BRPI0716899B1

BRPI0716899B1 - Process for manufacture of paper or paperboard

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Publication number: BRPI0716899B1
Authority: BR
Publication date: 2017-07-11

Description

PROCESSO PARA FABRICAÇÃO DE PAPEL OU PAPELÃO

FUNDAMENTO

Esta invenção relaciona-se aos processos para fabricação de papel e papelão de um material celulósico, empregando um sistema de floculação novo em que uma nova tecnologia de micropolimero é empregada.

Durante a manufatura de papel e papelão, um fino material celulósico é drenado em uma tela em movimento (frequentemente referida como máquina com rolamento) para formar uma folha, que é então seca. É bem conhecido aplicar polímeros solúveis em água à suspensão celulósica a fim de efetuar a floculação dos sólidos celulósicos e melhorar a drenagem na tela em movimento. A fim de aumentar a produtividade de papel, muitas máquinas de fabricação de papel modernas operam em velocidades mais elevadas. Como uma consequência de velocidades de máquina aumentadas, grande parte da ênfase foi colocada nos sistemas de drenagem e retenção que fornecem a drenagem e retenção aumentadas dos componentes de fabricação de papel. É conhecido que aumentando o peso molecular de um auxiliar de retenção polimérico (que é adicionado geralmente imediatamente antes da drenagem) tenderá a aumentar a taxa de drenagem, mas danificará também a formação. Pode ser difícil obter o equilíbrio ótimo de retenção, drenagem, secagem e formação adicionando um único auxiliar de retenção polimérico, e é portanto prática comum adicionar dois materiais separados em sequência ou conjuntamente.

Tentativas mais recentes de melhorar a drenagem e retenção durante a fabricação de papel usaram variações neste tema usando polímeros diferentes e componentes siliciosos. Estes sistemas podem consistir de componentes múltiplos. A Pat. U.S. N° 4.968.435 descreve um método de floculação de uma dispersão aquosa de sólidos suspensos que compreende a adição, e mistura com a dispersão, de 0,1 a 50.000 partes por milhão de dispersão, sólidos de uma solução aquosa de um floculante polimérico, catiônico, reticulado, insolúvel em água tendo um diâmetro de tamanho de partícula de número médio não dilatado de menos de 0,5 micrômetros, uma viscosidade de solução de 1,2 a 1,8 centipoise, e um teor de agente reticulante acima de 4 partes molares por milhão, baseado nas unidades monoméricas presentes no polímero, para flocular os sólidos suspensos, e separar os sólidos suspensos floculados da dispersão. A Pat. U.S. 5.152.903 é uma continuação desta patente, e descreve um método de floculação de uma dispersão de sólidos suspensos que compreende a adição, e mistura com a dispersão, de 0,1 a 50.000 partes por milhão de sólidos de dispersão de uma solução aquosa de um floculante polimérico, catiônico, reticulado, solúvel em água tendo um diâmetro de tamanho de partícula de número médio não dilatado de menos de 0,5 micrômetro, uma viscosidade de solução de 1,2 a 1,8 centipoise e um teor de agente reticulante acima de 4 partes molar por milhão baseado nas unidades monoméricas presentes no polímero. A Pat. U.S. N° 5.167.766 descreve adicionalmente um método de fabricação de papel que compreende a adição a um fornecimento de papel aquoso de 0,023 a 9,27 kg por tonelada, baseada no peso seco de sólidos de fornecimento papel, de uma microconta polimérica, reticulada, orgânica, iônica, a microconta tendo um diâmetro de partícula não dilatado de menos de 750 nanômetros e uma ionicidade de pelo menos 1%, mas pelo menos 5%, se aniônico e usado sozinho. A Pat. U.S. N° 5.171.808 é um exemplo adicional que descreve uma composição compreendendo micropolímeros poliméricos anfotéricos ou aniônicos reticulados derivados unicamente da polimerização de uma solução aquosa de pelo menos um monômero, os micropolímeros tendo um diâmetro de tamanho de partícula de número médio não dilatado de menos de 0,75 micrômetro, uma viscosidade de solução de pelo menos 1,1 centipoise, um teor de agente reticulante de 4 partes molar a 4000 partes por milhão, baseado nas unidades monoméricas presentes no polímero, e uma ionicidade de pelo menos 5 mol porcento. A Pat. U.S. N° 5.274.055 descreve um processo de fabricação de papel em que a drenagem e retenção melhoradas são obtidas quando microcontas orgânicas, iônicas, de menos de 1.000 nanômetros em diâmetro se reticulado ou menos de 60 nanômetros em diâmetro se não reticulado, forem adicionados sozinhos ou em combinação com um polímero orgânico de peso molecular elevado e/ou polissacarídeo. Uma adição adicional de alúmen melhora propriedades de formação e retenção de drenagem no material de fabricação de papel com e sem a presença de outros aditivos usados em processos de fabricação de papel. A Pat. U.S. N° 5.340.865 descreve um floculante compreendendo uma emulsão água-em-óleo compreendendo uma fase oleosa e uma fase aquosa em que a fase oleosa consiste de óleo de combustível, querosene, solventes minerais inodoros ou misturas dos mesmos, e mais de um tensoativo em geral HLB variando de 8 a 11, em que a fase aquosa está na forma de micelas e contém um polímero reticulado, catiônico, produzido de 40 a 99 partes por peso de acrilamida e 1 a 60 partes por peso de um monômero catiônico selecionado de N,N-dialquilaminoalquilacrilatos e metacrilatos, e seus sais quaternários ou ácido, N,N-dialquilaminoalquilacrilamidas e metacrilamidas, e seus sais quaternários ou ácido, e sais dialildimetilamônio. As micelas tem um diâmetro de menos de 0,1 micrômetros, e o polímero tem uma viscosidade de solução de 1,2 a 1,8 centipoise, e um teor de N,N-metilenobisacrilamida de 10 partes molar a 1000 partes molar por milhão, baseado nas unidades monoméricas presentes no polímero. A Pat. U.S. N° 5.393.381 descreve um processo de fabricação de papel ou placa adicionando uma poliacrilamida catiônica ramificada solúvel em água e uma bentonita à suspensão fibrosa de polpa. A poliacrilamida catiônica ramificada é preparada polimerizando uma mistura de acrilamida, monômero catiônico, agente de ramificação, e agente de transferência de cadeia pela polimerização de solução. A Pat. U.S. N° 5.431.783 descreve um método para fornecer o desempenho de separação líquido-sólido melhorado em sistemas de dispersão de particulado líquido. O método compreende a adição a um sistema líquido contendo uma pluralidade de partículas finamente divididas de 0,023 a 4,5 kg por tonelada, baseado no peso seco das partículas, de uma microconta polimérica reticulada orgânica iônica com um diâmetro de menos de 500 nanômetros, e 0,023 a 9,07 kg por tonelada, na mesma base, de um material polimérica selecionado do grupo consistindo de polietileniminas, polietileniminas modificadas, e misturas das mesmas. Adicionalmente às composições descritas acima, os aditivos tal como polissacarideos iônicos orgânicos podem também ser combinados com o sistema liquido para facilitar a separação do material particulado dos mesmos. A Pat. U.S. N° 5.501.774 descreve um processo onde papel preenchido é feito fornecendo uma suspensão de alimentação aquosa contendo preenchedor e fibra celulósica, coagulação da fibra e preenchedor na suspensão adicionando o agente coagulante catiônico, fazendo uma suspensão aquosa de material fino diluindo um material espesso consistindo ou formado da suspensão de alimentação coagulada, adicionando o material particulado aniônico ao material fino ou ao material espesso do qual o material fino é formado, subsequentemente adicionando o auxiliar de retenção polimérico ao material fino e drenando o material fino para formar uma folha e secar a folha. A Pat. U.S. N° 5.882.525 descreve um processo em que um polímero solúvel em água ramificado catiônico com um quociente de solubilidade maior do que 30% é aplicado a uma dispersão de sólidos suspensos, por exemplo um material de fabricação de papel, a fim de liberar água. 0 polímero solúvel em água catiônico, ramificado, é preparado dos ingredientes similares a Pat. U.S. N° 5.393.381, polimerizando uma mistura de acrilamida, monômero catiônico, agente de ramificação e agente de transferência de cadeia. A Pat. U.S. N° 4.913.775 descreve um processo em que papel ou papelão é feito formando uma suspensão celulósica aquosa, passando a suspensão através de um ou mais estágios de cisalhamento selecionados de limpeza, mistura e bombeameto, drenando a suspensão para formar uma folha, e secar a folha. A suspensão que é drenada inclui um material polimérico orgânico que é um floculante ou um auxiliar de retenção, e um material inorgânico compreendendo bentonita, que é adicionada em uma quantidade de pelo menos 0,03% à suspensão após um dos estágios de cisalhamento. O auxiliar de retenção polimérico orgânico ou floculante compreende um polímero sintético catiônico substancialmente linear tendo o peso molecular acima de 500.000 e tendo uma densidade de carga de pelo menos 0,2 equivalentes de nitrogênio por quilograma de polímero. O auxiliar de retenção polimérico orgânico ou floculante é adicionado à suspensão antes do estágio de cisalhamento em uma quantidade tal que os flocos são formados. Os flocos são quebrados por cisalhamento para formar microflocos que resistem à degradação adicional pelo cisalhamento, e que carrega suficiente carga catiônica para interagir com a bentonita para dar melhor retenção do que a que é obtenível ao adicionar o polímero sozinho após o último ponto de alto cisalhamento. Este processo comercializado por Ciba Specialty Chemicals sob a marca registrada Hydrocol. A Pat. U.S. N° 5.958.188 descreve adicionalmente um processo onde o papel é feito por um duplo processo de polímero solúvel em que uma suspensão celulósica, que contém geralmente alúmen ou coagulante catiônico, é primeiramente flocoulada com um polímero sintético catiônico de viscosidade intrínseca (IV) elevada ou um amido catiônico e, após cisalhamento, a suspensão é reflocoulada pela adição de um polímero solúvel em água aniônico ramificado tendo uma viscosidade intrínseca acima de 3 decilitros por grama, e um tan delta em 0,005 Hertz de pelo menos 0,5. A Pat. U.S. N° 6.310.157 descreve um duplo processo de polímero solúvel em que uma suspensão celulósica, que geralmente contém alúmen ou coagulante catiônico, é primeiramente flocoulada com um polímero sintético catiônico de IV elevada ou amido catiônico e, após cisalhamento, a suspensão é refloculada pela adição de um polímero solúvel em água aniônico ramificado tendo IV acima de 3 dl/g e tan delta em 0,005 Hz de pelo menos 0,5. O processo dá uma combinação melhorada de formação, retenção, e drenagem. A Pat. U.S. N° 6.391.156 descreve um processo de fazer de papel ou placa de papel compreendendo a formação de uma suspensão celulósica, floculação da suspensão, drenagem da suspensão em uma tela para formar uma folha e então secagem da folha, caracterizada pelo fato que a suspensão é floculada usando um sistema de floculação compreendendo uma argila e um polímero solúvel em água ramificado aniônico que foi formado do monômero aniônico etilenicamente insaturado solúvel em água ou mistura de monômeros e agente de ramificação e em que o polímero tem (a) uma viscosidade intrínseca acima de 1,5 dl/g e/ou viscosidade de Brookfield salina de 2,0 mPa.s acima e (b) valor de oscilação reológica de tan delta em 0,005 Hz acima de 0,7 e/ou (c) número de viscosidade SLV deionizado que é pelo menos três vezes o número de viscosidade SLV salgado do polímero não ramificado correspondente feito na ausência de agente de ramificação. A Pat. U.S. N° 6.454.902 descreve um processo para fabricação de papel compreendendo a formação de uma suspensão celulósica, floculação da suspensão, drenagem da suspensão em uma tela para formar uma folha, e então secagem da folha, em que a suspensão celulósica é floculada pela adição de um polissacarídeo ou um polímero sintético de viscosidade intrínseca de pelo menos 4 decilitros por grama, e então refloculada por uma adição subsequente de um sistema de refloculação, em que o sistema de refloculação compreende um material silicioso e um polímero solúvel em água. Em uma modalidade, o material silicioso é adicionado antes ou simultaneamente com polímero solúvel em água. Em outra modalidade, o polímero solúvel em água é aniônico e adicionado antes do material silicioso. A Pat. U.S. 6.524.439 fornece um processo para fazer o papel ou papelão compreendendo a formação de uma suspensão celulósica, floculação da suspensão, drenagem da suspensão em uma tela para formar uma folha e então secagem da folha. O processo é caracterizado em que a suspensão é floculada usando um sistema de floculação compreendendo um material silicioso e micropartículas orgânicas que tem o diâmetro de partícula não dilatado de menos de 750 nanômetros. A Pat. U.S. N° 6.616.806 descreve um processo para fabricação de papel compreendendo a formação de uma suspensão celulósica, floculação da suspensão, drenagem da suspensão em uma tela para formar uma folha e então secagem da folha, em que a suspensão celulósica é floculada pela adição de um polímero solúvel em água que é selecionado de a) um polissacarideo ou b) um polímero sintético de viscosidade intrínseca de pelo menos 4 dl/g e então refloculado por uma adição subsequente de um sistema de refloculação, em que o sistema de refloculação compreende i) um material silicioso e ii) um polímero solúvel em água. Em um aspecto o material silicioso é adicionado antes ou simultâneo com o polímero solúvel em água. Em uma alternativa para o polímero solúvel em água é aniônico e adicionado antes do material silicioso. A publicação JP N° 2003-246909 que divulga dispersões de polímero é produzida pela combinação de um polímero anfotérico tendo uma unidade estrutural catiônica específica e uma unidade estrutural aniônica e solúvel na solução salina, e um polímero aniônico específico solúvel na solução salina e polimerizando-os em dispersão sob agitação na solução salina.

Entretanto, existe ainda uma necessidade para adicionalmente melhorar processos de fabricação de papel melhorando adicionalmente a drenagem, retenção e formação. Adicionalmente também existe uma necessidade para fornecer um sistema de floculação mais efetivo para fabricação de papel altamente preenchido. Seria desejável se estas melhorias incluíssem o uso de polímeros que requerem menos desmontagem de equipamento, sistemas de alimentação menos complicados, e ambientalmente correto, por exemplo, polímeros com produtos químicos orgânicos pouco ou não voláteis (VOC).

SUMÁRIO

Os inconvenientes e desvantagens descritos acima são reduzidos por um processo para fabricação de papel ou papelão, compreendendo: a formação de uma suspensão celulósica; floculação da suspensão celulósica; drenagem da suspensão celulósica em uma tela para formar uma folha; e secagem da folha; em que a suspensão celulósica é floculada adicionando um sistema de floculação compreendendo um material silicioso e um micropolimero de dispersão água-em-água ou salina, orgânico, aniônico ou catiônico, em que o material silicioso e o micropolimero orgânico são adicionados simultaneamente ou sequencialmente. Descobriu-se que os micropolimeros de dispersão água-em-água ou salina oferecem vantagens significativas sobre uma emulsão de micropolimero não na forma de uma dispersão água-em-água ou salina do micropolimero.

Em outra modalidade, um papel ou papelão é fornecido, feito pelo processo acima.

Vantagens adicionais da invenção são descritas e exemplificadas nas seguintes Figuras e Descrição Detalhada. BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A Figura 1 é um diagrama esquemático de um processo de fabricação de papel ilustrando onde os componentes dos sistemas de floculação podem ser adicionados no processo de fabricação de papel e papelão. A Figura 2 é um gráfico dos dados de retenção do Exemplo 1 para um fornecimento não contendo madeira. A Figura 3 é um gráfico dos dados de retenção do Exemplo 2 para um fornecimento não contendo madeira. A Figura 4 é um gráfico dos dados de retenção do Exemplo 3 para um fornecimento contendo madeira para classes super calandradas. A Figura 5 é um gráfico de resposta de drenagem através de um analisador de drenagem dinâmico com recirculação para um fornecimento contendo madeira para classes super calandradas como no Exemplo 3. A Figura 6 é um gráfico da resposta de drenagem sob vácuo em uma única passagem para um fornecimento contendo madeira para classes super calandradas como no Exemplo 3. A Figura 7 é o gráfico da resposta de drenagem e resposta de retenção em uma única passagem para o Exemplo 4. A Figura 8 é o gráfico de resposta de drenagem e resposta de retenção em uma única passagem para o Exemplo 5. A Figura 9 é um diagrama esquemático ilustrando o processo de fabricação de papel descrito no Exemplo 6, mostrando a adição simultânea de CatMP-SS à combinação de C-Pam e bentonita. A Figura 10 é uma cronologia mostrando as dosagens (g/ton) dos aditivos de polímero (C-PAM e CatMP-SS) usados no Exemplo 6, em que a quantidade de bentonita é mantida constante. A Figura 11 mostra um registro de velocidade de bobina para uma máquina de papel durante o tempo. A Figura 12 mostra a taxa de produção sobre um período de tempo para um processo de fabricação de papel. A Figura 13 mostra a eficiência total de um processo de fabricação de papel como refletida por vapor/papel (tonelada) versus velocidade de bobina.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Os inventores do presente descobriram inesperadamente que na manufatura de produtos de papel ou papelão, a floculação é significativamente melhorada pelo uso de um micropolimero água-em-água ou um micropolímero de dispersão salina em combinação com um material silicioso. 0 micropolimero é orgânico, e pode ser catiônico ou aniônico. 0 uso deste sistema de floculação fornece melhorias na retenção, drenagem, e formação comparado a um sistema sem o material silicioso, ou um sistema onde o micropolimero não está na forma de um micropolimero água-em-água ou dispersão salina.

Como é conhecido na técnica, os micropolimeros podem ser fornecidos em pelo menos três formas diferentes: emulsão, dispersão, e água-em-água.

Os micropolimeros de emulsão são manufaturados por um processo de polimerização em que a reação ocorre na presença de uma pequena quantidade de água e um solvente orgânico, geralmente óleo, como uma fase continua. Os monômeros reagentes, mas não os polímeros do produto são solúveis no solvente orgânico. Enquanto a reação prossegue e o comprimento de cadeia de polímero de produto cresce, faz migrar às gotas pequenas de água e se concentra dentro destas gotas de água. A viscosidade do produto final é baixa, e o polímero resultante é tipicamente de peso molecular muito elevado. Quando a emulsão é misturada com água adicional, o polímero inverte (a água se torna a fase contínua) e a viscosidade de solução torna-se muito elevada. Os polímeros deste tipo podem ser aniônicos ou catiônicos.

Os micropolimeros de dispersão são feitos por um processo de polimerização de precipitação em que uma solução salina age como a fase continua e como um coagulante. Assim, a polimerização ocorre em uma solução salina em que os monômeros são solúveis, mas não os polímeros do produto. Devido o polímero ser insolúvel na solução salina, ele precipita como partículas discretas, que são mantidas suspensas usando estabilizantes apropriados. A viscosidade final do produto é baixa, permitindo a facilidade de manipulação. 0 processo produz partículas bem definidas contendo polímeros de peso molecular elevado. Não há tensoativos ou solventes orgânicos (particularmente óleos) presentes e os polímeros solubilizados simplesmente misturando com água. Os polímeros deste tipo podem ser aniônicos ou catiônicos. 0 sal inorgânico (o coagulante) e o polímero de peso molecular elevado interagem sirnegicamente. 0 sistema pode ser anfotérico, significando que quando o polímero de peso molecular elevado é aniônico, o coagulante inorgânico, mineral é catiônico. Preferivelmente o polímero de peso molecular elevado é também hidrofobicamente associativo. As referências descrevendo estes tipos de polímeros incluem as Pat. U.S. N° 6605674, Pat. U.S. N° 4929655, Pat. U.S. N° 5006590, Pat. U.S. N° 5597859, e Pat. U.S. N° 5597858.

Os micropolímeros água-em-água são feitos por um processo de polimerização em que a reação ocorre em uma mistura de coagulante água-orgânico (tipicamente 50:50), em que ambos os monômeros e micropolímeros do produto são solúveis. Os coagulantes orgânicos de exemplo incluem determinados poliaminas, tal como poliDADMAC ou poliDIMAPA. A viscosidade do produto final é elevada, mas mais baixa do que os polímeros de solução e o polímero resultante é tipicamente de peso molecular muito elevado. 0 sistema de solvente coagulante água-orgânico serve como um depressor de viscosidade e coagulante. Não há tensoativos ou solventes orgânicos (óleos) presentes, e os polímeros 2 em 1 resultantes são solubilizados simplesmente misturando com água. 0 produto final pode ser considerado como sendo um polímero de peso molecular elevado dissolvido no coagulante líquido orgânico. 0 polímero orgânico de baixo peso molecular é a fase contínua e um coagulante. 0 coagulante orgânico e polímero de peso molecular elevado interagem sirnegicamente. Os polímeros deste tipo são geralmente catiônicos e hidrofobicamente associativos. Preferivelmente o polímero de peso molecular elevado é também hidrofobicamente associativo. Os micropolímeros como usados aqui podem ser referidos como "sem solvente", em que nenhum solvente orgânico de baixo peso molecular (isto é, nenhum óleo) está presente. As referências descrevendo estes tipos de polímeros incluem as Pat. U.S. N° 5480934 e U.S. Publ. N° 2004/0034145.

Assim, de acordo com a divulgação presente, um processo é fornecido para fazer papel ou papelão, compreendendo a formação de uma suspensão celulósica, floculação da suspensão celulósica, drenagem da suspensão celulósica em uma tela para formar uma folha, e então secagem da folha, em que a suspensão celulósica é floculada adicionando um sistema de floculação compreendendo um micropolímero orgânico, aniônico ou catiônico, e um material silicioso, adicionado simultaneamente ou sequencialmente. O micropolímero está na forma de micropolímero de dispersão água-em-água ou salina. A solução de micropolímero tem uma viscosidade reduzida maior do que ou igual a 0,2 decilitro por grama, mais especificamente maior do que ou igual a 4 decilitros por grama.

Em uma modalidade de exemplo especifica, o processo pelo qual paper ou papelão é feito compreende formar uma suspensão celulósica aquosa, passando a suspensão celulósica aquosa através de um ou mais estágios de cisalhamento selecionados de limpeza, mistura, bombeamento, e combinações dos mesmos, drenagem da suspensão celulósica para formar uma folha, e secagem da folha. A suspensão celulósica drenada usada para formar a folha compreende uma suspensão celulósica que é floculada com um micropolímero de dispersão água-em-água ou salina, orgânico, e um material silicioso inorgânico, que são adicionados, simultaneamente ou sequencialmente, em uma quantidade de pelo menos 0,01 porcento por peso, baseado no peso total da suspensão celulósica seca, à suspensão celulósica após um dos estágios de cisalhamento. Adicionalmente, a suspensão celulósica drenada usada para formar a folha compreende um auxiliar de retenção polimérico orgânico ou floculante compreendendo um catiônico sintético substancialmente linear, polímero não iônico, ou aniônico tendo um peso molecular maior do que ou igual a 500.000 unidades de massa atômica que é adicionado à suspensão celulósica antes do estágio de cisalhamento em uma quantidade tal que os flocos estão formados pela adição do polímero, e os flocos são quebrados pelo cisalhamento para formar microflocos que resistem a uma degradação adicional pelo cisalhamento e que carrega suficiente carga aniônica ou catiônica para interagir com o material silicioso e micropolimero orgânico para dar melhor retenção do que a retenção que é obtenível ao adicionar o micropolimero orgânico sozinho após o último ponto de cisalhamento elevado.

Em algumas modalidades, um ou mais estágios de cisalhamento compreendem um centriscreen. 0 polímero é adicionado à suspensão celulósica antes do centriscreen, e o sistema de floculação (micropolimero/ material silicioso) é adicionado após o centriscreen.

Em outra modalidade um ou mais estágios de cisalhamento, tal como um centriscreen, podem estar entre a aplicação do sistema de floculação de micropolimero e o material silicioso. 0 material silicioso é aplicado antes de um ou mais estágios de cisalhamento e o micropolimero orgânico é aplicado após o último ponto de cisalhamento. A aplicação de um polímero sintético substancialmente linear de carga catiônica, aniônica ou não iônica é aplicada antes do material silicioso, mas é geralmente preferido que seja aplicado após o último ponto de cisalhamento antes do micropolimero orgânico ou simultaneamente com o micropolimero orgânico.

Em outra modalidade um ou mais estágios de cisalhamento, tal como um centriscreen, podem estar entre a aplicação do sistema de floculação de micropolimero e material silicioso. 0 micropolimero orgânico é aplicado antes de um ou mais estágios de cisalhamento e o material silicioso é aplicado após o último ponto de cisalhamento. A aplicação de um polímero sintético substancialmente linear de carga catiônica, aniônica ou não iônica é aplicada antes do material silicioso preferivelmente antes de um ou mais os pontos de cisalhamento, que podem incluir a aplicação simultânea com o micropolímero orgânico.

Em um minimo, o sistema de floculação divulgado aqui compreende uma solução de micropolímero de dispersão água-em-água ou salina, aniônica ou catiônico, orgânica em combinação com um material silicioso. Como descrito acima, tais micropolímeros contem um coagulante orgânico de baixo peso molecular ou um coagulante inorgânico salino. Estas dispersões de micropolímero (orgânico e coagulante e coagulante inorgânico salino) podem também ser referidas como "sem solvente", em que nenhum solvente orgânico de baixo peso molecular (isto é, nenhum óleo) está presente. Assim, ambos os tipos das dispersões de micropolímero são substancialmente livres de composto orgânico volátil (VOC)s e alquilfenol etoxilado (APE). Em uma modalidade as dispersões são livres de VOCs e APE. Os micropolímeros orgânicos podem ser uma mistura de polímeros lineares e/ou polímeros ramificados de cadeia curta. Uma solução aquosa do micropolímero orgânico tem uma viscosidade reduzida maior do que ou igual a 0,2 decilitro por grama (dl/g) , especificamente maior do que ou igual a 4 dl/g. Os micropolímeros orgânicos exibem uma viscosidade de solução maior do que ou igual a 0,5 centipoise (milipascal-segundo) e tem uma ionicidade maior do que ou igual a 5,0 porcento. São polímeros líquidos, aquosos, catiônicos ou aniônicos com densidades de carga típicas entre 5 e 75% mol porcento, um teor de sólidos entre 2 e 70%, e viscosidades em água em 1% de entre 10 e 20.000 mPa segundo. Em uma característica vantajosa, os micropolímeros das dispersões água-em-água orgânicas são hidrofobicamente associados. Em outra modalidade, os micropolimeros das dispersões salinas são hidrofobicamente associados. Sem ser limitado pela teoria, acredita-se que estas associações ou interações constroem um polímero altamente estruturado, criando uma micro-rede tridimensional em que as partículas de polímero em um tipo de dispersão são estimadas por ser 10 a 150 nanômetros (nm) , especificamente 10 a 100 nm, mais especificamente aproximadamente 50 nm em tamanho, como determinado pela análise de Zimm. Devido a estrutura ser criada sem reticular quimicamente os constituents de polímero, a carga do polímero é muito acessível, aumentando a reatividade. Assim, em uma modalidade, os micropolimeros não são quimicamente reticulados. Em outra modalidade, os micropolimeros são polímeros altamente estruturados demonstrando muito pouca linearidade. Em ainda outra modalidade, os polímeros aniônicos, em particular, as dispersões água-em-água orgânicas, podem ter um tan delta em 0,005 Hz acima de 0,7 e um valor de delta acima de 0,5. Em ainda outra modalidade, os polímeros aniônicos, em particular, as dispersões inorgânicas salinas, podem ter um tan delta em 0,005 Hz acima de 0,7 e um valor de delta acima de 0,5. A síntese de alguns polímeros apropriados é descrita nas Pat. U.S. N° 5480934, EP N° 0 664302 Bl, EP N° 0 674678 Bl, e EP N° 624617 Bl.

Em um procedimento geral, um micropolímero apropriado pode ser preparado iniciando a polimerização de uma mistura aquosa de monômeros em um sal coagulante mineral inorgânico ou uma solução coagulante orgânica para formar um micropolímero orgânico. Em particular, o micropolímero orgânico é preparado polimerizando uma mistura de monômero contendo pelo menos 2 porcento de mol de um monômero catiônico ou aniônico em uma solução aquosa de um sal iônico polivalente ou um coagulante orgânico de baixo peso molecular. A polimerização é realizada em uma solução aquosa que pode compreender 1 a 30 porcento por peso, baseado no peso total dos monômeros, de um polímero dispersante, o polímero dispersante sendo um polímero aniônico ou catiônico solúvel em água que é solúvel na solução aquosa do sal iônico polivalente ou coagulante orgânico. 0 sal coagulante iônico polivalente pode ser um fosfato, um nitrato, um sulfato, um haleto, por exemplo, cloreto, ou combinações dos mesmos, em particular sulfato de alumínio e cloreto de polialumínio (PAC). O coagulante orgânico de baixo peso molecular tem uma viscosidade intrínseca abaixo de 4 dl/g, e um ou mais grupos funcionais, tais como grupos éter, hidroxila, carboxila, sulfona, éster sulfato, amino, amido, imino, amino terciário e/ou quaternário de amônio. 0 coagulante orgânico pode ser uma poliamina, tais como polietileneimina, polivinilamina, poli(DADMAC), e poli(DIMAPA), dentre outros.

Os monômeros polimerizáveis são etilenicamente insaturados, e podem ser selecionados do grupo consistindo de acrilamida, metacrilamida, cloreto de dialildimetilamônio, sal quaternário de cloreto de metila acrilato de dimetilaminoetil, sal quaternário de cloreto de metila metacrilato de dimetilaminoetil, cloreto de acrilamidopropiltrimetilamônio, cloreto de metacrilamidopropiltrimetilamônio, ácido acrílico, acrilato de sódio, ácido metacrilico, metacrilato de sódio, metacrilato de amônio, e similares, e uma combinação compreendendo pelo menos um dos monômeros precedentes.

Em uma modalidade especifica, como determinado na U.S. 5480934, uma dispersão polimérica água-em-água de peso molecular elevado solúvel em água, de baixa viscosidade é preparada (i) polimerizando uma composição compreendendo 99 a 70% de peso de um monômero solúvel em água (al), de 1 a 30% de peso de um monômero hidrofóbico (a2) e, opcionalmente de 0 a 20% de peso, preferivelmente 0,1 a 15% de peso de um monômero anfifilico (a3), na presença de pelo menos um agente de dispersão polimérico (D) desse modo preparando uma dispersão de polímero (A) ; e uma segunda etapa (ii) adicionando pelo menos um agente de dispersão polimérico (D), em uma solução aquosa, à dispersão. O monômero solúvel em água (al) pode ser (met)acrilato de sódio, (met)acrilato de potássio, (met)acrilato de amônio, e similares, bem como ácido acrílico, ácido metacrilico, e/ou amidas (met)acrílicas, tais como amida (met)acrílica, amida N-metil(met)acrílica, amida N,N-dimetil(met)acrílica, amida N,N-dietil(met)acrílico, amida N-metil-N-etil(met)acrílica, e amida N-hidróxietil(met)acrílica. Ainda outros exemplos específicos de monômeros do tipo (al) incluem 2-(Ν,Ν-dimetilamino)etil (met)acrilato, 3-(N,N-dimetilamino)propil (met)acrilato, 4-(Ν,Ν-dimetilamino)butil (met)acrilato, 2-(N,N-dietilamino)etil (met)acrilato, 2-hidróxi-3-(N,N-dimetilamino)propil (met)acrilato, cloreto de 2-(N,N,N-trimetil amônio)etil (met)acrilato, cloreto de 3-(N,N,N-trimetilamônio)propil (met)acrilato e cloreto de 2-hidróxi- 3-(N,N,N-trimetilamônio)propil (met)acrilato, amida 2-dimetilaminoetil(met)acrílica, amida 3-dimetilaminopropil(met)acrílico, e cloreto de amida 3-trimetilamôniopropil (met)acrílica. Os componentes de monômero (al) incluem também os monômeros etilenicamente insaturados que são capazes de produzir polímeros solúveis em água, tais como vinilpiridina, N-vinilpirrolidona, ácido estirenosulfônico, N-vinilimidazol, cloreto de dialildimetilamônio, e similares. As combinações de diferentes monômeros solúveis em água, listados abaixo (al) são também possíveis. Para produzir as amidas (met)acrílicas, veja por exemplo, Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, vol. 15, páginas 346 a 276, 3d edição, Wiley Interscience, 1981. Para a preparação de sais de amônio (met)acrílico veja, por exemplo, Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, vol. 15, páginas 346 a 376, Wiley Interscience, 1987.

Os monômeros hidrofóbicos de exemplo (a2) incluem compostos etilenicamente insaturados, tais como estireno, alfa-metil estireno, p-metilestireno, p-viniltolueno, vinilciclopentano, vinilciclohexano, vinilciclooctano, isobuteno, 2-metilbuteno-l, hexeno-1,2-metilhexeno-l,2-propilhexeno-1, (met)acrilato de etila, (met)acrilato de propila, (met)acrilato de isopropila, (met)acrilato de butila, (met)acrilato de isobutila, (met)acrilato de pentila, (met)acrilato de hexila, (met)acrilato de heptila, (met)acrilato de octila, (met)acrilato de ciclopentila, (met)acrilato de ciclohexila, (met)acrilato de 3,3,5-trimetilciclohexila, (met)acrilato de ciclooctila, (met)acrilato de fenila, (met)acrilato de 4-metilfenila, (met)acrilato de 4-metóxifenila, e similares. Outros monômeros hidrofóbicos (a2) incluem etileno, cloreto de vinilideno, fluoreto de vinilideno, cloreto de vinila ou outros principalmente compostos (aril)alifáticos tendo ligações duplas polimerizáveis. Combinações de monômeros hidrofóbicos diferentes (a2) podem ser usadas. 0 monômero anfifilico opcional (a3) é um composto etilenicamente insaturado copolimerizável, por exemplo, um acrilato ou metacrilato compreendendo um grupo hidrofilico, por exemplo, um grupo hidroxila, um grupo éter polietileno, ou um grupo amônio quaternário, e um grupo hidrofóbico, por exemplo, um grupo alquila Cs-32, um arila, ou um arilalquila. A fim de produzir monômeros anfifilicos (a3) veja, por exemplo, Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, vol. 1, 3d ed., páginas 330 a 354 (1978) e vol. 15, páginas 346 a 376 (1981), Wiley Interscience. Combinações de monômeros anfifilicos diferentes (a3) são possíveis.

Os agentes de dispersão poliméricos de exemplo (D) são polieletrólitos com um peso molecular médio (peso médio, Mw) de menos do que 5.105 Dalton, ou éteres de polialquileno que são incompatíveis com o polímero dispersado (A) . O agente de dispersão polimérico (D) é significativamente diferente em sua composição química e em seu peso molecular médio Mw do polímero solúvel em água que consiste da mistura monomérica (A) . Os pesos moleculares médios Mw dos agentes de dispersão poliméricos variam entre 103 a 5.105 Dalton, preferivelmente entre 104 a 4.105 Dalton (para determinar o Mw, veja H.F. Mark e col., Encyclopedia of Polymer Science and Technology, vol. 10, páginas 1 a 19, J. Wiley, 1987).

Os agentes de dispersão poliméricos (D) contém pelo menos um grupo funcional selecionado do grupo consistindo de grupos éter-, hidroxila-, carboxila-, sulfona-, éster sulfato-, amino-, amida-, imino-, amino terciário- e/ou quaternário de amônio. Os agentes de dispersão poliméricos de exemplo (D) incluem derivados de celulose, polietileno glicol, polipropileno glicol, copolimeros do etileno glicol e propileno glicol, acetato de polivinila, álcool polivinilico, amido e derivados de amido, dextrano, pirrolidona de polivinila, piridina de polivinila, polietilenoimina, imidazol de polivinila, succinimida de polivinila, succinimida de polivinil-2-metil, polivinil-1,3-oxazolidona-2, imidazolina polivinil-2-metil, bem como os copolimeros que, além das combinações de unidades monoméricas dos polímeros acima mencionados, podem conter as seguintes unidades monoméricas: ácido maléico, anidrido maléico, ácido fumárico, ácido itacônico, anidrido itacônico, ácido (met)acrílico, sais de ácido (met)acrílico ou compostos de amida (met)acrílico.

Os agentes de dispersão poliméricos específicos (D) incluem éteres de polialquileno, tais como polietileno glicol, polipropileno glicol, ou polibutileno-1,4-éter. Para a produção de éteres de polialquileno veja, por exemplo, Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3d ed., vol. 18, páginas 616 a 670, 1982, Wiley Interscience. Especialmente agentes de dispersão poliméricos apropriados (D) incluem polieletrólitos, tais como os polímeros que contenham unidades monoméricas, tal como sais de ácido (met)acrílico, unidades monoméricas aniônicas ou derivados quaternários com cloreto de metila, tais como Ν,Ν-dimetilaminoetil(met)acrilato, N,N-dimetilaminopropil(met)acrilato, amida acrilato de N-dimetilaminohidróxipropil(met) e amida N,N-dimetilaminopropil(met)acrílico. Especialmente apropriado como um agente de dispersão polimérico é o poli(cloreto de dialildimetilamônio) (poli-DADMAC) com um peso molecular médio Mw entre 5.104 e 4.105 Dalton. Para a produção de polieletrólitos veja, por exemplo, Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3d ed., vol. 18, páginas 495 a 530, 1982, Wiley Interscience. Adicionalmente, os agentes emulsificantes de baixo peso molecular tendo um peso molecular de menos de 103 Dalton nas quantidades de 0 a 5% de peso baseado na dispersão de polímero podem ser usados.

Estes e outros polímeros sem solvente são incluídos no escopo da presente invenção, apesar do número, tipos, ou concentração de monômeros. A presente invenção inclui também os micropolímeros orgânicos catiônicos e aniônicos que foram secos para formar um pó. O material silicioso é um material a base de sílica microparticulado ou nanoparticulado aniônico. O material silicioso é selecionado do grupo consistindo de hectorita, esmectitas, montmorilonitas, nontronitas, saponita, sauconita, hormitas, atapulgitas, laponita, sepiolitas, e similares. As combinações compreendendo pelo menos um dos materiais siliciosos precedentes podem ser usadas. O material silicioso também pode ser qualquer dos materiais selecionados do grupo consistindo de partículas à base de sílica, microgéis de sílica, sílica coloidal, sóis de silica, géis de sílica, polisilicatos, aluminosilicatos, polialuminosilicatos, borosilicatos, poliborosilicatos, zeólitos, argila expansivel e similares, e uma combinação de pelo menos um dos materiais siliciosos precedentes. As argilas do tipo bentonita podem ser usadas. A bentonita pode ser fornecida como uma bentonita de metal alcalino, na forma de pó ou pasta. As bentonitas ocorrem naturalmente como bentonitas alcalinas, tal como bentonita de sódio, ou como sal alcalino terroso, tal como sal de cálcio ou magnésio.

Estes componentes do sistema de floculação são introduzidos na suspensão celulósica sequencialmente ou simultaneamente. Preferivelmente, o material silicioso e os micropolimeros poliméricos são introduzidos simultaneamente. Quando introduzidos simultaneamente, os componentes podem ser mantidos separados antes da adição, ou podem ser pré-misturados. Quando introduzido sequencialmente, o micropolimero orgânico é introduzido na suspensão celulósica antes do material silicioso, quando o micropolimero orgânico e o material silicioso são aplicados à suspensão celulósica após o estágio de cisalhamento final.

Em outra modalidade, o sistema de floculação compreende três componentes, em que a suspensão celulósica pré-tratada pela inclusão de um floculante antes da introdução do micropolimero orgânico e material silicioso. 0 floculante de pré-tratamento pode ser aniônico, não-iônico, ou catiônico. Pode ser um polímero sintético ou natural, especificamente um polímero orgânico, substancialmente linear ou ramificado, solúvel em água.

Para polímeros solúveis em água sintéticos catiônicos, o polímero pode ser feito de um monômero catiônico etilenicamente insaturado solúvel em água ou mistura de monômeros em que pelo menos um dos monômeros na mistura é catiônico ou potencialmente catiônico. Um monômero solúvel em água é um monômero tendo uma solubilidade de pelo menos 5 gramas por 100 centímetros cúbicos de água. O monômero catiônico é selecionado vantajosamente dos cloretos de amônio dialquila dialila, sais de adição ácida ou sais de amônio quaternário de (met)acrilato aminoalquil dialquil ou (met)acrilamidas alquil amino dialquil. O monômero catiônico pode ser polimerizado sozinho ou copolimerizado com monômeros aniônicos, catiônicos, não-iônicos, ou solúveis em água. É vantajoso para tais polímeros ter uma viscosidade intrínseca de pelo menos 3 decilitros por grama. Especificamente, até 18 decilitros por grama. Mais especificamente, de 7 até 15 decilitros por grama. O polímero catiônico solúvel em água pode também ter uma estrutura ligeiramente ramificada pela incorporação de até 20 partes por milhão por peso de um agente de ramificação. Para polímeros solúveis em água sintéticos aniônicos, pode ser feito de um monômero solúvel em água ou mistura de monômeros dos quais pelo menos um monômero é aniônico ou potencialmente aniônico. O monômero aniônico pode ser polimerizado sozinho ou copolimerizado com qualquer outro monômero apropriado, tal como qualquer monômero não-iônico solúvel em água. O monômero aniônico é preferivelmente um ácido carboxílico etilenicamente insaturado ou ácido sulfônico. Os polímeros aniônicos típicos são feitos de ácido acrílico ou ácido sulfônico de 2-acrilamida-2- metilpropano. Quando o polímero solúvel em água é aniônico, é um copolímero de ácido acrílico (ou sais dos mesmos) com acrilamida. Se o polímero for não-iônico pode ser qualquer óxido de poli alquileno ou um polímero de adição de vinila que é derivado de qualquer monômero não-iônico solúvel em água ou mistura de monômeros. 0 polímero não iônico solúvel em água típico é homopolímero de acrilamida. Os polímeros orgânicos solúveis em água podem ser um polímero natural, tal como amido catiônico ou polímeros catiônicos sintéticos tais como poliaminas, poli(cloreto de dialildimetilamônio), aminas de poliamido, e polietilenoimina. 0 floculante de pré-tratamento pode também ser um polímero reticulado, ou uma mistura de um polímero reticulado e um polímero solúvel em água. 0 floculante de pré-tratamento pode também ser um material inorgânico tal como alúmen, sulfato de alumínio, cloreto de polialumínio, cloreto de poli-alumínio silicado, trihidrato de cloreto de alumínio e chlorohidrato de alumínio, e similares.

Assim, em uma modalidade específica do processo de fabricação de papel ou papelão, a suspensão celulósica é primeiramente floculada introduzindo o floculante de pré-tratamento, então opcionalmente submetida ao cisalhamento mecânico, e então refloculada introduzindo o micropolímero orgânico e material silicioso simultaneamente. Alternativamente, a suspensão celulósica é refloculada introduzindo o material silicioso e então o micropolímero orgânico, ou pela introdução do micropolímero orgânico e então o material silicioso. 0 pré-tratamento compreende incorporar o floculante de pré-tratamento na suspensão celulósica em qualquer ponto antes da adição do micropolímero orgânico e material silicioso. Pode ser vantajoso adicionar o floculante de pré-tratamento antes de um da mistura, seleção, ou estágios de limpeza, e em alguns casos antes da suspensão de material celulósico ser diluída. Pode ser vantajoso adicionar o floculante de pré-tratamento na caixa de mistura ou caixa de liquidificador ou mesmo em um ou mais dos componentes de suspensão celulósica, tais como pedções revestidos, ou suspensões de preenchimento, tais como pastas de carbonato de cálcio precipitado.

Em ainda outra modalidade, o sistema de floculação compreende quatro componentes floculantes, o micropolímero orgânico e material silicioso, um floculante catiônico solúvel em água, e um floculante/coagulante adicional que é um polímero solúvel em água não-iônico, aniônico, ou catiônico.

Nesta modalidade, o floculante catiônico solúvel em água pode ser orgânico, por exemplo, polímeros substancialmente lineares ou ramificados, solúveis em água, naturais (por exemplo, amido catiônico) ou sintéticos (por exemplo, poliaminas, poli(cloreto de dialildimetilamônio), aminas de poliamida, e polietilenoiminas). O floculante catiônico solúvel em água pode alternativamente ser um material inorgânico, tal como alúmen, sulfato de alumínio, cloreto de polialumínio, cloreto de polialumínio silicado, trihidrato de cloreto de alumínio e clorohidrato de alumínio, e similares. O floculante catiônico solúvel em água é vantajosamente um polímero solúvel em água, que pode, por exemplo, ser um polímero de peso molecular relativamente baixo de cationicidade relativamente elevada. Por exemplo, o polímero pode ser um homopolímero de quaisquer monômeros catiônicos etilenicamente insaturados apropriados polimerizados para fornecer um polímero com uma viscosidade intrínseca de até 3 decilitros por grama. Os homopolímeros de cloreto de amônio dimetil dialil são os de exemplo. Os polímeros de baixo peso molecular, elevada cationicidade podem ser polímeros de adição formados pela condensação de aminas com outras espécies di- ou trifuncionais apropriadas. Por exemplo, o polímero pode ser formado reagindo uma ou mais aminas selecionadas de dimetil amina, trimetil amina, etileno diamina, epihalohidrina, epiclorohidrina, e similares, e uma combinação de pelo menos uma das aminas precedentes. É vantajoso para o floculante/coagulante catiônico ser um polímero que é formado de um monômero catiônico etilenicamente insaturado solúvel em água ou mistura de monômeros em que pelo menos um dos monômeros na mistura é catiônico ou potencialmente catiônico. Um monômero solúvel em água é um monômero tendo uma solubilidade de pelo menos 5 gramas por 100 centímetros cúbicos de água. O monômero catiônico é vantajosamente selecionado dos cloretos de amônio dialquil dialil, sais de adição ácida ou sais de amônio quaternário de (met)acrilato de aminoalquil dialquil ou (met)acrilamidas de alquil amino dialquil. O monômero catiônico pode ser polimerizado sozinho ou copolimerizado com os monômeros não-iônicos, catiônicos, ou aniônicos solúveis em água. É vantajoso para tais polímeros ter uma viscosidade intrínseca de pelo menos 3 decilitros por grama. Especificamente, até 18 decilitros por grama. Mais especificamente, de 7 até 15 decilitros por grama. 0 polímero catiônico solúvel em água pode também ter uma estrutura ligeiramente ramificada incorporando até 20 partes por milhão por peso de um agente de ramificação. O floculante/coagulante adicional é um polímero não-iônico, anfotérico, aniônica, ou catiônico, natural ou sintético, solúvel em água capaz de causar a floculação/coagulação das fibras e outros componentes da suspensão celulósica. O polímero solúvel em água é um polímero ramificado ou linear tendo uma viscosidade intrínseca maior do que ou igual a 2 dl/g. Pode ser um polímero natural, tal como amido natural, amido catiônico, amido aniônico, ou amido anfotérico. Alternativamente, pode ser qualquer polímero solúvel em água, sintético que preferivelmente exiba o caráter iônico. Para polímeros catiônicos, o polímero catiônico é compreendido de grupos livres de amina que se tornam catiônicos uma vez introduzidos em uma suspensão celulósica com pH suficientemente baixo como para protonar grupos livres de amina. É vantajoso para os polímeros catiônicos carregar uma carga catiônica permanente, tal como, por exemplo, grupos amônio quaternário. O polímero solúvel em água pode ser formado de um monômero etilenicamente insaturado solúvel em água do qual um monômero é pelo menos de catiônico ou potencialmente catiônico, ou uma mistura solúvel em água de monômeros etilenicamente insaturados compreendendo pelo menos um tipo de monômeros aniônicos ou catiônicos ou potencialmente catiônicos ou potencialmente aniônicos, produzindo um polímero anfotérico. Para polímeros solúveis em água sintéticos aniônicos, podem ser feitos de um monômero solúvel em água ou mistura de monômeros dos quais pelo menos um monômero é aniônico ou potencialmente aniônico. Para polímeros solúveis em água não-iônicos, podem ser qualquer óxido poli alquileno ou um polímero de adição de vinila que é derivado de qualquer monômero não-iônico solúvel em água ou mistura de monômeros. 0 componente adicional de floculante/coagulante é adicionado preferivelmente antes de qualquer um ou mais do material silicioso, micropolímero orgânico, ou floculante catiônico solúvel em água.

Em uso, todos os componentes do sistema de floculação podem ser adicionados antes de um estágio de cisalhamento. É vantajoso para o último componente do sistema de floculação ser adicionado à suspensão celulósica em um ponto no processo onde não há nenhum cisalhamento substancial antes da drenagem para formar a folha. Assim é vantajoso que pelo menos um componente do sistema de floculação seja adicionado à suspensão celulósica, e a suspensão celulósica floculada seja então submetida ao cisalhamento mecânico em que os flocos sejam mecanicamente degradados e então pelo menos um componente do sistema de floculação seja adicionado para reflocular a suspensão celulósica antes da drenagem.

Em uma modalidade de exemplo, o primeiro polímero floculante catiônico solúvel em água é adicionado à suspensão celulósica e então a suspensão celulósica é mecanicamente cisalhada. 0 coagulante/floculante de peso molecular mais elevado, adicional pode então ser adicionado e então a suspensão celulósica é cisalhada através de um segundo ponto de cisalhamento. 0 material silicioso e o micropolimero orgânico são adicionados por último à suspensão celulósica. O micropolimero orgânico e o material silicioso podem ser adicionados como uma composição pré-misturada ou separadamente, mas simultaneamente, mas são vantajosamente adicionados sequencialmente. Assim, a suspensão celulósica pode ser refloculada pela adição dos micropolimeros orgânicos seguidos pelo material silicioso, mas preferivelmente a suspensão celulósica é refloculada pela adição de material silicioso, e então pelos micropolimeros orgânicos. 0 primeiro componente do sistema de floculação pode ser adicionado à suspensão celulósica e então a suspensão celulósica floculada pode ser passada através de um ou mais estágios de cisalhamento. 0 segundo componente do sistema de floculação pode ser adicionado para reflocular a suspensão celulósica, e então a suspensão refloculada pode ser submetida ao cisalhamento mecânico adicional. A suspensão celulósica refloculada cisalhada pode também ser adicionalmente floculada pela adição de um terceiro componente do sistema de floculação. No caso onde a adição dos componentes do sistema de floculação é separada por estágios de cisalhamento, é vantajoso que o micropolimero orgânico e o material silicioso sejam os últimos componentes a serem adicionados, em um ponto no processo onde não haverá mais cisalhamento.

Em outra modalidade, a suspensão celulósica não é submetida ao cisalhamento substancial após a adição de quaisquer dos componentes do sistema de floculação à suspensão celulósica. 0 material silicioso, o micropolimero orgânico, e opcionalmente, o material de coagulação, podem todos ser introduzidos na suspensão celulósica após o último estágio de cisalhamento antes da drenagem. Em tais modalidades, o micropolimero orgânico pode ser o primeiro componente seguido pelo material de coagulação (se incluído), e então o material silicioso. Entretanto, outras ordens de adição podem também ser usadas, com todos os componentes ou apenas o material silicioso e o micropolimero orgânico sendo adicionado. Em uma configuração, por exemplo, um ou mais estágios de cisalhamento estão entre a aplicação do sistema de floculação de micropolimero e o material silicioso. Por exemplo, o material silicioso é aplicado antes de um ou mais estágios de cisalhamento e o micropolimero orgânico é aplicado após o último ponto de cisalhamento. A aplicação de um polímero sintético substancialmente linear de carga catiônica, aniônica, ou não iônica pode ser após o último ponto de cisalhamento, antes do micropolimero orgânico ou simultaneamente com o micropolimero orgânico se o polímero sintético linear e o micropolimero orgânico forem de cargas similares. Em outra configuração, a aplicação do micropolimero orgânico é antes de um ou mais estágios de cisalhamento e o material silicioso é aplicado após o último ponto de cisalhamento. A aplicação de um polímero sintético substancialmente linear, de carga catiônica, aniônica ou não iônica pode ser antes do material silicioso, preferivelmente antes de um ou mais pontos de cisalhamento ou simultaneamente com o micropolimero orgânico se de carga similar. A Figura 1 é um diagrama esquemático ilustrando geralmente um sistema de fabricação de papel 10 compreendendo uma caixa de mistura 12, uma caixa de máquina 14, e silo 16. A bomba de ventilador primária 17 pode ser usada entre o silo 16 e limpadores 18. O material é então passado através do desaerador 20. Uma bomba de ventilador secundária 21 pode ser posicionada entre o desaerador 20 e a tela(s) 22. O sistema ainda compreende a caixa principal 24, fios 25, e bandeja 28. A seção de prensa 30 é seguida por secadores 32, pela prensa de tamanho 34, pela calandra lisa 36, e finalmente pela bobina 26. O diagrama da Figura 1 ilustra adicionalmente os vários pontos no processo de fabricação de papel onde o floculante/coagulante adicional ("A" no diagrama), o coagulante de pré-tratamento e o coagulante solúvel em água catiônico ("B" no diagrama), o micropolimero orgânico ("C" no diagrama) e o material silicioso ("D" no diagrama) pode ser adicionado durante o processo.

As quantidades apropriadas de cada um dos componentes do sistema de floculação dependerão do componente particular, da composição do papel ou papelão sendo manufaturado, e considerações similares, e são determinadas prontamente sem experimentação imprópria em vista das seguintes orientações. Em geral, a quantidade de material silicioso é de 0,1 a 5,0 kg ativos por tonelada métrica (kg/MT) de fibra seca, especificamente 0,05 a 5,0 kg/MT; a quantidade de dispersão orgânica de micropolimero é 0,25 kg/MT a 5,0 kg/MT, especificamente 0,05 a 3,0 kg/MT; e a quantidade de qualquer um dos floculantes e floculante/dispersante é 0,25 a 10,0 kg/MT, especificamente 0,05 a 10,0 kg/MT. Deve ser ser compreendido que estas quantidades são orientações, mas não são limitantes, devido aos tipos e quantidades diferentes de ativos nas soluções Ou dispersões. O processo divulgado aqui pode ser usado para fazer o papel preenchido. O material de fabricação de papel compreende qualquer quantidade apropriada de preenchedor. Em algumas modalidades, a suspensão celulósica compreende até 50 porcento por peso de um preenchedor, geralmente 5 a 50 porcento por peso de preenchedor, especificamente 10 a 10 porcento por peso de preenchedor, baseado no peso seco da suspensão celulósica. Os preenchedores de exemplo incluem o carbonato de cálcio precipitado, carbonato de cálcio moído, caulim, giz, talco, silicato de alumínio de sódio, sulfato de cálcio, dióxido de titânio, e similares, e uma combinação compreendendo pelo menos um dos preenchedores precedentes. Assim, de acordo com esta modalidade, um processo é fornecido para fazer o papel ou papelão preenchido, em que uma suspensão celulósica compreende um preenchedor, e em que a suspensão celulósica é floculada introduzindo um sistema de floculaçâo compreendendo um material silicioso e um micropolimero orgânico como descrito previamente. Em outras modalidades, a suspensão celulósica está livre de um preenchedor. A invenção é ilustrada adicionalmente pelos seguintes exemplos não limitantes. Os componentes usados nos exemplos são listados na tabela 1.

Tabela 1 EXEMPLO 1 O seguinte exemplo ilustra as vantagens de usar uma combinação de um material silicioso e um micrapolímero de dispersão· em uma solução salina na produção de papel. 0 material silicioso é ANNP, e o micropolímero de dispersão em uma solução salina é ANMP. Os dados são de um estudo feito coto 100 porcento de ura fornecimento de folha livre de não revestimento livre de madeira sob condições alcalinas. O fornecimento contém o preenchedor de carbonato de cálcio precipitado' (PCC) em um nível de 2 9 porcento por peso, baseado no peso total do fornecimento. A tabela 1 exibe uma lista das abreviações usadas abaixo.

Os dados de retenção são expressos na Figura 2 como as melhorias de porcentagem observadas sobre um sistema nâo-tratâdo para os parâmetros de retenção da primeira retenção de sólidos na passagem (FPR), e na primeira retenção de cinza na passagem {FPAR) . Para a porção PAM do estudo, um claro aumento na eficiência é observado quando ambos ANMP e ANNP são aplicados juntos. O desempenho melhorado é particularmente evidente nas taxas de aplicação mais baixas para estes componentes. Uma resposta similar é observada para a porção da avaliação que incluiu a aplicação de A-Pam. Novamente, a combinação do ANMP e ANNP na presença de A-Pam maximiza a resposta de retenção para ambos cinza e sólidos totais. Além disso, os dados mostram que com o programa de combinação ANMP e ANNP, o nível de A-Pam requerido para obter um nível desejado de retenção de sólidos totais ou cinza é significativamente mais baixo do que com uma única aplicação de ANMP ou ANNP. Níveis mais baixos de A-Pam são desejáveis ao tentar aumentar a retenção enquanto isto minimizará o impacto negativo na formação. Este é um objetivo de qualidade primário dos produtos de papel/papelão terminados. EXEMPLO 2 0 seguinte exemplo ilustra a vantagem de aplicar um micropolímero de dispersão em uma solução salina com silica coloidal, na presença de poliacrilamida aniônica sobre a aplicação de um micropolímero de emulsão óleo em água com a silica coloidal na presença de poliacrilamida aniônica, a aplicação descrita pela Patente U.S. N° 6.524.439. Os dados são de um estudo feito com 100 porcento de fornecimento livre de folha, sem revestimento, livre de madeira sob condições alcalinas. O fornecimento contém o preenchedor PCC em um nível de 13 porcento por peso.

Os dados na Figura 3 mostram que a resposta de retenção mais elevada é conseguida com o micropolímero à base de sal e a aplicação de silica coloidal. A eficiência de retenção deste produto químico é maior do que a aplicação de emulsão água e óleo reticulada descrita pela Patente N° 6.524.439 de U.S. EXEMPLO 3 Os seguintes dados são de um estudo feito com um fornecimento contendo madeira compreendendo 70 porcento por peso de polpa termomecânica (TMP), 15 porcento por peso de polpa de madeira moída, e 15 porcento por peso de polpa Kraft branquada usada para a produção de papel super calandrado (SC) em condições alcalinas. O fornecimento contém o preenchedor PCC em um nível de 28 porcento por peso.

Os resultados deste estudo mostram dados de taxa de retenção e de drenagem. Os dados de retenção são exibidos na Figura 4, quando os dados de taxa de drenagem são exibidos na Figura 5 e Figura 6. Os dados tratam de PAC e C-Pam com um CatMP produzido polimerizando uma mistura de monômero contendo um monômero catiônico em uma solução aquosa de um sal polivalente aplicado com ANNP, PAC e C-Pam com ANMP produzido polimerizando uma mistura de monômero contendo um monômero aniônico em uma solução aquosa de um sal aniônico polivalente aplicado com ANNP, e C-Pam com um mineral expansivel como descrito na Patente U.S. N° 6.524.439.

Os dados de retenção na Figura 4 ilustram o desempenho melhorado da aplicação usando catMP aplicado com ANNP na presença de C-Pam sobre a aplicação usando bentonita e C-Pam de acordo com a Patente U.S. N° 6.524.439. Além disso, a aplicação usando ANMP com ANNP na presença de C-Pam é superior às aplicações incluindo a aplicação sob a patente U.S. N° 6.524.439. A Figura 5 mostra os resultados de uma avaliação de drenagem usando um DDA onde o filtrado é recirculado e usado para interações subsequentes. Isto dá uma simulação próxima ao processo inteiramente aumentado. Neste estudo, o número dos recirculações foi 4. Os parâmetros mostrados são tempo de drenagem e permeabilidade de folha. A Figura 5 ilustra o desempenho aumentado conseguido sobre uma aplicação ANMP sozinha na presença de C-Pam e PAC quando o ANMP é aplicado conjuntamente com o ANNP, na presença de C-Pam e PAC. 0 desempenho de drenagem do programa ANMP/ANNP é maior do que a aplicação de C-Pam bentonita como descrita pela Patente U.S. N° 6.524.439. Isto é desejável nas máquinas de papel onde a drenagem de fornecimento limita a taxa de produção. A Figura 6 descreve resultados similares àqueles observados na Figura 5. A Figura 6 mostra os resultados de resposta de drenagem para um estudo usando um VDT. Este é um teste de passagem único e similar ao DDA, determina a taxa de tempo de drenagem e a permeabilidade de folha. 0 ANMP aplicado em conjunto com ANNP na presença de PAC e C-Pam dá a taxa de drenagem mais elevada. Esta taxa é maior do que a conseguida por uma aplicação mineral expansivel usando bentonita pela aplicação como descrita na Patente U.S. N° 6.524.439. EXEMPLO 4 0 seguinte exemplo ilustra o desempenho melhorado no processo de fabricação de papel e papelão quando o micropolimero de dispersão em uma solução salina é aplicado, sozinho ou em combinação com o material silicioso, comparado a quando C-Pam é aplicado, sozinho ou em combinação com um material silicioso. Os dados são de um estudo feito em madeira contendo fornecimento usada para a produção de papel de jornal sob condições ácidas. 0 fornecimento compreende 5 porcento por peso de cinza, predominantemente caulim. 0 micropolimero de dispersão em uma solução salina é CatMP-SS. A resposta de drenagem foi medida com um verificador de drenagem Schopper Reigler modificado usando uma única passagem, enquanto as características de retenção foram determinadas usando um jarro de drenagem dinâmico. Os resultados deste estudo são descritos na Figura 7.

Os dados na Figura 7 ilustram o desempenho melhorado no processo de fabricação de papel e papelão quando CatMP-SS é aplicado, sozinho ou em combinação com ANNP, comparado a quando C-Pam é aplicado, sozinho ou em combinação com ANNP. Uma melhoria nas taxas de drenagem e retenção é observada. Os dados também indicam que é vantajoso aplicar o CatMP-SS antes de um ponto de cisalhamento. Não desejando ser limitado por nenhuma teoria particular, acredita-se que a melhoria observada é devido ao grau elevado de ramificação e carga dentro de CatMP-SS comparado aos polímeros usados na técnica. Quando o CatMP-SS é cisalhado, o resultado é um grau mais elevado de carga, um efeito referido como o reganho iônico de um polímero. Os dados sugerem que o CatMP-SS está dando valores de reganho iônico maiores de 100%, o que não é possível ao usar uma poliacrilamida catiônica linear, tal como C-Pam. O reganho iônico promove reatividade com o material silicioso, tal como ANNP, o último não sendo muito eficiente sob condições ácidas como conhecido na técnica. De acordo com os dados na Figura 7, quando ANNP é adicionado ao C-Pam, a melhoria líquida na resposta de drenagem e de retenção é insignificante. Por putro lado, quando ANNP é adicionado a CatMP-SS, a resposta de drenagem e de retenção é melhorada por mais de 20%. EXEMPLO 5 O seguinte Exemplo ilustra as vantagens ganhas quando o material silicioso é usado em combinação com o micropolímero de dispersão na solução salina sob condições ácidas, quando comparado ao uso do material silicioso em combinação com os polímeros regulares usados na técnica sob condições ácidas. Os dados são de um estudo feito em madeira contendo fornecimento usada para a produção de papel de jornal sob condições ácidas. 0 fornecimento compreende 5 porcento por cinza de peso, predominantemente caulim. A resposta de retenção e drenagem foi medida como discutido acima.

Os resultados são apresentados na Figura 8. Como esperado, a Patente U.S. N° 4.913.775 mostra que é vantajoso adicionar bentonita ao C-Pam ao contrário de adicionar ANNP ou IMP-L ao C-Pam, pois o sistema está sob condições ácidas. Entretanto, quando CatMP-SS é adicionado à combinação de C-Pam e material silicioso, o desempenho de drenagem é melhorado por mais do que 30% para o sistema IMP-L e mais do que 40% para o sistema ANNP. A combinação de CatMP-SS com C-Pam e o material silicioso desempenha a combinação de C-Pam e material silicioso sem CatMP-SS como pela Patente U.S. N° 4.913.775. Este resultado destaca as vantagens de CatMP-SS como discutido no Exemplo 4. EXEMPLO 6 O seguinte exemplo ilustra as vantagens ganhas quando bentonita é usada em combinação com um micropolímero de dispersão salina catiônico sob condições alcalinas. Os dados são de um experimento de moinho em madeira contendo fornecimento usada para a produção de SC sob condições alcalinas usando PCC como um preenchedor. Os objetivos dos experimentos foram desenvolver um grau de papel novo com gramagem elevada (maior que 60 g/m2) e brilho elevado. O fornecimento compreendeu 5-10 porcento por peso de cinza, predominantemente PCC. O fornecimento é 70-80% de PGW, 20- 30% de Kraft e 15-25% desperdício. O pH de operação foi 1,2-1,5 com uma demanda catiônica de -100 meq/L e um teor livre de cálcio de 100-200 ppm. Os parâmetros de operação de máquina foram: consistência HB = 1,5%, consistência água branca = 0,6%, FPR = 50-55%, e FPAR = 30- 35%. O produto químico presente na máquina foi: 200-300 gramas por tonelada (g/t) de poliacrilamida catiônica após telas de pressão, 3 kg/t de bentonita antes das telas de pressão, 12-15 kg/t de amido catiônico calculado no fluxo seco de PGW, com OBA adicionado à sucção de bomba de caixa de mistura na taxa de 0-4 kg/t.

Como esperado, foi vantajoso adicionar C-PAM à bentonita, pois melhorou as características de drenagem do fornecimento. Entretanto, quando CatMP-SS foi adicionado à combinação de C-Pam e bentonita (onde o CatMP-SS foi adicionado simultaneamente com o C-PAM, veja Figura 9), o desempenho de drenagem foi melhorado por mais do que 20%. A Figura 9 é um diagrama esquemático ilustrando o sistema 100 e processo de fabricação de papel descrito no Exemplo 6, mostrando a adição simultânea de CatMP-SS à combinação de C-Pam e bentonita. O sistema de fabricação de papel 100 compreende a caixa de mistura 112, a caixa de máquina 114, poço de fio 116, e os limpadores 118, seguido pelo desaerador 120, caixa principal 124, e tela selecionadora 122 (pressão). A combinação de CatMP-SS com C-Pam e o material silicioso desempenhou a combinação de C-Pam e material silicioso sem CatMP-SS. Os resultados são apresentados nas Figuras 10-13. A Figura 10 é uma cronologia mostrando as dosagens (g/ton) dos aditivos de polímero (C-PAM e CatMP- SS) usados no Exemplo 6, em que a quantidade de bentonita é mantida constante. A Figura 11 mostra um registro da velocidade de bobina para uma máquina de papel durante o tempo (um ano) usando um peso de base de 65 g/m2. 0 Exemplo 6 foi feito sobre o tempo indicado de 200. Como pode ser visto desta Figura, o uso do processo do Exemplo 6 permitiu uma velocidade de bobina uniformemente elevada em um peso mais elevado. A Figura 12 mostra a taxa de produção sobre um periodo de tempo para um processo de fabricação de papel. Na Figura 12, o periodo de tempo (seis meses) incluindo o processo do Exemplo 6, que é indicado em 300. Como pode ser visto, a taxa de produção foi elevada durante este periodo. A Figura 13 mostra a eficiência total de um processo de fabricação de papel, em que os dados para o Exemplo 6 são indicados em 400. Novamente, a eficiência durante este periodo é muito boa.

Os termos "um" e "uma" não denotam uma limitação de quantidade, mas denotam a presença de pelo menos um item de referência. O termo "solúvel em água" refere-se a uma solubilidade de pelo menos 5 gramas por 100 centímetros cúbicos de água.

Todas as patentes, pedidos de patente, e outras referências citadas são incorporados aqui por referência em sua totalidade como se estabelecidas completamente.

Enquanto a invenção for descrita com referência à algumas modalidades, serpa compreendido por aqueles hábeis na técnica que várias mudanças podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos dos mesmos sem sair do escopo da invenção. Adicionalmente, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material particular aos ensinamentos da invenção sem sair do escopo essencial dos mesmos. Portanto, pretende-se que a invenção não seja limitada às modalidades particulares divulgadas como o melhor modo contemplado para realizar esta invenção, mas que a invenção incluirá todas as modalidades que caem dentro do escopo das reivindicações adicionadas.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Processo para fabricação de papel ou papelão caracterizado pelo fato de compreender: formação de uma suspensão celulósica; floculação da suspensão celulósica pela adição de um sistema de floculação compreendendo um material silicioso e uma composição de micropolimero orgânico, solúvel em água, aniônico ou catiônico, água-em-água ou dispersão em que o material silicioso e o micropolimero orgânico são adicionados simultaneamente ou sequencialmente; drenagem da suspensão celulósica em uma tela para formar uma folha; e secagem da folha.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição de micropolimero de dispersão tem uma viscosidade reduzida maior do que ou igual a 0,2 decilitro por grama e compreende 5 a 30 porcento de peso de um micropolimero de peso molecular elevado e 5 a 30 porcento de peso de um sal coagulativo inorgânico.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição de micropolimero de dispersão é preparada iniciando a polimerização de um monômero polimerizável em uma solução salina aquosa para formar uma dispersão de micropolimero orgânica, a dispersão resultante tendo uma viscosidade reduzida maior do que ou igual a 0,2 decilitro por grama.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a solução salina é uma solução aquosa de um sal iônico polivalente inorgânico, e em que a mistura de monômeros em uma solução salina compreende 1 a 30 porcento por peso, baseado no peso total dos monômeros, um polímero de dispersante, o polímero dispersante sendo um polímero aniônico ou catiônico solúvel em água que é solúvel na solução aquosa do sal iônico polivalente.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o sal iônico polivalente inorgânico compreende um cátion de alumínio, potássio ou sódio e um ânion sulfato, nitrato, fosfato, ou cloreto.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a composição de micropolímero de dispersão exibe uma viscosidade de solução maior do que ou igual a 0,5 centipoise (milipascal-segundo).

7. Processo, de acordo com a reivindicação 2 caracterizado pelo fato de que a solução de composição de micropolímero de dispersão tem uma ionicidade de pelo menos 5, 0%.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição de micropolímero de água-em-água compreende uma fase de peso molecular elevado tendo uma viscosidade reduzida maior do que ou igual a 0,2 dl/g, e sintetizada dentro de um coagulante orgânico tendo uma viscosidade reduzida abaixo de 4 dl/g.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a composição de micropolímero água-em-água é preparada iniciando a polimerização de uma mistura aquosa de um monômero polimerizável em uma solução coagulante de baixo peso molecular aquosa para formar um micropolimero orgânico água-em-água tendo uma viscosidade reduzida maior do que ou igual a 0,2 dl/g.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a solução água-em-água é uma solução aquosa de um coagulante, e em que a mistura dos monômeros em uma solução de coagulante compreende 1 a 30 porcento por peso, baseado no peso total dos monômeros, um polímero dispersante, o polímero dispersante sendo um polímero aniônico ou catiônico solúvel em água que é solúvel na solução aquosa do coagulante.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o coagulante tem pelo menos um grupo funcional selecionado do grupo consistindo de grupos éter, hidroxila, carboxila, sulfona, éster de sulfato amino, amida, imino, amino terciário e/ou quaternário de amônio.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o coagulante é poli(dimetilaminopropil acrilamida) (poliDIMAPA) ou poli(cloreto de dialildimetilamônio) (poliDADMAC).

13. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a composição de micropolimero água-em-água tem uma viscosidade de solução maior do que ou igual a 0,5 centipoise.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a composição de micropolimero água-em-água tem uma ionicidade de pelo menos 5, 0%.

15. Processo, de acordo com a reivindicação 2 ou 8, caracterizado pelo fato de que o monômero é acrilamida, metacrilamida, cloreto de dialildimetilamônio, sal de quaternário de cloreto metil acrilato dimetilaminoetil, sal quaternário de cloreto metil metacrilato dimetilaminoetil, cloreto de acrilamidapropiltrimetilamônio, cloreto de metacrilamidapropiltrimetilamônio, ácido acrílico, ácido metacrílico, acrilato de sódio, metacrilato de sódio, metacrilato de amônio, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos monômeros precedentes.

16. Processo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o monômero compreende mais do que ou igual a 2 porcento de mol de um monômero catiônico ou aniônico, baseado no número total de mols do monômero.

17. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material silicioso é um microparticulado aniônico ou material à base de silica nanoparticulado.

18. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material silicioso é uma argila de bentonita.

19. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material silicioso compreende partículas à base de silica, microgéis de silica, silica coloidal, sóis de silica, géis de silica, polisilicatos, aluminosilicatos, polialuminosilicatos, borosilicatos, poliborosilicatos, zeólitos, argila expansível, e combinações dos mesmos, e em que o material silicioso é do material selecionado da lista consistindo de hectorita, esmectitas, montmorilonitas, nontronitas, saponita, sauconita, hormitas, atapulgitas, laponita, sepiolitas, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos materiais precedentes.

20. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o micropolimero orgânico e o material silicioso inorgânico são introduzidos na suspensão celulósica sequencialmente ou simultaneamente.

21. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material silicioso é introduzido na suspensão antes do micropolimero orgânico.

22. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o micropolimero orgânico é introduzido na suspensão antes do material silicioso.

23. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a suspensão celulósica é tratada pela introdução de um floculante antes da introdução do material silicioso e do micropolimero orgânico.

24. Processo, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o floculante é um material catiônico selecionado do grupo consistindo de polímeros orgânicos catiônicos solúveis em água, poliaminas, poli(cloreto de dialildimetilamônio) , polietilenoimina, materiais inorgânicos, tais como sulfato de alumínio, cloreto de polialumínio, trihidrato de cloreto de alumínio, clorohidrato de alumínio, e combinações dos mesmos.

25. Processo, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o sistema de floculação compreende adicionalmente pelo menos um floculante/coagulante.

26. Processo, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o floculante/coagulante é um polímero solúvel em água.

27. Processo, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o polímero solúvel em água é formado de um monômero solúvel em água, etilenicamente insaturado, ou uma combinação solúveis em água de monômeros etilenicamente insaturados compreendendo pelo menos um tipo de monômero aniônico ou catiônico.

28. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a suspensão celulósica é primeiramente floculada introduzindo o material de coagulação, então é opcionalmente submetido ao cisalhamento mecânico, e então é refloculado introduzindo o material silicioso e a composição de micropolímero.

29. Processo, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que a suspensão celulósica é refloculada introduzindo o material silicioso antes da composição de micropolímero.

30. Processo, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que a suspensão celulósica é refloculada introduzindo o micropolímero orgânico antes do material silicioso.

31. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a suspensão celulósica compreende um preenchedor em uma quantidade de 0,01 a 50 porcento por peso, baseado no peso seco total da suspensão celulósica.

32. Processo, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que o preenchedor é selecionado do grupo consistindo de carbonato de cálcio precipitado, carbonato de cálcio moido, caulim, giz, talco, silicato de alumínio de sódio, sulfato de cálcio, dióxido de titânio e combinações dos mesmos.

33. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a suspensão celulósica está substancialmente livre de preenchedor.

34. Processo para fabricação de papel ou papelão, de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de compreender: formação de uma suspensão celulósica; floculação da suspensão celulósica pela adição de um polímero sintético solúvel em água tendo uma viscosidade reduzida maior do que ou igual a 0,2 dl/g para formar uma suspensão celulósica floculada; submeter a suspensão celulósica floculada ao cisalhamento mecânico pelo menos uma vez; refloculação da suspensão mecanicamente cisalhada pela adição de um sistema de refloculação, em que o sistema de refloculação compreende um material silicioso e um micropolímero aniônico ou catiônico sem solvente, solúvel em água, água-em-água ou dispersão; drenagem da suspensão celulósica em uma tela para formar uma folha; e secagem da folha.

35. Processo para fabricação de papel ou papelão, de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de compreender: formação de uma suspensão celulósica; passagem da suspensão celulósica através de um minério mais estágios de cisalhamento; drenagem da suspensão celulósica em uma tela para formar uma folha; e secagem da folha; em que a suspensão celulósica é floculada antes da drenagem adicionando um sistema de floculação compreendendo mais do que ou igual a 0,01 porcento por peso de: um micropolimero orgânico em uma solução salina inorgânica ou solução orgânica de coagulante; e um material silicioso inorgânico; em que o micropolimero orgânico e o material silicioso inorgânico são adicionados após um dos estágios de cisalhamento; em que o micropolimero orgânico e o material silicioso inorgânico são adicionados simultaneamente ou sequencialmente; em que o sistema de floculação ainda compreende um material floculante solúvel em água orgânico compreendendo um polímero catiônico, não-iônico, ou aniônico sintético substancialmente linear, tendo o peso molecular maior do que ou igual a 500.000 unidades de massa atômica, que é adicionado à suspensão celulósica antes do estágio de cisalhamento em uma quantidade tal que os flocos são formados; em que os flocos são quebrados pelo cisalhamento para formar microflocos que resistem a degradação adicional pelo cisalhamento, e que carrega carga aniônica ou catiônica suficiente a interagir com o material silicioso e o micropolimero orgânico dá a retenção melhor do que aquele que é obtido ao adicionar o sistema de floculação após o último ponto de cisalhamento elevado sem primeiramente adicionar o material floculante à suspensão celulósica; em que o percentual por peso é baseado no peso total da suspensão celulósica seca.

36. Processo, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que um ou mais estágios de cisalhamento são de limpeza, mistura, bombeamento, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos estágios de cisalhamento precedentes.

37. Processo, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que um ou mais estágios de cisalhamento compreende uma centritela, e em que o material de coagulação é adicionado à suspensão celulósica antes da centritela, e o material silicioso e o micropolimero orgânico são adicionados depois da centritela.

38. Processo, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que um ou mais estágios de cisalhamento compreende uma centritela, que pode estar entre a aplicação do sistema de floculação de micropolimero e o material silicioso; em que o material silicioso é aplicado antes de um ou mais estágios de cisalhamento e o micropolimero orgânico é aplicado após o último ponto de cisalhamento; e em que a aplicação do polímero sintético substancialmente linear catiônico, aniônico ou não iônico é aplicado após o último ponto de cisalhamento antes do micropolimero orgânico ou simultaneamente com o micropolimero orgânico se o polímero sintético linear e o micropolimero orgânico forem de carga similar.

39. Processo, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que um ou mais estágios de cisalhamento compreende uma centritela, que pode estar entre a aplicação do sistema de floculação de micropolimero e material silicioso; em que o micropolimero orgânico é aplicado antes de um ou mais estágios de cisalhamento e o material silicioso são aplicados após o último ponto de cisalhamento; e em que a aplicação de um polímero sintético substancialmente linear de carga catiônica, aniônica ou não iônica é aplicada antes do material silicioso preferivelmente antes de um ou mais pontos de cisalhamento ou simultaneamente com o micropolimero orgânico se de carga similar.