BRPI0821657B1

BRPI0821657B1 - Soluções estáveis para armazenamento de clarificantes ópticos, seu processo de preparação e seus usos, bem como processos para branqueamento de papel

Info

Publication number: BRPI0821657B1
Application number: BRPI0821657-6A
Authority: BR
Inventors: Martin Farrar John; Clive Jackson Andrew; Mahon Margaret; Oberholzer Martin
Original assignee: Archroma Ip Gmbh
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2018-06-05
Also published as: ES2557277T3; CN101932567B; US8894815B2; BRPI0821657A2; RU2505535C2; AR069695A1; KR20100114495A; IL206268A; HK1147756A1; TWI527803B; PT2222652E; AU2008334680A1; EP2222652A2; US20100294447A1; EP2222652B1; IL206268A0; JP2011507988A; TW200938528A; WO2009074548A2; CN101932567A

Description

(54) Título: SOLUÇÕES ESTÁVEIS PARA ARMAZENAMENTO DE CLARIFICANTES ÓPTICOS, SEU PROCESSO DE PREPARAÇÃO E SEUS USOS, BEM COMO PROCESSOS PARA BRANQUEAMENTO DE PAPEL (51) Int.CI.: C07D 251/68; C08K 5/00 (30) Prioridade Unionista: 12/12/2007 EP 07 123044.5 (73) Titular(es): ARCHROMA IP GMBH (72) Inventor(es): JOHN MARTIN FARRAR; ANDREWCLIVE JACKSON; MARGARET MAHON; MARTIN OBERHOLZER

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SOLUÇÕES ESTÁVEIS PARA ARMAZENAMENTO DE CLARIFICANTES ÓPTICOS, SEU PROCESSO DE PREPARAÇÃO E SEUS USOS, BEM COMO PROCESSOS PARA BRANQUEAMENTO DE PAPEL.

A presente invenção refere-se a soluções de clarificantes ópticos estáveis para armazenamento baseadas em derivados de diaminoestilbeno que não necessitam de aditivos extras de solubilização.

Sabe-se bem que a brancura e, logo, a atratividade de papel, papelão, produtos têxteis e não tecidos pode ser aprimorada pela adição de agentes clarificantes ópticos (OBAs). Os clarificantes ópticos mais importantes na indústria de papel e papelão são derivados de bistriazinil anilino substituídos de 4,4'-diaminoestilbeno-2,2'-ácido dissulfônico. O anilino substituinte pode conter grupos de ácido sulfônico adicionais, que fornecem uma maior solubilidade em água. O clarificante óptico de fórmula (A, M=Na) em que o anilino substituinte não contém grupos de ácido sulfônico tem uma afinidade particularmente alta por fibras de celulose e é especialmente apropriado para uso na zona úmida do processo de fabricação de papel.

,011 HO

Para facilidade de manuseio e medição, a indústria de papel e papelão exige que clarificantes ópticos sejam supridos em uma forma líquida, preferivelmente na forma de uma solução aquosa concentrada. Além disso, a forma líquida deve ser estável para armazenamento prolongado sob uma ampla faixa de temperatura, tipicamente de 4 a 50°C. Antigamente, auxiliares de solubilização como ureia ou etileno glicol eram adicionados em quantidades de até 30% em peso para fornecer soluções aquosas de (A) que são estáveis para armazenamento. Esses agentes de solubilização não têm

Segue-se folha 1a

Petição 870180032145, de 20/04/2018, pág. 9/18 afinidade por celulose, entretanto, e contaminam o efluente do moinho de

1a

Petição 870180032145, de 20/04/2018, pág. 10/18

ΕΡ-Α-884 312 fornece uma solução parcial para esse problema por descrição de que certos hidratos (A, incluindo M=Na) podem ser usados para produzir suspensões ou pastas líquidas estáveis contendo baixas quantidades de auxiliares de formulação.

EP-A-1 300 514 oferece outra solução parcial por descrição de preparações de clarificante aquosas concentradas (A, incluindo M=Na) que permanecem estáveis a temperaturas elevadas de entre 40 e 98°C.

WO 2007/017336 A1 descreve soluções de clarificantes ópticos estáveis para armazenamento baseadas em certas formas de sal de deriva10 dos de bistriazinil anilino substituídos de 4,4'-diaminoestilbeno-2,2'-ácido dissulfônico que não necessitam de aditivos extras de solubilização.

WO 2005/028749 A1 descreve composições de clarificante óptico incluindo uma alcanolamina e um clarificante óptico de fórmula A (M=H). Alcanolaminas preferidas são 2-amino-2-metil-1-propanol, 1-amino-215 propanol ou uma mistura de 2-amino-2-metil-1-propanol e 2-(N-metilamino)2-metil-1-propanol.

O documento Japonês 62-273266 reivindica composições de clarificante óptico incluindo sais de amônio quaternário de derivados de bis(triazinilamino) estilbeno aniônicos. O íon de amônio quaternário é um íon de trimetil^-hidroxietilamônio.

A exigência de soluções aquosas concentradas estáveis de clarificantes ópticos dissulfonados que sejam livres de auxiliares de solubilização permanece.

Foi descoberto, surpreendentemente, que uma forma de sal es25 pecífica de (A) em combinação a quantidades pequenas de ácidos orgânicos permite a formação de soluções concentradas estáveis, sem a adição de auxiliares de solubilização.

A presente invenção, logo, fornece uma solução aquosa contendo de 10 a 40% em peso de um composto de fórmula (1)

OH HO

[Μ’]_η [((Η.μΝΙΙΙ'ΗΧ'ΙΡΟΗ],,, em que

R é um hidrogênio ou um radical metila,

M⁺ é Li⁺, Na⁺, ou K⁺, e n é menor que ou igual a 1,5, e de 0,05 a 5% em peso de um ácido orgânico selecionado de ácido cítrico, ácido glicólico, ácido acético ou ácido fórmico.

Como demonstrado pelo exemplo 5, o uso de ácidos orgânicos ao invés de ácido clorídrico (como usado na WO 2007/017336 A1 com um clarificante óptico similar) leva a uma estabilidade de armazenamento bem melhor.

São preferidas soluções aquosas contendo de 15 a 35% em peso de um composto de fórmula (1) em que

R é um hidrogênio ou um radical metila,

M⁺ é Na⁺, e n é menor que ou igual a 1,5 e de 0,1 a 2% em peso de ácido cítrico.

São mais preferidas as soluções aquosas em que R é hidrogênio,

M⁺ é Na⁺, e n é menor que ou igual a 1,5.

São especialmente preferidas soluções aquosas em que R é hidrogênio,

M⁺ é Na⁺, e n é menor que ou igual a 1,2.

A presente invenção também fornece um processo para a produção das soluções aquosas acima, o processo sendo caracterizado pelo fato que um composto de fórmula (2)

[M+b em que R é hidrogênio ou um radical metila, na forma de uma solução aquosa é convertido em uma forma de sal misto (1) em que pelo menos 25% dos íons M⁺ associados com os grupos sulfonato são substituídos por íons (CH3)2NH⁺CH2CH2OH, por tratamento com 2-dimetilaminoetanol e um ácido orgânico (por exemplo, ácido acético, fórmico, tartárico ou cítrico).

As presentes soluções aquosas podem conter opcionalmente um ou mais veículos, anticongelantes, antiespumantes, auxiliares de solubilização, preservativos, agentes complexantes, etc., bem como subprodutos orgânicos formados durante a preparação do clarificante óptico.

É conhecido que veículos dão características de branqueamento melhoradas para composições de clarificante de revestimento pigmentado e podem ser, por exemplo, polietileno glicóis, alcoóis de polivinila ou carboximetilceluloses.

Anticongelantes podem ser, por exemplo, ureia, dietileno glicol ou trietileno glicol.

As presentes soluções aquosas são apropriadas para uso como clarificantes ópticos para o branqueamento de têxteis, papel, papelão e não tecidos. As mesmas são particularmente úteis para o branqueamento de papel e papelão, e são apropriadas para aplicação ou em uma suspensão aquosa de polpa, ou na superfície do papel, especialmente em uma composi5 ção de revestimento pigmentado. As mesmas são caracterizadas por altos rendimentos e estabilidade de armazenamento, e facilidade de aplicação. As mesmas também são altamente compatíveis com outros aditivos convencionalmente empregados na produção de artigos de celulose, especialmente papel e papelão.

EXEMPLOS

Os seguintes exemplos demonstrarão a presente invenção em mais detalhes. Se não indicado de outra maneira, partes significa partes em peso e % significa % em peso.

EXEMPLO 1

220 partes de dietanolamina são adicionadas a 60°C a uma suspensão agitada de 824 partes de um composto de fórmula (3)

em 7750 partes de água. A mistura é aquecida até o refluxo e mantida desta maneira por 4 horas enquanto o pH é controlado para 8,5 a 9,0 pela adição de hidróxido de sódio na forma de uma solução aquosa a 30%. 44 partes de cloreto de sódio são adicionadas, e a mistura é agitada até o refluxo por 10 minutos adicionais. A mistura é então resfriada para 90°C antes da agitação ser interrompida. Após repouso por 10 minutos, a fase inferior do óleo (1990 partes) contendo um composto de fórmula (A, M=Na) é separada da fase aquosa contendo sal e adicionada a 80°C com agitação em 1570 partes de água gelada. A solução então formada é então tratada a 50°C com uma solução de 300 partes de 2-dimetilaminoetanol em 350 partes de água fria e 212 partes de ácido cítrico. A mistura é agitada a 50°C por 10 minutos, e então mantida a 50°C. Após repouso por 1 hora, a fase inferior do óleo é separada, e diluída com água para gerar 4400 partes de uma solução aquosa contendo 22,0% de um composto de fórmula (4) e 0,5% de ácido cítrico.

A solução aquosa então formada é estável para armazenamento a 4°C por pelo menos duas semanas ou na ausência ou na presença de sementes de cristal.

EXEMPLO 2

O exemplo 1 é repetido usando 152 partes de ácido fórmico ao invés de 212 partes de ácido cítrico. A solução aquosa de (4) e ácido fórmico a 0,4% então formada é estável para armazenamento a 4°C por pelo menos duas semanas ou na ausência ou na presença de sementes de cristal. EXEMPLO 3

O exemplo 1 é repetido usando 199 partes de ácido acético ao invés de 212 partes de ácido cítrico. A solução aquosa de (4) e ácido acético a 0,5% então formada é estável para armazenamento a 4°C por pelo menos duas semanas ou na ausência ou na presença de sementes de cristal. EXEMPLO 4

O exemplo 1 é repetido usando 252 partes de ácido glicólico ao invés de 212 partes de ácido cítrico. A solução aquosa de (4) e ácido glicólico a 0,6% então formada é estável para armazenamento a 4°C por pelo menos duas semanas ou na ausência ou na presença de sementes de cristal. EXEMPLO 5

Exemplo Comparativo para mostrar a vantagem sobre o uso de sal de cloridrato de 2-dimetilaminoetanol

O exemplo 1 é repetido usando 326 partes de ácido clorídrico a

37% ao invés de 212 partes de ácido cítrico. A solução aquosa de (4) então formada precipita dentro de 4 dias em armazenamento a 4°C na presença de sementes de cristal.

EXEMPLO 6

Exemplo Comparativo para mostrar a vantagem sobre o contra-íon (CHrOgN+CHgCHpOH (reivindicado na Japanese Kokai 62-273266 5 O exemplo 1 é seguido até o ponto em que o óleo (1990 partes) é separado primeiramente da fase aquosa contendo sal. O óleo é então despejado em uma solução agitada de 309 partes de cloreto de colina em 2700 partes de água. Após repouso de 1 hora, a fase inferior do óleo é separada, e diluída com água para gerar 4400 partes de uma solução aquosa contendo 22,4% de um composto de fórmula (5).

[Nafi₀₇[(CH₃)_;NCH₂CH₂OH]₁₃

A solução aquosa de então formada precipita dentro de 4 dias em armazenamento a 4°C na presença de sementes de cristal.

EXEMPLO 7

Exemplo Comparativo para mostrar a vantagem sobre o contra-íon (Cj-hbCÍNHf )CH?OH (reivindicado na WO 2005/028749 A1)

O exemplo 1 é seguido até o ponto em que o óleo da primeira separação de fase (1990 partes) é diluído com água (1570 partes). A solução então formada é então tratada a 50°C com uma solução de 196 partes de 2-amino-2-metil-1 -propanol em 350 partes de água gelada e 127 partes de ácido cítrico. A mistura é agitada a 50°C por 10 minutos, e então resfriada para 20°C. Após repouso por 1 hora, a fase inferior do óleo é separada, e diluída com água até 5000 partes.

Após repouso por 1 hora, a fase inferior do óleo é separada, e diluída com água para gerar 4400 partes de uma solução aquosa contendo

22,0% de um composto de fórmula (6).

(6) [Na⁺h.₇ [(CHACfNHfjCH^OH], ₃

A solução aquosa então formada precipita dentro de 4 dias em armazenamento a 4°C na presença de sementes de cristal.

EXEMPLO 8

Exemplo comparativo para mostrar a vantagem sobre o contra-íon Na⁺

O exemplo 1 é seguido até o ponto em que o óleo da primeira separação de fase (1990 partes) é diluído com água (1570 partes). Após repouso por 1 hora, a fase inferior do óleo é separada, e diluída com água para gerar 4400 partes de uma solução aquosa contendo 20,3% de um composto de fórmula (A, M=Na).

A solução aquosa então formada precipita no resfriamento para temperatura ambiente.

EXEMPLO DE APLICAÇÃO 1

O produto do exemplo preparativo 1 é adicionado a uma faixa de 15 concentrações de 0,2 a 2% em peso de fibra seca em 200 partes de uma suspensão aquosa a 2,5% de uma mistura 50:50 de celulose sulfito de abeto e celulose sulfito de faia batidos até uma umidade de Schopper Riegler de 20°SR. A suspensão é agitada por 5 minutos, então diluída até 1000 partes. Uma folha de papel é então feita por passagem da suspensão através de uma tela metálica. Após processamento e secagem, o papel é medido para brancura em um espectofotômetro Minolta CM-700d.

TABELA 1

Cone. (%)	Brancura CIE
0	75,8
0,2	112,2
0,4	124,9
0,8	133,8
1,2	140,5
1,6	142,6
2,0	143,5

Os resultados na tabela 1 claramente demonstram o excelente efeito branqueador proporcionado por um composto da invenção.

EXEMPLO DE APLICAÇÃO 2

Uma composição de revestimento é preparada contendo 500 partes de giz (comercialmente disponível sob o nome comercial Hydrocarb90 de OMYA), 500 partes de argila (comercialmente disponível sob o nome comercial Kaolin SPS de IMERSYS), 470 partes de água, 6 partes de agente dispersante (sal de sódio de um ácido poliacrílico comercialmente disponível sob o nome comercial Polysalz S de BASF), 200 partes de látex (um copolímero de éster acrílico comercialmente disponível sob o nome comercial Acronal S320D de BASF), 40 partes de uma solução a 10% de álcool de polivinila (comercialmente disponível sob o nome comercial Mowiol 4-98 de Kuraray) em água, e 50 partes de uma solução a 10% de carboximetil celulose (comercialmente disponível sob o nome comercial Finnfix 5.0 de Noviant) em água. O conteúdo de sólidos é ajustado para 60% pela adição de água, e o pH é ajustado para 8 a 9 com hidróxido de sódio.

O produto do exemplo preparativo 1 é adicionado na concentração de 0,5, 1,0 e 1,5% a uma composição de revestimento agitada. A composição de revestimento clarificada é então aplicada a uma folha de base de papel branco de tamanho neutro comercial 75gsm usando um aplicador de barras automático helicoidal com propriedades de velocidade-padrão e uma carga-padrão na barra. O papel seco é revestido e então seco por 5 minutos em um fluxo de ar quente. O papel seco é permitido condicionar, e então medido para Brancura CIE em um espectofotômetro Elrepho calibrado.

TABELA 2
Cone. (%)	Brancura CIE
0	90,2
0,5	105,2
1,0	108,9
1,5	109,6

Os resultados na tabela 2 demonstram claramente o excelente efeito branqueador proporcionado por um composto da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Solução aquosa, caracterizada pelo fato de que contém de 10 a 40% em peso de um composto de fórmula (1)

LM-]_n HCHj)₂NH⁺CH₂CH_;OH]₂._n em que

5 R é um hidrogênio ou um radical metila,

M⁺ é Li⁺, Na⁺, ou K⁺, e n é menor que ou igual a 1,5, e de 0,05 a 5% em peso de um ácido orgânico selecionado de ácido cítrico, ácido glicólico, ácido acético ou ácido fórmico.

10
2. Solução aquosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que contém de 15 a 35% em peso de um composto de fórmula (1) em que

R é um hidrogênio ou um radical metila,

M⁺ é Na⁺, e

15 n é menor que ou igual a 1,5, e de 0,1 a 2% em peso de ácido cítrico.
3. Solução aquosa de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que

R é hidrogênio,

20 M⁺ é Na⁺, e n é menor que ou igual a 1,5.
4. Solução aquosa de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que

R é hidrogênio,

Petição 870180032145, de 20/04/2018, pág. 11/18

M⁺ é Na⁺,e n é menor que ou igual a 1,2.
5. Soluções aquosas como definidas em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizadas pelo fato de que contêm adicionalmente um ou mais veículos, anticongelantes, antiespumantes, auxiliares de solubilização, preservativos, agentes complexantes, bem como subprodutos orgânicos formados durante a preparação do clarificante óptico.
6. Processo para a preparação de soluções aquosas como definidas em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que um composto de fórmula (2)

LVl-J₂ em que R é hidrogênio ou um radical metila, na forma de uma solução aquosa é convertido em uma forma de sal misto do composto da fórmula (1) em que pelo menos 25% dos íons M⁺associados com os grupos sulfonato são substituídos por íons (CH3)2NH⁺CH2CH2OH, por tratamento com 2-dimetilaminoetanol e um ácido orgânico selecionado dentre ácido cítrico, ácido glicólico, ácido acético ou ácido fórmico.
7. Uso das soluções aquosas como definidas em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que é para clareamento óptico de têxteis, papéis, papelão e não tecidos.
8. Uso de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que é para suspensões aquosas de polpa.
9. Processo para branqueamento de papel, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas principais de

Petição 870180032145, de 20/04/2018, pág. 12/18

- fornecimento de uma suspensão de polpa,

- adição de 0,01 a 2% em peso baseado em fibra seca de uma solução aquosa de acordo com quaisquer umas das reivindicações de 1 a 5,

- produção de uma folha de papel de tal suspensão de polpa,

- prensagem e secagem da folha.
10. Processo para branqueamento de papel, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas principais de

- preparo de uma composição de revestimento aquosa por mistura de giz ou outros pigmentos brancos, um ou mais agentes dispersantes, um ligante de látex primário e, opcionalmente, um segundo ligante, e, opcionalmente, outros aditivos,

- adição de 0,01 a 3% em peso baseado em um pigmento seco de uma solução aquosa como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5,

- aplicação da composição de revestimento em uma folha de papel,

- secagem da folha de papel revestida.

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