PT1931826E - Sistema de papel para redução de depósitos e obstrução numa máquina durante o fabrico de papel e cartão - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "SISTEMA DE PAPEL PARA REDUÇÃO DE DEPÓSITOS E OBSTRUÇÃO NUMA MÁQUINA DURANTE O FABRICO DE PAPEL E CARTÃO"

DOMÍNIO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a uma nova solução técnica para resolver o problema técnico da redução de depósitos orgânicos e obstrução da máquina que estão na origem das limpezas, interrupções e avarias durante o fabrico de papéis e de cartões, especialmente quando se trata de pastas fibrosas contendo ou constituídas por fibras recicladas.

Para este fim, recomenda-se um sistema vegetal micronizado como produto industrial novo, o processo para a sua preparação e para a sua utilização no domínio do fabrico de papéis e de cartões, em particular quando se utiliza uma pasta fibrosa contendo ou constituída por fibras recicladas.

TÉCNICA ANTERIOR 0 fabrico de papel e de cartão utiliza um conjunto de matérias-primas naturais, minerais, e sintéticas. Estes materiais são principalmente fibras de 2 ΡΕ1931826 celulose resinosas e/ou folhosas, de plantas anuais, de subprodutos da indústria da madeira, submetidos a um tratamento químico de deslignificação seguido ou não por um processo de branqueamento para o fabrico de pastas químicas cruas ou branqueadas. Estes materiais podem igualmente ser objeto de tratamentos mecânicos sob pressão, com ou sem tratamento químico, com ou sem branqueamento, para o fabrico de pastas mecânicas, termomecânicas ou químico-termomecânicas, que são cruas ou branqueadas. 0 fabrico do papel e do cartão também utiliza diversos adjuvantes clássicos bem conhecidos na indústria do papel e do cartão, tais como: • cargas minerais (tal como talco, carbonato de cálcio, caulino e óxido de titânio) ou orgânicas (em particular, o pó de madeira), • agentes de reforço de resistência ao estado seco ou húmido (resinas naturais ou sintéticas, polímeros de amido ou sintéticos), • agentes de colagem e de retenção, em particular os polímeros catiónicos e aniónicos diretamente introduzidos ao nível da caixa de alimentação ou a montante da mesma, nas águas de processo ou na suspensão de fibras, numa tentativa de reduzir obstruções das montagens, e • agentes fungicidas, emulsificantes, 3 ΡΕ1931826 abrilhantadores e sintéticos e óticos, a silica surfactantes, dispersantes, corantes minerais, orgânicos coloidal. A reciclagem dos papéis e cartões é um objetivo importante para o respeito das exigências ambientais, a fim de (i) gerir melhor as florestas, e (ii) responder às novas exigências do desenvolvimento sustentável. Para isso, o fabrico de papéis e cartões utiliza cada vez mais fibras recicladas. Assim, nos papéis para uso gráfico, as fibras recicladas são utilizadas após o tratamento de destintagem seguido de, se necessário, por tecnologias de branqueamento bem conhecidas pelos peritos, para conferir ao material de fibra reciclada o nivel de brancura exigido para as propriedades do aspeto do papel. As fibras recicladas podem ser utilizadas isoladamente ou misturadas com pastas virgens, químicas, mecânicas, ou termo-mecânicas provenientes de resinosas ou de folhosas.

Sabe-se que a indústria do papel usa igualmente aditivos vegetais micronizados de densidade baixa, de superfícies específicas físicas e hidráulicas baixas, fabricados a partir de subprodutos das indústrias da madeira, da serragem ou da produção agrícola, para melhoria da produtividade e da qualidade dos papéis e cartões. Ver, a este respeito, os pedidos de patente publicados FR 2 624 531 A, EP 0 645 491 A e EP 0 644 293 A.

FR 2 624 531 A e a sua correspondente europeia EP ΡΕ1931826 Ο 344 265 A descrevem métodos para (i) diminuir a densidade, (ii) aumentar o volume e a porosidade, e (iii) acelerar a drenagem e secagem dos papéis e cartões por meio de um material de um enchimento vegetal, tendo um tamanho de partícula, uma superfície especifica fisica e uma superfície especifica hidráulica baixas. Em particular, a descrição da FR 2 624 531 (ver página 18 linhas 18-23) descreve, para o fabrico de papel, que este enchimento vegetal é introduzido na massa antes da floculação: (a) prepara-se por mistura uma suspensão aquosa contendo fibras, o referido material de enchimento vegetal e um ligante orgânico (que é tipicamente aniónico) , em seguida, (b) adiciona-se um floculante catiónico que destabiliza a referida suspensão e causa a floculação do conjunto ao nivel da caixa de alimentação. Esta abordagem permite aumentar a ligação fibra-enchimento, com vista a melhorar as resistências mecânicas, não permitindo, no entanto, cationizar o enchimento vegetal por meio do floculante catiónico para fixar os contaminantes (provenientes principalmente de fibras recicladas e, se for caso disso, do enchimento vegetal, quando este resulta da micronização dos residuos de madeira ou de subprodutos da exploração agricola). A EP 0 645 491 A e EP 0 644 293 A descrevem o fabrico de papéis a partir de uma mistura de fibras recicladas, de um agente ligante e de um material de enchimento vegetal finamente dividido (a partir de residuos de cereais ou de uvas pressionadas, de acordo com a EP 0 5 ΡΕ1931826 645 491 A, ou de resíduos de polpa de beterrabas, de acordo com a EP 0 644 293 A). A EP 0 645 491 A mostra, além disso, (ver página 2, linha 57 até à página 3, linha 5, e Exemplo 1), que a sensibilidade à água do material de enchimento vegetal desta mistura pode ser reduzida através de coloides ou de aglomerados, por exemplo: amidos, amidos catiónicos, sais de alumínio ou agentes de cationização, em que os resíduos de plantas tais como cereais contendo amido, podem ser cationizados.

No que se refere aos ensinamentos da arte prévia já referida, é evidente que o floculante catiónico de acordo com 2 624 531 A, e o amido catiónico, de acordo com a EP 0 645 4 91 A, são sempre introduzidos na mistura de fibras + enchimento vegetal. Consequentemente, a arte prévia não descreve nem sugere a mistura prévia do enchimento com uma substância polimérica catiónica antes da realização da suspensão de fibras + carga vegetal associada à substância polimérica catiónica, de acordo com a invenção.

Para a análise química da fração húmida, a indústria de papel propõe aditivos químicos especiais e/ou polímeros sintéticos para melhorar certas propriedades dos papéis e cartões (manuseamento, aceleração da drenagem, da formação, etc...) e para o tratamento das águas brancas para reduzir a obstrução, a proliferação de depósitos biológicos ou lodo. Estes depósitos formam-se na água do processo, obstruem as montagens, afetam a produtividade, a ΡΕ1931826 qualidade, e podem também estar na origem de contaminação do papel (presença de manchas, pontos negros, limpeza microbiológica). A redução ou a eliminação destes depósitos é uma operação essencial para a otimização do funcionamento da máquina e da melhoria do desempenho industrial.

Durante muitos anos, as fábricas de reciclagem de papéis e cartões recuperados funcionavam com os circuitos de água relativamente abertos e quantidades de resíduos líquidos relativamente grandes. Os regulamentos na matéria a respeito de águas residuais cada vez mais restritivos, incluindo a implementação da Diretiva Europeia IPPC (Prevenção e Controlo Integrados de Poluição) e a necessidade de otimizar o uso de matérias-primas, levam a que a maioria das fábricas de papel encerre parcialmente ou totalmente os seus circuitos para reduzir o volume de resíduos e os impactos ambientais. 0 encerramento dos circuitos e a redução da quantidade de água fresca necessária para o fabrico de papéis e cartões apresentam muitas vantagens para as fábricas (redução das perdas em fibras, partículas, enchimentos, redução do consumo de produtos químicos, de energia, conformidade em matéria ambiental), mas provoca, no entanto, uma mudança significativa da qualidade das águas do processo, com um aumento significativo de materiais dissolvidos.

Com efeito durante a formação de pasta, os 7 ΡΕ1931826 aditivos hidro-solúveis ou hidro-dispersáveis passam para a solução e são dissolvidos, ou dispersos sob a forma de partículas muito pequenas de tamanho submicrónico formando coloides, quer aniónicos (em qeral), quer não-iónicos. Os coloides aniónicos são identificados por medição da carência catiónica. Eles precipitam por desestabilização fisico-quimica. A sua re-aqlomeração origina depósitos aderentes na fração húmida da máquina de papel. Os coloides não iónicos podem ser re-aglomerados durante a secagem e provocar depósitos aderentes na secagem. Estes problemas de contaminação são particularmente suscetíveis no fabrico de papéis para canelados, envolvendo geralmente niveis mais significativos de fibras de recuperação do que algumas embalagens domésticas recicladas (EMR). A literatura diz-nos que existem diferentes tipos de substâncias interferentes na origem dos problemas de produtividade e qualidade, em particular no fabrico de papéis com fibras de recuperação. Estas substâncias são: os sais (carbonato de cálcio, sulfatos, cloretos...), os coloides orgânicos (substâncias pegajosas, pez, resinas, colas). A presença de substâncias pegajosas (aditivos muito fragmentados de repolpação, de pequenas dimensões, partículas aderentes ligadas à utilização de ligantes orgânicos e sintéticos, tais como o látex, o PVA e os amidos) originam os aglomerados aderentes na origem das obstruções das montagens (especialmente ao nivel das telas e feltros) com avarias repetitivas de máquinas, interrupções para a limpeza e problemas de qualidade do produto acabado (tarefas). ΡΕ1931826

Existam várias técnicas para reduzir ou eliminar produtos impróprios para o fabrico de papel, afetando a produtividade e a qualidade. As impurezas de dimensão superior a 70 μπι presentes no desintegrador da ressuspensão da pasta de papel podem ser removidas através de processos mecânicos, tais como a crivagem e depuração fina. Alguns materiais dissolvidos nas águas podem ser neutralizados por partículas minerais (talco micronizado). Os fabricantes de papel estão também familiarizados com os tratamentos anti-lodo. Estes problemas de obstrução são principalmente significativos no fabrico de papéis para canelado, papéis de revistas (LWC), cartões mono ou multi-jato usando níveis cada vez mais significativos, até 100%, de fibras de recuperação. A bibliografia sobre o papel refere que para aumentar o encerramento dos circuitos de água, mantendo a mesma produtividade sem afetar a qualidade, é necessário incluir nos circuitos elementos ou tratamentos químicos específicos para eliminar uma parte dos contaminantes contidos na água. Para isso, os fabricantes de papel utilizam diferentes tecnologias para purgar os circuitos dos elementos indesejáveis (matéria orgânica dissolvida), tais como as resinas, que são processos de evaporação e cristalização a frio, capazes de purgar tanto as matérias orgânicas, como os sais dissolvidos. Estes tratamentos utilizam tecnologias complexas e caras que não oferecem todas as garantias de desempenho ao nível da descontaminação da água para a redução desejada de avarias da máquina (obstruções e interrupções para a limpeza), afetando os custos de produção e a qualidade. Os limites 9 ΡΕ1931826 aceitáveis de encerramento dos circuitos variam com o tipo de produção e com as matérias-primas utilizadas. Os consumos específicos de água podem variar aproximadamente de 3-5 m3/tonelada para o fabrico de papel para cartão canelado e para o cartão plano mono ou multi jatos, de 10-12 m3/tonelada para o papel de jornal, de 5-7 m3/tonelada para o papel de uso doméstico e sanitário (pastas virgens) e de 6-8 m3/tonelada para os papéis para impressão e escrita. A indústria de papel tem igualmente desenvolvido vários processos e propõe os aditivos orgânicos e/ou sintéticos aniónicos ou catiónicos para melhorar a retenção de materiais orgânicos e sintéticos dissolvidos nas águas brancas. Estes tratamentos são biológicos, por membrana, fisico-quimicos ou empregam técnicas de coagulação/floculação/decantação ou flotação; utilizados isoladamente ou em combinação. Podem ser efetuadas várias medições para caracterizar esta contribuição para a carga de águas do processo: sólidos suspensos totais (SST), carência quimica de oxigénio CQO, carência catiónica que caracteriza a carga aniónica dos sólidos dispersos.

OBJETO DA INVENÇÃO A presente invenção proporciona uma nova solução técnica para a redução de depósitos orgânicos e de obstruções na máquina que está na origem das interrupções e de avarias durante o fabrico de papéis e de cartões, especialmente quando se usam fibras recicladas ou misturas de fibras de papéis e de fibras recicladas. 10 ΡΕ1931826

Esta nova solução utiliza um sistema vegetal, no qual um aditivo vegetal micronizado se encontra associado a uma substância polimérica catiónica.

Por "aditivo vegetal" entende-se um pó de celulose, isto é, um material que é derivado de um material vegetal contendo celulose. Por "aditivo vegetal micronizado associado a uma substância polimérica catiónica" entende-se que pelo menos uma parte da substância polimérica catiónica foi adsorvida pelo aditivo vegetal micronizado, de modo que o referido aditivo vegetal compreende os grupos catiónicos. Podemos dizer que o aditivo vegetal é "ativado" pela referida substância polimérica catiónica.

De acordo com um primeiro aspeto da invenção, é proporcionado um sistema de fabrico de papel para a redução de depósitos, de obstruções e de interrupções durante o fabrico de papéis e de cartões, em particular quando este fabrico é feito com fibras recicladas ou com uma mistura de fibras de papel e de fibras recicladas, sendo o dito sistema caracterizado pelo facto de compreender um aditivo vegetal micronizado previamente associado a uma substância polimérica catiónica selecionada a partir do grupo constituído por polímeros catiónicos, copolímeros catiónicos e misturas dos mesmos, sendo a referida substância polimérica pertencente à família das poliacrilamidas, poliaminas, polietilenoiminas, produtos de adição de dicianodiamida com o formaldeído e/ou óxido de etileno e misturas dos mesmos, sendo o dito sistema 11 ΡΕ1931826 destinado, durante o fabrico de papéis e de cartões, a ser introduzido em suspensão aquosa na suspensão de fibras.

De acordo com um segundo aspeto da invenção, é proporcionado um processo de preparação de um tal sistema, sendo o referido processo caracterizado pelo facto de compreender o tratamento do aditivo vegetal micronizado e com um teor de humidade inferior a 30%, e de preferência inferior a 20%, por mistura com uma substância polimérica catiónica, com agitação, sendo a referida substância polimérica catiónica selecionada a partir do grupo constituído por polímeros catiónicos, copolimeros catiónicos e misturas dos mesmos, pertencendo a referida substância polimérica catiónica à família das poliacrilamidas, poliaminas, polietilenoiminas, produtos de adição de dicianodiamida com o formaldeído e/ou óxido de etileno e misturas dos mesmos.

De acordo com um último aspeto, é proporcionada uma nova utilização do referido sistema, caracterizada pelo facto de se utilizar o dito sistema para reduzir os depósitos, as obstruções e as avarias na máquina de produção de papéis e cartões podendo conter fibras recicladas, e em particular, papéis para canelados, papéis LWC, por adsorção e fixação de substâncias orgânicas que estão dissolvidas ou hidro-dispersas e/ou "substâncias pegajosas" (isto é, materiais aderentes) nas águas do processo. 12 ΡΕ1931826

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Nos desenhos em anexo, A Figura 1 ilustra uma forma particular de concretização da invenção, na qual o aditivo vegetal micronizado é suspenso em água (num misturador ou cuba de cabeça da máquina de papel), é introduzida a substância polimérica catiónica na suspensão assim realizada, e, em seguida introduz-se a mistura aquosa resultante na suspensão de fibras, contendo ou constituída por fibras recicladas; A figura 2 ilustra uma outra forma de concretização particular da invenção, na qual o aditivo vegetal previamente micronizado é colocado em contacto com a substância seca polimérica catiónica para ser ativado por esta, sendo o sistema de fabrico de papel resultante colocado em suspensão em água e, em seguida, introduzido na suspensão de fibras, contendo ou constituído por fibras recicladas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO INVENÇÃO A nova solução técnica de acordo com a invenção utiliza um aditivo vegetal micronizado, que está cru ou branqueado. Este aditivo vegetal é "ativado" por contacto, a seco ou em suspensão aquosa, com uma substância polimérica catiónica, sendo a mistura resultante 13 ΡΕ1931826 introduzida na suspensão aquosa de fibras que podem conter as fibras recicladas. A massa molecular da substância polimérica catiónica está, de preferência, compreendida entre 10000 e 800000, conforme as aplicações antes da sua introdução numa suspensão de fibras contendo as fibras recicladas. A referida substância polimérica catiónica de acordo com a invenção, ocorre num teor compreendido entre 0,05 e 5 kg/tonelada de aditivo vegetal micronizado, de preferência num teor de 0,1 a 2 kg/tonelada de aditivo vegetal micronizado. 0 tratamento de cationização do aditivo vegetal micronizado pode ser realizado, quer diretamente sobre o aditivo vegetal, após a sua micronização, por contacto, no estado seco, com a substância polimérica catiónica, quer por contacto no estado húmido após ter sido suspenso em água, seguido pela adição da substância polimérica catiónica à suspensão resultante. Recomenda-se que em cada caso, o aditivo vegetal utilizado tenha, em estado seco (a 23°C), uma humidade (isto é, o teor total em água) inferior a 30% e de preferência inferior a 20%. O aditivo vegetal é de acordo com a invenção: • pó de madeira micronizado de resinosas e/ou folhosas, 14 ΡΕ1931826 • pó de resíduos de madeira, • pó de sub-produtos da exploração agrícola, em particular o de cereais, ou • uma mistura dos mesmos, e tem um tamanho médio de partícula entre 10 e 500 pm, de preferência um tamanho médio de partícula compreendido entre 10 e 350 pm. O aditivo vegetal micronizado pode ser previamente submetido a um tratamento térmico com vapor seco de 100 a 180°C para aumentar a sua superfície específica. Logicamente será prudente falar de superfície específica física e de superfície específica hidráulica, no entanto como estas duas superfícies específicas são sensivelmente vizinhas ou idênticas, é suficiente manter apenas o termo "superfície específica". O tratamento por contacto por meio da substância polimérica catiónica ou "ativação catiónica", eventualmente com ação térmica prévia tem por objetivo facilitar a adsorção e a fixação de substâncias orgânicas dissolvidas ou dispersas nas águas de fabrico de papéis e cartões com fibras recicladas que originam depósitos sobre as montagens e obstruções na máquina com perda de produtividade devido a avarias e interrupções para limpeza. A ativação do aditivo vegetal micronizado, cru ou 15 ΡΕ1931826 branqueado, permite, por um lado, a realização de um complexo duplo iónico quimico-vegetal micronizado (aditivo catiónico vegetal/polimérico), para a fixação dos materiais orgânicos dissolvidos ou hidro-dispersos nas águas brancas essencialmente aniónicos, "substâncias pegajosas" e "micropegajosos" de tamanho inferior a 70 ym, não acessíveis por tratamentos quimicos convencionais e, por outro lado, a fixação do complexo assim obtido, tendo em conta a sua dimensão e reatividade nos poros da textura fibras/enchimento e a sua remoção por manutenção na folha de papel ou de cartão. O aditivo vegetal micronizado é preferencialmente o pó de madeira micronizado obtido por trituração-micronização de subprodutos das indústrias de madeira, de serração. Podem também provir de subprodutos da produção agricola, em particular de cereais, por exemplo, pode ser obtido por trituração de espigas de milho. Como mencionado anteriormente, tem um teor de humidade inferior a 30%, de preferência uma humidade inferior a 20%, e um tamanho de partícula entre 10 e 500 ym e de preferência entre 10 e 350 ym. A nova solução técnica de acordo com a invenção tem um interesse significativo em relação à do documento FR 2 624 531 A supracitado. Com efeito, o aditivo micronizado, de acordo com a técnica antiga, tem uma distribuição de tamanho de partícula favorável à sua fixação mecânica na textura fibrosa (retenção superior a 90%), mas sem ter sido 16 ΡΕ1931826 submetido a qualquer tratamento químico aniónico, catiónico ou térmico e, portanto, não tem qualquer afinidade iónica com as fibras de celulose e/ou as matérias orgânicas hidro-dispersáveis contidas nas águas brancas. Sabe-se, aliás, que este aditivo de superfície específica física e hidráulica baixas confere muitas vantagens para o fabrico de papéis e cartões (melhoria de perfis através da folha, aceleração da drenagem e da secagem, aumento de espessura, da porosidade...), mas não permite a fixação de substâncias orgânicas contidas em águas de fabrico quando se utilizam as fibras recicladas, não tem, por isso, qualquer efeito sobre a diminuição dos depósitos e de obstruções nas máquinas relacionadas com a presença de substâncias dissolvidas ou hidro-dispersas sob a forma de partículas muito pequenas que podem ter tamanhos inferiores a 5 pm, formando coloides, quer aniónicos, quer não iónicos. Os coloides aniónicos e não iónicos aglomeram-se e formam depósitos aderentes na extremidade húmida da secção de secagem da máquina de papel. A ativação térmica prévia do aditivo vegetal, isoladamente, pode ser útil para o fabrico de papéis contendo as fibras recicladas, visto que se traduz numa eficácia 100 vezes superior à capacidade de adsorção do aditivo vegetal, e, por conseguinte, tem um efeito favorável sobre a fixação de substâncias orgânicas contaminantes contidas nas águas. A título indicativo, a superfície específica física medida com um porosímetro de mercúrio pode variar conforme a duração do tratamento e a 17 ΡΕ1931826 temperatura, de 10 a 200 g/m2. Contudo, é preferível combinar a ação térmica e química para se obter uma eficácia máxima do efeito positivo na redução das obstruções na máquina. O sistema vegetal de acordo com a invenção, que compreende o aditivo vegetal micronizado e ativado, ou "complexo dual", é um suporte de retenção de contaminantes orgânicos contidos nas águas e eliminados da massa de papel e de cartão, quer sejam mono ou multi-jatos com diminuição de depósitos nos circuitos e sobre as montagens (telas e feltros de prensas e secadores). De acordo com a invenção, os contaminantes são aprisionados no interior da massa durante a formação do papel ou cartão e não se depositam sobre as montagens da máquina de papel ou cartão.

Este novo material vegetal micronizado ativado combina as vantagens já obtidas com o aditivo micronizado da técnica antiga, a saber, a melhoria da qualidade do papel-cartão (formação da folha, redução da dispersão dos perfis, aumento do trabalho manual), um aumento da produtividade por aceleração da drenagem e secagem, por um lado, às do efeito de diminuição das obstruções na máquina, por outro. Ambos os efeitos, ativação térmica e química, podem ser ou não combinados. Esta tecnologia pode ser particularmente vantajosa para o fabrico de folhas para cartão canelado que exibem elevada taxa de interrupção, devido à elevada contaminação das águas do processo, provocando frequentes obstruções e interrupções frequentes 18 ΡΕ1931826 para limpeza.

No processo de preparação do sistema vegetal de acordo com a invenção, como acima mencionado, o aditivo vegetal micronizado é suspenso em água e, em seguida, associado com a referida substância polimérica catiónica, a mistura de suspensão resultante é introduzida na suspensão fibrosa podendo conter fibras recicladas. Alternativamente, o aditivo vegetal micronizado é misturado a seco com a substância catiónica polimérica, antes de a suspensão do produto resultante da referida mistura na suspensão fibrosa podendo conter fibras recicladas.

No processo de preparação do sistema vegetal de acordo com a invenção, recomenda-se a submissão do aditivo vegetal micronizado (i) a um tratamento térmico com o vapor seco de 100 a 180°C para aumentar a sua superfície específica antes da sua associação com a substância polimérica catiónica, e/ou (i i) a um pré-tratamento de branqueamento antes da sua associação com a substância polimérica catiónica.

Recomenda-se, por fim, um método para o fabrico de uma folha de papel ou de cartão caracterizado pelo facto de compreender a incorporação de um sistema vegetal de acordo com a invenção na suspensão de fibras segundo uma razão em massa de sistema/fibras entre 0,2/100 e 30/100, de preferência, uma razão em massa compreendida entre 0,5/100 e 10/100. 19 ΡΕ1931826

Sem sair do âmbito da invenção, podem-se incorporar no sistema vegetal um ou vários produtos selecionados a partir de agentes tensioativos não iónicos, agentes emulsionantes, coloides (tais como sílica coloidal), e misturas dos mesmos.

MELHOR MODO A concretização preferida da invenção consiste em realizar um tratamento térmico, com o "vapor seco" de preferência após a micronização do aditivo vegetal e antes do seu acondicionamento (em saco, a semi-granel, a granel, ou em fardos comprimidos) e entrega ao utilizador final. A substância polimérica catiónica pode ser, quer diretamente injetada no aditivo vegetal após a micronização do mesmo, a um teor de humidade inferior a 30% e, em particular, inferior a 20%, em particular utilizando técnicas conhecidas de pulverização ou de forma descontínua, numa cuba contendo o aditivo vegetal micronizado em suspensão na água. Esta operação pode ser igualmente realizada de forma contínua nos circuitos da cabeça da máquina de papel. O aditivo vegetal micronizado cru ou branqueado, de tamanho de partícula entre 10 e 500 ym, tem de preferência entre 10 e 350 pm, é primeiramente colocado em suspensão a uma concentração compreendida entre 0,05 e 10% (em massa com base na massa das fibras) numa cuba de 20 ΡΕ1931826 desintegração ou de um desfibrador com agitação suave para evitar as espumas, antes de ser introduzido na suspensão de fibras contendo as fibras recicladas. Esta operação pode ser realizada de forma continua nas águas brancas a montante da bomba de mistura, antes da introdução do aditivo vegetal micronizado ativo na suspensão fibrosa. A substância polimérica catiónica é introduzida no aditivo vegetal à dose preferencial de 0,05 a 5 kg em massa e, de preferência, a uma dose de 0,1 a 2 kg por tonelada do aditivo vegetal micronizado. A dose de polimero pode variar dependendo da qualidade das fibras, da água do processo, e da composição fibrosa. A melhor concretização da invenção é apresentada nas figuras 1 e 2, que são muito explicitas. O complexo dual tem um efeito imediato sobre a melhoria dos perfis através da folha, sobre a aceleração da drenagem e secagem e sobre a diminuição dos depósitos na máquina. A carga poluente nas águas brancas pode ser facilmente monitorizada através da medição do potencial Zeta das águas de processo e, especialmente, com tecnologias de elevado desempenho desenvolvidas pela companhia designada MUTEK-BTG. A diminuição da contaminação das montagens também pode ser igualmente analisada pelo "teste de colmatagem", desenvolvido no CTP (Centre Technique du Papier) com uma tela de máquina imersa nas águas brancas (regulação de temperatura). A tela é lavada muito ligeiramente e, em seguida, seca à temperatura ambiente. Uma análise de imagens permite medir o estado de colmatagem da tela e confirmar a eficácia da presente 21 ΡΕ1931826 invenção .

Outras vantagens e características da invenção serão melhor compreendidas após a leitura dos seguintes exemplos não limitativos, mas proporcionados a titulo ilustrativo.

Exemplo 1 0 aditivo vegetal é obtido a partir de serradura de faia após a moagem-micronização a uma humidade inferior a 20% (a 23°C) para se obter um tamanho de partícula entre 10 e 350 ym. Este aditivo vegetal foi utilizado nos ensaios referidos na Tabela 1, abaixo.

Mais precisamente, a referida Tabela 1 mostra, por um lado, as quantidades dos diversos ingredientes utilizados e, por outro lado, os resultados das experiências realizadas com um papel canelado de 112 g/m2 padrão obtido (a) sem aditivo vegetal (padrão de controlo), (b) com o referido aditivo vegetal de acordo com os ensinamentos da patente FR 2 624 531 A, e (c) com o referido aditivo vegetal ativado de acordo com a invenção. A Tabela 1 mostra, assim, o impacto da ativação do referido aditivo vegetal de acordo com a presente invenção (ativação com a substância polimérica catiónica injetada diretamente por pulverização sobre o aditivo vegetal após micronização ou ativação por introdução da referida substância polimérica catiónica no aditivo vegetal em suspensão na 22 ΡΕ1931826 água) sobre as propriedades físicas e a potencial vantagem em termos de diminuição das obstruções na máquina. A utilização do sistema da invenção é favorável a uma redução do teor em sulfatos (de 500 a 200 vezes) e em cloretos. A carência iónica deve rondar 0 mV ou ser ligeiramente positiva. A condutividade nas águas brancas diminuiria. Estes resultados previsionais devem permitir uma melhor operação da máquina com uma diminuição das obstruções.

Na Tabela 1, • o total de fibras representa 100%, em massa, e as quantidades dos outros ingredientes são expressas em percentagem em massa em relação à massa total das fibras; • O termo "Vemissa" refere-se genericamente ao aditivo vegetal, sendo "Vemissa padrão" o aditivo vegetal de acordo com o ensinamento de FR 2 624 531 A, e sendo "Vemissa ativada" associado à substância polimérica catiónica de acordo com a presente invenção. ΡΕ1931826 23 TABELA 1

Exemplo de fabrico de papel para canelado 112 g/m2 com o aditivo Vemissa e efeito da ativação pela nova tecnologia

Padrão de controlo Ensaio com Vemissa padrão Ensaio com Vemissa ativado (resultados previsionais) Papeis e cartão 30 30 30 misturados reciclado (%) Caixas de cartão 70 70 70 reciclado (%) Fécula Mylplus P45 L-DS 0,45 0,45 0,45 0,045 (%) Aditivo Vemissa padrão 0 3 0 E 150 (%) Poliacrilamida catiónica -Retaminol 11 NS (Kg/T) Novo 0 0 3* aditivo Vemissa ativado (%) - 24 - ΡΕ1931826

Pré- cationi zação antes da 0 0 0,4 introdução na pasta (%) Prensa de colagem (amido de trigo) 7-7,5 7-7,5 7-7,5 -concentração (%) Produção 32,5 33, 1 33, 1 (tonelada/dia) Velocidade da máquina 640 642 642 enroladora (m/mn) (continuação)

Exemplo de fabrico de papel para canelado 112 g/m2 com o aditivo Vemissa e efeito da ativação pela nova tecnologia Caracteristicas fisicas Gramagem (g/m2) 112 111,5 112 Espessura 183 186 186 (microns) Manual cm3/g 1, 63 1, 67 1, 66 25 ΡΕ1931826

Porosidade Gurley (s) 64,5 50 50 Teste Dropt (s) 210 145 150 Rutura (N) 101 104 106 Alongamento (%) 2,2 2,2 2,2 Clivagem (Kpa) 1536 1610 1600 SCT / ST (kN/m) 1, 96 1, 95 1, 97 CMT 30 (N) 193 192 193 índice de mullen 2,3 2,2 2,3 Cinzas (%) 13,5 12,4 12,5 Desvio do tipo 2,43/1,25 2,28/1,21 2,20/1,20 de gramagem Controlo das águas Ver DCO médio 1482 1470 comentários abaixo pH 6,49 6, 65 Condutividade 1890 2010 Potencial Redox -150 -200 mv TH ppm CaCCR 1400 1200 CaH 1350 1080 TAC 1360 1080 S042 550 500 26 ΡΕ1931826

Cationicidade Mutek águas 4,1 4,8 brancas mv Cationicidade Mutek caixa de 3, 12 4 cabeça mv cl" (ppm cl”) 438 316 A introdução do novo aditivo ativado é favorável a uma diminuição do teor em sulfatos (de 500 a 200), em cloretos. A carência iónica deverá aproximar-se de 0 mv ou ser ligeiramente positiva. A condutividade nas águas brancas diminui. As vantagens obtidas com o aditivo Vemissa reconhecem-se nestes novos produtos.

Estes resultados devem permitir uma melhor operação de máquina com menor obstrução das montagens.

Exemplo 2 O aditivo vegetal é obtido a partir de serradura micronizada para se obter um tamanho de partícula variando entre 10 e 350 ym. O aditivo vegetal micronizado é submetido a um tratamento térmico com vapor seco a 130-180°C para aumentar a superfície específica física de 10 a 200 g/m2. O aditivo assim tratado é preparado a uma concentração que varia entre 5 e 10% numa cabeça misturadora, antes de ser incorporado na suspensão fibrosa 27 ΡΕ1931826 de acordo com a Fig. 1, mas sem o tratamento prévio do aditivo vegetal micronizado com uma substância polimérica catiónica. 0 efeito de descontaminação é menos pronunciado, mas esta ativação representa um certo progresso na redução das obstruções das montagens em comparação com uma composição padrão.

Exemplo 3 A ativação catiónica é conseguida com uma substância polimérica catiónica, que é um aducto de dicianodiamida e de formaldeído a uma dosagem de 1 a 1,5 kg por tonelada de madeira de abeto micronizada de tamanho de partículas compreendida entre 10 e 350 ym. Esta ativação é obtida diretamente por injeção da mistura de polímeros por pulverização no aditivo vegetal após micronização. A ativação permite reduzir a turvação das águas e a deposição de cerca de 0,020 a cerca de 0,010 mg de substâncias pegajosas por folha sobre, ou seja aproximadamente uma diminuição das obstruções de 40% em comparação com os processos de papel com agentes de retenção ou de fixadores químicos convencionais.

Exemplo 4 O aditivo vegetal micronizado é previamente branqueado, utilizando-se uma técnica convencional de 28 ΡΕ1931826 branqueamento de papel para se obter um grau de brancura variável entre 70 e 75°. O aditivo vegetal micronizado é ativado sob as condições do Exemplo 3, e introduzido numa suspensão fibrosa constituída por 100% em massa de pasta destinada para o fabrico de papel de jornal e revista. Esta operação resultou na redução de depósitos de 0,018 a 0,013 mg de substâncias pegajosas por folha, ou seja aproximadamente uma redução das obstruções de 27%.

Exemplo 5

Procede-se conforme descrito no Exemplo 4, com a diferença de que a ativação do pó de madeira de abeto, realizada com uma substância polimérica catiónica, que é o mesmo produto de adição de dicianodiamina com o formaldeído (1 kg/tonelada de aditivo vegetal micronizado) é efetuada na presença de um agente emulsionante e de sílica coloidal (tamanho de partícula: 5 nm).

Fazem-se toalhas de papel. Para a deposição, coloca-se uma folha de alumínio 10 cm x 10 cm em contacto com uma toalha de papel por secagem a 100°C sob uma massa constante durante 2 minutos. A folha de alumínio é em seguida separada da toalha de papel e as "substâncias pegajosas" coladas sobre esta folha de alumínio são extraídos com tetra-hidrofurano (THF) e analisados por HPLC-SEC com detetor ELS. Os valores obtidos (média de 7 ensaios por sistema vegetal testado) mostram que a deposição de substâncias pegajosas é reduzida em 30% em 29 ΡΕ1931826 comparação com o padrão de controlo obtido com o mesmo aditivo vegetal sem a substância polimérica catiónica, mas com os mesmos agentes de retenção (agentes emulsionantes e sílica coloidal).

Lisboa, 19 de Setembro de 2012

Claims (16)

1. ΡΕ1931826 1 REIVINDICAÇÕES 1. Sistema para a redução de depósitos, obstrução e avarias durante o fabrico de papéis e cartões, especialmente quando este fabrico utiliza fibras recicladas ou uma mistura de fibras de papel e de fibras recicladas, sendo o dito sistema caracterizado pelo facto de compreender um aditivo vegetal micronizado previamente combinado com uma substância polimérica selecionada do grupo constituído por polímeros catiónicos, copolímeros catiónicos e misturas dos mesmos, pertencendo a referida substância polimérica à família de poliacrilamidas, poliaminas, polietilenoiminas, produtos de adição de dicianodiamida e de formaldeído e/ou de óxido de etileno e misturas dos mesmos, sendo o dito sistema pretendido, durante o fabrico de papel e cartão, para ser introduzido como uma suspensão aquosa na suspensão de fibras.
2. 2. Sistema de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado pelo facto da referida substância polimérica ter uma massa molecular média compreendida entre 10 000 e 800 000 e ser usada numa quantidade compreendida entre 0,05 e 5 kg/tonelada de aditivo vegetal micronizado, de preferência, numa quantidade de 0,1 a 2 kg/tonelada de aditivo vegetal micronizado.
3. 3. Sistema de acordo com a Reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto de ter sido obtido através de 2 ΡΕ1931826 tratamento do aditivo vegetal micronizado com um teor de humidade inferior a 30% e de preferência inferior a 20%, utilizando-se uma substância polimérica catiónica, com agitação.
4. 4. Sistema de acordo com a Reivindicação 3, caracterizado pelo facto do aditivo vegetal micronizado ser misturado a seco com a substância polimérica catiónica, antes da introdução do produto resultante da referida mistura na suspensão fibrosa, que pode conter fibras recicladas.
5. 5. Sistema de acordo com a Reivindicação 3, caracterizado pelo facto do aditivo vegetal micronizado ter sido colocado em suspensão em água, tendo sido em seguida combinado com a referida substância polimérica, tendo sido introduzida a mistura resultante em suspensão, na suspensão fibrosa, que pode conter fibras recicladas.
6. 6. Sistema de acordo com qualquer uma das Reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo facto do aditivo vegetal ser pó de madeira micronizada proveniente de resinosas e/ou de folhosas, pó de residuos de madeira, pó de subprodutos da exploração agricola, em particular de cereais, ou uma mistura dos mesmos, e ter um tamanho médio de particula compreendido entre 10 e 500 ym, de preferência um tamanho médio de particula compreendido entre 10 e 350 ym. ΡΕ1931826
7. 7. Sistema de acordo com qualquer uma das Reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo facto do aditivo vegetal micronizado ter sido submetido a um pré-tratamento de branqueamento antes de ser combinado com a substância polimérica catiónica.
8. 8. Sistema de acordo com qualquer uma das Reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo facto do aditivo vegetal micronizado ter sido submetido a um tratamento térmico com vapor seco entre 100 e 180°C, a fim de aumentar a sua área superficial especifica antes de ser combinado com a referida substância polimérica catiónica.
9. 9. Método para a preparação de um sistema de acordo com qualquer uma das Reivindicações de 1 a 8, sendo o referido método caracterizado pelo facto de compreender o tratamento do aditivo vegetal micronizado com um teor de humidade inferior a 30% e de preferência inferior a 20%, por mistura com uma substância polimérica catiónica, com agitação, sendo a dita substância polimérica catiónica selecionada do grupo constituido por polimeros catiónicos, copolimeros catiónicos e misturas dos mesmos, pertencendo a dita substância polimérica catiónica ao grupo das poliacrilamidas, poliaminas, polietilenoiminas, produtos de adição de dicianodiamida com o formaldeido e/ou o óxido de etileno e misturas dos mesmos.
10. 10. Método de acordo com a Reivindicação 9, caracterizado pelo facto do aditivo vegetal micronizado ser ΡΕ1931826 colocado em suspensão em água, em seguida combinado com a referida substância polimérica catiónica, sendo a mistura resultante em suspensão introduzida na suspensão fibrosa, que pode conter fibras recicladas.
11. 11. Método de acordo com a Reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo facto do aditivo vegetal ser pó de madeira micronizada proveniente de resinosas e/ou de folhosas e ter um tamanho médio de partícula compreendido entre 10 e 500 ym, de preferência um tamanho médio de partícula compreendido entre 10 e 350 ym.
12. 12. Método de acordo com qualquer uma das Reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo facto do aditivo vegetal micronizado ter sido submetido a pré-tratamento de branqueamento antes de ser combinado com a substância polimérica catiónica.
13. 13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo facto do aditivo vegetal micronizado ter sido submetido a um tratamento térmico com vapor seco entre 100 e 180°C, a fim de aumentar a sua área superficial específica antes de ser combinado com a substância polimérica catiónica.
14. 14. Utilização de um sistema de acordo com qualquer uma das Reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo facto do referido sistema ser utilizado para a redução de depósitos, obstrução e interrupções numa máquina para a 5 ΡΕ1931826 produção de papéis e cartões, que podem conter fibras recicladas e, especialmente, papel para canelados, papéis LWC, por adsorção e fixação de substâncias orgânicas, que são dissolvidas ou dispersas em água, e/ou substâncias pegajosas nas águas de processo.
15. 15. Utilização de acordo com a Reivindicação 14, caracterizado pelo facto do aditivo vegetal micronizado ser proveniente de subprodutos da produção agrícola.
16. 16. Método para o fabrico de uma folha de papel ou cartão, caracterizado pelo facto de compreender a incorporação de um sistema de acordo com qualquer uma das Reivindicações 1 a 8 na suspensão de fibras numa razão de peso sistema/fibras compreendido entre 0,2/100 e 30/100, de preferência, numa razão em massa compreendida entre 0,5/100 e 10/100.