PT711371E

PT711371E - Manufactura de papel

Info

Publication number: PT711371E
Application number: PT95921014T
Authority: PT
Inventors: Paul Kenneth Cutts
Original assignee: Ciba Spec Chem Water Treat Ltd
Priority date: 1994-06-01
Filing date: 1995-06-01
Publication date: 2002-01-30
Also published as: WO1995033097A1; CA2168092C; ES2188463T3; EP1039026A1; BR9506247A; MX9600431A; ES2161893T3; ES2161893T5; FI960397A; JP3696243B2; ATE230456T1; NO323485B1; NO960415D0; EP1039026B1; TW275655B; DK1039026T3; IL113972A0; ATE204937T1; EP0711371B1; JPH09503034A

Description

DESCRIÇÃO

MANUFACTURA DE PAPEL

Esta invenção está relacionada com a produção de papel, que poderá conter enchimento ou não e poderá ser pesado ou leve. O papel poderá ser, por exemplo, papelão. É prática comum produzir papel através da formação de uma suspensão celulósica de fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel derivada de uma suspensão celulósica de pelo menos um componente do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel, diluição desta suspensão para formar um fornecimento de pasta fina para fabricação de papel, passagem deste fornecimento de pasta fina para um crivo de drenagem através de vários itens de equipamento, como seja uma bomba de palhetas e/ou um “centriscreen”, e drenagem do fornecimento de pasta fina para fabricação de papel através do crivo, de maneira a formar uma folha que é depois seca. O fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel é geralmente produzido por mistura de várias suspensões de diferentes componentes do fornecimento de pasta espessa. O fornecimento de pasta fina para fabricação de papel e o papel resultante poderão não conter enchimento, mas geralmente é incluído enchimento. É prática comum incluir vários materiais poliméricos e outros aditivos durante o processo. Por exemplo, é conhecida a adição ao fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel de materiais poliméricos, descritos diversamente como agentes dispersivos do pez, agentes fixadores do pez ou adjuvantes da fluidez. O termo “pez” é utilizado como termo genérico para designar uma variedade de materiais pegajosos que podem existir naturaimente nas fibras para fabricação do papel ou que podem ser adicionados em resultado, por exemplo, da reciclagem de papel que inclui ligante polimérico.

Os agentes dispersivos do pez são compostos aniónicos de baixo peso molecular que mantêm o pez em dispersão. Tendo em vista a tendência crescente para reciclar as águas brancas de drenagem, isto pode conduzir a um acréscimo inaceitável de pez disperso nas águas brancas. É pois mals comum Incluir agentes fixadores do pez ou adjuvantes da fluidez. Os agentes fixadores do pez destinam-se a fazer com que o pez, enquanto ainda num estado disperso muito fino, se deposite sobre as fibras do papel, de forma a evitar a sua acumulação na suspensão e a sua deposição indesejável e não uniforme, como l massas informes relativamente grandes, no papel ou no equipamento de produção de papel. Uma vez que os componentes do pez são geralmente considerados aniónicos e como as fibras para fabricação de papel são geralmente aniónicas, a prática convencional tem sido utilizar, como agente fixador do pez, material polimérico possuindo a maior carga catiónica possível.

Na prática, os polímeros adequados que possuem uma carga catiónica máxima (por exemplo, sendo homopolímeros de um monómero catiónico) têm todos normalmente um peso molecular relativamente baixo, possuindo tipicamente um peso molecular tal que a viscosidade intrínseca é inferior a 2, frequentemente inferior a 1, dl/g. Por consequência, os agentes fixadores do pez convencionalmente utilizados são polímeros de baixo peso molecular e carga catiónica elevada. Exemplos são a polietileno-imina e o poliDADMAC (homopolímero de cloreto de diallldimetilamónio). O uso destes polímeros de baixo peso molecular é relativamente conveniente, uma vez que eles podem ser distribuídos como soluções facilmente armazenáveis e utilizáveis. Conformemente, o uso destes polímeros não necessita da disponibilização de equipamento de dissolução volumoso, tal como acontece quando são utilizados polímeros floculantes de elevado peso molecular como adjuvantes de retenção, mais à frente no sistema. A adição de vários outros materiais para promover a fixação do pez também é conhecida. Por exemplo, a bentonite é por vezes adicionada ao fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel com este objectivo. A utilização de um polímero de baixo peso molecular em combinação com a bentonite está descrita em WO-A-93/13265 e, para polímeros de baixo peso molecular com um peso molecular particular, em EP-A-586755. Têm surgido várias propostas recentes para melhorar a fixação do pez ou outras propriedades, através da adição de polímeros catiónicos de DADMAC em várias posições. Algumas destas referências mencionam a adição de polímeros ao fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel, sendo que os polímeros podem estar dentro de um amplo intervalo de pesos moleculares e densidades de carga catiónica e, assim, abranger polímeros de elevado peso molecular. Na prática, contudo, as referências relacionadas com a fixação do pez tendem a ser exemplificadas apenas através da utilização de polímeros que possuem uma densidade de carga elevada, por exemplo superior a 3 meq/g, e um peso molecular baixo, por exemplo com uma viscosidade intrínseca inferior a 4 dl/g. 2

Exemplos de referências relevantes incluem CA-A-2,102,742 e US-A-5,098,520; 5,185,062; 5,256,252; 5,266,164 e 5,292,404.

Embora os materiais poliméricos de baixo peso molecular e carga catiónica elevada possam actuar como adjuvantes da fluidez e agentes fixadores do pez, geralmente prefere-se utilizá-los apenas quando os problemas de pez ou fluidez são graves. Isto deve-se ao facto da natureza catiónica dos polímeros poder ter um efeito adverso no brilho do papel e ao custo do material que é utilizado. Nós pensamos que parte deste custo é desperdiçado, uma vez que acreditamos que uma proporção significativa do agente polimérico catiónico fixador do pez não serve para fixar o pez às fibras do papel, sendo, pelo contrário, absorvido para o interior das fibras do papel, onde exerce pouco ou nenhum efeito útil e poderá promover a deterioração do brilho.

Assim, seria desejável poder minimizar os problemas do pez e da fluidez de uma forma mais económica e com danos reduzidos para o brilho.

Alguns processos de manufactura de papel são efectuados com a adição de um coagulante catiónico inorgânico (alúmen) ao fornecimento de pasta para fabricação de papel, mas muitos processos são conduzidos na ausência de alúmen. No decorrer da maioria dos processos de manufactura de papel é adicionado um sistema de retenção que compreende um adjuvante de retenção polimérico. O adjuvante de retenção polimérico provoca a floculação das fibras celulósicas, e o pensamento convencional ditou que a quantidade de esforço cortante aplicado aos flocos deveria ser minimizada para se obter um desempenho de retenção óptimo. Na prática, o adjuvante de retenção polimérico e outros componentes do sistema de retenção são normalmente adicionados ao fornecimento de pasta fina para fabricação de papel e servem para promover a retenção, na folha húmida, dos finos das fibras e de qualquer enchimento. Isto reduz a quantidade de material celulósico e enchimento que se escoa através do crivo. O sistema de retenção consistia tradicionalmente numa adição de polímero de elevado peso molecular num único ponto, imediatamente antes do crivo de drenagem; contudo, também são conhecidos vários sistemas de retenção de múltiplos pontos, nos quais diferentes materiais são adicionados ao fornecimento de pasta fina para fabricação de papel em diferentes pontos.

Na EP-A-235893 descrevemos um sistema de retenção no qual é adicionado um polímero catiónico sintético com um peso molecular superior a 500 000 (e geralmente uma VI 3 acima de 4 dl/g) para provocar a floculação da suspensão, a suspensão floculada é submetida a um esforço cortante para reduzir os flocos a microflocos e, em seguida, é adicionada bentonite. Na especificação explica-se que o polímero é geralmente adicionado ao fornecimento de pasta fina para fabricação de papel ou com a água de diluição que é utilizada para converter o fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel em fornecimento de pasta fina. Também se explica que o fornecimento de pasta para fabricação de papel poderá já conter um agente de resistência, frequentemente um amido catiónico. O processo de EP-A-235893 tem sido amplamente comercializado como processo Hydrocol (Hydrocol é uma marca registada de Allied Colloids Limited) e é reconhecido como proporcionando uma combinação extremamente benéfica de retenção, velocidade de drenagem, velocidade de secagem e qualidade do produto. Nós descrevemos processos semelhantes em EP-A-335575, mas nos quais é incluído um polímero catiónico de baixo peso molecular, antes de se adicionar o polímero de elevado peso molecular. Afirma-se, entre outras coisas, que isto reduziria os problemas relacionados com o pez. São conhecidos outros processos que utilizam um polímero de baixo peso molecular, seguido de um polímero de elevado peso molecular, seguido de esforço cortante, seguido de material (coloida!) aniónico sob a forma de micropartículas, e uma referência típica encontra-se em U.S.-A-5,126,014. O fornecimento de pasta espessa utilizado na fabricação de papel é geralmente formado a partir de várias pastas. Cada pasta encontra-se normalmente isenta de material polimérico. Contudo, em EP-A-0335576 e em EP-A-335575 descrevemos processos nos quais a drenagem da pasta é melhorada através da inclusão, na suspensão que é drenada para formar a pasta, de um adjuvante de drenagem polimérico de elevado peso molecular. No entanto, esta adição de polímero não contribuirá em nada para resolver os problemas de fluidez ou de retenção de uma suspensão produzida a partir desta pasta. Por exemplo, os flocos formados na pasta serão degradados pela ressuspensão da pasta no fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel, e o floculante polimérico na pasta permanecerá essencialmente absorvido nas fibras, não estando consequentemente disponível para contribuir para a resolução dos problemas de fluidez, devido à 4 acumulação de pez e materiais viscosos derivados do papel impróprio para consumo que é reciclado ou de outros aditivos químicos que se acumulam na água reciclada, particularmente em sistemas de produção fechados. É sempre difícil seleccionar um sistema de retenção que proporcione uma mistura óptima de retenção, velocidade de drenagem, velocidade de secagem e qualidade do produto e, na prática, qualquer processo exige o estabelecimento de um compromisso entre os requisitos conflituosos de cada uma destas propriedades. Por exemplo, embora seja geralmente possível seleccionar materiais e condições de processamento para obter um bom equilíbrio de propriedades através do processo Hydrocol, nalgumas fábricas e com alguns fornecimentos de pasta para fabricação de papel pode ser bastante difícil manter uma boa qualidade do produto (“formação”), quando se obtém uma retenção, uma velocidade de drenagem e uma velocidade de secagem óptimas. A formação é uma indicação da distribuição das fibras no interior das folhas. Se as fibras estiverem presentes como flocos ou aglomerados, a folha terá uma porosidade bastante elevada (devido à densidade irregular no interior da folha) e diz-se que tem uma formação fraca. Quando as fibras estão distribuídas muito uniformemente no interior da folha, diz-se que a folha tem uma boa formação.

Outros processos de fabricação de papel podem ter tendência para proporcionar uma boa formação, mas à custa de propriedades de desempenho inferiores, como seja a retenção, a velocidade de secagem ou a velocidade de drenagem.

Obter e manter um equilíbrio óptimo das propriedades está-se a tornar cada vez mais difícil em resultado das tendências no sentido de utilizar quantidades crescentes de papel reciclado, opcionalmente após a remoção da tinta, e de fechar o circuito de água da fábrica de forma às águas brancas serem recicladas durante períodos prolongados na fábrica, estando assim sujeitas a acumular um teor elevado de electrólitos ou outras impurezas. Estas tendências também resultam em problemas crescentes relacionados com o pez.

Seria desejável proporcionar um novo sistema de retenção que permitisse, de uma forma fácil, uma combinação melhor ou diferente das propriedades de retenção, drenagem, secagem e formação do que a combinação que é facilmente obtenível no processo Hydrocol; em particular, seria desejável proporcionar um sistema de retenção que 5 permitisse a fácil obtenção de uma melhor formação, mantendo simultaneamente propriedades semelhantes de retenção e/ou drenagem e/ou secagem, ou que permitisse a manutenção de uma formação satisfatória, proporcionando simultaneamente propriedades melhoradas de retenção e/ou drenagem e/ou secagem.

Por consequência, a invenção inclui um processo no qual o papel é produzido através de um processo que compreende a formação de uma suspensão celulósica de fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel com um teor de sólidos de pelo menos 2,5% em peso, que é derivada de uma suspensão celulósica de pelo menos um componente do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papei possuindo um teor de sólidos de pelo menos 2,5% em peso, floculação do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel através da adição, ao fornecimento de pasta espessa ou a uma suspensão de pelo menos um componente do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel, de um primeiro material polimérico sintético e substancialmente solúvel em água com uma densidade de carga catiónica teórica inferior a 3 meq/g e uma viscosidade intrínseca de pelo menos 4 dl/g, de preferência numa quantidade que reduza significativamente a turvação do filtrado do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel floculado, diluição do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel floculado para formar um fornecimento de pasta fina para fabricação de papel possuindo um teor de sólidos não superior a 2% em peso, drenagem do fornecimento de pasta fina para fabricação de papel através de um crivo para formar uma folha, e secagem da folha. O processo inclui geralmente a adição ao fornecimento de pasta fina para fabricação de papel, antes da drenagem, de um sistema promotor da retenção, e este sistema promotor da retenção é normalmente seleccionado entre (a) a adição de um adjuvante de retenção polimérico seleccionado entre os polímeros sintéticos que possuem uma viscosidade intrínseca superior a 4 dl/g e o amido catiónico, (b) a adição de um material coloidal aniónico (geralmente imediatamente antes da drenagem), (c) a adição de um adjuvante 6 de retenção polimérico seleccionado entre os polímeros sintéticos que possuem uma viscosidade intrínseca superior a 4 dl/g e o amido catiónico, seguida da adição de um material coioidal anlónlco (geralmente imediatamente antes da drenagem), (d) a adição de um coagulante seleccionado entre um coagulante inorgânico e um material polimérico solúvel em água possuindo uma VI inferior a 3 dl/g, e (e) a adição de um coagulante seleccionado entre um coagulante inorgânico e um material polimérico solúvel em água possuindo uma viscosidade intrínseca inferior a 3 dl/g. seguida da adição de um material coioidal aniónico. Os processos preferidos são o (d) e o (e), especialmente o (e), uma vez que estes processos combinam os benefícios de boa retenção, boa formação e problemas mínimos de pez.

Nesta especificação, a viscosidade intrínseca é medida a 25SC em cloreto de sódio 1M tamponado a pH 7, usando um viscosímetro de nível suspenso.

Nesta especificação, a densidade de carga catiónica teórica é a densidade de carga obtida através de cálculos a partir da composição monomérica que é utilizada para formar o polímero. Nesta especificação, as dosagens do polímero ou de outros materiais que são expressas em percentagem são expressas como percentagem de polímero seco com base no peso seco da suspensão que está a ser tratada e, assim, uma dosagem de 0,01% representa 100 grama de polímero seco por 1 tonelada de peso seco da suspensão.

Nesta especificação, a turvação do filtrado é a turvação do filtrado obtido por filtração da suspensão floculada através de um papel de filtro rápido, seguida da medição óptica da turvação numa cuvete limpa, num medidor da turvação que funciona segundo o princípio do feixe duplo da luz difusa (como seja um medidor da turvação Or. Lange) e que expressa o resultado em NTU.

Ao dizer que o floculante é adicionado numa quantidade que reduz de forma significativa a turvação do filtrado, queremos dizer que a turvação do filtrado da suspensão à qual foi adicionado floculante é significativamente inferior à turvação do filtrado obtido a partir da mesma suspensão, mas à qual não fof adicionado floculante. For exemplo, a turvação do filtrado da suspensão floculada é geralmente inferior a 50%, de preferência inferior a 30%, mais preferencialmente inferior a 20%, da turvação do filtrado da suspensão antes da adição do floculante. 7

Outra forma de indicar que a turvação do filtrado foi reduzida de forma significativa é por referência à quantidade de fioculante necessária para proporcionar uma turvação óptima (isto é, a mals baixa) do filtrado. Quando se regista a turvação do filtrado para quantidades crescentes de polímero fioculante, constata-se que a turvação diminui para um mínimo e que o aumento subsequente de polímero resulta num aumento da turvação. É assim possível determinar de uma forma fácil a quantidade de polímero fioculante que proporciona uma turvação óptima (mínima) em qualquer suspensão particular. Os melhores resultados na invenção são geralmente obtidos quando a quantidade de polímero fioculante que é adicionada está no ponto óptimo ou próximo dele. Contudo, isto nem sempre é essencial. Assim, podem obter-se bons resultados na invenção quando a quantidade de polímero fioculante é pelo menos 25%, de preferência pelo menos 50%, mais preferencialmente pelo menos 75%, da quantidade óptima, isto é, a quantidade que proporciona uma turvação óptima (mínima) do filtrado. É geralmente preferido que a quantidade de polímero não esteja muito acima do ponto óptimo, pois uma turvação crescente tende a indicar um desempenho inferior e polímero desperdiçado. Contudo, constata-se por vezes que a turvação obtenívei com a dose óptima é tão baixa que se podem usar variações significativas da dose sem prejudicar seriamente o controlo do pez, e que a utilização de polímero em excesso pode ser útil nas fases de retenção subsequentes do processo. Por consequência, é normalmente satisfatório que a quantidade de polímero seja no máximo 200% do óptimo e, muitas vezes, ela é no máximo 300% ou mesmo 500% da quantidade para uma turvação óptima do filtrado.

Na prática, a quantidade de polímero adicionada nesta fase do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel é pelo menos 0,005%, geralmente pelo menos 0,01%. Geralmente, ela encontra-se no intervalo compreendido entre 0,03 e 0,15 ou 0,2%. Contudo, podem utilizar-se quantidades mais elevadas, até 0,5% ou mesmo 1% ou mais.

Embora a turvação do filtrado se possa dever, em parte, a componentes que não estão associados a problemas de deposição do pez, como guia aproximado acreditamos que uma turvação baixa do filtrado está geralmente associada a uma tendência baixa para problemas de deposição do pez. Por consequência, quando a minimização da deposição do pez é o objectivo principal da adição de polímero ao fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel, a dosagem de polímero será normalmente seleccionada de forma a que a turvação do filtrado seja tão baixa quanto possível. 8

Como indicado acima, a técnica anterior indica que os polímeros catiónicos utilizados como agentes fixadores do pez devem ter uma carga catiónica elevada e um peso molecular baixo, e é muito surpreendente que se possam obter bons resultados na invenção usando um polímero de carga catiónica baixa e peso molecular elevado. A invenção tem a vantagem particular da utilização destes polímeros ter tendência para resultar em menos danos no brilho da folha em comparação com os danos que ocorrem quando se utilizam os tradicionais polímeros de carga catiónica elevada e peso molecular baixo. Parece que, desde que o polímero possua um peso molecular elevado (VI superior a 4 dl/g), se obtém uma substantividade satisfatória face ao pez e às fibras, apesar da carga catiónica ser baixa. Como a carga catiónica é baixa, há menos danos ópticos na folha de fibras. Como o peso molecular é elevado, há menos risco de desperdício de polímero devido a absorção nas fibras. Por consequência, a invenção pode resultar numa menor turvação do filtrado com uma dosagem equivalente de polímero, numa menor turvação óptima do filtrado (combinada com menos perda de brilho) com uma dosagem equivalente de polímero e em menos perda de brilho com uma turvação óptima do filtrado, em comparação com o polímero convencional de carga catiónica elevada e baixo peso molecular. O polímero floculante pode ser usado como o único agente fixador do pez ou adjuvante da fluidez no processo, mas também pode ser utilizado em combinação com outros materiais que são incluídos deliberadamente para este fim, ou que podem ser incluídos para outro fim, mas que podem ter um efeito benéfico no que diz respeito à fixação do pez. Por exemplo, pode adicionar-se amido catiónico ou outra resina de resistência em seco. Pode adicionasse bentonite ou outro material coloidal aniónico, antes, com ou após a adição do floculante. Dado que a bentonite ou outro material coloidal aniónico pode ter tendência para interagir com o floculante polimérico para produzir flocos muito grandes, é geralmente desejável que o fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel seja sujeito a uma agitação suficiente para evitar a formação destes flocos, ou para os degradar no caso de se formarem. O polímero floculante que é usado no fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel pode 9er substancialmente não iónico ou aniónico (especialmente quando o fornecimento de pasta espessa tem um teor elevado de eiectrólitos), mas geraimente é catiónico. A densidade de carga catiónica teórica não deve ser superior a cerca de 3 meq/g, pois de contrário as vantagens da utilização de um polímero de carga catiónica 9 relativamente baixa (custo do monómero catiónico e minimização da perda de brilho) diminuirão; geralmente, ela é inferior a 2 meq/g. Usualmente, ela é pelo menos 0,1 meq/g; mais usualmente, pelo menos 0,5 meq/g. Polímeros adequados estão descritos em maior detalhe sob a descrição “primeiros polímeros”. A floculação do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel tem os efeitos benéficos sobre a fixação do pez já descritos, mas também pode ser benéfica para os subsequentes tratamentos de retenção, apesar da passagem do fornecimento de pasta espessa fioculado para o crivo resultar inevitavelmente na degradação dos flocos, possivelmente com alguma ressuspensão das fibras, para formar flocos mais pequenos que podem ser denominados microflocos. Se não for aplicado qualquer tratamento subsequente de retenção, esta degradação pode ser tal que as propriedades de retenção sejam bastante fracas, pelo que de preferência é aplicado um sistema de retenção ao fornecimento de pasta fina para fabricação de papel formado por diluição do fornecimento de pasta espessa. Pode utilizar-se qualquer sistema de retenção convencional.

Num processo, consegue-se uma retenção melhorada através da utilização de um adjuvante de retenção polimérico de componente único numa fase do fornecimento de pasta fina para fabricação de papel mais tardia do processo; por exemplo, mesmo antes da drenagem; por exemplo, após o último ponto de esforço cortante elevado. Por exemplo, o adjuvante de retenção polimérico pode ser adicionado mesmo antes da caixa superior ou na caixa superior. Este adjuvante de retenção polimérico é normalmente um polímero sintético que geralmente tem uma VI de pelo menos 4 dl/g. Pode ser aniõnico, não iónico ou catiónico. A experimentação de rotina estabelecerá que tipo de polímero proporciona os melhores resultados no fornecimento de pasta fina para fabricação de papel particular. Por exemplo, se o fornecimento de pasta fina tiver um teor catiónico relativamente elevado, então poderá ser apropriado utilizar um adjuvante de retenção polimérico não iónico ou aniónico, mas de outra forma é geralmente preferido um adjuvante de retenção catiónico. Embora seja preferido um polímero sintético de VI elevada, o amido catiónico pode ser usado em lugar de algum ou de todo o polímero sintético.

Em vez de utilizar só polímero, pode usar-se polímero em combinação com outros materiais. Por exemplo, pode adicionar-se bentonite ou outro material aniónico sob a forma de partículas ao fornecimento de pasta fina ou ao fornecimento de pasta espessa, 10 geralmente após a sua floculação, e o adjuvante de retenção polímérico pode ser adicionado subsequentemente. Mais uma vez, o adjuvante de retenção pode ser aniónico, não iónico ou catiónico. Um processo assim que utiliza um adjuvante de retenção substancialmente não iónico está descrito em EP-A-017353. Numa variação deste processo, como descrito em AU-A-63977/86, pode adicionar-se um polielectrólito extremamente catiónico, geralmente de peso molecular relativamente baixo, após a adição de bentonite e antes da adição do adjuvante de retenção polimérico final.

Noutra variação deste processo, como descrito no pedido Europeu 94300260.0 não publicado, pelo menos um componente do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel contém enchimento, e o enchimento é coagulado com as fibras, na suspensão desse componente, através da adição de um agente coagulante catiónico à suspensão que contém o enchimento e as fibras, seguida da adição do material aniónico sob a forma de partículas, como seja a bentonite, e depois do adjuvante de retenção polimérico. Em todos estes processos, o adjuvante de retenção final possui geralmente uma VI de pelo menos 6 dl/g e é geralmente um polímero substancialmente solúvel em água, formado por polimerização de acrilamida ou outro monómero etilenicamente insaturado solúvel em água com, opcionalmente, monómero catiónico e/ou monómero aniónico etilenicamente Insaturado.

Em vez de adicionar adjuvante de retenção polimérico como sistema de retenção, por vezes é possível obter bons resultados meramente através da adição de material coloidal aniónico; por exemplo após o último ponto de esforço cortante elevado a que o fornecimento de pasta fina para fabricação de papel é sujeito, tipicamente na caixa superior ou próximo dela. Isto pode proporcionar bons resultados, especialmente quando o polímero que foi adicionado ao fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel era polímero catiónico presente num excesso suficiente para que as partículas suspensas que se estão a aproximar da fase de drenagem possuam uma carga catiónica suficiente para interagir com o material coloidal aniónico e serem floculadas por ele. Materiais coloidais aniónicos estão descritos em maior detalhe abaixo.

Embora a invenção tenha a vantagem de permitir uma redução dos problemas de pez, deve entender-se que os aspectos preferidos da invenção destinam-se a obter uma boa formação e retenção, independentemente dos problemas de pez e são, em particular, os processos (d) ou de preferência (e) acima. Assim, nestes processos, o fornecimento de 11 pasta espessa para fabricação de papel pode ser um material que não necessite desta adição de agente fixador do pez. Por exemplo, o fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel pode ter sido produzido a partir de componentes limpos que possuem uma tendência reduzida para depositar o pez, ou podem ser incluídos no fornecimento de pasta espessa para fabricação de papei outros componentes que actuarão como agentes fixadores do pez. Por exemplo, o amido catiónico ou agentes poliméricos convencionais fixadores do pez de carga catiónica elevada e baixo peso molecular podem ser incluídos num fornecimento de pasta espessa sujo ou num componente do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel, de forma a que o fornecimento de pasta espessa não tenha problemas significativos de deposição de pez.

Quando os problemas de pez não dominam as considerações relativamente à quantidade de polímero que se deverá adicionar ao fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel, a quantidade pode ser seleccionada considerando principalmente os requisitos das fases posteriores do processo, em vez de se considerar a turvação do filtrado do fornecimento de pasta espessa floculado. Por exemplo, se o sistema de retenção que está a ser utilizado tem um desempenho melhor quando o fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel foi tratado com um excesso de material polimérico catiónico de elevado peso molecular, então a quantidade deste material pode encontrar-se significativamente acima da quantidade necessária para uma turvação mínima do filtrado, e a turvação do filtrado da suspensão floculada pode ser quase tanta como a turvação do filtrado da suspensão na ausência de polímero. Geralmente, contudo, a quantidade de polímero deve ainda encontrar-se dentro dos limites discutidos acima no contexto da turvação do filtrado.

No processo da invenção, o papel final pode conter enchimento ou não. Se contiver enchimento, a quantidade de enchimento pode estar compreendida, por exemplo, entre 2 e 60%, frequentemente entre 10 e 60%, em peso do teor de sólidos da folha. Pode usar-se qualquer um dos enchimentos convencionais. Algum ou todo o enchimento pode ser introduzido através da utilização de papel reciclado. Algum ou todo o enchimento pode ser incluído no fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel. O teor de sólidos do fornecimento de pasta espessa não é geralmente superior a 7% e encontra-se usualmente no intervalo entre 2,5 e 5% em peso. 12 A fonte do componente celulósico da suspensão pode ser papel reciclado ou qualquer pasta conveniente, por exemplo pasta mecânica, termomecânica ou química. A pasta pode eer relativamente pura ou pode ser uma pasta relativamente em bruto. Ela pode ter sido produzida por redispersão de uma pasta seca ou, numa fábrica integrada, pode ter sido produzida através de um passo prévio de transformação da madeira em pasta na fábrica. A pasta, ou a pasta seca, pode ter sido fabricada através da utilização de um adjuvante de remoção de água, mas geraimente encontra-se isenta de material polimérico quando é introduzida como um componente do fornecimento de pasta espessa ou como o fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel. O fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel pode ser obtido a partir de uma suspensão de um único componente, mas geralmente é produzido por mistura de duas ou mais suspensões de componentes do fornecimento de pasta espessa.

Na invenção, o primeiro material polimérico é adicionado ao fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel, ou a um ou mais dos componentes do fornecimento de pasta espessa, numa quantidade suficiente para fiocular completamente de forma substancial o fornecimento de pasta espessa, por exemplo como indicado em referência à turvação do filtrado (tudo como discutido acima). O primeiro polímero pode ser adicionado a cada componente do fornecimento de pasta espessa, mas é frequentemente adicionado ao fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel total, por exemplo na câmara de mistura ou na câmara de conservação do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel. Em alternativa, o primeiro polímero pode ser adicionado no desfibrador. A suspensão será inevitavelmente sujeita a uma mistura e um esforço cortante extensos antes de ser drenada (como fornecimento de pasta fina) e, consequentemente, não é essencial que se atinja uma distribuição total e uniforme do polímero, imediatamente após a sua adição ao fornecimento de pasta espessa ou ao componente deste fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel. Por consequência, na invenção, é permissível adicionar o polímero como uma emulsão de fase reversa, que será activada de forma a disponibilizar uma solução do polímero no fornecimento de pasta espessa, mas de preferência o polímero é adicionado ao fornecimento de pasta espessa ou ao componente deste fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel como uma solução pré- 13 formada. Esta pode ter sido produzida de uma forma convencional, por dissolução de uma forma em pó ou de uma forma de emulsão de fase reversa do primeiro polímero. O primeiro polímero tem uma viscosidade intrínseca (viscosímetro de nível suspenso em cloreto de sódio 1N tamponado, a 25SC) de pelo menos 4 dl/g, e frequentemente pelo menos 6 dl/g; por exemplo 6 a 25 dl/g ou superior, muitas vezes 8 a 15 dl/g.

Os processos úteis da invenção utilizam, como primeiro polímero, copolímeros de monómeros ou misturas de monómeros etilenicamente insaturados e solúveis em água. Os monómeros são normalmente monómeros acrílicos. Os monómeros podem incluir monómero catiónico numa determinada quantidade para que a densidade de carga teórica (como definida acima) não seja superior a cerca de 3 meq/g, não sendo frequentemente superior a cerca de 2 meq/g. Geralmente, ela é pelo menos cerca de 0,1; mais habitual mente cerca de 0,5, meq/g.

Os monómeros catiónicos apropriados são (met)acrilatos de dialquilaminoalquilo ou dialquilaminoalquil-(met)acrilamidas, geralmente como sais ácidos ou, de preferência, sais de amónio quaternário. Os grupos alquilo podem conter cada um 1 a 4 átomos de carbono, e o grupo aminoalquilo pode conter 1 a 8 átomos de carbono. Os (met)acrilatos de dialquilaminoetilo, as dialquilaminometil-(met)acrilamidas e as dialquilamino-1,3-propil-(met)acrilamidas são particularmente preferidos. O primeiro polímero é geralmente um copolímero de monómero catiónico com outros monómeros, no qual a quantidade de monómero catiónico é habitualmente pelo menos 2% em mole, mais habitualmente pelo menos 3% em mole. Nalguns casos, a quantidade de monómero catiónico pode ser um máximo de 25% em mole, mas geralmente não é superior a 20% em mole e frequentemente não é superior a 10% em mole. Os monómeros de dialildialquilo quaternizados, especialmente o cloreto de dialildimetilamónio (DADMAC), podem ser utilizados, desde que a proporções e as condições de polimerízação sejam tais que o polímero final possua a VI elevada e a densidade de carga relativamente baixa desejadas. O monómero catiónico é copolimerizado com um monómero não iónico, etilenicamente insaturado e solúvel em água, de preferência a acrilamida. Geralmente, o polímero é um copolímero unicamente de monómeros catiónicos e não iónicos, mas se desejado pode 14 incluir-se uma pequena quantidade de monómero aniónico no copolímero, desde que o polímero final ainda se comporte essencialmente como um monómero catiónico.

Nalguns casos, as características do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel (e em particular o seu teor de electrólitos) são tais que se pode obter uma floculação satisfatória utilizando um floculante polimérico substancialmente não tónico (por exemplo, contendo quantidades muito pequenas de monómero catiónico ou, mais habitualmente, consistindo unicamente em monómero não tónico e monómeros de impurezas, como seja 1 a 3% em mole de acrilato de sódio) ou um floculante polimérico aniónico. Os floculantes poliméricos aniónicos apropriados são copolímeros de acrilamida ou outro monómero não tónico solúvel em água com um máximo de 10 ou 20% em mole de monómeros aniónicos. O monómero aniónico presente no primeiro polímero é habitualmente ácido acrílico (geralmente como acrilato de sódio), mas pode ser qualquer monómero carboxílico ou sulfónico conveniente etilenicamente insaturado. A selecção do tipo óptimo de primeiro polímero pode ser efectuada através da monitorização do desempenho de floculação de uma gama de polímeros que possuem diferentes teores tónicos, por exemplo um polímero de carga aniónica baixa, um polímero não tónico e polímeros catiónicos de carga baixa e média, para determinar que tipo de polímero proporciona o melhor desempenho de floculação no fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel, considerando ou a turvação do filtrado ou os requisitos subsequentes da adição de coagulante e de material coloidal aniónico. Com a maioria dos fornecimentos de pasta espessa para fabricação de papel, os melhores resultados são obtidos quando o primeiro polímero é um polímero catiónico de carga baixa a média. O polímero tem de ser suficientemente solúvel em água para não causar imperfeições na folha de papel, mas pode ser ligeiramente reticulado de forma a constituir uma mistura de partículas de polímero inferiores a 10 μτη que incham com água e de polímero solúvel em água, por exemplo como descrito em ΕΡΆ-202780.

As fases de diluição convencionais e outras fases do processamento que conduzem à rede de arame da máquina sujeitam necessariamente a suspensão a turbulência e esforço cortante, e isto resultará inevitavelmente na degradação dos flocos iniciais e possivelmente nalguma ressuspensão das fibras. A diluição, por exemplo com as águas 15 brancas da rede de arame, geralmente origina um fornecimento de pasta fina para fabricação de papel possuindo um teor de sólidos de 0,3 a 2%.

No processo preferido da invenção, os microflocos e/ou o material ressuspenso resultantes são tratados através da adição de um ou mais coagulantes, de forma a preparar a suspensão para a drenagem subsequente, e geralmente para a super-coagulação por uma adição subsequente de material coloidal aniónico, seguida de drenagem.

Nesta especificação, estamos a utilizar o termo “coagulante” no sentido de designar qualquer material que tem o efeito de provocar a agregação das fibras e das partículas de enchimento (se presente), no fornecimento de pasta fina para fabricação de papel, para formar pequenos microflocos densos antes da drenagem ou super-coagulação, ou, nalguns casos, para serem unicamente mais susceptíveis à super-coagulação, mesmo se não existir qualquer agregação visível antes da adição do material coloidal aniónico. O coagulante que é adicionado pode ser um material inorgânico e/ou pode ser um segundo material polimérico orgânico. Se for um material polimérico, tem de possuir uma viscosidade intrínseca baixa, uma vez que é indesejável que o segundo material induza uma floculação significativa de tipo ponte, do género que é produzida por polímeros de elevado peso molecular. A floculação de tipo ponte nesta fase poderá diminuir as propriedades de formação da folha final. A adição do segundo polímero poderá parecer que causa alguma agregação, mas, devido ao peso molecular baixo, esta agregação não diminuirá as propriedades de formação que são desejadas. A viscosidade intrínseca não é superior a 3 dl/g e é geralmente inferior a 2 dl/g e mesmo inferior a 1 dl/g. Expresso como peso molecular medido por cromatografia de exclusão em gel, o peso molecular do segundo polímero encontra-se geralmente abaixo de 500 000, de preferência abaixo de 400 000. Mais preferencialmente, ele é inferior a 300 000. Geralmente, é superior a 50 000.

Os flocos formados em resultado da adição do primeiro polímero podem ter um excesso de carga catiónica de superfície devido ao primeiro polímero. A degradação destes flocos, que ocorre durante a diluição e o fluxo do fornecimento de pasta fina na direcção do crivo, resultará na exposição de locais aniónicos ou não jónicos nos microflocos ou sólidos ressuspensos. Em muitos processos da invenção, é desejável que o segundo polímero 16 seja catiónico, de forma a aumentar a carga catiónica nos microflocos e sólidos suspensos antes da adição do material coloidal aniónico. Por consequência, em muitos processos, é desejável que o segundo material polimérico seja catiónico, e em particular é geralmente preferido que a carga catiónica no segundo polímero seja elevada. Assim, o segundo polímero tem geralmente uma carga catiónica teórica superior a 4 meq/g, frequentemente superior a 5 meq/g.

Quando o segundo polímero é catiónico, ele é de preferência formado por unidades recorrentes das quais pelo menos 70%, geralmente pelo menos 90%, são catiónicas. Os polímeros preferidos são homopolímeros de cloreto de dialildimetilamónio e copolímeros deste com uma quantidade mais pequena (geralmente inferior a 30%, de preferência inferior a 10%) de acrilamida, sal quaternário ou sal de adição ácida de homopolímeros de dialquilaminoalquil-(met)acrilamida ou de (met)acrilato de dialquilaminoalquilo e copolímeros destes com pequenas quantidades (geralmente inferiores a 30%, de preferência inferiores a 10%) de acrilamida, polietileniminas, poliaminas, produtos da condensação de epicloridrina e diaminas, polímeros de diciandiamidas e outros polímeros coagulantes catiónicos convencionais de baixo peso molecular.

Em vez de utilizar apenas polímero coagulante catiónico para aumentar a carga catiónica nas partículas na suspensão, é possível adicionar coagulante inorgânico e, nalguns casos, pode usar-se apenas coagulante inorgânico. Os coagulantes inorgânicos catiónicos adequados incluem compostos de metais polivalentes, tal como o alúmen, o cloreto de alumínio, o cloreto de polialumínio, o sulfato férrico e o cloreto férrico.

Se o fornecimento de pasta fina para fabricação de papel possuir uma carga catiónica demasiado elevada, por exemplo devido ao uso de uma quantidade em excesso de amido catiónico ou de uma quantidade em excesso do primeiro polímero catiónico, a coagulação pode ser provocada por neutralização de alguma da carga catiónica através da adição de material aniónico. Os coagulantes aniónicos apropriados incluem coagulantes aniónicos inorgânicos, tal como polifosfato, polifosfonato e polisulfonato, e coagulantes orgânicos, tais como polímeros de baixo peso molecular solúveis em água de monómeros ou misturas de monómeros etilenicamente Insaturados que incluem monómeros aniónicos. Por exemplo, um polímero adequado é um polímero de acrilato de sódio (ou outro monómero aniónico solúvel em água), na forma de homopolímero ou copolimerízado com, por exemplo, 0 a 50% em mole de acrilamida ou anidrido maleico. O peso molecular dos 17 coagulantes aniónicos poliméricos é tipicamente tal que a viscosidade intrínseca é inferior a 3 dl/g, geralmente inferior a 2 dl/g, mais habitualmente inferior a 1 dl/g. Expresso como peso molecular medido por cromatografia de exclusão em gel, o peso molecular é habitualmente inferior a 100 000, geralmente inferior a 50 000, frequentemente inferior a 15 000. Muitas vezes, encontra-se no intervalo compreendido entre 2 e 10 000. Deve ressalvar-se que muitos dos materiais propostos para utilização na invenção como coagulantes aniónicos são materiais que, noutros ambientes, seriam normalmente considerados agentes dispersivos aniónicos.

Se o fornecimento de pasta fina para fabricação de papel estiver próximo da carga neutra, e especialmente se o fornecimento de pasta fina tiver um teor elevado de electrólitos de forma a possuir uma condutividade elevada, então os melhores resultados podem ser conseguidos usando um coagulante que é um polímero substancialmente não iónico, o qual proporciona a coagulação através de pontes de hidrogénio. Polímeros apropriados são o óxido de polietileno e a poliacrilamida. O peso molecular tem de ser tal que os agregados sejam razoavelmente pequenos, e assim, mais uma vez, o peso molecular medido por CEG é de preferência inferior a 1 milhão ou 500 000 e medido por viscosidade intrínseca é de preferência inferior a 3 dl/g.

Quando se utiliza coagulante inorgânico em lugar do segundo polímero, a quantidade de coagulante será seleccionada por experimentação de rotina e encontrar-se-á geralmente compreendida no intervalo entre 0,01 e 1%. Quando se utiliza o segundo polímero, a quantidade de segundo polímero é geralmente de pelo menos 0,01 %, geralmente de pelo menos 0,03%, em peso seco com base no peso seco da suspensão. Ela pode ser até 0,2% ou mesmo mais elevada, por exemplo até 0,5%, mas geralmente é inferior a 0,1 %. De preferência, a quantidade é suficiente para originar uma agregação das fibras que é visível a olho nu.

Embora seja permissível sujeitar os microflocos a agitação e esforço cortante adicionais após a aplicação do segundo polímero, isso é geralmente indesejável; assim, o segundo polímero é normalmente adicionado tão tarde quanto conveniente, antes da drenagem ou, mais habitualmente, antes da adição do material coloidal aniónico. 18

Como o segundo polímero tem um peso molecular baixo, poderá ser possível incorporá-lo sob a forma de contas de dissolução rápida ou noutras partículas de polímero, mas geralmente é preferido adicionar o segundo polímero como uma solução pré-formada. O material coloidal aniónico pode ser qualquer material aniónico que proporcione uma área de superfície aniónica muito elevada e que não diminua de forma inaceitável as propriedades do papel final. Pode ser uma emulsão polimérica orgânica aniónica. de preferência possuindo um tamanho médio de partícula inferior a 2 pm, de preferência inferior a 1 pm, mais preferencialmente inferior a 0,1 pm. As partículas emulsionadas poderão ser insolúveis devido a serem formados por um copolímero de, por exemplo, um polímero aniónico solúvel em água e um ou mais monómeros insolúveis, como seja o acrilato de etilo. De preferência, contudo, a emulsão polimérica orgânica é uma microemulsão reticulada de material monomérico solúvel em água.

De preferência, contudo, o material coloidal aniónico é um material inorgânico, tal como sílica coloidal, microgel de polisilicato, microgel de ácido polisilícico, versões modificadas com alumínio de quaisquer dos compostos anteriores ou de preferência uma argila aniónica tumefacta. Esta pode ser qualquer um dos materiais normalmente denominados bentonite, hectoritas ou esmectites, ou mesmo outros materiais inorgânicos aniónicos como os zeólitos. Os materiais preferidos são aqueles que são geralmente denominados na indústria como bentonites. A quantidade de bentonite ou de qualquer outro material que é adicionado encontra-se tipicamente compreendida no intervalo entre 0,03% e 2%, sendo a quantidade de preferência pelo menos 0,1%, de preferência inferior a 1%.

Embora façamos referência ao material coloidal aniónico como causando super-coagulação, esta estrutura agregada engloba qualquer agregação dos microflocos e fibras ressuspensas numa forma que proporcione uma boa retenção e boas características de remoção de água, acompanhadas de uma boa formação na folha final. A bentonite ou outro material coloidal é geralmente adicionado após o último ponto de esforço cortante elevado, por exemplo na caixa superior, e a suspensão pode então ser drenada de uma forma convencional. O que se segue são exemplos. 19 EXEMPLO 1

Para demonstrar o melhoramento no brilho que é conseguido através da Incorporação, no fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel, de um polímero de baixa carga catiónica e elevado peso molecular em vez de um polímero de elevada carga catiónica e baixo peso molecular, efectuou-se o seguinte teste laboratorial. 250 cm3 de fornecimento de pasta para fabricação de papel formado a partir de pasta TMP são tratados com várias quantidades da solução do polímero de teste, e a dosagem (percentagem de polímero seco com base no fornecimento de pasta seco) é registada. O fornecimento de pasta é agitado durante 30 segundos a 1 000 r.p.m., filtrado sob vácuo com a ajuda de um papel de filtro Whatman 541 e o filtrado recolhido.

Os estratos de papel são achatados com a ajuda de um rolo de amassar, removem-se os papéis de filtro e depois secam-se durante 2 horas a 110®C. Os resultados do brilho são depois determinados numa escala na qual o valor decrescente indica um brilho menor. A turvação do filtrado é registada numa escala na qual os valores decrescentes indicam resultados melhorados (menos turvação).

Neste teste, o polímero A é poli DADMAC, VI 0,4 dl/g. O polímero B é poli DADMAC, VI 2,0 dl/g. O polímero C é um copolímero de 90% em mole de acrilamlda com acrilato de dimetilaminoetilo quaternizado com MeCI, VI 8 dl/g. O polímero D é um copolímero de 65% em mole de acrilamlda com acrilato de dimetilaminoetilo quaternizado com MeCI, VI7 dl/g.

Os resultados são apresentados na Tabela 1 abaixo.

Tabela 1

Produto Dosagem do Turvação do Brilho do Perda de Utilizado Produto % Filtrado (NTU) Estrato de Papel Brilho - 0 65,8 61,15 0 A 0,025 64,8 60,2 0,95 0,05 55,0 60,45 0.7 0,1 43,8 60,15 1,0 0,2 31,9 59,85 1,3 0,4 20,3 58,7 2,45 0,8 16,1 60,2 0,95 B 0,025 57,9 61,2 0,05 0,05 40,2 60,4 0,75 0,1 24,6 59,8 1,35 0,2 14,9 58,55 2,6 0,4 9,3 59,2 1,95 0,8 21,0 59,4 1,75 1,6 53,4 61,15 0 C 0,0125 44,7 61,3 0,15 0,025 21,2 60,15 1,0 0,05 18,1 60,4 0,75 0,1 6,1 60,95 0,2 0,2 4,5 60,25 0,9 0,4 4,4 60,75 0,4 0,8 9,7 60,55 0,6 0,16 24,6 60,35 0,8 D 0,0125 48,8 60,25 0,9 0,025 26,8 60,05 1,1 0,05 12,1 60,05 0,65 0,1 5,0 60,05 1,1 0,2 3,8 60,4 0,75 0,4 3,1 59,9 1,25 0,8 10,9 59,85 1,3 1,6 26,7 60,7 0,45 21 É notório a partir destes resultados que os floculantes C e D são capazes de originar uma turvação mais baixa neste teste do que os coagulantes, e que eles podem originar uma turvação mais baixa em qualquer dosagem particular. Compreender-se-á que podem ser obtidos resultados úteis utilizando floculantes em dosagens compreendidas entre cerca de 0,025% e 1,6%, mas que, na prática, o processo é melhor conduzido com dosagens compreendidas entre cerca de 0,1% e 0,9%, sendo os melhores resultados obtidos com estes floculantes em dosagens compreendidas entre cerca de 0,2% e 0,5%. Compreender-se-á também que os floculantes C e D podem geralmente proporcionar menos perda de brilho do que dosagens iguais dos coagulantes A e B; em particular, a perda de brilho com a dosagem de floculante que proporciona uma turvação do filtrado próxima da óptima pode ser menor do que a perda de brilho que origina uma turvação óptima (mas geralmente inferior) do filtrado usando os coagulantes A e B. EXEMPLO 2

Neste exemplo, um fornecimento real de pasta de uma fábrica para fabricação de papel fino, papel de impressão e papel para escrita possuindo 23% de enchimento foi submetido a vários testes laboratoriais de retenção, drenagem, secagem e formação, após tratamento com várias combinações de coagulante A (como acima), floculante E (90 % em mole de acrilamida com 10% em mole de acrilato de dimetilaminoetilo quaternizado com cloreto de metilo, viscosidade intrínseca 7 dl/g) e bentonite.

Quando se adicionou polímero ao fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel, ele foi em cada caso subsequentemente submetido a esforço cortante usando um agitador de lâminas de ângulo grande, diâmetro de 6 cm, velocidade de esforço cortante de 2 000 r.p.m.. Quando se adicionou polímero ao fornecimento de pasta fina para fabricação de papel, ele foi subsequentemente submetido a esforço cortante usando um agitador de hélice, diâmetro de 5 cm, velocidade de esforço cortante de 1 500 r.p.m.. Quando se adicionou bentonite ao fornecimento de pasta fina para fabricação de papel, o fornecimento de pasta fina foi, em seguida, agitado com o mesmo agitador de hélice, mas a 800 r.p.m..

Todos os testes de mistura, esforço cortante e retenção foram efectuados num “Britt Dynamic Drainage Jar” com deflector, equipado com um crivo metálico de 250 pm. 22 A retenção foi determinada como uma percentagem da forma convencional. A suspensão foi submetida a drenagem sob vácuo para determinar o tempo de drenagem em segundos (numa escala na qual o tempo crescente indica uma drenagem mais lenta), os sólidos do estrato de papel como percentagem (numa escala na qual os sólidos crescentes indicam uma melhor remoção de água após a drenagem e, desta forma, uma secagem potencialmente mais rápida) e o delta P. O delta P é uma indicação da formação ou do grau de floculação no interior da folha, e valores mais baixos indicam melhor formação.

Nas tabelas que se seguem, as dosagens de polímero e as dosagens de bentonite são apresentadas em grama por tonelada, os sólidos do estrato e a retenção são apresentados como uma percentagem e a drenagem sob vácuo é apresentada em segundos. O polímero Aea bentonite são sempre adicionados ao fornecimento de pasta fina para fabricação de papel. O polímero E é adicionado ao fornecimento de pasta espessa ou ao fornecimento de pasta fina.

Os processos nos quais o polímero E é adicionado ao fornecimento de pasta fina, seguido da adição de bentonite ao fornecimento de pasta fina são semelhantes aos processos descritos em EP-A-235893.

Por conveniência, os valores de retenção foram mencionados nas mesmas tabelas que as outras propriedades, mas experimentalmente foram determinados em experiências separadas. A Tabela 2 mostra os resultados quando o polímero de elevado peso molecular é adicionado ao fornecimento de pasta fina para fabricação de papel (como em EP-A-235893), e a Tabela 3 ilustra processos de acordo com a invenção, nos quais o polímero é adicionado ao fornecimento de pasta espessa, seguido da adição de coagulante e/ou bentonite ao fornecimento de pasta fina. A Tabela 4 mostra uma modificação do processo de EP-A-235893, na qual o polímero coagulante é adicionado depois do polímero floculante ter sido adicionado ao fornecimento de pasta fina, e a Tabela 5 mostra um processo de acordo com EP-A-335575, no qual o polímero coagulante é adicionado ao fornecimento de paeta fina antes do polímero floculante.

Testes comparáveis das várias tabelas são apresentados na Tabela 6 para permitir uma comparação entre os processos. 23

É notório a partir destes resultados, e em particular a partir da Tabela 6, que, nestes testes, os processos da invenção (nos quais o polímero floculante é adicionado ao fornecimento de pasta espessa) proporcionam uma formação melhor (menor delta P) do que qualquer um dos outros processos e que a formação melhorada é acompanhada por valores de retenção, de sólidos do estrato e de drenagem aceitáveis. Em particular, no processo preferido que utiliza floculante no fornecimento de pasta espessa e polímero coagulante, seguido de bentonite no fornecimento de pasta fina, os resultados mostram uma formação melhorada, uma retenção melhorada e sólidos do estrato melhorados. O pequeno decréscimo no desempenho de drenagem é comercialmente aceitável. Na verdade, ele poderá ser desejável nalgumas máquinas modernas de fabricação do papel de alta velocidade e alto esforço cortante. 24

Tabela 2 E - Fornecimento Pasta Fina Bentonite Retenção (%) Delta P Sólidos do Estrato Drenagem sob vácuo 0 0 69,8 - - - 200 4 000 82,5 10 32,5 19 400 4 000 82,8 11,25 32,1 14 600 4 000 84,4 14,00 31,0 10 1 000 4 000 91,1 15,5 30,2 10 1 500 4 000 95,4 - - - 600 0 79,8 7,5 32,3 27 600 2 000 84,0 13,75 30,9 11 600 4 000 84,4 14,0 31,0 10 600 6 000 83,9 12,75 31,2 13 25

Tabela 3 E - Fornecimento Pasta Espessa A Bentonite Retenção (%) Delta P Sólidos do Estrato Drenagem sob vácuo 600 0 0 67.3 - - - 600 500 0 70,8 - - - 600 1 0 71,1 - - - 600 000 0 71,0 - - - 2 600 000 4 000 80,3 7,5 31,9 20 600 4 000 83,7 11,75 - 13 600 0 4 000 86,3 12 32,2 12 600 500 4 000 - 11,0 32,8 15 600 1 4 000 81,7 - - - 600 000 4 000 75,4 - - - 1 500 2 000 4 000

Tabela 4 (E depois A depois Bentonite) E A Bentonite Δ P Sólidos do Estrato (%) Drenagem sob Vácuo (segundos) 600 500 4 000 16,0 30,4 8 600 750 4 000 16,25 30,9 8 600 1 000 4 000 17,0 30,8 10 600 1 500 4 000 16,0 31,1 10 26

Tabela 5 (A depois E depois Bentonite) A E Bentonite Δ P Sólidos do Estrato (%) Drenagem sob Vácuo (segundos) 500 600 4 000 16,25 30,1 9 750 600 4 000 17,05 30,0 8 1 000 600 4 000 18,0 7 1 500 600 4 000 17,5 30,3 8

Tabela 6

Retenção Delta P Sólidos do Estrato Drenagem E a espessa depois 86,3 12 32,2 12 A depois Bentonite E a espessa depois Bentonite 80,3 7,5 31,9 20 E a fina depois 84,4 14 31,0 10 Bentonite - 17 30,8 10 E a fina depois A depois Bentonite A a fina depois E depois Bentonite 18 7

Lisboa, »19 OUT. Z3S1

Por Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Limited

Are·; te Concslçso, 3, USBOA 27

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Processo para fabricação de papel que compreende formação de uma suspensão celulósica de fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel com um teor de sólidos de pelo menos 2,5% em peso, derivada de uma suspensão celulósica de pelo menos um componente do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel com um teor de sólidos de pelo menos 2,5% em peso, floculação do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel através da adição, ao fornecimento de pasta espessa ou a uma suspensão de pelo menos um componente do fornecimento de pasta espessa, de um primeiro material polimérico sintético e substancialmente solúvel em água, com uma densidade de carga catiónica teórica não superior a cerca de 3 meq/g e uma viscosidade intrínseca de pelo menos 4 dl/g, diluição do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel floculado para formar um fornecimento de pasta fina para fabricação de papel possuindo um teor de sólidos não superior a 2% em peso, drenagem do fornecimento de pasta fina para fabricação de papel através de um crivo para formar uma folha, e secagem da folha.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, no qual um coagulante é adicionado ao fornecimento de pasta fina para fabricação de papel antes da drenagem, no qual o coagulante é seleccionado entre coagulantes inorgânicos e/ou segundos polímeros solúveis em água possuindo uma viscosidade intrínseca inferior a 3 dl/g.
3. Processo de acordo com a reivindicação 2, no qual o coagulante é seleccionado entre coagulantes inorgânicos catiónicos e/ou segundos polímeros que possuem uma viscosidade intrínseca inferior a 3 dl/g e uma densidade de carga catiónica teórica superior a 4 meq/g. 1
4. Processo de acordo com a reivindicação 3, no qual o coagulante é um polímero de cloreto de dialildimetilamónio.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, no qual o material coloidal aniónico é adicionado ao fornecimento de pasta fina para fabricação de papel após o coagulante e antes da drenagem.
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, no qual o material coloidal aniónico é adicionado ao fornecimento de pasta fina para fabricação de papel antes da drenagem.
7. Processo de acordo com a reivindicação 5 ou 6, no qual o material coloidal aniónico é uma argila inorgânica tumefacta.
8. Processo de acordo com a reivindicação 1, no qual o adjuvante de retenção polimérico é adicionado ao fornecimento de pasta fina para fabricação de papel antes da drenagem.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, no qual a quantidade de primeiro polímero que é adicionada é uma quantidade suficiente para reduzir a turvação do filtrado do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel para menos de 50% da turvação na ausência do polímero.
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, no qual a quantidade do primeiro polímero é pelo menos 25% da quantidade que proporciona uma turvação óptima do filtrado do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel.
11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, que é conduzido num equipamento que utiliza um ou mais desfibradores, câmaras de mistura do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel e câmaras de conservação do fornecimento de pasta espessa para fabricação de papel, e o primeiro polímero é adicionado a um ou mais dos desfibradores, câmaras de conservação e câmaras de mistura. Lisboa, II9 OUT. 2001

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