ES2207222T3 - Uso de un compuesto tipo ester como promotor estabilizador de papel y metodo para producir una hoja de papel abultada. - Google Patents

Abstract

De acuerdo con la presente invención, se puede obtener una hoja abultada sin reducir el efecto de un encolante. Por ello, para promover el abultamiento del papel se usa un compuesto de un éster con un punto de fusión no superior a 100º C, seleccionado entre (A) un compuesto de un éster de alcohol polivinílico y un ácido graso y (B) un compuesto de un éster de alcohol polivinílico y un ácido graso que incluye además entre no más de 0 moles y menos de 12 moles sobre un promedio de grupos de oxialquileno C2-4 por 1 mol de dicho compuesto de éster.

Description

Uso de un compuesto tipo éster como promotor estabilizador de papel y método para producir una hoja de papel abultada.

Campo de la técnica

La presente invención se refiere al uso de un compuesto tipo éster como promotor estabilizador de papel, con el que las hojas de papel obtenidas de una materia prima pulpa se pueden abultar sin reducir el efecto de un agente encolador. La presente invención también se refiere a un método para producir una hoja de papel altamente abultada, y a la hoja que se obtiene por dicho método.

Antecedentes del estado de la técnica

Recientemente, ha surgido la necesidad en un papel de superior calidad, por ejemplo, de un papel que sea excelente en su facilidad de impresión y voluminosidad. Debido a que la facilidad de impresión y voluminosidad del papel se relacionan estrechamente con su abultamiento, se han hecho diversos esfuerzos para mejorar su abultamiento. Sin embargo, éste hace imposible el reciclado de la pulpa, así como se daña la tersura del papel. Aunque también se ha revelado (WO-A-98/03730), un promotor estabilizador de papel que contiene un cierto alcohol y/o un aducto de polioxialquileno, esto se puede asociar con una insuficiencia del efecto de un agente encolador generalmente empleado en combinación. Aún más, un promotor estabilizador que es una poliamina poliamida de ácido graso está disponible comercialmente, pero sólo tiene actuación limitada.

El documento DE-4202703 A se refiere a un método para estabilizar papel y materiales análogos al papel usando productos alcoxilados de ésteres de ácidos grasos insaturados, y a papeles y materiales análogos al papel que incluyan tales productos alcoxilados. Preferentes son los productos alcoxilados de aceites naturales, por ejemplo, ésteres de ácidos grasos insaturados con glicerina y/o alcoholes grasos de cadena larga que tengan un punto de cristalización de menos de +30ºC. El ácido graso se puede representar por el ácido oleico, ácido erúcico, ácido de ricino y ácido linólico. Los productos alcoxilados se obtienen de aceites y ésteres del ácido graso procedentes de la reacción con óxido de alquileno, en la que preferentemente se usan óxidos de alquileno C_{1} - C_{10}. Los productos alcoxilados se agregan al material de papel antes de que este material se trate en la máquina del papel.

La patente de los EE.UU. Nº 5.716.692 A se refiere a un papel para pañuelos con loción, en el que se aplica una loción en su superficie en una cantidad desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 20% en peso del papel cortado para pañuelos, una composición de la loción para tratar el papel para pañuelos que esté semisólida o sólida a 20ºC y que comprende un emoliente de petrolato sustancialmente libre de agua y que tenga a 20ºC consistencia plástica o fluida, un agente capaz de inmovilizar dicho emoliente de petrolato sobre la superficie del papel para pañuelos, dicho agente inmovilizador que tenga un punto de fusión de por lo menos aproximadamente 35ºC y que comprenda a un miembro seleccionado entre el grupo que consta de alcoholes grasos C_{14}-C_{22} , ácidos grasos de C_{12}-C_{22} y sus mezclas; un tensioactivo no iónico hidrófilo que tenga un valor de HLB (por las siglas de su expresión inglesa, Hidrophilic Lipophilic Balance) de por lo menos aproximadamente 4, en el que dicho tensioactivo hidrófilo es seleccionado entre el grupo que consta de alcoholes etoxilados que tengan una cadena de alquilo desde aproximadamente 8 hasta aproximadamente 22 átomos de carbono y tengan un grado medio de etoxilación que va desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 54 y ésteres etoxilados de ácidos grasos C_{12}-C_{18} de sorbitan que tengan un grado medio de etoxilación desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 20, y un tensioactivo hidrófilo adicional, seleccionado entre el grupo que consta de un éster dietílico de ácido sulfónico de sodio, silicio, copolímero de poliéster y sus mezclas. El petrolato sustancialmente libre de agua también se puede representar por emolientes de éster de ácido graso, así como ésteres etoxilatos de ácido graso. La composición de la loción cuando se aplique al papel para pañuelos debe impartir al papel una percepción de suavidad, lubricidad, como si fuese una loción.

El documento GB-2 268 941 A se refiere a un método para producir dos encoladores de colofonia, usados para encolar papel y otros materiales fibrosos. Según este método, una colofonia se mezcla con por lo menos otro componente en tal magnitud que el punto de fusión de la mezcla esté por debajo del punto de fusión de la colofonia, y se prepara una emulsión de dicha mezcla. El otro componente puede ser un éster de ácido graso u otros ésteres ácidos de glicerol, polietilenglicol o etilenglicol. Esta mezcla se usa como agente encolador.

El documento WO-A-98/03730 (correspondiente al documento EP-A-0 930 394) se refiere a una composición de promotor estabilizador de papel que comprende un compuesto de la fórmula RO(EO)_{m}(PO)_{n}H, en la que R representa un grupo alquilo o alquenilo, lineal o ramificado, que tenga 6 hasta 22 átomos de carbono o un grupo arilalquilo, en el que el grupo arilo tiene 4 hasta 20 átomos de carbono; E representa un grupo etileno; P representa un grupo propileno; y m y n indican el número medio de moles agregados en los intervalos de 0 < m < 20 y 0 < n < 50 respectivamente, y por lo menos un tensioactivo no iónico basado en un alcohol polihídrico. Este tensioactivo no iónico se puede representar por ésteres de ácido graso de alcoholes de azúcar, o de azúcares. El ácido graso usado en los ésteres de ácidos grasos de alcoholes de azúcar puede ser cualquiera de los ácidos grasos saturados e insaturados, que cada uno tenga 1 hasta 24, preferentemente 12 hasta 18 átomos de carbono. El mismo ácido graso preferente se usa en los ésteres de ácidos grasos de azúcares. El promotor estabilizador se agrega en un punto, en el que se pueda mezclar uniformemente con una materia prima de pulpa. El promotor estabilizador permanece en el papel, y el promotor estabilizador de papel se agrega en una cantidad desde 0,01 hasta 10% p., preferentemente desde 0,1 hasta 5% p. en base a la pulpa.

El documento WO-A-94/05856 se refiere a un papel abultado para pañuelos, en el que un agente de reblandecimiento, que comprende ciertos ésteres de sorbitan, se agrega al tejido seco en el proceso de fabricación del papel.

Descripción de la invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar un promotor estabilizador de papel, con el que el efecto estabilizador obtenido pueda ser suficiente, incluso cuando el promotor estabilizador se agregue en una cantidad pequeña, y que adicionalmente no reduzca la actuación de un agente encolador agregado en la etapa de preparación del papel.

Así, la presente invención proporciona el uso como promotor estabilizador de papel de un compuesto éster obtenido de un alcohol polihídrico y de un ácido graso, lineal saturado, C_{10}-C_{22}, en el que el compuesto éster no contiene ningún grupo oxialquileno y no tiene un punto de fusión mayor que 100ºC.

Aplicabilidad industrial

Según la presente invención, se puede obtener un efecto estabilizador excelente incluso cuando el promotor estabilizador de papel se agrega en una cantidad pequeña, y se puede obtener una hoja abultada sin perjudicar el efecto del agente encolador.

Modo de llevar a cabo la invención

Un compuesto éster del promotor estabilizador de papel en la presente invención es:

Un compuesto éster de un alcohol polihídrico y un ácido graso, lineal saturado, C_{10}-C_{22}, (un compuesto éster que no tenga ningún grupo OA), que tenga un punto de fusión no mayor que 100ºC.

El alcohol polihídrico como constituyente del compuesto éster en la presente invención es preferentemente un alcohol 2- hasta 14- hídrico, que tenga en total 2 hasta 24 átomos de carbono y que pueda contener un grupo éter. Un alcohol 2 - hídrico (dihídrico), puede ser uno que tenga en total 2 hasta 10 átomos de carbono y que pueda contener un grupo éter, como propilenglicol, dipropilenglicol, butilenglicol, dibutilenglicol, etilenglicol, dietilenglicol y polietilenglicol Luego, alcohol 3 - (tri) o más hídrico puede ser uno que tenga en total 3 hasta 24 átomos de carbono, que pueda contener un grupo éter y en el que el número total de grupos hidroxilos / número total de átomos de carbono sea 0,4 hasta 1 en una molécula, como glicerol, poli (n=2 a 5) glicerol, pentaeritritol, dipentaeritritol, arabitol, sorbitol, estaquiosa, eritrito, arabito, mannito, glucosa y sacarosa. Preferentemente, lo son etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, y un alcohol que tenga en total 3 hasta 12 átomos de carbono, que pueda contener un grupo éter, en el que el número total de grupos hidroxilos / el número total de átomos de carbono en una molécula sea 0,5 hasta 1, y que sea un alcohol 3 - o más hídrico. Más preferentemente, lo son glicerol, poli- (n =2 hasta 4) glicerol y pentaeritritol.

Adicionalmente, el ácido graso que constituye el compuesto éster de la presente invención es un ácido graso lineal, saturado, que tenga 10 hasta 22 átomos de carbono. Más, preferentemente lo son ácido láurico, ácido esteárico, ácido palmítico, ácido mirístico y ácido behénico.

El compuesto éster de la presente invención se puede obtener llevando a cabo una esterificación convencionalmente conocida. Por ejemplo, una mezcla de un ácido graso y un alcohol polihídrico si es necesario, mezclada con un catalizador de esterificación y haciéndola reaccionar para obtener el compuesto éster desde 150 hasta 250ºC.

El grado medio de esterificación del compuesto éster en la presente invención es mayor que 0. Preferentemente, por 1 mol de un alcohol polihídrico, los OH^{-} en el alcohol han sido esterificados en una cantidad de 10 a 95% en base a los equivalentes. Un alcohol particularmente tiene preferentemente 1 hasta 2 moles de grupos ácidos grasos por 1 mol de alcohol polihídrico.

El compuesto éster de la presente invención preferentemente tiene un HLB de 1 hasta 14, más preferentemente 1,5 hasta 10, aún más preferentemente 2 hasta 8. El HLB es un índice de la hidrofilicidad de un tensioactivo. Mientras mayor sea el valor de HLB, será superior la hidrofilicidad. En la presente invención, el HLB de cada compuesto es calculado por la fórmula correspondiente al método de Griffin.

HLB =\frac{Peso \ molecular \ del \ resto \ del \ grupo \ hidrófilo}{Peso \ molecular \ del \ compuesto \ éster} x \ 20

Y, en la presente invención, un grupo hidrófilo denota al siguiente grupo en un compuesto éster:

(1) un grupo derivado de un alcohol que puede tener un grupo éter que es un alcohol 3 -hídrico o superior, que tiene en total 3 a 24 átomos de carbono, y en el que el número total de grupos hidroxilos / el número total de átomos de carbono en una molécula es 0,4 a 1.

(2) un átomo de un oxígeno adyacente a un grupo carbonilo.

Un compuesto éster de la presente invención tiene un punto de fusión de 100ºC o inferior, preferentemente -15ºC o superior y 80ºC o inferior, más preferentemente 20ºC o superior y 70ºC o inferior, desde el punto de vista de su manejabilidad y conservando una actuación encoladora. El punto de fusión se toma siendo la temperatura de principio del pico, cuando un éster sólido se enfría previamente y se mide el compuesto (la tasa de aumento de la temperatura es de 2ºC/minuto) en un calorímetro diferencial de barrido (DSC, por las siglas de su expresión inglesa, Differential Scanning Calorimeter).

Un compuesto éster de la presente invención es preferentemente uno que tenga un HLB desde 2 hasta 8 y un punto de fusión desde 10 hasta 70ºC, y más preferentemente uno que tenga un HLB desde 2 hasta 7 y que tenga un punto de fusión desde 45 hasta 70ºC. Dentro de tal intervalo, más preferente se podrán obtener los resultados deseados del efecto promotor estabilizador y el efecto encolador (que se mantenga el efecto del agente encolador).

El promotor estabilizador de papel de la presente invención se agrega a la materia prima de pulpa del proceso de fabricación de papel. Cuando es un producto líquido, se le puede agregar tal como está. Mientras que cuando es un producto sólido, se le agregará después de pulverizado, fundiéndolo con calor o diluyéndolo en agua, etc. Adicionalmente, si es necesario, se puede usar como emulsor o dispersante un tensioactivo no iónico, aniónico, catiónico y polimérico, y preferentemente un tensioactivo no iónico. En tal caso, la proporción en la presente invención de un promotor estabilizador de papel y un tensioactivo es: (promotor estabilizador de papel de la presente invención)/tensioactivo 99,5/0,5 a 70/30 (en peso), preferentemente 98/2 a 80/20.

El promotor estabilizador de la presente invención es aplicable a una variedad de materias primas ordinarias de pulpa que van desde las pulpas vírgenes, como las pulpas mecánicas incluyendo TMP (por las siglas de su expresión inglesa, Thermo Mechanical Pulp, Pulpa Termomecánica), y pulpas químicas, incluyendo LBKP (por las siglas de su expresión inglesa, Bleached Hardwood Pulp, pulpa blanqueada de madera dura), hasta pulpas preparadas a partir de varios papeles de reciclado. El punto en el que el promotor estabilizador de la presente invención se agrega a la materia prima de pulpa no se limita particularmente, excepto que esté dentro de la etapa de fabricación del papel. La etapa de fabricación del papel es la formación de capas de papel, drenando el agua de un líquido diluido de una materia prima de pulpa a lo largo del paso en una malla de alambre. En una fábrica, por ejemplo, el promotor estabilizador se agrega deseablemente en un punto en el que se pueda mezclar uniformemente con una materia prima de pulpa, como refinado, frente de máquina, o caja frontal. Después de que se haya agregado el promotor estabilizador de la presente invención a una materia prima de pulpa, la mezcla resultante se somete tal como está al conformado de las hojas. El promotor estabilizador permanece en el papel. El promotor estabilizador de papel de la presente invención se agrega en una cantidad desde 0,01 hasta 10% en peso, preferentemente 0,1 hasta 5% en peso, en base a la materia prima de pulpa. Pero, en el caso de algunos sistemas, se puede obtener un efecto estabilizador excelente agregando una cantidad pequeña desde 0,1 hasta 1% en peso.

La hoja del papel obtenida usando el promotor estabilizador de papel de la presente invención tiene una densidad bulto (el método de determinación se muestra en los ejemplos dados a continuación) preferentemente inferior por lo menos en un 5%, más preferentemente inferior por lo menos en un 7% a la del producto que no contiene el promotor estabilizador de papel.

Durante la etapa de la fabricación de papel, será aconsejable agregar un agente encolador como colofonia, un dímero de alquil-cetona, gelatina, almidón y látex; aún más, un relleno, un mejorador del rendimiento, mejorador del drenaje y un mejorador de la resistencia del papel. Un agente encolador rellena los vacíos en la superficie o en el volumen del papel con un material resistente al agua para suprimir la infiltración de agua o de tintas, y se puede usar para el tratamiento del papel agregándolo a una suspensión de pulpa (encolado interno) o cubriendo un papel ya confeccionado (encolado superficial). Un agente encolador normalmente se agrega en una cantidad desde 0,01 hasta 1,0% en peso en base a la materia prima de pulpa, aunque la cantidad puede variar, dependiendo de los tipos del papel. Ya que un promotor estabilizador de papel de la presente invención también es excelente en preservar la actuación encolante, se aplica preferentemente en un método para producir una hoja de papel muy abultado, usándolo en combinación con un agente encolador.

Ejemplos

Ejemplo 1 y ejemplos comparativos 1 a 9 (materia prima de pulpa)

Se usaron como materias primas de pulpa: la pulpa destintada y la pulpa virgen, mostradas a continuación.

Pulpa destintada

Se obtuvo una pulpa destintada de la siguiente manera. A papeles reciclados usados como materia prima, recolectados en la ciudad (relación en %, periódicos / folletos = 70/30), se agregó agua caliente, un 1% (en base a la materia prima) de hidróxido de sodio (por ciento en peso, esto se cumple de aquí en adelante ), 3% (en base a la materia prima) de silicato sódico, 3% (en base a la materia prima) de una solución acuosa al 30% de agua oxigenada, y 0,3% (en base a la materia prima) de aducto EO/PO en bloques de cebo vacuno / glicerol (1:1), como agente para el destintado, en el que las cantidades de EO y PO fueron respectivamente 70 y 10 (número promedio de moles agregados). La materia prima fue cepillada totalmente y entonces sometida a flotación. La suspensión resultante se lavó con agua y se reguló a una concentración de 1% para preparar una suspensión de pulpa destintada. Ésta tenía una libre sedimentación de 220 ml.

Pulpa virgen

Se preparó una pulpa virgen cepillando y martillando una pulpa LBKP (pulpa blanqueada de madera dura), con un batidor a la temperatura ambiente, para dar una suspensión al 1% de LBKP. Ésta tenía una libre sedimentación de 420 ml.

Método de fabricación del papel

Cada una de las suspensiones mencionadas anteriormente de pulpa al 1% se pesó en una cantidad tal que dio como resultado una hoja de papel con un peso básico de 60 g/m^{2}. El pH se ajustó a 4,5 con sulfato de aluminio. A continuación, se agregaron varios promotores estabilizadores, mostrados en las Tablas 1 y 2, en una cantidad de 0,8% en base a la pulpa, además del encolador de colofonia empleado como el agente encolador que se agregó en la cantidad de 0,5% en base a la pulpa. Cada mezcla resultante fue removida y se conformó en una hoja con una máquina rectangular TAPPI, que emplea un alambre de 0,177 mm (alambre malla 80). La hoja obtenida se prensó con una prensa a 3,4 x 10^{5} Pa (3,5 kg/cm2) durante 2 minutos y se secó en un secador de tambor a 105ºC durante 1 minuto. Después de que cada hoja seca, para regular su grado hidrométrico, se hubo mantenido durante 1 día a 20ºC y una humedad de 65%, se le determinó su densidad bulto y el grado de encolamiento por los métodos mostrados a continuación. El valor determinado es el promedio de 10 medidas. Los resultados se muestran en la Tabla 3.

Propiedad y su método de evaluación Abultamiento (densidad bulto)

Se determinaron el peso básico (g/m^{2}) y espesor (mm) de cada hoja con un contenido de humedad regulado y su densidad bulto (g/cm^{3}) se halló por el cálculo siguiente. La ecuación para el cálculo es:

abultamiento \ (densidad \ bulto)=(peso \ básico)/(espesor) \ x \ 0,001

Mientras menor sea el valor absoluto de la densidad bulto, mayor será el abultamiento. Una diferencia de 0,02 en la densidad bulto es suficientemente reconocida como una diferencia significante.

Habilidad encoladora

La actuación encoladora se evaluó como se norma en la JIS P 8122-54, usando el método Stóckigt para la determinación del grado de encolamiento. Así, se suspende un pedazo de prueba de 2 cm x 2 cm de un papel, obtenido después del proceso de conformación de la hoja, en una solución al 2% de tiocianato de amonio a 20 \pm 1 ºC, contenido en una placa Petri, y se trata con adición por goteo de una solución al 1% de cloruro férrico a la misma temperatura usando una pipeta, y el lapso de tiempo que transcurre hasta que tres manchas rojas aparecen en el pedazo de prueba se define como el número de segundos que representan el grado de encolamiento. Industrialmente es ventajoso mantener el grado de encolamiento de 80% del correspondiente a un blanco (Comparativo 1) o uno aún superior.

(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 1

1

TABLA 2

2

TABLA 3

3

Claims (7)

1. El uso como promotor estabilizador de papel de un compuesto éster de un alcohol polihídrico y un ácido graso C_{10}-C_{22}, lineal saturado, en el que el compuesto éster no contiene ningún grupo oxialquileno y tiene un punto de fusión no mayor que 100ºC.

2. El uso como se reivindica en la Reivindicación 1, en el que el alcohol polihídrico es un alcohol 2- hasta 14- hídrico, que tiene en total 2 hasta 24 átomos de carbono y que puede contener un grupo éter.

3. El uso como se reivindica en la Reivindicación 1 o en la Reivindicación 2, en el que se ha esterificado un 10 hasta 95% de equivalentes de los grupos OH^{-} del alcohol.

4. Un método para producir una hoja de papel muy abultada, en el que a la materia prima pulpa de un proceso de fabricación de papel se agrega un promotor estabilizador de papel tal como se define en cualquiera de las Reivindicaciones 1 hasta 3.

5. El método tal como se reivindica en la Reivindicación 4, en el que adicionalmente se agrega un agente encolador en cualquier etapa del proceso de fabricación de papel.

6. Un método tal como se reivindica en la Reivindicación 5, en el que adicionalmente se agrega un tensioactivo en cualquier etapa del proceso de fabricación de papel.

7. Una hoja del papel muy abultada obtenible por el método tal como se define en cualquiera de las reivindicaciones 4 hasta 6.