ES2278144T3 - Dispersion polimerica soluble en agua de polialquilen-iminas modificadas, procedimiento para su preparacion, y su utilizacion en la industria papelera. - Google Patents
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Abstract
Una dispersión polimérica soluble en agua en la cual un polímero soluble en agua que tiene al menos un tipo de ionicidad seleccionado entre la cationicidad, anfotericidad, no ionicidad y anionicidad y que tiene lugar en forma de partículas finas con un tamaño de partículas no superior a 100 µm y una polialquilén-imina y/o una polialquilén-imina modificada en forma de sal de sulfato coexisten, si es necesario junto con una cantidad requerida de una sal inorgánica soluble en agua.
Description
Dispersión polimérica soluble en agua de
polialquilén-iminas modificadas, procedimiento para
su preparación, y su utilización en la industria papelera.
Esta invención se refiere a una dispersión
polimérica soluble en agua, a un proceso para producir la misma, y
a un método para su utilización. De forma más específica, se refiere
a una dispersión polimérica soluble en agua en la cual las
partículas finas de un polímero soluble en agua que tiene al menos
un tipo de ionicidad seleccionada entre la cationicidad,
anfotericidad, no ionicidad y anionicidad con un tamaño de
partículas no superior a 100 \mum y una
polialquilén-imina y/o una
polialquilén-imina modificada coexisten, si es
necesario junto con una cantidad requerida de una sal inorgánica
soluble en agua, y a un método para producir la misma. La
dispersión polimérica soluble en agua de la invención puede
utilizarse en el pretratamiento de pasta de papel mediante la
adición de la misma a la pasta de papel antes de la fabricación del
papel para mejorar por este medio el refino, grado de apresto y
velocidad de producción. Además se puede añadir al fango orgánico o
al fango procedente de la papelera para la aplicación del mismo en
la floculación y el tratamiento de deshidratación posterior.
En cuanto al método para producir dispersiones
poliméricas catiónicas solubles en agua, que se utilizan como
agentes auxiliares en la fabricación de papel o como floculantes en
el tratamiento de aguas residuales, mediante la realización de una
copolimerización por medio de un monómero catiónico preparado por la
cuaternización de
dimetil-amino-etil-(met)acrilato
o similar con cloruro de bencilo o un monohaluro de alquilo
hidrófobo, se revela un método para producir polímeros en un estado
disperso en la Publicación Japonesa Kokai (Solicitud de Patente
Japonesa dejada abierta; JP Kokai) S61-123610 y la
Publicación Japonesa Kokai H05-32722 cuyo método
comprende llevar a cabo la polimerización en una solución salina
acuosa, en la cual el monómero o copolímero que comprende el
monómero catiónico anteriormente mencionado no es soluble, en
presencia de un polímero soluble en esta solución salina
acuosa.
acuosa.
Este método tiene un inconveniente en lo que
este monómero catiónico hidrófobo específico como producto de
cuaternización de (met)acrilato de
dimetil-amino-etilo o similares con
cloruro de bencilo o un monohaluro de alquilo hidrófobo debe
utilizarse como monómero catiónico. Un homopolímero de
met(acrilato) de
dimetil-amino-etilo o similares o
un copolímero del mismo con acril-amida o similares
es utilizado como polímero coexistente soluble en una solución
salina acuosa.
Por otro lado, un método para producir
dispersiones que comprende partículas finas de polímero soluble en
agua y, como medio de dispersión, una solución acuosa de un polímero
como el polietilén-glicol es revelado en la
S62-5170 japonesa. El
polietilén-glicol no sólo es caro sino que es
también ineficaz como agente auxiliar en la fabricación de papel o
como floculante. Se utiliza en gran cantidad en la etapa de
polimerización, provocando por lo tanto un aumento en el coste de la
materia prima.
Por otro lado, la
polietilén-imina, una de las
polialquilén-iminas, funciona como agente que mejora
el refino o como ayuda en la producción de papel y, por lo tanto,
se piensa que una dispersión polimérica soluble en agua en la cual
una polialquilén-imina coexiste, tiene una forma muy
eficaz.
Tal como se menciona anteriormente, los
polímeros solubles en agua se utilizan mucho en la industria del
papel como agentes de mejora de refino y como ayuda en la
producción en el proceso de fabricación de papel o como agentes
para recuperar, por ejemplo, los recursos valiosos del papel blanco.
Además, se pueden utilizar también como agentes separadores de
aceite que han de emplearse en el proceso de fabricación de aceite o
de separación de aceite y tratamiento del agua residual industrial
que contiene aceite, o como agentes que han de añadirse a las aguas
residuales urbanas, residuos humanos, cienos generales sin tratar
procedentes de aguas residuales industriales, fangos biológicamente
tratados, fangos digeridos, o fangos mezclados procedentes de los
mismos, en el tratamiento de los mismos para la floculación o en la
deshidratación en un equipo de deshidratación después de la
floculación.
Por lo tanto, un objeto de la presente invención
consiste en desarrollar estos polímeros solubles en agua que son
industrialmente útiles en forma de dispersiones excelentes en la
estabilidad durante el almacenamiento, fluidez y solubilidad y
capaces de ser producidos fácilmente por medio de equipos de
producción de bajo coste, y proporcionar un método de producción de
las dispersiones.
Como resultado de varias investigaciones
realizadas por ellos para conseguir los objetos anteriormente
mencionados, los presentes inventores han llevado a cabo la
presente invención tal como se revela a continuación.
Así, la invención enunciada en la Reivindicación
1 se refiere a una dispersión polimérica soluble en agua en la cual
un polímero soluble en agua que tiene al menos un tipo de ionicidad
seleccionado entre la cationicidad, anfotericidad, no ionicidad y
anionicidad y que se presenta en forma de finas partículas con un
tamaño de partículas no superior a 100 \mum y una
polialquilén-imina y/o una
polialquilén-imina modificada coexisten, si es
necesario junto con una cantidad requerida de una sal inorgánica
soluble en agua.
El conjunto de la invención para la
Reivindicación 2 se refiere a una dispersión polimérica soluble en
agua de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizada porque el
polímero soluble en agua que tiene al menos un tipo de ionicidad
seleccionado entre la cationicidad y la anfotericidad y que tiene
lugar en forma de partículas finas es producido por la
polimerización con dispersión de un monómero (o mezcla de monómeros)
que comprende del 5 al 100 por ciento molar de un monómero
representado por la fórmula general (1) y/o (2) dada a continuación,
del 0 al 50 por ciento molar de un monómero representado por la
fórmula general (3) presentada a continuación y del 0 al 95 por
ciento molar de un monómero no iónico soluble en agua con agitación
en presencia de la polialquilén-imina anteriormente
mencionada y/o la polialquilén-imina modificada, si
es necesario además en presencia de una cantidad requerida de una
sal inorgánica soluble en agua.
Fórmula general
(1)
(En la fórmula general (1), R_{1} es un átomo
de hidrógeno o un grupo metilo, R_{2} y R_{3} pueden ser
iguales o distintos y cada uno es un grupo alquilo o alcoxilo que
contiene de 1 a 3 átomos de carbono o un grupo bencilo, R_{4} es
un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo o alcoxilo que contiene de 1
a 3 átomos de carbono o un grupo bencilo. A representa un átomo de
oxígeno o NH, B un grupo alquileno o alcoxileno que contiene de 2 a
4 átomos de carbono, y X_{1} un anión).
Fórmula general
(2)
(En la fórmula general (2), R_{5} representa
un átomo de hidrógeno o un grupo metilo, cada uno de R_{6} y
R_{7} representa un grupo alquilo o alcoxilo que contiene de 1 a 3
átomos de carbono o un grupo bencilo, y X_{2} representa un
anión).
Fórmula general
(3)
(En la fórmula general (3), R_{8} representa
un átomo de hidrógeno, un grupo metilo o un grupo
carboxi-metilo, Q representa SO_{3},
C_{6}H_{4}SO_{3},
CONHC(CH_{3})_{2}CH_{2}SO_{3},
C_{6}H_{4}COO o COO, R_{9} representa un átomo de hidrógeno o
COOY_{2}, e Y_{1} o Y_{2} representa un átomo de hidrógeno o
un catión).
La invención enunciada en la Reivindicación 3 se
refiere a una dispersión polimérica soluble en agua de acuerdo con
la Reivindicación 1, caracterizada porque el polímero soluble en
agua que tiene al menos un tipo de ionicidad seleccionado entre la
anionicidad y la no ionicidad y que tiene lugar en forma de
partículas finas es producido por polimerización con dispersión con
agitación de un monómero (o mezcla de monómeros) que comprende al
menos un monómero seleccionado entre los monómeros representados
por la fórmula general (3) presentada anteriormente y los monómeros
no iónicos solubles en agua en presencia de la
polialquilén-imina anteriormente mencionada y/o la
polialquilén-imina modificada, si es necesario
además en presencia de una cantidad requerida de una sal inorgánica
soluble en agua.
La invención enunciada en la Reivindicación 4 se
refiere a una dispersión polimérica soluble en agua de acuerdo con
cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la
polialquilén-imina modificada tiene una unidad
estructural representada por la fórmula general (4) y/o (5)
presentadas a continuación.
Fórmula general
(4)
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula general
(5)
(En las fórmulas generales (4) y (5), p es un
número entero de 0 a 20, cada uno de R_{10} a R_{17} representa
un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo o hidroxialquilo que
contiene de 1 a 3 átomos de carbono o un grupo bencilo, y cada uno
de X_{3} a X_{6} es un anión).
La invención enunciada en la Reivindicación 5 se
refiere a una dispersión polimérica soluble en agua de acuerdo con
cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la
polialquilén-imina modificada comprende el producto
de reacción a partir de una polialquilén-imina o una
mezcla de una polialquilén-imina y una poliamina y
una sustancia policatiónica representada por la fórmula general (6)
y/o (7) que figura a continuación.
Fórmula general
(6)
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula general
(7)
(En las fórmulas generales (6) y (7), P es un
grupo epoxi o un grupo halohidrina, p es un número entero de 0 a
20, cada uno de R_{18} a R_{26} es un átomo de hidrógeno, un
grupo alquilo o hidroxialquilo que contiene de 1 a 3 átomos de
carbono o un grupo bencilo, y cada uno de X_{7} a X_{10} es un
anión).
La invención enunciada en la Reivindicación 6 se
refiere a una dispersión polimérica soluble en agua de acuerdo con
cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la
polialquilén-imina modificada es degrada por medio
de una sustancia policatiónica representada por la fórmula general
(6) presentada anteriormente.
La invención expuesta en la Reivindicación 7 se
refiere a una dispersión polimérica soluble en agua de acuerdo con
cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la
polialquilén-imina es
polietilén-imina.
La invención presentada en la Reivindicación 8
se refiere a una dispersión polimérica soluble en agua de acuerdo
con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque
la polialquilén-imina y/o
polialquilén-imina modificada asciende al 20 hasta
el 200% en masa con respecto al polímero soluble en agua que tiene
al menos un tipo de ionicidad seleccionado entre la cationicidad,
anfotericidad, no ionicidad y anionicidad.
La invención enunciada en la Reivindicación 9 se
refiere a un método para producir dispersiones poliméricas solubles
en agua, caracterizado porque una dispersión de partículas finas de
un polímero que tiene al menos un tipo de ionicidad seleccionado
entre la cationicidad y la anfotericidad es producida mediante la
sujeción del monómero (o mezcla de monómeros) que comprende del 5
al 100 por ciento molar de un monómero representado por la fórmula
general (1) y/o (2) que figura a continuación, del 0 al 50 por
ciento molar de un monómero representado por la fórmula general (3)
que se presenta a continuación y del 0 al 95 por ciento molar de un
monómero no iónico soluble en agua, a la polimerización con
dispersión con agitación en presencia de una
polialquilén-imina y/o una
polialquilén-imina modificada, si es necesario
además en presencia de una cantidad requerida de una sal inorgánica
soluble
en agua.
en agua.
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula general
(1)
(En la fórmula general (1), R_{1} es un átomo
de hidrógeno o un grupo metilo, R_{2} y R_{3} pueden ser
iguales o distintos y cada uno es un grupo alquilo o alcoxilo que
contiene de 1 a 3 átomos de carbono o un grupo bencilo, R_{4} es
un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo o alcoxilo que contiene de 1
a 3 átomos de carbono o un grupo bencilo. A representa un átomo de
oxígeno o NH, B un grupo alquileno o alcoxileno que contiene de 2 a
4 átomos de carbono, y X_{1} un anión).
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula general
(2)
(En la fórmula general (2), R_{5} representa
un átomo de hidrógeno o un grupo metilo, cada uno de R_{6} y
R_{7} representa un grupo alquilo o alcoxilo que contiene de 1 a 3
átomos de carbono o un grupo bencilo, y X_{2} representa un
anión).
Fórmula general
(3)
(En la fórmula general (3), R_{8} representa
un átomo de hidrógeno, un grupo metilo o un grupo
carboxi-metilo, Q representa SO_{3},
C_{6}H_{4}SO_{3},
CONHC(CH_{3})_{2}CH_{2}SO_{3},
C_{6}H_{4}COO o COO, R_{9} representa un átomo de hidrógeno o
COOY_{2}, e Y_{1} o Y_{2} representa un átomo de hidrógeno o
un catión).
La invención enunciada en la Reivindicación 10
se refiere a un método para producir dispersiones poliméricas
solubles en agua, caracterizado porque una dispersión de partículas
finas de un polímero que tiene al menos un tipo de ionicidad
seleccionado entre la anionicidad y la no ionicidad es producida
mediante la sujeción de una composición monomérica (mezcla) que
comprende al menos un monómero seleccionado entre los monómeros
representados por la fórmula general (3) que se presenta a
continuación y los monómeros no iónicos solubles en agua, a la
polimerización con dispersión con agitación en presencia de una
polialquilén-imina y/o una
polialquilén-imina modificada, si es necesario
además en presencia de una cantidad requerida de una sal inorgánica
soluble en agua.
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula general
(3)
(En la fórmula general (3), R_{8} representa
un átomo de hidrógeno, un grupo metilo o un grupo
carboxi-metilo, Q representa SO_{3},
C_{6}H_{4}SO_{3},
CONHC(CH_{3})_{2}CH_{2}SO_{3},
C_{6}H_{4}COO o COO, R_{9} representa un átomo de hidrógeno o
COOY_{2}, e Y_{1} o Y_{2} representa un átomo de hidrógeno o
un catión).
La invención presentada en la Reivindicación 11
se refiere a un método para utilizar la dispersión polimérica
soluble en agua de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1
a 8, caracterizado porque se añade la dispersión polimérica soluble
en agua a la materia prima de fabricación de papel antes de la
fabricación del papel para el pretratamiento del mismo.
La invención enunciada en la Reivindicación 12
se refiere a un método para utilizar la dispersión polimérica
soluble en agua de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1
a 8, caracterizado porque se añade la dispersión polimérica soluble
en agua a la materia prima de fabricación de papel antes de la
fabricación del papel para mejorar por este medio el refino del
mismo.
La invención expuesta en la Reivindicación 13 se
refiere a un método para utilizar la dispersión polimérica soluble
en agua de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 8,
caracterizado porque se añade la dispersión polimérica soluble en
agua a la materia prima de fabricación de papel antes de la
fabricación del papel, en la cual un agente de apresto coexiste,
para mejorar por este medio el grado de apresto.
La invención presentada en la Reivindicación 14
se refiere a un método para utilizar la dispersión polimérica
soluble en agua de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1
a 8, caracterizado porque se añade la dispersión polimérica soluble
en agua a la materia prima de fabricación de papel antes de la
fabricación del papel para mejorar por este medio la producción,
seguida de la fabricación de papel.
La invención enunciada en la Reivindicación 15
se refiere a un método para utilizar la dispersión polimérica
soluble en agua de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1
a 8, caracterizado porque se añade la dispersión polimérica soluble
en agua a la pasta de papel antes de la fabricación del papel en
combinación con una sustancia aniónica orgánica y/o inorgánica para
mejorar por este medio la producción, seguida de la fabricación de
papel.
La invención expuesta en la Reivindicación 16 se
refiere a un método para utilizar la dispersión polimérica soluble
en agua de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 8,
caracterizado porque se añade la dispersión polimérica soluble en
agua al cieno orgánico o cieno procedente de la papelera para
provocar la floculación, seguida de la deshidratación por medio del
equipo de deshidratación.
La invención presentada en la Reivindicación 17
se refiere a un método para utilizar la dispersión polimérica
soluble en agua de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1
a 8, caracterizado porque se añade la dispersión polimérica soluble
en agua al cieno orgánico o cieno procedente de la papelera en
combinación con un polímero aniónico o anfótero soluble en agua
para provocar la floculación, seguida de la deshidratación por medio
del equipo de deshidratación.
La característica de la presente invención
consiste en que una dispersión que comprende partículas finas de
polímero soluble en agua es producida mediante la sujeción de un
monómero o monómeros a la polimerización con agitación en presencia
de polietilén-imina y/o una modificación de la
polietilén-imina, que es útil como agente auxiliar
en la fabricación de papel, si es necesario en presencia de una
cantidad requerida de una sal inorgánica.
Cuando los monómeros representados por la
fórmula general (1) o (2) mencionada anteriormente son polimerizados
en presencia de polietilén-glicol o cloruro de
dimetil-dialil-amonio de la forma
convencional, las dispersiones poliméricas resultantes tienen lugar
como dispersiones muy viscosas y los pesos moleculares de los
polímeros no son tan altos. Por el contrario, cuando la
polimerización se lleva a cabo en presencia de
polietilén-imina y/o una modificación de la
polietilén-imina de acuerdo con la presente
invención, se pueden resolver estos problemas.
A continuación se describe la invención de forma
más específica.
En primer lugar, se prepara una solución acuosa
del 20 al 50% (en masa) de polietilén-imina y/o una
modificación de la polietilén-imina y se neutraliza
del 50 al 100% del equivalente de amina con un ácido orgánico o
inorgánico. Con este motivo, el pH de la solución acuosa es
ajustado a 2 hasta 12, y se añade el monómero o monómeros a esta
solución acuosa, seguido de la mezcla. La concentración en monómeros
es del 10 al 40% en masa, preferentemente del 15 al 30% en masa. El
nivel de adición de la polietilén-imina y/o una
modificación de la polietilén-imina es del 20 al
200% en masa, preferentemente del 20 al 150% en masa, con más
preferencia del 30 al 150% en masa, basándose en el polímero
soluble en agua. Si es necesario, se añade una cantidad requerida de
una sal inorgánica y, preferentemente se añade y se disuelve en el
sistema preferentemente en una cantidad que produzca una
concentración en el rango desde el 2% en masa basándose en la
cantidad total hasta su concentración de saturación.
Luego, se lleva a cabo la polimerización radical
con agitación en un medio de nitrógeno mediante la adición de un
iniciador de polimerización, por ejemplo un iniciador de
polimerización del tipo azo soluble en agua, tal como
dihidrocloruro de
2,2'-azo-bis-(amidino-propano)
o dihidrocloruro de
2,2'-azo-bis-[2-(5-metil-2-imidazolin-2-il)-propano],
o un iniciador de polimerización por sistema redox soluble en agua,
tal como persulfato amónico en combinación con bisulfito sódico. La
temperatura de reacción de polimerización puede seleccionarse
adecuadamente dentro del rango de 0 a 100ºC según las propiedades
del iniciador de polimerización empleado. Preferentemente, esta
temperatura es de 10 a 60ºC, con más preferencia de 20 a 50ºC.
La polialquilén-imina que ha de
ser utilizada de acuerdo con la invención incluye
polietilén-imina y
polipropilén-imina, entre otras, y la
polietilén-imina es adecuada para su uso en la
práctica. Cuando tiene un peso molecular no inferior a 5.000, puede
utilizarse en la polimerización con dispersión de acuerdo con la
invención. No se prefiere un grado excesivamente alto de
polimerización ya que la viscosidad de la dispersión aumenta. Por
lo tanto, el peso molecular preferentemente no es inferior a 5.000
pero no superior a 500.000, con más preferencia no inferior a 5.000
pero no superior a 200.000. En el caso de una
polialquilén-imina, el peso molecular después de la
modificación es preferentemente no inferior a 50.000 pero no
superior a 1.000.000, con más preferencia no inferior a 50.000 pero
no superior a 500.000.
Se pueden utilizar también las
polialquilén-iminas modificadas. Por ejemplo, se
pueden utilizar polialquilén-iminas modificadas por
la degradación con epiclorhidrina,
diglicidil-etilén-glicol-éter o
similar. Sin embargo, estas polialquilén-iminas
modificadas que tienen una unidad estructural representada por la
fórmula general (4) o (5) mencionadas anteriormente son utilizadas
preferentemente.
Éstas son sintetizadas por la reacción de una
polialquilén-imina o una mezcla de una
polialquilén-imina y una poliamina con una
sustancia policatiónica representada por la fórmula general (6) y/o
(7) mencionada anteriormente. La última sustancia puede ser
producida por la reacción de al menos una amina seleccionada entre
el amoníaco y las aminas alifáticas primarias a terciarias (en
adelante denominadas "aminas primarias, etc." con una
epihalohidrina.
La reacción de modificación se lleva a cabo
dentro del rango de coeficientes molares siguiente. Así, cuando el
contenido del grupo amino en la polialquilén-imina o
la mezcla de
polialquilén-imina-poliamina es C
(en moles) y el contenido del grupo halohidrina y/o el grupo epoxi
en la sustancia policatiónica es D (en moles), se lleva a cabo la
reacción en el rango de coeficientes de C/D de 5 a 300 (por ciento
molar).
\newpage
Cuando, por ejemplo, la
polialquilén-imina tiene un peso molecular tan alto
como de decenas de miles a cientos de miles, a cargo de una
sustancia policatiónica representada por la fórmula general (6)
mencionada anteriormente, en particular, en gran proporción, tendrá
como resultado un progreso excesivo de la reacción de degradación y
la polialquilén-imina modificada ya no será soluble
en agua. Por lo tanto, el porcentaje molar que ha de emplearse en
la carga es generalmente del 5 al 50 por ciento molar,
preferentemente del 5 al 30 por ciento molar. Por otro lado, cuando
la polialquilén-imina tiene un peso molecular bajo,
por ejemplo, 1.000 a 10.000, el porcentaje molar de carga es
generalmente del 50 al 300 por ciento molar, preferentemente del 70
al 150 por ciento molar.
La sustancia policatiónica mencionada
anteriormente incluye aquellas representadas por la fórmula general
(6) mencionada anteriormente que son reactivas y capaces de una
degradación en ambos extremos y aquellas representadas por la
fórmula general (7) mencionada anteriormente que son reactivas en un
extremo solo y capaces de reaccionar en forma de un injerto.
En el caso de la primera, las que son capaces de
degradación, la proporción de producción de la sustancia
policatiónica representada por la fórmula general (6) mencionada
anteriormente aumenta cuando una o más aminas seleccionadas entre
el amoníaco, aminas primarias, aminas secundarias y aminas
terciarias están sometidas a reacción en un coeficiente molar
situado en el rango de aproximadamente 0,25 a 0,9 con respecto a la
epihalohidrina y, en el caso de las últimas que tienen la actividad
de injerto, la proporción de producción de la sustancia
policatiónica representada por la fórmula general (7) mencionada
anteriormente cuando una o más aminas seleccionadas entre el
amoníaco, aminas primarias, aminas secundarias y aminas terciarias
están sometidas a reacción en un coeficiente molar situado en el
rango de aproximadamente 0,8 a 1,2 con respecto a la
epihalohidrina.
Generalmente, cuando se lleva a cabo la
polimerización en condiciones neutras a ácidas, el monómero o
monómeros son estables, la reactividad es buena, y el grado de
polimerización así como la velocidad de polimerización mejoran y,
por lo tanto, la polialquilén-imina o
polialquilén-imina modificada se neutraliza
preferentemente para producir una solución acuosa ligeramente
alcalina a ácida. El pH es de 12 a 2, preferentemente de 10 a 3,
con más preferencia de 6 a 3. El ácido que se debe utilizar para la
neutralización puede ser un ácido orgánico o un ácido inorgánico.
Entre los ácidos orgánicos, se utilizan el ácido fórmico, ácido
acético, ácido adípico y similares para la neutralización y, entre
los ácidos inorgánicos, se utilizan el ácido clorhídrico, ácido
sulfúrico, ácido sulfámico y similares. El grado de neutralización
es del 50 al 100 por ciento equivalente basándose en los grupos
amino que se producen en la molécula.
La sal inorgánica que ha de utilizarse en
combinación con la polialquilén-imina y/o
polialquilén-imina modificada en la etapa de
polimerización según lo que se necesite incluye los haluros
metálicos alcalinos, sulfatos y fosfatos, entre otros. Los ejemplos
específicos son el cloruro sódico, cloruro potásico, bromuro sódico,
cloruro amónico, bromuro potásico, bromuro amónico, sulfato
amónico, sulfato sódico, sulfato de magnesio, sulfato de aluminio,
bifosfato amónico, bifosfato sódico, y bifosfato potásico. Estas
sales se utilizan preferentemente a una concentración en el líquido
desde el 2% en masa hasta la concentración de saturación.
Se puede emplear opcionalmente la adición de un
agente de transferencia de cadena, tal como el alcohol isopropílico
o un mercaptano, que se utiliza en la polimerización radical
corriente con el propósito de ajustar el peso molecular. Para
estabilizar la dispersión de las finas partículas poliméricas, es
necesaria la agitación. No existe límite superior a la velocidad de
agitación, y se pueden seleccionar condiciones de agitación
arbitrarias.
Ahora, se describen los monómeros que han de
utilizarse en la producción de los polímeros iónicos solubles en
agua.
En la producción de polímeros catiónicos
solubles en agua, se utilizan uno o más monómeros catiónicos y
pueden ser copolimerizados con un monómero o monómeros no iónicos.
Como ejemplos de monómero catiónico, se pueden mencionar el
dimetil-amino-etil-(met)acrilato
y la
dimetil-amino-propil-(met)acril-amida
representados por la fórmula general (1) anteriormente mencionada
así como la metil-dialil-amina y
similares para producir polímeros y copolímeros. Los ejemplos de
monómero para producir polímeros que contienen el grupo amonio
cuaternario son los productos de cuaternización de los monómeros
que contienen el grupo amino terciario anteriormente mencionados
con cloruro de metilo o cloruro de bencilo, por ejemplo, cloruro de
(met)acriloiloxi-etil-trimetil-amonio,
cloruro de
(met)acriloiloxi-2-hidroxi-propil-trimetil-amonio,
cloruro de
(met)acriloil-amino-propil-trimetil-amonio,
cloruro de
(met)acriloiloxi-etil-dimetil-bencil-amonio,
cloruro de
(met)acriloiloxi-2-hidroxi-propil-dimetil-bencil-amonio,
cloruro de
(met)acriloil-amino-propil-dimetil-bencil-amonio,
y similares. También es posible utilizar monómeros del tipo
dimetil-dialil-amonio representados
por la fórmula general (2). Los ejemplos son el cloruro de
dimetil-dialil-amonio y el cloruro
de
dialil-metil-bencil-amonio.
Como ejemplos del monómero no iónico, se pueden
mencionar la (met)acril-amida,
N,N-dimetil-acril-amida,
acetato de vinilo, acrilo-nitrilo, acrilato de
metilo,
2-hidroxi-etil-(met)acrilato,
diacetón-acril-amida,
N-vinil-pirrolidona,
N-vinil-formamida,
N-vinil-acetamida,
acriloil-morfolina, y
acriloil-piperazina.
En la producción de polímeros anfóteros solubles
en agua, un monómero aniónico representado por la fórmula general
(3) anteriormente presentada es copolimerizado en adición a los
monómeros catiónicos y no iónicos mencionados anteriormente. Puede
ser por ejemplo, uno que contiene el grupo sulfónico o uno que
contiene el grupo carboxilo o una combinación de ambos.
Los ejemplos de monómero que contiene el grupo
sulfónico son, por ejemplo, ácido vinil-sulfónico,
ácido vinil-benceno-sulfónico, y
ácido
2-acril-amido-2-metil-propano-sulfónico.
Los ejemplos de monómero que contiene el gru-
po carboxilo son el ácido metacrílico, ácido acrílico, ácido itacónico, ácido maleico, y p-carboxi-estireno, entre otros.
po carboxilo son el ácido metacrílico, ácido acrílico, ácido itacónico, ácido maleico, y p-carboxi-estireno, entre otros.
En la producción de polímeros aniónicos solubles
en agua, éstos se producen mediante copolimerización de uno o más
monómeros aniónicos representados por la fórmula general (3)
anterior o la copolimerización de un monómero aniónico y un
monómero no iónico soluble en agua. Como ejemplos de monómero
aniónico y monómero no iónico soluble en agua, se utilizan unos como
los mencionados anteriormente.
Además, en la producción de polímeros no iónicos
solubles en agua, se utilizan uno o más de los monómeros no iónicos
anteriormente mencionados. Un monómero no iónico soluble en agua
particularmente preferido es la acril-amida.
La polimerización es iniciada mediante un
iniciador de polimerización radical. Este iniciador puede ser uno
soluble en aceite o uno soluble en agua. Se pueden utilizar los del
tipo azo, del tipo peróxido y del tipo redox para llevar a cabo la
polimerización. Como ejemplos de iniciador del tipo azo soluble en
aceite, se pueden mencionar
2,2'-azo-bis-isobutiro-nitrilo,
1,1'-azo-bis-(ciclohexano-carbonitrilo),
2,2'-azo-bis-(2-metil-butiro-nitrilo),
2,2'-azo-bis-(2-metil-propionato),
y
4,4'-azo-bis-(4-metoxi-2,4-dimetil-valero-nitrilo).
A su adición, se disuelven en un disolvente miscible en agua.
Como ejemplos de iniciador del tipo azo soluble
en agua, se pueden mencionar dihidrocloruro de
2,2'-azo-bis-(amidino-propano),
dihidrocloruro de
2,2'-azo-bis-[2-(5-metil-2-imidazolin-2-il)-propano],
y ácido
4,4'-azo-bis-(4-ciano-valérico).
Como ejemplos de sistema redox, se pueden
mencionar las combinaciones de peroxodisulfato amónico con sulfito
sódico, bisulfito sódico, trimetil-amina,
tetrametil-etilén-diamina, etc.
Además, como ejemplos de peróxido, se pueden mencionar,
peroxodisulfato amónico o potásico, peróxido de hidrógeno, peróxido
de benzoilo, peróxido de lauroilo, peróxido de octanoilo, peróxido
succínico, y
terc-butil-peroxi-2-etil-hexanoato.
En la dispersión polimérica iónica soluble en
agua, que es producida por polimerización de un monómero o monómeros
adecuados en presencia de una polialquilén-imina
y/o polialquilén-imina modificada, se supone que el
monómero representado por una de las fórmulas generales anteriores
(1) a (3) está ligado a parte de la
polialquilén-imina y/o
polialquilén-imina modificada en forma de una
polimerización por injerto. Además, la
polialquilén-imina y/o
polialquilén-imina modificada tiene una estructura
muy ramificada y, por lo tanto, se piensa que es susceptible de
polimerización por injerto y que contribuye probablemente mucho a la
estabilización de la dispersión, de aquí que sea un material muy
adecuado para su utilización como agente dispersante con motivo de
la polimerización.
También es preferible, en la producción de la
dispersión polimérica iónica soluble en agua de la invención,
llevar a cabo la polimerización en presencia de otro polímero
catiónico soluble en agua con un peso molecular relativamente bajo
en adición a la polialquilén-imina y/o
polialquilén-imina modificada. Este polímero
catiónico soluble en agua es un polímero o copolímero de uno o más
monómeros catiónicos representados por la fórmula general (1)
anterior y/o la fórmula general (2) anterior. Son también
utilizables los copolímeros de uno o más de los monómeros
catiónicos mencionados anteriormente y un monómero no iónico soluble
en agua. Se añaden estos polímeros catiónicos solubles en agua en
la etapa de polimerización o después de la polimerización. Los
polímeros catiónicos solubles en agua que han de añadirse en la
etapa de polimerización o después de la polimerización tienen un
peso molecular de 1.000 a 3.000.000, preferentemente de 10.000 a
2.000.000.
El polímero soluble en agua de la invención
puede añadirse a la pasta de papel antes de la fabricación de papel
para el pretratamiento de clases de breas procedentes de la pasta
mecánica o papel usado y sustancias aniónicas. Son concebibles como
sitios de adición las tinas de mezcla donde se mezclan conjuntamente
varias clases de pulpas y así sucesivamente. La adición directa a
la pulpa bruta, que es la causa más importante de contaminación,
puede producir efectos pronunciados en ciertos casos. Por lo tanto,
como ejemplos de sitio de adición, se puede mencionar la tina misma
para tratar la pulpa bruta y la salida de la tubería de la tina de
pulpa bruta, entre otros. Sin embargo, los sitios de adición no se
limitan siempre a los mencionados anteriormente ya que es necesario
determinar los sitios de adición que sean los más adecuados para las
papeleras respectivas.
El nivel de adición del polímero soluble en agua
de la invención a la pasta de papel puede variar dependiendo de la
demanda en cationes de la pasta de papel. Generalmente, es de
alrededor el 0,01-0,5% en masa, preferentemente del
0,02-0,2% en masa, con más preferencia del
0,03-0,1% en masa sobre la base en masa de polímero
puro con respecto a la masa de pasta de papel seca.
El nivel de adición del polímero catiónico
soluble en agua es determinado por la medición de la demanda en
cationes de la pasta de papel mediante la utilización de un aparato
Mewtech, modelo PCD-03, por ejemplo. Por ejemplo,
la dispersión polimérica de la invención se añade a la pasta de
papel que ha de utilizarse y, después del tratamiento con
agitación, se filtra la pasta a través de un papel filtro Whatman
No. 41, y se miden la demanda en cationes y la turbidez del
filtrado. El punto en el cual la turbidez muestra una disminución
máxima es probablemente un estándar para el nivel de adición
adecuado. Sin embargo, no se puede emitir ningún juicio correcto
sin la aplicación concreta a la papelera en cuestión.
Se describe ahora el método para utilizar la
dispersión como agente de mejora del refino.
En la dispersión polimérica soluble en agua de
la invención, que es producida mediante la polimerización de un
monómero o monómeros adecuados en presencia de una
polialquilén-imina y/o una
polialquilén-imina modificada, coexiste el polímero
de tipo polialquilén-imina, que es notablemente
eficaz como agente de mejora del refino. Sin embargo, este polímero
de tipo polialquilén-imina es bajo en su grado de
polimerización y, por lo tanto, es débil en su actividad floculante
y, en consecuencia, es desventajoso en lo que el nivel de adición
del mismo debe aumentar. A este respecto, el polímero de alto peso
molecular en la dispersión polimérica soluble en agua de la
invención compensa el inconveniente y mejora el rendimiento. El
polímero de tipo polialquilén-imina es eficaz en la
neutralización de las cargas eléctricas sobre las fibras finas, brea
y componentes aniónicos, mientras que el polímero coexistente de
alto peso molecular es eficaz en provocar la floculación debido a
la adsorción debida a los enlaces para mejorar por este medio el
refino. En cuanto a los sitios de adición, aquellos sitios más
cercanos de la máquina de fabricación de papel son más eficaces y,
por lo tanto, se puede mencionar un sitio antes de la bomba del
ventilador, y la entrada o salida de la criba, por ejemplo.
En cuanto al pH en la fabricación de papel al
cual se puede aplicar el método para producir una mejora en el
refino de acuerdo con la invención, el método produce unos efectos
notables en la fabricación ácida hasta la fabricación neutra en
comparación con otros métodos de tratamiento. Por lo tanto, el
método tiene su mérito en la fabricación de papel a un pH dentro
del rango de 4.0 a 9.0. Los productos del papel objetivo incluyen,
entre otros, papel de imprenta de alta calidad o calidad media,
papel para corrugar, papel para contralomo, y cartón tal como
cartón forrado blanco. La dispersión polimérica soluble en agua de
la invención produce un efecto notable también en la fijación del
agente de apresto, ya que se produce mediante la polimerización de
un monómero o monómeros adecuados en presencia de una
polialquilén-imina y/o una
polialquilén-imina modificada.
Por lo tanto, como las partículas del apresto
son partículas coloidales, pueden fijarse difícilmente por medio de
un polímero con un alto grado de polimerización. A este respecto, la
polialquilén-imina y/o
polialquilén-imina modificada es baja en su grado
de polimerización y alta en su valor equivalente de cationes, de
aquí que sea adecuada para la fijación de estas partículas
coloidales finas. Además, el polímero soluble en agua coexistente
provoca la floculación de la pulpa junto con las partículas del
apresto fijadas en las fibras de la pulpa y mejora así la
producción sobre la tela metálica. El agente de apresto que coexiste
en la plasta de papel incluye el agente de apresto de colofonia
para la fabricación ácida o neutra de papel, dímeros de
alquil-ceteno y anhídridos
alquenil-succínicos, entre otros. En cuanto a los
sitios de adición, un sitio antes de la tina de la máquina o la
bomba del ventilador es adecuado. El nivel de adición es del 0,005
al 0,3%, preferentemente del 0,01 al 0,2%, sobre la base en masa con
respecto a la pasta de papel
seca.
seca.
Además, la dispersión polimérica soluble en agua
de la invención puede ser utilizada también con el propósito de
mejorar la producción mediante la adición de la misma a la pasta de
papel antes de la fabricación del papel. También es posible
utilizar la misma en combinación con una sustancia aniónica orgánica
o inorgánica. La sustancia aniónica incluye los materiales
inorgánicos como la bentonita, caolín, arcilla y talco, entre otros.
Se puede utilizar también sílice coloidal.
Cuando la sustancia aniónica es un polímero
aniónico soluble en agua, se puede utilizar el polímero aniónico
soluble en agua en cualquier forma de producto. Así, la forma del
producto incluye las soluciones acuosas, polvos, emulsiones de agua
en aceite, y los polímeros dispersos en soluciones salinas acuosas,
por ejemplo. Se prefieren sin embargo, los polímeros dispersos en
soluciones salinas acuosas.
La composición polimérica aniónica soluble en
agua puede ser producida por polimerización, mediante el método
convencional de polimerización, una mezcla monomérica que comprende
del 3 al 100 por ciento molar de un monómero aniónico representado
por la fórmula general (3) dada anteriormente y el
0-97 por ciento molar de un monómero no iónico
soluble en agua. Los ejemplos específicos de este monómero aniónico
y de este monómero no iónico soluble en agua, que han de ser
utilizados, son los mismos que los descritos anteriormente. El
polímero aniónico soluble en agua tiene un peso molecular medio en
masa de 3.000.000 a 20.000.000, preferentemente de 5.000.000 a
15.000.000.
Cada uno de los polímeros dispersos en
soluciones salinas acuosas anteriormente mencionados, es una
dispersión de un polímero aniónico soluble en agua en forma de
partículas finas con un tamaño de partículas no superior a 100
\mum tal como es producido por la polimerización con dispersión de
una mezcla monomérica que comprende del 3 al 100 por ciento molar
de un monómero aniónico representado por la fórmula general (3) dada
anteriormente y del 0 al 97 por ciento molar de un monómero no
iónico soluble en agua en una solución salina acuosa en presencia de
un dispersante polimérico soluble en la solución salina acuosa.
En cuanto al método de producción del mismo,
este polímero puede producirse tal como se describe en la
Publicación Japonesa Kokai S61-123610 ó
H05-32722 anteriormente citada. En este caso, se
utiliza preferentemente un polímero aniónico como dispersante
polimérico. Los ejemplos del mismo son los (co)polímeros de
un monómero aniónico como el ácido
acril-amido-2-metil-propano-sulfónico
(o una sal del mismo) o el ácido estireno-sulfónico
(o una sal del mismo). Es posible también utilizar copolímeros de
un monómero aniónico y un monómero que contiene el grupo carboxilo,
como el ácido acrílico, ácido metacrílico o ácido itacónico. Se
pueden utilizar también los copolímeros con
acril-amida, que es un monómero no iónico.
En el caso de su utilización como ayuda a la
producción, el nivel de adición es del 0,005 al 0,1% en masa,
preferentemente del 0,01 al 0,05% en masa, con respecto a la pasta
de papel seca. En el caso de un uso combinado con un polímero
aniónico soluble en agua, el nivel de adición del polímero aniónico
soluble en agua es del 0,005 al 0,1% en masa, preferentemente del
0,01 al 0,05% en masa. En algunos casos, se pueden utilizar en
combinación una sustancia aniónica inorgánica y una sustancia
aniónica orgánica.
La dispersión polimérica soluble en agua de la
invención puede ser utilizada en la deshidratación de fango
orgánico, por ejemplo el fango en exceso que resulta del tratamiento
biológico del papel usado vertido desde las papeleras, plantas
químicas, plantas de fabricación alimenticia y similares, o cienos
sin tratar, cienos mixtos sin tratar, fangos en exceso, fangos
digeridos y similares procedentes de aguas residuales urbanas, o
fangos procedentes de papeleras. El tratamiento de deshidratación
puede llevarse a cabo mediante su utilización combinada con un
polímero aniónico soluble en agua.
Aunque se pueda utilizar el polímero aniónico
soluble en agua en cualquier forma de producto, se prefiere la
dispersión polimérica en una solución salina acuosa mencionada
anteriormente. La composición del polímero aniónico soluble en agua
es similar a la de la ayuda a la producción anteriormente
mencionada. El peso molecular es de 3.000.000 a 20.000.000,
preferentemente de 5.000.000 a 15.000.000, tal como se expresa en
términos de peso molecular medio en masa.
Cuando se utiliza sola la dispersión polimérica
soluble en agua en el tratamiento de deshidratación, se emplea en
una cantidad del 0,01 al 2% en masa, preferentemente del 0,05 al
1,0% en masa, sobre la base polimérica pura soluble en agua con
respecto al contenido sólido de fango o al fango procedente de la
papelera. Cuando se utiliza en combinación con un polímero aniónico
soluble en agua, se emplea en una cantidad del 0,01 al 1,0% en
masa, preferentemente del 0,05 al 0,5% en masa, sobre la base
polimérica pura soluble en agua con respecto al contenido sólido de
fango o al fango procedente de la papelera. Con este motivo, el
nivel de adición del polímero aniónico soluble en agua es del 0,05
al 1,0% en masa, preferentemente del 0,01 al 0,05% en masa. En
algunos casos, se puede utilizar además un floculante
inorgánico.
Los siguientes ejemplos de trabajo y ejemplos
comparativos son además ilustrativos de la presente invención. Sin
embargo, no son en modo alguno limitativos del alcance de la
invención a no ser que no se cumpla con el espíritu de la
invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Un recipiente de reacción provisto de un
agitador y un sistema de control de la temperatura fue cargado con
una solución preparada mediante la disolución de 50 partes de una
solución acuosa al 50% (en masa) de polietilén-imina
(peso molecular medio en masa: 50.000) en 21,5 g de agua
desionizada, y se ajustó el pH a 4.8-5.5 mediante
la adición de 28,5 partes de ácido sulfúrico al 75% (en masa) con
enfriamiento y agitación.
Un recipiente de reacción equipado de un
agitador, un tubo de entrada de nitrógeno y un sistema de control
de la temperatura fue cargado con 120,0 g de la solución acuosa de
polietilén-imina preparada según el procedimiento
de neutralización anterior, seguido de la adición de 75,0 g de una
solución acuosa al 80% (en masa) de cloruro de
metacriloiloxi-etil-trimetil-amonio,
12,0 g de cloruro sódico y 93,0 g de agua desionizada, seguido
además de agitación. Mientras se sustituía la atmósfera del
recipiente de reacción por nitrógeno, se añadió una solución acuosa
al 10% (en masa) de dihidrocloruro de
2,2'-azo-bis-(N,N'-dimetilén-isobutiro-amidina)
como iniciador de polimerización en una cantidad del 0,05% en masa
con respecto al monómero, y se llevó a cabo la polimerización a 36ºC
con agitación durante 18 horas.
Como resultado, se obtuvo una dispersión
polimérica que contenía partículas finas de polímero con un tamaño
de partícula de 10-100 \mum (muestra 1). La
dispersión polimérica formada fue medida en cuanto a su viscosidad
por medio de un viscosímetro de tipo B, y se determinó el peso
molecular medio en masa mediante el método de difusión de la luz
estática por medio de un aparato medidor del peso molecular (Otsuka
Electronics, Modelo DLS-7000). Se muestra la
composición en el Cuadro 1, y los resultados de la medición figuran
en el Cuadro 2.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 2 a
6
Siguiendo el procedimiento mencionado
anteriormente en el Ejemplo 1, cada una de las composiciones
monoméricas especificadas en el Cuadro 1 fue cargada en el
recipiente de reacción para alcanzar la concentración monomérica
especificada en el Cuadro 1 y se llevó a cabo el procedimiento de
polimerización. Se obtuvieron así dispersiones poliméricas solubles
en agua (muestra 2 a muestra 6). Se muestran las composiciones en el
Cuadro 1 así como los resultados de la medición en el Cuadro 2.
\newpage
Un recipiente de reacción provisto de un
agitador y un sistema de control de la temperatura fue cargado con
una solución preparada mediante la disolución de 50 partes de una
solución acuosa al 50% (en masa) de polietilén-imina
(peso molecular medio en masa: 50.000) en 21,5 g de agua
desionizada, y se ajustó el pH a 4.8-5.5 mediante
la adición de 28,5 partes de ácido sulfúrico al 75% (en masa) con
enfriamiento y agitación. Un recipiente de reacción equipado de un
agitador, un tubo de entrada de nitrógeno y un sistema de control de
la temperatura fue cargado con 120,0 g de la solución acuosa de
polietilén-imina preparada según el procedimiento de
neutralización anterior, seguido de la adición de 75,0 g de una
solución acuosa al 80% (en masa) de cloruro de
metacriloiloxi-etil-trimetil-amonio
y 105,0 g de agua desionizada, seguido además de agitación.
Mientras se sustituía la atmósfera del recipiente de reacción por
nitrógeno, se añadió una solución acuosa al 10% (en masa) de
dihidrocloruro de
2,2'-azo-bis-(N,N'-dimetilén-isobutiro-amidina)
como iniciador de polimerización en una cantidad del 0,05% en masa
con respecto al monómero, y se llevó a cabo la polimerización a
36ºC con agitación durante 18 horas. Como resultado, se obtuvo una
dispersión polimérica que contenía partículas finas de polímero con
un tamaño de partícula de 10-100 \mum (muestra 7).
Se determinaron la viscosidad de la dispersión polimérica y el peso
molecular medio en masa de la misma manera que en el Ejemplo 1. Se
muestra la composición en el Cuadro 1, y los resultados de la
medición figuran en el Cuadro 2.
Ejemplos 8 a
12
Siguiendo el procedimiento mencionado
anteriormente en el Ejemplo 7, cada una de las composiciones
monoméricas especificadas en el Cuadro 1 fue cargada en el
recipiente de reacción para alcanzar la concentración monomérica
especificada en el Cuadro 1 y se llevó a cabo el procedimiento de
polimerización. Se obtuvieron así dispersiones poliméricas solubles
en agua (muestra 8 a muestra 12). Se muestran las composiciones en
el Cuadro 1 así como los resultados de la medición en el Cuadro
2.
Un balón separable de cuatro bocas provisto de
un termómetro, un agitador y un embudo cuentagotas fue cargado con
146,6 g de epiclorhidrina y 29,6 g de agua desionizada, se añadieron
gota a gota 123,8 g de una solución acuosa al 50% (en masa) de
dimetil-amina a 40-45ºC durante 2
horas y, a la finalización del goteo, se dejó que la reacción
continuara a 45ºC durante 1 hora y, entonces, se añadieron 29,6 g de
agua desionizada.
Luego, un balón separable provisto de un
termómetro y un agitador fue cargado con 23,3 g de
polietilén-imina (100%; peso molecular medio en
masa: 10.000) y 60,0 g de agua desionizada y, después de la
agitación, se añadieron 26,9 g del producto policatiónico de la
Síntesis del Ejemplo 1, y se dejó que la reacción continuara a 28ºC
durante 45 minutos. En ese momento, cuando la mezcla de reacción
mostró un aumento de viscosidad, se añadieron 4,5 g de ácido
sulfúrico al 75% (en masa) para terminar la reacción. Se midió el
peso molecular medio en masa y se descubrió que era de 103.000.
Un recipiente de reacción provisto de un
agitador y un sistema de control de la temperatura fue cargado con
109 g de la modificación de polietilén-imina
preparada en la Síntesis del Ejemplo 2, la cual entonces fue
neutralizada hasta un pH de la solución de 5.5 con ácido sulfúrico.
A continuación, se siguió el mismo procedimiento que en los
Ejemplos 1-6 para producir una dispersión polimérica
que comprendía partículas finas, a saber la muestra 13. Se muestra
la composición en el Cuadro 1, y los resultados de la medición
figuran en el Cuadro 2.
Un recipiente de reacción provisto de un
agitador, un tubo de entrada de nitrógeno y un sistema de control
de la temperatura fue cargado con 120,0 g de la misma solución
neutralizada acuosa de polietilén-imina que se
utilizó en el Ejemplo 1, y luego con 30 g de una solución acuosa al
60% (en masa) de ácido acrílico, 114,0 g de una solución acuosa al
50% (en masa) de acril-amida, 15,9 g de cloruro
sódico y 30,1 g de agua desionizada, seguido de agitación. Mientras
se sustituía la atmósfera del recipiente de reacción por nitrógeno,
se añadió una solución acuosa al 10% (en masa) de dihidrocloruro de
2,2'-azo-bis-(N,N'-dimetilén-isobutiro-amidina)
como iniciador de polimerización en una cantidad del 0,05% en masa
con respecto a los monómeros, y se llevó a cabo la polimerización a
36ºC con agitación durante 18 horas. Como resultado, se obtuvo una
dispersión polimérica que contenía partículas finas de polímero con
un tamaño de partícula de 10-30 \mum, a saber la
muestra 14.
Se muestra la composición en el Cuadro 1, y los
resultados de la medición figuran en el Cuadro 2.
Ejemplos Comparativos 1 a
5
Se obtuvieron las dispersiones poliméricas
solubles en agua (muestras comparativas 1 a 5) al cargar el monómero
o la composición monomérica especificada en el Cuadro 1 a la
concentración monomérica especificada en el Cuadro 1 y llevando a
cabo el procedimiento de polimerización de la misma manera mediante
la utilización, como polímero soluble en agua que constituye el
medio de dispersión con motivo de la polimerización, de un producto
de reacción de dimetil-amina/epiclorhidrina, peso
molecular de 10.000 (Ejemplo Comparativo 1), ningún polímero soluble
en agua (Ejemplos Comparativos 2 y 3),
polietilén-glicol #5.000 (Ejemplo Comparativo 4), o
un polímero de cloruro de
dimetil-dialil-amonio, peso
molecular de 100.000 (Ejemplo Comparativo 5).
Se muestran las composiciones en el Cuadro 1, y
los resultados de la medición figuran en el Cuadro 2.
Un balón separable de cuatro bocas de 500 ml
provisto de un agitador, un condensador de reflujo, un termómetro y
un tubo de entrada de nitrógeno fue cargado con 107,7 g de agua
desionizada, 26,8 g de sulfato amónico, 17,9 g de sulfato sódico,
32,7 g de ácido acrílico al 60% y 90,3 g de
acril-amida al 50% (en masa), y se neutralizó el 16
por ciento molar del ácido acrílico con 5,8 g de hidróxido sódico al
30% (en masa). Además, se añadieron 20 g de una solución acuosa al
15% (en masa) de un polímero de ácido
acril-amido-2-metil-propano-sulfónico
(90 por ciento molar neutralizado) (viscosidad de la solución de
14.500 mPa s). Luego, se introdujo nitrógeno por el tubo de entrada
de nitrógeno con agitación para eliminar el oxígeno disuelto,
durante lo cual se ajustó la temperatura interior a 30ºC por medio
de un baño de agua a temperatura constante. A los 30 minutos de
introducción de nitrógeno, se añadieron en este orden 0,6 g de
peroxodisulfato amónico al 0,1% (en masa) y 0,6 g de una solución
acuosa al 0,1% (en masa) de bisulfito amónico para iniciar la
polimerización. A las 3 horas de la iniciación de la
polimerización, se añadieron las mismas cantidades de los
iniciadores mencionados anteriormente y, además, 6 horas más tarde,
cada uno de los iniciadores fue añadido en una cantidad de 3,0 g.
Después de 15 horas, finalizó el procedimiento de reacción. La
muestra así obtenida se denomina "muestra A". En esta muestra
A, el coeficiente molar de ácido
acrílico/acril-amida era de 30:70, y la viscosidad
era de 470 mPa s. La observación microscópica reveló que las
partículas tenían un tamaño de 5-20 \mum. El peso
molecular medio en masa era de 8.000.000.
Un balón separable de cinco bocas provisto de un
agitador, un termómetro, un condensador de reflujo y un tubo de
entrada de nitrógeno fue cargado con 21,0 g de un polímero de
cloruro de dimetil-dialil-amonio
(solución acuosa al 30% (en masa), peso molecular de 200.000) (5,0%
en masa sobre la base de monómeros), 178,1 g de agua desionizada,
115,0 g de sulfato amónico, 67,4 g de una solución acuosa al 50% (en
masa) de acril-amida y 115,0 g de una solución
acuosa al 80% (en masa) de cloruro de
acriloiloxi-etil-trimetil-amonio,
y se consiguió la disolución completa. Se mantuvo la temperatura
interior a 33-35ºC y, a los 30 minutos de
sustitución del nitrógeno, se añadieron 2,5 g (0,04% en masa sobre
la base de monómeros) de una solución acuosa al 10% (en masa) de
dihidrocloruro de
2,2'-azo-bis-[2-(5-metil-2-imidazolin-2-il)-propano]
como iniciador para iniciar por este medio la polimerización. A las
2,5 horas después de la iniciación, se observó un ligero aumento en
la viscosidad pero pronto el incremento de viscosidad bajó. La
mezcla se transformó en una dispersión. A las 8 horas después de la
iniciación, se añadieron 1,3 g de la solución iniciadora anterior, y
se dejó que la polimerización continuara durante 8 horas más. Los
monómeros cargados ascendían a una concentración del 25,0% en masa
en la dispersión obtenida. El tamaño de partículas del polímero era
de 10 \mum o menos, y el coeficiente molar del monómero era de
50:50. El peso molecular medio en masa era de 6.000.000. Esta
muestra se denomina "muestra C".
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Cuadro pasa a página
siguiente)
\newpage
CUADRO
1
| DMC: | Cloruro de metacriloiloxi-etil-trimetil-amonio | |
| DMQ: | Cloruro de acriloiloxi-etil-trimetil-amonio | |
| AAC: | Ácido acrílico | |
| AAM: | Acril-amida | |
| (1 | Polímero coexistente: producto de reacción de dimetil-amina/epiclorhidrina | |
| (2 | Polímero coexistente: polietilén-glicol #5.000 | |
| (3 | Polímero coexistente: polímero de cloruro de dimetil-dialil-amonio | |
| Nivel de adición del polímero coexistente: | ||
| % sobre la base monomérica | ||
| Concentración de sal coexistente: | ||
| % en masa en la dispersión | ||
| Clase de sal coexistente: | ||
| (a) cloruro sódico, (b) sulfato sódico, | ||
| (c) sulfato amónico, (d) cloruro potásico |
\newpage
CUADRO
2
| Viscosidad de la dispersión: mPa s | |
| Peso molecular: x 10.000 |
Ejemplos 15 a
21
Se utilizó pasta de papel de calidad media que
comprendía pulpa kraft blanqueada de frondosas, pasta mecánica y
papel usado destintado (pH de 7.03, ss total del 2,20% en masa,
cenizas del 0,26% en masa) y se diluyó a una concentración de pulpa
del 0,9% en masa con agua de grifo, y se midió la velocidad de
producción mediante un medidor dinámico de vibraciones del tipo
Brit. Primero, se añadió un 2% en masa de sulfato de aluminio
líquido y luego se añadió un 0,02% en masa, con respecto a la pasta
de papel, de uno de los ejemplos 1-7 y, después, se
añadió un 0,015% en masa, con respecto a la pasta de papel, del
polímero aniónico soluble en agua (muestra A) producido tal como se
ha mencionado anteriormente (Síntesis de una dispersión polimérica
aniónica soluble en agua). Se añadieron los agentes en el orden
mencionado anteriormente a intervalos de 15 segundos, en las
condiciones de prueba indicadas a continuación, y empezó la
agitación. El pH después de la adición de todos los agentes era de
5.2. A los 30 segundos, se vertieron las aguas blancas y se
descartaron durante 10 segundos.
Luego, se recogieron las aguas blancas durante
30 segundos, y se determinó la producción total en las siguientes
condiciones. Las condiciones de agitación fueron como sigue: número
de revoluciones 1.000 rpm, criba de tela metálica de 125P
(correspondiente a 200 mesh). La velocidad total de producción
(concentración de SS) fue determinada por filtración a través de
ADVANTEC No. 2. Luego, el papel filtrante se secó e incineró a
800ºC, se pesó la ceniza, y se calculó la velocidad de producción de
la materia inorgánica. Los resultados de las mediciones anteriores
figuran en el Cuadro 3.
Ejemplos Comparativos 6 a
11
Para comparar, se llevaron a cabo pruebas
siguiendo el mismo procedimiento que en los Ejemplos
15-21 salvo que se utilizaron las muestras
comparativas 1 a 5 y el polímero catiónico soluble en agua (muestra
C) producido tal como se ha mencionado anteriormente en la Síntesis
del Ejemplo 2 y que se añadió el polímero aniónico soluble en agua
(muestra A) producido tal como se ha mencionado anteriormente
(Síntesis de una dispersión polimérica aniónica soluble en agua) en
una cantidad del 0,015% en masa con respecto a la pasta de papel. Se
muestran los resultados de la medición en el Cuadro 3.
CUADRO
3
| Producción total: % en masa; | |
| Producción de materia inorgánica: % en masa. |
Ejemplos 22 a
27
Pasta de papel para fabricar papel de buena
calidad (pasta de papel basada en LBKP, pH de 6.10, ss total del
2,4% en masa, cenizas del 0,40% en masa), que se utilizó como
muestra, fue diluida a una concentración de pulpa del 0,9% en masa
mediante agua de grifo, y se midió la velocidad de producción
mediante un medidor dinámico de vibraciones del tipo Brit. Los
aditivos utilizados fueron del 0,5% en masa, con respecto a la pasta
de papel, de almidón catiónico, el 20% en masa de carbonato cálcico
de poco peso, el 0,2% en masa de brea de colofonia neutra, el 1,0%
en masa de sulfato de aluminio, y el 0,025% en masa de cada una de
las muestras 9 a 14 especificadas anteriormente en el Cuadro 2. Se
añadieron en el orden descrito a intervalos de 15 segundos, y
empezó la agitación. El pH después de la adición de todos los
agentes era de 6.6. A los 30 segundos, se vertieron las aguas
blancas y se descartaron durante 10 segundos. Luego, se recogieron
las aguas blancas durante 30 segundos, y se determinó la producción
total en las siguientes condiciones. Las condiciones de agitación
fueron como sigue: número de revoluciones 1.000 rpm, criba de tela
metálica de 125P (correspondiente a 200 mesh). La velocidad total
de producción (concentración de SS) fue determinada por filtración a
través de ADVANTEC No. 2. Luego, el papel filtrante se secó e
incineró a 600ºC, se pesó la ceniza, y se calculó la velocidad de
producción del carbonato cálcico. Se muestran los resultados en el
Cuadro 4.
Ejemplos Comparativos 12 a
15
Para comparar, se llevaron a cabo pruebas
siguiendo el mismo procedimiento que en los Ejemplos
22-27 utilizando las muestras comparativas 3 a 5 y
el polímero catiónico soluble en agua (muestra C) producido tal como
se ha mencionado anteriormente en la Síntesis del Ejemplo 2. Se
muestran los resultados de la medición en el Cuadro 4.
\vskip1.000000\baselineskip
CUADRO
4
| Producción total: % en masa; | |
| Producción de carbonato cálcico: % en masa. |
Ejemplos 28 a
33
Se utilizó pasta de papel para fabricar papel de
mediana calidad que comprendía pasta mecánica, hojas sueltas usadas
(pH de 5.82, turbidez de 1.250 FAU, ss total del 3,05% en masa,
cenizas del 0,25% en masa, demanda en cationes de 0,715 meq/L,
potencial electrocinético de 9 mV), y se sometió la pasta de papel a
pruebas de pretratamiento. Así, se tomaron 100 mL de la pasta y se
colocaron en un agitador. Se añadieron respectivamente las muestras
1 a 3, 7, 8 y 13 especificadas anteriormente en el Cuadro 2 en una
cantidad del 0,03% en masa con respecto a los ss, y cada una de las
mezclas se agitó a 500 revoluciones por minuto durante 60 segundos.
Entonces, se filtró la totalidad de la mezcla a través de un papel
filtrante Whatman No. 41 (90 mm), se determinó la demanda en
cationes del filtrado mediante un aparato Mewtech modelo
PCD-03 y se midió la turbidez por medio de un
turbidímetro HACH modelo DR2100P. Se muestran los resultados de las
medidas en el Cuadro 5.
Ejemplos Comparativos 16 a
20
Para comparar, se llevaron a cabo pruebas
siguiendo el mismo procedimiento que en los Ejemplos 28 a 33
mediante la utilización de un polímero catiónico de tipo
policondensado [producto de reacción de
dimetil-amina/epiclorhidrina/poliamina (peso
molecular: 15.000, equivalente en cationes: 7,51 meq/g)] (muestra
comparativa 6) y las muestras comparativas 1 a 4 especificadas
anteriormente en el Cuadro 2. Se muestran los resultados de las
mediciones en el Cuadro 5.
\vskip1.000000\baselineskip
CUADRO
5
| Demanda en cationes del filtrado: meq/L, | |
| Turbidez del filtrado: FAU |
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 34 a
39
Se utilizó pasta de papel para fabricar papel de
alta calidad (pasta de papel basada en LBKP, pH de 6.10, ss total
del 2,4% en masa, cenizas del 0,40% en masa), y se diluyó a una
concentración de pulpa del 0,7% en masa con agua de grifo.
Utilizando esta pasta de papel, se elaboró papel con un peso de base
de 80 g/m^{2}. En cuanto a los aditivos, un 0,2% en masa de
almidón catiónico, un 0,25% en masa (sobre la base de pulpa seca; a
continuación lo mismo aplicará) de brea de colofonia neutra, un 1,0%
en masa de sulfato de aluminio, un 0,03% en masa de una de las
muestras 1 a 6 especificadas anteriormente en el Cuadro 2, y un
0,01% en masa del polímero catiónico soluble en agua (muestra C)
como ayuda a la producción fueron añadidos en este orden a
intervalos de 15 segundos con agitación a 300 rpm con un agitador y,
luego, se fabricó papel en una formadora de hojas estándar TAPPI.
El pH después de la adición de todos los agentes se encontraba a
alrededor de 6.8. El papel húmedo obtenido fue prensado a 3,5
Kg/m^{2} durante 5 minutos y secado a 100ºC durante 2 minutos.
Entonces se condicionó el papel a 20ºC y 65 RH y se midió su
resistencia a la tracción, se calculó la longitud de rotura (JIS P
8113), y se midieron el grado de apresto Stöckigt (JIS P 8122) y el
contenido en cenizas (residuo después de 1 hora de ignición a
800ºC). Se muestran los resultados de las mediciones en el Cuadro
6.
\newpage
Ejemplos Comparativos 21 a
24
Para comparar, se llevaron a cabo la fabricación
de papel y las mediciones siguiendo el mismo procedimiento que en
los Ejemplos 34 a 39 y mediante la utilización de las muestras
comparativas 3 a 5 y el polímero catiónico de tipo policondensado
[producto de reacción de
dimetil-amina/epiclorhidrina/poliamina (peso
molecular: 15.000, equivalente en cationes: 7,51 meq/g)] (muestra
comparativa 6). Se muestran los resultados de las mediciones en el
Cuadro 6.
\vskip1.000000\baselineskip
CUADRO
6
| Grado de apresto Stöckigt: segundos; | |
| Longitud de rotura: Km; | |
| Cenizas en el papel: % en masa. |
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 40 a
47
Se disgregaron unos periódicos aplastados para
producir una dispersión al 2% (en masa) seguido del refinado hasta
un valor de refino (CSF) estándar canadiense de 180 mL. Se diluyó
esta dispersión hasta un 0,4% en masa, y se sometió la dilución a
pruebas de refino. La dispersión preparada al 0,4% (en masa) se
colocó en un cilindro medidor de 1.000 mL, se añadió un 2,0% en
masa de sulfato de aluminio líquido, se agitó la mezcla resultante
mediante la inversión del cilindro medidor 5 veces, se añadió un
0,03% en masa, con respecto a la masa de papel usado seco, de una
de las muestras 7 a 14 especificadas anteriormente en el Cuadro 2, y
luego se agitó la mezcla mediante inversión del cilindro medidor 5
veces y entonces se cargó en un probador CSF para la medición del
refino. A continuación, la pulpa que quedaba en la malla del
probador CSF fue transferida a un tubo de centrifugación de doble
fondo con una tela filtrante de 100 mesh extendida en el fondo, y se
deshidrató la pulpa mediante una centrifugadora digital a 3.000 rpm
durante 5 minutos (imaginándose un rodillo manchón desgotador en
una máquina de fabricación de papel). Se midió la masa de la pulpa
deshidratada y, después de 20 horas de secado a 105ºC, se midió la
masa de nuevo. Entonces, se inflamó la pulpa a 800ºC durante 2
horas, y se determinó la velocidad de producción de cenizas
mediante la medición de la masa de la materia inorgánica. Se
muestran los resultados de las mediciones en el Cuadro 7.
\newpage
Ejemplos Comparativos 25 a
28
Para comparar, se llevaron a cabo pruebas de la
misma manera que en los Ejemplos 40-47 excepto que
se utilizaron las muestras comparativas 3 a 5 especificadas
anteriormente en el Cuadro 2. Al mismo tiempo, la
polietilén-imina (peso molecular: 50.000) (muestra
comparativa 7) fue sometida también a prueba de la misma manera que
en los Ejemplos 40-47. Los resultados de las
mediciones figuran en el Cuadro 7.
\vskip1.000000\baselineskip
CUADRO
7
| Refino: mL; | |
| Contenido de agua en la pulpa: % en masa; | |
| Producción de cenizas: % en masa. |
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 48 a
55
Se utilizó fango en exceso procedente de la
planta química como agua de prueba (valores analíticos: pH de 6.94,
ss total 23.150 mg/L). Se colocó una parte de 200 mL de fango en un
cubilete de plástico, se añadió un 0,3% en masa, con respecto a la
materia sólida del fango, de una de las muestras 1 a 6 especificadas
anteriormente en el Cuadro 2, se agitó cada mezcla mediante 10
repeticiones de transferencia
cubilete-a-cubilete y luego se
filtró a través de una tela filtrante T-1179L (de
nylon), y se midió la cantidad de filtrado después de 30 segundos.
Además, el fango después de la filtración fue deshidratado a una
presión de prensado de 2 Kg/m^{2} durante 1 minuto. Luego, se
comprobó por observación visual la torta en cuanto a su capacidad de
descortezamiento de la tela filtrante, y se midió el contenido de
agua en la torta (20 horas de secado a 105ºC). Se muestran los
resultados de las mediciones en el Cuadro 8.
Ejemplos Comparativos 29 a
32
Se llevaron a cabo las pruebas de la misma
manera que en los Ejemplos 48 a 55 mediante la utilización de las
muestras comparativas 3 a 5 especificadas anteriormente en el Cuadro
2 y un polvo floculante de polímero catiónico (copolímero de
cloruro de
metacriloiloxi-etil-trimetil-amonio/acril-amida
= 40/60 por ciento molar de copolímero, peso molecular: 7.000.000)
(muestra comparativa 8). Se muestran los resultados de las
mediciones en el Cuadro 8.
CUADRO
8
| Cantidad de filtrado después de 30 segundos: ml; | |
| Contenido de agua en la torta: % en masa; | |
| Capacidad de descortezamiento de la tela filtrante: mejor en el orden A > B > C- |
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 56 a
62
Se utilizó fango en exceso procedente de una
planta de fabricación alimenticia como agua de prueba (valores
analíticos: pH de 6.49, ss total 22.300 mg/L). Se colocó una parte
de 200 mL de fango en un cubilete de plástico, se añadió un 0,3% en
masa, con respecto a la materia sólida del fango, de una de las
muestras 1 a 6 especificadas anteriormente en el Cuadro 2, y se
agitó cada mezcla mediante 10 repeticiones de transferencia
cubilete-a-cubilete. Luego se
añadió un 0,15% en masa, con respecto a los sólidos del fango, del
polímero aniónico soluble en agua (muestra A) producido tal como se
ha mencionado anteriormente (Síntesis de una dispersión polimérica
aniónica soluble en agua), y se agitó la mezcla mediante 10
repeticiones de transferencia
cubilete-a-cubilete y, entonces, se
filtró a través de una tela filtrante T-1179L (de
nylon), y se midió la cantidad de filtrado después de 30 segundos.
Además, el fango después de la filtración fue deshidratado a una
presión de prensado de 2 Kg/m^{2} durante 1 minuto. Luego, se
comprobó por observación visual la torta en cuanto a su capacidad de
descortezamiento de la tela filtrante, y se midió el contenido de
agua en la torta (20 horas de secado a 105ºC). Se muestran los
resultados de las mediciones en el Cuadro 9.
Ejemplos Comparativos 33 a
37
Se llevaron a cabo las pruebas de la misma
manera que en los Ejemplos 56-62 mediante la
utilización de las muestras comparativas 3 a 5 especificadas
anteriormente en el Cuadro 2, de un polvo floculante de polímero
catiónico (polímero de cloruro de
metacriloiloxi-etil-trimetil-amonio,
peso molecular: 5.000.000) (muestra comparativa 9), y del polímero
catiónico soluble en agua (muestra C) producido tal como se ha
descrito anteriormente (Síntesis de una dispersión polimérica
catiónica soluble en agua), cada uno en combinación con el polímero
aniónico soluble en agua (muestra A) producido tal como se ha
descrito anteriormente (Síntesis de una dispersión polimérica
aniónica soluble en agua). Se muestran los resultados de las
mediciones en el Cuadro 9.
CUADRO
9
| Capacidad de descortezamiento de la tela filtrante: mejor en el orden A > B > C. | |
| Cantidad de filtrado después de 30 segundos: ml; | |
| Contenido de agua en la torta: % en masa |
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 63 a
68
Se utilizó fango procedente de una papelera (pH
de 6.05, ss total 25.500 mg/L) como agua de prueba y se sometió a
la prueba de deshidratación. Se colocó una parte de 200 mL de fango
en un cubilete de plástico, se añadió un 0,15% en masa, con
respecto a la materia sólida seca, de una de las muestras 5, 6, 9,
10, 12 y 14 especificadas anteriormente en el Cuadro 2, se agitó
cada mezcla mediante 10 repeticiones de transferencia
cubilete-a-cubilete y luego se
filtró a través de una tela filtrante T-1179L (de
nylon), y se midió la cantidad de filtrado después de 30 segundos.
Además, el fango después de la filtración fue deshidratado a una
presión de prensado de 4 Kg/m^{2} durante 1 minuto. Luego, se
comprobó la torta en cuanto a su capacidad de descortezamiento de la
tela filtrante, y se midió el contenido de agua en la torta (20
horas de secado a 105ºC). Se muestran los resultados de las
mediciones en el Cuadro 10.
Ejemplos Comparativos 38 a
40
Se llevaron a cabo las pruebas de la misma
manera que en los Ejemplos 63-68 mediante la
utilización de las muestras comparativas 4 y 5 especificadas
anteriormente en el Cuadro 2 y de un floculante polimérico catiónico
(copolímero de cloruro de
acriloiloxi-etil-trimetil-amonio/acril-amida
= 20/80 (por ciento molar), peso molecular: 7.500.000) (muestra
comparativa 10). Se muestran los resultados de las mediciones en el
Cuadro 10.
\newpage
CUADRO
10
| Cantidad de filtrado después de 30 segundos: ml; | |
| Contenido de agua en la torta: % en masa | |
| Capacidad de descortezamiento de la tela filtrante: mejor en el orden A > B > C. |
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 69 a
74
Se utilizó el mismo fango procedente de una
papelera (pH de 6.05, ss total 25.500 mg/L) que él utilizado en los
Ejemplos 63-68 y se sometió a la prueba de
deshidratación. Se colocó una parte de 200 mL de fango en un
cubilete de plástico, se añadió un 0,15% en masa, con respecto a la
materia sólida del fango, de una de las muestras 1, 2, 4, 7, 10 y
13 especificadas anteriormente en el Cuadro 2, y se agitó cada
mezcla mediante 10 repeticiones de transferencia
cubilete-a-cubilete. Luego se añadió
un 0,1% en masa, con respecto a la materia sólida del fango, de
polímero aniónico soluble en agua (muestra A) producido tal como se
ha mencionado anteriormente (Síntesis de una dispersión polimérica
aniónica soluble en agua), y se agitó la mezcla mediante 10
repeticiones de transferencia
cubilete-a-cubilete y, entonces, se
filtró a través de una tela filtrante T-1179L (de
nylon), y se midió la cantidad de filtrado después de 30 segundos.
Además, el fango después de la filtración fue deshidratado a una
presión de prensado de 2 Kg/m^{2} durante 1 minuto. Luego, se
comprobó por observación visual la torta en cuanto a su capacidad
de descortezamiento de la tela filtrante, y se midió el contenido de
agua en la torta (20 horas de secado a 105ºC). Se muestran los
resultados de las mediciones en el Cuadro 11.
Ejemplos Comparativos 41 a
45
Se llevaron a cabo las pruebas de la misma
manera que en los Ejemplos 69-74 mediante la
utilización de las muestras comparativas 1 a 3 especificadas
anteriormente en el Cuadro 2, del polvo floculante del polímero
catiónico anteriormente mencionado (polímero de cloruro de
metacriloiloxi-etil-trimetil-amonio,
peso molecular: 5.000.000) (muestra comparativa 9), y del polímero
catiónico soluble en agua (muestra C) producido tal como se ha
descrito anteriormente (Síntesis de una dispersión polimérica
catiónica soluble en agua), cada uno en combinación con el polímero
aniónico soluble en agua (muestra A) producido tal como se ha
descrito anteriormente (Síntesis de una dispersión polimérica
aniónica soluble en agua). Se muestran los resultados de las
mediciones en el Cuadro 11.
\newpage
CUADRO
11
| Cantidad de filtrado después de 30 segundos: ml; | |
| Contenido de agua en la torta: % en masa | |
| Capacidad de descortezamiento de la tela filtrante: mejor en el orden A > B > C. |
\vskip1.000000\baselineskip
La dispersión polimérica soluble en agua de la
invención puede ser producida fácilmente en forma de dispersión por
medio del método de producción de la invención. La dispersión
polimérica soluble en agua así obtenida de la invención es
excelente en la estabilidad durante el almacenamiento, muestra buena
fluidez y solubilidad y puede ser añadida a la pasta de papel antes
de la fabricación del papel para el pretratamiento de la misma para
mejorar por este medio el refino, grado de apresto y producción.
También se puede añadir al fango orgánico o al fango procedente de
las papeleras para favorecer el tratamiento de deshidratación
después de la floculación. Su utilidad industrial es por lo tanto
enorme.
Claims (17)
1. Una dispersión polimérica soluble en agua en
la cual un polímero soluble en agua que tiene al menos un tipo de
ionicidad seleccionado entre la cationicidad, anfotericidad, no
ionicidad y anionicidad y que tiene lugar en forma de partículas
finas con un tamaño de partículas no superior a 100 \mum y una
polialquilén-imina y/o una
polialquilén-imina modificada en forma de sal de
sulfato coexisten, si es necesario junto con una cantidad requerida
de una sal inorgánica soluble en agua.
2. Una dispersión polimérica soluble en agua
según la Reivindicación 1, caracterizada porque el polímero
soluble en agua que tiene al menos un tipo de ionicidad seleccionado
entre dicha cationicidad y dicha anfotericidad y que se presenta en
forma de finas partículas es producido por polimerización con
dispersión de un monómero (o mezcla de monómeros) que comprende del
5 al 100 por ciento molar de un monómero representado por la fórmula
general (1) y/o (2) dadas a continuación, del 0 al 50 por ciento
molar de un monómero representado por la fórmula general (3) dada a
continuación y del 0 al 95 por ciento molar de un monómero no iónico
soluble en agua con agitación en presencia de dicha
polialquilén-imina y/o
polialquilén-imina modificada en forma de sal de
sulfato, si es necesario además en presencia de una cantidad
requerida de una sal inorgánica soluble en agua.
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula general
(1)
(En la fórmula general (1), R_{1} es un átomo
de hidrógeno o un grupo metilo, R_{2} y R_{3} pueden ser iguales
o distintos y cada uno es un grupo alquilo o alcoxilo que contiene
de 1 a 3 átomos de carbono o un grupo bencilo, R_{4} es un átomo
de hidrógeno, un grupo alquilo o alcoxilo que contiene de 1 a 3
átomos de carbono o un grupo bencilo. A representa un átomo de
oxígeno o NH, B representa un grupo alquileno o alcoxileno que
contiene de 2 a 4 átomos de carbono, y X_{1} representa un
anión).
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula general
(2)
(En la fórmula general (2), R_{5} representa
un átomo de hidrógeno o un grupo metilo, cada uno de R_{6} y
R_{7} representa un grupo alquilo o alcoxilo que contiene de 1 a 3
átomos de carbono o un grupo bencilo, y X_{2} representa un
anión).
Fórmula general
(3)
(En la fórmula general (3), R_{8} representa
un átomo de hidrógeno, un grupo metilo o un grupo
carboxi-metilo, Q representa SO_{3},
C_{6}H_{4}SO_{3},
CONHC(CH_{3})_{2}CH_{2}SO_{3},
C_{6}H_{4}COO o COO, R_{9} representa un átomo de hidrógeno o
COOY_{2}, e Y_{1} o Y_{2} representa un átomo de hidrógeno o
un catión).
3. Una dispersión polimérica soluble en agua
según la Reivindicación 1, caracterizada porque el polímero
soluble en agua que tiene al menos un tipo de ionicidad seleccionado
entre dicha anionicidad y dicha no ionicidad y que se presenta en
forma de finas partículas es producido por polimerización con
dispersión de una composición monomérica (mezcla) que comprende al
menos un monómero seleccionado entre los monómeros representados por
la fórmula general (3) dada anteriormente y los monómeros no iónicos
solubles en agua en presencia de dicha
polialquilén-imina y/o
polialquilén-imina modificada en forma de sal de
sulfato, si es necesario además en presencia de una cantidad
requerida de una sal inorgánica soluble en agua.
4. Una dispersión polimérica soluble en agua
según cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 3, caracterizada
porque dicha polialquilén-imina modificada tiene una
unidad estructural representada por la fórmula general (4) y/o (5)
presentadas a continuación.
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula general
(4)
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula general
(5)
\vskip1.000000\baselineskip
(En las fórmulas generales (4) y (5), p es un
número entero de 0 a 20, cada uno de R_{10} a R_{17} representa
un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo o hidroxialquilo que
contiene de 1 a 3 átomos de carbono o un grupo bencilo, y cada uno
de X_{3} a X_{6} es un anión).
5. Una dispersión polimérica soluble en agua
según cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 4, caracterizada
porque dicha polialquilén-imina modificada comprende
el producto de reacción a partir de una
polialquilén-imina o una mezcla de una
polialquilén-imina y una poliamina y una sustancia
policatiónica representada por la fórmula general (6) y/o (7) que
figuran a continuación.
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula general
(6)
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula general
(7)
(En las fórmulas generales (6) y (7), P es un
grupo epoxi o un grupo halohidrina, p es un número entero de 0 a 20,
cada uno de R_{18} a R_{26} es un átomo de hidrógeno, un grupo
alquilo o hidroxialquilo que contiene de 1 a 3 átomos de carbono o
un grupo bencilo, y cada uno de X_{7} a X_{10} es un anión).
6. Una dispersión polimérica soluble en agua
según cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 4, caracterizada
porque dicha polialquilén-imina modificada es
degradada por medio de una sustancia policatiónica representada por
la fórmula general (6) dada anteriormente.
7. Una dispersión polimérica soluble en agua
según cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 6, caracterizada
porque la polialquilén-imina es
polietilén-imina.
8. Una dispersión polimérica soluble en agua
según cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 7, caracterizada
porque la polialquilén-imina y/o la
polialquilén-imina modificada asciende al 20 hasta
el 200% en masa con respecto al polímero soluble en agua que tiene
al menos un tipo de ionicidad seleccionado entre dicha cationicidad,
dicha anfotericidad, dicha no ionicidad y dicha anionicidad.
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula general
(7)
\vskip1.000000\baselineskip
(En las fórmulas generales (6) y (7), P es un
grupo epoxi o un grupo halohidrina, p es un número entero de 0 a 20,
cada uno de R_{18} a R_{26} es un átomo de hidrógeno, un grupo
alquilo o hidroxialquilo que contiene de 1 a 3 átomos de carbono o
un grupo bencilo, y cada uno de X_{7} a X_{10} es un anión).
9. Un método para producir dispersiones
poliméricas solubles en agua, caracterizado porque una
dispersión de finas partículas de un polímero que tiene al menos un
tipo de ionicidad seleccionado entre la cationicidad y la
anfotericidad es producido mediante la sujeción de un monómero (o
mezcla de monómeros) que comprende del 5 al 100 por ciento molar de
un monómero representado por la fórmula general (1) y/o (2) que
figura a continuación, del 0 al 50 por ciento molar de un monómero
representado por la fórmula general (3) que se presenta a
continuación y del 0 al 95 por ciento molar de un monómero no iónico
soluble en agua, a la polimerización con dispersión con agitación en
presencia de una polialquilén-imina y/o una
polialquilén-imina modificada en forma de sulfato,
si es necesario además en presencia de una cantidad requerida de una
sal inorgánica soluble en agua.
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula general
(1)
\vskip1.000000\baselineskip
(En la fórmula general (1), R_{1} es un átomo
de hidrógeno o un grupo metilo, R_{2} y R_{3} pueden ser iguales
o distintos y cada uno es un grupo alquilo o alcoxilo que contiene
de 1 a 3 átomos de carbono o un grupo bencilo, R_{4} es un átomo
de hidrógeno, un grupo alquilo o alcoxilo que contiene de 1 a 3
átomos de carbono o un grupo bencilo. A representa un átomo de
oxígeno o NH, B representa un grupo alquileno o alcoxileno que
contiene de 2 a 4 átomos de carbono, y X_{1} representa un
anión).
Fórmula general
(2)
(En la fórmula general (2), R_{5} representa
un átomo de hidrógeno o un grupo metilo, cada uno de R_{6} y
R_{7} representa un grupo alquilo o alcoxilo que contiene de 1 a 3
átomos de carbono o un grupo bencilo, y X_{2} representa un
anión).
Fórmula general
(3)
(En la fórmula general (3), R_{8} representa
un átomo de hidrógeno, un grupo metilo o un grupo
carboxi-metilo, Q representa SO_{3},
C_{6}H_{4}SO_{3},
CONHC(CH_{3})_{2}CH_{2}SO_{3},
C_{6}H_{4}COO o COO, R_{9} representa un átomo de hidrógeno o
COOY_{2}, e Y_{1} o Y_{2} representa un átomo de hidrógeno o
un catión).
10. Un método para producir dispersiones
poliméricas solubles en agua, caracterizado porque una
dispersión de partículas finas de un polímero que tiene al menos un
tipo de ionicidad seleccionado entre la anionicidad y la no
ionicidad es producida mediante la sujeción de una composición
monomérica (mezcla) que comprende al menos un monómero seleccionado
entre los monómeros representados por la fórmula general (3) que se
presenta a continuación y los monómeros no iónicos solubles en agua,
a la polimerización con dispersión con agitación en presencia de una
polialquilén-imina y/o una
polialquilén-imina modificada en forma de sal de
sulfato, si es necesario además en presencia de una cantidad
requerida de una sal inorgánica soluble en agua.
Fórmula general
(3)
(En la fórmula general (3), R_{8} representa
un átomo de hidrógeno, un grupo metilo o un grupo
carboxi-metilo, Q representa SO_{3},
C_{6}H_{4}SO_{3},
CONHC(CH_{3})_{2}CH_{2}SO_{3},
C_{6}H_{4}COO o COO, R_{9} representa un átomo de hidrógeno o
COOY_{2}, e Y_{1} o Y_{2} representa un átomo de hidrógeno o
un catión).
11. Un método para utilizar la dispersión
polimérica soluble en agua según cualquiera de las Reivindicaciones
1 a 8, caracterizado porque se añade la dispersión polimérica
soluble en agua a la pasta de papel antes de la fabricación del
papel para el pretratamiento de la misma.
12. Un método para utilizar la dispersión
polimérica soluble en agua según cualquiera de las Reivindicaciones
1 a 8, caracterizado porque se añade la dispersión polimérica
soluble en agua a la pasta de papel antes de la fabricación del
papel para mejorar por este medio el refino del mismo.
13. Un método para utilizar la dispersión
polimérica soluble en agua según cualquiera de las Reivindicaciones
1 a 8, caracterizado porque se añade la dispersión polimérica
soluble en agua a la pasta de papel antes de la fabricación del
papel, en la cual un agente de apresto coexiste, para mejorar por
este medio el grado de apresto.
14. Un método para utilizar la dispersión
polimérica soluble en agua según cualquiera de las Reivindicaciones
1 a 8, caracterizado porque se añade la dispersión polimérica
soluble en agua a la pasta de papel antes de la fabricación del
papel para mejorar por este medio la producción, seguida de la
fabricación de papel.
15. Un método para utilizar la dispersión
polimérica soluble en agua según cualquiera de las Reivindicaciones
1 a 8, caracterizado porque se añade la dispersión polimérica
soluble en agua a la pasta de papel antes de la fabricación del
papel en combinación con una sustancia aniónica orgánica y/o
inorgánica para mejorar por este medio la producción, seguida de la
fabricación de papel.
16. Un método para utilizar la dispersión
polimérica soluble en agua según cualquiera de las Reivindicaciones
1 a 8, caracterizado porque se añade la dispersión polimérica
soluble en agua al cieno orgánico o fango procedente de la papelera
para provocar la floculación, seguida de la deshidratación por medio
del equipo de deshidratación.
17. Un método para utilizar la dispersión
polimérica soluble en agua según cualquiera de las Reivindicaciones
1 a 8, caracterizado porque se añade la dispersión polimérica
soluble en agua al cieno orgánico o fango procedente de la papelera
en combinación con un polímero aniónico o anfótero soluble en agua
para provocar la floculación, seguida de la deshidratación por medio
del equipo de deshidratación.
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