BRPI1009542B1

BRPI1009542B1 - Método e composição química para melhorar a eficiência de polpa mecânica

Info

Publication number: BRPI1009542B1
Application number: BRPI1009542-0A
Authority: BR
Inventors: Prassad Duggirala; Sergey M. Shevchenko; Sergey M Shevchenko
Original assignee: Nalco Company
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2020-06-02
Also published as: RU2011135609A; US20100224333A1; JP2012519785A; KR101718557B1; CN102348848A; BRPI1009542A2; EP2406425B1; CA2753944C; KR20110128915A; EP2406425A1; WO2010104725A1; CA2753944A1; JP5669762B2; RU2530386C2

Abstract

método e composição química para melhorar a eficiência de polpa mecânica a invenção provê uma composição de matéria e um método, que intensificam o processo de polpar mecanicamente precursores de papel. a composição de matéria inclui uma pequena quantidade de um agente redutor e uma fonte de álcali. quando adicionado ao material polpado, por exemplo, aparas de madeira, antes ou durante polpagem mecânica, a composição reduz o custo de energia da operação. além disso, não somente a composição também não reduz o brilho de polpa, como a composição também pode identificar a eficácia de processos subsequentes de alvejamento.

Description

MÉTODO E COMPOSIÇÃO QUÍMICA PARA MELHORAR A EFICIÊNCIA DE

POLPA MECÂNICA

Referência remissive a pedidos relacionados

Nenhuma.

Declaraçao referente à pesquisa ou desenvolvimento patrocinado pelo governo federal

Não aplicável.

Antecedentes da invenção

A presente invenção refere-se à melhora de qualidade de fibra e eficiência de processo em polpagem mecânica. Mais especificamente, a invenção refere-se ao uso de composições químicas especiais como combinações de um produto químico redutivo e um quelante em um meio alcalino para melhorar a eficiência de processo e brilho de um produto de papel produzido de um material de polpa fabricado em tal processo. A invenção tem relevância específica para diminuir esgotamento, fornecer economia de produto químico e energia, e aumentar brilho de produtos de papel.

A polpagem mecânica é um método comum para produzir polpa. Uma vantagem que a polpagem mecânica tem em relação a outros métodos de polpagem é que o processo de polpagem não resulta em perda significativa de massa. Operações de polpagem mecânica são infelizmente muito intensas em energia e tendem a produzir polpas com baixa resistência. O tratamento químico, como alcalinização, é às vezes utilizado para aumentar a resistência e poupar energia, à custa de brilho. Várias tecnologias são atualmente postas em prática em polpagem mecânica para fabricar produtos como madeira triturada por pedra (SGW),

2/26 madeira triturada pressurizada refinador (RMP), RMP pressurizada (PGW), polpa mecânica de (PRMP), termo-RMP (TRMP), e polpa termo-mecânica (TMP).

Um método atualmente conhecido de reduzir energia necessária em polpagem a-lcalizaçao que leva à redução de esgotamento método da técnica anterior comum de reduzir a mecânica é através da polpa.

de esgotamento de polpa é adicionar álcali a aparas de madeira durante processo de polpagem mecânica. Infelizmente, a adição de 10 álcali a aparas de madeira também causa queda no brilho do papel resultante. Para compensar por essa queda de brilho, alvejante adicional deve ser adicionado durante o estágio de alvejamento do processo de fabricação de papel desse modo reduzindo ou eliminando qualquer economia geral em 15 custo.

Como resultado, fabricantes de papel são forçados a fazer uma troca indesejável. Deve escolher reduzir custos de energia, porém aceitar perda em brilho ou devem utilizar alvejante adicional e sacrificar economia em custo. Desse 20 modo, há necessidade evidente por uma tecnologia que forneça economia de energia sem prejudicar as propriedades ópticas de papel feito dessa polpa.

Sumário da invenção

Pelo menos uma modalidade da invenção é dirigida 25 a uma composição e um método de seu uso. A composição melhora o processo de fabricação de papel. A composição compreende uma base, uma pequena quantidade de um produto químico redutivo forte, e um agente quelante. A composição é adicionada ao processo de fabricação de papel antes ou 30 durante a polpagem mecânica de aparas de madeira. A

3/26 composição diminui o consumo de energia em fabricação de ^J polpa, porém não induz uma diminuição líquida em brilho de papel produzido da polpa de papel quando comparado com papel similarmente produzido de polpa de papel similar que 5 não teve a composição adicionada a suas aparas de madeiras.

A composição pode ser uma solução ou pasta aquosa capaz de ser aplicada em qualquer estágio do processo de polpagem mecânica, antes ou durante refinação, por exemplo, em uma operação de lavagem de aparas de madeira, soaking de 10 aparas, pulverizada sobre as aparas, e pode ser capaz de ser adicionada diretamente em um refinador.

Pslo menos uma modalidade da invenção é dirigida a uma composição em que a base é selecionada da lista que consiste em: um hidróxido de metal alcalino ou alcalino 15 terroso como hidróxido de sódio, hidróxido de magnésio e qualquer combinação dos mesmos. Uma composição preferida pode induzir a polpa resultante a ser mais eficazmente alvejada por peróxido ou alvejamento por hidrossulfito incluindo, porém não limitado ao tratamento com hidróxido 20 de magnésio. O tratamento de aparas de madeira antes ou durante polpagem mecânica com pequenas quantidades de hidróxido de magnésio, ativa a polpa para alvejamento subsequente, especificamente alvejamento com peróxido.

Pelo menos uma modalidade da invenção é dirigida 25 a uma composição na qual o produto químico redutivo é selecionado da lista que consiste em: hidrossulfitos solúveis em água (ditionitas), sulfitos, bissulfitos, metabissulfitos, ácido formidinesulfínico, sais de ácido formidinesulfínico, boroidretos, fosfinas, sais terciárias 30 de fosfônio; mais especificamente, hidrossulfitos de metal

4/26 alcalino ou metal alcalino terroso, boroidretos, hidrossulfito de sodio, boroidreto de sódio e qualquer combinação dos mesmos. O agente quelante pode ser um quelante de íon de metal de transição selecionado da lista que consiste em: hidroxiácidos orgânicos, aminofosfonatos, aminofosfatos, aminocarboxilaos; mais especificamente, sais de DTPA, sais de EDTA, sais de DTMPA, e qualquer combinação dos mesmos.

Descrição detalhada da invenção

As seguintes definições são fornecidas para determinar como os termos utilizados nesse pedido e em particular como as reivindicações devem ser interpretadas. A organização das definições é por conveniência somente e não pretende limitar quaisquer das definições em qualquer categoria específica.

CSF significa esgotamento padrão canadense como descrito por métodos TAPPI e padrões e medido em milímetros.

Esgotamento significa a medida da taxa na qual uma suspensão de polpa pode ser drenada, e é tipicamente medida de acordo com o teste de Esgotamento padrão canadense, como definido por métodos e padrões TAPPI Alterações em esgotamento podem resultar tanto de alterações químicas como de físicas em polpa.

Polpagem mecanica significa uma alteração física causada por converter toros e aparas de madeira de polpa em polpa pelo uso de energia mecânica.

Polpagem quimimecânica significa uma alteração química brande que ocorrem em um processo de refinação de apara ou trituração de madeira. Polpagem quimimecânica

5/26 melhora comumente a resistência do papel ou facilita a produção de papel.

Madeira pulverizada de refinador significa polpa mecânica feita com um moinho e colocada através de um tratamento de fricção, escovação, trituração, desgaste ou corte em uma máquina de processador de fábrica de papel chamada refinador.

Polpa mecânica de refinador significa polpa feita pelo processamento de aparas de madeira não tratadas em refinadores atmosféricos mecânicos.

Refinador significa uma máquina para tratamento mecânico de fibras em fábricas de papel e polpa quando fricção, escovação, trituração, desgaste ou corte é desejado para processar ou transmitir certas propriedades à pasta de polpa acabada e a folha formada na máquina de papel.

Quantidade pequena significa uma concentração de um aditivo adicionado a uma suspensão de polpa de papel, que é insuficiente para induzir quaisquer alterações químicas substanciais na polpa que são normalmente associadas à polpagem quimimecânica.

É sabido que causar uma alteração em esgotamento, normalmente causada por alcalização, pode reduzir a energia necessária no processo de polpagem (vide, por exemplo, o pedido publicado US 2008/0105392). Pelo menos em uma modalidade, quantidades muito pequenas de produtos químicos sao adicionadas a aparas de madeira que resulta em baixos custos de energia quando as aparas de madeira são mecanicamente polpadas. Os baixos custos de energia são o resultado de uma combinação sinergista dos produtos

6/26 químicos que tanto reduz esgotamento de polpa como melhora o brilho do papel. Normalmente, a redução de esgotamento resulta das alterações em propriedades físicas de polpa como intumescimento de fibras. Ambientes alcalinos podem causar tal intumescimento. Entretanto, como os ambientes de álcali também aumentam a oxidação e causam ionização de grupo fenólico em lignina, que está sempre presente em uma polpa de rendimento elevado (mecânica), causa amarelecimento do papel resultante. Como resultado o papel tem um brilho inferior ou mis produtos químicos de alvejamento devem ser utilizados, desse modo aumentando os custos.

Na invenção, esse problema é tratado de dois modos. Primeiramente, hidróxido de magnésio é utilizado como uma fonte de alcalinidade. O hidróxido de magnésio ativa a polpa nos estágios de alvejamento com peróxido ou hidrossulfito seguinte, desse modo aumentando o grau de brilho que resulta de alvejamento. Em segundo lugar, a reação no refinador é ajustada para ser redutiva não oxidativa. Isso também inibe qualquer perda de brilho que oxidaçao descontrolada causaria de outro modo. Além disso, um agente quelante pode ser adicionado que reduz adicionalmente qualquer amarelecimento porque imobiliza cations de metal de transição que poderíam de outro modo catalisar reações de amarelecimento. Pelo menos em uma modalidade, hidróxido de magnésio é combinado com um ou mais agentes de redução e, opcionalmente, um ou mais agentes quelantes antes da refinação ou no refinador. Pelo menos em uma modalidade, essa combinação é seguida por alvejamento com peróxido.

~ _-3

7/26

Nesse pedido os produtos químicos especiais são utilizados em quantidades muito pequenas e se acredita que operem contra a polpa somente em um nível mecânico e não em um nível quimimecânico. Devido à baixa quantidade utilizada, nenhuma alteração química significativa ocorre na polpa. A baixa quantidade de produtos químicos especiais, entretanto, é suficiente para causar a redução de esgotamento na polpa e desse modo reduz o consumo de energia durante o processo de polpagem mecânica. Como relativamente poucas alterações químicas ocorrem na polpa, esse método pode ser utilizado livremente com a maioria se não todas as técnicas atualmente conhecidas utilizadas na maioria das fábricas de operação que fabricam polpa mecânica, que incluem, porém não são limitadas a TMP, RMP, e/ou polpas baseadas em madeira pulverizada.

Pelo menos em uma modalidade, pequenas quantidades de pelo menos um produto químico redutivo e pelo menos um quelante em um meio alcalino são utilizados para tratar aparas de madeira durante fabricação de polpa mecânica. Quando esses produtos químicos são assim combinados, em vez da perda de brilho que é típica de tratamentos alcalinos, um ganho de brilho ocorre.

Pelo menos em uma modalidade, a pequena quantidade de pelo menos um produto químico redutivo e pelo menos um quelante em um meio alcalino, aplicado antes de ou no estágio de refinaçao, aumenta o processo de alvejamento realizado posteriormente no processo de fabricação de papel. Pelo menos em uma modalidade, os produtos químicos especiais adicionados antes de ou no estágio de refinação (por exemplo, hidróxido de magnésio individualmente ou em

8/26 uma mistura com produto(s) químico(s) redutivo(s) e, opcionalmente, quelante(s)) induzem ativação de polpa em direção a alvejamento subsequente, que então exige menos materiais de alvejamento para obter o mesmo grau de brilho.

Pelo menos em uma modalidade, o alvejamento é alvejamento com peróxido ou hidrossulfito.

Pelo menos em uma modalidade, pelo menos uma das fontes de álcali é hidróxido de magnésio (MH) . Pelo menos em uma modalidade, o MH é utilizado por si só, e o efeito 10 positivo sobre brilho é observado após o estágio de alvejamento de peróxido ou hidrossulfito. Pelo menos em uma modalidade, o MH é combinado com hidrossulfito de sódio e um que1ante.

Pelo menos em uma modalidade, pelo menos um dos 15 produtos químicos redutivos é hidrossulfito de sódio (SH).

Pelo menos em uma modalidade, o SH é combinado com hidróxido de magnésio e um quelante. Pelo menos em uma modalidade, pequenas quantidades de um produto químico redutivo forte como SH com ou sem boroidreto de sódio (BH) 2 0 são combinados com MH. Pelo menos em uma modalidade, pequenas quantidades de um produto químico redutivo forte como SH com ou sem BH são combinados com hidróxido de sódio.

Pelo menos em uma modalidade, pelo menos um dos 25 produtos químicos redutivos é uma quantidade muito pequena de BH. Pelo menos em uma modalidade, o BH é combinado com hidrossulfito de sódio e um quelante. Pelo menos em uma modalidade a fonte de álcali é MH. Pelo menos em uma modalidade, uma pequena quantidade de um produto químico 30 redutivo forte como SH com ou sem BH são combinados com MH.

9/26

Esse método faz uso de produtos químicos comumente disponíveis em fábricas de papel, porém utiliza os mesmos em um modo novo. Como mostrado nas seguintes referências, embora o uso de BH e hidrossulf ito seja 5 conhecido na fabricação de papel, tem sido utilizado somente em processos de alvejamento, sob condições neutras ou levemente acidas, e em processos de polpagem Kraft, e não em processos de polpagem mecânica, (vide, por exemplo, as patentes e pedidos de patente: US 5.129.987, EP 141826, 10 US 2004/0000380, EP 485074, WO 88010334, EP 00027369, DE 2826821, JP 48038328, bem como artigos de jornais: Premix: a novel process for improving bleaching of mechanical pulps for using a mixture of reductive agents, Wasshausen, J. e outros, Pulp & Paper Canada, (2006), 15 volume 107 edição 3, páginas 44-47 e New hdydrosulfite route reduces groundwood bleach costs, Sellers, F.G. Pulp & Paper (1973) volume 47 edição 12, páginas 8-82.

Além disso, alvejamento com peróxido auxiliado por boroidreto de sódio é revelado em Further Understanding 20 of sodium borohydride assisted peroxide bleaching of mechanical pulps, He, Zh. , Appita Journal (2005), volume 58 edição 1, páginas 72-76. 0 uso direto de BH como um produto químico alvejante é revelado em US 2004/000380 WO 1996/020308, e WO 90011403 e seu uso como um produto 25 químico de pré-alvejamento/alvejamento em multi-estágios é revelado em WO 01059205. O uso de quantidades grandes (13%) de BH em polpagem Kraft foi descrito em Determination of Kraft NaBH4 pulping condition of Uldag fir, por Akgul, M., Pakistan Journal of Biological Sciences (2006) volume 30 9, página 13. Finalmente, o pré-tratamento de aparas de

10/26 madeira com vários produtos químicos para cozimento de sulfito e Kraft é descrito em DE 1955641 e DE 2105324.

O uso de hidróxido de magnésio no refinador é descrito entre outros lugares no pedido de patente chinesa CN2008-10014053 20080123. Essa descrição é dirigida a um processo conhecido como alvejamento de refinador conduzido com Mg(OH)₂ e peróxido de hidrogênio. Nenhuma dessas referências descreve o uso de hidróxido de magnésio em polpagem mecânica, por si só ou em combinação com pequenas quantidades de produtos químicos redutivos, ou uso desses produtos químicos em operações de polpagem mecânica em um ambiente básico.

US 4.324.612 discute o uso de ditionita de sódio que é adicionada a um jato de pulverização aplicado em uma superfície de pedra na preparação de polpa de abeto de madeira pulverizada com pedra, alvejada, que é então seguido por alvejamento adicional da polpa peneirada em uma torre de peróxido. Essa referência, entretanto, não inclui o uso de base para economia de energia e não menciona o uso de magnésio.

US 5.129.987 discute alvejamento de refinador com hidrossulfito de sódio alcalino. Essa referência, entretanto, é essencialmente um processo de alvejamento de alta consistência que envolve doses elevadas do hidrossulfito típico de procedimentos de alvejamento.

WO 9722749 discute um método de reduzir a energia em um processo de polpagem, porém envolve ajustar o pH e procedimento de tratamento diferente geral que é direcionado à estrutura cristalina de celulose.

US 5.338.402 utiliza produtos químicos similares

11/26 para a invenção, porém somente em quantidades grandes o bastante para polpagem quimimecânica, alvejando propriedades de polpa diferentes, e sob condições de processo diferentes. Por exemplo, menciona CTMP de fabricação que envolve cozimento em uma temperatura igual a ou maior do que 100 C utilizando um agente de redução mais eletronegativo do que o íon de sulfito juntamente com sulfito de sódio ou bissulfito ou uma mistura de dióxido de enxofre e hidróxido de sódio. O agente de redução pode ser dióxido de tiouréia, boroidreto de sódio ou ditionita de sódio.

Outra fonte da técnica anterior descreve um processo de pré-tratamento de multi-estágios envolvendo um agente de redução, porém é diferente do processo de uma etapa inventivo. A fonte descreve produzir polpa alvejada de aparas de madeira através de um processo que envolve o pré-tratamento das aparas primeiramente com pelo menos um agente de redução (por exemplo, com uma mistura de sulfito de sódio e boroidreto de sódio) e então com uma solução de peróxido alcalino. Os pré-tratamentos foram seguidos por desfibração de refinador. (Brightening of doulgass-Fir groundwood, Btz, R.G., Styan G.E., Pulp Paper Magazine Canada (1974) volume 75, páginas 111-114).

Em outra técnica anterior, a energia gasta na refinação mecânica e trituração de polpas de madeira pulverizada foi proposta ser reduzida enquanto melhora as propriedades de resistência e brilho pela adição de ditionita de sódio diretamente ao refinador ou pilha refinadora. (Treatment of Mechanical Wood pulp with reductive bleaching chemicals in refiners, Melzer, J.;

12/26

Auhorn, W., Wochenblatt fur Papierfabrikatin (1986), volume

114, número 8, páginas 257-260. Esse método é, entretanto, diferente do processo inventivo porque não tem ãlcali, utiliza muito mais hidrossulfito e essencialmente é um alvejamento de refinador de hidrossulfito.

Pelo menos em uma modalidade embora os produtos químicos especiais escureçam a polpa, o papel resultante não é escuro. A polpa é escurecida devido à alcalização. Entretanto, como os produtos químicos especiais ativam a polpa, o processo de subsequentemente alvejar a polpa mecânica escurecida é aumentado e menos alvejante é necessário. Esse método é particularmente eficaz com hidróxido de magnésio como a fonte de ãlcali, e quando o alvejamento é realizado por alvejamento de peróxido. A ativação de polpa direcionada a alvejamento pós-refinador pode ser obtida por aplicação de hidróxido de magnésio individualmente.

Pelo menos em uma modalidade, antes da polpa mecânica ser submetida à alvejamento de peróxido ou alvejamento de hidrossulfito, hidróxido de magnésio e hidrossulfito de sódio são combinados com a polpa mecânica em um refinador para produzir polpa mecânica mais brilhante. Pelo menos em uma modalidade, um quelante também é adicionado a aparas de madeira antes da operação de refinação ou no refinador.

Pelo menos em uma modalidade, o produto químico especial é hidróxido de magnésio, opcionalmente com um quelante. Os requerentes descobriram que, ao contrário de hidróxido de sódio, hidróxido de magnésio melhora brilho de polpa após alvejamento com hidrossulfito e, especialmente

13/26 com peróxido por ativação de polpa em direção a esses processos, enquanto brilho pós-refinação imediato pode ainda diminuir.

Pelo menos em uma modalidade, os produtos químicos especiais tem a forma de uma solução aquosa ou pasta que pode ser alimentada diretamente ao refinador ou pulverizada sobre aparas de madeira.

Pelo menos em uma modalidade, os produtos químicos especiais tem a forma de uma solução aquosa ou pasta que pode ser aplicada em aparas de madeira durante operações de soaking ou lavagem.

O acima pode ser entendido de forma melhor por referência ao seguinte exemplo, que é apresentado para fins de ilustração e não pretende limitar o escopo da invenção.

Vários métodos apresentados abaixo, foram utilizados para simular o ambiente no qual a invenção pode ser posta em prática. Amostras de polpa foram obtidas de fábricas da parte meio oeste dos Estados Unidos e de fábricas da Europa (madeira resinosa TMP, TMP I^a e 2 ^arejeições) . As doses se baseiam em ativos a menos que mencionado de outro modo. DTPA foi sempre utilizado em uma forma de uma solução a 38% (normalmente utilizado na indústria) e as doses se referem a essa solução.

Teste A. Condiçoes de choque de temperatura elevada: composições baseadas em boroidreto com hidróxido de sódio

Testes experimentais foram realizados sob condições de choque de temperatura úmida simulando aquelas em um refinador onde o tratamento mecânico ocorre. As amostras de TMP foram colocadas em autoclaves de aço

14/26 inoxidável e os produtos químicos adicionados em água de modo que a consistência final era 3-5% de polpa seca em pasta. As amostras foram mantidas a 150°C por 10 minutos em um cenário de autoclave giratório, resfriadas, lavadas, o pH medido e tiveram toalhas feitas das mesmas. O pH em todas as amostras foram de alcalino até levemente ácido, indicando uma reação química acabada; portanto nenhuma acidificação das pastas foi necessária.

Teste B. condições de choque de temperatura moderada: composições contendo hidrossulfito com hidróxido de sódio

Testes experimentais foram realizados sob condições de choque de temperatura úmida simulando aquelas em um refinador onde o tratamento mecânico ocorre. As amostras de TMP foram colocadas em frascos desgaseifiçados sob septa (plástico macio que protege o conteúdo contra ar porém pode ser penetrado com uma agulha) e produtos químicos foram adicionados através de uma seringa em um fluxo de nitrogênio, a uma consistência total de 3,6%. As amostras foram mantidas a 80°C por 1 hora e 15 minutos em um banho de água, resfriadas, lavadas, pH medido e toalhas foram feitas após acidificação a ph 5. O pH das amostras após o processo foi levemente alcalino. Em um teste onde boroidreto de sódio foi aplicado, foi utilizado em uma forma de produto Borol da Rohm&Haas, que é (39% NaOH, 12% NaBH₄). A alcalinidade alvo (por exemplo, 0,75% NaOH, 0,25% NaBH₄, 12% NaBH₄) foi mantida por quantidades variadas de hidróxido de sódio introduzido.

Teste C. tratamento com hidrossulfito com hidróxido de sódio seguido por alvejamento

15/26

As amostras foram preparadas como descrito no teste B, lavadas, desidratadas e alvejadas sob condições padrão (70°C, 1,5% NaOH, 2% H₂O₂) . As amostras foram lavadas, e toalhas foram feitas após acidificação até pH 5.

Teste D. aperfeiçoamento de esgotamento

Um protocolo foi desenvolvido que simulou efeitos tanto mecânicos como de temperatura do processo termomecânico melhores do que apenas um tratamento de temperatura de choque. A polpa foi misturada com os produtos químicos a 10% de consistência e então refinada em um refinador de polpa de laboratório do tipo PFI (150°C). a seguir a polpa foi diluída a 3% e exposta a calor como descrito no teste A. Esgotamento (CSF) da polpa tratada na presença de 0,75 - 1% NaOH foi aproximadamente 20 ml mais baixo do que no controle e; boroidreto e DTPA não afetaram o resultado.

Teste E. condições de choque de temperatura elevada: composições contendo hidrossulfito com hidróxido de magnésio

Um teste de brilho foi conduzido sob condições de choque de temperatura úmida simulando aquelas no refinador (sem tratamento mecânico) . As amostras de TMP foram colocadas em sacos de plástico e misturadas bem com hidróxido de magnésio e DTPA. Os sacos foram abertos, e as amostras transferidas para autoclaves de aço inoxidável e desgaseifiçados com nitrogênio, por 7 minutos cada. Os produtos químicos restantes foram adicionados através de uma seringa no volume da polpa em um fluxo de nitrogênio. As amostras de consistência a 5% foram mantidas a 150°C por 10 min. em um cenário de autoclave giratório, resfriadas,

16/26 lavadas, pH medido e toalhas foram feitas ou a polpa foi subsequentemente alvejada. O pH em todas as amostras foi de alcalino até levemente acido, indicando uma reação química acabada; portanto, não foi necessária acidificação das pastas.

Teste F: condições de choque de temperatura moderada: composições contendo hidrossulfito com hidróxido de magnésio

A avaliação do efeito de produtos químicos redutivos sobre brilho foi realizada sob condições de choque de temperatura úmida simulando aquelas no refinador (sem tratamento mecânico) . As amostras de TMP foram colocadas em frascos desgaseifiçados sob septa e produtos químicos adicionados através de uma seringa, até consistência total de 5%. Hidróxido de magnésio como uma pasta diluída e DTPA foram adicionados primeiramente, misturados bem com a polpa, a seguir produtos químicos redutivos adicionados. Após mistura, as amostras foram mantidas a 80 °C por 1 h 15 min. em um banho de água, resfriadas, lavadas e pH medido e toalha feita (sem ajuste de pH) ou a polpa subsequentemente alvejada.

Teste G. tratamento com hidrossulfito com hidróxido de magnésio seguido por alvejamento de peróxido

As amostras foram preparadas como descrito no Teste E ou F, lavadas com 2L água Dl, desidratadas e alvejadas sob condições padrão (70°C, 1 h, 1,5% NaOH, 2% H₂O₂) . As amostras foram lavadas com 2L água Dl e toalhas feitos após acidificação até pH 5.

Teste H. tratamento com hidrossulfito com hidróxido de magnésio seguido por alvejamento de

17/26 hidrossulfito

As amostras foram preparadas como descrito no

teste E	ou F, lavadas	com	1L	água	DI,	desidratadas e
alvej adas	sob condições	padrão	(70°C,	1 h,	1 Na₂S₂O₄) . As
5 amostras	foram lavadas	com	2L	água	DI, e	toalhas foram
feitas.	Os resultados	dos	testes Ά-.	H são	fornecidos nas

seguintes tabelas 1-18 nas quais os parênteses ao lado do número da tabela indicam quais dados correspondem a quais 10 testes.

Tabelas

Tabela 1 (A)

Amostra	Brilho
Controle	52,10
0,5% NaOH	49,66
0,5% NaOH + 0,25% NaBH4	52,96
0,5% NaOH + 0,1% NaBH₄	51,71

Tabela 2 (A)

Amostra	Brilho
Controle	52,82
0,5% NaOH	49,64
0,5% NaOH +0,1% NaBH4	51,88
0,5% NaOH + 0,1% NaBH₄ + 0,1% DTPA	52,53
1% (CH₃)₄NOH	50,38
1% (CH₃)₄NOH +0,1% NaBH4	51,95
0,5% NaOH + 0,25% [ (HOCH₂) ₄P] ₂S0₄	51,44

Os dados das tabelas 1 e 2 demonstram que quantidades mínimas dos produtos químicos especiais podem compensar totalmente pela perda de brilho devido à

18/26 alcalização da polpa. Um quelante aumenta perceptivelmente o efeito de boroidrato.

Tabela 3(A)

Amostra	Brilho
Controle	52,42
0,75% NaOH	50,02
0,75% NaOH + 0,25% NaBH4	52,88
0,75% NaOH + 0,1% NaBH4	52,10
0,75% NaOH + 0,1% NaBH4 + 0,1% DTPA	53,13
1% NaOH + 0,25% NaBH4	51,92

Tabela 4(A)

Amostra	Brilho
Controle	52,30
0,75% NaOH	49,27
0,75% NaOH + 0,23% NaBHU	52,5
0,75% NaOH + 0,1% NaBH₄	51,62
0,75% NaOH + 0,05% NaBH₄	51,01
0,75% NaOH + 0,05% NaBH₄ + 0,05% DTPA	51,47
0,75% NaOH + 0,025% NaBH₄ + 0,05% DTPA	50,6

Os dados nas tabelas 3 e 4 demonstram que a alcalinidade ótima que pode ser aplicada sem perda de brilho é 0,75%.

Tabela 5(B)

Amostra	Brilho
Controle	55,82
0,75% NaOH	54,08
0,75% NaOH + 0,2% Na₂S₂0₄	55,02
0,75% NaOH + 0,5% Na₂S₂0₄	55,92
0,75% NaOH + 0,2% Na₂S₂0₄ + 0,05% NaBH₄	55,98

19/26

0,75% NaOH + 0,2% Na₂S₂0₄ + 0,05% NaBH₄ + 0,05% DTPA	56,21
0,75% NaOH + 0,2% Na₂S₂0₄ + 0,025% NaBI₄ + 0,05% DTPA	55,66
A tabela 5 lista o efeito sobre brilho após o tratamento térmico da polpa após a composição ser submetida à alvejamento por peróxido. As tabelas 6-9 listram os efeitos das composições (produtos de protótipo, 27% de total de sólidos) em produtos de papel. Tabela 6(C)
Amostra	Brilho
Controle	61,17
0,75% NaOH	59,78
0,75% NaOH + 0,3% Na₂S₂0₄ + 0,05% DTPA	62,33
0,75% NaOH + 0,3% Na₂S₂0₄ + 0,025% NaBH4 + 0,05% DTPA (I)	63,79
0,75% NaOH + 0,3% Na₂S₂0₄ + 0,0125% NaBH4 + 0,05% DTPA (II)	63,81
Tabela 7(C)
Amostra	Brilho
Controle	61,36
0,75% NaOH	58,90
0,75% NaOH + 0,025% NaBH₄ + 0,05% DTPA	63,46
0,75% NaOH + 0,3% Na₂S₂0₄ + 0,025% NaBH₄ + 0,05% DTPA (I)	66,38
0,75% NaOH + 0,3% Na₂S₂0₄ + 0,0125% NaBH₄ + 0,05% DTPA (II)	64,22
Tabela 8(C)
Amostra	Brilho

20/26

Controle	60,34
0,75% NaOH	58,57
0,75% NaOH + 0,3% Na₂S₂0₄ + 0,025% NaBH₄ + 0,05% DTPA	65,48
0,75% NaOH + 0,3% Na₂S₂0₄ + 0,0125% NaBH₄ + 0,05%	65,74
DTPA

As tabelas 9 e 10 fornecem o efeito de uma das composições preferidas, 19% de NaOH, 0,316% de NaBH₄, 0,48% de DTPA, 6,32% de Na₂S₂O₄ (26,1-27,2% de sólidos, depende das impurezas no hidrossulfito sólido). A composição foi 5 então diluída em pasta de polpa de papel de modo que o NaOH foi reduzido para 0,75% para polpa o.d.

Tabela 9(B)

Amostra	Brilho
Controle	49,71
0,75% NaOH	48,62
Produto de protótipo (primeira tentativa)	50,57
Produto de protótipo (segunda tentativa)	49,83
Produto de protótipo (terceira tentativa)	50,01

Tabela 10(B)

Amostra	Brilho
Controle	49,40
0,75% NaOH	46,68
Produto de protótipo (primeira tentativa)	49,45
Produto de protótipo (segunda tentativa)	50,15
Produto de protótipo (terceira tentativa)	50,06

A tabela 11 indica o efeito de utilizar hidróxido de magnésio como álcali. Hidróxido de magnésio é mais barato do que outro álcali. As composições contendo hidróxido de magnésio requerem menos energia para serem

21/26 submetidas ao processo de polpagem. Ao substituir hidróxido de magnésio por hidróxido de sódio a razão de substituição é 0,75% de hidróxido de sódio para 0,5% de hidróxido de magnésio.

Tabela 11 (F, G)

	Brilho, não alvejado	Brilho, alvej ado
Controle	49,09	55,18
0,5% Mg(OH)2	49,05	60,49
0,5% Mg(OH)₂ + 0,05%DTPA	49,67	60,86
0,5% Mg(OH)2 + O , 05%DTPA +0,25% Na₂S₂0₄	52,28	61,99
0,5% Mg(OH)2 + O, 05%DTPA +0,25% Na₂S₂O₄ + 0,0125%NaBH4	54,44	62,42
0,25% Mg(OH)2+0,05%DTPA +0,125% Na₂S₂O₄+0,0125%NaBH4	53,56	62,54
0,25% Mg(OH)₂	49,91	61,15
0,05%DTPA	50,45	56,58 1

Tabela 12(F, G)

	Brilho, alvejado
Controle	55,41
0,5% Mg(OH)₂ + 0,05%DTPA +0,25% Na₂S₂0₄	62,11
0,5% Mg (OH) ₂ + 0,05%DTPA +0,125% Na₂S₂0₄	61,07
0,5% Mg (OH) 2 + 0,05%DTPA +0,125%Na₂S₂O₄ + 0,0125%NaBH4	61,34
0,125% Mg(OH)₂ + 0,05%DTPA +0,125% Na₂S₂0₄	61,90
0,125% Mg (OH) ₂+0,05%DTPA +0,125%Na₂S₂O₄ + 0,0125%NaBH4	62,03
0,125% Mg(OH)₂	61,17

22/26

Tabela 13 (E, G)

	Brilho, não alve j ado	Brilho, alvejado
Controle	49,67	54,17
0,5% Mg(OH)2	46,92	57,72
0,5% Mg(OH)₂ + 0,05%DTPA	46,50	59,35
0,5% Mg(OH) ₂ + 0,05%DTPA+0,25% Na₂S₂0₄	49,68	59,85
0,5%Mg(OH)₂ + 0,05%DTPA+0,25% Na₂S₂O₄ + 0,0125%NaBH₄	50,27	60,05
0,25% Mg(OH)2 + O , 05%DTPA+0,125% Na₂S₂O₄ + 0,0125%NaBH₄	52,76	61,48
0,25% Mg(OH)₂	48,03	59,17
0,05%DTPA	49,46	56,21

Tabela 14 (E, G)

	Brilho, não alvej ado	Brilho, alvej ado
Controle	48,58	54,4
0,5% Mg(OH)2	46,95	58,95
0,75% NaOH	47,59	48,55
0,5% Mg(OH)2 + O, 05%DTPA +0,25% Na₂S₂O4 + 0, 0125%NaBH4	51,55	60,74
0,25% Mg(OH)2 + O, 05%DTPA +0,25% Na₂S₂O₄+0,0125%NaBH4	54,33	61,77
Produto de protótipo baseado em NaOH, vide acima (0,75% NaOH)	50,41	53,17
Produto de protótipo baseado em NaOH, vide acima (0,75% NaOH)	50,59	53,36
Controle , alvejamento com 0,05% MgS0₄,		54,61

23/26

Controle, alvejamento com 0,05% MgSO₄ + 0,05%DTPA*

55,42

Os dados das tabelas 11-14 demonstram o motivo pelo qual o uso de hidróxido de magnésio é preferido. Não há perda de brilho relacionada a magnésio sob condições moderadas (75°C, sem alvejamento), enquanto sob condições severas (150°C, sem alvejamento) simulando de forma melhor um processo de refinação, perda de brilho relacionada a magnésio ocorre. Entretanto, nos dois casos há uma melhora significativa de brilho induzido por magnésio após alvejamento. Produtos químicos redutivos melhoram significativamente adicionalmente brilho pós-refinação: um efeito maior de hidrossulfito, menos de boroidrato extra. O pré-tratamento de polpa redutiva de magnésio mostra claramente o desempenho em aplicações de refinação. Esse efeito é novo e, como mostrado nas tabelas 14-16 (polpas alternativas foram utilizadas em 15 e 16) , não pode ser obtido apenas pela presença de íons de magnésio na pasta de polpagem. O pré-tratamento é exigido, e esse estágio é automaticamente obtido quando a química proposta está presente no estágio de polpagem mecânica.

Tabela 15 (G)

Química	Aplicação	Brilho
Controle		56,40
0,05% MgS0₄+ 0,125%DTPA	In liquor	57,47
0,125% MgS0₄	Misturado com polpa antes de alvejamento	57,95
0,25% MgS0₄	Misturado com polpa antes de alvej amento	58,17

24/26

0,125% Mg(OH)2	Misturado com polpa antes de alvejamento	58,60
0,25% Mg(OH)2	Misturado com polpa antes de alvej amento	58,84
0,125% Mg(OH)2	Misturado com polpa, mantido a 50°C por 3 0 min. antes de alvej amento	60,18
0,25% Mg(OH)2	Misturado com polpa, mantido a 50°C por 30 min. antes de alvejamento	60,36
0,125% Mg(OH)₂	Misturado com polpa, mantido a 70°C por 60 min. antes de alvej amento	60,23
0,25% Mg(OH)₂	Misturado com polpa, mantido a 70°C por 6 0 min. antes de alvej amento	60,07

Tabela 16 (F, G)

	Brilho, alvej ado
Controle	59,50
0,5% Mg (OH) ₂ + 0,05%DTPA +0,25% Na₂S₂0₄	66,93
0,5% Mg (OH) 2 + O , 05%DTPA +0,125% Na₂S₂0₄	66,12
0,125% Mg (OH) 2 + O, 05%DTPA +0,125% Na₂S₂0₄	66,42
0,125% Mg(OH)₂ + 0,05%DTPA +0,125%Na₂S₂O₄ + 0,0125%NaBH₄	67,14

O efeito positivo dos produtos químicos especiais também é observado no alvejamento de hidrossulfito subsequente como ilustrado nas tabelas 17 (condições brandas, compensação total) e 18 (condições severas

25/26 simulando melhor o processo de refinação, um ganho significativo em brilho).

Tabela 17 (F, H)

Amostra	Brilho
Controle	59,22
0,5% Mg(OH)₂	57,79
0,5% Mg (OH) ₂ + 0,05%DTPA+0,25%Na₂S₂O₄ + 0,0125%NaBH₄	59,68
0.5% Mg(OH)₂+0,05%DTPA +0,125% Na₂S₂0₄	58,43

Tabela 18 (Ε, H)

Amostra	Brilho
Controle	51,42
0,5% Mg(OH)2	51,97
0,5% Mg(OH)₂ + 0,05%DTPA	52,46
0,5% Mg (OH) 2 + O , 05%DTPA +0,25% Na₂S₂0₄	56,03
0,5% Mg (OH) 2 + O, 05%DTPA +0,25%Na₂S₂O₄ + 0,0125%NaBH4	55,43
0,5% Mg (OH) 2 + O , 05%DTPA+0,125%Na₂S₂O4 + 0,0125%NaBH4	53,67

Alterações podem ser feitas na composição, operação e arranjo do método da invenção descrita aqui sem se afastar do conceito e escopo da invenção como definido nas reivindicações. Embora a presente invenção possa ser incorporada em muitas formas diferentes, são descritas em 10 detalhe aqui modalidades preferidas específicas da invenção. A presente revelação é uma exemplificação dos princípios da invenção e não pretende limitar a invenção às modalidades específicas ilustradas. Além disso, a invenção abrange qualquer combinação possível de algumas ou todas as 15 várias modalidades descritas aqui. Todas as patentes, pedidos de patente, e outros materiais citados mencionados

26/26 em qualquer lugar nesse pedido ou em qualquer patente citada, pedido de patente citado, ou outro material citado são pelo presente incorporados a título de referência na íntegra.

A revelação acima pretende ser ilustrativa e não exaustiva. Essa descrição sugerirá muitas variações e alternativas para uma pessoa com conhecimentos comuns nessa técnica. Todas essas alternativas e variações pretendem ser incluídas no escopo das reivindicações onde o termo 10 compreendendo significa incluindo, porém não limitado a. aqueles familiares com a técnica podem reconhecer outros equivalentes para as modalidades específicas descritas aqui cujos equivalentes pretendem também ser abrangidos pelas reivindicações.

Isso conclui a descrição das modalidades preferidas e alternativas da invenção. Aqueles versados na técnica podem reconhecer outros equivalentes à modalidade específica descrita aqui cujos equivalentes pretendem ser abrangidos pelas reivindicações anexadas a presente.

Claims

1. Composição que melhora um processo de fabricação mecânica de papel, a composição caracterizada pelo fato de que compreende:

uma base compreendendo hidróxido de magnésio, e

0,0125% a 0,316% de um produto químico redutivo compreendendo NaBH4, e um agente quelante, em que a composição é adicionada ao processo de fabricação de papel não depois do que quando a polpagem mecânica de aparas de madeira ocorre.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agente quelante é um quelante de íon de metal de transição selecionado da lista que consiste em: hidroxiácidos orgânicos, aminofosfonatos, aminofosfatos, aminocarboxilatos, sais de DTPA, sais de EDTA, sais de DTMPA, e qualquer combinação dos mesmos.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição é uma solução aquosa ou pasta para uso em: pulverização sobre aparas de madeira, durante imersão (soaking) de aparas de madeira, lavagem de aparas de madeira, ou para uso em um refinador ou qualquer combinação dos mesmos.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o produto químico redutivo compreende adicionalmente hidrossulfito de sódio.

5. Uso da composição como definida na reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ser para reduzir o esgotamento do papel em um processo de fabricação de papel quando a composição é adicionada não depois do que

Petição 870200030569, de 06/03/2020, pág. 9/11

2/3 quando a polpagem mecânica de aparas de madeira ocorre.

6. Método para melhorar um processo de polpagem mecânica, o método caracterizado pelo fato de que compreende:

adicionar ao material de polpa antes da conclusão de um processo de polpagem mecânica a composição como definida na reivindicação 1, em que a composição diminui o esgotamento da polpa de papel resultante e aumenta o brilho da polpa de papel resultante.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a composição é uma solução aquosa ou pasta aquosa capaz de ser adicionada de acordo com um método selecionado de: ser pulverizado sobre aparas de madeira, imersão (soaking) de aparas de madeira, lavagem de aparas de madeira, adição em um refinador, ou qualquer combinação dos mesmos.

8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a composição é uma mistura sinergista de hidróxido de magnésio, hidrossulfito de sódio, boroidreto de sódio, hidróxido de sódio e um quelante.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de combinar hidróxido de magnésio com hidrossulfito de sódio em um refinador o que produz uma polpa mecânica mais brilhante após alvejamento subsequente com peróxido ou hidrossulfito.

10. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a base é somente hidróxido

Petição 870200030569, de 06/03/2020, pág. 10/11

3/3 de magnésio em uma dosagem de 0,05-0,5%.