PT87044B - Processo aperfeicoado para a fabricacao de papel - Google Patents

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Description

A presente invenção diz respeito a um aperfeiçoamento nos processos para a fabricação de papel.
A pasta para papel bruta, constituída essencialmente por fibras de celulose, é posta sob a forma de suspensão aquosa diluída que é conduzida até à caixa de alimentação da máquina de fabricação de papel, de onde é distribuída sobre uma tela de filtração sobre a qual se forma a folha de papel. Esta folha é seguidamente enxaguada e em seguida seca. As qualidades e propriedades do papel obtidas são determinadas em particular pelas condições de funcionamento da máquina de fabricação de papel, a pasta bruta, os diversos aditivos que se juntam à suspensão antes da formação da folha, e também os produtos que se aplicam sobre a folha de papel para além da tela de filtração.
A presente invenção diz mais especialmente respeito aos produtos que se adicionam antes da formação da folha. Assim, adicionam-se cargas minerais como carbonato de cálcio, dióxido de titânio, etc. Estas cargas tomam a folha de papel opaca, o que facilita a escrita e a impressão. Adi-
ciona-se também um agente de colagem para tomar a folha resistente aos líquidos, quer dizer, a folha de papel colada pode ser utilizada para a escrita e a impressão. Ê necessário juntar ainda um sistema retentor que precipita o agente de colagem sobre as fibras de celulose e que permite também a retenção das cargas minerais na folha de papel.
sistema retentor é frequentemente uma mistura de vários produtos. Juntam-se também produtos para melhorar as qualidades mecânicas do papel, corantes, etc.
Todos estes produtos que são adicionados não têm uma acção bem definida sobre uma única característica do papel, mas actuam mais ou menos conjuntamente e sobre diversos parâmetros. Quando se utilizam cargas sensíveis aos ácidos, por exemplo carbonato de cálcio, é importante que o agente de colagem e o sistema de retenção não conduzam a uma suspensão aquosa ácida que provoca uma decomposição do carbonato e das espumas.
Aplicam-se frequentemente sobre a folha de papel produtos diversos, designadamente carbonato de cálcio. Uma parte do papel revestido pode também ser reciclada no início da fabricação antes da formação da folha, o que conduz carbonato para a suspensão antes da própria máquina de fabricação de papel, mesmo que se tenham adicionado outras cargas além do carbonato na suspensão. Ê por isso que se prefere utilizar agentes de colagem e sistemas de retenção que não conduzem a uma suspensão ácida, aquilo que é denominado colagem em meio neutro.
artigo Papermaking Additives”, páginas 803 a
825, volume 16 da 3â edição de KIRK OTHMER ed John Wiley, 1981, descreve nas páginas 811-812 agentes de colagem da família dos alquil-cetenos dímeros utilizáveis em meio neutro, mas não indica qual o sistema de retenção.
pedido de patente de invenção com prioridade japonesa 85 JP 031519, de 21 de Fevereiro de 1985, fala de uma colagem em meio neutro. A carga é carbonato de cálcio e junta-se policloreto de alumínio e um agente de retenção com grande peso molecular.
A patente de invenção GB 2 015 614 descreve processos de fabricação de papel e de cartão nos quais se adiciona, na suspensão antes da formação da folha, um policloreto básico de alumínio. Mas ou não se cola, ou se utiliza colofónia, e sabe-se que a colofónia deve ser utilizada em meio ácido, cf. KIRK OTHMER, já citado, página 810.
Descobriu-se agora um aperfeiçoamento nos processos para a fabricação do papel, caracterizado pelo facto de se adicionar à suspensão que contêm as fibras de celulose, antes da formação da folhai
a) uma carga mineral,
b) um agente de colagem,
c) amido catiónico,
d) policloreto de alumínio.
A suspensão que contêm as fibras de celulose pode ser de pasta bruta ou branqueada, ou uma mistura de pasta bruta e pasta branqueada, ou uma pasta que já contém
- 4 aditivos.
A carga mineral pode ser um ou mais produtos quaisquer, preferivelmente escolhidos entre argila, carbonato de cálcio, sílica, alumina hidratada, talco, dióxido de titânio, etc.
Estes produtos são introduzidos na suspensão em forma finamente dividida ou sob a forma de pasta ou solução. Prefere-se utilizar o carbonato de cálcio. A quantidade de carbonato pode ser qualquer, é frequentemente no máximo de 40 partes para 100 partes de fibras de celulose, e está preferivelmente compreendida entre 10 e 25. Esta quantidade não tem em conta as cargas contidas no papel reciclado no inicio da fabricação na suspensão.
Embora se possa utilizar qualquer agente de colagem, prefere-se um agente que se utiliza em meio neutro.
Vantajosamente, o agente de colagem pode ser uma mistura de um ou mais produtos escolhidos entre os alquil-cetenos dímeros e os seus derivados, fosfatos fluorados, anidridos de ácidos carboxílicos de cadeia gorda, alguns poliuretanos, copolímeros estireno, anidrido maleico.
Prefere-se utilizar os alquil-cetenos dímeros e os anidridos de ácidos carboxílicos. A quantidade a utilizar é função das propriedades pretendidas para o papel. Vantajosamente, a quantidade é menor do que 10 partes para 100 partes de fibras de celulose, e está preferivelmente compreendida entre 0,1 e 2 partes.
amido catiónico é uma mistura de um ou mais produtos comercializados com a designação genérica de amido
catiónico. Estes produtos são por exemplo os descritos em KIRK OTHMER, 3â edição, Vol. 21, página 503. A quantidade vantajosamente inferior a 5 partes para 100 partes de fibras de celulose e é preferivelmente inferior a 2.
policloreto de alumínio designa os produtos habitualmente denominados policloreto de alumínio”, policloreto básico de alumínio, policlorosulfato básico de alumínio, e preferivelmente um ou mais dos produtos seguintes:
1) o sal de fórmula geral:
AI (OH) Cio (D nw 'm3n-m K ' na qual n representa um número qualquer, 3n-m é positivo, representando m e n números inteiros positivos; podendo o referido sal conter, além disso, um anião polivalente Y escolhido entre os aniões dos ácidos sulfúrico, fosfórico, polifosfórico, silícico, crómico, carboxilico e sulfónicos, estando a proporção molar —de preferência compreendida entre 0,015 e 0,4.
2) o sal de fórmula geral:
AI (0H) Cl nv 'm
3n-m-2k(SO4^k (II) na qual k, m e n representam números inteiros positivos, 3n> m + 2k, a basicidade m/3n está compreendida entre 0,3 e 0,7 e k/n = 0,01 a 0,3. Este produto pode ser preparado pelo processo descrito na patente de invenção EU 3 929 666;
3) o sal de fórmula geral:
kn(0H)3n-m-2p C1 m<S0?p ] z (III) o cloro-sulfato de alumínio básico de fórA1 0H (S0J,C1 (IV) na qual (3n-m-2p)/3n = 0,4 a 0,7; p = 0,04 a 0,25n; m/p = 8 a 35; k, m, n e p representam números inteiros e z ê pelo menos 1. Este produto é descrito na patente de invenção GB 2 128 977;
► 4) mula geral:
na qual a basicidade ou a proporção molar x 100 está compreendida entre 40% aproximadamente e 65% aproximadamente e em que apresenta uma proporção equivalente Al/equivalente Cl compreendida entre 2,8 e 5, uma massa molecular aparente MA medida por difusão de luz clássica e diâmetros hidrodinâmicos aparentes 0Z e 0W medidos por difusão quase-elástica da luz com os valores seguintes:
MA = 7000 - 35000
0Z (1) = 350 - 2500
0W (Â) = 200 - 1200
Este produto encontra-se descrito na patente de invenção francesa FR 2 584 699.
A quantidade de policloreto de alumínio a utilizar expressa em AlgO^ é vantajosamente menor do que 0,5
- 7 parte para 100 partes de fibras de celulose e está preferivelmente compreendida entre 0,05 e 0,2 parte.
Os produtos a a d são adicionados separadamente ou em mistura, ou misturados parcialmente e em qualquer ordem. Ho entanto, prefere-se juntar o policloreto de alumínio depois dos outros. Prefere-se também que o policloreto de alumínio seja adicionado o mais próximo possível da caixa de alimentação. Hão se qualificam o amido catiónico e o policloreto de alumínio como sistema de retenção; conforme se disse acima, todos os produtos adicionados à suspensão antes da formação da folha de papel actuam conjuntamente. A presente invenção consiste em adicionar os produtos a a d à suspensão e a requerente descobriu que a utilização conjunta destes produtos tinha muitas vantagens. A presente invenção é particularmente útil para a fabricação de papel colado em meio neutro. 0 processo da presente invenção permite carregar o papel com produtos sensíveis aos ácidos, por exem pio carbonato de cálcio.
Outra vantagem da invenção ê uma boa retenção das cargas, e, por conseguinte, uma grande diminuição das matérias em suspensão nas águas obtidas durante a formação da folha.
Outra vantagem da invenção é a maior produtividade da máquina de fabricação de papel e uma melhor coesão interna. Todas estas vantagens vão ficar evidentes nos exemplos.
Também se podem adicionar à suspensão de fibras de celulose, antes da formação da folha e além dos produtos
a a d, outros produtos tais como corantes e agentes de reforço mecânico da folha.
Segundo uma outra forma de realização da invenção, podem adicionar-se, além dos produtos a a d, um ou mais produtos escolhidos entre poliacrilamidas, poli(etilenoiminas), carboximetilcelulose, resinas de ureia-formol, resinas de melamina-formol, resinas de aminopoliamida-epicloridrina, resinas de poliamida-epicloridrina. Utilizam-se vantajosamente estes produtos além do amido catiónico e nas mesmas quantidades.
Os exemplos que se seguem descrevem a invenção:
EXEMPLO 1 (não conforme com a invenção)
Fabricação de um papel para impressão e escrita destinado a ser revestido.
- Composição da suspensão aquosa, antes da formação da folha, denominada composição na caixa de alimentação :
Fibras = pasta química branqueada 60 partes papel revestido reciclado 20 partes
Cargas = CaCO^ 20 partes
Agentes de colagem = Alquil-ceteno dímero 0,15 partes
- Características de funcionamento da máquina:
Mesa plana, largura útil 3,5 m
Gramagem do papel: 180 g/m
Natureza do papel: suporte de revestimento,
e, em seguida, revestimento em prensa com amido dextrinificado ou enzimado ou oxidado.
- Adiciona-se amido catiónico (0,3 parte para 100 partes de fibras) e 420 g/tonelada de fibras de poli(eti1enoimina).
- Obtêm-se uma velocidade de produção do 207 m/min, uma retenção das cargas de 77% e uma retenção total de 92%.
A coesão interna, medida pelo aparelho denominado de pêndulo, é de 87. 0 aparelho de pêndulo utilizado é o INTERNAI BOND IMPACT TESTER MODEL B vendido por OCA/ /PRECISION SCIENTIFIC, 3737 W. Cortland Street, CHICAGO, U.S.A..
pH da suspensão durante a formação da folha é igual a 7,4·
As matérias em suspensão (MES) nas águas de retorno clarificadas são 170 mg/1.
EXEMPLO 2 (de acordo com a invenção)
Opera-se como no exemplo 1, mas, em vez da poli(etilenoimina), adiciona-se um policloreto de alumínio de fórmula geral (II) à razão de 0,1 parte (expressa em Al^O^) para 100 partes de fibras de celulose.
Obtém-se então uma velocidade de produção de 221 m/min, uma retenção das cargas de 86% e uma retenção total de 95,5%.
A coesão interna passa para 110, as MES nas
águas de retomo clarificadas são de 100 mg/1 e o pH na caixa de alimentação ê de 7,3.
Apesar da sua natureza ácida, o policloreto de alumínio mantêm o meio na zona de pH compatível com a utilização de carbonato de cálcio. Proporciona um ganho de retenção total de 3,5 pontos e de retenção das cargas de 9 pontos. Foi possível aumentar em 7% a velocidade da máquina. 0 conteúdo de matérias em suspensão das águas sob a tela diminuiu muito. Observa-se um ganho de coesão interna.
EXEMPLO 3 (não ccnfcrme com a invenção)
- Composição na caixa de alimentação:
Fibras : pasta química branqueada : pasta mecânica branqueada: 69 partes 15 partes
Cargas : CaCO-j : 16 partes
Colagem : Alquil-ceteno dímero : 0,10 parte
- Características de funcionamento da máquina:
Tela dupla largura útil: 2,7 m
Gramagem : 60 g/m
Natureza do papel : impressão Offset e em seguida revestimento de amido em prensa.
Adiciona-se amido catiónico 0,4 parte para 100 partes de fibras e 400 g/tonelada de fibras de poliacrila7 mida com peso molecular superior a 10 .
Obtém-se:
Velocidade de máquina : 502 m/min
Retenção total : 55,1 %
Retenção das cargas : 36,4 % pH (na caixa de alimentação) : 7,6
EXEMPLO 4 (de acordo com a invenção)
Opera-se como no exemplo 3, mas, em vez de poliacrilamida, utiliza-se policloreto de alumínio de fórmula geral (II) na proporção de 0,1 parte expressa em ÁlgO^ para 100 partes de fibras.
Obtém-se;
; 528 m/min
Velocidade da máquina
Retenção total : 57 %
Retenção das cargas : 40%
pH (na caixa de alimentação) : 7,6
EXEMPLO 5 (não conforme com a invenção)
- Composição na caixa de alimentação:
Fibras ; pasta química branqueada : 85 partes
Cargas : CaCO^ : 15 partes
Colagem : Anidrido de ácido carboxilico de cadeia gorda 0,2 parte
- Garacterísticas de funcionamento da máquina:
Mesa plana largura útil : 2,6 m
Gramagem : 80 g/m
Natureza do papel : Reprografia
Revestimento por aplicação de amido em prensa.
Adiciona-se amido catiõnico 0,3 parte para 100 partes de fibras e poliacrilamida 300 g/T de fibras. ObtêmI -se:
Velocidade da máquina : 494 m/min
Retenção total : 73,5 %
Retenção das cargas : 42,5 % pH (na caixa de alimentação ) : 7,8
EXEMPLO 6 (de acordo com a invenção)
Opera-se como no exemplo 5, mas introduz-se meI nos poliacrilamida, 100 g/T em vez de 300 g/T, e adiciona-se um policloreto de alumínio de fórmula geral (II) na proporção de 0,1 parte expressa em AlgO^ para 100 partes de fibras.
Obtêm-se os resultados seguintes:
Velocidade da máquina : 501 m/min
Retenção total
Retenção das cargas : 48 % pH (na caixa de alimentação) : 7,8

Claims (8)

  1. Reivindicacões
    1. - Processo aperfeiçoado para a fabricação de papel, caracterizado pelo facto de se adicionar ã suspensão que contém as fibras de celulose, antes da formação da folha:
    a) uma carga mineral,
    b) um agente de colagem,
    c) amido catiónico,
    d) policloreto de alumínio.
  2. 2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de d ser um policlorosulfato básico de alumínio.
  3. 3. - Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto de a ser carbonato de cálcio.
    ^.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de a quantidade de a ser in14ferior a 40 partes para 100 partes de fibras de celulose e estar preferivelmente compreendida entre 10 e 25.
  4. 5. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de b ser escolhido de preferência entre os alquil-cetenos dímeros e os anidridos de ácidos carboxílicos.
    I
  5. 6. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo facto de a quantidade de b ser inferior a 10 partes para 100 partes de fibras de celulose e estar preferivelmente compreendida entre 0,1 e 2.
  6. 7. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo facto de a quantidade de c ser inferior a 5 partes para 100 partes de fibras de celulose e ser preferivelmente inferior a 2.
  7. 8.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo facto de a quantidade de d expressa em A^Og ser inferior a 0,5 parte para 100 partes de fibras de celulose e estar preferivelmente compreendida entre 0,05 e 0,2.
  8. 9.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindica- ções 1 a 8, caracterizado pelo facto de os produtos a a d serem completados por pelo menos um produto escolhido entre poliacrilamidas, poli(etilenoimina), carboximetilcelulose, resinas de ureia-formol, resinas de melamina-formol, resinas de aminopoliamidaepicloridrina e resinas de poliamida-epicloridrina,
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