BRPI0620805B1 - Process for the production of paper - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE PAPEL". A presente invenção refere-se a um processo para a produção de papel. Mais específicamente, a invenção refere-se a um processo para a produção de papel que compreende a adição de amido catiônico e um polímero P2 em uma suspensão celulósica aquosa após todos os pontos de ci-salhamento elevado e desidratação da suspensão obtida para formar papel. Antecedentes Na técnica de produção de papel, uma suspensão aquosa contendo fibras celulósicas, e cargas e aditivos opcionais, referidos como matéria-prima, é alimentada através de bombas, peneiras e limpadores, que submete a matéria-prima às forças de cisalhamento elevado, em uma caixa inicial que ejeta a matéria-prima em um arame de formação. A água é drenada da matéria-prima através do arame de formação de modo que um tecido úmido de papel é formado sobre o arame, e o tecido é ainda desidratado e secado na seção de secagem da máquina de papel. Auxiliares de drenagem e retenção são convenientemente introduzidos em diferentes pontos no fluxo da matéria-prima de modo a facilitar a drenagem e aumentar a absorção das partículas tais como fibras finas, cargas e aditivos nas fibras de celulose de modo que elas sejam retidas com as fibras no arame. Exemplos de auxiliares de drenagem e retenção convencionalmente utilizados incluem polímeros orgânicos, materiais inorgânicos, e combinações destes.

As EP 0 234513 A1, WO 91/07543 A1, WO 95/33097 A1 e WO 01/34910 A1 descrevem o uso de amido catiônico e um polímero aniônico nos processos de produção de papel. No entanto, não existe nada descrito a cerca da adição de ambos destes componentes na suspensão após todos os pontos de cisalhamento elevado.

Seria vantajoso ser capaz de fornecer um processo de produção de papel com melhoras adicionais na drenagem, retenção e formação. A invenção De acordo com a presente invenção foi observado que a drenagem pode ser melhorada sem qualquer prejuízo significativo de retenção e formação de papel, ou mesmo com melhoras na retenção e formação de papel, mediante um processo para a produção de papel que compreende: (i) fornecer uma suspensão aquosa compreendendo fibras celulósícas, (ii) adicionar à suspensão após todos os pontos de cisalhamento elevado: um po-lissaearídeo catiônico e um polímero P2 sendo um polímero aniônico; e, (iii) desidratar a suspensão obtida para formar o papel. A presente invenção fornece melhoras na drenagem e retenção na produção de papel de todos os tipos de matérias-primas, em particular matérias-primas contendo polpa mecânica ou reciclada, e matérias-primas tendo teores elevados de sais (con-dutividade elevada) e substâncias coloidais, e nos processos de fabricação de papel com um grau elevado de fechamento de água branca, isto é, extensiva reciclagem de água branca e fornecimento de água doce limitado. Por meio deste a presente invenção torna possível aumentar a velocidade da máquina de fabricar papel e utilizar dosagens mais baixas de polímeros para fornecer efeitos de drenagem e/ou retenção correspondentes, desse modo levando a um processo de fabricação de papel melhorado e benefícios econômicos. O termo "auxiliares de drenagem e retenção", como aqui usado, se refere a dois ou mais componentes que, quando adicionados à uma suspensão celulósica aquosa, fornecem melhor drenagem e retenção do que é obtido não se adiciona os ditos dois ou mais componentes. O polissacarídeo catiônico de acordo com esta invenção pode ser selecionado de qualquer polissacarídeo conhecido na técnica incluindo, por exemplo, amidos, gomas guar, celuloses, quitinas, quitosanos, glicanos, galactanos, glucanos, gomas xantanas, pectinas, mananas, dextrinas, preferivelmente amidos e gomas guar. Exemplos de amidos adequados incluem batata, milho, trigo, tapioca, arroz, milho ceroso, cevada etc. Apropriadamente, o polissacarídeo catiônico é dispersível em água ou, preferivelmente, solúvel em água.

Os polissaearídeos particularmente adequados de acordo com a invenção incluem aqueles compreendendo a fórmula estrutural geral (I): em que P é um resíduo de um polissacarídeo; A é um grupo que liga N ao resíduo de polissacarídeo» apropriadamente uma cadeia de átomos que compreende os átomos de C e H» e opcionafmente os átomos de O e/ou N, geralmente um grupo alquileno com 2 a 18 e apropriadamente 2 a 8 átomos de carbono» opcionalmente interrompidos ou substituídos por um ou mais tieteroátomos» por exemplo, O ou N, por exemplo, um grupo alquilenoóxi ou grupo hidróxi propileno (- CH2 - CH(OH) - CH2 -); Ri, R2 e R3 são cada um H ou, preferivelmente, um grupo hidrocarboneto, apropriadamente alquila» tendo de 1 a 3 átomos de carbono, apropriadamente 1 ou 2 átomos de carbono; n é um número inteiro de cerca de 2 a cerca de 300.000, apropriadamente de 5 a 200.000 e preferivelmente de 6 a 125.000 ou, alternativamente, Ri, R2 e R3 juntamente com N formam um grupo aromático contendo de 5 a 12 átomos de carbono; e X' é um contra-íon aniônico, geralmente um hale-to como cloreto.

Os poiissacarídeos catônicos de acordo com a invenção podem também conter grupos aniônicos, preferivelmente em uma quantidade menor. Tais grupos aniônicos podem ser introduzidos no polissacarídeo por meio de tratamento químico ou estar presentes no polissacarídeo nativo. O peso molecular médio ponderado do polissacarídeo catiônico pode variar dentro de amplos limites de dependente, inter alia» do tipo de polímero utilizado» e geralmente é de pelo menos cerca de 5.000 e muitas vezes pelo menos 10.000. Mais frequentemente, está acima de 150.000, normalmente acima de 500.000» apropriadamente acima de cerca de 700.000, preferivelmente acima de cerca de 1.000.000 e o mais preferível acima de cerca de 2.000.000. O limite superior não é crítico; pode ser de cerca de 200.000.000, geralmente 150.000.000 e apropriadamente 100.000. 000. O polissacarídeo catiônico pode ter um grau de substituição ca- tiônica (DSC) que varia sobre uma ampla faixa dependente, inter alia, do tipo de polímero usado; o DSC pode ser de 0,005 a 1,0, geralmente de 0,01 a 0,5, apropriadamente de 0,01 a 0,3, preferivelmente de 0,025 a 0,2.

Geralmente a densidade de carga do polissacarídeo catiônico está dentro da faixa de 0,005 a 6,0 meq/g de polímero seco, apropriadamente de 0,1 a 5,0 e preferivelmente de 0,2 a 4,0. O polímero P2 de acordo com a presente invenção é um polímero aniônico que pode se selecionado de polímeros aniônicos inorgânicos e orgânicos. Exemplos de polímeros adequados P2 incluem polímeros aniônicos inorgânicos e orgânicos solúveis em água e dispersíveis em água.

Exemplos de polímeros adequados P2 incluem polímeros aniônicos inorgânicos com base em ácido silícico e silicato, isto é, polímeros com base em sílica aniônica. Os polímeros com base em sílica aniônica adequados podem ser preparados pela polimerização de condensação de compostos silícicos, por exemplo, ácidos silícicos e silicatos, que podem ser homo-Dolimerizados ou co-polimerizados. Preferivelmente, os polímeros com base 3m sílica aniônicos compreendem partículas com base em sílica aniônica t|ue estão na faixa coloidal de tamanho de partícula. As partículas com base sm sílica aniônica são geralmente fornecidas na forma de dispersões coloi-Jais aquosas, assim chamadas sois. Os sois com base em sílica podem ser nodificados e contêm outros elementos, por exemplo, alumínio, boro, nitro-jênio, zircônio, gálio e titânio, que podem estar presentes na fase aquosa í/ou nas partículas com base em sílica. Exemplos de partículas com base ;m sílica aniônica adequadas incluem ácidos polissilícios, microgéis de áci-lo polissilícico, políssilicatos, microgéis de polissilicato, sílica coloidal, sílica nodificada por alumínio coloidal, polialuminossilicatos, microgéis de polialu-ninossilícato, poliborossilicatos, etc. Exemplos de partículas com base em lílica aniônica adequadas incluem aqueles descritos nas Patentes U.S. nss L388.150; 4.927.498; 4.954.220; 4.961.825; 4.980.025; 5.127.994; ».176.891; 5.368.833; 5.447.604; 5.470.435; 5.543.014; 5.571.494; .573.674; 5.584.966; 5.603.805; 5.688,482 e 5.707.493; que são por meio esta aqui incorporadas por referência.

Exemplos de partículas com base em sílica aniônica adequadas luem aqueles tendo um tamanho médio de partícula abaixo de cerca de 0 nm, preferivelmente abaixo de cerca de 20 nm e mais preferivelmente faixa de cerca de f a cerca de 10 nm. Como convencional na química de ca, o tamanho de partícula se refere ao tamanho médio das partículas márias, que podem ser agregadas ou não agregadas. Preferivelmente, o límero com base em sílica aniônico compreende partículas com base em ca aniônicos agregados. A área superficial específica das partículas com se em sílica é apropriadamente pelo menos 50 m2/g e preferivelmente pe-menos 100 m2/g. Geralmente, a área superficial específica pode ser de í cerca de 1700 m2/g e preferivelmente até 1000 m2/g. A área superficial aecífica é medida por meio de titulação com NaOH como descrito por N. Sears in Analytical Chemistry 28(1956): 12, 1981-1983 e na Patente 3. ns 5.176.891 após a remoção apropriada ou ajuste de quaisquer com-stos presentes na amostra que possam incomodar a titulação como espé-s de alumínio e boro. A área assim fornecida representa a área superficial Decífica média das partículas.

Em uma modalidade preferida da invenção, as partículas com se em sílica aniônica possuem uma área superficial específica dentro da <a de 50 a 1000 m2/g,mais preferivelmente de 100 a 950 m2/g. Preferivel-mte, as partículas com base em sílica estão presentes em uma sol tendo 1 valor S na faixa de 8 a 50%, preferivelmente de 10 a 40%, contendo par-jlas com base em sílica com uma área superficial específica na faixa de 3 a 1000 m2/g, apropriadamente de 500 a 950 m2/g, e preferivelmente de D a 950 m2/g, cujas sois podem ser modificadas como mencionadas ací-i. O valor S é medido e calculado como descrito por ller & Dalton in J. ys. Chem. 60(1956), 955-957. O valor S indica o grau de agregação ou mação de microgel e um valor S mais baixo é indicativo de um grau mais vado de agregação.

Em mais uma outra modalidade preferida da invenção, as partí-as com base em sílica possuem uma área superficial específica elevada, opriadamente acima de cerca de 1000 m2/g. A área superficial específica pode estar na faixa de 1000 a 1700 m2/g e preferivelmente de 1050 a 1600 m2/g.

Outros exemplos de polímeros adequados P2 incluem polímeros aniônicos orgânicos solúveis em água e dispersíveis em água obtidos pela polimerização de um monômero etilenicamente insaturado aniônico ou potencialmente aniônico ou, preferivelmente, uma mistura de monômero que compreende um ou mais monômeros etilenicamente insaturados aniônicos ou potencialmente aniônicos, e opcionalmente um ou mais de outros monômeros etilenicamente insaturados. Preferivelmente, os monômeros etilenicamente insaturados são solúveis em água. Exemplos de monômeros aniônicos e potencialmente aniônicos adequados incluem os ácidos carboxílicos etilenicamente insaturados e seus sais, ácidos sulfônicos etilenicamente insaturados e seus sais, por exemplo, qualquer um destes mencionados acima. A mistura monomérica pode conter um ou mais monômeros não iônicos solúveis em água etilenicamente insaturados. Exemplos de monômeros não iônicos copolimerizáveis adequados incluem acrilamida e os monômeros com base em acrilamida e acrilato não iônicos acima mencionados e vinila-minas. A mistura monomérica pode também conter um ou mais monômeros solúveis em água etilenicamente insaturados catiônicos e potencialmente catiônicos, preferivelmente em quantidades menores. Exemplos de monômeros catiônicos copolimerizáveis adequados incluem os monômeros representados pela fórmula estrutural geral acima (I) e haletos de dialildialquil amônio, por exemplo, cloreto de dialildimetil amônio. A mistura monomérica pode também conter um ou mais agentes de reticulação polifuncionais. A presença de um agente de reticulação polifuncional na mistura monomérica rende possível preparação de polímeros P2 que são dispersíveis em água. Exemplos de agentes de reticulação polifuncionais adequados incluem os agentes de reticulação polifuncionais mencionados acima. Estes agentes podem ser usados nas quantidades acima mencionadas. Exemplos de polímeros aniônicos orgânicos dispersíveis em água incluem aqueles descritos na Patente U.S. n- 5.167.766, que é aqui incorporada por referência. Exemplos de monômeros copolimerizáveis preferidos incluem (met)acrilamida, e exemplos de polímeros preferidos P2 incluem os polímeros com base em acrilamida aniônicos solúveis em água e dispersíveis em água. O polímero P2 sendo um polímero aniônico orgânico de acordo com a invenção, preferivelmente um polímero aniônico orgânico que é solúvel em água, possui um peso molecular médio ponderado de pelo menos cerca de 500.000. Geralmente, o peso molecular médio ponderado é pelo menos cerca de 1 milhão, apropriadamente pelo menos cerca de 2 milhões e preferivelmente pelo menos cerca de 5 milhões. O limite superior não é crítico; pode ser de cerca de 50 milhões, geralmente 30 milhões. O polímero P2 sendo um polímero aniônico orgânico pode ter uma densidade de carga menor do que cerca de 14 meq/g, apropriadamente menor do que cerca de 10 meq/g, preferivelmente menor do que cerca de 4 meq/g. Apropriadamente, a densidade de carga está na faixa de cerca de 1.0 a cerca de 14,0, preferivelmente de cerca de 2,0 a cerca de 10,0 meq/g.

Em uma modalidade da presente invenção o processo para a produção de papel ainda compreende a adição de um polímero P1 sendo um polímero catiônico na suspensão após todos os pontos de cisalhamento elevado. O polímero opcional P1 de acordo com a presente invenção é um polímero catiônico tendo uma densidade de carga de apropriadamente pelo menos 2,5 meq/g, preferivelmente pelo menos 3,0 meq/g. Apropriadamente, a densidade de carga está na faixa de 2,5 a 10,0, preferivelmente de 3.0 a 8,5 meq/g. O polímero P1 pode ser selecionado de polímeros catiônicos inorgânicos e orgânicos. Preferivelmente, o polímero P1 é solúvel em água. Exemplos de polímeros adequados P1 incluem compostos de polialumínio, por exemplo, cloretos de polialumínio, sulfatos de polialumínio, compostos de polialumínio contendo íons tanto de cloreto quanto de sulfato, silicato-sulfatos de polialumínio, e misturas destes.

Outros exemplos de polímeros adequados P1 incluem polímeros orgânicos catiônicos, por exemplo, polímeros com base em acrilamida catiô-nicos; poli(haletos de dialildialquil amônio), por exemplo, poli(cloreto de dia- IHdimetil amônio); iminas de polietileno; poliamidoaminas; poliaminas; e polímeros com base em vinilamina. Exemplos de polímeros orgânicos catiôni-cos adequados incluem polímeros preparados pela polimerização de um monômero catiônico solúvel em água etilenicamente insaturado ou, preferivelmente, uma mistura monomérica que compreende um ou mais monôme-ros catiônicos solúveis em água etilenicamente insaturados e opcionalmente um ou mais de outros monômeros solúveis em água etilenicamente insaturados. Exemplos de monômeros catiônicos solúveis em água etilenicamente insaturados adequados incluem haletos de dialilalquil amônio, por exemplo, cloreto de dialildimetil amônio e monômeros catiônicos representados pela fórmula estrutural geral (II) 00 em que Ri é H ou CH3; R2 e R3 são cada um H ou, preferivelmente, um grupo hidrocarboneto, apropriadamente alquila, tendo de 1 a 3 átomos de carbono, preferivelmente de 1 a 2 átomos de carbono; A é O ou NH; B é um grupo alquila ou alquileno tendo de 2 a 8 átomos de carbono, apropriadamente de 2 a 4 átomos de carbono, ou um grupo hidróxi propileno; R4 é H ou, preferivelmente, um grupo hidrocarboneto, apropriadamente alquila, tendo de 1 a 4 átomos de carbono, preferivelmente de 1 a 2 átomos de carbono, ou um substituinte contendo um grupo aromático, apropriadamente um grupo fenila ou fenila subgtituída, que pode ser ligado ao nitrogênio por meio de um grupo alquileno geralmente tendo de 1 a 3 átomos de carbono, apropriadamente de 1 a 2 átomos de carbono, R4 adequado incluindo um grupo benzila (- CH2 - CeH5); e X' é um contra-íon aniônico, geralmente um haleto como cloreto.

Exemplos de monômeros adequados representados pela fórmula estrutural geral (II) incluem monômeros quaternários obtidos mediante o tratamento de (met)acrilatos de dialquilaminoalquila, por exemplo, (met)acri- lato de dimetilaminoetila, (met)acrilato de dietilaminoetila e (met)acrilato de dimetilaminoidroxipropila, e (met)acrilamidas de dialquilaminoalquila, por e-xemplo, (met)acrilammida de dimetilaminoetila, (met)acrilamida de dietilaminoetila, (met)acrilamida de dimetilaminopropila e (met)acrilamida de dietila-minopropila, com cloreto de metila ou cloreto de benzila. Os monômeros ca-tiônicos preferidos da fórmula geral (II) incluem sal quaternário de cloreto de dimetilaminoetil acrilato de metila, sal quaternário de cloreto dimetilaminoetil metacrilato de metila, sal quaternário de cloreto dimetilaminoetil acrilato ben-zila e sal quaternário de cloreto dimetiaminoetil metacrilato de benzila. A mistura monomérica pode conter um ou mais monômeros não tônicos solúveis em água etilenicamente insaturados. Exemplos de monômeros não iônicos copolimerizáveis adequados incluem monômeros de acrila-mida e com base em acrilamida, por exemplo, metacrilamida, N-alquil (met)acrilamidas, por exemplo, N-metil (met)acrilamida, N-etil (met)acri-lamida, N-n-propil (met)acrilamida, N-isopropil (met)acrilamida, N-n-butil (met)acrilamida, N-t-butil (met)acrilamida e N-isobutil (met)acrilamida; N-alcoxialquil (met)acrilamidas, por exemplo, N-n-butoximetil (met)acrilamida, e N-isobutoximetil (met)acrilamida; Ν,Ν-dialquil (met)acrilamidas, por exemplo, Ν,Ν-dimetil (met)acrilamida; (met) acrilamidas de dialquilaminoalquila; monômeros com base em acrilato como (met)acrilatos de dialquilaminoalquila; e vinilaminas. A mistura monomérica pode também conter um ou mais monômeros aniônicos ou potencialmente aniônicos etilenicamente insaturados solúveis em água, preferivelmente em quantidades menores. O termo "mo-nômero potencialmente aniônico", como aqui usado, significa incluir um mo~ nômero que transporta um grupo potencialmente ionizável que se torna aniônico quando incluído em um polímero na aplicação à suspensão celulósica. Exemplos de monômeros aniônicos e potencialmente aniônicos copolimerizáveis adequados incluem ácidos carboxílicos etilenicamente insaturados e seus sais, por exemplo, ácido (met)acrílico e seus sais, apropriadamente (met)acrilato de sódio, ácidos sulfônicos etilenicamente insaturados e seus sais, por exemplo, 2-acrilamido-2-metilpropanossulfonato, sulfoetil-(met)acrilato, ácido vinilsulfônico e seus sais, estirenossulfonato, e paravinil fenol (hidróxi estireno) e sais destes. Exemplos de monômeros copolimeri-záveis preferidos incluem acriiamida e metacrilamida, isto é, (met)acrilamida, e os exemplos de polímeros orgânicos catiônicos preferidos incluem polímero com base em acriiamida catiônico, isto é, um polímero catiônico preparado a partir de uma mistura monomérica compreendendo um ou mais de monômeros de acriiamida e com base em acriiamida. O polímero P1 na forma de um polímero orgânico catiônico pode ter um peso molecular médio ponderado de pelo menos 10.000, muitas vezes pelo menos 50.000. Mais frequentemente, é pelo menos 100.000 e geralmente pelo menos cerca de 500.000, apropriadamente pelo menos cerca de 1 milhão e preferivelmente acima de cerca de 2 milhões. O limite superior não é crítico; pode ser de cerca de 30 milhões, geralmente 20 milhões.

Exemplos de auxiliares de drenagem e retenção preferidos de acordo com a invenção incluem: (i) polissacarídeo catiônico sendo amido catiônico, e polímero P2 sendo partículas com base em sílica; (ii) polissacarídeo catiônico sendo amido catiônico, e polímero P2 sendo polímero com base em acriiamida aniônico solúvel em água ou dispersível em água; (üi) polímero P1 sendo polímero com base em acriiamida catiônico, polissacarídeo catiônico sendo amido catiônico, e polímero P2 sendo partículas com base em sílica aniônicas; (iv) polímero P1 sendo composto de polialumínio catiônico, polissacarídeo catiônico sendo amido catiônico, e polímero P2 sendo partículas com base em sílica aniônicas; (v) polímero P1 sendo polímero com base em acriiamida catiônico, polissacarídeo catiônico sendo amido catiônico, e polímero P2 sendo polímero com base em acriiamida catiônico solúvel em água ou dispersível em água.

De acordo com a presente invenção, o polissacarídeo catiônico, polímero P2, e, opcionalmente, polímero P1, são adicionados na suspensão celulósica aquosa após ter passado através de todos os estágios de cisa- Ihamento mecânico elevado e antes da drenagem. Exemplos de estágios de cisalhamento elevado incluem os estágios de bombeamento e limpeza. Por exemplo» tais estágios de cisalhamento são incluídos quando a suspensão celulósica é passada através das bombas de palhetas, telas de pressão e telas centrais. Apropriadamente» o último ponto de cisalhamento elevado ocorre em uma tela central e» consequentemente, o polissacarídeo catiônico, polímero P2, e, opcionalmente, polímero P1, são apropriadamente adicionados subsequente à tela central. Preferivelmente, após adição do poiissacarí-deo catiônico, polímero P2, e, opcionalmente, polímero P1, a suspensão celulósica é alimentada na caixa inicial que ejeta a suspensão no arame de formação para drenagem.

Pode ser desejável ainda incluir materiais adicionais no processo da presente invenção. Preferivelmente, estes materiais são adicionados na suspensão celulósica antes de ser passada através do último ponto de cisalhamento elevado. Exemplos de tais materiais adicionais incluem coagulan-tes poliméricos orgânicos solúveis em água, por exemplo, poliaminas catiô-nicas, poliamidaaminas, polietileno iminas, polímeros da condensação de diciandiamida e polímeros de adição de vinila catiônicos de peso molecular baixo; e coagulantes inorgânicos, por exemplo, compostos de alumínio, por exemplo, compostos de alume e polialumínio. O polissacarídeo catiônico, polímero P2, e, opcionalmente, polímero P1, podem ser separadamente adicionados à suspensão celulósica. Em uma modalidade, o polissacarídeo catiônico é adicionado na suspensão celulósica antes da adição do polímero P2. Em uma outra modalidade, o polímero P2 é adicionado na suspensão celulósica antes da adição do polissacarídeo catiônico. Preferivelmente, o polissacarídeo catiônico é adicionado à suspensão celulósica antes da adição do polímero P2. Se o polímero P1 for usado, ele pode ser adicionado na suspensão celulósica antes do, simultâneo com ou após o polissacarídeo catiônico. Preferivelmente o polímero P1 é adicionado à suspensão celulósica antes ou simultaneamente com o polissacarídeo catiônico. O polímero P1 pode ser adicionado à suspensão celulósica antes ou após o polímero P2. Preferivelmente, o polímero P1 é adicio- nado na suspensão celulósica antes do polímero P2. O polissacarídeo catiônico, polímero P2, e opcionalmente, polímero P1, de acordo com a invenção podem ser adicionados na suspensão celulósica para ser desidratada em quantidades que podem variar dentro de amplos limites. Geralmente, o polissacarídeo catiônico, polímero P2, e, opcionalmente, polímero P1, são adicionados em quantidades que fornecem melhor drenagem e retenção do que é obtenível quando não efetuam a adição. O polissacarídeo catiônico é geralmente adicionado em uma quantidade de pelo menos cerca de 0,001% em peso, muitas vezes pelo menos cerca de 0,005% em peso, calculado como polímero seco na suspensão celulósica seca, e o limite superior é geralmente cerca de 5,0, apropriadamente cerca de 2,0 e preferivelmente cerca de 1,5% em peso.

Similarmente, o polímero P2 é geralmente adicionado em uma quantidade de pelo menos cerca de 0,001% em peso, muitas vezes pelo menos cerca de 0,005% em peso, calculado como polímero seco ou S1O2 seco na suspensão celulósica, e o limite superior é geralmente cerca de 2,0 e apropriadamente cerca de 1,5% em peso.

Da mesma forma, o polímero opcional P1 é, quando usado, geralmente adicionado em uma quantidade de pelo menos cerca de 0,001% em peso, muitas vezes pelo menos cerca de 0,005% em peso, calculado como 0 polímero seco na suspensão celulósica seca, e 0 limite superior é geralmente cerca de 2,0 e apropriadamente cerca de 1,5% em peso. O processo desta invenção, é aplicável em todos os processos de fabricação de papel e suspensões celulósicas, e é particularmente útil na fabricação de papel a partir de uma matéria-prima que tinha uma alta condu-tividade. Em tais casos, a condutividade da matéria-prima que é desidratada no arame é geralmente pelo menos cerca de 1,5 mS/cm, preferivelmente pelo menos 3,5 mS/cm, e mais preferivelmente pelo menos 5,0 mS/cm. A condutividade pode ser medida por equipamento padrão tal como, por e-xemplo, um instrumento WTW LF 539 fornecido pela Christian Berner. A presente invenção ainda abrange os processos de fabricação de papel onde a água branca é extensivameníe reciclada, ou recirculada, isto é, com um grau elevado de fechamento de água branca, por exemplo, onde de 0 a 30 tons de água doce são usados per ton de papel seco produzido, geralmente menos do que 20, preferivelmente menos do que 15, mais preferivelmente menos do que 10 e notavelmente menos do que 5 tons de água doce per ton de papel. A água doce pode ser introduzida no processo em qualquer estágio; por exemplo, a água doce pode ser misturada com fibras celulósicas para formar uma suspensão celulósica, e a água doce pode ser misturada com uma suspensão celulósica espessa para diluí-la de modo a formar uma suspensão celulósica fina na qual o polissacarídeo catiônico, polímero P2, e, opcíonalmente, polímero P1, são adicionados após todos os pontos de cisalhamento elevado. O processo de acordo com a invenção é usado para a produção de papel. O termo "papel" como aqui usado, naturalmente inclui não apenas papel e a sua produção, mas também outros produtos semelhantes a tecido, tais como, por exemplo, cartão e papelão, e a sua produção. O processo pode ser usado na produção de papel a partir de diferentes tipos de suspensão de fibras celulósicas, e as suspensões devem preferivelmente conter pelo menos 25% e mais preferivelmente pelo menos 50% em peso de tais fibras, com base na substância seca. As suspensões podem ser baseadas nas fibras de polpa química, tais como polpa de sulfato e sulfito, polpa ter-mo-mecânica, polpa quimio-termomecânica, polpa organossolv, polpa refi-nadora ou polpa de serragem tanto de madeira rija quanto de madeira maci-a, ou fibras derivadas de plantas de um ano como grama elefante, bagaço, linho, palha, etc., e podem também ser usadas para suspensões com base em fibras recicladas. A invenção é preferivelmente aplicada aos processos para a fabricação de papel de suspensões contendo madeira. A suspensão também contém cargas minerais de tipos convencionais, tais como, por exemplo, caulim, argila, dióxido de titânio, gesso, talco, e carbonatos de cálcio tanto naturais quanto sintéticos, tais como, por exemplo, giz, mármore moído, carbonato de cálcio moído, e carbonato de cálcio precipitado. A matéria-prima pode naturalmente também conter aditi- vos de fabricação de papel de tipos convencionais, tais como agentes de resistência a umidade, agente de colagem, tais como aqueles baseados em rosina, dímeros de ceteno, multímeros de ceteno, anidridos alquenil succíni-cos, etc.

Preferivelmente a invenção é aplicada nas máquinas de papel que produzem papel contendo madeira e papel com base em fibras recicladas, tais como SC, LWC e diferentes tipos de livros e papéis de imprensa, e nas máquinas que produzem papéis de imprensa e para escrever livres de madeira, o termo livre de madeira significa menos do que cerca de 15% de fibras contendo madeira. Exemplos de aplicações preferidas da invenção incluem a produção de papel e camada de papel de múltiplas camadas de suspensões celulósicas contendo pelo menos 50% em peso de fibras mecânicas e/ou recicladas. Preferivelmente a invenção é aplicada nas máquinas de papel que operam em uma velocidade de 300 a 3000 m/min e mais preferivelmente de 500 a 2500 m/min. A invenção é ainda ilustrada nos seguintes exemplos que, no entanto, não são destinados a limitar a mesma. Pares e% se referem em pares em peso e% em peso, respectivamente, a não ser que de outra maneira mencionada.

Exemplos Os seguintes componentes foram usados nos exemplos: C-PAM Representa o polímero P1. Polímero com base em acri-lamida catiônico preparado pela polimerização de acrilamida (60% em mol) e cloreto de acriloxietiltrimetil amônio (40% em mol), o polímero tendo um peso molecular médio ponderado de cerca de 3 milhões e carga catiônica de cerca de 3,3 meq/g. C-PS 1: Amido catiônico modificado com cloreto de 2,3-hidroxipropil trimetil amônio em um grau de substituição catiônica (DSC) de 0,05 e tendo uma densidade de carga catiônica de cerca de 0,3 meq/g. C-PS 2: Amido cátiônico modificado com cloreto de 2,3-hidroxipropil trimetil amônio em um grau de substituição catiônica (DSC) de 0,11 e tendo uma densidade de carga catiônica de cerca de 0,6 meq/g. Sílica: Representa o polímero P2. Polímero de condensação i-norgânico catiônico de ácido silícico na forma de sílica modificada por alumínio coloidal sol tendo um valor S de cerca de 21 e contendo partículas com base em sílica com uma área superficial específica de cerca de 800 m2/g. A-PAM: Representa o polímero P2. Polímero com base em acri-lamída aniônico preparado pela polimerização de acrilamida (80% em mol) e ácido acrílico (20% em mol), o polímero tendo um peso molecular médio ponderado de cerca de 12 milhões e densidade de carga aniônica de cerca de 2,6 meq/g. A-X-PAM: Representa o polímero P2. Polímero com base em acrilamida reticulado aniônico preparado pela polimerização de acrilamida (30% em moi) e ácido acrílico (70% em mol), o polímero tendo um peso molecular médio ponderado de cerca de 100.000 e densidade de carga aniônica de cerca de 8,0 meq/g.

Exemplo 1 O desempenho de drenagem foi avaliado por meio de um Dy-namic Drainage Analyser (DDA), disponível da Akribi, Sweden, que mede o tempo para a drenagem de um volume fixo de matéria-prima através de um arame quando se remove um tampão e se aplica vácuo neste lado do arame oposto ao lado em que a matéria-prima está presente. O desempenho de retenção foi avaliado por meio de um nefelô-metro, disponível da Novasina, Switzerland, mediante a medição da turvação do filtrado, da água branca, obtida pela drenagem da matéria-prima. A turvação foi medida em NTU (Nephelometric Turbidity Units). A matéria-prima no teste baseou-se no material de fibra com 75% TMP e 25% DIP e água para branquear de uma fabrica de papel de imprensa. A consistência da matéria-prima foi 0,76%. A condutividade da matéria-prima foi de 1,5 mS/cm e o pH foi de 7,1.

De modo a estimular as adições após todos os pontos de cisa-Ihamento elevado, a matéria-prima foi agitada em um frasco de vidro inutilizado em diferentes velocidades do agitador. A agitação e as adições foram feitas de acordo com o que segue: (i) agitação em 1000 rpm durante 25 segundos, (ii) agitação em 2000 rpm durante 10 segundos, (iii) agitação em 1000 rpm durante 15 segundos enquanto se faz as adições, e (iv) desidratação da matéria-prima enquanto automaticamente se registra o tempo de desidratação.

As adições na matéria-prima foram feitas como se segue: A primeira adição (níveis de adição de 5,10 ou 15 kg/t) foi efetuada 25 ou 15 segundos antes da desidratação e a segunda adição (níveis de adição de 5, 10 ou 15 kg/t) foi efetuada 5 segundos antes da desidratação. A Tabela 1 mostra o efeito de desidratação em diferentes pontos de adição. Os níveis de adição de amido catiônico foram calculados como produto seco no sistema de matéria-prima seca, e as partículas com base em sífica foram calculadas como Si02 e baseadas no sistema de matéria-prima seca. O teste n° 1 mostra o resultado sem qualquer aditivo. Os testes nes de 2 a 6, 8, 10 a 14 e 16 ilustram os processos usados para comparação (Ref.) e os testes n5s 7, 9 15 e 17 ilustram os processos de acordo com a invenção.

Tabela 1 Fica evidente a partir da Tabela 1 que o processo de acordo com a presente invenção resultou em desidratação melhorada ao mesmo tempo o comportamento de retenção ficou ao redor do mesmo.

Exemplo 2 O desempenho de drenagem e a retenção foram avaliados de acordo com o Exemplo 1. A matéria-prima usada no teste baseou-se no material de fibra com 75% TMP e 25% DIP e água para branquear de uma fabrica de papel de imprensa. A consistência da matéria-prima foi 0,78%. A condutividade da matéria-prima foi de 1,4 mS/cm e o pH foi de 7,8.

De modo a estimular as adições após todos os pontos de cisa-Ihamento elevado, a matéria-prima foi agitada em um frasco de vidro inutilizado em diferentes velocidades do agitador. A agitação e as adições foram feitas de acordo com o que segue: (i) agitação em 1000 rpm durante 25 segundos, (ii) agitação em 2000 rpm durante 10 segundos, (iii) agitação em 1500 rpm durante 15 segundos, enquanto se faz as adições de acordo com a invenção, e (iv) desidratação da matéria-prima enquanto automaticamente se registra o tempo de desidratação.

As adições na matéria-prima foram feitas como se segue: A primeira adição foi efetuada 25 ou 15 segundos antes da desidratação e a se- gunda adição foi efetuada 5 segundos antes da desidratação.

As adições na matéria-prima foram feitas como se segue: A primeira adição (níveis de adição de 5 ou 10 kg/t) foi efetuada 25 ou 15 segundos antes da desidratação e a segunda adição (níveis de adição de 0,1 kg/t) foi efetuada 5 segundos antes da desidratação. A Tabeia 4 mostra o efeito de desidratação em diferentes pontos de adição. Os níveis de adição foram calculados como produto seco no sistema de matéria-prima seca. O teste ns 1 mostra o resultado sem qualquer aditivo. Os testes nes 2, 3, 4 e 6 ilustram os processos que empregam os aditivos usados para comparação (Ref.) e os testes n5s 5 e 7 ilustram os processos de acordo com a invenção.

Tabela 2 Fica evidente a partir da Tabela 2 que o processo de acordo com a presente invenção resultou em desidratação e retenção melhoradas. Exemplo 3 O desempenho de drenagem e a retenção foram avaliados de acordo com o Exemplo 1. A matéria-prima no teste baseou-se no material de fibra com 75% TMP e 25% DIP e água para branquear de uma fabrica de papel de imprensa. A consistência da matéria-prima foi 0,61%. A condutividade da matéria-prima foi de 1,6 mS/cm e o pH foi de 7,6.

De modo a estimular as adições após todos os pontos de cisa-Ihamento elevado, a matéria-prima foi agitada em um frasco de vidro inutilizado em diferentes velocidades do agitador. A agitação e as adições foram feitas de acordo com o que segue: (i) agitação em 1500 rpm durante 25 segundos, (ii) agitação em 2000 rpm durante 10 segundos, (iii) agitação em 1500 rpm durante 15 segundos, enquanto se faz as adições de acordo com a invenção, e (iv) desidratação da matéria-prima enquanto automaticamente se registra o tempo de desidratação.

As adições na matéria-prima foram feitas como se segue (níveis de adição em kg/t): O polímero opcional P1 foi adicionado 45 ou 15 segundos antes da desidratação, o polissacarídeo catiônico foi adicionado 25 ou 10 segundos antes da desidratação e o polímero P2 foi adicionado 5 segundos antes da desidratação.

As adições na matéria-prima foram feitas como se segue: A primeira adição (nível de adição de 0,5 kg/t) foi efetuada 45 ou 15 segundos antes da desidratação, a segunda adição (níveis de adição de 5, 10 ou 15 kg/t) foi efetuada 25 ou 10 segundos antes da desidratação e a terceira adição (nível de adição de 2 kg/t) foi efetuada 5 segundos antes da desidratação. A Tabela 1 mostra o efeito de desidratação em diferentes pontos de adição. Os níveis de adição foram calculados como produto seco no sistema de matéria-prima seca, e as partículas com base em sílica foram calculadas como S1O2 e baseadas no sistema de matéria-prima seca. O teste ns 1 mostra 0 resultado sem qualquer aditivo. Os testes nss de 2 a 7, de 9 a 10 e de 13 a 15 ilustram os processos usados para comparação (Ref.) e os testes nes 8, 12 e 16 ilustram os processos de acordo com a invenção.

Tabela 3 Fica evidente a partir da Tabela 3 que o processo de acordo com a presente invenção resultou em desidratação e retenção melhoradas. Exemplo 4 O desempenho de drenagem e a retenção foram avaliados de acordo com o Exemplo 2. A mesma matéria-prima e as sequências de agitação foram usadas como no Exemplo 2.

As adições na matéria-prima foram feitas como se segue: A primeira adição (nível de adição de 0,5 kg/t) foi efetuada 45 ou 15 segundos antes da desidratação, a segunda adição (nível de adição de 5 kg/t) foi efe- tuada 25 ou 10 segundos antes da desidratação e a terceira adição (nível de adição de 2 kg/t) foi efetuada 5 segundos antes da desidratação. A Tabela 2 mostra o efeito de desidratação em diferentes pontos de adição. Os níveis de adição foram calculados como produto seco no sistema de matéria-prima seca, e as partículas com base em sílica foram calculadas como S1O2 e baseadas no sistema de matéria-prima seca. O teste ns 1 mostra 0 resultado sem qualquer aditivo. Os testes nes de 2 a 4 ilustram os processos usados para comparação (Ref.) e o teste ns 5 ilustra 0 processo de acordo com a invenção.

Tabela 4 Fica evidente a partir da Tabela 4 que 0 processo de acordo com a presente invenção resultou em desidratação e retenção melhoradas. Exemplo 5 O desempenho de drenagem e a retenção foram avaliados de acordo com o Exemplo 1. As mesmas sequências de agitação foram usadas como no Exemplo 2.

As adições na matéria-prima foram feitas como se segue: O primeiro polímero foi adicionado 45 ou 15 segundos antes da desidratação, o segundo polímero foi adicionado 25 ou 10 segundos antes da desidratação e o terceiro polímero foi adicionado 5 segundos antes da desidratação.

As adições na matéria-prima foram feitas como se segue: A primeira adição (nível de adição de 0,5 kg/t) foi efetuada 45 ou 15 segundos antes da desidratação, a segunda adição (nível de adição de 10 kg/t) foi efetuada 25 ou 10 segundos antes da desidratação e a terceira adição (níveis de adição de 0,5 + 0,1 kg/t ou 0,1 kg/t) foi efetuada 5 segundos antes da desidratação. A matéria-prima usada no teste baseou-se no material de fibra com 75% TMP e 25% DIP e água para branquear de uma fabrica de papel de imprensa. A consistência da matéria-prima foi 0,78%. A condutividade da matéria-prima foi de 1,4 mS/cm e o pH foi de 7,8. A Tabela 3 mostra o efeito de desidratação em diferentes pontos de adição. Os níveis de adição foram calculados como produto seco no sistema de matéria-prima seca, e as partículas com base em sílica foram calculadas como Si02 e baseadas no sistema de matéria-prima seca. O teste n9 1 mostra o resultado sem qualquer aditivo. Os testes nss 2, 3, 4 e de 6 a 8 ilustram os processos usados para comparação (Ref.) e os testes nss 5 e 9 ilustram os processos de acordo com a invenção.

Tabela 5 Fica evidente a partir da Tabela 5 que o processo de acordo com a presente invenção resultou em desidratação melhorada ao mesmo tempo o comportamento de retenção ficou ao redor do mesmo.

REIVINDICAÇÕES

Claims (7)

1. Processo para a produção de papel, caracterizado por compreender: (i) fornecer uma suspensão aquosa compreendendo fibras celu- lósicas, (ii) adicionar separadamente à suspensão, após a suspensão ter passado todos os pontos de cisalhamento elevado, os pontos do cisalha-mento elevado compreendendo estágios de bombeamento e limpeza, em que os estágios de bombeamento e limpeza compreendem bombas de palhetas, telas de pressão e telas centrais: um polissacarídeo catiônico; e um polímero P2 sendo um polímero aniônico selecionado do grupo consistindo de polímeros com base em sílica aniônica, e polímeros com base em acrilamida aniônicos solúveis em água e dispersíveis em água; e um polímero P1 sendo um polímero catiônico solúvel em água selecionado de polímeros com base em acrilamida catiônicos; e (iii) desidratar a suspensão obtida para formar o papel.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo polissacarídeo catiônico ser amido catiônico.

3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 2, caracterizado pelo polissacarídeo catiônico possuir um grau de substituição (DSC) dentro da faixa de 0,005 a 1,0.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo polissacarídeo catiônico possuir uma densidade de carga catiônica dentro da faixa de 0,05 a 6,0 meq/g.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo polissacarídeo catiônico possuir um peso molecular acima de 500.000.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo polímero P2 compreender partículas com base em sílica coloidal.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo polímero P1 possuir um peso molecular médio ponderado de pelo menos 500.000.