ES2262365T3 - Composiciones y metodos para preparar dispersiones y metodos para usar las dispersiones. - Google Patents
Composiciones y metodos para preparar dispersiones y metodos para usar las dispersiones.Info
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Abstract
Una composición encolante de papel que comprende un encolante de papel y al memos un polímero soluble en agua hidrófobamente modificado con un peso molecular promedio viscosimétrico de 200.000 o menor, en la que el polímero soluble en agua hidrófobamente modificado es un éter de celulosa hidrófobamente modificado.
Description
Composiciones y métodos para preparar
dispersiones y métodos para usar las dispersiones.
La presente invención se refiere a composiciones
y métodos para preparar dispersiones.
Los nuevos procedimientos de impresión tales
como impresión por chorro de tinta han conducido a una demanda de
papel con propiedades específicas al tiempo que sea útil para
múltiples propósitos tales como copiado reprográfico, impresión por
láser, impresión por chorro de tinta y similares. Se han
desarrollado papeles especiales para cada tipo de aplicación pero
como motivo práctico, es deseable un papel para propósitos múltiples
adecuado para todos dichos usos. En particular, la impresión por
chorro de tinta demanda que tanto la tinta como el papel se
realicen de tal manera que proporcionen una imagen aceptable para
impresión húmeda y secado aceptablemente rápido de la tinta. Se
usan comúnmente aditivos y agentes, incluyendo encolantes, para
impartir al papel algunas de las propiedades necesarias para las
aplicaciones tales como impresión por chorro de tinta.
El papel se fabrica con y/o se trata
superficialmente con encolantes principalmente para evitar la
penetración, el drenaje o el esparcimiento en exceso de agua o
tinta. Muchos tipos diferentes de encolantes no reactivos y
reactivos son bien conocidos en la industria de la fabricación de
papel.
Los encolantes para papel se proporcionan con
frecuencia en forma de dispersiones acuosas. Tales dispersiones
pueden contener uno o más encolantes, una o más sales y uno o más
agentes auxiliares de elaboración.
Durante el uso o durante el almacenamiento a
corto plazo, las dispersiones que contienen encolantes y sales se
pueden estratificar, dando como resultado una capa superior que
contiene una concentración del encolante más alta que la media y
una capa inferior que contiene una concentración de sales más alta
que la media. Esto es una desventaja significativa debido a que se
puede requerir agitación frecuente o continua para mantener una
dispersión sustancialmente uniforme.
La estratificación de colas de colofonia
líquidas se ha estudiado en la patente de EE.UU. Nº 2.873.203, cuyas
descripciones se incorporan por esto en la presente memoria por
referencia en su totalidad. El método descrito para inhibir la
estratificación incluye la adición a la cola de colofonia de una
pequeña cantidad de cloruro de sodio, por ej., hasta
aproximadamente 5% basado en el peso total de sólidos en la cola.
Sin embargo, los datos indican que aunque se puede eliminar la
estratificación durante 2 días con la adición de hasta cloruro de
sodio al 5%, la adición de más cloruro de sodio puede conducir a
desalado del cloruro de sodio más bien que a la extensión del
periodo durante el que se evita la estratificación.
La presente invención proporciona composiciones
y métodos para formar dispersiones que puedan permanecer
sustancialmente uniformes durante el uso y/o almacenamiento. Las
composiciones y los métodos son útiles en dispersiones de materiales
tales como encolantes para papel.
Un aspecto de la presente invención es una
composición que comprende un encolante de papel y al menos un
polímero soluble en agua hidrófobamente modificado que tiene un
peso molecular promedio viscosimétrico de 200.000 o menor. En
realizaciones preferidas, el polímero soluble en agua hidrófobamente
modificado tiene un peso molecular promedio viscosimétrico de
100.000 o menor, más preferiblemente 50.000 o menor. También
preferiblemente, el polímero soluble en agua hidrófobamente
modificado tiene un peso molecular promedio viscosimétrico de al
menos 20.000, más preferiblemente al menos 30.000. En ciertas
realizaciones altamente preferidas, el polímero soluble en agua
hidrófobamente modificado tiene un peso molecular promedio
viscosimétrico de 30.000 a 50.000.
En la invención, el polímero soluble en agua
hidrófobamente modificado es un éter de celulosa hidrófobamente
modificado. En realizaciones preferidas, el éter de celulosa es
sustancialmente no iónico. Los éteres de celulosa preferidos
incluyen: metilcelulosa, hidroxipropilcelulosa,
hidroxipropilmetilcelulosa, hidroxietilcelulosa y
etilhidroxietilcelulosa.
Se puede impartir modificación hidrófoba a un
polímero soluble en agua en las composiciones de la presente
invención, por ejemplo, en la forma de cadenas laterales.
Preferiblemente, la modificación hidrófoba del polímero soluble en
agua incluye al menos una cadena lateral alquílica de al menos 8
átomos de carbono, incluso más preferiblemente al menos una cadena
lateral alquílica de al menos 10 átomos de carbono, aún más
preferiblemente al menos una cadena lateral alquílica de al menos
12 átomos de carbono. En ciertas realizaciones altamente
preferidas, la modificación hidrófoba del polímero soluble en agua
se proporciona por al menos una cadena lateral alquílica de al
menos 14 átomos de carbono, 15 átomos de carbono o 16 átomos de
carbono. Se prefiere generalmente que la modificación hidrófoba del
polímero incluya cadenas laterales alquílicas de no más de 24
átomos de carbono, más preferiblemente no más de 22 átomos de
carbono, incluso más preferiblemente no más de 20 átomos de carbono
y aún más preferiblemente no más de 18 átomos de carbono.
En algunas realizaciones de las composiciones de
la presente invención, el polímero soluble en agua hidrófobamente
modificado es un éter de celulosa que tiene un grado de sustitución
de al menos 2,0. En realizaciones preferidas, el éter de celulosa
tiene un grado de sustitución de al menos 3,0. En ciertas
realizaciones altamente preferidas, el éter de celulosa tiene un
grado de sustitución de 3,5 a 3,6.
Los encolantes útiles de acuerdo con la
invención incluyen encolantes reactivos y encolantes no reactivos.
Los encolantes reactivos preferidos incluyen: dímeros de
alquilceteno, anhídridos alquenilsuccínicos, dímeros de
alquenilceteno y multímeros de alquil o alquenilceteno. En
realizaciones preferidas, los encolantes reactivos son líquidos a
temperatura ambiente y en realizaciones altamente preferidas, los
encolantes reactivos son dímeros de alquenilceteno. Los encolantes
no reactivos preferidos incluyen, por ejemplo, encolantes de
emulsión de polímeros y encolantes de colofonia.
Otro aspecto de la presente invención es una
dispersión sustancialmente uniforme, que contiene un encolante de
papel y al menos un polímero soluble en agua hidrófobamente
modificado, con un peso molecular promedio viscosimétrico de
200.000 o menor. El encolante puede ser, por ejemplo, un encolante
reactivo o un encolante no reactivo o una combinación de los
mismos. De acuerdo con la invención, los encolantes reactivos
preferidos incluyen: dímeros de alquilceteno, anhídridos
alquenilsuccínicos, dímeros de alquenilceteno y multímeros de
alquil o alquenilceteno. En realizaciones preferidas, los encolantes
reactivos son líquidos a temperatura ambiente y en realizaciones
altamente preferidas, los encolantes reactivos son dímeros de
alquenilceteno. Los encolantes no reactivos preferidos incluyen,
por ejemplo, encolantes de emulsión de polímeros y encolantes de
colofonia.
Un aspecto adicional de la presente invención es
una dispersión que contiene un encolante de papel, un polímero
soluble en agua hidrófobamente modificado y una sal. Las sales
ejemplares incluyen haluros de calcio, magnesio y bario. En
realizaciones preferidas, las sales incluyen una o más sales
seleccionadas de: cloruro de calcio, cloruro de magnesio, bromuro
de magnesio, bromuro de calcio, nitrato de calcio, nitrato de
magnesio, acetato de calcio y acetato de magnesio.
Otro aspecto de la presente invención es un
método para tratar papel que incluye añadir al papel, en o cerca de
la prensa de encolado, una composición que contiene un encolante de
papel y un polímero soluble en agua hidrófobamente modificado. En
realizaciones preferidas, la composición también contiene una sal.
Las sales preferidas incluyen: cloruro de calcio, cloruro de
magnesio, bromuro de magnesio, bromuro de calcio, nitrato de
calcio, nitrato de magnesio, acetato de calcio y acetato de
magnesio. Para el tratamiento de papel de acuerdo con la invención,
el polímero soluble en agua hidrófobamente modificado tiene
preferiblemente un peso molecular promedio viscosimétrico de
100.000 o menor, más preferiblemente 50.000 o menor. También
preferiblemente, el peso molecular promedio viscosimétrico del
polímero soluble en agua hidrófobamente modificado es al menos
20.000, más preferiblemente al menos 30.000. En ciertas
realizaciones altamente preferidas, el polímero soluble en agua
hidrófobamente modificado tiene un peso molecular promedio
viscosimétrico de 30.000 a 50.000.
En el método para tratar papel de acuerdo con la
invención, el polímero soluble en agua es un éter de celulosa.
Preferiblemente, el éter de celulosa tiene un grado de sustitución
de al menos 2,0, más preferiblemente al menos 3,0. En ciertas
realizaciones altamente preferidas, el éter de celulosa tiene un
grado de sustitución de 3,5 a 3,6. También preferiblemente, el éter
de celulosa hidrófobamente modificado es sustancialmente no iónico.
Los polímeros solubles en agua, hidrófobamente modificados,
sustancialmente no iónicos, preferidos, incluyen: metilcelulosa,
hidroxipropilcelulosa, hidroxipropilmetilcelulosa,
hidroxietilcelulosa y etilhidroxietilcelulosa.
En realizaciones preferidas, para tratar el
papel de acuerdo con la invención, la modificación hidrófoba se
imparte al polímero soluble en agua por la presencia en el polímero
de al menos una cadena lateral alquílica de al menos 8 átomos de
carbono. Preferiblemente, el polímero soluble en agua tiene al menos
una cadena lateral alquílica de al menos 10 átomos de carbono,
incluso más preferiblemente al menos 12 átomos de carbono, aún más
preferiblemente al menos 14 átomos de carbono. En ciertas
realizaciones altamente preferidas, la modificación hidrófoba del
polímero soluble en agua incluye una cadena lateral alquílica de al
menos 15 ó 16 átomos de carbono. Se prefiere, sin embargo, que la
cadena lateral alquílica no tenga más de 24 átomos de carbono, más
preferiblemente no más de 22 átomos de carbono, aún más
preferiblemente no más de 20 átomos de carbono e incluso más
preferiblemente no más de 18 átomos de carbono.
Otro aspecto de la presente invención es un
papel que contiene un polímero soluble en agua hidrófobamente
modificado y un encolante de papel. Preferiblemente, el polímero
soluble en agua hidrófobamente modificado tiene un peso molecular
promedio viscosimétrico de 100.000 o menor, más preferiblemente
50.000 o menor. También se prefiere que el polímero soluble en agua
hidrófobamente modificado tenga un peso molecular promedio
viscosimétrico de al menos 20.000, más preferiblemente al menos
30.000. En ciertas realizaciones altamente preferidas, el polímero
soluble en agua hidrófobamente modificado tiene un peso molecular
promedio viscosimétrico de 30.000 a 50.000.
En papel de acuerdo con la invención, el
polímero soluble en agua hidrófobamente modificado es un éter de
celulosa hidrófobamente modificado y más preferiblemente el éter de
celulosa es sustancialmente no iónico. Los éteres de celulosa
preferidos incluyen: metilcelulosa, hidroxipropilcelulosa,
hidroxipropilmetilcelulosa, hidroxietilcelulosa y
etilhidroxietilcelulosa.
En realizaciones preferidas en papel, se imparte
modificación hidrófoba al polímero soluble en agua por la presencia
en el polímero de al menos una cadena lateral alquílica de al menos
8 átomos de carbono. Preferiblemente, el polímero soluble en agua
tiene al menos una cadena lateral alquílica de al menos 10 átomos de
carbono, incluso más preferiblemente al menos 12 átomos de carbono,
aún más preferiblemente al menos 14 átomos de carbono. En ciertas
realizaciones altamente preferidas, la modificación hidrófoba del
polímero soluble en agua incluye una cadena lateral alquílica de al
menos 15 ó 16 átomos de carbono. Se prefiere, sin embargo, que la
cadena lateral alquílica no tenga más de 24 átomos de carbono, más
preferiblemente no más de 22 átomos de carbono, aún más
preferiblemente no más de 20 átomos de carbono e incluso más
preferiblemente no más de 18 átomos de carbono.
Estos y otros aspectos de la invención serán
evidentes para un experto en la materia en vista de la siguiente
descripción y las reivindicaciones adjuntas.
Se ha descubierto sorprendente e inesperadamente
que la uniformidad y la estabilidad durante el almacenamiento de
las dispersiones se pueden mejorar por la incorporación en las
dispersiones de uno o más materiales poliméricos con características
particulares.
La mejora de las dispersiones, de acuerdo con la
presente invención, incluye mantener una uniformidad sustancial de
una dispersión. La terminología "sustancialmente uniforme" como
se usa en la presente memoria, quiere decir que una composición
tiene variación mínima o no detectable en la distribución de
componentes por todo el volumen de la composición. Por ejemplo, una
dispersión sustancialmente uniforme presenta mínima variación en la
concentración de sus componentes por el volumen de la dispersión.
Preferiblemente, una composición sustancialmente uniforme presenta
menos de aproximadamente 5% de variación en la concentración de cada
componente por toda la dispersión y no se detectan variaciones en
la inspección visual. Así, por ejemplo, en ciertas realizaciones
preferidas, la concentración de un componente particular en una
dispersión sustancialmente uniforme podía variar de 10,0% a 10,5%
en posiciones diferentes dentro del volumen total de la composición
y tal variación no será detectable en la inspección visual.
Las composiciones y los métodos de la presente
invención también pueden mejorar la estabilidad de las dispersiones
durante el almacenamiento. La mejora de la estabilidad de una
dispersión durante el almacenamiento, para los propósitos de la
presente descripción, incluye incrementar el tiempo de
almacenamiento y/o de uso durante el que la dispersión permanece
sustancialmente uniforme. La mejora de la estabilidad de una
dispersión también incluye incrementar el tiempo de almacenamiento
y/o de uso durante el que no se observe sustancialmente
estratificación en la inspección visual.
Las composiciones y los métodos de la presente
invención son particularmente útiles para mejorar o mantener la
uniformidad de los aditivos premezclados para papel que se almacenan
típicamente durante algún tiempo previamente a la aplicación al
papel. Así, las composiciones y los métodos de la presente invención
son particularmente aplicables a dispersiones de encolantes. Las
composiciones de la presente invención también pueden contener:
pigmentos, antiespumantes, agentes blanqueantes ópticos y otros
aditivos útiles para tratar el papel.
"Estabilidad durante el almacenamiento
mejorada", como se usa en la presente memoria, quiere decir que
se retrasa, se reduce o se elimina la estratificación de una
dispersión durante el almacenamiento o uso. Por lo tanto, la
estabilidad durante el almacenamiento mejorada se puede determinar
por la medición del tiempo transcurrido antes del comienzo de la
estratificación en una dispersión durante el almacenamiento. De
acuerdo con el uso de las composiciones y los métodos de la
presente invención, se espera que no se detecte sustancialmente
estratificación en una dispersión en la inspección visual después de
almacenamiento durante al menos 7 días, preferiblemente al menos 14
días, más preferiblemente al menos 21 días e incluso más
preferiblemente al menos 28 días. La ausencia de estratificación
visiblemente observable en las dispersiones persistirá típicamente
durante los periodos de tiempo referidos a temperaturas normales
tales como una temperatura de al menos 25ºC, preferiblemente al
menos 28ºC, más preferiblemente al menos 30ºC y aún más
preferiblemente al menos 32ºC.
El periodo de tiempo durante el que no se
observa comienzo de estratificación se incrementará generalmente
con la concentración creciente del polímero hidrófobamente
modificado. Un límite superior de concentración del polímero
hidrófobamente modificado se determina en parte, por los efectos del
polímero sobre ciertas propiedades de la dispersión y la
importancia de cada propiedad para la aplicación deseada. Las
propiedades específicas afectadas por el polímero incluyen
viscosidad e hidrofobicidad. La viscosidad puede tener un efecto
significativo en la manipulación de la dispersión. Como una
directriz general, el límite superior práctico de la cantidad de
polímero se alcanza típicamente cuando el polímero hidrófobamente
modificado forma el 10 por ciento en peso del contenido en sólidos
de la dispersión. Por ejemplo, la cantidad de polímero puede ser de
1% a 10%, basado en el peso total de los sólidos, más típicamente
de 1% a 5%. Como un porcentaje del peso total de la dispersión, la
cantidad de polímero hidrófobamente modificado es preferiblemente al
menos 0,2%, más preferiblemente al menos 0,4% e incluso más
preferiblemente al menos 0,5%. La cantidad de polímero
hidrófobamente modificado es preferiblemente 3% o menor, más
preferiblemente 2% o menor e incluso más preferiblemente 1,5% o
menor. El límite superior práctico de la cantidad de polímero
hidrófobamente modificado se determina, en parte, por el límite
superior aceptable de la viscosidad de la dispersión para su uso
deseado. Otros factores que pueden afectar al límite superior
práctico de contenido de polímero incluyen el efecto del contenido
de polímero incrementado sobre las propiedades deseables para un
uso final particular tal como calidad de impresión del papel.
Ciertos polímeros con las características,
descritas en la presente memoria, que los hace adecuados para su
uso en las composiciones y los métodos de la presente invención, son
conocidos por los expertos en la materia como "espesantes
asociativos". Los espesantes asociativos contienen generalmente
una cadena principal hidrofílica y restos hidrófobos que
generalmente están presentes como grupos laterales. Los restos
hidrófobos pueden estar situados o dispersados a lo largo de la
cadena principal. Los ejemplos de restos hidrófobos son grupos
alquílicos de cadena larga tales como dodecilo, hexadecilo y
octadecilo y grupos alquilarílicos tales como octilfenilo y
nonilfenilo. Se describen ejemplos de espesantes asociativos en la
patente de EE.UU. Nº 5.425.806. Aunque los espesantes asociativos
tienen propiedades físicas que los hacen útiles en las composiciones
y los métodos de la presente invención, se apreciará por un experto
en la materia, en vista de la presente descripción, que no se
requiere que los polímeros que proporcionen uniformidad y/o
estabilidad de las dispersiones, mejoradas, de acuerdo con la
presente invención afecten a las propiedades de viscosidad de las
dispersiones.
Los polímeros usados en los métodos y las
composiciones de la presente invención son éteres de celulosa
solubles en agua, hidrófobamente modificados.
La modificación hidrófoba de los polímeros
solubles en agua se puede impartir por la presencia de restos
hidrófobos sobre los polímeros. Los restos hidrófobos son
preferiblemente grupos alquílicos, presentes como cadenas laterales
alquílicas sobre la cadena principal del polímero. Las cadenas
laterales alquílicas preferidas son grupos alquílicos con una
cadena hidrocarbonada de al menos 8 átomos de carbono, referidos en
la presente memoria como grupos alquílicos de 8 átomos de carbono.
Se prefieren más grupos alquílicos con al menos 12 átomos de
carbono en una cadena y son aún más preferidos los grupos alquílicos
con al menos 14 átomos de carbono. Preferiblemente, los grupos
alquílicos con 24 átomos de carbono o menos, más preferiblemente 20
átomos de carbono o menos, aún más preferiblemente 18 átomos de
carbono o menos. Se prefieren particularmente grupos alquílicos de
15 y 16 átomos de carbono.
Los restos hidrófobos están presentes
preferiblemente en los polímeros en 1 a 2 por ciento en peso, más
preferiblemente 1,3 a 1,8 por ciento en peso, incluso más
preferiblemente 1,4 a 1,7 por ciento en peso y aún más
preferiblemente 1,5 a 1,6 por ciento en peso, basado en el peso
total del polímero. Cuando el resto hidrófobo es un grupo alquílico
de 16 átomos de carbono, es altamente preferido grupo alquílico de
1,6 por ciento en peso, basado en el peso total del polímero.
Preferiblemente, después de tal modificación hidrófoba, los
polímeros hidrófobamente modificados son al menos 1% en peso
solubles en agua.
Los polímeros adecuados incluyen éteres de
celulosa hidrófobamente modificados, tales como los descritos en la
patente de EE.UU. Nº 4.228.277. Los polímeros hidrófobamente
modificados, preferidos, son éteres de celulosa que son
sustancialmente no iónicos. La terminología "no iónico" como se
usa en la presente memoria con respecto a éteres de celulosa, se
refiere a la ausencia de carga iónica neta en la unidad repetida de
polímero, incluso aunque haya presente en el polímero uno o más
grupos iónicos. El carácter no iónico de un éter de celulosa
procede en parte, de la naturaleza de los grupos sustituyentes en
los anillos de glucosa anhidra de la celulosa. Los sustituyentes no
iónicos que imparten un carácter sustancialmente no iónico a un
polímero celulósico incluyen grupos alquílicos tales como, por
ejemplo, metilo, etilo, hidroxietilo e hidroxipropilo. Se prefiere
que los éteres de celulosa para uso en la presente invención tengan
un grado de sustitución no iónica de al menos 2,0, más
preferiblemente al menos 3,0, con un límite superior en ese grado de
sustitución al que la solubilidad en agua del polímero es al menos
1 por ciento. El grado de sustitución se refiere al número de sitios
sustituidos sobre el anillo de glucosa anhidra. Tal sustitución no
iónica es preferiblemente en la forma de un grupo seleccionado de:
metilo, hidroxietilo e hidroxipropilo. Preferiblemente el grado de
sustitución no iónica tal como sustitución de hidroxietilo es de
3,5 a 3,6. Son altamente preferidos los polímeros de
hidroxialquilcelulosa hidrófobamente modificados tales como
metilcelulosa hidrófobamente modificada, hidroxipropilcelulosa
hidrófobamente modificada, hidroxipropilmetilcelulosa
hidrófobamente modificada, hidroxietilcelulosa hidrófobamente
modificada y etilhidroxietilcelulosa hidrófobamente modificada y
otros descritos en la patente de EE.UU. Nº 4.228.277, siendo
particularmente preferidos con hidroxietilcelulosa hidrófobamente
modificada.
Preferiblemente, los polímeros solubles en agua
hidrófobamente modificados para uso en la presente invención tienen
un peso molecular promedio viscosimétrico de 200.000 o menor, más
preferiblemente 100.000 o menor, aún más preferiblemente 50.000 o
menor. Los polímeros solubles en agua hidrófobamente modificados
tienen preferiblemente un peso molecular promedio viscosimétrico de
al menos 20.000, más preferiblemente al menos 30.000. En ciertas
realizaciones altamente preferidas, los polímeros solubles en agua
hidrófobamente modificados tienen un peso molecular promedio
viscosimétrico de 30.000 a 50.000.
La cantidad de polímero requerida para conseguir
la mejora deseada en uniformidad, como se indica por la reducción
de la estratificación o el retraso en el comienzo de la
estratificación, en dispersiones preparadas de acuerdo con la
presente invención, se determina en parte por la composición de la
dispersión. Típicamente, en una dispersión que contiene sólidos al
30%, de lo que el 12% de los sólidos se debe a encolante y el 18% se
debe a sal, la cantidad de polímero hidrófobamente modificado en la
dispersión es al menos 0,3 por ciento en peso. Preferiblemente, la
cantidad de polímero es al menos 0,5 por ciento en peso y más
preferiblemente al menos 0,7 por ciento en peso. También
preferiblemente, la cantidad de polímero es 2,0 por ciento en peso o
menor, más preferiblemente 1,5 por ciento en peso o menor, incluso
más preferiblemente 1,3 por ciento en peso o menor. En ciertas
realizaciones altamente preferidas, la cantidad de polímero es de
0,7 a 1,3 por ciento en peso.
Los métodos de la presente invención son útiles
para formar dispersiones de una amplia variedad de materiales en
medios acuosos. Los métodos de la presente invención son
particularmente útiles en la formación de dispersiones de agentes
útiles en el tratamiento de fibras de celulosa. Tales agentes
incluyen los útiles en el tratamiento de textiles, fibras de
alfombras y papel. "Papel" como se usa en la presente memoria,
incluye láminas o bandas de materiales fibrosos que consisten
principalmente en fibras de celulosa. Tales láminas o bandas pueden
ser relativamente finas o pueden ser materiales más gruesos de tipo
cartoncillo tales como: cartón, cartulina y similares. Las fibras
de celulosa a partir de las que se fabrica el papel pueden ser de
una variedad de fuentes, incluyendo: maderas blandas, maderas
duras, paja, papiro, lino, yute y otros. Aunque las fibras
sintéticas también pueden estar presentes, para los propósitos de
la presente invención, el papel que se tiene que tratar con
dispersantes está preferiblemente sustancialmente totalmente
fabricado a partir de fibras celulósicas sintéticas.
En particular, los métodos y las composiciones
de la presente invención son útiles para las dispersiones que
contienen encolantes. Las dispersiones que contienen encolantes,
para uso de acuerdo con la presente invención, contienen
preferiblemente al menos 5% de uno o más encolantes, más
preferiblemente al menos 8% e incluso más preferiblemente al menos
10%. La cantidad máxima de encolante es preferiblemente 20% o menor,
más preferiblemente 15% o menor. Todas las cantidades expresadas
como porcentajes en esta descripción son en peso, basado en el peso
total de la disolución, mixtura, composición o papel, como sea
apropiado, a menos que se indique de otro modo.
Se pueden usar diferentes tipos de encolantes
para papel, determinado en parte por las condiciones bajo las que
se fabrica el papel. Así, las composiciones usadas para tratar papel
pueden contener encolantes no reactivos incluyendo encolantes de
colofonia dispersada, encolantes reactivos y combinaciones o
mixturas de encolantes. Para la fabricación de papel llevada a cabo
bajo condiciones de fabricación de pH alcalinos, se prefieren
encolantes basados en dímeros de alquilceteno (los AKD, por sus
siglas en inglés), encolantes de anhídrido alquenilsuccínico (ASA,
por sus siglas en inglés) y encolantes basados en dímeros o
multímeros de alquenilceteno. Los encolantes reactivos y no
reactivos adecuados son conocidos para los expertos en la materia y
se describen en la solicitud de patente de EE.UU. Nº 09/126.643,
cuyas descripciones se incorporan por esto en la presente memoria
por referencia en su totalidad.
Los ejemplos de encolantes no reactivos incluyen
encolantes de emulsión polimérica tales como, por ejemplo, emulsión
de cola de superficies, polimérica, no reactiva, BASOPLAST® 335D de
BASF Corporation (Mt. Olive, NJ), emulsión FLEXBOND® 325 de un
copolímero de acetato de vinilo y acrilato de butilo de Air Products
and Chemicals, Inc. (Trexlertown, PA) y encolantes no reactivos
PENTAPRINT® de Hercules Incorporated (Wilmington, DE).
Los encolantes reactivos incluyen dímeros y
multímeros de ceteno que son líquidos a temperatura ambiente, tales
como dímeros y multímeros de alquenilceteno. Los encolantes
reactivos tienen un grupo funcional reactivo que es capaz de unirse
mediante enlaces covalentes a fibra de celulosa en el papel y colas
hidrófobas que tienden a orientarse lejos de la fibra, impartiendo
a la fibra repelencia al agua. En las composiciones y los métodos
de la presente invención, los encolantes reactivos están
preferiblemente en forma líquida; es decir, las composiciones de la
presente invención pueden comprender encolantes reactivos líquidos
dentro de una dispersión.
Los dímeros de ceteno son bien conocidos para
uso como encolantes de papel. Los AKD que contienen un anillo de
\beta-lactona se preparan típicamente por la
dimerización de alquilcetenos preparados a partir de dos cloruros
de ácido graso. Los encolantes de dímero de alquilceteno
comercialmente disponibles, preparados a partir de ácidos grasos
palmítico y/o esteárico incluyen, por ej., encolantes Hercon® y
Aquapel® (ambos de Hercules Incorporated, Wilmington, DE). Los
encolantes AKD y su uso se describen, por ejemplo, en la patente de
EE.UU. Nº 4.017.431. Los usos del papel fabricado bajo condiciones
alcalinas se describen en las patentes de EE.UU. Nos.
5.766.417.
Los encolantes de dímero de alquenilceteno
comercialmente disponibles incluyen, por ej., encolantes Precis®
(Hercules Incorporated, Wilmington, DE). Similarmente, se pueden
emplear como encolantes de papel multímeros de ceteno que contengan
más de un anillo de \beta-lactona. Los multímeros
de ceteno preparados a partir de una mezcla de ácidos mono y
dicarboxílicos se describen como encolantes para papel en la patente
de EE.UU. Nº 5.725.731; las solicitudes de patente de EE.UU. Nos.
de Serie 08/601.113 y 08/996.855 y la solicitud de patente
internacional PCT nº 96/12.172. Las mixturas de dímeros y multímeros
de alquilceteno como encolantes para uso en máquinas de
transformación y reprografía de alta velocidad se describen en la
publicación de la solicitud de patente europea Nº 0 629 741 A1. Los
multímeros de alquilceteno descritos se preparan a partir de la
reacción de un exceso molar de ácido monocarboxílico, típicamente un
ácido graso, con un ácido dicarboxílico y son sólidos a 25ºC. Otros
encolantes alcalinos se describen en la patente de EE.UU.
5.685.815.
El papel fabricado típicamente bajo condiciones
de fabricación de papel ácidas, referido como papel ácido, se
encola normalmente con encolantes procedentes de colofonia bien
conocidos (también referidos en la presente memoria como
"encolantes de colofonia dispersada") que son encolantes no
reactivos. Algunos papeles fabricados bajo condiciones de
fabricación de papel neutras y alcalinas se pueden encolar con
encolantes de colofonia dispersada. Los encolantes de colofonia
dispersada son bien conocidos por los expertos en la industria de
fabricación del papel. Las colofonias útiles como encolantes de
colofonia dispersada incluyen: colofonia no reforzada, colofonia
reforzada y colofonia extendida así como ésteres de colofonia y
mixturas y mezclas de los mismos. Así, la terminología
"colofonia" se usa en la presente memoria para incluir todas
las formas de colofonia dispersada útiles en un encolante. Los
encolantes de colofonia adecuados incluyen los descritos en las
patentes de EE.UU. 3.966.654 y 4.263.182. Las colofonias reforzadas
incluyen productos de reacción aductos de una colofonia y un
compuesto ácido que contiene un grupo carbonilo
\alpha,\beta-insaturado. Los métodos para
preparar colofonia reforzada son bien conocidos para los expertos en
la materia y se describen en, por ejemplo, las patentes de EE.UU.
2.628.918 y 2.684.300, la solicitud de patente de EE.UU. Nº
09/046.019 y la solicitud de patente internacional PCT Nº 97/01274.
Otras colofonias adecuadas que se pueden usar en los métodos de la
presente invención incluyen ésteres de colofonia. Los ejemplos de
ésteres de colofonia adecuados incluyen los descritos en las
patentes de EE.UU. 4.540.635 y 5.201.944. Los encolantes de
colofonia se pueden extender, si se desea, por extendedores
conocidos de los mismos tales como ceras (particularmente cera de
parafina y cera microcristalina); resinas hidrocarbonadas incluyendo
las procedentes de hidrocarburos de petróleo y terpenos y
similares.
Los anhídridos de ácido hidrófobos, útiles como
encolantes para papel incluyen los descritos, por ejemplo, en la
patente de EE.UU. 3.582.464. Otros encolantes de papel adecuados
incluyen isocianatos orgánicos hidrófobos tales como, por ejemplo,
isocianatos alquilados, cloruros de alquilcarbamoílo, melaminas
alquiladas tales como melaminas esteariladas y acrilatos de
estireno. Si se desea, se pueden emplear combinaciones de encolantes
de papel.
Las sales útiles en la formación de dispersiones
de encolantes incluyen sales metálicas divalentes que sean solubles
en medios acuosos, en cantidades típicamente usadas en un medio
encolante acuoso. Las sales metálicas adecuadas son preferiblemente
solubles en medios acuosos con un pH de 7 a 9, que incluye el pH de
un medio encolante acuoso usado generalmente en una prensa de
encolado. Las sales metálicas ejemplares incluyen haluros de
calcio, magnesio, bario y similares. Las sales metálicas preferidas
son sales de ácido mineral u orgánico de iones de metal catiónicos
divalentes. Sales metálicas divalentes adecuadas: cloruro de calcio,
cloruro de magnesio, bromuro de magnesio, bromuro de calcio,
cloruro de bario, nitrato de calcio, nitrato de magnesio, acetato
de calcio y acetato de magnesio. Se prefieren cloruros de calcio y
de magnesio. El uso de sales metálicas divalentes en la formación
de dispersiones de encolantes de papel se describe en la solicitud
de patente de EE.UU. Nº 09/126.643. Los métodos de preparación de
dispersiones de encolantes, la compatibilidad de aditivos y otras
condiciones y equipo, se pueden seleccionar de acuerdo con prácticas
convencionales de los expertos en la materia, en vista de los
requerimientos de compatibilidad y realización para una aplicación
particular. Como se reconocerá por los expertos en la materia, las
mixturas que producen coagulación y/o precipitación que pueda
interferir en la producción de papel no son generalmente
adecuadas.
adecuadas.
El uso de aditivos conocidos por los expertos en
la materia para mejorar la impresión por chorro de tinta está
dentro del alcance de la presente invención. Los aditivos que pueden
estar presentes opcionalmente en las dispersiones incluyen alcohol
polivinílico, polivinilpirrolidona y polietilenimina. Se pueden usar
opcionalmente aditivos de tratamiento de superficies, incluyendo
emulsiones de látex usadas convencionalmente como aditivos de
papel. La cantidad de aditivos en la composición de encolante puede
ser, por ejemplo, de 0,01% a 3% y varía con el tipo de aditivo y la
cantidad de disolución recogida por el papel durante el tratamiento
de la prensa de encolado.
De acuerdo con la invención, las dispersiones se
pueden preparar generalmente usando métodos conocidos por los
expertos en la materia. Sin embargo, se prefiere que todos los
componentes de la dispersión excepto los polímeros hidrófobamente
modificados de la invención se combinen antes de que se añada un
polímero hidrófobamente modificado. También se prefiere que se
prepare una disolución del polímero hidrófobamente modificado y se
añada después la disolución a los otros componentes de la
dispersión. Tal disolución se puede preparar en cualquier medio
acuoso adecuado tal como, por ejemplo, agua o una disolución de sal,
acuosa, diluida, tal como disolución de cloruro de calcio diluido.
La adición de la disolución a los componentes combinados restantes
de la dispersión se lleva a cabo preferiblemente con agitación.
Las composiciones de la presente invención
pueden contener encolantes, incluyendo los encolantes descritos en
la presente memoria, son útiles en el tratamiento de fibras de
celulosa y substratos que contienen fibras de celulosa. Los
ejemplos de substratos para los que son útiles las composiciones de
la presente invención incluyendo los que contienen encolantes,
incluyen: papel, madera, troceados madereros, cartón, fibras no
tejidas que contienen fibras de celulosa y substratos que contienen
celulosa elaborada tal como cartón fibra.
Las composiciones encolantes de papel que
contienen composiciones de esta invención se pueden aplicar a la
superficie del papel u otro sustrato por cualquiera de diversos
medios convencionales diferentes, bien conocido en las técnicas de
fabricación de papel. Alternativamente, los encolantes se pueden
aplicar como encolantes internos y se añaden a suspensión acuosa de
pulpa de papel antes de la formación de láminas. En los tratamientos
encolantes de superficies, generalmente se aplica una composición
encolante como tratamiento de superficie a ambos lados del papel
que se tiene que tratar, pero si se desea, la aplicación superficial
se podía hacer a un lado sólo de la lámina de
papel.
papel.
Un método de aplicación preferido usa una prensa
de encolado calibrada o no calibrada, convencional, en un
procedimiento de fabricación de papel convencional. Cuando se usa
esta técnica, la temperatura de aplicación es al menos 50ºC y no
mayor de 80º, típicamente 60ºC y se aplica la composición que
comprende un encolante en o cerca de la prensa de encolado. Sin
embargo, la invención no está limitada al tratamiento del papel u
otro substrato vía el tratamiento en la prensa de encolado o a la
temperatura usada típicamente en la prensa de encolado, puesto que
el substrato también se puede tratar con la composición por otros
métodos conocidos por los expertos en la
materia.
materia.
Diversas modificaciones de la invención, además
de las descritas en la presente memoria, serán evidentes para los
expertos en la materia a partir de la descripción anterior.
\newpage
Los siguientes ejemplos son meramente
ilustrativos de la presente invención y no se deberían considerar
limitantes del alcance de la invención de ninguna manera. Estos
ejemplos y equivalentes de los mismos serán más evidentes para los
expertos en la materia a la luz de la presente descripción y las
reivindicaciones adjuntas.
Todos los porcentajes usados en los siguientes
ejemplos son en peso a menos que se indique de otro modo.
En los Ejemplos descritos a continuación, donde
se ensayó papel, el papel se hizo pasar por una prensa de encolado
de desbastación de laboratorio y se aplicó el tratamiento deseado.
El papel tratado se secó inmediatamente después en un secador de
tambor. El papel se acondicionó durante un mínimo de 24 horas antes
del ensayo de chorro de tinta. En todos los ejemplos a continuación
la impresión por chorro de tinta se llevó a cabo con la impresora
de chorro de tinta de Hewlett-Packard DeskJet 660C.
Los ajustes de impresión se dieron sobre "el mejor" y
"papel normal" dentro del software de
Hewlett-Packard que se suministró con la impresora.
Las características de impresión del papel se midieron al menos 1
hora después de la impresión. Las lecturas de densidad óptica se
hicieron con un densitómetro Cosar modelo 202. Las características
de impresión se evaluaron usando un modelo de ensayo con áreas de
color sólido, impresión de texto negro y áreas impresas de negro en
amarillo y amarillo en negro. Se describe un método de evaluación en
los criterios de ensayo de Hewlett-Packard. Las
calificaciones enumeradas en una escala de bueno, regular y
deficiente están basadas en las calificaciones de
Hewlett-Packard de bueno, aceptable e inaceptable.
Véase, por ej., Hewlett-Packard Paper Acceptance
Criteria for HP Desk Jet 500 C, 550C y 560C Printers,
Hewlett-Packard Company, 1 de julio de 1.994.
En algunos ejemplos, el encolado del papel se
midió por el Ensayo de Encolado de Hercules (HST, por sus siglas en
inglés). El Ensayo de Encolado de Hercules es un ensayo bien
reconocido para medir la realización de encolado y se describe en y
en TAPPI Standard T530, cuyas descripciones se incorporan por esto
en la presente memoria por referencia en su totalidad. Se considera
que un índice HST más alto representa mejor capacidad de encolado
(menor penetración del agua).
Se prepararon disoluciones de almidón cociendo
el almidón en agua a aproximadamente 95ºC, durante 30 a 60 minutos
y ajustando después el pH a aproximadamente 8. Los componentes
indicados en los Ejemplos se mezclaron en el almidón. Las mixturas
se agitaron y se ajustó el pH como se indica en los Ejemplos a
continuación. Dentro de aproximadamente 10 minutos de añadir los
materiales a las mixturas de almidón, se aplicaron las mixturas al
papel preparado como se describió anteriormente. Las bases en peso
del papel usado fue en todos los casos aproximadamente el del papel
de copia normal o 75 g/m^{2}.
A 46,2 g de encolante Hercules Precis 2.000 (P
2.000; sólidos al 26%) se añadieron lentamente 23,4 g de cloruro de
calcio dihidratado de Dow Flake (sólidos al 77%) de Dow Chemical,
con agitación. Se preparó una disolución al 4% de
hidroxietilcelulosa hidrófobamente modificada añadiendo lentamente
el polímero a agua y agitando durante 2 horas. La
hidroxietilcelulosa hidrófobamente modificada presentó un peso
molecular promedio viscosimétrico de 30.000-50.000,
un grado de sustitución de hidroxietilo de 3,5-3,6 y
1,6 por ciento en peso de cadenas laterales de 16 átomos de
carbono. Se permitió después que la disolución se asentara durante
aproximadamente 1 día y después se agitó para llevar además el
polímero a disolución.
La mezcla de cloruro de calcio/P2.000, la
disolución de hidroxietilcelulosa hidrófobamente modificada y el
agua se combinaron en tarros de vidrio de 120 ml (cuatro onzas)
independientes, en las calificaciones enumeradas en la Tabla 2. La
altura de la disolución combinada en cada tarro fue 53 mm. Los
tarros de disolución se pusieron en un baño a 32ºC, durante 4
semanas. Se examinó visualmente la estratificación en las
disoluciones a diversos tiempos durante las cuatro semanas. Se
cuantificó la estratificación por medición de la altura del área
clara en el fondo de cada tarro. Los resultados se registraron en
la Tabla 3.
\vskip1.000000\baselineskip
| Muestra | Mixtura | Disolución de polímero de celulosa (g) | |
| agua (g) | CaCl2/P2.000 (g) | ||
| A | 69,6 | 0 | 30,4 |
| B | 69,6 | 26,3 | 4,1 |
| C | 69,6 | 30,0 | 0,4 |
| Muestra | 7 días | 14 días | 21 días | 28 días |
| A | < 1 | 1 | 4 | 5 |
| B | 0 | 0 | < 1 | <1 |
| C | 0 | 0 | 0 | 0 |
\vskip1.000000\baselineskip
Los resultados indican que la adición de la
hidroxietilcelulosa modificada disminuyó la proporción de
estratificación de las disoluciones. A un nivel de polímero al 1,2%
en las muestras (muestra C) no hubo esencialmente estratificación
después de 4 semanas a 32ºC.
(Ejemplo
Comparativo)
En este ejemplo, se añadieron polímeros que no
fueron hidrófobamente modificados, a disoluciones de encolante y se
midió la estratificación.
A una mixtura de sólidos al 30% (sólidos al 18%
debido a CaCl2 y sólidos al 12% debido a encolante P2.000) se
añadieron los materiales enumerados en la Tabla 4 usando el
procedimiento del Ejemplo 1. La forma en que se añadieron los
materiales y la cantidad añadida se enumeran en la Tabla 4. Las
muestras de 100 g de cada mixtura se pusieron cada una en un tarro
de vidrio de 120 ml (cuatro onzas). La altura de las muestras en
cada tarro fue 53 mm. Los tarros se pusieron en un baño a 32ºC,
durante 4 semanas. Se examinó visualmente la estratificación en las
muestras durante un periodo de cuatro semanas. Se midió la altura
del área clara en el fondo de los tarros para determinar el
comienzo de la estratificación. Los resultados se registran en la
Tabla 5.
| Muestra | aditivo | forma de aditivo | % aditivo en mixtura final |
| 2A | - | - | 0 |
| 2B | CMHEC | disolución al 1% | 0,025 |
| 2C | HMHEC | disolución al 1% | 0,125 |
| 2D | HMHEC | disolución al 1% | 0,50 |
| 2E | PVA | disolución al 3% | 0,50 |
| CMHEC = carboximetilhidroxietilcelulosa CMHEC 420H de Hercules Inc. | |||
| HMHEC = hidroximetilhidroxietilcelulosa Natrosol Plus 330 de Hercules Inc. | |||
| PVA = alcohol polivinílico Airvol 540S de Air Products |
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 5 (Ejemplo
2)
| Estratificación (mm) después del número de días indicado en baño a 32^{o}C | |||||
| Muestra | 5-7 | 11-13 | 19-21 | 28 | 43-48 |
| 2A | 0 | 3 | 6 | 9 | |
| 2B | 2 | 17 | |||
| 2C | 2 | 4 | 6 | ||
| 2D | 2 | 6 | |||
| 2E | 5 | 11 |
Los resultados muestran que ninguno de los
aditivos poliméricos enumerados en la Tabla 4 retrasa
significativamente el comienzo de la estratificación de las
disoluciones y que con CMHEC y alcohol polivinílico se observó un
incremento en la estratificación.
Se preparó una disolución al 3% de
hidroxietilcelulosa con un peso molecular promedio viscosimétrico de
30.000-50.000, un grado de sustitución de
hidroxietilo de 3,5-3,6 y 1,6 por ciento en peso de
cadenas laterales de 16 átomos de carbono, añadiendo lentamente el
polímero a agua y agitando durante 2 horas. Se permitió que la
disolución se asentara durante aproximadamente 1 día. Se añadieron
cloruro de calcio dihidratado y agua para formar disoluciones como
en el Ejemplo 1. Se prepararon cuatro muestras independientes por
adición de encolante P2.000 en las cantidades especificadas en la
Tabla 6. Las muestras se pusieron cada una en un tarro de vidrio de
120 ml (cuatro onzas). La altura de la muestra en cada tarro fue 53
mm. Las muestras se pusieron en un baño a 32ºC, durante 4 semanas y
se examinó visualmente la estratificación a diversos tiempos durante
las cuatro semanas. La altura del área clara en el fondo de los
tarros se midió para determinar la estratificación. Los resultados
se muestran en la
Tabla 7.
Tabla 7.
\vskip1.000000\baselineskip
| P2.000 | |||||
| Muestra | HMP final | CaCl2 (g) | polímero (g) | agua (g) | encolante (g) % Sólidos |
| A | 23,9 | 0 | 30,0 | 46,2 | 0 |
| B | 23,9 | 16,7 | 13,3 | 46,2 | 0,5 |
| C | 23,9 | 23,3 | 6,7 | 46,2 | 0,7 |
| D | 23,9 | 30,0 | 0 | 46,2 | 0,9 |
\vskip1.000000\baselineskip
| Estratificación después del número de días indicado en baño | ||||
| Muestra | 7 días | 14 días | 21 días | 28 días |
| A | 1-2 | 4 | 4 | 6 |
| B | 1 | 2 | 3 | 4 |
| C | <1 | 2 | 3 | 3 |
| D | 0 | < 1 | < 1 | 3 |
\vskip1.000000\baselineskip
Los resultados indican que la adición del
polímero de celulosa hidrófobamente modificado disminuyó la
estratificación y la cantidad de estratificación se redujo con
cantidades crecientes de polímero.
Este ejemplo ilustra el efecto de incrementar la
cantidad de polímero de celulosa hidrófobamente modificado sobre la
estratificación de una dispersión de encolante de sólidos al
20%.
Se preparó una disolución al 3% de polímero como
en el Ejemplo 3. Se permitió que la disolución reposara durante
aproximadamente 1 día. Se añadió cloruro de calcio dihidratado y
encolante P2.000 en las cantidades especificadas en la Tabla 8. Las
disoluciones de muestra resultantes se pusieron cada una en un tarro
de vidrio de 120 ml (cuatro onzas). La altura de las muestras en
cada tarro fue 53 mm. Los tarros se pusieron en un baño a 32ºC,
durante 4 semanas y se examinó visualmente la estratificación
durante las cuatro semanas. Se midió la altura del área clara en el
fondo de los tarros. Los resultados se registraron en la Tabla
9.
| Muestra | CaCl_{2}.2H_{2}O | Dis. HMP^{1} (g) | agua (g) | P2.000 | %^{2} HMP final |
| A | 15,9 | 0 | 53,3 | 30,8 | 0 |
| B | 15,9 | 11,1 | 42,2 | 30,8 | 0,33 |
| C | 15,9 | 20,0 | 33,3 | 30,8 | 0,60 |
| D | 15,9 | 44,4 | 8,9 | 30,8 | 1,33 |
| E | 15,9 | 53,3 | 0 | 30,8 | 1,60 |
| ^{1}HMP = polímero hidrófobamente modificado | |||||
| ^{2}cantidad de polímero como porcentaje en peso de una dispersión de sólidos al 20%, basado en el peso total de la dispersión. |
\vskip1.000000\baselineskip
| Muestra | 7 días | 14 días | 21 días | 28 días |
| A | 1-2 | 4 | 4 | 6 |
| B | 2 | 4 | 4 | 5 |
| C | <1 | 2 | 2 | 4 |
| D | 0 | < 1 | < 1 | < 1 |
Los resultados indican que incrementar la
cantidad de polímero en la dispersión disminuye la
estratificación.
Las dispersiones preparadas en el Ejemplo 1 se
usaron para tratar papel como se describió anteriormente y se
describe en la solicitud de patente de EE.UU. Nº 09/126.643. Cada
dispersión se trató con dos niveles de aditivo de superficie seca:
1,36 kg (3 libras (#)) y 2,27 kg (5 libras) de aditivo (P2.000 +
CaCl_{2} + HMP) por 907 kg (tonelada) de papel en su estado seco,
final. Se usó almidón como portador para los aditivos de
superficie.
Se evaluó el encolado con el Ensayo de Encolado
de Hercules clásico (HST, por sus siglas en inglés) de la misma
manera como se describe en la solicitud de patente de EE.UU. Nº
09/126.643. Un índice HST más alto indica mejor encolado (menos
penetración del agua).
La lámina base tratada se encoló internamente
con un encolante de colofonia dispersada de Hercules. Los datos de
encolado resultantes se enumeran en la Tabla 10.
\vskip1.000000\baselineskip
| Muestra | |
| (Denominaciones referidas a Ejemplo 1) | HST (segundos) |
| Sólo almidón | 88 |
| 1,5 g/kg (3#/t) muestra A | 78 |
| 2,5 g/kg (5#/t) muestra A | 135 |
| 1,5 g/kg (3#/t) muestra B | 76 |
| 2,5 g/kg (5 #/t) muestra B | 129 |
| 1,5 g/kg (3 #/t) muestra C | 188 |
| 2,5 g/kg (5 #/t) muestra C | 196 |
| \hskip1cm # = libra = 0,45 kg |
Los datos muestran que la adición de 1% de
polímero de celulosa hidrófobamente modificado, no presentó efecto
detectable sobre el encolado sobre la lámina base ácida. La adición
de polímero de celulosa hidrófobamente modificado al 1,2% (muestra
C) mejoró significativamente el encolado.
Este ejemplo ilustra el efecto de polímero de
celulosa hidrófobamente modificado sobre el encolado y la calidad de
impresión por chorro de tinta del papel.
Los mismos materiales y procedimientos usados en
el ejemplo 5 también se usaron en este ejemplo. Las letras de las
muestras A, B y C se refieren a las disoluciones descritas en el
Ejemplo 1. Se trató una lámina base diferente. La lámina base se
preparó bajo condiciones alcalinas y contenía anhídrido
alquilsuccínico como un encolante interno. Se obtuvieron datos de
encolado y de chorro de tinta.
La impresión se hizo con una impresora Hewlett
Packard^{TM} Desk Jet 660C. Los ajustes de impresión fueron "el
mejor" y "papel normal" como se proporcionó por el software
de Hewlett-Packard que se suministró con la
impresora. Las características de impresión del papel se
determinaron al menos 1 hora después de la impresión. Se hicieron
lecturas de densidad óptica con un densitómetro Cosar modelo 202.
Las características de impresión se evaluaron usando un modelo de
ensayo con áreas de color sólido, impresión de texto en negro y
áreas impresas negro en amarillo y amarillo en negro. Se describe
un procedimiento para evaluación en los criterios de ensayo de
Hewlett-Packard. Las calificaciones enumeradas en
una escala de bueno, regular y deficiente corresponden a las
calificaciones de Hewlett-Packard de bueno,
aceptable e inaceptable. Véase, por ej., Hewlett Packard Paper
Acceptance Criteria for HP Desk Jet 500C, 550C and 560C
Printers, Hewlett-Packard Company, 1 de julio de
1.994.
| Muestra | |
| (véase Ejemplo 1) | HST (segundos) |
| Sólo almidón | 4 |
| 1,5 g/kg (3#/t) muestra A | 235 |
| 2,5 g/kg (5#/t) muestra A | 321 |
| 1,5 g/kg (3#/t) muestra B | 129 |
| 2,5 g/kg (5 #/t) muestra B | 238 |
| 1,5 g/kg (3 #/t) muestra C | 128 |
| 2,5 g/kg (5 #/t) muestra C | 167 |
| \hskip1cm # = libra = 0,45 kg | |
| \hskip1cm t = 907 kg | |
| \hskip1cm #/t = 0,0005 kg/kg |
\vskip1.000000\baselineskip
| Muestra | OD | Línea de Crecimiento | Rugosidad de |
| (Véase Ejemplo 1) | Negro | Negro | Borde Negro |
| Sólo almidón | 1,50 | r-b* | r-b |
| 1,5 g/kg (3#/t) muestra A | 1,68 | b | b |
| 2,5 g/kg (5#/t) muestra A | 1,69 | b | b |
| 1,5 g/kg (3#/t) muestra B | 1,68 | b | b |
| 2,5 g/kg (5 #/t) muestra B | 1,69 | b | b |
| 1,5 g/kg (3 #/t) muestra C | 1,65 | b | r-b |
| 2,5 g/kg (5 #/t) muestra C | 1,67 | b | b |
| *"r" indica "regular"; "b" indica "buena" calidad de impresión | |||
| #/t = libra/t = 0,0005 kg/kg |
| Muestra | Línea de Crecimiento | Rugosidad de Borde |
| (Véase Ejemplo 1) | Negro/Amarillo | Negro/Amarillo |
| Sólo almidón | r | r |
| 1,5 g/kg (3#/t) muestra A | b | r-b |
| 2,5 g/kg (5#/t) muestra A | b | r-b |
| 1,5 g/kg (3#/t) muestra B | r-b | r-b |
| 2,5 g/kg (5 #/t) muestra B | b | r-b |
| 1,5 g/kg (3 #/t) muestra C | b | r-b |
| 2,5 g/kg (5 #/t) muestra C | r-b | r |
| #/t = libra/t = 0,0005 kg/kg |
Como se indicó en el Ejemplo 1, la cantidad de
polímero hidrófobamente modificado en la muestra C es mayor que la
de la muestra B y la muestra A contiene polímero hidrófobamente no
modificado. Los resultados en la Tabla 11 indican que la eficacia
de encolado disminuye ligeramente a medida que se incrementa el
contenido de polímero hidrófobamente modificado y la disminución es
más evidente en el nivel de tratamiento de superficies de 0,0025
kg/kg (5#/t). Así, los resultados muestran cómo el límite superior
apropiado de polímero hidrófobamente modificado para una aplicación
dada puede depender de su efecto sobre otras propiedades
deseables.
Los resultados también indican que los
tratamientos de superficie exaltan la calidad de impresión por
chorro de tinta cuando se compara con el uso de almidón sólo, con
la excepción del efecto de 0,0025 kg/kg (5#/t) de muestra C sobre
la rugosidad del borde negro/amarillo.
Diversas modificaciones de la invención, además
de las descritas en la presente memoria, serán evidentes para los
expertos en la materia a partir de la descripción anterior.
Claims (42)
1. Una composición encolante de papel que
comprende un encolante de papel y al memos un polímero soluble en
agua hidrófobamente modificado con un peso molecular promedio
viscosimétrico de 200.000 o menor, en la que el polímero soluble en
agua hidrófobamente modificado es un éter de celulosa hidrófobamente
modificado.
2. La composición según la reivindicación 1, en
la que el polímero soluble en agua hidrófobamente modificado
presenta un peso molecular promedio viscosimétrico de 100.000 o
menor.
3. La composición según la reivindicación 1, en
la que el polímero soluble en agua hidrófobamente modificado
presenta un peso molecular promedio viscosimétrico de 50.000 o
menor.
4. La composición según la reivindicación 1, en
la que el polímero soluble en agua hidrófobamente modificado
presenta un peso molecular promedio viscosimétrico de al menos
20.000.
5. La composición según la reivindicación 1, en
la que el polímero soluble en agua hidrófobamente modificado
presenta un peso molecular promedio viscosimétrico de al menos
30.000.
6. La composición según la reivindicación 5, en
la que el polímero soluble en agua hidrófobamente modificado
presenta un peso molecular promedio viscosimétrico de 30.000 a
50.000.
7. La composición según la reivindicación 1, en
la que el éter de celulosa es sustancialmente no iónico.
8. La composición según la reivindicación 1,
en la que el éter de celulosa se selecciona del grupo que consiste
en: metilcelulosa, hidroxipropilcelulosa,
hidroxipropilmetilcelulosa, hidroxietilcelulosa y
etilhidroxietilcelulosa.
9. La composición según la reivindicación 7, en
la que el éter de celulosa es hidroxietilcelulosa.
10. La composición según la reivindicación 1, en
la que la modificación hidrófoba del polímero soluble en agua
comprende al menos una cadena lateral alquílica de al menos 8 átomos
de carbono.
11. La composición según la reivindicación 1,
en la que la modificación hidrófoba del polímero soluble en agua
comprende al menos una cadena lateral alquílica de al menos 10
átomos de carbono.
12. La composición según la reivindicación 1,
en la que la modificación hidrófoba del polímero soluble en agua
comprende al menos una cadena lateral alquílica de al menos 12
átomos de carbono.
13. La composición según la reivindicación 1,
en la que la modificación hidrófoba del polímero soluble en agua
comprende al menos una cadena lateral alquílica de al menos 14
átomos de carbono.
14. La composición según la reivindicación 1,
en la que la modificación hidrófoba del polímero soluble en agua
comprende al menos una cadena lateral alquílica de al menos 15
átomos de carbono.
15. La composición según la reivindicación 1,
en la que la modificación hidrófoba del polímero soluble en agua
comprende al menos una cadena lateral alquílica de 15 ó 16 átomos de
carbono.
16. La composición según la reivindicación 1,
en la que la modificación hidrófoba del polímero soluble en agua
comprende al menos una cadena lateral alquílica de no más de 24
átomos de carbono.
17. La composición según la reivindicación 1,
en la que la modificación hidrófoba del polímero soluble en agua
comprende al menos una cadena lateral alquílica de no más de 22
átomos de carbono.
18. La composición según la reivindicación 1,
en la que la modificación hidrófoba del polímero soluble en agua
comprende al menos una cadena lateral alquílica de no más de 20
átomos de carbono.
19. La composición según la reivindicación 1,
en la que la modificación hidrófoba del polímero soluble en agua
comprende al menos una cadena lateral alquílica de no más de 18
átomos de carbono.
20. La composición según la reivindicación 1,
en la que el éter de celulosa presenta un grado de sustitución de al
menos 2,0.
21. La composición según la reivindicación 1,
en la que el éter de celulosa presenta un grado de sustitución de al
menos 3,0.
22. La composición según la reivindicación 1,
en la que el éter de celulosa presenta un grado de sustitución de al
menos 3,5 a 3,6.
23. La composición según la reivindicación 1,
en la que dicha composición está en la forma de una dispersión
sustancialmente uniforme.
24. La composición según la reivindicación 1,
en la que el encolante es un encolante reactivo.
25. La composición según la reivindicación 24,
en la que el encolante reactivo se selecciona del grupo que consiste
en: dímeros de alquilceteno, anhídridos alquenilsuccínicos, dímeros
de alquenilceteno y multímeros de alquenilceteno.
26. La composición según la reivindicación 1,
en la que el encolante es un líquido.
27. La composición según la reivindicación 25,
en la que el encolante reactivo es un dímero de alquenilceteno.
28. La composición según la reivindicación 1,
en la que el encolante es un encolante no reactivo.
29. La composición según la reivindicación 1,
que comprende al menos un encolante reactivo y al menos un encolante
no reactivo.
30. La composición según la reivindicación 28,
en la que el encolante se selecciona del grupo que consiste en
encolantes de emulsión de polímeros y encolantes de colofonia.
31. La composición según la reivindicación 1,
que comprende además una sal.
32. La composición según la reivindicación 31,
en la que la sal se selecciona del grupo que consiste en haluros de
calcio, magnesio y bario.
33. La composición según la reivindicación 32,
en la que la sal se selecciona del grupo que consiste en: cloruro de
calcio, cloruro de magnesio, bromuro de magnesio, bromuro de calcio,
nitrato de calcio, nitrato de magnesio, acetato de calcio y acetato
de magnesio.
34. Un método para tratar papel que comprende
añadir al papel en una prensa de encolado la composición de una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 33.
35. Un papel que comprende la composición según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 33.
36. El papel según la reivindicación 35, en el
que el encolante es un encolante reactivo.
37. El papel según la reivindicación 36, en el
que el encolante reactivo se selecciona del grupo que consiste en:
dímeros de alquilceteno, anhídridos alquenilsuccínicos, dímeros de
alquenilceteno y multímeros de alquenilceteno.
38. El papel según la reivindicación 37, en el
que el encolante reactivo es un dímero de alquenilceteno.
39. El papel según la reivindicación 35, en el
que el encolante es un líquido.
40. El papel según la reivindicación 35, en el
que el encolante es un encolante no reactivo.
41. El papel según la reivindicación 40, en el
que el encolante se selecciona del grupo que consiste en encolantes
de emulsión de polímeros y encolantes de colofonia.
42. El papel según la reivindicación 35, en el
que la composición comprende al menos un encolante reactivo y al
menos un encolante no reactivo.
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