênio.
[039] Em algumas modalidades, a revelação fornece um método para o tratamento de fibra de celulose, compreendendo o fornecimento de fibra de celulose, polpação da fibra de celulose, branqueamento da fibra de celulose e oxidação da fibra de celulose.
[040] Em algumas realizações, o método ainda compreende deslignificar a fibra de celulose. A deslignificação com oxigênio pode ser realizada por qualquer método conhecido daqueles de conhecimento comum na técnica. Por exemplo, deslignificação com oxigênio pode ser uma deslignificação com oxigênio em dois estágios convencional. É sabido, por exemplo, que fibra de celulose deslignificada com oxigênio, tal como fibra kraft, pode alterar o teor de ácido carboxílico e/ou de aldeído da fibra de celulose durante o processamento. Em algumas realizações, o método compreende a deslignificação com oxigênio da fibra de celulose antes do branqueamento da fibra de celulose.
[041] Em pelo menos uma realização, o método compreende a oxidação da fibra de celulose em pelo menos uma de uma etapa de polpação kraft, uma etapa de deslignificação com oxigênio e uma etapa de branqueamento kraft. Em uma modalidade preferida, o método compreende a oxidação da fibra de celulose em pelo menos uma etapa de branqueamento kraft. Em pelo menos uma realização, o método compreende a oxidação da fibra de celulose em duas ou mais do que uma etapa de branqueamento kraft.
[042] Quando a fibra de celulose é oxidada em uma etapa de branqueamento, a fibra de celulose não deve ser sujeita a condições substancialmente alcalinas no processo de branqueamento durante ou após a oxidação. Em algumas modalidades, o método compreende a
16/102 oxidação da fibra de celulose em um pH acídico. Em algumas realizações, o método compreende o fornecimento da fibra de celulose, a acidificação da fibra de celulose, e, depois, a oxidação da fibra de celulose em pH acídico. Em algumas realizações, o pH varia de cerca de 5 2 a cerca de 6, por exemplo, de cerca de 2 a cerca de 5 ou de cerca de 2 a cerca de 4.
[043] O pH pode ser ajustado utilizando qualquer ácido apropriado, como uma pessoa de conhecimento reconhecería, por exemplo, ácido sulfúrico ou ácido clorídrico ou filtrato de um estágio de branque10 amento acídico de um processo de branqueamento, tal como estágio (D) de dióxido de cloro de um processo de branqueamento de múltiplos estágios. Por exemplo, a fibra de celulose pode ser acidificada adicionando-se um ácido extra. Exemplos de ácidos extras são conhecidos na técnica e incluem, mas, sem limitação, ácido sulfúrico, ácido clorídrico, 15 ácido carbônico. Em algumas realizações, a fibra de celulose é acidificada com filtrato acídico, tal como filtrato residual, a partir de uma etapa de branqueamento. Em algumas realizações, o filtrato acídico de uma etapa de branqueamento não tem um teor de ferro alto. Em pelo menos uma realização, a fibra de celulose é acidificada com filtrato acídico de 20 um estágio D de um processo de branqueamento de múltiplos estágios.
[044] Em algumas modalidades, o método compreende a oxidação da fibra de celulose em um ou mais estágios de uma sequência de branqueamento de múltiplos estágios. Em algumas modalidades, o método compreende a oxidação da fibra de celulose em um estágio 25 único de uma sequência de branqueamento de múltiplos estágios. Em algumas realizações, o método compreende a oxidação da fibra de celulose em ou perto do fim de uma sequência de branqueamento de múltiplos estágios. Em algumas modalidades, o método compreende a oxidação da fibra de celulose pelo menos no quarto estágio de uma 30 sequência de branqueamento de cinco estágios.
[045] Em conformidade com a revelação, a sequência de branqueamento de múltiplos estágios pode ser qualquer sequência de
17/102 branqueamento que não compreenda uma etapa de branqueamento alcalino, seguindo a etapa de oxidação. Em pelo menos uma realização, a sequência de branqueamento de múltiplos estágios é uma sequência de branqueamento de cinco estágios. Em algumas modalidades, a 5 sequência de branqueamento é uma sequência DEDED. Em algumas realizações, a sequência de branqueamento é uma sequência DoE1D1E2D2. Em algumas realizações, a sequência de branqueamento é uma sequência Do(EoP)DlE2D2. Em algumas realizações, a sequência de branqueamento é uma Do(EO)DlE2D2.
[046] Os estágios de não-oxidação de uma sequência de branqueamento de múltiplos estágios podem incluir qualquer séries de convenção ou descobertas depois de estágios, podem ser conduzidos sob condições convencionais, com a ressalva de que para serem úteis na produção da fibra modificada descrita na presente revelação, nenhuma 15 etapa de branqueamento alcalina pode seguir a etapa de oxidação.
[047] Em algumas modalidades, a oxidação é incorporada no quarto estágio de um processo de branqueamento em múltiplos estágios. Em algumas realizações, o método é implementado em um processo de branqueamento de cinco estágios, tendo uma sequência de 20 DoE1D1E2D2, e o quarto estágio (E2) é utilizado para a oxidação de fibra kraft.
[048] Em algumas realizações, o número kappa aumenta após a oxidação da fibra de celulose. Mais especificamente, uma pessoa tipicamente esperaria uma diminuição no número kappa durante este 25 estágio de branqueamento, com base na diminuição antecipada em material, tal como lignina, que reage com o reagente permanganato. Entretanto, no método, como descrito neste documento, o número kappa de fibra de celulose pode diminuir devido à perda de impurezas, por exemplo, lignina; entretanto, o número kappa pode aumentar 30 devido à modificação química da fibra. Não desejando estar ligado pela teoria, acredita-se que a funcionalidade aumentada da celulose modificada forneça sítios adicionais que possam reagir com o reagente
102
permanganato. Consequentemente, o número kappa de fibra kraft modificada é elevado em relação ao número kappa da fibra kraft padrão. [049] Em pelo menos uma realização, a oxidação ocorre em um estágio único de uma sequência de branqueamento após tanto o ferro ou cobre quanto o peróxido ter sido adicionado e algum tempo de retenção fornecido. Uma retenção apropriada é uma quantidade de tempo que seja suficiente para catalisar o peróxido de hidrogênio com o ferro ou cobre. Tal tempo será facilmente determinável por uma pessoa de conhecimento comum na técnica.
[050] Em conformidade com a revelação, a oxidação é conduzida por um tempo e a uma temperatura que é suficiente para produzir a conclusão desejada da reação. Por exemplo, a oxidação pode ser conduzida a uma temperatura variando desde cerca de 60 a cerca de 80 graus C, e por um tempo variando desde cerca de 40 a cerca de 80 minutos. O tempo e temperatura desejados da reação de oxidação serão facilmente determináveis por uma pessoa de conhecimento na técnica.
[051] Vantajosamente, a fibra de celulose é sintetizada para um número kappa alvo antes do branqueamento. Por exemplo, quando a celulose oxidada é desejada para paper grade ou celulose de polpa fluff a fibra de celulose pode ser sintetizada em um digestor hidráulico de dois recipientes com Lo-Solids™ cozinhando até um número kappa variando desde cerca de 30 a cerca de 32 antes do branqueamento e oxidando a celulose. Alternativamente, se a celulose oxidada for desejada para aplicações de derivado de celulose, por exemplo, na fabricação de éteres de celulose, a fibra de celulose pode ser sintetizada para um número kappa variando desde cerca de 20 a cerca de 24 antes do branqueamento e oxidação da celulose, de acordo com os métodos desta revelação. Em algumas realizações, a fibra de celulose é sintetizada e deslignificada em uma etapa de deslignificação com oxigênio em dois estágios convencional antes do branqueamento e oxidação da fibra de celulose. Vantajosamente, a deslignificação é conduzida até um número kappa alvo variando desde cerca de 6 a cerca de 8, quando a celulose
19/102 oxidada é destinada a aplicações de derivado de celulose, e um número kappa alvo variando desde cerca de 12 a cerca de 14, quando a celulose oxidada é destinada para aplicações de papel e/ou fluff.
[052] Em algumas realização, o processo de branqueamento é conduzido sob condições para objetivar cerca de 88-90% de brilho ISO final, tal como variando desde cerca de 85 a cerca 95%, ou de cerca de 88% a cerca 90%.
[053] A revelação também fornece um método de tratamento de fibra de celulose compreendendo o fornecimento de fibra de celulose, a redução do DP da fibra de celulose, e a manutenção do comprimento de fibra da fibra de celulose. Em algumas realizações, a fibra de celulose é fibra kraft. Em algumas realizações, o DP da fibra de celulose é reduzido em um processo de branqueamento. Em algumas realizações, o DP da fibra de celulose é reduzido em ou perto do final de uma sequência de branqueamento de múltiplos estágios. Em algumas realizações, o DP é reduzido pelo menos no quarto estágio de uma sequência de branqueamento de múltiplos estágios. Em algumas modalidades, o DP é reduzido em ou após o quarto estágio de uma sequência de branqueamento de múltiplos estágios.
[054] Alternativamente, a sequência de branqueamento de múltiplos estágios pode ser alterada para fornecer condições de branqueamento mais fortes antes da oxidação da fibra de celulose. Em algumas realizações, o método compreende o fornecimento de condições de branqueamento mais fortes antes da etapa de oxidação. Condições de branqueamento mais fortes podem permitir que o grau de polimerização e/ou viscosidade da fibra de celulose seja reduzido na etapa de oxidação com quantidades menores de ferro ou cobre e/ou peróxido de hidrogênio. Assim, pode ser possível modificar as condições da sequência de branqueamento, de modo que o brilho e/ou viscosidade do produto de celulose final possa ser ainda mais controlado. Por exemplo, a redução das quantidades de peróxido e metal, ao mesmo tempo em que se proporcionam condições de branqueamento mais fortes antes da
20/102 oxidação, pode prover um produto produzido com condições de oxidação idênticas, mas com branqueamento menos forte. Tais condições podem ser vantajosas em algumas realizações, particularmente em aplicações de éter de celulose.
[055] Em algumas realizações, os métodos da revelação ainda compreendem reduzir a cristalinidade da fibra de celulose, tal que seja menor do que a cristalinidade daquela fibra de celulose como medido antes do estágio de oxidação. Por exemplo, em conformidade com os métodos da revelação, o índice de cristalinidade da fibra de celulose pode ser reduzido em até 20% em relação ao índice de cristalinidade inicial como medido antes do estágio de oxidação.
[056] Em algumas modalidades, os métodos da revelação ainda compreendem tratar a fibra de celulose modificada com pelo menos uma substância cáustica ou alcalina. Por exemplo, em pelo menos uma realização, um método para tratamento da fibra de celulose compreende o fornecimento de uma fibra de celulose oxidada da revelação, a exposição da fibra de celulose oxidada a uma substância alcalina ou cáustica, e depois a secagem do produto de celulose. Sem estar ligado pela teoria, acredita-se que a adição de pelo menos uma substância cáustica à celulose modificada pode resultar em uma fibra de celulose tendo funcionalidade muito alta e comprimento de fibra muito baixo.
[057] É sabido que a celulose compreendendo grupos de aldeídos aumentados pode ter propriedades vantajosas na melhoria da resistência à umidade das fibras de celulose. Ver, por exemplo, Patente US 6.319.361 para Smith et al., e 6.582.559 para Thornton et al. Tais propriedades podem ser benéficas, por exemplo, em aplicações de materiais absorventes. Em algumas realizações, a revelação fornece um método para melhorar a resistência á umidade de um produto, compreendendo o fornecimento de fibra de celulose modificada da revelação e a adição da fibra de celulose modificada da revelação a um produto, tal como um produto de papel. Por exemplo, o método pode compreender a oxidação da fibra de celulose em um processo de branqueamento,
21/102 adicionalmente tratando a fibra de celulose oxidada com uma substância ácida ou cáustica, e adicionando a fibra tratada a um produto de celulose.
[058] Em conformidade com a revelação, o peróxido de hidrogênio é adicionado à fibra de celulose em meio acídico, numa quantidade suficiente para alcançar a oxidação desejada e/ou grau de polimerização e/ou viscosidade do produto de celulose final. Por exemplo, peróxido pode ser adicionado em uma quantidade de cerca de 0,1 a cerca de 4%, ou de cerca de 1% a cerca de 3%, ou de cerca de 1% a cerca de 2%, ou de cerca de 2% a cerca de 3%, com base no peso seco da polpa.
[059] O ferro ou o cobre são adicionados pelo menos numa quantidade suficiente para catalisar a oxidação da celulose com peróxido. Por exemplo, o ferro pode ser adicionado em uma quantidade variando desde cerca de 25 a cerca de 200 ppm com base no peso seco da polpa kraft. Uma pessoa versada na técnica estará apta para prontamente otimizar a quantidade de ferro ou cobre para alcançar o nível ou quantidade desejada de oxidação e/ou grau de polimerização e/ou viscosidade do produto de celulose final.
[060] Em algumas realizações, o método ainda envolve a adição de vapor ou antes ou depois da adição de peróxido de hidrogênio.
[061] Em algumas modalidades, o DP e/ou viscosidade final da polpa pode ser controlado pela quantidade de ferro ou cobre e peróxido de hidrogênio e a robustez das condições de branqueamento antes da etapa de oxidação. Uma pessoa versada na técnica reconhecerá que outras propriedades da fibra kraft modificada da revelação podem ser afetadas pelas quantidades de ferro ou cobre e peróxido de hidrogênio e pela robustez das condições de branqueamento antes da etapa de oxidação. Por exemplo, uma pessoa versada na técnica pode ajustar as quantidades de ferro ou cobre e peróxido de hidrogênio e a robustez das condições de branqueamento antes da etapa de oxidação para mirar ou alcançar um brilho desejado no produto final e/ou um grau desejado de polimerização ou viscosidade.
22/102 [062] Em algumas realizações, a revelação fornece um método para modificar a fibra de celulose, compreendendo o fornecimento de fibra de celulose, redução do grau de polimerização da fibra de celulose, e a manutenção do comprimento de fibra da fibra de celulose.
[063] Em algumas modalidades, a fibra kraft oxidada da revelação não é refinada. O refinamento da fibra kraft oxidada pode ter um impacto negativo no seu comprimento e integridade de fibra, por exemplo, o refinamento da fibra pode fazer a fibra desmoronar.
[064] Em algumas realizações, cada estágio do processo de branqueamento em cinco estágios inclui pelo menos um misturador, um reator, e uma lavadora (como são conhecidos daqueles versados na técnica).
[065] Em algumas modalidades, uma polpa kraft é acidificada em um lavadora do estágio Dl, a fonte de ferro também é adicionada à polpa kraft na lavadora do estágio D1, o peróxido é adicionado seguindo a fonte de ferro (ou fonte de cobre) em um ponto de adição no misturador ou bomba antes da torre do estágio E2, a polpa kraft é reagida na torre E2 e lavada na lavadora E2, e o vapor pode opcionalmente ser adicionado antes da torre E2 em um misturador de vapor.
[066] Em algumas realizações, ferro (ou cobre) pode ser adicionado até o final do estágio Dl, ou o ferro (ou cobre) também pode ser adicionado no início do estágio E2, desde que a polpa seja acidificada primeiramente (isto é, antes da adição do ferro) no estágio Dl. O vapor pode ser opcionalmente adicionado, antes ou depois da adição do peróxido.
[067] Em uma realização exemplificativa, o método para preparar uma fibra de celulose modificada de viscosidade baixa pode envolver o branqueamento de polpa kraft em um processo de branqueamento de múltiplos estágios e reduzir o DP da polpa em ou perto de um estágio final do processo de branqueamento de múltiplos estágios (por exemplo, na quarto estágio de um processo de branqueamento de múltiplos estágios, por exemplo no quarto estágio de um processo de branquea23/102 mento de cinco estágios) utilizando um tratamento com peróxido de hidrogênio em um meio acídico e na presença de ferro. Por exemplo, o DP final da polpa pode ser controlado pela aplicação apropriada do ferro ou cobre e peróxido de hidrogênio, como descrito na seção de Exemplos. Em algumas realizações, o ferro ou o cobre e o peróxido de hidrogênio são fornecidos em quantidades e sob condições apropriadas para a produção de uma fibra de DP baixo (isto é, uma fibra tendo um DPw variando desde cerca de 1180 a cerca de 1830 ou uma viscosidade do CED Capilar 0,5% variando desde cerca de 7 a cerca de 13 mPa*s). Em algumas modalidades exemplificativas, o ferro ou cobre e o peróxido de hidrogênio podem ser fornecidos em quantidades e sob condições apropriadas para produzir uma fibra de DP ultra baixo (isto é, uma fibra tendo um DPw variando desde cerca de 700 a cerca de 1180, ou uma viscosidade do CED Capilar 0,5% variando desde cerca de 3,0 a cerca de 7 mPa*s).
[068] Por exemplo, em algumas realizações, o tratamento com peróxido de hidrogênio em um meio acídico com ferro ou cobre pode envolver o ajuste do pH da polpa kraft para um pH variando desde cerca de 2 a cerca de 5, adicionando uma fonte de ferro à polpa acidificada, e adicionando peróxido de hidrogênio à polpa kraft.
[069] Em algumas modalidades, por exemplo, o método para preparação de uma fibra de celulose modificada dentro do escopo da revelação pode envolver a acidificação da polpa kraft para um pH variando desde cerca de 2 a cerca de 5 (utilizando, por exemplo, ácido sulfúrico), a mistura de uma fonte de ferro (por exemplo, sulfato ferroso, por exemplo, heptahidrato de sulfato ferroso) com a polpa kraft acidificada a uma aplicação de cerca de 25 a cerca de 250 ppm de Fe+2 com base no peso seco da polpa kraft, a uma consistência variando desde cerca de 1% a cerca de 15% e também peróxido de hidrogênio, que pode ser adicionado como uma solução a uma concentração de cerca de 1% a cerca de 50% por peso e em uma quantidade variando desde cerca de 0,1% a cerca de 1,5% com base no peso seco da polpa kraft. Em
24/102 algumas realizações, a solução de sulfato ferroso é misturada com a polpa kraft a uma consistência variando desde cerca de 7% a cerca de 15%. Em algumas realizações, a polpa kraft acidificada é misturada com a fonte de ferro e reagida com o peróxido de hidrogênio por um período de tempo variando desde cerca de 40 a cerca de 80 minutos a uma temperatura variando desde cerca de 60 a cerca de 80 graus C.
[070] Em algumas realizações, o método para preparar uma fibra de celulose modificada dentro do escopo desta revelação envolve a redução do DP através do tratamento de uma polpa kraft com peróxido de hidrogênio em um meio acídico na presença de ferro (ou cobre), em que o tratamento acídico, com peróxido de hidrogênio e ferro (ou cobre) é incorporado em um processo de branqueamento de múltiplos estágios. Em algumas realizações, o tratamento com ferro, ácido e peróxido de hidrogênio é incorporado em um único estágio do processo de branqueamento de múltiplos estágios. Em algumas modalidades, o tratamento com ferro (ou cobre), ácido e peróxido de hidrogênio é incorporado em um único estágio, que é no ou perto do final do processo de branqueamento de múltiplos estágios. Em algumas realizações, o tratamento com ferro (ou cobre), ácido e peróxido de hidrogênio é incorporado no quarto estágio de um processo de branqueamento de múltiplos estágios. Por exemplo, o tratamento da polpa pode ocorrer em um único estágio, tal como o estágio E2, após tanto o ferro (ou cobre) quanto o peróxido terem sido adicionados e algum tempo de retenção fornecido. Em algumas modalidades, cada estágio de um processo de branqueamento de cinco estágios inclui pelo menos um misturador, um reator, e uma lavadora (como é sabido por aqueles versados na técnica), e a polpa kraft pode ser acidificada na lavadora do estágio Dl, a fonte de ferro pode também ser adicionada à polpa kraft na lavadora do estágio D1, o peróxido pode ser adicionado seguindo a fonte de ferro (ou fonte de cobre) em um ponto de adição no misturador ou polpa antes da torre do estágio E2, a polpa kraft pode ser reagida na torre E2 e lavada na lavadora E2, e vapor pode ser adicionado opcionalmente antes da
25/102 torre E2 em um misturador de vapor. Em algumas realizações, por exemplo, ferro (ou cobre) pode ser adicionado até o final do estágio Dl, ou o ferro (ou cobre) poderia também ser adicionado no início do estágio E2, desde que a polpa seja acidificada primeiramente (isto é, antes da adição do ferro), no estágio Dl, ácido extra pode ser adicionado se necessário para trazer o pH para dentro da variação de cerca de 3 a cerca de 5, e o peróxido pode ser adicionado após o ferro (ou cobre). O vapor pode ser adicionado antes ou depois da adição do peróxido.
[071] Por exemplo, em uma realização, os processos de branqueamento de cinco estágios acima descritos conduzidos com um material primário de celulose de madeira macia podem produzir fibra de celulose modificada tendo uma ou mais das seguintes propriedades: um comprimento de fibra médio de pelo menos 2,2 mm, uma viscosidade variando desde cerca de 3,0 mPa*s a menos do que 13 mPa*s, uma solubilidade cáustica S10 variando desde cerca de 16% a cerca de 20%, um solubilidade cáustica S18 variando desde cerca de 14% a cerca de 18%, um teor de carboxila variando desde cerca de 2 meq/100 g a cerca de 6 meq/100 g, um teor de aldeido variando desde cerca de 1 meq/100 g a cerca a cerca de 3 meq/100 g, um teor de carbonila de cerca de 1 a 4, um freeness variando desde cerca de 700 mis a cerca de 760 mis, uma resistência de fibra variando desde cerca de 5 km a cerca de 8 km, e um brilho variando desde cerca de 85 a cerca de 95 ISO. Por exemplo, em algumas realizações, os processos de branqueamento em cinco estágios exemplificativos acima descritos podem produzir fibras de madeira macia de celulose modificada, tendo cada uma das propriedades acima mencionadas.
[072] De acordo com outro exemplo, em que a fibra de celulose é uma fibra de madeira macia, os processos de branqueamento em cinco estágios exemplificativos acima descritos podem produzir uma fibra de madeira macia de celulose modificada tendo um comprimento de fibra médio que é de pelo menos 2,0 mm (por exemplo, variando desde cerca de 2,0 mm a cerca de 3,7 mm, ou de cerca de 2,2 mm a cerca de 3,7
26/102 mm), uma viscosidade que é menos do que 13 mPa*s (por exemplo, uma viscosidade variando desde cerca de 3,0 mPa*s a menos do que 13 mPa*s, ou de cerca de 3,0 mPa*s a cerca de 5,5 mPa»s, ou de cerca de 3,0 mPa*s a cerca de 7 mPa*s ou de cerca de 7 mPa«s a menos do que 13 mPa«s), e um brilho de pelo menos 85 (por exemplo, variando desde cerca de 85 a cerca de 95).
[073] Em algumas realizações, a revelação fornece um método para produzir polpa fluff, compreendendo o fornecimento de fibra kraft modificada da revelação e depois a produção de polpa fluff Por exemplo, o método compreende o branqueamento da fibra kraft em um processo de branqueamento de múltiplos estágios, oxidando a fibra pelo menos no quarto ou quinto estágio do processo de branqueamento de múltiplos estágios com peróxido de hidrogênio sob condições acídicas e uma quantidade catalítica de ferro ou cobre, e em seguida formando uma polpa fluff Em pelo menos uma realização, a fibra não é refinada após o processo de branqueamento em múltiplos estágios.
[074] A revelação também proporciona um método para reduzir o odor, tal como o odor de resíduos corporais, por exemplo, odor de urina ou sangue. Em algumas realizações, a revelação fornece um método para controlar o odor, compreendendo o fornecimento de uma fibra kraft branqueada modificada de acordo com a revelação e a aplicação de um odorante à fibra kraft branqueada, de tal modo que a quantidade atmosférica de odorante seja reduzida em comparação com a quantidade atmosférica de odorante com a aplicação de uma quantidade equivalente de odorante a um peso equivalente de fibra kraft padrão. Em algumas modalidades, a revelação fornece um método para controlar o odor, compreendendo a inibição da geração do odor bacteriana. Em algumas realizações, a revelação fornece um método para controlar o odor, compreendendo odorantes absorventes, tais como odorantes nitrogenosos, em uma fibra kraft modificada. Como utilizado neste documento, “odorantes nitrogenosos” é entendido como significando odorantes compreendendo pelo menos um nitrogênio.
27/102 [075] Em pelo menos uma realização, um método para reduzir o odor compreende o fornecimento de fibra de celulose modificada de acordo com a revelação e a aplicação de um odorante, tal como um composto nitrogenado, por exemplo, amônia, ou um organismo que seja capaz de gerar um composto nitrogenado à fibra kraft modificada. Em algumas realizações, o método ainda compreende a formação de uma polpa fluffa partir de uma fibra de celulose modificada antes da adição de um odorante à fibra kraft modificada. Em algumas modalidades, o odorante compreende pelo menos uma bactéria capaz de produzir compostos nitrogenados. Em algumas realizações, o odorante compreende compostos nitrogenados, tais como amônia.
[076] Em algumas modalidades, o método para reduzir o odor ainda compreende a absorção de amônia para a fibra de celulose modificada. Em algumas realizações, o método para reduzir o odor ainda compreende a inibição da produção de amônia bacteriana. Em algumas modalidades, o método para inibir a produção de amônia bacteriana compreende a inibição do crescimento bacteriano. Em algumas realizações, o método para inibir a produção de amônia bacteriana compreende a inibição da síntese de ureia bacteriana.
[077] Em algumas modalidades, um método para reduzir o odor compreende a combinação de fibra de celulose modificada com pelo menos um outro redutor de odor e, depois, a aplicação de um odorante à fibra de celulose modificada combinada com o redutor de odor.
[078] Redutores de odor exemplificativos são conhecidos na técnica, e incluem, por exemplo, agentes de redução de odor, agentes de mascaramento de odor, biocidas, enzimas e inibidores de urease. Por exemplo, a fibra de celulose modificada pode ser combinada com pelo menos um redutor de odor escolhido a partir de zeólitos, carbonos ativados, terra de diatomáceas, ciclodextrinas, argila, agentes quelantes, tais como aqueles contendo ions de metal, tais como cobre, prata ou ions de zinco, resinas de troca iônica, polímeros antibacterianos ou antimicrobianos, e/ou aromatizadores.
28/102 [079] Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada é combinada com pelo menos um polímero super absorvente (SAP). Em algumas realizações, o SAP pode ser um redutor de odor. Exemplos de SAP que podem ser utilizados em conformidade com a revelação incluem, mas, sem limitação, Hysorb™, vendido pela companhia BASF, Aqua Keep®, vendido pela companhia Sumitomo, e FAVOR®, vendido pela companhia Evonik.
II. Fibras Kraft [080] É feita referência neste documento a fibra kraft “padrão”, “convencional” ou “tradicional”, fibra branqueada kraft, polpa kraft ou polpa branqueada kraft. Tal fibra ou polpa é frequentemente descrita como um ponto de referência para definir as propriedades melhoradas da presente invenção. Como utilizado neste documento, esses termos são intercambiáveis e se referem à fibra ou polpa, que é idêntica na composição a e processada de uma forma semelhante à fibra ou polpa alvo, sem ter sido exposta a qualquer oxidação, tanto sozinha quanto seguida por um ou mais dos tratamentos alcalinos ou ácidos (isto é, processado na forma padrão ou convencional). Como utilizado neste documento, o termo “modificado” se refere à fibra que foi exposta a um tratamento de oxidação, tanto sozinha quanto seguida por um ou mais dos tratamentos alcalino ou ácido.
[081] As características físicas (por exemplo, comprimento e viscosidade de fibra) da fibra de celulose modificada mencionada na especificação são medidas em conformidade com protocolos fornecidos na seção de Exemplos.
[082] A presente revelação fornece fibra kraft com viscosidade baixa e ultra baixa. A menos que de outra forma especificado, “viscosidade”, como utilizado neste documento, refere-se à viscosidade do CED capilar 0,5%, medida de acordo com TAPPI T230-om99, como referenciado nos protocolos. A fibra kraft modificada da presente invenção
29/102 apresenta características únicas, que são indicativas das modificações químicas que foram feitas a ela. Mais especificamente, a fibra da presente invenção apresenta características similares àquelas da fibra kraft padrão, isto é, comprimento e freeness, mas também apresenta algumas características muito diferentes, que são uma função do elevado número de grupos funcionais que estão incluídos na fibra modificada. Essa fibra modificada apresenta características únicas quando submetida ao teste TAPPI citado, para medição da viscosidade. Especificamente, o teste TAPPI citado trata a fibra com um agente cáustico como parte do método de teste. A aplicação do cáustico à fibra modificada, como descrito, faz a fibra modificada hidrolisar diferentemente da fibra kraft padrão, registrando, assim, uma viscosidade que é geralmente mais baixa do que a viscosidade da fibra kraft padrão. Consequentemente, uma pessoa de conhecimento na técnica entenderá que as viscosidades relatadas podem ser afetadas pelo método de medição de viscosidade. Para fins da presente invenção, as viscosidades registradas neste documento como medidas pelo citado método TAPPI representam a viscosidade da fibra kraft utilizada para calcular o grau de polimerização da fibra.
[083] A menos que de outra forma especificado, “DP”, como utilizado neste documento, se refere ao grau médio de polimerização por peso (DPp) calculado a partir de viscosidade do CED Capilar 0,5% medido de acordo com TAPPI T230-om99. Ver, por exemplo, J.F. Cellucon Conference in The Chemistry and Processing of Wood and Plant Fibrous Materiais, p. 155, protocolo de teste 8, 1994 (Woodhead Publishing Ltd., Abington Hall, Abinton Cambridge CBI 6AH England, J.F. Kennedy et al. eds.). “DP baixo” significa um intervalo de DP de cerca de 1160 a cerca de 1860 ou uma viscosidade variando desde cerca de 7 a cerca de 13 mPa*s. Fibras de “DP ultra baixo” significa um variação de DP de cerca de 350 a cerca de 1160 ou uma viscosidade variando desde cerca de 3 a cerca de 7 mPa*s.
[084] Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada tem
30/102 um DP variando desde cerca de 350 a cerca de 1860. Em algumas modalidades, o DP varia de cerca de 710 a cerca de 1860. Em algumas realizações, o DP varia de cerca de 350 a cerca de 910. Em algumas modalidades, o DP varia de cerca de 350 a cerca de 1160. Em algumas realizações, o DP varia de cerca de 1160 a cerca de 1860. Em algumas modalidades, o DP é menos do que 1860, menos do que 1550, menos do que 1300, menos do que 820, ou menos do que 600.
[085] Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada tem uma viscosidade variando desde cerca de 3,0 mPa«s a cerca de 13 mPa*s. Em algumas modalidades, a viscosidade varia de cerca de 4,5 mPa*s a cerca de 13 mPa«s. Em algumas realizações, a viscosidade varia de cerca de 3,0 mPa*s a cerca de 5,5 mPa*s. Em algumas modalidades, a viscosidade varia de cerca de 3,0 mPa«s a cerca de 7 mPa*s. Em algumas realizações, a viscosidade varia de cerca de 7 mPa«s a cerca de 13 mPa*s. Em algumas modalidades, a viscosidade é menos do que 13 mPa*s, menos do que 10 mPa*s, menos do que 8 mPa*s, menos do que 5 mPa*s, ou menos do que 4 mPa*s.
[086] Em algumas realizações, a fibra kraft modificada da revelação mantém seu freeness durante o processo de branqueamento. Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada tem um “freeness” de pelo menos cerca de 690 mis, tal como pelo menos cerca de 700 mis, ou cerca de 710 mis, ou cerca de 720 mis, ou cerca de 730 mis.
[087] Em algumas realizações, a fibra kraft modificada da revelação mantém seu comprimento de fibra durante o processo de branqueamento.
[088] Em algumas modalidades, quando a fibra de celulose modificada é uma fibra de madeira macia, a fibra de celulose modificada tem um comprimento de fibra médio, como medido de acordo com o Protocolo de Teste 12, descrito na seção de Exemplo abaixo, que é cerca de 2 mm ou maior. Em algumas realizações, o comprimento de fibra médio não é mais do que cerca de 3,7 mm. Em algumas realizações, o comprimento de fibra médio é pelo menos cerca de 2,2 mm, cerca de 2,3
31/102 mm, cerca de 2,4 mm, cerca de 2,5 mm, cerca de 2,6 mm, cerca de2,7 mm, cerca de 2,8 mm, cerca de 2,9 mm, cerca de 3,0 mm, cerca de3,1 mm, cerca de 3,2 mm, cerca de 3,3 mm, cerca de 3,4 mm, cerca de3,5 mm, cerca de 3,6 mm, ou cerca de 3,7 mm. Em algumas modalidades, o comprimento de fibra médio varia de cerca de 2 mm a cerca de 3,7 mm, ou de cerca de 2,2 mm a cerca de 3,7 mm.
[089] Em algumas realizações, quando a fibra de celulose modificada é uma fibra de madeira dura, a fibra de celulose modificada tem um comprimento de fibra médio de cerca de 0,75 a cerca de 1,25 mm. Por exemplo, o comprimento de fibra médio pode ser pelo menos de cerca de 0,85 mm, tal como cerca de 0,95 mm, ou cerca de 1,05 mm, ou cerca de 1,15 mm.
[090] Em algumas modalidades, a fibra kraft modificada da revelação tem um brilho equivalente a fita kraft padrão da fibra kraft. Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada tem um brilho de pelo menos 85, 86, 87, 88, 89, ou 90 ISO. Em algumas realizações, o brilho não é mais do que cerca de 92. Em algumas modalidades, o brilho varia de cerca de 85 a cerca de 92 ou de cerca de 86 a cerca de 90, ou de cerca de 87 a cerca de 90, ou de cerca de 88 a cerca de 90.
[091] Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada da revelação é mais compressível e/ou passível de ser realçado do que a fibra kraft padrão. Em algumas modalidades, a fibra de celulose modificada pode ser utilizada para produzir estruturas que são mais finas e/ou têm maior densidade do que estruturas produzidas com quantidades equivalentes de fibra kraft padrão.
[092] Em algumas modalidades, a fibra de celulose modificada da revelação pode ser comprimida para uma densidade de pelo menos cerca de 0,21 g/cc, por exemplo, cerca de 0,22 g/cc, ou cerca de 0,23 g/cc, ou cerca de 0,24 g/cc. Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada da revelação pode ser comprimida para uma densidade variando desde cerca de 0,21 a cerca de 0,24 g/cc. Em pelo menos uma realização, a fibra de celulose modificada da revelação, com a compres32/102 são em manômetro de 13,79 Nem-2 (20 psi), tem uma densidade variando desde cerca de 0,21 a cerca de 0,24 g/cc.
[093] Em algumas modalidades, a fibra de celulose modificada da revelação, com a compressão sob um manômetro de cerca de 3,44 Nem-2, tem uma densidade variando desde cerca de 0,110 a cerca de 0,114 g/cc. Por exemplo, a fibra de celulose modificada da revelação, com a compressão sob um manômetro de cerca de 3,44 Nem-2 (5 psi), pode ter uma densidade de pelo menos cerca de 0,110 g/cc, por exemplo, pelo menos cerca de 0,112 g/cc ou cerca de 0,113 g/cc ou cerca de 0,114 g/cc.
[094] Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada da revelação, com a compressão sob um manômetro de cerca de 68,95 Nem-2 (10 psi), tem uma densidade variando desde cerca de 0,130 a cerca de 0,155 g/cc. Por exemplo, a fibra de celulose modificada da revelação, com a compressão sob um manômetro de cerca de 68,95 Nem-2 (10 psi), pode ter uma densidade de pelo menos cerca de 0,130 g/cc, por exemplo, pelo menos cerca de 0,135 g/CC, ou cerca de 0,140 g/cc ou cerca de 0,145 g/cc, ou cerca de 0,150 g/cc.
[095] Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada da revelação pode ser comprimida para uma densidade de pelo menos cerca de 8% maior do que a densidade da fibra kraft padrão. Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada da revelação tem uma densidade de cerca de 8% a cerca de 16% maior do que a densidade da fibra kraft padrão, por exemplo, de cerca de 10% a cerca de 16% maior, ou de cerca de 12% a cerca de 16% maior, ou de cerca de 13% a cerca de 16% maior, ou de cerca de 14% a cerca de 16% maior, ou de cerca de 15% a cerca de 16% maior.
[096] Em algumas modalidades, a fibra kraft modificada da revelação tem teor de carboxila aumentado em relação à fibra kraft padrão.
[097] Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada tem um teor de carboxila variando desde cerca de 2 meq/ 100 g a cerca de 9
33/102 meq/100 g. Em algumas modalidades, o teor de carboxila varia de cerca de 3 meq/ 100 g a cerca de 8 meq/100 g. Em algumas realizações, o teor de carboxila é cerca de 4 meq/100 g. Em algumas realizações, o teor de carboxila é pelo menos cerca de 2 meq/100 g, por exemplo, pelo menos cerca de 2,5 meq/100 g, por exemplo, pelo menos cerca de 3,0 meq/100 g, por exemplo, pelo menos cerca de 3,5 meq/100 g, por exemplo, pelo menos cerca de 4,0 meq/100 g, por exemplo, pelo menos cerca de 4,5 meq/100 g ou por exemplo, pelo menos cerca de 5,0 meq/100 g.
[098] A fibra kraft modificada da revelação tem teor de aldeido aumentado em relação à fibra kraft branqueada padrão. Em algumas realizações, a fibra kraft modificada tem um teor de aldeido variando desde cerca de 1 meq/100 g a cerca de 9 meq/100 g. Em algumas realizações, o teor de aldeido é pelo menos cerca de 1,5 meq/100 g, cerca de 2 meq/100 g, cerca de 2,5 meq/100 g, cerca de 3,0 meq/100 g, cerca de 3,5 meq/100 g, cerca de 4,0 meq/100 g, cerca de 4,5 meq/ 100 g ou cerca de 5,0 meq/ 100 g ou pelo menos cerca de 6,5 meq ou pelo menos cerca de 7,0 meq.
[099] Em algumas modalidades, a fibra de celulose modificada tem uma razão de aldeido total para teor de carboxila de mais do que cerca de 0,3, tal como mais do que cerca de 0,5, tal como mais do que cerca de 1, tal como mais do que cerca de 1,4. Em algumas realizações, a razão de aldeido para carboxila varia de cerca de 0,3 a cerca de 1,5. Em algumas realizações, a razão varia de cerca de 0,3 para cerca de 0,5. Em algumas modalidades, a razão varia de cerca de 0,5 a cerca de 1. Em algumas realizações, a razão varia de cerca de 1 a cerca de 1,5.
[0100] Em algumas realizações, a fibra kraft modificada tem maior torção e ondulação do que a fibra kraft padrão. A fibra kraft modificada, de acordo com a presente invenção, tem um índice de torção na faixa de cerca de 1,3 a cerca de 2,3. Por exemplo, o índice de torção pode variar de cerca de 1,5 a cerca de 2,3, ou de cerca de 1,7 a cerca de 2,3 ou de cerca de 1,8 a cerca de 2,3, ou de cerca de 2,0 a cerca de 2,3. A fibra
34/102 kraft modificada, de acordo com a presente revelação, pode ter um índice de ondulação ponderado em relação ao comprimento na faixa de cerca de 0,11 a cerca de 0,23, tal como de cerca de 0,15 a cerca de 0,2.
[0101] Em algumas realizações, o índice de cristalinidade da fibra kraft modificada é reduzido de cerca de 5% a cerca de 20% em relação ao índice de cristalinidade da fibra kraft padrão, por exemplo, de cerca de 10% a cerca de 20%, ou de cerca de 15% a cerca de 20%.
[0102] Em algumas realizações, a celulose modificada, de acordo com a presente revelação, tem um valor R10 variando desde cerca de 65% a cerca de 85%, por exemplo, de cerca de 70% a cerca de 85%, ou de cerca de 75% a cerca de 85%. Em algumas realizações, a fibra modificada, de acordo com a revelação tem um valor RI8 variando desde cerca de 75% a cerca de 90%, por exemplo, de cerca de 80% a cerca de 90%, por exemplo, de cerca de 80% a cerca de 87%. Os conteúdos de R18 e R10 são descritos no TAPPI 235. R10 representa o material não dissolvido residual que é deixado na extração da polpa com 10 por cento por peso cáustico e R18 representa a quantidade residual de material não dissolvido deixado após a extração da polpa com uma solução cáustica de 18%. Geralmente, em uma solução cáustica de 10%, hemicelulose e celulose de cadeia curta quimicamente degradada são dissolvidas e removidas em solução. Ao contrário, geralmente apenas a hemicelulose é dissolvida e removida em uma solução cáustica de 18%. Assim, a diferença entre o valor de R10 e o valor de RI8, (R = RI8 - R10) representa a quantidade de celulose de cadeia curta quimicamente degradada que está presente na amostra da polpa.
[0103] Com base em uma ou mais das propriedades acima citadas, tal como a torção e ondulação da fibra, a funcionalidade aumentada, e a cristalinidade da fibra kraft modificada, uma pessoa versada na técnica esperaria que a fibra kraft modificada da revelação tenha certas características que a fibra kraft padrão não possui. Por exemplo, acredita-se que a fibra kraft da revelação pode ser mais flexível do que a fibra kraft
35/102 padrão, e pode alongar e/ou dobrar e/ou apresentar elasticidade e/ou aumentar a absorção. Ademais, sem estar limitado pela teoria, é esperado que a fibra kraft modificada possa fornecer uma estrutura física, por exemplo, em uma polpa fluff, que causaria tanto o embaraçamento da fibra e a ligação fibra/fibra quanto embaraçaria materiais aplicados à polpa, tal que esses materiais permanecessem em uma posição espacial relativamente fixa no interior da polpa, retardando sua dispersão. Adicionalmente, é esperado, pelo menos por causa da cristalinidade reduzida em relação à fibra kraft padrão, que a fibra kraft modificada da revelação seria mais macia do que a fibra kraft padrão, aumentando sua aplicabilidade nas aplicações de produtos absorventes, por exemplo, tal como aplicações em fraldas e ataduras.
[0104] Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada tem uma solubilidade cáustica S10 variando desde cerca de 16% a cerca de 30% ou de cerca de 14% a cerca de 16%. Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada tem uma solubilidade cáustica S18 variando desde cerca de 14% a cerca de 22%, ou de cerca de 14% a cerca de 16%. Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada tem um AR (diferença entre S10 e SI8) de cerca de 2,9 ou maior. Em algumas realizações, o AR é cerca de 6,0 ou maior.
[0105] Em algumas modalidades, a resistência da fibra de celulose modificada, conforme medido por comprimento de quebra de zero span a úmido, varia desde cerca de 4 km a cerca de 10 km, por exemplo, de cerca de 5 km a cerca de 8 km. Em algumas modalidades, a resistência da fibra é pelo menos de cerca de 4 km, cerca de 5 km, cerca de 6 km, cerca de 7 km, ou cerca de 8 km. Em algumas realizações, a resistência da fibra varia de cerca de 5 km a cerca de 7 km, ou de cerca de 6 km a cerca de 7 km.
[0106] Em algumas modalidades, a fibra kraft modificada tem propriedades de controle de odor. Em algumas realizações, a fibra kraft modificada é capaz de reduzir o odor de resíduos corporais, tais como urina ou menstruação. Em algumas realizações, a fibra kraft modificada
36/102 absorve a amônia. Em algumas realizações, a fibra kraft modificada inibe a produção de odor bacteriano, por exemplo, em algumas realizações, a fibra kraft modificada inibe a produção de amônia bacteriana.
[0107] Em pelo menos uma realização, a fibra kraft modificada é capaz de absorver odorantes, tais como nitrogênio contendo odorantes, por exemplo amônia.
[0108] Como utilizado neste documento, o termo “odorante” é entendido por significar um material químico que tenha um cheiro ou odor, ou que seja capaz de interagir com os receptores olfativos, ou por significar um organismo, tal como uma bactéria, que seja capaz de gerar compostos que gerem um cheiro ou odor, por exemplo, uma bactéria que produza ureia.
[0109] Em algumas realizações, a fibra kraft modificada reduz a concentração de amônia atmosférica mais do que uma fibra kraft branqueada padrão reduz a amônia atmosférica. Por exemplo, a fibra kraft modificada pode reduzir a amônia atmosférica absorvendo pelo menos parte de uma amostra de amônia aplicada à fibra kraft modificada, ou inibindo a produção de amônia bacteriana. Em pelo menos uma realização, a fibra kraft modificada absorve a amônia e inibe a produção de amônia bacteriana.
[0110] Em algumas realizações, a fibra kraft modificada reduz pelo menos cerca de 40% mais amônia atmosférica do que as fibras kraft padrão, por exemplo, pelo menos cerca de 50% mais, ou cerca de 60% mais, ou cerca de 70% mais, ou cerca de 75% mais, ou cerca de 80% mais, ou cerca de 90% mais amônia do que a fibra kraft padrão.
[0111] Em algumas modalidades, a fibra kraft modificada da revelação, após a aplicação de 0,12 g de uma solução 50% de hidróxido de amônio a cerca de nove gramas de celulose modificada e um tempo de incubação de 45 minutos, reduz a concentração de amônia atmosférica em um volume de 1,6 L para menos do que 150 ppm, por exemplo, menos do que cerca de 125 ppm, por exemplo, menos do que cerca de 100 ppm, por exemplo, menos do que cerca de 75 ppm, por exemplo,
37/102 menos do que cerca de 50 ppm.
[0112] Em algumas realizações, a fibra kraft modificada absorve de cerca de 5 a cerca de 10 ppm de amônia por grama de fibra. Por exemplo, a celulose modificada pode absorver de cerca de 6 a cerca de 10 ppm, ou de cerca de 7 a cerca de 10 ppm, ou de cerca de 8 a cerca de 10 ppm de amônia por grama de fibras.
[0113] Em algumas modalidades, a fibra kraft modificada tem tanto propriedades de controle de odor melhoradas quanto brilho melhorado, comparado à fibra kraft padrão. Em pelo menos uma realização, a fibra de celulose modificada tem um brilho variando desde cerca de 85 a cerca de 92 e é capaz de reduzir o odor. Por exemplo, a celulose modificada pode ter um brilho variando desde cerca de 85 a cerca de 92 e absorve de cerca de 5 a cerca de 10 ppm de amônia para toda grama de fibra.
[0114] Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada tem um Teste de Citotoxicidade por Eluição MEM, ISO 10993-5, de menos do que 2 em uma escala de zero a quatro. Por exemplo, a citotoxicidade pode ser menos do que cerca de 1,5 ou menos do que cerca de 1.
[0115] É sabido que a celulose oxidada, em particular a celulose compreendendo grupos aldeido e/ou ácido carboxílico, apresenta atividade antiviral e/ou antimicrobiana. Veja, por exemplo, Song et al., Novel antiviral activity of dialdehyde starch, Electronic J. Biotech., Vol. 12, N° 2, 2009; Patente US 7.019.191 para Looney et al. Por exemplo, os grupos aldeidos em amido dialdeído são conhecidos por fornecerem atividade antiviral, e celulose oxidada e celulose regenerada oxidada, por exemplo, contendo grupos de ácido carboxílico, têm frequentemente sido utilizados em aplicações no tratamento de lesões, em parte devido a suas propriedades bacterianas e hemostáticas. Consequentemente, em algumas realizações, as fibras de celulose da revelação podem apresentar atividade antiviral e/ou antimicrobiana. Em pelo menos uma realização, a fibra de celulose modificada apresenta atividade antibacteriana. Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada
38/102 apresenta atividade antiviral.
[0116] Em algumas realizações, a fibra kraft modificada da revelação tem um DP estabilizado de menos do que 200, tal como menos do que cerca de 100, ou menos do que cerca de 80, ou menos do que cerca de 75, ou menos do que cerca de 50 ou menos do que ou igual a cerca de 48. O DP estabilizado pode ser medido através de métodos conhecidos na técnica, por exemplo, através de métodos revelados em Battista, et al., Level-Off Degree of Polymerization, Division of Cellulose Chemistry, Symposium on Degradation of Cellulose and Cellulose Derivatives, 127111 Meeting, ACS, Cincinnati, Ohio, Março-Abril de 1955.
[0117] Em algumas realizações, a fibra kraft modificada tem um número kappa de menos do que cerca de 2. Por exemplo, a fibra kraft modificada pode ter um número kappa menos do que cerca de 1,9. Em algumas realizações, a fibra kraft modificada tem um número kappa variando desde cerca de 0,1 a cerca de 1, tal como de cerca de 0,1 a cerca de 0,9, tal como de cerca de 0,1 a cerca de 0,8, por exemplo de cerca de 0,1 a cerca de 0,7, por exemplo, de cerca de 0,1 a cerca de 0,6, tal como de cerca de 0,1 a cerca de 0,5, ou de cerca de 0,2 a cerca de 0,5.
[0118] Em algumas realizações, a fibra kraft modificada é a fibra kraft branqueada em um processo de múltiplos estágios, em que uma etapa de oxidação é seguida por pelo menos uma etapa de branqueamento. Em tais realizações, a fibra modificada após a pelo menos uma etapa de branqueamento tem um “número k”, como medido de acordo com TAPPI UM 251, variando desde cerca de 0,2 a cerca de 1,2. Por exemplo, o número k pode variar de cerca de 0,4 a cerca de 1,2, ou de cerca de 0,6 a cerca de 1,2, ou de cerca de 0,8 a cerca de 1,2, ou de cerca de 1,0 a cerca de 1,2.
[0119] Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada tem um número de cobre maior do que cerca de 2. Em algumas realizações, o número de cobre é maior do que 2,0. Em algumas realizações, o número de cobre é maior do que cerca de 2,5. Por exemplo, o número
39/102 de cobre pode ser maior do que cerca de 3. Em algumas realizações, o número de cobre varia de cerca de 2,5 a cerca de 5,5, tal como de cerca de 3 a cerca de 5,5, por exemplo, de cerca de 3 a cerca de 5,2.
[0120] Em pelo menos uma realização, o teor de hemicelulose da fibra kraft modificada é substancialmente o mesmo que da fibra kraft não branqueada padrão. Por exemplo, o teor de hemicelulose para uma fibra kraft de madeira macia pode variar de cerca de 16% a cerca de 18%. Por exemplo, o teor de hemicelulose de uma fibra kraft de madeira dura pode variar de cerca de 18% a cerca de 25%.
III. Processamento Adicional - Hidrólise Ácida/Alcalina [0121] Em algumas modalidades, a fibra kraft modificada da revelação é adequada para a produção de derivados de celulose, por exemplo, para a produção de éteres de celulose de baixa viscosidade, éteres de celulose, e celulose microcristalina. Em algumas realizações, a fibra kraft modificada da revelação é a fibra kraft modificada hidrolisada. Como utilizado neste documento, “fibra kraft modificada hidrolisada”, “fibra kraft hidrolisada” e semelhantes são entendidos como a significar a fibra que foi hidrolisada com qualquer tratamento ácido ou alcalino conhecido para despolimerizar a cadeia de celulose. Em algumas realizações, a fibra kraft, de acordo com a revelação, é adicionalmente tratada para reduzir sua viscosidade e/ou grau de polimerização. Por exemplo, a fibra kraft, de acordo com a revelação, pode ser tratada com um ácido ou uma base.
[0122] Em algumas realizações, a revelação fornece um método de tratamento da fibra kraft, compreendendo o branqueamento da fibra kraft de acordo com a revelação, e depois a hidrólise da fibra kraft branqueada. A hidrólise pode ser através de qualquer método conhecido por aqueles de conhecimento comum na técnica. Em algumas realizações, a fibra kraft branqueada é hidrolisada com pelo menos um ácido. Em algumas realizações, a fibra kraft branqueada é hidrolisada com um
40/102 ácido escolhido de ácido sulfúrico, ácidos minerais, e ácido clorídrico.
[0123] A revelação também fornece um método para produzir éteres de celulose. Em algumas realizações, o método para produzir éteres de celulose compreende o branqueamento da fibra kraft em 5 conformidade com a revelação, o tratamento da fibra kraft branqueada com pelo menos um agente alcalino, tal como hidróxido de sódio e a reação das fibras com pelo menos um agente eterificante.
[0124] A revelação também fornece métodos para produzir ésteres de celulose. Em algumas realizações, o método para produzir ésteres de 10 celulose compreende o branqueamento da fibra kraft em conformidade com a revelação, o tratamento da fibra kraft branqueada com um catalisador, tal como ácido sulfúrico, depois o tratamento da fibra com pelo menos um anidrido acético ou ácido acético. Em uma realização alternativa, o método para produzir acetatos de celulose compreende o 15 branqueamento da fibra kraft em conformidade com a revelação, a hidrólise da fibra kraft branqueada com ácido sulfúrico, e o tratamento da fibra kraft hidrolisada com pelo menos um anidrido acético ou ácido acético.
[0125] A revelação também fornece métodos para produzir celulose 20 microcristalina. Em algumas realizações, o método para produzir a celulose microcristalina compreende o fornecimento de fibra kraft branqueada de acordo com a revelação, a hidrólise da fibra kraft branqueada com pelo menos um ácido até que o DP desejado seja alcançado ou sob condições de chegar ao DP estabilizado. Em uma 25 realização adicional, a fibra kraft branqueada hidrolisada é tratada mecanicamente, por exemplo, moendo, triturando, ou tosquiando. Métodos para tratar mecanicamente as fibras kraft hidrolisadas em produção de celulose microcristalina são conhecidos por pessoas versadas na técnica, e podem fornecer tamanhos de partícula deseja30 dos. Outros parâmetros e condições para produzir celulose microcristalina são conhecidos e são descritos, por exemplo, na Patente US 2.978.446 e 5.346.589.
102
[0126] Em algumas realizações, a fibra kraft modificada, de acordo com a revelação, é adicionalmente tratada com um agente alcalino ou agente cáustico, para reduzir sua viscosidade e/ou grau de polimerização. O tratamento alcalino, um pH acima de cerca de 9, faz com que os dialdeídos reajam e sofram uma eliminação beta-hidróxi. Essa fibra adicionalmente modificada, que foi tratada com um agente alcalino, também pode ser útil na produção de lenço, toalha e também outros produtos absorventes e em aplicações de derivado de celulose. Na fabricação de papel mais convencional, agentes de força são frequentemente adicionados à suspensão de fibra, para modificar as propriedades físicas dos produtos finais. Essa fibra modificada alcalina pode ser utilizada para substituir alguns ou todos os agentes de ajuste de força utilizados na produção de lenços e toalha.
[0127] Como descrito acima, existem três tipos de produtos de fibra que podem ser preparados pelos processos descritos neste documento. O primeiro tipo é a fibra que foi tratada através de oxidação catalítica, fibra a qual é quase indistinguível de sua contraparte convencional (pelo menos, na medida em que as propriedades físicas e de fabricação de papel estão em causa), ainda que ela tenha a funcionalidade associada com ela, que dá a ela uma ou mais de suas propriedades de controle de odor, compressibilidade, DP baixo e ultra baixo, e/ou a capacidade de converter “in situ” em uma fibra de DP baixo/viscosidade baixa tanto sob condições de hidrólise alcalina quanto ácida, tais como as condições de produção de derivado de celulose, por exemplo, produção de éter ou acetato. As características físicas e propriedades de fabricação de papel desse tipo de fibra fazem dela apropriada para o uso em aplicações na fabricação de papel típica e de produto absorvente, a funcionalidade aumentada, por exemplo, aldeídica e carboxílica, e as propriedades associadas com esta funcionalidade, por outro lado, fazem essa fibra mais desejável e mais versátil do que a fibra kraft padrão.
[0128] O segundo tipo de fibra é a fibra que foi submetida a
42/102 oxidação catalítica e depois foi tratada com um agente alcalino ou cáustico. O agente alcalino faz com que a fibra se quebre nos locais de funcionalidade carbonila que foram adicionados durante o processo de oxidação. Essa fibra tem propriedades físicas e de fabricação de papel 5 diferentes da fibra apenas submetida a oxidação, mas pode apresentar os mesmos níveis DP ou níveis DP similares, uma vez que o teste utilizado para medir a viscosidade e, desse modo, o DP, sujeita a fibra a um agente cáustico. Seria evidente para os técnicos com conhecimento que diferentes agentes alcalinos e níveis podem fornecer diferentes 10 níveis DP.
[0129] O terceiro tipo de fibra é a fibra que foi submetida a oxidação catalítica e depois foi tratada em uma etapa de hidrólise ácida. A hidrólise ácida resulta em uma quebra da fibra, possivelmente para níveis consistentes com seu DP estabilizado.
[0130] IV. Produtos Feitos a partir de Fibras Kraft [0131] A presente revelação fornece produtos feitos a partir da fibra kraft modificada descrita neste documento. Em algumas realizações, os produtos são aqueles feitos tipicamente da fibra kraft padrão. Em outras realizações, os produtos são aqueles feitos tipicamente a 20 partir de filaça de algodão ou polpa sulfito. Mais especificamente, a fibra modificada da presente invenção pode ser utilizada, sem modificação adicional, na produção de produtos absorventes e como um material primário no preparo de derivados químicos, tais como éteres e ésteres. Até agora, a fibra não tem estado disponível, o que tem sido útil para 25 substituir tanto a celulose de alto teor de alfa, tal como algodão e polpa sulfito, bem como a fibra kraft tradicional.
[0132] Frases tais como “que pode ser substituída por filaça de algodão (ou polpa sulfito)...” e “intercambiável com filaça de algodão (ou polpa sulfito)...” e “que pode ser utilizado no lugar de filaça de algodão 30 (ou polpa sulfito)...” e semelhantes significam apenas que a fibra tem propriedades adequadas ao uso na aplicação final, normalmente feita utilizando filaça de algodão (ou polpa sulfito). A frase não se destina a
43/102 significar que a fibra necessariamente tem todas as mesmas características que a filaça de algodão (ou polpa sulfito).
[0133] Em algumas realizações, os produtos são produtos absorventes, incluindo, mas não limitados a, dispositivos médicos, incluindo tratamento de lesões (por exemplo, curativo), almofadas de cuidados de fraldas de bebê, produtos de incontinência de adultos, produtos de higiene feminina, incluindo, por exemplo, absorventes íntimos e tampões, produtos de não tecidos produzidos através de fluxo de ar, compósitos produzidos através de fluxo de ar, limpadores “de mesa”, guardanapos, lenços, toalha e semelhantes. Os produtos absorventes, de acordo com a presente revelação, podem ser descartáveis. Nessas realizações, a fibra modificada, de acordo com a invenção, pode ser utilizada como um substituto completo ou parcial para a fibra de madeira dura ou de madeira macia branqueada, que seja tipicamente utilizada na produção desses produtos.
[0134] Em algumas realizações, a fibra de celulose modificada está na forma de polpa fluff e tem uma ou mais propriedades que tornam a fibra de celulose modificada mais eficaz do que as polpas fluff convencionais em produtos absorventes. Mais especificamente, a fibra modificada da presente invenção pode ter a compressibilidade melhorada e o controle do odor melhorado, ambos os quais tornam-na desejável como um substituto para a fibra da polpa fluff atualmente disponível. Devido à compressibilidade melhorada da fibra da presente revelação, é útil nas realizações que buscam produzir estruturas absorventes mais finas, mais compactas. Uma pessoa versada na técnica, com o entendimento da natureza compressível da fibra da presente revelação, poderia facilmente visualizar produtos absorventes em que essa fibra poderia ser utilizada. A título de exemplo, em algumas realizações, a revelação fornece um produto de higiene ultrafino compreendendo as fibras kraft modificadas da revelação. Os núcleos fluff ultrafinos são tipicamente utilizados em, por exemplo, produtos de higiene feminina ou fraldas para bebês. Outros produtos que poderíam ser produzidos com a fibra
44/102 da presente revelação poderíam ser qualquer coisa necessitando de um núcleo absorvente ou uma camada absorvente comprimida. Quando comprimida, a fibra da presente invenção apresenta nenhuma absorvência ou nenhuma perda substancial de absorvência, mas apresenta uma melhora na flexibilidade.
[0135] A fibra modificada da presente invenção pode, sem modificação adicional, também ser utilizada na produção de produtos absorventes, incluindo, mas não limitado a, lenço, toalha, guardanapo e outros produtos de papel que são formados em uma máquina de fabricação de papel tradicional. Os processos de fabricação de papel tradicional envolvem a preparação de uma suspensão de fibra aquosa, que é tipicamente depositada em um fio de formação, onde a água é depois disso removida. A funcionalidade aumentada das fibras de celulose modificadas da presente revelação pode fornecer características do produto melhoradas em produtos incluindo essas fibras modificadas. Pelas razões discutidas acima, a fibra modificada da presente invenção pode fazer com que os produtos feitos com a mesma apresentem melhorias na resistência, provavelmente associado com o a funcionalidade aumentada das fibras. A fibra modificada da invenção também pode resultar em produtos com suavidade melhorada.
[0136] Em algumas realizações, a fibra modificada da presente revelação, sem modificação adicional, pode ser utilizada na fabricação de éteres de celulose (por exemplo, carboximetilcelulose) e ésteres, como um substituto para a fibra com um DP muito alto, de cerca de 2950 a cerca de 3980 (isto é, a fibra tendo uma viscosidade, como medido por CED Capilar 0,5%, variando desde cerca de 30 mPa»s a cerca de 60 mPa*s) e um percentual muito alto de celulose (por exemplo 95% ou maior), tais como aquelas derivadas de filaças de algodão e de fibras de madeira macia branqueadas produzidas através do processo de polpação sulfito ácido. A fibra modificada da presente invenção, que não foi submetida à hidrólise ácida, geralmente receberá tal tratamento de hidrólise ácida no processo de produção para criar éteres ou ésteres de
45/102 celulose.
[0137] Como descrito, o segundo e o terceiro tipo de fibra são produzidos através de processos que derivam ou hidrolisam a fibra. Essas fibras também podem ser úteis na produção de artigos absorventes, produtos de papel absorvente e derivados de celulose incluindo éteres e ésteres.
V. Produtos Hidrolisados Ácidos/Alcalinos [0138] Em algumas realizações, essa revelação fornece uma fibra kraft modificada, que pode ser utilizada como um substituto para filaça de algodão ou polpa sulfito. Em algumas realizações, essa revelação fornece uma fibra kraft modificada, que pode ser utilizada como um substituto para filaça de algodão ou polpa sulfito, por exemplo, na fabricação de éteres de celulose, acetatos de celulose e celulose microcristalina.
[0139] Sem estar ligado pela teoria, acredita-se que o aumento no teor de aldeídos em relação à polpa kraft convencional fornece locais ativos adicionais para a eterificação a produtos finais, tais como carboximetilcelulose, metilcelulose, hidroxipropilcelulose, e semelhantes, permitindo a produção de uma fibra que pode ser utilizada tanto na fabricação de papel quanto em derivados de celulose.
[0140] Em algumas modalidades, a fibra kraft modificada tem propriedades químicas que a tornam adequada para a fabricação de éteres de celulose. Assim, a revelação fornece um éter de celulose derivado de uma fibra kraft modificada como descrito. Em algumas realizações, o éter de celulose é escolhido a partir de etilcelulose, metilcelulose, hidroxipropilcelulose, carboximetilcelulose, hidroxipropilmetilcelulose e hidroxietilmetilcelulose. Acredita-se que os éteres de celulose da revelação possam ser utilizados em qualquer aplicação onde os éteres de celulose sejam tradicionalmente utilizados. Por exemplo, e não a título de limitação, os éteres de celulose da revelação podem ser
46/102 utilizados em revestimentos, tintas, ligantes, comprimidos de drogas de liberação controlada, e filmes.
[0141] Em algumas realizações, a fibra kraft modificada tem propriedades químicas que fazem dela adequada para a fabricação de 5 ésteres de celulose. Assim, a revelação fornece um éster de celulose, tal como um acetato de celulose, derivado de fibras kraft modificadas da revelação. Em algumas realizações, a revelação fornece um produto compreendendo um acetato de celulose derivado da fibra kraft modificada da revelação. Por exemplo, e não a título de limitação, os ésteres 10 de celulose da revelação podem ser utilizados em mobiliários domésticos, cigarros, tintas, produtos absorventes, dispositivos médicos, e plásticos, incluindo, por exemplo, telas de LCD e de plasma e parabrisas.
[0142] Em algumas modalidades, a fibra kraft modificada tem 15 propriedades químicas que fazem dela adequada para a fabricação de celulose microcristalina. A produção de celulose microcristalina requer material celulósico primário altamente purificado, relativamente limpo. Como tal, tradicionalmente, polpas sulfito caras têm sido predominantemente utilizadas para sua produção. A presente revelação fornece 20 celulose microcristalina derivada de fibra kraft modificada da revelação.
Assim, a revelação fornece uma fonte de celulose com boa relação custo/benefício para a produção de celulose microcristalina. Em algumas realizações, a celulose microcristalina é derivada de fibra kraft modificada tendo um DP que é menos do que cerca de 100, por exem25 pio, menos do que cerca de 75 ou menos do que cerca de 50. Em algumas realizações, a celulose microcristalina é derivada de fibra kraft modificada tendo um valor R10 variando desde cerca de 65% a cerca de 85%, por exemplo, de cerca de 70% a cerca de 85%, ou de cerca de 75% a cerca de 85% e um valor R18 variando desde cerca de 75% a cerca de 30 90%, por exemplo, de cerca de 80% a cerca de 90%, por exemplo, de cerca de 80% a cerca de 87%.
[0143] A celulose modificada da revelação pode ser utilizada em
47/102 qualquer aplicação que a celulose microcristalina tenha sido tradicionalmente utilizada. Por exemplo, a não a título de limitação, a celulose modificada da revelação pode ser utilizada em aplicações farmacêuticas ou nutracêuticas, aplicações alimentícias, aplicações cosméticas, aplicações de papel, ou como um compósito estrutural. Por exemplo, a celulose modificada da revelação pode ser um ligante, diluente, desintegrante, lubrificante, recipiente para comprimidos, estabilizador, agente texturizante, substituto de gordura, agente de volume, agente antiaglutinante, agente espumante, emulsificador, espessante, agente de separação, agente gelificante, material portador, opacificador, ou modificador de viscosidade. Em algumas realizações, a celulose microcristalina é um coloide.
[0144]
VI. Produtos Compreendendo Produtos Hidrolisados de Ácido [0145] Em algumas realizações, a revelação fornece um produto farmacêutico compreendendo uma celulose microcristalina, que foi produzida a partir de uma fibra kraft modificada da revelação que foi hidrolisada. O produto farmacêutico pode ser qualquer produto farmacêutico em que a celulose microcristalina tenha sido tradicionalmente utilizada. Por exemplo, e não a título de limitação, o produto farmacêutico pode ser escolhido de comprimidos e cápsulas. Por exemplo, a celulose microcristalina da presente revelação pode ser um diluente, um desintegrante, um ligante, um auxiliador de compressão, revestimento e/ou um lubrificante. Em outras realizações, a revelação fornece um produto farmacêutico compreendendo pelo menos uma fibra kraft derivada modificada da revelação, tal como uma fibra kraft modificada hidrolisada.
[0146] Em algumas realizações, a revelação fornece um produto alimentício compreendendo uma fibra kraft branqueada da revelação, que tenha sido hidrolisada. Em algumas realizações, a revelação fornece
48/102 um produto alimentício compreendendo pelo menos um produto derivado da fibra kraft branqueada da revelação. Em realizações adicionais, a revelação fornece um produto alimentício compreendendo celulose microcristalina derivada de fibras kraft da revelação. Em algumas realizações, o produto alimentício compreende celulose microcristalina coloidal derivada de fibras kraft da revelação. O produto alimentício pode ser qualquer produto alimentício em que a celulose microcristalina tenha sido tradicionalmente utilizada. Categorias alimentícias exemplificativas, em que a celulose microcristalina pode ser utilizada são bem conhecidas por aqueles de conhecimento comum na técnica, e podem ser encontrados, por exemplo, no Codex Alimentarias, por exemplo, na Tabela 3. Por exemplo, a celulose microcristalina derivada de fibras kraft quimicamente modificadas da revelação pode ser um agente antiaglutinante, agente de volume, emulsificador, agente espumante, estabilizador, espessante, agente gelificante e/ou agente de suspensão.
[0147] Outros produtos compreendendo derivados de celulose e celulose microcristalina derivada de fibras kraft quimicamente modificadas, de acordo com a revelação, também podem ser previstos pelas pessoas de conhecimento comum na técnica. Tais produtos podem ser encontrados, por exemplo, em cosméticos e aplicações industriais.
[0148] Como utilizado neste documento, “cerca de” destina-se a responder por variações devido a um erro experimental. Todas as medições são entendidas como sendo modificadas pela expressão “cerca de”, seja ou não “cerca de” citado explicitamente, a menos que especificamente indicado de outra forma. Assim, por exemplo, a afirmação “uma fibra tendo um comprimento de 2 mm” é entendida como a significar “uma fibra tendo um comprimento de cerca de 2 mm.” [0149] Os detalhes de uma ou mais realizações não limitadoras da invenção são estabelecidos nos exemplos abaixo. Outras realizações da invenção devem ser aparentes para os indivíduos versados na técnica, após a consideração da presente revelação.
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Exemplos
A. Protocolos de Teste
1. Solubilidade Cáustica (RIO, S10, R18, S18) é medida de acordo com TAPPI T235-cm00.
2. Teor de carboxila é medido de acordo com TAP-
PI T237-cm98
3. Teor de aldeido é medido de acordo com Econotech Services LTD, procedimento proprietário ESM 055B.
4. Número de cobre é medido de acordo com TAPPI T430-cm99.
5. Teor de carbonila é calculado a partir do Número de Cobre de acordo com a fórmula: carbonila = (N° Cu - 0,07)/0,6, de Biomacromolecules 2002, 3, 969975.
6. Viscosidade do CED Capilar 0,5% é medida de acordo com TAPPI T230-om99.
7. Viscosidade Intrínseca é medida de acordo com ASTM D1795 (2007).
8. DP é calculado a partir da Viscosidade do CED capilar 0,5%, de acordo com a fórmula: DPp = -449,6 + 598,4In (CED Capilar 0,5%) + 118,021η2 (CED Capilar 0,5%), de 1994 Cellucon Conference, publicada em The Chemistru and Processing of Wood And Plant Fibrous Materiais, p.155, woodhead Publishing Ltd, Abington Hall, Abington, Cambridge CBI 6AH, England, editores
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J.F. Kennedy, et al.
9. Os carboidratos são medidos de acordo com TAPPI T249-cm00, com análise por cromatografia de íons Dionex.
10. O teor de celulose é calculado a partir da composição de carboidrato, de acordo com a fórmula: Celulose=Glucano-(Manano/3), de TAPPI Journal 65(12):7880 1982.
11. O teor de hemicelulose é calculado a partir da soma de açúcares menos o teor de celulose.
12. O comprimento e coarseness (textura grosseira) de fibra são determinados em um Fiber Quality Analyzer™, de OPTEST, Hawkesbury, Ontário, de acordo com os procedimentos padrões de fabricação.
13. A tensão Zero Span a Úmido é determinada de acordo com TAPPI T273-pm99.
14. Freertess é determinado de acordo com TAPPI T227-om99.
15. O valor de Retenção de Água é determinado de acordo com TAPPI UM 256.
16. DCM (diclorometano) extrativos são determinados de acordo com TAPPI 204-cm97.
17. O teor de ferro é determinado pela síntese e análise ácida por ICP.
18. O teor de cinzas é determinado de acordo com
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TAPPI T211-om02.
19. Ο peróxido residual é determinado de acordo com procedimento Interox.
20. O brilho é determinado de acordo com TAPPI T525-om02.
21. A porosidade é determinada de acordo com TAPPI 460-om02.
22. O fator de ruptura é determinado de acordo com TAPPI T403-om02.
23. O fator de corte é determinado de acordo com TAPPI T414-om98.
24. O comprimento de quebra e elasticidade são determinados de acordo com TAPPI T494-om01.
25. A opacificidade é determinada de acordo com TAPPI T425-om01.
26. A porosidade Frazier é determinada em um Frazier Low Air Permeability Instrument de Frazier Instruments, Hagerstown, MD, de acordo com os procedimentos do fabricante.
27. O comprimento de fibra e fator de forma são determinados em um L&W Fiber Tester de Lorentzen & Wettre, Kista, Sweden, de acordo com os procedimentos padrão do fabricante.
28. A poeira e shives são determinados de acordo com TAPPI T213-om01.
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B. Método Exemplificativo de Fabricação de Fibra de Celulose Modificada [0150] Uma polpa kraft semi-branqueada ou na sua maior parte branqueada pode ser tratada com um ácido, ferro e peróxido de hidrogênio com o propósito de reduzir a viscosidade ou DP da fibra. A fibra pode ser ajustada para um pH de cerca de 2 a cerca de 5 (se ainda não estiver nesse intervalo) com ácido sulfúrico, clorídrico, acético, ou filtrado da lavadora de um estágio de branqueamento acídico, tal como um estágio de dióxido de cloro. O ferro pode ser adicionado na forma de Fe+2, por exemplo, o ferro pode ser adicionado como heptahidrato de sulfato ferroso (FeSO4’7H2O). O sulfato ferroso pode ser dissolvdo em água a uma concentração variando desde cerca de 0,1 a cerca de 48,5 g/L. A solução de sulfato ferroso pode ser adicionada a uma taxa de aplicação variando desde cerca de 25 a cerca de 200 ppm como Fe+2 com base no peso seco da polpa. A solução de sulfato ferroso pode, então, ser misturada cuidadosamente com ao polpa com pH ajustado a uma consistência de cerca de 1% a cerca de 15% medida como teor de polpa seca da massa de polpa úmida total. O peróxido de hidrogênio (H2O2) pode, então, ser adicionado como uma solução com uma concentração de cerca de 1% a cerca de 50% por peso de H2O2 em água, a uma quantidade de cerca de 0,1% a cerca de 3% com base no peso seco da polpa. À polpa a um pH de cerca de 2 à cerca de 5 misturada com o sulfato ferroso e o peróxido pode ser permitido reagir por um tempo variando desde cerca de 40 a cerca de 80 minutos a uma temperatura de cerca de 60 a cerca de 80 graus C. O grau da redução de viscosidade (ou DP) é dependente da quantidade de peróxido consumido na reação, que é uma função da concentração e da quantidade de peróxido e ferro aplicada e do tempo de retenção e temperatura.
[0151] O tratamento pode ser realizado em uma típica usina de branqueamento em cinco estágios com a sequência padrão de Do El Dl
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Ε2 D2. Com esse esquema não são necessários tanques, bombas, misturadores, torres, ou lavadoras adicionais. O quarto estágio ou estágio E2 pode ser utilizado preferencialmente para o tratamento. A fibra na lavadora do estágio Dl pode ser ajustada para um pH de cerca de 2 a cerca de 5, como necessário, pela adição de ácido ou do filtrado do estágio D2. Uma solução de sulfato ferroso pode ser adicionada à polpa (1) através de sua pulverização na manta da lavadora do estágio Dl através dos coletores do chuveiro existente ou de um novo coletor, (2) adicionado através de um mecanismo de pulverização no repolpador, ou (3) adicionado através de um ponto de adição antes de um misturador ou bomba para o quarto estágio. O peróxido como uma solução pode ser adicionado seguindo o sulfato ferroso em um ponto de adição em um misturador ou bomba antes da torre do quarto estágio. O vapor também pode ser adicionado conforme necessário antes da torre em um misturador de vapor. A polpa pode, então, ser reagida na torre por um tempo de retenção apropriado. A polpa quimicamente modificada pode, então, ser lavada na lavadora do quarto estágio de uma forma normal. O branqueamento adicional pode ser realizado opcionalmente seguindo o tratamento pelo quinto estágio ou estágio D2 operado em uma forma normal.
EXEMPLO 1
Métodos de Preparo de Fibras da Revelação [0152] A. Método de Usina A [0153] A celulose de pinho do sul foi sintetizada e deslignificada com oxigênio em uma etapa de deslignificação com oxigênio em dois estágios convencional para um número kappa de cerca de 9 a cerca de 10. A polpa deslignificada foi branqueada em uma usina de branqueamento de cinco estágios, com uma sequência de Do(EO)DlE2D2. Antes do quarto estágio ou estágio E2, o pH da polpa foi ajustado para um intervalo de cerca de 2 a cerca de 5 com filtrado de um estágio D da
54/102 sequência. Depois que o pH foi ajustado, peróxido de hidrogênio 0,2% com base no peso seco da polpa e Fe+2 25 ppm na forma de FeSCLZFbO com base no peso seco da polpa foram adicionados às fibras kraft na torre do estágio E2 e reagidos por cerca de 90 minutos a uma temperatura de cerca de 78 a cerca de 82 graus C. As fibras reagidas foram, então, lavadas na lavadora do quarto estágio, e depois branqueadas com dióxido de cloro no quinto estágio (D2).
[0154] B. Método de Usina B [0155] As fibras foram preparadas como descrito no Método de Usina A, exceto que a polpa foi tratada com peróxido 0,6% e Fe+2 75 ppm.
[0156] C. Método de Usina C [0157] As fibras foram preparadas como descrito no Método de Usina A, exceto que a polpa foi tratada com peróxido 1,4% e Fe+2 100 ppm.
Propriedades de Fibras Exemplificativas [0158] Amostras de fibras preparadas de acordo com os Métodos de Usina A (amostra 2), B (amostra 3), e C (amostra 4) foram coletadas seguindo a sequência de branqueamento em cinco estágios descrita acima. Diversas propriedades dessas amostras, juntamente com uma fibra com grau fluff padrão (GP Leaf River Cellulose, New Augusta, MS; Amostra 1), e uma amostra comercialmente disponível (PEACH™, vendida por Weyerhaeuser Co.; Amostra 5), foram medidas de acordo com os protocolos descritos acima. Os resultados dessas medições estão registrados na Tabela 1 abaixo.
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Tabela 1
| Amostra 1 | Amostra 2 | Amostra 3 | Amostra 4 | Amostra 5 | ||
| GP Leaf River | Método | Método | Método | Weyerhaeuser | ||
| Medição da fibra | Cellulo- se, fibra | de Usina | de Usina | de Usina | Co. | |
| com grau fluff | A | B | C | PEACH | ||
| RIO | % | 86,8 | 85,2 | 82,4 | 72,5 | 78,4 |
| S10 | % | 13,2 | 14,8 | 17,6 | 27,5 | 21,6 |
| R18 | % | 87,0 | 87,2 | 85,4 | 78,7 | 84,4 |
| S18 | % | 13,0 | 12,8 | 14,6 | 21,3 | 15,6 |
| AR | 0,2 | 2,0 | 3,0 | 6,2 | 6,0 | |
| Carboxila | meq/1 00 g | 3,13 | 3,53 | 3,70 | 3,94 | 3,74 |
| Aldeidos | Meq/1 00 g | 0,97 | 1,24 | 2,15 | 4,21 | 0,87 |
| Número de Cobre | 0,51 | 1,2 | 1,3 | 4,25 | 1,9 | |
| Carbonila calculada | mmol/ 100 g | 0,73 | 1,88 | 2,05 | 6,97 | 3,05 |
| Razão de carbonila/aldeí-do calculada | 0,75 | 1,52 | 0,95 | 1,66 | 3,5 | |
| Viscosidade do CED capilar 0,5% | mPa*s | 15,0 | 8,9 | 6,5 | 3,50 | 4,16 |
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| Viscosidade intrínseca | [p]adl/ g | 7,14 | 5,44 | 4,33 | 2,49 | 3,00 |
| DP calculado | DPp | 2036 | 1423 | 1084 | 485 | 643 |
| Glicano | % | 83,0 | 85,9 | 84,6 | 85,4 | 82 |
| Xilano | % | 9,0 | 8,8 | 9,4 | 8,2 | 8,4 |
| Galactano | % | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
| Manano | % | 5,9 | 5,4 | 5,3 | 5,5 | 6,2 |
| Arabinano | % | 0,4 | 0,3 | 0,3 | 0,4 | 0,3 |
| Celulose calculada | % | 81,0 | 84,1 | 82,8 | 83,6 | 79,9 |
| Hemicelulose calculada | % | 17,5 | 16,5 | 17,0 | 16,1 | 17,2 |
| Comprimento de fibra Lwl | mm | 2,34 | 2,57 | 2,53 | 2,30 | 2,19 |
| Comprimento de fibra Lww | mm | 3,39 | 3,34 | 3,34 | 3,01 | |
| Coarseness (textura grosseira) | 0,222 | 0,234 | 0,19 | 0,254 | ||
| Comprimento de quebra zero span a úmido | km | 9,38 | 6,83 | 5,01 | 2,3 | |
| Extr ativos DCM | 0,006 | 0,006 | ||||
| Ferro | ppm | 5,5 | 4,4 | |||
| WRV | 0,98 | 0,99 | 0,85 | |||
| Brilho | %ISO | 89,6 | 89,0 | 88,2 | 88,5 | 88,5 |
[0159] Como registrado na Tabela 1, o teor de ferro da fibra de controle, Amostra 1, não foi medido. Entretanto, foi tomado o teor de
57/102 ferro das quatro amostras de polpa feitas em usina tratadas sob as mesmas condições daquelas registradas para a Amostra 1. O teor de ferro daquelas amostras alcançou a média de 2,6 ppm. Consequentemente, para a Amostra 1, seria de se esperar que o teor de ferro estivesse na ordem de cerca de 2,5 ppm.
[0160] Como pode ser visto a partir da Tabela 1, a fibra modificada de acordo com a presente invenção é inesperadamente diferente tanto da fibra de controle, Amostra 1, quanto de uma fibra oxidada disponível comercialmente alternativa, Amostra 5, no teor de carbonila total, bem como o teor de carboxila e o teor de aldeido. Na medida em que existe uma diferença entre os grupos de carbonila total e os grupos de aldeido, a funcionalidade carbonila adicional pode ser na forma de outras cetonas. Os dados mostram que alcançamos níveis relativamente altos de aldeídos, enquanto retendo grupos de ácidos carboxílicos e enquanto retendo uma relação de unidade próxima de aldeídos para grupos de carbonila total (como visto na Tabela 1, cerca de 1,0 (0,95) a 1,6). Isso é mais surpreendente em uma fibra que apresenta brilho alto e que também é relativamente forte e absorvente.
[0161] Como pode ser visto na Tabela 1, a fibra com grau ftuff padrão (Amostra 1) tem um teor de carboxila de 3,13 meq/100 g, e um teor de aldeido de 0,97 meq/100 g. Após um tratamento de dose baixa com H2O2 0,2% e Fe+2 25 ppm (Amostra 2) ou um tratamento de dose mais alta com H2O2 0,6% e Fe+2 75 ppm (Amostra 3), ou um tratamento de dose mais alta com H2O2 1,4% e Fe+2 100 ppm (Amostra 4), o comprimento de fibra e o teor de celulose calculado foram relativamente inalterados, e a resistência de fibra, como medida pelo método zero span a úmido, foi um tanto diminuída, mas os teores de carboxila, cabonila, e aldeido foram todos elevados, indicando oxidação extensa da celulose.
[0162] Em comparação, uma amostra comercialmente disponível de fibra de pinho do sul de madeira macia kraft oxidada fabricada por um método alternativo (Amostra 5), mostra redução significativa no
58/102 comprimento de fibra e uma perda de cerca de 70 por cento na resistência de fibra, como medido pelo método zero span a úmido, como comparado à fibra com grau fluff relatada como Amostra 1. O teor de aldeido da Amostra 5 era virtualmente inalterado, comparado com as fibras com grau fluff padrão, enquanto as fibras inventivas preparadas através dos métodos de usina A-C (Amostras 2-4) tiveram níveis de aldeido altamente elevados, representando de cerca de 70 a cerca de 100 por cento do teor de carbonila calculado total da celulose. Ao contrário, o nível de aldeido PEACH® foi menos do que 30 por cento do teor de carbonila calculado total da celulose. A razão da carbonila global para o aldeido parecería ser um bom indicador de uma fibra que tem a larga aplicabilidade das fibras modificadas dentro do escopo dessa revelação, particularmente se a razão estiver na faixa de cerca de 1 a cerca de 2, como são as Amostras 2-4. Fibras de viscosidade baixa, tais como as Amostras 3 e 4, e com razões carbonila/aldeido de cerca de 1,5 a menos do que 2,0, mantiveram o comprimento de fibra, enquanto aquelas da Amostra 5 comparativa não.
[0163] O freertess, a densidade, e a resistência da fibra padrão descrita acima (Amostra 1) foram comparados com a Amostra 3 descrita acima. Os resultados dessa análise estão representados na Tabela 2.
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Tabela 2
Propriedades de Polpa, Papel & Fibra da Fibra Kraft Padrão & Modificada
| PFI refining revs | Freeness (CSF) | Densidade g/cm3 | Comprimento de quebra km | Comprimento de quebra Zero Span a úmido | |
| Fluff Leaf River Padrão tendo viscosidade do CED capilar 0,5% de cerca de 15 mPa*s (amostra 1) | 0 | 737 | 0,538 | 2,16 | 9,38 |
| 300 | 721 | 0,589 | 3,57 | ||
| Fibra de celulose modificada como em (ULDP) tendo viscosidade do CED capilar 0,5% 6,5 mPa»s (amostra 3) | 0 | 742 | 0,544 | 2,19 | 6,83 |
| 300 | 702 | 0,595 | 3,75 |
[0164] Como pode ser visto na Tabela 2 acima, as fibras de celulo5 se modificadas de acordo com essa revelação podem ter um freeness comparável com fibras fluff padrão, que não sofreram um tratamento de oxidação na sequência de branqueamento.
EXEMPLO 2
60/102 [0165] Uma amostra de polpa de pinho do Sul do estágio Dl de uma usina de branqueamento OD(EOP)D(EP)D com uma viscosidade do CED capilar 0,5% de cerca de 14,6 mPa«s foi tratada a cerca de 10% de consistência com aplicações de peróxido de hidrogênio de 0,25% a 1,5% 5 e ou 50 ou 100 ppm de Fe+2 adicionado como FeSO4’7H2O. O Fe+2 foi adicionado como uma solução em água e misturado cuidadosamente com a polpa. O peróxido de hidrogênio como uma solução 3% em água foi então misturado com a polpa. A polpa misturada foi mantida em um banho de água por 1 hora a 78 °C. Depois do tempo de reação, a polpa 10 foi filtrada e o filtrado medido por pH e peróxido residual. A polpa foi lavada e a viscosidade do CED capilar 0,5% determinada de acordo com TAPPI T230. Os resultados são mostrados na Tabela 3.
Tabela 3
| H2O2 adicionado | H2O2 consumido | Fe+2 | PH | Viscosidade do CED capilar 0,5% | AViscosidade | DPp |
| % sobre a polpa | % sobre a polpa | PPm sobre a polpa | Final | mPa*s | ||
| Controle | 14,6 | 2003 | ||||
| 0,25 | 0,25 | 100 | 4,8 | 8,6 | 6,0 | 1384 |
| 0,50 | 0,34 | 50 | 4,7 | 8,9 | 5,7 | 1423 |
| 0,50 | 0,50 | 100 | 4,8 | 6,8 | 7,8 | 1131 |
| 0,75 | 0,19 | 50 | 4,6 | 10,6 | 4,0 | 1621 |
| 0,75 | 0,75 | 100 | 4,7 | 5,8 | 8,8 | 967 |
| 1,0 | 0,20 | 50 | 4,6 | 9,0 | 5,6 | 1435 |
| 1,0 | 0,40 | 100 | 4,7 | 7,8 | 6,8 | 1278 |
| 1,5 | 0,30 | 50 | 4,6 | 10,0 | 4,6 | 1554 |
| 1,5 | 0,40 | 100 | 4,6 | 7,5 | 7,1 | 1235 |
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EXEMPLO 3 [0166] Uma amostra de polpa Dl da usina de branqueamento descrita no Exemplo 2, com uma viscosidade do CED capilar 0,5% de
15,8 mPa*s (DPp 2101) foi tratada com peróxido de hidrogênio 0,75% 5 aplicado e Fe+2 foi adicionado de 50 a 200 ppm da mesma forma que o
Exemplo 2, exceto que os tempos de retenção foram todos variados de a 80 minutos. Os resultados são mostrados na Tabela 4.
Tabela 4
| Tempo de tratamento | H2O2 adicionado | H2O2 consumido | Fe+2 | PH | Viscosidade do CED capilar 0,5% | AViscosidade | DPp |
| Minutos | % sobre a polpa | % sobre a polpa | PPm sobre a polpa | Final | mPa»s | 2101 | |
| Controle | 15,8 | 1291 | |||||
| 45 | 0,75 | 0,72 | 100 | 4,4 | 7,9 | 7,9 | 1035 |
| 60 | 0,75 | 0,75 | 200 | 4,1 | 6,2 | 9,6 | 1384 |
| 80 | 0,75 | 0,27 | 50 | 8,6 | 7,2 | 1018 | |
| 80 | 0,75 | 0,75 | 100 | 4,6 | 6,1 | 9,7 | 2101 |
EXEMPLO 4 [0167] A amostra de polpa Dl da usina de branqueamento descrita no Exemplo 2, com uma viscosidade do CED capilar 0,5% de 14,8 mPa*s (DPp 2020) foi tratada com peróxido de hidrogênio 0,75% e Fe+2
150 ppm da mesma forma como descrito no Exemplo 2, exceto que o tempo de tratamento foi de 80 minutos. Os resultados são mostrados na Tabela 5.
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Tabela 5
| Tempo de tratamento | H2O2 adicionado | H2O2 consumido | Fe+2 | PH | Viscosidade do CED capilar 0,5% | AViscosidade | DPp |
| Minutos | % sobre a polpa | % sobre a polpa | PPm sobre a polpa | Final | mPa»s | ||
| Controle | 14,8 | 2020 | |||||
| 80 | 0,75 | 0,75 | 150 | 3,9 | 5,2 | 9,6 | 858 |
EXEMPLO 5 [0168] Uma polpa de pinho do Sul do estágio Dl de uma sequência
ODo(EO)Dl(EP)D2 com uma viscosidade do CED capilar 0,5% de 15,6 mPa»s (DPp 2085) foi tratada a 10% de consistência com aplicações de peróxido de hidrogênio tanto de 0,25% quanto de 0,5% por peso sobre a polpa e 25, 50, ou 100 ppm de Fe+2 adicionado como FeSO4-7H2O. O Fe+2 foi adicionado com uma solução em água e misturado cuidadosa10 mente com a polpa. O peróxido de hidrogênio foi uma solução 3% em água, que foi, então, misturada com a polpa, e a polpa misturada foi mantida em um banho de água por 1 hora a 78 °C. Após o tempo de reação, a polpa foi filtrada e o filtrado medido para pH e peróxido residual. A polpa foi lavada e a viscosidade do CED capilar 0,5% 15 determinada de acordo com TAPPI T230. Os resultados são mostrados na Tabela 6.
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Tabela 6
| H2O2 adicionado | H2O2 consumido | Fe+2 | PH | Viscosidade do CED capilar 0,5% | ÁViscosidade | DPp |
| % sobre a polpa | % sobre a polpa | PPm sobre a polpa | Final | mPa»s | ||
| Controle | 15,6 | 2085 | ||||
| 0,25 | 0,25 | 25 | 3,5 | 6,4 | 9,2 | 1068 |
| 0,50 | 0,50 | 50 | 2,9 | 4,5 | 11,1 | 717 |
| 0,50 | 0,50 | 100 | 2,7 | 4,5 | 11,1 | 717 |
EXEMPLO 6 [0169] Outra amostra de polpa Dl, com uma viscosidade do CED capilar 0,5% de 15,2 mPa*s (DPp 2053) foi tratada com 0,10, 0,25, 5 0,50, ou 0,65% de peróxido de hidrogênio e 25, 50, ou 75 ppm de Fe+2 da mesma forma que o Exemplo 5. Os resultados são mostrados na Tabela 7.
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Tabela 7
| Tempo de tratamento | H2O2 adicionado | H2O2 consumido | Fe+2 | PH | Viscosidade do CED capilar 0,5% | AViscosidade | DPp |
| Minutos | % sobre a polpa | % sobre a polpa | ppm sobre a polpa | Final | mPa*s | ||
| Controle | 15,2 | 2053 | |||||
| 60 | 0,10 | 0,10 | 25 | 4,1 | 9,6 | 5,6 | 1508 |
| 60 | 0,25 | 0,19 | 25 | 4,0 | 7,9 | 7,3 | 1291 |
| 60 | 0,50 | 0,40 | 50 | 3,5 | 6,7 | 8,5 | 1116 |
| 80 | 0,65 | 0,65 | 75 | 3,3 | 4,4 | 10,8 | 696 |
EXEMPLO 7 [0170] Uma polpa de pinho do Sul foi coletada do estágio Dl de uma sequência de branqueamento OD(EO)D(EP)D, após a extensão de 5 deslignificação nos estágios kraft e de oxigênio foi aumentada, para produzir uma polpa com um DPp menor ou viscosidade do CED capilar 0,5%. A viscosidade do CED capilar 0,5% inicial foi 12,7 mPa*s (DPp 1834). Tanto 0,50 quanto 1,0% de peróxido de hidrogênio foi adicionado com 100 ppm de Fe+2. Outras condições de tratamento foram de 10% de 10 consistência, 78 °C, e 1 hora de tempo de tratamento. Os resultados são mostrados na Tabela 8.
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Tabela 8
| H2O2 adicionado | H2O2 consumido | Fe+2 | PH | Viscosidade do CED capilar 0,5% | AViscosidade | DPp |
| % sobre a polpa | % sobre a polpa | ppm sobre a polpa | Final | mPa*s | ||
| Controle | 12,7 | 1834 | ||||
| 0,50 | 0,50 | 100 | 2,1 | 5,6 | 7,1 | 932 |
| 1,0 | 0,37 | 100 | 2,6 | 4,2 | 8,5 | 652 |
EXEMPLO 8 [0171] Uma amostra de viscosidade baixa de polpa Dl do estágio Dl de uma sequência OD(EO)D(EP)D, com uma viscosidade do CED 5 capilar 0,5% de 11,5 mPa«s (DPp 1716), foi tratada tanto com 0,75 quanto com 1,0% de peróxido de hidrogênio e 75 ou 150 ppm de Fe+2 de uma forma similar ao Exemplo 7, exceto que o tempo de tratamento foi de 80 minutos. Os resultados são mostrados na Tabela 9.
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Tabela 9
| H2O2 adicionado | H2O2 consumido | Fe+2 | PH | Viscosidade do CED capilar 0,5% | AViscosidade | DPp |
| % sobre a polpa | % sobre a polpa | PPm sobre a polpa | Final | mPa»s | ||
| Controle | 11,5 | 1716 | ||||
| 0,75 | 0,75 | 75 | 3,2 | 3,6 | 7,9 | 511 |
| 0,75 | 0,75 | 150 | 3,0 | 3,8 | 7,7 | 560 |
| 1 | 1 | 75 | 2,6 | 3,4 | 8,1 | 459 |
| 1 | 1 | 150 | 2,6 | 3,4 | 8,1 | 459 |
EXEMPLO 9 [0172] Uma polpa de pino do Sul foi coletada do estágio Dl de uma 5 sequência OD(EO)D(EP)D. A viscosidade do CED capilar 0,5% inicial foi
11,6 mPa*s (DPp 1726). Foi adicionado tanto 1,0%, 1,5%, quanto 2% de peróxido de hidrogênio com 75, 150, ou 200 ppm de Fe+2. Outras condições de tratamento foram 10% de consistência, 78 °C, e 1,5 hora de tempo de tratamento. Os resultados são mostrados na Tabela 10.
Tabela 10
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| H2O2 adicionado | H2O2 consumido | Fe+2 | PH | Viscosidade do CED capilar 0,5% | AViscosidade | DPp | Carboxila | Aldeído | N° de cobre |
| % sobre a polpa | % sobre a polpa | PPm sobre a polpa | Final | mPa»s | meq/100 g | meq/ 100 g | |||
| Controle | 11,6 | 1726 | 3,67 | 0,35 | 0,52 | ||||
| 1,0 | 0,98 | 75 | 3,4 | 3,5 | 8,1 | 485 | 3,73 | 4,06 | 3,05 |
| 1,5 | 1,49 | 150 | 2,7 | 3,2 | 8,4 | 406 | 3,78 | 5,06 | 2,57 |
| 2,0 | 2,0 | 200 | 2,9 | 3,0 | 8,6 | 350 | 3,67 | 5,23 | 2,06 |
[0173] Uma polpa de pino do Sul foi coletada do estágio Dl de uma sequência OD(EO)D(EP)D. A viscosidade do CED capilar 0,5% inicial foi 14,4 mPa*s (DPp 1986). Tanto 1,0%, 1,5%, quanto 2% de peróxido de 5 hidrogênio foi adicionado com 75, 150, ou 200 ppm de Fe+2. Outras condições de tratamento foram 10% de consistência, 78 °C, e 1,5 hora de tempo de reação. Os resultados são mostrados na Tabela 11.
Tabela 11
| H2O2 adicionado | H2O2 consumido | Fe+2 | PH | Viscosidade do CED capilar 0,5% | AViscosidade | DPp | Carboxila | Aldeído | N° de cobre |
| % sobre a polpa | % sobre a polpa | PPm sobre a polpa | Final | mPa»s | meq/100 g | meq/ 100 g | |||
| Controle | 14,4 | 1986 | 3,52 | 0,23 | 0,67 | ||||
| 1,0 | 0,95 | 75 | 3,3 | 3,8 | 10,6 | 560 | 3,65 | 3,48 | 2,47 |
| 1,5 | 1,5 | 150 | 2,4 | 3,7 | 10,7 | 535 | 4,13 | 4,70 | 2,32 |
| 2,0 | 2,0 | 200 | 2,8 | 3,2 | 11,2 | 406 | 3,93 | 5,91 | 1,88 |
68/102
EXEMPLO 11 [0174] Uma polpa de pinho do Sul foi coletada do estágio Dl de uma sequência OD(EO)D(EP)D. A viscosidade do CED capilar 0,5% inicial foi 15,3 mPa»s (DPp 2061). Peróxido de hidrogênio foi adicionado 5 a 3% na polpa com 200 ppm de Fe+2. Outras condições de tratamento foram 10% de consistência, 80 °C, e 1,5 horas de tempo de reação. Os resultados são mostrados na Tabela 12.
Tabela 12
| H2O2 adicionado | H2O2 consumido | Fe+2 | PH | Viscosidade do CED capilar 0,5% | ÁViscosidade | DPp | Carboxila | Aldeido | N° de cobre |
| % sobre a polpa | % sobre a polpa | ppm sobre a polpa | Final | mPa’s | meq/ 100 g | meq/ 100 g | |||
| Controle | 15,3 | 2061 | |||||||
| 3,0 | 2,9 | 200 | 2,8 | 2,94 | 12,4 | 333 | 4,66 | 6,74 | 5,14 |
[0175] Os exemplos 2-11 acima mostram que uma queda significativa na viscosidade do CED capilar 0,5% e/ou no grau de polimerização pode ser alcançada com o tratamento de peróxido acídico catalisado da presente revelação. A viscosidade final ou DPp parece ser dependente da quantidade de peróxido que é consumido pela reação, como mostra15 do na Figura 1, que registra a viscosidade de polpa de duas fábricas diferentes (“Brunswick” e Leaf River (“LR”)), como uma função do percentual de peróxido consumido. O consumo de peróxido é uma função das quantidades e concentrações de peróxido e ferro aplicadas, do tempo de reação, e da temperatura de reação.
69/102
EXEMPLO 12 [0176] Uma polpa de pinho do Sul foi coletada do estágio Dl de uma sequência OD(EO)D(EP)D. A viscosidade do CED capilar 0,5% inicial foi 14,8 mPa«s (DPp 2020). Peróxido de hidrogênio foi adicionado 5 a 1% na polpa com tanto 100, 150, quanto 200 pm de Cu+2 adicionado como CuSO4-5H2O. Outras condições de tratamento foram 10% de consistência, 80 °C, e 3,5 horas de tempo de reação. Os resultados são mostrados na Tabela 13.
Tabela 13
| H2O2 adicionado | H2O2 consumido | Cu+2 | PH | Viscosidade do CED capilar 0,5% | AViscosidade | DPp | Carboxila | Aldeído | N° de cobre |
| % sobre a polpa | % sobre a polpa | ppm sobre a polpa | Final | mPa*s | meq/ 100 g | meq/100 g | |||
| Controle | 14,8 | 2020 | 3,36 | 0,37 | 0,51 | ||||
| 1,0 | 0,82 | 100 | 2,4 | 6,1 | 8,7 | 1018 | |||
| 1,0 | 0,94 | 150 | 2,3 | 5,9 | 8,9 | 984 | |||
| 1,0 | 0,94 | 200 | 2,4 | 6,0 | 8,8 | 1001 | 3,37 | 2,71 | 1,8 |
[0177] O uso do cobre ao invés do ferro resultou em uma reação mais lenta e uma redução menor na viscosidade, mas ainda uma mudança significativa na viscosidade, teor de carboxila, e teor de aldeído sobre o controle, da polpa não tratada.
EXEMPLO 13 [0178] O estágio E2 (EP) de uma sequência OD(EOP)D(EP)D foi alterada para produzir a polpa de grau ultra baixo de polimerização. Uma solução de FeSO4’7H2O foi pulverizado sobre a polpa no repolpador da lavadora do estágio Dl a uma taxa de aplicação de 150 ppm,
70/102 como Fe+2. Nenhum cáustico (NaOH) foi adicionado ao estágio E2 e a aplicação de peróxido foi aumentada para 0,75%. O tempo de retenção foi de aproximadamente 1 hora e a temperatura foi de 79 °C. O pH foi 2,9. A polpa tratada foi lavada em uma lavadora de tambor a vácuo e 5 subsequentemente tratada no estágio D2 final, com CIO2 0,7%, por aproximadamente 2 horas, a 91 °C. A viscosidade do CED capilar 0,5% da polpa branqueada final foi de 6,5 mPa*s (DPp 1084) e o brilho ISO foi 87.
EXEMPLO 14 [0179] A polpa produzida no Exemplo 13 foi transformada em uma tábua de polpa em uma secadora de polpa tipo Fourdrinier, com tambores secadores padrão. Amostras de uma polpa de controle e da polpa da presente invenção (ULDP) foram coletadas e analisadas por composição química e propriedades de fibra. Os resultados são mostra15 dos na Tabela 14.
Tabela 14
71/102
| Propriedade | Padrão | ULDP | |
| RIO | % | 85,2 | 81,5 |
| S10 | % | 14,8 | 18,5 |
| R18 | % | 86,4 | 84,4 |
| S18 | % | 13,6 | 15,6 |
| AR | 1,2 | 2,9 | |
| Carboxila | Meq/100 g | 4,06 | 4,27 |
| Aldeídos | Meq/ lOOg | 0,43 | 1,34 |
| N° de cobre | 0,32 | 1,57 | |
| Carbonila calculada | Mmol/100 g | 0,42 | 2,50 |
| Viscosidade do CED capilar 0,5% | mPa«s | 14,2 | 7,3 |
| Viscosidade intrínseca | dl/g | 6,76 | 4,37 |
| DP calculado | DPp | 1969 | 1206 |
| Glicano | % | 83,6 | 83,6 |
| Xilano | % | 9,2 | 9,0 |
| Galactano | % | 0,2 | 0,2 |
| Man ano | % | 6,3 | 6,4 |
| Arabinano | % | 0,4 | 0,4 |
| Celulose calculada | % | 81,5 | 81,5 |
| Hemicelulose calculada | % | 18,2 | 18,1 |
| Comprimento de fibra Lwl | mm | 2,51 | 2,53 |
| Comprimento de fibra Lww | mm | 3,28 | 3,26 |
| Coarseness (textura grosseira) | mg/m | 0,218 | 0,213 |
| Tensão Zero Span a úmido | km | 9,86 | 6,99 |
| Freeness (CSF) | mis | 720 | 742 |
| Valor de retenção de água | gH2O/g polpa | 0,96 | 0,84 |
| Extrativos DCM | 0,008 | 0,007 | |
| Ferro | ppm | 3,5 | 10,7 |
| Cinzas | % | 0,20 | 0,22 |
| Brilho | % rso | 90,4 | 86,5 |
72/102 [0180] A polpa tratada (ULDP) teve uma solubilidade alcalina mais alta em NaOH 10% e 18% e um teor de carbonila total e de aldeídos mais alto. A ULDP foi significativamente mais baixa em DP, como medido por viscosidade do CED Capilar 0,5%. A diminuição na integridade de fibra foi também determinada através de uma redução da resistência de tensão zero span a úmido. Apesar da redução significativa em DPp, o comprimento de fibra e freeness ficaram essencialmente imutáveis. Não houve efeitos deletérios sobre a drenagem ou fabricação em quadro na máquina.
EXEMPLO 15 [0181] O estágio E2 (EP) de uma sequência OD(EO)D(EP)D foi alterado para produzir a polpa de grau ultra baixo de polimerização de uma forma similar ao Exemplo 13. Neste exemplo, o FeSO4‘7H2O foi adicional a 75 ppm como Fe+2 e o peróxido de hidrogênio aplicado no estágio E2 foi de 0,6%. O pH do estágio de tratamento foi de 3,0, a temperatura 82 °C, e o tempo de retenção foi de aproximadamente 80 minutos. A polpa foi lavada e depois tratada em um estágio D2 com CIO2 0,2% a 92 °C por aproximadamente 150 minutos. A viscosidade do CED Capilar 0,5% da polpa totalmente branqueada foi 5,5 mPa*s (DPp 914) e o brilho ISO foi 88,2.
EXEMPLO 16 [0182] A polpa produzida no Exemplo 15 foi transformada em uma tábua de polpa em uma secadora de polpa tipo Fourdrinier, com seção de secadora
TM
Flakt por ar. Amostras de uma polpa padrão e da polpa da presente invenção (ULDP) foram coletadas e analisadas para composição química e propriedades de fibra. Os resultados são mostrados na Tabela 15.
Tabela 15
73/102
| Propriedade | Padrão | ULDP | |
| RIO | % | 86,8 | 82,4 |
| S10 | % | 13,2 | 17,6 |
| R18 | % | 87,0 | 85,4 |
| S18 | % | 13,0 | 14,6 |
| AR | 0,2 | 3,0 | |
| Carboxila | Meq/100 g | 3,13 | 3,70 |
| Aldeidos | Meq/lOOg | 0,97 | 2,15 |
| N° de cobre | 0,51 | 1,3 | |
| Carbonila calculada | Mmol/100 g | 0,73 | 2,05 |
| Viscosidade do CED capilar 0,5% | mPa»s | 15,0 | 6,5 |
| Viscosidade intrínseca | dl/g | 7,14 | 4,33 |
| DP calculado | DPp | 2036 | 1084 |
| Glicano | % | 83,0 | 84,6 |
| Xilano | % | 9,0 | 9,4 |
| Galactano | % | 0,2 | 0,2 |
| Manano | % | 5,9 | 5,3 |
| Arabinano | % | 0,4 | 0,3 |
| Celulose calculada | % | 81,0 | 82,8 |
| Hemicelulose calculada | % | 17,5 | 17,0 |
| Comprimento de fibra Lwl | mm | 2,55 | 2,53 |
| Comprimento de fibra Lww | mm | 3,29 | 3,34 |
| Coarseness (textura grosseira) | mg/m | 0,218 | 0,234 |
| Tensão Zero Span a úmido | km | 9,38 | 6,83 |
| Freertess (CSF) | mis | 738 | 737 |
| Ferro | Ppm | 1,6 | 4,4 |
| Brilho | % ISO | 89,6 | 88,2 |
74/102 [0183] A polpa tratada (ULDP) teve uma solubilidade alcalina mais alta em NaOH 10% e 18% e um teor de carbonila total e de aldeídos mais alto. A ULDP foi significativamente mais baixa em DP, como medido por viscosidade do CED Capilar 0,5% comprimento de quebra zero span a úmido mais baixo. O brilho foi ainda um valor aceitável de 88,2. O tratamento preservou o comprimento de fibra e freeness e não houve questões operacionais formando e secando no quadro.
[0184]
EXEMPLO 17 [0185] O estágio E2 (EP) de uma sequência OD(EO)D(EP)D foi alterado, para produzir um baixo grau de polimerização de polpa de uma forma similar ao Exemplo 13. Neste caso, o FeSO4-7H2O foi adicionado a 25 ppm como Fe+2 e o peróxido de hidrogênio aplicado no estágio E2 foi 0,2%. O pH do estágio de tratamento foi 3,0, a temperatura era de 82 °C e o tempo de retenção foi de aproximadamente 80 minutos. A polpa foi lavada e, depois, tratada em um estágio D2 com CIO2 0,2% a 92 °C, por aproximadamente 150 minutos. A viscosidade do CED Capilar 0,5% da polpa totalmente branqueada foi de 8,9 mPa*s (DPp 1423) e o brilho ISO foi de 89.
EXEMPLO 18 [0186] A polpa produzida no Exemplo 15 foi transformada em uma tábua de polpa em uma secadora de polpa tipo Fourdrinier, com seção de secadora Flakt™ por ar. Amostras de uma polpa padrão e da polpa com baixo grau de polimerização da presente invenção (LDP) foram coletadas e analisadas para composição química e propriedades de fibra. Os resultados são mostrados na Tabela 16.
Tabela 16
75/102
| Propriedade | Padrão | LDP | |
| RIO | % | 86,8 | 85,2 |
| S10 | % | 13,2 | 14,8 |
| R18 | % | 87,0 | 87,2 |
| S18 | % | 13,0 | 12,8 |
| AR | 0,2 | 2,0 | |
| Carboxila | Meq/100 g | 3,13 | 3,53 |
| Aldeidos | Meq/lOOg | 0,97 | 1,24 |
| N° de cobre | 0,51 | 1,2 | |
| Carbonila calculada | Mmol/100 g | 0,73 | 1,88 |
| Viscosidade do CED Capilar 0,5% | mPa*s | 15,0 | 8,9 |
| Viscosidade intrínseca | dl/g | 7,14 | 5,44 |
| DP calculado | DPp | 2036 | 1423 |
| Glicano | % | 83,0 | 85,9 |
| Xilano | % | 9,0 | 8,8 |
| Galactano | % | 0,2 | 0,2 |
| Manano | % | 5,9 | 5,4 |
| Arabinano | % | 0,4 | 0,3 |
| Celulose calculada | % | 81,0 | 84,1 |
| Hemicelulose calculada | % | 17,5 | 16,5 |
| Comprimento de fibra Lwl | mm | 2,55 | 2,57 |
| Comprimento de fibra Lww | mm | 3,29 | 3,34 |
| Coarseness (textura grosseira) | mg/m | 0,218 | 0,222 |
| Ferro | ppm | 1,6 | 5,5 |
| Brilho | % ISO | 89,6 | 89,0 |
[0187] A polpa tratada (LDP) teve uma solubilidade alcalina mais alta em NaOH 10% e 18% e um teor de carbonila total e de aldeidos
76/102 mais alto. A LDP foi mais baixa em DP, como medido por viscosidade do CED Capilar 0,5% Houve uma perda mínima de brilho, comprimento de quebra zero span a úmido mais baixo. O tratamento preservou o comprimento de fibra e não houve questões operacionais na formação e 5 secagem no quadro.
EXEMPLO 19 [0188] Os quadros de polpa descritos no Exemplo 14 foram fiberized e airformed em almofadas de 4”x7”, utilizando uma Hammermill de Laboratório Kamas (Kamas Industries, Suécia). As almofadas 10 airformed foram, então, comprimidas a várias pressões, utilizando uma prensa de laboratório. Após a prensa, o calibre da almofada foi medido utilizando um manômetro calibrador microgage Emveco modelo 200-A, com uma pressão de pé de 61,36 Nem-2 (0,089 psi). A densidade da almofada foi calculada a partir do peso e calibre da almofada. Os 15 resultados são representados na Tabela 17.
Tabela 17
| Pressões | 3,44 Nem-2 (5 61,36 Nem 2 (0,089 psi)) | 68,95 Nem-2 (10 61,36 Nem-2 (0,089 psi)) | 20 psi | ||||||
| Calibre mm | Peso da almofada g | Densidade g/cc | Calibre mm | Peso da almofada g | Densidade g/cc | Calibre mm | Peso da almofada g | Densidade g/cc | |
| Fibra de Pinho | 2,62 | 5,14 | 0,108 | 2,29 | 5,27 | 0,127 | 1,49 | 5,29 | 0,196 |
| do Sul Kraft | |||||||||
| padrão | 2,81 | 5,14 | 0,101 | 2,26 | 5,19 | 0,127 | 1,42 | 5,23 | 0,203 |
| Fibra de Pinho | 2,51 | 5,16 | 0,114 | 2,13 | 5,33 | 0,138 | 1,23 | 5,39 | 0,242 |
| do Sul Kraft | |||||||||
| modificada | 2,56 | 5,26 | 0,114 | 1,93 | 5,37 | 0,154 | 1,32 | 5,26 | 0,220 |
| Aumento | |||||||||
| Percentual na | 8,43 | 14,94 | 15,67 | ||||||
| Densidade |
[0189] Os dados na Tabela 17 mostram que as fibras modificadas produzidas dentro do escopo desta revelação foram mais compressíveis,
77/102 resultando em estruturas mais finas e de densidade mais alta, mais apropriadas para designs de produtos absorventes descartáveis de hoje. [0190] Sem estar limitada pela teoria, acredita-se que a oxidação da celulose rompe a estrutura cristalina do polímero, tornando-a menos rígida e mais submissa. As fibras compostas da estrutura de celulose modificada, então, se tornam mais compressíveis, permitindo a produção de estruturas absorventes de densidade mais alta.
EXEMPLO 20 [0191] Uma polpa de pinho do Sul foi coletada do estágio Dl de uma sequência OD(EO)D(EP)D. A viscosidade do CED Capilar 0,5% inicial foi de 14,9 mPa*s (DPp 2028). Tanto 1,0% quanto 2% de peróxido de hidrogênio foi adicionado com 100 ou 200 ppm de Fe+2, respectivamente. Outras condições de tratamento foram 10% de consistência, 80 °C, e tempo de retenção de 1 hora. Estas polpas fluff foram, então, suspensas com água desionizada, produzidos através do método wetlaid sobre uma tela, para formar uma manta de fibra, desaguada por meio de prensa em rolo, e seca a 250 °F. As folhas secas foram desfibradas e airformed em almofadas produzidas através de fluxo de ar de 4” x 7”, pesando 8,5 gramas (secas ao ar), utilizando um Kamas Laboratory Hammermill (Kamas Industries, Suécia). Uma folha de cobertura completa única de coverstock não tecido foi aplicada a uma face de cada almofada e as amostras foram densificadas utilizando uma prensa de cilindros hidráulicos Carver aplicando uma carga de 143,44 Nem-2 (5 psi)g.
[0192] Estas almofadas foram colocadas em receptáculos de plástico impermeável ao ar de 1,6 L tendo uma tampa removível levantada com uma válvula de retenção e porta de amostragem de tubulação ID Tygon® de Antes de prender a tampa do receptáculo, um insult de 60 gramas de água desionizada e 0,12 grama de NH4OH 50% a temperatura ambiente foi derramado em um tubo vertical ID de 1”
78/102 centralizado sobre um dispositivo de suprimento capaz de aplicar uma carga de 0,69 Nem-2 (0,1 psi) através da totalidade da amostra. Com a total absorção do insult, o dispositivo de suprimento foi removido a partir da amostra, a tampa, com a porta de amostragem vedada, foi 5 encaixada no receptáculo, e um temporizador de contagem regressiva iniciou. Na conclusão de 45 minutos, uma amostra de headspace foi tirada a partir da porta de amostragem com um tubo de detecção de gás de curto prazo seletivo para amõnia e ACCURO® abaixo da bomba, ambos disponíveis de Draeger Safety Inc., Pittsburgh, PA. Os dados na 10 Tabela 18 mostram que as fibras modificadas produzidas dentro do escopo desta revelação foram capazes de reduzir a quantidade de gás de amõnia no headspace, resultando em uma estrutura que fornece a supressão de um composto malcheiroso volátil frequentemente citado como desagradável em produtos de incontinência molhada.
Tabela 18
| Enchimento- 60g de H2O / 0,12g de NH4OH 50% | Viscosidade do CED 0,5% (mPa»s) | Teor de aldeido meq/ lOOg | Peso da almofada produzida através de fluxo de ar (g) | Amõnia (ppm) em 45mins |
| Fibra de Pinho do Sul Kraft padrão | 14,9 | 0,23 | 9,16 | 210 |
| Fibra de Pinho do Sul Kraft modificada -H2O2 1,0%/Fe lOOppm | 4,7 | 3,26 | 9,11 | 133 |
| Fibra de Pinho do Sul Kraft modificada -H2O22,0%/Fe 200ppm | 3,8 | 4,32 | 9,23 | 107 |
79/102
Exemplo 21 [0193] O estágio E2 de uma sequência OD(EO)D(EP)D de uma instalação de polpação kraft comercial foi alterada para produzir a polpa de baixo grau de polimerização de uma forma similar ao Exemplo 5 14. Neste exemplo, o FeSCLYl-bO foi adicionado a 100 ppm como Fe+2 e o peróxido de hidrogênio aplicado no estágio E2 foi de 1,4%. As propriedades de polpa são mostradas na Tabela 19.
Tabela 19
| Propriedade | ULDP | |
| R10 | % | 72,5 |
| S10 | % | 27,5 |
| R18 | % | 78,7 |
| S18 | % | 21,3 |
| AR | 6,2 | |
| Carboxila | meq/100 g | 3,94 |
| Aldeídos | meq/100 g | 4,21 |
| N° de cobre | 4,25 | |
| Carbonila calculada | mmol/100 g | 6,97 |
| Viscosidade do CED capilar 0,5% | mPa*s | 3,50 |
| Viscosidade intrínseca | dl/g | 2,49 |
| DP calculado | DPp | 485 |
| Comprimento de fibra Lwl | mm | 2,31 |
| Coarseness (textura grosseira) | mg/m | 0,19 |
| Brilho | % ISO | 88,5 |
[0194] A celulose química modificada produzida foi transformada em uma tábua de polpa em uma secadora de polpa tipo Fourdrinier, com seção de secadora Flakt™ por ar. Amostras deste produto e da tábua de polpa kraft de controle foram desfibradas utilizando o hammermill de laboratório Kamas. Análise ótica das propriedades de fibra
80/102 foi realizada tanto em amostras pré-Kamas Mill, quanto pós-Kamas Mill por meio de HiRes Fiber Quality Analyzer disponível de Optest Equipment, Inc., Hawkesbury, ON, Canadá, de acordo com os protocolos do fabricante. Os resultados são representadas na tabela abaixo.
Tabela 20
| Propriedade | Controle | ULDP | Controle póshammermill | ULDP póshammermill |
| índice de torção | 1,79 | 2,29 | 1,51 | 2,32 |
| Ângulo de torção | 59,15 | 79,56 | 48,52 | 80,26 |
| Torções por mm | 0,81 | 1,07 | 0,68 | 1,06 |
| índice de ondulação (ponderado em relação ao comprimento) | 0,171 | 0,211 | 0,149 | 0,225 |
[0195] Como pode ser visto na Tabela 20, as fibras ULDP preparadas em conformidade com a revelação têm torções e ondulação maiores do que fibras de controle não tratadas com ferro e peróxido.
[0196] As fibras desfibradas acima foram formada por ar em almofadas de 4” x 7”, pesando 4,25 gramas (secas ao ar). Grânulos superabsorventes de poliacrilato de sódio (SAP) fornecidos por BASF foram aplicados uniformemente entre duas almofadas de 4,25 gramas. Um coverstock não tecido de cobertura completa foi aplicado à face superior da fibra/matriz SAP e a almofada foi densificada por uma carga de 143,44 Nem*2 (5 psi)g aplicada por meio de uma prensa de cilindros Carver.
[0197] Urina sintética foi preparada através da dissolução de Ureia
2%, Cloreto de Sódio 0,9%, e caldo nutriente 0,24% (Criterion™, marca disponível através de Hardy Diagnostics, Santa Maria, CA) em água
81/102 desionizadas, e adicionando-se uma alíquota de Proteus Vulgaris, resultando em uma concentração bacteriana inicial de 1,4 χ 107 CFU/ml. A almofada descrita acima foi, então, colocada em uma câmara superior (headspace), como descrito no Exemplo 20, e cheio 5 com 80 ml de solução de urina sintética. Imediatamente após o enchimento, a câmara foi vedada e colocada em um ambiente com uma temperatura de 30 °C. Amostragem Drãger foi realizada em série em intervalos de tempo de quatro horas de sete horas. O experimento foi repetido três vezes, os resultados médios são relatados na Tabela 21.
Tabela 21
| % de SAP adicionada | Amônia (ppm) em 4 horas | % de redução sobre o controle | Amônia (ppm) em 7 horas | % de redução sobre o controle | |
| Fibra de Pinho do Sul Kraft modificada | 23 | 2,5 | 29 | ||
| Fibra de Pinho do Sul Kraft controle | 23 | 21,5 | 88 | 175 | 83 |
| Fibra de Pinho do Sul Kraft modificada | 16,5 | 6,5 | 123 | ||
| Fibra de Pinho do Sul Kraft controle | 16,5 | 36,5 | 82 | 550 | 78 |
| Fibra de Pinho do Sul Kraft modificada | 0 | 70 | 317 | ||
| Fibra de Pinho do Sul Kraft controle | 0 | 197,5 | 65 | 575 | 45 |
[0198]
Como pode ser visto a partir dos dados, amônia atmosférica
82/102 resultante de hidrólise bacteriana de ureia é mais baixa em estruturas de compósitos (similares em estrutura a produtos de incontinência urinária de varejo), incorporando fibras de celulose modificadas produzidas dentro do escopo desta revelação contra estruturas de compósitos produzidas com fibras de pinho do sul kraft padrão. Assim, estruturas compreendendo fibras de celulose modificada de acordo com a revelação tiveram melhores propriedades de controle de odor do que fibras de pinho do sul kraft padrão.
EXEMPLO 22
Comparação do 4° Estágio a Tratamento Pós-Branqueamento [0199] Uma polpa de pinho do sul foi coletada do estágio Dl de uma sequência OD(EO)D1(EP)D2. A viscosidade do CED Capilar 0,5% inicial foi de 14,1 mPa*s. O peróxido de hidrogênio foi adicionado como 1,5% com base no peso seco da polpa com 150 ppm de Fe+2. Como utilizado neste documento, “P*” é utilizado para indicar um estágio de tratamento de ferro e peróxido de hidrogênio. O tratamento foi conduzido a 10% de consistência, a uma temperatura de 78 °C por 1 hora, no quarto estágio da sequência. Esta polpa tratada foi, então, lavada e branqueada no estágio D2, com CIO2 0,25% por 2 horas a 78 °C. Os resultados são mostrados na Tabela 22.
Tabela 22
83/102
| Estágio | Substância química adicionada | PH | Viscosidade do CED capilar 0,5% | AViscosidade | DPp | Brilho | Comprimento da fibra ponderado em relação ao comprimento | |
| % sobre a polpa | Final | mPa*s | % ISO | mm | ||||
| Dl | 14,1 | 196 0 | 83,5 | |||||
| p* | H2O2 1,5% | Fe+2 150 PPm | 3,1 | 82,0 | ||||
| D2 | C1O2 0,25 % | 2,7 | 3,7 | 10,4 | 540 | 89,5 | 2,20 |
[0200] A amostra D2 acima foi também testada para reversão de brilho através da sua colocação em um forno a 105 °C por 1 hora. O brilho, bem como valores de L* (brancura), a* (vermelho a verde), e b* (azul a amarelo) foram medidos por um Hunterlab MiniScan, de acordo com os protocolos do fabricante, antes e depois do tratamento de reversão. Os resultados são mostrados na Tabela 23 abaixo. Valores b mais positivos indicam uma cor mais amarela. Assim, valores b mais 10 altos são indesejáveis na maioria das aplicações de papel e polpa.
Números de pós-cor, registrados abaixo, representam a diferença na razão k/s antes e depois do envelhecimento, onde k = coeficiente de absorção e s = coeficiente de dispersão, isto é, n° pós-cor = 100{(k/s)após envelhecimento — (k/S)antes envelhecimento}· Ver, ρΟΓ exemplo, H.AV. GiertZ, Suen.sk.
Papperstid., 48(13), 317 (1945).
84/102
Tabela 23 - Reversão do Brilho
| Estágio | L* | a* | b* | Brilho | ÁBrilho | N° Pós- Cor |
| Dl | 96,89 | -0,28 | 5,13 | 85,8 | ||
| DP*D inicial | 97,89 | -0,47 | 2,96 | 90,8 | ||
| DP*D revertido | 96,08 | -0,55 | 8,01 | 80,4 | 10,4 | 1,92 |
[0201] Uma polpa de pinho do sul foi coletada do estágio D2 da mesma usina de branqueamento que acima, com a mesma viscosidade 5 do CED Capilar inicial e foi tratada com peróxido de hidrogênio e Fe+2, como descrito acima. O peróxido de hidrogênio foi adicionado como 1,5%, com base no peso seco da polpa com 150 ppm de Fe+2. As propriedades desta polpa tratada são representadas na Tabela 24.
Tabela 24
| Estágio | Substância química adicionada | pH | Viscosidade do CED capilar 0,5% | AViscosidade | DPp | Brilho | Comprimento da fibra ponderado em relação ao comprimento | |
| % sobre a polpa | Final | mPa»s | % ISO | mm | ||||
| D2 | 14,1 | 1960 | 90,2 | |||||
| P* | H2O2 1,5% | Fe+2 150 PPm | 2,8 | 3,5 | 10,6 | 485 | 86,8 | 2,17 |
85/102 [0202] A polpa P* foi testada para reversão de brilho como descrito acima. Os resultados são representados na Tabela 25 abaixo.
Tabela 25 - Reversão do Brilho
| Etapa | L* | a* | b* | Brilho | ÁBrilho | N° Pós- Cor |
| D2 inicial | 98,34 | -0,61 | 2,54 | 92,54 | ||
| D2 revertido | 97,87 | -0,57 | 3,67 | 89,92 | 2,62 | 0,26 |
| D(EP)DP* inicial | 97,39 | -0,47 | 4,49 | 87,68 | ||
| D(EP)DP* revertido | 95,25 | -0,34 | 9,78 | 76,45 | 11,2 | 2,76 |
[0203] Como pode ser visto a partir dos dados acima, tratamento com peróxido catalisado acídico no quarto estágio de uma usina de branqueamento em cinco estágios, comparado ao tratamento seguindo o estágio final de uma usina de branqueamento em cinco estágios, resulta em propriedades de brilho benéficas. No quarto estágio de tratamento, qualquer perda de brilho a partir do estágio de tratamento 10 pode ser compensada com o estágio de branqueamento D2 final, de modo que uma polpa de alto brilho é ainda obtida. No caso de tratamento pós-branqueamento, há uma perda de brilho significativa de 3,4 pontos, que não pode ser compensada. Após um tratamento de reversão de brilho acelerada, o último caso ainda tem um brilho significativa15 mente mais baixo.
EXEMPLO 23
Dados de Resistência [0204]
A resistência da polpa fluff produzida a partir de celulose
86/102 modificada com uma viscosidade de 5,1 mPa»s, de acordo com a revelação, foi comparada com polpa fluff convencional, tendo uma viscosidade de 15,4 mPa*s. Os resultados são representados na Tabela 26 abaixo.
Tabela 26
| Fluff de controle | Celulose Modificada | |
| Peso Base, gm/m2 AD | 65,12 | 68,15 |
| Peso Base, gm/m2 OD | 60,56 | 63,38 |
| Freeness CSF, mis | 732 | 717 |
| Calibre, in/ 1000 | 4,88 | 5,09 |
| Volume, cm3/gm | 1,90 | 1,90 |
| Densidade aparente, gm/cm3 | 0,53 | 0,53 |
| Porosidade, seg/100 mis de ar | 0,59 | 0,67 |
| Fator de ruptura, (gm/cm2)/(gm/m2) | 16,6 | 14,0 |
| Fator de corte, gf*m2/gm | 242 | 198 |
| Comprimento de quebra, km | 2,52 | 2,49 |
| Elasticidade, % | 2,76 | 2,48 |
| Opacidade, % | 72,1 | 73,5 |
| Poeira e shives, mm2/m2 | 0,3 | 1,5 |
| Viscosidade, cP | 15,4 | 5,1 |
| Brilho ISO | 88,9 | 88,9 |
| Porosidade Frazier, cfm | 45,4 | 55,1 |
| Comprimento da fibra, mm | 2,636 | 2,661 |
| Fator de forma, % | 85,8 | 85,8 |
EXEMPLO 24
Derivação da Celulose Modificada
87/102 [0205] Uma amostra de ULDP do Exemplo 21 sofreu hidrólise ácida com HC1 0,05 M a 5% de consistência por 3 horas a 122 °C. A polpa inicial do estágio Dl, a ULDP, e a ULDP hidrolisada ácida foram testadas para peso molecular médio ou grau de polimerização através do método abaixo.
[0206] As três amostras de polpa foram moídas para passar por uma tela de malha 20. Amostras de celulose (15 mg) foram colocadas em tubos de teste separados, equipados com barras de agitação e secas durante a noite sob vácuo a 40 °C. Os tubos de teste foram, então, encapados com septos de borracha. Piridina anidrosa (4,00 mL) e isocianato de fenila (0,50 mL) foram adicionados seqüencialmente por meio de seringa. Os tubos de teste foram colocados em um banho de óleo a 70 °C e permitiu-se que se agitassem por 48h. Metanol (1,00 mL) foi adicionado para resfriar bruscamente qualquer isocianato de fenila remanescente. Os conteúdos de cada tubo de teste foram, então, adicionados em gotas a uma mistura de metanol/água 7:3 (100 mL), para promover precipitação da celulose derivada. Os sólidos foram coletados por filtragem e depois lavados com metanol/água (1 x 50 mL), seguido por água (2 x 50 mL). A celulose derivada foi, então, seca durante a noite sob vácuo a 40 °C. Antes da análise GPC, a celulose derivada foi dissolvida em THF (1 mg/mL), filtrada através de um filtro de 0,45 gm, e colocada em um frasco de autoamostragem de 2 mL. Os DPp e DPn resultantes (grau de polimerização média numérico) são registrados na Tabela 27 abaixo.
88/102
Tabela 27
Resultados de testes de DPn e DPp
| Amostra | Mn (g/mol) | Mp (g/mol) | DPn | DPp |
| Dl | l,4601e5 | 2,2702e6 | 281 | 4374 |
| ULDP | 4,0775e4 | 7,4566e5 | 78 | 1436 |
| ULDP Hidrolizado ácido | 2,52,5e4 | l,8966e5 | 48 | 365 |
[0207] Como pode ser visto na tabela acima, a celulose modificada após hidrólise ácida, de acordo com a revelação, pode ter um DPn de
48.
EXEMPLO 25 [0208] Fibras ULDP Leaf River e fibras de madeira macia padrão foram transformadas em folhas de laboratório suspendendo-se as fibras, ajustando-se o pH para cerca de 5,5, e, em seguida, adicionando-se, como um agente de resistência a úmido temporário, uma poliacrilamida glioxilada de Kemira Chemicals. As fibras foram, então, formadas, prensadas em folhas e secas. As características das folhas foram medidas através de métodos conhecidos. Os resultados são registrados na Tabela 28 abaixo.
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Tabela 28
Propriedades de Folhas de Laboratório
| LR SW (Controle) | ULDP | ||||||||
| TWS | #T | 0 | 10 | 20 | 40 | 0 | 10 | 20 | 40 |
| Carga titulável | mL/ 10 mL 10-3N | -0,166 | +0,204 | +0,389 | +2,899 | -0,143 | -0,134 | +0,474 | + 1,919 |
| Peso base | #/R | 15,11 | 16,19 | 15,59 | 14,64 | 15,75 | 14,83 | 13,08 | 15,3 |
| g/m2 | 24,59 | 26,35 | 25,37 | 23,83 | 25,63 | 24,14 | 21,29 | 24,9 | |
| Volume | Calibre de 1 camada, mils | 3,68 | 3,78 | 3,80 | 4,04 | 3,80 | 3,72 | 4,12 | 4,08 |
| Volume, cm3/g | 3,80 | 3,64 | 3,80 | 4,31 | 3,77 | 3,91 | 4,92 | 4,16 | |
| Tensão a seco | Tensão, g/1” | 747 | 1335 | 1187 | 1118 | 716 | 825 | 866 | 864 |
| Comprimento de quebra, km | 1,196 | 1,995 | 1,842 | 1,847 | 1,100 | 1,346 | 1,602 | 1,366 | |
| Elasticidade, % | 2,6 | 3,2 | 2,9 | 3,0 | 2,2 | 2,7 | 3,3 | 2,9 | |
| T.E.A, mm- gm/mm2 | 0,10 | 0,28 | 0,21 | 0,21 | 0,06 | 0,11 | 0,17 | 0,12 | |
| Tensão a úmido | Tensão, g/1” | 4 | 209 | 218 | 256 | 23 | 148 | 200 | 168 |
| Comprimento de quebra, km | 0,0064 | 0,3123 | 0,3383 | 0,423 | 0,0353 | 0,2414 | 0,3699 | 0,2656 | |
| SAT | Capacidade, g/m2 | 205,9 | 194,7 | 187,0 | 190,9 | 185,0 | 173,0 | 182,0 | 202,0 |
| Taxa, g/s0·5 | 0,06 | 0,08 | 0,07 | 0,05 | 0,08 | 0,07 | 0,07 | 0,10 | |
| Tempo, s | 89,6 | 59,1 | 59,2 | 83,8 | 55,5 | 50,0 | 57,7 | 49,9 | |
| Razão úmído/seco | 1% | 16% | 18% | 23% | 3% | 18% | 23% | 19% |
[0209] Como pode ser visto na Tabela 28 acima, ULDP, de acordo com a revelação, pode ser utilizada na produção de papel prensado a
102
úmido. Como é mostrado na Figura 2, a razão úmido/seco das folhas de laboratório formadas a partir de ULDP é mais alta do que a razão úmido/seco de folhas comparativas feitas de apenas madeira macia do sul padrão.
Outras Modalidades Inventivas [0210] Embora as invenções presentemente desejadas pelos Requerentes sejam definidas nas reivindicações em anexo, deve ser entendido que a invenção pode também ser definida em conformidade com as seguintes realizações, que não são necessariamente exclusivas ou limitadoras daquelas reivindicadas.
A. Uma fibra derivada de uma polpa kraft de madeira macia ou de madeira dura branqueada, em que a fibra tem uma viscosidade do CED capilar 0,5% de cerca 13 mPa«s ou menos, preferencialmente menos do que cerca de 10 mPa»s, mais preferencialmente menos do que 8 mPa»s, ainda mais preferencialmente menos do que cerca de 5 mPa»s, ou ainda mais preferencialmente menos do que cerca de 4 mPa*s.
B. Uma fibra derivada de uma polpa kraft de madeira macia branqueada, em que a fibra tem um comprimento de fibra médio de pelo menos cerca de 2 mm, preferencialmente pelo menos cerca de 2,2 mm, por exemplo, pelo menos cerca de 2,3 mm, ou, por exemplo, pelo menos cerca de 2,4 mm, ou por exemplo, cerca de 2,5 mm, mais preferencialmente de cerca de 2 mm a cerca de 3,7 mm, ainda mais preferencialmente de cerca de 2,2 mm a cerca de 3,7 mm.
C. Uma fibra derivada de uma polpa kraft de madeira
102
dura branqueada, em que a fibra tem um comprimento de fibra médio de pelo menos cerca de 0,75 mm, preferencialmente pelo menos cerca de 0,85 mm, ou pelo menos cerca de 0,95 mm, ou mais preferencialmente pelo menos cerca de 1,15 ou variando desde cerca de 0,75 mm a cerca de 1,25 mm.
D. Uma fibra derivada de uma polpa kraft de madeira macia branqueada, em que a fibra tem uma viscosidade do CED capilar 0,5% de cerca de 13 mPa»s ou menos, um comprimento de fibra médio de pelo menos cerca de 2 mm, e um brilho ISO variando desde cerca de 85 a cerca de 95.
E. Uma fibra de acordo com qualquer das realizações A-D, em que a viscosidade varia de cerca de 3,0 mPa«s a cerca de 13 mPa*s, por exemplo, de cerca de 4,5 mPa*s a cerca de 13 mPa*s, preferencialmente de cerca de 7 mPa«s a cerca de 13 mPa»s, ou, por exemplo, de cerca de 3,0 mPa*s a cerca de 7 mPa*s, preferencialmente de cerca de 3,0 mPa«s a cerca de 5,5 mPa*s.
F. Uma fibra de acordo com as realizações A-D, em que a viscosidade é menos do que cerca de 7 mPa*s.
G. Uma fibra de acordo com as realizações A-D, em que a viscosidade é pelo menos cerca de 3,5 mPa*s.
H. Uma fibra de acordo com as realizações A-D, em que a viscosidade é menos do que cerca de 4,5 mPa*s.
I. Uma fibra de acordo com as realizações A-D, em que a viscosidade pelo menos cerca de 5,5 mPa»s.
J. Uma fibra de acordo com a realização E, em que a viscosidade não é mais do que cerca de 6 mPa«s.
K. Uma fibra de acordo com uma das realizações aci-
92/102
Η ma, em que a viscosidade é menos do que cerca de 13 mPa«s.
L. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-B e D-K, em que o comprimento de fibra médio é pelo menos cerca de 2,2 mm.
M. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-B e D-L, em que o comprimento de fibra médio é não mais do que cerca de 3,7 mm.
N. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-M, em que a fibra tem uma solubilidade cáustica S10 variando desde cerca de 16% a cerca de 30%, preferencialmente de cerca 16% a cerca 20%.
O. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-M, em que a fibra tem uma solubilidade cáustica S10 variando desde cerca de 14% a cerca de 16%.
P. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-O, em que a fibra tem uma solubilidade cáustica S18 variando desde cerca de 14% a cerca de 22%, preferencialmente de cerca de 14% a cerca de 18%, mais preferencialmente de cerca de 14% a cerca de 16%.
Q. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-P, em que a fibra tem uma solubilidade cáustica S18 variando desde cerca de 14% a cerca de 16%.
R. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-Q, em que a fibra tem um AR de cerca de 2,9 ou mais.
S. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-Q, em que a fibra tem um AR de cerca de 3,0 ou mais, preferencialmente cerca de 6,0 ou mais.
T. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-S, em que a fibra tem um teor de carboxila variando desde cerca de 2 meq/ lOOg a cerca de 8 meq/ lOOg, preferencialmente de cerca de 2 meq/ 100 g a cerca
102
t»
de 6 meq/100 g, mais preferencialmente de cerca de meq/ lOOg a cerca de 6 meq/ lOOg.
U. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-S, em que a fibra tem um teor de carboxila de pelo menos cerca de 2 meq/ lOOg.
V. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-S, em que a fibra tem um teor de carboxila de pelo menos cerca de 2,5 meq/ lOOg.
W. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-S, em que a fibra tem um teor de carboxila de pelo menos cerca de 3 meq/ lOOg.
X. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-S, em que a fibra tem um teor de carboxila de pelo menos cerca de 3,5 meq/ lOOg.
Y. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-S, em que a fibra tem um teor de carboxila de pelo menos cerca de 4 meq/ lOOg.
Z. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-S, em que a fibra tem um teor de carboxila de pelo menos cerca de 4,5 meq/ lOOg.
AA. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-S, em que a fibra tem um teor de carboxila de pelo menos cerca de 5 meq/ lOOg.
BB. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-S, em que a fibra tem um teor de carboxila de cerca de meq/ lOOg.
CC. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-BB, em que a fibra tem um teor de aldeídos vaiando de cerca de 1 meq/ lOOg a cerca de 9 meq/ lOOg, preferencialmente de cerca de 1 meq/lOOg a cerca de 3 meq/ lOOg.
DD. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-BB,
94/102 em que a fibra tem um teor de aldeídos de pelo menos 1,5 meq/ lOOg.
EE.
FF. Uma fibra de acordo com uma das realizações ABB, em que a fibra tem um teor de aldeídos de pelo menos cerca de 2,0 meq/ lOOg.
GG. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-BB, em que a fibra tem um teor de aldeídos de pelo menos cerca de 2,5 meq/ lOOg.
HH. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-BB, em que a fibra tem um teor de aldeídos de pelo menos cerca de 3,0 meq/ lOOg.
II. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-BB, em que a fibra tem um teor de aldeídos de pelo menos cerca de 3,5 meq/ lOOg.
JJ. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-BB, em que a fibra tem um teor de aldeídos de pelo menos cerca de 4,0 meq/ lOOg.
KK. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-BB, em que a fibra tem um teor de aldeídos de pelo menos cerca de 5,5 meq/ lOOg.
LL. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-BB, em que a fibra tem um teor de aldeídos de pelo menos cerca de 5,0 meq/ lOOg.
MM. Uma fibra de acordo com uma das realizações AMM, em que a fibra tem um teor de carbonila conforme determinado por número de cobre de mais do que cerca de 2, preferencialmente mais do que cerca de 2,5, mais preferencialmente de cerca de 3, ou um teor de carbonila conforme determinado pelo número de cobre de cerca de 2,5 a cerca de 5,5, mais preferencialmente de cerca de 3 a cerca de 5,5, mais
102
preferencialmente de cerca de 3 a cerca de 5,5, ou a fibra tem um teor de carbonila conforme determinado pelo número de cobre de cerca de 1 a cerca de 4.
NN. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-NN, em que o teor de carbonila varia de cerca de 2 a cerca de 2.
OO. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-NN, em que a fibra tem um teor de carbonila conforme determinado pelo número de cobre de cerca de 3 ou maior.
PP. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-NN, em que a fibra tem uma razão de teor de carbonila total para aldeido variando desde cerca de 0,9 a cerca de 1,6.
QQ. Uma fibra de acordo com uma das realizações A-NN, em que a razão de teor de carbonila total para aldeído varia de cerca de 0,8 a cerca de 1,0.
RR. Uma fibra de acordo com uma das realizações acima, em que a fibra tem uma Canadian Standard Freeness (“freeness”) de pelo menos cerca de 690 mis, preferencialmente pelo menos cerca de 700 mis, mais preferencialmente pelo menos cerca de 710 mis, ou, por exemplo, pelo menos cerca de 720 mis ou cerca de 730 mis.
SS. Uma fibra de acordo com uma das realizações acima, em que a fibra tem um freeness de pelo menos cerca de 710 mis.
TT. Uma fibra de acordo com uma das realizações acima, em que a fibra tem um freeness de pelo menos cerca de 720 mis.
UU. Uma fibra de acordo com qualquer uma das realizações acima, em que a fibra tem um freeness de pelo
102
menos cerca de 730 mis.
W. Uma fibra de acordo com uma das realizações acima, em que a fibra tem um freeness de não mais do que cerca de 760 mis.
WW. Uma fibra de acordo com uma das realizações AWW, em que a fibra tem uma resistência de fibra, conforme medido por comprimento de quebra zero span a úmido, variando desde cerca de 4 km a cerca de 10 km.
XX. Uma fibra de acordo com uma das realizações AWW, em que a fibra tem uma resistência de fibra variando desde cerca de 5 km a cerca de 8 km.
YY. Uma fibra de acordo com uma das realizações AWW, em que a fibra tem uma resistência de fibra, medida por comprimento de quebra zero span a úmida, de pelo menos cerca de 4 km.
ZZ. Uma fibra de acordo com uma das realizações AWW, em que a fibra tem uma resistência de fibra, medido por comprimento de quebra zero span a úmido, de pelo menos cerca de 5 km.
AAA. Uma fibra de acordo com uma das realizações AWW, em que a fibra tem uma resistência de fibra, medida por comprimento de quebra zero span a úmido, de pelo menos cerca de 6 km.
BBB. Uma fibra de acordo com uma das realizações AWW, em que a fibra tem uma resistência de fibra, medida por comprimento de quebra zero span a úmido, de pelo cerca de 7 km.
CCC. Uma fibra de acordo com uma das realizações AWW, em que a fibra tem uma resistência de fibra, medida por comprimento de quebra zero span a úmido, de cerca de 8 km.
97/102
DDD.
EEE.
FFF.
GGG.
HHH.
III.
JJJ.
KKK.
LLL.
Uma fibra de acordo com uma das realizações AWW, em que a fibra tem uma resistência de fibra, medida por comprimento de quebra zero span a tímido, variando desde cerca de 5 km a cerca de 7 km.
Uma fibra de acordo com uma das realizações AWW, em que a fibra tem uma resistência de fibra, medida por comprimento de quebra zero span a tímido, variando desde cerca de 6 km a cerca de 7 km.
Uma fibra de acordo com uma das realizações acima, em que o brilho ISO varia de cerca de 85 a cerca de 92, preferencialmente de cerca de 86 a cerca de 90, mais preferencialmente de cerca de 87 a cerca de 90 ou de cerca de 88 a cerca de 90 ISO.
Uma fibra de acordo com uma das realizações acima, em que o brilho ISO é pelo menos cerca de 85, preferencialmente pelo menos cerca de 86, mais preferencialmente pelo menos cerca de 87, particularmente pelo menos cerca de 88, mais particularmente pelo menos cerca de 89 ou cerca de 90 ISO.
Uma fibra de acordo com uma das realizações AFFF, em que o brilho ISO é pelo menos cerca de 87.
Uma fibra de acordo com uma das realizações AFFF, em que o brilho ISO é pelo menos cerca de 88.
Uma fibra de acordo com uma das realizações AFFF, em que o brilho ISO é pelo menos cerca de 89.
Uma fibra de acordo com uma das realizações AFFF, em que o brilho ISO é pelo menos cerca de 90.
Uma fibra de acordo com qualquer uma das realizações acima, em que a fibra tem cerca do mesmo comprimento que a fibra kraft padrão.
98/102
ΜΜΜ.
ΝΝΝ.
οοο.
ΡΡΡ.
QQQ.
RRR.
Uma fibra de acordo com uma das realizações A-S e SS-MMM, tendo teor de carboxila mais alto do que a fibra kraft padrão.
Uma fibra de acordo com uma das realizações A-S e SS-NNN, tendo um teor de aldeido mais alto do que a fibra kraft padrão.
Uma fibra de acordo com as realizações A-S e SSMMM, tendo uma razão de teor de aldeido total para carboxila maior do que cerca de 0,3, preferencialmente maior do que cerca de 0,5, mais preferencialmente maior do que cerca de 1,4, ou, por exemplo, variando desde cerca de 0,3 a cerca de 0,5, ou variando desde cerca de 0,5 a cerca de 1, ou variando desde cerca de 1 a cerca de 1,5.
Uma fibra de acordo com qualquer das realizações acima, tendo um índice de torção maior do que a fibra kraft padrão, por exemplo, tendo um índice de torção variando desde cerca de 1,3 a cerca de 2,3, preferencialmente de cerca de 1,7 a cerca de 2,3, mais preferencialmente de cerca de 1,8 a cerca de 2,3 ou variando desde cerca de 2,0 a cerca de 2,3.
Uma fibra de acordo com qualquer das realizações acima, tendo um índice de ondulação ponderado em relação ao comprimento variando desde cerca de 0,11 a cerca de 0,2, preferencialmente de cerca de 0,15 a cerca de 0,2.
Uma fibra de acordo com qualquer das realizações acima, tendo um índice de cristalinidade mais baixo do que a fibra kraft padrão, por exemplo, um índice de cristalinidade reduzido de cerca de 5% a cerca de 20% em relação à fibra kraft padrão, preferencialmente de cerca de 10% a cerca de 20%, mais prefe99/102 rencialmente reduzido de 15% a 20% em relação à fibra kraft padrão.
SSS. Uma fibra de acordo com qualquer das realizações acima, em que o valor de R10 varia de cerca de 65% a cerca de 85%, preferencialmente de cerca de 70% a cerca de 85%, mais preferencialmente de cerca de 75% a cerca de 85%.
TTT. Uma fibra de acordo com qualquer das realizações acima, em que o valor de R18 varia de cerca de 75% a cerca de 90%, preferencialmente de cerca de 80% a cerca de 90%, mais preferencialmente de cerca de 80% a cerca de 87%.
UUU. Uma fibra de acordo com qualquer das realizações acima, em que a fibra tem propriedades de controle de odor.
VW. Uma fibra de acordo com qualquer das realizações acima, em que a fibra reduz a concentração de amônia atmosférica pelo menos 40% mais do que a fibra kraft padrão, preferencialmente pelo menos cerca de 50% mais, mais preferencialmente pelo menos cerca de 60% mais, em particular pelo menos cerca de 70% mais, ou pelo menos cerca de 75% mais, mais particularmente pelo menos cerca de 80% mais ou cerca de 90% mais.
WWW. Uma fibra de acordo com qualquer das realizações acima, em que a fibra absorve de cerca de 5 a cerca de lOppm de amônia por grama de fibra, preferencialmente de cerca de 7 a cerca de 10 ppm, mais preferencialmente de cerca de 8 a cerca de 10 ppm de amônia por grama, mais preferencialmente de cerca de 8 a cerca de 10 ppm de amônia por grama de fibra.
100/102
XXX. Uma fibra de acordo com qualquer das realizações acima, em que a fibra tem um valor Teste de Citotoxicidade por Eluição MEM de menos do que 2, preferencialmente menos do que cerca de 1,5, mais preferencialmente menos do que cerca de 1.
YYY. Uma fibra de acordo com qualquer das realizações acima, em que o número de cobre é menos do que 2, preferencialmente menos do que 1,9, mais preferencialmente menos do que 1,8, ainda mais preferencialmente menos do que 1,7.
ZZZ. Uma fibra de acordo com qualquer das realizações A-YYY tendo um número kappa variando desde cerca de 0,1 a cerca de 1, preferencialmente de cerca de 0,1 a cerca de 0,9, mais preferencialmente de cerca de 0,1 a cerca de 0,8, por exemplo, de cerca de 0,1 a cerca de 0,7 ou de cerca de 0,1 a cerca de 0,6 ou de cerca de 0,1 a cerca de 0,5, mais preferencialmente de cerca de 0,2 a cerca de 0,5.
AAAA. Uma fibra de acordo com qualquer das realizações acima, tendo um teor de hemicelulose substancialmente o mesmo que a fibra kraft padrão, por exemplo, variando desde cerca de 16% a cerca de 18% quando a fibra é uma fibra de madeira macia ou variando desde cerca de 18% a cerca de 25% quando a fibra é uma fibra de madeira dura.
BBBB. Uma fibra de acordo com qualquer das realizações acima, em que a fibra apresenta atividade antimicrobiana e/ou antiviral.
CCCC. Uma fibra de acordo com qualquer das realizações B-C ou L-CCCC, em que o DP varia de cerca de 350 a cerca de 1860, por exemplo, de cerca de 710 a cerca de 1860, preferencialmente de cerca de 350 a
101/102 cerca de 910 ou, por exemplo, de cerca de 1160 a cerca de 1860.
DDDD. Uma fibra de acordo com qualquer das realizações B-C ou L-CCCC, em que o DP é menos do que cerca de 1860, preferencialmente menos do que cerca de 1550, mais preferencialmente menos do que cerca de 1300, ainda mais preferencialmente menos do que cerca de 820, ou menos do que 600.
EEEE. Uma fibra de acordo com qualquer das realizações acima, em que a fibra é mais compressível e/ou passível de ser realçado do que a fibra kraft padrão.
FFFF. Uma fibra de acordo com as realizações A-OOO, em que a fibra pode ser comprimida para uma densidade de pelo menos cerca de 0,210 g/cc, preferencialmente pelo menos cerca de 0,220 g/cc, mais preferencialmente pelo menos cerca de 0,230 g/cc, particularmente pelo menos cerca de 0,240 g/CC.
GGGG. Uma fibra de acordo com as realizações A-OOO, em que a fibra pode ser comprimida para uma densidade de pelo menos cerca de 8% maior do que a densidade de fibra kraft padrão, particularmente variando desde cerca de 8% a cerca de 16% maior do que a densidade da fibra kraft padrão, preferencialmente de cerca de 8% a cerca de 10%, ou de cerca de 12% a cerca de 16% maior, mais preferencialmente de cerca de 13% a cerca de 16% maior, mais preferencialmente de cerca de 14% a cerca de 16% maior, em particular de cerca de 15% a cerca de 16% maior.
[0211] Um número de realizações foi descrito. Ainda assim, será entendido que várias modificações podem ser feitas, sem se afastar do espírito e escopo da revelação. Consequentemente, outras modalidades
102/102 estão dentro do escopo das Reivindicações a seguir.
Claims (12)
- Reivindicações1 - Núcleo Absorvente, caracterizado por que compreende:fluff (felpa) produzido a partir de fibras kraft de celulose branqueada de acordo com um processo de etapas múltiplas de branqueamento, em que pelo menos uma fase do processo compreende a oxidação da fibra de polpa kraft com pelo menos um peróxido e pelo menos um catalisador, sob condições ácidas, e em que pelo menos uma etapa oxidante é seguida por pelo menos uma etapa de branqueamento, opcionalmente, adicionando calor durante a oxidação, antes ou depois da adição do peróxido.
- 2 - Núcleo Absorvente, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende adicionalmente polímero super absorvente.
- 3 - Núcleo Absorvente, de acordo com a Reivindicação 1 ou 2, caracterizado por que o catalisador é escolhido a partir de pelo menos um catalisador que contém cobre e catalisador que contém ferro e em que o pH da etapa de oxidação se situa desde cerca de 2 a cerca de 6 ou desde cerca de 2 e cerca de 5 ou desde cerca de 2 a cerca de 4; e/ou o catalisador contém ferro e é escolhido a partir de, pelo menos, um de sulfato ferroso, cloreto ferroso, sulfato ferroso de amônio, cloreto férrico, sulfato férrico de amônio e citrato férrico de amónio e é adicionado numa quantidade que varia a partir de cerca de 25 a cerca de 250 ppm de ferro com base no peso seco da polpa kraft; e/ou o pH da etapa de oxidação se situa desde cerca de 2 a cerca de 5, em que o catalisador é adicionado numa quantidade que varia desde cerca de 25 até cerca de 250 ppm de ferro com base no peso seco da polpa kraft a uma consistência que se situa desde cerca de 1% a cerca de 15% e em que o peróxido é peróxido de hidrogênio e é adicionado como uma solução a uma concentração entre cerca de 1% a2/4 cerca de 50% e numa quantidade que varia desde cerca de 0,1% a cerca de 1,5%, com base no peso seco da polpa kraft.
- 4 - Núcleo Absorvente, de acordo com as Reivindicações 1-3, caracterizado por que o peróxido é peróxido de hidrogênio e é adicionado numa quantidade desde cerca de 0,1% a cerca de 4% ou desde cerca de 0,1% a cerca de 3% ou desde cerca de 0,1% a cerca de 2% , com base no peso seco da polpa.
- 5 - Núcleo Absorvente, de acordo com as Reivindicações 1-4, caracterizado por que pelo menos uma etapa de branqueamento a seguir à etapa de oxidação compreende o tratamento com dióxido de cloro e não é uma etapa de lixiviação alcalina; e/ou o processo de lixiviação de estágios múltiplos é um processo de lixiviação de cinco estágios e em que, pelo menos, um estágio de oxidação é o quarto estágio, opcionalmente, compreendendo o processo de lixiviação de cinco estágios uma sequência de D0E1D1E2D2 e pelo menos, um estágio de oxidação é o estágio E2; e/ou o núcleo absorvente está contido num produto ou fralda absorvente ultrafino ou um produto para incontinência de adultos ou um produto de higiene feminina.
- 6 - Núcleo Absorvente, caracterizado por que compreende:uma polpa de felpa de fibras kraft de madeira macia lixiviada que apresenta um teor de aldeído que se situa entre cerca de 1 a cerca de 9 meq/ lOOg meq/ lOOg, um teor de carboxila de, pelo menos, cerca de 3 meq/lOOg, uma viscosidade capilar CED a 0,5% de menos de cerca de 10 mPa»s, um brilho ISO de pelo menos 88 e um comprimento de fibra médio ponderado pelo comprimento de, pelo menos, cerca de 2 mm.3/4
- 7 - Núcleo Absorvente, de acordo com a Reivindicação 6, caracterizado por que compreende adicionalmente pelo menos um polímero super absorvente.
- 8 - Núcleo Absorvente, de acordo com qualquer uma das Reivindicações 6-7, caracterizado por que a fibra de polpa de felpa exibe uma relação do teor de aldeido total para o teor de carboxila que varia desde cerca de 0,3 a cerca de 1,5 ou desde cerca de 0,9 a cerca de 1,6 e a fibra de polpa de felpa exibe a funcionalidade de cetona; e/ou a fibra de polpa de felpa tem um comprimento de fibra médio ponderado pelo comprimento de, pelo menos, cerca de 2,3 mm ou um comprimento de pelo menos cerca de 2,5 mm; e/ou a fibra de polpa de felpa apresenta um teor de ferro de menos de cerca de 5,5 ppm.
- 9 - Núcleo Absorvente, de acordo com qualquer uma das Reivindicações 6-8, caracterizado por que o brilho ISO é de, pelo menos, 89, ou, pelo menos, 90.
- 10 - Núcleo Absorvente, de acordo com qualquer uma das Reivindicações 6-9, caracterizado por que a viscosidade capilar CED a 0,5% da fibra de polpa de felpa é inferior a cerca de 7 mPa»s ou é inferior a cerca de 4 mPa*s.
- 11 - Núcleo Absorvente, de acordo com a Reivindicação 10, caracterizado por que o conteúdo em aldeido da fibra de polpa de felpa é de pelo menos cerca de 2 meq/ lOOg ou seja, pelo menos, cerca de 4 meq/ 100g; e/ou a fibra de polpa de felpa de cobre apresenta um número de cobre maior do que cerca de 3; e/ou a fibra de polpa de felpa é compressível, por compressão sob uma pressão manométrica de cerca de 10 psi, a uma densidade de pelo menos cerca de 0,130 g / cc ou de pelo menos cerca de 1,50 g / cc.4/4
- 12 - Núcleo Absorvente, de acordo com qualquer uma das Reivindicações 6-11, caracterizado por que o núcleo absorvente está contido num produto absorvente ultrafino ou uma fralda ou um produto para incontinência de adultos ou um produto de higiene feminina.1Λ
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