BRPI0812689B1 - Composição de carga, método de preparação de uma composição de carga, uso de uma composição de carga, processo de produção de papel e papel assim obtido - Google Patents

Composição de carga, método de preparação de uma composição de carga, uso de uma composição de carga, processo de produção de papel e papel assim obtido Download PDF

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Abstract

composição de carga, método de preparação de uma composição de carga, uso de uma composição de carga, processo de produção de papel e papel assim obtido a presente invenção refere-se a uma composição de carga que compreende a) uma carga, b) um composto inorgânico catiônico, c) um composto orgânico catiônico e d) um polissacarídeo aniônico, em que a carga está presente em uma quantidade de pelo menos cerca de 1% em peso, com base no peso total da composição, o polissacarídeo aniônico está presente em uma quantidde de cerca de 1 a cerca de 100 kg/ton, com base no peso da carga, e em que a composição é substancialmente livre de fibras. a presente invenção refere-se ainda a uma composição de carga que compreende a), b), c) 15 e d) conforme definido acima, em que a carga está presente em uma quantidade de pelo menos cerca de 1% em peso, com base no peso total da composição, os compostos orgânicos e inorgânicos catiônicos estão presentes em uma quantidade de cerca de 0 a cerca de 30 kg/ton cada um, com base no peso da carga, por meio do quê a composição compreende pelo menos um dentre os compostos orgânico e inorgânico catiônicos e o polissacarídeo aniônico possui um grau de substituição de grupos aniônicos líquidos de até cerca de 0,65. a invenção refere-se ainda a um método de preparação de uma composição de carga que compreende a mistura de a), b), c) e d) conforme definido acima. a invenção refere-se também a uma composição de carga que pode ser obtida por meio do método, uso de uma composição de carga como um aditivo de uma suspensão celulósica aquosa em um processo de fabricação de papel e processo de produção de papel que compreende a adição da composição de carga a uma suspensão celulósica aquosa. a invenção refere-se ainda a papel obtido por meio do processo que compreende a composição de carga.

Description

Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a uma composição de carga, método de preparação da composição de carga, vários usos da composição de carga, incluindo o uso como um aditivo na fabricação de papel, processo de produção de papel no qual a composição de carga é adicionada a uma suspensão celulósica 10 aquosa, papel obtido por meio do processo e vários usos do papel obtido por meio do processo.
Antecedentes da Invenção
Cargas e composições de carga são bem conhecidas e amplamente utilizadas em aplicações de fabricação de papel, a 15 fim de reduzir os custos do papel por meio da substituição de fibras celulósicas virgens mais caras por cargas de custo mais baixo. As cargas também possibilitam aprimorar certas propriedades do papel tais como maciez da superfície, capacidade de impressão e propriedades óticas, como opacidade 20 e brilho. Outras propriedades do papel podem, entretanto, ser prejudicadas. Papel com carga normalmente exibe, por exemplo, propriedades de resistência inferiores em comparação com papel sem carga. Seria vantajoso poder fornecer uma composição de carga que proporcione resistência aprimorada e 25 outras propriedades ao papel. Seria também vantajoso poder fornecer um método de preparação dessa composição de carga. Também seria vantajoso poder fornecer papel com carga que exiba propriedades de resistência aprimorada e outras. Seria ainda vantajoso poder fornecer um processo aprimorado de 30 produção de papel com carga.
Resumo da Invenção
A presente invenção refere-se a uma composição de carga que compreende: a. uma carga; b. um composto inorgânico catiônico; c. um composto orgânico catiônico; e d. um polissacarídeo aniônico; em que a carga está presente em uma quantidade de pelo menos cerca de 1% em peso, com base no peso total da composição, o polissacarídeo aniônico está presente em uma quantidade de cerca de 1 a cerca de 100 kg/ton, com base no peso da carga, e em que a composição é substancialmente livre 10 de fibras.
A presente invenção refere-se ainda a uma composição de carga que compreende: a. uma carga; b. um composto inorgânico catiônico; c. um composto orgânico catiônico; e d. um polissacarídeo aniônico; em que a carga está presente em uma quantidade de pelo menos cerca de 1% em peso, com base no peso total da composição, os compostos orgânico e inorgânico catiônicos estão presentes em uma quantidade de cerca de 0 a cerca de 30 kg/ton cada um, com base no peso da carga, por meio do quê a ^B composição compreende pelo menos um dentre os compostos orgânico e inorgânico catiônicos e o polissacarídeo aniônico possui um grau de substituição de grupos aniônicos líquidos 25 de até cerca de 0,65.
A presente invenção refere-se ainda a um método de preparação de uma composição de carga que compreende a mistura de: a. uma carga; b. um composto inorgânico catiônico; c. um composto orgânico catiônico; e d. um polissacarídeo aniônico; por meio do qual, na composição de carga obtida, a carga está presente em uma quantidade de pelo menos cerca de 1% em peso, com base no peso total da composição, o polissacarídeo aniônico está presente em uma quantidade de cerca de 1 a cerca de 100 kg/ton, com base no peso da carga, 5 em que a mistura é realizada na ausência substancial de fibras.
A presente invenção refere-se adicionalmente a um método de preparação de uma composição de carga que compreende a mistura de: a. uma carga; b. um composto inorgânico catiônico; c. um composto orgânico catiônico; e d. um polissacarídeo aniônico; por meio do qual, na composição de carga obtida, a 15 carga está presente em uma quantidade de pelo menos cerca de 1% em peso, com base no peso total da composição, os compostos orgânico e inorgânico catiônicos estão presentes em uma quantidade de cerca de 0 a cerca de 30 kg/ton cada um, com base no peso da carga, por meio do quê a composição 20 compreende pelo menos um dentre os compostos orgânico e inorgânico catiônicos e o polissacarídeo aniônico possui um grau de substituição dos grupos aniônicos líquidos de até cerca de 0,65.
A presente invenção refere-se ainda a uma 25 composição de carga que pode ser obtida por meio do método definido no presente.
A presente invenção também se refere ao uso de uma composição de carga conforme definido no presente na forma de um aditivo em um processo de fabricação de papel.
A presente invenção refere-se ainda a um processo de produção de papel que compreende a adição de uma composição de carga conforme definido no presente a uma suspensão celulósica e drenagem da suspensão obtida.
A presente invenção refere-se ainda a papel que pode ser obtido por meio do processo conforme definido no presente, papel que compreende uma composição de carga conforme definido no presente e vários usos do papel.
Descrição Detalhada da Invenção
Segundo a presente invenção, é fornecida uma composição de carga que pode ser utilizada em diversas aplicações e é particularmente apropriada para uso como um aditivo de fabricação de papel que proporciona propriedades de resistência aprimorada ao papel. Em teores de carga constantes, por exemplo, papel com carga que compreende a composição de carga conforme a presente invenção exibe propriedades de resistência aprimoradas. Sob propriedades de resistência de papel constantes, o papel com carga que compreende a composição de carga conforme a presente invenção pode conter teores de fibra consideravelmente mais altos. As propriedades de resistência de papel com carga conforme a presente invenção que são substancialmente mantidas ou aprimoradas incluem resistência à tensão, rigidez à tensão, índice de tensão, resistência à dobra, resistência Z, união de Scott e retirada com cera. Além disso, polvilhamento e retalhamento são substancialmente mantidos e/ou aprimorados. Vantagens adicionais associadas à composição de carga conforme a presente invenção em aplicações de fabricação de papel incluem capacidade de condução na máquina de papel boa ou aprimorada, boa compatibilidade com auxiliares de retenção e drenagem, retenção de carga e aditivos boa ou aprimorada, o que significa baixo conteúdo na água branca, boa compatibilidade com agentes de dimensionamento, ou seja, efeitos de dimensionamento bons ou aprimorados, particularmente em combinações de aplicações de dimensionamento de padrão (interno) e superfície (externo), fácil calandragem pelo fato de que se pode aplicar baixa pressão para obter boa maciez do papel e economia de energia, particularmente na seção de secagem da máquina de papel. Além disso, a composição de carga pode ser produzida por meio de um método simples, eficiente e versátil utilizando cargas de 5 fabricação de papel convencionais e outras matérias primas de baixo custo. Consequentemente, a presente invenção possibilita aumentar o teor de carga de um papel para fornecer papel com carga com resistência e outras propriedades aprimoradas e fornecer um processo de fabricação 10 de papel aprimorado, de forma a gerar um produto de papel aprimorado e benefícios econômicos.
Além disso, com relação a aplicações diferentes de fabricação de papel, a composição de carga conforme a presente invenção pode ser utilizada para aumentar a 15 resistência (resistência verde) de cerâmica tradicional e avançada, compostos em pó e metalurgia de pó. Com resistência verde aprimorada, a manipulação de corpos antes do aquecimento ou sinterização resultará em menos danos dos corpos e corpos com resistência verde aprimorada podem ser 20 industrializados melhor ou mais facilmente nas dimensões e projetos corretos.
A composição conforme a presente invenção compreende uma carga. O termo "carga", da forma utilizada no presente, destina-se a incluir cargas minerais naturais e 25 sintéticas, incluindo cargas e pigmentos porosos, volumosos, plásticos e expansíveis. Exemplos de cargas apropriadas conforme a presente invenção incluem wolastonitas, caulinitas, tais como caulim, porcelana, dióxido de titânio, gesso, talcitas tais como talco, hidrotalcita, manasseíta, piroaurita, sjõgrenita, stichtita, barbertonita, tacovita, reevesita, desautelsita, motucoreaíta, wermlandita, meixnerita, coalingita, cloromagalumita, carboidita, honessita, woodwardita, iowaíta, hidro-honessita e mountkeitita, sílicas, tais como sílica precipitada e aluminossilicatos precipitados, esmectitas, tais como montmorilonita/bentonita, hectorita, beidelita, nontronita e . saponita, óxidos de alumínio hidrogenados (tri-hidróxidos de 5 alumínio), sulfato de cálcio, sulfato de bário, oxalato de cálcio e carbonatos de cálcio naturais e sintéticos. Exemplos de carbonatos de cálcio naturais e sintéticos apropriados incluem giz, mármore moído, carbonato de cálcio moído (GCC) e carbonato de cálcio precipitado (PCC), incluindo qualquer das 10 várias formas cristalinas ou morfologias existentes, tais como calcita de formas rombo-hédrica, prismática, tabular, cuboide ou escaleno-hédrica e aragonita de forma acicular. A carga é adequadamente caulim ou carbonato de cálcio, como carbonato de cálcio moído e carbonato de cálcio precipitado.
A composição conforme a presente invenção pode compreender um ou mais compostos inorgânicos catiônicos. Exemplos de compostos inorgânicos catiônicos apropriados incluem cátions mono, di e polivalentes inorgânicos e polieletrólitos, tais como compostos de alumínio. Exemplos de compostos de alumínio apropriados incluem alúmen (sulfato de alumínio), aluminatos, tais como aluminatos de sódio e potássio, e compostos de polialumínio, tais como cloretos de polialumínio, sulfatos de polialumínio, sulfatos de silicato de polialumínio e suas misturas. Preferencialmente, o 25 composto inorgânico catiônico é um cloreto de polialumínio.
A composição conforme a presente invenção pode compreender um ou mais compostos orgânicos catiônicos. Normalmente, o composto orgânico catiônico é hidrossolúvel ou dispersível em água, preferencialmente hidrossolúvel. O 30 composto orgânico catiônico pode ser sintético ou derivado de fontes naturais e tornado catiônico. Exemplos de compostos orgânicos catiônicos apropriados incluem polímeros orgânicos catiônicos, tais como polímeros de condensação, como poliaminas catiônicas, poliamidoaminas catiônicas, polietileno iminas catiônicas e polímeros de dicianodiamida catiônicos, polímeros de adição de vinila catiônicos de monômero catiônico etilenicamente insaturado ou mistura de 5 monômeros que compreende pelo menos um monômero catiônico como polímeros com base em acrilamida catiônicos, polímeros com base em acrilato catiônicos, polímeros com base em vinilamina e vinilformamida catiônicos e polímeros catiônicos com base em cloretos de dialil dialquil amónio. Exemplos de 10 monômeros catiônicos etilenicamente insaturados apropriados incluem (meta) acrilatos de dialquilaminoalquila e dialquilaminoalquila (meta) acrilamidas, preferencialmente em forma quaternizada, e cloreto de dialil dimetil amónio (DADMAC). Os polímeros catiônicos de monômero etilenicamente 15 insaturado normalmente são preparados a partir de 10 a 100% molar de monômero catiônico e 0 a 90% molar de outro monômero, em que a soma dos percentuais é de 100. A quantidade de monômero catiônico é normalmente de pelo menos 80% molar, adequadamente 100% molar.
O composto orgânico catiônico normalmente possui um peso molecular ponderai médio de pelo menos cerca de 1000, adequadamente pelo menos cerca de 2000 e, preferencialmente, pelo menos cerca de 5000. Normalmente, o peso molecular ponderai médio é de até cerca de 4.000.000, adequadamente até 25 cerca de 2.000.000 e, preferencialmente, até cerca de 700.000. A densidade de carga do composto orgânico catiônico é normalmente de pelo menos cerca de 0,2 meq/g, adequadamente pelo menos cerca de 1 meq/g, e a densidade de carga é normalmente de até cerca de 15 meq/g, adequadamente até cerca 30 de 10 meq/g.
A composição conforme a presente invenção compreende um polissacarídeo aniônico. Adequadamente, o polissacarídeo aniônico é dispersível em água ou hidrossolúvel, preferencialmente hidrossolúvel ou ao menos parcialmente hidrossolúvel. O polissacarídeo aniônico contém grupos aniônicos, que podem ser nativos e/ou introduzidos por meio de tratamento químico do polissacarídeo. Exemplos de 5 polissacarídeos aniônicos nativos incluem amido de batata nativo, que contém uma quantidade substancial de grupos monoéster de fosfato covalentemente unidos. O polissacarídeo aniônico pode também conter grupos catiônicos, desde que o polissacarídeo seja aniônico líquido ou possua uma carga 10 aniônica líquida, ou seja, o número de grupos aniônicos é mais alto que o número de grupos catiônicos ou o grau de substituição ou grupos aniônicos é mais alto que o grau de substituição ou grupos catiônicos. Em uma realização preferida, o polissacarídeo aniônico é livre ou 15 substancialmente livre de grupos catiônicos.
Exemplos de grupos aniônicos apropriados incluem grupos carboxilato, tais como sulfato, sulfonato, tais como sulfoalquila, fosfato e fosfonato, nos quais o grupo alquila pode ser metila, etila, propila e suas misturas, 20 adequadamente metila; adequadamente, o polissacarídeo aniônico contém um grupo aniônico que compreende um grupo carboxilato, tal como um grupo carboxialquila. 0 contraíon do grupo aniônico normalmente é um metal álcali ou metal alcalino-terroso, adequadamente sódio. Os grupos aniônicos 25 podem também existir na sua forma ácida, por meio do quê os grupos aniônicos correspondentes são formados em um ambiente aquoso.
Exemplos de grupos catiônicos apropriados incluem sais de aminas, adequadamente sais de aminas terciárias, e 30 grupos amónio quaternário, preferencialmente grupos amónio quaternário. Os substituintes ligados ao átomo de nitrogênio de aminas e grupos amónio quaternário podem ser idênticos ou diferentes e podem ser selecionados a partir de grupos alquila, cicloalquila e alcoxialquila e um, dois ou mais dos substituintes em conjunto com o átomo de nitrogênio podem formar um anel heterocíclico. Os substituintes, independentemente entre si, normalmente compreendem de 1 a 5 cerca de 24 átomos de carbono, preferencialmente de um a cerca de oito átomos de carbono. O nitrogênio do grupo catiônico pode ser ligado ao polissacarídeo por meio de uma cadeia de átomos que compreende adequadamente átomos de carbono e hidrogênio e, opcionalmente, átomos de O e/ou N. Normalmente, a cadeia de átomos é um grupo alquileno com dois a dezoito e, adequadamente, dois a oito átomos de carbono, opcionalmente interrompida ou substituída por um ou mais heteroátomos, tais como O ou N, como grupo alquileno-óxi ou grupo hidróxi propileno. Os polissacarídeos aniônicos preferidos que contêm grupos catiônicos incluem aqueles obtidos por meio de reação do polissacarídeo aniônico com um agente de quaternização selecionado a partir de cloreto de 2,3-epoxipropil trimetil amónio, cloreto de 3-cloro-2- hidroxipropil trimetil amónio e suas misturas.
O polissacarídeo aniônico conforme a presente invenção pode conter grupos não iônicos, tais como grupos alquila e hidróxi alquila, por exemplo hidroximetila, hidroxietila, hidroxipropila, hidroxibutila e suas misturas, tais como hidroxietil metila, hidroxipropil metila, hidroxibutil metila, hidroxietil etila, hidroxipropila e similares. Em uma realização preferida da presente invenção, o polissacarídeo aniônico contém grupos aniônicos e não iônicos.
Exemplos de polissacarídeos aniônicos apropriados 30 conforme a presente invenção incluem glucanos, tais como dextranos e celuloses, galactomananos, tais como gomas guar, chitinas, chitosans, glicans, galactans, gomas xantana, pectinas, mananas, dextrinas, alginatos e carragenanos.
Exemplos de amidos apropriados incluem batata, milho, trigo, tapioca, arroz, milho ceroso etc. Preferencialmente, o polissacarídeo aniônico é selecionado a partir de derivados de celulose, preferencialmente éteres de celulose aniônicos. 5 Exemplos de polissacarídeos aniônicos apropriados e derivados de celulose incluem carboxialquil celuloses, tais como carboximetil celulose, carboxietil celulose, carboxipropil celulose, sulfoetil carboximetil celulose, carboximetil hidroxietil celulose ("CM-HEC"), carboximetil celulose em que 10 a celulose é substituída com um ou mais substituintes não iônicos, preferencialmente carboximetil celulose ("CMC"). Exemplos de derivados de celulose apropriados incluem os descritos na Patente Norte-Americana n° 4.940.785, incorporada ao presente como referência.
O polissacarídeo aniônico normalmente possui um grau de substituição de grupos aniônicos líquidos ("DSNA") de pelo menos cerca de 0,001 ou pelo menos cerca de 0,01, adequadamente pelo menos cerca de 0,05 ou pelo menos cerca de 0,10 e, preferencialmente, pelo menos cerca de 0,15. O grau 20 de substituição de grupos aniônicos líquidos do polissacarídeo aniônico normalmente é de até cerca de 1,0 ou 4^ até cerca de 0,75, adequadamente até cerca de 0,65 ou até cerca de 0,50 e, preferencialmente, até cerca de 0,45. Quando o polissacarídeo aniônico estiver livre de grupos catiônicos, ele possui um grau de substituição de grupos aniônicos ("DSA" ) que é igual ao grau de substituição de grupos aniônicos líquidos definido no presente, ou seja, DSA = DSNA.
O polissacarídeo aniônico normalmente possui um peso molecular ponderai médio de pelo menos 2000 Daltons ou 30 pelo menos cerca de 5000 Daltons, adequadamente pelo menos 20.000 Daltons ou pelo menos cerca de 50.000 Daltons e o peso molecular ponderai médio é normalmente de até cerca de 30.000.000 Daltons ou até cerca de 25.000.000 Daltons, adequadamente até cerca de 1.000.000 Daltons ou até cerca de 500.000 Daltons.
A composição de carga do presente é preferencialmente uma composição aquosa, ou seja, ela contém preferencialmente água. Outros componentes, tais como biocidas, agentes conservantes, subprodutos do processo de produção da carga, compostos orgânicos e inorgânicos catiônicos e polissacarídeo aniônico, tais como sais e agentes dispersantes etc., naturalmente podem também estar presentes na composição de carga. Em uma realização preferida, a composição de carga é substancialmente livre de fibras e fibrilas de celulose ou lignocelulose. Em uma outra realização preferida, a composição de carga é substancialmente livre de fibras com pelo menos cerca de 4 mm de comprimento. Em ainda outra realização preferida, a composição de carga compreende fibras ou fibrilas de celulose e lignocelulose. Em ainda outra realização preferida, a composição de carga é substancialmente livre de amido catiônico.
Os componentes da composição de carga, incluindo a carga, compostos orgânicos e inorgânicos catiônicos e polissacarídeo aniônico, podem estar presentes na composição de carga em quantidades que podem variar dentro de amplos limites, dependendo, entre outros, do tipo e número de 25 componentes, uso pretendido, economia de custo desejada, resistência de papel desejada etc.
A carga normalmente está presente na composição de carga em uma quantidade de pelo menos cerca de 1% em peso, com base no peso total da composição, adequadamente pelo 30 menos cerca de 2% em peso ou pelo menos cerca de 5% em peso e, preferencialmente, pelo menos cerca de 10% em peso. A carga normalmente está presente em uma quantidade de até 99% em peso, com base no peso total da composição, adequadamente até cerca de 75% em peso ou até cerca de 50% em peso e, preferencialmente, até cerca de 45% em peso.
Segundo uma realização, o composto inorgânico catiônico não está presente na composição de carga. Se 5 estiver presente, entretanto, o composto inorgânico catiônico normalmente está presente na composição de carga em uma quantidade de pelo menos cerca de 0,01 kg/ton, com base no peso da carga, adequadamente pelo menos cerca de 0,1 kg/ton ou pelo menos cerca de 0,5 kg/ton e, preferencialmente, pelo 10 menos cerca de 1,0 kg/ton. Além disso, quando presente, o composto inorgânico catiônico normalmente está presente na composição de carga em uma quantidade de até cerca de 3 0 kg/ton, com base no peso da carga, adequadamente até cerca de 15 kg/ton ou até cerca de 10 kg/ton, preferencialmente até 15 cerca de 5 kg/ton. Quando o composto inorgânico catiônico for um composto de alumínio, as quantidades definidas no presente são calculadas na forma de A12O3 com base no peso da carga.
Segundo uma realização, o composto orgânico catiônico não está presente na composição de carga. Quando 20 presente, entretanto, o composto orgânico catiônico normalmente está presente na composição de carga em uma dfe quantidade de pelo menos cerca de 0,01 kg/ton, com base no peso da carga, adequadamente pelo menos cerca de 0,1 kg/ton ou pelo menos cerca de 0,5 kg/ton e, preferencialmente, pelo 25 menos cerca de 1,0 kg/ton. Além disso, quando presente, o composto orgânico catiônico normalmente está presente na composição de carga em uma quantidade de até cerca de 3 0 kg/ton, com base no peso da carga, adequadamente até cerca de 15 kg/ton ou até cerca de 10 kg/ton, preferencialmente até 30 cerca de 5 kg/ton.
Segundo uma realização, o polissacarídeo aniônico normalmente está presente na composição de carga em uma quantidade de pelo menos cerca de 1 kg/ton, com base no peso da carga, adequadamente pelo menos cerca de 2 kg/ton ou pelo menos cerca de 3 kg/ton e, preferencialmente, pelo menos cerca de 5 kg/ton. O polissacarídeo aniônico normalmente está presente na composição de carga em uma quantidade de até 5 cerca de 100 kg/ton, com base no peso da carga, adequadamente até cerca de 50 kg/ton ou até cerca de 30 kg/ton, preferencialmente até cerca de 20 kg/ton.
A composição de carga normalmente possui uma razão em peso entre agente(s) de fixação catiônico(s) e 10 polissacarídeo aniônico de cerca de 10:1 a cerca de 1:1000, adequadamente cerca de 2:1 a cerca de 1:10 0 e, preferencialmente, cerca de 1:1 a cerca de 1:40. Segundo uma realização, o(s) agente(s) de fixação catiônico(s) compreende(m) composto inorgânico catiônico e/ou composto 15 orgânico catiônico.
A composição de carga conforme a presente invenção pode ser livre de água. Quando presente, a água normalmente está presente na composição de carga em uma quantidade de cerca de 1% em peso, com base no peso total da composição, 20 adequadamente pelo menos cerca de 25% em peso ou pelo menos cerca de 50% em peso e, preferencialmente, pelo menos cerca de 55% em peso. Quando presente, a água normalmente está presente em uma quantidade de até 99% em peso, com base no peso total da composição, adequadamente até cerca de 98% em 25 peso ou até cerca de 95% em peso e, preferencialmente, até cerca de 90% em peso, em que a soma dos percentuais é de 100.
A composição de carga pode conter um teor de fibras de cerca de 0 a cerca de 5% em peso com base na composição. Preferencialmente, a composição de carga compreende fibras ou 30 fibrilas de celulose ou lignocelulose em uma quantidade de menos de cerca de 1% em peso, com base na carga.
A presente invenção também se refere a um método de fabricação de uma composição de carga que compreende a mistura dos componentes conforme definido no presente, preferencialmente em quantidades e proporções conforme definido no presente. Os componentes podem ser misturados em qualquer ordem e prefere-se que a mistura seja realizada após 5 cada adição. Preferencialmente, os compostos orgânicos e inorgânicos catiônicos são adicionados à carga separadamente ou na forma de mistura prévia. Ao utilizar-se o modo separado de adição, o composto inorgânico catiônico pode ser adicionado à carga antes da adição do composto orgânico 10 catiônico, o composto orgânico catiônico pode ser adicionado à carga antes da adição do composto inorgânico catiônico ou os compostos orgânicos e inorgânicos catiônicos podem ser adicionados simultânea, mas separadamente. Normalmente, o polissacarídeo aniônico é adicionado à carga subsequentemente 15 à adição dos compostos orgânicos e inorgânicos catiônicos. Caso água esteja presente, prefere-se que a água esteja presente a partir do início do método de mistura, utilizando, por exemplo, uma suspensão aquosa que contém a carga. Os componentes restantes podem também ser utilizados como 20 soluções, dispersões ou suspensões aquosas. O método pode ser um método em bateladas, semibateladas ou contínuo.
Em uma realização preferida, a mistura é realizada em forma de semibateladas ou continuamente em uma linha de carga de uma máquina de papel. No presente, os componentes da 25 composição de carga são introduzidos em um fluxo aquoso e o fluxo obtido de composição de carga aquosa conforme a presente invenção é adicionado a uma suspensão aquosa que compreende fibras celulósicas que é alimentada a uma caixa superior que ejeta a suspensão obtida sobre um fio de 3 0 formação. A água é drenada da suspensão para fornecer uma teia de papel úmido que é adicionalmente desidratada e seca na seção de secagem da máquina de papel.
A composição de carga conforme a presente invenção pode ser utilizada como um aditivo na produção de cerâmica, tintas, papel, plástico, compostos em pó etc. Preferencialmente, a composição de carga é utilizada na fabricação de papel e, no presente, é utilizada como um 5 aditivo para uma suspensão aquosa que contém fibras celulósicas.
A presente invenção também se refere a um processo de produção de papel que compreende o fornecimento de uma suspensão aquosa que contém fibras celulósicas ("suspensão 10 celulósica"), adição à suspensão celulósica da composição de carga do presente e desidratação da suspensão celulósica para formar uma teia ou folha de papel. No processo, outros aditivos podem naturalmente ser utilizados, seja por meio de introdução na suspensão celulósica ou de aplicação à teia ou 15 folha de papel obtida. Exemplos desses aditivos incluem cargas convencionais, agentes clareadores óticos, agentes de dimensionamento, agentes de resistência seca, agentes de resistência úmida, coagulantes catiônicos, auxiliares de retenção e drenagem etc.
Exemplos de cargas convencionais apropriadas incluem as cargas mencionadas acima, adequadamente caulim, argila, dióxido de titânio, gesso, talco, carbonatos de cálcio naturais e sintéticos, tais como giz, mármore moído, carbonato de cálcio moído e carbonato de cálcio precipitado, 25 óxidos de alumínio hidrogenados (tri-hidróxidos de alumínio), sulfato de cálcio, sulfato de bário, oxalato de cálcio etc.
Exemplos de agentes de resistência úmida apropriados incluem poliaminas e poliaminoamidas catiônicas, incluindo os produtos obtidos por meio da reação de 30 poliaminas e poliaminoamidas com epicloro-hidrina.
Exemplos de agentes de dimensionamento apropriados incluem agentes de dimensionamento não reativos a celulose, tais como agentes de dimensionamento com base em breu como sabões com base em breu, emulsões e dispersões com base em breu, agentes de dimensionamento reativos a celulose, tais como emulsões e dispersões de anidridos ácidos tais como anidridos alquil e alquenil succínicos (ASA), dímeros de alquenil e alquil ceteno (AKD) e multímeros, bem como polímeros aniônicos, catiônicos e anfotéricos de monômeros etilenicamente insaturados, tais como copolímeros de estireno e acrilatos. Um ou mais agentes dimensionadores podem ser adicionados à suspensão celulósica, aplicados ao papel em uma aplicação de dimensionamento de superfície ou ambos. Em uma realização preferida, pelo menos um agente de dimensionamento é adicionado à suspensão celulósica e pelo menos um agente de dimensionamento é aplicado ao papel. Papel dimensionado e com carga conforme a presente invenção exibe excelentes propriedades de resistência e dimensionamento.
Exemplos de dímeros de ceteno apropriados incluem os da fórmula geral (I) abaixo, em que R1 e R2 representam grupos hidrocarboneto saturados ou insaturados, normalmente hidrocarbonetos saturados, em que os grupos hidrocarboneto 2 0 contêm adequadamente de oito a 3 6 átomos de carbono, sendo normalmente grupos alquila de cadeia linear ou ramificada que contêm de doze a vinte átomos de carbono, tais como grupos hexadecila e octadecila. Exemplos de anidridos ácidos apropriados incluem os da fórmula geral (II) abaixo, em que R3 e R4 podem ser idênticos ou diferentes e representam grupos hidrocarboneto saturados ou insaturados que contêm adequadamente de oito a trinta átomos de carbono, ou R3 e R4 em conjunto com a porção -C-O-C- podem formar um anel com cinco ou seis membros, que opcionalmente é adicionalmente substituído por grupos hidrocarboneto que contêm até trinta átomos de carbono, tais como anidrido succínico de iso- octadecenila.
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Os agentes de dimensionamento apropriados incluem os compostos descritos na Patente Norte-Americana n° 4.522.686, que é incorporada ao presente como referência.
Exemplos de coagulantes catiônicos apropriados 5 incluem coagulantes inorgânicos e coagulantes poliméricos orgânicos hidrossolúveis. Os coagulantes catiônicos podem ser utilizados isoladamente ou em conjunto, ou seja, um coagulante polimérico pode ser utilizado em combinação com um coagulante inorgânico. Exemplos de coagulantes catiônicos 10 poliméricos orgânicos hidrossolúveis apropriados incluem polímeros de condensação tais como poliaminas catiônicas, poliamidoaminas catiônicas, polietileno iminas catiônicas e polímeros de dicianodiamida catiônicos, polímeros de adição de vinila catiônicos de monômero catiônico etilenicamente 15 insaturado ou mistura de monômeros que compreende pelo menos um monômero catiônico como polímeros com base em acrilamida catiônicos, polímeros com base em acrilato catiônicos, polímeros com base em vinilamina e vinilformamida catiônicos e polímeros catiônicos com base em cloretos de dialil dialquil amónio. Exemplos de monômeros catiônicos etilenicamente insaturados apropriados incluem (meta)acrilatos de dialquilaminoalquila e dialquilaminoalquil (meta)acrilamidas, preferencialmente em forma quaternizada, e cloreto de dialil dimetil amónio (DADMAC). Os polímeros 25 catiônicos de monômero etilenicamente insaturado são normalmente preparados a partir de cerca de 10 a 100% molar de monômero catiônico e 0 a 90% molar de outro monômero, em que a soma dos percentuais é 100. A quantidade de monômero catiônico normalmente é de pelo menos 80% molar, adequadamente 100% molar. Os coagulantes catiônicos poliméricos orgânicos normalmente possuem um peso molecular ponderai médio de pelo menos cerca de 1000, adequadamente pelo menos cerca de 2000 e, preferencialmente, pelo menos 5 cerca de 5000. Normalmente, o peso molecular ponderai médio é de até cerca de 4.000.000, adequadamente até cerca de 2.000.000 e, preferencialmente, até cerca de 700.000. Exemplos de coagulantes inorgânicos apropriados incluem compostos de alumínio, tais como alúmen, aluminatos, tais 10 como aluminatos de sódio e potássio, e compostos de polialumínio, tais como cloretos de polialumínio, sulfatos de polialumínio, sulfatos de silicato de polialumínio e suas misturas.
Exemplos de auxiliares de retenção e drenagem 15 apropriados incluem polímeros orgânicos, materiais inorgânicos, tais como materiais particulados aniônicos, como materiais silícios tais como partículas com base em sílica coloidal, montmorilonita, bentonita e suas combinações. A expressão "auxiliar de retenção e drenagem", da forma 20 utilizada no presente, indica um ou mais aditivos que, quando adicionados a uma suspensão celulósica aquosa, geram melhor drenagem e/ou retenção que a obtida sem a adição dos mencionados um ou mais aditivos.
Exemplos de polímeros orgânicos apropriados incluem 25 amidos aniônicos, anfotéricos e catiônicos; polímeros com base em acrilamida aniônicos, anfotéricos e catiônicos, incluindo polímeros com base em acrilamida aniônicos e catiônicos lineares, ramificados e reticulados; bem como cloreto de (póli)dialildimetil amónio catiônico; polietileno 30 iminas catiônicas; poliaminas catiônicas; poliamidoaminas catiônicas e polímeros com base em vinilamida; e resinas de melamino-formaldeído e ureia-formaldeído. Adequadamente, o auxiliar de retenção e drenagem compreende pelo menos um polímero catiônico ou anfotérico, preferencialmente polímero catiônico. Amido catiônico e poliacrilamida catiônica são polímeros particularmente preferidos e podem ser utilizados ■ isoladamente, em conjunto entre si ou em conjunto com outros 5 polímeros, tais como outros polímeros catiônicos e/ou aniônicos. O peso molecular ponderai médio do polímero é adequadamente de mais de cerca de 1.000.000 e, preferencialmente, mais de cerca de 2.000.000. O limite superior do peso molecular ponderai médio do polímero não é 10 crítico; ele pode ser de cerca de 50.000.000, normalmente cerca de 30.000.000 e, adequadamente, cerca de 25.000.000. O peso molecular ponderai médio de polímeros derivados de fontes naturais pode, entretanto, ser mais alto.
Partículas com base em sílica, ou seja, partículas 15 com base em SiO2 ou ácido silícico, normalmente são fornecidas na forma de dispersões coloidais aquosas, as chamadas soluções. Exemplos de partículas com base em sílica apropriadas incluem sílica coloidal e diferentes tipos de ácido polissilícico, seja homopolimerizado ou copolimerizado. As soluções com base em sílica podem ser modificadas e conter outros elementos, tais como alumínio, boro, nitrogênio, zircônio, gálio, titânio e similares, que podem estar presentes na fase aquosa e/ou nas partículas com base em sílica. Exemplos de partículas com base em sílica apropriadas 25 deste tipo incluem sílica modificada com alumínio coloidal e silicatos de alumínio. Podem também ser utilizadas misturas dessas partículas com base em sílica apropriadas. Exemplos de partículas com base em sílica aniônicas apropriadas incluem as que possuem um tamanho médio de partícula de menos de 30 cerca de 100 nm, preferencialmente menos de cerca de 20 nm e, de maior preferência, na faixa de cerca de 1 a cerca de 10 nm. Como é convencional na química de sílica, o tamanho de partícula designa o tamanho médio das partículas primárias, que podem ser agregadas ou não agregadas. A extensão específica das partículas com base em sílica é adequadamente de mais de cerca de 50 m2/g e, preferencialmente, mais de cerca de 100 m2/g. Geralmente, a extensão específica pode ser 5 de até cerca de 1700 m2/g. A extensão específica é medida por meio de titulação com NaOH de forma bem conhecida, conforme descrito, por exemplo, por G. W. Sears em Analytical Chemistry 28 (1956): 12, 1981-1983 e na Patente Norte- Americana n° 5.176.891. A área fornecida representa, portanto, a extensão média específica das partículas. Exemplos adicionais de partículas com base em sílica apropriadas incluem as que estão presentes em uma solução que possui valor S na faixa de 5 a 50%. O valor S pode ser medido e calculado conforme descrito por Iler e Dalton em J. Phys. 15 Chem. 60 (1956), 955-957. O valor S indica o grau de agregação ou formação de microgel e um valor S inferior indica um grau mais alto de agregação.
Exemplos de combinações apropriadas de auxiliares de retenção e drenagem incluem polímeros catiônicos e 20 materiais microparticulados aniônicos tais como materiais silíceos, como amido catiônico e partículas com base em sílica coloidal aniônicas; polímero com base em acrilamida catiônica e partículas com base em sílica coloidal aniônica; polímero com base em acrilamida catiônica, polímero com base 25 em acrilamida aniônica e partículas com base em sílica coloidal aniônica ou bentonita; e polímero com base em acrilamida catiônica e bentonita.
A composição de carga conforme a presente invenção pode ser adicionada à suspensão celulósica em quantidades que 30 podem variar dentro de amplos limites dependendo, entre outros, do tipo de suspensão celulósica, tipo de carga, tipo de papel produzido, ponto de adição etc. A composição de carga normalmente é adicionada em uma quantidade de pelo menos cerca de 1 kg/ton, calculada na forma de carga seca com base em fibras celulósicas secas, adequadamente pelo menos cerca de 10 kg/ton ou pelo menos cerca de 50 kg/ton, preferencialmente pelo menos 100 kg/ton. A composição de 5 carga normalmente é adicionada em uma quantidade de até 3000 kg/ton ou até 1000 kg/ton ou 750 kg/ton, calculada na forma de carga seca com base em fibras celulósicas secas, adequadamente até cerca de 500 kg/ton ou até cerca de 450 kg/ton, preferencialmente até 400 kg/ton. O papel conforme a 10 presente invenção normalmente contém um teor de carga dentro da faixa de 0,1 a cerca de 75% em peso, adequadamente cerca de 1 a cerca de 50% em peso e, preferencialmente, cerca de 10 a cerca de 40% em peso.
Ao utilizar outros componentes no processo, esses 15 componentes podem ser adicionados à suspensão celulósica ou aplicados ao papel em quantidades que podem variar dentro de amplos limites dependendo, entre outros, do tipo e número de componentes, tipo de suspensão celulósica, teor de carga, tipo de papel produzido, ponto de adição etc. Agentes de 20 dimensionamento são normalmente introduzidos na suspensão celulósica e/ou aplicados ao papel em quantidades de pelo menos cerca de 0,01% em peso, adequadamente pelo menos cerca de 0,1% em peso, com base no peso de fibras secas e o limite superior é normalmente de cerca de 2% em peso, adequadamente 25 cerca de 0,5% em peso. Geralmente, auxiliares de retenção e drenagem são introduzidos na suspensão celulósica em quantidades que geram melhor drenagem e/ou retenção que a obtida sem o uso desses auxiliares. Auxiliares de retenção e drenagem, agentes de resistência seca e agentes de 30 resistência úmida, independentemente entre si, são normalmente introduzidos em uma quantidade de pelo menos cerca de 0,001% em peso, frequentemente pelo menos cerca de 0,005% em peso, com base no peso de fibras secas e o limite superior é normalmente de cerca de 5% em peso e, adequadamente, cerca de 1,5% em peso.
A composição de carga conforme a presente invenção é utilizada para a produção de papel. O termo "papel", da 5 forma utilizada no presente, naturalmente não inclui apenas papel e a sua produção, mas também outros produtos similares a teias ou folhas celulósicas, tais como cartão e papelão, e a sua produção. O processo pode ser utilizado na produção de papel de diferentes tipos de suspensões aquosas de fibras 10 celulósicas e as suspensões deverão conter adequadamente pelo menos cerca de 25% em peso e, preferencialmente, pelo menos cerca de 50% em peso dessas fibras, com base em substância seca. A suspensão pode baseia-se em fibras de polpa química tais como polpas de sulfato, sulfito ou organossolvente, 15 polpa mecânica tal como polpa termomecânica, polpa quimiotermomecânica, polpa refinadora e polpa de madeira moída, de madeira dura e mole, e pode também basear-se em fibras recicladas, opcionalmente de polpas com tinta retirada, e suas misturas. O pH da suspensão, o padrão, pode 20 estar dentro da faixa de cerca de 3 a cerca de 10. O pH é adequadamente de mais de cerca de 3,5 e, preferencialmente, dentro da faixa de cerca de 4 a cerca de 9.
O papel conforme a presente invenção pode ser , - utilizado em diversas aplicações e, adequadamente, o papel é 25 utilizado como papel para escrever e impressão.
A presente invenção é adicionalmente ilustrada nos exemplos a seguir que, entretanto, não se destinam a limitá- la. As partes e percentuais referem-se a partes em peso e percentuais em peso, respectivamente, a menos que indicado em 30 contrário. Exemplo 1 Foram utilizados os componentes a seguir nos Exemplos, a menos que indicado em contrário: GCC: carbonato de cálcio moído (Hydrocarb 60, Omya). PAC: cloreto de polialumínio (Eka ATC 8210). PA: poliamida catiônica (Eka ATC 4150) . Polidadmac: poliDADMAC catiônico (RB 2329, SNF). CMC 1: carboximetil celulose (Finnfix 300, Noviant), grau de substituição de grupos aniônicos líquidos de 0,76. CMC 2: carboximetil celulose (Gabrosa 947A, Akzo Nobel), grau de substituição de grupos aniônicos líquidos de A 0,3 a 0,4. Amido A: amido aniônico (Pearlsize 158, Lyckeby). Amido C: amido catiônico (Perlbond 970, Lyckeby). C-PAM 1: poliacrilamida catiônica (Eka DS 22). C-PAM 2: poliacrilamida catiônica (Eka PL 1510) . Sílica: solução aquosa de partículas com base em sílica aniônica (Eka NP 320).
Exemplo 2
Este Exemplo ilustra um método de preparação de composições de carga conforme a presente invenção. Uma solução de PAC aquosa (10% em peso de PAC, calculado como AI2O3) foi adicionada em gotas mediante agitação a uma calda de GCC aquosa (45% em peso de GCC) e a calda resultante foi agitada por alguns minutos, mediante o quê adicionou-se uma solução de CMC aquosa (1% em peso de CMC) e a composição de carga obtida foi diluída com água até 20% em peso de sólidos. As composições de carga obtidas são exibidas na Tabela 1 (Testes n° 7-12 e 16-21) e Tabela 2 (Testes n° 7, 13 e 19).
Exemplo 3
Este Exemplo ilustra um outro método de preparação de composições de carga conforme a presente invenção. Uma solução de PA aquosa (0,5% em peso de PA) foi adicionada em gotas mediante agitação a uma calda de GCC aquosa (45% em peso de GCC) e a calda resultante foi agitada por alguns minutos, mediante o quê adicionou-se uma solução de CMC aquosa (1% em peso de CMC) e a composição de carga obtida foi diluída com água até 20% em peso de sólidos. As composições 5 de carga obtidas são exibidas na Tabela 2 (Testes n° 2 a 6) .
Exemplo 4
Este Exemplo ilustra ainda outro método de preparação de composições de carga conforme a presente invenção. Uma solução de PAC aquosa (10% em peso de PAC, 10 calculado como A12O3) foi adicionada em gotas mediante agitação a uma calda de GCC aquosa (45% em peso de GCC) e a calda resultante foi agitada por alguns minutos, mediante o quê adicionou-se em gotas uma solução de PA aquosa (0,5% em peso de PA) . A calda resultante foi agitada por alguns - 15 minutos, mediante o quê adicionou-se uma solução de CMC aquosa (1% em peso de CMC) e a composição de carga obtida foi diluída com água até 20% em peso de sólidos. As composições de carga obtidas são exibidas na Tabela 2 (Testes n° 8 a 12, 14 a 18 e 20 a 24).
Exemplo 5
Este Exemplo ilustra métodos de preparação de composições de carga utilizadas para comparação. Algumas composições de carga foram preparadas utilizando o método conforme o Exemplo 2, exceto pela não utilização de PAC. As 25 composições de carga obtidas são exibidas na Tabela 1 (Testes n° 4 a 6 e 13 a 15) e na Tabela 2 (Teste n° 1). Foi preparada uma composição de carga utilizando o método conforme o Exemplo 2 sem a adição de PAC e CMC. Essas composições de carga são exibidas na Tabela 1 (Testes n° 1 a 3).
Exemplo 6
Este Exemplo ilustra o uso na fabricação de papel de composições de carga conforme os Exemplos 2 e 5 e a avaliação das propriedades de resistência dos produtos de papel obtidos. Foram elaboradas folhas de papel utilizando um Moldador de Folhas Dinâmico (Formette Dynamique), fornecido pela Fibertech AB, Suécia, e o desempenho de resistência seca do papel obtido foi avaliado por meio de um Aparelho de Teste de Resistência à Tensão fornecido pela Lorentzen & Wettre, Suécia. 0 fornecimento foi baseado em polpa Kraft branqueada por agulhas (NBKP), polpa Kraft branqueada por folha (LBKP) e GCC como carga. A consistência da suspensão celulósica aquosa (padrão) foi de 0,5% em peso e a condutividade foi ajustada em 0,5 mS/cm por meio de adição de sulfonato de sódio. O padrão foi agitado a uma velocidade de 7 00 rpm e foram adicionadas substâncias ao padrão presente na caixa de mistura do Moldador de Folhas Dinâmico seguido por agitação. As composições de carga conforme os Exemplos 2 a 5 foram - 15 adicionadas ao padrão em quantidades variáveis para obter diferentes teores de carga na faixa de 23 a 35,6% em peso. As substâncias a seguir também foram adicionadas de forma consistente na sequência a seguir antes da elaboração das folhas de papel: Amido C (8 kg/ton com base em folha de papel seca) adicionado 45 segundos antes da drenagem, C-PAM 1 (1 kg/ton com base na folha de papel seca) adicionado 30 segundos antes da drenagem, C-PAM 2 (0,2 kg/ton com base em folha de papel seca) adicionado 15 segundos antes da drenagem, sílica (0,5 kg/ton, calculada como SiO2 com base em 25 folha de papel seca) adicionada 5 segundos antes da drenagem. Foram formadas folhas de papel em seguida por meio de bombeamento do padrão da caixa de mistura por meio de bocal transversal para o tambor giratório sobre o filme de água sobre o fio, drenagem do padrão para formar uma folha, 30 prensagem e secagem da folha. As folhas foram avaliadas em seguida utilizando o Aparelho de Teste de Resistência à Tensão. Os resultados são exibidos na Tabela 1 e na Fig. 1, em que PAC (kg/ton) indica a quantidade de PAC calculada como A12O3por tonelada de GCC e CMC 1 (kg/ton) e CMC 2 (kg/ton) indicam a quantidade do CMC específico por tonelada de GCC. Tabela 1
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Exemplo7
Este Exemplo ilustra o uso na fabricação de papel de composições de carga conforme os Exemplos 2 a 5. As propriedades de resistência dos produtos de papel obtidos foram avaliadas conforme o procedimento geral do Exemplo 6, exceto pela adição das composições de carga em quantidades tais a atingir o teor de carga dos produtos de papel obtidos de cerca de 35% em peso. O desempenho de drenagem foi avaliado por meio de um Analisador de Drenagem Dinâmico (DDA) , disponível por meio da Akribi AB, Suécia, que mede o tempo de drenagem de um volume definido de padrão. O padrão foi agitado em uma jarra com membrana a uma velocidade de 1500 rpm ao longo de todo teste, enquanto eram realizadas adições de composições de carga bem como substâncias conforme descrito no Exemplo 6 (exceto por C-PAM 1, que não foi adicionado) . Um volume de padrão de 800 ml foi drenado 5 através de um fio ao remover-se um batoque e aplicar-se vácuo ao lado do fio oposto ao lado sobre o qual o padrão está presente. O desempenho de drenagem é relatado como o tempo de desidratação em segundos (seg). O desempenho de retenção (retenção na primeira passagem) foi avaliado por meio de um 10 nefelômetro medindo-se a turvação do filtrado do Analisador de Drenagem Dinâmico (DDA), a água branca, obtida por meio de drenagem do padrão obtido no teste de desempenho de drenagem. A turvação é relatada em unidades nefelométricas (NTU). A Demanda Catiônica de Partículas (PCD) foi avaliada por meio 15 de um PCD Mütec sobre o filtrado do DDA. Foram utilizados dez mililitros do filtrado misturado. PCD é relatado como microequivalentes de carga aniônica por litro de líquido (peq/1) . Os resultados são exibidos na Tabela 2, na qual PA (kg/ton) indica a quantidade de PA por tonelada de GCC. Tabela 2
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Exemplo 8
Este Exemplo ilustra um outro método de preparação de composições de carga conforme a presente invenção. Uma solução de polidadmac aquosa (0,5% em peso de polidadmac) foi 5 adicionada em gotas mediante agitação a uma calda de GCC aquosa (45% em peso de GCC) e a calda resultante foi agitada por alguns minutos, mediante o quê adicionou-se uma solução de CMC aquosa (1% em peso de CMC) e a composição de carga obtida foi diluída em água até 20% em peso de sólidos. As 10 composições de carga obtidas são exibidas na Tabela 3.
Exemplo 9
Este Exemplo ilustra ainda outro método de preparação de composições de carga conforme a presente invenção. Adicionou-se em gotas uma solução de PAC aquosa 1^^ (10% em peso de PAC, calculado como A12O3) mediante agitação a uma calda de GCC aquosa (45% em peso de GCC) e a calda resultante foi agitada por alguns minutos, mediante o quê adicionou-se em gotas uma solução de polidadmac aquosa (0,5% em peso de polidadmac) . A calda resultante foi agitada por 20 alguns minutos, mediante o quê adicionou-se uma solução de CMC aquosa (1% em peso de CMC) e a composição de carga obtida foi diluída com água até 20% em peso de sólidos. As composições de carga obtidas são exibidas na Tabela 3.
Exemplo 10
Este Exemplo ilustra um método de preparação de composições de carga conforme a presente invenção. Uma solução de PAC aquosa (10% em peso de PAC, calculado como AI2O3) foi adicionada em gotas mediante agitação a uma calda de GCC aquosa (45% em peso de GCC) e a calda resultante foi 5 agitada por alguns minutos, mediante o quê adicionou-se uma solução de amido A aquosa (2% em peso de amido A) e a composição de carga obtida foi diluída em água a 20% em peso de sólidos. Algumas composições de carga foram preparadas sem a adição de PAC. As composições de carga obtidas são exibidas 10 na Tabela 4.
Exemplo 11
Este Exemplo ilustra o uso na fabricação de papel de composições de carga conforme os Exemplos 2, 5 e 8. Drenagem, retenção e PCD foram avaliados conforme o 15 procedimento geral do Exemplo 7. As composições de carga foram adicionadas em quantidades tais a atingir o teor de carga de cerca de 35% em peso. Para medir a quantidade unida de CMC a carga, o teor restante de CMC em fase líquida de composição de carga foi avaliado por meio do método de 20 Anthrone (calibrado contra CMC). A preparação de amostra foi realizada por meio de centrifugação para separar o líquido da carga. O líquido foi analisado para determinar o CMC expresso na forma de concentração (g/1) . A concentração teórica de CMC em fase líquida, em todos os testes da Tabela 3, é de 2,5 25 g/1. Os resultados são exibidos na Tabela 3, na qual PAC (kg/ton) indica a quantidade de PAC calculada como A12O3 por tonelada de GCC e na qual polidadmac (kg/ton) indica a quantidade de polidadmac por tonelada de GCC. Tabela 3
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Exemplo 12
Este Exemplo ilustra o uso na fabricação de papel de composições de carga conforme o Exemplo 10. Drenagem, retenção e PCD foram avaliados conforme o procedimento geral do Exemplo 7. Composições de carga foram adicionadas em quantidades tais a atingir o teor de carga de cerca de 35% em peso. Os resultados são exibidos na Tabela 4, na qual PAC (kg/ton) indica a quantidade de PAC calculada como A12O3 por tonelada de GCC e PS 158 (kg/ton) indica a quantidade do 10 amido A específico por tonelada de GCC. Tabela 4
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Exemplo 13
Este Exemplo ilustra um método de preparação contínua de composições de carga. Uma calda de GCC aquosa 15 (75% em peso de GCC) é diluída continuamente em água até 45% em peso. A essa diluição, foram continuamente adicionadas uma solução de PA aquosa (20% em peso de PA) e uma solução de PAC aquosa (10% em peso, calculada como A12O3) . A composição resultante foi submetida a um primeiro misturador estático e adicionou-se uma solução de CMC aquosa (2% em peso de CMC). A 5 composição resultante foi submetida a um segundo misturador estático e adicionou-se uma solução de CMC aquosa (2% em peso de CMC) . A composição resultante foi submetida a um segundo misturador estático. A composição final foi de 30% em peso de sólidos.
Exemplo 14
Este Exemplo ilustra o uso em testes de fabricação de papel PM piloto de composições de carga conforme o Exemplo 13. O papel foi produzido a cerca de 80 GSM continuamente sobre o PMXp em Markaryd, Suécia. A polpa baseou-se em polpa 15 kraft de agulhas (NBKP) e polpa kraft branqueada em folhas (LBKP). Em várias posições no sistema de abordagem de fabricação de papel, foram adicionadas substâncias e composições de carga. Adicionou-se amido C (2% em peso de amido C) antes da bomba de caixa da máquina, adicionou-se PAC 2 0 (10% em peso de PAC, calculado como A12O3) na bandeja de água branca, a composição de carga foi adicionada antes da bomba da caixa superior, adicionou-se C-PAM 2 (0,067% em peso) após a bomba de caixa superior e adicionou-se sílica (0,5% em peso) pouco antes da entrada da caixa superior. O padrão da 25 caixa superior foi de 0,4% em peso. As propriedades de resistência do papel obtido foram avaliadas por meio da medição da resistência à tensão, união Scott, resistência à tensão Z e tomada de cera (todos fornecidos pela Lorenzen & Wettre, Suécia). Avaliou-se a energia de secagem específica 30 (kW) . Tabela 5
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Exemplo 15
Este Exemplo ilustra o uso na fabricação de papel de composições de carga conforme os Exemplos 2 e 5. A 5 drenagem e a retenção apresentadas na Tabela 6 abaixo foram avaliadas conforme o procedimento geral do Exemplo 7. As substâncias a seguir também foram adicionadas de forma consistente na sequência a seguir antes da elaboração dos testes de retenção e drenagem: Amido C (8 kg/ton com base na 10 folha de papel seco) adicionado 45 segundos antes da • drenagem, C-PAM 2 (0,1 kg/ton com base em folha de papel seca) adicionado 15 segundos antes da drenagem, sílica (0,5 kg/ton, calculada como SiO2 com base em folha de papel seca) adicionada 5 segundos antes da drenagem. Tabela 6
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Claims (29)

1. COMPOSIÇÃO DE CARGA, caracterizada por compreender: a. uma carga; b. um composto inorgânico catiônico que é um cloreto de polialumínio; c. um composto orgânico catiônico que é um polímero orgânico catiônico; e d. um polissacarídeo aniônico com um grau de substituição de grupos aniônicos líquidos de até 0,65; em que a carga está presente em uma quantidade de pelo menos 1% em peso, com base no peso total da composição, o polissacarídeo aniônico está presente em uma quantidade de 1 a 100kg/ton, com base no peso da carga, os compostos inorgânicos e orgânicos catiônicos estão cada um presentes em uma quantidade de até 30kg/ton, com base no peso de carga, e em que a composição compreende de 0 a 5% em peso de fibras.
2. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo composto orgânico catiônico ser uma poliamina catiônica, poliamideamina catiônica, polietileno imina catiônica, polímero de dicianodiamida catiônica, polímero à base de acrilamida catiônica, polímero à base de acrilato catiônico, polímero à base de vinilamina/vinilformamida catiônica ou polímero catiônico à base de cloreto de dialil dialquil amónio.
3. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizada pela carga ser selecionada a partir do grupo que consiste de caulim, porcelana, dióxido de titânio, gesso, talco e carbonato de cálcio.
4. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pela carga ser carbonato de cálcio.
5. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4 , caracterizada pela carga estar presente na composição em uma quantidade de 5 a 50% em peso, com base na composição.
6. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo composto inorgânico catiônico estar presente na composição em uma quantidade de 0,1 a 15 kg/ton, com base no peso da carga.
7. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo composto orgânico catiônico possuir peso molecular ponderai médio de 1000 a 4.000.000.
8. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo composto orgânico catiônico possuir uma densidade de carga na faixa de 0,2 a 15 meq/g.
9. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo composto orgânico catiônico estar presente na composição em uma quantidade de 0,1 a de 15 kg/ton, com base no peso da carga.
10. COMPOSIÇÃO,de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo polissacarídeo aniônico ser um derivado de celulose.
11. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo polissacarídeo aniônico ser uma carboximetil celulose.
12. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo polissacarídeo aniônico ter grupos de amónio quaternário.
13. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo polissacarídeo aniônico possuir um grau de substituição de grupos aniônicos líquidos que varia de 0,15 a 0,50.
14. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo polissacarídeo aniônico estar presente na composição em quantidade de 3 a 30 Kg/ton, com base no peso de carga.
15. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada pela composição ser uma composição aquosa.
16. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizada por compreender fibras ou fibrilas de celulose ou lignocelulose em uma quantidade de menos de 1% em peso, com base na carga.
17. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 16 , caracterizado pela razão em peso de composto inorgânico catiônico e composto orgânico catiônico para polissacarídeo aniônico ser de 1:1 a 1:40.
18. MÉTODO PARA PREPARAR UMA COMPOSIÇÃO DE CARGA, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado por ser por misturação.
19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo polissacarídeo aniônico ser adicionado à carga subsequentemente à adição do composto inorgânico catiônico e dos compostos orgânicos catiônicos.
20. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 e 19, caracterizado pelo método ser realizado em uma linha de carga de uma máquina de papel.
21. USO DE UMA COMPOSIÇÃO DE CARGA, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado por ser como um aditivo para uma suspensão celulósica aquosa em um processo de fabricação de papel.
22. PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAPEL, caracterizado por compreender a adição de uma composição de carga, conforme definida em qualquer das reivindicações 1 a 17 a uma suspensão celulósica aquosa e drenagem da suspensão obtida.
23. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por compreender ainda a introdução de auxiliares de retenção e drenagem na suspensão celulósica.
24. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelos auxiliares de retenção e drenagem compreenderem um polímero à base de acrilamida aniônica, anfotérica ou catiônica.
25. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 24, caracterizado por compreender ainda a adição de um material de silício à suspensão celulósica aquosa.
26. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo material de silício compreender partículas com base em sílica ou bentonita.
27. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 26, caracterizado por um agente de dimensionamento ser adicionado à suspensão celulósica aquosa ou aplicado ao papel.
28. PAPEL, caracterizado por ser obtenível por um processo conforme definido em qualquer das reivindicações 22 a 27 .
29. PAPEL caracterizado por compreender uma composição de carga conforme definida em qualquer das reivindicações 1 a 17.
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