PT96548B - Processo e dispositivo para o encolamento de papel e de produtos similares - Google Patents

Description

Descrição referente á patente de invenção de EXXON CHEMICAL INC., norte-americana, industrial e comercial estabelecida em Elorham Park, New Jersey, Estados Unidos da América, (inventores: Alberto Malatesta,residente na Bélgica, Christiam Pierre e Rene Cohard, residentes na França), para PROCESSO E DISPOSITIVO PARA0 ENCOLAMENTO DE PAPEL E DE PRODUTOS

SIMILARES”,,,,...

D E.....S

A presente invenção refere-se a um processo e dispositivo para o encolamento de papel ou produtos semelhantes, tais como cartão, papel, etc., com base em fibras de celulose ou sintéticas. Particularmente, refere-se a papel produzido sob condições alcalinas ou neutras, utilizando anidridos de ácidos cítricos cíclicos, especialmente anidridos alquil ou alquenil-succinicos (ASA), dímeros de alquil-ceteno (AKD), ou as suas misturas, como encolamento.

O papel, cartão, papelão e outros produtos semelhantes são produzidos por dispersão, das fibras de celulose ou sintéticas em grandes quantidades de água e por passagem da dispersão por uma máquina de fabrico de papel em

que a água é removida para formar uma teia continua de papel.

De acordo com a natureza das fibras, o tipo de papel ou cartão a ser produzido, o produto é tratado com vários produtos químicos que podem ser injectados na dispersão aquosa das fibras. Um tratamento particular comum á maior parte dos processos de fabrico de papel é o eneolamento, □ eneolamento do papel é bem conhecido e os dois materiais de eneolamento tipicos são os dimeros de alqui-ceteno e anidridos alquenil-succinicos. Estes produtos utilizam-se, em geral, na forma de emulsão como descrito em, por exempla, Patentes Japonesas publicações nos.62-23lo99; 61~16o495; 52-25102; 60-20905.

Embora a presente invenção se refira ao eneolamento, em geral, refere-se em particular ao encolamento comanidridos alquenil-succinicos.

A Patente do Eeino Unido 1492104 descreve a utilização de éteres de poli-oxi-alquileno ou arilalquilo, ou aos correspondentes derivados mono e di-éster para produzir emulsões de anidridos cíclicos, com uma baixa entrada de energia de corte. Tais emulsões utilizam-se para dispersar intimamente os anidridos na matéria prima de celulose para conduzir papel encolado. A emulsão de eneolamento pode produzir-se in situ, dentro da matéria prima de celulose, ou antes da introdução da matéria prima celulose. As emulsões preparam-se de preferência na presença de estabilizadores de cationização, tais como, anidridos cationizados, resinas de acrilato de poli-aminoetilo, resinas de poliamida possuindo grupos amino livres, reagidas ou não com epiclorohidrina.

A principal função destes estabilizadores catiónicos é carregar positivamente as partículas da emulsão favorecendo a sua absorção, por atraeção de Coulomb, na superfície negativamente carregada das fibras de celulose.

A utilização de emulsionantes contendo azoto e/ou oxigénio para produzir emulsões deemulsões de anidrido ácido ciclico, na presença de estabilizadores catiónícos com uma baixa energia de corte, efectua-se em geral utilizando uma concentração compreendida entre 2,0 e 10% de emulsionante com base no anidrido. Concorrentemente, utiliza-se normalmente 1 a 5 partes de estabilizadores catiónícos por uma parte de anidrido.

As emulsões obtidas são quimicamente instáveis em água. Como uma consequência, as partículas de emulsão com diâmetros sub-micra são facilmente hidrolisadas. Pelo contrário, as partículas de emulsões de diâmetro superior a 3 ou 4 micra, com baixa proporção entre a superfície e a massa não possuem suficiente atracção de Coulomb para serem rapidamente depositadas na celulose e permanecem assim em suspensão na agua do processo utilizada no fabrico de papel.

Consequentemente, são continuamente recicladas com a água do processo e são eventualmente hidrolisadas o que, não apenas, consume compostos de encolamento, mas origina também problemas de processamento na máquina de fabrico de papel. A tecnologia de encolamento com base em emulsão produz papel fracamente encolado devido ao fenomeno de re-humidificação, provocado pelo emulsionante, baixos rendimentos de encolamento e formação de espuma.

A re-humidificação resulta da presença de emulsionante residual no anidrido ácido ciclico absorvido na superfície das fibras de celulose. Os grupos polares do emulsionante,espalhados sobre superfície das partículas de anidrido atraem a água para a superfície favorecendo, assim, a hidrólise do anidrido em vez da sua reacção com os grupos hidroxi na celulose.

Alem disso, a presença de emulsionante residual no papel acabado origina afinidades indesejáveis com

a água no papel e o decréscimo consequente da qualidade hidrofóbica do papel produzido por encolamento, Estas dificuldades não são eliminadas por redução da concentração de emulsionante até um valor inferior a 1,0% com base no anidrido nem por utilização de misturadores de forças de corte intensas na presença de 1 a 5 partes de um estabilizador catiónico para uma parte de anidrido.

Mesmo utilizando misturadores tipo turbina (rotação na ordem dos 10000 a 20000RPM) é dificil controlar a distribuição do diâmetro das partículas na gama do sub-micra e na gama de 3 a 4 micra. 0 peso molecular do anidrido e a estrutura da sua cadeia alquenilo têm pouco influência no comportamente anterior.

As técnicas de emulsão de forças de corte intensas baseadas em bombas de turbinas com quedas de pressão entre a entrada e a saida tão altas como 8 a 10 Kg por cm2 são necessárias para se obterem distribuições de diâmetro de partícula da emulsão que originem o melhor encolamento. Contudo, as emulsões produzidas por forças de corte intensas são caracterizadas por fraca estabilidade e tendem a separar-se rápidamente,

A produção de papel, com utilização de emulsões de anidrido ácido ciclico para encolamento, necessita de alguma experiência adicional geralmente não disponível na industria de papel e precauções extra. Os custos de funcionamento são também mais elevados e a formação de espuma pode provocar problemas,

A espuma, cuja interface ar-liquido é grande, favorece a evaporação dos líquidos reciclados com a formação de depósitos gordos no papel e no tanque de reciclagem de água. Estes podem também originar problemas de funcionamento na máquina de produção de papel. Assim, podem ser necessárias operações de limpeza mais frequentes o que tende a interromper o processo e aumentar os custos de produção. Um parâmetro de custos também negativo é representado pela utilização dos estabilizadores catiónicos de emulsões.

Vários problemas encontrados na industria de papel, quando se utilizam emulsões de anidridos de ácido ciclico no encolamento de papel estão descritos em:

1987 Sizing Short Course, 8-10 de abril de 1987, Atlanta, Ga., TAPPI Press 1987.

1985 Alkaline Papermaking, 17-19 de Abril de 1985, Denver,

CO., TAPPI Press 1985, ISSN 0738-1190.

Assim, embora se possa obter o encolamento do papel utilizando produtos sintéticos reactivos emulsionados, as desvantagens são os compostas de encolamento gastos devido á hidrólise, papel fracamente encolado devido ao fenómeno de re-humidificação, rendimentos de encolamento baixos, a formação de espuma, formação de depósitos gordas no tanque de reciclagem da água e problemas de funcionamento na máquina de produção de papel.

Além disso o processo de produção de papel com base no encolamento com produtos emulsionados é menos económico devido a:

- necessidade de emulsionantes e estabilizadores de emulsão.

- uma utilização grande de compostos de encolamento para compensar os baixos rendimentos de encolamento, resultantes da hidrólise de encolamento e devido á fraca caracteristica hidrofóbica do papel.

- necessidade de operações de limpeza mais frequentes o que origina um número maior de interrupções do processo.

- necessidade de urilização de bombas de turbina de forças de

corte intensas, elevado diferencial de pressão, e misturadores estáticos, é um objectivo principal da presente invenção reduzir ou eliminar os problemas técnicos e de custos associados com o encolamento de papel com compostos de encolamento emulsionados especialmente com base em anidridos ácidos ciclicos.

Um objectivo principal desta invenção é desenvolver um método de inter-acção dos compostos de encolamento com a matéria prima celulose, na ausência de um emulsionante o que pré-determina com correcção e com reprodutibi1idade o tempo de contacto e o diâmetro das partículas e dos compostos de encolamento com uma função de outros parâmetros e processos relevantes <por exemplo, tipo de celulose, grau de liberdade da matéria prima, tipo de cargas minerais, temperatura da secção de secagem, etc.).

Outro objectivo é desenvolver um método de contacto do composto de encolamento sintético com a matéria prima celulose que reduza a hidrólise dos compostos de encolamento durante o seu pedido de residência na água de processo.

é ainda outro objectivo desta invenção produzir papel com uma capacidade hidrofóbica aceitável para a escrita e impressão como indicado pelos ensaios padrão desenvolvidos para a industria de papel, tais como, Hercules Size Test e Cobb Test.

è também desejável que o método de contacto do composto de encolamento sintético com a matéria prima de celulose seja facilmente adaptavel as industrias existentes de produção de papel, cartão, etc.

Ho pedido de patente Europeu

89306178.8 descreve-se um processo para a produção de papel,

cartão, papelão, etc. , coxa uxn processo de encolamento constituído pelos passos seguintes:

- produção de uma pasta aquosa de celulose.

- cationização dessa pasta.

- dispersão do encolamento sintôetico, puro ou em solução com compostas não activos, tais como, gases ou solventes, na forma de finas gotículas na matéria prima de celulose antes, durante ou depois da formação de uma teia de papel, esteja a referida teia de papel seca ou não.

- secagem da teia de papel.

Quando esta tecnologia se desenvolveu á escala comercial verificou-se que o processo podia ser aperfeiçoado se o encolamento fosse injectado por meio de uma bamba de embolo através de um ou vários bocais imersos no sistema aquoso. Verificou-se também que a dispersão do encolamento era aperfeiçoada se se fizesse um pré-aquecimento antes da injecção na matéria prima de celulose/pasta aquosa. Como um aspecto preferida desta invenção, o encolamento é misturado numa pequena quantidade de água antes da injecção na matéria prima de celulose/pasta aquosa. Este caudal de água pode conter amido cationizado e/ou outros agentes de catíonização, tais como proteínas, paliaminas, assim como, gomas naturais e hidrocai— bonetos poli-hidroxilatos sintéticos.

A presente invenção proporciona, assim um processo de encolamento de papel e produtos semelhantes constituído por:

- formação de uma pasta aquosa celulose;

- pré-aquecimento de um produto de encolamento, puro ou em solução, mistura de produto de encolamento pré-aquecido com água e injecção da mistura na forma de gotículas na referida pasta aquosa de celulose antes, durante ou depois de formação de uma teia de papel;

em que a pasta aquosa de celulose e/ou o encolamento é tratado com um composto de catíonização.

secagem da teia de papel

A temperatura preferida a que se deve pré-aquecer o encolamento depende da natureza do encolamento, se se utiliza anidridos alquenil-succinicos, a temperatura deve estar compreendida entre 30 e 652C, de preferência, entre 35 e 502 C, se se utiliza dímeros de alquil-ceteno, as temperaturas devem ser superiores ao seu ponto de fusão, em geral, acima de 402C. é também preferível que a água na qual o encolamenta é pre-aquecido seja misturada aquecida a uma temperatura compreendida entre 30 e 652C.

Quando a pasta fluida é cationizada é, em geral, tratada com cargas minerais depois da mistura com o encolamento.

Outros beneficias da utilização do processa desta invenção tornam-se evidentes a partir da descriçÃo pormenorizada de alguns procedimentos necessários para a incrementar. Tais procedimentos são descritos para explicar a invenção e não podem ser considerados como sendo uma sua limitação.

De acordo com o procedimento preferido para incrementar esta invenção, o composto de encolamento sintético reactivo misturado com água é continuamente dispersos na forma de finas gotículas na extremidade húmida da máquina de fabrico de papel, de preferência, em locais onde a pasta aquosa de matéria de celulose está sob turbulência elevada, para se obter um contacto rápido e completo do composto de encolamento com a matéria prima do papel.

Obtém-se, convenientemente, a dispersão do composto de encolamento com um bocal de aspersão, que produz goticulas na água de dimensões pré-determinadas e uma distribuição de diâmetro de partículas pre-determinadas. O tipo do bocal de aspersão e o ângulo de aspersão pode variar de acordo com o tipo de máquina de produzir papel e do local,

dentro da máquina de produção de papel, em que se posiciona para obter os melhores resultados. O número de bocais de aspersão utilizados pode ser escolhido de acordo com o tipo da máquina de papel e com o tipo de papel ou produto de papel a ser fabricado.

Verificou-se que se pode obter uma boa dispersão do encolamento, em grandes sistemas aquosos, por bombagem do encolamento com uma bomba de êmbolo através de um ou vários bocais submersos na corrente aquosa.

Ocorre depois a mistura por aspersão devido ao grande diferencial de pressão criada, na parte superior do bocal, entre o encolamento e a matéria prima de papel. Tal diferencial acelera a desintegração do caudal de líquido, saindo a uma velocidade elevada da extremidade do bocal, em pequenas partículas esféricas por impacta no fluido envolvente.

Pode também libertar-se o composta de encolamento sintética reactivo no bocal de aspersão através de um sistema de bombagem pressurizado e pode gerar-se a pressão de aspersão com micro bambas doseadoras. Alternativamente, os compostos podem libertar-se para o bocal de aspersão a partir de tanques de armazenagem que são pressurizados com umgás seco inerte, e os compostos podem ser doseados com micro-válvulas calibradas,

Os tanques de armazenagem, o sistema de bombagem, os bocais, as válvulas e as microbombas doseadoras podem, convenientemente, possuir termostatos para manter o encolamento a uma temperatura de pré-aquecimento desejada.

Pode obter-se o efeito de termostato conveniente com água á temperatura seleccionada,

O dispositivo termostático controla a viscosidade do composto de encolamento e origina gotículas com diâmetros pré-determinados á saida do bocal de aspersão. O

controlo da viscosidade é especialmente adequado quando se utilizam compostas de encolamento reactivos que são sólidos ou altamente viscosos. Por exemplo, pode ser o caso com anidridos cíclicos substituídos com grupos palmitilos <ou superiores) lineares e não ramificados ou com a utilização de dimeros de alquil-ceteno.

No processo preferido o encolamento pré-aquecido é injectado num caudal de água essencialmente á mesma temperatura do encolamento imediatamente antes do caudal de água ser ele próprio injectado na matéria prima de celulose em massa. Este caudal de água pode também utilizar-se para introduzir outros aditivos na matéria prima de papel, tal como anti-espumantes, gomas naturais, hidrocarbonetos poli-hidroxiados sintéticas, alúmen e amido catiónico. Os produtos para micro-encapsular o encolamento e assim inibir a sua hidrólise podem também incluir-se na água.

Pode obtei—se a pressurização do produto de encolamento no tanque de armazenagem, a uma temperatura próxima do ambiente, com gases secos, tais como, ar, azoto, argon, metano, propano, butano, hidrocarbonetos clorofluorados dioxido de carbono, protoxido de azoto. Alguns destes gases são solúveis nos compostos de encolamento reactivos á temperatura de armazenagem.

A absorção das goticulas do composto de encolamento nas fibras de celulose é auxiliada pelo tratamento de cationização. Podem submeter as fibras de cationização prévia em linha ou nos tubos de preparação da matéria prima de papel. Alternativamente, pode aplicar-se o própria encolamento em conjunto com um agente de cationização. Tal cationização é uma técnica normalizada na produção de papel para favorecer a retenção de resinas resistentes á humidade de cargas minerais, que de outra forma se podiam perder, em grande parte. A cationização efectua-se em geral com aminas gordas de

cadeia longa, aminas contendo polímeras sintéticos, amidos modificados cationicos, resinas de poliamida-amina e outros produtos cationicos. Normalmente utiliza-se entre 0,02 e 3,50% em peso de agente de cationização com base no peso da fibra seca.

tempo de contacto entre a água do processo e o composto de encolamento sintético reactivo na forma de goticulas dispersas é muito pequena, dependendo da turbulência na extremidade húmida da máquina e do tratamento de cationização. Estes factores podem variar para se obterem as taxas de deposição desejadas das goticulas de encolamento nas fibras.

A acção combinada de tempo de contacto extremamente baixo com a água de processo e a natureza hidrofobica do composto de encolamento evitam a sua degradação hidrolitica e o consumo resultante.

Além disso, diminuindo o diâmetro das goticulas, a inter-acção com as fibras de celulose e a absorção do composto de encolamento podem ser aperfeiçoadas aumentando, assim, a produção de encolamento até um nível superior ao obtido com a tecnologia de emulsão corrente.

Noutro procedimento para incrementar esta invenção, faz-se a aspersão de soluções de determinações gases, tais como, metano, propano, butano, hidrocarbonetos clorofluorados, dioxido de carbono, etc. , nos compostos de encolamento sintéticos, na forma de goticulas finas directamente na extremidade húmida da máquina de fabrico de papel ou numa teia formada antes da secção de secagem da máquina, ou na prensa de encolamento.

Os bocais, ou qualquer dispositivo semelhante, ligados ao sistema de bombagem pressurizado para o tanque de armazenagem contendo a solução do composto de encolamento, podem utililizar-se para dispersar as soluções do composto de encolamento na pasta aquosa de celulose.

De preferência, o sistema de injecção é controlado pela taxa de produção de papel e consiste num recipiente pré-aquecido que alimenta uma bomba de alimentação de gases de baixa pressão que, por sua vez, alimenta, de preferência, através de um filtro, uma bomba doseadora que é, convenientemente, uma bomba doseadora de 4 a 6 cilindros que funciona a pressões compreendidas entre 50 e 300 atmosferas, de preferência, entre 120 e 200 atmosferas, sendo a bomba controlada por um sinal a partir do caudal de matéria prima de papel para manter constante a razão entre o encolamento e a matéria prima.

A bomba injecta o encolamento através de um ou vários bocais no caudal de água e assim na matéria prima, a velocidades determinadas, para proporcionar o encolamento apropriado. Qualquer gás que se evapore ou que se dissolva na água do processo, favorece a dispersão de gotículas sem afectar de outra forma o processo de produção de papel.

Outra função importante do gás dissolvido é proteger a superfície das gotículas da acção hidrolitica da água e produzir in situ uma superfície nova nas goticulas quando o gás se evapora ou se dissolve na água do processo .

Pode utilizar-se uma gama de misturas de compostos de encolamento, dependendo a composição preferida do tipo de papel produzido numa dada máquina e dos parâmetros do processo.

Em geral, a concentração de gás dissolvido pode estar compreendida entre 20 e 50% no composto de encolamento, embora por razões económicas seja preferível que as concentrações de gás se mantenham compreendidas entre 1 e 19%. As soluções de gás do composto de encolamento podem também obter-se por mistura previa de gases com solubilidade baixa e elevada no composto de encolamento, tal como, azoto e

iióxido de carbono, azoto e metano.

Noutro procedimento, dissolve-se primeiro, o composto de encolamento sintético reactivo num solvente anidro, aprótico, solbuvel em água, inerte. Faz-se a aspersão da solução com um ou vários bocais, como gotícuias finas, directamente na pasta aquosa de celulose na extremidade húmida da máquina de fabrico de papel. Neste caso, dissolve-se o solvente inerte na água de processo protegendo, assim, as goticulas do composto de encolamento reactivo da acção hidrolitica da água e gerando in situ uma superfície nova na presença de celulose.

Como uma outra forma de realização pode dissolver-se gás inerte no solvente aprótico, como préviamente especificado <por exemplo dióxido de carbono).

Os exemplos de compostos apróticos adequados incluem cetonas, ésteres, éteres, hidrocarbanetos aromáticos alifáticos, <por exemplo, acetona, metil-etil-cetona, acetanil-acetona, acetato de metilo e acetato de etileno-glicol, dioxano, etc).

Pode considerai—se uma gama de concentrações de solvente nas soluções com composto de encolamento.

A composição preferida será determinada experimentalmente dependendo dos parâmetros do processo. Considerações de custos indicam que as concentrações de solventes preferidas estão compreendidas entre 1 e lô% sendo mais preferidas concentrações compreendidas entre 20 e 50% ou superiores, a utilização destas concentrações mais baixas evitam também a acumulação de solvente no sistema de reciclagem da água.

Noutro procedimento preferido para incrementar esta invenção, dissolve-se o composto de encolamento reactivo num composto solúvel em água, anidro, aprótico, imediatamente antes de ser aspergido e transformado em goticulas

finas.

As concentrações preferidas do solvente prótico, anidro com o composto de encolamento reactivo são como anteriormente descrito no caso dos solventes apróticos.

As classes de tais solventes incluem álcoois, álcoois de éteres, alccois de ésteres (álcool metilico, álcool etilico, 2— -butoxi-etanol, mono-acetato de etileno-glicol, 2-(2~butoxi-etanol).

De preferência, utilizam-se concentrações compreendidas entre 0,005 e 2,0% em peso de encolamento das fibras secas. Depois da aplicação do encolamento seca-se a teia de papel, por aquecimento a temperaturas compreendidas entre 90 e 1202 C o qual também proporciona a reacção entre o composto de encolamento reativo e os grupos hidroxilo da celulose.

Isto pode efectuar-se por intermédio de cilindros aquecidos que proporcionam também a pressão necessária para impregnar a teia de papel com α composto de encolamento reactivo.

De acordo com um procedimento alternativo para implementar esta invenção, faz-se a aspers-ao do composto de encolamento sintética na teia de papel formada, com um ou vários bocais possuindo pequenos ângulos de aspersão. Pode fazer-se a aspersão na direcção de um dos lados da teia de papel, ou no lado oposto ou nos dois lados simultaneamente ,

Com esta técnica de aspersão pode estender-se a toda a superfície da teia de papel ou pode limitai—se a algumas partes da superfície, quando ainda húmido ou numa prensa de encolamento ou nas duas posições.

Quando se faz a aspersão numa prensa de encolamento, os cilindros de secagem final utilizados para secar o papel devem exercer uma pressão suficiente e atingir

uma temperatura suficien.temen.te elevada para assegurar a impregnação, pelo composto de eneolamento, da espessura da teia de papel e a reacção com os grupos hidroxilo da celulose.

Quando se aplica o composto de encolamento na prensa de eneolamento, a sua concentração deve atingir valores superiores a 2% em peso nas fibras secas. São possíveis concentrações mais elevadas com consequências nos custos.

É necessário determinar o perí odo de tempo para se obter uma tal reacção quando a concentração do composto de eneolamento está em intervalos maiores.

Os compostos de eneolamento reactivos sintéticos preferidos são anidridos ácidas cíclicas da fórmula geral

R¹ - C - C = O

em que R¹ representa um grupo hidrofobico orgânico. Mais preferidas são os anidridos ácidos cíclicos líquidos em que R'¹ representa um grupo alquinilo <C®-C^1S) de cadeia ramificada.

Os exemplos tipicos de celulose que se podem tratar com os compostos de eneolamento são derivados de madeiras duras e madeiras macias, branqueados ou não branqueadas, semi-quimicos, madeira triturada e suas combinações. O rayon sintético ou fibras de celulose regeneradas podem também - 15 -

utilizar-se, assim como, resíduos de papel e de cartão.

A presente invenção pode aplicar-se a quaisquer materiais de encolamento cujos exemplos incluem balogenetos de acilo, anidridos ácidos cíclicos, dimeros de alquil-ceteno, isacianatos, cloretos de alquil-amino, derivados de ureia, cloreto de ácido carbónico, amidas de ácido cloro-sulfonico e clorofosforico, tais como descritos no 19Ô7 Sizing Sbort Course Reference atrás referida (página 4).

Alternativamente podem utilizar-se misturas de materiais de encolamento. Quando os materiais são sólidos á temperatura ambiente, tais como, dímeros de alquil—ceteno, pode ser necessário aplicá—los como soluções ou no estado fundido, ou como misturas com outros compostos de encolamento caso em que a temperatura de pré—aquecimento deve ser tal que o produto esteja fundido ou no estado liquido.

Q sistema de injecção que também faz parte da presente invenção é ilustrado, esquematicamente, na figura 1 que mostra o encolamento a ser alimentado a partir da armazenagem a um pré-aquecedor A a partir do qual é alimentado a uma bomba de baixa pressão B através de um filtro C para a bomba doseadora D que força o encolamento através do bocal injector E no tubo F no qual flui um caudal de água para a matéria prima de celulose principal G.

G funcionamento da bomba de baixa pressão é, de preferência, controlado pela taxa de produção de papel quando funciona como uma bomba doseadora para controlar a proporção de encolamento que é aplicado á matéria prima.

Uma forma de realização mais preferida e pormenorizada desta invenção é ilustrada com referência á figura 2. O encolamento é injectado através de um dispositivo de mistura por aspersão que é constituído por uma bomba de quatro cilindros 1 ligada ao eixo de um motor eléctrico de velocidade variôavel 2 com um eixo de comando 5.

A bomba 1 pode incluir vários cilindros dependendo da aplicação. A bomba de baixa pressão 3 é ligado pelo eixo de comando 6 á bomba 1 e através do filtra 4 pelas tubos 7 e 8 ao tubo 11. Esta alimenta substâncias liquidas ou fundidas, filtradas de impurezas sólidas, ao lado de sucção 1 da bomba 1. A bomba 3 é ligada pelo tubo 11 ao tanque 13 onde está armazenado o encolamento. Os cilindras da bomba estão ligados com os tubos 20, 21, 22 e 23 as válvulas de segurança de libertação de pressão 24, 25, 26 e 27.

A bomba 1 liberta o encolamento, sob pressão, para os bocais 40, 41, 43 e 42 com os tubos 28, 29, 30, 31. Os bocais são presos ao tubo 44 com suportes de bocal, 36, 37, 38 e 39.

O dispositivo trabalha da seguinte forma. Enche-se o tanque 13, através do tubo 14 com o liquida a ser misturado com a água e α fluido aquosa flui na tubo 44. Fecha-se depois a válvula 15. Liga-se o tanque 13 com o tubo 16 ao tanque 17 contendo gel de silica, crivo molecular e agentes semelhantes de secagem por ar. □ tanque 17 é ligado á atmosfera quando se abre a valvula 18.

A válvula de abertura 12 no tubo 11 liga, assim, o tanque 13 á bomba de êmbolo 1 através da bomba de baixa pressão 3, tubo 7, filtra 4 e tubo 8, e permite o fluxo do encolamento para α cilindra da bomba. Fechando as válvulas 32, 33, 34, 35 o eixo de comando de rotação manual 5 e abrindo as bases de segurança de libertação de pressão 24, 25, 26 e 27 facilita-se o enchimento dos cilindras.

Ligando um motor eléctrico 2, abrindo as válvulas 32,33, 34, 35 e fechando as válvulas de segurança 24, 25, 26 e 27 inicia-se o doseamento e a mistura por aspersão do encolamento no tubo 44 (contendo água ou fluidos aquosos) através de bocais 40, 41, 42, 43 presos ao tubo 44 por suportes de bocal 36, 37, 38, 39, 40. Verificou-se que os

bocais de pino, tais como os utilizadores para a injecção de combustível diesel dos motores diesel são particularmente adequados.

As válvulas de libertação de segurança

24, 25, 25 e 27 ligadas aos cilindros da bamba por tubas 20,

21, 22, 23 e aos bocais 40, 41, 42, 43 por tubos 28, 29, 30,

31, abrem quando a press-ao no sistema aumenta acima do valor determinada de segurança.

Eia forma de realização preferida desta invenção mistura-se por aspersão o encolamento na água ou liquidas aquosos que fluem nos tubos, semelhantes ao 44, aos quais estão fixados os bocais, em qualquer posição preferida <por exemplos, todos os bocais estão numa fila ao longo do comprimento do tubo espaçadas á volta do diâmetro do tubo em ângulos preferidas). 0 numera de bocais a utilizar depende do volume de liquido a ser misturado por aspersão, o número de cilindros da bomba utilizada e do número de bombas.

Ha forma de realização preferida desta invenção, as bombas 1 e 3, o filtro 4, as válvulas 12, 24, 25,

25, 27, 32, 33, 34, 35, o tanque 13, os tubos 8, 11, 20, 21,

22, 23, 28, 29, 30, 31 e os bocais 40, 41, 42, 43 são eléctricamente aquecidos para alterar a temperatura e manter os li— quidos neles contidos sob controlo termostático.

Uma temperatura superior á temperatura ambiente pode ter efeitos benéficos na bombagem e na mistura por aspersão, especialmente, durante operações de inverno ou se se efectua uma mistura farte cam substâncias que fundem temperaturas compreendidas entre 20 e 10020.

ETa forma de realização preferida desta invenção, o tanque 13 pode ser continuamente pesado para registar o caudal e para corrigir o doseamento do encolamento. 0 dispositivo de mistura por aspersão pode ser construído de

aço com baixo conteúdo de carbono, aço inoxidável ou outros materiais dependendo do tipo de fluido a ser misturado por aspersão. Embora os tubos, 20, 21, 22, 23, 28, 29, 30, 31 e as válvulas 24, 25, 26, 27, 32, 34, necessitem de resistir a pressões em excesso de 200 Kg/cm2, os tubos 11, 7, 8 e o filtro 4 necessitam de resistir apenas a 3 a 10 Kg/cw2.

Na forma de realização preferida desta

invenção, a velocidade do motor eléctrico 2 varia por intermédio de uma ligação electrónica ao circuito da bomba que gera o caudal de água ou fluido aquoso num tubo 44. Com este arranjo, variações de fluxo possitivas ou negativas num tubo 44 modificam automaticamente a saída da bomba 1.

dispositivo anteriormente descrito tem sido utilizado para dosear e misturar por aspersão, a pressões compreendidas entre 100 e 250 Kg/cm2, anidridos alquenil C*e (C^e-C^1s) succinicos CASA) em pasta de papel, durante as operações de fabrico de papel. Demonstrou-se que proporções entre a pasta de papel e ASA compreendidas entre 40.000 e 100.000 têm sido bem sucedidas para uma pressão de mistura de aspersão de 200 Kg/cm2 e uma produção de dispersões ASA Gaussiana, possuindo diâmetros de partícula de aproximadamente 1 a 2 micra.

A qualidade do papel produzida por um tal processa industrial indica que a sua caracteristica hidrafóbica, como determinado pelos ensaios de Cobb e de encolamento de penetração da tinta, tem sido constante e na gama dos padrões comerciais e industriais aceitáveis.

A presente é ainda ilustrada pelos exemplas seguintes nos quais o conteúdo de todos os materiais se refere a pesos com base em celulose seca. Utilizaram-se os materiais seguintes:

A) Sulfato de celulose branqueado <60% de madeira, 40% de madeira macia) de liberdade 352 SR e concentração 42g/litro em água da torneira <17 graus Franceses de dureza) é tratado com 0 a 0,5% de sulfato de alumínio hidratado <alumo> como uma solução de 100 g/litro em água da torneira,

B) Amido de batata cationizado (Marcai Roquette FR. HICAT 180) de concentração aproximada 5% em água desmineralizada é cozido a 85 a 90^0 durante 30 minutos e subsequentemente diluído aproximadamente 5 vezes. Utiliza-se normalmente o amido dentro de 12 a 24 horas depois de cosido para evitar envelhecimento não desejado,

C) 0 carbonata de cálcio (Marca Craie Micronic 0) é transformado numa pré-pasta em água da torneira a uma concentração de 350g/litro.

D) Utiliza-se anidrido alquenil-succinico (EXXON CHEMICAL C0) possuindo uma cadeia lateral ramificada C'^1S e FIBRAN 76 (Marca Roquette Fr,), possuindo uma cadeia lateral (C^s-C’^s) como agentes de encolamento.

E) Utiliza-se poli-acrilamida (Marca Schimmer & Schartz F04550BPM), dissolvida em água a uma concentração de 0,038%, como auxiliar de retenção de floculação.

F) Adiciona-se poli-silicato de sódio Na^Si^O^,,3H^s0 como uma solução a 42% em pesa em água, sem modificações. Adiciona-se silica polimerizada coloidal contendo Ma^::s0 a 0,03% como uma dispersão em água a 15% (marca EKA-KEMI Compozil BMA) sem modificação.

G) Ácido dietileno-tetra-amino-pentametileno-fosfónico (Monsanto DBQUEST 2060S), contendo MA^SO a 0, 1% como uma solução aquosa a 20%.

Exemplo. 1

Alimentou-se uma quantidade de uma matéria prima de papel tratada com 0,25 % de alumem a partir de sulfata de celulose branqueado (60% de madeira dura, 40% de madeira macia) a um tubo de alimentação de 5m3 e tratou-se com

0,5% de amido ds batata catiónico cozido. A quantidade de matéria prima de papel é limitada a aproximadamente 1 hora de alimentação da máquina para evitar envelhecimento não desejado.

Utiliza-se uma bomba doseadora de êmbolo ligada a um local de aspersão para misturar por aspersão anidrico alquenil C12 succínico de cadeia ramificada D pré-aquecido a 352C, num caudal de água da torneira a 40 a 5020 e alimentou-se a mistura a uma taxa de 0, 5m3 .Tonl, ao lado de sucção da bomba de alimentação da matéria prima de papel tratado com alúmen, à máquina de produção de papel.

A máquina de produção de papel foi construída por SICMA, Terni, Itália, é equipada com um Fourdrinier de 0,56m de largura e uma série de cilindros de secagem aquecidos a vapor 22, rodando a uma velocidade de 40m. min-1 e produzindo aproximadamente 100 kg de papel por hora. Mantem-se a gramagem a aproximadamente 80 a 85 g. m2.

Doseou-se 25% de carbonato de cálcio em pasta aquosa na matéria prima de papel no lado de sucção da bomba. 0 pH da matéria prima do papel depois da adição de carbonato de cálcio estava compreendido entre 7,2 e 7,6.

Adicionou-se, finalmente 0,039% de poliacrilamida E à matéria prima de papel antes de ele entrar na caixa da cabeça. Doseou-se o polisilicato de sódio F na matéria prima de papel no lado de sucção da bomba em conjunto com carbonato de cálcio em pasta aquosa. 0 pH da matéria prima de papel depois da adição estava compreendido entre 7,2 e 7,6.

Os percursos 3 e 4 efectuaram-se com uma matéria prima de papel pré-tratada com 0,5’ de alúmen e o percurso 4 com 0,3% de concentração de agente de encolamento. Observaram-se os parâmetros seguintes numa máquina de produção de papel quando se atingiu o equilíbrio.

£g,r.g.urg.g 1_2_2_1

Poli-silicato de sódio %	0,08	0, 16	0,08	0,08
% de Encolamento	0, 25	0,25	0,25	0,30
Concentração da matéria prima papel na caixa de cabeça g.1~Ί	3,6	3,6	3,6	3,6
% de retenção de todos os sólidos á primeira passagem	—	95,0		96, 6
Retenção de Carbonato de cálcio á primeira passagem 5	& -	91, 1	-	93,8
Cinzas a 4252 C	22, 4	21,6	22,5	22,0
Potencial zeta branco
Waters mV	-	+4, 4	-	+5,3
Felt+Wire/2 Cobb 60”
<50% RH, 232 C)	21	21	19	20
Gramagem g. msa	80	80	80	80

Secou-se a teia de papel na secção de secagem da máquina, cujos cilindros aquecidos a vapor estavam programados para atingir temperaturas compreendidas entre 50 e 1102 C, antes de serem elevados.

Os resultados Cobb 60” mostram que o papel é apropriadamente encolado e possui uma capacidade hidrofóbica comercialmente aceitável para a escrita e impressão.

Exemplo 2

Repetiu-se o exemplo 1 nos percursos 5, 6, 7 e 8. 0 percurso 9 efectuou-se com FIBRAH 76 como ‘•'S— agente de encolamento. Em todos os casos, a concentração de encolamento foi de O,25%.

Doseou-se o poli-silicato de sódio F numa matéria prima de papel, do lado de sucção da bomba em conjunto com carbonato de cálcio em pasta aquosa. O pH da matéria prima de papel depois da adição estava compreendido entre 7,2 e 7,6. Efectuaram-se os percursos 5 a 8 com quantidades decrescentes de poli-acrilamida <de 0,038% como no exemplo 1 até 0,019 e 0,0%)

Observaram-se os seguintes parâmetros da máquina de fabrico de papel quando se atingiu o equilíbrio

Percurso No,_5_6_2_8_9.

Poli-silicat %	0,67	0,67	0,67	O, 67	0,33
Poli-acrilamida %	0,038	0,019	0,0	0,0	0,019
Concentração de matéria prima papel na caixa de
cabeça g. 1“' * % de retenção de todos os sólidos á primeira	3,6	3,6	3,6	3,6	3,6
passagem	97,9	92,9	88,8	89,7	91,7
Carbonato de cálcio
retido á lã passagem	95,9	83,6	75,4	76,3	88,3
Cinzas a 4252C %	22.3	21,8	21,7	21, 8	22,0
Potencial Zeta
white Water	+11, 1	+1, 1	-	+0,7	-
Felt+Wire/2 Cobb
60” <50% RH, 2320	20	22	23	23	20
Gramage g.m2	80	80	80	80	80
	De novo	aqui o	Cobb 60”	mostrou	que o

papel é propriamente encolado e possui uma capacidade hidrofó bica comercialmente aceitável para a escrita e impressão.

Claims (1)

1. R Ε 1 V I ff D I CAÇÕES

   - lã Processo para o encolamento de papel e de produtos similares que compreende:

   - formar uma pasta aquosa de celulose;

   - misturar um produto de encolaaento, puro ou em solução, aquecido a uma temperatura na gama de 309C a 6Q9C, com água e injectar a mistura sob a forma de gotas na referida pasta aquosa semifluida de celulose antes, durante ou depois da formação da teia de papel quer a referida teia de papel esteja seca ou não;

   Caracterizado por a pasta aquosa semifluida de celulose e/ou o encolamento ser tratada com um composta de cationização

   - e secar a teia de papel

   - 2â Processo de acordo com a reivindicação 1 carecterizado, por a água com a qual é misturado o encolamento ser aquecida entre 309 C a 609 C.

   - 39 Processo de acordo com as rexvxndxca ções 1 ou 2 caracterizado por o encolamento ser xnjectado em conjunto com a água na gama de concentração de O.1-1.0 % em peso na celulose seca.

   - 49 Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores cracterizado por a pasta aquosa de celulose ssr tratada com o composto de cationização.

   - 5ã Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado por o composto de cationização ser injectado em conjunta com a mistura encolamento/água .

   - 6ã Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado por a água com a qual é misturado o eneolamento também conter um produto para encapsular o eneolamento.

   - 7ã —

   Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado por o eneolamento ser injectado por uma bomba de êmbolo através de um ou mais injectores submersos na corrente de água,

   - 8ã Dispositivo para a injecção de encolamento em matéria prima de papel caracterizado por compreender uma fonte de eneolamento pré-aquecida, uma bomba de baixa pressão que alimenta o eneolamento a uma bomba doseadora a qual força o eneolamento através de um injector na matéria prima de celulose.

   - 9ã _

   Dispositivo de acordo com a reivindicação S caracterizado por o injector injectar o eneolamento numa corrente de água a qual por sua vez alimenta a matéria prima de celulose.

   - 10ã Dispositivo de acordo com as reivin25 i » dicações 8 ou 9 caracterizado por a bomba doseadora ser controlada pela taxa de produção de papel.

   A requerente reivindica as prioridades dos pedidos de patente britânicas apresentadas em 22 de Janeiro de 1990, sob os n9s. 9001436.6 e 9001437.4 e em 12 de Abril de 1990, sob os n2s. 9008334,6 e 9008335.3.