ES2231896T3 - Composiciones y metodos para inhibir la deposicion de contaminantes organicos en sistemas de fabricacion de pasta papelera y papel. - Google Patents

Composiciones y metodos para inhibir la deposicion de contaminantes organicos en sistemas de fabricacion de pasta papelera y papel.

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Abstract

SE DESCRIBEN COMPOSICIONES Y PROCEDIMIENTOS PARA INHIBIR LA DEPOSICION DE CONTAMINANTES ORGANICOS PROCEDENTES DE LA PULPA DE PAPEL EN SISTEMAS DE PULPA Y DE FABRICACION DE PAPEL. ESTOS PROCEDIMIENTOS CONSISTEN EN AÑADIR A LA PULPA O A LAS SUPERFICIES POSIBLEMENTE PUEDEN SER OBJETO DE DEPOSICIONES EN LOS SISTEMAS DE FABRICACION DE PAPEL, UNA COMPOSICION QUE COMPRENDE UN TENSOACTIVO ANIONICO A BASE DE SULFOSUCCINATO DE DIODINONILO, QUE ES UTILIZADO EN LOS SISTEMAS QUE CONTIENEN CATIONES MULTIVALENTES Y, PREFERIBLEMENTE, IONES DE CALCIO. ESTOS PROCEDIMIENTOS UTILIZAN TAMBIEN UNA MEZCLA DE TENSOACTIVOS ANIONICOS A BASE DE SULFOSUCCINATO DE DIOCTILO Y SULFOSUCCINATO DE DIDECILO.

Description

Composiciones y métodos para inhibir la deposición de contaminantes orgánicos en sistemas de fabricación de pasta papelera y papel.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a composiciones y métodos para inhibir la deposición de contaminantes orgánicos en sistemas de fabricación de pasta papelera y papel.
Antecedentes de la invención
La deposición de contaminantes orgánicos en la industria de fabricación de pasta papelera y papel puede provocar problemas tanto de calidad como de eficacia en sistemas de fabricación de pasta papelera y papel. Algunos componentes se producen naturalmente en la madera y son liberados durante diversos procedimientos de reducción a pasta papelera y fabricación de papel. El término "betún" puede usarse para referirse a depósitos compuestos por constituyentes orgánicos que pueden originarse a partir de estas resinas naturales, sus sales, así como aglutinantes de revestimiento, agentes de apresto y productos químicos antiespumantes que pueden encontrarse en la pasta papelera. Además, el betún contiene frecuentemente componentes inorgánicos tales como carbonato cálcico, talco, arcillas, titanio y materiales relacionados.
Residuos pegajosos es un término que se ha usado crecientemente para describir depósitos que se producen en los sistemas que usan fibra reciclada. Estos depósitos a menudo contienen los mismos materiales encontrados en depósitos de "betún" además de adhesivos, masas fundidas calientes, ceras y tintas. Todos los materiales mencionados previamente tienen muchas características comunes, incluyendo: hidrofobia, antiespumabilidad, pegajosidad, baja energía superficial y el potencial de provocar problemas con la deposición, la calidad y la eficacia en el procedimiento. El diagrama I muestra la relación compleja entre el betún y los residuos pegajosos analizada aquí.
DIAGRAMA I
1
La deposición de contaminantes orgánicos puede ser perjudicial para la eficacia de un molino de pasta papelera o papel provocando tanto una calidad reducida como una eficacia de funcionamiento reducida. Los contaminantes orgánicos pueden depositarse sobre el equipo de procesamiento en sistemas de fabricación de papel dando como resultado dificultades de funcionamiento en los sistemas. La deposición de contaminantes orgánicos sobre los reguladores de la consistencia y otras sondas instrumentales pueden hacer a estos componentes inútiles. Los depósitos sobre los tamices pueden reducir el rendimiento y alterar el funcionamiento del sistema. Esta deposición puede producirse no solo sobre superficies metálicas del sistema, sino también sobre superficies plásticas y sintéticas tales como telas metálicas de la máquina, fieltros, papeles metalizados, cajas de Uhle y componentes de la caja de cabeza.
Históricamente, los subgrupos de los problemas de los depósitos orgánicos, "betún" y "residuos pegajosos", se han manifestado separadamente, de forma diferente y se han tratado de forma distinta y separadamente. Desde un punto de vista físico, los depósitos de "betún" se han formado habitualmente a partir de partículas microscópicas de material adhesivo (natural o artificial) en la pasta papelera pretratada que se acumula sobre el equipo de fabricación de papel o reducción a pasta papelera. Estos depósitos pueden encontrarse fácilmente sobre las paredes del recipiente para pasta papelera pretratada, los papeles metalizados de la máquina de fabricación de papel, las cajas de Uhle, las telas metálicas de la máquina de fabricación de papel, los fieltros de la prensa húmeda, los fieltros del secador, los botes del secador y los rodillos de la calandria. Las dificultades relacionadas con estos depósitos incluían la interferencia directa con la eficacia de la superficie contaminada, por lo tanto una producción reducida, así como agujeros, suciedad y otros defectos de la hoja que reducen la calidad y la utilidad del papel para las operaciones que siguen, como revestimiento, conversión o impresión.
Desde un punto de vista físico, los "residuos pegajosos" han sido habitualmente partículas de tamaño visible o casi visible en la pasta papelera pretratada que se originan a partir de la fibra reciclada. Estos depósitos tienden a acumularse sobre muchas de las superficies sobre las que puede encontrarse el "betún" y provocan muchas de las mismas dificultades que puede provocar el "betún". Sin embargo, los depósitos relacionados con "residuos pegajosos" más graves tienden a encontrarse sobre las telas metálicas de la máquina de fabricación de papel, los fieltros húmedos, los fieltros del secador y los botes del secador.
Los métodos para prevenir la acumulación de depósitos sobre el equipo y las superficies de fabricación de pasta papelera y papel son de gran importancia para la industria. Las máquinas de fabricación de papel podrían desconectarse para la limpieza, pero detener el funcionamiento para la limpieza no es deseable debido a la pérdida de productividad consiguiente, la escasa calidad mientras están parcialmente contaminados y la "suciedad" que se presenta cuando los depósitos se rompen y se incorporan a la hoja. La prevención de la deposición se prefiere así mucho cuando puede ponerse en práctica eficazmente.
En el pasado, los depósitos de residuos pegajosos y los depósitos de betún se han manifestado típicamente en diferentes sistemas. Esto era cierto debido a que los molinos usaban habitualmente solo fibra virgen o solo fibra reciclada. A menudo, se usaron tratamientos químicos y estrategias muy diferentes para controlar estos problemas separados.
Las tendencias actuales son hacia el uso obligatorio incrementado de fibra reciclada en todos los sistemas. Esto está dando como resultado una presencia simultánea de problemas con residuos pegajosos y betún en una fabricada dada. Es deseable encontrar productos químicos y estrategias de tratamiento que sean altamente eficaces para eliminar ambos problemas sin tener que alimentar dos o más productos químicos separados. Los materiales de esta invención han mostrado claramente su capacidad para alcanzar este objetivo.
Sumario de la invención
La presente invención proporciona composiciones y métodos para inhibir la deposición de contaminantes orgánicos, tales como betún y residuos pegajosos, en sistemas de fabricación de pasta papelera y papel.
De acuerdo con la presente invención, se proporciona un método para inhibir la deposición de contaminantes orgánicos procedentes de la pasta papelera en sistemas de fabricación de pasta papelera y papel, que consiste esencialmente en añadir a dicha pasta papelera o pulverizar sobre la superficies de la maquinaria y el equipo de fabricación de papel en sistemas de fabricación de pasta papelera y papel una cantidad inhibidora de la deposición eficaz de una combinación de dioctil-sulfosuccinato y didecil- sulfosuccinato que tiene una relación peso/peso de 2:1 a 4:1.
Descripción de la técnica relacionada
La Patente de EE.UU. Nº 4.184.912 muestra métodos para controlar la deposición de betún procedente de pasta papelera en sistemas de fabricación de papel usando una composición de tres componentes que comprende un tensioactivo no iónico, un dispersante aniónico y un polímero aniónico que tiene un peso molecular menor que 100.000.
La patente '912 sugiere que los tensioactivos aniónicos adecuados se seleccionan de una variedad de tensioactivos que incluye dialquil-sulfosuccinato sódico. Sin embargo, no existe una demostración de que el tensioactivo aniónico o cualquier dialquil-sulfosuccinato sódico fuera eficaz para inhibir el betún por sí mismo.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se refiere a métodos para inhibir la deposición de contaminantes orgánicos procedentes de pasta papelera en sistemas de fabricación de pasta papelera y papel, que comprende añadir a la pasta papelera o aplicar a las superficies de la maquinaría y el equipo de fabricación de papel una cantidad inhibidora de la deposición eficaz y una combinación de tensioactivos aniónicos de dioctil-sulfosuccinato y didecil-sulfosuccinato.
Los contaminantes orgánicos incluyen constituyentes que se presentan en la pasta papelera (virgen, reciclada o combinaciones de las mismas) que tienen el potencial de depositarse y reducir el comportamiento de la máquina de fabricación de papel o la calidad del papel. Estos contaminantes incluyen, pero no se limitan a, resinas naturales tales como ácidos grasos, ácidos resínicos, sus sales insolubles, ésteres grasos, esteroles y otros constituyentes orgánicos tales como etilen-bis-estearamida, ceras, agentes de apresto, adhesivos, masas fundidas calientes, tintas, antiespumantes y látices que pueden depositarse en sistemas de fabricación de papel.
La combinación de tensioactivos aniónicos de dioctil-sulfosuccinato y didecil- sulfosuccinato es eficaz para inhibir la deposición de contaminantes orgánicos en relaciones peso/peso que varían de 2:1 a 4:1.
Las composiciones usadas en el método de la presente invención son eficaces para inhibir la deposición de contaminantes orgánicos en sistemas de fabricación de papel. Esto puede incluir sistemas Kraft, de sulfito ácido, de pasta papelera mecánica y de fibra reciclada. Por ejemplo, puede inhibirse la deposición en el lavador de pasta papelera parda, la cabina tamizadora y el sistema de Decker en procedimientos de fabricación de papel Kraft. Se entiende que el término "sistema de fabricación de papel" incluye todos los procedimientos de reducción a pasta papelera. Generalmente, se cree que estas composiciones pueden utilizarse para inhibir la deposición sobre todas las superficies del sistema de fabricación de papel desde el molino para pasta papelera hasta el carrete de la máquina de fabricación de papel, teniendo un pH de aproximadamente 3 a aproximadamente 11 y bajo una variedad de condiciones del
sistema.
Las composiciones usadas en el método de la presente invención pueden usarse con otros aditivos para la fabricación de pasta papelera y papel que incluyen, pero no se limitan a, almidones, dióxido de titanio, antiespumantes, resinas de resistencia en húmedo y adyuvantes de apresto.
Las composiciones usadas en el método de la presente invención pueden añadirse al sistema de fabricación de papel en cualquier fase. Pueden añadirse directamente a la pasta papelera tratada o indirectamente a la pasta papelera tratada a través de la caja de cabeza. Las composiciones de la invención también pueden pulverizarse sobre superficies que están sufriendo deposición, tales como las telas metálicas, los fieltros de la prensa, los rodillos de la prensa y otras superficies tendentes a la deposición.
Las composiciones usadas en el método de la presente invención pueden añadirse al sistema de fabricación de papel puras, como un polvo, una suspensión o en solución; siendo el agua el disolvente principal preferido pero no limitándose a este. Cuando se añade mediante técnicas de pulverización, la composición se diluye preferiblemente con agua hasta una concentración de inhibidor satisfactoria. Las composiciones pueden añadirse específicamente y únicamente a una pasta papelera tratada identificada como contaminada o pueden añadirse a pastas papeleras combinadas. Las composiciones pueden añadirse a la pasta papelera pretratada en cualquier punto de la manifestación del problema de la deposición y en más de un sitio cuando se produce más de un sitio de deposición. También pueden emplearse combinaciones de los métodos de aditivos previos alimentando la pasta papelera pretratada del molino para pasta papelera, alimentando a la pasta papelera tratada de la máquina de fabricación de papel y pulverizando sobre la tela metálica y el fieltro simultáneamente.
Para los propósitos de la presente invención, el término "una cantidad inhibidora de la deposición eficaz" se define como la cantidad que es suficiente para inhibir la deposición en sistemas de fabricación de pasta papelera y papel. La cantidad eficaz que ha de añadirse al sistema de fabricación de papel depende de un número de variables, incluyendo el pH del sistema, la dureza del agua, la temperatura del agua, aditivos adicionales y el tipo de contaminantes orgánicos y el contenido de la pasta papelera. Generalmente, se añaden al sistema de fabricación de papel de aproximadamente 0,5 partes a aproximadamente 150 partes de la composición de la invención por millón de partes de pasta papelera. Preferiblemente, se añaden de aproximadamente 2 partes a aproximadamente 100 partes de la composición de la invención por millón de partes de pasta papelera en el sistema.
Además, las composiciones que han resultado eficaces contra la manifestación tanto por betún como por residuos pegajosos de problemas de deposición orgánica, proporcionan una reducción eficaz de estos problemas en molinos de papel utilizando una variedad de fuentes de fibra virgen y reciclada.
Los datos indicados más adelante se desarrollaron para demostrar los resultados inesperados ocasionados por el uso de la presente invención. Los siguientes se incluyen como ilustraciones de la presente invención y no deben considerarse limitativos del alcance de la misma.
Ejemplos Medidas de la tensión superficial y el ángulo de contacto
Se usó la técnica de tipo Wihelmy para obtener las tensiones superficiales y los ángulos de contacto de retroceso de un sólido sumergido en las soluciones que contienen diferentes tratamientos. Se usó el tensiómetro Kruss K-12. El experimento se realizó a temperatura ambiente (23ºC). Básicamente, una placa de platino limpia con una geometría exactamente conocida se pone en contacto con líquido y la fuerza que actúa sobre la placa se mide a través de una microbalanza. La tensión superficial del líquido se calcula a partir de la fuerza medida:
\gamma = \frac{P}{L \ x \ cos \ \theta}
\gamma = tensión superficial
P = fuerza (Wilhelmy) medida
L = longitud humedecida
\theta es el ángulo de contacto entre la tangente en la línea de humedecimiento y la superficie de la placa. Para la determinación de la tensión superficial, se usa la placa de platino erosionada y limpia y su ángulo de contacto es cero.
Se usó una película de poliéster como un substrato sólido para las medidas del ángulo de contacto. Este material se eligió debido a que las telas que forman la máquina de fabricación de papel frecuentemente están hechas de poliéster que es susceptible a problemas de deposición considerables provocados por residuos pegajosos y/o betún.
El ángulo de contacto proporciona información acerca de la hidrofobia a una superficie de residuos pegajosos simulada y el cambio en la hidrofobia a medida que los materiales tensioactivos son adsorbidos y/o desorbidos en la superficie. Un ángulo de contacto inferior indica que las superficie es menos susceptible a la deposición de residuos pegajosos y/o betún. Se prefiere un ángulo de contacto cero. La tensión superficial proporciona información acerca de la actividad superficial de los tensioactivos. Una tensión superficial inferior indica que el tensioactivo puede emulsionarse y por lo tanto estabilizar la dispersión de betún más eficazmente. A su vez, una dispersión estable minimizará o evitará la deposición. Los resultados de esta prueba se presentan en la Tabla I.
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(Tabla pasa a página siguiente)
TABLA I Medidas de la tensión superficial y el ángulo de contacto a 23ºC
2
Cuando se comparan con otros tensioactivos de dialquil-sulfosuccinato, puede observarse que las combinaciones de dioctil- y didecil-sulfosuccinatos exhiben un ángulo de contacto así como una tensión superficial mucho menores que sus homólogos. Los datos implican que las combinaciones de dioctil- y didecil-sulfosuccinatos son un excelente agente antiadherente y estabilizante del betún. Los resultados presentados en la Tabla 1 también demuestran que este tensioactivo forma complejos con cationes multivalentes tales como calcio y puede disminuir adicionalmente el ángulo de contacto y la tensión superficial significativamente en comparación con los iones monovalentes, tales como iones sodio. Estos resultados también demuestran la sinergia entre las combinaciones de tensioactivos de dioctil-sulfosuccinato y didecil-sulfosuccinato, particularmente en relaciones peso/peso de 2:1 a 4:1.
Aunque esta invención se ha descrito con respecto a modalidades particulares de la misma, es evidente que serán obvias para los expertos en la técnica otras muchas formas y modificaciones de esta invención. Debe considerarse generalmente que las reivindicaciones adjuntas y esta invención cubren todas estas formas y modificaciones obvias que están dentro del alcance de la presente invención.

Claims (5)

1. Un método para inhibir la deposición de contaminantes orgánicos procedentes de pasta papelera en sistemas de fabricación de pasta papelera y papel, que consiste esencialmente en añadir a dicha pasta papelera o pulverizar sobre la superficies de la maquinaria y el equipo de fabricación de papel en sistemas de fabricación de pasta papelera y papel una cantidad inhibidora de la deposición eficaz de una combinación de dioctil-sulfosuccinato y didecil-sulfosuccinato que tiene una relación peso/peso de 2:1 a 4:1.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha combinación de dioctil-sulfosuccinato y didecil-sulfosuccinato se añade a dicha pasta papelera o se pulveriza sobre dichas superficies en una cantidad que varía de 0,5 partes a aproximadamente 150 partes por millón de partes de pasta papelera.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que dichas superficies se seleccionan del grupo que consiste en la tela metálica, los fieltros de la prensa, los rodillos de la prensa y los botes del secador.
4. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dichos contaminantes orgánicos son depósitos de residuos pegajosos.
5. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dichos contaminantes orgánicos son depósitos de betún.
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