BRPI0909829B1 - composições aperfeiçoadas de abrilhantamento óptico - Google Patents
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Description
(54) Título: COMPOSIÇÕES APERFEIÇOADAS DE ABRILHANTAMENTO ÓPTICO (73) Titular: ARCHROMA IP GMBH, Pessoa Jurídica. Endereço: NEUHOFSTRASSE 11, 4153 REINACH, SUIÇA(CH), Suíça (72) Inventor: ANDREWCLIVE JACKSON; DAVID PUDDIPHATT; CÉDRIC KLEIN.
Prazo de Validade: 20 (vinte) anos contados a partir de 12/03/2009, observadas as condições legais
Expedida em: 21/11/2018
Assinado digitalmente por:
Alexandre Gomes Ciancio
Diretor Substituto de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para COMPOSIÇÕES APERFEIÇOADAS DE ABRILHANTAMENTO ÓPTICO.
A presente invenção refere-se a composições que conferem efeitos superiores de abrilhantamento óptico quando aplicadas à superfície de papel na prensa de colagem (size press).
ANTECEDENTES
Um alto nível de brancura é um parâmetro importante para o usuário final de produtos de papel. As matérias-primas mais importantes da indústria de fabricação de papel são celulose, polpa e lignina, que absorvem naturalmente a luz azul e, consequentemente, são de cor amarelada e conferem uma aparência fosca ao papel. Usam-se abrilhantadores ópticos na indústria de fabricação de papel para compensar a absorção de luz azul por absorção de luz UV com um comprimento de onda máximo de 350 - 600 nm e sua conversão em luz azul visível com um comprimento de onda máximo de 440 nm.
Na fabricação de papel, os abrilhantadores ópticos podem ser adicionados na extremidade úmida da máquina de papel ou à superfície do papel, ou em ambos os pontos. Em geral, não é possível conseguir os níveis de brancura requeridos de papéis de qualidade superior pela adição apenas na extremidade úmida.
Um método comum de adição do abrilhantador óptico à superfície do papel é por aplicação de uma solução aquosa do abrilhantador óptico na prensa de colagem (size press) juntamente com um agente de colagem, tipicamente um amido nativo ou um amido enzimático ou quimicamente modificado. Uma folha de papel pré-formada é passada através de dois rolos tipo nip (two-roll nip), a entrada do nip sendo inundado com a solução de colagem. O papel absorve parte da solução, o restante sendo removido do nip.
Além de amido e abrilhantador óptico, a solução de colagem pode conter outras substâncias químicas destinadas a conferir propriedades específicas. Essas incluem agentes antiespuma, emulsões de cera, corantes, pigmentos e sais inorgânicos.
Para atingir níveis de brancura mais elevados, despendeu-se um esforço considerável no desenvolvimento de novos abrilhantadores ópticos.
Vide, por exemplo, o Kokai 62-106965 japonês, o Pedido PCT WO
98/42685, a patente U.S. n° 5.873.913 e a patente europeia n° 1.763.519.
A GB 1.239.818 descreve abrilhantadores ópticos hexassulfonados derivados de triazinilaminoestilbenos. Os exemplos 1 a 6 descrevem seus sais de sódio. O magnésio só é mencionado em uma lista de possíveis contraíons para os abrilhantadores ópticos hexassulfonados, e o amido como um componente em uma composição de colagem de superfície também só é mencionado em uma lista de possíveis agentes aglutinantes.
Ainda há demanda por meios mais eficientes para conseguir elevados níveis de brancura no papel.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
Surpreendentemente, foi descoberto que abrilhantadores ópticos de fórmula (1), quando aplicados à superfície de papel em combinação com sais de magnésio em uma composição de colagem de amido, proporcionam efeitos maiores de branqueamento. Partes significam partes em peso a seguir, caso não especificado de outra forma.
A presente invenção apresenta, portanto, um método para abrilhantar papel na prensa de colagem (size press), caracterizado pelo fato de que a composição de colagem compreende:
(a) pelo menos um abrilhantador óptico de fórmula (1):
em que:
1¾
Ri é hidrogênio ou SO3M,
R2 é hidrogênio ou SO3M,
R3 é hidrogênio, Cm alquila, C2-3 hidroxialquila, CH2CO2M,
CH2CH2CONH2 ou CH2CH2CN,
R4 é Cm alquila, C2-3 hidroxialquila, CH2CO2M, CH(CO2M)CH2CO2M ou CH(CO2M)CH2CH2CO2M, benzila ou
R3 e R4, juntamente com o átomo de nitrogênio vizinho, significam um anel morfolina, e
M é hidrogênio, um cátion de metal álcali, amônio, monometil-diC2-C3-hidroxialquil amônio, dimetil-mono-C2-C3-hidroxialquil amônio, amônio que é mono, di ou trissubstituído por um radical C2-C3 hidroxialquila, ou misturas dos ditos compostos, (b) um sal de magnésio; e (c) um agente aglutinante, que é selecionado do grupo que consiste em amido nativo, amido enzimaticamente modificado e amido quimicamente modificado;
0,1 a 15 partes de componente (b) estando presentes por parte de componente (a).
Compostos preferidos de fórmula (1) são aqueles em que R3 representa hidrogênio, metila, etila, n-propila, isopropila, β-hidroxietila, βhidroxipropila, CH2CO2M, CH2CH2CONH2 ou CH2CH2N, e R4 representa metila, etila, n-propila, isopropila, 2-butila β-hidroxietila, β-hidroxipropila, CH2CO2M, CH(CO2M)CH2CO2M, CH(CO2M)CH2CH2CO2M ou benzila.
Abrilhantadores ópticos de fórmulas (2) e (3) são exemplos específicos dos abrilhantadores ópticos de fórmula (1), mas a invenção não se limita a esses dois exemplos específicos.
(2)
SOJJa
O sal de magnésio pode ser, por exemplo, acetato de magnésio, brometo de magnésio, cloreto de magnésio, formiato de magnésio, iodeto de magnésio, nitrato de magnésio, sulfato de magnésio ou tiossulfato de magnésio. De preferência, o sal de magnésio é cloreto de magnésio, sulfato de magnésio ou tiossulfato de magnésio. Mais preferivelmente, o sal de magnésio é cloreto de magnésio.
De preferência, 0,15 a 10 partes de componente (b) estão presentes por parte de componente (a). Mais preferivelmente, 0,4 a 5 partes de componente (b) estão presentes por parte de componente (a).
Para o tratamento de papel na prensa de colagem (size press), podem-se usar composições de colagem contendo de 0,2 a 30, de preferência de 1 a 15 gramas por litro de abrilhantador óptico. A composição de colagem também contém um agente aglutinante em uma concentração de, de preferência, 2 a 15% em peso, com base no peso total da composição de colagem. O pH está tipicamente na faixa de 5 - 9, de preferência 6-8.
O agente aglutinante ou goma é selecionado do grupo que consiste em amido nativo, amido enzimaticamente modificado e amido quimicamente modificado. Amidos modificados são, de preferência, amido oxidado, amido hidroxietilado ou amido acetilado. O amido nativo é, de preferência, um amido aniônico, um amido catiônico ou um amido anfotérico. Embora a fonte de amido possa ser qualquer uma, de preferência as fontes de amido são milho, trigo, batata, arroz, tapioca ou sagu. Um ou mais aglutinantes secundários podem estar presentes, de preferência álcool polivinílico ou carbo5 ximetilcelulose.
Uma matéria adicional da invenção é um processo para o abriIhantamento óptico de papel, compreendendo as etapas de:
a) aplicação da composição de colagem ao papel,
b) secagem do papel tratado.
De preferência, um agente antiespuma, uma emulsão de cera, um corante e/ou um pigmento é adicionado à composição de colagem.
Os exemplos a seguir explicarão a presente invenção em maiores detalhes. Caso não indicado de outra forma,% e partes estão em peso.
EXEMPLO 1
Preparam-se composições de colagem pela adição de um abriIhantador óptico de fórmula (2), em uma quantidade suficiente para se atingir uma faixa de concentrações finais de 2,5 a 12,5 g/L de abrilhantador óptico, a uma solução aquosa sob agitação de cloreto de magnésio (a concentração final é de 8 g/L) e um amido de batata oxidado aniônico (Perfectamyl A4692 da AVEBE B.A.) (a concentração final é de 50 g/L) a 60°C.
A solução de colagem é deixada resfriar, então, vertida entre os rolos em movimento de uma prensa de colagem (size press) laboratorial e aplicada a uma folha de base de papel alvejado e engomado comercial a 75 g/m2 de AKD (dímero de alquil ceteno). O papel tratado é secado durante 5 minutos a 70°C em um secador de leito plano. O papel seco é deixado condicionar, então, medido quanto à brancura CIE em um espectrofotômetro Elrepho calibrado.
O exemplo é repetido tanto na ausência de cloreto de magnésio, isto é, apenas o sal sódico do abrilhantador óptico está presente, quanto com o cloreto de magnésio substituído por uma quantidade equivalente de cloreto de cálcio.
Os resultados estão resumidos na tabela 1 e demonstram claramente a vantagem de se usar cloreto de magnésio com relação ao uso de cloreto de cálcio e com relação ao uso apenas do sal sódico do abrilhantador óptico para se atingirem níveis de brancura mais elevados. A natureza sur6 preendente da invenção também é ilustrada pela observação de que sais cloreto de outros íons metálicos divalentes do Grupo II, como cloreto de cálcio, têm um impacto até negativo sobre o efeito branqueador do abrilhantador óptico.
TABELA 1
| Abrilhantador óptico (2) (g/L de substância ativa) | Cloreto de magnésio (g/L) | Cloreto de cálcio (g/L) | Brancura CIE |
| 0 | 0 | 0 | 104,6 |
| 0 | 8 | 0 | 104,7 |
| 0 | 0 | 8 | 104,8 |
| 2,5 | 0 | 0 | 122,3 |
| 2,5 | 8 | 0 | 126,7 |
| 2,5 | 0 | 8 | 123,4 |
| 5,0 | 0 | 0 | 128,3 |
| 5,0 | 8 | 0 | 133,1 |
| 5,0 | 0 | 8 | 128,0 |
| 7,5 | 0 | 0 | 129,8 |
| 7,5 | 8 | 0 | 133,7 |
| 7,5 | 0 | 8 | 128,6 |
| 10,0 | 0 | 0 | 131,1 |
| 10,0 | 8 | 0 | 134,5 |
| 10,0 | 0 | 8 | 128,2 |
| 12,5 | 0 | 0 | 130,6 |
| 12,5 | 8 | 0 | 134,2 |
| 12,5 | 0 | 8 | 127,3 |
EXEMPLO 2
Preparam-se composições de colagem pela adição de um abriIhantador óptico de fórmula (3), em uma quantidade suficiente para se atingir uma faixa de concentrações finais de 2,0 a 10,0 g/L de abrilhantador óptico, 10 a uma solução aquosa sob agitação de cloreto de magnésio (a concentração final é de 8 g/L) e um amido de batata oxidado aniônico (Perfectamyl A4692 da AVEBE B.A.) (a concentração final é de 50 g/L) a 60°C.
A solução de colagem é deixada resfriar, então, vertida entre os rolos em movimento de uma prensa de colagem (size press) laboratorial e 15 aplicada a uma folha de base de papel alvejado e engomado comercial a 75 g/m2 de AKD (dímero de alquil ceteno). O papel tratado é secado durante 5 minutos a 70°C em um secador de leito plano. O papel seco é deixado condicionar, então, medido quanto à brancura CIE em um espectrofotômetro Elrepho calibrado.
O exemplo é repetido tanto na ausência de cloreto de magnésio, isto é, apenas o sal sódico do abrilhantador óptico está presente, quanto com o cloreto de magnésio substituído por uma quantidade equivalente de cloreto de cálcio.
Os resultados estão resumidos na tabela 2 e demonstram claramente a vantagem de se usar cloreto de magnésio para se atingirem níveis de brancura mais elevados em comparação com quando o abrilhantador óptico está presente apenas como o sal sódico.
TABELA 2
| Abrilhantador óptico (3) (g/L de substância ativa) | Cloreto de magnésio (g/L) | Cloreto de cálcio (g/L) | Brancura CIE |
| 0 | 0 | 0 | 104,6 |
| 0 | 8 | 0 | 104,7 |
| 0 | 0 | 8 | 104,8 |
| 2,0 | 0 | 0 | 119,2 |
| 2,0 | 8 | 0 | 122,5 |
| 2,0 | 0 | 8 | 121,5 |
| 4,0 | 0 | 0 | 127,2 |
| 4,0 | 8 | 0 | 131,1 |
| 4,0 | 0 | 8 | 127,9 |
| 6,0 | 0 | 0 | 131,1 |
| 6,0 | 8 | 0 | 135,4 |
| 6,0 | 0 | 8 | 131,6 |
| 8,0 | 0 | 0 | 133,7 |
| 8,0 | 8 | 0 | 138,1 |
| 8,0 | 0 | 8 | 133,5 |
| 10,0 | 0 | 0 | 136,0 |
| 10,0 | 8 | 0 | 139,7 |
| 10,0 | 0 | 8 | 134,7 |
EXEMPLO 3
Preparam-se composições de colagem pela adição de um abrilhantador óptico de fórmula (3), em uma quantidade suficiente para se atingir uma faixa de concentrações finais de 0 a 12,5 g/L de abrilhantador óptico, a soluções aquosas sob agitação de cloreto de magnésio (as concentrações 15 finais são de 6,25 e 12,5 g/L) e um amido de milho oxidado aniônico (concentração final de 50 g/L) (Amido Penford 260) a 60°C. Cada solução de colagem é deixada resfriar, então, vertida entre os rolos em movimento de uma prensa de colagem (size press) laboratorial e aplicada a uma folha de base de papel alvejado e engomado comercial a 75 g/m2 de AKD (dímero de alquil ceteno). O papel tratado é secado durante 5 minutos a 70°C em um secador de leito plano.
O papel seco é deixado condicionar, então, medido quanto à brancura CIE em um espectrofotômetro Auto Elrepho calibrado. Os resultados são mostrados na tabela 3.
EXEMPLO 4
Preparam-se composições de colagem pela adição de um abriIhantador óptico de fórmula (3), em uma quantidade suficiente para se atingir uma faixa de concentrações finais de 0 a 12,5 g/L de abrilhantador óptico, a soluções aquosas sob agitação de tiossulfato de magnésio hexa-hidratado (as concentrações finais são de 10 e 20 g/L) e um amido de milho oxidado aniônico (concentração final de 50 g/L) (Amido Penford 260) a 60°C. A solução de colagem é deixada resfriar, então, vertida entre os rolos em movimento de uma prensa de colagem (size press) laboratorial e aplicada a uma folha de base de papel alvejado e engomado comercial a 75 g/m2 de AKD (dímero de alquil ceteno). O papel tratado é secado durante 5 minutos a 70°C em um secador de leito plano.
O papel seco é deixado condicionar, então, medido quanto à brancura CIE em um espectrofotômetro Auto Elrepho calibrado. Os resultados são mostrados na tabela 3.
TABELA 3
| Brancura CIE | |||||
| Abrilhantador óptico (3) (g/L de substância ativa) | Sem sal de Mg, isto é, apenas sal de Na | Sal de magnésio adicionado | |||
| Cloreto de magnésio (g/L) (exemplo 3) | Tiossulfato de magnésio hexa-hidratado (g/L) (exemplo 4) | ||||
| 6,25 | 12,5 | 10,0 | 20,0 | ||
| 0 | 102,8 | 102,9 | 103,5 | 102,2 | 102,7 |
| 2,5 | 119,6 | 122,4 | 125,5 | 125,1 | 123,6 |
| 5,0 | 128,9 | 131,1 | 132,5 | 132,9 | 132,7 |
| 7,5 | 135,1 | 136,3 | 137,9 | 137,7 | 137,9 |
| 10,0 | 139,2 | 140,9 | 141,4 | 141,1 | 141,0 |
| 12,5 | 141,1 | 142,3 | 142,8 | 142,4 | 142,4 |
Os resultados demonstram claramente a vantagem de se usar cloreto de magnésio ou tiossulfato de magnésio para atingir níveis de brancura mais elevados em comparação com quando o abrilhantador óptico está presente apenas como o sal sódico.
Claims (10)
1. Composição de colagem para papel, caracterizada pelo fato de que a composição de colagem compreende:
(a) pelo menos um abrilhantador óptico de fórmula (1):
em que:
Ri é hidrogênio ou SO3M.
R2 é hidrogênio ou SO3M.
R3 é hidrogênio, C1-4 alquila, C2-3 hidroxialquila, CH2CO2M, CH2CH2CONH2 ou CH2CH2CN,
R4 é C1-4 alquila, C2-3 hidroxialquila, CH2CO2M, CH(CO2M)CH2CO2M ou CH(CO2M)CH2CH2CO2M, benzila ou
R3 e R4, juntamente com o átomo de nitrogênio vizinho, significam um anel morfolina, e
M é hidrogênio, um cátion de metal álcali, amônio, monometil-diC2-C3-hidroxialquil amônio, dimetil-mono-C2-C3-hidroxialquil amônio, amônio que é mono, di ou trissubstituído por um radical C2-C3 hidroxialquila, ou misturas dos ditos compostos, (b) um sal de magnésio; e (c) um agente aglutinante, que é selecionado do grupo que consiste em amido nativo, amido enzimaticamente modificado e amido quimicamente modificado;
0,1 a 15 partes de componente (b) estando presentes por parte de componente (a).
Petição 870180125423, de 03/09/2018, pág. 5/11
2. Composição de colagem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que R3 representa hidrogênio, metila, etila, npropila, isopropila, β-hidroxietila, β-hidroxipropila, CH2CO2M, CH2CH2CONH2 ou CH2CH2CN, e R4 representa metila, etila, n-propila, isopropila, 2-butila βhidroxietila, β-hidroxipropila, CH2CO2M, CH(CO2M)CH2CO2M,
CH(CO2M)CH2CH2CO2M ou benzila.
3. Composição de colagem, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que de 0,15 a 10 partes de componente (b) estão presentes por parte de componente (a).
4. Composição de colagem, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que de 0,4 a 5 partes de componente (b) estão presentes por parte de componente (a).
5. Composição de colagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o componente (b) é acetato de magnésio, brometo de magnésio, cloreto de magnésio, formiato de magnésio, iodeto de magnésio, nitrato de magnésio, sulfato de magnésio ou tiossulfato de magnésio.
6. Composição de colagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o componente (b) é cloreto de magnésio.
7. Composição de colagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o componente (b) é tiossulfato de magnésio.
8. Composição de colagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a quantidade de agente aglutinante é de 2 a 15% em peso, com base no peso total da composição de colagem.
9. Processo para o abrilhantamento óptico de papel, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:
a) aplicação da composição de colagem como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8 ao papel,
b) secagem do papel tratado.
Petição 870180125423, de 03/09/2018, pág. 6/11
10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa adicional de adição de um agente antiespuma, emulsão de cera, corante e/ou um pigmento à composição de colagem.
Petição 870180125423, de 03/09/2018, pág. 7/11
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