BR112013032550B1 - processo para produção de papel, papelão e papel cartão - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE PAPEL, PAPELÃO E PAPEL CARTÃO A invenção se refere a um método para produção de papel, cartão, papelão e, compreendendo remover água de um material de papel tendo um material de agente de enchimento e tendo pelo menos um copolímero anfotérico solúvel em água, formando folhas na seção do fio, e, em seguida, prensar o papel na seção de prensa, em que o pelo menos um copolímero anfotérico solúvel em água é dosado e adicionado a um material de papel tendo uma concentração de fibras na faixa de 20 a 40 g/L, em seguida, o material de papel é diluído para uma concentração de fibras na faixa de 5 a 15 g/L, o material de papel diluído tem água removida para formar uma folha e a folha é prensada na seção de prensa para um teor de sólidos de G (x) % em peso ou mais, e G (x) é calculado como G (x) = 48 + (x- 15) . 0,4, em que x representa o valor numérico do teor de sólidos mínimo (em % em peso) no qual a folha é prensada, em que o copolímero anfotérico solúvel em água pode ser obtido através da polimerização de uma mistura de a) 20 a 60 % em mol de (...).

Description

DESCRIÇÃO

[0001] A presente invenção se refere a um processo para produção de papel, papelão e papel cartão que compreende drenar um material de papel contendo agente de enchimento, compreendendo pelo menos um copolímero anfotérico solúvel em água com a formação de folhas na seção do fio e, em seguida, prensar o papel na seção de prensa.

[0002] O desenvolvimento de novos processos para produção de papel ocorre em vários pontos no processo. Papéis melhorados são obtidos através de novas cargas de alimentação ou então processos de dosagem modificados. Mas máquinas para produção de papel cada vez mais rápidas também impõem novas exigências no processo de produção.

[0003] Resistência da folha contínua a úmido inicial é um fator limitante no caminho para qualquer aumento na velocidade da máquina para produção de papel. Resistência da folha contínua a úmido inicial limita a força máxima que pode ser exercida sobre uma folha que tenha sido recém- formada na máquina para produção de papel, tenha se deslocado através das seções de fio e prensa da máquina e passado para a seção do secador. No processo, a folha tem de ser puxada para fora a partir dos rolos de prensa. Para ser capaz de garantir o funcionamento da máquina para produção de papel, sem extremidades quebradas, a força de puxar aplicada neste momento tem que ser nitidamente inferior à resistência da folha contínua a úmido inicial do papel úmido. Resistência da folha contínua a úmido inicial aumentada permite aplicação de forças de puxar mais elevadas e, portanto, o funcionamento da máquina para produção de papel mais rápido, cf. EP- B-0 780 513.

[0004] Resistência da folha contínua a úmido inicial é a resistência de um papel nunca-seco. É a resistência de um papel assim produzido úmido depois de passar por seções de fios e prensa da máquina para produção de papel.

[0005] Na seção de prensa, a folha contínua fibrosa úmida é aninhada por um rolo de captação por sucção sobre o feltro da prensa. O ofício do feltro de prensa é de transportar a folha contínua fibrosa através dos espaços entre rolos da prensa em várias formas modificadas. O teor de sólidos da folha contínua é até não mais do que 55 %, dependendo do desenho da seção de prensa e da composição do material de papel. O teor de sólidos aumenta com a pressão exercida pela prensa na folha contínua de papel passante. A pressão e, consequentemente, o teor de sólidos da folha contínua de papel pode ser variado dentro de limites relativamente amplos, em muitas máquinas para produção de papel.

[0006] Sabe-se que a resistência da folha contínua a úmido inicial pode ser aumentada aumentando o teor de sólidos do papel no ponto entre a seção de prensa e a seção de secador do processo de produção. Também é possível melhorar o teor de sólidos neste ponto do processo, através de aditivos para aumentar a drenagem. Mas há limites para isso.

[0007] O documento WO 2009/156274 ensina o uso de copolímeros anfotéricos que podem ser obtidos por copolimerização de N- vinilcarboxamida com comonômeros aniônicos e hidrólise subsequente da vinilcarboxamida como um aditivo de papel para melhorar a resistência da folha contínua a úmido inicial. O tratamento ocorre no estágio de produto grosso ou no estágio de produto fino no processo de produção de papel.

[0008] Copolímeros anfotéricos com base em acrilamida são amplamente conhecidos para utilização como auxiliares de retenção. DE 1948994 descreve copolímeros anfotéricos baseados em acrilamida e que tem um valor Fikentscher K de 200 a 250 para serem utilizados como auxiliares de drenagem. Eles, portanto, têm um peso molecular de um auxiliar de retenção típico na faixa de 500000 a 10000000 Daltons e são normalmente adicionados ao produto fino.

[0009] Sabe-se ainda, por exemplo, utilizar copolímeros anfotéricos à base de acrilamida para a melhoria da resistência. O seu peso molecular é tipicamente na faixa de 50000 para 500000 daltons.

[00010] É um objeto de a presente invenção aumentar a resistência da folha contínua a úmido inicial do papel como produzido antes da transição para a seção de secador, a fim de conseguir as velocidades mais elevadas da máquina do processo de produção de papel, em comparação com os processos existentes.

[00011] Foi verificado que este objetivo é atingido por um processo para produção de papel, papelão e papel cartão que compreende drenar um material de papel contendo agente de enchimento, compreendendo pelo menos um copolímero anfotérico solúvel em água com a formação de folhas na seção do fio e, em seguida, prensar o papel na seção de prensa, em que um material de papel tendo uma concentração fibrosa na faixa de 20 a 40 g/l tem, pelo menos, um copolímero anfotérico solúvel em água, adicionado ao mesmo, em seguida, o material de papel é diluído para uma concentração de fibras na faixa de 5 a 15 g/l, o material de papel diluído é drenado para formar uma folha e a folha é prensada na seção de prensa para um teor de sólidos de G (x) % em peso ou mais e G (x) calcula de acordo com

em que x é o valor numérico do teor de agente de enchimento do papel, papelão e papel cartão seco (em % em peso) e G (x) é o valor numérico do teor de sólidos mínimo (em % em peso) no qual a folha é prensada em que o copolímero anfotérico solúvel em água é obtido por polimerização de uma mistura de a) 20 a 60 % em mol de acrilamida, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, b) 20 a 60 % em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de pelo menos um monômero catiônico, c) 20 a 60 % em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de pelo menos um monômero aniônico selecionado a partir de ácidos carboxílicos C3 a C5 monoetilenicamente insaturados, ácidos dicarboxílicos C3 a C5 monoetilenicamente insaturados, ácidos sulfônicos, ácidos fosfônicos e/ou os sais dos mesmos, d) 0 a 30 % em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de um ou mais monômeros monoetilenicamente insaturados outros que os referidos monômeros (a), (b) e (c), e e) 0 a 5 % em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de um ou mais compostos possuindo duas ou mais ligações duplas etilenicamente insaturadas na molécula, em que a diferença entre as frações de monômero catiônico e de monômero aniônico em % em mol, sendo cada uma delas baseada no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, não é mais do que 10 % em mol.

[00012] A presente invenção proporciona ainda um processo para produção de papel, papelão e papel cartão que compreende drenar um material de papel contendo agente de enchimento, compreendendo pelo menos um copolímero anfotérico solúvel em água com a formação de folhas na seção do fio e, em seguida, prensar o papel na seção de prensa, em que um material de papel tendo uma concentração fibrosa na faixa de 20 a 40 g/l tem, pelo menos, um copolímero anfotérico solúvel em água, adicionado ao mesmo, em seguida, o material de papel é diluído para uma concentração de fibras na faixa de 5 a 15 g/l, o material de papel diluído é drenado para formar uma folha e a folha é prensada na seção de prensa para um teor de sólidos >48 % em peso, de preferência de 49 a 53 % em peso, em que o copolímero anfotérico solúvel em água é obtido por polimerização de uma mistura de a) 20 a 60 % em mol de acrilamida, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, b) 20 a 60 % em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de pelo menos um monômero catiônico, c) 20 a 60 % em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de pelo menos um monômero aniônico selecionado a partir de ácidos carboxílicos C3 a C5 monoetilenicamente insaturados, ácidos dicarboxílicos C3 a C5 monoetilenicamente insaturados, ácidos sulfônicos, ácidos fosfônicos e/ou os sais dos mesmos, d) 0 a 30 % em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de um ou mais outros monoetilenicamente insaturados que os referidos monômeros (a), (b) e (c), e e) 0 a 5 % em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de um ou mais compostos possuindo duas ou mais ligações duplas etilenicamente insaturadas na molécula, em que a diferença entre as frações de monômero catiônico e de monômero aniônico em % em mol, sendo cada uma delas baseada no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, não é mais do que 10 % em mol.

[00013] Material de papel é a seguir entendido como se referindo a uma mistura de água e de material fibroso e que compreende ainda, dependendo do estágio do processo de produção de papel, papelão e papel cartão, o copolímero anfotérico solúvel em água, agente de enchimento e, opcionalmente, auxiliares de papel.

[00014] O teor de matéria seca de papel é para ser entendido como significando o teor sólidos de papel, cartão e material fibroso tal como determinado usando o método de secagem em estufa da norma DIN EN ISO 638 DE.

[00015] O termo pigmento aqui é utilizado no mesmo sentido que o termo agente de enchimento, uma vez que os pigmentos são utilizados como agentes de enchimento na produção de papel. O agente de enchimento, como é habitual na produção de papel, é para ser entendido como significando pigmento inorgânico.

[00016] O processo da presente invenção é utilizado na produção de papel, papelão e papel cartão que compreende drenar um material de papel contendo agente de enchimento. O teor de agente de enchimento (x) do papel, papelão e papel cartão pode ser na faixa de 5 a 40 % em peso com base no papel, papelão e papel cartão.

[00017] Uma forma de realização preferida dá preferência a um processo para produção de papel com um teor de agente de enchimento na faixa de 20 a 30% em peso. Papéis isentos de madeira são papéis desse tipo, por exemplo.

[00018] Uma outra forma de realização preferível dá preferência a um processo para produção de papel com um teor em agente de enchimento na faixa de 10 a 20 % em peso. Papéis deste tipo são utilizados como papel para acondicionamento, em particular.

[00019] Uma outra forma de realização preferível dá preferência a um processo para produção de papel com um teor de agente de enchimento na faixa de 5 a 15 % em peso. Papéis deste tipo são utilizados como papel de jornal, em particular.

[00020] Uma outra forma de realização preferível dá preferência a um processo para produção de papel com um teor de material de agente de enchimento na faixa de 25 a 40% em peso, por exemplo, papéis SC.

[00021] O material de papel aquoso que, de acordo com a presente invenção, compreende pelo menos um polímero anfotérico solúvel em água, material fibroso, bem como agente de enchimento, é drenado da seção do fio para formar uma folha e a folha é prensada, ou seja, mais drenada, na seção de prensa. Drenagem na seção de prensa é um para um teor mínimo de sólidos, mas também pode se estender além disso. Este limite inferior para o teor de sólidos até o qual a prensagem tem que ocorrer é daqui em diante também referido limite do teor de matéria seca, ou então como de teor de sólidos mínimo G (x), e se baseia na folha prensada, que é uma mistura de material de papel e água. Este teor de matéria seca limitante no qual a drenagem é efetuada a um mínimo é dependente da quantidade de agente de enchimento. O teor de matéria seca limitante G (x) de um papel com um teor de agente de enchimento de 30 ou 15 % em peso se calcula de acordo com a fórmula

como

ou, respectivamente, como

[00022] Em outras palavras, para produção de papel com um teor de agente de enchimento de 30 % em peso, a presente invenção provê a prensagem na seção de prensa para um teor de sólidos de pelo menos 54 % em peso, a fim de que o papel tendo boa resistência da folha contínua a úmido inicial possa ser obtido.

[00023] Em contraste, para produção de papel com um teor de agente de enchimento de 15 % em peso ou menos, a presente invenção provê a prensagem na seção de prensa para um teor de sólidos de pelo menos 48 % em peso, a fim de que o papel tendo boa resistência da folha contínua a úmido inicial possa ser obtido.

[00024] Uma forma de realização da invenção compreende a prensagem na seção de prensa de, pelo menos, um teor de sólidos na faixa de 49 a 55 para produção de papel, papelão e papel cartão com um teor de agente de enchimento de 17 a 32.

[00025] Outra forma de realização da invenção compreende a prensagem na seção de prensa de, pelo menos, um teor de sólidos de 48 % em peso para produção de papel, papelão e papel cartão com um teor de agente de enchimento de 15 ou menos.

[00026] As fibras são tratadas de acordo com a presente invenção, adicionando o copolímero anfotérico para o material de papel, a uma concentração de fibras na faixa de 20 a 40 g/l. A concentração de fibras de 20 a 40 g/l (que corresponde a uma concentração de fibras de 2 a 4 % em peso com base no material fibroso aquoso) é normalmente o que o produto grosso da produção de papel tem. O produto grosso é distinto do produto fino, a seguir deve ser entendido como significando uma concentração fibrosa na faixa de 5 a 15 g/l. Seguindo o tratamento com o copolímero anfotérico, o material de papel é diluído com água até uma concentração de fibras na faixa de 5 a 15 g/l.

[00027] As fibras virgens e/ou recicladas podem ser utilizadas de acordo com a presente invenção. Qualquer fibra de madeira macia ou madeira dura normalmente utilizada na indústria de papel pode ser usada, sendo exemplos de polpa, pasta química branqueada e não branqueada e também materiais fibrosos de todas as plantas anuais. Polpa mecânica inclui, por exemplo polpa de desfibrador, polpa termomecânica (TMP), polpa química- termomecânica (CTMP), polpa de desfibrador de pressão, polpa semiquímica, polpa de alto rendimento e polpa mecânica de refinador (PGR). As polpas químicas de sulfato, sulfito e soda podem ser utilizados, por exemplo. É dada preferência ao uso de polpa química não branqueada, também conhecida como polpa kraft não branqueada. Plantas anuais adequadas para produção de materiais fibrosos incluem, por exemplo, arroz, trigo, cana-de-açúcar e quenafe. As polpas podem também ser produzidas usando papel residual, utilizados isoladamente ou em mistura com outros materiais fibrosos. O papel residual pode vir de um processo de branqueamento, por exemplo. No entanto, não é necessário submeter o papel residual a ser utilizado a um tal processo. Além disso, é também possível proceder a partir de misturas fibrosas formadas a partir de um material primário e resíduo reciclado revestido.

[00028] No caso de polpa química branqueada ou não branqueada, um material fibroso que tem um grau de drenagem de 20 a 30 SR pode ser usado. A regra geral é a utilização de um material fibroso que tem grau de drenagem de cerca de 30 SR, onde é batido durante a produção de polpa. É dada preferência ao uso de material fibroso tendo um grau de drenagem de <30 SR.

[00029] Tratamento do material fibroso com o polímero anfotérico solúvel em água é feito em suspensão aquosa, de preferência na ausência de outros produtos químicos do processo utilizados habitualmente na produção de papel. O tratamento é efetuado no processo de produção de papel por adição de pelo menos um copolímero anfotérico solúvel em água a um material de papel aquoso que tem uma concentração de fibras de 20 a 40 g/l. É dada particular preferência a uma versão na qual o copolímero anfotérico é adicionado ao material de papel aquoso, em um momento antes da adição do agente de enchimento. É muito particularmente preferível a adição ocorrer após a adição do amido intensificador da resistência a seco, por exemplo.

[00030] Os copolímeros anfotéricos solúveis em água são preferivelmente adicionados em uma quantidade de 0,05 a 5,00 % em peso, com base no material fibroso (sólidos).

[00031] As taxas de aplicação típicas são, por exemplo, entre 0,5 a 50 kg e, de preferência de 0,6 a 10 kg de pelo menos um copolímero anfotérico solúvel em água por tonelada métrica de um material fibroso seco. É particularmente preferível que as quantidades de copolímero anfotérico que são utilizadas estejam na faixa de 0,6 a 3 kg de polímero (sólidos), com base por tonelada de material fibroso seco.

[00032] O tempo durante o qual o copolímero anfotérico atua sobre um material de papel/puramente fibroso a partir da adição para a formação da folha é, por exemplo, na faixa de 0,5 segundos a 2 horas, de preferência na faixa de 1,0 segundos a 15 minutos e mais de preferência na faixa 2 a 20 segundos.

[00033] Além do polímero anfotérico, pigmento inorgânico é adicionado ao material fibroso como um agente de enchimento. Pigmentos inorgânicos úteis incluem quaisquer pigmentos típicos da indústria de papel à base de óxidos metálicos, silicatos e/ou carbonatos especialmente pigmentos do grupo que consiste em carbonato de cálcio, que pode ser usado na forma de cal moída (GCC), giz, mármore ou carbonato de cálcio precipitado (PCC), talco, caulino, bentonita, branco cetim, sulfato de cálcio, sulfato de bário e dióxido de titânio. Misturas de dois ou mais pigmentos, também podem ser usados.

[00034] A presente invenção utiliza pigmentos inorgânicos com um tamanho médio de partícula (Z médio) <10 μm, de preferência na faixa de 0,3-5 μm e especialmente na faixa de 0,5 a 2 μm. Tamanho médio de partícula (Z médio) é geralmente aqui determinado para os pigmentos inorgânicos e também as partículas da composição pulverulenta pelo método de difusão de luz quase elástica (DIN-ISO 13320-1), utilizando um Mastersizer 2000 da Malvern Instruments Ltd..

[00035] O pigmento inorgânico é de preferência adicionado depois da adição do copolímero anfotérico solúvel em água. Em uma forma de realização preferível, a adição do pigmento inorgânico ocorre a um estágio em que o material fibroso já está na forma de produto fino, ou seja, a uma concentração de fibras de 5 a 15 g/l.

[00036] Em uma outra forma de realização preferível, o pigmento inorgânico é adicionado ao produto grosso, bem como ao produto fino, a razão das duas adições (adição de produto grosso/adição de produto fino), de preferência na faixa entre 5/1 a 1/5.

[00037] Além dos copolímeros anfotéricos, auxiliares de papel habituais podem, opcionalmente, ser adicionados ao material de papel, geralmente, a uma concentração de fibras de 5 a 15 g/l. Auxiliares de papel convencionais incluem, por exemplo, agentes de encolamento, agentes de resistência a úmido, auxiliares de retenção catiônicos ou aniônicos à base de polímeros sintéticos e também sistemas duplos, auxiliares de drenagem, outros intensificadores de resistência a seco, branqueadores ópticos, agentes antiespuma, biocidas e corantes de papel. Estes aditivos de papel convencionais podem ser utilizados nas quantidades habituais.

[00038] Agentes de encolamento úteis incluem dímeros de alquil ceteno (AKDs), anidridos alcenilsuccínicos (ASAS) e goma de colofônia.

[00039] Auxiliares de retenção adequados incluem, por exemplo, micropartículas aniônicas (sílica coloidal, bentonita), poliacrilamidas aniônicas, poliacrilamidas catiônicas, amido catiônico, polietilenoimina catiônica ou polivinilamina catiônica. Além disso, qualquer combinação desejada dos mesmos é possível, como por exemplo, sistemas duplos que consistem de um polímero catiônico com uma micropartícula aniônica ou um polímero aniônico com uma micropartícula catiônica. Para alcançar uma elevada retenção de agente de enchimento, é aconselhável adicionar auxiliares de retenção tais como podem ser adicionados, por exemplo, para produto fino, bem como ao produto grosso.

[00040] Intensificadores de resistência a seco são intensificadores de resistência a seco sintéticos, tais como polivinilamina, polietilenoimina, poliacrilamida glioxilada (PAM) ou intensificadores de resistência a seco naturais, tais como amido.

[00041] Na máquina para produção de papel, esses teores de matéria seca são definidos durante a passagem através da seção de prensa. Na seção de prensa, a folha contínua fibrosa úmida é aninhada por um rolo de captação por sucção sobre o feltro da prensa. O ofício do feltro de prensa é transportar a folha contínua fibrosa através dos espaços entre rolos da prensa em várias formas modificadas. O teor de sólidos da folha contínua é até não mais do que 55 %, dependendo do desenho da seção de prensa e da composição do material de papel. O teor de sólidos aumenta com a pressão exercida pela prensa sobre a folha contínua de papel passante. A pressão e, consequentemente, o teor de sólidos da folha contínua de papel pode ser variado dentro de limites relativamente amplos, em muitas máquinas para produção de papel.

[00042] Os copolímeros anfotéricos solúveis em água utilizados no processo da presente invenção compreendem, geralmente, pelo menos, 20 % em mol, de preferência pelo menos 25 % em mol e mais de preferência pelo menos 30 % em mol e ainda mais em geral 60 % em mol, de preferência no máximo 55 % em mol e mais de preferência no máximo 50 % em mol de acrilamida (monômeros a), em forma polimerizada, com base no número total de moles de monômeros.

[00043] Os copolímeros anfotéricos solúveis em água utilizados no processo da presente invenção compreendem ainda, geralmente, pelo menos, 20 % em mol, de preferência pelo menos 25 % em mol e ainda mais em geral 60 % em mol, de preferência no máximo 55 % em mol e mais de preferência, no máximo, 50 % em mol de um monômero catiônico (monômero b), em forma polimerizada, com base no número total de moles de monômeros.

[00044] Os copolímeros anfotéricos solúveis em água compreendem ainda, geralmente, pelo menos, 20 % em mol, de preferência pelo menos 25 % em mol, de preferência, e também geralmente, no máximo, 60 % em mol, de preferência no máximo 55 % em mol e mais de preferência no máximo 50 % em moles de um monômero aniônico (monômero c) selecionado a partir do grupo que consiste de ácidos monocarboxílicos C3 a C5 monoetilenicamente insaturados, ácidos dicarboxílicos C3 a C5 monoetilenicamente insaturados, ácidos sulfônicos, ácidos fosfônicos e/ou os sais dos mesmos na forma polimerizada, com base no número total de moles de monômeros.

[00045] Além disso, os copolímeros anfotéricos solúveis em água podem compreender em forma polimerizada, até 30 % em mol, de preferência até 20 % em mol, especialmente até 15 % em mol e mais de preferência entre 0 e 10 % em mol de um ou mais monômeros monoetilenicamente insaturados (monômero d), exceto monômeros a), b) e c), com base no número total de moles de monômeros.

[00046] Além disso, os copolímeros anfotéricos solúveis em água podem compreender em forma polimerizada até 5 % em mol, de preferência até 3 % em mol, especialmente até 1 % em mol e mais de preferência 0,5 % em mol de um ou mais monômeros etilenicamente insaturados (monômero e) tendo duas ou mais ligações duplas etilenicamente insaturadas na molécula, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização.

[00047] De acordo com a presente invenção, a quantidade de monômero catiônico e monômero aniônico é escolhida de tal modo que a diferença entre as frações de monômero catiônico e de monômero aniônico em % em mol, sendo cada uma delas com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, não é mais do que 10 % em mol.

[00048] Os polímeros anfotéricos daí resultantes são predominantemente neutros a pH 7 e 20°C.

[00049] No contexto da presente invenção, a expressão alquila inclui grupos alquila de cadeia linear e ramificada. Alquila C1-C6 e mais de preferência alquila C1-C4, são exemplos de grupos alquila adequados. Eles incluem, mais particularmente, metila, etila, propila, isopropila, n-butila, 2- butila, sec-butila, terc-butila, n-pentila, 2-pentila, 2-metilbutila, 3-metilbutila, 1,2-dimetilpropila, 1,1-dimetilpropila, 2,2-dimetilpropila, 1-etilpropila, n- hexila, 2-hexila, 2-metilpentila, 3-metilpentila, 4-metilpentila, 1,2- dimetilbutila, 1,3-dimetilbutila, 2,3-dimetilbutila, 1,1-dimetilbutila, 2,2- dimetilbutila, 3,3-dimetilbutila, 1,1,2-trimetilpropila, 1,2,2-trimetilpropila, 1- etilbutila, 2-etilbutila, 1-etil-2-metilpropila, etc.

[00050] Os compostos deriváveis a partir de ácido acrílico e ácido metacrílico a seguir identificados em parte, na forma abreviada, inserindo a sílaba “(met)” no composto derivado a partir de ácido acrílico.

[00051] Os monômeros catiônicos e aniônicos são distinguidos de acordo com o tipo de grupos dissociáveis. A carga sobre o monômero insaturado está é referido aqui.

[00052] Monômeros catiônicos são adiante entendidos como se referindo a monômeros compreendendo grupos básicos, estes monômeros estando em um estado quaternizado ou protonado/protonável.

[00053] Monômeros aniônicos são adiante entendidos como se referindo aos monômeros com grupos ácidos, ou seja, grupos com próton destacável ou destacado.

[00054] Os monômeros catiônicos preferidos são selecionados a partir dos ésteres de ácidos mono- e dicarboxílicos α,β-etilenicamente insaturados com amino álcoois, de preferência amino álcoois C2-C12, amidas de ácidos mono- e dicarboxílicos α,β-etilenicamente insaturados com diaminas, e também os derivados N-C1-C8-monoalquilados ou N-C1-C8-dialquilados destes ésteres/amidas.

[00055] Componentes ácidos úteis para estes ésteres incluem, por exemplo, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido fumárico, ácido maleico, ácido itacônico, ácido crotônico, anidrido maleico, maleato de monobutila e as suas misturas. É dada preferência à utilização de ácido acrílico, ácido metacrílico e misturas dos mesmos. Estes incluem, por exemplo, (met) acrilato de N metilaminometila, (met) acrilato de N-metilaminoetila, (met) acrilato de N,N-dimetilaminometila, (met) acrilato de N,N-dimetilaminoetila, (met) acrilato de N,N-dietilaminoetila, (met) acrilato de N,N- dimetilaminopropila, (met) acrilato de N,N-dietilaminopropila, (met) acrilato de N,N-dimetilaminociclo-hexila.

[00056] Monômeros (b) adicionalmente úteis incluem N-[2- (dimetilamino) etil] acrilamida, N-[2-(dimetilamino) etil] -metacrilamida, N- [3-(dimetilamino) propil] acrilamida, N-[3-(dimetilamino) propil] metacrilamida, N-[4-(dimetilamino)-butil] -acrilamida, N-[4-(dimetilamino) - butil]- metacrilamida, N-[2-(dietilamino) etil] acrilamida, N-[2-(dietilamino) etil metacrilamida] e misturas dos mesmos.

[00057] Os monômeros acima referidos são cada um igualmente útil na forma dos respectivos compostos quaternários. Os monômeros são transformados em compostos quaternários por reação dos monômeros com agentes de quaternização conhecidos, por exemplo, cloreto de metila, cloreto de benzila, cloreto de etila, brometo de butila, sulfato de dimetila e sulfato de dietila ou epóxidos de alquila.

[00058] Monômeros úteis (b) incluem ainda N-vinilimidazóis e alquilvinilimidazóis, especialmente metilvinilimidazóis tais como, por exemplo 1-vinil-2-metilimidazol, N-óxido de 3 vinilimidazol, N-óxido de 2- vinilpiridina, N-óxido de 4-vinilpiridina, e também os derivados betaínicos e produtos de quaternização dos mesmos.

[00059] Os monômeros aniônicos (c) etilenicamente insaturados úteis incluem, por exemplo, ácidos carboxílicos C3 a C5 monoetilenicamente insaturados, tais como ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etacrílico, ácido crotônico, ácido alilacético e ácido vinilacético, ácidos dicarboxílicos C3 a C5 monoetilenicamente insaturados de tais como ácido maleico, ácido itacônico, ácido fumárico, ácido mesacônico, ácido citracônico e ácido metilenomalônico, ácidos sulfônicos, tais como ácido vinilsulfônico, ácido estirenossulfônico, ácido acrilamido metilpropanosulfônico, ácido alilsulfônico e ácido metalilsulfônico, ácidos fosfônicos tal como o ácido vinilfosfônico e/ou os sais dos mesmos, especialmente o álcali de metal, de metal alcalino terroso e/ou sais de amônio dos mesmos. A neutralização é efetuada utilizando, por exemplo, um metal alcalino ou bases de metais alcalino terrosos, amônia, aminas e/ou alcanolaminas. Exemplos destes são solução aquosa de hidróxido de sódio, solução aquosa de hidróxido de potássio, carbonato de sódio, carbonato de potássio, bicarbonato de sódio, óxido de magnésio, hidróxido de cálcio, óxido de cálcio, trietanolamina, etanolamina, morfolina, dietilenotriamina ou tetraetilenopentamina.

[00060] Monômeros aniônicos utilizados incluem, de preferência, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maleico, ácido itacônico e ácido acrilamido-2-metilpropanossulfônico. Os polímeros à base de ácido acrílico são particularmente preferidos.

[00061] Os copolímeros podem, opcionalmente, incluir, em forma polimerizada, pelo menos um outro grupo monômero (d) que não um monômero (a), (b) ou (c), sendo um monômero monoetilenicamente insaturado diferente, para modificação. Os exemplos de monômeros úteis (d) incluem as nitrilas de ácidos mono- e dicarboxílicos α,β-etilenicamente insaturados, por exemplo, acrilonitrila e metacrilonitrila.

[00062] Grupo útil (d) monômeros incluem ainda: ésteres de ácidos mono- e dicarboxílicos α,β-etilenicamente insaturados com alcanóis C1-C30 monoídricos, alcanodióis C2-C30 e ésteres de álcool vinílico e álcool alílico com ácidos monocarboxílicos C1-C30, N- vinilamidas, metacrilamida e também acrilamidas e metacrilamidas N-mono- e dissubstituídas e, N-vinil-lactamas, lactonas com ligações duplas α,β- etilenicamente insaturadas, vinilaromáticos, halogenetos de vinila, halogenetos de vinilideno, C2-C8 mono-olefinas e as suas misturas.

[00063] Exemplos de representantes deste grupo (d) são, por exemplo, (met) acrilato de metila, etacrilato de metila, (met) acrilato de etila, etacrilato de etila, (met) acrilato de n-butila, (met) acrilato de isobutila, (met) acrilato de terc-butila, acrilato de terc-butila, (met) acrilato de N-octila, (met) acrilato de 1,1,3,3-tetrametilbutila, (met) acrilato de etil-hexila, metacrilamida, N-metil (met) acrilamida, N-etil (met) acrilamida, n -propil (met) acrilamida, N-(N- butil) (met) acrilamida, terc-butil (met) acrilamida, n-octil (met) acrilamida, 1,1,3,3-tetrametilbutila (met) acrilamida, etil-hexil (met) acrilamida, vinilformamida, N-vinil-N-metilformamida, N vinilacetamida, N-vinil-N- metilacetamida, N-vinil-N-etilacetamida, N vinilpropionamida e N-vinil-N- metilpropionamida e N-vinilbutiramida, (met) acrilato de 2 hidroxietila, etacrilato de 2-hidroxietila, (met) acrilato de 2-hidroxipropila, (met) acrilato de 3-hidroxipropila, (met) acrilato de 3-hidroxibutila, (met) acrilato de 4 hidroxibutila, (met) acrilato de 6-hidroxi-hexila, e misturas dos mesmos.

[00064] Os monômeros (d) úteis ainda incluem N-vinil-lactamas e seus derivados, que podem incluir um ou mais substituintes alquila C1-C6 (como definido acima), por exemplo. Estes incluem N-vinilpirrolidona, N- vinilpiperidona, N-vinilcaprolactama, N-vinil-5-metil-2-pirrolidona, N-vinil- 5-etil-2-pirrolidona, N-vinil-6-metil-2-piperidona, N-vinil-6-etil-2-piperidona, N-vinil-7-metil-2-caprolactama, N-vinil-7-etil-2-caprolactama e misturas dos mesmos.

[00065] Os monômeros (d) adicionais úteis ainda incluem etileno, propileno, isobutileno, butadieno, estireno, α-metilestireno, acetato de vinila, propionato de vinila, cloreto de vinila, cloreto de vinilideno, fluoreto de vinila, fluoreto de vinilideno e misturas dos mesmos.

[00066] Os monômeros acima referidos (d) podem ser utilizados individualmente ou como quaisquer misturas desejadas.

[00067] Os copolímeros podem ainda ser modificados através da utilização de monômeros (e) na copolimerização que compreendem duas ou mais ligações duplas na molécula, sendo exemplos trialilamina, cloreto de tetra-alilamônio, metilenobisacrilamida, diacrilato de glicol, dimetacrilato de glicol, triacrilato de glicerol, éter trialílico de pentaeritritol, polialquileno glicóis ou polióis pelo menos duplamente acrilados e/ou metacrilados tais como pentaeritritol, sorbitol ou glucose. Também adequados são alil e vinil éteres de polialquileno glicóis ou polióis tais como pentaeritritol, sorbitol ou glucose. Quando pelo menos um monômero do grupo (d) é utilizado na copolimerização, as quantidades utilizadas variam até 2 % em mol, por exemplo, na faixa de 0,001 a 1 % em mol.

[00068] Uma forma de realização preferível proporciona copolímeros que podem ser obtidos pela polimerização de a) 20 a 50 % em mol de acrilamida, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, b) 25 a 40 % em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de pelo menos um monômero catiônico, c) 25 a 40 % em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de pelo menos um monômero aniônico selecionado a partir de ácidos carboxílicos C3 a C5 monoetilenicamente insaturados, ácidos dicarboxílicos C3 a C5 monoetilenicamente insaturados, ácidos sulfônicos, ácidos fosfônicos e/ou os sais dos mesmos, d) 0 a 30 % em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de um ou mais monômeros monoetilenicamente insaturados outros que os referidos monômeros (a), (b) e (c), e e) 0 a 5 % em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de um ou mais compostos possuindo duas ou mais ligações duplas etilenicamente insaturadas na molécula, em que a diferença entre as frações de monômero catiônico e de monômero aniônico em % em mol, sendo cada uma delas baseada no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, não é mais do que 10 % em mol.

[00069] Os copolímeros anfotéricos solúveis em água são preparados por métodos habituais conhecidos de uma pessoa versada na técnica. Os copolímeros anfotéricos solúveis em água podem ser obtidos por polimerização em solução, precipitação, suspensão ou emulsão. A polimerização em solução em meio aquoso é preferível. Meios aquosos adequados incluem água e misturas de água e pelo menos um solvente miscível em água, por exemplo, um álcool, tal como metanol, etanol, n- propanol, isopropanol, etc.

[00070] As temperaturas de polimerização são, de preferência, em uma faixa de cerca de 30 a 200°C, mais preferivelmente de 40 a 110°C. A polimerização pode ser realizada sob pressão atmosférica ou então sob pressão reduzida ou superior à atmosférica. A faixa de pressão adequada é entre 10 KPa e 500 KPa (l0,1 e 5 bar).

[00071] Os monômeros aniônicos (c) são utilizados de preferência na forma de sal. O pH para a copolimerização é de preferência ajustado a um valor na faixa de 3 a 8. O pH pode ser mantido constante durante a polimerização usando um tampão habitual ou através da medição do pH e a adição de uma quantidade apropriada de um ácido ou de uma base.

[00072] Para preparar os copolímeros, os monômeros podem ser polimerizados utilizando iniciadores capazes de formar radicais livres.

[00073] Os iniciadores úteis para a polimerização por radicais livres incluem os compostos habituais peroxo e/ou azo para este fim, por exemplo, peroxidissulfatos de amônio ou de metal alcalino, peróxido de diacetila, peróxido de dibenzoíla, peróxido de succinila, peróxido de di-terc-butila, perbenzoato de terc-butila, perpivalato de terc-butila, peroxi-2-etil-hexanoato de terc-butila, permaleato de terc-butila, hidroperóxido de cumeno, peroxidicarbamato de di-isopropila, peróxido de bis (o-toluoila), peróxido de didecanoíla, peróxido de dioctanoíla, peróxido de dilauroíla, perisobutirato de terc-butila, peracetato de terc-butila, di-terc -amil- peróxido, hidroperóxido de terc-butila, azobisisobutironitrila, azobis (2-amidonopropano) ou dicloridrato de 2-2’-azobis (2-metilbutironitrila). Também adequadas são as misturas de iniciadores ou sistemas de iniciador redox, por exemplo, ácido ascórbico/sulfato de ferro (II)/peroxodissulfato sódio, hidroperóxido de terc- butila/bisulfito de sódio, hidroperóxido de terc-butila/hidroximetanosulfinato de sódio, H2O2/CuI e também de peroxodissulfato de sódio ou de amônio/bisulfito de sódio.

[00074] A polimerização pode ser efetuada na presença de pelo menos um agente de transferência de cadeia para controlar o peso molecular. Os agentes de transferência de cadeia úteis incluem os compostos habituais conhecidos da pessoa versada na técnica, por exemplo, compostos de enxofre, por exemplo, mercaptoetanol, tioglicolato de 2-etil-hexila, ácido tioglicólico, hipofosfito de sódio, ácido fórmico ou dodecil mercaptano e também tribromoclorometano ou outros compostos que têm um efeito de controle sobre o peso molecular dos polímeros obtidos.

[00075] A massa molar dos copolímeros anfotéricos solúveis em água é, por exemplo, pelo menos 10000 e de preferência pelo menos 100000 daltons e, mais particularmente, pelo menos 250000 daltons. As massas molares dos copolímeros são, em seguida, por exemplo, na faixa de 10000 a 10 milhões e preferivelmente na faixa de 100000 a 5 milhões (determinada por dispersão de luz, por exemplo). Esta faixa de massa molar corresponde, por exemplo, a valores K de 5 a 300 e de preferência de 10 a 200 (determinado pelo método de H. Fikentscher em solução de cloreto de sódio aquoso a 5%, a 25°C e uma concentração de polímero de 0,1 % em peso).

[00076] Os copolímeros anfotéricos solúveis em água podem desempenhar uma carga aniônica ou catiônica líquida ou então ser eletricamente neutra, quando o número de grupos aniônicos e catiônicos do copolímero é o mesmo.

[00077] O processo da presente invenção provê a operação da máquina para produção de papel com o menor número de pontas quebradas. Papel formado no processo exibe nitidamente resistência melhorada da folha contínua a úmido inicial.

[00078] Os exemplos que se seguem ilustram a invenção. Percentagens relatadas nos exemplos são em peso, salvo indicação em contrário.

Exemplos Preparação dos copolímeros Exemplo P1: Preparação do polímero I

[00079] Um balão de 2 l de 5 gargalos equipado com um agitador de âncora, um termômetro, um condensador descendente e um tubo de entrada de nitrogênio, foi inicialmente carregado com 400 g de água deionizada. Além disso, as seguintes alimentações foram fornecidas: Alimentação 1: Os seguintes componentes foram misturados em um recipiente de vidro: 250 g de água deionizada 95,6 g de solução de acrilamida aquosa a 50 % em peso 121,9 g de solução aquosa a 80 % em peso de cloreto de acriloloxietiltrimetilamônio 148,1 g de solução aquosa de acrilato de sódio a 32 % em peso 0,2 g de uma solução aquosa a 1 % em peso de ácido dietilenotriaminopentacético. Cerca de 32 g de ácido clorídrico a 37 % foram adicionados para ajustar o pH 4,1. Alimentação 2: 60,0 g de uma solução aquosa a 1 % em peso de 2,2’-azobis (2-amidinopropano) Alimentação 3: 16,5 g de uma solução aquosa a 1 % em peso de 2,2’-azobis (2-amidinopropano)

[00080] A carga inicial foi aquecida a 63°C e uma bomba de jato de água foi utilizada para reduzir a pressão até que a água tenha começado a ferver. Alimentações 1 e 2 foram iniciadas ao mesmo tempo, alimentação 1 sendo adicionada em 2 horas e alimentação 2 em cada 3 horas, para a carga inicial a temperatura interna constante. Após a conclusão da alimentação 2, a reação foi mantida a 63°C durante mais uma hora e, em seguida, aquecida a 72°C enquanto o vácuo foi reduzido em conformidade. A mistura de reação foi mantida a 72°C durante mais 2 horas, altura em que a alimentação 3 foi adicionada toda de uma vez, para iniciar um período de 2 horas de polimerização secundária a 72°C. O vácuo foi então elevado e a batelada foi diluída com 500 g de água deionizada e resfriada até a temperatura ambiente. 208 g de água foram removidos por destilação durante toda a polimerização.

[00081] A solução límpida, incolor, viscosa foi obtida de um polímero composto por 40 % em mol de acrilamida, 30 % em mol de cloreto de acriloiloxietiltrimetilamônio e 30 % em mol de acrilato de sódio. Teor de sólidos: 14,5 % em peso Viscosidade: 10 600 mPas (Brookfield, eixo 7, 50 rpm, temperatura ambiente) Valor de K 120 (solução a 0,1 % de polímero em solução aquosa de cloreto de sódio a 5 % em peso)

Exemplo P2: Preparação do polímero II

[00082] Um balão de 2 l de 5 gargalos equipado com um agitador de âncora, um termômetro, um condensador descendente e um tubo de entrada de nitrogênio, foi inicialmente carregado com 400 g de água deionizada. Além disso, as seguintes alimentações foram fornecidas: Alimentação 1: Os seguintes componentes foram misturados em um recipiente de vidro: 250 g de água deionizada 119,5 g de solução de acrilamida aquosa a 50 % em peso 113,8 g de solução aquosa a 80 % em peso de cloreto de acriloiloxietiltrimetilamônio 108,6 g de solução aquosa de acrilato de sódio a 32 % em peso 0,2 g de uma solução aquosa a 1 % de ácido dietileno Cerca de 38 g de ácido clorídrico a 37 % foram adicionados para ajustar o pH 4,1 Alimentação 2: 63,5 g de solução aquosa a 1 % de 2,2’-azobis (2- amidinopropano) Alimentação 3: 17,0 g de solução aquosa a 1 % de 2,2’-azobis (2- amidinopropano).

[00083] A carga inicial foi aquecida a 66°C e uma bomba de jato de água foi utilizada para reduzir a pressão até que a água tenha começado a ferver. Alimentações 1 e 2 foram iniciadas ao mesmo tempo, alimentação 1 sendo adicionada em 2 horas e alimentação 2 em cada 3 horas, para a carga inicial a temperatura interna constante. Após a conclusão da alimentação 2, a reação foi mantida a 66°C durante mais uma hora e, em seguida, aquecida a 78°C enquanto o vácuo foi reduzido em conformidade. A mistura de reação foi mantida a 78°C durante mais 2 horas, altura em que a alimentação 3 foi adicionada toda de uma vez, para iniciar um período de 2 horas de polimerização secundária a 78°C. O vácuo foi então elevado e a batelada foi diluída com 500 g de água deionizada e resfriada até a temperatura ambiente. 200 g de água foram removidos por destilação durante toda a polimerização.

[00084] A solução límpida, incolor, viscosa foi obtida de um polímero composto por 50 % em mol de acrilamida, 28 % em mol de cloreto de acriloiloxietiltrimetilamônio e 22 % em mol de acrilato de sódio. Teor de sólidos: 14,1 % em peso Viscosidade: 42 000 mPas (Brookfield, eixo 7, 50 rpm, temperatura ambiente) Valor de K 125 (solução a 0,1 % de polímero em solução aquosa de cloreto de sódio a 5 % em peso)

Exemplo P3: Preparação do polímero III

[00085] Um balão de 2 l de 5 gargalos equipado com um agitador de âncora, um termômetro, um condensador descendente e um tubo de entrada de nitrogênio, foi inicialmente carregado com 400 g de água deionizada. Além disso, as seguintes alimentações foram fornecidas: Alimentação 1: Os seguintes componentes foram misturados em um recipiente de vidro: 250 g de água deionizada 71,7 g de solução de acrilamida aquosa a 50 % em peso 130,1 g de solução aquosa a 80 % em peso de cloreto de acriloiloxietiltrimetilamônio 187,8 g de solução aquosa de acrilato de sódio a 32 % em peso 0,2 g de uma solução aquosa a 1 % de ácido dietileno Cerca de 34 g de ácido clorídrico a 37 % foram adicionados para ajustar o pH 4,1 Alimentação 2: 60,3 g de uma solução aquosa a 1 % de 2,2’-azobis (2- amidinopropano) Alimentação 3: 16,0 g de solução aquosa a 1 % em peso de 2,2’-azobis (2- amidinopropano).

[00086] A carga inicial foi aquecida a 63°C e uma bomba de jato de água foi utilizada para reduzir a pressão até que a água tenha começado a ferver. Alimentações 1 e 2 foram iniciadas ao mesmo tempo, Alimentação 1 sendo adicionada em 2 horas e alimentação 2 em cada 3 horas, para a carga inicial a temperatura interna constante. Após a conclusão de alimentação 2, a reação foi mantida a 63°C durante mais uma hora e, em seguida, aquecida a 72°C enquanto o vácuo foi reduzido em conformidade. A mistura de reação foi mantida a 72°C durante mais 2 horas, altura em que a alimentação 3 foi adicionada toda de uma vez, para iniciar um período de 2 horas de polimerização secundária a 72°C. O vácuo foi então elevado e a batelada foi diluída com 500 g de água deionizada e resfriada até a temperatura ambiente. 200 g de água foram removidos por destilação durante toda a polimerização.

[00087] A solução límpida, incolor, viscosa foi obtida de um polímero composto por 30 % em mol de acrilamida, 32 % em mol de cloreto de acriloiloxietiltrimetilamônio e 38 % em mol de acrilato de sódio. Teor de sólidos: 14,8 % em peso Viscosidade: 12 000 mPas (Brookfield, eixo 7, 50 rpm, temperatura ambiente) Valor de K 117 (solução a 0,1 % de polímero em solução aquosa de cloreto de sódio a 5 % em peso)

Exemplo P4: Preparação do polímero de IV (não de acordo com a invenção)

[00088] Um balão de 2 l de 5 gargalos equipado com um agitador de âncora, um termômetro, um condensador descendente e um tubo de entrada de nitrogênio, foi inicialmente carregado com 400 g de água deionizada. Além disso, as seguintes alimentações foram fornecidas: Alimentação 1: Os seguintes componentes foram misturados em um recipiente de vidro: 287,7 g de água deionizada 214,3 g de solução de acrilamida aquosa a 50 % em peso 78,1 g de solução aquosa a 80 % em peso de cloreto de acriloiloxietiltrimetilamônio 94,9 g de solução aquosa de acrilato de sódio a 32 % em peso 0,3 g de solução aquosa a 1 % de ácido dietileno Cerca de 20 g de ácido clorídrico a 37 % foram adicionados para ajustar o pH 4,1. Alimentação 2: 67,1 g de uma solução aquosa a 1 % em peso de 2,2’-azobis (2-amidinopropano) Alimentação 3: 17,7 g de solução aquosa a 1 % em peso de 2,2’-azobis (2- amidinopropano).

[00089] A carga inicial foi aquecida a 64°C e uma bomba de jato de água foi utilizada para reduzir a pressão até que a água tenha começado a ferver. Alimentações 1 e 2 foram iniciadas ao mesmo tempo, Alimentação 1 sendo adicionada em 2 horas e alimentação 2 em cada 3 horas, para a carga inicial a temperatura interna constante. Após a conclusão da alimentação 1, o recipiente de alimentação foi cheio com 50 ml de água deionizada. Após a conclusão da alimentação 2, a reação foi mantida a 64°C durante mais 30 minutos e, em seguida, aquecida a 64°C, em seguida, foram adicionados 100 ml de água deionizada e a mistura foi aquecida a 72°C enquanto o vácuo foi reduzido em conformidade. A mistura de reação foi mantida a 72°C durante mais 1,5 horas, altura em que a alimentação 3 foi adicionada toda de uma vez, para iniciar um período de 2 horas de polimerização secundária a 72°C. O vácuo foi então elevado e a batelada foi diluída com 500 g de água deionizada e resfriada até a temperatura ambiente. 220 g de água foram removidos por destilação durante toda a polimerização.

[00090] A solução límpida, incolor, viscosa foi obtida de um polímero composto por 70 % em mol de acrilamida, 15 % em mol de cloreto de acriloiloxietiltrimetilamônio e 15 % em mol de acrilato de sódio. Teor de sólidos: 13,6 % em peso Viscosidade: 21 600 mPas (Brookfield, eixo 7, 50 rpm, temperatura ambiente) Valor de K 129 (solução a 0,1 % de polímero em solução aquosa de cloreto de sódio a 5 % em peso)

Exemplo P5: Preparação de polímero de V (não de acordo com a invenção)

[00091] Um balão de 2 l de 5 gargalos equipado com um agitador de âncora, um termômetro, um condensador descendente e um tubo de entrada de nitrogênio, foi inicialmente carregado com 400 g de água deionizada. Além disso, as seguintes alimentações foram fornecidas: Alimentação 1: Os seguintes componentes foram misturados em um recipiente de vidro: 290,2 g de água deionizada 183,7 g de solução de acrilamida aquosa a 50 % em peso 78,1 g de solução aquosa a 80 % em peso de cloreto de acriloiloxietiltrimetilamônio 158,1 g de solução aquosa de acrilato de sódio a 32 % em peso 0,2 g de solução aquosa a 1 % de ácido dietileno Cerca de 20 g de ácido clorídrico a 37 % foram adicionados para ajustar o pH 4,1. Alimentação 2: 75,1 g de uma solução aquosa a 1 % em peso de 2,2’-azobis (2-amidinopropano) Alimentação 3: 18,0 g de solução aquosa a 1 % em peso de 2,2’-azobis (2- amidinopropano).

[00092] A carga inicial foi aquecida a 66°C e uma bomba de jato de água foi utilizada para reduzir a pressão até que a água tenha começado a ferver. Alimentações 1 e 2 foram iniciadas ao mesmo tempo, Alimentação 1 sendo adicionada em 2 horas e alimentação 2 em cada 3 horas, para a carga inicial a temperatura interna constante. Após a conclusão da alimentação 1, o recipiente de alimentação foi cheio com 50 ml de água deionizada. Após a conclusão da alimentação 2, a reação foi mantida a 66°C durante mais 30 minutos e, em seguida, foram adicionados 100 ml de água deionizada e a mistura foi aquecida a 75°C enquanto o vácuo foi reduzido em conformidade. A mistura de reação foi mantida a 75°C durante mais 1,5 horas, altura em que a alimentação 3 foi adicionada toda de uma vez, para iniciar um período de 2 horas de polimerização secundária a 75°C. O vácuo foi então elevado e a batelada foi diluída com 500 g de água deionizada e resfriada até a temperatura ambiente. 220 g de água foram removidos por destilação durante toda a polimerização.

[00093] A solução límpida, incolor, viscosa foi obtida de um polímero composto por 60 % em mol de acrilamida, 15 % em mol de cloreto de acriloiloxietiltrimetilamônio e 25 % em mol de acrilato de sódio. Teor de sólidos: 12,1 % em peso Viscosidade: 33 500 mPas (Brookfield, eixo 7, 50 rpm, temperatura ambiente) Valor de K 125 (solução a 0,1 % de polímero em solução aquosa de cloreto de sódio a 5 % em peso) Ensaios de polímeros I a V acima descritos está aumentando a resistência da folha contínua a úmido inicial

[00094] Para ser capaz de simular o processo de formação da folha, em uma escala de laboratório, o produto fino nos exemplos tem de ser ajustado a uma concentração de fibras de 3,5 g/l. Pré-tratamento da suspensão fibrosa

[00095] Polpa de sulfato de bétula branqueada foi batida em um despolpador de laboratório a uma concentração de fibras de 4% até que estivesse livre de feixes de fibras e tivesse chegado a um grau de drenagem de 30 ° SR. O produto batido foi subsequentemente misturado com um abrilhantador óptico (Blankophor ® PSG) e também com um amido catiônico totalmente desestruturado (HiCat ® 5163 A) e deixado exposto à ação do mesmo durante 5 minutos. O amido catiônico foi desestruturado previamente como uma pasta fluida de amido a 10% em um forno a jato a 130°C durante 1 minuto. A quantidade de abrilhantador óptico adicionada foi de 0,5 % em peso do produto comercial, com base no teor de matéria seca da suspensão fibrosa. A quantidade de amido catiônico adicionado era de 0,8 % de amido (sólidos), com base no teor de matéria seca da suspensão fibrosa. O teor de fibras da suspensão fibrosa, depois de amido e abrilhantador óptico terem sido adicionados foi de 3,5 % (35 g/l).

Exemplos 1 a 3

[00096] Três recipientes de vidro eram preenchidos, cada um com 50 g da suspensão fibrosa pré-tratada acima descrita. Cada um dos recipientes de vidro tinha adicionado ao mesmo 2 g em cada caso, de uma solução aquosa a 1 % em peso de um dos polímeros I-III acima descritos, sob agitação suave da suspensão fibrosa (corresponde a 1 % de polímero (sólidos) por material fibroso (sólidos)). As suspensões fibrosas foram cada uma subsequentemente reduzida para uma concentração de fibras de 0,35 % por adição de água. Isto foi seguido pela adição de uma pasta de pigmento de carbonato a 20 % em peso (PCC, Syncarb F474 da Omya). A quantidade da suspensão de pigmento (corresponde à suspensão de agente de enchimento) adicionada foi ajustada em vários testes preliminares de modo a que o teor de pigmentos das folhas laboratoriais subsequentemente formadas foi de cerca de 20 %. A suspensão fibrosa foi processada em um formador de folha Rapid-Kothen em folhas com uma gramatura de 100 g/m2a ISO 5269/2 dois minutos depois da adição de pigmento. As folhas úmidas foram posteriormente removidas da armação de fio e colocadas entre os dois feltros de sucção. O pacote consistindo de feltros de sucção e o papel úmido foi subsequentemente prensado em uma prensa estática a uma pressão de prensa de 600 KPa (6 bar). Em cada caso, a prensagem foi feita para um teor de 50 % em peso de sólidos das folhas úmidas.

Exemplos 4, 5 e 7 (não de acordo com a invenção)

[00097] Três recipientes de vidro eram preenchidos, cada um com 50 g da suspensão fibrosa pré-tratada acima descrita. Dois de cada um dos recipientes de vidro tinha 2 g de uma solução aquosa a 1 % em peso de um dos polímeros IV e V acima descritos, adicionado ao mesmo, sob ligeira agitação suave da suspensão fibrosa. O material fibroso, no terceiro recipiente de vidro serve como referência, e foi deixado sem tratamento (Exemplo 7).

[00098] As suspensões fibrosas foram cada uma subsequentemente reduzida para uma concentração de fibras de 0,35 % por adição de água em todas os três recipientes de vidro. Isto foi seguido pela adição de uma pasta fluida de pigmento de carbonato a 20 % em peso (PCC, Syncarb F474 da Omya). A quantidade de suspensão de pigmento adicionada foi ajustada em vários testes preliminares de modo que o teor de pigmentos das folhas laboratoriais subsequentemente formados foi de cerca de 20 %. A suspensão fibrosa foi processada em um formador de folha Rapid-Kothen em folhas com uma gramatura de 100 g/m2a ISO 5269/2 dois minutos depois da adição de pigmento.

[00099] As folhas úmidas foram posteriormente removidas da armação de fio e colocadas entre os dois feltros de sucção. O pacote consistindo de feltros de sucção e papel úmido foi subsequentemente prensado em uma prensa estática a uma pressão de prensa de 600 KPa (6 bar). Em cada caso, a prensagem foi feita para um teor de 50 % em peso de sólidos das folhas úmidas adaptando o tempo de residência dos papéis no interior da montagem da prensa.

Exemplo 6 (não de acordo com a invenção - a adição ao produto fino)

[000100] 50 g da suspensão fibrosa pré-tratada (produto grosso) foram diluídos com 450 g de água até uma concentração de fibras de 0,35 % (que corresponde a 3,5 g/l).

[000101] A 500 g de suspensão fibrosa diluída (produto fino) foram adicionados 2 g de uma solução aquosa de 1 % em peso de polímero I (corresponde a 1 % em peso do polímero (sólidos), com base em material fibroso (sólidos)).

[000102] Isto foi seguido pela adição de uma pasta fluida de pigmento de carbonato a 20 % em peso (PCC, Syncarb F474 da Omya). A quantidade de suspensão de pigmento adicionada foi ajustada em vários testes preliminares de modo que o teor de pigmentos das folhas laboratoriais subsequentemente formados foi de cerca de 20 %.

[000103] A suspensão fibrosa foi processada em um formador de folha Rapid-Kothen em folhas com uma gramatura de 100 g/m2a ISO 5269/2 dois minutos depois da adição de pigmento. As folhas úmidas foram posteriormente removidas da armação de fio e colocadas entre os dois feltros de sucção. O pacote consistindo de feltros de sucção e papel úmido foi subsequentemente prensado em uma prensa estática a uma pressão de prensa de 600 KPa (6 bar). Ao adaptar o tempo de residência dos papéis no interior do dispositivo de prensa, a prensagem foi realizada em cada caso a um teor de 50 % em peso de sólidos das folhas úmidas.

Exemplos 8, 9 e 10 (não de acordo com a invenção)

[000104] Três recipientes de vidro eram preenchidos, cada um com 50 g da suspensão fibrosa pré-tratada acima descrita. Cada um dos recipientes de vidro tinha adicionado ao mesmo 2 g em cada caso, de uma solução aquosa a 1 % em peso de um dos polímeros I-III acima descritos, sob agitação suave da suspensão fibrosa (corresponde a 1 % de polímero (sólidos) por material fibroso (sólidos)). As suspensões fibrosas foram cada uma subsequentemente reduzida para uma concentração de fibras de 0,35 % por adição de água. Isto foi seguido pela adição de uma pasta de pigmento de carbonato a 20 % em peso (PCC, Syncarb F474 da Omya). A quantidade de suspensão de pigmento adicionada foi ajustada em vários testes preliminares de modo que o teor de pigmentos das folhas laboratoriais subsequentemente formadas foi de cerca de 20 %. A suspensão fibrosa foi processada em um formador de folha Rapid- Kothen em folhas com uma gramatura de 100 g/m2a ISO 5269/2 dois minutos depois da adição de pigmento. As folhas úmidas foram posteriormente removidas da armação de fio e colocadas entre os dois feltros de sucção. O pacote consistindo de feltros de sucção e papel úmido foi subsequentemente prensado em uma prensa estática a uma pressão de prensa de 600 KPa (6 bar). Ao adaptar o tempo de residência no interior do dispositivo de prensa, a prensagem foi realizada em cada caso a um teor de sólidos das folhas úmidas que é visível a partir da Tabela 1.

Exemplo 11

[000105] Exemplo 7 foi repetido usando o pigmento não tratado (PCC, Syncarb F474 da Omya). O tempo de prensagem na prensa estática foi ajustado de tal modo que o teor das folhas úmidas sólidos era abaixo do teor de matéria seca limitante levando em conta o teor de pigmento. Neste caso, isto é, abaixo de 50 %, a 48,7 %. Teste de desempenho: Determinação da resistência da folha contínua a úmido inicial

[000106] Resistência da folha contínua a úmido inicial deve ser confundida com a resistência a úmido de papel e resistência a úmido inicial uma vez que ambas estas propriedades são medidas em papéis que, após secagem, são umedecidos de volta para um teor de água definida. Resistência a úmido inicial, é um parâmetro importante na avaliação dos papéis sem resistência a úmido permanente. Um papel seco e, posteriormente, reumedecido tem uma resistência a úmido completamente diferente de um papel úmido diretamente depois de ter passado através das seções de fio e prensa de uma máquina para produção de papel.

[000107] Resistência da folha contínua a úmido inicial é determinada em papel úmido utilizando o método Voith (cf. M. Schwarz e K. Bechtel “Initiale Gefügefestigkeit bei der Blattbildung”, em Wochenblatt für Papierfabrikation 131, páginas 950-957 (2003) No. 16). As folhas úmidas após prensagem na prensa estática foram arremessadas sobre um suporte de plástico e transferidas para um suporte de corte. As tiras de teste com um comprimento e largura definidos foram, então, cortadas a partir da folha. Elas foram prensadas sob pressão constante até que o teor de matéria seca desejado foi alcançado. Para investigar as folhas de papel obtidas de acordo com os exemplos acima relatados, quatro teores de matéria seca variando entre 42 % e 58% foram estabelecidos em cada caso. Estes valores foram utilizados para determinar a resistência da folha contínua a úmido inicial a 50 % de matéria seca, utilizando um método de montagem descrito na literatura de referência acima referida. A medição real da resistência de folha contínua a úmido inicial ocorreu em uma tração de testador vertical, utilizando um dispositivo de preensão especial. A força determinada na máquina de tração foi convertida em índice de INF independente de gramatura. Para uma descrição exata do dispositivo de preensão, o procedimento de medição, a determinação da matéria seca no papel e o processamento de dados, a referência a literatura citada pode ser alistada. [000108] Os resultados dos testes são reproduzidos na Tabela 1. Tabela 1: Resultados dos testes de desempenho para produção de papel com um teor de agente de enchimento de 20 % em peso. De acordo com o cálculo do teor de matéria seca limitante G (x) = G (20), a invenção requer prensagem a um teor de sólidos de pelo menos 50 % em peso:

Claims (7)

1. Processo para produção de papel, papelão e papel cartão, caracterizadopelo fato de que compreende drenar um material de papel contendo agente de enchimento, compreendendo pelo menos um copolímero anfotérico solúvel em água com a formação de folhas na seção do fio e, em seguida, prensar o papel na seção de prensa, em que um material de papel tendo uma concentração fibrosa na faixa de 20 a 40 g/l tem, pelo menos, um copolímero anfotérico solúvel em água, adicionado ao mesmo, em seguida, o material de papel é diluído para uma concentração de fibras na faixa de 5 a 15 g/l, o material de papel diluído é drenado para formar uma folha e a folha é prensada na seção de prensa para um teor de sólidos de G (x)% em peso ou mais e G (x) calcula de acordo com

em que x é o valor numérico do teor de agente de enchimento do papel, papelão e papel cartão seco (em % em peso) e G (x) é o valor numérico do teor de sólidos mínimo (em % em peso) no qual a folha é prensada em que o copolímero anfotérico solúvel em água é obtido por polimerização de uma mistura de a) 20 a 60% em mol de acrilamida, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, b) 20 a 60% em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de pelo menos um monômero catiônico, c) 20 a 60% em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de pelo menos um monômero aniônico selecionado a partir de ácidos carboxílicos C3 a C5 monoetilenicamente insaturados, ácidos dicarboxílicos C3 a C5 monoetilenicamente insaturados, ácidos sulfônicos, ácidos fosfônicos e/ou os sais dos mesmos, d) 0 a 30% em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de um ou mais monômeros monoetilenicamente insaturados outros que os referidos monômeros (a), (b) e (c), e e) 0 a 5% em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de um ou mais compostos possuindo duas ou mais ligações duplas etilenicamente insaturadas na molécula, em que a diferença entre as frações de monômero catiônico e de monômero aniônico em % em mol, sendo cada uma delas baseada no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, não é mais do que 10% em mol, em que o copolímero anfotérico solúvel em água é adicionado ao material de papel tendo uma concentração de fibras na faixa de 20 a 40 g/l, e antes de adicionar um agente de enchimento, e em que para um teor de sólidos de 15 ou menos, o processo compreende a prensagem na seção de prensa de, pelo menos, um teor de sólidos de 48% em peso.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de papel por meio do material fibroso compreende exclusivamente um material fibroso que tem um grau de drenagem de <30° SR.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o copolímero anfotérico solúvel em água é adicionado em uma quantidade de 0,05 a 5,00% em peso, com base em material fibroso.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o copolímero anfotérico solúvel em água é obtido por polimerização de uma mistura que compreende pelo menos um monômero catiônico selecionado a partir dos ésteres de ácidos mono- e dicarboxílicos α,β-etilenicamente insaturados com amino álcoois, amidas de ácidos mono- e dicarboxílicos α,β-etilenicamente insaturados com diaminas, e também os derivados N-C1-C8-monoalquilados ou N-C1-C8-dialquilados destes ésteres/amidas.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o copolímero anfotérico solúvel em água é obtido por polimerização de uma mistura que compreende pelo menos um monômero aniônico selecionado a partir de ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maleico, ácido itacônico e ácido acrilamido-2-metilpropanossulfônico e os sais dos mesmos.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o copolímero anfotérico solúvel em água é obtido por polimerização de uma mistura de a) 20 a 50% em mol de acrilamida, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, b) 25 a 40% em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de pelo menos um monômero catiônico, c) 25 a 40% em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de pelo menos um monômero aniônico selecionado a partir de ácidos monocarboxílicos C3 a C5 monoetilenicamente insaturados, ácidos dicarboxílicos C3 a C5 monoetilenicamente insaturados, ácidos sulfônicos, ácidos fosfônicos e/ou os sais dos mesmos, d) 0 a 30% em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de um ou mais outros monoetilenicamente insaturados que os referidos monômeros (a), (b) e (c), e e) 0 a 5% em mol, com base no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, de um ou mais compostos possuindo duas ou mais ligações duplas etilenicamente insaturadas na molécula, em que a diferença entre as frações de monômero catiônico e de monômero aniônico em % em mol, sendo cada uma delas baseada no número total de moles de monômeros utilizados para a polimerização, não é mais do que 10% em mol.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser para produção de papel, papelão e papel cartão com um teor de agente de enchimento de 17 a 32, processo esse que compreende a prensagem na seção de prensa de, pelo menos, um teor de sólidos na faixa de 49 a 55.