PT90040B

PT90040B - Processo de colagem de papel e de preparacao de composicoes para o mesmo

Info

Publication number: PT90040B
Application number: PT90040A
Authority: PT
Inventors: Ian Richard Hiskens
Original assignee: Eka Nobel Ab
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1995-03-01
Also published as: EP0333368A3; ES2087862T3; ZA891925B; FI94974B; NO180345B; PT90040A; EP0333368B1; AU3142989A; DK131889D0; FI891184A; DK173063B1; CA1325500C; ATE139281T1; DK131889A; NO891116D0; DE68926632D1; GB8806432D0; NZ228297A; EP0333368A2; JPH026680A

Description

MEMORIA DESCRITIVA presente invento refere-se a processos de colagem de papel e refere-se mais particularmente à colagem de papel utilizando composições de calagem à base de colofónia, a valores de pH relativamente elevados. 0 invento refere-se também a processos de preparação de composições de colagem para a realizaçao dos referidos processos de colagem.

□s processos convencionais de colagem de papel, utilizando colofónia quer nas formas emulsionadas, quer nas formas saponj. ficadas, envolve a adição separada a um ou mais pontos selscciona dos do terminal húmido da máquina de papel, da composição de col_a gem à base de colofónia e de um sal de alumínio. Esta técnica opera satisfatóriamente a valores de pH situados geralmente no i_n tervalo de 4 a 6. Quando o pH é superior a cerca de 6, em qualquer valor significativo, por exemplo no caso em que é adicionada cré a polpa de papel, a colagem por esta técnica torna-se irregular e muito difícil de controlar. Em vista destas dificuldades, quando se tenta produzir papel encolado ou encolar ã superfície p_a pel já produzido, utilizando um valor de ρΗ acima do intervalo normal de 4 a 6, é prática comum recorrer à utilização de colas não-cclafónias, tais como as à base de dímeros de alquilcete no.

As tentativas para encolar geraimente a valores de pH neu tros ou alcalinos ou para utilizar sais de alumínio específicos (p. ex. poli(cloreto de alumínio) no modo de dois passos na presença de crê deram unicamente resultados muito fracos.

Sabe-se também que quando é utilizado um modo de operação num passo único, nomeadamente um processo envolvendo o uso de uma pré-mistura de colofónia e sal de alumínio, preparada bastante tempo antes da adição da pré-mistura à máquina, ê obtenível de no vo apenas o controlo intermitente da colagem num ambiente alcalino. Esses sistemas num passo único, que operam de modo a evitar estas dificuldades, são descritos por exemplo no nosso Pedido de Patente pendente nS. 88304405.9 (Número de Publicação EP-A-0293119) e também na patente US-A-4333795.

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Verificau-se agora surpreendentemente que quando se faz uma pré-mistura de ccla â base de colofónia e um sal de alumínio, numa base contínua, imediatamente antes da sua adição à máquina de papel, é obtida uma colagem muito melhor e mais controlada com colofónia, quando a matéria-prima contém cré ou então tem um valor de pH neutro ou alcalino. Assim, o presente invento baseia-se na verificação inesperada de uma diferença no comportamento quando é feita uma pré-mistura de colofónia e um sal ds alumínio na altura ou imediatamente antes de ser realmente usada, em compa ração com os processos conhecidos nos quais ela é feita bastante tempo antes de ser utilizada.

De acordo com um aspecto do presente invento, ê portanto proporcionado um processo de colagem de papel em que o papel é produzido a partir de um sistema de polpa contendo cré ou então tendo um pH neutro ou alcalino e por consequência pH alto, no qual ê usada uma composição p ré-mis tu ra da contenda uma cola à base de colofónia e um composto de alumínio ou a composição de colja gem ã base de colofónia e o composto de alumínio são adicionados separadamente mas simultaneamente e sãc pré-misturados imediatamente antes da adição a um ponto seleccionado apropriado no ter mi. nal húmido da máquina de papel.

De acordo com outro aspecto do presente invento, é também proporcionado um processo de preparação de ccmposiçães de colagem de papel pré-misturadas, compreendendo uma cola à base de colofónia e um composto de alumínio e adequadas para utilização durante ou imediatamente após a sua formulação. As configurações particu. lares opcionais mas preferidas da composição de colagem de papel num passo único propostas, do presente invento, podem incluir a incorporação na composição de uma quantidade acima do normal de sal de alumínio, de uma quantidade acima do normal de uma cola à base de colofónia ou a inclusão de pelo menos um polielectróiito.

De acordo com uma outra configuração preferida do processo de colagem e de preparação da composição de colagem do invento, a relação em peso entre a cola de colofónia e o composto de alumí. nio utilizado na realização do processo e por consequência preseri te na composição num passo único, numa base seca, situa-se na prc η

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-4porção de 1:0,01 a 5. De acordo com uma outra configuração prefe rida do invento, os ingredientes adicionados ao terminal húmido da máquina de papel, na realização do processo do invento, quer durante o funcionamento quer como uma pré-mistura num passo único, incluem pelo menos um diluente à base de ureia.

Adicionalmente para colagem da massa de papel (matêria-pri ma para o fabrico de papel), de acordo com o invento, um outro as pecto consiste na utilização de composições e técnicas de pré-mis. tura do tipo indicado acima, na colagem â superfície do papel já fabricado, quer se tivesse usado ou não no seu fabrico até esta etapa, uma composição de colagem à base de colofónia. Um outro aspecto do presente invento consiste em qualquer papel ou produto semelhante a papel produzido por um processo de acordo com o presente invento ou produzido usando uma composição de colagem de pa. pel de acordo com o invento.

De acordo com uma concretização preferida do invento, uma composição de colagem à base de colofónia pré-misturada para utilização na realização do presente invento pode conter, em adição à colofónia e ao composto de alumínio, um ou mais de outros aditi vos úteis na fabricação do papel, por exemplo para optimizar a função de calagem do próprio componente à base de colofónia. Tais aditivos adicionais e opcionais incluem polielectrólitos catiónicos e aniónicos e também amidos catiónicos. Por exemplo, a pré-mistura pode conter uma ou mais poliacrilamidas catiónicas e anijó nicas, polietilenoimina, cloreto de polidialquil dimetil amónio (DADMAC) ou condensados da poliamida/epicloridrina, assim como produtos de condensação de dicianodiamida/formaldeído.

De acordo com um outro aspecto do invento, apesar do facto de os produtos de colagem num passo único pré-misturados, tal como estão comercialmente disponíveis, na forma de produtos feitos e fornecidos por companhias químicas, serem difíceis de utili. zar, particularmente em circunstâncias de p;! neutro cu alcalino, é possível de acordo com outro aspecto do invento efectuar modifi cação na técnica de mistura contínua indicada acima, opcionalmente com a adição de mais sal de alumínio e/ou polímeros, de modo que tais produtos comercial mente pré-misturados possam também ser

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-5empregues, de acordo com os princípios do presente invento, pelo que é conseguido um maior controlo e eficiência do que anteriormenta possível com tais produtos num passo único.

Para realizar em termos práticos o processo do invento, é necessário empregar qualquer tipo de dispositivo de mistura, de forma a controlar o grau de dispersão do sal de alumínio e da cola de colofónia, o que por sua vez afecta a sua distribuição eri tre as fibras de papel, com optimização da eficiência de colagem. 0 dispositivo de mistura é adequadamente associado ao terminal hú mido da máquina de papel e a sua utilização correcta garante que a dispersão serve para controlar o grau de aglomeração das fibras na polpa.

Da realização do invento, o componente de cola ã base de colofónia empregue, por ser formulado numa pré-mistura com um co_m posto de alumínio, pode ser à base de colofónia ou de colofónia modificada, antes da conversão numa forma estável de emulsão. As. sim, pode fazer-se uso para este fim de goma de colofónia, goma de colofónia ou colofónia líquida tratadas com formalaeído, goma de colofónia ou colofónia liquida tratadas com ácido fumárico, c_q lofónia desproporcionada, goma de colofónia ou colofónia líquida tratadas com anidrido maleico, tais como os compostos ou qualquer combinação não tratada ou tratada de colofónia, tais como os compostos dos tipos acabados de mencionar. Adicionalmente, podem também ser utilizados ésteres ou partes de ésteres de qualquer das formas de colofónia acima mencionadas, formados com cadeias lineares ou álcoois poli-hídricos. Uma terceira possibilidade é utilizar qualquer mistura apropriada de qualquer das formas de co lofónia não tratadas ou tratadas, acima mencionadas, incluindo c_o lofónia desproporcionada e colofónia líquida, juntamente com qualquer um ou mais dos ésteres ou partes de ésteres acabados de descrever.

Como um outro aspecto do invento, é possível utilizar materiais resinosos diferentes da própria colofónia ou compostos de colofónia quimicamente modificados. Por exemplo, podem ser util_i zadas quando adequadamente formuladas, resinas de hidrocarbonetos das variedades quer aromáticas quer alifáticas, para realizar os rAD 0Βΐθ^ιΝΑ1· J *

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processos ds fabrica de papel do presente invento.

Podem ser utilizadas ceras parafínicas e ceras microcristalinas em conjunção com quaisquer dos tipos de composições de co lagem 3 base de colofónia ou resina acima mencionados, estando a utilização particular de uma ou outra das ceras possíveis largamente dependente das propriedades que podem ser requeridas para o eventual produto de papel.

Além disso, qualquer emulsão de colagem à base de colofónia apropriada, derivada de qualquer um ou mais dos materiais acX ma mencionados, pode incorporar um ou mais diluentes. Podem ser empregues para este fim, por exemplo, diluentes a base de ureia. Tais diluentes são descritos por exemplo em US-A-4D22634, 1093779, 4141750, 4025354, 4437894 e 4605445. Oualquer emulsão de colofónia apropriada pode também ser diluída com emulsões de dímeros de alquil-ceteno, anterior ou subsequentemente à oré-mistura com o composto de alumínio. As emulsões de dímeros de alquil-ceteno p_o dam ser estabilizadas quer com amido catiónico, quer com polímeros catiónicos ou aniónicos.

De acordo com um outro aspecto do invento, o composto de alumínio incorporado na prá-mistura num passo único do invento ou então empregue na realização dos processos de colagem de papel de acordo ccm 0 presente invento, é seleccionado a partir de p ol i (cl.0 retcs de alumínio, cloridrato de alumínio, sulfato de alumínio (alúmen para fabrico de papel) e qualquer mistura de dois ou mais dos precedentes.

Na realização prática do invento, ê desejável incorporar na composição de colagem de papel, quando realizada na forma de passo único, pelo menos um agente estabilizante, que pode ter a forma de um ou mais agentes tensioactivcs ou surfactantes. Podem também ser usadas misturas de agentes estabilizantes ou surfactan z

tes. E possível uma gama de possibilidades muito ampla quando ã natureza de tais materiais que podem ser aniónicos, não iónicos, catiónicos ou anfotéricos.

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-7Uma classe particular de emulsões estabilizadas compreende essencialmente um sabão de colofónia e um colóide protector. 0 componente à base de colofónia nomeadamente o sabão de colofónia, pede ser um sapão de sódio, potássio ou amónio e colofónia ou uma colofónia modificada, juntamente com sais de amina de colofónias ou colofónias modificadas, por exemplo os sais de amina formados com mono-, di- ou trietanolamina. Estes estabilizantes podem ser adicionados separadamente ou formados i n s i tu, aquando da prepara ção da conposição de emulsão à base de colofónia. Os colóides que podem ser usados para estabilizar o produto resultante incluem caseína, amido, proteína de soja e derivados da celulose, sendo o primeiro o mais preferido, assim coma certos polímeros tais como a polivinilpirrclidona ou poli(álcool vinílico ) (PUfi). Uma forma preferida ds emulsão estabilizada consiste essencialmente no sabão de potássio ou sódio da colofónia ou derivado da colofónia e caseína como o colóide estabilizante.

De acordo com uma outra configuração do invento, agentes tensioactivos ou surfactantes que podem ser utilizados na formulação das composições deste invento incluem:

(i) sais de ácidos sulfónicos tendo a fórmula geral:

^(H,)m ’ © - ^Q(C2^H4⁰⁾n -^-CH-C^-S C^·'

X onde R' representa um resíduo de hidrocarboneto tendo de 4-13 àto_ mos de carbono, m é um número inteiro tendo um valor de 1 ou 2, n ê um, número inteiro tendo um valor de 4 a 25, X representa um áto mo de hidrogénio ou um grupo hidroxilo e M representa um catião monovalente e (ii) sais de hemi ésteres de ácido sulfúrico tendo a fó_r mula geral:

(θ) R_72 - - 0 f C₂ C) pú CLd em gue R representa um átomo de hidrogénio ou um grupo alquilo tendo de 1 a 4 átomos de carbono, A representa um grupo alquileno bad original

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-3de cadeia linear ou cadeia ramificada tende 2 ou 3 átomos de carbono, p ê um número inteiro tendo um valor de 4 a 25 e 0 é um cativo monovalente, incluindo todos os compostos descritos na pateri te U5-A-43093Θ8.

(iii) sulfonatos da alquil-benzeno em que c substituinta alquilo compreende de 8 a 24 átomos de carbono, incluindo todos os compostos descritos na patente US-A-41579S2.

(iv) hemi ésteres de sulfosuccina to da colofónia reforça, da tendo a fórmula:

H/, x. R. /~(CH„CH„0) — 0C.C„H,50,Ma (3-m) ' 2 2 n 233

C D Da_7 m em que R é um grupo tricarboxilato do ácido colofónio reforçado, m tem um valor médio de 1,5 a 3 e n tem um valor médio de 4,5 a 25 incluindo todos as descritos na patente EP-A-159794.

(v) compostos tendo uma ou outra das fórmulas:

0(CH„CH„0) -S0, 2 2 n 3 r<+

R' — 0(CH„CH C) -50, 2 2 n 3 em que R representa um grupo alquilo compreendendo de 4 a 13 átomos de carbono e R' representa um grupo alquilo ou alcenilo compreendendo de 4 a 18 átomos de carbono e n é um número inteiro tendo um valor de 4 a 25, incluindo todos os descritos na patente US-A-4199367.

(vi) sais de sulfc-succinato de condensados de óxido de s 111c π o tendo a fórmula geral:

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-963 .935 Casa TCE-14 R E 0 / m m

O(CH CH 0)n C - CH CH -CO f-to

SOem qua R representa um grupo alquilo compreendendo de 4 a 18 átomos de carbono e n á um número inteiro tende um valor de 4 a 25 incluindo todos os compostos descritos na patente US-A-4203776.

(vii) ésteres de fosfatos orgânicos tendo uma ou outra das fórmulas gerais:

R. 0.(CH_-CH„-0) o->;

o-x

R.0.(CH₂-CH_?-0)_n

R.0.(CH„-CH„-O) o-x e suas mis tu ras, em qua R representa um grupo alquilo ou um alquil-fenol, alcenilo cu alcarilo compreendendo de 5 a 20 átomos de carbono, n tem um valor de 5 a 20 e X representa um ca t ião monovalente ou hidrogénio.

Sistemas dispersantes de resinas catiónicas podem também ser usados para estabilizar as dispersões de colofónias deste invento. Exemplos de materiais adequados incluem resinas de poliaminopoliamida/epicloridrina solúveis em água, resinas de alquile^ nopolia mina/epiclo ridrina solúveis em água e resinas de poli(dialilamina)/epicioridrina.

Para que o presente invento nosso ser tctalmente percebido e apreciado, s2o dados os seguintes exemplos da utilização dos processos de colagem de papel e processos de preparação das compç» sições do presente invento, por meio apenas de ilustração. Nos exemplos, todas as quantidades são dadas como percentagens em pezad original

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-1 u — so, excepto quando indicadas de outro modo. No exemplo l·, a parte A representa a utilização do invento, enquanto que a parte 3 representa a utilização de acordo com a arte anterior.

Exemplo 1

Parte A

Foi utilizada uma máquina de papel Fourdrinier piloto que foi regulada para produzir papel de 35 g/m^ a 16 kg por hora a partir de um fornecimento de polpa «raft de madeira macia/madeira dura carregada com 10% de crá.

Foram preparadas pré-misturas de ccla de colofónia e sal de alumínio utilizando um misturador laboratorial e foram introdu. zidas imediatamente antes na caixa de fluxo.

Foram obtidos os seguintes resultados:

Sólidos de cola ds colofónia/fi. b ras	P oli(cloreto de alumínio) (como rscebi do)	Cobb de 1 min 2 g. m	pH na caixa de Fluxo
1,0	0,5	68	7,8
1,0	1,0	29	7,6
1,0	1,5	29	7,6

Parte 3

Para comparação com a prática exemplificada na Parte A, foram produzidas folhas utilizando polpa Kraft contendo 10% de cré. A cola e 0 PAC foram adicionados separada mente à polpa e es. perou-se 30 minutos antes de se produzirem as folhas.

Foram obtidos os seguintes resultados:

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Sólidos de cola de colofónia/fibras P	Poli(cloreto de alumínio) (como recebido)	Dobb de 1 mi n 7 g. m	pH da	na caixa Fluxo
1,0	0,5	146		7,4
1,0	1,0	156		7,2
1,0	1,5	154		7,3
2,0	0,5	154		7,4
2,0	1,0	144		7,3
2,0	1,5	137		7,2

Exemplo 2

Uma máquina de papel comercial produzindo papel de enuelo pe à velocidade de 6,3 toneladas por hora com um conteúdo de cré variando de 5,8 a 7,8 por cento foi encolada pela pré-mistura de cola de colofónia livre e alúmen e pela adição da pré-mistura no lado frontal da caixa de distribuição (headbox) de matéria-prima espessa. Durante o funcionamento, a quantidade de cola usada (base seca) foi de 0,45% e a quantidade de alúmen usado (base seca) foi de 1,93%.

Tempo	Cobb de 1 min.	pH da caixa de fluxo
12,30	26	8,0
12,45	20	8,0
13,45	20	3,0
13,50	22	7,5
14,25	21	7,7
14,59	21	7,6
15,34	21	7,7

Referindo o exemplo 1 acima, será de notar que, na parte B, os valores de Cobb indicam que as folhas estão perto da saturação. Referindo os três últimos resultados na parte B do exemBAO ORIS'^nM·

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-12plo 1, foi usado o dobro da quantidade de cola de colofónia numa base percentual de sói ido/fibra, quando comparada com os três prj.

meiros, mas isto produziu uma diferença muito pequena nos valores de Cobb obtidos e nenhum dos valores obtidos na parte 3 chegou perto dos melhores resultados em termos de níveis de colagem conseguida na realização do invento, de acordo com a parte Λ do exejm pio 1. Uma gama muito satisfatória de colagem é dada pelos dois últimos resultados do exemplo 1 parte A em particular e através do exemplo 2. Nestes exemplos como recebido em relação ao poli(cloreto de alumínio) significa que contém 10 por cento de

invento representa assim um avanço substancial e surpre endente em relação aos processos s composiçães prévios de colagem de papel.

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Claims

1 - Processo de colagem de papel usando massa de papel à qual são adicionados um agente de colagem à base de colofónia ou ã base de resina e um composto de alumínio, caracterizado por:

(a) a calagem ser realizada a um pH neutro ou alcalino e (b) o agente de colagem e o composto de alumínio serem adicionados simultaneamente à massa de papel num ponto selecciona do do terminal húmido da máquina de papel.

2 - Processo de acordo com a reivindicação i, caracteriza do por o sistema de polpa de papel conter cré numa quantidade suficiente para produzir um pH superior a 6.

3 - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por ser adicionada uma composição pré-mis turada, compreendendo o agente de colagem à base de colofónia ou à base de resina e o composto de alumínio, à massa de papei, na máquina de papel.

4 - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o agente de colagem à base de colofónia ou á base de resin3 e o composto de alumínio serem adicionados separadamente mas simultaneamente b massa de papel, na máquina de papel.

5 - Processo de acordo com a reivindicação 3, caracteriza do por o agente de colagem e o composto de alumínio serem pré-mis. turados imediatamente antes da adição à máquina de papel.

6 - Processo de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por serem incorporadas na composição uma quanti dade de composto de alumínio mais elevada do que o normal cu uma quantidade do agente de colagem mais elevada do que o normal.

7 - Processo de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por a relação em peso do agente de colagem para o composto de alumínio usada na realização do processo, em base seca, estar no intervalo de 1:0,01 a 5.

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8 - Processo de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por os ingredientes adicionados ao terminai húmida da máquina de papel, quer durante a operação ou como uma pré -mistura ds passo único, incluírem pelo menos um diluente à base de ureia.

9 - Processo de acordo cem qualquer reivindicação anterior, caracterizado por ser incorporado na composição pelo menos um polielectrólito.

10 - Processo de acorda com a reivindicação 9, caracterizado por uma composição de calagem â base de colofónia pré-misturada usada na realização do processo, conter também em adição à colofáni3 e ao composto de alumínio um ou mais outros aditivos pa. ra optimizar a função de colagem do próprio componente â base de colofónia.

11 - Processo de acordo com a reivindicação 10, caracteri. zado por serem seleccionados um ou mais aditivos a partir de poli electrólitos catiónicos e aniónicos e amidos catiónicos.

12 - Processo de acordo com a reivindicação 11, caracteri. zado por serem ssleccionados os aditivos a partir de poliacrilami. das, catiónicas e aniónicas, polistileno-imi na, cloreto de polidi alquildimetilamónio (^r> DP··.0) , condensados de pol iamida/epicl oro-hidrina e produtos de condensação de dicianodiamida/fcrmal doído.

13 - Processa de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por ser usada uma composição pré-misturada compreendendo o agente de colagem e c composto de alumínio, a um pH neutro ou alcalino, na colagem de superfície de papel já produzido, quer tenha sido usada ou não uma composição de colagem ã base de colofónia na sua produção até esta etapa.

14 - Processo de acordo com qualquer reivindicação antsri. or, caracterizado por o agente de colagem ser à base de uma colofónia nu de uma colofónia modificada esleccicnadu a partir da goma de colofónia, goma de colofónia ou colofónia líquida tratadas com formaldeido, goma de colofónia ou colofónia líquida tratadas com ácido fumárico, colofónia desproporcionada, goma de colofónia ou colofónia liquida tratadas com anidrido maleico, ésteres

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-15ou partes de ésteres de qualquer destas colofónias ou colofónias modificadas com cadeia linear ou álcoois poli-hidricos e misturas destas formas não-tratadas e tratadas de colofónia, com qualquer um ou mais dos tais ésteres ou partes de ésteres.

15 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 13, caracterizado por o agente de colagem ser à base de materiais resinosos seleccionados a partir de resinas de hidrocarbonetos aromáticos e alifáticos.

16 - Processo de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por o composto de alumínio ser seleccionado a partir de cloretos de polialumínio, cloridrato de alumínio, sulfato de alumínio e suas misturas.

17 - Processo de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por ser incorporado na composição de colagem de papel pelo menos um agente estabilizante seleccionado a partir de surfactantes aniónicos, não-aniónicos, catiónicos e anfotéricos.

18 - Processo de preparação de composição de colagem de papel, adequada para uso na produção de papel encolado durante ou imediatamente após a sua preparação e eficaz para colagem na massa de papel ou colagem à superfície de papel sob condições que incluem um pH neutro ou alcalino, caracterizado por se misturar um agente de colagem de papel à base de colofónia ou à base de resina com pelo menos um composto de alumínio.