BRPI0519465B1 - Método para melhorar a retenção e drenagem em um processo de fabricação de papel, composição, e método para fabricar papel com um nível reduzido de espécies iônicas - Google Patents

Método para melhorar a retenção e drenagem em um processo de fabricação de papel, composição, e método para fabricar papel com um nível reduzido de espécies iônicas Download PDF

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BRPI0519465B1 BRPI0519465-2A BRPI0519465A BRPI0519465B1 BR PI0519465 B1 BRPI0519465 B1 BR PI0519465B1 BR PI0519465 A BRPI0519465 A BR PI0519465A BR PI0519465 B1 BRPI0519465 B1 BR PI0519465B1
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Abstract

melhor retenção e drenagem na fabricação de papel. descreve-se um método para melhorar a retenção e drenagem em um processo de fabricação de papel. descreve-se a adição de um polimero associativo, uma poli(vinil-amina) e, opcionalmente, um material silícico, à pasta fluida de fabricação de papel, para melhorar a retenção e drenagem. adicionalmente, descreve-se um método para melhorar para melhorar a retenção e drenagem, compreendendo a adição de uma micropartícula orgânica, uma poli(vinil-amina) e, opcionalmente, um material silícico, à pasta fluida de fabricação de papel. descreve-se uma composição que compreende um polímero associativo, e uma poli(vinií-amina) e, opcionaímente, compreendendo ainda fibra celulósica.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO
PARA MELHORAR A RETENÇÃO E DRENAGEM EM UM PROCESSO DE
FABRICAÇÃO DE PAPEL, COMPOSIÇÃO, E MÉTODO PARA FABRICAR
PAPEL COM UM NÍVEL REDUZIDO DE ESPÉCIES IÔNICAS.
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS DE PATENTE AFINS
Este pedido de patente reivindica o benefício do pedido de patente provisório n2 US 60/640.167, depositado em 29 de dezembro de 2004, cujo teor inteiro é aqui incorporado como referência.
CAMPO DA INVENÇÃO
Esta invenção refere-se ao processo da fabricação de papel e papelão a partir de uma massa celulósica, empregando um sistema floculante. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
A retenção e a drenagem são aspectos importantes da fabricação de papel. Sabe-se que certos materiais podem proporcionar melhores propriedades de retenção e/ou drenagem na produção de papel e papelão.
A fabricação de folhas de fibras celulósicas, particularmente papel e papelão, inclui o seguinte: (1) produzir uma pasta fluida aquosa de fibras celulósicas, que pode incluir também extensores ou pigmentos inorgânicos minerais; (2) depositar esta pasta sobre uma tela ou pano de fabricação de papel; e (3) formar uma folha a partir dos componentes sólidos da pasta fluida, drenando a água.
O texto precedente é seguido de prensagem e secagem da folha, para remover ainda mais a água. Produtos químicos orgânicos e inorgânicos são freqüentemente adicionados à pasta fluida antes da etapa de formação da folha, para tornar o método de fabricação de papel menos oneroso, mais rápido e/ou atingir propriedades específicas no produto final de papel.
A indústria papeleira se esforça continuamente para melhorar a qualidade do papel, aumentar a produtividade, e reduzir os custos de fabricação. Produtos químicos são freqüentemente adicionados à pasta fluida fibrosa antes que ela atinja a tela ou pano de fabricação de papel, para melhorar a drenagem/desaguamento e a retenção de sólidos; estes produtos químicos são denominados auxiliares de retenção e/ou drenagem.
A drenagem ou desaguamento da pasta fluida fibrosa sobre a tela ou pano de fabricação de papel é frequentemente uma etapa limitadora para atingir velocidades mais rápidas da máquina de fabricação de papel. Um melhor desaguamento pode resultar também em uma folha mais seca 5 na prensa e em seções do secador, resultando em menor consumo de energia. Além disso, como este é o estágio no método de fabricação de papel que determina muitas das propriedades finais da folha, o auxiliar de retenção e/ou drenagem pode influenciar os atributos de desempenho da folha de papel final.
Com relação aos sólidos, os auxiliares de retenção na fabricação ? de papel são usados para aumentar a retenção de sólidos finos da composi, ção da massa na tela durante o método turbulento de drenagem e formação
í.
da tela de papel. Sem retenção adequada dos sólidos finos, eles são perdidos para o efluente da usina ou se acumulam até níveis altos no circuito de água branca de reciclagem, causando potencialmente acúmulo de depósitos. Adicionalmente, uma retenção insuficiente aumenta o custo de fabricação do papel devido à perda de aditivos intencionados para serem adsorvidos sobre a fibra. Os aditivos podem proporcionar opacidade, resistência, colagem ou outras propriedades desejáveis ao papel.
Polímeros de alto peso molecular, solúveis em água, com carga catiônica ou aniônica têm sido usados tradicionalmente como auxiliares de retenção e drenagem. Desenvolvimentos recentes de micropartículas inorgânicas, quando usadas como auxiliares de retenção e drenagem, em combinação com polímeros de alto peso molecular, solúveis em água, demons25 traram excelente eficácia de retenção e drenagem, em comparação com polímeros de alto peso molecular, solúveis em água, convencionais. As patentes n~ US 4.294.885 e 4.388.150 enunciam o uso de polímeros de amidos com sílica coloidal. As patentes n— US 4.643.801 e 4.750.974 enunciam o uso de um coacervato aglutinante de amido catiônico, sílica coloidal e polí30 mero aniônico. A patente n- US 4.753.710 enuncia a floculação da composição da massa da polpa com um floculante catiônico de alto peso molecular, induzindo o cisalhamento da composição da massa floculada, e depois, a introdução da argila bentonita à composição da massa. A eficácia dos polímeros ou copolímeros usados variará dependendo do tipo de monômeros a partir dos quais eles são preparados, do arranjo dos monômeros na matriz polimérica, do peso molecular da molécula sintetizada, e do método de pre5 paração. Descobriu-se recentemente que os copolímeros solúveis em água, quando preparados sob certas condições, apresentam características físicas singulares. Estes polímeros são preparados sem agentes reticulantes químicos. Adicionalmente, os copolímeros proporcionam atividade inesperada em certas aplicações, incluindo aplicações na fabricação de papel, tais como 10 auxiliares de retenção e drenagem. Os copolímeros aniônicos que apresenf tam as características singulares foram descritos no documento n° WO 03/050152 A1, cujo teor inteiro é aqui incorporado por referência. Os copolímeros catiônicos e anfóteros, que apresentam as características singulares, foram descritos no documento nü de série 10/728.145, cujo teor é aqui incor15 porado por referência. O uso de partículas inorgânicas com copolímeros lineares de acrilamida é conhecido nessas técnicas. Patentes recentes enunciam o uso destas partículas inorgânicas com polímeros aniônicos solúveis em água (patente n- US 6.454.902) ou materiais reticulados específicos (patentes n— US 6.454.902, US 6.524.439 e US 6.616.806). Entretanto, ainda 20 existe uma necessidade para melhorar o desempenho de drenagem e retenção.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Descreve-se um método para melhorar a retenção e drenagem em um processo de fabricação de papel. O método fornece a adição de um 25 polímero associativo e poli(vinil-amina) a uma pasta fluida de fabricação de papel.
Adicionalmente, descreve-se uma composição que compreende um polímero associativo e uma poli(vinil-amina) e, opcionalmente, compreendendo ainda fibra de celulose.
Adicionalmente, descreve-se uma composição que compreende um polímero associativo, poli(vinil-amina), um material silícico e, opcionalmente, compreendendo ainda fibra celulósica.
Descreve-se um método para melhorar a retenção e drenagem em um processo de fabricação de papel, O método fornece a adição de um micropolímero orgânico e pol(vinil-amina) a uma pasta fluida de fabricação de papel,
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
A presente invenção fornece uma combinação sinérgica que compreende um copolímero solúvel em água preparado sob certas condições (aqui doravante referido como polímero associativo) e poli(vinilamina). Descobriu-se surpreendentemente que esta combinação sinérgica 10 resulta em um desempenho de retenção e drenagem muito melhor do que aquele dos componentes individuais. Os efeitos sinérgicos ocorrem quando os componentes da combinação são usados em conjunto.
Descobriu-se inesperadamente que o uso de poli(vinil-amina) em combinação com polímeros associativos, tais como os copolímeros descritos 15 nos documentos n°- documentos n- WO 03/050152 A1 ou US 2004/0143039 A1, resulta em melhor retenção e drenagem.
A presente invenção fornece também uma composição que compreende um polímero associativo, e polí(vinil-amina).
A presente invenção fornece também uma composição que 20 compreende um polímero associativo, poli(vinil-amina) e um material silícico.
A presente invenção fornece também uma composição que compreende um polímero associativo, poli(vinil-amina) e fibra de celulose.
A presente invenção fornece também uma composição que compreende um polímero associativo, poli(vinil-amina), um material silícico e 25 fibra de celulose.
A presente invenção fornece também uma composição que compreende uma micropartícula orgânica e poli(vinil-amina). O uso de sistemas multicomponentes na fabricação de papel e papelão proporciona a oportunidade de melhorar o desempenho utilizando materiais que têm efei30 tos diferentes sobre o processo e/ou produto. Além disso, as combinações podem proporcionar propriedades inobteníveis com os componentes individualmente. Efeitos sinérgicos ocorrem nos sistemas multicomponentes da presente invenção.
Observou-se também que o uso do polímero associativo como um auxiliar de retenção e drenagem tem uma influência sobre o desempenho de outros aditivos no sistema de fabricação de papel. Melhor retenção 5 e/ou drenagem podem ter um efeito direto e indireto. Um efeito direto referese ao auxiliar de retenção e drenagem atuar para reter o aditivo. Um efeito indireto refere-se à eficácia do auxiliar de retenção e drenagem para reter cargas e finos sobre os quais o aditivo fica afixado por meios físicos ou químicos. Assim sendo, aumentando a quantidade de carga ou finos retidos na 10 folha, a quantidade de aditivo retido é aumentada de uma maneira concomitante. O termo carga refere-se a materiais particulados, tipicamente de natureza inorgânica, que são adicionados à pasta fluida de polpa celulósíca para proporcionar certos atributos ou para ser um substituto de menor custo da fibra celulósíca. Seu tamanho relativamente pequeno, da ordem de 0,2 a 15 10 mícrons, baixa razão de aspecto e natureza química, resultam em elas não serem adsorvidas sobre as fibras grandes, mas pequenas demais para ficarem presas na matriz de fibras, que é a folha de papel. O termo finos refere-se a fibras de celulose pequenas ou fibrilas, tipicamente com um comprimento menor do que 0,2 mm e/ou a capacidade de atravessar uma 20 peneira de 0,074 mm (200 mesh). À medida que a quantidade do auxiliar de retenção e drenagem, adicionada à pasta fluida de fabricação de papel, aumenta, a quantidade de aditivo retido na folha aumenta. Isto pode proporcionar uma melhora da propriedade, produzindo uma folha com melhor atributo de desempenho, ou permite que o fabricante de papel reduza a quantidade 25 de aditivo adicionada ao sistema, reduzindo o custo do produto. Além disso, a quantidade desses materiais na água de reciclagem, ou água branca, usada no sistema de fabricação de papel, seja reduzida. Este nível reduzido de material, que sob algumas condições pode ser considerado como sendo um contaminante indesejável, pode proporcionar um processo de fabricação de 30 papel mais eficiente ou reduzir a necessidade de seqüestrantes ou outros materiais adicionados para controlar o nível de material indesejável.
Um exemplo de nível reduzido de material é a redução de espé-
cies iônicas apresentadas pela água branca. As espécies tônicas incluem sais, polímeros tônicos e polieletrólitos. Contempla-se ainda que a redução no nível de espécies tônicas na água branca reduzirá oscilações na carga elétrica líquida do sistema de fabricação de papel, melhorando a operação 5 global do processo de fabricação de papel.
Em uma modalidade da invenção, a espécie iônica é um polímero de poliamidoamina-(epi-halo-hidrina). Kymene® 557H (Hercules Incorporated, Wilmington, DE, EUA) é um exemplo de um polímero de poliamidoamina-(epí-halo-hidrina).
O termo aditivo”, como aqui utilizado, refere-se a materiais adicionados à pasta fluida de fabricação de papel para proporcionar atributos específicos ao papel e/ou para melhorar a eficiência do processo de fabricação de papel. Estes materiais incluem, porém sem limitações, agentes de colagem, resinas para resistência a úmido, resinas para resistência a seco, amidos e derivados de amidos, corantes, agentes de controle de contaminantes, antiespumantes e biocidas. O polímero associativo útil na presente invenção pode ser descrito da seguinte maneira:
uma composição de copolimero solúvel em água, que compreende a fórmula:
|·δ—co—k-j* (I) onde B é um segmento polimérico não-iônico formado a partir da polimerização de um ou mais monômeros não-iônicos com insaturação etilênica; F é um segmento polimérico aniônico, catiônico ou uma combinação de segmentos poliméricos aniônicos e catiônicos, formado a partir da polimerização de 25 um ou mais monômeros aniônicos e/ou catiônicos com insaturação etilênica;
a razão molar percentual de B:F é entre 95:5 e 5:95; e o copolimero solúvel em água é preparado por intermédio de uma técnica de polimerização em emulsão de água em óleo, que emprega pelo menos um tensoativo emulsificante que consiste em pelo menos um tensoativo polimérico com dois blocos 30 ou três blocos, onde a razão do pelo menos um tensoativo com dois blocos ou três blocos para o monômero é de pelo menos cerca de 3:100, e onde: a técnica de polimerização em emulsão de água em óleo compreende as eta-
pas de: (a) preparar uma solução aquosa dos monômeros, (b) colocar a solução aquosa em contato com um líquido de hidrocarboneto que contém tensoativo ou mistura de tensoativos, para formar uma emulsão inversa, (c) fazer com que o monômero na emulsão polimerize por polimerização via radicais livres em uma faixa de pH entre cerca de 2 e menos do que 7.
O polímero associativo pode ser um copolímero aniônico. O copolímero aniônico caracteriza-se por ter a constante de Huggins (k')> determinada entre 0,0025% em peso e 0,025% em peso do copolímero em NaCI 0,01 M, maior do que 0,75, e o módulo de estocagem (G'), para uma solução do copolímero a 1,5% em peso de ingredientes ativos a 4,6 Hz, é maior do que 175 Pa.
O polímero associativo pode ser um copolímero catiônico. O copolímero catiônico caracteriza-se por ter a constante de Huggins (k')> determinada entre 0,0025% em peso e 0,025% em peso do copolímero em NaCI 0,01 M, maior do que 0,5; e ele tem um módulo de estocagem (G')> para uma solução do copolímero a 1,5% em peso de ingredientes ativos a 6,3 Hz, maior do que 50 Pa.
O polímero associativo pode ser um copolímero anfótero. O copolímero anfótero caracteriza-se por ter a constante de Huggins (k')> determinada entre 0,0025% em peso e 0,025% em peso do copolímero em NaCI 0,01 M, maior do que 0,5; e o copolímero tem um módulo de estocagem (G'), para uma solução do copolímero a 1,5% em peso de ingredientes ativos a 6,3 Hz, maior do que 50 Pa.
A polimerização em emulsão inversa é um processo químico padrão para preparar polímeros ou copolímeros com alto peso molecular, solúveis em água. Em geral, um processo de polimerização em emulsão inversa é conduzido (1) preparando uma solução aquosa dos monômeros, (2) colocando a solução aquosa em contato com um líquido de hidrocarboneto que contém tensoativo(s) ou mistura de tensoativos, para formar uma emulsão inversa dos monômeros, (3) submeter a emulsão de monômeros a uma polimerização por radicais livres, e, opcionalmente, (4) adicionar um tensoativo quebrador para intensificar a inversão da emulsão quando adicionado à água.
Os polímeros de emulsão inversa são tipicamente polímeros solúveis em água, baseados em monômeros iônicos ou não-iônicos. Os polímeros que contêm dois ou mais monômeros, também referidos como copo5 límeros, podem ser preparados pelo mesmo processo. Esses comonômeros podem ser aniônicos, catiônicos, bipolares, não-iônicos, ou uma combinação dos mesmos.
Os monômeros não-iônicos típicos incluem, porém sem limitações, acrilamida; metacrilamida; N-alquil-acrilamidas, tal como N10 metilacrilamida; Ν,Ν-dialquil-acrilamidas, tal como Ν,Ν-dimetilacrilamida: acrilato de metila; metacrilato de metila; acrilonitrila; N-vinil-metilacetamida; Nvinilformamida; N-vinilmetil~formamida; acetato de vinila; N-(vinil-pirrolidona); hidroxialquil-(met)acrilatos, tais como hidroxietil-(met)acrilato ou hidroxipropíl-(met)acrilato; misturas de quaisquer dos precedentes, e similares.
Os monômeros não-iônicos de uma natureza mais hidrofóbica também podem ser usados na preparação do polímero associativo. O termo mais hidrofóbico é aqui utilizado para indicar que estes monômeros têm solubilidade reduzida em soluções aquosas; esta redução pode ser até essencialmente zero, significando que o monômero não é solúvel em água.
Deve-se assinalar que os monômeros de interesse são referidos também como tensoativos polimerizáveis ou surfmeros. Estes monômeros incluem, porém sem limitações, alquil-acrilamidas; monômeros com insaturação etilênica, que têm grupos aromáticos e alquílicos pendentes, e éteres da fórmula CH2=CR'CH2OAmR, onde R' é hidrogênio ou metila; A é um polímero de 25 um ou mais éteres cíclicos, tais como óxido de etileno, óxido de propileno e/ou óxido de butileno; e R é um grupo hidrofóbico; alcoxilatos de vinila; e metacrilato de metila, estireno, t-octil-acrilamida, e um sulfato de éter de poliol alil-fenílico, comercializado pela Clariant como Emulsogen APG 2019.
Os monômeros aniônicos exemplificativos incluem, porém sem limitações, os ácidos livres e sais de: ácido acrílico; ácido metacrílico; ácido maléico; ácido itacônico; ácido acrilamidoglicólico; ácido 2-acrilamido-2metil-1-propanossulfônico; ácido 3-alilóxi-2-hidróxi-1-propanossulfônico; áci9 do estirenossulfônico; ácido vinil-sulfônico; ácido vinil-fosfônico; ácido 2acrilamido-2-metil-propano-fosfônico; misturas de quaisquer dos precedentes, e similares.
Os monômeros catiônicos exemplificativos incluem, porém sem limitações, monômeros catiônicos com insaturação etilênica, tal como a base livre ou sal de: halogenetos de dialildialquilamônio, tal como cloreto de dialildimetilamônio; os compostos de (met)acrilatos de dialquilaminoalquilas, tais como (met)acrilato de dimetilaminoetila, (met)acrilato de dietilaminoetila, (met)acrilato de dimetilaminopropila, (met)acrilato de 2-hidróxidimetilamino10 propila, (met)acrilato de aminoetila, e seus sais e compostos quaternários;
as N,N-dialquilaminoalquil-(met)acrilamidas, tal como N,N-dimetilaminoetilacrilamida, e seus sais e compostos quaternários; e misturas dos precedentes, e similares.
Os comonômeros podem estar presentes em qualquer razão. O 15 polímero associativo resultante pode ser não-iônico, catiônico, aniônico ou anfótero (contém carga catiônica e também aniônica).
A razão molar de monômero não-iônico para monômero aniônico (B:F ou Fórmula I) pode cair dentro da faixa entre 95:5 e 5:95, de preferência a faixa é entre cerca de 75:25 e cerca de 25:75, e ainda mais preferivelmen20 te, a faixa é entre cerca de 65:35 e cerca de 35:65, e com a maior preferência, entre cerca de 60:40 e cerca de 40:60. A este respeito, as porcentagens molares de B e F devem somar 100%, Deve-se entender que mais do que um tipo de monômero não-iônico pode estar presente na Fórmula I. Deve-se entender também que mais do que um tipo de monômero aniônico pode es25 tar presente na Fórmula I.
Em uma modalidade preferida da invenção, o polímero associativo, quando ele é um copolímero aniônico, é definido pela Fórmula I, onde B, o segmento não-iônico do polímero, é a unidade repetida formada depois da polimerização de acrilamida; e F, o segmento aniônico do polímero, é a 30 unidade repetida formada depois da polimerização de um sal ou ácido livre de ácido acrílico, e a razão molar percentual de B:F é entre cerca de 75:25 e cerca de 25:75.
As características físicas do polímero associativo, quando ele é um copolímero aniônico, são singulares pelo fato de que a constante de Huggins (k'), determinada em NaCI 0,01 M, é maior do que 0,75, e o módulo de estocagem (G'), para uma solução do copolímero a 1,5% em peso de 5 ingredientes ativos a 4,6 Hz, é maior do que 175 Pa, de preferência maior do que 190, e ainda mais preferivelmente, maior do que 205. A constante de Huggins é maior do que 0,75, de preferência maior do que 0,9, e ainda mais preferivelmente, maior do que 1,0.
A razão molar de monômero não-iônico para monômero catiôní10 co (B:F da Fórmula l) pode cair dentro da faixa entre 99:1 e 50:50, ou entre 95:5 e 50:50, ou entre 95:5 e 75:25, ou entre 90:10 e 60:45, de preferência a faixa é entre cerca de 85:15 a cerca de 80:40 e ainda mais preferivelmente a faixa é entre cerca de 80:20 e cerca de 50:50. A este respeito, as porcentagens molares de B e F devem somar 100%. Deve-se entender que mais do 15 que um tipo de monômero não-iônico pode estar presente na Fórmula I. Deve-se entender que mais do que um tipo de monômero catiônico pode estar presente na Fórmula I.
Com relação às porcentagens molares dos copolímeros anfóteros da Fórmula I, a quantidade mínima de cada monômero aniônico, catiôni20 co e não-iônico é 1 % da quantidade total de monômero, usada para formar o copolímero. A quantidade máxima do monômero não-iônico, aniônico, catiônico é 98% da quantidade total de monômero, usada para formar o copolímero. De preferência, a quantidade mínima de qualquer monômero aniônico, catiônico e não-iônico é 5%, mais preferivelmente a quantidade mínima de 25 qualquer monômero aniônico, catiônico e não-iônico é 7%, e ainda mais preferivelmente, a quantidade mínima de qualquer monômero aniônico, catiônico e não-iônico é 10% da quantidade total de monômero, usada para formar o copolímero. A este respeito, as porcentagens molares de monômero aniônico, catiônico e não-iônico deve somar 100%. Deve-se entender que mais do 30 que um tipo de monômero não-iônico pode estar presente na Fórmula I, mais do que um tipo de monômero catiônico pode estar presente na Fórmula I, e mais do que um tipo de monômero aniônico pode estar presente na Fórmula I.
As características físicas do polímero associativo, quando ele é um copolimero catiônico ou anfótero, são singulares pelo fato de que a constante de Huggins (k')> determinada em NaCI 0,01 M, é maior do que 0,5, e o módulo de estocagem (G')> para uma solução do copolimero a 1,5% em pe5 so de ingredientes ativos a 6,3 Hz, é maior do que 50 Pa, de preferência maior do que 10, e ainda mais preferivelmente, maior do que 25, ou maior do que 50, ou maior do que 100, ou maior do que 175, ou maior do que 200. A constante de Huggins (k') é maior do que 0,5, de preferência maior do que 0,6, ou maior do que 0,75, ou maior do que 0,9 ou maior do que 1,0.
O tensoativo ou mistura de tensoativos da emulsificação, usado em um sistema de polimerização inversa tem um efeito importante sobre o processo de fabricação e o produto resultante. Os tensoativos usados em sistemas de polimerização em emulsão são conhecidos pelos versados na técnica. Estes tensoativos têm tipicamente uma faixa de valores de HLB (E15 quilíbrio Hidrofílico-Lipofílico) dependente da composição global. Um ou mais tensoativos da emulsificação podem ser usados. O tensoativo ou tensoativos de emulsificação dos produtos da polimerização, que são usados para produzir o polímero associativo, incluem pelo menos um tensoativo polimérico com dois blocos ou três blocos. Sabe-se que estes tensoativos são estabili20 zadores altamente eficazes da emulsão. A escolha e a quantidade do tensoativo ou tensoativos da emulsificação são selecionadas para produzir uma emulsão inversa do monômero para polimerização. De preferência, um ou mais tensoativos são selecionados para obter um valor de HLB específico.
Os tensoativos poliméricos com dois blocos e três blocos, da emulsificação, são usados para produzir materiais singulares. Quando os tensoativos poliméricos com dois blocos e três blocos da emulsificação são usados na quantidade necessária, resultam polímeros singulares que apresentam características singulares, como descrito nos documentos nos WO 03/050152 A1 e US 2004/0143039 A1, cujos teores inteiros são aqui incor30 porados por referência. Os tensoativos poliméricos com dois blocos e três blocos exemplificativos incluem, porém sem limitações, copolímeros com dois blocos e três blocos, baseados em derivados de poliésteres de ácidos graxos e poli(óxido de etileno) (como por exemplo, Hypermer® B246SF, Uniqema, New Castle, DE, EUA), copolímeros com dois blocos e três blocos baseados em poliisobutileno e anidrido succínico e poli(óxido de etileno), produtos da reação de óxido de etileno e óxido de propileno com etilenodia5 mina, misturas de quaisquer dos precedentes, e similares. De preferência, os copolímeros com dois blocos ou três blocos baseiam-se em derivados de poliésteres de ácidos graxos e poli(óxido de etileno). Quando um tensoativo com três blocos é usado, é preferível que o bloco de três contenha duas regiões hidrofóbicas e uma região hidrofílica, isto é, hidrófobo-hidrófilo-hidrófobo.
A quantidade (baseada em porcentagem em peso) do tensoativo de dois blocos ou três blocos depende da quantidade de monômero usada para formar o polímero associativo. A razão de tensoativo de dois blocos ou três blocos para monômero é de pelo menos 3 para 100. A quantidade de tensoativo de dois blocos ou três blocos para monômero pode ser maior do 15 que 3 para 100, e de preferência é pelo menos cerca de 4 para 100, e mais preferivelmente, 5 para 100, e ainda mais preferivelmente, cerca de 6 para 100. O tensoativo com dois blocos ou três blocos é o tensoativo primário do sistema da emulsificação.
Um tensoativo secundário da emulsificação pode ser adicionado 20 para facilitar o manuseio e processamento, a fim de melhorar a estabilidade da emulsão, e/ou alterar a viscosidade da emulsão. Os exemplos de tensoativos secundários da emulsificação incluem, porém sem limitações, ésteres de ácidos graxos e sorbitano, tal como monooleato de sorbitano (como por exemplo, Atlas G-946, Uniqema, New Castle, De, EUA), ésteres de ácidos 25 graxos com sorbitano etoxilados, ésteres de ácidos graxos com sorbitano polietoxilados, os adutos de óxido etileno e/ou óxido de propileno com alquilfenóis, os adutos de óxido de etileno e/ou óxido de propileno com álcoois ou ácidos graxos de cadeia longa, copolímeros em bloco de mistura de óxido de etileno e óxido de propileno, alcanolamidas, sufossuccinatos, e misturas de30 les, dos mesmos.
A polimerização da emulsão inversa pode ser conduzida de qualquer maneira conhecida pelos versados na técnica. Os exemplos podem
Petição 870180021925, de 19/03/2018, pág. 9/16 ser encontrados em muitas referências, como por exemplo, Allcock e Lampe, Contemporary Polymer Chemistry (Englewood Cliffs, New Jersey, PrenticeHall, 1981), capítulos 3-5.
Uma polimerização em emulsão inversa representativa é prepa5 rada da maneira que se segue. Carrega-se uma fase oleosa de óleo de parafina (135,0 g, óleo Exxsol® D80, Exxon, Houston, TX, EUA) dentro de um frasco de reação apropriado, equipado com agitador mecânico suspenso, tubo para purga de nitrogênio e condensador, e os tensoativos são adicionados (4,5 g de Atlas® G-946 e 9,0 g de Hypermer® B246SF). A temperatura 10 da fase oleosa é depois ajustada para 37°C.
Uma fase aquosa é preparada separadamente, compreendendo 53% em peso de solução de acrilamida em água (126,5 g), ácido acrílico (68,7 g), água desmineralizada (70,0 g) e solução do quelante (0,7 g) Versenex® 80 (Dow Chemical). A fase aquosa tem então seu pH ajustado para pH 15 5,4 com a adição de solução de hidróxido de amônio em água (33,1 g,
29,4% em peso como NH3). A temperatura da fase aquosa depois da neutralização é 39°C.
A fase aquosa é então carregada na fase oleosa, misturando simultaneamente com um homogeneizador, para obter uma emulsão estável 20 de água em óleo. Esta emulsão é então misturada com um agitador de vidro com 4 lâminas, e ao mesmo tempo, espargindo com nitrogênio por 60 min. Durante o espargimento de nitrogênio a temperatura da emulsão é ajustada para 50 ± 1°C. Depois disso, o espargimento é descontinuado e um colchão de nitrogênio é implementado.
A polimerização é iniciada alimentando 3% em peso de solução de 2,2'-azo-bis-isobutironitrila (AIBN) em tolueno (0,213 g). Isto corresponde a uma carga inicial de AIBN, como AIBN, de 250 ppm em base de monômero total. Durante o curso da alimentação, a temperatura do banho é deixada sofrer exotermia até 62°C (~50 min), após o que a batelada foi mantida a 62 30 ± 1°C. Depois da alimentação, a batelada foi mantida a 62 ± 1°C por 1 hora.
Depois disso, uma solução de AIBN a 3% em peso em tolueno (0,085 g) é carregada em menos de um minuto. Isto corresponde a uma segunda carga de AIBN de 100 ppm na base de monômero total. Depois, a batelada é mantida a 62 ±1°C por 2 horas. A batelada é então resfriada até a temperatura ambiente, e o(s) tensoativo(s) de quebra da emulsão é (são) adicionado(s).
A emulsão do polímero associativo é tipicamente invertida no local de aplicação, resultando em uma solução de 0,1 a 1% de copolimero ativo. Esta solução diluída do polímero associativo é então adicionada ao processo de fabricação do papel para afetar a retenção e drenagem. O polímero associativo pode ser adicionado à pasta espessa ou à pasta diluída, de preferência à pasta diluída. O polímero associativo pode ser adicionado em 10 um ponto de alimentação, ou a alimentação pode ser dividida, de tal modo que o polímero associativo seja alimentado simultaneamente em dois ou mais pontos de alimentação separados. O(s) ponto(s) típico(s) de adição da pasta inclui (incluem) antes da bomba de palhetas, depois da bomba de palhetas e antes da peneira de pressão.
O polímero associativo pode ser adicionado em qualquer quantidade eficaz para conseguir a floculação. A quantidade de copolimero podería ser mais do que 0,5 kg por tonelada métrica de polpa celulósíca (base seca). De preferência, o polímero associativo é empregado em uma quantidade de pelo menos cerca de 0,03 Ib * a cerca de (0,5 kg) de copolimero 20 ativo por tonelada métrica de polpa celulósíca, baseado no peso seco da polpa. A concentração de copolimero é, de preferência, entre cerca de 0,05 e cerca de 0,5 kg de copolimero ativo por tonelada métrica de polpa celulósica seca. Mais preferivelmente, o copolimero é adicionado em uma quantidade entre cerca de 0,05 kg e 0,4 kg por tonelada métrica de polpa de celu25 lose, e com a maior preferência, cerca de 0,1 a cerca de 0,3 kg por tonelada métrica, baseado no peso seco da polpa celulósíca.
O segundo componente do sistema de retenção e drenagem é poli(vinil-amina), um polímero catiônico. A poli(vinil-amina) pode ser um homopolímero ou um copolimero que contém um ou mais monômeros com 30 insaturação etilênica, onde o produto final contém grupamentos amina. Ela é preparada tipicamente pela polimerização do(s) monômero(s), e em seguida, por hidrólise. A reação de hidrólise resulta na conversão de uma parte ou de todo(s) monômero(s) em aminas, pois o controle da hidrólise pode variar a porcentagem resultante de monômeros que têm funcionalidade amina. Os exemplos de monômeros usados para fabricar uma poli(vinil-amina) incluem, porém sem limitações, N-vinil-formamida, N-vinil-metil-formamida, N-vinilftalimida, N-vinil-succinimida, carbamato de N-viníl-t-butila, N-vinil-acetamida, e misturas de quaisquer dos precedentes, e similares. No caso de copolímeros, os monômeros tais como aqueles descritos acima são os comonômeros preferidos.
Alternativa mente, a poli(vinil-amina) pode ser preparada por derivação a partir de um polímero. Os exemplos deste processo incluem, porém sem limitações, a reação de Hofmann de poliacrilamida. Contempla-se que outras vias de síntese até uma poli(vinil-amina) ou poliamina podem ser utilizadas.
Os materiais de poli(vinil-amina) preferidos são aqueles preparados pela polimerização de N-vinil-formamida, e em seguida, por hidrólise de uma parte ou todos grupamentos formamida para dar aminas. O polímero pode ser um homopolímero de N-vinil-formamida ou um copolímero que contém um ou mais monômeros com insaturação etilênica. O material pode ser hidrolisado usando condições ácidas ou básicas; as condições básicas são preferidas. O controle da reação de hidrólise pode variar a porcentagem resultante de monômeros que têm funcionalidade amina.
A poli(vinil-amina) pode ser usada também para proporcionar outros aperfeiçoamentos ao processo de fabricação de papel e atributos de desempenho da folha. Como um exemplo, a resistência a seco é aumentada pelo uso de poli(vinil-amina).
Contempla-se que o uso combinado do polímero associativo com a poli(vinil-amina) pode proporcionar a melhora de outros atributos de desempenho proporcionados pela poli(vinil-amina). Sem desejar se ater a uma teoria, este resultado inesperado pode ser consequência de melhor retenção, mas, alternativamente, pode ser resultado de uma interação sinérgica. Sem desejar se ater a uma teoria, acredita-se que o polímero associativo interage com a poli(vínil-amina), resultando em um complexo intermolecular mediado por interações eletrostáticas. O complexo intermolecular pode proporcionar melhor retenção e/ou outras propriedades físicas ao papel e papelão. Um exemplo destes complexos intermoleculares é um coacervato.
O segundo componente do sistema de retenção e drenagem pode ser adicionado em quantidades de até 5,0 kg de material ativo por tonelada métrica da polpa de celulose, baseado no peso seco da polpa, de preferência até 1,0 kg por tonelada métrica da polpa de celulose, ainda mais preferivelmente até 0,5 kg por tonelada métrica da polpa de celulose. O segundo componente pode ser adicionado em quantidades acima de 0,05 kg 10 de material ativo por tonelada métrica da polpa de celulose, baseado no peso seco da polpa, de preferência em uma quantidade acima de 0,1 kg por tonelada métrica da polpa de celulose. A razão do polímero associativo para o segundo componente pode ser T.100 a 100:1, de preferência 1:50 a 50:1, e mais preferivelmente, 1:20 a 20:1. . Contempla-se que mais do que um 15 segundo componente pode ser usado no sistema de fabricação de papel.
Opcionalmente, materiais silícicos podem ser usados como um componente adicional de um auxiliar de retenção e drenagem usado para fabricar papel e papelão. O material silícico pode ser qualquer um dos materiais selecionados no grupo que consiste em partículas baseadas em sílica, 20 microgéis de sílica, sílica amorfa, sílica coloidal, sílica aniônica coloidal, soluções de sílica, géis de sílica, polissilicatos, ácido polissilícico, e similares. Estes materiais se caracterizam pela alta área superficial, alta densidade de carga e tamanho de partícula submicrométrico.
Este grupo inclui dispersão coloidal estável de partículas esféri25 cas de sílica amorfa, referidas nessas técnicas como sóis de sílica. O termo sol” refere-se a uma dispersão coloidal estável de partículas esféricas amorfas. Os géis de sílica são cadeias de agregados de sílica tridimensionais, cada um compreendendo várias partículas de sol de sílica amorfa, que podem ser usadas também em sistemas de auxiliares de retenção e drenagem;
as cadeias podem ser lineares ou ramificadas. Os sóis e géis de sílica são preparados polimerizando ácido silícico monomérico para dar uma estrutura cíclica, que resultam em sóis distintos de sílica amorfa de ácido polissilícico.
Estes sóis de sílica podem ser reagidos adicionalmente para produzir uma matriz de gel tridimensional. As várias partículas de sílica (sóis, géis, etc.) podem ter um tamanho global de 5-50 nm. Sílica coloidal aniônica também pode ser usada.
A quantidade de material silícico em relação à quantidade de polímero associativo, usada na presente invenção, pode ser cerca de 100:1 a cerca de 1:100 em peso, ou entre cerca de 50:1 e 1:50, ou cerca de 10:1 a 1:10.
Opcionalmente, um componente adicional do sistema auxiliar de retenção e drenagem pode ser um floculante convencional. Um floculante convencional é genericamente um copolímero linear catiônico ou aniônico de acrilamida. O componente adicional do sistema de retenção e drenagem é adicionado em conjunto com o composto de alumínio e o polímero associativo, para produzir um sistema de multicomponente que melhora a retenção e drenagem.
O floculante convencional pode ser um polímero aniônico, catiônico ou não-iônico. Os monômeros tônicos são usados mais freqüentemente para fabricar copolímeros com um monômero não-iônico tal como acrilamida. Estes polímeros podem ser produzidos por uma série de processos, incluindo, porém sem limitações, polimerização em suspensão, dispersão e emulsão inversa. No caso deste último processo, uma microemulsão também pode ser usada.
Os comonômeros do floculante convencional podem estar presentes em qualquer razão. O copolímero resultante pode ser não-iônico, catiônico, aniônico ou anfótero (contém carga catíônica e também aniônica).
Ainda outros componentes adicionais que podem fazer parte do sistema da invenção são fontes de alumínio, tais como alume (sulfato de alumínio), poli(sulfato de alumínio), poli(cloreto de alumínio) e cloridrato de alumínio.
Outra modalidade da invenção é o uso de micropartículas orgânicas (também conhecidas como micro polí mero ou micropérola) como um substituto total ou parcial do polímero associativo em conjunto com os materiais de poli(vinil-amina) descritos acima. Um exemplo de micropartícula está descrito nas patentes η55 US 5.171.808 e US 5.167.766.
Para os propósitos da invenção, as palavras micropartícula, micropolímero ou micropérola serão utilizadas de forma intercambiável. As micropartículas orgânicas são materiais poliméricos orgânicos, iônicos, reticulados. Eles são copolímeros de um monômero não-iônico, um monô5 mero iônico e um agente retículante. Além disso, os monômero iônico podem ser aniônico ou catiônico. O uso de monômeros aniônicos e também catiônicos no mesmo polímero resulta em um material anfótero. As micropartículas são formadas tipicamente pela polimerização de monômeros com instruação etilênica, que podem ser aniônicos, aniônicos, catiônicos ou não-iônicos. A 10 polimerização em emulsão inversa é usada tipicamente para preparar estes materiais, embora outros métodos de polimerização conhecidos pelos versados na técnica possam ser usados.
Os monômeros não-iônicos com insaturação etilênica preferidos para preparar a micropartícula são selecionados entre acrilamida, metacrilami15 da, Ν,Ν-dialquil-acrilarnidas, N-alquil-acrilamidas, N-vinil-metacetamida, N-vinilformamida, N-vinil-metil-formamida, N-(vinil-pirrolidona), e misturas deles.
Os monômeros aniônicos preferidos, usados para preparar a micropartícula, incluem, porém sem limitações, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácidos 2-acrilamido-2-alquil-sulfônicos, onde o grupo alquila contém 1 a 20 6 átomos de carbono, tal como o ácido 2-acrilamido-2-propanossulfôníco, ou misturas de quaisquer precedentes e similares; e seus sais alcalinos. Especialmente preferidos são os sais ou ácidos de ácido acrílico, ácido metacrílico, e ácido 2-acriilamido-2-metil-propanossulfônico. Os sais preferidos têm sódio como cátion.
Os monômeros catiônicos exemplificativos, usados para preparar a micropartícula orgânica, incluem, porém sem limitações: monômeros com insaturação etilênica, selecionados entre a base livre ou sais e: cloreto de acriloxi-etil-trimetil-amônio; cloreto de dialil-dimetil-amônio; cloreto de 3(met)acrilamído-propil-trimetil-amônio; metossulfato de 2-hidroxi-propil30 acrilato de 3-acrilamido-propil-trimetil-amônio; metossulfato de metacrilato de trimetil-amônio-metila; metossulfato de 2-hidroxi-propil-metacrilato de 1trímetil-amônio; cloreto de metacriloxi-etil--tnmetil-amônio; e misturas de quaisquer dos precedentes, e similares.
Esses monômeros aniônicos, catiônicos e não-iônicos, com insaturação etilênica, que compõem a micropartícula, podem ser polimerizados para formar copolímeros aniônicos, catiônicos ou anfóteros, com os três ti5 pos de monômero presentes em qualquer razão. A acrilamida é o monômero não-iônico preferido.
A polimerização dos monômeros é conduzida na presença de um agente reticulante polifuncional, para formar a composição reticulada. O agente reticulante polifuncional compreende moléculas que têm pelo menos 10 duas ligações duplas, ou uma ligação dupla e um grupo reativo, ou dois grupos reativos. Os exemplos do agente reticulante polifuncional que contém pelo menos duas ligações duplas incluem, porém sem limitações, N,Nmetileno-bis-acrilamida, Ν,Ν-metileno-bis-metacrilamida, diacrilato de polietilenoglicol, dimetacrilato de polietilenoglicol, N-vinil-acrilamida, divinil15 benzeno, sais de trialil-amônio, N-metil-alil-acrilamida, e similares. Os exemplos do agente polifuncional reticulante ou ramificador, que contém pelo menos uma ligação dupla e pelo menos um grupo reativo, incluem, porém sem limitações, acrilato de glicidila, acroleína, metilolacrilamida, e similares. Os exemplos de agentes polifuncionais ramificados, que contêm pelo menos dois grupos reati20 vos, incluem, porém sem limitações, aldeídos, tal como glioxal, compostos diepoxidados, epicloridrina, e similares. Os agentes reticulantes devem ser usados em quantidades suficientes para assegurar uma composição reticulada.
Um exemplo de uma micropartícula está descrito na patente n° US 5.171.808. As micropartículas estão disponíveis comercialmente sob a 25 denominação comercial Polyflex® CP.3 (Cíba, Tarrytown, NY).
Os componentes de um sistema de retenção e drenagem podem ser adicionados de forma substancialmente simultânea à suspensão celulósica. O termo sistema de retenção e drenagem é aqui utilizado para englobar dois ou mais materiais distintos adicionados à pasta fluida de fabricação 30 de papel, para proporcionar melhor retenção e drenagem. Por exemplo, os componentes podem ser adicionados à suspensão celulósica separadamente, no mesmo estágio ou ponto de dosagem ou em estágios ou pontos de
dosagem diferentes. Quando os componentes do sistema da invenção são adicionados simultaneamente, quaisquer dois ou mais materiais podem ser misturados como uma mistura. A mistura pode ser formada in situ combinando os materiais no ponto de dosagem ou na linha de alimentação para o 5 ponto de dosagem. Alternativamente, o sistema da invenção compreende uma mistura pré-formada dos materiais. Em uma forma alternativa da invenção, os componentes do sistema da invenção são adicionados seqüencialmente. Um ponto de cisalhamento pode ou não estar presente entre os pontos de adição dos componentes. Os componentes podem ser adicionados 10 em qualquer ordem.
O sistema da invenção é adicionado tipicamente ao processo de fabricação de papel para afetar a retenção e a drenagem. O sistema da invenção pode ser adicionado à pasta espessa ou à pasta diluída, de preferência à pasta diluída. O sistema pode ser adicionado em um ponto de ali15 mentação, ou pode ser por alimentação dividida, de tal modo que o sistema da invenção seja alimentado simultaneamente a dois ou mais pontos de alimentação separados. Os pontos de adição típicos à pasta incluem ponto(s) de alimentação antes da bomba de palhetas, depois da bomba de palhetas e antes da peneira de pressão, ou depois da peneira de pressão.
EXEMPLOS
Para avaliar o desempenho da presente invenção, vários testes de drenagem foram conduzidos utilizando uma composição de massa alcalina sintética. Esta composição da massa é preparada a partir polpas sobrepostas de madeira de fibra longa e fibra curta do mercado, e a partir de água 25 e outros materiais. Em primeiro lugar, as polpas sobrepostas de madeira de fibra longa e fibra curta do mercado são refinadas separadamente. Estas polpas são então combinadas em uma razão de cerca de 70 por cento em peso da fibra longa para 30 por cento em peso da fibra curta, em um meio aquoso. O meio aquoso utilizado para preparar a composição da massa 30 compreende uma mistura de água dura local e água desmineralizada até uma dureza representativa. Sais inorgânicos são adicionados em quantidades de modo a produzir este meio com uma alcalinidade total de 75 ppm como CaCO3 e uma dureza de 100 ppm como CaCO3. Carbonato de cálcio precipitado (PCC) é introduzido dentro da composição da massa da polpa em uma porcentagem ponderai para produzir uma composição da massa final que contém 80% de fibra e 20% de carga de carbonato de cálcio preci5 pitado. Os testes de drenagem foram conduzidos misturando a composição da massa em um misturador mecânico em uma velocidade especificada do misturador, e introduzindo os vários componentes químicos dentro da composição da massa e deixando os componentes individuais se misturarem por um tempo especificado antes da adição do próximo componente. Os com10 ponentes químicos específicos e os níveis de dosagem estão descritos nas tabelas de dados. A atividade de drenagem da invenção foi determinada utilizando o Canadian Standard Freeness (CSF), O teste CSF, um dispositivo disponível comercialmente (Lorentzen & Wettre, Estocolmo, Suécia), pode ser utilizado para determinar taxas de drenagem ou taxas de desaguamento 15 relativas, e é conhecido também nessas técnicas; O método de teste-padrão (Procedimento de Teste TAPPI T-227) é típico. O dispositivo CSF consiste em uma câmara de drenagem e um funil medidor da taxa, ambos montados sobre um suporte apropriado. A câmara de drenagem é cilíndrica, equipada com uma estação de peneira perfurada e uma placa articulada sobre o fun20 do, e com uma tampa articulada estanque ao vácuo sobre o topo. O funil medidor da taxa é equipado com um orifício no fundo e um orifício lateral para extravasamento.
Os testes de drenagem CSF são conduzidos com 1 litro da composição da massa. A composição da massa é preparada para o tratamento 25 descrito fora do dispositivo CSF em um bécher quadrado para proporcionar misturação turbulenta. Depois de completada a adição dos aditivos e o fechamento de tampa do topo, a composição da massa tratada é vertida dentro da câmara de drenagem, fechando a tampa do topo, e depois abrindo imediatamente a placa do fundo. A água é deixada drenar livremente para 30 dentro do funil de medição da taxa; o fluxo de água que excede aquele determinado pelo orifício do fundo extravasará através do orifício lateral e é coletado em uma bureta. Os valores gerados são descritos em mililitros (mL) de filtrado; valores quantitativos mais altos representam valores mais altos de drenagem ou desaguamento;
A Tabela 1 (abaixo) ilustra a utilidade da invenção. As amostras do teste foram preparadas da seguinte maneira: adiciona-se à composição 5 da massa, preparada como descrito acima, primeiramente, 5 kg de amido catiônico (Stalok® 400, AE, Staley, Decatur, IL, EUA) por tonelada métrica da composição da massa (base seca). A seguir, quando usada (como indicado na tabela), adiciona-se 0,5 kg de poli(vinil-amina) (PPD M-1188, Hercules Incorporated, Wilmington, DE, EUA) por tonelada métrica da composição da 10 massa (base seca). A seguir, adiciona-se 0,25 kg do polímero catiônico Perform® PC8138 (Hercules Incorporated, Wilmington, DE, EUA) por tonelada métrica da composição da massa. Depois, o aditivo ou aditivos de interesse são adicionados. Os seguintes aditivos listados na tabela foram usados em um nível de 0,25 kg por tonelada métrica da composição da massa: SP9232 15 é Perform® SP9232, auxiliar de retenção e drenagem (vide documento n° WO 03/050152 A), é um produto da Hercules Incorporated, Wilmington, DE, EUA; a sílica é NP780, um produto da Eka Chemicals, Marietta, GA, EUA.
TABELA 1
PVam Adi- Esquema de I CSF Free-
Exemplo Aditivos cionada(a) Adição(b) ness (mL)
1 Nenhum Não - 426
2 Nenhum Sim - 427
3 SP9232 Não - 546
4 Sílica Não - 625
5 SP9232 Sim SIM 704
6 Sílica/SP9232 Não SIM 635
7 Sílica/SP9232 Sim SIM 714
8 SP9232 Sim SEQ 710
9 Sílica/SP9232 Sim SEQ 738
(a)indica que a poli(vinil-amina) foi usada (sim) ou não usada (não) no exemplo (b)indica, no caso de múltiplos aditivos, se a adição foi simultânea (SIM) ou seqüencial (SEQ)
Estes dados indicam que a poli(vinil-amina) isoladamente não melhora a drenagem (Exemplo 2). Ela proporcionou um aumento sinérgico na drenagem com Perform® SP9232 (Exemplo 5). Além disso, a poli(vinilamina) proporciona um aumento sinérgico quando Perform® SP9232 é usa5 do em combinação com sílica. Finalmente, a adição sequencial de sílica e Perform® SP9232 é preferida, embora a adição simultânea resulte em desempenho aceitável.

Claims (12)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método para melhorar a retenção e drenagem em um processo de fabricação de papel, caracterizado pelo fato de que compreende adicionar à pasta fluida de fabricação de papel um polímero associativo aniônico preparado usando uma técnica de polimerização em emulsão de água em óleo e uma poli(vinil-amina) compreendendo poliamida hidrolisada, poli-imida ou policarbamato na razão de 1:20 a 20:1 em massa, onde o polímero associativo compreende a fórmula:
    f-B-co-F-J- (I) em que B é um segmento polimérico não-iônico que compreende um ou mais monômeros não-iônicos com insaturação etilênica; F é um segmento polimérico que compreende pelo menos um monômero aniônico com insaturação etilênica; e a razão molar percentual de B:F é entre 99:5 e 5:99; e onde o polímero associativo tem propriedades associativas proporcionadas por uma quantidade eficaz de pelo menos um tensoativo emulsificante escolhido entre tensoativos poliméricos com três blocos, e em que a quantidade do pelo menos um tensoativo com três blocos para o monômero é de pelo menos 3:100, o referido polímero associativo tendo uma constante de Huggins (k') determinada entre 0,0025% em peso e 0,025% em peso do copolímero em NaCI 0,01 M maior do que 0,75 e o módulo de estocagem (G') para uma solução do copolímero a 1,5% em peso de ingredientes ativos a 4,6 Hz sendo maior do que 175 Pa, em que o um ou mais monômeros não-iônicos com insaturação etilênica compreendem acrilamida, em que o pelo menos um monômero aniônico com insaturação etilênica compreende um ácido livre ou sal de ácido acrílico, em que a polimerização ocorre via radical livre em uma faixa de pH de 2 a 7.
  2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda adicionar um material silícico.
  3. 3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o material silícico é selecionado no grupo que consiste em partículas baseadas em sílica, microgéis de sílica, sílica amorfa, sílica coloidal, sílica aniônica coloidal, sóis de sílica, géis de sílica, polissilicatos, ácido po
    Petição 870180131002,dc 17/09/2018, pág. 4/10 lissilícico, e combinações deles.
  4. 4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a poli(vinil-amina) e o polímero associativo são adicionados à pasta fluida de fabricação de papel como uma mistura, simultaneamente ou seqüencialmente.
  5. 5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polímero associativo é catiônico.
  6. 6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polímero associativo compreende monômero aniônicos e também catiônicos.
  7. 7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a quantidade de poli(vinil-amina) é de até 5,0 kg de material ativo por tonelada métrica da polpa de celulose, baseado no peso seco da polpa.
  8. 8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a quantidade de poli(vinil-amina) é entre 0,05 e 1,0 kg de material ativo por tonelada métrica da polpa de celulose, baseado no peso seco da polpa.
  9. 9. Composição para adicionar a uma pasta fluida de fabricação de papel para melhorar a retenção e drenagem em um processo de fabricação de papel, para uso no método como definido na reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende um polímero associativo aniônico preparado usando uma técnica de polimerização em emulsão de água em óleo e poli(vinil-amina) compreendendo poliamida hidrolisada, poli-imida ou policarbamato na razão de 1:20 a 20:1 em massa, em que o polímero solúvel em água compreende a fórmula:
    f-B-co-F-4- (I) em que B é um segmento polimérico não-iônico que compreende um ou mais monômeros não-iônicos com insaturação etilênica; F é um segmento polimérico que compreende pelo menos um monômero aniônico com insaturação etilênica; e a razão molar percentual de B:F é entre 99:5 e 5:99; e onde o polímero associativo tem propriedades associativas proporcionadas por uma quantidade eficaz de pelo menos um tensoativo emulsifiPetição 870180131002, de 17/09/2018, pág. 5/10 cante escolhido entre tensoativos poliméricos com três blocos, e em que a quantidade do pelo menos um tensoativo com três blocos para o monômero é de pelo menos 3:100, o referido polímero associativo tendo uma constante de Huggins (k') determinada entre 0,0025% em peso e 0,025% em peso do
    5 copolimero em NaCI 0,01 M maior do que 0,75 e o módulo de estocagem (G') para uma solução do copolimero a 1,5% em peso de ingredientes ativos a 4,6 Hz sendo maior do que 175 Pa, em que o um ou mais monômeros não-iônicos com insaturação etilênica compreendem acrilamida, em que o pelo menos um monômero aniônico com insaturação etilênica compreende 10 um ácido livre ou sal de ácido acrílico, em que a polimerização ocorre via radical livre em uma faixa de pH de 2 a 7.
  10. 10. Composição de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um material silícico.
  11. 11. Composição de acordo com a reivindicação 9, caracterizada 15 pelo fato de que compreende ainda fibra celulósica.
  12. 12. Composição de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um material silícico.
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