BRPI0612192A2 - método para conferir resistência do papel à penetração por lìquidos e produto de papel colado - Google Patents

Abstract

MéTODO PARA CONFERIR RESISTêNCIA DO PAPEL à PENETRAçãO POR LìQUIDOS E PRODUTO DE PAPEL COLADO. Trata-se de um método de colagem de papel para a utilização em aplicações que requerem a resistência a líquidos, o qual que compreende a incorporação ao papel de uma composição de cola que compreende um ou mais compostos de anidrido succinico de alquenila (ASA) preparados a partir da reação de anidrido maléico e uma ou mais olefinas internas C20-C28 substancialmente simétricas.

Description

MÉTODO PARA CONFERIR RESISTÊNCIA DO PAPEL ÀPENETRAÇÃO POR LÍQUIDOS E PRODUTO DE PAPEL COLADO

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a um método decolagem de produtos de papel utilizando compostos de anidridosuccinico de alquenila do anidrido, mais particularmentecompostos de anidrido succinico de alquenila preparados apartir de anidrido maléico e olefinas internas C20-C28substancialmente simétricas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

O uso de materiais de anidrido succinico dealquenila (ASA) na colagem interna de papel é bemestabelecido, e o volume destes tipos de produtos utilizadosem todo o mundo é muito grande. Os materiais de ASA sãoutilizados para conferir um grau de capacidade hidrofóbica àsfibras de papel durante a produção, e uma resistência globalã absorção de liquido ao produto de papel acabado.

O ASA é produzido mais geralmente pela reação àalta temperatura de anidrido maléico (MA) e uma olefinainterna de cadeia longa. A razão molar entre a olefina e MA énormalmente maior do que 1,0. 0 tipo de olefina utilizadopara produzir o ASA pode ter um impacto significativo nodesempenho do produto. As olefinas empregadas em tamanhos deASA comerciais contêm tipicamente um comprimento da cadeia decarbono de 16 a 18.

Também é sabido que o grau de linearidade daolefina e a posição da ligação dupla na olefina podem causarimpactos no desempenho. Por exemplo, geralmente as olefinasisomerizadas' são utilizadas para as alfa-olefinas. Asolefinas isomerizadas são geradas ao aquecer uma alfa-olefinana presença de um catalisador apropriado para mover a ligaçãodupla da posição terminal da olefina a uma posição interna.Tipicamente, o processo de isomerização cria uma misturacomplexa de vários isômeros de olefina. A razão principalpela qual as olefinas isomerizadas são utilizadas é o aumentoobservado no desempenho do ASA, e a criação de uma formalíquida de ASA (ao contrário de um produto mais cristalino ousólido).

Os compostos de ASA preparados a partir de anidridomaléico e várias olefinas internas são descritos na patentenorte-americana n° . 3.821.069. Os compostos de ASApreparados a partir de anidrido maléico e misturas deolefinas, incluindo olefinas internas, são descritos napatente norte-americana n° . 6.348.132. A preparação deolefinas internas por uma reação de metátese e uma utilidadedas olefinas metatizadas na preparação de compostos de ASA édescrita no pedido de patente norte-americano n° .2003/0224945 Al. Uma relação significativa entre a posiçãoda ligação dupla e o comprimento da cadeia de carbono nasolefinas utilizadas na preparação de compostos de ASA édiscutida em Smith, D., "ASA components: Their Synthesis andRelative Sizing Performance " em "Proceedings of Scientificand Technical Advances in the Internai & Surface Sizing ofPaper & Board, Florença, Itália, Pira International (1999).

Os compostos de ASA comerciais são preparadostipicamente a partir de anidrido maléico e olefinas internasC16, olefinas internas C18, e misturas de olefinas internasC16 e C18. No entanto, tal como aqui discutido, essescompostos de ASA são normalmente inadequados para a colagemde produtos de papel que requerem resistência a líquidosagressivos. Conseqüentemente, há uma necessidade contínuaquanto a produtos de colagem aperfeiçoados para estaaplicação, particularmente produtos de colagem que nãorequerem a co-administração de produtos adicionais tais comodímero de alquil ceteno (AKD) ou colas de rosina.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃOA presente invenção consiste em um método paraconferir resistência do papel à penetração de líquidos, oqual compreende a incorporação ao papel de uma composição decolagem que compreende um ou mais compostos de idridosuccínico de alquenila (ASA) preparados a partir da reação deanidrido maléico e uma ou mais olefinas internas C20-C28substancialmente simétricas, ou uma mistura destas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A preparação de colas de ASA através da reação deanidrido maléico e olefinas é bem conhecida. 0 composto deASA da presente invenção pode ser preparado ao aquecer umaolefina interna C20-C28 simétrica ou substancialmentesimétrica, ou uma mistura destas, com anidrido maléico. Arazão molar entre a olefina e o anidrido maléico étipicamente de aproximadamente 1/1 a aproximadamente 2/1. Osreagentes são agitados e aquecidos em uma atmosfera inerte auma temperatura de aproximadamente 180°C a aproximadamente23°C por várias horas. Uma pequena quantidade (< 1%) de umanti-oxidante apropriado é adicionada algumas vezes ã misturapara reduzir as reações colaterais não desejadas e parareduzir a cor total do produto final. Depois que a reação éconcluída, qualquer reagente de anidrido maléico residual ede olefina em excesso é removido através de destilação avácuo, resultando no produto de ASA desejado.

As olefinas internas substancialmente simétricasapropriadas para a preparação do composto de ASA da presenteinvenção são as olefinas em que a ligação dupla de carbono-carbono fica situada dentro de um átomo de carbono do centroda cadeia de hidrocarboneto. "Olefina interna linear"significa uma olefina interna substancialmente simétrica talcomo aqui definido em que os grupos alquila em cada lado daligação dupla são lineares.

As olefinas internas substancialmente simétricasapropriadas representativas incluem 10-eicoseno, ll-docosenof12-tetracoseno, 13-hexacoseno, 14-octacoseno, 9-eicoseno, 10-heneicoseno, 10-docoseno, 11-tetracoseno, 11-tricoseno, 12-hexacoseno, 12-pentacoseno, 13-octacoseno, 13-heptacoseno, eoutros ainda.

Em uma realização, a olefina internasubstancialmente simétrica é uma olefina da fórmula R1CH=CHR2em que Rl e R2 são selecionados do grupo que consiste emalquila C9-C13 linear ou ramificada e Rl e R2 são os mesmos,daqui por diante "olefina interna simétrica".

As olefinas internas substancialmente simétricasapropriadas são produzidas convenientemente utilizando umprocesso de metátese. Neste caso, uma alfa-olefina é agitadae reagida na presença de um catalisador de metátese. 0catalisador de metátese pode consistir em óxidos ou materiaisorganometálicos baseados em vários metais de transição taiscomo o titânio, o tungstênio, o rênio, ou especialmente orutênio (catalisadores de Grubbs). A olefina pode seraquecida ou reagida a temperaturas moderadas (dependendo docatalisador e da quantidade). A reação de metátese éreversível e é ditada por condições de equilíbrio. No casodas alfa- olefinas, etileno gasoso é gerado e removido paraempurrar para a frente o equilíbrio da reação. Por exemplo,a reação de alfa-olefina C12 com o catalisador de metáteseapropriado deve resultar em 11-docosene junto com etilenogasoso. 0 sistema catalisador pode ser homogêneo ou não-homogêneo, contínuo (leito fixo) ou descontínuo. Consultar'Olefin Metathesis and Metathesis Polymerization', da autoriade J. K. Mol (publicado em 1997).

Em uma realização, o composto de anidrido succínicode alquenila é preparado através da reação de anidridomaléico e uma ou mais olefinas internas C20-C28 linearessubstancialmente simétricas.Em uma outra realização, o composto de anidridosuccínico de alquenila é preparado através da reação deanidrido maléico e uma ou mais olefinas internas C20-C28simétricas.

Em uma outra realização, o composto de anidridosuccínico de alquenila é preparado através da reação deanidrido maléico e uma ou mais olefinas internas C22-C28substancialmente simétricas.

Em uma outra realização, o composto de anidridosuccínico de alquenila é preparado através da reação deanidrido maléico e uma ou mais olefinas internas C22-C28lineares substancialmente simétricas.

Em uma outra realização, o composto de anidridosuccínico de alquenila é preparado através da reação deanidrido maléico e uma ou mais olefinas internas C22-C28lineares simétricas.

Em uma outra realização, o composto de anidridosuccínico de alquenila é o produto da reação de anidridomaléico e 11-docoseno.

O tamanho do ASA da presente invenção é útil emtodas as classes de papel que requerem resistência àpenetração de líquidos (isto é, produtos de laticínio, sucoscítricos, óleos, água, e tintas). Em uma realização, o papelé selecionado do grupo que consiste em forro de placa deparede de gesso, papelão, placa de embalagem de líquidos,caixa de papelão dobrável, material para copos, papel parasacos, produtos de papel moldados, jornal e papel deimpressão.

Em uma outra realização, o papel é uma placa deembalagem de líquidos.

Em uma outra realização, o papel é forro de placade parede de gesso.

Em uma outra realização, o papel é caixa de papelãodobrável ou material para copos.

A placa de embalagem de líquidos (LPB) étipicamente uma placa à base de papel que ê laminada em ambosos lados com polietileno. EElEEla é utilizada para construircaixas de papelão que contêm bebidas líquidas tais como oleite e sucos. O revestimento de polietileno impede apenetração do líquido na caixa, resultando em seuenfraquecimento e destruição. No entanto, a LPB é aindasuscetível ã penetração de líquido devido às imperfeições norevestimento de polietileno, e particularmente nas quinasvivas da caixa dobrada. Produtos químicos de colagem devemser adicionados à caixa de papel a fim de impedir apenetração dos líquidos nessa quina viva.

Os líquidos mais comuns acondicionados em LPB sãoprodutos de laticínio tais como o leite e creme. Essesprodutos contêm ácido láctico. É difícil impedir apenetração da quina por produtos de laticínio. É bem sabidoque a cola de dímero de alquil ceteno (AKD) confere umaexcelente resistência à penetração da quina por soluções deácido láctico quando a caixa de papel é produzida sobcondições alcalinas com um pH de 7 a 8,5. A cola de rosina ea cola de ASA comercialmente disponível não conseguemconferir uma resistência adequada ao ácido láctico.

Os líquidos perecíveis que não requeremrefrigeração também são acondicionados em LPB. Essasembalagens assépticas devem ser esterilizadas ao seremimersas em uma solução quente de peróxido de hidrogênio antesdo enchimento. A cola de AKD não confere uma resistênciaadequada à penetração da quina de soluções de peróxido dehidrogênio durante a esterilização. 0 uso de cola de rosinaem caixa de papel produzida utilizando condições ácidas (pHentre 4 e 6) com o uso de alúmen como um agente de fixaçãopode conferir uma resistência suficiente de peróxido dehidrogênio.

Desse modo, o impedimento da penetração da quina naplaca de embalagem asséptica não pode ser realizado com umúnico agente de colagem conhecido. No entanto, um programade combinação de AKD e rosina é proposto na patente norte-americana n°. 4.927.496 e atualmente utilizadocomercialmente. Esse programa requer o ajuste do pH da pastade polpa em aproximadamente 5,0 antes da adição da rosina. 0pH da polpa deve então ser aumentado para aproximadamente 7, 0antes da adição de AKD. Essa estratégia é complexa e difícilde controlar. Se o pH final passar para menos de 7, aresistência ao ácido láctico diminui devido ao desempenhopobre do AKD. Se o pH final passar para mais de 7, aresistência de peróxido de hidrogênio diminui devido aodesempenho pobre da rosina. Desse modo, produtos químicosadicionais são normalmente adicionados, conduzindo a umafraca drenagem e deposição na máquina de papel. Esseprograma também apresenta os problemas associados tipicamentecom o uso de AKD, tais como fraca aderência de polietileno,formação de espuma, e desenvolvimento retardado da respostada cola.

Os compostos de ASA da presente invenção podem serutilizados como uma cola interna ou uma cola de superfície.As colas de superfície são aplicadas como uma solução líquidaou dispersão à folha seca, normalmente em uma prensa de colaou em uma pilha de calandra. Em uma prensa de cola do tipode lama simples, a folha de papel segue através de um umapoça ou uma lama da solução de cola e rumo a um estreitamentoformado entre dois rolos de prensa. A solução de cola éaspergida sobre o estreitamento em cada lado da folha e oestreitamento força a solução de cola para a folha.

As colas internas são adicionadas ao equipamento defabricação de papel na extremidade umedecida da máquina depapel, antes da caixa principal e do começo do processo dedesidratação. Elas são retidas na folha de papel através douso de seus polímeros de emulsif icação e/ou aditivos deretenção e drenagem tais como coagulantes e floculantes.

As colas internas também podem ser aspergidas nasuperfície da folha após a formação da rede umedecida, porexemplo, utilizando uma lança de aspersão com os bocaisapropriadamente colocados através da largura da máquina depapel. Os bocais de aspersão são desenhados e espaçados paraassegurar a distribuição uniforme do composto na folha sem orompimento da esteira fibrosa. A colocação da lança deaspersão na máquina pode ser em qualquer lugar ao longo docomprimento da zona de formação onde a desidratação porgravidade e vácuo ocorre ou imediatamente antes da seção daprensa ou da seção do secador. Um local normalmenteutilizado para a aspersão de aditivos químicos em uma folhade papel fica entre a linha umedecida e o rolo de repouso deuma máquina de papel do tipo Fourdrinier. A linha umedecidaé o local onde a aparência da rede umedecida muda de umasuperfície refletiva lustrosa para aquela de uma superfíciemate seca.

A composição de ASA da presente invenção pode serutilizada em combinação com um ou mais materiais que são denatureza catiônica ou têm capacidade de ionização ou dedissociação de uma maneira tal que são produzidos um ou maiscátions ou outras porções carregadas positivamente. Foiverificado que tais agentes catiônicos são úteis como meiospara ajudar na retenção de composições de colagem. Entre osmateriais que podem ser empregados como agentes catiônicos noprocesso de colagem encontram-se, por exemplo, o alúmen, ocloreto de alumínio, aminas graxas de cadeia longa, oaluminato de sódio, poliacrilamida substituída, sulfatocrômico, cola animal, resinas termorrígidas catiônicas epolímeros de poliamida. 0 s agentes catiônicosparticularmente apropriados incluem, por exemplo, derivadoscatiônicos de amido, incluindo derivados de amido de aminaprimária, secundária, terciária ou quaternária e outrosderivados de amido substituído por nitrogênio catiônicos, bemcomo derivados de amido de sulfônio e fosfônio catiônicos.Tais derivados podem ser preparados a partir de todos ostipos de amidos, incluindo o milho, a tapioca, a batata, omilho brilhante, o trigo e o arroz. Além disso, eles podemestar em sua forma de grânulo original, ou podem serconvertidos em produtos solúveis em água fria previamentegelatinizados e/ou empregados na forma líquida.

Os agentes catiônicos podem ser adicionados aomaterial, isto é, a pasta da polpa, antes, juntamente com, ouapós a adição da composição de colagem. Para atingir adistribuição máxima, pode ser preferível adicionar o agentecatiônico subseqüente ou em combinação com a composição decolagem. A adição ao material das composições de colagem e/ouagente catiônico pode ocorrer em qualquer ponto no processode fabricação de papel antes da conversão final da polpaumedecida em uma rede ou uma folha seca. Desse modo, porexemplo, as presentes composições de colagem podem seradicionadas à polpa enquanto esta última estiver na caixaprincipal, na batedeira, na hidroformadora de polpa e/ou nacaixa do material.

Para obter uma colagem vantajosa, geralmente édesejável que se disperse uniformemente os agentes de colagempor toda a pasta da fibra em um tamanho de partícula tãopequeno quanto possível, de preferência menor do que 2 micra.

Isto pode ser obtido, por exemplo, ao emulsionar ascomposições de colagem antes da adição ao material utilizandomeios mecânicos tais como, por exemplo, agitadores de altavelocidade, homogeneizadores mecânicos, e/ou através daadição de um agente emulsificante apropriado. Os agentesemulsificantes apropriados incluem, por exemplo, agentescatiônicos tal como descrito acima, bem como emulsificantesnão catiônicos incluindo, por exemplo, hidrocolóides taiscomo amidos comuns, derivados de amido não-catiônicos, gomasde guar, dextrinas, carbóxi metil celulose, goma arábica,gelatina, e álcool polivinílico, bem como vários tensoativos.Os exemplos de tensoativos apropriados incluem, por exemplo,o trioleato de polioxietileno sorbitan, o hexaoleato depolioxietileno sorbitol, o laurato de polioxietilenosorbitol, o oleato-laurato de polioxietileno sorbitol, odioctil sulfosuccinato de sódio, e o fosfato depolioxietileno alquila. Quando tais emulsificantes não-catiônicos são utilizados, pode ser desejável adicionarseparadamente um agente catiônico à pasta da polpa após aadição do agente de colagem emulsionado. Na preparaçãodessas emulsões com o uso de um emulsificante, este últimopode ser primeiramente disperso na água e a composição decolagem pode então ser introduzida juntamente com umaagitação vigorosa. Alternativamente, as técnicas deemulsificação descritas, por exemplo, na patente norte-americana n°. 4.040.900, aqui incorporados a título dereferência, podem ser empregadas.

Em determinadas circunstâncias, podem ser obtidaoutras melhorias na resistência à água do papel preparado comas composições de colagem da presente invenção, por exemplo,através da cura das redes, folhas, ou produtos moldados.Este processo de cura pode envolver o aquecimento do papelaté uma temperatura e por um tempo apropriado para obter aresistência à água melhorada desejada, tipicamente oaquecimento do papel até temperaturas entre aproximadamente80°C e 15°C por aproximadamente 1 a aproximadamente 60minutos.As composições de colagem da presente invenção sãoúteis para a colagem de papel preparado a partir de todos ostipos de fibras celulósicas e combinações de fibrascelulósicas com fibras não-celulósicas. As fibras celulósicasque podem ser utilizadas incluem, por exemplo, sulfato(kraft), sulfito, soda, sulfito neutro semi-químico (NSSC),termomecânicas (TMP), quimio-termomecânicas (CTMP), madeiratriturada (GWD), e a qualquer combinação dessas fibras.Qualquer uma das fibras celulósicas acima podem serdescoradas ou não-descoradas. Estas designações referem-se afibras de polpa de madeira que foram preparadas por qualquerum de uma variedade de processos que são utilizadostipicamente na indústria da polpa e papel. Além disso, fibrassintéticas de rayon de viscose ou do tipo de celuloseregenerada também podem ser utilizadas.

Todos os tipos de pigmentos e de cargas podem seradicionados ao papel que deve ser colado empregando osmétodos e as composições da presente invenção. Tais materiaisincluem, por exemplo, a argila, o talco, o dióxido detitânio, o carbonato de cálcio, o sulfato de cálcio, e terrasdiatomáceas. Outros aditivos, incluindo, por exemplo, alúmen,bem como outros agentes de colagem, também podem serincluídos nos presentes métodos e composições.

A quantidade da composição de colagem que pode serempregada para colar o papel pode variar dependendo, porexemplo, da composição de colagem particular empregada, dapolpa particular envolvida, das condições operacionaisespecíficas, do uso final contemplado do papel, e outrosainda. As concentrações típicas da composição de colagem, combase no peso seco da polpa na folha ou rede acabada, podemvariar de aproximadamente 0,25 a aproximadamente 20 libraspor tonelada (lb/ton). Em uma realização, a composição decolagem pode ser empregada em uma concentração deaproximadamente 0,5 a aproximadamente 10 lb/ton, com umaconcentração de aproximadamente 1 a aproximadamente 5 lb/tonsendo mais preferida, e uma concentração de aproximadamente 1a aproximadamente 2 lb/ton ainda mais preferida.

Se a composição de colagem for utilizada emcombinação com um agente emulsificante catiônico, aconcentração do agente emulsificante catiônico pode variardependendo, por exemplo, da composição de colagem particularempregada, do agente catiônico particular empregado, da polpaparticular envolvida, das condições operacionais específicas,do uso final contemplado do papel, e outros ainda. Asconcentrações típicas do agente catiônico utilizadas variamde aproximadamente 0,1 a aproximadamente 5,0 partes por 1,0parte da composição de colagem.

O acima exposto pode ser mais bem compreendidomediante referência aos seguintes exemplos, os quais sãoapresentados para finalidades de ilustração e não se prestama limitar o âmbito da invenção.

Exemplo 1

Preparação de um composto de anidrido succínico de alquenilaa partir de anidrido succínico e uma olefina interna C22simétrica.

Ao copo de um reator de bomba Parr de 60 0 mlequipado com uma cabeça do reator provida com um motor deagitação acoplado magneticamente conectado a um eixo deagitação que tem duas hélices de pás planas anguladas, umtermopar, um tubo de parede fina que vai até perto do fundodo reator conectado a uma válvula de agulha externa (para aamostragem do conteúdo do reator), uma válvula de passagem defluxo (para a purga de nitrogênio), um disco de ruptura desegurança, um medidor de pressão (até 60 libras por polegadaquadrada), e uma válvula de agulha para a liberação dapressão, são adicionados 250 g (0,8102 mole) de 11-docoseno e0,4 9 g de um aditivo estabilizante (BHT na maioria de casos).

A mistura é agitada para dissolver o aditivo nohidrocarboneto. Briquetes de ácido maléico (MA) (66,20 g,0,6751 mole) são colocados com cuidado no copo do reatorParr. O copo é aquecido suavemente a fim de derreter o MA.

A cabeça do reator é então aparafusada no copo e o conjuntoParr é colocado em sua manta de aquecimento. A temperaturada mistura é então elevada para 60 0C e mantida poraproximadamente trinta minutos enquanto sob uma purga denitrogênio. Depois que a remoção é completada, o vaso dereação é lacrado e a temperatura é elevada atéaproximadamente 2250C por um período de aproximadamente vintea trinta minutos. O reator é mantido nesta temperatura poraproximadamente seis a oito horas. Durante este tempo, atemperatura da reação e a pressão da reação versus o temposão registradas. Caso necessário, pequenas alíquotas sãoremovidas do reator utilizando o tubo de amostras descritoacima. O aquecimento é então interrompido, o vaso do reator éresfriado, a cabeça do reator é removida e o conteúdo édespejado para fora.

O produto da reação preparado acima é passadoatravés de uma tela de filtro de malha 100 para remover todasas impurezas insolúveis, e transferido para um aparelho dedestilação a vácuo. O líquido e o aparelho de destilação sãopurgados com nitrogênio por aproximadamente trinta minutos, eo líquido ê destilado a uma pressão entre aproximadamente 2 e0,5 Torr e uma temperatura de até aproximadamente 225-230°C,ou quando a quantidade calculada de olefina residual éremovida, de uma maneira tal que o produto final contém menosde 3% de olefina residual. 0 pote de destilação é colocadopara resfriar até a temperatura ambiente sob uma manta denitrogênio e então despejado através de uma tela de filtro demalha 100, e lacrado em um frasco de coleta. O rendimentototal do produto depois da destilação é tipicamente de 70 a80% (supondo < 3% de olefina residual no produto).

Exemplo 2

Desempenho da cola em forro de placa de parede de gesso.

A colagem é importante no forro de placa de paredede gesso para facilitar a manufatura da placa acabada epreencher os requisitos de uso final. Para preparar o forrode placa de parede, uma pasta de sulfato de cálcio é prensadaentre duas placas à base de papel. A secagem da pasta desulfato de cálcio resulta no contato do papel com líquidoquente e vapor. Os forros de papel devem ser resistentes àpenetração pela água quente. Al em disso, a parte externa doforro de cima deve ter uma pequena quantidade de colagem paracontrolar a penetração da tinta na placa.

Os desempenhos da colagem de um ASA à base deolefina simétrica C18 e uma ASA à base de olefina simétricaC22 são comparados aos produtos de ASA comerciais em ummaterial de forro de placa de papel de gesso simulado. Osprodutos de ASA testados são:

ASA-I: ASA comercialmente disponível junto à NalcoCompany, Naperville, IL, produzido utilizando uma reaçãoentre o anidrido maléico e uma olefina interna isomerizada,predominantemente C18. Esse produto contém 1% (em peso) detensoativo para ajudar na emulsificação.

ASA-2: ASA produzido utilizando uma reação entre oanidrido maléico e uma olefina interna de mistura C2 0-C24isomerizada. Esse produto contém 1% (em peso) de tensoativopara ajudar na emulsificação.

ASA-3: ASA simétrico produzido utilizando uma reação entreo anidrido maléico e 9-octadeceno. 0 9-octadeceno éproduzido através de uma reação de metátese em Matéria,Pasadena, CA. Esse produto contém 1% (em peso) de tensoativopara ajudar na emulsificação.ASA-4: ASA simétrico produzido utilizando uma reação entreo anidrido maléico e 11-docoseno, tal como descrito noExemplo 1. 0 11-docoseno é produzido através de uma reaçãode metátese em Matéria, Pasadena, CA. Esse produto contém 1%(em peso) de tensoativo para ajudar na emulsificação.

Os produtos de SA são preparados para os testesmediante a adição de 28 g de ASA a 28 g de polímero catiônico(polímero catiônico em solução à base de acrilamida com 20%de sólidos disponível junto à Nalco Company, Naperville, IL)e 24 g de água da torneira em um copo de um misturador Oster®com capacidade de 3 00 ml. A mistura é então agitada à altavelocidade por noventa segundos utilizando um misturadorOsterizer®. 0 tamanho da partícula de cada emulsão é medidoatravés de difusão de luz laser utilizando o instrumentoMalvern Mastersizer Micro da Malvern Instruments Ltd. Otamanho médio de partícula baseado no volume de cada emulsãode ASA é de aproximadamente 1 pm.

0 material de papel utilizado para os testes épreparado como uma mistura 50/50 em peso de OCC (caixas detransporte Nalco) e ONP (jornais Chicago Tribune). Cadamaterial é novamente transformado em polpa separadamente auma consistência de 1,5% em água da torneira por vinteminutos utilizando um desintegrador de laboratório. Os doismateriais são combinados e diluídos com água da torneira atéuma consistência de 0,5%.

Folhas para as mãos são preparadas ao misturar 600ml de material com 0,5% de consistência a 800 rpm em umfrasco Dynamic Drainage Jar com a tela de baixo coberta poruma folha sólida de plástico para impedir a drenagem. 0frasco dinâmico de drenagem e o misturador são disponíveisjunto a Paper Chemistry Consulting Laboratory, Inc., Carmel,NY. No início do tempo de misturação, 10 lb/ton de alúmen(base seca) são adicionados ao material, seguidos pela adiçãoda quantidade e do tipo desejados de ASA em quinze segundos,seguida pela adição de 0,13 lb/ton (libras de polímero ativopor tonelada de papel seco) de floculante de polímerocatiônico (copolímero catiônico de acrilamida de pesomolecular muito alto com uma densidade de carga teórica de1,20 meq/g, disponível junto à Nalco Company, Naperville, IL)em trinta segundos.

A misturação é interrompida em sessenta segundos eo material é transferido para a caixa molde de um molde depapel para as mãos Noble & Wood. Uma folha para as mãos de"8 χ 8" é acamada em folhas por meio de drenagem através deum fio de formação de malha 100. A folha para as mãos éacamada em folhas do fio de molde de folha ao colocar doisborradores e uma placa de metal sobre a folha para as mãosumedecida e mediante a sua compressão com rolos com seispasses de um rolo de metal de 25 libras. 0 fio de formação eum borrador são removidos e a folha para as mãos é colocadaentre dois novos borradores e o feltro de prensa epressionada a 50 psig utilizando uma prensa de rolo. Todosos borradores são removidos e a folha para as mãos é secada(o lado superior voltado para a superfície do secador) em umsecador de cilindro rotativo ajustado a 220°F por 106segundos (10% de consolidação) . 0 peso em ar seco médio deuma folha para as mãos é de 3,06 g, que corresponde a um pesomédio base de 73 gsm. 0 molde da folha para as mãos, aprensa de rolo e o secador de cilindro rotativo sãodisponíveis junto à Adirondack Machine Company, Glens Falls,NY.

O teste de cola para a resistência à água érealizado utilizando o Hercules Size Test com tinta #2 e umponto de extremidade de refletância de 80%, tal como descritono método T 53 0 om-02 da TAPPI. Duas medições são feitas nolado do fio de cada folha e a média é indicada na Tabela 1.A comparação dos resultados da colagem para ASA-I eASA-3 mostra que a ligação dupla posicionada exatamente nocentro do olefina C18 antes da reação com anidrido maléicoresulta em um ASA com eficiência e eficácia de colagemdrasticamente melhoradas em comparação a um ASA comercialtípico preparado a partir de olefina C18 isomerizada. Acomparação dos resultados da colagem para ASA-3 e ASA-4demonstra que o aumento do comprimento da olefina simétricade C18 para C22 resulta em uma melhoria drástica naeficiência e na eficácia da colagem. 0 uso de ASA-4 no lugardo produto comercial típico, ASA-1, resulta quase em umamelhoria de 600% na eficácia da colagem ou em uma redução de50% na quantidade de colagem necessária para obter um HST de200 segundos.

Tabela 1

A comparação do desempenho da colagem das amostras de ASAsimétrico comparadas aos produtos de ASA produzidos a partirde olefinas isomerizadas.

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Exemplo 3

Desempenho da colagem em um material de placa de embalagem delíquido simulada.

O desempenho da colagem de um ASA à base de olefinasimétrico C22 é comparado àquele de um ASA comercial e um AKDcomercial em um material de placa de embalagem de líquidosimulada. Neste exemplo, ASA-I e ASA-4 são tal como definidoacima. Hercon® 7 9 é um produto de colagem catiônico dedispersão de AKD disponível junto à Hercules, Wilmington, DE.Supõe-se que ele contenha 10% de sólidos de AKD parafinalidades de comparação.

Os produtos de ASA são preparados para o testeatravés de emulsificação em água e amido de batata catiônicoHI-CAT® 14 5, disponível junto à Roquette, Lestrem, França. 0HI-CAT® 14 5 é cozido em um fogão de jato (disponível junto àEquipment Specialists, Inc., Taylorville, IL) por sessentasegundos a 2660F a uma concentração dos sólidos de 6% antesda emulsificação. Cada ASA é emulsionado mediante a adiçãode 28 g de ASA a 187 g de HI-CAT® a 6% e 65 g de águadeionizada em um copo do misturador Oster® com uma capacidadede 300 ml. Essa mistura é agitada à alta velocidade pornoventa segundos utilizando um misturador Osterizer®.

O tamanho de partícula de cada emulsão é medido pordispersão de luz laser utilizando o instrumento MalvernMastersizer Micro da Malvern Instruments Ltd, Reino Unido. 0tamanho de partícula médio baseado no volume da emulsão deASA 1 é de 1,07 pm, e o da emulsão de ASA 4 é de 1,10 μτη. Asemulsões são diluídas posteriormente com água deionizada,para obter uma concentração de ASA de 0,4 6%.

O material de papel utilizado para o teste épreparado ao transformar em lama polpas Kraft de madeira durae madeira mole alvejada de rebordo seco. Cada polpa érefinada em um instrumento Valley Beater (da Voith Sulzer,Appleton, WI) até ser obtida uma fluência especificada. Amadeira dura é refinada até uma fluência de 300 ml de CSF e amadeira mole é refinada até uma fluência de 470 ml de CSF. Osdois materiais são combinados a uma relação de madeira durade 70% em relação à madeira mole de 30%. Essa polpa édiluída com água da torneira até uma consistência de 1,02%, e0,12 g/l de bicarbonato de sódio é adicionado para obter umpH de 7,5.

As f olhas para as mãos são preparadas ao misturar680 ml de material com consistência de 1,02% a 1.100 rpm emum frasco Dynamic Drainage Jar com a tela inferior cobertapor uma folha sólida de plástico para impedir a drenagem. 0frasco Dynamic Drainage Jar e o misturador são disponíveisjunto a Paper Chemistry Consulting Laboratory, Inc., Carmel,NY. No início do tempo de misturação, 1 lb/ton em uma base desólidos de resina resistente à umidade com 25% de sólidos(Amres 25-HP, disponível junto a Georgia-Pacific Resins,Inc.) é adicionada ao material, seguida pela adição de 10lb/ton de alúmen (base seca) em quinze segundos, a quantidadedesejada (2, 4, ou 6 lb/ton) e o tipo de ASA ou AKD (base desólidos) e 16 lb/ton de amido HI-CAT® 145 (base de sólidos)em trinta segundos, e 1,2 lb/ton em uma base de sólidos deuma micropartícula de borosilicato de 11% de sólidos,disponível junto à Nalco Company, Naperville, IL, em 45segundos.

A misturação é interrompida em 60 segundos e omnaterial é transferido para na caixa molde de um molde defolha para as mãos Noble & Wood. A folha para as mãos de "8χ 8" é acamada em folhas por meio de drenagem através de umfio de formação de malha 100. A folha para as mãos é acamadaem folhas do fio de molde de folha ao colocar três borradorese uma placa de metal sobre a folha para as mãos umedecida emediante a sua compressão com rolos com seis passes de umrolo de metal de 25 libras. 0 fio de formação e um borradorsão removidos e a folha para as mãos é colocada entre doisnovos borradores e o feltro de prensa e pressionada a 60 psigutilizando uma prensa de rolo. Todos os borradores sãoremovidos e a folha para as mãos é secada por 200 segundos (olado superior voltado para a superfície do secador)utilizando dois passes em um secador de cilindro rotativoajustado a 220°F. O peso médio base de uma folha para as mãosé de 183 g/m2 e o calibre médio é de 262 pm. O molde dafolha para as mãos, a prensa de rolo, e o secador de cilindrogiratório são disponíveis junto ã Adirondack Machine Company,Glens Falls, NY. Três folhas para as mãos em replicata sãoproduzidas para cada condição experimental testada.

0 teste de colagem para a resistência de ácidoláctico à penetração da quina (REP) é realizado. Uma seçãoretangular de 1,5 polegada por 3,5 polegadas é cortada decada folha para as mãos. Essa seção é laminada utilizandouma máquina de laminação a frio (modelo LS950 disponíveljunto à 3M Corporation, St. Paul, MN) entre duas películas deplástico com adesivo sensível à pressão em um lado (modeloDL951 disponível junto à 3M Corporation, St. Paul, MN). Elaé aparada até um tamanho de 1 polegada por 3 polegadas epressionada na prensa de rolo utilizada para a obtenção dafolha para as mãos a 6 0 psig entre dois papéis do borrador.

Isto é feito para aumentar a aderência entre a folha e apelícula de plástico. A seção é pesada e encharcada àtemperatura ambiente em um frasco de ácido láctico a 1% por24 horas. Ela é removida do frasco, borrada para remover aumidade exterior, e pesada outra vez para determinar aquantidade de líquido que foi nela absorvida. Os resultadossão indicados como quilogramas de solução absorvida por metroquadrado de área da borda da amostra (produto do perímetro edo calibre). 0 REP de peróxido de hidrogênio quente é medidode uma maneira similar àquela para o REP de ácido láctico.

No entanto, as amostras são imersas em uma solução de 35% deperõxido de hidrogênio a 70°C por dez minutos. Os resultadosdo teste são indicados na Tabela 2.

Tabela 2

Comparação do desempenho de colagem de placa de embalagem delíquido do produto de ASA produzido a parti de uma olefinasimétrica C22, ASA comercial produzido a partir de olefinasisomerizadas e AKD.

<table>table see original document page 22</column></row><table>

1 Cola de dímero de alquil ceteno (AKD) disponível junto àHercules, Wilmington, DE sob o nome comercial Hercon® 79.

A comparação dos resultados da colagem para ASA-I eASA-4 mostra que o ASA da presente invenção preparado apartir de uma olefina C22 simétrica confere uma resistênciasignificativamente maior ao ácido láctico e ao peróxido àplaca em comparação a um ASA comercial típico. O ASA dainvenção confere uma resistência ao ácido láctico e aoperóxido à placa que é aproximadamente igual àquela do AKD.

Exemplo 4

Desempenho da colagem em um material de caixa de papelãodobrável ou de copo simulado.

O desempenho da colagem de um ASA à base de olefinasimétrico C22 é comparado àquele de um ASA comercial e umacola de rosina catiônica comercial em um material de caixa depapelão dobrável ou de copo simulado. Um programa de colagemcomercial típico para a caixa de papelão dobrável consiste em4-7 lb/ton de cola de rosina utilizada com alúmen a umarelação entre o alúmen e a rosina com base em sólidos de 2:1até 4:1. Um programa de colagem comercial típico para omaterial de copo consiste em 10-20 lb/ton de cola de rosinautilizada com alúmen a uma relação entre o alúmen e a rosinacom base em sólidos de 2:1 até 4:1. Neste exemplo, o ASA-I eo ASA-4 são tal como definido acima. NeuRoz® 426 é umproduto de dispersão de cola de rosina catiônico disponíveljunto à Plasmine Technology, Inc., Pensacola, FL. Supõe-seque ele contenha 33% de sólidos de rosina para finalidades decomparação.

Os produtos de ASA são preparados para o testeatravés da emulsificação em água e amido de batata catiônicoAmylofax® HS-A, disponível junto à Avebe, Foxhol, Holanda. 0Amylofax® HS-A é cozido em um fogão de jato (disponível juntoà Equipment Specialists, Inc., Taylorville, IL) por sessentasegundos a 266°F a uma concentração de sólidos de 6,48% antesda emulsificação. Cada ASA é emulsionado mediante a adiçãode 28 g de ASA a 173 g de Amylofax® HS-A a 6,48% e 79 de águadeionizada em um copo do misturador de Oster® com umacapacidade de 300 ml. Essa mistura é agitada à altavelocidade por 12 0 segundos utilizando um misturadorOsterizer®.

0 tamanho de partícula de cada emulsão é medidoatravés de dispersão de luz laser utilizando um instrumentoMalvern Mastersizer Micro da Malvern Instruments Ltd, ReinoUnido. 0 tamanho de partícula médio com base no volume daemulsão de ASA 1 é de 0,70 μπι e o da emulsão de ASA 4 é de0,86 μπι. As emulsões são posteriormente diluídas com águadeionizada e uma solução de 6,48% de amido, para obter umaconcentração de ASA de 0,29% e uma relação entre amido e ASAde 1,5:1. 0 NeuRoz® 426 também foi diluído com águadeionizada até um nível de sólidos de rosina de 0,29% antesdo uso.

0 material de papel utilizado para os testes épreparado ao transformar em lama polpas Kraft de madeira durae madeira mole alvejada de rebordo seco. Cada polpa érefinada em um instrumento Valley Beater (da Voith Sulzer,Appleton, WI) até ser obtida uma fluência 450 ml de CSF. Osdois materiais são combinados a uma relação de madeira durade 70% em relação à madeira mole de 30%. Essa polpa édiluída com água da torneira até uma consistência de 0,93%, euma pequena quantidade de ácido sulfúrico é adicionada paraobter um pH de 6,0.

Folhas para as mãos são preparadas ao misturar 615ml de material com 0,93% de consistência a 1.100 rpm em umfrasco Dynamic Drainage Jar com a tela de baixo coberta poruma folha sólida de plástico para impedir a drenagem. 0frasco dinâmico de drenagem e o misturador são disponíveisjunto a Paper Chemistry Consulting Laboratory, Inc., Carmel,NY. No início do tempo de misturação, o alúmen, a cola e oamido são adicionados ao material. Quando 2, 4 ou 6 lb/ton deASA são utilizados, 12 lb/ton de alúmen são adicionados.Quando 4 ou 8 lb/ton de rosina são utilizados, 16 lb/ton dealúmen são adicionados, e quando 12 o ul6 lb/ton de rosinasão utilizados, 32 lg/ton de alúmen são adicionados. A adiçãode amido total para cada experiência é de 12 lb/ton. QuandoASA é utilizado, o amido já está presente na emulsão.Portanto, o amido adicional é adicionado para que a dose deamido total seja de 12 lb/ton. Depois de quinze segundos demisturação, é adicionada 0,39 lb/ton em uma base de sólidosde floculante catiônico (copolímero de acrilamida catiônicode peso molecular muito alto com uma densidade de cargateórica de 1,2 meq/g, disponível junto à Nalco Company,Naperville, IL), seguida por 1,2 lb/ton de micropartícula deborosilicato (disponível junto à Nalco Company, Naperville,IL) em trinta segundos. A adição de alúmen nessasexperiências reduz o pH do material até menos de 5. (Todas asdoses utilizadas são em libras de sólidos ativos por toneladade papel produzido).

A misturação é interrompida em 45 segundos e omaterial é transferido para a caixa molde de um molde depapel para as mãos Noble & Wood. Uma folha para as mãos de"8 χ 8" é formada por meio de drenagem através de um fio deformação de malha 100. A folha para as mãos é acamada emfolhas do fio de molde de folha ao colocar três borradores euma placa de metal sobre a folha para as mãos umedecida emediante a sua compressão com rolos com seis passes de umrolo de metal de 25 libras. 0 fio de formação e um borradorsão removidos e a folha para as mãos é colocada entre doisnovos borradores e o feltro de prensa e pressionada a 50 psigutilizando uma prensa de rolo. Todos os borradores sãoremovidos e a folha para as mãos é secada por 95 segundos (olado superior voltado para a superfície do secador) em umsecador de cilindro rotativo ajustado a 220°F. 0 peso basemédio de uma folha para as mãos é de 135 g/m2, (30 lb/1.000pés2) e o calibre médio é de 225 μπκ 0 molde da folha para asmãos, a prensa de rolo e o secador de cilindro rotativo sãodisponíveis junto à Adirondack Machine Company, Glens Falls,NY. Três folhas para as mãos em replicata são produzidas paracada condição experimental testada.

0 teste de colagem para a resistência à água érealizado utilizando o Hercules Size Test de acordo com oMétodo T 530 om-02 da TAPPI com tinta com 40% de ácidofórmico e um ponto de extremidade de refletância de 70%. Duasmedições são feitas no lado do fio de cada folha e a média eo erro padrão (S.E.) das três folhas são indicados na Tabela 3.

Tabela 3

Comparação do desempenho de colagem da caixa de papelão ematerial de copo de ASA produzido a partir de uma olefinasimétrica C22, ASA comercial produzido a partir de olefinasisomerizada e rosina catiônica.

<table>table see original document page 26</column></row><table>

3 Dispersão de cola de rosina catiônica disponível junto àPlasmine, Technology, Inc., Pensacola, FL sob o nomecomercial NeuRoz® 426.

A comparação dos resultados da colagem para ASA-Ie ASA-4 mostra que o ASA da presente invenção preparado apartir de um olefina C22 simétrica confere uma resistênciasignificativamente melhorada à penetração de tinta de ácidoem comparação a um ASA comercial típico. A resistência atinta de ácido da placa é comparável para ambos o ASA dainvenção e o programa comercial de cola de rosina catiônica.

No entanto, o ASA da invenção é aproximadamente 4 00% maiseficiente na provisão dessa resistência. 0 ASA comercial(ASA-I) não tem capacidade de conferir o nível necessário deresistência a tinta de ácido.

Mudanças podem ser feitas na composição, naoperação e no arranjo do método da invenção aqui descrito semque se desvie do conceito e do âmbito da invenção tal comodefinido nas reivindicações.

Claims (18)

1. MÉTODO PARA CONFERIR RESISTÊNCIA DO PAPEL ÀPENETRAÇÃO POR LÍQUIDOS, caracterizado pelo fato decompreender a incorporação ao papel de uma composição decolagem que compreende um ou mais compostos de anidridosuccínico de alquenila preparados a partir da reação deanidrido maléico e uma ou mais olefinas internas C20-C28substancialmente simétricas, ou uma mistura destes.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o composto de anidridosuccinico de alquenila é preparado através da reação deanidrido maléico e uma ou mais olefinas internas C20-C28substancialmente simétricas lineares.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o composto de anidridosuccínico de alquenila é preparado através da reação deanidrido maléico e uma ou mais olefinas internas C20-C28simétricas.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o composto de anidridosuccínico de alquenila é preparado através da reação deanidrido maléico e uma ou mais olefinas internas C22-C28substancialmente simétricas.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o composto de anidridosuccínico de alquenila é preparado através da reação deanidrido maléico e uma ou mais olefinas internas C22-C28lineares substancialmente simétricas.

6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o composto de anidridosuccínico de alquenila é preparado através da reação deanidrido maléico e uma ou mais olefinas internas C22-C28lineares simétricas.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o composto de anidridosuccínico de alquenila é o produto da reação de anidridoraaléico e 11-docoseno.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que os compostos de anidridosuccínico de alquenila são incorporados ao papel mediante aadição dos compostos de anidrido succínico de alquenila a umapasta de fabricação de papel celulósica aquosa.

9. PRODUTO DE PAPEL COLADO, caracterizado pelofato de ser preparado de acordo com método da reivindicação 8.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que os compostos de anidridosuccínico de alquenila são incorporados ao papel medianteaplicação à superfície do papel seco.

11. PRODUTO DE PAPEL COLADO, caracterizado pelofato de ser preparado de acordo com o método da reivindicação 10.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que os compostos de anidridosuccínico de alquenila são incorporados ao papel medianteaspersão na superfície da folha após a formação da redeumedecida.

13. PRODUTO DE PAPEL COLADO, caracterizado pelofato de ser preparado de acordo com o método da reivindicação 12.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o papel é selecionado do grupoque consiste em forro de placa de parede de gesso, papelão,placa de embalagem de líquido, caixa de papelão dobrável,material para copos, papel para sacos, produtos de papelmoldados, jornal e papel de impressão.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o papel é placa de embalagemde líquido.

16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o papel é forro de placa deparede de gesso.

17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o papel é caixa de papelãodobrável.

18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o papel é material para copos.