PT1395703E

PT1395703E - Composição aquosa

Info

Publication number: PT1395703E
Application number: PT02736426T
Authority: PT
Inventors: Duncan Carr; Michael Sigman
Original assignee: Eka Chemicals Ab; Akzo Nobel Nv
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2010-03-01
Also published as: CA2450235C; DE60234592D1; BR0210338A; RU2004100313A; ES2336769T3; BR0210338B1; MXPA03010953A; AR034462A1; ATE450652T1; RU2277142C2; CN1255604C; NO20035532L; WO2002101145A1; PL207644B1; CN1516771A; KR100573052B1; EP1395703B1; PL367830A1; CA2450235A1; AU2002309436B2

Description

DESCRIÇÃO "COMPOSIÇÃO AQUOSA" A presente invenção refere-se a uma composição aquosa compreendendo partículas poliméricas orgânicas aniónicas e partículas à base de sílica aniónicas coloidais, a um método para a preparação da composição, a utilizações da composição e a um processo para a produção de papel.

Antecedentes da invenção

Na técnica da produção de papel, uma suspensão aquosa contendo fibras celulósicas e agentes de enchimento e aditivos opcionais, designada como pasta processada, é alimentada numa caixa de entrada a qual projecta a pasta processada para um arame formador. A água é drenada da pasta processada através do arame formador para que seja formada uma tela molhada de papel sobre o arame, a tela de papel é adicionalmente desidratada na secção de prensagem e é seca na secção de secagem da máquina de papel. São convencionalmente introduzidos meios auxiliares de drenagem e retenção na pasta processada de forma a facilitar a drenagem e a aumentar a adsorção de partículas finas às fibras celulósicas para que estas sejam retidas com as fibras no arame.

As Pat. U.S. N° 4750974 e 4643801 divulgam um ligante coacervado para utilização num processo de produção de papel. Inicialmente é adicionado amido de batata catiónico ao processo, seguidamente é adicionada uma mistura aniónica compreendendo 1 polímero aniónico e sílica. A mistura contém 20:1 a 1:10 de polímero aniónico e sílica. A Pat. U.S. N° 6083997 divulga nano-compósitos aniónicos, que são preparados adicionando um polieletrólito à solução de silicato e seguidamente combinando-os com ácido silicíco. Os nano-compósitos apresentam um desempenho melhorado de retenção e de drenagem em processos de produção de papel. A Pat. U.S. N° 5167766 divulga um processo de produção de papel no qual é utilizada uma microesfera de um polímero orgânico iónico em conjunto com um polímero orgânico sintético ou polissacárido como meio auxiliar de drenagem e retenção. A Pat. U.S. N° 5700893 divulga um co-polímero catiónico solúvel em água, compreendendo um produto de reacção de N-vinilamida e um amina quaternária catiónica, útil como meio auxiliar de drenagem/retenção em operações de produção de pasta e papel. A Pat. U.S. N° 5958188 divulga um processo para produzir papel em que é inicialmente floculada uma suspensão celulósica com um polímero sintético catiónico ou com amido de catiónico e é refloculada por adição de um polímero aniónico ramificado solúvel em água.

Será vantajoso ter a capacidade de proporcionar meios auxiliares de drenagem e de retenção com desempenho melhorado. Será também vantajoso ter a capacidade de proporcionar meios auxiliares de retenção e de drenagem com uma boa estabilidade de armazenamento. Será adicionalmente vantajoso ter a capacidade de 2 proporcionar um processo de produção de papel com um desempenho de drenagem e/ou de retenção melhorado.

Sumário da Invenção

De acordo com a presente invenção é proporcionada uma composição aquosa compreendendo partículas poliméricas orgânicas aniónicas e partículas à base de sílica aniónicas coloidais. Sendo as partículas poliméricas orgânicas aniónicas obteníveis por polimerização de um ou mais monómeros etilenicamente insaturados, em conjunto com um ou mais agentes de ramificação polifuncionais e/ou agentes de reticulação polifuncionais. As partículas poliméricas orgânicas aniónicas e as partículas à base de sílica aniónicas coloidais estão presentes na composição aquosa numa quantidade de, pelo menos, 0,01% em peso, baseado no peso total da composição aquosa.

Também, de acordo com a presente invenção, é proporcionado um método para a preparação da composição aquosa. É ainda proporcionado um processo para a produção de papel a partir de uma suspensão aquosa contendo fibras celulósicas e, opcionalmente, agentes de enchimento. O processo compreende a adição de um polímero catiónico e a composição aquosa à suspensão de fibra.

De acordo com a presente invenção são também proporcionadas utilizações da composição aquosa como agente floculante, meios auxiliares de retenção e de drenagem. É ainda proporcionado um papel obtenível pelo processo para a produção de papel a partir de uma suspensão aquosa contendo fibras celulósicas. 3

Descrição Detalhada da Invenção

De acordo com a presente invenção foi inesperadamente verificado que pode ser obtido um efeito melhorado de drenagem e/ou retenção na produção de papel utilizando partículas à base de sílica aniónicas coloidais em combinação com partículas poliméricas orgânicas aniónicas. 0 termo "meio auxiliar de drenagem e retenção", como aqui utilizado, refere-se a um ou mais componentes, os quais, quando adicionados a uma suspensão celulósica aquosa, originam uma melhor drenagem e/ou retenção do que a obtida não adicionando qualquer dos referidos um ou mais componentes. A composição aquosa de acordo com a invenção compreende partículas poliméricas orgânicas aniónicas e partículas à base de sílica aniónicas coloidais. As partículas poliméricas orgânicas aniónicas podem ser obtidas por polimerização de um ou mais monómeros aniónicos e, opcionalmente, de um ou mais monómeros não-iónicos capazes de formar homopolímeros ou co-polímeros. Os monómeros formando as partículas poliméricas orgânicas aniónicas podem ser formados a partir de um ou mais monómeros aniónicos, tal como monómeros etilenicamente insaturados aniónicos seleccionados de ácidos (met)acrílicos, 2-acrilamido-2-metilpropanossulfonato, sulfoetil(met)acrilato, ácido vinilsulfónico, ácidos sulfoalquil(met)acrílicos, estirenos sulfonados, ácidos dicarboxílicos insaturados, maleicos ou outros ácidos dibásicos, sulfoalquil(met)acrilamidas, sais dos referidos ácidos, tais como sais de base ou de amónio e suas misturas. 4

As partículas poliméricas orgânicas aniónicas podem ser formadas por copolimerização de um ou mais dos monómeros aniónicos acima com um ou mais monómeros não-iónicos, tais como (met)acrilamidas, N-alquilacrilamidas, tais como N-metilacrilamida, Ν,Ν-dialquilacrilamidas, tais como Ν,Ν-dimetilacrilamida, acetato de vinilo, alquil(met)acrilatos, tais como metilacrilato, metilmetacrilato, acrilonitrilo, N-vinilmetilacetamida, N-vinilmetilformamida, vinilacetato ou N-vinilpirrolidona misturas de qualquer dos anteriores e semelhantes. Os monómeros não-iónicos etilenicamente insaturados podem ser copolimerizados como referido acima para produzir co-polímeros aniónicos, de um modo preferido, é copolimerizada acrilamida com um monómero aniónico.

As partículas podem ser formadas a partir de um polímero aniónico ramificado e/ou reticulado de monómeros aniónicos apenas ou serem copolimerizadas com monómeros não-iónicos. A polimerização das partículas pode ocorrer utilizando um agente de ramificação polifuncional e/ou um agente de reticulação polifuncional, opcionalmente na presença de um agente de transferência de cadeia. A polimerização desses monómeros para formar partículas é conhecida das Pat. U.S. N° 5961840, 5919882, 5171808 e 5167766.

Os agentes de reticulação ou ramificação polifuncional úteis compreendem compostos tendo, pelo menos, duas ligações etilenicamente insaturadas ou, pelo menos, uma ligação etilenicamente insaturada e, pelo menos, um grupo reactivo ou, pelo menos, dois grupos reactivos.

Os exemplos de agentes adequados tendo, pelo menos, duas ligações etilenicamente insaturadas incluem 5 N, N-metileno-bis(met)acrilamida, polietilenoglicol di(met)acritato, N-vinilacrilamida, divinilbenzeno, sais de trialilamónio, N-metilailifacrilamida e semelhantes.

Os exemplos de agentes adequados tendo, pelo menos, uma ligação etilenicamente insaturada e, pelo menos, um grupo reactivo incluem glicidil(met)acrilato, acroleina, metilolacrilamida e semelhantes.

Os exemplos de agentes de ramificação ou reticulação adequados tendo, pelo menos, dois grupos reactivos incluem dialdeidos, tais como glioxal, epicloro-hidrina, compostos diepóxidos e semelhantes É adequadamente utilizado um agente modificador do peso molecular ou de transferência de cadeia na polimerização para controlar a estrutura do polimero. Os agentes de transferência de cadeia adequados, que pode ser utilizados para produzir as partículas incluem alcoóis, mercaptanos, tioácidos, fosfitos e sulfitos, tais como álcool isopropílico e hipofosfito de sódio, embora possam ser utilizados muitos agentes de transferência de cadeia diferentes. 0 processo de polimerização compreende adequadamente os passos de: i) preparação de uma emulsão de monómeros adicionando os monómeros contidos na fase aquosa a um líquido hidrocarboneto contendo um tensioactivo ou mistura de tensioactivos adequados; ii) formação de uma emulsão inversa de monómero de pequenas gotículas aquosas dispersas numa fase de óleo; e 6 iii) polimerização dos monómeros nas gotículas da emulsão por polimerização de radicais livres. A fase aquosa contém monómeros aniónicos e/ou monómeros não-iónicos em conjunto com agentes de ramificação e/ou de reticulação. De um modo preferido, as partículas poliméricas orgânicas aniónicas têm um tamanho de diâmetro de partícula médio não dilatado inferior a cerca de 750 manómetros, de um modo preferido, inferior a 500 nm, de um modo mais preferido, de cerca de 25 a cerca de 300 nm.

Os agentes de ramificação ou reticulação polifuncionais devem ser, de um modo preferido, utilizados em quantidades suficientes para induzir a ramificação suficiente do produto polimérico e/ou reticulações suficientes no produto polimérico. Um conteúdo adequado em agentes de ramificação e/ou de reticulação polifuncionais pode ser, pelo menos, 4 partes molares por milhão baseado nas unidades monoméricas presentes no polímero, é preferido um conteúdo em agentes de cerca de 4 a 6000 partes molares por milhão, é mais preferido cerca de 20 a 4000 e é muito preferido cerca de 50 a 2000 partes molares por milhão.

As partículas poliméricas orgânicas aniónicas podem conter de cerca de 0 a cerca de 99 partes em peso de monómeros não-iónicos e de cerca de 100 a cerca de 1 partes em peso de monómeros aniónicos baseado no peso total de monómeros aniónicos e não-iónicos, de um modo preferido, de cerca de 10 a cerca de 90 partes em peso de monómeros não-iónicos e de cerca de 90 a cerca de 10 partes em peso de monómeros aniónicos, de um modo mais preferido, de cerca de 20 a cerca de 80 partes em peso de monómeros não-iónico e de cerca de 80 a cerca de 20 partes em 7 peso de monómeros aniónicos. As partículas poliméricas orgânicas aniónicas tendo uma carga de, pelo menos, 2 meq/g, adequadamente, pelo menos, dentro da gama de 2 a 18 meq/g, de um modo preferido dentro da gama de 3 a 15 meq/g e, de um modo mais preferido, dentro da gama de 5 a 12 meq/g. A composição aquosa de acordo com a invenção compreende também partículas à base de sílica aniónicas coloidais, i. e. sílica coloidal, tais como tipos diferentes de ácido polisilícico, partículas de sílica, as quais são modificadas e contém outros elementos ou compostos, e. g., amina, alumínio e/ou boro, as quais podem estar presentes na fase aquosa e/ou nas partículas de sílica e as suas misturas. Na técnica, o ácido polisilícico é também designado como ácido silícico polimérico, microgel de ácido polisilícico, polisilicato e microgel de polisilicato, os quais são todos abrangidos pelo termo ácido polisilícico aqui utilizado. Os compostos contêm alumínio deste tipo são normalmente designados como sílica modificada com alumínio coloidal incluindo polialuminosilicato e microgel de polialuminosilicato, os quais são abrangidos pelo termo sílica modificada com alumínio coloidal, o qual é aqui utilizado. As partículas à base de sílica preferidas podem ser modificadas na superfície com alumínio num grau de substituição de 2 a 25% de átomos de silício. As partículas à base de sílica coloidais adequadas são divulgadas nas Patentes U.S. N° 5643414, 5603805 e 5447604 e nos Pedidos de Patente Internacionais WO 00166491, WO 00/66482 e WO 01/46072. Podem ser também utilizadas misturas de partículas à base de sílica adequadas. É preferido que as partículas à base de sílica aniónicas estejam na gama coloidal de tamanho de partícula. O tamanho de partícula médio das partículas à base de sílica aniónicas está 8 adequadamente abaixo de cerca de 50 nm, de um modo preferido abaixo de cerca de 20 nm e, de um modo mais preferido, na gama de cerca de 1 a cerca de 10 nm. Como convencionado na química da sílica, o tamanho de partícula refere-se ao tamanho médio das partículas primárias, as quais pode estar agregadas ou não-agregadas. A área superficial específica da partícula à base de sílica pode ir até 1700 m2/g e, de um modo preferido, até 1000 m2/g. A área superficial específica da partícula à base de sílica está dentro da gama de 300 a 1000 m2/g, de um modo mais preferido, de 500 a 950 m2/g. A área superficial específica pode ser medida através de titulação com NaOH como descrito por Sears em Analytical Chemistry 28 (1956), 12, 1981-1983 e na Patente U.S. N°5176891. A área obtida representa deste modo a área superficial específica média das partículas. A proporção entre as partículas à base de sílica e as partículas poliméricas orgânicas aniónicas sólidas na composição aquosa pode ser de cerca de 20:1 a cerca de 1:50, normalmente de 15:1 a 1:40, de um modo preferido, de cerca de 10:1 a cerca de 1:30, de um modo mais preferido, de cerca de 5:1 a 1:20. A quantidade de partículas aniónicas (partículas poliméricas orgânicas aniónicas e partículas à base de sílica aniónicas) contida na composição aquosa é, pelo menos, 0,01% em peso calculada sobre a quantidade total da composição aquosa, de um modo preferido, 0,05% em peso, de um modo mais preferido, 0,1% em peso. A quantidade de partículas aniónicas é adequadamente inferior a 45% em peso calculado sobre a 9 quantidade total da composição aquosa, de um modo preferido, 35% em peso e, de um modo muito preferido, 30% em peso. Adequadamente o conteúdo das partículas aniónicas está dentro da qama de 1 a 45% em peso, de um modo preferido, dentro da qama de 2 a 35% em peso, de um modo muito preferido, 5 a 30% em peso. A composição aquosa tem uma carga de, pelo menos, 0,5 meq/g, adequadamente a carga está dentro da gama de 1 a 18 meq/g, de um modo preferido, dentro da gama de 2 a 15 meq/g e, de um modo mais preferido, dentro da gama de 3 a 12 meq/g. A composição aquosa de partículas à base de sílica aniónicas com partículas poliméricas orgânicas aniónicas é adicionalmente utilizada com sucesso como um agente floculante no tratamento de água ou no tratamento de águas residuais e lamas de tratamento, o que origina benefícios ambientais.

De acordo com a presente invenção é também proporcionado um método para a preparação da composição aquosa como definido acima. 0 método compreende a mistura de partículas à base de sílica aniónicas coloidais com partículas poliméricas orgânicas aniónicas obteníveis por polimerização de monómeros etilenicamente insaturados em conjunto com um agente de ramificação polifuncional e/ou um agente de reticulação polifuncional. De um modo preferido, o método compreende os passos seguintes: (i) quebra da emulsão das partículas poliméricas orgânicas aniónicas numa emulsão inversa, (ii) diluição da emulsão inversa de partículas poliméricas orgânicas aniónicas, 10 (iii) diluição opcionalmente da solução das partículas à base de sílica aniónicas, e (iv) mistura das partículas poliméricas orgânicas aniónicas com as partículas à base de sílica aniónicas, e (v) adição opcionalmente de estabilizadores à composição aquosa.

As partículas poliméricas orgânicas aniónicas e as partículas à base de sílica aniónicas coloidais adequadas utilizadas no método incluem as definidas acima. As partículas à base de sílica estão contidas num sol tendo um valor de S na gama de 12 a 45%, de um modo preferido, de 15 a 40%, antes da mistura com as partículas poliméricas orgânicas aniónicas como definido acima. O valor de S pode ser medido e calculado como descrito por Ilier e Dalton em J. Phys. Chem. 60 (1956), 955-957. O valor de S indica o grau de agregado ou de formação de microgel e um valor de S mais baixo é indicativo de um grau da agregação mais elevado. Os sol contendo partículas à base de sílica podem ser modificados com alumínio e/ou boro como referido acima. A proporção entre as partículas à base de sílica e as partículas poliméricas orgânicas aniónicas é definida acima. É também definida acima a quantidade de partículas aniónicas (partículas poliméricas orgânicas aniónicas e partículas à base de sílica aniónicas) contida na composição aquosa. A presente invenção refere-se a um processo para a produção de papel a partir de uma suspensão aquosa contendo fibras celulósicas e enchimentos opcionais, a qual compreende a adição 11 à suspensão de um polímero orgânico catiónico e da composição aquosa descrita acima contendo partículas poliméricas orgânicas aniónicas e partículas à base de sílica aniónicas coloidais. 0 polímero orgânico catiónico de acordo com a invenção pode ser linear, ramificado ou reticulado. De um modo preferido, o polímero catiónico é solúvel em água ou dispersível em água. Exemplos de polímero catiónico adequados incluem polímeros orgânicos sintéticos e polissacáridos catiónicos.

Exemplos de polímeros orgânicos sintéticos catiónicos adequados incluem polímeros à base de acrilato e acrilamida, assim como polímeros à base de poli (cloreto de dialildimetilamónio) catiónico, polietilenoiminas catiónicas, poliaminas catiónicas, poliamidoaminas e vinilamida, resinas de melamina-formaldeído e ureia-formaldeído.

Exemplos de polissacáridos catiónicos adequados incluem amidos, gomas de guar, celuloses, quitinas, quitosanos, glicanos, galactanos, glucanos, gomas de xantano, pectina, mananos, dextrinas, de um modo preferido amidos e gomas de guar. Os exemplos de amidos catiónicos adequados incluem de batata, milho, trigo, tapioca, arroz, milho ceroso, cevada, etc.

Os amidos catiónicos e polímeros à base de acrilamida catiónicos são componentes de polímero preferidos e estes podem ser utilizados isoladamente, em conjunto entre si ou em conjunto com outros polímeros.

As dosagens adequadas contabilizadas como substância seca baseada na pasta seca e enchimento opcional, do polímero catiónico no sistema são 0,1-50 kg/T (kg/tonelada, "tonelada 12 métrica") de polissacárido, de um modo preferido, 0,1-30 kg/T e de um modo mais preferido, 1-10 kg/T; 0,01-15 polímero orgânico sintético kg/T, de um modo preferido, 0,01-10 kg/T e, de um modo mais preferido, 0,1-2 kg/T.

As dosagens adequadas contabilizadas como substâncias secas baseadas em pasta seca e enchimento opcional, da composição aquosa aniónica definida acima no sistema são 0,01-15 kg/T, de um modo preferido, 0,01-10 kg/T de aniónicas partículas orgânicas e de um modo mais preferido 0,05-5 kg/T.

Podem ser adicionados enchimentos minerais adequados de tipos convencionais à suspensão celulósica aquosa de acordo com a invenção. Os exemplos de enchimentos adequados incluem silicato de alumínio, caulino, dióxido de titânio, gesso, talco e carbonatos de cálcio naturais e sintéticos, tais como giz, mármore triturado e carbonato de cálcio precipitado (PCC).

Podem ser obviamente utilizados outros aditivos que são convencionais na produção de papel em combinação com os compostos químicos de acordo com a invenção, por exemplo apanhador de detritos aniónicos (ATC), agentes de resistência em húmido, agentes de resistência em seco, agentes de branqueamento óptico, corantes, compostos de alumínio, etc. Exemplos de compostos de alumínio adequados incluem alúmen, aluminatos, cloreto de alumínio, nitrato de alumínio e compostos de polialumínio, tais como cloretos de polialumínio, sulfato de polialumínio, compostos de polialumínio contendo iões cloreto e/ou sulfato, sulfatos de silicato de polialumínio e suas misturas. Os compostos de polialumínio podem também conter outros aniões para além de iões cloreto, por exemplo aniões de ácido sulfúrico ácido fosfórico, ácidos orgânicos, tais como 13 ácido cítrico e ácido oxálico. Quando se utiliza um composto de alumínio no presente processo, é normalmente preferido adicioná-lo à pasta processada antes do componente polimérico e do material micro ou nanoparticulado. As quantidades adequadas de compostos contendo alumínio são, pelo menos, 0,001 kg/T, de um modo preferido, 0,01-5 kg/T e, de um modo mais preferido, 0,05-1 kg/T, calculadas como A1203 baseadas em pasta seca e enchimento opcional.

Exemplos de apanhadores de detritos aniónicos adequados incluem poliaminas, polímeros ou co-polímeros de aminas quaternárias ou compostos contendo alumínio.

Exemplos de resinas de resistência em húmido adequadas incluem resina de poliamida-amina-epicloro-hidrina (PAAE), resina de ureia-formaldeído (UF) e resina de melamina-formaldeído (MF) e glioxal-poliacrilamida. O processo desta invenção é utilizado para a produção de papel. O termo "papel", como aqui utilizado, inclui não só papel e a sua produção, mas também outros produtos semelhantes a uma tela, tais como, por exemplo, cartão e papelão e a sua produção. A invenção é particularmente útil na produção de papel tendo gramagens inferiores a 150 g/m2, de um modo preferido, inferiores a 100 g/m2, por exemplo, papel fino, papel de jornal, papel revestido de baixo peso, papel super calandrado e tecido. O processo pode ser utilizado na produção de papel a partir de todos os tipos de pastas processadas, tanto contendo madeira como isentas de madeira. Os tipos diferentes de suspensões contendo fibras celulose e as suspensões devem conter adequadamente, pelo menos, 25% em peso e, de um modo preferido, 14 pelo menos, 50% do peso dessas fibras, baseado na substância seca. As suspensões compreendem fibras de pasta quimica, tais como pastas de sulfato, sulfito e organosolv, pasta contendo madeira ou mecânica tal como pasta termomecânica, quimio-termomecânica pasta, pasta de refinador e pasta de madeira triturada, tanto a partir de madeira dura como de madeira mole e podem ser também baseadas em fibras recicladas, opcionalmente a partir de pastas destintadas e suas misturas.

Os compostos quimicos de acordo com presente invenção podem ser adicionados à suspensão celulósica aquosa ou à pasta processada, da forma convencional e em qualquer ordem. É normalmente preferido adicionar o polímero catiónico à pasta processada antes de adicionar as partículas aniónicas, mesmo que possa ser utilizada a ordem oposta de adição. É ainda preferido adicionar o polímero catiónico antes de uma etapa de corte, a qual pode ser seleccionada de bombagem, mistura, limpeza, etc. e adicionar as partículas aniónicas após esta etapa de corte. A invenção é adicionalmente ilustrada nos exemplos seguintes, os quais não pretendem limitar o seu âmbito. Partes e % referem-se, respectivamente, a partes por peso e % em peso e todas as soluções são aquosas, a menos que indicado de outra forma, as unidades são métricas.

Exemplos

Nestes exemplos, testes de drenagem e retenção foram realizados utilizando pastas processadas contendo madeira e isentas de madeira. As composições aquosas de acordo com a invenção foram preparadas a partir de partículas poliméricas 15 orgânicas aniónicas (AOPP) e partículas à base de sílica aniónicas, tais como sol de sílica. As percentagens são calculadas como produtos secos ao longo dos exemplos a menos que especificado.

Os compostos utilizados na composição aquosa da invenção ou como referências são: AOPP: as partículas de polímero carregadas anionicamente foram Poliflex Cup3® disponível de Ciba Special Chemicals com um peso molecular de cerca de 100000 e uma carga de 8,5 meq/g. APAM: poliacrilamida aniónica com um peso molecular superior a 10 milhões e carga de cerca de 20%

Sol de sílica: proporção Si02:Na20 = 45, área superficial específica = 850 m2/g e valor de S 20%. A composição de acordo com a invenção foi preparada diluindo inicialmente o componente AOPP e agitando durante 1 hora. Após isso é adicionada sol de sílica diluída, a qual é agitada durante 5 a 10 min., a 500 rpm, antes de ser adicionada a AOPP. A mistura de referência de APAM e a sol de sílica foram preparadas pelo mesmo processo.

Exemplo 1

Neste exemplo, as medições da retenção dos finos foram realizadas utilizando um Britt Dynamic Drainage Jar (DDJ) ajustado com um recipiente com palhetas. Foi utilizada uma rede 16 de malha 200 para o teste de retenção e uma velocidade de rotor de 1000 rpm. O conteúdo em finos é compreendido por uma combinação de enchimento e de finos derivados de madeira.

Foi inicialmente realizada uma determinação do conteúdo total em finos por recolha de 100 mL de pasta processada do teste e mistura com 400 mL de água e adição ao recipiente com o rotor regulado para 1500 rpm. Os finos foram removidos por lavagem por remoção do tampão de drenagem e foram rejeitados e foram adicionados mais 500 mL de água ao recipiente. Os finos foram completamente removidos por repetição deste processo até ao filtrado ficar límpido. A fracção da fibra longa foi então removida do recipiente e foi recolhida num papel de filtro e foi seca para determinar a fracção de fibra longa. A consistência da fracção de finos pode ser deduzida por medição da consistência da pasta processada e ser utilizada como base para calcular a retenção de finos. A fracção de finos pode ser também expressa como uma percentagem da consistência total da pasta processada de teste.

Para o teste de retenção em si foram adicionados 500 mL de pasta processada bem misturada a um DDJ limpo e foram agitados a 1000 rpm. Os compostos químicos foram adicionados como se segue utilizando uma sequência temporal: A pasta processada consistiu numa pasta processada contendo madeira preparada pela mistura da pasta processada do tanque da máquina com água branca recolhida da calha da máquina. A pasta processada foi baseada em pasta mecânica a 30%, Kraft de madeira mole a 40% e desperdícios a 30%. O pH foi de 7,6. Os finos de pasta processada de teste foram 69,9% e a consistência da pasta processada de teste foi de 3,45 g/L. Amido catiónico 2,5 kg/T, 17 poliacrilamida catiónica de elevado peso molecular (CPAM) 0,37 kg/T e AOPP solúvel em água 0,3 kg/T. O tempo iniciou-se sem compostos químicos presentes e os compostos quimicos foram adicionados à pasta processada através de uma seringa agitada no recipiente, amido catiónico - após 15 segundos; CPAM - após 25 segundos; AOPP - após 30 segundos; e sol de sílica - após 35 segundos.

Após 45 segundos o tampão de drenagem foi removido e foram recolhidos os 100 mL iniciais do filtrado. Foi determinada a consistência deste filtrado e foi calculada uma retenção de finos utilizando a consistência total conhecida de finos na pasta processada de teste original.

Para avaliar o desempenho da composição de acordo com a invenção foi adicionada uma composição compreendendo AOPP e sol de sílica após de 30 segundos de mistura da pasta processada na sequência temporal com o polímero catiónico adicionado como acima.

Os desempenhos da composição aquosa da invenção e das adições separadas de AOPP e sol de sílica sobre a retenção de finos são resumidos na Tabela 1. 18

Tabela 1

Dosagem de sol de sílica kg/T Adições separadas de sol de sílica + AOPP % de retenção de finos Sol de sílica + composição de AOPP % de retenção de finos 0 68, 8 68,8 0,5 66,3 74, 5 0, 75 69,6 82,9 1,0 70,4 85,4

Exemplo 2 0 Exemplo acima foi repetido, com excepção de ter sido utilizada uma pasta processada isenta de madeira. A pasta processada foi adicionada de 10 kg/T de amido de milho e o pH foi de 7,8. O conteúdo em finos foi de 47,4% e a consistência de pasta processada foi de 6,7 g/L. A pasta processada foi amostrada a partir de pasta processada diluída alimentando os limpadores. A pasta processada foi baseada em Kraft de madeira mole a 30%, Kraft de madeira dura a 70%, desperdícios a 10% com enchimento a 10% (PCC). Sequência de adição: CPAM - AOPP -sílica aniónica.

Ambas as dosagens de AOPP e de Poliacrilamida Aniónica (APAM) foram numa base seca. O tempo iniciou-se e os compostos químicos foram adicionados à pasta processada agitada num recipiente limpo através de uma seringa; poliacrilamida catiónica após 25 segundos; polímero aniónico após 30 segundos (AOPP ou APAM); e sílica aniónica após 35 segundos. 19 A retenção de finos foi determinada como anteriormente para a pasta processada contendo madeira após a drenagem dos 100 mL iniciais do filtrado aos 45 segundos. Nestes testes foi avaliada uma composição de sol de silica e AOPP ou de uma mistura de sol de silica e APAM, a composição ou a mistura foram adicionadas após 30 segundos de mistura da pasta processada na sequência temporal.

Na Tabela 2 é resumido o desempenho das composições compreendendo sol de sílica e AOPP ou a mistura de sol de sílica e APAM em comparação com adições separadas dos componentes em conjunto com 10 kg/T de amido e 0,25 kg/T CPAM (seco).

Tabela 2

Amostra % de Retenção de finos AOPP 0,3kg/T; isoladamente 45 AOPP 0,3kg/T + sol de sílica 0,1 kg/T; adições separadas 53 AOPP 0,3kg/T + sol de sílica 0,1 kg/T; composição da invenção 68 APAM 0,3kg/T; isoladamente 46 APAM 0,3kg/T + sol de sílica 0,lkg/T; adições separadas 53 APAM 0,3kg/T + sol de sílica 0,lkg/T; mistura 56

Exemplo 3

Neste exemplo as medições de drenagem foram realizadas utilizando o teste de Drenagem da Norma Canadiana. Foi utilizado 20 um litro de pasta processada de teste diluída com uma consistência alvo de 3 g/L e foi agitada no DDJ, a 1000 rpm, sob condições e sequências temporais idênticas à da determinação da retenção de finos acima. A diluição foi realizada com a água da torneira à temperatura ambiente. Aos 45 segundos a pasta processada foi transferida para o equipamento do teste de drenagem e foi realizado o teste de drenagem. A pasta processada referida acima foi a pasta processada contendo madeira. O desempenho da composição compreendendo AOPP e sol de sílica em comparação com o de adições separadas de sol de sílica e AOPP sobre a drenagem está resumido na Tabela 3. A dosagem de AOPP foi a mesma em todos os testes e foi de 0,3 kg/T.

Tabela 3

Dosagem de sol de sílica kg/T Adições separadas de sol de sílica + AOPP CSF da drenagem mL Sol de sílica + composição de AOPP CSF da drenagem mL 0 68 68 0, 25 84 87 0, 5 92 103 0, 75 99 121 1,0 114 134

Exemplo 4 O exemplo 3 foi repetido, com excepção de ter sido utilizada pasta processada isenta de madeira. Foi comparado o desempenho da composição contendo sol de silica e AOPP em termos 21 de tempo de drenagem com o desempenho da mistura contendo sol de sílica e APAM. Os tempos de drenagem estão resumidos na Tabela 4. "Polímero Aniónico" refere-se a APAM ou a AOPP. A dosagem de sol de sílica foi de 0,2 kg/T.

Tabela 4

Dosagem de polímero de Aniónicas kg/T (seco) Mistura de referência sol de sílica + APAM CSF da drenagem mL Composição sílica sol + de AOPP CSF da drenagem mL 0, 25 166 250 0,3 160 276

Lisboa, 22 de Fevereiro de 2010 22

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Composição aquosa compreendendo partículas poliméricas orgânicas aniónicas e partículas à base de sílica aniónicas coloidais, sendo as partículas poliméricas orgânicas aniónicas obteníveis por polimerização de um ou mais monómeros etilenicamente insaturados em conjunto com um ou mais agentes de ramificação polifuncionais e/ou agentes de reticulação polifuncionais, estando as partículas poliméricas orgânicas aniónicas e as partículas à base de sílica aniónicas coloidais presentes numa quantidade de pelo menos 0,01% em peso, baseado no peso total da composição aquosa, sendo as partículas à base de sílica aniónicas coloidais, sílica, sílica modificada com alumínio ou sílica modificada com amina e tendo uma área superficial específica dentro da gama de 300 a 1000 m1/g, estando as partículas à base de sílica aniónicas coloidais contidas num sol tendo um valor de S dentro da gama de 12 a 45% antes da mistura com as partículas poliméricas orgânicas aniónicas. 1 1 Método para a preparação de uma composição aquosa, o qual compreende a mistura de partículas coloidais aniónicas baseadas em sílica com partículas poliméricas orgânicas aniónicas obteníveis por polimerização de um ou mais monómeros etilenicamente insaturados, em conjunto com um ou mais agentes de ramificação polifuncionais e/ou agentes de reticulação polifuncionais, obtendo deste modo uma composição aquosa contendo as partículas à base de sílica aniónicas coloidais e as partículas poliméricas orgânicas aniónicas numa quantidade de, pelo menos, 0,01% em peso, baseado no peso total da composição aquosa, sendo as partículas à base de sílica aniónicas coloidais, sílica, sílica modificada com alumínio ou sílica modificada com amina e tendo uma área superficial específica dentro da gama de 300 a 1000 m2/g, estando as partículas à base de sílica aniónicas coloidais contidas num sol tendo um valor de S dentro da gama de 12 a 45% antes da mistura com as partículas poliméricas orgânicas aniónicas.
3. Processo para a produção de papel a partir de uma suspensão aquosa contendo fibras celulósicas e opcionalmente agentes de enchimento, em que o processo compreende a adição de um polímero catiónico e de uma composição aquosa compreendendo partículas poliméricas orgânicas aniónicas e partículas à base de sílica aniónicas coloidais à suspensão de fibra, sendo as partículas poliméricas orgânicas aniónicas obteníveis por polimerização de um ou mais monómeros etilenicamente insaturados em conjunto com um ou mais agentes de ramificação polifuncionais e/ou agentes de reticulação polifuncionais, estando as partículas poliméricas orgânicas aniónicas e as partículas à base de sílica aniónicas coloidais presentes na composição aquosa numa quantidade de, pelo menos, 0,01% em peso, baseado no peso total da composição aquosa, sendo as partículas à base de sílica aniónicas coloidais, sílica, sílica modificada com alumínio ou sílica modificada com amina e tendo uma área superficial específica dentro da gama de 300 a 1000 m2/g, estando as partículas à base de sílica aniónicas coloidais contidas num sol tendo um valor de S dentro da gama de 12 a 45% antes da mistura com as partículas poliméricas orgânicas aniónicas. 2
4. Composição aquosa de acordo com a reivindicação 1, método de acordo com a reivindicação 2 ou processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizados por as partículas coloidais aniónicas baseadas em sílica estarem contidas num sol tendo um valor de S na gama de 15 a 40% antes da mistura com as partículas poliméricas orgânicas aniónicas.
5. Composição aquosa de acordo com as reivindicações 1 ou 4, método de acordo com as reivindicações 2 ou 4 ou processo de acordo com as reivindicações 3 ou 4, caracterizados por as partículas poliméricas orgânicas aniónicas terem uma carga de, pelo menos, 2 meq/g.
6. Composição aquosa de acordo com qualquer das reivindicações 1, 4 ou 5, método de acordo com qualquer das reivindicações 2, 4 ou 5 ou processo de acordo com qualquer das reivindicações 3, 4 ou 5, caracterizados por as partículas poliméricas orgânicas aniónicas estarem contidas numa dispersão.
7. Composição aquosa de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 4 a 6, método de acordo com qualquer das reivindicações 2 ou 4 a 6 ou processo de acordo com qualquer das reivindicações 3 a 6, caracterizados por a proporção entre o peso das partículas à base de sílica aniónicas coloidais e das partículas poliméricas orgânicas aniónicas variar entre 20:1 a 1:50.
8. Composição aquosa de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 4 a 7, método de acordo com qualquer das reivindicações 2 ou 4 a 7 ou processo de acordo com qualquer das reivindicações 3 a 7, caracterizados por as 3 partículas à base de sílica aniónicas coloidais serem sílica.
9. Composição aquosa de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 4 a 7, método de acordo com qualquer das reivindicações 2 ou 4 a 7 ou processo de acordo com qualquer das reivindicações 3 a 7, caracterizados por as partículas à base de sílica aniónicas coloidais serem sílica modificada com alumínio.
10. Composição aquosa de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 4 a 7, método de acordo com qualquer das reivindicações 2 ou 4 a 7 ou processo de acordo com qualquer das reivindicações 3 a 7, caracterizados por as partículas à base de sílica aniónicas coloidais serem sílica modificada com amina.
11. Composição aquosa de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 4 a 10, método de acordo com qualquer das reivindicações 2 ou 4 a 10 ou processo de acordo com qualquer das reivindicações 3 a 10, caracterizados por as partículas poliméricas orgânicas aniónicas compreenderem um ou mais monómeros seleccionados de ácidos (met)acrílicos, ácidos alquil(met)acrílicos, ácidos sulfoalquil(met)acrílicos, ácidos dicarboxílicos insaturados, estirenos sulfonados, sulfoalquil(met)acrilamidas, acrilamidas, N-alquilacrilamidas, N, N-dialquil-acrilamidas, metacrilamidas, acetato de vinilo, acrilonitrilo, N-vinilmetilacetamida e N-vinilpirrolidona e sais dos referidos ácidos. 4
12. Composição aquosa de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 4 a 11, método de acordo com qualquer das reivindicações 2 ou 4 a 11 ou processo de acordo com qualquer das reivindicações 3 a 11, caracterizados por a ramificação polifuncional e/ou o aqente de reticulação polifuncional terem, pelo menos, duas liqações etilenicamente insaturadas, uma ligação etilenicamente insaturada e um grupo reactivo ou dois grupos reactivos.
13. Composição aquosa obtenivel pelo método de acordo com qualquer das reivindicações 2 ou 4 a 12.
14. Papel obtenivel pelo processo de acordo com qualquer das reivindicações 3 a 12.
15. A utilização da composição aquosa de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 4 a 13 como meio auxiliar de drenagem e/ou retenção para a produção de papel. Lisboa, 22 de Fevereiro de 2010 5