BRPI0410589B1 - Método para inibir deposição de contaminantes orgânicos em sistemas de polpa e fabricação de papel - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA INIBIR DEPOSIÇÃO DE CONTAMINANTES ORGÂNICOS EM SIS- TEMAS DE POLPA E FABRICAÇÃO DE PAPEL".

Antecedentes da Invenção Campo da Invenção A presente invenção refere-se a um método de eliminar ou redu- zir os efeitos danosos que resultam da deposição de contaminantes orgâni- cos sobre superfícies em sistema de processamento de papel. Mais especi- ficamente, a presente invenção refere-se à utilização de combinações sinér- gicas de hidroxietil-celulose modificada de maneira hidrofóbica e polímeros catiônicos para inibir deposição de contaminantes orgânicos sobre superfí- cies de equipamento de fabricação de papel.

Descrição de Técnica Relacionada Produção de papel é um processo durante o qual fibras celulósicas (polpa) isoladas de madeira, ou papel reciclado, são suspensas em água (Pas- ta fluida de polpa) e direcionadas para a seção de arame de uma máquina de papel, onde a água é drenada da suspensão de polpa para criar uma tela de papel. Durante o processamento subseqüente da tela de papel sobre a máqui- na de papel, o teor de água da tela de papel é reduzido quando a folha de papel é formada e secada. Enquanto papel é produzido, diversos tipos diferentes de superfícies sobre a máquina são contatadas pela pasta fluida de polpa, pela tela de papel, pela folha de papel, bem como a água utilizada para transportar a pas- ta fluida de polpa. Contato com superfícies da máquina de papel, ou componen- tes da mesma, pode resultar em alguns materiais orgânicos contaminantes na corrente de água do processo aderirem as ou depositarem sobre as superfícies.

Dentro da produção de polpa, ou utilidades de processamento, superfícies ex- postas incluem salas de filtros e coberturas. Superfícies sobre partes de máqui- nas de papel podem ser feitas de metal, granito, cerâmica, milar, poliéster, plásti- cos e outros materiais sintéticos. As superfícies incluem fios de máquina, feltros, folhas, caixas "Uhle", componentes de cabeçotes, rolos de compressão, rolos veículos de tecido, rolos de calandragem lâminas raspadoras, tambores secado- res e tecidos. Operação adequada da máquina de papel requer que superfí- cies sejam razoavelmente livres de depósitos de materiais contaminantes.

Os termos "sistema de fabricação de papel" e "sistema de processamento de papel’ pretendem incluir todos os processos, inclusive produção de polpa, que fazem parte da produção de papel.

Materiais contaminantes em um sistema de processamento de papel que depositam sobre superfícies de equipamento de fabricação de papel são genericamente referidos coma resinas ou aderentes. No senso o mais estrita resina é um termo utilizado para se referir a qualquer material orgânico que se origina de extratos de madeira, inclusive ácidos graxos e ésteres, ácidos da resina e esteróides. A Resina que não é removida no la- minador da polpa com lavadoras ou limpadoras pode depositar sobre super- fícies de equipamento de fabricação de papel. Depósitos da resina podem conter outros materiais, tais como desfazedores de espuma, agentes de co- lagem, revestimentos, componentes inorgânicos (isto é, carbonato de cálcio, sílica, argila, magnésio e/ou titânio).

Se a fonte da fibra celulósica utilizada para produzir papel é pa- pel reciclado, depósitos de materiais contaminantes podem incluir materiais referidos como aderentes. Fibra celulósica de papel reciclado pode incluir quantidades significativas de impurezas termoplásticas que vêm de envelo- pes auto-adesivos, por látex em revestimentos, derretidos quentes, filmes de polietileno, adesivos sensíveis à pressão e ceras. Estas impurezas constitu- em aderentes. Dependendo da fonte da fibra celulósica (matéria-prima), ade- rentes e resina podem formar no mesmo depósito. Um depósito de aderen- tes pode incluir componentes da resina bem como produtos químicos utiliza- dos na fabricação de papel. A abordagem comum para controlar aderentes é utilizar programas mecânicos e químicos. Programas químicos são projeta- dos para controlar contaminantes que não são removidos do sistema duran- te o estágio de flotação do processo de retirada de tinta. Produtos químicos utilizados para controlar contaminantes incluem talco, polímeros, díspersan- tes e surfactantes.

Deposição da resinas ou aderentes é nociva para a produção eficiente de papel e a operação das fábricas de papel. O depósito da resina e/ou aderentes sobre superfícies expostas à pasta fluida de polpa ou água de processo removida durante a formação de folha, provoca problemas ope- racionais nos sistemas. Por exemplo, máquinas de papel modernas têm uma variedade de processos e monitores de processo como componentes inte- grados da máquina de papel. Depósitos da resina em monitores de processo pode tornar estes componentes inúteis. Depósitos da resina em peneiras podem reduzir a produção e provocar interrupções na operação da fábrica de papel. Aderentes e resina também podem afetar de maneira adversa a qualidade da folha de papel acabada. Partes de depósitos podem se tornar deslocadas de uma superfície de contaminação, se tornarem integradas na tela de papel e formar manchas ou outros defeitos na folha. Depósitos de aderentes ou resina em iaminadores podem provocar defeitos sobre a super- fície do papel.

Baixas concentrações de partículas finas da resina ou aderentes que permanecem bem dispersos não criam um problema de deposição.

Contudo, existe uma tendência para que as partículas hidrofóbicas se aglo- merem na interface ar-água para formar agregados de material maiores, nos quais então depositam no equipamento de fabricação de papei. O grau no qual resina ou aderentes depositam sobre uma superfície é influenciado pe- las características da resina ou aderentes e do sistema de processamento de papei. Características ou fatores da resina ou aderentes inciuem a com- posição e estabilidade das partículas, dimensão das partículas, a tendência das partículas para depositar e a quantidade da resina ou aderentes no sis- temas. Características do sistema de processamento de papel que influenci- am ou auxiliam a determinar o grau de deposição da resina incluem a natu- reza da superfície, inclusive afinidade da superfície por resina, temperatura, pH, a fonte de fibra, e grau de reciclagem de água dentro da fábrica de pa- pel.

Programas de controle da resina ou aderentes são específicos do sistema, devido à exclusividade de cada fábrica de papel. Uma estratégia de controle da resina típica pode começar com a adição de surfactantes não iônicos ou aniônicos que estabilizam a forma coloidal da resina em água lim- pa (whitewater). 0 objetivo de adicionar um produto químico estabilizante é preservar a forma coloida! da resina, impedindo com isto que grandes aglo- merações se formem e depositem sobre as superfícies da máquina de papel.

Se quaisquer colóides da resina formam grandes aglomerações ou deposi- tam sobre superfícies, surfactantes fortemente aniônicos (referidos como dispersantes) podem ser utilizados para dispersar a resina. O aspecto nega- tivo da utilização de dispersantes é que eles podem interferir com algumas químicas funcionais, tal como aditivos utilizados para reter a resina coloidal na folha de papel e colar.

Transformar partículas da resina e aderentes para serem menos sujeitas a depositar é apenas um aspecto de um programa de controle com sucesso. Em diversos sistemas de fabricação de papel resina e aderentes devem ser removidos da corrente de processo para a produção de papel prosseguir. Remover resina ou aderentes do sistema de processamento de papel irá evitar ter concentrações destes contaminantes aumentando até o ponto que a deposição se torna problemática. Uma estratégia comum para remover colóides da resina ou aderentes de um sistema é ligar os colóides às fibras de papel, alimentando certos aditivos químicos para a água de pro- cessamento de fabricação de papel o que irá facilitar a resina se tornar as- sociado com as fibras de papel através de ligação direta ou indireta. A composição química heterogênea da resina e aderentes adi- ciona complexidade e despesas a seu controle. Uma faixa de produtos quí- micos hidrofóbicos pode estar presente em resina e produtos químicos hidro- fóbicos adicionais podem se tornar associados com resina durante a produ- ção de papel. Uma prática comum para controlar resina foi adicionar alume como parte do processo de formação de polpa química. Sabões de ácidos da resina formados durante a formação de polpa irão se associar com alume e estes complexos podem servir para ligar partículas da resina a superfície da fibra. Mais recentemente, polímeros altamente catiônicos são adicionados a correntes de processamento de papel para reter resina sobre a fibra. Isto é um processo muito importante, uma vez que ele fornece um trajeto para a resina ser removido da maneira contínua da água de processamento de pa- pel.

Certos produtos químicos orgânicos e inorgânicos monoméricos convencionais mostraram ser eficazes em dispersar partículas da resina, impedindo com isto deposição sobre superfícies de equipamento de fabrica- ção de papel. Compostos tais como poliacrilato de sódio, e condensados de ácido aril-sulfônico demonstraram ser úteis para impedir resina.

Diversas classes diferentes de produtos químicos foram relata- das serem eficazes em controlar deposição da resina e aderentes. Estes incluem surfactantes, polímeros aniônicos e copolímeros compostos de mo- nômeros aniônicos e monômeros hidrofóbicos, talco, alume, bentonita, sílica diatomácea, amido, cola animal, gelatina e algumas outras proteínas e al- guns polímeros altamente catiônicos. Outras substâncias incluem lactama N- vinil polimérico, condensados de formaldeído ácido sulfônico xileno e sais deles, condensados de diciano-diamida solúveis em água, e certos sais de amônio quaternários catiônicos não ativos em superfície solúveis em água.

Compostos de nonilfenol etoxilato foram utilizados para inibir deposição da resina em sistemas de fabricação de papel. O Pedido de Patente Europeu 599.440 divulga uma composição dispersante da resina que compreende misturas de certos surfactantes não iônicos e polímeros catiônicos solúveis em água. O Pedido de Patente Europeu EP 0568229A1 divulga que H- MHEC (hidroxietil celulose modificada de maneira hidrofóbica) e moléculas relacionadas são eficazes em prevenir deposição da resina e aderentes.

Contudo, este pedido apenas forneceu evidência que HMHEC é eficaz para impedir deposição.

Resultados relatados por Shetty e outros (Tappi J. 77, 10:91, 1994) ensina como controle da resina pode ser conseguido adicionando cer- tos polímeros catiônicos ao fornecimento de fibra. Por exemplo, polímeros poli-DADMAC promoveram coalescência de partículas da resina permitindo que elas fossem retidas no papel. A técnica anterior ensina que certas combinações de produtos químicos podem ser eficazes em impedir deposição da resina ao mesmo tempo que não afetam a retenção da resina. Por exemplo, Dreisbach e ou- tros (Patente U.S. No. 5.074.961) divulga que éteres de celulose solúveis em água selecionados dentre o grupo que consiste em metil celulose, metil- hidroxietil celulose, metil-hidróxi-propil celulose, carbóxi-metil-metil celulose e metíl-hidróxi-butil-metiI celulose são eficazes em impedir deposição da re- sina ao mesmo tempo que não afetam adversamente colagem, retenção de finos ou retenção da resina. Além disto, foi divulgado que os éteres de celu- lose flocularam e retiveram resina. A técnica anterior também ensina que certos produtos químicos podem ser utilizados em combinação para diminuir deposição da resina ao mesmo tempo que aumentam a retenção da resina. Nguyen (Patente U.S.

No. 5.723.021) divulgou que uma combinação de polivinil álcool, uma gelati- na de peso molecular elevado e um polímero catiônico forneceram deposi- ção diminuída e retenção aumentada da resina em um sistema de proces- samento de papel.

Sumário da Invenção Foi descoberto que quando hidroxietil celulose modificada de maneira hidrofóbica (HMHEC) e polímeros catiônicos são adicionados a uma pasta fluida de fibra celulósica (polpa) ou processamento de papel ou siste- ma de fabricação de papel, um grau mais elevado de deposição orgânica e inibição de retenção da resina na fibra de papel são apresentados quando comparado à inibição dos ingredientes individuais. A combinação de H- MHEC e polímeros catiônicos resulta surpreendente em um efeito sinérgico.

Devido à atividade aprimorada de utilizar uma combinação de HMHEC e cer- tos polímeros catiônicos, a quantidade total do inibidor de deposição e auxí- lio de retenção pode ser reduzida.

Breve Sumário dos Desenhos Figura 1 - Efeito de concentração de poliamina A contra absor- bância (deposição).

Figura 2 - Efeito de poliamina A em turbidez Figura 3 - Efeito de HMHEC em absorbâncía Figura 4 - Efeito de HMHEC em absorbâncía Figura 5 - Efeito de combinações de poíiamina A e HMHEC

Figura 6 - Efeito de percentagem de poíiamina em absorbância.

Figura 7 - Efeito de HMHEC e poíiamina A em deposição da re- sina em uma água limpa de fábrica de papel.

Figura 8 - Efeitos de combinações de poíiamina A e HMHEC em turbidez de uma água limpa de fábrica de papel que contém 0,75% de polpa.

Descrição Detalhada da Invenção A presente invenção é relativa a uma combinação sinérgica de componentes e métodos para inibir deposição de contaminantes orgânicos de polpa sobre as superfícies de equipamento de fabricação de papel em sistema de polpa e fabricação de papel, que compreende adicionar à polpa ou à superfície do equipamento de fabricação de papel uma quantidade ini- bidora de deposição eficaz de uma combinação de componentes que com- preende hidroxietil celulose modificada de maneira hidrofóbica (HMHEC) e de um polímero catiônico. A combinação de HMHEC e um polímero catiôni- co produz um efeito sinérgico.

Contaminantes orgânicos incluem constituintes que ocorrem na polpa (virgem reciclada ou combinações deles) e têm o potencial para formar depósitos, com isto reduzindo o desempenho da máquina de papel ou a qua- lidade do papel. Contaminantes orgânicos incluem ambos, resina e aderen- tes. Exemplos de contaminantes orgânicos incluem, porém não estão limita- dos a, resinas naturais tais como ácidos graxos e/ou ácidos da resina, sais insolúveis, ésteres graxos, esteróis, ceras, adesivos látex, agentes de cola- gem e desfazedores de espuma que podem depositar em sistemas de fabri- cação de papel.

Um dos componentes utilizados na presente invenção é hidro- xietil celulose modificada de maneira hidrofóbica (HMHEC). HMHEC é um descritor genérico de uma família de compostos químicos que são baseados em substrato de hidroxietil celulose (HEC) e difere por porções n-alquil que estão ligadas, a quantidade de hidrófobos, bem como o tipo de ligação entre o substrato de celulose e a porção ligada. HMHEC é usualmente preparada a partir de HEC incorporando quimicamente uma porção n-alquii hidrofóbica genericamente tendo desde 2 até mais do que 20 átomos de carbono, sobre o HEC. O hidrófobo pode ser linear ou ramificado e é ligado à celulose atra- vés de uma ligação éter ou éster. A quantidade de hidrófobo incorporada dependerá do uso projetado. As características químicas e físicas do H- MHEC são determinadas pelo número de átomos de carbono no hidrófobo, quantidade de hidrófobos, bem como o tipo de ligação que conecta o hidró- fobo ao substrato HEC. HMHEC é útil em uma faixa de aplicações e funciona inclusive, porém não limitada a, papel fotográfico, aplicações farmacêuticas como par- te de polímero de liberação sustentada, estabilizadores de viscosidades, es- pessadores para tintas de emulsão, como um espessador em composições de limpeza e para dispersões estabilizadoras que contêm agentes de cola- gem de papel. A presente invenção demonstra HMHEC como parte de um pro- grama de controle de deposição que inclui impedir deposição e retenção dos contaminantes sobre fibra de papel em conjunto com um polímero catiônico.

Assim, a presente invenção não apenas fornece um método para impedir deposição, mas também retenção da resina de modo que ele pode ser re- movido de um sistema de processamento de papel.

Um exemplo de um componente hidroxietil celulose modificada de maneira hidrofóbica (HMHEC) desta invenção é disponível comercialmen- te como um polímero fluidizado de Aqualon Company (Wilmington, DE) co- mo Natrosol® Plus 330 FPS. O HMHEC pode ter hidrófobos variando desde cerca de 2 áto- mos de carbono e comprimento até 22 átomos de carbono em comprimento.

Hidrófobos preferidos podem se situar desde 4 até 22 carbonos em compri- mento, podem se situar desde 6 até 22 carbonos em comprimento, podem se situar desde 8 até 22 carbonos em comprimento, podem se situar desde 6 até 20 carbonos em comprimento ou podem se situar desde 8 até 20 car- bonos em comprimento. A quantidade de HMHEC útil na presente invenção varia depen- dendo da fonte da fibra celulósica. Quantidades preferenciais podem se situ- ar desde 0,5 ppm até cerca de 50 ppm. A quantidade pode ser no mínimo cerca de 0,5 ppm ou no mínimo cerca de 1 ppm, ou no mínimo cerca de 2 ppm ou no mínimo cerca de 3 ppm ou no mínimo cerca de 4 ppm ou no mí- nimo cerca de 5 ppm ou no mínimo cerca de 6 ppm ou no mínimo cerca de 10 ppm ou no mínimo cerca de 20 ppm. A quantidade pode ser tão elevada quanto 40 ppm ou tão elevada como até 50 ppm ou tão elevada como 100 ppm ou tão elevada como 200 ppm. O segundo componente da presente invenção é um copolímero catiônico baseado em poliamina. Poliaminas e polímeros relacionados são freqüentemente utilizadas em produção de papel, muitas vezes para melho- rar a resistência a seco de papel (ver genericamente a Patente U.S. N° 3.840.489). As poliaminas são úteis para aprimorar resistência a seco de papel, porque elas são substantivas a fibras de celulose.

Certas poliaminas e polímeros relacionados são freqüentemente utilizados em produção de papel, muitas vezes para melhorar a resistência a seco de papel. Estas poliaminas são também úteis na presente invenção.

Certas poliaminas são úteis para aprimorar a resistência a seco de papel, uma vez que elas são substantivas a fibras de celulose. Tais polímeros cati- ônicos genericamente são polímeros de amônio protonados ou quaternários, tais que o produto de reação entre uma epialohidrina e uma ou mais aminas; polímeros derivados de monômeros não saturados de maneira etilênica que contém uma amina ou um grupo amônio quaternário; e copolímeros acrila- mida produzidos a partir de reação de acrilamida e monômeros catiônicos não saturados de maneira etilênica. Tais polímeros catiônicos podem ser derivados da reação de uma epialohidrina, preferivelmente epiclorohidrina com dimetilamina, etileno diamina e uma poliamina polialquileno. Polímeros catiônicos preferidos incluem o produto de reação de uma epialohidrina com dimetilamina, dietil amina, ou metiletilamina. Polímeros catiônicos mais pre- feridos incluem poliamina e polietilenoimina (PEI).

Polímeros catiônicos úteis na presente invenção incluem políme- ros produzidos por co-polimerização de monômeros catiônicos com acrilami- da. Monômeros catiônicos típicos utilizados nesta copolimerização incluem, porém não estão limitados, a ésteres de amino-alquil-acrilato e seus sais de amônio quaternários (quaternizados com tais agentes de quaternização co- mo metil-cloreto, dimetil sulfato, benzil cloreto e similares); os amoni-alquil- metacrilato ésteres e seus sais de amônio quaternário correspondentes; as amino-alquil-acrilamidas e seus sais de amônio quaternário corresponden- tes; as amino-alquil-metacrilamidas ésteres e seus sais de amônio quaterná- rio correspondentes; monômeros de sal dialil-dialquil-amônio ; os sais vinil- benzil-tri-alquil-amônio e similares.

Misturas dos monômeros catiônicos juntamente com acrilamida para preparar os polímeros catiônicos são também úteis nesta invenção. A presente invenção também considera homopolímeros dos monômeros catiô- nicos, bem como co-polimerização de misturas de monômeros catiônicos sem acrilamida como útil. Exemplos não limitativos de monômeros catiônicos que podem ser utilizados em polímeros catiônicos da presente invenção in- cluem cloreto de dialil-dietil-amônio; cloreto de dialil-dimetil-amônio cloreto (DADMAC); cloreto de acriloil-óxi-etil-trimetil-amônio (AETAC); cloreto de metacriloil-óxi-etil-trimetil-amônio (METAC); cloreto de metacril-amido-propil-trimetil-amônio (MAPTAC); cloreto de acrii-amido-propil-trimetil-amônio (APTAC); metossulfato de acriloil-óxi-etil-trimetil-amônio (AETAMS); metossulfato de metacriloil-óxi-etil-trimetil-amônio (METAMS); cloreto de acriloil-óxi-etil-dietil-metil-amônio; cloreto de metacriloil-óxi-etil-dietil-metil-amônio; metacriloil-óxi-etil-dietil-metil-amônio; e cloreto de metacriloil-óxi-etil-dietil-metil-amônio.

Os polímeros catiônicos úteis na presente invenção podem ter peso molecular de no mínimo cerca de 50.000 ou no mínimo cerca de 100.000 ou no mínimo cerca de 200.000. O peso molecular pode ser tão e- levado quanto 2.000.000 ou 1.500.000 ou 1.000.000 ou 750.000 ou 5.000. 000. Uma faixa preferida é desde cerca de 100.000 até cerca de 1.000. 000. Uma outra faixa preferida é desde cerca de 200.000 até cerca de 750.000. A quantidade de polímero catiônico útil na presente invenção varia dependendo da fonte da fibra celulósica. Quantidades preferenciais podem se situar desde 0,5 ppm até cerca de 50 ppm. A quantidade pode ser no mínimo cerca de 0,5 ppm, ou no mínimo cerca de 1 ppm, ou no mínimo cerca de 2 ppm ou no mínimo cerca de 3 ppm ou no mínimo cerca de 4 ppm ou no mínimo cerca de 5 ppm ou no mínimo cerca de 6 ppm ou no mínimo cerca de 10 ppm ou no mínimo cerca de 20 ppm. A quantidade pode ser tão elevada como 40 ppm ou tão elevada como 50 ppm ou tão elevada como 100 ppm. A quantidade de HMHEC polímero catiônico pode variar depen- dendo do sistema que está sendo tratado. Relações preferidas de HMHEC para polímero catiônico se situa desde cerca de 1:10 até 10:1. Outras faixas são desde 1:6 até 6:1 e desde 3:1 até 1:3. Faixas preferenciais adicionais incluem desde 1:1 até 10:1 e 1:1 até 6:1.

Os componentes da presente invenção podem ser compatíveis com outros aditivos de fabricação de papel e polpa. Estes podem incluir a- midos, enchimentos, dióxido de titânio, desfazedores de espuma, resinas de resistência úmida e auxílios de colagem.

Os componentes da presente invenção podem ser adicionados ao sistema de fabricação de papel em qualquer estágio em uma maneira simultânea ou em seqüência. Eles podem ser adicionados diretamente ao fornecimento de polpa, ou indiretamente ao fornecimento, através do cabe- çote. Os componentes também podem ser borrifados sobre as superfícies que estão sofrendo de deposição tal como o arame, feltras de prensagem, rolos de prensagem, e outras superfícies sujeitas à deposição.

Os componentes da presente invenção podem ser adicionados ao sistema de fabricação de papel puros como um pó, pasta fluida ou em solução; o solvente primário preferencial para os componente pode ser á- gua, porém não está limitado a tal. O método preferencial de distribuição é diluir o HMHEC com água por um tempo suficiente para o HMHEC dissolver parcialmente ou completamente antes que seja alimentado para o sistema de processamento. O polímero catiônico é alimentado simultaneamente ou em seqüência a uma taxa para fornecer uma concentração eficaz na água de processo sobre a superfície do equipamento de fabricação de papel. As combinações inovadoras de componentes podem ser adicionadas de manei- ra específica ou apenas para um fornecimento identificado como contendo contaminantes. As combinações inovadoras de componentes podem ser adicionadas a polpas misturadas onde no mínimo uma das polpas contém contaminantes. As combinações podem ser adicionadas na matéria prima em qualquer ponto antes da manifestação do problema de deposição, e mais do que um local quando mais do que um local de deposição ocorre. Combi- nações dos métodos aditivos acima também podem ser empregadas: ali- mentar ou o HMHEC ou polímero catiônico separadamente, alimentar a ma- téria-prima da fábrica de polpa, alimentar para o fornecimento da máquina de papel, ou borrifar sobre o arame e o feltro simultaneamente. Os compo- nentes podem ser adicionados simultaneamente ou em seqüência. O H- MHEC pode ser adicionado primeiro, seguido pelo polímero cátion, ou o po- límero catiônico pode ser adicionado primeiro seguido pelo HMHEC.

Existem diversas vantagens associadas com a presente inven- ção quando comparada a processos precedentes. Estas vantagens incluem uma capacidade de diminuir deposição da resina ao mesmo tempo que au- menta a retenção da resina sobre a fibra, uma capacidade para funcionar sem ser grandemente afetada pela dureza da água no sistema, uma capaci- dade para funcionar ao mesmo tempo que não afeta de maneira negativa a colagem e retenção de finos; uma capacidade para funcionar em dosagens muito baixas; impacto ambiental reduzido; e biodegradabilidade melhorada.

Os dados descritos abaixo foram desenvolvidos para demonstrar os efeitos sinérgicos da presente invenção. Os exemplos a seguir são incluí- dos para ilustrar algumas modalidades da invenção, e não deveríam ser considerados como limitando seu escopo.

Exemplos Exemplo 1 Este exemplo demonstra como a presente invenção controla re- sina em uma suspensão de polpa. Medições foram feitas na quantidade da resina que deposita em uma superfície e a quantidade retida na polpa. As duas medições demonstram se um programa de tratamento controla resina diminuindo a quantidade da resina que deposita ou diminui a deposição e limpeza do sistema por meio da retenção da resina sobre a polpa. O pro- grama de tratamento mais preferido resulta em uma percentagem elevada de redução de depósito bem como uma percentagem elevada de redução de turbidez.

Um filme de polipropileno foi imerso em uma pasta fluida de pol- pa Kraft de consistência de 0,5% (p/v) contendo 350 partes por milhão (ppm) de uma emulsão da resina de laboratório. A pasta fluida de polpa estava contida em um béquer de vidro e agitada por meio de uma barra magnética de agitação girando a 300 rotações por minuto (rmp). O béquer de vidro foi mantido em banho de água a 50°C. A pasta fluida (pH = 6) continha 0,5% de fibra Kraft de madeira dura, 350 partes por milhão da resina de laboratório tendo ácidos graxos, ácidos da resina e ésteres graxos (relação 2:4:3) e 200 ppm de cálcio expresso como cálcio derivado de cloreto de cálcio. Um peda- ço de filme de polipropileno mantido em uma estrutura plástica foi imerso na pasta fluida de polpa por 45 minutos. Depois do período de incubação de 45 minutos o filme foi lavado suavemente com água desionizada para remover as fibras de polpa e secado a ar. A primeira medição foi feita então, na qual a quantidade da resina depositado no filme de polipropileno foi determinada medindo a absorvância em 6 posições diferentes sobre o filme a 200 nm com um espectrofotômetro UV-Vis. A absorvância média a 200 nm é uma medida para deposição total. A segunda medição determinou a quantidade da resina que es- tava retida pela polpa. Nesta medição, depois que o filme foi removido a pas- ta fluida de polpa foi centrifugada a uma velocidade de 3733 rpm em um MSE Mistral 200. Este proporcionou uma força de 500 x g. Descobriu-se que uma força centrífuga de 500 x g é ótima para separar as fibras de celulose da água ao mesmo tempo que deixa partículas menores em suspensão.

Uma amostra da água livre de fibra foi então reunida e a turbidez da água foi determinada.

Na primeira série de experiências, os efeitos de adições de poli- amina A e HMHEC (Hidroxietil celulose modificada de maneira hidrofóbica) sozinhos e em conjunto foram determinados. A poliamina A é uma poliamina catiônica feita de dimetilamina, epiclorohidrina e etileno di-amina Mw = 500.000, comercial mente disponível como Zenix® DC7479 de Hercules In- corporated, Wilmington, DE e HMHEC é disponível comercialmente como Natrosol® Plus 331 de Aqualon Inc., Wilmington, DE. Como está evidente na Figura 1, quando a quantidade de poliamina A adicionada ao sistema de aumentou, houve uma diminuição resultante na deposição no filme de poli- propileno, porém, quando a concentração aumentou acima de 1 ppm, a quantidade de deposição aumentou até 5 ppm de poliamina A. Acima de 5 ppm, a deposição aumentou até um nível detectado em 1 ppm de poliamina A. O efeito de poliamina A sobre a turbidez foi menos complexo do que aquele sobre deposição como indicado na figura 2. A turbidez diminuiu rapidamente com concentração crescente de poliamina até 5 ppm, acima da qual houve apenas uma ligeira diminuição em turbidez. A mudança em absorbância resultante de tratamento com H- MHEC mostrou uma resposta que estava caracterizada por um ponto de de- flexão como indicado na figura 3. À medida que a concentração aumentou até 6 ppm, houve uma diminuição aguda em absorvância, indicando que a deposição foi eficazmente inibida. Aumentar a concentração acima de 6 ppm teve pequeno efeito na deposição. O efeito de HMHEC em turbidez como demonstrado na figura 4 mostra um efeito oposto. Houve um aumento significativo em turbidez à me- dida que a concentração de HMHEC foi aumentada. Acima de 10 ppm a taxa de aumento em deposição em resposta a mais HMHEC sendo adicionado foi muito menor do que aquela detectada a 10 ppm ou menos.

Uma série de estudos foram realizados para demonstrar o efeito de adições de HMHEC e poliamina A em deposição e turbidez no sistema de teste. Uma linha de base para valores de absorbância e turbidez em siste- mas não tratados foi estabelecida. Valores médios de 0,82 para absorbância (a 200 nm) e 182 para turbidez foram obtidos para 13 experiências indepen- dentes. Os valores médios de absorbância e de turbidez foram então compa- rados a resultados sobre uma faixa de concentrações de poliamina A e H- MHEC. A abordagem para isto foi utilizar as equações que descreviam as relações de resposta à dose nas Figuras 1 a 4 para predizer o efeito de con- centrações selecionadas de poliamina A e HMHEC em absorbância e turbi- dez. Se os dois materiais estivessem atuando em uma maneira aditiva, o efeito em turbidez e deposição deveria ser a soma dos efeitos individuais. Se o efeito fosse menor do que aquele predito, os dois materiais deveríam estar atuando em uma maneira antagônica. Inversamente, se o efeito medido esti- vesse maior do que aqueie predito, um efeito sinérgico deveria estar ocor- rendo.

Uma parte por milhão de poliamina A proporcionou diminuição máxima em absorbância (ver figura 1) e uma diminuição significativa em tur- bidez. Portanto, 1 ppm de poliamina A foi selecionado para testar uma faixa de concentrações de HMHEC (ver tabela 1) e os resultados foram compara- dos a controles não tratados.

Tabela 1 - Efeito de concentrações selecionadas de poliamina A e HMHEC se em valores de absorbância e turbidez em testes de controle da resina Tabela 1 - continuação_________ ,____________________________________ Como indicado na figura 5, as concentrações de HMHEC testa- das foram 1, 2, 3, 4 e 5 ppm. Quando as concentrações de HMHEC aumen- taram de 1 ppm até 5 ppm, houve uma divergência inesperada nas plota- gens de leituras de absorbâncias preditas contra reais. Isto indica que os dois materiais podem interagir em uma maneira aditiva em uma certa faixa de concentração porém o efeito em deposição muda com a quantidade total de materiais adicionados e/ou a relação dos materiais ativos adicionados.

Outras concentrações e relações dos ativos foram testadas para avaliar mais precisamente a natureza dos efeitos em deposição entre H- MHEC e potiamina A. Os resultados destes testes estão apresentados na Tabela 2.

Tabela 2 - Efeito de concentrações selecionadas e relações de poliamina A e HMHEC em resultados preditos e reais em testes de deposição da resina Valores de absorbância foram calculados com as equações: Para poliamina A: absorbância = - 0,0361x3 + 0,3135x2 - 05418x + 0,7741 onde x = ppm de poliamina A

Para HMHEC : absorbância = - 0,1375x + 0,972 onde x = ppm de HMHEC **Valores foram calculados utilizando as seguintes equações: Para poliamina A: turbidez = 59,85x'°·7473 onde x = ppm de poliamina A

Para HMHEC : turbidez = 85,674Ln(x) + 188,56 onde x = ppm de HMHEC.

Os resultados apresentados na tabela 2 que documentam o efei- to sinérgico de combinações de poliamina A e HMHEC em sistema de teste são mais óbvios quando comparados com a composição real dos tratamen- tos combinados. Por exemplo, na figura 6, os valores preditos e reais apre- sentados na tabela 2 são comparados à percentagem de poliamina A no tra- tamento total. Neste caso, como a percentagem de poliamina A no tratamen- to combinado aumentou, a divergência dos valores preditos contra reais au- mentou. O programa de tratamento combinado foi significativamente mais eficaz quando a proporção de poliamína A aumentou.

Exemplo 2 Para determinar se poliaminas diferentes de poliamina A poderí- am ser eficazes em combinação com HMHEC, outros materiais foram testa- dos. Como indicado na tabela 3, poliamina B, tendo um peso molecular de aproximadamente 50.000 não mostrou um efeito sinérgico quando combina- da com HMHEC.

Tabela 3 - Efeito de poliamina B em valores de absorbância e turbidez em teste de deposição da resina____________________--------------------- Exemplo 3.

Amostras de água limpa e polpa termomecânica (TMP) foram obtidas a partir de uma fábrica de papel de imprensa na parte sudeste dos Estados Unidos. A TMP foi feita de pinho do sudeste, uma madeira caracte- rizada por teor elevado de extrativos. A amostra de polpa foi coletada depois de branqueamento com hidrossulfito e adição de alume. A água limpa tam- bém continha alume e outros produtos químicos de processamento. Amos- tras de TMP e água limpa foram armazenadas congeladas e descongeladas pouco antes que os testes de deposição fossem realizados. A TMP foi diluí- da com água limpa até uma consistência de 0,75%. Testes de deposição foram realizados como descrito no Exemplo 1 com as exceções sendo o pe- ríodo de incubação que foi aumentado de 45 minutos para 4 horas e o pH era 4,7. Os resultados destes testes estão apresentados na Tabela 4 e figu- ras 7 e 8. Como está evidente na figura 7, exceto para quatro pontos de da- dos (indicados como losangos não preenchidos), os valores de absorbância preditos foram consideravelmente maiores do que as medições reais para todas as combinações. As quatro combinações que estiveram acima dos valores preditos continham as concentrações mais baixas (por exemplo 5 a 10 ppm) de poliamina A.

Tabela 4 - Efeito de poliamina A e HMHEC em absorbância e turbidez no teste de deposição da resina utilizando uma água limpa e polpa de fábrica de Danei.

Como está evidente na figura 8, os valores preditos para turbi- dez de uma água limpa de fábrica de papel tratada com combinações sele- cionadas de poliamina A e HMHEC foram significativamente maiores do que as medições reais.

Como está evidente na tabela 4, figura 7 e figura 8, adicionar HMHEC e poliamina A a uma amostra de água limpa de uma fábrica de pa- pel resulta em menos deposição e retenção melhorada da resina que adicio- nar uma quantidade comparável de qualquer ativo isolado. As figuras 7 e 8 demonstram que a quantidade total de ativos adicionados e a relação dos dois ativos são importantes para o resultado. A relação preferencial de H- MHEC para poliamina A está na faixa de cerca de 1:1 até cerca de 10:1 (ver figura 8) embora seja razoável esperar que outras relações serão eficazes.

Embora esta invenção tenha sido descrita com relação a moda- lidades particulares da mesma, é evidente que inúmeras outras formas e modificações desta invenção serão óbvias àqueles versados na técnica. As reivindicações anexas e esta invenção geralmente deveam ser construídas para cobrir todas tais formas óbvias e modificações que estão dentro dos verdadeiros espírito e escopo da presente invenção.

Claims (18)

1. Método para inibir a deposição de contaminantes orgânicos em sistemas de polpa e fabricação de papel, caracterizado pelo fato de que compreende tratar sistemas de polpa e fabricação de papel com: a) uma hidroxietil celulose modificada de maneira hidrofóbica; e b) um polímero catiônico.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a hidroxietil celulose modificada de maneira hidrofóbica tem hi- drófobos entre 8 e 22 átomos de carbono em comprimento.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polímero catiônico tem um peso molecular entre 1000.000 e 1.000.000.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o peso molecular do polímero catiônico está entre 200.000 e 750.000.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a relação de hidroxietil celulose modificada de maneira hidrofóbi- ca para o polímero catiônico está na faixa de cerca de 1 a 10 até cerca de 10 a 1.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a hidroxietil celulose modificada de maneira hidrofóbica e o polí- mero catiônico são distribuídos para a polpa e sistema de fabricação de pa- pel ou à polpa em um solvente portador.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o solvente portador é água.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a hidroxietil celulose modificada de maneira hidrofóbica e o polí- mero catiônico são distribuídos para a polpa e para o sistema de fabricação de papel ou à polpa como um pó ou uma pasta fluida.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a hidroxietil celulose modificada de maneira hidrofóbica e o polí- mero catiônico são adicionados ao sistema de polpa e fabricação de papel ou à polpa por borrifamento.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a hidroxietil celulose modificada de maneira hidrofóbica e o polí- mero catiônico são borrifados sobre o arame da máquina de papel ou feltro da máquina de papel, rolo de compressão da máquina de papel, outras su- perfícies sujeitas à deposição.

11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a hidroxietil celulose modificada de maneira hidrofóbica e o polí- mero catiônico são adicionados ao sistema de polpa e fabricação de papel ou à polpa com o fornecimento.

12. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a deposição de contaminantes orgânicos ocorre sobre as super- fícies dos sistemas de polpa e fabricação de papel ou dos sistemas de re- polpagem expostos à água limpa ou à lama de polpa.

13. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a hidroxietil celulose modificada de maneira hidrofóbica e o polí- mero catiônico são adicionados ao sistemas de fabricação de papel com ou- tros tratamentos de fabricação de papel.

14. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a hidroxietil celulose modificada de maneira hidrofóbica e o polí- mero catiônico são adicionados à matéria-prima da máquina de papel ou adicionados diretamente à superfície sujeita à contaminação.

15. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pe- lo fato de que a superfície é selecionada dentre arame da máquina de papel e feltro úmido da máquina de papel.

16. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a hidroxietil celulose modificada de maneira hidrofóbica é adicio- nada ao sistema antes que o polímero catiônico seja adicionado.

17. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polímero catiônico é adicionado ao sistema antes que a hidro- xietil celulose modificada de maneira hidrofóbica seja adicionada.

18. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polímero catiônico e a hidroxietil celulose modificada de manei- ra hidrofóbica são adicionados ao sistema simultaneamente.