PT1611284E - Dispersão - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "DISPERSÃO" A presente invenção refere-se a uma dispersão aquosa compreendendo um agente de colagem reactivo a celulose, um agente de colagem não reactivo a celulose e um emulsionante, à sua preparação e à sua utilização no fabrico de papel.

Os agentes de colagem reactivos a celulose, tal como os à base de dimero de alquilceteno (AKD) e anidrido alcenil succinico (ASA), são amplamente utilizados para colagem interna no fabrico de papel. Geralmente proporcionam boa colagem interna mesmo em doses baixas. Contudo, verificou-se que em determinadas circunstâncias a eficiência de agentes de colagem reactivos a celulose convencionais não é totalmente satisfatória, por exemplo, quando utilizados com matérias-primas que têm uma carência catiónica elevada e que contêm quantidades substanciais de materiais lipófilos extraiveis da madeira, tais como ácidos resinicos, ácidos gordos, ésteres gordos, triglicéridos, etc.

Também foi sugerida a utilização de agentes de colagem reactivos a celulose para colagem em superfície, mas verificou-se que podem causar problemas com reversão de colagem, aderência de toner e conversão de papel a alta velocidade.

Os agentes de colagem não reactivos a celulose têm até agora sido principalmente utilizados para colagem em superfície. Exemplos desses materiais são amido e outras colas poliméricas, tal como copolímeros de estireno com monómeros vinílicos, tais 1 como anidrido maleico, ácido acrílico e os seus ésteres alquílicos, acrilamida, etc. Os agentes de colagem não reactivos a celulose geralmente apresentam aderência do toner melhorada, pouco ou nenhum efeito no coeficiente de fricção, nenhum efeito ou um efeito melhorado na conversão a alta velocidade e não reversão de colagem em comparação com agentes de colagem reactivos. Contudo, são menos eficientes na colagem do que agentes de colagem reactivos a celulose.

Os agentes de colagem reactivos a celulose são geralmente proporcionados na forma de dispersões contendo uma fase aquosa e partículas finamente divididas ou gotículas do agente de colagem nela dispersos. As dispersões são geralmente preparadas com o auxílio de um sistema dispersante consistindo num composto aniónico, e. g., lenhossulfonato de sódio, em combinação com um polímero anfótero ou catiónico de alto peso molecular, e. g., amido catiónico, poliamina, poliamida amina ou um polímero de adição vinílica. Dependendo da carga global dos compostos do sistema dispersante, as dispersões de cola vão ser de natureza catiónica ou aniónica. A patente US 5969011 divulga uma dispersão aquosa melhorada de um agente de colagem reactivo a celulose disperso na fase aquosa por meio de um sistema dispersante compreendendo um composto orgânico catiónico de baixo peso molecular e um estabilizador aniónico. O documento WO 02/090653 divulga uma composição de colagem compreendendo um agente de colagem, um tensoactivo não iónico, um tensoactivo aniónico e um álcool mono-hidroxilado. 2 A patente US 4529447 divulga uma composição de colagem compreendendo um anidrido de ácido carboxilico e um tensoactivo não iónico de polioxialquileno bloqueado com um grupo alquilo inferior, acilo ou carbamoílo e/ou um sal de metal alcalino-terroso de um tensoactivo aniónico contendo enxofre. 0 documento EP-A1-151646 divulga um agente de colagem à base de anidrido alquil-succinico. A patente US 5498648 divulga uma mistura de colagem de papel preparada misturando uma suspensão de amido catiónico com uma dispersão polimérica e emulsionando um alquildiceteno nesta mistura. Contudo, essas formulações são predominantemente catiónicas e verificou-se que interferem com componentes aniónicos utilizados no fabrico de papel, particularmente agentes branqueadores ópticos. A patente US 6162328 divulga um processo para a produção de papel em que uma cola reactiva a celulose que não é sólida a 25 °C e uma cola não reactiva a celulose que é um polímero de peso molecular médio em massa superior a cerca de 1500, são aplicadas em papel obtido por formação em folha contínua e secagem de uma suspensão aquosa de pasta. Contudo, verificou-se ser difícil proporcionar dispersões de elevada estabilidade compreendendo um agente de colagem reactivo a celulose e um agente de colagem não reactivo a celulose, particularmente para dispersões aniónicas. O documento US 2002/0100567 divulga um processo de colagem de papel compreendendo separadamente adicionar uma dispersão de colagem e um promotor de colagem compreendendo um polímero orgânico catiónico e um polímero aniónico. 3

Um objectivo da invenção é proporcionar uma dispersão de elevada estabilidade compreendendo um agente de colagem reactivo a celulose.

Outro objectivo da invenção é proporcionar uma dispersão compreendendo um agente de colagem reactivo a celulose e um agente de colagem não reactivo a celulose.

Ainda outro objectivo da invenção é proporcionar uma cola de elevada eficiência para colagem interna.

Outro objectivo da invenção é proporcionar uma cola de elevada eficiência para colagem em superfície.

Surpreendentemente, verificou-se ser possível obter dispersões estáveis de agentes de colagem reactivos e não reactivos a celulose por utilização de um determinado tipo de emulsionante. Assim, a invenção refere-se a uma dispersão aquosa útil para colagem interna ou colagem em superfície na produção de papel, compreendendo, pelo menos, um agente de colagem reactivo a celulose seleccionado do grupo que consiste em dimeros e multimeros de cetena, pelo menos um agente de colagem não reactivo a celulose seleccionado do grupo consistindo em copolímeros de estireno ou estireno substituído com, pelo menos, um outro tipo de monómeros insaturados etilenicamente e, pelo menos, um emulsionante seleccionado do grupo consistindo em ésteres de fosfato de oxialquileno e os seus sais. A proporção em peso do agente de colagem reactivo a celulose e o agente de colagem não reactivo a celulose é, de um modo preferido, de cerca de 1:99 a cerca de 99:1, de um modo muito preferido, de cerca de 1:9 a cerca de 9:1. Numa dispersão 4 para colagem interna, adequada para ser adicionada a uma matéria-prima contendo fibras celulósicas, a proporção em peso é, de um modo preferido, de cerca de 0,4:1 a cerca de 99:1, de um modo muito preferido, de cerca de 1:1 a cerca de 9:1, enquanto que numa dispersão para colagem em superfície, adequada para ser adicionada a uma folha contínua de papel, a proporção em peso é, de um modo preferido, de cerca de 1:99 a cerca de 1:1, de um modo muito preferido, de cerca de 1:9 a cerca de 1:1,5.

De um modo preferido, a dispersão também compreende, pelo menos, um composto orgânico catiónico que tem um peso molecular médio em massa inferior a cerca de 10000 ou, pelo menos, um estabilizador aniónico, ou ambos, que é o modo muito preferido.

Na forma de realização mais preferida, a dispersão compreende portanto um agente de colagem reactivo a celulose seleccionado do grupo consistindo em dímeros e multímeros de ceteno, um agente de colagem não reactivo a celulose e um sistema dispersante compreendendo um emulsionante seleccionado do grupo consistindo em ésteres de fosfato de oxialquileno e os seu sais, um composto orgânico catiónico que tem um peso molecular médio em massa inferior a cerca de 10000 e um estabilizador aniónico. A quantidade de dímeros e multímeros de ceteno na dispersão é, de um modo preferido, de cerca de 0,1 a cerca de 50% em peso, de um modo muito preferido, de cerca de 0,5 a cerca de 50% em peso. De um modo preferido, está presente, pelo menos, um dímero de ceteno hidrófobo. Os dímeros de ceteno preferidos têm a fórmula geral: 5 R1 — CH — C — CH — R2

I I o—c=o 1 2 em que R e R representam grupos hidrocarboneto saturados ou insaturados iguais ou diferentes, tais como alquilo, alcenilo, cicloalquilo, arilo ou aralquilo. Os grupos hidrocarboneto têm, de um modo preferido, de 6 a 36 átomos de carbono, de um modo muito preferido, de 12 a 20 átomos de carbono. Exemplos de grupos hidrocarboneto incluem grupos octilo, decilo, dodecilo, tetradecilo, hexadecilo, octadecilo, eicosilo, docosilo, tetracosilo, fenilo, benzilo, beta-naftilo, ciclo-hexilo e hexadecilo. Os grupos hidrocarboneto preferidos são grupos alquilo de cadeia linear ou ramificada, tais como grupos hexadecilo e octadecilo. Os dímeros de ceteno úteis incluem também os preparados a partir de ácidos orgânicos, tais como o ácido montânico, ácido nafténico, ácido 9,10-decilénico, ácido 9,10-dodecilénico, ácido palmitoleico, ácido oleico, ácido ricinoleico, ácido linoleico, ácido eleosteárico, misturas de ácidos gordos de ocorrência natural encontradas no óleo de coco, óleo de babaçu, óleo de palmiste, óleo de palma, azeite, óleo de amendoim, óleo de colza, sebo de vaca, banha, gordura de baleia e misturas de quaisquer dos ácidos gordos referidos acima uns com os outros. A quantidade de emulsionante seleccionado de ésteres de fosfato de oxialquileno e os seus sais na dispersão é, de um modo preferido, de cerca de 0,01 a cerca de 10% em peso, de um modo muito preferido, de cerca de 0,1 a cerca de 5% em peso. Os ésteres de fosfato preferidos enquadram-se na fórmula: 3 1 4

R -A -0-Q-R 6 4 2 5 em que R é -OH ou -0-A -R ; são cadeias de 1 2 A e A , independentemente um do outro, oxialquileno, de um modo preferido, com 2 a 100 unidades de oxialquileno, de um modo muito preferido, com 3 a 50 unidades de oxialquileno, de um modo muito particularmente preferido, com 5 a 20 unidades de oxialquileno; Q é PO(OH) e 3 5 R e R , independentemente um do outro, sao grupos hidrocarboneto, de um modo preferido, com 3 a 50 átomos de carbono, de um modo muito preferido, de 8 a 20 átomos de carbono.

Os grupos hidrocarboneto podem, por exemplo, ser alquilo, alcenilo, cicloalquilo, arilo ou aralquilo, de que são preferidos os grupos alifáticos e particularmente os grupos alquilo. As cadeias de oxialquileno consistem, de um modo preferido, em unidades de oxietileno, unidades de oxipropileno ou uma sua mistura, de que são muito preferidas as cadeias de oxietileno puras. Os emulsionantes muito preferidos pertencem ao grupo dos ésteres de fosfato de mono e di(polioxietileno alquilo) alifáticos com uma ou duas cadeias de oxietileno, cada uma delas compreendendo 5 a 15 moles de óxido de etileno e em que o(s) grupo(s) alquilo tem(têm) de 10 a 15 átomos de carbono. Exemplos desses ésteres de fosfato de polioxietileno alquilo incluem ésteres de fosfato de tridecilo etoxilados. De um modo muito preferido, é utilizada uma mistura de ésteres de fosfato de mono e di(polioxialquileno alquilo). 7

Como já referido, o emulsionante também pode ser um ou mais sais de compostos como descrito acima, de um modo preferido, sais de amónio ou metais alcalinos, tais como sais de sódio ou de potássio, mas também são possíveis sais de outros metais, tais como magnésio ou cálcio.

Se estiver presente um composto orgânico catiónico com um peso molecular médio em massa inferior a cerca de 10000, a sua quantidade na dispersão é, de um modo preferido, de cerca de 0,01 a cerca de 5% em peso, de um modo muito preferido, de cerca de 0,1 a cerca de 2% em peso. 0 composto orgânico catiónico contém, de um modo preferido, um ou mais grupos catiónicos de tipos iguais ou diferentes e, de um modo muito preferido, inclui compostos catiónicos tendo um grupo catiónico e compostos catiónicos tendo dois ou mais grupos catiónicos, i. e., polielectrólitos catiónicos. Exemplos de grupos catiónicos adequados incluem grupos sulfónio, grupos fosfónio, sais de adição de ácido de aminas primárias, secundárias e terciárias ou grupos amino e grupos amónio quaternário, por exemplo, quando o azoto está quaternizado com cloreto de metilo, sulfato de dimetilo ou cloreto de benzilo, de um modo preferido, sais de adição de ácido de aminas/grupos amino e grupos de amónio quaternário. Os polielectrólitos catiónicos podem ter um grau de substituição (DSc) que varia numa vasta gama, por exemplo, de cerca de 0,01 a cerca de 1,0, de um modo preferido, de cerca de 0,1 a cerca de 0,8 e, de um modo muito preferido, de cerca de 0,2 a cerca de 0,6.

Os compostos orgânicos catiónicos adequados para utilização nesta invenção incluem compostos catiónicos capazes de funcionar como um tensoactivo e/ou agente dispersante e/ou agente de acoplamento entre partículas ou gotículas de um agente de colagem e/ou estabilizador aniónico. De um modo preferido, o composto orgânico catiónico é um tensoactivo. Os tensoactivos catiónicos preferidos incluem compostos que têm a fórmula geral + — ,, R4N X , em que cada grupo R, mdependentemente uns dos outros, e hidrogénio ou um grupo hidrocarboneto com 1 a 3 0 átomos de carbono, de um modo preferido, de 1 a 22 átomos de carbono. Os grupos hidrocarboneto são, com vantagem, alifáticos e, de um modo preferido, grupos alquilo e podem ser interrompidos por um ou mais heteroátomos, e. g. , oxigénio ou azoto, e/ou grupos contendo um heteroátomo, e. g. , grupos carbonilo e aciloxilo.

Com vantagem, pelo menos, um, três e, de um modo preferido, todos os referidos grupos R contêm átomos de carbono. Adequadamente, pelo menos, um e, de um modo preferido, pelo menos, dois dos referidos grupos R contêm, pelo menos, 7 átomos de carbono, de um modo preferido, pelo menos, 9 átomos de carbono e de um modo muito preferido, pelo menos, 12 átomos de carbono. X é um anião, com vantagem um halogeneto, tal como cloreto, ou um grupo aniónico presente num composto aniónico da dispersão, e. g. , em que o tensoactivo é uma amina protonada da fórmula R3NH + , em que R é como definido acima. Exemplos de tensoactivos adequados incluem cloreto de dioctildimetilamónio, cloreto de didecildimetilamónio, cloreto de dicocodimetilamónio, cloreto de cocobenzildimetilamónio, cloreto de coco(fraccionado)benzildimetilamónio, cloreto de octadecil trimetilamónio, cloreto de dioctadecil dimetilamónio, cloreto de di-hexadecil dimetilamónio, cloreto de di(sebo hidrogenado)dimetilamónio, cloreto de di(sebo hidrogenado)-benzilmetilamónio, cloreto de (sebo hidrogenado) benzildimetilamónio, cloreto de dioleildimetilamónio e cloreto de di(etileno hexadecanocarboxilato)dimetilamónio. Os 9 tensoactivos catiónicos particularmente preferidos incluem, portanto, os que contêm, pelo menos, um grupo hidrocarboneto com 9 a 30 átomos de carbono e nomeadamente compostos de amónio quaternário.

Os polielectrólitos catiónicos úteis também incluem polímeros orgânicos catiónicos de baixo peso molecular, opcionalmente degradados, e. g., os derivados de polissacáridos como amidos e gomas de guar, produtos de condensação catiónicos como poliuretanos, poliamida-aminas catiónicas, e. g., copolímeros de poliamidaamina-epicloridrina, poliaminas, e. g., copolímeros de dimetilamina-epicloridrina, copolímeros de dimetilamina-etilenodiamina-epicloridrina, copolímeros de amónio-dicloreto de etileneno, polímeros de adição de vinilo formados a partir de monómeros com grupos catiónicos, e. g., homopolímeros e copolímeros de cloreto de dialildimetilamónio, acrilatos, metacrilatos e acrilamidas de dialquilaminoalquilo, (e. g., acrilatos e metacrilatos de dimetilaminoetilo) que normalmente estão presentes como sais de adição de ácido ou sais de amónio quaternário, opcionalmente copolimerizado com monómeros não iónicos incluindo acrilamida, acrilatos de alquilo, estireno e acrilonitrilo e derivados desses monómeros tais, ésteres vinílicos e semelhantes. O peso molecular médio em massa do composto orgânico catiónico geralmente pode ser até cerca de 1000, geralmente até cerca de 5000, com vantagem até cerca de 3000 e, de um modo preferido, até cerca de 800 e, de um modo muito preferido, pelo menos, cerca de 200. Os tensoactivos catiónicos adequados, de um modo preferido, têm um peso molecular médio em massa até cerca de 3000, de um modo muito preferido, de cerca de 200 a cerca de 800 . 10 a sua

Se estiver presente um estabilizador aniónico, quantidade na dispersão é, de um modo preferido, de cerca de 0,01 a cerca de 5% em peso, de um modo muito preferido, de cerca de 0,1 a cerca de 3% em peso. Os estabilizadores aniónicos adequados para utilização nesta invenção incluem compostos aniónicos que funcionam como estabilizadores e/ou sendo eficazes em combinação com um composto orgânico catiónico como descrito acima para estabilizar o agente de colagem numa fase aquosa, bem como compostos aniónicos conhecido como úteis como dispersantes na preparação de dispersões de colas. De um modo preferido, o composto aniónico é solúvel em água ou dispersável em água. O estabilizador aniónico pode ser seleccionado de compostos orgânicos ou inorgânicos e pode ser derivado de fontes naturais ou sintéticas. O estabilizador aniónico do sistema dispersante contém um ou mais grupos aniónicos do mesmo tipo ou de tipos diferentes e inclui compostos aniónicos tendo um grupo aniónico e compostos aniónicos tendo dois ou mais grupos aniónicos, aqui referido como um polielectrólito aniónico. O termo polielectrólito aniónico pretende incluir também, compostos aniónicos que actuam como um polielectrólito, e. g. , através de interacção química não iónica ou atracção. Numa forma de realização preferida, o estabilizador aniónico é um polielectrólito aniónico. Exemplos de grupos aniónicos adequados, i. e., grupos que são aniónicos ou tornados aniónicos em água, incluem grupos fosfato, fosfonato, sulfato, sulfonato, ácido sulfónico e ácido carboxilico e os seus sais, geralmente sais de amónio ou de metais alcalinos (geralmente sódio). Os grupos aniónicos podem ser nativos ou introduzidos por meio de modificação química de modo conhecido. O estabilizador aniónico pode ter um grau de substituição aniónica (DSa) variando numa gama ampla, o DSa pode ir de 0,01 a 1,4, com vantagem de 0,1 a 11 1,2 e, de um modo preferido, de 0,2 a 1,0. Os polielectrólitos aniónicos podem conter um ou mais grupos catiónicos desde que tenha uma carga global aniónica.

Numa forma de realização preferida, o estabilizador aniónico é seleccionado de compostos orgânicos. Os estabilizadores aniónicos adequados deste tipo incluem compostos poliméricos, tais como os baseados em lenhina ou polissacáridos como amidos, gomas de guar, celulose, quitinas, quitosanas, glicanos, galactanos, glucanos, gomas xantanas, mananas, dextrinas, etc., de um modo preferido, lenhina ou polissacáridos fosfatados, sulfonados e carboxilados, bem como polímeros orgânicos sintéticos como produtos de condensação, e. g. , poliuretanos aniónicos e compostos aniónicos poliméricos com base em naftaleno, e. g., sulfonatos de naftaleno condensados, e ainda polímeros de adição vinílicos formados a partir de monómeros com grupos aniónicos, e. g. , ácido acrílico, ácido metacílico, ácido maleico, ácido itacónico, ácido crotónico, ácido vinilsulfónico, estireno sulfonado e fosfatos de hidroxialquil acrilatos e metacrilatos, opcionalmente copolimerizados com monómeros não iónicos incluindo acrilamida, acrilatos de alquilo, estireno e acrilonitrilo, bem como derivados desses monómeros, ésteres vinílicos e semelhantes. Os estabilizadores orgânicos aniónicos particularmente preferidos incluem polissacáridos aniónicos, e. g., derivados de celulose como carboximetilceluloses, naftaleno condensado ou lenho sulfonatos, polímeros aniónicos à base de acrilamida e polímeros à base de ácido acrílico e monómeros de ácidos semelhantes.

Numa forma de realização da invenção, o estabilizador aniónico é modificado hidrofobicamente e contém um ou mais grupos hidrófobos, sendo com vantagem um polissacárido 12 modificado hidrofobicamente, de um modo preferido, carboximetilcelulose. Exemplos de grupos adequados incluem substituintes hidrófobos contendo de 4 a cerca de 30 átomos de carbono, nomeadamente substituintes hidrófobos amida, éster e éter compreendendo uma cadeia de hidrocarboneto saturado ou insaturado com, pelo menos, 4 e, de um modo preferido, de 8 a 30 átomos de carbono, sendo opcionalmente interrompida por um ou mais heteroátomos, e. g., oxigénio ou azoto, e/ou grupos contendo um heteroátomo, e. g., carbonilo ou aciloxilo.

No caso de o estabilizador aniónico ser um composto ou polímero orgânico, o seu peso molecular médio em massa está, de um modo preferido, acima de 200, de um modo muito preferido, acima de 500, mas de um modo preferido está abaixo de 50000.

Noutra forma de realização, o estabilizador aniónico é seleccionado de materiais aniónicos inorgânicos, de um modo preferido, polielectrólitos inorgânicos aniónicos, tais como, por exemplo, os compostos contendo átomos de silício, e. g., várias formas de ácido silícico condensado ou polimerizado que têm grupos hidroxilo negativos, e. g. , ácido silícico oligomérico, ácido polissilícico, polissilicatos e polialumíniossilicatos . 0 estabilizador aniónico também pode ser seleccionado de material em microparticulas, em que estão abrangidos materiais aniónicos orgânicos e inorgânicos. Os materiais em partículas adequados deste tipo incluem polímeros de adição vinílicos aniónicos altamente reticulados, e. g., polímeros à base de acrilamida e à base de acrilato, polímeros de condensação aniónicos, e. g. , soles de melamina-ácido sulfónico, materiais inorgânicos à base de sílica, e. g. , materiais do tipo presente 13 em soles à base de sílica aquosos como soles de sílica, soles de sílica aluminada, soles de alumíniossilicato, microgeles de polissilicato e microgeles de polialumíniossilicato, bem como sílica geles e sílica precipitada. 0 material em micropartícuias, de um modo preferido, é coloidal, i. e., na gama coloidal de tamanho de partícula. As partículas coloidais com vantagem têm um tamanho de partícula de cerca de 1 nm a cerca de 40 nm, de um modo preferido, de 2 a 35 nm e, de um modo muito preferido, de 2 a 10 nm.

Um agente de colagem não reactivo a celulose está, de um modo preferido, presente na dispersão numa quantidade de cerca de 0,1 a cerca de 50% em peso, de um modo muito preferido, de cerca de 0,5 a cerca de 50% em peso. Agentes de colagem não reactivos a celulose adequados são materiais poliméricos, de um modo preferido, tendo um peso molecular médio em massa superior a 50000, de um modo muito preferido, de 50000 até cerca de 1000000. De um modo preferido, o material polimérico é feito de monómeros insaturados etilenicamente.

Os polímeros incluem copolímeros de estireno ou estirenos substituídos com, pelo menos, um outro tipo de monómeros insaturados etilenicamente, de um modo preferido, compreendendo monómeros contendo um ou mais grupos carboxilo. Exemplos desses monómeros incluem anidrido maleico, ácido acrílico, ácido metacrilico e ácido itacónico, bem como os seus ésteres, amidas e nitrilo, de que os ésteres são particularmente preferidos. Os ésteres preferidos são ésteres alquílicos em que o grupo alquilo tem, de um modo preferido, de 1 a 12 átomos de carbono, de um modo muito preferido, de 1 a 5 átomos de carbono. São particularmente preferidos os ésteres de ácido acrílico ou de ácido metacrilico. Exemplos de grupos alquilo adequados são 14 metilo, etilo, propilo, n-butilo, iso-butilo, terc-butilo e 2-butilo. Uma mistura de, pelo menos, dois acrilatos ou metacrilatos de butilo isoméricos, tais como acrilato ou metacrilato de n -butilo < e t-butilo, é particularmente preferida. Os monómeros como descrito acima também podem ser copolimerizados com outros monómeros insaturados etilenicamente.

Numa forma de realização preferida o agente de colagem não reactivo a celulose é um copolímero obtido a partir de monómeros insaturados etilenicamente compreendendo de cerca de 20 a cerca de 80% em peso, de um modo preferido, de cerca de 30 a cerca de 70% em peso de estireno ou estireno substituído, de cerca de 20 a cerca de 80% em peso, de um modo preferido, de cerca de 30 a cerca de 70% em peso de acrilato ou metacrilato de alquilo e de 0 a cerca de 15% em peso, de um modo preferido, de 0 a cerca de 10% em peso de outros monómeros insaturados etilenicamente. A dispersão da invenção também pode compreender outros componentes, tais como um ou mais de biocidas, agentes de remoção de espuma, compostos inorgânicos como compostos de alumínio ou zircónio, etc. A dispersão da invenção é, de um modo preferido, predominantemente aniónica, o que reduz o risco de interferência com componentes aniónicos utilizados no fabrico de papel. O pH é, de um modo preferido, de cerca de 2 a cerca de 6, de um modo muito preferido, de cerca de 3 a cerca de 5, o que melhora a estabilidade e. g., de dímeros de cetena. A viscosidade é, de um modo preferido, de cerca de 1 a cerca de 300 mPas, de um modo muito preferido, de cerca de 5 a cerca de 100 mPas. O teor de matéria seca é, de um modo preferido, de cerca de 1 a cerca de 50% em peso, de um modo muito preferido, de cerca de 5 a cerca 15 de 40% em peso.

Verificou-se ser possível proporcionar uma dispersão da invenção com baixa viscosidade e em que a estabilidade no armazenamento estático e a estabilidade térmica são excelentes. Além disso, verificou-se que a dispersão da invenção é muito eficiente para colagem interna e para colagem em superfície fabrico de papel. O termo "papel", como aqui utilizado, pretende incluir não só o papel corrente como todos os tipos de produtos à base de celulose em forma de folha ou de bobina, incluindo, por exemplo, cartão e cartolina. Contudo, a invenção é particularmente vantajosa para a preparação de papel gráfico para ser utilizado em todos os tipos de processos de impressão, tais como impressão por jacto de tinta, impressão a laser, fotocópia, etc. A invenção também se refere a um processo para a preparação de uma dispersão como descrito acima. O processo compreende os passos de juntar, pelo menos, um agente de colagem reactivo a celulose seleccionado do grupo consistindo em dímeros e multimeros de ceteno, pelo menos, um agente de colagem não reactivo a celulose e, pelo menos, um emulsionante seleccionado do grupo consistindo em ésteres de fosfato e sulfato de oxialquileno e os seus sais, na presença de água para se obter uma mistura e homogeneização da mistura para obter uma dispersão aquosa. A temperatura durante a homogeneização é, de um modo preferido, suficientemente elevada para o agente de colagem reactivo a celulose ficar líquido, e é na maioria dos casos, de um modo preferido, de cerca de 20 a cerca de 100 °C, de um modo muito preferido, de cerca de 50 a cerca de 95 °C. De um modo preferido, o agente de colagem não reactivo a celulose é 16 adicionado na forma de uma dispersão aquosa, por exemplo, um agente de colagem não reactivo a celulose disponível comercialmente, tal como dispersões de poli(estireno/acrilato) ® comercializado com as marcas Jetsize AE 27, AE 35 e AE 76 (Eka

Chemicals AB), Basoplasr° 400 DS (BASF), Perglutin°0 A 281 (Giulini) ou uma dispersão como descrito na patente US 6426381. Além disso, é preferido, antes da homogeneização, adicionar também um composto orgânico catiónico com um peso molecular médio em massa inferior a cerca de 10000 ou um estabilizador aniónico, ou ambos, que é o mais preferido. Relativamente a variantes adequadas e preferidas dos componentes e suas quantidades, faz-se referência à descrição acima da dispersão como tal. A invenção refere-se ainda à utilização de uma dispersão de acordo com a invenção como descrito acima para colagem em superfície de papel e a um processo para a produção de papel compreendendo os passos de formar uma folha contínua de papel a partir de uma matéria prima contendo fibras celulósicas e aplicar na superfície da folha contínua de papel uma dispersão aquosa de acordo com a invenção como descrito acima. A dispersão pode ser aplicada na folha contínua de papel por todos os métodos conhecidos numa prensa de colagem ou outro equipamento adequado e é, de um modo preferido, incluída no licor da prensa de colagem. De um modo preferido, uma dispersão da invenção é fornecida ao papel numa quantidade de cerca de 0,05 a cerca de 20% em peso, de um modo preferido, de cerca de 0,1 a cerca de 10% em peso, com base na quantidade de papel produzida. É ainda possível fornecer com o licor da prensa de colagem um ou mais dos seguintes componentes: agentes branqueadores ópticos, de um modo preferido, numa quantidade de cerca de 0 a cerca de 2% em 17 peso da quantidade de papel produzida, pigmentos (e. g., giz, carbonato de cálcio precipitado, caulino, dióxido de titânio, sulfato de bário ou gesso) , de um modo preferido, numa 2 quantidade de cerca de 0 a cerca de 15 g/m de papel produzido, amido, de um modo preferido, numa quantidade de cerca de 0 a 2 cerca de 5 g/m de papel produzido, reticulantes, tal como compostos de zircónio, insolubilisadores, agentes de remoção de espuma, etc. A invenção refere-se ainda à utilização de uma dispersão de acordo com a invenção como descrito acima para colagem interna na produção de papel e a um processo para a produção de papel compreendendo os passos de adição de uma dispersão de acordo com a invenção como descrito acima a uma matéria-prima contendo fibras celulósicas, e remoção da água da matéria-prima sobre uma rede para se obter papel e água branca. A dispersão pode ser adicionada separadamente ou ser pré-misturada com um ou mais outro aditivo, tal como um auxiliar de retenção. A matéria-prima contém, de um modo preferido, de cerca de 50 a cerca de 100% em peso, de um modo muito preferido, de cerca de 70 a cerca de 100% em peso de fibras celulósicas, com base no peso da matéria-prima. De um modo preferido, a matéria-prima também contém uma ou mais cargas, e. g., cargas minerais como caulino, caulinite, dióxido de titânio, gesso, talco, giz, mármore moído ou carbonato de cálcio precipitado, e opcionalmente outros aditivos correntemente utilizados, tal como auxiliares de retenção, compostos de alumínio, corantes, resinas para resistência à humidade, agentes branqueadores ópticos, etc. Exemplos de compostos de alumínio incluem alúmen, aluminatos e compostos de polialumínio, e. g., cloretos e sulfatos de 18 incluem polialumínio. Exemplos de auxiliares de retenção polímeros catiónicos, materiais inorgânicos aniónicos em combinação com polímeros orgânicos, e.g. bentonite em, combinação com polímeros catiónicos, soles à base de sílica em combinação com polímeros catiónicos ou polímeros catiónicos e aniónicos.

Uma dispersão da invenção é, de um modo preferido, adicionada à matéria-prima e/ou à folha contínua de papel numa quantidade tal que a quantidade total de agente de colagem reactivo a celulose adicionada é de cerca de 0,01 a cerca de 10% em peso, de um modo muito preferido, de cerca de 0,03 a cerca de 5% em peso do papel produzido, enquanto que a quantidade total de agente de colagem não reactivo a celulose adicionada é, de um modo preferido, de cerca de 0,01 a cerca de 10% em peso, de um modo muito preferido, de cerca de 0,03 a cerca de 5% em peso do papel produzido. As quantidades exactas dependem da qualidade da pasta e do nível de colagem desejado.

Verificou-se que por utilização da dispersão da invenção, o efeito de colagem comparado com a utilização de colas convencionais é melhorado nas doses correspondentes de agente de colagem reactivo a celulose. A possibilidade de utilização de quantidades mais baixas de agente de colagem para obter um nível de colagem desejado reduz o risco de acumulação de agentes de colagem não adsorvidos na água branca que recircula no processo, reduzindo assim o risco de agregação e deposição dos agentes de colagem na máquina papeleira. Assim, a invenção é particularmente vantajosa em processos com elevado grau de encerramento do circuito de água branca, por exemplo, quando se utiliza de 0 a 30 toneladas, normalmente menos de 20 toneladas, com vantagem menos de 15 toneladas, de um modo preferido, menos 19 de 10 toneladas e, de um modo muito preferido, menos de 5 toneladas de água doce por tonelada de papel seco produzido. Além disso, a invenção proporciona uma colagem na máquina rápida e uma colagem muito uniforme. Além disso, a dispersão não interfere significativamente com componentes aniónicos fortes presentes no processo de fabrico do papel e, portanto, não reduz a eficiência de, por exemplo, agentes branqueadores ópticos. A invenção vai agora ser adicionalmente descrita em relação aos Exemplos seguintes que, contudo, não têm a intenção de limitar o seu âmbito. Salvo indicação em contrário, todas as partes e percentagens referem-se a partes e percentagens em peso.

Exemplo 1: Uma dispersão de colagem aquosa aniónica de acordo com a invenção foi preparada a partir da formulação seguinte para 1 kg de dispersão: 60 g AKD (dimero de alquilceteno) (Keywax SF100, Eka

Chemicals) 115 g de dispersão aquosa de poli(estireno/éster acrílico) (Jetsize AE 76, Eka Chemicals) ™ 2,75 g de cloreto de dissebo dimetilamónio (Arquad 2HT-75PG, Akzo Nobel)

, TM 4.5 g de ester de fosfato de polioxietileno (Rhodafac RS-710, Rhodia) 3.6 g de condensado de naftaleno sulfonato de sódio

TM condensado com formaldeído (Orotan SN Rohm & Haas Company) balanço até 1000 g: água 20 0 cloreto de dissebo dimetilamónio foi misturado com dímero de alquilceteno fundido a 70 °C e a mistura foi passada através de um homogeneizador na presença da dispersão de poli(estireno/éster acrilico) que foi pré-misturada com o éster de fosfato de polioxietileno e o naftaleno sulfonato de sódio condensado. A dispersão foi utilizada para colagem interna numa máquina papeleira de uma fábrica piloto produzindo papel a partir de uma composição de pasta de papel fina com 15% de carbonato de cálcio

TM moído (Hydrocarb 50BG GCC, Omya) e 0,6% de agente branqueador óptico. 0 sistema de retenção utilizado foi 0,5% de amido de

TM batata catiónico (Hi-Cat 142, Roquette) e 0,3% de sol de silica

TM aniónico (Eka NP 442, Eka Chemicals). Para comparação, foi produzido papel nas mesmas condições mas colado com uma ® dispersão AKD corrente Keydime C (Eka Chemicals). Os papéis foram testados relativamente à absorção de água de acordo com o Cobb 60 (método de ensaio Tappi T441 om-90) e resistência à tinta de acordo com o HST 80 (método de ensaio Tappi T530 pm-89). Os resultados estão apresentados na tabela a seguir:

Parece que consideravelmente a dispersão da invenção dá uma melhorada do que a cola à base

colagem de AKD

Produto <|5- Keydime C Exemplo 1 da invenção Dosagem de AKD (kg/t de papel) 0,5 0,7 0,9 0,5 0,7 0,9 Cobb 60 (g/m2) 33 24 22 26 22 21 HST 80 (segundos) 104 302 378 192 348 470 convencional 21

Exemplo 2: Uma dispersão da invenção foi preparada do mesmo modo que no Exemplo 1 a partir de 30 g de Keywax SF100, 200 g de

(r) TM TM

Jetsize AE 76, 4,8 g de Arquad 2HT-75PG, 6,3 g de Rhodafac

TM RS-710, 6,3 g de Orotan SN e água até 1000 g. A dispersão foi utilizada para colagem em superfície de um papel pré-colado 2 internamente (Cobb 60 = 37 g/m ) produzido a partir de composição de pasta de papel fina contendo 18% de carbonato de cálcio moído TM ® (Hydrocarb 50 BG; GCC Omya) e com ASA (Lasar 220, Eka

Chemicals) como agente de colagem interna numa quantidade de 2 0,75 kg por tonelada de papel. O peso base era de 80 g/m . O sistema de retenção era 0,5% de amido de batata catiónico

TM (Hi-Cat 142, Roquette) e 0,5% de sol de sílica aniónico

TM (Eka NP 780, Eka Chemicals). Além disso juntou-se 0,6% de agente branqueador óptico à matéria-prima. A dispersão da invenção foi adicionada na prensa de colagem conjuntamente com amido de

TM batata oxidado (Perfectamyl P 255 SH, Avebe) a 5% de teor de sólidos. Para comparação, o mesmo tipo de papel foi submetido a colagem em superfície nas mesmas condições com uma cola de superfície corrente à base de uma dispersão de copolímero de estireno-acrilato (Jetsize AE 76, Eka Chemicals). Os papéis foram testados relativamente à absorção de água de acordo com o Cobb 60 e em relação à resistência à tinta de acordo com o HST 80. Os resultados estão apresentados na tabela a seguir: 22

Produto -®- Jetsize AE 76 Exemplo 2 da invenção Dosagem (% de componentes activos* de papel produzido 0,025 0,035 0,05 0,085 0,01 0,02 0,03 0,04 Cobb 60 (g/m ) 33 32,1 30,4 24,8 36,2 25 co CM CM 22,1 HST 80(segundos) 89 91 119 161 67 148 171 208 *Componentes activos refere-se à quantidade total de dímeros de alquilceteno e copolímero de estireno-acrilato

Parece que a dispersão da invenção dá colagem consideravelmente melhorada do que a cola de superfície convencional.

Exemplo 3: Foram preparadas dispersões do mesmo modo que no Exemplo 1 e a estabilidade na armazenagem estática foi testada por armazenamento das amostras em garrafas durante cinco semanas e medindo depois o teor de matéria seca na parte superior e na parte inferior das garrafas. As formulações (para 1 kg de dispersão) e os resultados estão apresentados na tabela a seguir:

Formulação (a) (b) (c) (d) Keywax® SF 100 (g) 60 60 60 60 Jetsize AE 76 (g) 86 86 86 86 TM Arquad 2HT-75PG (g) 2,75 2,75 2,75 2,75 TM Rhodafac RS-710 (g) - 0,7 3,6 6,7 TM Orotan SN (g) 3,6 3,6 3,6 3,6 água balanço balanço balanço balanço Teor seco na parte superior após 5 semanas Separada em duas fases 10,3 10,8 11,2 Teor seco na parte inferior após 5 semanas Separada em duas fases 6,0 10,3 11,1 23

Parece que a amostra sem o éster de fosfato de polioxietileno se tinha separado em duas fases logo após cinco semanas de armazenagem.

Exemplo 4: Foram preparadas dispersões do mesmo modo que no Exemplo 1 e a estabilidade térmica foi testada por agitação das amostras durante 10 dias a 250 rpm e 30 °C e medição da distribuição dos tamanhos de partícula. As formulações (para 1 kg de dispersão) e os resultados estão apresentados na tabela a seguir. Os valores para o tamanho de partícula referem-se ao tamanho das partículas de 50% e 90% em volume das partículas, respectivamente, em cada amostra que são mais pequenas do que o valor indicado. Assim, na Formulação (1) após 10 dias 50% das partículas eram mais pequenas do que 0,59 pm e 90% mais pequenas do que 0,92 pm.

Formulação (D (2) (3) (4) (5) Keywax° SF 100 (g) 60 60 60 60 60 Jetsize AE 76 (g) 115 115 115 115 115 TM Arquad 2HT-75PG (g) 2,75 5,5 1,375 2,75 2,75 TM Rhodafac RS-710 (g) 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 TM Orotan SN (g) 3,6 3,6 3,6 7,2 1,85 água balanço balanço balanço balanço balanço Tamanho de partícula inicial 50%/90% (pm) 0,56/0,85 0,64/1,47 0,53/0,86 0,58/0,95 0,61/1,05 Tamanho de partícula após 7 dias 50%/90% (pm) 0,59/0,97 14,8/27,0 0,51/0,71 0,71/3,62 13,8/25,5 Tamanho de partícula após 10 dias 50%/90% (pm) 0,59/0,92 14,7/25,0 0,68/16,1 0,72/16,9 14,2/24,4

Lisboa, 5 de Dezembro de 2011

Claims (11)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Dispersão aquosa útil para colagem interna ou colagem em superfície na produção de papel, compreendendo, pelo menos, um agente de colagem reactivo a celulose seleccionado do grupo consistindo em dímeros e multímeros de ceteno, pelo menos, um agente de colagem não reactivo a celulose seleccionado do grupo consistindo em copolímeros de estireno ou estireno substituído com, pelo menos, um outro tipo de monómeros insaturados etilenicamente e, pelo menos, um emulsionante seleccionado do grupo consistindo em ésteres de fosfato de oxialquileno e os seus sais.
2. 2. Dispersão como reivindicado na reivindicação 1 compreendendo, pelo menos, um composto orgânico catiónico com um peso molecular médio em massa inferior a cerca de 10000. 4. Dispersão como reivindicado reivindicações 1 a 3, em que os oxialquileno são de fórmula em ésteres qualquer das de fosfato de r1-a1-o-q-r 4 em que R é -OH ou 2 5 -O-A -R : 1 1 Dispersão como reivindicado em qualquer das reivindicações 1 e 2 compreendendo ainda, pelo menos, um estabilizador aniónico. A e A , independentemente um do outro, sao cadeias de oxialquileno; Q é PO(OH) e 3 5 R e R , independentemente um do outro, são grupos hidrocarboneto.
3. 5. Dispersão como reivindicado em qualquer das reivindicações 1-4, em que o referido, pelo menos um, outro tipo de monómeros insaturados etilenicamente são seleccionados do grupo consistindo em ésteres alquilicos de ácido acrílico ou ácido metacrilico.
4. 6. Dispersão como reivindicado em qualquer das reivindicações 2-5, em que o composto orgânico catiónico é um tensoactivo seleccionado do grupo consistindo em compostos tendo a fórmula geral R4N+X , em que cada grupo R, independentemente uns dos outros, é hidrogénio ou grupos hidrocarboneto com 1 a 30 átomos de carbono e X é um anião.
5. 7. Dispersão como reivindicado em qualquer das reivindicações 3-6, em que o estabilizador aniónico é seleccionado do grupo consistindo em naftaleno condensado e sulfonatos de lenhina.
6. 8. Dispersão como reivindicado em qualquer das reivindicações 1-7, em que a dispersão é predominantemente aniónica. 2
7. 9. Dispersão como reivindicado em qualquer das reivindicações 1-8, em que o pH é de cerca de 2 a cerca de 6 .
8. 10. Processo para a preparação de uma dispersão de acordo com qualquer das reivindicações 1-9, compreendendo os passos de juntar, pelo menos, um agente de colagem reactivo a celulose seleccionado do grupo consistindo em dimeros e multimeros de ceteno, pelo menos, um agente de colagem não reactivo a celulose seleccionado do grupo consistindo em copolimeros de estireno ou estireno substituído com, pelo menos, um outro tipo de monómeros insaturados etilenicamente e, pelo menos, um emulsionante seleccionado do grupo consistindo em ésteres de fosfato de oxialquileno e os seus sais, na presença de água para obter uma mistura e homogeneização da mistura para obter uma dispersão aquosa.
9. 11. Processo como reivindicado na reivindicação 10 compreendendo ainda os passos de adição de um composto orgânico catiónico tendo um peso molecular médio em massa inferior a cerca de 10000 e um estabilizador aniónico antes da homogeneização da mistura.
10. 12. Utilização de uma dispersão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-9 para colagem em superfície de papel.
11. 13. Utilização de uma dispersão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-9 para colagem interna na produção de papel. 3 Processo para a produção de papel compreendendo os passos de formação de uma folha contínua de papel a partir de matéria-prima contendo fibras celulósicas e aplicação na superfície da folha contínua de papel de uma dispersão aquosa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-9. Processo para a produção de papel compreendendo os passos de adição de uma dispersão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-9 a uma matéria-prima contendo fibras celulósicas e remoção da água da matéria-prima numa rede para se obter papel e água branca. Lisboa, 5 de Dezembro de 2011