PT100653B - Processo de producao de papel - Google Patents
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Description
MEMÓRIA DESCRITIVA
O presente invento refere-se a um processo para melhorar a eliminação de água e a retenção na produção de papel, onde um agente aniónico de retenção, com base em amidos, derivados da celulose ou gomas de guar, sem grupos catiónicos, e uma solução ácida de um composto de alumínio, se juntam à matéria prima que contém fibras com lenhocelulose e cargas opcionais. 0 pH da matéria prima antes da adição do composto de alumínio deverá ser no mínimo cerca de 6 a fim de se obterem na matéria prima os complexos catiónicos de hidróxido de alumínio pretendidos. 0 presente invento é eficiente em matéria de custos e insensível ao teor em cálcio na ”água branca.
Antecedentes
Na produção de papel, uma matéria prima constituída por fibras para fabrico de papel, água e normalmente um ou mais aditivos, é transportado até à cabeça distribuidora da máquina de papel. A cabeça distribuidora distribui a matéria prima uniformemente ao longo da largura da tela metálica, de modo a formar-se uma camada de papel uniforme por eliminação de água, prensagem e secagem. 0 pH da matéria prima é importante pela possibilidade de se produzirem certas qualidades no papel e pela escolha de aditivos. Um grande número de fábricas de papel, em todo o mundo, mudaram, na última década, de matérias primas ácidas para matérias primas no estado neutro ou alcalino. Inter alia, isto deve-se à possibilidade de se usar carbonato de cálcio como carga, o que produz um papel altamente branco e a um preço muito competitivo.
Na produção de papel pretende-se uma melhor eliminação de água e retenção. Uma melhor eliminação de água (drenagem) significa que a velocidade da máquina de papel pode ser aumentada e/ou o consumo de energia reduzido nas secções seguintes de prensagem e secagem. Além disso, uma melhor retenção de partículas finas, cargas, colas e outros aditivos irá reduzir as quantidades adicionadas e simplificar a reciclagem da água branca.
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As fibras e a maior parte das cargas - os componentes principais no fabrico do papel - transportam uma carga superficial negativa, por natureza, isto é, são aniónicas. Já se sabia melhorar a eliminação de água e o efeito de retenção por alteração do valor total e da distribuição destas cargas. Normalmente junta-se à matéria prima amido onde se introduziram grupos catiónicos, devido à sua forte atracção para as fibras que contêm celulose aniónica. Este efeito é no entanto reduzido em fábricas onde a água branca é dura, devido à competição, pelos locais aniónicos, entre o amido catiónico e os iões cálcio. Para obter resultados mais eficazes, pensou-se que deveria haver um equilíbrio adequado entre os grupos catiónicos e aniónicos no amido. Os amidos onde se tenham introduzido grupos catiónicos e aniónicos, são chamados anfotéricos e são já bem conhecidos no fabrico do papel.
É já conhecida a combinação de amido catiónico de batata ou de amido anfotérico com compostos de alumínio para melhorar ainda mais o efeito. Em R. Trksak, Tappi Papermakers Conference 1990, pp. 229-237, usam-se sistemas de amido catiónico de batata ou amido anfotérico de milho amarelo e cloreto de polialumínio (PAC), alúmen ou cloreto de alumínio, para melhorar a drenagem e a retenção, em condições alcalinas. Em P.H. Brouwer, Tappi Journal, 74(1), pp 170-179 (1991), o alúmen é combinado com amido aniónico para melhorar a eliminação de água bem como o brilho e a resistência do papel de embrulho. Neste caso, o pH da pasta, bem como o da água branca é de 4,4 e a adição de alúmen é de 50 kg/ton de pasta.
O invento invento refere-se a um processo para melhorar a eliminação de água e a retenção de partículas finas, cargas, colas e outros aditivos no fabrico de papel onde um agente aniónico de retenção, sem grupos catiónicos, e tuna solução ácida de um composto de alumínio, são adicionados à matéria prima de fibras com lenhocelulose.
invento refere-se assim a um processo de produção de pa
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pel sobre uma tela metálica, por formação e eliminação de água de uma matéria prima de fibras contendo lenhocelulose e cargas opcionais, onde um agente aniónico de retenção com base em amidos, derivados de celulose ou gomas de guar, sem grupos catiónicos, e uma solução ácida de um composto de alumínio, são adicionados à matéria prima, a qual, antes da adição do composto de alumínio, tem um pH entre cerca de 6 e cerca de 11.
De acordo com o presente invento, verificou-se que, juntando uma solução ácida, contendo um composto de alumínio, a uma matéria prima com um pH de pelo menos cerca de 6, é possível obter uma interacção entre os complexos catiónicos de hidróxido de alumínio criados na matéria prima e os grupos aniónicos do agente de retenção e das fibras de celulose.
Como acima se mencionou, usa-se convencionalmente, no fabrico de papel, amido onde se tenham introduzido grupos catiónicos. É vantajoso, contudo, usar amido aniónico pois que é muito mais fácil e mais barato introduzir grupos aniónicos, como os grupos fosfato, do que introduzir grupos catiónicos, como os grupos de amino terciário ou de amónio quaternário. De acordo com o presente invento, verificou-se que um agente aniónico de retenção, que é adequadamente um amido aniónico, sem grupos catiónicos, combinado com uma solução ácida contendo um composto de alumínio, dá melhor eliminação de água e retenção às matérias primas neutras ou alcalinas, com economia eficaz.
Os componentes podem ser adicionados à matéria prima por uma ordem arbitrária. De preferência, os complexos catiónicos de hidróxido de alumínio formam-se na presença de fibras contendo lenhocelulose. O invento refere-se, portanto, especialmente à adição de um agente de retenção e de um composto de alumínio a uma matéria prima de fibras contendo lenhocelulose, onde a adição é separada da adição de cargas opcionais. Também de preferência, a adição do agente de retenção é separada da adição do composto de alumínio à matéria prima. Obtém-se um melhoramento considerável, em comparação com as técnicas da arte anterior, quando o agente aniónico de retenção, sem grupos
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Case 3130 catiónicos, se junta primeiro, e depois a solução ácida contendo um composto de alumínio. O melhor efeito obtém-se, contudo, se o composto de alumínio for adicionado primeiro, seguido do agente aniónico de retenção. Quando se junta à matéria prima um coloide inorgânico catiónico, além do composto de alumínio e do agente aniónico de retenção, é conveniente juntar o referido coloide depois da adição do composto de alumínio. De preferência o composto de alumínio é adicionado primeiro, seguido do agente de retenção e, como terceiro componente, o coloide inorgânico catiónico.
Um agente aniónico de retenção usado no presente processo baseia-se num polissacárido do grupo dos amidos, derivados da celulose ou de gomas de guar. 0 agente aniónico de retenção, sem grupos catiónicos, contém grupos carregados negativamente (aniónicos) e nenhum grupo catiónico introduzido. Os derivados da celulose são, p. ex., as carboxialquilceluloses como a carboximetilcelulose (CMC). 0 agente aniónico de retenção é adequadamente um amido aniónico. Ainda que se possam obter as vantagens do presente invento com quaisquer agentes aniónicos de retenção baseados em polissacáridos sem grupos catiónicos, o presente invento será descrito, na especificação seguinte, em relação ao uso de amido aniónico.
Os grupos aniónicos, que podem ser naturais ou introduzidos por tratamento químico, são, adequadamente, os fosfatos, fosfonatos, sulfatos, sulfonatos ou grupos ácido carboxílico. De preferência os grupos são os fosfatos devido ao custo relativamente baixo para introdução desses grupos. Além disso, a elevada densidade de carga aniónica dos grupos fosfato aumenta a reactividade no sentido da obtenção de complexos catiónicos de hidróxido de alumínio.
A quantidade de grupos aniónicos, especialmente de fosfatos, no amido, influencia a eliminação de água e o efeito de retenção. 0 teor total em fósforo no amido é uma fraca medida dos grupos aniónicos pois que o fósforo é inerente nos grupos fosfato ligados por covalência bem como nos lípidos. Os lípidos
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são certas substâncias gordas onde, no caso do amido, os fosfolípidos e especialmente os lisofosfolípidos são importantes. Assim, o teor em fósforo refere-se ao fósforo dos grupos fosfato ligados por covalência à amilopectina do amido. 0 teor em fósforo situa-se adequadamente na gama de cerca de 0,01 até cerca de 1% de fósforo na substância seca. 0 limite superior não é crítico mas tem sido escolhido por razões económicas. De preferência, o teor situa-se na gama de 0,04 até 0,4% de fósforo na substância seca.
amido aniónico pode ser preparado a partir de produtos agrícolas como batatas, milho, cevada, trigo, tapioca, mandioca, sorgo ou arroz ou a partir de produtos refinados como o milho amarelo ceroso. Os grupos aniónicos são naturais ou introduzidos por tratamento químico. Usa-se, adequadamente, amido de batata. De preferência usa-se amido natural de batata, pois que contém uma quantidade apreciável de grupos monoésterfosfato ligados por covalência (entre cerca de 0,06 e cerca de 0,1% de fósforo na substância seca) e o teor em lípidos é muito baixo (cerca de 0,05% na substância seca). Uma outra concretização preferida do invento é usar amido fosfatado de batata.
composto de alumínio usado de acordo com o presente invento é já anteriormente conhecido per se no uso do fabrico do papel. Pode ser usado qualquer composto de alumínio que possa ser hidrolisado em complexos catiónicos de hidróxido de alumínio na matéria prima. 0 composto de alumínio é, adequadamente, o alúmen, cloreto de alumínio, nitrato de alumínio ou um composto de polialumínio. Os compostos de polialumínio mostram uma intensidade e estabilidade da carga catiónica, mais pronunciadas sob condições neutras ou alcalinas do que o alúmen, cloreto de alumínio e nitrato de alumínio. Portanto o composto de alumínio será de preferência um composto de polialumínio.
Como exemplo de compostos adequados podem mencionar-se os compostos de polialumínio de fórmula geral
Aln(OH)mX3n_m (I) onde
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X é um ião negativo como Cl-, N03 - ou CH3COO-, e cada nem são números positivos tais que 3n-m é maior do que zero.
De preferência X é Cl- e estes compostos de polialumínio são conhecidos como cloretos de polialumínio (PAC). Em solução aquosa estes compostos desenvolvem complexos polinucleares de iões de alumínio hidrolisados, onde a constituição dos complexos depende, p. ex., da concentração e do pH.
composto de polialumínio pode também conter aniões do ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido polifosfónico, ácido crómico, ácido bicrómico, ácido silícico, ácido cítrico, ácido oxálico, ácidos carboxílicos ou ácidos sulfónicos. De preferência o anião adicional é o ião sulfato. São exemplo dos compostos de polialumínios preferidos, contendo sulfato, os clorossulfatos de polialumínio.
Os compostos de polialumínio são básicos, onde a basicidade é definida como a razão
Basicidade = (m/3n)xl00 (II) onde nem são números positivos de acordo com a fórmula I. A basicidade situa-se, adequadamente, na gama de 10 até 90% e, de preferência na gama de 20 até 85%.
Um exemplo de um composto de polialumínio, disponível no comércio, é o Ekoflock, produzido e vendido por Eka Nobel AB na Suécia. Neste, a basicidade é de cerca de 25% e o teor em sulfato e de alumínio é de cerca de 1,5 e 10% em peso, respectivamente, onde o teor em alumínio é calculado como Al203. Nas soluções aquosas o complexo dominante é A13(OH)4 5+ que, após diluição em maior ou menor grau, se transforma em A113O4(OH)247+· Também estão presentes compostos de alumínio não hidrolisados, como o A1(H2O)6 3+.
Outros exemplos de compostos deste tipo, disponíveis no comércio, são o Sachtoklar(R) isento de sulfato, vendido por Sachtleben Chemie na Alemanha, e WAC contendo sulfato, vendido por
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Atochem em França e o composto de cloreto de polialumínio altamente básico, Locron, vendido pela Hoechst AG na Alemanha.
efeito da adição do composto de alumínio depende muito do pH da matéria prima bem como do da solução que contém o composto de alumínio. Segundo o invento, a adição do composto de alumínio a um pH da matéria prima na gama de cerca de 6 até cerca de 11, aumenta nitidamente a velocidade de eliminação de água e o grau de retenção. Antes da adição do composto de alumínio, o pH da matéria prima situa-se adequadamente na gama de 6 até 10 e ainda mais adequadamente na gama de 6,5 até 10. Antes da adição do composto de alumínio, o pH da matéria prima situa-se de preferência na gama de 6,5 até 9,5 e ainda com maior preferência na gama de 7 até 9.
Dependendo do efeito de tamponagem da matéria prima, o pH da matéria prima após a adição do composto de alumínio deverá estar na gama de cerca de 6 até cerca de 10. Após a adição do composto de alumínio, o pH da matéria prima situa-se, adequadamente, na gama de 6,5 até 9,5. De preferência, após a adição do composto de alumínio, o pH da matéria prima situa-se na gama de 7 e 9.
Quando a matéria prima é neutra ou alcalina o pH na solução que contém o composto de alumínio deve ser ácido para que na sua adição à matéria prima se possam desenvolver os complexos catiónicos de hidróxido de alumínio. O pH da solução é adequadamente inferior a cerca de 5,5 e, de preferência, o pH situa-se na gama de 1 até 5.
A carga catiónica dos vários complexos de hidróxido de alumínio decresce com o tempo, efeito que é especialmente pronunciado quando o teor em cálcio da água branca é baixo. A perda do carácter catiónico influencia especialmente a retenção de partículas finas e aditivos mas a eliminação de água é também influenciada. É portanto importante que os compostos de alumínio sejam adicionados pouco antes da matéria prima entrar na tela metálica para formar papel. Adequadamente, junta-se à matéria
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prima o composto de alumínio menos do que cerca de 5 minutos antes da matéria prima entrar na tela metálica para formar o papel. De preferência, o composto de alumínio é adicionado à matéria prima menos de 2 minutos antes da matéria prima entrar na tela metálica para formar papel.
 quantidade de agente aniónico de retenção adicionada pode estar na gama de cerca de 0,05 até cerca de 10% em peso, com base nas fibras e cargas opcionais, secas. A quantidade de agente aniónico de retenção situa-se adeguadamente na gama de 0,1 até 5% em peso e, de preferência, na gama de 0,2 até 3% em peso, com base nas fibras e cargas opcionais, secas.
A quantidade de composto de alumínio adicionada pode situar-se na gama de cerca de 0,001 até cerca de 0,5% em peso, calculada como A12O3 e baseada no peso de fibras e cargas opcionais, secas. A quantidade de composto de alumínio situa-se, adequadamente na gama de 0,001 até 0,2% em peso, calculada como A12O3, com base nas fibras e cargas opcionais, secas.
Nas fábricas de papel onde o teor em iões cálcio e/ou em magnésio na água branca seja elevado, é frequentemente difícil produzir eficientemente papel de boa qualidade. No fabrico de papel, normalmente o teor em magnésio é baixo, o que reduz o problema à presença de apenas iões cálcio. No caso da água branca estes iões positivos podem ter a sua origem na água da torneira, em aditivos como o gesso e/ou na pasta, p. ex., se se usar uma pasta descolorida. Os iões cálcio são adsorvidos sobre as fibras, partículas finas e cargas, neutralizando portanto os locais aniónicos. O resultado é um intumescimento restrito das fibras o que dá ligações de hidrogénio fracas e, portanto, papel de baixa resistência. Além disso o efeito dos agentes catiónicos de eliminação de água e de retenção adicionados é reduzido pois que a possibilidade de interacção electrostática foi restringida.
presente invento pode ser usado no fabrico de papel onde o teor em cálcio da água branca varie dentro de amplos limi-
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Case 3130 tes. Contudo, a melhoria da eliminação de água e de retenção de partículas finas e aditivos, comparadas com as técnicas da arte anterior, aumenta com o teor em cálcio, isto é, o presente processo é insensível a elevadas concentrações de cálcio. Portanto, o presente processo é usado adequadamente no fabrico de papel onde a água branca, obtida pela eliminação de água da matéria prima na tela metálica, contenha pelo menos cerca de 50 mg Ca2+/litro. De preferência a água branca contém mais de 100 mg Ca2+/1 e o sistema é ainda eficaz a um teor de 2 000 mg Ca2+/1.
Na produção de papel segundo o invento, podem juntar-se à matéria prima aditivos dos tipos convencionais. São exemplos destes aditivos as cargas e as colas. São exemplos destas cargas o giz ou carbonato de cálcio, terra de porcelana, caolino, talco, gesso e dióxido de titânio. O giz ou carbonato de cálcio tem um efeito de tamponagem quando se junta à matéria prima a solução ácida contendo o composto de alumínio. Isto significa que o decréscimo de pH será baixo, o que é especialmente vantajoso quando se desenvolvem os complexos catiónicos de hidróxido de alumínio. Usa-se portanto, de preferência, carbonato de cálcio como carga, quando a matéria prima é neutra ou alcalina. As cargas são usualmente adicionadas sob a forma de suspensão pastosa em água, nas concentrações convencionais usadas para estas cargas. São exemplos de colas, o dímero de alquilceteno (AKD), anidrido alquil- ou alcenil-succínico (ASA) e colofónia. De preferência usa-se AKD como cola, em combinação com o presente processo.
Na produção de papel segundo o invento, podem também ser adicionados à matéria prima coloides inorgânicos catiónicos convencionais. 0 efeito destes coloides catiónicos adicionados é bom, mesmo quando o teor em cálcio da água branca é elevado. Os coloides são adicionados à matéria prima sob a forma de dispersões, normalmente denominadas sóis, que, devido à grande razão superfície/volume, evitam a sedimentação por gravidade. Os termos coloide e coloidal indicam partículas muito pequenas. São exemplos de coloides inorgânicos catiónicos, os sóis de
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Case 3130 óxido de alumínio e os sóis de base de sílica modificada à superfície. Os coloides são, adequadamente, sóis à base de sílica. Estes sóis podem ser preparados a partir dos sóis comerciais de sílica coloidal e de sóis de sílica, constituídos por ácido silícico polimérico preparado por acidíficação de silicatos de metais alcalinos. Os sóis reagem com um sal básico de um metal polivalente, adequadamente o alumínio, para dar às partículas do sol uma carga superficial positiva. Estes coloides estão descritos no pedido PCT WO 89/00062.
A quantidade de coloide inorgânico catiónico adicionado pode situar-se na gama de cerca de 0,005 até cerca de 1,0% em peso, com base nas fibras e cargas opcionais, secas. A quantidade de coloide inorgânico catiónico situa-se adequadamente na gama de 0,005 até 0,5% em peso e, de preferência, na gama de 0,01 até 0,2% em peso, com base nas fibras e cargas opcionais, secas.
A adição do composto de alumínio pode também ser dividida em duas partes para contrariar a influência do chamado lixo aniónico. O lixo tende a neutralizar os compostos catiónicos adicionados, antes deles alcançarem a superfície das fibras aniónicas, reduzindo portanto o pretendido efeito de eliminação de água e de retenção. Uma parte da solução que contém o composto de alumínio pode, portanto, ser adicionada muito antes da matéria prima entrar na rede metálica para formar papel, para dar tempo suficiente para actuar como apanhador de lixo aniónico (ATC). 0 resto da solução é adicionado pouco antes da matéria prima entrar na tela metálica, de modo a desenvolverem-se e a manterem-se os complexos catiónicos de hidróxido de alumínio que podem interagir com os grupos aniónicos do agente de retenção e das fibras de celulose. Por exemplo, podem usar-se como ATC, 30% da quantidade de composto de alumínio na solução que contém o composto de alumínio, e os restantes 70% da quantidade de composto de alumínio para formar complexos catiónicos.
A produção de papel refere-se à produção de papel, cartão,
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papelão ou pasta sob a forma de folhas ou de camadas, por formação e eliminação de água de uma matéria prima de fibras contendo lenhocelulose, numa tela metálica. As folhas ou camadas de pasta destinam-se às subsequente produção de papel após se ensopar com água das folhas ou camadas, secas. As folhas ou camadas de pasta estão frequentemente isentas de aditivos, mas podem estar presentes, durante a produção, agentes de eliminação de água ou de retenção. O presente processo é adequadamente usado para a produção de papel, cartão ou papelão.
O presente invento pode ser usado no fabrico de papel a partir de diferentes tipos de fibras contendo lenhocelulose. 0 agente aniónico de retenção e o composto de alumínio podem p. ex. ser usados como aditivos de matérias primas que contenham fibras de pastas químicas, digeridas de acordo com o processo do sulfito, sulfato, soda ou de organo-solventes. Os componentes do presente invento podem também ser usados como aditivos de matérias primas que contenham fibras de pastas químicas termomecânicas (CTMP), pastas termomecânicas (TMP), pastas refinadas mecânicas, pastas de serradura ou pastas de fibras recicladas. A matéria prima pode também conter fibras das modificações destes processos e/ou combinações de pastas e a madeira pode ser branda ou rija. O invento é adequadamente usado no fabrico de papel de a partir de matérias primas que contenham fibras de pastas químicas. 0 teor em fibra da matéria prima é também adequadamente 50% em peso, calculado em relação à substância seca.
O invento e as suas vantagens estão ilustrados em maior pormenor nos exemplos seguintes que, contudo, apenas pretendem ilustrar o invento e não limitá-lo. As percentagens e partes, indicadas na descrição, reivindicações e exemplos, referem-se a percentagens em peso e a partes por peso, respectivamente, a menos que se indique outra coisa.
Exemplo 1
Nos testes seguintes determinou-se a eliminação de água nas matérias primas pelo Canadian Standard Freeness (CSF) Tester”,
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segundo a SCAN-C 21:65, após a adição do agente aniónico de retenção e da solução ácida contendo o composto de alumínio. Quando os componentes foram adicionados, agitou-se a matéria prima a 800 rpm e o tempo de residência para cada componente foi de 45 s para o primeiro e de 30 s para o segundo. A consistência da pasta foi de 0,3%, em peso, de substância seca. Após adição dos componentes, a matéria prima floculada passou para o analisador CSF e fizeram-se medições 35 s depois da última adição. A água recolhida é a medida do efeito de eliminação de água e é dada em ml CSF.
A água recolhida era muito límpida após a adição dos componentes, o que mostra um bom efeito de retenção de partículas finas pelas fibras da matéria prima, obtida pelo processo de acordo com o invento.
A matéria prima consistiu em fibras de uma pasta de sulfato, com 60% de madeira branda e 40% de madeira rija, refinada até 200 ml CSF, com 30% de carbonato de cálcio como carga.
cloreto de polialumínio (PAC) usado foi o Ekoflock da Eka Nobel AB, na Suécia, com uma basicidade de cerca de 25% e teores em sulfato e em alumínio de cerca de 1,5 e 10% em peso, respectivamente, onde o teor em alumínio era calculado como A12O3.
pH das soluções que continham o PAC e o alúmen era de 1,7 e 2,5, respectivamente, lidos no medidor de pH.
Os amidos usados foram preparados por cozimento a 95 °C durante 20 min. A consistência das soluções de amido, antes da adição à matéria prima, era de 0,5% em peso, em todas as experiências.
A Tabela I mostra os resultados dos ensaios de eliminação de água em que se juntou PAC à matéria prima, seguido de amido natural de batata. A quantidade de PAC adicionada era de 1,3 kg, calculada em Α12θ3 por ton de matéria prima seca, incluindo
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cargas. O pH da matéria prima era de 8,6 antes da adição de PAC e de 8,4 depois da referida adição. O teor em cálcio foi de 20 mg/1 de água branca. Para efeitos de comparação, realizaram-se também testes em que o amido de batata foi substituído por amidos sem grupos aniónicos. Ainda para comparação, realizaram-se também testes onde apenas se juntou à matéria prima amido natural de batata e amido natural de tapioca. Antes da adição dos aditivos, o efeito de eliminação de água da matéria prima com cargas era de 225 ml CSF. Os resultados, em ml CSF, estão indicados abaixo.
TABELA I
Amido, kg/ton de matéria prima seca
| Aditivos | 5 | 10 | 15 |
| NPS | 200 | 190 | 185 ml CSF |
| PAC + NPS (invento) | 275 | 345 | 365 ml CSF |
| NTS | 210 | 210 | 210 ml CSF |
| PAC + NTS | 230 | 235 | 215 ml CSF |
| PAC + NBS | 230 | 225 | 230 ml CSF |
onde
NPS = amido natural de batata
NTS = amido natural de tapioca
NBS = amido natural de cevada
PAC = cloreto de polialumínio
Como se pode ver na Tabela I, a adição de PAC e de amido natural de batata aumenta a eliminação de água, ao contrário da adição de amido natural de batata sozinho. Também o uso de amido natural de batata com PAC é muito mais eficiente do que as combinações de PAC com amidos naturais de tapioca ou de cevada que são tipos de amido sem grupos aniónicos. A diferença é especialmente pronunciada quando a quantidade de amido adicionada aumenta.
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Exemplo 2
A Tabela II mostra os resultados de ensaios de eliminação de água com a mesma matéria prima usada no Exemplo 1, onde PAC ou alúmen é adicionado à matéria prima seguido de amido natural de batata, ou por ordem inversa. A quantidade de PAC, bem como a de alúmen, adicionada era de 1,3 kg, calculada como A12O3 por ton de matéria prima seca, incluindo cargas. 0 pH da matéria prima era de cerca de 8,0 antes da adição de PAC ou alúmen, e de 7,8 depois da referida adição. 0 teor em cálcio na água branca era de 160 mg/1. Para efeitos de comparação, realizaram-se também testes em que o amido de batata foi substituído por amido natural de tapioca sem grupos aniónicos. Antes da adição dos aditivos, o efeito de eliminação de água da matéria prima com cargas foi de 240 ml CSF. Os resultados, em ml CSF, estão indicados abaixo.
TABELA II
Amido, kg/ton de matéria prima seca
| Aditivos | 10 | 15 |
| PAC + NPS | 430 | 490 ml CSF |
| NPS + PAC | 310 | 360 ml CSF |
| Alúmen + NPS | 435 | 460 ml CSF |
| NPS + Alúmen | 295 | 340 ml CSF |
| PAC + NPS (comp.) | 245 | 245 ml CSF |
| NTS + PAC (comp.) | 240 | 235 ml CSF |
onde
PAC = cloreto de polialumínio
Alúmen = sulfato de alumínio
NPS = amido natural de batata
NTS = amido natural de tapioca
Como se pode ver na Tabela II, é mais eficiente juntar o composto de alumínio antes do amido. Isto é válido tanto para o
PAC como para o alúmen. No que se refere à eliminação de água, o
PAC é geralmente mais eficiente do que o alúmen, qualquer que
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Case 3130 seja a ordem de adição. Além disso, o uso de amido natural de batata como agente de retenção é mais eficiente do que o uso de amido natural de tapioca.
Exemplo 3
A Tabela III mostra os resultados dos ensaios de eliminação de água, com a mesma matéria prima usada no Exemplo 1, onde se juntou PAC à matéria prima, seguido de amido natural de batata. A quantidade de PAC adicionada foi de 1,3 kg, calculada como AI2O3 por ton de matéria prima seca, incluindo cargas. A quantidade de amido adicionada foi de 15 kg por ton de matéria prima seca, incluindo cargas. O pH da matéria prima era de 8,6 após adição do carbonato, que desceu para entre 8 e 7,5 quando se juntou cloreto de cálcio para aumentar o teor em cálcio até 160 e 640 mg/1 de água branca”, respectivamente. 0 pH da matéria prima, após a adição de PAC, foi de 0,2 unidades de pH mais baixo do que antes da referida adição. Para efeitos de comparação, realizaram-se também testes onde o amido de batata foi substituído por amido catiónico de tapioca. O amido de tapioca foi cationizado até 0,25% N. Ainda para comparação, juntou-se à matéria prima apenas NPS numa série de experiências. Os resultados, em ml CSF, estão indicados abaixo.
TABELA III
Teor em cálcio, mg/1 de água branca
| Aditivos | 20 | 160 | 640 |
| Só matéria prima | 225 | 240 | 255 ml CSF |
| NPS (comp.) | 185 | 205 | 215 ml CSF |
| PAC + NPS | 365 | 490 | 505 ml CSF |
| PAC + CTS (comp.) | 350 | — | 225 ml CSF |
onde PAC = cloreto de polialumínio
NPS = amido natural de batata
CTS - amido catiónico de tapioca
Como se pode ver na Tabela III, a adição de amido natural
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de batata contendo grupos aniónicos aumenta mais a eliminação de água do que a adição de amido catiónico de tapioca. Com o amido de batata, a eficiência da eliminação de água aumenta com o teor em cálcio da água branca, enquanto que o efeito de eliminação de água com o amido catiónico de tapioca é intensamente reduzido com o aumento do teor em cálcio.
Exemplo 4
A Tabela IV mostra os resultados dos testes de eliminação de água, com a mesma matéria prima usada no Exemplo 1, com excepção de se terem usado 30% de terras de porcelana como carga em vez de carbonato de cálcio. Juntou-se à matéria prima PAC seguido de amido natural de batata, a um pH da matéria prima de
4,2, 8 ou 9,8. O pH da matéria prima, depois da adição de PAC, era de 4,2, 6,5 e 8,2 respectivamente. A quantidade de PAC adicionada era de 1,3 kg, calculada como AI2O3 por ton de matéria prima seca, incluindo cargas. A quantidade de amido adicionada foi de 15 kg por ton de matéria prima seca, incluindo a carga. 0 teor em cálcio na água branca foi de 20 mg/1. Para efeitos de comparação, juntou-se à matéria prima apenas NPS numa série de experiências. Os resultados, em ml CSF, estão indicados abaixo.
TABELA IV
| Aditivos | 4,2 | pH 8 | 9,8 |
| Só matéria prima | 295 | 310 | 300 ml CSF |
| NPS (comp.) | 250 | 270 | 265 ml CSF |
| PAC + NPS | 260 | 325 | 480 ml CSF |
onde
NPS = amido natural de batata
PAC = cloreto de polialumínio
Como se pode ver na Tabela IV, o efeito na eliminação de água da adição de PAC e de amido natural de batata aumenta a um
ΊΑ 059
Case 3130 pH de 8 e de 9,8, valores que te invento.
-18se situam na gama de pH do presenExemplo 5
A Tabela V mostra os resultados de ensaios de eliminação de água com a mesma matéria prima usada no Exemplo 1. Juntou-se alúmen à matéria prima, seguido de amido natural de batata, a um pH da matéria prima de 8. Após a adição de alúmen à matéria prima, o pH da matéria prima era de 7,8. A quantidade de alúmen adicionada foi de 1,3 kg, calculada como A12O3 por ton de matéria prima seca, incluindo cargas. A quantidade de amido adicionada foi de 5, 10 e 15 kg por ton de matéria prima seca, incluindo cargas. O teor em cálcio na água branca foi de 20 mg/1. Para efeitos de comparação, juntou-se alúmen à matéria prima antes do amido natural de batata, a um pH da matéria prima de 4,5. Depois da adição de alúmen o pH da matéria prima era de
4,3. A este pH baixo, substituiu-se o carbonato de cáálcio por terra de porcelana, como carga. Ainda para comparação, juntou-se à matéria prima apenas amido natural de batata, numa série de experiências. Antes da adição dos aditivos, o efeito de eliminação de água da matéria prima com cargas era de 225 ml CSF a pH 8 e de 300 ml CSF a pH 4,5. Os resultados, em ml CSF, estão indicados abaixo, como diferenças entre os resultados obtidos após e antes da adição dos aditivos às matérias primas.
TABELA V
Amido, kg/ton de matéria prima seca
| Aditivos | pH | 5 | 10 | 15 |
| NPS (comp.) | 8 | -25 | -35 | 40 ml CSF |
| Alúmen + NPS | 8 | +20 | +85 | +100 ml CSF |
| Alúmen + NPS (comp.) | 4,5 | -25 | +5 | +5 ml CSF |
onde NPS = amido natural de batata
Alúmen = sulfato de alumínio
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Como se pode ver na Tabela V, o efeito na eliminação de água do alúmen e amido natural de batata é inferior ou não é essencialmente alterado a um pH de 4,5,. valor que está abaixo da gama de pH do presente invento.
Claims (10)
- REIVINDICACÕES1 - Processo de produção de papel sobre uma tela metálica, por formação e eliminação de água de uma matéria prima (stock) de fibras contendo lenhocelulose e cargas opcionais, caracterizado por se adicionar, à matéria prima, um agente de retenção aniónico à base de amidos, derivados de celulose ou gomas de guar, sem grupos catiónicos, e uma solução ácida de um composto de alumínio, tendo a matéria prima, antes da adição do composto de alumínio, um pH na gama de cerca de 6 a cerca de 11.
- 2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o agente de retenção aniónico ser um amido aniónico.
- 3 - Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o agente de retenção aniónico ser amido natural de batata.
- 4 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o composto de alumínio ser um composto de polialumínio.
- 5 - Processo de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado por a quantidade do agente de retenção aniónico adicionada se encontrar na gama de cerca de 0,05 a cerca de 10 por cento em peso, com base nas fibras secas e cargas opcionais.
- 6 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o agente de retenção e o composto de alumínio serem adicionados à matéria prima em separado das cargas opcionais.
- 7 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o teor em iões cálcio na água branca ser de, pelo menos, cerca de 50 mg Ca2+/litro.
- 8 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o composto de alumínio ser adicionado a um pH da matéria prima na gama de 6 a 10.74 059Case 3130
- 9 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o composto de alumínio ser adicionado à matéria prima de fibras contendo lenhocelulose e às cargas opcionais, antes do agente de retenção aniónico.
- 10 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o composto de alumínio ser adicionado à matéria prima menos do que cerca de 5 minutos antes de entrar na tela metálica para formar o papel.
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