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.Info
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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.
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.
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
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.
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.
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.
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.
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.
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)
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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