PT1266092E

PT1266092E - Método para a produção de papel

Info

Publication number: PT1266092E
Application number: PT00987489T
Authority: PT
Inventors: Jonni Ahlgren; Kimmo Strengell
Original assignee: Kemira Oyj
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2006-11-30
Also published as: EP1266092A1; CA2393242A1; DE60029141D1; US20030079848A1; EP1266092B1; AU2374101A; ES2267597T3; ATE331839T1; CA2393242C; US6712934B2; FI19992598A; WO2001040577A1; DE60029141T2

Description

ΡΕ1266092 1 DESCRIÇÃO "MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE PAPEL" A presente invenção refere-se a um método para a produção de papel e cartão, no qual é usada como auxiliar de retenção no sistema de retenção uma solução de um polímero catiónico em conjunto com uma mistura de micropartí-culas que contém uma argila intumescível do grupo esmecti-te.

Actualmente, é muito comum o uso de micropartí-culas no sistema de retenção da produção de papel, particularmente na produção de papel fino, sendo o objectivo uma melhoria adicional na eficiência do processo de produção. As vantagens da adopção do uso de micropartícuias incluem retenção melhorada, eliminação de água mais eficiente e melhor formação. As micropartícuias usadas mais eficazes são micropartículas à base de sílica coloidal de vários tipos, sólidas ou sol, e materiais naturais intumescíveis semelhantes à bentonite pertencendo ao grupo esmectite de argilas. Em vez de, ou além de um composto microparticula-do, é possível usar polímeros como auxiliares de retenção no sistema de retenção, os quais podem ser aniónicos, cati-ónicos ou não-iónicos, e que são caracterizados por um peso molecular elevado. 0 problema associado a estes compostos é a sua típica floculação excessiva, a qual deteriora as propriedades ópticas do papel. 2 ΡΕ1266092

Os silicatos podem ser minerais cristalinos naturais ou materiais sintéticos. Os silicatos sintéticos têm a vantagem de possuírem propriedades que podem ser melhor controladas, sendo que neste caso a eficiência do material microparticulado usado pode ser maximizada. Os silicatos sintéticos coloidais usados como auxiliares de retenção nos sistemas de retenção incluem, por exemplo, sílica coloidal e polissilicato, silicatos de alumínio, e silicatos de alumínio modificados com metais alcalinos e com metais alcalino-terrosos. 0 tamanho das partículas destes materiais é tipicamente de poucos nanómetros ou poucas dezenas de nanómetros, e são mais caros do que, por exemplo, a bentonite.

Os materiais do grupo esmectite das argilas naturais incluem a montmorilonite, a beidelite, a nontro-nite, a saponite e a sauconite, as quais são maioritariamente compostas por silicatos de alumínio, algumas delas contendo também, além de sódio, outros catiões, tais como magnésio, ferro, cálcio ou zinco. As esmectites incluem também a hectorite e a vermiculite, as quais são, por sua vez, compostas principalmente por silicato de magnésio e contêm também, em quantidade mais reduzida, outros catiões. As argilas naturais são tipicamente um pouco mais escuras do que os materiais sintéticos, devido às impurezas que nelas estão presentes. A bentonite é uma variedade de rocha composta 3 ΡΕ1266092 principalmente por montmorilonite (Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Parte 6, 4a edição, pág. 394). Contudo, o nome bentonite é vulgarmente usado também para produtos comerciais que contêm maioritariamente montmorilonite. Os materiais do tipo bentonite têm sido utilizados na produção de papel especialmente como materiais de adsorção de impurezas. A hectorite natural é maioritariamente composta por silicato de magnésio. Na hectorite, alguns dos iões de sódio permutáveis foram substituídos por iões de lítio. Adicionalmente, a estrutura contém também algum fluoreto. A bentonite é usada como auxiliar de retenção na produção de papel em conjunto com um polímero catiónico na patente US 4 753 710 da Allied Colloids. No processo de acordo com a patente, um polímero catiónico, preferencialmente polietilenoimina, um produto de poliamina-epiclori-drina, um polímero de cloreto de dialildimetilamónio, ou um polímero de monómeros acrílicos, foi adicionado a uma suspensão celulósica aquosa antes do último estádio de corte, e foi adicionada bentonite após este estádio de corte. Conseguiram-se deste modo propriedades melhoradas de retenção, eliminação de água, secagem e formação da teia. No sistema de micropartícuias de acordo com o método é usada bentonite, a qual é disponibilizada com o nome comercial de HYDROCOL.

Respectivamente, no método de produção de papel de acordo com a patente US 5 178 730 da Delta Chemicals, 4 ΡΕ1266092 antes do estádio de corte é adicionado à polpa um polímero catiónico, que é preferencialmente um derivado amina terciário ou quaternário de poliacrilamida, e depois do estádio de corte, antes da caixa de entrada, é adicionada hectorite natural numa proporção em peso de 0,5:1-10:1. Foi observado que a combinação de polímero e hectorite usada no método afecta de modo mais eficaz a retenção do material de enchimento e a eliminação da água do que, por exemplo, a bentonite usada de uma maneira correspondente. 0 método de acordo com a patente pode ser usado quer na produção de receitas de papel alcalinas, quer nas ácidas.

Na patente US 5 876 563 da Allied Colloids, é usado como auxiliar de retenção um amido catiónico, em conjunto com um polímero catiónico e um material microparticulado aniónico. O material microparticulado sugerido para utilização neste contexto é, por exemplo, bentonite, ou sílica coloidal, ou microgéis de polissili-cato, ou microgéis de ácido polissilícico, em conjunto com sílica coloidal modificada com alumínio, ou microgel de polissilicato modificado com alumínio, ou microgel de ácido polissilícico modificado com alumínio, sendo formada uma suspensão dos mesmos.

No pedido WO 99/14432 da Allied Colloids, o auxiliar microparticulado é preferencialmente bentonite, sílica coloidal, ácido polissilícico, microgel de polissilicato, ou uma versão dos mesmos modificada com alumínio. 5 ΡΕ1266092

Nas patentes finlandesas 67735 e 67736 é utilizada, em conjunto com uma cola hidrofóbica, uma combinação auxiliar da retenção que contém, em conjunto com um polímero, preferencialmente poliacrilamida, como componente aniónico um ácido silícico coloidal, bentonite, carboxime-tilcelulose ou poliacrilamida carboxilada. 0 uso de micropartículas de silicato em conjunto com um polímero catiónico num sistema de retenção é descrito na patente US 5 194 120 da Delta Chemicals. 0 catião prevalecente no silicato de metal amorfo sintético foi Mg, e o polímero foi preferencialmente um derivado amina ternário ou quaternário de poliacrilamida, sendo a sua proporção em peso de entre 0,03:1 e 30:1. Por este método, a retenção, a eliminação de água e a formação foram melhoradas usando quantidades de auxiliares de retenção mais pequenas do que anteriormente, conseguindo assim custos correspondentemente mais baixos.

De acordo com as nossas observações, quando a bentonite é usada em conjunto com a poliacrilamida, serve como material microparticulado eficaz no sistema de retenção. Comparado com isto, um silicato de metal sintético no qual o catião prevalecente é Mg não é, numa situação correspondente, tão eficaz como a bentonite.

Surpreendentemente, observámos que quando se utiliza uma mistura de micropartículas na qual a parte maior é constituída por bentonite ou hectorite, e à qual é adiei- 6 ΡΕ1266092 onada uma pequena quantidade de silicato de metal sintético tendo magnésio como catião prevalecente, a referida mistura serve de material microparticulado de forma mais eficaz do que qualquer um dos componentes da mistura, bentonite ou hectorite ou silicato de metal sintético, separadamente.

De acordo com a invenção, é assim proporcionado um método para produzir papel ou cartão de uma maneira em que são adicionados auxiliares de retenção à corrente de pasta de papel na passagem para a caixa de entrada da máquina de papel, a corrente de pasta de papel é encaminhada para a teia, é eliminada a água da pasta de papel de modo a formar a folha de papel contínua, e a folha de papel continua é seca, sendo o método caracterizado pelo facto dos auxiliares de retenção usados serem uma solução de polímero catiónico solúvel em água e uma mistura de micro-partículas que contém, na forma de uma suspensão, uma argila intumescível do grupo esmectite e um silicato de metal sintético coloidal, sendo magnésio o catião prevalecente no silicato de metal sintético na suspensão. A referida argila intumescível do grupo esmectite, a seguir referida no fascículo como o material de argila, é preferencialmente bentonite ou hectorite. A mistura de micropartícuias na forma de uma suspensão é preferencialmente preparada misturando o referido material de argila, preferencialmente bentonite ou hectorite, e o silicato de metal referido ainda enquanto 7 ΡΕ1266092 secos. É feita uma suspensão a partir da mistura seca formando uma pasta liquida da mistura seca com água, preferencialmente numa concentração de 1-20% e em especial preferencialmente numa concentração de aproximadamente 5%. A mistura de microparticulas pode ser transportada e armazenada na forma de uma suspensão, mas preferencialmente a mistura de microparticulas será transportada e armazenada numa forma seca, sendo preparada no sítio uma suspensão a partir da mesma imediatamente antes da utilização . A proporção do material de argila na mistura de microparticulas pode ser de 85-99% em peso e a do silicato de metal de 1-15% em peso. Preferencialmente, a proporção da mistura do silicato de metal sintético com o material de argila é de 0,03-0,1. A quantidade total da mistura de microparticulas a ser adicionada à pasta de papel é preferencialmente no mínimo de 0,05%, em especial preferencialmente de 0,1-0,25% do peso dos sólidos secos da pasta de papel.

De acordo com a invenção, os auxiliares de retenção são preferencialmente adicionados em passos, de modo a que seja primeiro adicionada a solução de polímero catiónico, seguindo-se-lhe um passo de processo de corte para separar os flocos, sendo adicionada a seguir a mistura de microparticulas na forma de suspensão. ΡΕ1266092 O uso da mistura de micropartículas de acordo com a invenção permite conseguir uma surpreendentemente boa retenção, pese embora o facto de que, quando o material de argila ou o silicato de metal sintético é usado sozinho como auxiliar de retenção, o resultado da retenção continua a ser inferior. Podemos assumir que a vantagem em termos de sinergia se baseia na capacidade do silicato adicionado simultaneamente em promover uma distribuição mais uniforme das partículas do material de argila na fase aquosa, em consequência do que a área da superfície das partículas do material de argila pode ser explorada de modo mais eficaz. Quando a mistura de micropartículas de acordo com a invenção é usada como auxiliar de retenção, a retenção do material de enchimento pode ser até 5 pontos percentuais mais elevada do que quando os componentes individuais da mistura são usados nas mesmas quantidades de dosagem. Um resultado semelhante é obtido para a retenção total, embora a alteração não seja tão claramente observável como no que refere à retenção do material de enchimento, uma vez que o material de enchimento constitui a maior parte da fracção da pasta de papel que é mais difícil de reter na teia. A reprodutibilidade dos resultados da medição é particularmente significativa; sem excepção, com a mistura obtém-se sempre um melhor resultado na retenção, independentemente das condições de produção, do que com os componentes individuais da mistura. Além disso, a cor da mistura de micropartículas é um pouco mais clara do que a da bentonite pura. 9 ΡΕ1266092

Com o uso da mistura de micropartícuias de acordo com a invenção consegue-se uma elevada retenção usando uma quantidade mais pequena de auxiliar de retenção, em comparação com o uso dos componentes individuais da mistura. Neste caso, por exemplo, problemas relacionados com o pó e os consequentes problemas de manuseamento são diminuídos. O coeficiente de eficiência do uso da micropartículas é aumentado, uma vez que a eficiência atingida pode ser mantida constante e a quantidade de material a ser adicionado pode ser reduzida. 0 silicato de metal sintético de acordo com a invenção terá de ter uma capacidade de permuta de catiões suficientemente elevada e preferencialmente controlável. Tipicamente, o catião permutável pode ser, por exemplo, Li+. 0 catião prevalecente é magnésio, tal como, por exemplo, o produto vendido com o nome comercial de Laponite. 0 material de argila pode ser qualquer bentonite comercial ou material do tipo bentonite, tal como montmorilonite, beidelite, nontronite, saponite, vermiculite ou hectorite, ou uma versão quimicamente modificada das mesmas. Uma bentonite particularmente vantajosa que pode ser usada é, por exemplo, o produto da Kemira Chemicals vendido com o nome comercial de Altonit SF ou hectorite natural. O polímero catiónico usado na invenção pode ser produzido de forma vantajosa co-polimerizando acrilamida com um monómero catiónico ou metacrilamida com um monómero 10 ΡΕ1266092 catiónico. 0 peso molecular do polímero catiónico é preferencialmente de pelo menos 500.000, e é adicionado à pasta de papel preferencialmente numa quantidade de pelo menos 0,02%, em especial preferencialmente de 0,03-0,05% do peso dos sólidos secos da pasta de papel. O polímero catiónico usado na invenção pode ser qualquer copolímero de acrilamida e/ou metacrilamida, preparado usando pelo menos, como um dos co-monómeros, um monómero cationicamente carregado ou cationicamente carre-gável. Tais monómeros incluem cloreto de metacriloiloxi-etiltrimetilamónio, cloreto de acriloiloxietiltrimetilamó-nio, cloreto de 3-(metacrilamido)propiltrimetilamónio, cloreto de 3-(acriloilamido)propiltrimetilamónio, cloreto de dialildimetilamónio, acrilato de dimetilaminoetilo, metacrilato de dimetilaminoetilo, dimetilaminopropilacri-lamida, dimetilaminopropilmetacrilamida, ou um monómero similar. O polímero pode também conter outros monómeros que não acrilamida, metacrilamida ou algum monómero catiónico ou cationizável. O polímero catiónico pode ser também um polímero que foi tratado posteriormente para o transformar em catiónico, por exemplo um polímero preparado a partir de poliacrilamida ou polimetacrilamida usando as reacções de Hofmann ou Mannich. O polímero catiónico pode ser preparado por métodos convencionais de polimerização com iniciação por 11 ΡΕ1266092 radicais, e como produto pode ser tanto um pó seco como uma emulsão de uma solução de polímeros num meio orgânico.

Antes do doseamento, é preparada com o polímero preferencialmente uma solução a 0,05-0,5%, em especial preferencialmente uma solução a 0,1-0,3%, essa solução podendo ser ainda mais diluída antes do ponto de alimentação, de modo a assegurar uma boa mistura.

Observou-se que o método de acordo com a invenção é robusto no que se refere a várias combinações de testes, polpas e materiais de enchimento. A pasta de papel e a sua polpa inicial podem, por exemplo, ser compostas por uma polpa química ou uma polpa mecânica convencionais, ou por outros materiais em bruto convencionais utilizados para fazer papel, tal como papel reciclado. O material de enchimento, que pode ser, por exemplo, carbonato de cálcio moído ou precipitado, caulino, caulino calcinado, talco, dióxido de titânio, gesso, material de enchimento inorgânico ou orgânico sintético, sendo contudo preferencial o carbonato de cálcio, é incorporado na polpa por um método convencional antes da adição do polímero catiónico. O método de acordo com a invenção pode ser usado em qualquer aparelho convencional para fazer papel ou cartão. Além disso, o método não é crítico no que respeita ao efeito do tipo de silicato de metal sintético ou à proporção da mistura de bentonite e silicato de metal.

Pelo método de acordo com a invenção, a retenção pode ser melhorada mais do que em comparação com métodos 12 ΡΕ1266092 anteriores conhecidos e, ao mesmo tempo, se assim desejado, a quantidade do auxiliar de retenção necessário pode ser reduzida, em consequência do que quaisquer efeitos perniciosos causados pelo seu uso serão mais ligeiros. A invenção e os seus modelos de realização são descritos abaixo com a ajuda de vários exemplos; no entanto, a finalidade dos exemplos não é a de restringir o âmbito da invenção.

Exemplo 1

Foram efectuados testes de retenção usando um aparelho com Frasco de Drenagem Dinâmica ("Dynamic Drainage Jar" - DDJ) . A pasta de papel usada foi pasta de papel retirada de uma máquina de papel fino, na passagem para a caixa de entrada. A amostra da pasta de papel tinha sido retirada imediatamente antes das adições do auxiliar de retenção. O conteúdo de material de enchimento na pasta de papel foi de 36% do conteúdo de sólidos secos da pasta de papel. O material de enchimento foi carbonato de cálcio precipitado. Para os testes, a pasta de papel foi diluída com água com iões permutados a partir da consistência original de 8,7 g/1 até uma consistência de 8,0 g/1. O pH da pasta de papel foi de 8,1. Nos testes foi usado o seguinte procedimento passo-a-passo: 1. No segundo 0, sendo a velocidade de mistura de 1500 rpm, a amostra de pasta de papel foi vertida para dentro de um recipiente. 13 ΡΕ1266092 2. Aos 10 segundos, o polímero foi doseado para dentro da pasta de papel. 3. Aos 30 segundos, a velocidade de mistura foi reduzida para 1000 rpm. 4. Aos 35 segundos, o material microparticulado, ou a mistura de micropartículas, foi doseado para dentro da pasta de papel. 5. Aos 50 segundos, foi extraída uma amostra do filtrado. A teia usada foi uma teia 125P de DDJ de malha 200. 0 polímero foi uma poliacrilamida catiónica (ΡΑΜΙ) da Kemira Chemicals, que é um copolímero de acrilamida e cloreto de acriloiloxietiltrimetilamónio e tem uma carga de aproximadamente 1 meq/g e um peso molecular de aproxi-madamente 7 Mg/mole. A bentonite usada foi Altonit SF da Kemira Chemicals. O silicato de metal sintético usado, no qual o catião prevalecente foi magnésio, foi Laponite RD da Laporte. As dosagens estão indicadas como a quantidade de material doseado por peso dos sólidos secos da pasta de papel, sendo a unidade g/tonelada. Nas misturas de micropartículas, a proporção de mistura está indicada em percentagens por peso. A mistura continha 95% de bentonite e 5% de silicato de metal sintético. Os resultados da retenção são mostrados na Tabela 1. 14 ΡΕ1266092

Tabela 1 Resultados da retenção total e retenção do material de enchimento quer para quando foi usada bentonite, quer para quando foi usada uma mistura de bentonite e um silicato de metal sintético (mistura) ΡΑΜΙ g/tonelada Micropartícuias g/tonelada Retenção do material de enchimento, % Retenção total, % Bentonite Mistura Bentonite Mistura 250 1000 16,4 18,9 64, 8 67,6 250 2000 19,2 20,8 64, 8 69,5 400 1000 31,0 31,5 71,2 71,6 400 2000 38,3 42, 7 74, 3 77, 5 500 1000 38,9 47, 7 75, 1 79, 4

Para todas as dosagens de ΡΑΜΙ pode ser observado que a mistura de um material microparticulado sintético e bentonite funciona, com as mesmas dosagens, melhor do que a bentonite sozinha. A mistura mostra ser mais vantajosa, na pasta de papel aqui utilizada, nas dosagens de ΡΑΜΙ mais elevadas (500 g/tonelada), sendo que neste caso é observado um nitido melhoramento, em especial na retenção do material de enchimento.

Este exemplo mostra claramente que os resultados da retenção são sempre reprodutivelmente melhores quando é usada uma mistura de bentonite e um silicato de metal sintético do que quando a bentonite é usada sozinha. 15 ΡΕ1266092

Exemplo 2

Foram efectuados testes de retenção essencialmente da mesma maneira que no Exemplo 1, mas a maquina de papel fino usada não foi a mesma, pelo que os valores numéricos não são directamente comparáveis com os valores relatados no Exemplo 1. A pasta de papel usada foi uma pasta de papel artificial preparada no laboratório, para a qual polpas químicas branqueadas de pinho e bétula, usadas numa proporção de 1:1, foram tiradas de uma máquina de papel fino na forma de uma polpa espessa. 0 conteúdo de material de enchimento na pasta de papel foi de 40% do conteúdo de sólidos secos da pasta de papel. 0 material de enchimento usado foi carbonato de cálcio moído. 0 pH da pasta de papel foi de 7,5 e a sua consistência foi de 8,3 g/1. Foi usada água da torneira como água de diluição. A bentonite usada foi Hydrocol OA da Allied Colloids e Altonit SF da Kemira Chemicals. O silicato de metal sintético, no qual o catião prevalecente foi magnésio, foi Laponite RD (MSRD) da Laporte. Os polímeros foram Hydrocol 847 da Allied Colloids e ΡΑΜΙ. Os resultados da retenção são mostrados na Tabela 2. Os resultados são as médias de dois testes paralelos. A dosagem de micropartículas foi de 2000 g/tonelada.

Tabela 2 Resultados da retenção total e retenção do material de enchimento quando foram usadas bentonites de dois fabricantes diferentes, comparados com um silicato de metal sintético 16 ΡΕ1266092

Polímero Dosagem do polímero, g/tonelada Micropartícula Retenção do material de enchimento, 0. 0 Retenção total, % Bentonite Silicato Hydrocol 847 200 Hydrocol AO 34, 8 72,0 Hydrocol 847 400 Hydrocol AO 66,5 85,6 ΡΑΜΙ 200 Altonit SF 31,6 69,2 ΡΑΜΙ 400 Altonit SF 69,9 87,2 ΡΑΜΙ 200 MSRD 18,5 64, 7 ΡΑΜΙ 400 MSRD 47, 7 77,5

Os resultados mostram que o silicato de metal sintético funciona de forma claramente menos eficaz do que qualquer um dos tipos de bentonite. A partir dos resultados combinados deste exemplo e do Exemplo 1, podemos concluir que a ordem de classificação das três composições de microparticulas apresentadas é silicato sintético < bentonite < mistura de bentonite e silicato de metal sintético.

Assim, uma mistura de silicato de metal e bentonite produz um resultado melhor do que qualquer componente puro da mistura separadamente.

Exemplo 3

Foram efectuados testes de retenção essencialmente da maneira descrita no Exemplo 1. A pasta de papel 17 ΡΕ1266092 usada foi uma pasta de papel retirada de uma maquina de papel fino, na passagem para a caixa de entrada. A amostra de pasta de papel tinha sido tirada imediatamente antes das adições do auxiliar de retenção. 0 conteúdo de material de enchimento na pasta de papel foi de 38% do conteúdo de sólidos secos da pasta de papel. 0 material de enchimento foi carbonato de cálcio precipitado. 0 pH da pasta de papel foi de 8,2 e a sua consistência foi de 7,8 g/1. A bentonite usada foi Altonit SF da Kemira Chemicals. 0 silicato de metal sintético foi Laponite RD 8MSRD) da Laporte ou a sua versão modificada com polifosfato, Laponite RDS (MSRDS). 0 polímero foi ΡΑΜΙ, cuja dosagem foi de 400 g/tonelada. A proporção do silicato de metal sintético na mistura foi de 10% e a da bentonite foi de 90%. Os resultados da retenção são mostrados na Tabela 3. Os resultados são as médias de dois testes paralelos.

Tabela 3 Efeito da selecção do silicato de metal sintético na melhoria da retenção provocada pela mistura

Dosagem das Retenção do Retenção Micropartícuias micropartícuias, material de total, g/tonelada enchimento, % o. 0 Bentonite 1000 65, 4 83,0 MSRD/bentonite 1000 69,9 86,4 MSRDS/bentonite 1000 69,6 87,3 Bentonite 2000 68,9 85,5 MSRD/bentonite 2000 72,0 87,5 MSRDS/bentonite 2000 70,1 85, 8

Independentemente do silicato de metal sintético usado, a retenção do material de enchimento é sempre melhor 18 ΡΕ1266092 quando é usada a mistura do que quando é usada a bentonite sozinha como material microparticulado. A diferença causada na retenção por silicatos sintéticos diferentes é liqeira.

Com base nos resultados mostrados neste exemplo, foi observado que o tipo de silicato de metal sintético usado na mistura foi pouco significativo em termos de retenção.

Exemplo 4

As combinações de teste foram as do Exemplo 3. A proporção do silicato de metal sintético na mistura foi de 5-10% e a proporção da bentonite foi de 90-95%. Os resultados são mostrados na Tabela 4.

Tabela 4 Efeito da proporção da mistura na retenção quando é usada uma mistura de bentonite e MSRD ou de bentonite e silicato de metal MSRDS

Micropartículas Dosagem das micropartículas, g/tonelada Retenção do material de enchimento, o, 0 Retenção total, o, 0 Bentonite 2000 68,9 85,5 MSRD/bentonite 5/95 2000 73,6 86,0 MSRD/bentonite 10/90 2000 72,0 87,5 MSRDS/bentonite 5/95 2000 71,6 87,3 MSRDS/bentonite 10/90 2000 70,1 85, 8 a proporção da

De acordo com este exemplo 19 ΡΕ1266092 mistura pouco afecta a retenção, e o tipo de silicato de metal sintético também não tem importância substancial.

Exemplo 5

Foram efectuados testes de retenção usando um aparelho simulador de Teste de Drenagem com Correia em Movimento ("Moving Belt Drainage Tester"). 0 simulador modela a formação de uma folha de papel contínua em condições semelhantes às da formação da folha continua numa máquina de papel de forma que, durante a formação da folha continua, raspagem da folha continua com vibração e um nível de vácuo muito elevado, tipicamente na ordem de -30 kPa, são utilizados. 0 simulador é descrito de forma mais detalhada no artigo de Bjõrn Krogerus "Laboratory testing of retention and drainage", p.87 em Leo Neimo (ed.), Papermaking Science and Technology, Part 4, Paper Chemistry, Fapet Oy, Jyváskylá 1999. A pasta de papel usada foi, de acordo com o Exemplo 1, pasta de papel tirada de uma máquina de papel fino, na passagem para a caixa de entrada. A amostra de pasta de papel tinha sido tirada precisamente antes das adições do auxiliar de retenção. O nível de vácuo a ser atingido enquanto se fazia passar o fluxo de ar pela folha foi de -30kPa. O tempo de sucção efectivo foi de 250 ms. A temperatura da pasta de papel durante os testes foi de 45°C. A gramagem a ser atingida foi 80 g/m2. As velocidades de mistura foram seleccionadas de modo a serem adequadas para o simulador, de acordo com o mesmo princípio que é 20 ΡΕ1266092 mostrado na Tabela 1. A bentonite usada foi Altonit SF da Kemira Chemicals. O polímero foi ΡΑΜΙ, com uma dosagem de 400 g/tonelada. Os resultados da retenção são mostrados na Tabela 5. Os resultados são a média de 10 testes paralelos.

Tabela 5 Resultados da retenção com diferentes combinações de teste quando foi usada uma mistura de micro-partículas de acordo com a invenção

Micropartículas Dosagem das micropartículas, g/tonelada Retenção total, o "O Bentonite 2000 90, 4 MSRDS/bentonite 5/95 1500 95, 0 MSRDS/bentonite 5/95 2000 98,5

As misturas de um silicato de metal sintético e bentonite usadas produziram um resultado de retenção nitidamente melhor, independentemente da dosagem, do que a bentonite sozinha.

Uma comparação entre os resultados obtidos usando uma combinação de teste de acordo com o Exemplo 1 e os resultados obtidos no presente exemplo mostra que misturas de um silicato de metal sintético e bentonite melhoram os resultados de retenção em comparação com a bentonite, também quando são usadas diferentes combinações de teste.

Exemplo 6

Foram efectuados testes de retenção essencial- 21 ΡΕ1266092 mente de acordo com o Exemplo 1. A pasta de papel usada foi uma pasta de papel artificial preparada no laboratório, na qual foi usada uma pasta de papel que tinha sido tirada de uma máquina de papel fino, na passagem para a caixa de entrada, e que continha carbonato de cálcio precipitado como material de enchimento. À pasta de papel adicionaram-se polpas químicas branqueadas espessas de pinho e bétula, tiradas da mesma máquina, e carbonato de cálcio moído. A amostra de pasta de papel na passagem para a caixa de entrada tinha sido retirada imediatamente antes das adições do auxiliar de retenção. 0 conteúdo do material de enchimento na pasta de papel preparada para as combinações de teste foi de 32% do conteúdo de sólidos secos da pasta de papel. 0 material de enchimento foi uma mistura de carbonato de cálcio precipitado e moído. 0 pH da pasta de papel foi de 8,1 e a sua consistência foi de 8,1 g/1. Foi usada água com iões permutados como água de diluição. A bentonite usada foi Altonit SF da Kemira Chemicals. Os resultados da retenção são mostrados na Tabela 6a.

Tabela 6a Efeito do material da pasta de papel na retenção quando foi usada pasta de papel artificial ΡΑΜΙ, g/tonelada Micropartícuias Dosagem das micropartícuias, g/tonelada Retenção do material de enchimento, O, o Retenção total, o "O 400 Bentonite 1000 60,4 84, 4 400 MSRD/bentonite 5/95 1000 63,0 86, 8 500 Bentonite 2000 74,5 90,2 500 MSRD/bentonite 5/95 2000 76,4 94, 8 22 ΡΕ1266092

Adicionalmente, foram realizados testes de retenção usando uma pasta de papel artificial feita em laboratório, à qual foram adicionadas polpas químicas branqueadas de pinho e bétula numa proporção de 1:2, tiradas na forma de uma polpa espessa da máquina de papel fino. 0 conteúdo de material de enchimento na pasta de papel foi de 36% do conteúdo dos sólidos secos da pasta de papel. 0 material de enchimento foi carbonato de cálcio moído. 0 pH da pasta de papel foi de 7,5 e a sua consistência foi de 7,7 g/1. Foi usada água com iões permutados como água de diluição. A bentonite usada foi novamente Altonit SF da Kemira Chemicals e o silicato de metal sintético foi quer Laponite RD (MSRD) , quer RDS (MSRDS) da Laporte. A proporção da bentonite na mistura de partículas encontrava-se dentro dos parâmetros de 90-99% e a proporção dos silicatos de metal dentro dos parâmetros de 1-10%. O polímero foi ΡΑΜΙ, sendo a sua dosagem de 400 g/tonelada. Os resultados obtidos são mostrados na Tabela 6b. Os resultados são a média de dois testes paralelos.

Tabela 6b Efeito do material de pasta de papel na retenção quando é usada uma pasta de papel artificial contendo polpa química branqueada 23 ΡΕ1266092

Micropartículas Dosagem das micropartículas, g/tonelada Retenção do material de enchimento, o, 0 Retenção total, o, 0 Bentonite 1000 69,3 89,9 RD 1000 67,5 87,9 RDS 1000 64, 5 86,3 MSRD/bentonite 2/98 1000 71,6 90,9 MSRD/bentonite 5/95 1000 75, 3 91, 7 MSRDS/bentonite 1/99 1000 72,8 90,5 MSRDS/bentonite 5/95 1000 73,2 91,1 MSRDS/bentonite 10/90 1000 74, 8 91,6 Bentonite 2000 73,3 91,3 MSRD/bentonite 2/98 2000 77, 8 92,6 MSRD/bentonite 5/95 2000 77, 6 92,9 MSRDS/bentonite 1/99 2000 77, 0 91,7 MSRDS/bentonite 5/95 2000 78,6 92,6 MSRDS/bentonite 10/90 2000 78,3 92, 4

Os resultados mostram claramente a superioridade de uma mistura de bentonite e um silicato de metal sintético em relação à bentonite pura ou a silicatos de metal puros, independentemente do material da pasta de papel. Adicionalmente, os resultados mostram que a superioridade de uma mistura usada de acordo com o Exemplo 3 foi independente do material de silicato de metal sintético, no caso do material de pasta de papel em questão. 0 efeito da variação na proporção da mistura sobre a propriedade de retenção-melhoramento da mistura usada é ligeiro, tal como pode ser também observado no Exemplo 4, com um material de pasta de papel ligeiramente diferente. 24 ΡΕ1266092

Exemplo 7

Foram efectuados testes de retenção usando um aparelho simulador de Teste de Drenagem com Correia em Movimento ("Moving Belt Drainage Tester"), essencialmente como no Exemplo 6. A pasta de papel usada foi uma pasta de papel tirada de uma máquina de produção de papel suporte LWC, na passagem para a caixa de entrada. A amostra de pasta de papel tinha sido tirada imediatamente antes das adições do auxiliar de retenção. O pH da pasta de papel foi de 7,6 e a sua consistência foi de 7,5 g/1. O nível de vácuo a ser atingido enquanto se fazia passar o fluxo de ar pela folha foi de -30kPa. 0 tempo de sucção efectivo foi de 250 ms. A temperatura da pasta de papel durante os testes foi de 50°C. A gramagem a ser atingida foi 50 g/m2. As velocidades de mistura foram seleccionadas de modo a serem adequadas para o simulador, de acordo com o mesmo princípio que é mostrado na Tabela 1. A bentonite usada foi Altonit SF da Kemira Chemicals. O polímero foi ΡΑΜΙ, bem como outra poliacrilamida catiónica, com uma carga de aproximadamente 2 meq/g e um peso molecular de aproximadamente 5 Mg/mole (PAM2). A dosagem do polímero foi de 300 g/tonelada. O conteúdo do material de enchimento nas folhas de papel completadas foi de aproximadamente 15%. Os resultados da retenção são mostrados na Tabela 7. Os resultados são a média de dez testes paralelos. 25 ΡΕ1266092

Tabela 7 Efeito da polpa usada na retenção melhorada usando uma mistura de microparticulas de acordo com a invenção

Polímero Microparticulas Dosagem das microparticulas, g/tonelada Retenção total, % ΡΑΜΙ Bentonite 1000 66,1 ΡΑΜΙ MSRD/bentonite 5/95 1000 71,6 ΡΑΜΙ MSRD/bentonite 10/90 1000 70,7 PAM2 Bentonite 1000 68,4 PAM2 MSRD/bentonite 5/95 1000 71,0 PAM2 MSRD/bentonite 10/90 1000 70,1

Os resultados obtidos indicam que misturas de bentonite e um silicato de metal sintético funcionam claramente melhor do que a bentonite, também com outras polpas que não as polpas para papel fino, neste caso uma pasta de papel contendo uma polpa mecânica mais grosseira.

Exemplo 8 (Efeito promotor do MSRD na acção da hectorite)

Uma mistura de MSDR e hectorite não foi comparada com a hectorite sozinha dentro de uma mesma série de testes, mas a acção de cada uma foi comparada em diferentes séries de testes com a acção da bentonite, pelo que o efeito promotor da MSRD na acção da hectorite pode ser concluído indirectamente através da comparação entre a acção de cada uma com a acção da bentonite. 26 ΡΕ1266092

Foram efectuados testes de retenção essencialmente da maneira descrita no Exemplo 1. Contudo, nestes testes foram usadas velocidades de mistura mais elevadas do que no teste do Exemplo 1, uma vez que se pretendia examinar a acção das microparticulas a velocidades de corte mais elevadas, de modo a encontrarem-se mais perto dos valores de retenção que aparecem normalmente na máquina de papel. As sequências de dosagem usadas encontram-se descritas nas Tabelas 8a e 8b.

Tabela 8a Testes com hectorite como material microparti-culado. Consistência da pasta de papel 8,1 g/1

Ponto temporal, s Acontecimento 0 Velocidade de mistura 1500 rpm. A amostra da pasta de papel (500 ml) é colocada no recipiente 10 Dosagem do polímero 30 Velocidade de mistura 1980 rpm 35 Dosagem do material microparticulado 45 Recolha da amostra do filtrado

Tabela 8b Testes usando uma mistura de MSRD e hectorite como material microparticulado. Consistência da pasta de papel 8,5 g/1

Ponto temporal, s Acontecimento 0 Velocidade de mistura 1500 rpm. A amostra da pasta de papel (500 ml) é colocada no recipiente 10 Dosagem do polímero 35 Dosagem do material microparticulado 45 Recolha da amostra do filtrado 27 ΡΕ1266092 A pasta de papel usada foi ima pasta de papel artificial feita em laboratório, para a qual polpas químicas branqueadas de pinho e bétula (usadas numa proporção de 1:2), na forma de uma polpa de elevada consistência, foram tiradas de uma máquina de papel fino (uma máquina diferente da do Exemplo 1) . 0 conteúdo do material de enchimento na pasta de papel foi de 40% do conteúdo de sólidos secos da pasta de papel. 0 material de enchimento foi carbonato de cálcio moido. 0 pH da pasta de papel foi de 7,5. A consistência nos testes para investigação da acção da hectorite em comparação com a bentonite foi de 8,1 g/1 e nos testes para investigação da acção de uma mistura de MSRD e hectorite em comparação com bentonite foi de 8,5 g/1. A água de diluição usada foi água parada retirada da máquina de papel, junto com água da torneira. A hectorite usada foi Acti-Min 6000H, do fornecedor ITC, Inc. A bentonite foi Altonit SF e o polímero foi ΡΑΜΙ.

Os resultados da retenção sao mostrados nas Tabelas 8c e 8d.

Tabela 8c Acção da hectorite comparada com a acção da bentonite. Os resultados são a média de dois testes paralelos 28 ΡΕ1266092

Dosagem de ΡΑΜΙ, g/tonelada Micropartícuias Dosagem das micropartícuias, g/tonelada Retenção do material de enchimento, % 400 Hectorite 1000 20, 4 400 Hectorite 2000 26,5 400 Bentonite 1000 21,6 400 Bentonite 2000 24, 7

Tabela 8d Acçao de uma mistura de MSRD e hectorite comparada com a acção da bentonite. Os resultados são a média de dois testes paralelos

Dosagem de ΡΑΜΙ, g/tonelada Micropartícuias Dosagem das micropartícuias, g/tonelada Retenção do material de enchimento, % 400 MSRD/hectorite 5/95 1000 21,2 400 MSRD/hectorite 5/95 2000 23,8 400 MSRD/hectorite 10/90 1000 21,4 400 Bentonite 1000 18,9 400 Bentonite 2000 20,4 A retenção do material de enchimento conseguida com hectorite com uma dosagem de 1000 g/tonelada é 94% da retenção do material de enchimento conseguida com bentonite, quando a bentonite é doseada numa quantidade idêntica . A retenção do material de enchimento conseguida com hectorite com uma dosagem de 2000 g/tonelada é respectivamente 107% da retenção do material de enchimento conseguida com bentonite, quando a bentonite é doseada numa quantidade idêntica. 29 ΡΕ1266092 A retenção do material de enchimento conseguida com uma mistura a 5/95 de MSRD e hectorite com uma dosagem de 1000 g/tonelada é 112% da retenção do material de enchimento conseguida com a mesma dosagem de bentonite. A retenção do material de enchimento conseguida com uma mistura a 10/90 de MSRD e hectorite com uma dosagem de 1000 g/tonelada é 113% da retenção do material de enchimento conseguida com bentonite, quando a bentonite é doseada numa quantidade idêntica. A retenção do material de enchimento conseguida com uma mistura a 5/95 de MSRD e hectorite com uma dosagem de 2000 g/tonelada é 117% da retenção do material de enchimento conseguida com bentonite, quando a bentonite é doseada numa quantidade idêntica.

Assim, numa dosagem de 1000 g/tonelada, a acção da hectorite é mais fraca do que a da bentonite, mas as acções de misturas de MSRD e hectorite são nitidamente melhores do que a da bentonite. Numa dosagem de 2000 g/tonelada, a acção da hectorite é melhor do que a da bentonite, mas a de uma mistura de MSRD e hectorite é nitidamente ainda melhor. Assim, a partir dos resultados é possivel concluir que a MSRD também auxilia a melhorar a acção da hectorite em testes de retenção.

Lisboa, 22 de Setembro de 2006

Claims

ΡΕ1266092 1 REIVINDICAÇÕES 1. Um método para a produção de papel ou cartão de uma maneira em que são adicionados auxiliares de retenção à corrente de pasta de papel na passagem para a caixa de entrada da máquina de papel, a corrente de pasta de papel é encaminhada para a teia, é eliminada a água da pasta de papel de modo a formar a folha de papel continua, e a folha de papel continua é seca, caracterizado pelo facto dos auxiliares de retenção usados serem uma solução de polímero catiónico solúvel em água, sendo o referido polímero catiónico um copolímero de acrilamida ou metacri-lamida e um monómero catiónico e, na forma de uma suspensão, uma mistura de micropartículas que contém uma argila intumescível do grupo esmectite e um silicato de metal sintético coloidal, sendo magnésio o catião prevalecente no silicato de metal sintético coloidal, em que a mistura de micropartículas contém a argila intumescível do grupo esmectite numa quantidade de 85-99% em peso e o silicato de metal sintético coloidal numa quantidade de 1-15% em peso.
2. 0 método de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por a referida argila intumescível do grupo esmectite ser na sua maior parte bentonite.
3. 0 método de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por a referida argila intumescível do grupo esmectite ser na sua maior parte hectorite. 2 ΡΕ1266092
4. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por os referidos auxiliares de retenção serem adicionados em passos, adicionando primeiro uma solução do polímero catiónico, seguindo-se-lhe um passo de processo de corte para separar os flocos, e sendo adicionada a seguir a mistura de micro-partículas na forma de suspensão.
5. 0 método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o peso molecular do polímero catiónico ser no mínimo 500.000.
6. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o referido polímero catiónico ser usado numa quantidade de no mínimo 0,02%, preferencialmente 0,03-0,05% do peso dos sólidos secos da pasta de papel.
7. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a referida mistura de micropartículas ser usada numa quantidade de no mínimo 0,05%, preferencialmente 0,1-0,25% do peso dos sólidos secos da pasta de papel.
8. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a mistura de micropartículas em forma de suspensão ser preparada no sítio a partir de uma argila intumescível do grupo es-mectite e um silicato de metal sintético coloidal sólido. 3 ΡΕ1266092
9. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a pasta de papel conter celulose, polpa mecânica ou fibra reciclada, ou variadas combinações das mesmas, bem como materiais de enchimento e aditivos habitualmente usados na produção de papel.
10. 0 método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o material de enchimento ser carbonato de cálcio moído ou precipitado, caulino, caulino calcinado, talco, dióxido de titânio, gesso, ou um material de enchimento orgânico ou inorgânico sintético. Lisboa, 22 de Setembro de 2006