Agentes de resistência permanente à úmido

Produtos de papel são formados por fibras de celulose e aditivos, unidos principalmente por ligações de hidrogênio, forças de Van der Waals. Devido à natureza hidrofílica da celulose, em um ambiente úmido, a estrutura da fibra adsorve água e os diferentes tipos de forças e energias que mantêm a estrutura unida enfraquecem, resultando na degradação da resistência da folha. 

Para melhorar a resistência do papel em ambientes úmidos, são utilizados aditivos de resistência à úmido. O objetivo é aumentar a resistência à tração ou rasgo, dependendo da aplicação final, do papel, em ambientes úmidos. Os agentes de resistência à úmido são classificados em duas categorias: agentes de resistência à úmido temporários e agentes de resistência à úmido permanentes. Nesta análise trataremos somente dos últimos, ou seja, dos agentes de resistência à úmido permanentes. 

A invenção do agente de resistência à úmido poliamidoamina-epicloridrina (PAAE) aconteceu em 1957 e é atribuída à Gerry Keim and Ed Meginnis e o produto é formado pela policondensação de um ácido policarboxílico, sendo mais comum a utilização do ácido adípico, que é um ácido dicarboxílico, e uma poliamina, onde geralmente é utilizado a dietilenotriamina (DETA) para a obtenção dessa poliamidoamina, que passará em seguida pela reação de alquilação com a epicloridrina. Tratou-se de uma inovação pois possibilitou adicionar resistência em papéis sujeitos a condições úmidas sem perdas extremas em suas resistências físico-mecânicas tais como à tração ou rasgo. 

Para obtenção deste produto três reações principais acontecem. A primeira reação da dietilenotriamina com ácido adípico, o que leva à formação de poliamidoamina solúvel em água. Em seguida, a poliamidoamina reage com epicloridrina entre 20°C e 40 °C para formar uma amino-cloridrina terciária. Por fim, a temperatura é elevada entre 60°C e 80 °C para promover a ciclização da funcionalidade aminocloridrina para a funcionalidade azetidínio (grupo 3-hidroxiazetidínio), e o produto resultante é posteriormente reticulado parcialmente para produzir a poliamidoamina-epicloridrina (PAAE). O ácido sulfúrico é utilizado para interromper a reação. 

Durante a segunda e última etapa da produção de PAAE, dois subprodutos principais são formados: 1,3-dicloropropanol (1,3-DCP) e 3-monocloropropano-1,2-diol (3-MCPD). Apesar de todo o benefício para a indústria papeleira, o produto de resistência à úmido contém subprodutos prejudiciais aos consumidores. Além dos halogênios orgânicos adsorvíveis (AOX), os principais subprodutos perigosos são o 1,3-DCP e o 3-MCPD que são classificados como cancerígenos. 

Contribuindo para os aspectos regulatórios o BfR (German Federal Institute for Risk Assessment (Bundesinstitut für Risikobewertung) implementou a recomendação foi limitar o 1,3-DCP extraível em água a 2 µg/L e o 3-MCPD a 12 µg/L para 40 g por litro da maioria dos tipos de papel, exceto para papel-toalha, para o qual o peso foi definido em 4 g por litro para os mesmos limites extraíveis de 1,3-DCP e 3-MCPD.  

Estes aspectos regulatórios motivaram o desenvolvimento de novas gerações de agentes de resistência à úmido pois as concentrações médias de 1,3-DCP e 3-MCPD em produto de 1ª geração de PAAE são respectivamente 12500 ppm e 2500 ppm. Novos desenvolvimentos possibilitaram aqueles de 2ª geração com concentrações de 1,3-DCP e 3-MCPD inferiores a 1000 ppm cada. Na metade da década de 1990, a 3ª geração foi desenvolvida com concentrações de 1,3-DCP e 3-MCPD inferiores a 10 ppm cada. Deve ser ressaltado que o custo é maior e a performance é diferente com evolução das gerações sendo importante estas considerações quando da utilização desta importante inovação em produção de papeis.  

A Química Nova Brasil tem opções de todas as gerações de agentes de resistência a úmido, que são as seguintes linhas: NovaWet WS (1ª geração), NovaWet WS ECO (2ª geração) e NovaWet WS ULTRA (3ª geração).