ES2208855T3 - Dispersiones de blanqueantes opticos. - Google Patents
Dispersiones de blanqueantes opticos.Info
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Abstract
SE DESCRIBEN UNAS DISPERSIONES DE BLANQUEADORES OPTICOS, QUE SON APTAS PARA EL BLANQUEO OPTICO DE MASAS DE ESTUCADO PARA EL RECUBRIMIENTO DEL PAPEL O DE DISPERSIONES FIBROSAS EN LA FABRICACION DEL PAPEL.
Description
Dispersiones de blanqueantes ópticos.
La presente invención se refiere a nuevas
dispersiones de blanqueantes ópticos para emplear en masas de
estucado, p. ej., para recubrimiento de papel, así como a las masas
de estucado que contienen estas dispersiones.
Los blanqueantes ópticos que encuentran
aplicación en la industria del papel, se encuentran en el comercio
en forma de soluciones que la mayor parte de las veces contienen la
sal de sodio del blanqueante óptico y cantidades considerables de un
mediador de la solución, como p. ej., la urea o un disolvente, p.
ej., un polialquilenglicol, con lo que el blanqueante se disuelve
completamente. Para garantizar la estabilidad de la forma comercial
incluso a muy bajas temperaturas, no se podía sobrepasar hasta
ahora una concentración de aproximadamente el 22% de substancia
activa, y el contenido en substancia mediadora de la disolución
debía mantenerse en una relación razonable respecto a la cantidad de
blanqueante. Dado que estas substancias mediadoras de la disolución
después de la aplicación se encuentran indeseablemente en las aguas
residuales, existía la necesidad de una formulación que no
contuviera ninguna o solamente pocas cantidades de dichas
substancias.
Se ha descubierto ahora, que se pueden preparar
dispersiones acuosas estables a partir de blanqueantes ópticos de la
fórmula (1) que se indica más adelante, cuando el blanqueante se
encuentra en forma de ácido libre y las dispersiones contienen un
compuesto polihidroxilado. Sorprendentemente estas dispersiones son
estables a un almacenamiento prolongado y en el empleo en masas para
estucado del papel ya en presencia de pequeñas cantidades de álcali
se disuelven con la suficiente rapidez, de forma que se garantiza en
el estucado una correcta distribución, tanto cuando se aplica en la
masa como también en la incorporación en las masas para estucado del
papel para la aplicación sobre una superficie.
Sorprendentemente puede suprimirse totalmente el
empleo de substancias de carga como carbonato de calcio precipitado
o carbonato de calcio natural mediante la adición de álcali.
Las dispersiones según la invención no contienen
ningún dispersante, lo cual representa una ventaja económica.
Son objeto de la presente invención las
dispersiones de blanqueantes ópticos, caracterizadas porque
a) contienen del 5 al 60% en peso, referido al
peso total de la dispersión de un blanqueante óptico de fórmula
que está en forma de ácido
libre,
en donde X_{1}, X_{2}, Y_{1} e Y_{2}
independientemente entre sí significan cada uno un grupo -NH_{2} o
un radical amino primario o secundario o un grupo alcoxilo
eventualmente ramificado o un grupo fenoxilo,
b) contienen del 0,01 al 3% en peso referido al
peso total de la dispersión, de un compuesto polihidroxilado, el
cual
(i) contiene un polisacárido aniónico modificado,
derivado de la celulosa, almidón o heteropolisacáridos, en donde en
las cadenas laterales pueden estar contenidos como otros
monosacáridos, manosa y ácido glucurónico, o
(ii) representa un espesante inorgánico o una
mezcla de un espesante inorgánico y un espesante orgánico, en donde
el espesante inorgánico es la hectorita o la montmorillonita,
c) agua, y eventualmente
d) contienen otros aditivos, con la salvedad de
que las dispersiones no contengan ningún otro dispersante.
De preferencia las dispersiones contienen menos
del 2% en peso, en particular menos del 0,8% en peso de
electrolito.
Las dispersiones contienen de preferencia del 10
al 50% en peso, en particular del 20 al 50% en peso, principalmente
del 30 al 45% en peso de blanqueante, referido al peso total de la
dispersión.
Son preferidas las dispersiones que contienen un
blanqueante de fórmula
en donde X_{3}, X_{4}, Y_{3} y Y_{4},
independientemente entre sí, significan cada uno un grupo
fenilamino, que puede estar mono o disubstituído con alquilo de 1 a
2 átomos de carbono, el grupo morfolino, un grupo monoalquilamino de
1 a 4 átomos de carbono o un grupo dialquilamino de 1 a 4 átomos de
carbono, que pueden estar substituídos con uno o varios radicales
hidroxilo, o un grupo alcoxilo de 1 a 4 átomos de
carbono.
Son de un gran interés particular las
dispersiones que contienen un blanqueante óptico de fórmula
en donde X_{5} y X_{6} independientemente
entre sí significan cada uno un grupo fenilamino, que puede estar
mono o disubstituído con alquilo de 1 a 2 átomos de carbono, y
Y_{5} e Y_{6} significan un grupo morfolino o un grupo
dialquilamino de 1 a 4 átomos de carbono que puede estar substituído
con uno o varios radicales
hidroxilo.
Entre estos se prefieren particularmente aquellos
en los que Y_{5} e Y_{6} significan un grupo dialquilamino de 1
a 4 átomos de carbono el cual puede estar substituído con uno o
varios radicales hidroxilo.
De preferencia, las dispersiones según la
invención contienen más del 25% en peso de blanqueante y menos del
0,8% en peso de electrolito, referido al peso total de la
dispersión. Entre los electrolitos están comprendidos a este
respecto las sales inorgánicas de bajo peso molecular, que están
presentes como productos secundarios de la síntesis o los productos
químicos o disolventes empleados, p. ej., el agua. Principalmente se
trata de haluros, sulfatos o bisulfatos de metal alcalino.
Los blanqueantes ópticos de fórmula (1) son ya
conocidos o bien pueden prepararse de forma y manera ya conocidos.
En caso de que el blanqueante después de la síntesis contenga más
cantidad de electrolito de la deseada, este exceso debe ser
eliminado. Esto puede lograrse mediante métodos habituales. En la
mayoría de los casos es suficiente un lavado de la torta de
filtración con agua desmineralizada.
Como compuesto polihidroxilado entran en cuestión
p. ej., los espesantes habituales. Se trata de espesantes orgánicos
naturales, de productos naturales orgánicos modificados, de
espesantes orgánicos totalmente sintéticos, como p. ej., el
polivinilalcohol, o de espesantes inorgánicos como p. ej., la
montmorillonita o la hectorita.
De preferencia las dispersiones según la
invención contienen como compuesto polihidroxilado un polisacárido
aniónico modificado derivado de la celulosa, almidón o de
heteropolisacáridos, en donde pueden estar contenidos en las cadenas
laterales otros monosacáridos como p. ej., la manosa y el ácido
glucurónico. Ejemplos de compuestos polihidroxilados aniónicos
apropiados son el alginato de sodio, guara carboximetilada,
carboximetilcelulosa, carboxietilcelulosa, carboximetilalmidón,
harina de semilla de algarrobo carboximetilada y principalmente el
xantano. Naturalmente pueden emplearse también mezclas que contengan
dos o más compuestos polihidroxilados.
La cantidad de compuesto polihidroxilado en las
dispersiones según la invención es de 0,01 a 3% en peso referido al
peso de la dispersión, en donde es particularmente preferido un
margen de 0,05 a 0,5% en peso, y con mayor preferencia, un margen
de 0,1 a 0,3% en peso.
En caso de que se desee, las dispersiones según
la invención pueden contener otros aditivos, por ejemplo agentes
conservantes, p. ej.,
1,2-benzisotiazolin-3-ona
o aldehidos como formaldehido o acetaldehído, agentes
anticongelantes o agentes antiespumantes.
Las dispersiones según la invención se obtienen
p. ej., mezclando intensivamente las tortas de prensado húmedas o
también el polvo seco de un blanqueante óptico de fórmula (1), con
agua, y eventualmente disminuyendo mediante una molienda en húmedo,
el tamaño de las partículas a un valor por debajo de 20 \mum, de
preferencia por debajo de 10 \mum. A continuación se añade un
compuesto polihidroxilado y eventualmente otros aditivos y se mezcla
hasta que los componentes están distribuidos homogéneamente.
\newpage
Las dispersiones obtenidas son estables al
almacenamiento durante largo tiempo, por ejemplo durante 6 meses,
también a temperaturas de aproximadamente 0ºC a 40ºC.
Las dispersiones según la invención son
apropiadas para el blanqueado de masas de papel en la fabricación de
papel, p. ej., celulosa, pasta de madera (pulpa química y mecánica)
y para el blanqueado de las masas para estucado utilizadas
habitualmente en la industria del papel, a saber, para el blanqueado
de masas de papel sin pigmentar, aunque también en particular masas
de papel pigmentadas y masas para estucado.
Las conocidas masas para estucado contienen como
aglutinante, entre otros, dispersiones de plásticos a base de
copolímerizados de butadieno-estireno,
acrilonitrilo-butadieno-estireno,
ésteres de ácido acrílico, etileno-cloruro de vinilo
o etileno-acetato de vinilo o a base de
homopolimerizados, como cloruro de polivinilo, cloruro de
polivinilideno, polietileno, acetato de polivinilo o poliuretanos.
Un aglutinante preferido consiste en polimerizados mixtos de
estireno-acrilato de butilo o
estireno-butadieno-ácido acrílico. Otros látex de
polimerizados están descritos por ejemplo en las patentes US
3.265.654, 3.657.174, 3.547.899 y 3.240.740.
Para la pigmentación de las masas de estucado
sirven habitualmente los silicatos de aluminio como la arcilla de
China y el caolín, además del sulfato de bario, blanco satino,
dióxido de titanio o carbonato de calcio (creta).
Recetas de dichas masas de estucado conocidas
para papel están descritas por ejemplo en J.P. Casey "Pulp and
Paper" ("Pulpa y papel"), Chemistry and Chemical Technology
("Química y Tecnología química") 2ª edición vol. III, pp
1648-1649 y en Mc Graw-Hill "Pulp
and Paper Manufacture" ("Fabricación de pulpa y papel"), 2ª
y 5ª edición vol II p. 497.
Las masas de estucado según la invención
contienen de preferencia del 5 al 70% en peso de un pigmento blanco.
El aglutinante se emplea de preferencia en una cantidad que es
suficiente para que el contenido en seco del compuesto polímero sea
del 1 al 30% en peso, de preferencia del 5 al 25% en peso del
pigmento blanco. La cantidad de dispersión de blanqueante según la
invención se calcula de forma que el blanqueante esté en una
cantidad del 0,005 al 1% en peso, en particular del 0,01 al 0,55% en
peso, referido al pigmento blanco.
La masa de estucado según la invención puede
obtenerse mezclando los componentes en un orden cualquiera, a
temperaturas de 10 a 100ºC, de preferencia 20 a 80ºC. Entre los
componentes se incluyen aquí también los agentes auxiliares
habituales que pueden ser empleados para regular las propiedades
reológicas como la viscosidad o la capacidad de retención del agua
de las masas de estucado. Estos agentes auxiliares son p. ej.,
aglutinantes naturales, como almidón, caseína, proteína o gelatina,
éteres de celulosa como la carboxialquilcelulosa o la
hidroxialquilcelulosa, ácido algínico, alginato, óxido de
polietileno u óxido de polietileno-alquiléter,
polimerizado mixto de óxido de etileno y óxido de propileno, alcohol
de polivinilo, polivinilpirrolidona, productos de condensación
solubles en agua de formal-dehido con urea o
melamina, polifosfatos o sales de ácido poliacrílico.
Las dispersiones según la invención se incorporan
bien a la masa de estucado acabada o a uno de los componentes de la
masa de estucado.
La masa de estucado según la invención puede
utilizarse para recubrimiento de papel, madera, láminas como p. ej.,
celulosa, triacetato de celulosa, materiales textiles, etc.
Particularmente preferida es la aplicación sobre papel y cartón así
como en papeles para fotografía.
La masa de estucado puede aplicarse sobre el
substrato mediante cualquier procedimiento convencional, por ejemplo
con una cuchilla de aire, una cuchilla de estucado, un cepillo, un
rodillo, una rasqueta o una barra, secando a continuación el
recubrimiento p. ej., con un secadero de infrarrojos y/o un secadero
de aire caliente a temperaturas de la superficie del substrato en el
margen de 70 a 200ºC, de preferencia de 90 a 130ºC, hasta una
humedad residual del 3 al 6% en peso.
Mediante la utilización de las dispersiones de
blanqueantes según la invención, los recubrimientos obtenidos se
distinguen por una distribución óptima del blanqueante óptico sobre
toda la superficie y por ello un cierto aumento del grado de
blancura así como una alta solidez a la luz.
En la aplicación de las dispersiones de
blanqueantes según la invención es favorable un valor del pH
alcalino para una correcta disolución del blanqueante óptico. Este
valor del pH debe estar en las masas de estucado principalmente en
el margen de 8 a 11 y en la masa principalmente de 7,5 a 9. El valor
alcalino del pH deseado puede ajustarse p. ej., mediante la adición
de NaOH, ajustando de preferencia este valor del pH en la dispersión
del material de fibras o en la masa de estucado ya antes de la
adición de la dispersión de blanqueante. En el caso de utilización
de cargas alcalinas como p. ej., el carbonato de calcio precipitado
o natural, se puede prescindir de la adición de álcali.
Otro objeto de la presente invención es además el
empleo de dispersiones según la invención para el blanqueado óptico
de masas de estucado para el recubrimiento de papel así como el
empleo de dispersiones según la invención para el blanqueado óptico
de dispersiones de materiales de fibras en la fabricación de
papel.
A 3333 partes de torta de filtrado húmeda, con un
contenido de electrolitos inferior al 0,3%, conteniendo 1733 partes
de agua y 1600 partes del blanqueante óptico de fórmula
en forma del ácido libre, se añaden agitando
intensivamente 312 partes de agua desmineralizada y se agita hasta
que la dispersión está homogéneamente distribuida. A continuación se
añaden 355 partes de una solución acuosa, que contiene 1,5 partes de
xantano y 2,3 partes de un conservante (solución acuosa de
1,2-benzisotiazolin-3-ona)
y se agita otros 50 minutos hasta que los componentes están
homogéneamente
repartidos.
Se obtiene una dispersión que no presenta ningún
sedimento aún después de un almacenamiento de varias semanas a
25ºC.
Una suspensión de fibras, compuesta de 5 partes
de fibras (mezcla 1:1 de celulosa resistente de abedul y pino; grado
de molienda 35ºS.R.) en 200 partes de agua con una dureza de 25 ppm
de CaO, se mezcla con 10% de carbonato de calcio precipitado,
referido al material de fibras. A continuación se añaden 0,0275
partes de la dispersión de blanqueante obtenida según el ejemplo 1,
se agita lentamente durante 1 minuto y se añade un 0,03% referido al
peso total de fibras y pigmento, de una solución de un agente de
retención catiónica (poliacrilamida modificada) comercial. A
continuación se preparan hojas de papel sobre un formador de hojas
(sistema Rapid-Köthen). Las hojas húmedas de papel
se prensan y se secan entre dos hojas de papel de filtro durante 20
minutos a 110ºC.
Se obtienen hojas de papel, las cuales respecto a
la fluorescencia y efecto de blanqueo son igual de buenas como las
hojas de papel obtenidas utilizando formulaciones habituales en el
comercio del mismo blanqueante en solución conteniendo urea.
Se trabaja como se ha descrito en el ejemplo 2,
pero se emplea en lugar de carbonato de calcio precipitado, la misma
cantidad de carbonato de calcio natural.
Se obtienen hojas de papel las cuales respecto a
la fluorescencia y efecto blanqueante son igual de buenas como las
hojas de papel obtenidas según el ejemplo 2.
Se trabaja como se ha descrito en el ejemplo 2,
pero se añade después de la adición de la dispersión de blanqueante,
1,6 partes de NaOH 0,1N. A continuación se procede como se ha
descrito en el ejemplo 2.
Se obtienen hojas de papel, las cuales respecto a
la fluorescencia y efecto blanqueante son igual de buenas como las
hojas de papel obtenidas según el ejemplo 2.
Se trabaja como se ha descrito en el ejemplo 3,
pero se añade después de la adición de la dispersión de blanqueante,
1,6 partes de NaOH 0,1N. A continuación se procede como se ha
descrito en el ejemplo 2.
Se obtienen hojas de papel, las cuales respecto a
la fluorescencia y efecto blanqueante son igual de buenas como las
hojas de papel obtenidas según el ejemplo 2.
\newpage
Se agitan 100 partes de carbonato de calcio
natural, 18 partes de una dispersión al 50% de estireno - látex de
butadieno, 1 parte de alcohol polivinílico, 0,25 partes de un
espesante sintético y 45 partes de agua, con adición del suficiente
NaOH para tener un valor del pH de 9,5, hasta que se logra una
distribución homogénea.
A esta masa se añaden 0,55 partes de la
dispersión obtenida según el ejemplo 1 y se agita otros 5 minutos a
temperatura ambiente.
Con la masa de estucado obtenida se estuca con
una máquina de estucar de laboratorio, un papel exento de madera el
cual no contiene todavía ningún blanqueante óptico (90 g/m^{2},
Cobb 30 = 12 g/m^{2}, blanco ISO 82,4%). El peso de la capa de
recubrimiento después de acondicionar a 23ºC y 50% de humedad
relativa es de 9 g/m^{2}. Se seca en un secador de infrarrojos y a
continuación en un secador de aire caliente hasta lograr una humedad
residual del 7%.
Se obtiene un papel, el cual respecto a la
fluorescencia y efecto blanqueante es igual de bueno como el papel
que se obtiene empleando las formulaciones habituales en el comercio
del mismo blanqueante en solución conteniendo urea.
Se trabaja como se ha descrito en el ejemplo 1,
pero se utiliza el blanqueante de fórmula
en forma de ácido libre, obteniéndose igualmente
una dispersión que tampoco presenta ningún sedimento después de un
almacenamiento de varias semanas a
25ºC.
Se trabaja como se ha descrito en el ejemplo 1,
pero se emplea el blanqueante de fórmula
en forma de ácido libre, obteniéndose igualmente
una dispersión que tampoco muestra ningún sedimento después de un
almacenamiento de varias semanas a
25ºC.
Se trabaja como se ha descrito en el ejemplo 1,
pero se emplea el blanqueante de fórmula
en forma de ácido libre, obteniéndose igualmente
una dispersión que tampoco muestra ningún sedimento después de un
almacenamiento de varias semanas a
25ºC.
Claims (14)
1. Dispersiones de blanqueantes ópticos,
caracterizadas porque contienen
a) del 5 al 60% en peso referido al peso total de
la dispersión, de un blanqueante óptico de fórmula
el cual está en forma de ácido
libre,
en donde X_{1}, X_{2}, Y_{1} e Y_{2}
independientemente entre sí significan cada uno un grupo -NH_{2} o
un radical amino primario o secundario o un grupo alcoxilo
eventualmente ramificado o un grupo fenoxilo,
b) de 0,01 a 3% en peso referido al peso total de
la dispersión, de un compuesto polihidroxilado, el cual
(i) contiene un polisacárido aniónico modificado,
derivado de la celulosa, almidón o heteropolisacáridos, en donde en
las cadenas laterales pueden estar contenidos manosa y ácido
glucurónico como otros monosacáridos, o
(ii) representa un espesante inorgánico o una
mezcla de un espesante inorgánico y un espesante orgánico, en donde
el espesante inorgánico es la hectorita o la montmorillonita,
c) agua, y eventualmente
d) contienen otros aditivos, con la salvedad de
que las dispersiones no contienen ningún otro dispersante.
2. Dispersiones según la reivindicación 1,
caracterizadas porque contienen menos del 2% en peso de
electrolito, referido al peso total de la dispersión.
3. Dispersiones según una de las reivindicaciones
1 ó 2, caracterizadas porque contienen del 10 al 50% en peso
de blanqueante óptico, referido al peso total de la dispersión.
4. Dispersiones según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizadas porque contienen un blanqueante de
fórmula
en donde X_{3}, X_{4}, Y_{3} e Y_{4},
independientemente entre sí, significan cada uno un grupo
fenilamino, que puede estar mono o disubstituído con alquilo de 1 a
2 átomos de carbono, el grupo morfolino, un grupo monoalquilamino de
1 a 4 átomos de carbono o un grupo dialquilamino de 1 a 4 átomos de
carbono, que pueden estar substituídos con uno o varios radicales
hidroxilo, ó un grupo alcoxilo de 1 a 4 átomos de
carbono.
5. Dispersiones según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizadas porque contienen un blanqueante óptico
de fórmula
en donde X_{5} y X_{6}, independientemente
entre sí, significan cada uno un grupo fenilamino, que puede estar
mono o disubstituído con alquilo de 1 a 2 átomos de carbono, e
Y_{5} e Y_{6} significan un grupo morfolino o un grupo
dialquilamino de 1 a 4 átomos de carbono, que puede estar
substituído con uno o varios radicales
hidroxilo.
6. Dispersiones según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizadas porque contienen más del 25% en peso de
blanqueante óptico y menos del 0,8% en peso de electrolito.
7. Dispersiones según una de las reivindicaciones
1 a 6, caracterizadas porque como compuesto polihidroxilado
contienen alginato de sodio, guara carboximetilada,
carboximetilcelulosa, carboxietilcelulosa, carboximetilalmidón,
harina de semilla de algarrobo carboximetilada o xantano.
8. Dispersiones según una de las reivindicaciones
1 a 7, caracterizadas porque contienen el compuesto
polihidroxilado en una cantidad de 0,01 al 3% en peso, referido al
peso de la dispersión.
9. Empleo de las dispersiones de blanqueantes
ópticos según la reivindicación 1, para el blanqueado óptico de
masas de estucado para el recubrimiento de papel o cartón.
10. Empleo de las dispersiones de blanqueantes
ópticos según la reivindicación 1, para el blanqueado óptico de
dispersiones de materiales de fibras en la fabricación del
papel.
11. Composición para el recubrimiento de papel,
que contiene una dispersión de un blanqueante óptico, según una de
las reivindicaciones 1 a 8.
12. Composición para el blanqueado de
dispersiones de materiales de fibras en la fabricación del papel, la
cual contiene una dispersión de un blanqueante óptico, según una de
las reivindicaciones 1 a 8.
13. Papel obtenido mediante la utilización según
la reivindicación 9.
14. Papel obtenido mediante la utilización según
la reivindicación 10.
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