ES2146920T5 - Proceso de fabricacion de papel. - Google Patents
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Abstract
SE DESCRIBE UN PROCEDIMIENTO PARA FABRICAR PAPEL QUE COMPRENDE LAS ETAPAS DE AÑADIR A LA PULPA EN UN PASO DE HACER PAPEL UN POLIMERO HIDROSOLUBLE IONICO SINTETIZADO MEDIANTE UN PROCEDIMIENTO DE POLIMERIZACION PARA OBTENER UNA DISPERSION DE PARTICULAS FINAS DE POLIMERO LLEVANDO A CABO LA POLIMERIZACION BAJO AGITACION EN UNA SOLUCION SALINA ACUOSA CAPAZ DE DISOLVER MONOMEROS PERO NO EL POLIMERO SINTETIZADO EN LA PRESENCIA DE UN DISPERSANTE COMPUESTO DE UN ELECTROLITO POLIMERO SOLUBLE EN LA SOLUCION SALINA ACUOSA Y ENTONCES AÑADIR UNA ADITIVO ANIONICO SELECCIONADO DE ENTRE EL GRUPO QUE COMPRENDE SILICE COLOIDAL ANIONICA, (CO)POLIMERO ANIONICO, BENTONITA Y SU MEZCLA PARA MEJORAR LAS PROPIEDADES DE RETENCION Y/O DRENAJE. LA PRESENTE INVENCION HACE POSIBLE EL MEJORAR MUCHO LA PROPIEDAD DE RETENCION Y DRENAJE DEL MATERIAL DE PAPEL Y DE LOS MATERIALES DE RELLENO EN EL PROCEDIMIENTO DE HACER PAPEL Y SE MEJORA POR TANTO LA CALIDAD Y LA PRODUCTIVIDAD.
Description
Proceso de fabricación de papel.
Esta invención se refiere a un método de
fabricación de papel en el proceso de fabricación de papel, y más
específicamente a un método de fabricación de papel para la mejora
de la retención y/o la propiedad de drenaje mediante la adición de
un polímero iónico soluble en agua, preparado por un método
especifico de producción y de un aditivo aniónico seleccionado de
un grupo compuesto por un copolímero orgánico aniónico o una mezcla
de copolímeros orgánicos aniónicos y sílice coloidal aniónica y/o
bentonita, a la pulpa, en una fase de la fabricación de papel.
Hasta ahora la fase de fabricación de papel ha
involucrado el problema de que la distribución de la composición en
la dirección del grosor de la capa de papel resulta irregular debido
a la efluencia de varias cargas añadidas. También ha habido que
resolver tales problemas de forma que el coste se ha incrementado
por la efluencia de la pasta papelera y aditivos químicos y que la
concentración de la pasta papelera tiene que ser superior a un
determinado valor. La efluencia de las cargas y similares produce la
contaminación de las aguas de vertido circulantes.
Además, un incremento en la velocidad de
fabricación de papel durante el proceso de producción, conduce a
una mejora de la productividad, mientras que el aumento del refino
de la pasta de papel, lo cual es deseable desde el punto de vista
del incremento de la resistencia del papel, es contradictorio con la
velocidad de fabricación. Por tanto es difícil resolver ambos
problemas simultáneamente. Para resolver estos problemas se agrega
un drenaje auxiliar.
Como medios de retención y desgote se emplea
generalmente una sustancia polimérica soluble en agua, a saber una
sustancia polimérica sintética, como poliacrilamida, o un derivado
de la misma, polietilenoimina o resina epiclorohidrina poliamida
poliamina, o una sustancia polimérica soluble en agua natural tal
como almidón o un derivado de la misma.
Se han propuesto varios métodos con la finalidad
de aumentar la mejora de la retención y/o la característica de
drenaje. Estos incluyen uno en el cual se agrega sílice coloidal a
la pasta papelera después de añadir un polímero soluble en agua
catiónico o anfótero, como se describe en
JP-A-3-027676, uno
el que se agrega a la pasta papelera, almidón catiónico o un
producto de la reacción de Hoffmann de la poliacrilamida, después
de un polímero aniónico basado en la acrilamida que tenga grupos
aniónicos de 25-60 mol% y con un peso molecular de
cien mil a un millón
(JP-A-60-185900),
uno en el cual se emplea almidón catiónico o sílice coloidal
aniónica
(JP-A-57-51900),
correspondiente a EP-A-0041056, uno
en el cual se emplea un polímero basado en la acrilamida con grupos
catiónicos y sílice coloidal
(JP-A-15391), uno en el que se
agrega ácido silícico coloidal, un derivado catiónico o anfótero de
la poliacrilamida y almidón catiónico
(JP-A-62-110998),
uno en cual se emplean un polímero catiónico y bentonita para
mejorar la retención
(JP-A-62-191598),
correspondiente a EP-A-0235893.
Además, hay métodos conocidos, uno en el cual se añade a la lechada
de la pasta papelera primeramente un polímero catiónico de peso
molecular alto y en segundo lugar un polímero aniónico de peso
molecular medio
(JP-A-4-245998),
correspondiente a US-A-5098520, uno
en cual se agrega a la pasta papelera una sustancia polimérica
aniónica y bentonita después de añadir un polímero floculante
catiónico
(JP-A-64-61588) y
otras similares.
Aunque estos métodos mejoran la retención y la
característica de drenaje, más de un método en el cual se emplea
solamente un polímero soluble en agua no son satisfactorios por el
empeoramiento de la situación de la pasta de papel, el deterioro de
la calidad del agua para la fabricación del papel y similares
causados por el progreso en la tecnología de la fabricación de
papel y el incremento en el uso de la pulpa reciclada. Por esto, un
método para incrementar la mejora de la retención o la
característica de drenaje es fuertemente demandado.
Es, por tanto, objeto de la presente invención
mejorar la productividad en la fabricación de papel y fases de
secado mediante la mejora del rendimiento de las fibras celulósicas,
cargas y similares y/o las propiedades de drenaje en el proceso de
la fabricación del papel. Más específicamente, es un objetivo de la
presente invención, elaborar papel de alta calidad produciendo una
distribución uniforme de la composición en la dirección del grosor
de una capa de papel, reducir costes evitando la efluencia de la
pasta papelera y de las cargas y no reducir la velocidad de la
fabricación de papel aún cuando se produzca de una pulpa con alto
grado de refino. Otro objeto de la presente invención es establecer
un método estable de fabricación de papel manteniendo en
circulación las aguas de vertido limpias mediante la mejora de la
retención y/o la característica de drenaje. Además es objeto de la
presente invención proporcionar un método de fabricación de papel
mediante el cual se pretende reducir una parte de la fase de
recuperación de aguas de vertido y el desperdicio de la fase de
tratamiento de aguas, mediante la mejora de la retención y/o la
característica de drenaje.
Los inventores de la presente invención han
dirigido estudios intensivos para obtener los objetivos anteriores
y han encontrado que dichos objetivos pueden ser obtenidos por un
método de fabricación de papel para la mejora de la retención o la
característica de drenaje mediante la adición de un polímero iónico
soluble en agua por la siguiente dispersión y polimerización con la
pasta de papel y mezclándolos, y a continuación añadiendo y
mezclando un aditivo aniónico seleccionado de un grupo compuesto de
un copolímero orgánico aniónico o una mezcla de copolímeros
orgánicos aniónicos y sílice coloidal aniónica y/o bentonita en la
fase de fabricación de pasta de papel. La presente invención se
basa, como se describe en la reivindicación 1, en este
descubrimiento.
El método de polimerización en dispersión para
obtener el polímero soluble en agua empleado en la presente
invención es un método de polimerización para obtener una dispersión
de pequeñas partículas de polímero mediante la polimerización de
(A) 3 a 100 mol% de monómero de vinilo catiónico soluble en agua,
representado por la siguiente fórmula (1) o una mezcla del mismo,
(B) 0 a 30 mol% de monómero de vinilo soluble en agua y (C) el
resto, consistente en monómero de vinilo no iónico soluble en agua,
basado en el total de todos los monómeros, bajo agitación en
solución acuosa salina capaz de disolver los monómeros pero no los
polímeros producidos, en presencia de un dispersante compuesto de
un polímero electrolítico soluble en solución salina acuosa.
(1)O
\longequal
\uelm{C}{\uelm{\para}{ {}\hskip-1.3cm CH _{2}
\longequal C --- R _{1} }} --- A --- B ---
\melm{\delm{\para}{R _{3} }}{N ^{+} }{\uelm{\para}{R _{2} }}
--- R_{4} \cdot
X^{-}
(donde A es O ó NH; B es
C_{2}H_{4}, C_{3}H_{6} ó C_{3}H_{5}OH; R_{1} es H ó
CH_{3}; R_{2} y R_{3} son cada uno CH_{3} ó C_{2}H_{5};
R_{4} es H, CH_{3}, C_{2}H_{5} ó grupo bencilo; y X^{-} un
contra ión
aniónico).
En otras palabras, la presente invención es un
método de fabricación de papel que comprende los pasos de agregar a
la pasta de papel en una fase del proceso de fabricación de papel,
un polímero iónico producido por un método de polimerización
llamado polimerización en dispersión, para obtener una dispersión de
finas partículas de polímero mediante la polimerización de
monómeros de vinilo iónicos específicos solubles en agua, bajo
agitación en solución acuosa salina capaz de disolver los monómeros
pero no los polímeros producidos en presencia de un dispersante
compuesto de un polímero electrolítico soluble en solución salina
acuosa, y la posterior adición de un aditivo aniónico seleccionado
de un grupo compuesto por un copolímero orgánico aniónico o una
mezcla de copolímeros orgánicos aniónicos y sílice coloidal
aniónica y/o bentonita de modo que se mejoren la retención y/o la
característica de drenaje.
La presente invención proporciona un método de
fabricación de papel en el que una sal que forma la solución acuosa
salina empleada en la producción del polímero iónico del método
anterior es una sal bivalente.
La presente invención proporciona, además, un
método de fabricación de papel en el que el dispersante empleado en
la producción del polímero iónico del método anterior es un polímero
catiónico electrolítico obtenido mediante polimerización de 50 a
100 mol% de por lo menos un monómero catiónico seleccionado de sales
de dimetilaminoetilacrilato, sales de dimetilaminoetilmetaacrilato,
sales de dimetilaminopropilacrilamida, sales de
dimetilaminopropilmetaacrilamida, cloruro de
acriloiloxietiltrimetilamonio, cloruro de
metaacriloiloxietiltrimetilamonio, cloruro de
acrilamidapropiltrimetilamonio, cloruro de
metaacrilamidapropiltrimetilamonio, cloruro de dimetildialilamonio y
mezclas de las mismas, y 0 a 50 mol% de acrilamida.
La presente invención proporciona, además, un
método de fabricación de papel en el que la viscosidad intrínseca
del polímero iónico en solución acuosa, que es una solución acuosa
del 2% en peso de sulfato amónico, es de 15 dl/g a 30 dl/g en el
método anterior.
La presente invención proporciona, además, un
método de fabricación de papel en el que el polímero iónico soluble
en agua se agrega en una cantidad de 0.0001 a 0.2% en peso de la
materia en suspensión de la pasta de papel (llamada "SS de la
pasta de papel") y el aditivo aniónico se añade en una cantidad
total de 0.0001 a 0.5% en peso del SS de la pasta de papel. En este
caso, el polímero iónico se agrega preferentemente en una cantidad
de 0.0001 a 0.05% en peso y el aditivo aniónico se agrega
preferentemente en una cantidad total de 0.01 a 0.2% en peso.
La presente invención proporciona, además, un
método de fabricación de papel en el que el aditivo aniónico, que
se añade después de la adición y mezcla del polímero iónico, es un
(co)polímero aniónico compuesto de ácido acrílico de
15\sim100 mol% y acrilamida de 0\sim85 mol%, basado en el total
de todos los monómeros.
La presente invención proporciona, aún más, un
método de fabricación de papel en el que el aditivo aniónico que se
añade después de la adición y mezcla del polímero iónico, es un
(co)polímero aniónico polimerizado en una solución acuosa
salina, capaz de disolver los monómeros pero no el polímero
producido, y la dispersión diluida en agua de las finas partículas
del polímero resultante se añade a ello como el mencionado aditivo
aniónico.
La presente invención proporciona, además, un
método de fabricación de papel en el que el polímero iónico soluble
en agua se agrega anteriormente al filtrado por centrifugación del
proceso de fabricación de papel y el aditivo aniónico se añade
después del filtrado por centrifugación en el método citado.
La presente invención es un método de
fabricación de papel en el que el polímero soluble en agua contiene
un monómero de vinilo aniónico soluble en agua en cantidad de 1 a 30
mol% del total de todos los monómeros, en el método citado. En este
caso, el monómero aniónico es preferentemente por lo menos uno
seleccionado de entre el ácido acrílico y sales del mismo, el ácido
metaacrílico y sales del mismo, el ácido itacónico y sales del
mismo, el ácido
acrilamida-2-metilpropanosulfónico y
sus sales, y mezclas de ellos, siendo más preferido el ácido
acrílico.
La presente invención es un método de
fabricación de papel en el que el peso equivalente gramo del
monómero de vinilo catiónico soluble en agua empleado en el
polímero iónico soluble en agua es mayor que el peso equivalente
gramo del monómero de vinilo aniónico soluble en agua del método
arriba citado.
La presente invención proporciona un método de
fabricación de papel en el que el polímero iónico soluble en agua
no contiene ningún monómero de vinilo aniónico soluble en agua, en
el método citado más arriba.
La presente invención proporciona, además, un
método de fabricación de papel en el que el monómero de vinilo no
iónico soluble en agua es acrilamida en el método citado arriba.
La presente invención proporciona, además, un
método de fabricación de papel en el que el monómero de vinilo
catiónico soluble en agua es una sal terciaria y/o un producto
cuaternario del dimetilaminoetilacrilato, en el método citado
arriba.
En la presente invención se emplea un método
para producir un polímero iónico soluble en agua, que es la
polimerización en dispersión para la obtención de una dispersión
del polímero iónico soluble en agua, mediante la polimerización de
monómeros de vinilo iónicos solubles en agua, por agitación en
solución acuosa salina capaz de disolver los monómeros empleados,
pero no los polímeros iónicos solubles en agua producidos, en
presencia de un dispersante compuesto por un polímero electrolítico
soluble en solución acuosa. Este método es descrito en la
EP-A-O 183466 y 364175.
Los inventores de la presente invención han
descubierto que, cuando el polímero iónico soluble en agua producido
por la polimerización en dispersión en solución acuosa salina se
emplea en combinación con un aditivo aniónico elegido de un grupo
compuesto por un copolímero orgánico aniónico o una mezcla de
copolímeros orgánicos aniónicos y sílice coloidal aniónica y/o
bentonita, se mejoran grandemente la retención y/o la característica
de drenaje, comparado con un polímero iónico soluble en agua que
tenga la misma composición de monómero y producido por un
procedimiento convencional de polimerización tal como polimerización
en solución acuosa o polimerización en emulsión tipo agua en
aceite. La presente invención se basa en este descubrimiento.
Esto se considera producido por la facilidad
característica de la polimerización en dispersión en solución
salina acuosa. En este método de polimerización, los monómeros son
disueltos uniformemente en solución salina acuosa, que es un
disolvente de la polimerización, antes de polimerizarse. Sin
embargo, a medida que la polimerización avanza se separa de la
solución salina acuosa y forma una dispersión de finas partículas
con la ayuda de un dispersante. Esto es, tiene lugar una separación
desde una fase uniforme a una doble fase. Aunque este mecanismo de
polimerización no ha sido aclarado aún, se presume que el polímero,
que tiene una estructura molecular específica, tal como un polímero
de cadena ramificada o un copolímero en bloque, es producido de otro
modo que la polimerización en solución acuosa o la polimerización
en emulsión tipo agua en aceite en las que la polimerización tiene
lugar en una fase uniforme. Se puede considerar que esta estructura
molecular específica es el factor principal para la mejora de la
retención y/o la característica de drenaje.
El monómero de vinilo catiónico soluble en agua
constituyente del polímero iónico soluble en agua empleado en la
presente invención, se representa por la siguiente fórmula (1);
(1)O
\longequal
\uelm{C}{\uelm{\para}{ {}\hskip-1.3cm CH _{2}
\longequal C --- R _{1} }} --- A --- B ---
\melm{\delm{\para}{R _{3} }}{N ^{+} }{\uelm{\para}{R _{2} }}
--- R_{4} \cdot
X^{-}
(donde A es O ó NH; B es
C_{2}H_{4}, C_{3}H_{6} ó C_{3}H_{5}OH; R_{1} es H ó
CH_{3}; R_{2} y R_{3} son cada uno CH_{3} ó C_{2}H_{5};
R_{4} es H, CH_{3}, C_{2}H_{5} ó grupo bencilo; y X^{-}
un contra ión
aniónico).
Ejemplos preferidos del monómero de vinilo
catiónico soluble en agua representado por la fórmula anterior (1)
incluyen sales terciarias y/o productos cuaternarios del
dimetilaminoetilacrilato y dimetilaminoetilmetaacrilato, y sales
terciarias y/o productos cuaternarios del
dimetilaminopropilacrilamida y dimetilaminopropilmetaacrilamida.
Ejemplos típicos de sales terciarias incluyen
cloruros hidratados y sulfatos de los monómeros anteriores y
ejemplos típicos de productos cuaternarios incluyen productos
metilados, etilados y bencilados de los anteriores monómeros.
Ejemplos ilustrativos de monómeros de vinilo
catiónicos solubles en agua representados por la anterior fórmula
(1) incluyen, cloruro de metaacriloiloxietildimetilbencilamonio,
cloruro de acrilamidapropildimetilbencilamonio, cloruro de
metaacrilamidapropildimetilbencilamonio, cloruro de
acriloiloxietiltrimetilamonio, cloruro de
metaacriloiloxietiltrimetilamonio, cloruro de
acrilamidapropiltrimetilamonio, cloruro de
metaacrilamidapropiltrimetilamonio, sales de ácido clorhídrico o
sulfúrico del dimetilaminoetilacrilato, sales de ácido clorhídrico o
sulfúrico del dimetilaminoetilmetaacrilato, sales de ácido
clorhídrico o sulfúrico del dimetilaminopropilacrilamida, sales de
ácido clorhídrico o sulfúrico del dimetilaminopropilmetaacrilamida
y similares. Aparte de estos, un monómero de vinilo catiónico
soluble en agua particularmente preferido, como monómero que
contiene un grupo bencilo, es el cloruro de
acriloiloxietildimetilbencilamonio y un monómero de vinilo
catiónico soluble en agua preferido, como monómero sin grupo bencilo
es el cloruro de acriloiloxietiltrimetilamonio.
Ejemplos de monómero de vinilo aniónico soluble
en agua empleados en la presente invención incluyen, por ejemplo,
ácido itacónico y sales del mismo, ácido maleico y sus sales, ácido
fumárico y sus sales, monómeros aniónicos acrílicos y
metaacrílicos, y mezclas de los mismos.
Típicos monómeros aniónicos acrílicos y
metaacrílicos incluyen ácido acrílico, ácido metaacrílico y sales
de los mismos, ácido
2-acrilamida-2-metilpropanosulfonico
y sus sales y mezclas de los mismos. Aparte de estos, los monómeros
de vinilo solubles en agua preferidos son ácido acrílico y ácido
metaacrílico y el más preferido es el ácido acrílico.
Ejemplos de monómeros de vinilo no iónicos
solubles en agua usados en el polímero iónico soluble en agua de la
presente invención incluyen, por ejemplo, acrilamida,
metaacrilamida, hidroxietilacrilato, hidroxietilmetaacrilato y
similares. Desde el punto de vista de la mejora de la retención y/o
la característica de drenaje, el más preferido es la acrilamida
como producto químico para la fabricación de papel.
El polímero iónico soluble en agua empleado en
la presente invención se obtiene por polimerización de (A) 3 a 100
mol% monómero de vinilo catiónico soluble en agua, representado por
la anterior fórmula (1), (B) 0 a 30 mol% de monómero de vinilo
aniónico soluble en agua y (C) el resto, consistente en monómero de
vinilo no iónico soluble en agua, basado en total de todos los
monómeros.
El citado polímero iónico soluble en agua
empleado en la presente invención es preferiblemente un polímero
catiónico o anfótero soluble en agua. Como el aditivo aniónico
elegido del grupo compuesto por un copolímero orgánico aniónico o
una mezcla de copolímeros orgánicos aniónicos y sílice coloidal
aniónica y/o bentonita es aniónico, el uso de un polímero soluble
en agua aniónico o no iónico no es preferido como polímero a ser
agregado en primer lugar.
Cuando el anterior polímero iónico soluble en
agua es un polímero catiónico soluble en agua, aparte de los
monómeros de vinilo representados por la fórmula anterior (1), es
preferido un homopolímero de un monómero de vinilo catiónico
soluble en agua conteniendo un grupo bencilo, o un copolímero de una
pluralidad de monómeros de vinilo representados por la anterior
fórmula (1) o un copolímero de los 10 mismos conteniendo, además,
un monómero de vinilo no iónico soluble en agua tal como acrilamida
o metaacrilamida. Aunque la relación molar preferida de estos
monómeros no se limita particularmente, en esta relación molar es
esencial que la solución salina acuosa que sirve de disolvente de
la polimerización no disuelva el polímero iónico soluble en agua
producido o extraiga el polímero iónico soluble en agua
producido.
Por ejemplo, un rango preferido de relación
molar es tal que un polímero conteniendo 3 a 100 mol% de monómero
de vinilo catiónico soluble en agua que incluya un grupo bencilo y
representado por la anterior fórmula (1) o una mezcla del mismo, es
de 0 a 50 mol% de otro monómero de vinilo catiónico soluble en agua
no conteniendo ningún grupo bencilo y representado por la anterior
fórmula (1) o una mezcla de los mismos, y el resto compuesto de
monómero no iónico es obtenido.
El monómero conteniendo un grupo bencilo, que es
un monómero de vinilo catiónico soluble en agua de la anterior
fórmula (1), tiene un grupo amino unido a cada grupo bencilo
hidrófobo. Como resultado, el polímero producido difícilmente se
disuelve en la solución acuosa salina, aunque es un polímero soluble
en agua. Por tanto, cuando el polímero catiónico soluble en agua
contiene un grupo bencilo conteniendo monómero de vinilo catiónico
soluble en agua de la fórmula anterior (1) como elemento
constituyente, se puede establecer una relación molar en un amplio
rango del monómero a otro monómero de vinilo catiónico soluble en
agua de la anterior fórmula (1) que no contenga ningún grupo
bencilo.
Por el contrario, cuando el polímero catiónico
soluble en agua contiene un monómero de vinilo catiónico soluble en
agua representado por la fórmula anterior (1) y sin ningún grupo
bencilo como elemento constituyente, la relación molar del monómero
de vinilo catiónico soluble en agua a la acrilamida o metaacrilamida
esta preferentemente en el rango de 3:97 a 30:70.
El polímero anfótero soluble en agua, como
polímero iónico soluble en agua, empleado en la presente invención,
es preferiblemente un copolímero compuesto de 3 a 99 mol% de un
monómero de vinilo catiónico soluble en agua representado por la
fórmula (1) o una mezcla de los mismos, de 1 a 30 mol% del anterior
monómero de vinilo aniónico soluble en agua y el resto consistente
en monómero de vinilo no iónico soluble en agua tal como acrilamida
o metaacrilamida. Aunque la relación molar preferida de estos
monómeros no se limita particularmente, en esta relación molar es
esencial que la solución salina acuosa que sirve de disolvente de la
polimerización no disuelva el polímero iónico soluble en agua
producido o extraiga el polímero producido.
Sin embargo, en orden a conseguir que el
polímero anfótero muestre notablemente sus propiedades
características, todos los monómeros de vinilo iónicos, ambos
catiónicos y aniónicos, preferiblemente están contenidos en el
copolímero en una cantidad de 5 mol% o más, más preferible de 10
mol% o más. Cuando todos los monómeros de vinilo iónicos estén
contenidos en el copolímero en una cantidad de menos de 5 mol%, la
retención, el drenaje y otras propiedades serán
insatisfactorios.
También para la relación molar de cada monómero
de vinilo iónico, el equivalente gramo del monómero vinílico
catiónico soluble en agua es preferiblemente mayor que el
equivalente gramo del monómero de vinilo aniónico soluble en agua,
porque es preferible que el copolímero anfótero contenga más grupos
catiónicos que grupos aniónicos. Es particularmente preferente que
el valor equivalente gramo de los grupos catiónicos sea al menos el
doble que el valor equivalente gramo de los grupos aniónicos.
Un ejemplo más preferido del anterior polímero
anfótero soluble en agua es un copolímero de dispersión conteniendo
3 a 99 mol% de monómero de vinilo catiónico soluble en agua que
contenga un grupo bencilo, aparte de los monómeros de vinilo
catiónicos solubles en agua representados por la anterior fórmula
(1), o una mezcla de los mismos, 0 a 50 mol% de otro monómero de
vinilo catiónico soluble en agua representado por la anterior
fórmula (1) o una mezcla de los mismos, 1 a 30 mol% del anterior
monómero de vinilo aniónico soluble en agua y el resto de
acrilamida.
Otro ejemplo preferido del anterior polímero
anfótero soluble en agua es un copolímero de dispersión conteniendo
de 3 a 30 mol% de monómero de vinilo catiónico soluble en agua que
no contenga ningún grupo bencilo y representado por la fórmula
anterior (1), de 1 a 30 mol% de un monómero aniónico y el resto
compuesto de acrilamida.
Además, monómeros distintos de los anteriormente
mencionados monómeros, por ejemplo, monómeros hidrófobos tal como
el acronitrilo, metilacrilato, etilacrilato,
2-etilexilacrilato y estireno se pueden
copolimerizar si el copolímero producido es soluble en agua.
La polimerización se realiza en presencia de un
dispersante, mientras una pluralidad de monómeros es agitada en
solución salina acuosa. La concentración total de monómeros en este
punto es preferentemente del 5% en peso o más, más preferiblemente
del 10% en peso o más, lo más preferible del 15 al 40% en peso.
Cuando la concentración total de monómeros es menor del 5% en peso,
la concentración de polímero en la solución acuosa se vuelve baja y
por esto es desventajosa económicamente.
Es un requisito esencial que la solución acuosa
salina que sirve como disolvente de la polimerización y medio de
dispersión empleada en la presente invención, al tiempo de producir
el polímero podría no disolver el polímero producido o podría
extraer el polímero producido. Esto es, una combinación de la
composición de monómeros del polímero iónico soluble en agua y el
tipo y concentración de la sal que satisface esta condición es
esencial.
La sal empleada en la solución acuosa salina es
preferentemente una sal aniónica polivalente. Ejemplos típicos de
la sal son sulfato de sodio, sulfato de amonio, sulfato de magnesio,
sulfato de aluminio, fosfato hidrogenado bisódico y similares.
Otras sales pueden ser empleadas en las soluciones acuosas salinas,
que disuelvan los monómeros y el dispersante y no disuelvan el
polímero producido. Aparte de estas son preferibles los sulfatos.
En cuanto a la valencia son preferidas las sales divalentes
aniónicas. Más específicamente, las más preferidas son el sulfato
de amonio y el sulfato de sodio.
La concentración de sal en una disolución
reactiva durante el proceso de polimerización varia dependiendo de
la relación molar de monómero de vinilo catiónico soluble en agua
representado por la citada fórmula (1), de la relación molar de
monómero de vinilo aniónico soluble en agua y del tipo de sal
empleada y, por tanto, no esta particularmente limitada.
Sin embargo, la concentración de sal en una
disolución reactiva durante el proceso de polimerización esta
preferentemente entre el 15% en peso, basado en el disolvente de
polimerización obtenido mediante la sustracción del peso de los
monómeros del peso de la solución reactiva de la polimerización y la
de la concentración de saturación, o entre el 15% en peso y el
limite de solubilidad, más preferiblemente entre el 15% en peso y
el 30% en peso, lo más preferible del 15% en peso al 25% en peso. Si
la concentración de sal es menor del 15% en peso, la viscosidad de
la solución reactiva en reacción se vuelve demasiado alta, haciendo
difícil completar satisfactoriamente el proceso de
polimerización.
Aunque se agregue una sal al disolvente al
tiempo de la polimerización, parte de la sal puede ser añadida
alternativamente a la dispersión, después de completar la
polimerización. La viscosidad de la dispersión puede hacerse más
baja cuando parte de la sal se añade a la dispersión después de la
terminación del proceso de polimerización, en comparación con
aquella en la que la sal se añade al disolvente durante la
polimerización. La concentración de sal en la dispersión obtenida
por adición de la misma a la dispersión después de la terminación
del proceso de polimerización esta preferentemente entre el 15% en
peso y la concentración de saturación o entre el 15% en peso y el
limite de solubilidad, más preferiblemente entre el 15% en peso y el
25% en peso.
Cualquier combinación en la composición de
monómeros en la que el polímero producido no sea extraído, incluso
por el cambio del tipo de sal o la concentración de la sal o la
composición de los monómeros de un polímero iónico soluble en agua
en la que la extracción del polímero producido no ocurra y el tipo y
concentración de la sal, queda fuera del alcance de la presente
invención.
Es un requisito esencial que el dispersante,
compuesto de un electrolito polímero que esta presente en el tiempo
de la polimerización, sea soluble en solución acuosa salina.
Un electrolito de polímero catiónico se emplea
preferentemente como electrolito polímero porque un polímero
catiónico es preferible a un polímero iónico, que es el producto, y
el valor equivalente gramo del monómero catiónico contenido en el
polímero anfótero es preferiblemente mayor que el valor equivalente
gramo del monómero aniónico contenido en este. El dispersante es
más preferiblemente un electrolito de polímero catiónico obtenido
por polimerización de 50 a 100 mol% de por lo menos un monómero
catiónico seleccionado de entre las sales de
dimetilaminoetilacrilato, sales de dimetilaminoetilmetaacrilato,
sales de dimetilaminopropilacrilamida, sales de
dimetilaminopropilmetaacrilamida, cloruro de
acriloiloxietil-trimetilamonio, cloruro de
metaacriloiloxietiltrimetilamonio, cloruro de
acrilamidapropiltrimetilamonio, 5 cloruro de
metaacrilamidapropiltrimetilamonio, cloruro de dimetildialilamonio
y mezclas de las mismas, y de 50 a 0 mol% de acrilamida.
La cantidad de dispersante del electrolito de
polímero es alrededor del 1 al 15% en peso,
preferente-mente de alrededor del 1 al 10% en peso,
basado en el peso total de todos los monómeros. Si la cantidad es
menor del 1% en peso, el polímero producido no se puede obtener en
un estado disperso y de forma no deseada se aglomera en una gran
masa. Si la cantidad es mayor del 15% en peso, la viscosidad de la
dispersión finalmente obtenida es indeseablemente demasiado elevada
causando la pérdida de facilidad de fluidez.
En la presente invención, el proceso de
polimerización puede ser iniciado por cualquier método conocido, si
el polímero resultante se puede obtener en forma de una dispersión.
No obstante, es preferible emplear un iniciador de polimerización
por consiguiente. No hay limitaciones a la selección del iniciador
de polimerización, pero generalmente se puede emplear
preferiblemente un iniciador de radical libre. El iniciador de
polimerización puede ser seleccionado preferentemente de entre
aquellos de tipo redox (reducción/oxidación), de tipo azo y de
cualesquiera otro tipo. Los ejemplos de iniciador de tipo redox
incluyen combinaciones seleccionadas de entre uno de peroxosulfato
de amonio, peroxodisulfato potásico, peróxido de hidrógeno y
peróxido de benzoilo y uno seleccionado de entre sulfito
hidroge-
nado de sodio, sulfato de hierro, tetrametietilenodiamina y dimetilanilina. Ejemplos de iniciador tipo azo incluyen
nado de sodio, sulfato de hierro, tetrametietilenodiamina y dimetilanilina. Ejemplos de iniciador tipo azo incluyen
2,2'-azobis(2-amidinopropano)dihidrocloruro,
2,2'-azobis[2-(2-imidiazolin-2-yl)propano]dihidrocloruro,
2,2'-azobiisobutironitrilo,
2,2'-azobis(2,4-dimetilvaleronitrilo)
y
2,2'-azobis(4-metoxi-2,4-dimetilvaleronitrilo).
Los ejemplos de los otros tipos de iniciadores incluyen
peroxosulfato de amonio, peroxodisulfato potásico, peróxido de
hidrógeno, peróxido de acetilo, peróxido de lauroilo, peróxido de
benzoilo, hidroperóxido de cumeno, peróxido de
di-terc.-butilo, disulfuro de tetrametiltiurano,
disulfuro de dibenzoilo y ácido
p-sulfínicotolueno.
Además, para el objeto de la presente invención,
no hay limitaciones específicas a la temperatura de polimerización,
que puede ser una a la que funcione adecuadamente el iniciador de la
polimerización. Como los iniciadores de polimerización de tipo
2,2'-azobis(2-amidinopropano)dihidrocloruro,
2,2'-azobis[2-(2-imidiazolin-2-yl)propano]dihidrocloruro
y similares son preferidos porque son solubles en agua y son
fácilmente manejables y controlables.
La dispersión de polímero contiene polímero
iónico soluble en agua a alta concentración igual o mayor que el 5%
en peso, normalmente a un nivel entre el 5 y alrededor del 40% en
peso. La dispersión contiene la mencionada sal y el mencionado
dispersante.
Mientras la dispersión contenga un polímero
iónico soluble en agua a alta concentración, su viscosidad es
normalmente tan baja como de 10 a 3000 mPa·S, porque se encuentra
disperso establemente en la solución acuosa de sal en forma de
finas partículas. Por esto fluye fácilmente y es extremadamente
fácil de manejar.
El diámetro medio de partícula de las partículas
del polímero iónico soluble en agua en la mencionada dispersión
normalmente es de 0.1 a 150 \mum, preferentemente de 0.1 a 50
\mum, más preferiblemente de 0.1 a 30 \mum. Si el diámetro
medio de partícula de las partículas del polímero iónico soluble en
agua excede de 150 \mum, pueden precipitar fácilmente
perjudicando la capacidad de almacenamiento estable de la dispersión
y precisa de un largo tiempo antes de quedar completamente disuelta
en agua por su baja solubilidad, debido al gran tamaño de las
partículas, si se mezcla la dispersión con agua para su empleo.
No hay limitaciones específicas al peso
molecular del polímero iónico soluble en agua de la anterior
dispersión. Sin embargo, este debe tener preferentemente un peso
molecular grande cuando se emplea en el proceso de fabricación de
papel. Cuando la dispersión del polímero iónico soluble en agua está
disuelta en una solución acuosa de sulfato de amonio al 2% en peso,
la viscosidad intrínseca del polímero se encuentra normalmente
dentro de un rango de 5 dl/g a 30 dl/g. Si la viscosidad intrínseca
es menor de 5 dl/g, el efecto de mejora de la retención y/o la
característica de drenaje será insuficiente y si la viscosidad
intrínseca es mayor de 30 dl/g, la formación del papel se volverá
peor, produciendo un efecto pernicioso en la calidad del papel
producido.
La citada dispersión es almacenable establemente
y esta libre del problema de aglomeración en una gran masa aún si
se almacena a la temperatura ambiente.
En la presente invención, el aditivo aniónico es
uno seleccionado del grupo compuesto un copolímero orgánico
aniónico o una mezcla de copolímeros orgánicos aniónicos y sílice
coloidal aniónica y/o bentonita.
La sílice coloidal aniónica empleada en la
presente invención se produce manteniendo una solución acuosa de
ortosilicato sódico a un valor de pH de 1 a 4 y se puede usar un
producto comercial. La sílice coloidal aniónica es generalmente un
dióxido de silicio con un grupo OH en la superficie por hidratación
en agua y una superficie de partícula porosa cargada generalmente
con electricidad negativa (-) en agua. Más específicamente, la
sílice coloidal aniónica es un sol coloidal del ácido silícico con
un área superficial desde alrededor de 50 hasta alrededor de 1,000
m^{2}/g, preferentemente desde alrededor de 300 m^{2}/g hasta
alrededor de 700 m^{2}/g o sílice coloidal conteniendo alrededor
de un 20 al 90% de este sol coloidal del ácido silícico, como se
describe en la mencionada
JP-A-1057-151900. Se
emplea preferentemente sol coloidal del ácido silícico largo y
estrecho, con un diámetro de partícula medido por el método de
dispersión dinámica de la luz de alrededor de 40 a 300 nm y un
espesor uniforme de alrededor de 5 a 20 nm y que muestre extensión
en el mismo plano.
Se puede emplear un producto comercial como la
bentonita.
El (co)polímero aniónico usado en la
presente invención es un polímero o un (co)polímero compuesto
de monómeros aniónicos de cuya estructura forma parte un grupo
aniónico. Ejemplos de monómeros aniónicos son preferentemente
alguno seleccionado del ácido acrílico y sales del mismo, ácido
metaacrílico y sales del mismo, ácido itacónico y sales del mismo,
ácido maléico y sales del mismo, ácido fumárico y sus sales, el
ácido
acrilamida-2-metilpropanosulfónico
y sus sales, y mezclas de ellos. El monómero aniónico más preferido
es el ácido acrílico, a saber, el (co)polímero aniónico es
preferentemente un (co)polímero de ácido acrílico. además de
los monómeros arriba mencionados, otros monómeros pueden ser
copolimerizados, es decir, monómeros no iónicos por ejemplo
metaacrilamida, acronitrilo, metaacrilonitrilo, metilacrilato,
metilmetaacrilato, etilacrilato, etilmetaacrilato,
hidroxietilacrilato, hidroxietilmetaacrilato y similares.
Es preferible que el (co)polímero de
ácido acrílico contenga ácido acrílico de 15\sim100 mol% y
acrilamida de 0\sim85 mol% basado en el total de todos los
monómeros.
En la presente invención el método de
preparación del (co)polímero aniónico no esta limitado y, por
tanto, cualquier método conocido puede ser aplicado. Aparte de
esto, son preferidos los métodos de polimerización para obtener
finas partículas de polímero por polimerización en una solución
acuosa salina capaz de disolver los monómeros pero no el polímero
producido.
El (co)polímero aniónico preparado tiene
preferentemente un peso molecular de 1.5 millones o más. El polímero
preparado se añade a la pasta de papel como una dispersión de finas
partículas del polímero resultante diluída en agua.
En la fase de fabricación de papel, la
dosificación del polímero iónico soluble en agua es preferentemente
del 0.001 al 0.02% en peso, basado en el peso de la materia en
suspensión (SS) de la pasta de papel y la dosificación total del
aditivo aniónico es preferentemente del 0.001 al 0.5% en peso,
basado en el peso de la materia en suspensión de la pasta de
papel.
Además, la dosificación del polímero iónico
soluble en agua es más preferentemente del 0.001 al 0.2% en peso,
basada en el peso de materia en suspensión (SS) de la pasta de
papel, y la dosificación total del aditivo aniónico es más
preferentemente del 0.01 al 0.2% en peso, basado en el peso de
materia en suspensión (SS) de la pasta de papel.
Cuando la dosificación de producto(s)
químico(s) es demasiado pequeña, el efecto se reduce y cuando
la dosificación es demasiado grande se produce un desperdicio de
materiales en las cintas sin fin de fieltro ó alambre en el proceso
de fabricación de papel.
En el método de fabricación de papel de la
presente invención, el momento de añadir cada aditivo no esta
especialmente limitado. Sin embargo, el polímero catiónico soluble
en agua necesita ser agregado en primer lugar, seguido por un
aditivo aniónico seleccionado del grupo compuesto por un copolímero
orgánico aniónico o una mezcla de copolímeros orgánicos aniónicos y
sílice coloidal aniónica y/o bentonita. Preferentemente en la
fabricación de papel, el polímero iónico soluble en agua se añade
antes de la separación por centrifugación de la fase de fabricación
de papel y el aditivo aniónico seleccionado del grupo compuesto por
un copolímero orgánico aniónico o una mezcla de copolímeros
orgánicos aniónicos y sílice coloidal aniónica y/o bentonita se
añade después de la separación por centrifugación.
Después de la adición del polímero iónico
soluble en agua, es preferible que el polímero quede uniformemente
distribuido sobre la superficie de la sustancia en suspensión
mediante su apropiado deslizamiento. Después de la adición del
aditivo aniónico seleccionado del grupo compuesto por un copolímero
orgánico aniónico o una mezcla de copolímeros orgánicos aniónicos y
sílice coloidal aniónica y/o bentonita, es deseable prevenir la
destrucción de aglomerado producido por un mezclado excesivo.
De acuerdo con la presente invención, el
polímero iónico soluble en agua producido por polimerización en
dispersión en una solución acuosa salina, mejora grandemente la
retención y/o característica de drenaje cuando se emplea en
combinación con un aditivo aniónico seleccionado del grupo compuesto
por un copolímero orgánico aniónico o una mezcla de copolímeros
orgánicos aniónicos y sílice coloidal aniónica y/o bentonita,
comparado con un polímero iónico soluble en agua que tuviera la
misma composición de monómero y producido por un método convencional
de polimerización tal como polimerización en solución acuosa o
polimerización en emulsión de tipo
agua-en-
aceite.
aceite.
Como se describió más arriba, conforme a la
polimerización en dispersión en solución salina acuosa, según la
polimerización avanza, el polímero producido se separa de la
solución salina acuosa que sirve como disolvente de polimerización.
Por tanto, se produce un polímero de estructura molecular específica
tal como un polímero de cadena ramificada, distinto del producido
por polimerización realizada en fase uniforme, y esta estructura
molecular específica se presume que es el factor principal de la
mejora de la retención y/o característica de drenaje.
La presente invención será descrita con mayor
detalle por medio de los ejemplos siguientes, aunque el alcance de
la presente invención no esta de ninguna manera limitada por los
ejemplos que siguen.
Números 1 a
6
4.2 g de cloruro de
poliacriloiolxietiltrimetilamonio como un dispersante y 84.0 g de
sulfato de amonio como agente separador fueron disueltos en 303.0 g
en agua cambiadora de ión en un matraz de 1 litro con cinco columnas
separable equipado con un agitador, un termómetro, un condensador
de reflujo y una entrada de nitrógeno. 100.0 g de cada uno de los
monómeros, teniendo la composición respectiva mostrada en la Tabla
1, se cargaron en el matraz, seguido por un calentamiento de los
mismos a 50ºC y el aire interior fue desplazado con nitrógeno. 2.0
g de solución acuosa de
2,2'-azobis(2-amidinopropano)dihidrocloruro
se agrego con posterioridad a ello como iniciador de polimerización
y la operación de polimerización se controlo por agitación a 50ºC
durante 10 horas hasta obtener un polímero en forma de finas
partículas dispersas en la solución salina acuosa. A esta mezcla de
la reacción se agregaron 21 g de sulfato de amonio para obtener las
muestras de polímero disperso (A) a (F) para usarlas en la presente
invención.
Las composiciones de monómero y viscosidades
intrínsecas de las muestras de polímero dispersas en una solución
acuosa de sulfato de amonio al 2% en peso se muestran en la Tabla
1.
Números 7 a
12
Para comparación, los monómeros con las
composiciones respectivas mostradas en la Tabla 1 se usaron para
obtener las muestras comparativas (a) a (f) por polimerización en
solución acuosa y polimerización por inversión de fase en emulsión
de la misma forma.
La composición de monómeros y las viscosidades
intrínsecas en la solución acuosa de sulfato de amonio al 2% en
peso de las muestras comparativas (a) a (f) se muestran en la Tabla
1.
96 g de una solución acuosa al 50% en peso de
acrilamida, 12 g de ácido acrílico y 46.5 g de sulfato de sodio se
disolvieron en 145.5 g de agua cambiadora de ión en un matraz de 500
mililitros con cinco columnas separables, equipado con un agitador,
un termómetro, un condensador de reflujo y una entrada de nitrógeno,
seguido por calentamiento a 25ºC por medio de un baño de agua y el
aire interior se desplazó con nitrógeno mientras se agitaba durante
30 minutos. 0.6 ml de solución acuosa de persulfato de amonio al 10%
en peso y 0.6 ml de solución acuosa de hidrosulfito de sodio al 10%
en peso se añadieron al mismo como iniciador de la polimerización y
la operación de polimerización fue controlada por agitación. después
de 2 minutos la solución fue blanqueada. En este momento se quito
el baño de agua y la temperatura interior era de alrededor de 70ºC
después de 30 minutos, por el calor de la polimerización. Después
de esto se mantuvo la temperatura de polimerización mediante un
baño de agua a 70ºC durante 2 horas y la reacción de polimerización
se completó.
El copolímero acrílico de
ácido-acrilamida preparado tenia una viscosidad de
320 mPa·S, medida con un viscosímetro de campo de Brooke. De
acuerdo con la investigación microscópica, el diámetro medio de las
partículas de copolímero preparado era de 5 \mum y por ello el
polímero resultante se obtuvo en forma de dispersión. La dispersión
preparada (20% en peso de concentración de polímero) se diluyo
mediante agua intercambiadora de iones a concentración 1/40 y la
viscosidad de la dispersión diluida era de 3.0 mPa·S, medida con un
viscosímetro de campo de Brooke, donde el polímero no estaba
disuelto. El polímero fue neutralizado con hidróxido sódico y la
viscosidad intrínseca de la solución acuosa de cloruro sódico 1
Normal era de 6 dl/g. La dispersión preparada de copolímero acrílico
de ácido-acrilamida se designa como muestra G.
Por el mismo método anterior se preparó una
dispersión de homopolímero de ácido acrílico. La dispersión se
designa como muestra H. La viscosidad intrínseca de la muestra H en
una solución acuosa de cloruro sódico 1 Normal es de 6.1 dl/g.
Ejemplos comparativos 1 a
14
Se realizó una prueba de retención mediante la
adición de dispersiones de polímero iónico (A) a (F) a la pasta de
papel.
Se añadió como carga un 15% en peso (basado en
el peso de pulpa) de carbonato cálcico molido a la pasta al sulfato
blanqueada de árbol platifilo (L-BKP) [Refinado
estándar canadiense (C.S.F.) =330] para ajustar la concentración de
materia en suspensión (SS) al 5% en peso.
Empleando esta lechada, se midió la relación de
retención mediante un probador dinámico de jarra de tipo Britt.
La prueba se realizó de la siguiente manera.
Se pusieron 500 ml de pasta de papel en el
medidor de jarra de tipo Britt.
Se comenzó la agitación a 1500 rpm, se añadió
una solución acuosa de cada uno de los polímeros catiónicos
obtenidos en los ejemplos de preparación citados anteriormente. En
este punto se comenzó a contar el tiempo.
Después de 30 segundos se añadieron/añadió
bentonita (nombre comercial: Organosob-O, producida
por Allied Colloid Co.) y/o sílice coloidal aniónica al 0.1% en
peso (nombre comercial: BMA-780, producida por
Nissan Ekanobel Co.).
Después de otros 30 segundos se abrió un grifo
de muestreo de agua de vertido para que fluyera en agua de vertido
que había pasado a través de una malla de 150 hilos.
Se tiró el agua de vertido de los 10 segundos
iniciales y se recogió la correspondiente a los 30 segundos
siguientes. La cantidad de agua de vertido durante este tiempo se
representa por X (ml).
El agua de vertido se filtró mediante un filtro
de papel de cuantificación (No. 5C de Toyo Filter Co.) que tiene un
peso en seco de W_{0} (g) a 105ºC, se secó a 105ºC y se pesó. Este
peso esta representado por W_{1} (g).
Posteriormente el agua de vertido con el filtro
de cuantificación fueron incinerados a 600ºC y el peso del
contenido de ceniza del agua de vertido se midió. Este peso se
representa por f(g).
La concentración de materia en suspensión (SS) y
la concentración de cenizas del agua de vertido se obtienen de las
siguientes ecuaciones.
Concentración de materia en suspensión (SS) del
agua de vertido en
% \ de \ peso
= \frac{W_{1} - W_{0}}{X} x \ 100 =
SS_{1}
concentración
de cenizas del agua de vertido (en % de peso) = \frac{f}{X} x 100
=
Ash_{1}
La concentración de materia en suspensión (SS) y
la concentración de cenizas también se midieron para pasta de papel
al 0.5% en peso. Se representan por SS_{0} y Ash_{0}
respectivamente.
La retención total en un paso y la retención de
carga en un paso se calcularon con las siguientes ecuaciones.
retención total
en un paso = \frac{SS_{0} - SS_{1}}{SS_{0}} x 100 (T - OPR
%)
retención de
carga en un paso = \frac{Ash_{0} - Ash_{1}}{Ash_{0}} x 100
(F-OPR
%)
\newpage
Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla
2.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos comparativos 15 a
28
La relación de retención se midió de la misma
forma que en los ejemplos comparativos 1 a 14 usando polímeros tipo
polimerización en solución y polímeros tipo emulsión (a) a (f) en
lugar de los polímeros de dispersión (A) a (F) usados en los
ejemplos comparativos 1-14. Los resultados obtenidos
se muestran en la Tabla 3. Las composiciones y propiedades de los
polímeros se muestran en la Tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 1 a
16
La relación de retención se midió de la misma
forma que en los ejemplos comparativos 1 a 14 usando
(co)polímeros del ácido acrílico (G) o (H) y/o bentonita en
lugar de sílice coloidal aniónica y/o bentonita. Los resultados
obtenidos se muestran en la Tabla 4.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos Comparativos del 29 al
44
La relación de retención se midió de la misma
forma que en los Ejemplos comparativos 15 a 28 empleando
(co)polímeros de ácido acrílico (G) o (H) y/o bentonita en
lugar de la sílice coloidal aniónica y/o bentonita. Los resultados
obtenidos se muestran en la Tabla 5.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos comparativos 45 a
58
Se llevo a cabo un test de drenaje por adición
de dispersiones de polímero iónico (A) a (F) a la pasta de
papel.
Una pulpa preparada con una mezcla del 90% de
pulpa de cartón ondulado reciclado y del 10% de pulpa reciclada
procedente de papel de periódico (C.S.F. = 300) se diluyo a una
concentración de pulpa del 1% en peso, a la que se añadió un 3% en
peso de un líquido alumbroso (basado en el peso de pulpa) hasta
obtener un valor de pH
del 5.8.
del 5.8.
Se pusieron 300 ml de esta lechada en un vaso de
500 ml y una solución acuosa del 0.1% en peso de cada uno de los
polímeros (A) a (F) obtenidos en los Ejemplos de preparación Números
1 a 6 se añadió mientras se agitaba con un motor a 600 rpm. Después
de 30 segundos se añadió/añadieron sílice coloidal aniónica al 0.1%
en peso y/o bentonita al 0.1% en peso, asimismo. Después de otros
30 segundos, se paro la agitación y esta lechada se transfirió a un
cilindro de medida de 1 litro. Se añadió agua urbana a la lechada
para ajustar la cantidad total a 1 litro, el cilindro de medida se
giro tres veces para mezclado, y la lechada resultante se puso en
un probador de Refinado Canadiense Estándar. De acuerdo con el
procedimiento para la medida del C.S.F., la cantidad de drenaje que
aparece por un tubo lateral se midió.
Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla
6.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos Comparativos 59 a
72
La cantidad de drenaje se midió de la misma
manera que en los ejemplos comparativos 45 a 58, empleando los
polímeros iónicos (a) a (f) mostrados en la Tabla 7 en lugar de
polímeros de dispersión (A) a (F) empleados en los ejemplos
comparativos 45 a 58.
Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla
7.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 17 a
32
La cantidad de drenaje se midió de la misma
manera que en los ejemplos comparativos 45 a 58 empleando
(co)polímeros de ácido acrílico (G) y (H) y/o bentonita en lugar de la sílice coloidal aniónica y/o bentonita empleado en los ejemplos comparativos 45 a 58. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 8.
(co)polímeros de ácido acrílico (G) y (H) y/o bentonita en lugar de la sílice coloidal aniónica y/o bentonita empleado en los ejemplos comparativos 45 a 58. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 8.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos Comparativos 73 a
88
La cantidad de drenaje se midió de la misma
manera que en los Ejemplos Comparativos 59 a 72, empleando los
(co)polímeros (G) o (H) de ácido acrílico y/o bentonita en
lugar de sílice coloidal aniónica y bentonita empleada en los
Ejemplos Comparativos 59 a 72. Los resultados obtenidos se muestran
en la Tabla 9.
\vskip1.000000\baselineskip
El método de fabricación de papel de la presente
invención hace posible mejorar las relaciones de retención y/o la
propiedad de drenaje de las fibras celulósicas y de las cargas en el
proceso de fabricación de papel, mediante lo cual se puede aumentar
la productividad en las fases de fabricación de pasta de papel y
secado. El método de fabricación de papel de la presente invención
también hace posible mantener limpia el agua de vertido circulante
y reducir una parte de la fase de recuperación de aguas de vertido y
una parte de la fase de tratamiento de aguas residuales.
Claims (16)
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1. Un método de fabricación de papel que comprende las fases de:adición a la pasta de papel, en una fase de la fabricación de papel, de polímero iónico soluble en agua obtenido por un método de polimerización, para obtener una dispersión de finas partículas de polímero, mediante la polimerización de (A) 3 a 100 mol% de monómero de vinilo catiónico soluble en agua representado por la fórmula (1)(1)O \longequal\uelm{C}{\uelm{\para}{ {}\hskip-1.3cm CH _{2} \longequal C --- R _{1} }}--- A --- B ---\melm{\delm{\para}{R _{3} }}{N ^{+} }{\uelm{\para}{R _{2} }}--- R_{4} \cdot X^{-}(donde A es O ó NH; B es C_{2}H_{4}, C_{3}H_{6} ó C_{3}H_{5}OH; R_{1} es H ó CH_{3}; R_{2} y R_{3} son cada uno CH_{3} ó C_{2}H_{5}; R_{4} es H, CH_{3}, C_{2}H_{5} ó grupo bencilo; y X^{-} un contra ión aniónico).o una mezcla del mismo, (B) 0 a 30 mol% de un monómero aniónico de vinilo soluble en agua y (C) el resto compuesto por un monómero no iónico soluble en agua basado en la cantidad total de todos los monómeros, por agitación en solución salina acuosa capaz de disolver los monómeros pero no el polímero producido, en presencia de un dispersante que esta compuesto por un electrolito de polímero soluble en la solución acuosa salina;mezclando el citado polímero iónico con la pasta de papel; yañadiendo y mezclando un aditivo aniónico seleccionado del grupo compuesto de un copolímero orgánico aniónico o una mezcla de copolímeros orgánicos aniónicos y sílice coloidal aniónica y/o bentonita de forma que se mejore la retención y/o la propiedad de drenaje. - 2. El método de fabricación de papel de acuerdo con la reivindicación 1, donde la sal que forma la solución acuosa salina es una sal bivalente aniónica.
- 3. El método de fabricación de papel, de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, donde el citado dispersante es un electrolito de polímero catiónico obtenido por polimerización de 50 a 100 mol% de un monómero catiónico seleccionado de entre sales de dimetilaminoetilacrilato, sales de dimetilaminoetilmetaacrilato, sales de dimetilaminopropilacrilamida, sales de dimetilaminopropilmetaacrilamida, cloruro de acriloiloxietiltrimetilamonio, cloruro de metaacriloiloxietiltrimetilamonio, cloruro de acrilamidapropiltrimetilamonio, cloruro de metaacrilamidapropiltrimetilamonio, cloruro de dimetildialilamonio y mezclas de las mismas, y 0 a 50 mol% de acrilamida.
- 4. El método de fabricación de papel, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el citado polímero iónico soluble en agua tiene una viscosidad intrínseca de 5 dl/g a 30 dl/g en solución acuosa al 2% en peso de sulfato de amonio.
- 5. El método de fabricación de papel, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde la dosificación del citado polímero iónico es de 0.001 a 0.2 en porcentaje de peso basado en el peso de la materia en suspensión (SS) de la citada pasta de papel y la dosificación total del citado aditivo aniónico es del 0.01 al 0.5 en porcentaje de peso basado en el peso de la citada materia en suspensión (SS) de la pasta de papel.
- 6. El método de fabricación de papel, de acuerdo con la reivindicación 5, donde la dosificación del citado polímero iónico es de 0.001 a 0.05 en porcentaje de peso basado en el peso de la citada materia en suspensión (SS) de la pasta de papel y la dosificación total del citado aditivo aniónico es de 0.01 a 0.2 en porcentaje de peso basado en el peso de la citada pasta de papel.
- 7. El método de fabricación de papel, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el aditivo aniónico es un (co)polímero aniónico conteniendo de 15\sim100 mol% de ácido acrílico y de 0\sim85 mol% de acrilamida basado en el total de todos los monómeros.
- 8. El método de fabricación de papel, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde el aditivo aniónico que se añade después de agregar y mezclar el polímero iónico, es un (co)polímero aniónico polimerizado en solución acuosa salina, capaz de disolver los monómeros pero no el polímero producido y la dispersión diluida en agua de finas partículas del polímero resultante se añade además como el citado (co)polímero aniónico.
- 9. El método de fabricación de papel, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde el citado polímero soluble en agua se agrega antes de la separación por centrifugación del proceso de fabricación de papel y el citado aditivo aniónico se agrega después de la separación por centrifugado.
- 10. El método de fabricación de papel, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde el polímero iónico soluble en agua contiene de 1 a 30 mol% del citado monómero aniónico de vinilo soluble en agua basado en el total de todos los monómeros.
- 11. El método de fabricación de papel, de acuerdo con la reivindicación 10, donde el citado monómero aniónico es uno seleccionado de entre el ácido acrílico y sus sales, el ácido metaacrílico y sus sales, el ácido itacónico y sus sales, el ácido acrilamida-2-metilpropanosulfónico y sus sales y mezclas de los mismos.
- 12. El método de fabricación de papel, de acuerdo con la reivindicación 11, donde el citado monómero aniónico es ácido acrílico.
- 13. El método de fabricación de papel, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, donde el valor equivalente gramo del citado monómero catiónico de vinilo soluble en agua empleado en el citado polímero iónico soluble en agua es mayor que el valor equivalente gramo del citado monómero aniónico de vinilo soluble en agua.
- 14. El método de fabricación de papel, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde el citado polímero iónico soluble en agua no contiene ningún monómero aniónico de vinilo soluble en agua.
- 15. El método de fabricación de papel, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciónes1 a 14, donde el citado monómero no iónico de vinilo soluble en agua es acrilamida.
- 16. El método de fabricación de papel, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, donde el citado monómero catiónico de vinilo soluble en agua es una sal terciaria y/o un producto cuaternario del dimetilaminoetilacrilato.
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