ES2215785T3 - Procedimiento para la fabricacion de papel. - Google Patents
Procedimiento para la fabricacion de papel.Info
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de papel, en el que en la fase final en húmedo se añade un almidón reticulado a una suspensión acuosa de fibra basada en celulosa, cuyo almidón tiene un grado de reticulación, medido como viscosidad FANN a 300 rpm, menor de 50 mPas, y un valor FANN-A menor de 2, 5, en el que el almidón es un almidón aniónico.
Description
Procedimiento para la fabricación de papel.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la fabricación de papel y a la utilización de
almidón en dicho procedimiento.
A efectos de incrementar la resistencia del
papel, es una práctica habitual añadir almidón catiónico en la etapa
húmeda final del proceso de fabricación de papel. La etapa final en
húmedo del proceso de fabricación de papel se refiere a las etapas
del proceso de fabricación de papel, en las que una pulpa de fibras
obtenida a partir de materiales celulósicos, tales como papel usado
reciclado, madera, algodón o fuentes alternativas. El término
"fase final en húmedo" se origina por las grandes cantidades de
agua en presencia de las cuales se efectúa el proceso de la pulpa.
La utilización de almidón reticulado no iónico, anfótero y/o
cationizado es conocida de las Patentes
USA-A-5.122.231,
USA-A-5.368.690, WO 97146591 y
EP-A 0 011 303.
Recientemente, se han registrado varias
tendencias en la industria de fabricación de papel que requieren una
mayor cantidad de almidón en el papel. Una de estas tendencias es la
solicitud medioambiental para el reciclado de papel. Al reciclar
papel, las fibras del papel tienden a resultar más cortas y más
débiles, siendo ello debido a las interacciones reducidas entre las
fibras. Como resultado, son necesarias cantidades crecientes de
almidón en la fase final en húmedo de la fabricación de papel a
efectos de producir un papel suficientemente resistente. Se ha
observado que después de haber sido reciclado el papel un cierto
número de veces, la pérdida de resistencia debido al reciclado no
puede ser siempre compensada simplemente por la adición de almidón.
De acuerdo con ello, el reciclado conduce finalmente a papel que
tiene una resistencia más baja.
Otra tendencia es la necesidad de producir un
papel más económico. Esto se puede conseguir por la incorporación de
cantidades grandes de una carga económica en el papel. No obstante,
un contenido mayor de carga en el papel tiene como resultado un
deterioro de la resistencia del mismo, lo que da lugar a la demanda
de adición de cantidades incrementadas de almidón en la fase final
en húmedo.
Otra tendencia adicional se refiere a un cambio
en los aparatos utilizados en el proceso de fabricación de papel.
Las prensas de acabado utilizadas convencionalmente están siendo
sustituidas de manera creciente por prensas de acabado con
pre-dosificación. La utilización de una prensa de
acabado con pre-dosificación tiene frecuentemente el
efecto de que el almidón penetra en menor grado en la hoja de papel
que cuando se utiliza una prensa de acabado convencional. Como
resultado, el almidón proporciona una contribución más reducida a la
resistencia del papel. Además, la utilización de una prensa de
acabado con pre-dosificación para pigmentar
disminuye la resistencia interna del papel de modo adicional. Por lo
tanto, es deseable incorporar cantidades más elevadas de almidón en
el papel, lo cual conduce a un incremento de la resistencia del
mismo. A este respecto, es particularmente importante que, cuando
señalen cantidades mayores de almidón en la fase final en húmedo del
proceso de fabricación de papel, se obtenga una retención elevada de
dicho almidón. En otras palabras, es importante que las cantidades
grandes de almidón se incorporen realmente en el papel y que no se
pierdan en el agua de proceso de la pulpa.
En la publicación "Almidón aniónico: concepto
eficaz de fase final en húmedo para aumentar la resistencia del
papel", actuaciones en la Conferencia Anual PITA,
87-91, Manchester, Octubre 1997, J.Terpstra y R.P.
Versluijs han propuesto la utilización de almidón aniónico en vez de
almidón catiónico como agente de aumento de resistencia en la fase
final del proceso de fabricación de papel a efectos de conseguir una
mayor resistencia interna del papel producido. Este concepto de
utilización de almidón aniónico ha sido descrito también en la
publicación P.H. Brouwer, Wochenblatt für Papierfabrikation, 19
(1997), 928-937, y las solicitudes de Patente
WO-A-93/01353 y
WO-A-96/05373, y se puede explicar
de la manera siguiente.
Las fibras y las partículas de carga, que son
utilizadas para producir papel, tienen carga negativa. Cuando se
utiliza almidón catiónico como agente para conseguir mayor
resistencia en el papel, su retención es provocada principalmente
por la interacción entre el almidón cargado positivamente y las
fibras cargadas negativamente y las partículas de carga. A efectos
de adherir las moléculas de almidón aniónico a las fibras aniónicas
y partículas de carga, se utiliza lo que se llama un fijador
catiónico. En principio, cualquier papel catiónico puede ser
utilizado como fijador para el almidón aniónico, si bien algunos
conducen a mejores resultados que otros. Dado que son económicos y
poco afectados por la dureza del agua, los cloruros de polialuminio
son considerados fijadores muy atractivos. Otros materiales que han
sido propuestos para su utilización como fijadores a este respecto
comprenden, entre otros, el alum o polímeros catiónicos, tales como
cloruro de polidimetildialilamonio y poliaminas.
Se ha descubierto que, utilizando almidón
aniónico en combinación con un fijador adecuado, es posible
incorporar hasta cinco veces la cantidad de almidón en una hoja de
papel en comparación con el caso en el que solamente se utiliza
almidón catiónico como agente para conseguir resistencia. Desde
luego, esto tiene como resultado una hoja de papel mucho más
resistente. Al mismo tiempo, la retención del almidón en un proceso
de fabricación de papel es mucho más elevada cuando se utilizan
almidón aniónico y un fijador en vez de almidón catiónico.
Una desventaja de la utilización de almidón
aniónico en vez de almidón catiónico en la fase final en húmedo del
proceso de fabricación de papel consiste en la necesidad de utilizar
un fijador. Aunque algunos de los fijadores propuestos en esta
técnica son relativamente económicos, el coste del papel fabricado
puede aumentar considerablemente a causa de la utilización del
fijador. Asimismo, dado que el fijador es un compuesto catiónico, es
inevitable que se añadan contraiones aniónicos al papel junto el
fijador. Frecuentemente, los contraiones son iones cloruro que son
corrosivos. Además, la utilización de un fijador puede conducir a un
endurecimiento del agua de proceso y a la producción de sales que
pueden interferir con otros productos utilizados en la fabricación
del papel.
De acuerdo con ello, existe la necesidad de
disponer de un método alternativo de incrementar la cantidad de
almidón que se puede incorporar en el papel por adición del mismo en
la fase final en húmedo del proceso de fabricación de papel. Este
método alternativo no debe tener, preferentemente, las desventajas
que se han comentado anteriormente. Es particularmente deseable que
la utilización de un fijador pueda ser omitida.
De modo sorprendente, se ha descubierto que los
objetivos anteriores pueden ser alcanzados utilizando el tipo
específico de almidón reticulado en la fase final en húmedo del
proceso de fabricación de papel. Por esta razón, la invención
consiste en un procedimiento para la fabricación de papel en el que
en la fase final en húmedo se añade almidón reticulado a una
suspensión acuosa de fibras celulósicas, cuyo almidón tiene un grado
de reticulación medido como viscosidad FANN a 300 rpm, menor de 50
mPas, preferentemente menor de 25 mPas, y un valor
FANN-A menor de 2,5, preferentemente menor de 0,5,
siendo el almidón aniónico.
Es una notable ventaja de la presente invención
que se disponen medios para incorporar cantidades de almidón en el
papel por adición del almidón en la fase final en húmedo de la
fabricación de papel que hasta el momento no eran posibles sin la
utilización de aditivos. Además, la retención del almidón añadido en
la fase final en húmedo del proceso de fabricación de papel, de
acuerdo con la presente invención, aumenta de manera significativa
en comparación con los procedimientos de la técnica anterior.
Además, en caso de que el almidón añadido es almidón aniónico, se ha
observado que no es necesario añadir un fijador.
Se observará que la Patente
USA-A-4.843.118 menciona un fluido
de fraccionamiento en ácido que tiene una viscosidad FANN 35 de
10-100 CPS a 300 rpm. Esta publicación no se refiere
a la utilización de dicho fluido en el que se utiliza almidón
aniónico reticulado en la fabricación de papel.
El almidón reticulado utilizado en un
procedimiento, según la presente invención, puede ser en principio
cualquier tipo de almidón, tal como almidón de patata, tapioca,
maíz, trigo, cebada y otros. No obstante, es preferible utilizar un
almidón de raíces o tubérculos. Estos tipos de almidón contienen en
general menores cantidades de lípidos y proteínas que los tipos de
almidón de cereales y frutas. Como consecuencia, el riesgo de
problemas relativos a olores y a producción de espuma se reduce. Los
almidones de patata y tapioca se han demostrado especialmente
adecuados.
En una realización preferente, el almidón
comprende como mínimo el 95% del peso, más preferentemente un mínimo
de 98% en peso, basado en la substancia seca del almidón, de
amilopectina. Se ha descubierto que la utilización de estos
almidones de tipo amilopectina conducen a retenciones incluso más
elevadas del almidón en el papel.
La mayor parte de almidones consisten en gránulos
en los que se encuentran presentes dos tipos de polímeros de
glucosa. Éstos son amilosa (15-35% en peso sobre la
substancia seca) y amilopectina (65-85% en peso
sobre la substancia seca). La amilosa consiste en moléculas no
ramificadas o ligeramente ramificadas que tienen un grado promedio
de polimerización de 1000 a 5000, dependiendo del tipo de almidón.
La amilopectina consiste en moléculas muy grandes, altamente
ramificadas, que tienen un grado promedio de polimerización de
1.000.000 o más. Los tipos de almidón comercialmente más importantes
(almidón de maíz, almidón de patata, almidón de trigo y almidón de
tapioca) contienen de 15 a 30% en peso de amilosa.
De algunos tipos de cereales, tales como cebada,
maíz, mijo, trigo, milo, arroz y sorgo, hay variedades en los que
los gránulos de almidón consisten casi de modo completo en
amilopectina. Calculado como porcentaje en peso de substancia seca,
estos gránulos de almidón contienen más del 95% y usualmente más de
98% de amilopectina. El contenido de amilosa de estos gránulos de
almidón de cereales es, por lo tanto, menor de 5% y habitualmente
menor de 2%. Las variedades de cereales antes mencionadas se
designan también como granos de cereales céreos, y los gránulos de
amilopectina-almidón aislados de los mismos como
almidones de cereales céreos.
En contraste con la situación de diferentes
cereales, no se conoce de la naturaleza variedades de raíces y
tubérculos en los que los gránulos de almidón consistan casi
exclusivamente en amilopectina. Por ejemplo, los gránulos de almidón
de patata aislados de los tubérculos de patata contienen
habitualmente 20% de amilosa y 80% de amilopectina (% en peso sobre
substancia seca). No obstante, durante los 10 años transcurridos, se
han realizado esfuerzos satisfactorios de cultivo mediante
modificaciones genéticas de plantas de patatas que, en los
tubérculos de la patata, forman gránulos de almidón que consisten en
más del 95% en peso (sobre la substancia seca) en amilopectina.
Incluso se ha observado que es factible producir tubérculos de
patata que comprendan substancialmente sólo amilopectina.
En la formación de gránulos de almidón,
diferentes enzimas son catalíticamente activas. De estas enzimas, la
sintasa de almidón unida a los gránulos (GBSS) está involucrada en
la formación de amilosa. La presencia de la enzima GBSS depende de
la actividad de los genes que codifican para dicha enzima GBSS. La
eliminación o inhibición de la expresión de estos genes específicos
tiene como resultado que se impide o se limita la producción de la
enzima de GBSS. La eliminación de estos genes se puede conseguir por
modificación genética del material de la planta de patata o por
mutación recesiva. Un ejemplo de ello es el mutante sin amilosa de
la patata (amf) cuyo almidón contiene substancialmente solo
amilopectina a través de una mutación recesiva en el gen GBSS. Esta
técnica de mutación se describe, entre otros documentos, en: J.H.M.
Hovenkamp-Hermelink y otros., "Isolation of
amylose-free starch mutant of the potato (Solanum
tuberosum L.)" ("Aislamiento de almidón mutante de la patata
(solanum tuberosum L) sin amilosa"), Theor. Appl. Gent., (1987),
75:217-221, y E. Jacobsen y otros., "Introduction
of an amylose-free (amf) mutant into breeding of
cultivated potato, Solanum tuberosum L.", ("Introducción de un
mutante sin amilosa (amf) en el cultivo de patatas, Solanum
tuberosum L."), Euphytica, (1991),
53:247-253.
La eliminación o inhibición de la expresión del
gen GBSS en la patata es también posible por la utilización de la
llamada inhibición antisentido. Esta modificación genética de la
patata se describe en la publicación R.G.F. Visser y otros.,
"Inhibition of the expression of the gene for
granule-bound starch synthase in potato by antisense
constructs", ("Inhibición de la expresión del gen para sintasa
de almidón unida a los gránulos en patata por constructos
antisentido"), Mol. Gen. Genet., (1991),
225:289-296.
Al utilizar modificación genética, se ha visto
que es posible cultivar y producir raíces y tubérculos, por ejemplo,
patatas, "yam", o "cassave" (Patente de Sudáfrica
ZA-A-97/04383, que corresponde a
WO-A-97/44473), cuyos gránulos de
almidón contienen poca o ninguna amilosa. Con referencia a ello, el
almidón con amilopectina de la patata son los gránulos de almidón de
patata aislados de tubérculos de patata y que tienen un contenido de
amilopectina mínimo de 95% en peso basado en la substancia seca.
Este almidón de tipo amilopectina de la patata es particularmente
preferente para su utilización en la presente invención.
Tal como se ha mencionado anteriormente, un
aspecto importante de la invención es que el almidón es reticulado.
En principio, es apropiada cualquier reticulación conocida en la
derivatización del almidón. Para una visión general de las
reacciones conocidas de reticulación, se hace referencia a la
publicación de O.B. Wurzburg (Ed.), "Modified Starches: Properties
an Uses", ("Almidones modificados: características y
utilizaciones"), CRC Press Inc., Boca Eaton, Florida, 1986. Son
agentes preferentes para la reticulación del almidón la
epiclorohidrina, dicloropropanol, trimetafosfato sódico, oxicloruro
de fósforo, anhídrido de ácido adípico y combinaciones de los
mismos.
La reacción en la que se consigue la reticulación
es conocida en sí misma y se puede llevar a cabo de cualquier manera
conocida. Son ejemplos de modos adecuados de llevar a cabo la
reticulación las reacciones en suspensión alcohólica o acuosa de
almidón, en condiciones semisecas o secas, o en una solución acuosa
de almidón. En condiciones secas la reticulación se puede conseguir
por reacción con ácido fosfórico o sales del mismo o sales
oligómeras de fosfato tales como tripolifosfato sódico o
trimetafosfato sódico. La reticulación puede ser también llevada a
cabo por los llamados tratamientos de calor y humedad o
revenido.
El grado de reticulación está de acuerdo con la
invención definida en términos de su viscosidad FANN y su valor
FANN-A. El almidón que se utiliza muestra una
viscosidad FANN menor de 50 mPas a 300 rpm, preferentemente menos de
25 mPas. El valor FANN-A del almidón es menos de
2,5, preferentemente menos de 0,5.
La viscosidad FANN está de acuerdo con la
definición definida como viscosidad que se puede medir con un
viscosímetro FANN, tal como se describe en la publicación American
Petroleum Institute (API) 13B1, segunda edición, Septiembre 1997,
sección 4.3. Dicha viscosidad depende del valor de rpm (vueltas por
minuto, frecuencia de agitación) a la que se ajusta el aparato para
la agitación de la solución de suspensión a medir, y dos constantes
(A y p) que se pueden determinar por medición de la viscosidad a
diferentes valores de rpm.
La reología de las soluciones y suspensiones de
almidón se describen entre otros por R. Schutz, en Starch, 1963, pp.
394-400. A partir de esta publicación, se puede
derivar la siguiente fórmula de viscosidad aparente (no Newtoniana)
de soluciones de almidón:
Viscosidad = A\text{*} \
rpm^{(1-p)}
En esta fórmula, la "viscosidad" es la
viscosidad FANN que se ha medido, A es el valor
FANN-A (viscosidad para líquidos newtonianos en
mPa.s), p representa la desviación con respecto al comportamiento de
viscosidad newtoniana (para comportamiento de viscosidad newtoniana
p = 0), y rpm significa el valor de rpm al que se lleva a cabo la
medición.
El almidón utilizado de acuerdo con la invención
es aniónico. Si es necesaria una modificación para hacer aniónico el
almidón, esta modificación puede ser llevada a cabo antes, durante o
después de la reticulación del almidón. Son derivados adecuados del
almidón a este respecto los almidones en los que se introducen, por
ejemplo, substituyentes no iónicos por eterificación o
esterificación, tales como metilación, etilación, hidroxietilación,
hidroxipropilación, alquilglicidilación (en la que la longitud de la
cadena alquílica varía de 1 a 20 átomos de carbono), acetilación,
propilación. Se puede encontrar una descripción de posibles
modificaciones y la forma en la que se pueden llevar a cabo en el
libro antes indicado de Wurzburg.
Un almidón aniónico es, de acuerdo con la
invención, el que se define como almidón que tiene una densidad de
carga mínima de -0,03 \mueq/mg. De manera sorprendente, se ha
visto que es posible incorporar cantidades muy elevadas de almidón
en el papel por añadidura de un almidón reticulado, de tipo
aniónico, de acuerdo con la invención, en la fase final en húmedo de
proceso de fabricación de papel, incluso sin utilizar fijador. En el
contexto de la invención, la densidad de carga se define como la
cantidad de polímero catiónico (ioduro de metil glicol quitosán,
Sigma M-3150) que tiene que ser añadida a una
cantidad conocida de almidón disuelto a efectos de conseguir el
punto de equivalencia. Este punto de equivalencia puede ser
determinado midiendo el potencial zeta electroforético de la
dispersión al que se pueden añadir partículas de silicato como
indicador. El potencial zeta puede ser medido, por ejemplo,
utilizando un dispositivo Malvern Zetasizer 3.
Se pueden obtener ejemplos de almidón aniónico
por introducción de cualesquiera substituyentes aniónicos o por
cualquier proceso de oxidación conocido en la derivatización de
almidón. Son ejemplos adecuados de substituyentes aniónicos los
fosfatos, fosfonatos, sulfonatos, sulfatos,
(alquil)succinatos, sulfosuccinatos, copolímeros injertados
aniónicos y combinaciones de los mismos. Un ejemplo de oxidación
adecuada es oxidación por hipoclorito. Preferentemente, se utiliza
un carboximetilo de almidón fosfatado. El grado de substitución
(DS), que es la proporción molar entre la cantidad de grupos de
hidróxilo substituidos de una unidad de glucosa en el almidón y la
cantidad de unidades de glucosa en el propio almidón, puede variar
entre 0,005 y 0,5, preferentemente entre 0,01 y 0,2, y más
preferentemente entre 0,01 y 0,1.
Dependiendo del tipo de almidón aniónico y pulpa
utilizados y de las condiciones del proceso de fabricación de papel,
puede ser útil utilizar pequeñas cantidades de un fijador. De
acuerdo con la invención, son fijadores adecuados los compuestos
cargados catiónicamente, que son capaces de unir almidón aniónico a
fibras de papel aniónicas y partículas de materiales de carga. En
principio, se puede utilizar cualquier compuesto catiónico que ha
sido propuesto para su utilización como fijador para almidón
aniónico en la etapa final en húmedo de un proceso de fabricación de
papel.
Se incluyen entre los ejemplos alum, almidón
catiónico o derivados del mismo, compuestos de polialuminio, y
polímeros catiónicos, tales como cloruro de
polidimetildiallilamonio, poliaminas, polivinilaminas,
poliacrilamidas, polietilén iminas, policondensados de
diciandiamida, u otros polímeros o copolímeros catiónicos de alto
peso molecular, por ejemplo, comprendiendo un átomo de nitrógeno
cuaternizado o un alcohol polivinílico, y combinaciones de los
mismos. Estos polímeros catiónicos deben tener preferentemente un
peso molecular promedio en peso mínimo de 10.000 aproximadamente,
preferentemente como mínimo 50.000, y más preferentemente como
mínimo 100.000. En una realización preferente, los polímeros
catiónicos tienen un peso molecular promedio en peso en una gama
comprendida entre 50.000 y 2.000.000 aproximadamente.
Preferentemente, se utiliza un fijador que tiene
una gran densidad de carga. A este respecto, una densidad de carga
superior a 1 \mueq/mg se considera una elevada densidad de carga.
La densidad de carga del fijador se define como la cantidad de un
polímero aniónico (poliestirensulfonato sódico, Aldrich cat. no.
24.305-1) que tiene que ser añadido a una cantidad
conocida de fijador (de manera típica unos pocos mililitros del
fijador en 500 ml de agua desmineralizada) a efectos de conseguir el
punto de equivalencia. Este punto de equivalencia puede ser
determinado por medición del potencial zeta electroforético de la
dispersión a la que se añaden partículas de silicato como indicador.
El potencial zeta puede ser medido, por ejemplo, utilizando un
dispositivo Malvern Zetasizer 3. Se ha descubierto que la
utilización de un fijador que tiene una densidad de carga más
elevada conduce a una sensibilidad reducida del proceso de
fabricación del papel para la dureza y conductividad del agua de
proceso. Son agentes de fijación preferentes que tienen una elevada
densidad de carga, compuestos de polialuminio, tales como cloruro de
polialuminio o sulfato de polialuminio, cloruros de
polidimetildialilamonio, poliaminas, y combinaciones de los
mismos.
En general, la proporción de peso del fijador con
respecto al peso del almidón aniónico será inferior a 1:1 para
fijadores inorgánicos, y por debajo de 1:4 para fijadores orgánicos.
Preferentemente, dicha proporción es menor de 1:6. Si se muestra
posible conseguir suficiente adsorción de almidón añadido en la fase
final en húmedo a la fibras de papel de dicha fase final en húmedo,
es preferible no utilizar fijador. Se observará que a este respecto
se debe hacer una distinción entre adsorción y retención. La
retención se refiere a la cantidad de almidón añadida en la etapa
final en húmedo que se incorpora eventualmente en el papel, mientras
que la adsorción se refiere a la cantidad de almidón añadida en la
fase final en húmedo que se adsorbe en las fibras de papel en la
pulpa de dicha etapa final en húmedo. Los técnicos en la materia
serán capaces de ajustar la cantidad de fijador a las circunstancias
del momento. En general, se considera suficiente una adsorción
mínima de 60%, preferentemente y como mínimo 80%, más
preferentemente y como mínimo 90% del almidón aniónico. La retención
se considera en general suficiente tiene un valor mínimo de 50%,
preferentemente un mínimo de 65%, más preferentemente como mínimo
75%.
Un almidón no iónico es un almidón que tiene una
densidad de carga entre -0,03 \mueq/mg y +0,03 \mueq/mg. Son
ejemplos adecuados de sustituyentes aniónicos, por ejemplo,
fosfatos, fosfonatos, sulfatos, sulfosuccinatos,
(alquil)succinato, copolímeros aniónicos y combinaciones de
los mismos. También es posible introducir un sustituyente aniónico
en una reacción de oxidación. Un ejemplo de una oxidación adecuada
es la oxidación con hipoclorito. Son agentes reticulantes adecuados
para almidón anfotérico, epiclorohidrino, dicloropropanol,
trimetafosfato sódico, oxicloruro fosforoso, anhídrido de ácido
adípico, y combinaciones de los mismos. La secuencia de reacción
para la introducción del sustituyente aniónico y los reticulantes
pueden ser escogidos libremente y en cualquier orden.
La pulpa que se utiliza para la fabricación de
papel en un procedimiento de acuerdo con la invención puede ser
cualquier suspensión acuosa de fibras basadas en celulosa que pueden
ser utilizadas para la fabricación de papel. Después de haber
añadido el almidón aniónico y, opcionalmente, el fijador a la pulpa,
ésta puede ser sometida a proceso para su transformación en papel de
cualquier modo conocido.
En un procedimiento para la fabricación de papel,
el almidón reticulado, o derivado de dicho almidón, y, opcionalmente
el fijador, se añaden en la etapa final en húmedo del proceso. Esto
significa que se añaden a una nueva pulpa que comprende fibras
obtenidas a partir de papel reciclado o de madera y agua. Es
práctica habitual añadir un compuesto de carga a la pulpa. De
acuerdo con la invención, cualquiera de los compuestos de carga
habitualmente utilizados, tales como arcilla, CaCO_{3} molido,
CaCO_{3} precipitado, talco o dióxido de titanio, pueden ser
utilizados. Preferentemente, el compuesto de carga se añade a la
pulpa antes de la adición del almidón, y opcionalmente del fijador.
De acuerdo con la invención, es posible además añadir el almidón
reticulado a una pulpa en combinación con el coagulante catiónico,
inorgánico o polímero. La suspensión obtenida de este modo puede ser
floculada por medio de una arcilla espumante aniónica o cualquier
otro coadyuvante de retención aniónico. Los coadyuvantes de
retención habitualmente utilizados son sistemas microparciales
comercialmente disponibles con la marca Hydrocol y Composil.
La invención se explicará a continuación por los
siguientes ejemplos no restrictivos.
Una solución de 30 g de urea y 31,1 g de ácido
fosfórico (85%) en 85 ml de agua fue neutralizada a pH 6,0 con NaOH
al 50%. Esta solución fue mezclada con 600 g de almidón de patata
(humedad 20%) durante 30 minutos en un mezclador Hobart. La mezcla
fue equilibrada y a continuación secada en un secador de lecho
fluido Retsch a 60ºC durante 30 minutos y a 90ºC durante 30 minutos.
La mezcla fue calentada a 140ºC en un reactor de lecho fluido
durante 30 minutos.
Una solución de 30 g de urea y 31,1 g de ácido
fosfórico (85%) en 85 ml de agua fue neutralizada a pH 6,0 con NaOH
al 50%. Esta solución fue mezclada con 600 g de almidón de patata
(humedad 20%) durante 30 minutos en un mezclador Hobart. La mezcla
fue equilibrada y a continuación secada en un secador de lecho
fluido Retsch a 60ºC durante 30 minutos y a 90ºC durante 30 minutos.
La mezcla fue calentada a 160ºC en un reactor de lecho fluido
durante 30 minutos.
La solución de 30 g de urea y 31,1 g de ácido
fosfórico (85%) en 85 ml de agua fue neutralizada a pH 6,0 con NaOH
al 50%. Esta solución fue mezclada con 600 g de almidón de
amilopectina de patata (humedad 20%) durante 30 minutos en un
mezclador Hobart. La mezcla fue equilibrada y a continuación secada
en un secador de lecho fluido Retsch a 60ºC durante 30 minutos y a
90ºC durante 30 minutos. La mezcla fue calentada a 140ºC en un
reactor de lecho fluido durante 30 minutos.
La solución de 30 g de urea y 31,1 g de ácido
fosfórico (85%) en 85 ml de agua fue neutralizada a pH 6,0 con NaOH
al 50%. Esta solución fue mezclada con 600 g de almidón de
amilopectina de patata (humedad 20%) durante 30 minutos en un
mezclador Hobart. La mezcla fue equilibrada y a continuación secada
en un secador de lecho fluido Retsch a 60ºC durante 30 minutos y a
90ºC durante 30 minutos. La mezcla fue calentada a 155ºC en un
reactor de lecho fluido durante 30 minutos.
Se midió la viscosidad Fann con suspensión de 8,0
g (peso en seco) de una muestra en 150 g de agua desmineralizada.
Después de ajustar la temperatura a 35ºC, se añadieron 250 ml de una
solución al 50% de KCSN y la muestra de almidón fue disuelta por
agitación durante 15 minutos a 35ºC, midiéndose la viscosidad en un
medidor de viscosidad Fann a 100, 200, 300 y 600 rpm. Los valores
Fann-A y Fann-p fueron calculados a
partir de la siguiente fórmula:
Viscosidad = A\text{*} \
rpm^{(1-p)}
Los resultados se muestran en la Tabla 1.
| 100 rpm | 200 rpm | 300 rpm | 600 rpm | Fann-A | Fann-p | |
| MS980818-A | 60 | 94 | 120 | 185 | 3,358 | 0,3728 |
| MS980818-D | 22 | 32 | 37 | 56 | 2,062 | 0,4865 |
| HD990205-1 | 27 | 39 | 47 | 72 | 2,189 | 0,4568 |
| HD990205-4 | 16 | 24 | 31 | 47,5 | 0,965 | 0,4915 |
La adsorción de los almidones en componentes de
pulpa sólida fue estudiada del modo siguiente.
A una pulpa (consistencia 1%) se añadió almidón
(dosificación 3% sobre consistencia). La pulpa fue sometida a
agitación en un recipiente con deflectores a 800 rpm. Después de 30
segundos se añadió un fijador y después de 60 segundos se filtró la
pulpa. La adsorción de almidón fue determinada midiendo la cantidad
de almidón no adsorbido en el filtrado. La pulpa era una pulpa
sulfato de abedul batida a 34ºSR (medido a 21ºC) con una
consistencia de 2% en agua del grifo utilizando un dispositivo
Hollander. Después del batido la pulpa fue diluida en una
consistencia de 1% con agua del grifo. La conductividad de la pulpa
se ajustó a 3000 \muS/cm y la dureza a 40ºGH mediante una
combinación de CaC1_{2} y Na_{2}SO_{4}.
Los almidones fueron sometidos a cocción con
vapor de agua empezando por una emulsión al 10% en agua del grifo.
Después de la cocción las soluciones de almidón fueron diluidas a
1%. Los fijadores utilizados fueron Paper Pac N (de la firma
Sachtleben Chemie GmbH, Alemania) y Starfix 01 (de la firma Ciba
Specialty Chemicals, Inglaterra). Antes de la utilización, el Paper
Pac N fue diluido por un factor 10 con agua desmineralizada.
El Starfix 01 fue disuelto en forma de solución
al 1%. La cantidad de almidón en el filtrado se determinó con un
método enzimático. De acuerdo con este método, el almidón se
convierte en primer lugar en glucosa con una
\alpha-amilasa y una amiloglucosidasa. A
continuación, la cantidad de glucosa es determinada
espectroscópicamente utilizando un método de prueba de hexokinasa
(Boehringer nº 716251). La cantidad de almidón se calcula a partir
de la cantidad obtenida de glucosa utilizando un factor de
corrección para la conversión incompleta del almidón en glucosa por
las enzimas. Este factor de corrección depende del tipo de almidón y
se determina separadamente por métodos
estándar.
estándar.
Un resumen de las adsorciones de almidón para los
almidones preparados de acuerdo con el Ejemplo 1 a 4 se indican en
la Tabla 2 para Paper Pac N como fijador y en la Tabla 3 para
Starfix 01 como fijador.
| Almidón | Dosificación Paper Pac N (en su estado; % en fibras) | Adsorción almidón (%) |
| HD990205-1 | 2,0 | 45 |
| HD990205-1 | 4,0 | 61 |
| HD990205-4 | 0,5 | 82 |
| HD990205-4 | 1,0 | 87 |
| MS980818A | 1,0 | 38 |
| MS980818A | 3,0 | 64 |
| Almidón | Dosificación Starfix 01: (forma seca: % sobre fibras) | Adsorción de almidón (%) |
| HD990205-1 | 0,10 | 40 |
| HD990205-1 | 0,25 | 59 |
| HD990205-4 | 0,05 | 84 |
| HD990205-4 | 0,10 | 88 |
| MS980818A | 0,25 | 60 |
| MS980818A | 0,50 | 74 |
| MS980818D | 0,025 | 85 |
| MS980818D | 0,05 | 93 |
Se puede apreciar en las tablas que al introducir
articulaciones en almidón aniónico se reduce considerablemente el
fijador necesario.
Claims (11)
1. Procedimiento para la fabricación de papel, en
el que en la fase final en húmedo se añade un almidón reticulado a
una suspensión acuosa de fibra basada en celulosa, cuyo almidón
tiene un grado de reticulación, medido como viscosidad FANN a 300
rpm, menor de 50 mPas, y un valor FANN-A menor de
2,5, en el que el almidón es un almidón aniónico.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en
el que el grado de reticulación es menor de 25 mPas.
3. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2,
en el que el valor FANN-A es menor de 0,5.
4. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el almidón es un almidón de
raíces o tubérculos.
5. Procedimiento, según la reivindicación 4, en
el que el almidón es un almidón de patata o de tapioca.
6. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el almidón comprende un
mínimo de 95% en peso, preferentemente un mínimo de 98% en peso,
basado en la sustancia seca de almidón, de amilopectina.
7. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el almidón es reticulado
utilizando epiclorohidrina, dicloropropanol, trimetafosfato sódico,
oxicloruro fosforoso, anhídrido de ácido adípico, o una combinación
de los mismos.
8. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el almidón reticulado es
añadido en combinación con un coagulante catiónico, inórganico o
polímero.
9. Procedimiento, según la reivindicación 8, en
el que después de la adición del almidón, la suspensión es floculada
con un adyuvante de retención aniónico, preferentemente una arcilla
espumante aniónica.
10. Papel obtenido por un procedimiento, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
11. Utilización de un almidón reticulado que
tiene un grado de reticulación, medido como viscosidad FANN a 300
rpm, menor de 50 mPas, y un valor FANN-A menor de
2,5, para incrementar la retención de almidón añadido en la fase
final en húmedo del proceso de fabricación de papel, en la que el
almidón es un almidón aniónico.
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