BRPI0909931B1 - composição para uso em fabricação de papel, método para fabricar uma folha de gravação, método para formar uma imagem e folha de gravação - Google Patents

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Abstract

composição para uso em fabricação de papel, método fabricar uma folha de gravação, método para formar uma imagem e folha de gravação provê-se uma composição compreendendo: um sal de metal divalente solúvel em água; um agente complexante tendo uma afinidade pelo metal divalente; e um agente de branqueamento óptico. divulgam-se, também, métodos de usar a composição, e folhas de gravação que incluem a composição.

Description

“COMPOSIÇÃO PARA USO EM FABRICAÇÃO DE PAPEL, MÉTODO PARA FABRICAR UMA FOLHA DE GRAVAÇÃO, MÉTODO PARA FORMAR UMA IMAGEM E FOLHA DE GRAVAÇÃO”
Histórico
Campo da invenção [0001] Esta invenção refere-se a composições para uso em fabricação de papel. A invenção refere-se também a métodos de fabricar e usar produtos de papel, por exemplo, folhas de gravação, que incluem a composição.
Discussão do histórico [0002] Vem aumentando a demanda de mercado por folhas de gravação, papéis de impressão, papéis de escrita, e similares que tenha propriedades de impressão e ópticas superiores. Para melhorar brilho e brancura, usam-se abrilhantadores ópticos (OBAs) em grandes quantidades. Entretanto, OBAs são caros, e seu uso elevado contribui substancialmente para aumentar os custos de produto.
[0003] Para melhorar propriedades de impressão tais como densidade de tinta de impressão e tempo de secagem, usaram-se metais catiônicos. Atualmente usa-se cloreto de cálcio em meios de gravação a jato de tinta para melhorar a densidade de impressão a jato de tinta e tempo de secagem. Vide, por exemplo, a publicação de pedido de patente U.S. n° 2007/0087138, publicada em 19 de abril de 2007, que divulga uma folha de gravação com tempo de secagem de imagem melhorado que contém sais de metais divalentes solúveis em água. Outros sais metálicos foram usados em meios de gravação a jato de tinta. A patente U.S. n° 4.381.185 divulga estoque de papel que contém cátions de metais polivalentes. A patente U.S. n° 4.554.181 divulga uma folha de gravação a jato de tinta tendo uma face de gravação que inclui um sal de metal polivalente solúvel em água. A patente U.S. n° 6.162.328 divulga apresto de papel em substrato de impressão a jato de
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2/59 tinta que inclui vários sais de metais catiônicos. A patente U.S. n° 6.207.258 divulga uma composição de tratamento de superfície para um substrato de impressão a jato de tinta que contém um sal de metal divalente. A patente U.S. n° 6.880.928 divulga um papel-base de gravação a jato de tinta tendo um revestimento que inclui um sal de metal polivalente. Entretanto, descobriu-se que muitos destes aditivos catiônicos diminuem o brilho e a brancura. O cloreto de cálcio, por exemplo, extingue indesejavelmente abrilhantadores ópticos a base de estilbeno que se usam freqüentemente na prensa de apresto. A superação desta diminuição de brilho e brancura impõe custos adicionais no processo de fabricação de papel.
[0004] Outra desvantagem é que o uso de determinados aditivos catiônicos, tal como cloreto de cálcio pode criar problemas de funcionamento em máquinas de fabricar papel; e o cloreto de cálcio afeta o pH de formulações de prensa de apresto. Amidos usados na prensa de apresto requerem uma faixa estreita de pH para serem eficazes: um pH muito elevado pode resultar em amarelecimento do amido; um pH muito baixo pode fazer com que o amido precipite e/ou gelifique. O cloreto de cálcio também pode interagir com outras substâncias químicas tais como aquelas usadas no fim do umedecimento quando o papel é fragmentado ou reciclado.
[0005] Misturas sinérgicas de agentes complexantes, tais como o conhecido quelante, ácido dietileno triamina pentaquis(metil)fosfônico (DTPA), e poli(ácido acrílico) foram usados para melhorar brilho em polpas químicas e mecânicas. Vide, por exemplo, patente U.S. n° 7.351.764. Os agentes quelantes também foram suados para produzir pastas semifluidas de carbonato de cálcio estabilizadas com ácidos. Vide, por exemplo, a patente U.S. n° 7.033.428. A publicação de pedido de patente U.S. n° 2007/0062653 divulga que o uso de agentes redutores em combinação com determinados quelantes melhora o brilho de um produto de papel via aumento de estabilidade térmica da polpa e redução de
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3/59 estruturas cromofóricas na polpa. A publicação divulga que quelantes incluem compostos que são capazes de quelar metais de transição que formar produtos coloridos com constituintes de polpa e catalisam reações formadoras de cor na polpa embranquecida ou produtos de papel. Conseqüentemente, há necessidade de uma folha de gravação com propriedades ópticas melhoraras que reduza ainda os custos associados com OBAs.
Sumário [0006] A presente invenção resolve os problemas acima,e outros. Muito surpreendentemente, os presentes inventores descobriram que uma composição, compreendendo um sal de metal divalente solúvel em água, um agente complexante tendo uma afinidade pelo metal divalente, e um agente de branqueamento óptico possui várias vantagens. Quando usada num processo de fabricação de papel, uma incorporação da presente invenção melhora as propriedades ópticas tais como brancura e brilho do produto de papel. Numa folha de gravação, outra incorporação da presente invenção exibe propriedades ópticas melhoradas mantendo ainda desejavelmente as vantajosas propriedades de impressão. Descobriu-se também que outra incorporação da presente invenção evita precipitação e outros problemas de funcionamento em processo de fabricação de papel.
Breve descrição dos desenhos [0007] Descrevem-se várias incorporações da presente invenção juntamente com desenhos de acompanhamento, nos quais:
A Figura 1 mostra dados gráficos de diversas comparativas e seus efeitos sobre a brancura;
A Figura 2 mostra dados gráficos de diversas incorporações inventivas e incorporações inventivas e comparativas e seus efeitos sobre a brancura;
A Figura 3 mostra dados gráficos de diversas incorporações inventivas comparativas e seus efeitos sobre a densidade de tinta de impressão;
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A Figura 4 mostra dados gráficos de diversas incorporações inventivas e comparativas e seus efeitos sobre a remoção de tinta de impressão;
A Figura 5 mostra dados gráficos de diversas incorporações inventivas e comparativas e seus efeitos sobre a brancura;
A Figura 6 mostra dados gráficos de diversas incorporações inventivas e comparativas e seus efeitos sobre a brancura;
A Figura 7 mostra dados gráficos de diversas incorporações inventivas e comparativas e seus efeitos sobre o brilho TAPPI;
A Figura 8 mostra dados gráficos de diversas incorporações inventivas e comparativas e seus efeitos sobre a brancura;
A Figura 9 mostra dados gráficos de diversas incorporações inventivas e comparativas e seus efeitos sobre o brilho;
A Figura 10 mostra dados gráficos de diversas incorporações inventivas e comparativas e seus efeitos sobre o brilho;
A Figura 11 mostra dados em forma de tabela de diversas incorporações inventivas e comparativas e seus efeitos sobre o envelhecimento em UV e luz natural; e
A Figura 12 mostra dados gráficos de diversas incorporações inventivas e comparativas e seu efeito sobre o envelhecimento em UV e luz natural.
Descrição detalhada das várias incorporações [0008] Uma incorporação da presente invenção atinge desejavelmente melhores propriedades ópticas com menores quantidades de abrilhantadores ópticos. Outra incorporação da presente invenção atinge desejavelmente melhores propriedades de tinta de impressão e de impressão. Outra incorporação da presente invenção atinge desejavelmente melhores propriedades ópticas e melhores propriedades de tinta de impressão e de impressão. Outra incorporação da presente invenção atinge desejavelmente melhores propriedades ópticas e melhor
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5/59 funcionamento de máquina. Outra incorporação da presente invenção atinge desejavelmente, melhores propriedades ópticas, melhores propriedades de tinta de impressão e de impressão, e melhor funcionamento de máquina. Outra incorporação da presente invenção atinge desejavelmente fixação de tinta de impressão.
[0009] Uma incorporação refere-se a uma composição, que compreende: um sal de metal divalente solúvel em água; um agente complexante tendo uma afinidade pelo metal divalente; e um agente de branqueamento óptico.
[0010] Outra incorporação refere-se a um método para fabricar uma folha de gravação, compreendendo contatar: um substrato de papel contendo uma pluralidade de fibras celulósicas; e uma composição, compreendendo: um sal de metal divalente solúvel em água; um agente complexante tendo uma afinidade pelo metal divalente; e um agente de branqueamento óptico; para produzir uma folha de gravação.
[0011] Outra incorporação refere-se a um método, compreendendo: formar uma imagem com um dispositivo de impressão sobre a superfície de uma folha de gravação, a dita folha de gravação compreendendo: um substrato de papel compreendendo uma pluralidade de fibras celulósicas; e uma composição, compreendendo: um sal de metal divalente solúvel em água; um agente complexante tendo uma afinidade pelo metal divalente; e um agente de branqueamento óptico.
[0012] Outra incorporação refere-se a uma folha de gravação, compreendendo: um substrato de papel compreendendo uma pluralidade de fibras celulósicas; e uma composição, compreendendo: um sal de metal divalente solúvel em água; um agente complexante tendo uma afinidade pelo metal divalente; e um agente de branqueamento óptico.
[0013] A composição inclui pelo menos um sal de metal divalente. Quando usada numa folha de gravação, a folha de gravação pode conter
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6/59 apropriadamente uma quantidade eficaz do sal de metal divalente solúvel em água em contato com pelo menos uma superfície do substrato. Quando aqui usado, o termo “quantidade eficaz” é uma quantidade que é suficiente para obter um bom tempo de secagem ou propriedade de impressão. Esta quantidade total de sal de metal divalente solúvel em água no substrato pode variar amplamente, contanto que se mantenha ou atinja o resultado desejado. Usualmente, esta quantidade é de pelo menos 0,02 g/m2, embora possam ser usadas quantidades menores ou maiores. A quantidade de sal de metal divalente solúvel em água é, preferivelmente, de cerca de 0,02 g/m2 a cerca de 4 g/m2, cujas faixas incluem todos os valores e subfaixas entre as mesmas, incluindo 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 1,5, 2, 2,25, 2,5, 2,75, 3, 3,25, 3,5, 3,75, e 4 g/m2 ou qualquer combinação das mesmas, e muito preferivelmente de cerca de 0,04 g/m2 a cerca de 2,0 g/m2. Numa incorporação, a quantidade de sal de metal divalente solúvel em água é, preferivelmente, de cerca de 0,04 g/m2 a cerca de 1,5 g/m2.
[0014] Na prática desta invenção pode-se usar qualquer sal de metal divalente solúvel em água. Sais de metais divalentes solúveis em água incluem, mas não se limitam a compostos contendo, cálcio divalente, magnésio, bário, zinco, ou qualquer combinação destes. Os contra-íons (ânions) podem ser simples ou complexos, e podem variar amplamente. Exemplos de tais materiais são cloreto de cálcio, cloreto de magnésio, acetato de cálcio, lactato de cálcio, EDTA de cálcio, EDTA de magnésio, e similares, e combinações dos mesmos. Para uso na prática desta invenção os sais de metais divalentes solúveis em água preferidos são sais de cálcio solúveis em água, especialmente cloreto de cálcio.
[0015] Numa incorporação, o sal de metal divalente pode ser um sal de ácido mineral ou orgânico de um íon metálico catiônico divalente, ou uma combinação dos mesmos. Numa incorporação, o sal de metal solúvel em água pode
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7/59 incluir um haleto, nitrato, clorato, perclorato, sulfato, acetato, carboxilato, hidróxido, nitrito, ou similares, ou combinações dos mesmos, de cálcio, magnésio, bário, zinco(II), ou similares, ou combinação dos mesmos. Alguns exemplos de sais de metais divalentes incluem, sem limitação, cloreto de cálcio, cloreto de magnésio, brometo de magnésio, brometo de cálcio, cloreto de bário, nitrato de cálcio, nitrato de magnésio, nitrato de bário, acetato de cálcio, acetato de magnésio, acetato de bário, acetato de cálcio e magnésio, propionato de cálcio, propionato de magnésio, propionato de bário, formato de cálcio, 2-etil butanoato de cálcio, nitrito de cálcio, hidróxido de cálcio, cloreto de zinco, acetato de zinco, e combinações dos mesmos. São possíveis misturas ou combinações de metais divalentes diferentes, ânions diferentes, ou ambos. O peso relativo do íon catiônico de metal divalente no sal de metal divalente pode ser maximizado, se desejado, com respeito ao ânion no sal para prover eficiências melhoradas com base no peso total de sal aplicado. Conseqüentemente, por esta razão, por exemplo, pode-se preferir cloreto de cálcio em relação ao brometo de cálcio. Espera-se desempenho equivalente em propriedades de tinta de impressão e de impressão quando estão presentes dosagens equivalentes de cátions de metais divalentes nos sais de metais divalentes, expressas numa base molar.
[0016] Numa incorporação, usa-se um ou mais sais de metais divalentes.
[0017] Numa incorporação, o sal de metal divalente é solúvel na quantidade usada numa formulação aquosa de apresto. Numa incorporação, ele é solúvel em cerca de pH 6 a cerca de pH 9. O meio aquoso de apresto pode estar na forma de uma solução aquosa, emulsão, dispersão, ou um látex ou composição coloidal, e aqui, usa-se o termo “emulsão”, como é costumeiro na técnica, para significar uma dispersão ou do tipo líquido em líquido ou do tipo sólido em líquido, assim como látex ou composição coloidal.
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8/59 [0018] Numa incorporação, a solubilidade em água do sal de metal divalente pode variar apropriadamente de levemente ou moderadamente solúvel a solúvel, medida como uma solução aquosa saturada do sal de metal divalente em temperatura ambiente. A solubilidade em água pode variar de 0,01 mol/L e para cima. Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas entre os mesmos incluindo 0,01, 0,05, 0,1, 0,5, 1, 1,5, 2, 5, 7, 10, 15, 20, 25 mol/L e maiores. Numa incorporação, a solubilidade em água do sal de metal divalente é maior ou igual a 0,1 mol/L.
[0019] A composição contém um ou mais agentes complexantes. Contanto que ele tenha uma afinidade pelo metal divalente (íon), o agente complexante não é particularmente limitado. A esse respeito, o agente complexante pode ser qualquer composto, molécula, ou similar que tenha afinidade química, física, ou físico-química pelo metal divalente. Exemplos de tais afinidades incluem, mas não devem ser consideradas como estarem limitadas a quelação, doação de elétrons, atração de Van der Waals, sorção física, sorção química, pareamento de íon, iônico, eletrostático, de ligante metálico, estérico, e similares. A afinidade pode ser reversível ou irreversível. Numa incorporação, a afinidade resulta numa associação entre o agente complexante e o metal divalente, para formar um complexo associado.
[0020] O complexo associado pode ter carga neutra (zero), ou ele pode ter uma carga positiva ou levemente positiva. O complexo associado pode originarse de qualquer número de íons metálicos divalentes associado com qualquer número de agentes complexantes. A razão de metal para agente complexante pode variar apropriadamente de 10:1 a 1:10, ou qualquer valor ou subfaixa entre os mesmos, incluindo qualquer um de 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 a qualquer um de 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.
[0021] Numa incorporação, a solubilidade em água do complexo associado que resulta da associação pode variar apropriadamente de levemente ou
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9/59 moderadamente solúvel a solúvel, medida como uma solução aquosa saturada do complexo associado em temperatura ambiente. A solubilidade em água pode variar de 0,01 mol/L e para cima. Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas entre os mesmos incluindo 0,01, 0,05, 0,1, 0,5, 1, 1,5, 2, 5, 7, 10, 15, 20, 25 mol/L e maiores. Numa incorporação, a solubilidade em água do complexo associado é maior ou igual a 0,1 mol/L.
[0022] O complexo associado pode ser incolor ou pode ter cor. Em algumas aplicações pode ser vantajoso que o complexo seja tanto solúvel em água como incolor. Contanto que haja alguma associação e/ou interação entre o agente complexante e o metal divalente, a natureza da afinidade não é particularmente limitada.
[0023] Se desejar estar ligado por teoria, formula-se uma hipótese que o agente complexante pode “engaiolar” o íon de metal divalente deixando, ao mesmo tempo ainda alguma carga positiva em excesso no íon metálico, que contribuirá para boa fixação de tinta de impressão. Também é possível que associações do tipo gaiola de complexo, que contenham superfície moleculares orgânicas suficientes, seriam mais compatíveis com o agente de branqueamento óptico (por exemplo impedindo o agente de branqueamento óptico de precipitar da solução) que o íon metálico sozinho seria com o agente de branqueamento óptico.
[0024] Numa incorporação, o agente complexante pode incluir um ou mais átomos doadores de elétrons tais como nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre, e similares.
[0025] Alguns exemplos de agentes complexantes incluem fosfonato orgânico, fosfato orgânico, ácido carboxílico, ditiocarbamato, sal de EDTA, sal de EGTA, sal de DTPA, éter coroa, EDTA (CAS 60-00-4), sal dissódico de EDTA [638192-6], sal tetrassódico de EDTA [194491-31-1], sal trissódico de EDTA, sal de magnésio dissódico de EDTA [14402-88-1], sal de cálcio dissódico de EDTA, sal de
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10/59 di-amônio de EDTA [20824-56-0], sal de di-potássio de EDTA [25102-12-9], sal de tri-potássio de EDTA [65501-24-8], sal de di-lítio de EDTA [14531-56-7], sal de tetrametil amônio de EDTA, sal de cálcio de EDTA, sal de magnésio de EDTA, sal de alumínio de EDTA, poli(ácido acrílico), sal de poli(ácido acrílico), polissorbato, sal de ácido poli(4-estireno sulfônico), glicerol formal, ácido formamidina sulínico, hipofosfito de sódio, hipofosfito de potássio, hipofosfito de cálcio, sorbitol, ácido sórbico, éter de celulose, CMC celulose, hidroxietil celulose, PEG, derivado de PEG, PPG, derivado de PPG, líquidos iônicos, tiocianato de 1-butil-3-metil-imidazólio, e sais dos mesmos. São possíveis combinações.
[0026] Exemplos de líquidos iônicos incluem aqueles a base de alquil imidazólio, isto é metil imidazólio (tal como de BASF) e sais de fosfônio (tais como de Cytec). Os ânions podem ser haletos, sulfatos ou alquil sulfatos, tetracloro aluminato, acetato, tiocianatos, salicilatos, hexafluorofosfatos, hexafluoroboratos, dioctil sulfossuccinato, decanoato, dodecil benzenossulfonato. Exemplos comuns ainda de alquil imidazólios podem incluir, mas não se limitam a tiocianato de 1-etil-3metil-imidazólio, acetato de 1-etil-3-metil-imidazólio, metil sulfato de 1-etil-3-metilimidazólio, tiocianato de 1-butil-3-metil imidazólio (ou acetato, ou metil sulfato, ou etil sulfato).
[0027] Em algumas incorporações, pode ser vantajoso usar EDTA (CAS 60-00-4), sal dissódico de EDTA [6381-92-6], sal tetrassódico de EDTA [194491-31-1], sal trissódico de EDTA, sal de magnésio dissódico de EDTA [1440288-1], sal de cálcio dissódico de EDTA, ou sozinho, ou em combinação, como o agente complexante.
[0028] Numa incorporação, o termo “fosfonato orgânico” pode referir-se a derivados orgânicos de ácido fosfônico, HP(O)(OH)2, contendo uma única ligação C—P, tal como HEDP (CHsC(OH)(P(O)(OH)2), ácido 1-hidroxi-1,3-propanodiil bis fosfônico ((HO)2P(O)CH(OH)CH2CH2P(O)(OH)2)); contendo preferivelmente uma
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11/59 única ligação C—N adjacente (vicinal) à ligação C—P, tal como DTMPA ((HO)2P(O)CH2)2N[CH2CH2N(CH2P(O)(OH)2)2]2), AMP (N(CH2P(O)(OH)2)3),
PAPEMP ((HO)2P(O)CH2)2NCH(CH3)CH2(OCH2CH(CH3))2N(CH2)6N(CH2P(O)(OH)2)2), HMDTMP ((HO)2P(O)CH2)2N(CH2)6N(CH2P(O)(OH)2)2), HEBMP (N(CH2P(O)(OH)2)2CH2CH2OH), sais dos mesmos, e similares. São possíveis combinações.
[0029] Numa incorporação, o termo “fosfato orgânico” pode referir-se a derivados orgânicos de ácido fosfórico, P(O)(OH)3, contendo uma única ligação C— P, incluindo tri (éster fosfato) de trietanolamina (N(CH2CH2OP(O)(OH)2)3), sais dos mesmos, e similares. São possíveis combinações.
[0030] Numa incorporação, o termo “ácido carboxílico” pode referir-se a compostos orgânicos contendo um ou mais grupos carboxila, -C(O)OH, preferivelmente ácidos aminocarboxílicos contendo uma única ligação C-N adjacente (vicinal) à ligação C-CO2H, tais como EDTA ((HO2CCH2)2NCH2CH2N(CH2CO2H)2), DTPA ((HO2CCH2)2NCH2CH2N(CH2CO2H)CH2CH2N(CH2CO2H)2), e similares e sais de matais alcalinos e alcalino-terrosos dos mesmos. São possíveis combinações.
[0031] Numa incorporação, o termo ‘ditiocarbamato” pode referir-se a ditiocarbamatos monoméricos, ditiocarbamatos poliméricos, ditiocarbamatos de poli(dialil amina), 2,4,6-trimercapto-1,3,5-triazina, etileno bis ditiocarbamato dissódico, dimetil ditiocarbamato dissódico, sais dos mesmos, e similares. São possíveis combinações.
[0032] Numa incorporação, o agente complexante é um fosfonato. Numa incorporação, o fosfonato é o ácido dietileno triamina pentametileno fosfônico (DTMPA) e sais do mesmo.
[0033] Numa incorporação, o agente complexante é um ácido carboxílico. Numa incorporação, o carboxilato é selecionado de ácido dietileno
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12/59 triamina penta-acético (DTPA) e sais do mesmo e ácido etileno diamina tetra-acético (DTPA) e sais do mesmo.
[0034] Numa incorporação, o agente complexante é um ou mais líquidos iônicos. Um exemplo de um líquido iônico é tiocianato de 1-butil-3-metil imidazólio. Noutra incorporação, o agente complexante é uma combinação de um líquido iônico e outro agente complexante (não líquido iônico).
[0035] A quantidade de agente complexante não é particularmente limitante. Quando se usa amido numa formulação de apresto, o agente complexante pode estar presente numa quantidade variando de cerca de 0,01 libra/100 libras de amido a cerca de 100 libras/100 libras de amido. Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas dentro da mesma, incluindo cerca de 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 99, e 100 libras de agente complexante/100 libras de amido. Se não se usar amido, então o agente complexante pode estar presente numa quantidade variando de cerca de 0,01 libra/tonelada de papel a cerca de 100 libras/tonelada de papel. Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas entre a mesma, incluindo cerca de 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 99, e 100 libras de agente complexante/tonelada de papel. Numa incorporação, a quantidade de agente complexante varia de cerca de 0,1 a cerca de 10 libras/tonelada de papel.
[0036] A composição contém um ou mais agentes abrilhantadores ópticos, algumas vezes aqui referidos como abrilhantadores ópticos ou OBAs. Tipicamente, os agentes abrilhantadores ópticos são pigmentos ou corantes fluorescentes que absorvem radiação ultravioleta e re-emitem em comprimentos de onda maiores no espectro visível (azul), produzindo dessa maneira uma aparência brilhante, branca na folha de papel quando adicionados no fornecimento de estoque.
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Abrilhantadores ópticos representativos incluem, mas não se limitam a azóis, bifenilas, cumarinas, furanos, estilbenos, abrilhantadores iônicos, incluindo compostos aniônicos, catiônicos, e não-iônicos (neutros), tais como compostos ECCOBRITE™ e ECCOWHITE™ obteníveis de Eastern Color & Chemical Co. (Providence, R.I.); naftalimidas; pirazenos; estilbenos substituídos (por exemplo, sulfonados), tais como a série de abrilhantadores ópticos LEUCOPHOR™ obtenível de Clariant Corporation (Muttenz, Suíça), e TINOPAL™ de Ciba Specialty Chemicals (Basel, Suíça); sais de tais compostos incluindo mas não se limitando a sais de metais alcalinos, sais de metais alcalino-terrosos, sais de metais de transição, sais orgânicos e sais de amônio de tais abrilhantadores ópticos; e combinações de um ou mais dos agentes anteriores.
[0037] Numa incorporação, os abrilhantadores ópticos são selecionados do grupo incluindo OBAs a base de estilbeno dissulfonado, tetrassulfonado, e hexassulfonado, e combinações dos mesmos.
[0038] Numa incorporação, uma dosagem eficaz de sal de metal divalente, agente complexante, e abrilhantador óptico é a quantidade necessária para atingir brilho e brancura desejados mantendo ainda boas propriedades de tinta de impressão e de impressão.
[0039] A quantidade de agente de branqueamento óptico não é particularmente limitada contanto que se obtenha brancura e/ou brilho desejável, a qual um técnico treinado na técnica de fabricação de papel determina facilmente. Quando usado numa composição de apresto, os abrilhantadores ópticos podem ser adicionados em qualquer quantidade variando de 10 a 100 libras por 100 libras de agente de colagem (por exemplo, amido etilado). Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas entre a mesma, incluindo 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 e 100 libras. Noutra incorporação, o agente de branqueamento óptico pode ser adicionado em quantidades variando de cerca de 0,005 a cerca de 4
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14/59 por cento em peso com base no peso do produto de papel, tal como uma folha de gravação. Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas entre a mesma, incluindo cerca de 0,005, 0,006, 0,007, 0,008, 0,009, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 3, e 4 por cento em peso com base no peso do produto de papel.
[0040] Por exemplo, a composição pode ser adicionada ao produto de papel ou à polpa branqueada em qualquer ponto no processo de fabricação de papel. Alguns exemplos de pontos de adição incluem, mas não se limitam a (a) pasta semifluida na caixa de latência; (b) polpa durante ou após o estágio de branqueamento numa caixa de armazenamento, misturação ou transferência; (c) adição de EDTA ou DTPA antes do estágio final de branqueamento onde o pH é alcalino (e em resposta ao branqueamento pelo estágio D final, o pH cairá o que imobilizará o agente complexante dentro ou sobre a fibra de polpa); (d) polpa após branqueamento, lavagem e desidratação seguida por secagem rápida ou de cilindro; (e) antes ou após os limpadores; (f) antes ou após a bomba centrífuga para caixa de alimentação da máquina de fabricar papel; (g) água branca de máquina de fabricar papel; (h) aspergida ou regada sobre a teia úmida em movimento após formação na caixa de alimentação mas antes da prensa úmida; (i) silo; (j) na sessão de prensagem usando, por exemplo, uma prensa de colagem, máquina de revestir ou barra de aspersão; (k) na seção de secagem usando, por exemplo, uma prensa de colagem, máquina de revestir ou barra de aspersão; (l) na calandra usando uma caixa de pastilha; (m) sobre o papel numa máquina de revestir ou prensa de apresto externa; e/ou (n) na unidade de controle de enrolamento. São possíveis combinações.
[0041] O local preciso onde se adiciona a composição dependerá do equipamento específico envolvido, das exatas condições de processo a serem usadas e similares. Em alguns casos, um ou mais do sal de metal divalente, agente
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15/59 complexante, e agente de branqueamento óptico pode ser adicionado em um ou mais locais para eficácia ótima.
[0042] A aplicação pode ser por quaisquer meios usados convencionalmente em processos de fabricação de papel, incluindo por “alimentação separada” através da qual se aplica um ou mais do sal de metal divalente, agente complexante, e agente de branqueamento óptico num ponto no processo de fabricação de papel, por exemplo na polpa ou folha úmida (antes dos secadores) e se adiciona a porção restante de um ou mais do sal de metal divalente, agente complexante, e agente de branqueamento óptico, num ponto subseqüente, por exemplo, na prensa de apresto.
[0043] Numa incorporação, o agente complexante e/ou abrilhantador óptico podem ser adicionados numa polpa embranquecida ou produto de papel antes, após ou simultaneamente com o sal de metal divalente. O agente complexante e/ou abrilhantador óptico também podem ser formulados com o sal de metal divalente.
[0044] Noutra incorporação, a composição pode ser misturada com uma solução de apresto de superfície e aplicada na prensa de apresto.
[0045] Numa incorporação, aplica-se a composição num substrato de papel para produzir uma folha de gravação. O substrato de papel compreende, apropriadamente, uma pluralidade de fibras celulósicas. Não é crítico o tipo de fibra celulósica, e pode-se utilizar qualquer fibra conhecida ou apropriada para uso em fabricação de papel. Por exemplo, o substrato pode ser confeccionado com fibras de polpa derivadas de árvores de madeira de lei, de árvores de madeira branca, ou de uma combinação de árvores de madeira de lei e de madeira branca. As fibras podem ser preparadas para uso numa máquina de fabricar papel em uma ou mais operações conhecidas ou apropriadas de digestão, refinação, e/ou branqueamento tais como conhecidos processos de polpação mecânica, termomecânica, química
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16/59 e/ou semiquímica e/ou outros processos de polpação bem conhecidos. Quando usado, o termo “polpas de madeira de lei” inclui polpas fibrosas derivadas da substância lenhosa de árvores decíduas (angiospermas) tais como vidoeiro, carvalho, faia, bordo e eucalipto. Quando usado, o termo “polpas de madeira branca” inclui polpas fibrosas derivadas da substância lenhosa de árvores coníferas (gimnospermas) tais como variedades de abeto, espruce, e pinheiro, como por exemplo “loblolly pine” (espécie de pinheiro da América do Norte, de casca grossa e madeira de qualidade inferior), pitespaine, espruce do Colorado, abeto balsâmico, e douglásia. Em algumas incorporações, pelo menos uma porção das fibras de polpa pode ser provida de plantas herbáceas não-lenhosas incluindo, mas não limitado a, cânhamo de hibiscus, cânhamo, juta, linho, sisal, ou abacá, embora restrições legais e outras considerações possam tornar impraticáveis ou impossíveis a utilização de cânhamo e outras fontes de fibras. Pode-se utilizar fibra de polpa embranquecida ou não-embranquecida. São também apropriadas para uso fibras de polpa reciclada.
[0046] O substrato de papel pode conter, apropriadamente, de 1 a 99% em peso de fibras celulósicas com base no peso total do substrato. Numa incorporação, o substrato de papel pode conter de 5 a 95% em peso de fibras celulósicas com base no peso total do substrato. Estas faixas incluem qualquer um e todos os valores e subfaixas entre as mesmas, por exemplo, 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 e 99% em peso.
[0047] Opcionalmente, o substrato de papel pode conter de 1 a 100% em peso de fibras celulósicas originárias de espécies de madeira branca com base na quantidade total de fibras celulósicas no substrato de papel. Numa incorporação, o substrato de papel pode conter de 10 a 60% de fibras celulósicas originárias de espécies de madeira branca com base na quantidade total de fibras celulósicas no substrato de papel. Estas faixas incluem 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 e 100% em peso e qualquer um e todos os valores
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17/59 e subfaixas entre as mesmas com base na quantidade total de fibras celulósicas no substrato de papel.
[0048] Numa incorporação, alternativamente ou coincidentemente, o substrato de papel pode conter de 0,01 a 99% em peso de espécie de madeira branca, com base na quantidade total de fibras celulósicas no substrato de papel. Noutra incorporação, o substrato de papel pode conter de 10 a 60% em peso de fibras de espécies de madeira branca, com base no peso total do substrato de papel. Estas faixas incluem qualquer um e todos os valores e subfaixas entre as mesmas. Por exemplo, o substrato de papel pode conter não mais que 0,01, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 e 99% em peso de espécies de madeira branca com base no peso total do substrato de papel.
[0049] Todas ou parte das fibras de madeira branca podem originar-se, opcionalmente, de espécies de madeira branca tendo uma drenabilidade (“freeness”) padrão canadense (CSF) de 300 a 750. Numa incorporação, o substrato de papel contém fibras de uma espécie de madeira branca tendo CSF de 400 a 550. Estas faixas incluem qualquer um e todos os valores e subfaixas entre as mesmas, por exemplo, CSF de 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490, 500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670, 680, 690, 700, 710, 720, 730, 740, e 750. Mede-se a drenabilidade padrão canadense por teste-padrão TAPPI T-227.
[0050] Opcionalmente, o substrato de papel pode conter de 1 a 100% em peso de fibras celulósicas originárias de espécies de madeira de lei com base na quantidade total de fibras celulósicas no substrato de papel. Numa incorporação, o substrato de papel pode conter de 30 a 90% de fibras celulósicas originárias de espécies de madeira de lei com base na quantidade total de fibras celulósicas no substrato de papel. Estas faixas incluem 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50,
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55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 e 100% em peso e qualquer um e todos os valores e subfaixas entre as mesmas com base na quantidade total de fibras celulósicas no substrato de papel.
[0051] Numa incorporação, alternativamente ou coincidentemente, o substrato de papel pode conter de 0,01 a 99% em peso de espécie de madeira de lei, com base na quantidade total de fibras celulósicas no substrato de papel. Noutra incorporação, o substrato de papel pode conter, alternativamente ou coincidentemente, de 60 a 90% em peso de fibras de espécies de madeira de lei, com base no peso total do substrato de papel. Estas faixas incluem qualquer um e todos os valores e subfaixas entre as mesmas, incluindo não mais que 0,01, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 e 99% em peso com base no peso total do substrato de papel.
[0052] Todas ou parte das fibras de madeira de lei podem originar-se, opcionalmente, de espécies de madeira branca tendo uma drenabilidade (“freeness”) padrão canadense (CSF) de 300 a 750. Numa incorporação, o substrato de papel contém fibras de uma espécie de madeira lei tendo valores de CSF de 400 a 550. Estas faixas incluem qualquer um e todos os valores e subfaixas entre as mesmas, por exemplo, CSF de 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490, 500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670, 680, 690, 700, 710, 720, 730, 740, e 750.
[0053] Opcionalmente, o substrato de papel pode conter menos fibras refinadas, por exemplo, menos fibras de madeira branca refinadas, menos fibras de madeira de lei refinadas, ou ambas. São possíveis combinações de fibras menos refinadas e mais refinadas. Numa incorporação, o substrato de papel contém fibras que são pelo menos 2% refinadas que aquelas fibras usadas em substratos de papel convencionais. Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas entre a mesma,
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19/59 incluindo pelo menos 2, 5, 10, 15, e 20%. por exemplo, se um papel convencional contiver fibras de madeira branca e/ou de madeira de lei, tendo uma drenabilidade (“freeness”) padrão canadense (CSF) de 350, então, numa incorporação, o substrato de papel pode conter fibras tendo CSF de 385 (isto é, 10% menos refinadas que convencional) e ainda atuar de modo semelhante, se não melhor, que o papel convencional. Exemplos não-limitativos de algumas reduções no refino de fibras de madeira de lei e/ou de madeira branca incluem, mas não se limitam a: (1) CSF de 350 a pelo menos 385; (2) CSF de 350 a pelo menos 400; (3) CSF de 400 a pelo menos 450; e (4) CSF de 450 a pelo menos 500. Em algumas incorporações, a redução em refino de fibra pode ser pelo menos 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, e 25% de redução em refino comparada com aquelas fibras em substratos de papel convencionais.
[0054] Quando o substrato de papel contém tanto fibras de madeira de lei como fibras de madeira branca, a razão ponderal de fibra de madeira de lei/fibra de madeira branca pode variar, opcionalmente, de 0,001 a 1000. Numa incorporação a razão de fibra de madeira de lei/fibra de madeira branca pode variar de 90/10 a 30/60. estas faixas incluem todos os valores e subfaixas entre as mesmas, incluindo 0,001, 0,002, 0,005, 0,01, 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, e 1000.
[0055] As fibras de madeira branca, fibras de madeira de lei, ou ambas podem, opcionalmente, ser modificadas por processos físicos e/ou químicos. Exemplos de processos físicos incluem mas não se limitam a processos eletromagnéticos e mecânicos. Exemplos de modificações elétricas incluem, mas não se limitam a, processos envolvendo contatar as fibras com uma fonte de energia eletromagnética tal como luz e/ou corrente elétrica. Exemplos de modificações mecânicas incluem, mas não se limitam a, processos envolvendo contatar um objeto
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20/59 inanimado com as fibras. Exemplos de tais objetos inanimados incluem aqueles com bordas afiadas e/ou cegas. Tais processos envolvem também, por exemplo, corte, amassamento, trituração, empalação, e similares, e combinações dos mesmos.
[0056] Exemplos não-limitativos de modificações químicas incluem processos de fibras químicas convencionais tais como reticulação e/ou precipitação de complexos sobre as mesmas. Outros exemplos de modificações apropriadas de fibras incluem aqueles encontrados nas patentes U.S. n°s 6.592.717, 6.592.712, 6.582.557, 6.579.415, 6.579.414, 6.506.282, 6.471.824, 6.361.651, 6.146.494,
H1.704, 5.731.080, 5.698.688, 5.698.074, 5.667.637, 5.662.773, 5.531.728, 5.443.899, 5.360.420, 5.266.250, 5.209.953, 5.160.789, 5.049.235, 4.896.882,
4.496.427, 4.431.481, 4.174.417, 4.166.894, 4.075.136, e 4.022.965, os conteúdos integrais das mesmas aqui se incorporam, independentemente, por referência. Outros exemplos ainda de modificações apropriadas de fibras podem ser encontrados nos pedidos de patentes U.S. n°s 60/654.712, depositado em 19 de fevereiro de 2005, e 11/358.543, depositado em 21 de fevereiro de 2006, que podem incluir ainda a adição de abrilhantadores ópticos (isto é, OBAs) aqui discutidos, os conteúdos integrais dos mesmos aqui se incorporam, independentemente, por referência.
[0057] Opcionalmente, o substrato de papel pode incluir “finos”. Tipicamente, fibras de “finos” são aquelas fibras com comprimentos médios de não mais que cerca de 100 pm. Fontes de “finos” podem ser encontradas em fibras SaveAll, correntes re-circuladas, correntes de rejeitos, correntes de sobras de fibras, e combinações das mesmas. A quantidade de “finos” presente no substrato de papel pode ser modificada, por exemplo, adaptando a taxa na qual as correntes são adicionadas ao processo de fabricação de papel. Numa incorporação, os comprimentos médios dos finos não são maiores que cerca de 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, e 100 pm, incluindo qualquer uma e
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21/59 todas as faixas e subfaixas entre os mesmos.
[0058] Se usadas, as fibras de “finos” podem estar presentes no substrato de papel juntamente com fibras de madeira de lei, fibras de madeira branca, ou tanto com fibras de madeira de lei como com fibras de madeira branca.
[0059] Opcionalmente, o substrato de papel pode conter de 0,01 a 100% em peso de finos, com base no peso total do substrato de papel. Numa incorporação, o substrato de papel pode conter de 0,01 a 50% em peso de finos, com base no peso total do substrato de papel. Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas entre os mesmos, incluindo não mais que 0,01, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 e 100% em peso de finos, com base no peso total do substrato de papel.
[0060] Numa incorporação, o substrato de papel pode conter, alternativamente ou coincidentemente, de 0,01 a 100% em peso de finos, com base no peso total das fibras no substrato de papel. Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas entre os mesmos, incluindo não mais que 0,01, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 e 100% em peso de finos, com base no peso total das fibras no substrato de papel.
[0061] Se desejado, a folha de gravação pode conter pelo menos um agente de colagem além da composição. O agente de colagem não é particularmente limitado, e se pode usar qualquer agente de colagem para fabricação de papel convencional. O agente de colagem pode ser não-reativo, reativo, ou uma combinação de não-reativo e reativo. Opcionalmente e se desejado, o agente de colagem pode conferir, ao substrato de papel, resistência à água ou umidade em graus variáveis. Exemplos não-limitativos de agentes de apresto podem ser encontrados no “Handbook for Pulp and Paper Technologists” por G.A. Smook (1992), Angus Wilde Publications, que aqui se incorpora integralmente por
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22/59 referência. Preferivelmente, o agente de colagem é um agente de colagem de superfície. Exemplos preferíveis de agentes de apresto são; amido, dímero de alquil ceteno (AKD), dímero de alquenil ceteno (ALKD), anidrido alquenil succínico (ASA), ASA/ALKD, emulsão acrílica de estireno (SAE), poli(álcool vinílico) (PVOH), polivinilamina, alginato, carboximetil celulose, etc. Entretanto, pode-se usar qualquer agente de colagem. Vide, por exemplo, os agentes de apresto divulgados na patente U.S. n° 6.207.258, que aqui se incorpora totalmente por referência.
[0062] Muitos agentes de apresto não-reativos são conhecidos na técnica. Exemplos incluem, sem limitação, emulsão polimérica de apresto de superfície não-reativo BASOPLAST® 335D de BASF Corporation (Mt. Olive, N.J.), emulsão de um copolímero de acetato de vinila/acrilato de butila FLEXBOND® 325 de Air Products and Chemicals, Inc. (Trexlertown, Pa.), e agentes de apresto nãoreativos PENTAPRINT® (divulgados por exemplo na publicação de pedido de patente internacional n° WO 97/45590, publicada em 4 de dezembro de 1997, correspondente ao pedido de patente U.S. n° de série 08/861.925, depositado em 22 de maio de 1997, que aqui se incorpora integralmente por referência) de Hercules Incorporated (Wilmington, Del.) para enumerar alguns.
[0063] Para fabricação de papel executada em condições de fabricação em pH alcalino, podem ser usados apropriadamente agentes de apresto a base de dímeros de alquil ceteno (AKDs) ou dímeros de alquenil ceteno (ALKDs) ou multímeros e agentes de apresto de anidrido alquenil succínico (ASA). Também podem ser empregadas combinações destes e outros agentes de apresto. Dímeros de ceteno usados como agentes de apresto são bem conhecidos. AKDs, contendo um anel β-lactona, são tipicamente preparados pela dimerização de alquil cetenos preparados a partir de dois cloretos de ácidos graxos. Agentes de apresto de dímero de alquil ceteno comerciais são freqüentemente preparados a partir dos ácidos graxos palmítico e/ou esteárico, por exemplo, agentes de apresto HERCON® e
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AQUAPEL® (ambos de Hercules Incorporated).
[0064] Agentes de apresto de dímero de alquenil ceteno são também obteníveis comercialmente, por exemplo, agentes de apresto PRECIS® (Hercules Incorporated).
[0065] A patente U.S. n° 4.017.431, que aqui se incorpora integralmente por referência, provê uma divulgação exemplar não-limitativa de agentes de apresto de AKD com misturas de ceras e resinas catiônicas solúveis em água.
[0066] Também podem ser empregados como agentes de apresto, multímeros de cetenos contendo mais que um anel β-lactona.
[0067] Agentes de apresto preparados a partir de uma mistura de ácidos monocarboxílicos e dicarboxílicos, foram divulgados como agentes de apresto para papel nos documentos japoneses n°s 168991/89 e 168992/89.
[0068] A publicação de pedido de patente europeu n° 0 629 741 A1 divulga misturas de multímero e dímero de alquil ceteno como agentes de apresto em papel usados de máquinas reprográficas e de conversão de alta velocidade. Os multímeros de alquil ceteno são preparados a partir da reação de um excesso molar de ácido monocarboxílico, tipicamente um ácido graxo, com um ácido dicarboxílico. Estes multímeros compostos são sólidos a 25°C.
[0069] A publicação de pedido de patente europeu n° 0 666 368 A2 e Bottorff et al. na patente U.S. n° 5.685.815, que aqui se incorporam totalmente por referência, divulgam papel para operações reprográficas ou de alta velocidade que é preparado internamente com um agente de colagem (preparação) de dímero de alquil ou alquenil ceteno e/ou multímero. Os multímeros de 2-oxetanona preferidos são preparados com razões de ácido graxo para diácido variando de 1:1 a 3,5:1.
[0070] Agentes de preparação comerciais a base de ASA são dispersões ou emulsões de materiais que podem ser preparados pela reação de anidrido maleico com uma olefina (C14-C18).
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24/59 [0071] Exemplos de anidridos de ácidos hidrofóbicos úteis como agentes de apresto (agentes de preparação) para papel incluem: (I) anidrido de resina (vide patente U.S. n° 3.582.464, que aqui se incorpora integralmente por referência); (II) anidridos tendo a estrutura (I):
Figure BRPI0909931B1_D0001
(I) onde cada R é o mesmo ou diferente radical de hidrocarboneto; e (III) anidridos de ácidos dicarboxílicos cíclicos, tais como aqueles tendo a estrutura (II):
o
Figure BRPI0909931B1_D0002
R~R' O
Figure BRPI0909931B1_D0003
O (II) onde R' representa um radical dimetileno ou trimetileno e onde R” é um radical de hidrocarboneto.
[0072] Alguns exemplos de anidridos de fórmula (I) incluem anidrido de miristoila; anidrido de palmitoila; anidrido de olcoila; e anidrido de estearoila.
[0073] Exemplos de anidridos de ácidos dicarboxílicos cíclicos substituídos que possuem a fórmula (II) acima incluem anidridos glutárico, succínico substituídos, anidridos de ácidos iso-octadecenil succínico e n-octadecenil succínico; anidridos de ácidos iso-hexadecenil succínico e n-hexadecenil succínico; anidridos de ácidos iso-tetradecenil succínico e n-tetradecenil succínico; anidrido de ácido
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25/59 dodecil succínico; anidrido de ácido decenil succínico; anidrido de ácido ectenil succínico; e anidrido de ácido heptil glutárico.
[0074] Outros exemplos de agentes de apresto não-reativos incluem uma emulsão polimérica, uma emulsão de polímero catiônico, uma emulsão de polímero anfótero, emulsão de polímero na qual pelo menos um monômero é selecionado do grupo incluindo estireno, α-metil-estireno, acrilato com um éster substituinte com 1 a 13 átomos de carbono, metacrilato tendo um éster substituinte com 1 a 13 átomos de carbono, acrilonitrila, metacrilonitrila, acetato de vinila, etileno e butadieno; e incluindo, opcionalmente, ácido acrílico, ácido metacrílico, anidrido maleico, ésteres de anidrido maleico ou misturas dos mesmos, com um número de ácido menor que cerca de 80, e misturas dos mesmos.
[0075] Se desejado, a emulsão polimérica pode ser estabilizada por um estabilizador incluindo, predominantemente, amido degradado, tal como aquele divulgado, por exemplo, nas patentes U.S. n°s 4.835.212, 4.855.343, e 5.358.998, cujos conteúdos aqui se incorporam integralmente por referência. Se desejado, pode-se usar a emulsão polimérica na qual o polímero tenha uma temperatura de transição vítrea de cerca de -15°C a cerca de 50°C.
[0076] Para condições de fabricação de papel em pH ácido tradicionais, podem ser apropriadamente usados agentes de apresto não-reativos na forma de agentes de apresto dispersos em resina. Os agentes de apresto dispersos em resina são bem conhecidos. Exemplos não-limitativos de agentes de apresto dispersos em resina são divulgados, por exemplo, nas patentes U.S. n°s 3.966.654 e 4.263.182, que aqui se incorporam integralmente por referência.
[0077] A resina pode ser qualquer resina dispersável ou emulsificável, modificada ou não-modificada apropriada para aprestar papel, incluindo resina nãofortificada, resina fortificada e resina estendida, assim como ésteres de resinas, e misturas ou composições das mesmas. Quando aqui usado, o termo “resina”
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26/59 significa qualquer uma destas formas de resina dispersa útil num agente de colagem.
[0078] A resina em forma dispersada não é particularmente limitada, e se pode usar qualquer um dos tipos de resinas obteníveis comercialmente, tais como resina de madeira, resina de goma, resina de óleo de sebo, e misturas de quaisquer duas ou mais, em seu estado bruto ou refinado. Numa incorporação, usa-se resina de óleo de sebo e resina de goma. Resinas parcialmente hidrogenadas e resinas polimerizadas, bem como resinas que foram tratadas para inibir cristalização, tal como por reação com formaldeído ou por tratamento térmico, também podem ser empregadas.
[0079] A resina fortificada não é particularmente limitada. Um exemplo de tal resina inclui o produto de reação de aduto de resina e um composto ácido
Figure BRPI0909931B1_D0004
contendo o grupo e é derivado reagindo resina e o composto ácido em temperaturas elevadas de cerca de 150°C a cerca de 210°C.
[0080] A quantidade empregada de composto ácido será aquela quantidade que proverá resina fortificada contendo de cerca de 1% a cerca de 16% em peso do composto ácido em adução com base no peso da resina fortificada. Métodos para preparar resina fortificada são bem conhecidos daqueles especializados na técnica. Vide, por exemplo, os métodos divulgados e descritos nas patentes U.S. n°s 2.628.918 e 2.684.300, que aqui se incorporam integralmente por referência.
Exemplos de compostos ácidos contendo o grupo
Figure BRPI0909931B1_D0005
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27/59 [0081] que podem ser usados para preparar a resina fortificada inclui os ácidos orgânicos α,β-insaturados e seus anidridos disponíveis, exemplos específicos dos quais incluem: ácido fumárico, ácido maleico, ácido acrílico, anidrido maleico, ácido itacônico, anidrido itacônico, ácido citracônico e anidrido citracônico. Se desejado, também podem ser usadas misturas de ácidos para preparar a resina fortificada.
[0082] Assim, por exemplo, pode-se usar uma mistura do aduto de ácido acrílico de resina e o aduto de ácido fumárico para preparar um agente de presto disperso em resina. Igualmente, pode-se usar uma resina fortificada que tenha sido substancialmente completamente hidrogenada após formação de aduto.
[0083] Também podem ser usados ésteres de resinas nos agentes de apresto dispersos em resina. Ésteres de resinas exemplares apropriados podem ser esterificados tal como divulgado na patente U.S. n° 4.540.635 (Ronge et al.) ou na patente U.S. n° 5.201.944 (Nakata et al.), que aqui se incorporam integralmente por referência.
[0084] A resina fortificada ou não-fortificada ou ésteres de resinas podem ser estendidos, se desejado, por extensores conhecidos tais como ceras (particularmente cera de parafina e cera microcristalina); resinas de hidrocarbonetos incluindo aquelas derivadas de hidrocarbonetos de petróleo e terpenos; e similares. Isto pode ser apropriadamente executado por misturação sob fusão ou misturação em solução com de cerca de 10% a cerca de 100% em peso da resina ou resina fortificada, com base no peso de resina ou resina fortificada, do extensor.
[0085] Podem ser usadas misturas de resina fortificada e resina nãofortificada; misturas de resina fortificada, resina não-fortificada, ésteres de resinas e extensor de resina. Misturas de resina fortificada e resina não-fortificada podem incluir, por exemplo, de cerca de 25% a 95% de resina fortificada e de cerca de 75% a 5% de resina não-fortificada. Misturas de resina fortificada, resina não-fortificada, e
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28/59 extensor de resina podem incluir, por exemplo, de cerca de 5% a 45% de resina fortificada, de 0 a 50% de resina não-fortificada, e de cerca de 5% a 90% de extensor de resina.
[0086] Também podem ser usados isocianatos orgânicos hidrofóbicos, por exemplo, isocianatos alquilados, como agentes de apresto.
[0087] Outros agentes de apresto de papel convencionais incluem cloretos de alquil carbamoila, melaminas alquiladas tais como melaminas esteariladas, e acrilatos de estireno.
[0088] São possíveis misturas de agentes de apresto.
[0089] Pode-se usar um agente de colagem externo ou agentes de apresto tanto internos como de superfície. Qualquer um dele ou ambos podem conter o sal de metal divalente, o abrilhantador óptico, e o agente complexante. Quando agentes de apresto tanto internos como externos estão presentes, eles podem estar presentes em qualquer razão ponderal e podem ser os mesmos e/ou diferentes. Numa incorporação, a razão ponderal de agente de colagem de superfície para agente de colagem interno é de 50/50 a 100/0, mais preferivelmente de 75/25 a 100/0 de agente de colagem de superfície/agente de colagem interno. Esta faixa inclui 50/50, 55/45, 60/40, 65/35, 70/30, 75/25, 80/20, 85/15, 90/10, 95/5 e 100/0, incluindo qualquer uma e todas as faixas lá dentro. Um exemplo preferido de um agente de colagem interno é anidrido alquenil succínico (ASA).
[0090] Quando se usa amido como um agente de colagem, o amido pode ser modificado ou não-modificado. Exemplos de amido podem ser encontrados no “Handbook for Pulp and Paper Technologists” por G.A. Smook (1992), Angus Wilde Publications, acima mencionado. Exemplos preferíveis de amidos modificados incluem, por exemplo, oxidados, catiônicos, etilados, hidroetilados, etc. Além disso, o amido pode vir de qualquer fonte, preferivelmente batata e/ou milho. Muito preferivelmente, a fonte de amido é milho.
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29/59 [0091] Numa incorporação, uma mistura compreendendo cloreto de cálcio, agente complexante, agente de branqueamento óptico, e um ou mais amidos, está em contato com pelo menos uma superfície do substrato. Exemplos de amidos úteis incluem carboidratos ocorrendo naturalmente sintetizados em milho, tapioca, batata e outras plantas por polimerização de unidades dextrose. Podem ser usados todos tais amidos e formas modificadas dos mesmos tais como acetatos de amido, ésteres de amido, éteres de amido, fosfatos de amido, xantatos de amido, amidos aniônicos, amidos catiônicos, amidos oxidados, e similares que podem ser derivados reagindo o amido com um reagente químico ou enzimático apropriado. Se desejado, um exemplos de amidos comerciais incluem ETHYLEX 2035 de A.E. Staley, PG-280 de Penford Products, amidos de milho oxidados de ADM, Cargill, e Raisio, e amidos convertidos por enzima tal como AMYZET 150 de Amylum.
[0092] Podem ser usados amidos modificados. Exemplos nãolimitativos de amidos modificados incluem amidos modificados quimicamente modificados cationicamente tais como amidos etilados, amidos oxidados, e amidos PEARL convertidos por enzima e AP. São muito preferidos os amidos modificados quimicamente tais como amidos etilados, amidos oxidados, e amidos PEARL convertidos por enzima e AP.
[0093] Numa incorporação, um sal metálico solúvel em água, por exemplo, cloreto de cálcio, e amido ETHYLEX 2035 juntamente com um agente complexante e um abrilhantador óptico são usados numa formulação de apresto aplicada em ambos os lados de uma folha de papel, e se obtém um tempo de secagem melhorado da folha quando a razão ponderal do cloreto de cálcio para o amido é maior ou igual a 0,5 a cerca de 20%. Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas dentro da mesma, incluindo 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 1,5, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, e 20%, e qualquer combinação dos mesmos. Numa incorporação, a razão ponderal do cloreto de cálcio para o amido
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30/59 pode variar de cerca de 0,5 a cerca de 18%. Noutra incorporação, a razão ponderai pode variar de cerca de 0,75 a cerca de 17%. Noutra incorporação a razão ponderai pode variar de cerca de 1% a cerca de 16%. As razões ponderais do cloreto de cálcio para o amido podem ser metade daquelas estabelecidas se a mistura amido/sai for aplicada somente num lado do papel, e for aplicado amido sem sal no outro lado. Neste caso, as propriedades de impressão melhoradas seriam esperadas apenas no lado do papel contendo o sal.
[0094] A quantidade de sal de metal divalente solúvel em água e um ou mais amidos em e/ou sobre o substrato pode variar amplamente e se pode usar qualquer quantidade convencional.
[0095] Quando se usa poli(álcool vinílico) como um agente de colagem, ele pode ter qualquer porcentagem de hidrólise. Preferivelmente, poli(álcoois vinílicos) são aqueles tendo uma porcentagem de hidrólise variando de 100% a 75%. A porcentagem de hidrólise do poli(álcool vinílico) pode ser 75, 76, 78, 80, 82, 84, 85, 86, 88, 90, 92, 94, 95, 96, 98, e 100% de hidrólise, incluindo qualquer uma e todas as faixas entre a mesma.
[0096] O substrato de papel pode conter POVH em qualquer porcentagem em peso. Preferivelmente, quando PVOH estiver presente, ele estará presente numa quantidade de 0,001% em peso a 100% em peso, com base no peso total de agente de colagem contido no e/ou sobre o substrato. Esta faixa inclui 0,001, 0,002, 0,005, 0,006, 0,008, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,1, 0,2, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 15, 16, 18, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, e 100% em peso, com base no peso total de agente de colagem no substrato, incluindo qualquer uma e todas as faixas e subfaixas lá dentro.
[0097] O agente de colagem (preparação) pode incluir também um ou mais aditivos tais como aglomerantes, pigmentos, espessantes, antiespumantes,
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31/59 tensoativos agentes de deslizamento, dispersantes, abrilhantadores ópticos, corantes, e conservantes (preservativos), que são bem conhecidos. Exemplos de pigmentos incluem, mas não se limitam a, argila, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio semi-hidratado, e sulfato de cálcio desidratado, giz, GCC, PCC, e similares. Um pigmento preferível é carbonato de cálcio com a forma preferida sendo carbonato de cálcio precipitado. Exemplos de aglomerantes incluem, mas não se limitam a, poli(álcool vinílico), AMRES (um tipo de cimeno), Bayer Parez, emulsão de policloreto, amido modificado tal como amido de hidroxietila, amido, poliacrilamida, poliacrilamida modificada, poliol, aduto de poliol carbonila, condensado de etanodial/poliol, poliamida, epicloridrina, glioxal, glioxal uréia, etanodial, poliisocianato alifático, isocianato, diisocianato de 1,6-hexametileno, diisocianato, poliisocianato, poliéster, resina de poliéster, poliacrilato, resina de poliacrilato, acrilato, e metacrilato. Outros aditivos opcionais incluem, mas não se limitam a, sílicas tais como colóides e/ou sóis. Exemplos de sílicas incluem, mas não se limitam a, silicato de sódio e/ou borossilicatos. Outros aditivos que podem ser usados incluem um ou mais solventes tal como, por exemplo, água. São possíveis combinações de aditivos.
[0098] Por de ser vantajoso que a maior parte da quantidade total de agente de colagem se localize na ou próximo da superfície ou superfícies externas (no caso do agente de colagem aplicado em ambas as superfícies) do substrato de papel. Numa incorporação, o substrato de papel contém o agente de colagem tal que eles (o substrato e o agente de colagem) cooperem para formar uma estrutura tipo viga I. Discutem-se as estruturas do tipo viga I, por exemplo, na publicações de patente U.S. n°s 2004/0065423, publicada em 8 de abril de 2004, e 2008/0035292 depositada em 7 de janeiro de 2007, bem como no pedido provisório de patente U.S. depositado em 31 de março de 2008, e tendo número de série de pedido de patente 61/040.806, os conteúdos inteiros dos quais aqui se incorporam por referência. A
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32/59 este respeito, não se requer que o agente de colagem interpenetre com as fibras celulósicas do substrato. Entretanto, se a camada de revestimento ou de preparação (apresto) e as fibras celulósicas se interpenetrarem, criará um substrato de papel tendo uma camada de interpenetração, que estará dentro do âmbito da presente invenção.
[0099] Numa incorporação, a camada de interpenetração do substrato de papel pode definir uma região na qual pelo menos uma solução de apresto (preparação) penetra e está entre as fibras celulósicas. A camada de interpenetração pode ser de 1 a 99% de toda a seção transversal de pelo menos uma porção do substrato de papel, incluindo 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, e 99% do substrato de papel, incluindo qualquer uma e todas as faixas da mesma. Tal incorporação pode ser preparada, por exemplo, quando se adiciona uma solução de preparação (apresto) nas fibras celulósicas antes de um método de revestimento e pode ser combinada, se exigido, com um método de revestimento subseqüente. Pontos de adição podem ser na prensa de apresto, por exemplo.
[0100] Numa incorporação, a espessura de seção transversal da camada de interpenetração pode ser minimizada. Alternativamente, ou adicionalmente, a concentração do agente de colagem aumenta preferivelmente quando se move (na direção z normal ao plano do substrato) da porção interna em direção à superfície do substrato de papel. Portanto, a quantidade de agente de colagem presente na direção das superfícies externas de topo e/ou de fundo do substrato pode ser maior que a quantidade de agente de colagem presente na direção da metade interna do substrato. Alternativamente, a porcentagem majoritária do agente de colagem pode estar situada preferivelmente numa distância da superfície externa do substrato que é menor ou igual a 25%, mais preferivelmente 10% da espessura total do substrato. Este aspecto também pode ser conhecido
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33/59 como Qtotai, que se mede por metodologias conhecidas esboçadas, por exemplo, na publicação de patentes U.S. n°s 2008/0035292, publicada em 14 de fevereiro de 2008, que se aqui incorpora integralmente por referência. Se Qtotal for igual a 0,5, então o agente de colagem estará distribuído aproximadamente por igual por todo o substrato de papel. Se Qtotal for maior que 0,5, então haverá mais agente de colagem em direção da região central (medido pela direção z normal ao plano do substrato) do substrato de papel que na direção da superfície ou superfícies do substrato de papel. Em vista do exposto acima, o substrato de papel te, preferivelmente, Qtotal menor que 0,5, preferivelmente menor que 0,4, mais preferivelmente menor que 0,3, muito preferivelmente menor que 0,25. Conseqüentemente, o Qtotal do substrato de papel pode ser de 0 a menos que 0,5. Esta faixa inclui 0, 0,001, 0,002, 0,005, 0,01, 0,02, 0,05, 0,1, 0,15, 0,2, 0,25, 0,3, 0,35, 0,4, 0,45, e 0,49, incluindo qualquer uma e todas as faixas e subfaixas entre a mesma.
[0101] Como notado acima, a determinação de Q pode ser executada apropriadamente de acordo com os procedimentos na publicação de patente U.S. 2008/0035292, publicada em 14 de fevereiro de 2008.
[0102] Em essência, Q é uma medida da quantidade do amido quando progride das bordas externas na direção do meio da folha de uma vista de seção transversal. Entenda-se aqui que o Q pode ser qualquer Q tal que ele represente uma capacidade aumentada para se ter amido na direção das superfícies externas da seção transversal da folha e Q pode ser selecionado (usando qualquer teste) tal que se proveja qualquer uma ou mais das características mencionadas acima e abaixo do substrato de papel (por exemplo, ligação externa, higroexpansibilidade, melhor IGT, e ou delaminação VPP de IGT, etc.).
[0103] Outros métodos estão disponíveis para medir o equivalente de Q. Numa incorporação, qualquer medida de Q, ou um método semelhante de medir a razão da quantidade de agente de colagem contendo a composição na direção do
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34/59 núcleo do substrato comparada com a quantidade de agente de colagem na direção da superfície ou superfícies externas do substrato é aceitável. Numa incorporação, esta razão é tal que tanto quanto possível o agente de colagem se localiza na direção das superfícies externas do substrato, minimizando dessa maneira a zona de interpenetração e/ou minimizando a quantidade de amido situada na camada de interpenetração, é atingida. Também é possível que a distribuição de agente de colagem ocorra mesmo em nível muito elevado de cargas de agente de colagem, preferivelmente cargas externas de agente de colagem, dentro e/ou sobre o substrato. Conseqüentemente, no caso em que se forma uma estrutura de tipo viga I, é desejável controlar a quantidade de agente de colagem situada dentro da camada de interpenetração quanto mais e mais se carrega agente de colagem externo sobre sua superfície quer minimizando a concentração do agente de colagem nesta camada de interpenetração ou reduzindo a espessura da própria camada de interpenetração. Numa incorporação, as características da folha de gravação e/ou do substrato de papel são aquelas que podem ser atingidas por tal controle do agente de colagem. Apesar de esta carga controlada do agente de colagem poder ocorrer de qualquer maneira, é preferível que o agente de colagem seja carregado ou aplicado via uma prensa de preparação.
[0104] A folha de gravação pode ser confeccionada contatando a composição, contendo um agente de colagem com as fibras celulósicas do substrato de papel. O contato pode ocorrer em níveis de concentração aceitáveis do agente de colagem e/ou de outros aditivos.
[0105] A folha de gravação pode ser confeccionada contatando o substrato com uma formulação ou solução de agente de preparo (apresto) de superfície contendo a composição de acordo com a presente invenção e adicionalmente pelo menos um agente de colagem. O contato pode ocorrer a qualquer momento no processo de fabricação de papel incluindo, mas não limitado a
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35/59 extremidade úmida, caixa de entrada, prensa de colagem, caixa d'água, e/ou máquina de revestir. Pontos de adição incluem ainda caixa de máquina, tanque de pasta, e sucção da bomba de mistura. As fibras celulósicas, agente de colagem, e/ou componentes opcionais podem ser contatados serialmente, consecutivamente, e/ou simultaneamente em qualquer combinação. Muito preferivelmente, contata-se o substrato de papel com a formulação de prensa de colagem na prensa de colagem.
[0106] O substrato de papel pode passar através da prensa de colagem, onde qualquer seja aceitável qualquer meio de preparação comumente conhecido na técnica de fabricação de papel. Por exemplo, a prensa de colagem pode ser uma prensa de colagem em modo de remate (por exemplo, inclinado, vertical, horizontal) ou prensa de colagem dosada (por exemplo, dosada por lâmina, dosada por haste). Preferivelmente, a prensa de colagem é uma prensa de colagem dosada.
[0107] Para preparar a formulação de prensa de colagem, um ou mais sais de metais divalentes solúveis em água podem ser misturados com um ou mais agentes de apresto por exemplo, amidos, e um ou mais aditivos opcionais podem ser dissolvidos ou dispersos num meio líquido apropriado, preferivelmente água, e pode ser aplicada no substrato.
[0108] Por exemplo, a formulação de prensa de colagem pode ser aplicada com equipamento convencional de prensa de colagem tendo configurações de prensa de colagem convencionais verticais, horizontais ou inclinada usadas em preparação de papel tal como por exemplo, o equipamento SYMSIZER (Valmet), uma prensa de colagem KRK (Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd., Nerima, Tóquio, Japão) por revestimento por imersão. A prensa de colagem KRK é uma prensa de colagem de laboratório que simula uma prensa de colagem comercial. Esta prensa de colagem é normalmente alimentada por folha, enquanto que uma prensa de colagem comercial emprega uma teia contínua.
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36/59 [0109] Numa incorporação, aplica-se o agente de colagem numa quantidade tal que haja uma absorção seca de 30 a 150 libras de amido/tonelada de papel a 12-50% de sólidos para a formulação de prensa de colagem. Aqui, calculase libras/tonelada num papel tendo um peso-base igual a 75 g/m2 [0110] A faixa supramencionada de amido inclui todos os valores e subfaixas entre a mesma, incluindo 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, e 150 libras por tonelada. Aqui, calcula-se libras/tonelada num papel tendo um peso-base igual a 75 g/m2.
[0111] Deve ficar rapidamente óbvio que as quantidades em libras/tonelada e mols/tonelada podem variar de uma maneira conhecida de acordo com o peso-base do papel, e a invenção não se limita somente a papel tendo um peso-base de 75 g/m2.
[0112] Numa incorporação, quando se forma uma estrutura tipo viga I (viga duplo-tê), na qual se usa cloreto de cálcio como sal de metal solúvel em água, e na qual um agente de colagem está presente em ambos os lados de uma folha de papel, a quantidade varia de cerca de 2 a cerca de 8 libras de CaCl2/tonelada de papel num papel tendo um painel superior easy open-base de 75 g/m2. Esta faixa inclui todos os valores entra a mesma, incluindo cerca de 2, 3, 4, 5, 6, 7, e 8 libras de CaCl2/tonelada de papel. Esta faixa é igual a uma faixa de cerca de 0,6 a 8 libras de CaCl2/tonelada de papel num papel tendo um peso-base de 250 g/m2. Esta faixa inclui todos os valores entra a mesma, incluindo cerca de 0,6, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, e 8 libras de CaCl2/tonelada de papel.
[0113] Numa incorporação, a porcentagem de sólidos na formulação de prensa de colagem pode variar apropriadamente de pelo menos 12 a 50% de sólidos. Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas entre a mesma, incluindo 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,22, 23, 24, 25, 30, 35, 40, 45, e 50%.
[0114] Numa incorporação, a absorção seca do agente de colagem
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37/59 pode variar apropriadamente de 0,25 a 6 g/m2, sendo que esta faixa inclui todos os valores e subfaixas entre a mesma, por exemplo, 0,25, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,2, 3, 4, 5, e 6 g/m2, e qualquer combinação dos mesmos.
[0115] Numa incorporação, ajusta-se a espessura de película úmida para dar absorção apropriada. Por exemplo, numa incorporação, a espessura de película úmida pode variar apropriadamente de mais que zero a 40 mm. Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas entre a mesma, incluindo mais que zero, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, e 40 mícrons. Numa incorporação a espessura de película úmida varia de 15 a 25 mícrons.
[0116] Numa incorporação, a quantidade de pigmento na prensa de colagem (na formulação de apresto) pode variar apropriadamente de 10 a 80 libras/tonelada. Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas entre a mesma, incluindo 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75 e 80 libras/tonelada. Aqui, calcula-se libras/tonelada usando um peso-base de papel de impressão #20 (75 g/m2).
[0117] Numa incorporação, a temperatura na prensa de colagem pode variar apropriadamente de 100 a 300°F. Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas entre a mesma, incluindo 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, e 300°F.
[0118] Numa incorporação, usa-se uma prensa de colagem dosada por haste. Em tal incorporação, um volume de haste apropriado pode variar de 0,000864 polegada2/polegada a 0,001637 polegada2/polegada. Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas entre a mesma, incluindo 0,000865, 0,00087, 0,0009, 0,0010, 0,0015, e 0,001637 polegada2/polegada [0119] Quando se contatam as fibras celulósicas com a formulação de prensa de colagem na prensa de colagem, prefere-se que a viscosidade da solução de apresto seja de 50 a 500 centipoise usando um viscosímetro Brookfield, de
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38/59 spindle número 2, a 100 rom e 150°F. Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas entre a mesma, incluindo 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 125, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 325, 350, 375, 400, 425, e 500 centipoise medido usando um viscosímetro Brookfield, de spindle número 2, a 100 rom e 150°F, incluído qualquer uma e todas as faixas da mesma. Numa incorporação, a viscosidade varia de 50 a 350 centipoise. Noutra incorporação, a viscosidade varia de 100 a 500 centipoise.
[0120] O substrato de papel pode ser prensado numa seção de prensa contendo um ou mais prendedores. Pode-se utilizar qualquer meio de prensagem comumente conhecido na técnica de fabricação de papel. Os prendedores podem ser, mas não se limitam a, único de feltro, duplo de feltro, cilindro, e prendedor estendido nas prensas. Quando a solução de apresto contendo o agente de colagem contata com as fibras na prensa de colagem para confeccionar o substrato de papel, a pressão eficaz de prendedor não se limita particularmente contanto que se mantenha a integridade da estrutura tipo viga I. Por exemplo, a pressão de prendedor pode variar apropriadamente de mais que zero a 80 kN/m. Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas entre a mesma, incluindo maior que zero, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, e 80 kN/m. Numa incorporação, a pressão de prendedor varia de 30 a 80 kN/m.
[0121] A largura de prendedor não é limitada particularmente, e pode variar apropriadamente de mais que zero a 40 mm. Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas entre a mesma, incluindo mais que zero, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, e 40 mm. Numa incorporação a largura de prendedor varia de 15 a 30 mm.
[0122] Os cilindros da prensa de colagem podem ter uma dureza P&J, preferivelmente qualquer dureza P&J. Uma vez que há dois cilindros, um primeiro cilindro pode ter uma primeira dureza, enquanto que um segundo cilindro pode ter
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39/59 uma segunda dureza. A dureza de cilindro pode variar apropriadamente de dureza P&J de 0 a 30. Esta faixa inclui todos os valores e subfaixas entre a mesma, incluindo dureza P&J de 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, e 30. Se forem usados dois cilindros, eles podem ter a mesma dureza ou durezas diferentes. A primeira dureza e a segunda dureza podem ser iguais e/ou diferentes uma da outra. Como um exemplo, a P&J de um primeiro cilindro na prensa de colagem pode ter uma primeira dureza que varia independentemente de dureza P&J de 0 a 30, enquanto que o segundo cilindro pode ter uma segunda dureza que varia independentemente de dureza P&J de 0 a 30.
[0123] O substrato de papel pode ser secado numa seção de secagem. Pode-se utilizar qualquer meio de secagem comumente usado na técnica de fabricação de papel. A seção de secagem pode incluir e conter uma caixa de secagem, cilindro de secagem, secagem Condebelt, IR, ou outros meios e mecanismos de secagem conhecidos na técnica. O substrato de papel pode ser secado de modo a conter qualquer quantidade selecionada de água. Preferivelmente, seca-se o substrato para conter uma quantidade menor ou igual a 10% de água.
[0124] O substrato de papel pode ser calandrado por quaisquer meios de calandragem comumente conhecidos na técnica de fabricação de papel. Mais especificamente, pode-se utilizar, por exemplo, calandragem de pilha úmida, calandragem de pilha seca, calandragem de cilindro de aço, calandragem branda aquecida ou calandragem de cilindro estendido, etc.
[0125] O substrato de papel pode ser micro-acabado de acordo com qualquer processo comumente conhecido na técnica de fabricação de papel. O micro-acabamento envolve tipicamente processos de atrito para acabar superfícies do substrato de papel. O substrato de papel pode ser micro-acabado com ou sem uma calandragem aplicada sobre o mesmo consecutivamente e/ou
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40/59 simultaneamente. Exemplos de processos de micro-acabamento podem ser encontrados na publicação de patente U.S. n° 2004/0123966 e referências citadas na mesma, assim como no pedido provisório de patentes U.S. n°s 60/810.181 depositado em 2 de junho de 2002, todos os quais aqui se incorporam integralmente por referência.
[0126] Numa incorporação, o substrato de papel compreendendo a composição e um agente de colagem pode ser revestido ainda por qualquer meio de aplicação de camada de revestimento convencional, incluindo meios de impregnação. Um método preferido de aplicar a camada de revestimento é com um processo de revestimento na linha com uma ou mais estações. As estações de revestimento podem ser qualquer uma de meios de revestimento comumente conhecidos na técnica de fabricação de papel incluindo, por exemplo, pincel, haste, revestimento por jato de ar, aspersão, cortina, lâmina, cilindro de transferência, cilindro reverso, revestimento por vazamento, bem como qualquer combinação dos mesmos.
[0127] O substrato de papel revestido ainda pode ser secado numa seção de secagem. Pode-se utilizar quaisquer meios de secagem comumente conhecidos da técnica de fabricação de papel e/ou de revestimentos. A seção de secagem pode incluir e conter IR, secadores de colisão de ar e/ou caixas de secagem aquecidas por vapor, e outros meios e mecanismos de secagem conhecidos na técnica.
[0128] O substrato revestido ainda pode ser acabado de acordo com quaisquer meios de acabamento comumente conhecidos na técnica de fabricação de papel. Exemplos de tais meios de acabamento, incluindo uma ou mais estações de acabamento, incluem calandra de brilho, calandra de cilindro macio, e/ou calandra de cilindro estendido.
[0129] Este substrato de papel e/ou folha de gravação pode ser
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41/59 adicionada em quaisquer processos de fabricação de papel convencionais, bem como processos de conversão, incluindo a abrasão, polimento com lixa, fendilhamento, instrumentação, perfuração, cintilação, calandragem, acabamento de folha, conversão, revestimento, laminação, impressão, etc. Numa incorporação, os processos convencionais incluem aqueles projetados para produzir substratos de papel capazes de serem utilizados como produtos de papel revestidos e/ou nãorevestidos, papelão, e/ou substratos. Estes e outros processos apropriados podem ser encontrados em manuais tais como o “Handbook for Pulp and Paper Technologists” por G.A. Smook (1992), Angus Wilde Publications, que aqui se incorpora integralmente por referência.
[0130] A folha de gravação e/ou substrato de papel também pode incluir uma ou mais substâncias opcionais tais como auxiliares de retenção, aglomerantes, cargas, espessantes, e conservantes (preservativos). Exemplos de cargas incluem, mas não se limitam a, argila, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio semi-hidratado, e sulfato de cálcio desidratado, giz, GCC, PCC, e similares. Uma carga preferível é carbonato de cálcio com a forma preferida sendo carbonato de cálcio precipitado. Exemplos de aglomerantes incluem, mas não se limitam a, poli(álcool vinílico), AMRES (um tipo de cimeno), Bayer Parez, emulsão de policloreto, amido modificado tal como amido de hidroxietila, amido, poliacrilamida, poliacrilamida modificada, poliol, aduto de poliol carbonila, condensado de etanodial/poliol, poliamida, epicloridrina, glioxal, glioxal uréia, etanodial, poliisocianato alifático, isocianato, diisocianato de 1,6-hexametileno, diisocianato, poliisocianato, poliéster, resina de poliéster, poliacrilato, resina de poliacrilato, acrilato, e metacrilato. Outros aditivos opcionais incluem, mas não se limitam a, sílicas tais como colóides e/ou sóis. Exemplos de sílicas incluem, mas não se limitam a, silicato de sódio e/ou borossilicatos. Outros aditivos que podem ser usados incluem um ou mais solventes tal como, por exemplo, água. São possíveis combinações de aditivos.
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42/59 [0131] A folha de gravação da presente invenção pode conter de 0,001 a 20% em peso das substâncias opcionais com base no peso total do substrato, preferivelmente de 0,01 a 10% em peso, muito preferivelmente de 0,1 a 5,0% em peso de cada um de pelo menos uma das substâncias opcionais. Esta faixa inclui 0,001, 0,002, 0,005, 0,006, 0,008, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,1, 0,2, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 15, 16, 18, e 20% em peso com base no peso total do substrato, incluindo qualquer uma e todas as faixas e subfaixas dentro da mesma.
[0132] Outros aditivos convencionais que podem estar presentes incluem, mas não se limitam a, resinas resistentes à umidade, colas internas, resinas resistentes à secagem, alúmen, cargas, pigmentos e corantes. O substrato pode incluir agentes de avultamento, tais como micro-esferas expansíveis, fibras de polpa, e/ou sais de diamidas.
[0133] O substrato de papel ou agente de colagem pode conter opcionalmente um agente de avultamento em qualquer quantidade, se presente, variando de 0,25 a 50 libras secas por tonelada de substrato acabado, preferivelmente de 5 a 20 libras secas por tonelada de substrato acabado quando o meio de avultamento é um aditivo. Esta faixa inclui 0,25, 0,5, 0,75, 1,0, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5, 4, 4,5, 5, 5,5, 6, 6,5, 7, 7,5, 8, 8,5, 9, 9,5, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, e 50 libras secas por tonelada de substrato acabado, incluindo qualquer uma e todas as faixas e subfaixas da mesma.
[0134] O agente de avultamento pode ser uma micro-esfera expansível, composição, e/ou partícula para avultar artigos e substratos de papel. Entretanto, qualquer agente de avultamento pode ser utilizado, embora a micro-esfera expansível, composição, partícula e/ou substrato de papel que segue é o meio de avultamento preferido. Outros agentes de avultamento alternativos incluem, mas não se limitam a, tensoativos, RECTOPAQUE®, esperas pré-expandidas, BCTMP (polpa
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43/59 quimiotermomecânica embranquecida), micro-acabamento, e construção múltipla para criar um efeito de viga I num substrato de papel ou de papelão. Tais agentes de avultamento podem, quando incorporados ou aplicados num substrato de papel, prover adequada qualidade de impressão, calibre, peso-base, etc., na ausência de condições de calandragem rigorosas (isto é, pressão num único cilindro e/ou menos cilindros por meio de calandragem), produzir ainda um substrato de papel tendo uma só, uma porção de, ou combinação de especificações físicas e características de desempenho aqui mencionadas.
[0135] Numa incorporação, o substrato de papel pode conter de 0,001 a 10% em peso, preferivelmente de 0,02 a 5% em peso, mais preferivelmente de 0,0025 a 2% em peso, muito preferivelmente de 0,125 a 0,5% em peso de microesferas expansíveis com base no peso total do substrato.
[0136] Exemplos de micro-esferas expansíveis tendo capacidade de avultamento são aqueles descritos no pedido de patente U.S. n° 60/660.703 depositado em 11 de março de 2005 e no pedido de patente U.S. n° 11/374.239 depositado em 13 de março de 2006, que aqui se incorporam integralmente por referência. Exemplos adicionais incluem aqueles encontrados na patente U.S. n° 6.379.497 depositada em 19 de maio de 1999, e na publicação de patente U.S. n° 2006/0102307 depositada em 1 de junho de 2004, que também aqui se incorporam integralmente por referência.
[0137] Alguns exemplos de fibras de avultamento incluem, mas não se limitam a, fibras mecânicas tal como polpa de madeira moída, BCTMP, e outras polpas mecânicas e semimecânicas. Quando se adicionam polpas, de 0,25 a 75% em peso, preferivelmente menos que 60% em peso do peso total das fibras usadas podem ser de tais fibras de avultamento.
[0138] Exemplos de sais de diamidas incluem aqueles descritos na publicação de patente U.S. n° 2004/0065423 depositada em 15 de setembro de
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2003, que aqui se incorpora integralmente por referência. Exemplos não-limitativos de tais sais mono- e di-esteramidas de aminoetil etanolamina, que podem ser comercialmente conhecidos como REATOPAQUE 100, (Omnova Solutions Inc., Performance Chemicals, 1476 J.A. Cochran By-Pass, Chesterr, S.C. 29706, EUA e comercializada e vendida por Ondeo Nalco Co., com sede em Ondeo Nalco Center, Naperville, III. 60563, EUA) ou equivalentes químicos das mesmas. Quando se usam tais sais, pode-se empregar de cerca de 0,025 a cerca de 0,25% em peso por base seca ponderal do sal de diamida.
[0139] Outros componentes opcionais incluem compostos contendo nitrogênio. Exemplos não-limitativos destes incluem espécies orgânicas contendo nitrogênio, por exemplo oligômeros e polímeros contendo um ou mais grupos funcionais de amônio quaternário. Tais grupos funcionais podem variar amplamente e incluem, por exemplo, aminas substituídas e não-substituídas, iminas, amidas, uretanos, grupos amônio quaternário, dicianodiamidas, guanidas, e similares. São exemplos de tais materiais; poliaminas, polietileno iminas, copolímeros de cloreto de dialil metil amônio (DADMAC), copolímeros de vinil pirrolidona (VP) com metacrilato de dietilamino etila quaternizado (DEAMEMA), poliamidas, látex de poliuretano catiônico, poli(álcool vinílico) catiônico, copolímeros de poli(alquilaminas)/dicianodiamida, polímeros de adição de glicidil amina, dicloretos de poli [oxietileno(dimetilimínio)etileno(dimetilimínio)etileno], polímeros de guanidina, e biguanidas poliméricas. São possíveis combinações destes compostos contendo nitrogênio. Descrevem-se alguns exemplos destes compostos, por exemplo, nas patentes U.S. n°s 4.554.181, 6.485.139, 6.686.054, 6.761.977 e 6.764.726, que aqui se incorporam integralmente por referência.
[0140] As micro-esferas expansíveis podem conter uma película expansível dentro de um vazio da mesma. A película expansível pode compreender um composto contendo carbono e/ou heteroátomo. Um exemplo de um composto
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45/59 contendo carbono e/ou heteroátomo pode ser um polímero e/ou copolímero orgânico. O polímero e/ou copolímero pode ser ramificado e/ou reticulado.
[0141] Micro-esferas expansíveis são preferivelmente esferas ocas poliméricas termoplásticas expansíveis contendo um agente de expansão capaz de ser ativado termicamente. Exemplos de composições de micro-esferas expansíveis, seus conteúdos, métodos de fabricação, e usos podem ser encontrados nas patentes U.S. n°s 3.615.972, 3.864.181, 4.006.273, 4.044.176, e 6.617.364 que aqui se incorporam integralmente por referência. Pode-se referir ainda à publicações de patentes U.S. n°s 2001/0044477, 2003/0008931, e 2004/0157057, que aqui se incorporam integralmente por referência. As micro-esferas podem ser preparadas a partir de poli(cloreto de vinila), poliacrilonitrila, poli(metacrilatos de alquila, poliestireno e cloreto de vinila.
[0142] As micro-esferas podem conter um polímero e/ou copolímero que tenha uma Tg variando de -150 a +180°C, preferivelmente de 50 a 150°C, muito preferivelmente de 75 a 125°C.
[0143] As micro-esferas podem conter também pelo menos um agente de expansão que, após aplicação de uma quantidade de energia térmica, funciona para prover pressão interna na parede interna da micro-esfera de uma maneira que tal pressão cause a expansão da esfera. Os agentes de expansão podem ser líquidos e/ou gases. Adicionalmente, exemplos de agente de expansão podem ser selecionados de moléculas de baixo ponto de ebulição e composições das mesmas. Tais agentes de expansão podem ser selecionados de alcanos inferiores tais como neopentano, neo-hexano, hexano, propano, butano, pentano, e misturas e isômeros dos mesmos. O isobutano é o agente de expansão preferido para micro-esferas de poli(cloreto de vinilideno). Divulgam-se exemplos de micro-esferas revestidas expandidas e não-expandidas nas patentes U.S. n°s 4.722.943 e 4.829.094, que aqui se incorporam integralmente por referência.
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46/59 [0144] As micro-esferas expansíveis podem ter um diâmetro médio variando de cerca de 0,5 a 200 mícrons, preferivelmente de 2 a 100 mícrons, muito preferivelmente de 5 a 40 mícrons no estado não-expandido e tendo uma expansão máxima de cerca de 1,5 e 10 vezes, preferivelmente de 2 a 10 vezes, muito preferivelmente de 2 a 5 vezes os diâmetros médios.
[0145] Numa incorporação, as micro-esferas expansíveis podem ser neutras, carregadas negativamente ou positivamente, preferivelmente carregadas negativamente.
[0146] Se desejado, podem ser opcionalmente adicionados um ou mais agentes redutores para melhorar o efeito dos abrilhantadores ópticos. Discutem-se alguns exemplos de agentes redutores na publicação de pedido de patente U.S. n° 2007/0062653, aqui incorporada integralmente por referência. Se utilizada, uma medida de uma quantidade eficaz de agente redutor adicionada na polpa embranquecida ou produto de papel é aquela que melhora o brilho e resistência ao amarelecimento térmico da polpa ou papel comparada com a polpa ou papel que não é tratado com agentes redutores.
[0147] Numa incorporação, não se usa um agente redutor.
[0148] Numa incorporação, uma folha de gravação preparada com a composição que contém um sal de metal divalente, um agente complexante, e um agente de branqueamento óptico exibe desejavelmente um tempo de secagem de imagem melhorado determinado pela quantidade de tinta de impressão transferida de uma porção impressa para uma porção não-impressa da folha de gravação após ser laminada com um cilindro de peso fixo. A “transferência de tinta de impressão”, que é definida como a quantidade de densidade óptica transferida após laminação com um cilindro, é expressa como uma porcentagem da densidade óptica transferida para a porção não-impressa da folha de gravação após laminação com um cilindro. O método envolve imprimir blocos coloridos sólidos no papel, esperar por uma
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47/59 quantidade fixa de tempo, 5 segundos após imprimir, e depois dobrar na metade a fim de que a porção impressa contate uma porção não-impressa da folha de gravação, e laminar com um cilindro manual de 4,5 libras como por exemplo um item de número HR-100 de Chem Instruments, Inc, Mentor, Ohio, EUA. A densidade óptica é lida nas porções transferida (ODt) e não-transferida (ODo) do bloco, e numa área de imagem não formada (ODb) por um densímetro de refletância (X-RITE, Macbeth. Etc.). Define-se a porcentagem transferida (“% de IT”) como % de IT= [(ODt-ODb)/(ODo-ODb)]x 100.
[0149] Dados os ensinamentos daqui, o valor do teste de apresto Hercules (“HST”) do substrato preparado com a composição pode ser apropriadamente selecionado tal que a folha de gravação tenha uma porcentagem de tinta de impressão transferida (“% de IT”) menor ou igual a cerca de 60. Preferivelmente, % de IT é de 0% a cerca de 50%. Mais preferivelmente, % de IT é de 0% a cerca de 40%. Muito preferivelmente, % de IT é de 0% a cerca de 30%.
[0150] Além do tempo de secagem de imagem melhorado, as folhas de gravação exibem boa qualidade de impressão. Quando aqui usado, mede-se qualidade de impressão (PQ) por dois parâmetros importantes: densidade de impressão e acuidade de borda. Mede-se a densidade de impressão usando um densímetro de refletância (X-RITE, Macbeth. Etc.) em unidades de densidade óptica (“OD”). O método envolve imprimir um bloco sólido de cor na folha, e medir a densidade óptica. Há alguma variação em OD dependendo da impressora particular usada e do modo de impressão escolhido, assim como o ajuste de modo de densímetro e de cor. A impressora não é particularmente limitada e pode ser, por exemplo, uma impressora DeskJet HP 6122, fabricada por Hewlett-Packard, que usa um cartucho de jato de tinta preta #45 (número de produto HP 51645A). Determinase o modo de impressão pelo tipo de papel e pela qualidade de impressão selecionados. O ajuste de omissão de tipo de papel plano e de modo de impressão
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48/59 de qualidade de impressão normal rápida pode ser apropriadamente selecionado. Um densímetro apropriado pode ser um espectrodensímetro X-Rite Modelo 528 com uma abertura de 6 mm. Os ajustes de medida de densidade podem apropriadamente ser cor visual, status T, e modo de densidade absoluta. Tipicamente, pode-se observar um aumento na densidade de impressão quando quantidades suficientes de sais de metais divalentes solúveis em água estão sobre o substrato de papel. Em geral a densidade óptica alvo para pigmento preto (“ODo”) é maior ou igual a 1,30 em modo de impressão padrão (papel plano normal) para as impressoras a jato de tinta de desktop HP que usam a tinta de impressão de pigmento preto mais comum (equivalente ao cartucho de jato de tinta #45). Preferivelmente, ODo é maior ou igual a 1,40. Mais preferivelmente, ODo é maior ou igual a 1,50. Muito preferivelmente, ODo é maior ou igual a 1,60.
[0151] Folhas de gravação exibem boa acuidade de borda (“EA”). Mede-se acuidade de borda por um instrumento tal como o Sistema de Análise de Imagem Pessoal QEA (Quality Engineering Associates, Burlington, MA), o ScannerIAS QEA, ou o sistema a base de câmera ImageXpert KDY. Todos estes instrumentos coletam uma imagem digital ampliada da amostra e calculam o valor de acuidade de borda por análise de imagem. Este valor também é chamado de imperfeição de borda, e é definido no método ISO 13660. O método envolve imprimir uma linha sólida de comprimento maior ou igual a 1,27 mm, amostrar numa resolução de pelo menos 600 dpi. O instrumento calcula o local da borda com base na obscuridade de cada pixel próximo das bordas de linha. Define-se o limiar de borda como o ponto de 60% de transição do fator de refletância de substrato (área clara, Rmáx) para o fator de refletância de imagem (área escura, Rmáx) usando a equação R60= Rmáx - 60%(Rmáx-Rmin). Define-se então a imperfeição de borda como o desvio-padrão dos residuais de uma linha ajustada no limiar de borda da linha calculada perpendicular à linha ajustada. Preferivelmente, o valor de acuidade de
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49/59 borda é menor que cerca de 15. Preferivelmente, EA é menor que cerca de 12. Mais preferivelmente, EA é menor que cerca de 10. Muito preferivelmente, EA é menor que cerca de 8.
[0152] Uma folha de gravação preparada usando a composição pode ter qualquer brancura CIE, mas preferivelmente tem uma brancura CIE maior que 70, mais preferivelmente maior que 100, muito preferivelmente maior que 125 ou ainda maior que 150. A brancura CIE pode estar na faixa de 125 a 200, preferivelmente de 130 a 200, muito preferivelmente de 150 a 200. A faixa de brancura CIE pode ser maior ou igual a 70, 80, 90, 100, 110, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, e 200 pontos de brancura CIE, incluindo qualquer uma e todas as faixa e subfaixas na mesma. Exemplos para medir brancura CIE e obter tal brancura em fibra de fabricação de papel e papel preparado com a mesma podem ser encontrados, por exemplo, na patente U.S. n° 6.893.473, que aqui se incorpora integralmente por referência. Adicionalmente, exemplos para medir brancura CIE e obter tal brancura em fibra de fabricação de papel e papel preparado com a mesma podem ser encontrados, por exemplo, nos pedidos de patentes U.S. n°s 60/654.712, depositado em 19 de fevereiro de 2005, 11/358.543, depositado em 21 de fevereiro de 2006, 11/445.809, depositado em 2 de junho de 2006, e 11/446.421, depositado em 2 de junho de 2006, que aqui se incorporam integralmente por referência.
[0153] A folha de gravação da presente invenção pode ter qualquer brilho ISO, mais preferivelmente maior que 80, mais preferivelmente maior que 90, muito preferivelmente maior que 95 pontos de brilho ISO. Preferivelmente, o brilho ISO pode ser de 80 a 100, mais preferivelmente de 90 a 100, muito preferivelmente de 95 a 100 pontos de brilho ISO. Esta faixa inclui pontos de brilho ISO maiores o iguais a 80, 85, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99 e 100, incluindo qualquer um e todas as faixa e subfaixas na mesma. Exemplos para medir brilho ISO e obter tal
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50/59 brilho numa fibra de fabricação de papel e papel confeccionado com a mesma podem ser encontrados, por exemplo, na patente U.S. n° 6.893.473, que aqui se incorpora integralmente por referência. Adicionalmente, exemplos para medir brilho ISO e obter tal brilho numa fibra de fabricação de papel e papel confeccionado com a mesma podem ser encontrados, por exemplo, nos pedidos de patentes U.S. n°s 60/654.712, depositado em 19 de fevereiro de 2005, e 11/358.543, depositado em 21 de fevereiro de 2006, que aqui também se incorporam integralmente por referência.
[0154] Uma folha de gravação preparada de acordo com a presente invenção tem um desempenho de impressão melhorado e exeqüibilidade melhorada (por exemplo, desempenho de prensa de impressão. O desempenho de impressão pode ser medido determinando densidade de tinta de impressão melhorada, ganho de pontos, captura, contraste de impressão, e/ou matiz de impressão, para citar alguns. As cores tradicionalmente usadas em tais testes de desempenho incluem preto, ciano, magenta e amarelo, mas significam limitar-se a essas. O desempenho de prensa pode ser determinado por determinações de contaminação de impressão através de inspeção visual de sistemas de prensa, cobertas, placas, sistemas de tinta de impressão, etc. Usualmente, a contaminação inclui contaminação de fibra, contaminação de revestimento ou colagem, contaminação de carga ou aglomerante, empilhamento, etc. A folha de gravação tem uma exeqüibilidade e/ou desempenho de impressão melhorados determinados por cada ou qualquer um ou combinação dos atributos acima.
[0155] Uma folha de gravação preparada usando a composição pode ter qualquer resistência superficial. Exemplos de testes físicos de resistência superficial de um substrato que também parecem correlacionar-se com bem com um desempenho de impressão são os testes de escolha IGT e testes de escolha de cera. Adicionalmente, ambos os testes são conhecidos na técnica por
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51/59 correlacionarem-se bem com forte resistência superficial de folhas de gravação. Embora possam ser utilizados qualquer um destes testes, preferem-se os testes de escolha IGT. O teste de escolha IGT é um teste padronizado no qual se meda o desempenho pelo método de teste TAPPI 575, que corresponde ao teste padrão ISO 3873.
[0156] Substratos de papel apropriados para uso aqui têm qualquer peso-base. Eles podem ter peso-base elevado ou baixo, incluindo pesos-base de pelo menos 10 libras/3000 pé2, preferivelmente de pelo menos 20 a 500 libras/3000 pé2, mais preferivelmente de pelo menos 40 a 325 libras/3000 pé2. O peso-base pode ser de pelo menos 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425, 450, 475, e 500 libras/3000 pé2, incluindo qualquer e todas as faixas e subfaixas entre essas.
[0157] A folha de gravação pode ser apropriadamente impressa gerando imagens numa superfície da folha de gravação usando aparelhagem e processos de impressão convencionais tais como, por exemplo, aparelhagem e processos de impressão a laser, jato de tinta, offset e flexografia. Neste método, a folha de gravação se incorpora num aparelho de impressão; e se forma uma imagem na superfície da folha. A folha de gravação pode ser impressa com aparelho e processos de impressão a jato de tinta tais como, por exemplo, impressão a jato de tinta em desktop e impressão a jato de tinta comercial de alta velocidade. Numa incorporação, considera-se um processo de impressão a jato de tinta no qual se aplica um líquido aquoso de gravação na folha de gravação num padrão sensível de imagem. Noutra incorporação, considera-se um processo de impressão a jato de tinta que inclui (1) incorporar a folha de gravação num aparelho de impressão a jato de tinta contendo uma tinta de impressão aquosa, e (2) fazer com que gotículas da tinta de impressão sejam ejetadas num padrão sensível de imagem sobre a folha de gravação, gerando assim uma ou mais imagens na folha de gravação. Os processos
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52/59 de impressão a jato de tinta são bem conhecidos, e estão descritos, por exemplo, nas patentes U.S. n°s 4.601.777, 4.251.824, 4.410.899, 4.412.224, e 4.532.530. Numa incorporação, o aparelho de impressão a jato de tinta emprega um processo térmico de jato de tinta no qual a tinta de impressão nos bicos é aquecida seletivamente num padrão sensível de imagem, fazendo com que gotículas da tinta de impressão sejam ejetadas sobre a folha de gravação em padrão sensível de imagem. A folha de gravação também pode ser usada em qualquer outro processo de impressão ou de formação de imagens, tais como impressão com traçadores de pena, formação de imagem com copiadoras ou impressoras a laser coloridas, escrevendo a mão com penas de tinta, processos de impressão offset, ou similares, contato que o toner ou tinta de impressão empregada para formar a imagem seja compatível com a folha de gravação. Facilmente se executa a determinação de tal compatibilidade dados os ensinamentos daqui combinados com o conhecimento habitual daqueles especializados na técnica de impressão.
[0158] Os conteúdos relevantes de cada um de: pedido provisório de patente U.S. n° 60/759.629, depositado em 17 de janeiro de 2006; pedido provisório de patente U.S. n° 60/853.882, depositado em 24 de outubro de 2006; pedido provisório de patente U.S. n° 60/759.630, depositado em 17 de janeiro de 2006; pedido de patente U.S. n° 10/662.699, depositado em 15 de setembro de 2003, e publicado em 8 de abril de 2004, como publicação de pedido de patente U.S. n° 2004/0065426; pedido de patente U.S. n° 11/655.004, depositado em 17 de janeiro de 2007, e publicado em 14 de fevereiro de 2008, como publicação de pedido de patente U.S. n° 2008/0035292 aqui se incorporam, independentemente, por referência.
[0159] Todo o conteúdo de “Handbook for Pulp and Paper Technologists” por G.A. Smook (1992), Angus Wilde Publications, aqui se incorpora por referência.
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53/59 [0160] Todas as referências, assim como suas referências citadas, aqui mencionadas, aqui se incorporam por referência com respeito às porções relativas relacionadas com a matéria-objeto da presente invenção e todas as suas incorporações.
Exemplos [0161] A presente invenção pode ser descrita em detalhes adicionais com referência aos seguintes exemplos. Os exemplos pretendem ser ilustrativos, mas a invenção não se considera limitada aos materiais, condições, ou parâmetros de processo apresentados nos exemplos. Todas as partes e porcentagens estão em unidades de peso salvo se indicado diferentemente.
Exemplo 1: Ca(II) diminui propriedades ópticas de OBA [0162] Usou-se uma prensa de colagem por remate em escala laboratorial para tratamento num papel-base MILL A. A formulação de prensa de colagem foi convencionalmente representada com base de cada 100 libras de amido. Neste experimento, usou-se 40 libras de OBA (BCW de Clariant Leucophor) por 100 libras de amido etilado cozido (Penford Gum 280, cozido a 18% de sólidos). Num caso, adicionaram-se 15 libras de CaCl2. Noutro caso não se usou Ca(II).
[0163] A Figura 1 e as tabelas abaixo mostram o efeito de Ca(II) sobre a brancura CIE. É bastante claro, com estas duas séries (repetidas alguns dias depois), que a presença de Ca(II) diminuiu significativamente as propriedades ópticas do papel.
[0164] Prensa de colagem de topo de bancada, 40 libras de OBA por 100 libras de amido etilado.
Brilho Brancura
Sem Ca(II) 94,2 152,1
Com Ca(II) 93,9 147,8
[0165] Outra série, em 40 libras de OBA por 100 libras de amido etilado.
Brancura
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Sem Ca(II) 152,4
Com Ca(II) 148,3
Exemplo 2: Impacto de agentes complexantes sobre brancura CIE [0166] Executou-se um tratamento em prensa de colagem em escala laboratorial, semelhante ao Exemplo 1. Na formulação usou-se 40 libras de OBA (BCW de Leucophor) e 5 libras de agentes complexantes por 100 libras de amido etilado. Num caso, adicionaram-se 15 libras de CaCl2 na formulação. Noutro caso não se adicionou CaCl2.
[0167] Os resultados (mostrados nas tabelas seguintes e graficamente na Figura 2, indicam que o agentes complexantes podem melhorar a brancura de papel. Especialmente na presença de Ca(II), complexos de EDTA com Ca(II) melhoram a brancura, enquanto que EDTA sem Ca(II) não mostra um efeito benéfico.
Com Ca(II)
Brilho Brancura
Controle com Ca(II) 93,9 147,8
5# de EDTA em Ca(II) 93,8 149,3
5# de PEG em Ca(II) 93,9 149,4
5# de DTPA em Ca(II) 93,8 149,3
5# de PSS em Ca(II) 93,7 148,9
Sem Ca (II)
Brilho Brancura
Controle sem Ca(II) 94,5 152,0
5# de EDTA sem Ca(II) 93,0 142,5
5# de PEG sem Ca(II) 94,2 152,5
5# de DTPA sem Ca(II) 94,5 153,4
5# de PSS sem Ca(II) 94,5 152,9
Exemplo 3: Agentes complexantes com Ca(II) sobre propriedade de impressão a jato de tinta [0168] Ca(II) solúvel é conhecido por melhorar propriedades de impressão a jato de tinta, tal como densidade de tinta de impressão. Neste experimento, amostras de papel tratadas como no Exemplo 2 foram restadas para propriedades de impressão. Mostra-se claramente que a adição de agentes
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55/59 complexantes com Ca(II) não influenciam negativamente as propriedades de impressão. Os resultados são ilustrados na tabela seguinte e graficamente nas
Figuras 3 e 4.
Densidade de tinta % de transferência/remoção de tinta
Controle sem Ca(II) 1,38 26,6%
Controle com Ca(II) 1,55 23,2%
5# de EDTA em Ca(II) 1,54 19,1%
5# de PEG em Ca(II) 1,51 13,7%
5# de DTPA em Ca(II) 1,54 19%
5# de PSS em Ca(II) 1,54 11%
Exemplo 4: Resposta de dose de EDTA em Ca(II) [0169] Num experimento de prensa de colagem tal como no Exemplo 1 com 40 libras de OBA (BCW de Leucophor), foram adicionadas duas doses de EDTA para comparação. A resposta de dose de EDTA está ilustrada na tabela seguinte e graficamente na Figura 5.________________________
Brancura
Controle com Ca(II) 148,3
1# de EDTA em Ca(II) 149,3
3# de EDTA em Ca(II) 150,3
Exemplo 5: Experimento de prensa de colagem em escala piloto, EDTA (VERSENE 100) contra branco extra de Nalco [0170] Executou-se um experimento de prensa de colagem em escala piloto para avaliar a eficácia de EDTA (VERSENE 100 de Dow). Outro objetivo foi obter uma comparação lado-a-lado com um aditivo comercial Branco Extra™ NW-3 de Nalco).
[0171] Usou-se papel-base MILL B, com a prensa de colagem operando a ~100 pés/min, 150°F, pH ~7, reprodução de cerca de 100 libras de amido/tonelada de papel;
(1) Na série de controle, usou-se 15 libras de CaCl2 por 100 libras de amido. As cargas de OBA (BCW de Leucophor) foram de respectivamente 0, 15, 30, 45, 60 libras de OBA por 100 libras de amido etilado.
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56/59 (2) Na série de VERSENE (EDTA), foram adicionadas 4 libras de VERSENE-100 (por 100 libras de amido) no caso se série de controle, em várias cargas de OBA.
(3) Na série de EW, 5 libras de Branco Extra (por 100 libras de amido) foram adicionadas na série de controle, em várias cargas de OBA.
(4) Todas as folhas tratadas foram então aquecidas rodando através de secador de folhas a 235°F.
[0172] Os resultados estão mostrados nas Figuras 6 e 7. Mostra-se que EDTA (VERSENE) pode melhorar propriedades ópticas ou ele pode diminuir significativamente as quantidades de OBA necessárias para atingir a mesma brancura ou brilho alvo. Descobriu-se que Branco Extra de Nalco encontrou incompatibilidade e problemas de exeqüibilidade de prensa de colagem com a química de Ca(II), e não se observou nenhum benefício em propriedades ópticas.
Exemplo 6: Experimento de impregnação de solução pura [0173] Folhas de papel-base foram imersas na solução aquosa contendo OBA, CaCl2 e agentes complexantes. Ajustou-se a concentração a fim de que a melhora corresponderá a razões de formulação de prensa de colagem semelhantes (mas sem amido).
[0174] As tabelas abaixo mostram os resultados de:
• Melhora de agente complexante em 4 libras/tonelada de papel • Melhora de CaCl2 em 15 libras/tonelada de papel • Melhora de OBA de 0, 10, 20, 40, 60, e 80 libras/tonelada de papel.
• Uso-se SUS Leucophor e BCW Leucophor como OBA.
[0175] A partir dos resultados, que estão mostrados nas tabelas seguintes e graficamente nas Figuras 8, 9, e 10, é óbvio que o ganho de brancura pode ser confirmado para os agentes complexantes. Observou-se também que FAS resultou em substancial ganho de brilho.
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SUS . Leucophor- Ganho . de brancura por agentes complexantes
OBA#/ ton Controle c/CaCl2 EDTA DTPA AR-490 PSS FAS CARTACOAT
0 118,4 117,5 118,1 117,9 118,0 120,1 117,6
10 143,5 143,2 142,6 141,3 143,2 146,7 143,3
20 147,0 148,6 147,8 147,2 149,0 150,2 149,2
40 149,5 150,4 150,7 149,8 150,6 151,8 151,1
60 149,9 150,5 150,7 150,3 150,9 151,4 151,6
80 149,6 149,6 149,8 149,2 149,6 150,0 150,5
SUS Leucophor - Ganho de brilho por FAS
OBA #/ton Controle c/CaCl2 FAZ
0 86,3 87,5
10 89,5 91,1
20 90,4 91,6
40 90,6 91,9
60 90,4 91,8
80 90,6 91,8
BCW Leucophor - Ganho de brilho por FAS
OBA #/ton Controle c/CaCl2 FAZ
0 86,3 87,5
10 89,0 90,7
20 89,7 91,2
40 90,2 91,4
60 90,2 91,5
80 89,9 91,4
Exemplo 7: UV e foto-estabilidade devido a agentes complexantes em Ca(II) [0176] Executou-se um tratamento em prensa de colagem em escala laboratorial, semelhante ao Exemplo 1. As folhas de papel tratadas foram então submetidas a condições de envelhecimento:
(1) Executou-se o envelhecimento por UV dentro de caixa de luz fechada com UV (luz negra) sobre o lado de feltro por 24 horas.
(2) Executou-se foto-envelhecimento dentro de uma caixa de luz fechada com luz natural (lâmpada fluorescente) sobre o lado de feltro por 24 horas.
(3) Testaram-se as propriedades ópticas de papel antes e após exposição.
[0177] EDTA- Ca(II), DPTA-Ca(II), FAS-Ca(II), (mas não pelo próprio PEG-Ca(II); sinergia de PEG: PEG/FAS-Ca(II), PEG/EDTA-Ca(II), PEG/DTPA-Ca(II). A Figura 11 mostra dados de brilho e brancura de folha no lado de feltro antes e
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58/59 após exposição a UV e luz natural. A Figura 12 mostra um efeito sinérgico de adição de PEG ao Ca(II) sobre UV e foto-estabilidade antes e após exposição de 24 horas a UV e luz natural.
Exemplo 8: Líquido iônico é eficaz como agente complexante [0178] Executou-se um tratamento em prensa de colagem em escala laboratorial, semelhante ao Exemplo 1. Na formulação de prensa de colagem foram usadas 15 libras de CaCl2 e 40 libras de OBA (BCW Leucophor) com base em 100 libras de amido/tonelada de papel.
[0179] Usou-se um líquido iônico, BMIM (tiocianato de 1-butil-3-metilimidazólio) como um aditivo de interesse e se comparou com EDTA de sódio (VERSENE-100) e EDTA de tetrametil amônio. Todas as substâncias químicas foram aplicadas a 5 libras por 100 libras de amido.
[0180] Surpreendentemente, descobriu-se que um líquido iônico pode agir como um agente complexante e melhorar as propriedades ópticas de papel. Mostram-se os resultados na tabela abaixo.
Brancura CIE de folha tratada
Controle de Ca(II) 145,4
EDTA Ca(II) 146,9
EDTA de tetrametil amônio Ca(II) 146,3
BMIM Ca(II) (tiocianato de 1-butil-3-metilimidazólio) 147,1
[0181] Testaram-se também propriedades de impressão a jato de tinta em algumas das amostras de papel, e comparou-se com controle de CaCl2 assim como com um controle de papel HP Ca(II) comercial. Mostram-se os resultados na tabela abaixo. Todas as propriedades de impressão estão dentro dos alvos de especificação.____________________________________________________________________
Densidade de preto HP DJ6122 % transferência tempo de secagem de HP DJ6122 Escala de cor HP B9180
Controle Ca(II) 1,49 2% 214162
1,51 1% 215187
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EDTA Ca(II) 1,50 2% 213771
1,50 2% 212630
BMIM Ca(II) (tiocianato de 1- 1,51 7% 212667
butil-3-metil-imidazólio) 1,50 10% 212183
Papel HP comercial 1,48 13% 206344
1,51 13% 210351
[0182] Tal como usadas do começo ao fim, usam-se faixas como uma simplificação para descrever cada e todo valor que está dentro da faixa, incluindo todas as subfaixas da mesma.
[0183] São possíveis numerosas modificações e variações na presente invenção à luz dos ensinamentos acima. Portanto, compreende-se que dentro da abrangência das reivindicações anexas, a invenção pode ser praticada diferentemente de como foi aqui especificamente descrita.

Claims (15)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Composição para uso em fabricação de papel, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende:
    um sal solúvel em água de um metal divalente;
    um agente complexante para o metal divalente; e um agente de branqueamento óptico;
    em que o metal divalente é selecionado do grupo consistindo em cálcio, magnésio, bário, zinco, ou uma combinação dos mesmos.
  2. 2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o dito sal está presente em uma quantidade suficiente para atingir de 0,02 g/m2 a 4 g/m2 de sal sobre um substrato de papel.
  3. 3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o sal é um sal de cálcio(II).
  4. 4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o sal compreende uma combinação de sais de metais divalentes.
  5. 5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende ainda amido, e em que o agente complexante está presente em uma quantidade variando de 0,01 libra/100 libras de amido a 100 libras/100 libras de amido.
  6. 6. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o agente complexante é selecionado do grupo consistindo em fosfonato orgânico, fosfato, ácido carboxílico, ditiocarbamato, sal de EDTA, sal de EGTA, sal de DTPA, éter coroa, EDTA, sal dissódico de EDTA, sal tetrassódico de EDTA, sal trissódico de EDTA, sal de magnésio dissódico de EDTA, sal de cálcio dissódico de EDTA, sal de di-amônio de EDTA, sal de di-potássio de EDTA, sal de tri-potássio de EDTA, sal de di-lítio de EDTA, sal de tetrametil amônio de
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    2/3
    EDTA, sal de cálcio de EDTA, sal de magnésio de EDTA, sal de alumínio de EDTA, poli(ácido acrílico), sal de poli(ácido acrílico), polissorbato, sal de ácido poli(4-estireno sulfônico), glicerol formal, ácido formamidina sulínico, hipofosfito de sódio, hipofosfito de potássio, hipofosfito de cálcio, fosfonato orgânico, fosfato orgânico, ácido carboxílico, ditiocarbamato, sorbitol, ácido sórbico, éter de celulose, CMC celulose, hidroxietil celulose, PEG, derivado de PEG, PPG, derivado de PPG, líquidos iônicos, tiocianato de 1-butil-3-metil-imidazólio, alquil imidazólios, tiocianato de 1-etil-3-metil-imidazólio, acetato de 1-etil-3-metilimidazólio, metil sulfato de 1-etil-3-metil-imidazólio, metil imidazólio, sais dos mesmos, ou uma combinação dos mesmos.
  7. 7. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende ainda um agente de colagem, e em que o agente de branqueamento óptico está presente em uma quantidade variando de 10 a 100 libras por 100 libras de agente de colagem.
  8. 8. Método para fabricar uma folha de gravação, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende contatar um substrato de papel compreendendo uma pluralidade de fibras celulósicas; e uma composição, como definida na reivindicação 1, para produzir uma folha de gravação.
  9. 9. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o contato é executado em uma prensa de colagem.
  10. 10. Método para formar uma imagem, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende formar uma imagem com um dispositivo de impressão sobre uma superfície de uma folha de gravação, a dita folha de gravação sendo obtida por um método para fabricar uma folha de gravação, como definida na reivindicação 8 ou 9.
  11. 11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo
    Petição 870190126258, de 02/12/2019, pág. 70/71
    3/3 fato de que o dispositivo de impressão é uma impressora a jato de tinta.
  12. 12. Folha de gravação, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende um substrato de papel compreendendo uma pluralidade de fibras celulósicas; uma composição, como definida na reivindicação 1.
  13. 13. Folha de gravação, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADA pelo fato de que o sal está presente em uma quantidade de 0,02 g/m2 a 4 g/m2 da folha de gravação.
  14. 14. Folha de gravação, de acordo com a reivindicação12,
    CARACTERIZADA pelo fato de que o agente complexante está presente emuma quantidade variando de 0,01 libra/tonelada de folha de gravação a100 libras/tonelada de folha de gravação.
  15. 15. Folha de gravação, de acordo com a reivindicação12,
    CARACTERIZADA pelo fato de que o agente de branqueamento óptico está presente em uma quantidade variando de 0,005 a 4 por cento em peso com base no peso da folha de gravação.
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