PT1869252E - Soluções aquosas de abrilhantadores ópticos - Google Patents

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PT1869252E
PT1869252E PT06743245T PT06743245T PT1869252E PT 1869252 E PT1869252 E PT 1869252E PT 06743245 T PT06743245 T PT 06743245T PT 06743245 T PT06743245 T PT 06743245T PT 1869252 E PT1869252 E PT 1869252E
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optical brightener
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Andrew Clive Jackson
Alec Stewart Tindal
Mariela Gauto
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Clariant Finance Bvi Ltd
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Description

ΡΕ1869252 ι DESCRIÇÃO "SOLUÇÕES AQUOSAS DE ABRILHANTADORES ÓPTICOS" A presente invenção diz respeito a soluções aquosas estáveis durante armazenamento de abrilhantadores ópticos de estilbeno com álcoois polivinílicos que podem ser usadas directamente pelo fabricante de papel. É sabido que a brancura e, por conseguinte, a atractividade de papéis revestidos, podem ser melhoradas pela adição de abrilhantadores ópticos à suspensão de pigmentos de revestimento. A fim de satisfazer a procura de papéis revestidos de elevada brancura, há uma necessidade de abrilhantadores ópticos mais eficientes. A patente WO 96/00221 divulga abrilhantadores de estilbeno tetrassulfonado derivados de aminoácidos para uso em papel, têxteis e detergentes. Os álcoois polivinílicos estão incluídos numa lista de aditivos, os quais se julga aumentarem o desempenho dos abrilhantadores quando aplicados à superfície do papel. A patente WO 98/42685 descreve abrilhantadores de estilbeno hexassulfonado feitos através da utilização de certos aminoácidos, reivindicando os compostos de WO 96/00221. É também descrito um método para o branqueamento 2 ΡΕ1869252 fluorescente de uma superfície de papel por aplicação do abrilhantador como parte de uma composição de revestimento pigmentada, que compreende também álcool polivinílico como um co-ligante solúvel em água ou colóide protector. A EP 1355004 descreve o uso de certos abrilhan-tadores de estilbeno que não são derivados de aminoácidos para o abrilhantamento de suspensões aquosas de pigmentos de revestimento compreendendo pelo menos um aglutinante de látex e pelo menos um co-ligante sintético diferentes daquele. Os álcoois polivinílicos são citados como sendo co-ligantes sintéticos preferidos. A patente Japonesa Kokai 62-106965 divulga certos abrilhantadores de estilbeno hexassulfonado derivados de aminoácidos. Os abrilhantadores são reivindicados com sendo muito eficazes no branqueamento fluorescente de papel, e podem ser aplicados à superfície do papel como parte de uma solução de colagem ou de uma composição de revestimento pigmentada. O álcool polivinílico é mencionado como um possível componente da solução de colagem. A patente dos EUA 4.036.778 divulga uma dispersão em água contendo álcool polivinílico e um abrilhantador óptico. O álcool polivinílico tem um grau de hidrólise de 88% e uma viscosidade de 20-24 mPa.s. O abrilhantador óptico pode ser escolhido de uma lista contendo tria-zinilamino-estilbenos. 3 ΡΕ1869252
Embora seja conhecido do estado da arte que o álcool polivinílico, entre outros compostos, pode aumentar o desempenho de abrilhantamento, até agora o fabricante de papel, quando queria usar o dito álcool, tinha que adicioná-lo separadamente à suspensão de pigmentos de revestimento. Portanto, existe ainda uma necessidade para simplificar-se o processo de preparação de papéis revestidos com brilho.
Descobriu-se agora de forma surpreendente que é possível produzir soluções armazenáveis estáveis, constituídas essencialmente por um abrilhantador óptico de estilbeno e um álcool polivinílico, que podem ser usadas directamente pelo fabricante de papel, na medida em que podem ser diluídas com água e/ou serem medidas directamente para uma composição de revestimento, para proporcionarem papéis revestidos de uma brancura particularmente elevada. A invenção proporciona assim soluções aquosas de abrilhantador óptico constituídas essencialmente por (a) pelo menos um abrilhantador óptico de fórmula
(D ΡΕ1869252 4
{503Μ}„ m em que M é hidrogénio, um átomo de metal alcalino, amónio ou um catião derivado de uma amina, de preferência hidrogénio ou sódio, mais preferencialmente sódio, n é 1 ou 2, e X é um aminoácido natural ou artificial do qual foi removido um átomo de hidrogénio do grupo amino; (b) álcool polivinilico com um grau de hidrólise superior a 75% e uma viscosidade Brookfield de Ι-ΙΟ mPa.s (solução aquosa a 4% p/p a 20°C); e (c) água.
Em abrilhantadores ópticos para os quais n é 1, o grupo SO3M está preferencialmente na posição 4 do anel fenilo.
Em abrilhantadores ópticos para os quais n é 2 5 ΡΕ1869252 os grupos S03M estão preferencialmente nas posições 2,5 do anel fenilo.
Exemplos de aminoácidos a partir dos quais X pode ser derivado são alanina, ácido 2-aminobutírico, asparagina, ácido aspártico, S-carboximetilcisteina, ácido cisteico, cisteina, ácido glutâmico, glutamina, glicina, ácido iminodiacético, isoleucina, leucina, metionina, N-metiltaurina, norleucina, norvalina, fenilalanina, 2- fenilglicina, ácido pipecolínico, prolina, sarcosina, serina, taurina, treonina e valina. Se o aminoácido contiver um centro quiral, pode ser usado qualquer isómero óptico, ou a mistura racémica.
Aminoácidos preferidos são ácido aspártico, ácido glutâmico e ácido iminodiacético.
As soluções aquosas podem conter até 10% em peso de sal, tipicamente cloreto de sódio, formado como um subproduto da produção do abrilhantador óptico. A solução aquosa pode também conter um ou mais anticongelantes, biocidas, agentes complexantes ou outros aditivos, bem como subprodutos orgânicos formados durante a preparação do abrilhantador óptico. O álcool polivinilico tem, preferencialmente, um grau de hidrólise superior ou igual a 80% e uma viscosidade
Brookfield de 2-20 mPa.s. 6 ΡΕ1869252
De preferência, a razão em peso entre o álcool polivinilico e o abrilhantador óptico encontra-se na gama de 0,01:1 a 1,5:1. Mais preferencialmente, a razão situa-se na gama de 0,03:1 a 1:1. O teor em água da solução é convenientemente pelo menos tal que a solução seja ainda agitável e de preferência facilmente fluível; em soluções concentradas, a concentração do abrilhantador óptico na solução situa-se vantajosamente na gama de 6 a 60%, de preferência 10 a 50 % em peso. O pH das soluções aquosas é preferencialmente de neutro a claramente alcalino, em particular na gama de pH 7 a pH 10. O pH pode, se necessário, ser ajustado por adição de bases de M correspondentes, por exemplo, hidróxidos ou carbonatos de metal alcalino, amónia ou aminas.
As soluções de abrilhantadores ópticos da invenção são estáveis durante armazenamento e podem ser usadas directamente como tal, na medida em que podem ser diluídas com água e/ou serem medidas directamente para uma composição de revestimento. Assim, um objectivo adicional da invenção é a adição das soluções de abrilhantador a composições de revestimento de forma a obter-se um papel revestido e opticamente com brilho.
Por conseguinte, a invenção proporciona também um 7 ΡΕ1869252 processo para a produção de papel revestido que é opticamente abrilhantado pelo menos no revestimento, em que uma composição de revestimento conforme anteriormente descrito é revestida em papel após a formação da folha.
As composições de revestimento são essencialmente composições aquosas que contêm pelo menos um aglutinante e um pigmento branco, em particular um pigmento branco opacificante, e podem adicionalmente conter outros aditivos tais como agentes dispersantes e anti-espumantes.
Embora seja possível produzir composições de revestimento que não contêm pigmentos brancos, os melhores substratos brancos para impressão são feitos usando-se composições de revestimento opacas que contêm 10-70% em peso de pigmento branco. Tais pigmentos brancos são geralmente pigmentos inorgânicos, por exemplo, silicatos de alumínio (caulino, também conhecido como argila da China), carbonato de cálcio (giz), dióxido de titânio, hidróxido de alumínio, carbonato de bário, sulfato de bário, ou sulfato de cálcio (gesso).
Os aglutinantes podem ser qualquer um dos geralmente utilizados na indústria do papel para a produção de composições de revestimento e podem consistir num único aglutinante ou numa mistura de aglutinantes primários e secundários. 0 aglutinante único ou primário é preferencialmente um látex sintético, tipicamente um polímero de estireno-butadieno, acetato de vinilo, estireno acrílico, ΡΕ1869252 vinil acrílico ou acetato de etileno vinil. 0 aglutinante secundário pode ser, por exemplo, amido, carboximetil-celulose, caseína, polímeros de soja, ou álcool polivi-nílico. 0 aglutinante único ou primário é usado numa quantidade tipicamente na gama 5-25% em peso de pigmento branco. 0 aglutinante secundário é usado numa quantidade tipicamente na gama 0,1-10% em peso de pigmento branco. O abrilhantador óptico de fórmula (1) é usado numa quantidade tipicamente na gama 0,01-1% em peso de pigmento branco, de preferência na gama 0,05-0,5% em peso de pigmento branco.
EXEMPLOS
Os seguintes exemplos devem explicar a presente invenção com mais detalhe. Se não estiver indicado de outra forma, "%"e "partes" são em peso; as viscosidades são medidas numa solução aquosa a 4%, a 20 °C, utilizando-se um viscosímetro Brookfield.
EXEMPLO PREPARATIVO IA A solução la de abrilhantador óptico é produzida por agitação conjunta de 13,1 partes (0,01 mol) de um abrilhantador óptico 9 ΡΕ1869252 de fórmula (4) , 6,3 partes de um álcool polivinílico com um grau de hidrólise de 98,5% e uma viscosidade Brookfield de 2,75 mPa.s, e 80,6 partes de água enquanto se aquece até 90-95 °C, até se obter uma solução límpida que se mantém estável após arrefecimento até à temperatura ambiente. 0 pH da solução é ajustado para 9,0 com hidróxido de sódio.
EXEMPLO PREPARATIVO 1B A solução lb de abrilhantador óptico é produzida por agitação conjunta de 15,1 partes (0,01 mol) de um abrilhantador óptico de fórmula (5), 6,3 partes de um álcool polivinílico com um grau de hidrólise de 98,5% e uma viscosidade Brookfield de 2,75 10 ΡΕ1869252 mPa.s, e 78,6 partes de água enquanto se aquece até 90-95 °C, até se obter uma solução límpida que se mantém estável após arrefecimento até à temperatura ambiente. O pH da solução é ajustado para 9,0 com hidróxido de sódio.
EXEMPLO PREPARATIVO 1C
Exemplo Comparativo (sem álcool polivinílico) A solução lc de abrilhantador óptico é produzida por agitação conjunta de 15,1 partes (0,01 mol) de um abrilhantador óptico de fórmula (5), e 84,9 partes de água. O pH da solução é ajustado para 9,0 com hidróxido de sódio. 11 ΡΕ1869252
EXEMPLO PREPARATIVO 1D
Exemplo Comparativo representando o Estado da Arte (EP 1355004) A solução de abrilhantador óptico ld é produzida por agitação conjunta de 12,2 partes (0,01 mol) de um abrilhantador óptico de fórmula (6), 6,3 partes de um álcool polivinílico com um grau de hidrólise de 98,5% e uma viscosidade Brookfield de 2,75 mPa.s, e 81,5 partes de água enquanto se aquece até 90-95 °C, até se obter uma solução límpida que se mantém estável após arrefecimento até à temperatura ambiente. O pH da solução é ajustado para 9,0 com hidróxido de sódio.
HO NaOaS
OH 12 ΡΕ1869252
EXEMPLO PREPARATIVO 2A A solução 2a de abrilhantador óptico é produzida por agitação conjunta de 13,1 partes (0,01 mol) de um abrilhantador óptico de fórmula (4), 6,3 partes de um álcool polivinilico com um grau de hidrólise de 85% e uma viscosidade Brookfield de 3, 7 mPa.s, e 80,6 partes de água enquanto se aquece até 90-95 °C, até se obter uma solução límpida que se mantém estável após arrefecimento até à temperatura ambiente. O pH da solução é ajustado para 9,0 com hidróxido de sódio.
EXEMPLO PREPARATIVO 2B A solução 2b de abrilhantador óptico é produzida por agitação conjunta de 15,1 partes (0,01 mol) de um abrilhantador óptico de fórmula (5), 6,3 partes de um álcool polivinilico com um grau de hidrólise de 85% e uma viscosidade Brookfield de 3, 7 mPa.s, e 78,6 partes de água 13 ΡΕ1869252 enquanto se aquece até 90-95 °C, até se obter uma solução límpida que se mantém estável após arrefecimento até à temperatura ambiente. O pH da solução é ajustado para 9,0 com hidróxido de sódio.
EXEMPLO PREPARATIVO 2C
Exemplo Comparativo (sem álcool polivinílico) A solução 2c de abrilhantador óptico é produzida por agitação conjunta de 15.1 partes (0,01 mol) de um abrilhantador óptico de fórmula (5), e 84,9 partes de água. O pH da solução é ajustado para 9,0 com hidróxido de sódio.
EXEMPLO PREPARATIVO 2D
Exemplo Comparativo representando o Estado da Arte (EP 1355004) A solução 2d de abrilhantador óptico é produzida por agitação conjunta de 12.2 partes (0,01 mol) de um abrilhantador óptico de fórmula (6), 6,3 partes de um álcool polivinílico com um grau 14 ΡΕ1869252 de hidrólise de 85% e uma viscosidade Brookfield de 3,7 mPa.s, e 81,5 partes de água enquanto se aquece até 90-95 °C, até se obter uma solução límpida que se mantém estável após arrefecimento até à temperatura ambiente. O pH da solução é ajustado para 9,0 com hidróxido de sódio.
EXEMPLO PREPARATIVO 3A A solução 3a de abrilhantador óptico é produzida por agitação conjunta de 18.9 partes (0,0125 mol) de um abrilhantador óptico de fórmula (5), 1,2 partes de um álcool polivinílico com um grau de hidrólise de 85% e uma viscosidade Brookfield de 3,7 mPa.s, e 79.9 partes de água enquanto se aquece até 90-95 °C, até se obter uma solução límpida que se mantém estável após arrefecimento até à temperatura ambiente. O pH da solução é ajustado para 9,0 com hidróxido de sódio.
EXEMPLO PREPARATIVO 3B
Exemplo Comparativo (sem álcool polivinílico) 15 ΡΕ1869252 A solução 3b de abrilhantador óptico é produzida por agitação conjunta de 18,9 partes (0,0125 mol) de um abrilhantador óptico de fórmula (5) , e 81,1 partes de água. 0 pH da solução é ajustado para 9,0 com hidróxido de sódio. EXEMPLO DE APLICAÇÃO 1 É preparada uma composição de revestimento contendo 500 partes de giz (comercialmente disponível sob o nome comercial Hydrocarb 90 da OMYA), 500 partes de argila (comercialmente disponível sob o nome comercial Kaolin SPS da IMERYS) , 470 partes de água, 6 partes de agente de dispersão (um sal sódico de um ácido poliacrílico comercialmente disponível sob o nome comercial Polysalz S da BASF) , 200 partes de látex (um copolímero de éster acrílico comercialmente disponível sob o nome comercial Acronal S320D da BASF) e 50 partes de uma solução a 10% de carboximetilcelulose (comercialmente disponível sob o nome comercial Finnfix 5,0 da Noviant) em água. O teor em sólidos é ajustado a 60% por adição de água, e o pH é ajustado a 8-9 com hidróxido de sódio.
As soluções la, lb, lc e ld, feitas conforme descrito nos Exemplos Preparativos ΙΑ, 1B, 1C e 1D, respectivamente, são adicionadas numa gama de concentrações 16 ΡΕ1869252 de 0,5-4,0% à composição de revestimento agitada. A composição de revestimento abrilhantada é então aplicada a uma folha base de papel branqueado de tamanho neutro de 75 g/m2 comercial, usando-se um aplicador automático de barra enrolada com arame com ajuste de velocidade padrão (Standard) e uma carga padrão na barra. O papel revestido é então seco durante 5 minutos num fluxo de ar quente. O papel seco é deixado acondicionar, e depois é medida a Brancura CIE num espectrofotómetro Elrepho calibrado. TABELA 1
Cone. de Sol. (%) Brancura CIE utilizando a Sol. la Brancura CIE utilizando a Sol. lb Brancura CIE utilizando a Sol. lc (Comparativo) Brancura CIE utilizando a Sol. ld (Comparativo) 0 89,1 89,1 89,1 89,1 0,5 100, 7 101,3 98,3 98,3 O T-1 107,2 106,4 101,6 104,6 2,0 114, 2 114,2 109,3 110,9 4,0 118, 9 121, 4 114, 7 117,5 EXEMPLO DE APLICAÇAO 2 0 Exemplo de Aplicação 1 é repetido utilizando-se as Soluções 2a, 2b, 2c e 2d, feitas conforme descrito nos
Exemplos Preparativos 2A, 2B, 2C e 2D, respectivamente. TABELA 2 17 ΡΕ1869252
Cone. de Sol. (%) Brancura CIE utilizando a Sol. 2a Brancura CIE utilizando a Sol. 2b Brancura CIE utilizando a Sol. 2c (Comparativo) Brancura CIE utilizando a Sol. 2d (Comparativo) 0 89,1 89,1 89,1 89,1 0,5 98,2 98,3 98,3 97,9 1,0 106, 8 104,3 101,6 102,2 2,0 111,2 110,5 109,3 108,0 4,0 114, 8 118,1 114, 7 112, 8 EXEMPLO DE APLICAÇÃO 3 E preparada uma composição de revestimento contendo 500 partes de giz (comercialmente disponível sob o nome comercial Hydrocarb 90 da OMYA), 500 partes de argila (comercialmente disponível sob o nome comercial Kaolin SPS da IMERYS), 370 partes de água, 6 partes de agente de dispersão (um sal sódico de um ácido poliacrílico comercialmente disponível sob o nome comercial Polysalz S da BASF) , 200 partes de látex (um copolímero de éster acrílico comercialmente disponível sob o nome comercial Acronal S320D da BASF) e 400 partes de uma solução a 20% de um amido aniónico de batata (Perfectamyl A4692 da AVEBE BA) em água. 0 teor em sólidos é ajustado a 60 % por adição de água, e o pH é ajustado a 8-9 com hidróxido de sódio.
As Soluções 3a e 3b, feitas conforme descrito nos
Exemplos Preparativos 3A e 3B, respectivamente, são adicio- 18 ΡΕ1869252 nadas numa gama de concentrações de 0,5-4,0% à composição de revestimento agitada. A composição de revestimento abrilhantada é então aplicada a uma folha base de papel branqueado de tamanho neutro de 75 g/m2 comercial, usando-se um aplicador automático de barra enrolada com arame com ajuste de velocidade padrão e uma carga padrão na barra. O papel revestido é então seco durante 5 minutos num fluxo de ar quente. 0 papel seco é deixado acondicionar, e depois medida a Brancura CIE num espectrofotómetro Elrepho calibrado. TABELA 3
Cone. de Sol. (%) Brancura CIE utilizando a Sol. 3a Brancura CIE utilizando a Sol. 3b (Comparativo) 0 87, 9 87, 9 0,5 99,4 98,2 1,0 106, 4 104, 9 2,0 114, 8 112, 1 4,0 123,2 120,8
Os presentes resultados mostram claramente a surpreendente superioridade na brancura das presentes soluções contendo álcool polivinilico.
Lisboa, 31 de Agosto de 2010

Claims (9)

  1. ΡΕ1869252 1 REIVINDICAÇÕES 1. Soluções aquosas estáveis durante armazenamento constituídas essencialmente por água, pelo menos um abrilhantador óptico de estilbeno e um álcool polivinílico, em que (a) o abrilhantador óptico é de fórmula (1)
    onde M é hidrogénio, um átomo de metal alcalino, amónio ou um catião derivado de uma amina, n é 1 ou 2, e X é um aminoácido natural ou artificial do qual foi removido um átomo de hidrogénio do grupo amino; e 20-40 mPa (b) o álcool polivinílico tem um grau de hidrólise superior a 75% e uma viscosidade Brookfield de . s. 2 ΡΕ1869252
  2. 2. Soluçoes de acordo com a reivindicação 1, em que M é hidrogénio ou sódio, n é 1 ou 2, X é ácido aspártico, ácido glutâmico, ou ácido iminodiacético, e em que o álcool polivinilico tem um grau de hidrólise superior ou igual a 80% e uma viscosidade Brookfield de 2-20 mPa.s.
  3. 3. Soluções de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a razão em peso entre o álcool polivinilico e o abrilhantador óptico é de 0,01:1 até 1,5:1 e em que a concentração do abrilhantador óptico é de 6 a 60 % em peso.
  4. 4. Soluções de acordo com a reivindicação 3, em que a razão em peso entre o álcool polivinilico e o abrilhantador óptico é de 0,03:1 até 1:1 e em que a concentração do abrilhantador óptico é de 10 até 50% em peso.
  5. 5. Uso de soluções de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes para composições de revestimento para papel.
  6. 6. Processo para a produção de papel revestido, em que uma composição de revestimento contendo uma solução de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4 é 3 ΡΕ1869252 revestida em papel após a formaçao da folha.
  7. 7. Processo de acordo com a reivindicação 6, em que a composição de revestimento contém de 10 a 70% em peso de um ou mais pigmentos brancos.
  8. 8. Processo de acordo com a reivindicação 6 ou 7, em que a composição de revestimento contém um aglutinante primário baseado em látex sintético seleccionado de um polímero de estireno-butadieno, acetato de vinilo, estireno acrílico, vinil acrílico ou acetato de etileno vinil ou adicionalmente um aglutinante secundário seleccionado de amido, carboximetilcelulose, caseína, polímeros de soja, ou álcool polivinílico.
  9. 9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, em que o aglutinante primário é usado numa quantidade de 5 a 25% em peso de pigmento branco, em que o aglutinante secundário é usado numa quantidade de 0,1 a 10% em peso de pigmento branco e em que o abrilhantador óptico de fórmula (1) é usado numa quantidade de 0,01 a 1% em peso de pigmento branco, de preferência de 0,05 a 0,5% em peso de pigmento branco. Lisboa, 31 de Agosto de 2010
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