ES2290138T3 - Pasta y floculante compuestos de sol de alumina acuosa acida para fabricar papel. - Google Patents
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Abstract
Un método de fabricación de papel o cartón que comprende las siguientes etapas: a) incorporar, como mínimo, un sol de alúmina acuosa ácida y un aditivo con micropartículas de hectorita sintética a la pasta para fabricar papel de modo tal de formar una pasta tratada y b) convertir la pasta tratada en papel o cartón, en la que dicho sol de alúmina acuosa ácida contiene partículas secundarias alargadas de 50 nm a 300 nm aproximadamente en un solo plano y que se forman mediante la coagulación de lado a lado de partículas primarias con forma de placa rectangular que en uno de sus laterales tienen una longitud de 10 nm a 30 nm aproximadamente cuando se las observa con un microscopio electrónico; que dicho sol de alúmina acuosa ácida está compuesto por partículas que tienen estructura de boehmita de hidrato de alúmina; y que se añade dicho sol de alúmina acuosa ácida en cantidades de 0,01% a 0,5% aproximadamente por peso, según sea el peso de sólidos secos tanto del sol como de la pasta.
Description
Pasta y floculante compuestos de sol de alúmina
acuosa ácida para fabricar papel.
La presente invención se refiere a las pastas
para fabricar papel, a los procesos para fabricar papel en los que
se utilizan dichas pastas y a los productos de papel y cartón
fabricados con ellas. En especial, la presente invención se refiere
al tratamiento de las pastas para fabricar papel con un sistema de
agente favorecedor de la retención con un contenido mínimo de dos
micropartículas.
Se han añadido micropartículas y otras materias
granulosas a las pastas para fabricar papel como agentes
favorecedores de la retención. Por ejemplo, en la Patente de EE.
UU. N.° 4.798.653 otorgada a Rushmere se describe una pasta en
suspensión para fabricar papel que incluye fibras de celulosa y una
combinación de dos componentes de poliacrilamida aniónica y sol de
sílice coloidal catiónico.
Uno de los problemas qué presentan los soles con
micropartículas que se han utilizado en las pastas para fabricar
papel es su inestabilidad. Debido a la inestabilidad de los soles
utilizados en las pastas para fabricar papel, éstos generalmente se
producen in situ a fin de entregarlos en forma inmediata
para el proceso de fabricación de papel. Se necesita un agente
favorecedor estable de la retención para los soles con
micropartículas utilizados en el proceso de fabricación de papel
que pueda producirse fuera de planta, que presente una duración de
almacenamiento prolongada y que se pueda enviar a una fábrica de
papel para su utilización inmediata o futura en el proceso de
fabricación del papel.
También se necesita una pasta que presente mejor
retención de las fibras muy cortas e incluso mejor resistencia a
los esfuerzos cortantes que se producen durante el proceso de
fabricación de papel. Esta pasta debe poder utilizarse para fabricar
productos de papel o cartón con mejores características de
resistencia mecánica.
La presente invención se refiere al uso de un
sol de alúmina acuosa ácida y un aditivo con micropartículas de
hectorita sintética como agente favorecedor de la retención en una
pasta o pasta en suspensión para fabricar papel. Preferentemente,
el sol de alúmina acuosa ácida deberá tener un pH de 3 a 6
aproximadamente. El sol deberá tener partículas secundarias
alargadas de 50 nm a 300 nm aproximadamente en un solo plano y que
se formen mediante la coagulación de lado a lado de partículas
primarias con forma de placa rectangular que en uno de sus
laterales tengan una longitud de 10 nm a 30 nm aproximadamente
cuando se las observa con un microscopio electrónico. El sol de
alúmina acuosa ácida deberá ser preferentemente muy estable, tener
una duración de almacenamiento prolongada o poder producirse fuera
de obra para después enviarlo a la fábrica de papel -o reunir los
tres requisitos. La pasta o pasta en suspensión también puede
contener o ser tratada con: como mínimo, un coagulante, como
mínimo, un floculante, como mínimo, una carga, como mínimo, una
poliacrilamida, como mínimo, un almidón catiónico u otros aditivos
convencionales para pasta. Con la pasta o pasta en suspensión
obtenida se conformará una hoja húmeda que tendrá mejores
propiedades de retención en comparación con una hoja húmeda hecha
con pasta tratada en forma convencional. Después del desgote y
secado, el papel o cartón obtenido deberá preferentemente presentar
una opacidad excelente u otras propiedades físicas deseables.
Según ejecuciones de esta invención, el sol de
alúmina acuosa ácida empleado en las pastas para fabricar papel de
la presente invención también puede utilizarse para tratar aguas
residuales y colorantes textiles.
Ha de entenderse que tanto la descripción
general anterior como la siguiente descripción detallada son
únicamente ilustrativas y aclaratorias a fin de explicar con más
detalles la presente invención según las reivindicaciones. Los
dibujos adjuntos, que se han incorporado y forman parte de esta
solicitud, representan varias ejecuciones ilustrativas de la
presente invención y, junto con la descripción, sirven para
explicar los principios de ésta.
La Figura 1 es un diagrama de flujo que muestra
un proceso de fabricación de papel según una ejecución de la
presente invención.
La Figura 2 es un diagrama de flujo que muestra
un proceso de fabricación de papel según otra ejecución de la
presente invención.
La Figura 3 es un diagrama de flujo que muestra
un proceso de fabricación de papel según otra ejecución de la
presente invención.
La presente invención se refiere al uso de, cómo
mínimo, un sol de alúmina acuosa ácida y un aditivo con
micropartículas de hectorita sintética como agente favorecedor de
la retención en la pasta para fabricar papel. Los productos de
papel y cartón fabricados según el método deberán presentar
preferentemente una opacidad excelente u otras propiedades físicas
deseables. Las hojas de pasta con las que se fabriquen los
productos de papel y cartón deberán presentar preferentemente un
excelente desgote, una excelente retención de las fibras muy cortas
de la pasta o ambas propiedades.
El sol de alúmina acuosa ácida deberá tener
partículas secundarias alargadas, preferentemente de 50 nm a 300 nm
aproximadamente en un solo plano y que se formen mediante la
coagulación de lado a lado de partículas primarias con forma de
placa rectangular que en uno de sus laterales tengan
preferentemente una longitud de 10 nm a 30 nm aproximadamente
cuando se las observa con un microscopio electrónico.
Los soles estables de alúmina acuosa ácida
preferidos de este tipo pueden hacerse preferentemente por varios
procesos. Un proceso ilustrativo incluye las siguientes etapas: (A)
añadir un álcali a un sol de alúmina acuosa que contenga partículas
coloidales fibrosas de un hidrato de alúmina amorfa para producir
una mezcla de reacción con un pH de 9 a 12 aproximadamente, (B)
someter la mezcla de reacción obtenida en la etapa (A) a un
tratamiento hidrotérmico a una temperatura de 110°C a 250°C
aproximadamente para producir una suspensión acuosa que contenga un
hidrato de alúmina que tenga estructura de boehmita y (C)
desalinizar la suspensión acuosa obtenida en la etapa (B) mediante
la adición de agua y un ácido a través de ultrafiltración para
formar un sol de alúmina acuosa ácida con un pH de 3 a 6
aproximadamente.
Un sol de alúmina acuosa ácida estable está
compuesto por partículas con estructura de boehmita de hidrato de
alúmina, donde el sol estable de alúmina acuosa ácida contiene
partículas secundarias alargadas de 50 nm a 300 nm aproximadamente
en un solo plano y que se forman mediante la coagulación de lado a
lado de partículas primarias con forma de placa rectangular que en
uno de sus laterales tienen una longitud de 10 nm a 30 nm
aproximadamente cuando se las observa con un microscopio
electrónico. El proceso comprende las siguientes etapas: (a) añadir
un álcali a un sol de alúmina acuosa que contenga partículas
coloidales fibrosas de un hidrato de alúmina amorfa para producir
una mezcla de reacción que tenga un pH de 9 a 12 aproximadamente,
(b) someter la mezcla de reacción obtenida en la etapa (a) a un
tratamiento hidrotérmico a una temperatura de 110°C a 250°C
aproximadamente para producir un suspensión acuosa que contenga un
hidrato de alúmina con estructura de boehmita y (c) poner en
contacto una resina ácida de intercambio catiónico de tipo
hidrógeno y una resina de intercambio aniónico de base fuerte tipo
hidroxilo con la suspensión acuosa obtenida en la etapa (b) para
formar un sol de alúmina acuosa ácida con un pH de 3 a 6
aproximadamente.
De acuerdo con otro proceso ilustrativo para la
producción de hidrato de aluminato con estructura de boehmita y un
sol estable de alúmina acuosa ácida que contenga partículas
secundarias alargadas de 50 nm a 300 nm aproximadamente en un solo
plano y que se formen mediante la coagulación de lado a lado de
partículas primarias con forma de placa rectangular que en uno de
sus laterales tengan una longitud de 10 nm a 30 nm aproximadamente
cuando se las observa con un microscopio electrónico, el proceso
comprende las siguientes etapas: (A) añadir un álcali a un sol de
alúmina acuosa que contenga partículas coloidales fibrosas de un
hidrato de alúmina amorfa para producir una mezcla de reacción con
un pH de 9 a 12 aproximadamente,(B) desalinizar la mezcla de
reacción obtenida en la etapa (A) mediante la adición de agua a
través de una filtración por torta para formar una mezcla de
reacción desalinizada con un pH de 9 a 12 aproximadamente, (C)
someter la mezcla de reacción desalinizada obtenida en la etapa (B)
a un tratamiento hidrotérmico a una temperatura de 110°C a 250°C
aproximadamente para producir una suspensión acuosa que contenga un
hidrato de alúmina con estructura de boehmita y (D) añadir un ácido
a la suspensión acuosa obtenida en la etapa (C) para formar un sol
de alúmina acuosa ácida con un pH de 3 a 6 aproximadamente.
De acuerdo con otro proceso ilustrativo de
producción de sol estable de alúmina acuosa ácida de alta
concentración, el proceso comprende dispersar mecánicamente el sol
estable de alúmina acuosa ácida obtenido en cualquiera de los
procesos ilustrativos anteriores y concentrar dicho sol.
Los soles estables de alúmina acuosa ácida
ilustrativos que se pueden utilizar como agentes favorecedores de
la retención de acuerdo con la presente invención y los procesos
para fabricarlos están descritos, por ejemplo, en la Patente de EE.
UU. N.° 5.989.515 otorgada a Wantanabe et al.
Se puede añadir la cantidad de sol de alúmina
acuosa ácida que sea necesaria para, mejorar la retención de
fibras muy cortas cuando la pasta o pasta en suspensión está
conformada como una hoja o banda húmeda. Preferentemente, se deberá
añadir, como mínimo, una cantidad de sol de alúmina acuosa ácida de
0,05 libras (22,68 g) por tonelada de pasta de madera, según sea el
peso de sólidos secos tanto del sol como de la pasta de madera o
de la pasta. Sería preferible una cantidad mínima de 0,2 libras
(90,72 g) por tonelada de pasta de madera y, aún más conveniente,
una cantidad de 0,3 libras (136,08 g) a 5,0 libras (2,27 Kg.)
aproximadamente de sol de alúmina acuosa ácida por tonelada de
pasta de madera, según sea el peso de sólidos secos tanto del sol
como de la pasta de madera. Se deberá añadir una cantidad de sol
de alúmina acuosa ácida de aproximadamente 0,01% a 0,5% por peso,
según sea el peso de sólidos secos tanto del sol como de la pasta
de madera o de la pasta. A los efectos de la solicitud de esta
patente, los términos "pasta", "pasta en suspensión" y
"pasta de madera" se utilizan de manera intercambiable.
De acuerdo con la presente invención, se puede
añadir el sol de alúmina acuosa ácida como agente favorecedor de
la retención antes o después de etapas de esfuerzo cortante
importantes en el proceso de fabricación de papel. Si el sistema de
fabricación de papel incluye una tina de máquina, una tina de pasta
en suspensión o ambas, el agente favorecedor de la retención se
deberá añadir preferentemente después de la tina de máquina o tina
de pasta en suspensión. Se pueden lograr propiedades buenas en la
fabricación de papel aún si se añade el sol de alúmina acuosa ácida
después de la última etapa de esfuerzo cortante importante en su
proceso de fabricación. Preferentemente, se deberá añadir el sol de
alúmina acuosa ácida después de haber añadido un coagulante
polimérico a la pasta y después de, como mínimo, una etapa de
esfuerzo cortante importante en el proceso de fabricación de
papel.
La pasta o pasta en suspensión puede ser de
cualquier tipo convencional y, por ejemplo, puede contener fibras
de celulosa en un medio acuoso, preferentemente en una
concentración, como mínimo, de 50% por peso, según sea el contenido
total de sólidos secos en la pasta o pasta de madera. Se puede
añadir el sol a muchos tipos distintos de pasta o pasta en
suspensión, o a combinaciones de ambas. Por ejemplo, la pasta puede
comprender pasta virgen, reciclada o ambas, tal como pasta de
sulfito virgen, pasta de papel recuperado, pasta Kraft de
frondosas, pasta Kraft de coníferas, mezclas de estas pastas u
otras del estilo.
Se puede añadir el agente favorecedor de la
retención a la pasta o pasta en suspensión antes de colocarla sobre
la tela para fabricar papel. Se ha comprobado que la pasta o pasta
en suspensión que contiene un agente favorecedor de la retención
presenta una deshidratación buena durante la formación de la banda
de papel sobre la tela y una retención deseablemente alta de fibras
muy cortas y cargas en los productos de la banda de papel en las
condiciones de esfuerzo cortante alto que se aplican a la pasta o
pasta en suspensión.
Además del sol de alúmina acuosa ácida que se
utiliza como agente favorecedor de la retención de acuerdo con la
presente invención, la pasta o pasta en suspensión contiene además,
como otras micropartículas, un aditivo con micropartículas de
hectorita sintética. El otro aditivo con micropartículas puede ser
una hectorita, bentonita, zeolita, un sol de alúmina no ácida, en
todos los casos natural o sintético, o cualquier aditivo granuloso
convencional, según lo que conocen los expertos en este campo.
Entre los aditivos con micropartículas de
hectorita sintética ilustrativos se incluyen el LAPONITE,
disponible en Laporte Industries y las micropartículas sintéticas
descritas en las Patentes de EE. UU. N.° 5.571.379 y N.° 5.015.334.
Puede haber una cantidad eficaz de aditivo con micropartículas de
hectorita sintética, por ejemplo, de 0,1 libra
(45,36 g) a 2,0 libras (907,18 g) aproximadamente por tonelada de pasta de madera, según sea el peso de sólidos secos tanto del aditivo como de la pasta de madera. Si se incluyen micropartículas de hectorita sintética, ésta se deberá añadir a la pasta o pasta en suspensión preferentemente en una cantidad de 0,3 libras (136,08 g) a 1 libra (453,59 g) aproximadamente por tonelada de pasta de madera, según sea el peso de sólidos secos tanto de las micropartículas como de la pasta de madera.
(45,36 g) a 2,0 libras (907,18 g) aproximadamente por tonelada de pasta de madera, según sea el peso de sólidos secos tanto del aditivo como de la pasta de madera. Si se incluyen micropartículas de hectorita sintética, ésta se deberá añadir a la pasta o pasta en suspensión preferentemente en una cantidad de 0,3 libras (136,08 g) a 1 libra (453,59 g) aproximadamente por tonelada de pasta de madera, según sea el peso de sólidos secos tanto de las micropartículas como de la pasta de madera.
Además del sol de alúmina acuosa ácida que se
utiliza como agente favorecedor de la retención de acuerdo con
esta invención, las pastas o pastas en suspensión para fabricar
papel pueden además contener un sistema de retención
coagulante/floculante. Entre los sistemas coagulantes/floculantes
ilustrativos que se pueden utilizar pueden incluirse, por ejemplo,
un coagulante inorgánico, tal como la alúmina (sulfato de alúmina),
o un almidón catiónico, o un polímero catiónico sintético de bajo
peso molecular. Preferentemente, el coagulante deberá reducir las
cargas superficiales negativas presentes en las partículas de la
pasta de madera; especialmente, deberá reducir las cargas
superficiales en las fibras muy cortas celulósicas y en las cargas
minerales para, de ese modo, lograr un grado de aglomeración de
tales partículas.
Después de la adición de un coagulante y
preferentemente después de las distintas etapas de esfuerzo
cortante importante del proceso de refinación, preferentemente
puede añadirse un floculante que puede incluir, por ejemplo, un
polímero aniónico sintético u otros tipos de floculantes
convencionales.
Antes de conformar las hojas, se puede tratar la
pasta o pasta de madera celulósica acuosa añadiéndole primero un
polímero, sometiéndola posteriormente a condiciones de esfuerzo
cortante alto y añadiéndole finalmente un sol de alúmina acuosa
ácida. Se puede utilizar cualquier polímero convencional para
fabricar papel. El polímero deberá ser preferentemente catiónico,
no iónico o anfotérico. Si el polímero es anfotérico, se deberá
utilizar preferentemente en condiciones catiónicas. Por ejemplo, el
polímero puede ser uno catiónico lineal con alto peso molecular, un
óxido de polietileno ramificado, un polímero de
poliamidoaminoglicol (PAAG), u otros similares. Los polímeros
catiónicos lineales ilustrativos de peso molecular alto y el
procesamiento de las etapas de esfuerzo cortante, adecuados para
ser utilizados en tal ejecución, están descritos en las Patentes de
EE. UU. N.° 4.753.710 y N.° 4.913.775. Además de utilizar al menos
uno de los polímeros enumerados anteriormente, se puede utilizar,
como mínimo, otro polímero, siempre y cuando éste no afecte
adversamente de manera considerable las propiedades deseables que
se logran según la presente invención.
Las pastas o pastas en suspensión para fabricar
papel que se mencionan en la presente invención pueden contener
una composición de un polímero catiónico; si ésta se utiliza,
preferentemente se deberá añadir una cantidad eficaz de esta
composición para mejorar el desgote o la retención de la pasta en
comparación con la misma pasta sin el polímero catiónico. En
general, preferentemente se deberá añadir, cómo mínimo, una
cantidad de 0,05 libras (22,68 g) aproximadamente de polímero
catiónico por tonelada de pasta de madera, según sea el peso de
sólidos secos tanto del polímero como de la pasta y,
preferentemente, una cantidad de, cómo mínimo, 0,1 libra (45,36 g)
aproximadamente por tonelada de pasta de madera. Preferentemente se
deberá añadir una cantidad de polímero catiónico de 0,2 libras
(90,72 g) a 2,5 libras (1,13 kg) aproximadamente por tonelada de
pasta de madera, según sea el peso de sólidos secos.
\newpage
Si se utiliza un polímero catiónico o uno
anfotérico en condiciones catiónicas, preferentemente se deberá
añadir una cantidad de polímero de 5 gramos a 500 gramos
aproximadamente por tonelada de pasta de madera, según sea el peso
de sólidos secos tanto del polímero como de la pasta de madera. En
tales circunstancias, sería más conveniente añadir una cantidad de
polímero de 20 gramos a 200 gramos aproximadamente y sería aún más
conveniente si se añadiera de 50 gramos a 100 gramos
aproximadamente por tonelada de pasta de madera, según sea el peso
de sólidos secos tanto del polímero como de la pasta de
madera.
Se puede utilizar cualquier polímero catiónico o
mezcla de ellos; preferentemente, se pueden utilizar polímeros
catiónicos convencionales relacionados comúnmente con la
fabricación de papel en las pastas o pastas en suspensión de
acuerdo con la presente invención. Los ejemplos de polímeros
catiónicos incluyen, entre otros, almidones catiónicos y polímeros
de poliacrilamida catiónicos, tales como los copolímeros de una
acrilamida con un monómero catiónico que puede estar neutralizado o
cuaternizado. Se prefieren los polímeros catiónicos que contengan
nitrógeno. Los monómeros catiónicos ilustrativos que se pueden
copolimerizar con acrilamida para formar los polímeros catiónicos
preferidos útiles según la presente invención, incluyen los ésteres
aminoalquil de ácido acrílico o metacrílico y las dialilaminas, ya
sea neutralizadas o cuaternizadas. Los monómeros catiónicos y los
polímeros catiónicos de poliacrilamida ilustrativos están descritos
en la Patente de EE. UU. N.° 4.894.119 otorgada a Baron, Jr., et
al.
Si se añade un polímero, éste también puede ser
una poliacrilamida formada a partir de comonómeros que incluyan,
por ejemplo, 1-trimetilamonio,
2-metosulfato de hidroxipropilmetacrilato. Otros
ejemplos de polímeros adecuados incluyen, entre otros, los
homopolímeros de monómeros de dialilamina, homopolímeros de ésteres
aminoalquil de ácidos acrílicos y poliaminas, tal como están
descritos en la Patente de EE. UU. N.° 4.894.119. También se pueden
utilizar copolímeros, terpolímeros o formas superiores de
polímeros. Además, a los efectos de la presente invención, se puede
utilizar una mezcla de dos o más polímeros.
Cuando se utiliza un polímero catiónico que
contiene poliacrilamida catiónica, preferentemente habrá unidades
de acrilamida no fónica en el copolímero y en una cantidad mínima
de 30 mol% aproximadamente; generalmente, la cantidad no superará
los 95 mol%. Preferentemente, de 5 mol% a 70 moles aproximadamente
del polímero deberá estar formado a partir de un comonómero
catiónico.
El sol de alúmina acuosa ácida que se utiliza
como agente favorecedor de la retención de acuerdo con la presente
invención se puede emplear junto con una poliacrilamida, que se
puede añadir antes de la adición de tal agente, al mismo tiempo o
después. Si el agente favorecedor de la retención tiene una carga
catiónica, preferentemente se puede utilizar junto con una
poliacrilamida aniónica. Si dicho agente tiene una carga aniónica,
se podrá utilizar preferentemente junto con una poliacrilamida
catiónica. Las poliacrilamidas catiónicas están descritas
anteriormente de manera más detallada. Independientemente de la
carga, la poliacrilamida puede tener un peso molecular que supere
los 100.000, preferentemente entre 5.000.000 y 25.000.000
aproximadamente. Las poliacrilamidas aniónicas adecuadas para
utilizar en pastas y pastas de madera según la presente invención,
incluyen las descritas en la Patente de EE. UU. N.° 4.798.653. La
combinación de sol de alúmina acuosa ácida con una poliacrilamida
proporciona un balance adecuado entre refino, deshidratación,
retención de fibras muy cortas, buena formación de papel,
resistencia mecánica y resistencia al esfuerzo cortante.
El almidón catiónico es un aditivo en particular
que se puede utilizar según los métodos de la presente invención.
Se puede añadir almidón catiónico a la pasta o pasta en suspensión
de la presente invención para formar una pasta tratada con almidón;
dicho almidón puede añadirse en uno o más puntos a lo largo de la
circulación de la pasta para fabricar papel a través del aparato o
sistema para fabricación según la presente invención. Por ejemplo,
se puede añadir el almidón catiónico a una pasta aproximadamente en
el mismo momento en que se añade el sol de alúmina acuosa ácida. Si
se utiliza un almidón catiónico, preferentemente se deberá añadir a
la pasta o combinar con ella antes de incorporarle el sol de
alúmina acuosa ácida. Alternativamente o adicionalmente, puede
añadirse el almidón catiónico después de haber tratado primero la
pulpa con una enzima, con un coagulante o con ambos. Entre los
almidones catiónicos preferidos se incluyen, entre otros, los
almidones de papa, maíz y otros almidones de aplicación en el
extremo húmedo o combinaciones de ellos.
Se pueden añadir cantidades convencionales de
almidón a la pasta. Una cantidad ilustrativa de almidón que se
puede utilizar según la presente invención es de 5 a 25 libras (de
2,27 a 11,34 kg) aproximadamente por tonelada, según sea el peso de
sólidos secos de la pasta.
Las pastas para fabricar papel de la presente
invención también pueden contener una enzima convencional para su
tratamiento que presente actividad celulítica. La composición de la
enzima también deberá presentar preferentemente actividad
hemicelulítica. Las enzimas y composiciones que contienen enzimas
adecuadas incluyen las descritas en la Patente de EE. UU. N.°
5.356.800 otorgada a Jaquess, en la Solicitud de Patente de EE. UU.
N.° 09/031.030 presentada el 2,7 de Febrero de 1998 y la
Publicación internacional N.° WO 99/43780. Otras enzimas
ilustrativas para tratamiento de pasta para fabricar papel son
BUZYME^{TM} 2523 y BUZYME^{TM} 2524, ambas disponibles en
Buckman Laboratories International, Inc. Memphis, Tennessee. La
composición preferida de enzima celulítica deberá contener de 5% a
20% aproximadamente por peso de enzima. Dicha composición puede
además contener polietilenglicol, hexileno glicol,
polivinilpirrolidina, alcohol tetrahidrofurano, glicerina, agua y
otros aditivos con composición de enzimas convencionales, como
está descrito, por ejemplo, en la Patente de EE. UU. N.° 5.356.800.
Se puede añadir cualquier cantidad convencional de enzima a la
pasta, como por ejemplo, una cantidad de 0,001% a 0,100%
aproximadamente por peso
de enzima, según sea el peso en seco de la pasta, por ejemplo, de 0,005% a 0,05% aproximadamente por peso.
de enzima, según sea el peso en seco de la pasta, por ejemplo, de 0,005% a 0,05% aproximadamente por peso.
En una ejecución preferida de la presente
invención se incluye una composición de enzima en la pasta o pasta
en suspensión que contiene, como mínimo, un oligómero poliamida y
una enzima. La poliamida está presente en una cantidad eficaz como
para estabilizar la enzima. Las composiciones de enzimas
ilustrativas que contienen oligómeros y enzimas de poliamida están
descritas en la Solicitud Internacional Publicada N.° WO
99/43780.
Si se incluye una composición de enzima, ésta
puede incluir una combinación de dos o más enzimas diferentes.
Dicha composición puede incluir, por ejemplo, una combinación de
una lipasa con una celulosa y puede incluir opcionalmente un agente
estabilizante, que puede ser un oligómero poliamida, tal como aquí
se describe.
Se puede añadir un biocida a la pasta de acuerdo
con los usos convencionales de los biocidas en los procesos de
fabricación de papel. Por ejemplo, se puede añadir un biocida a la
pasta tratada en una tina de mezcla después de haberla tratado con
una enzima y un polímero catiónico. Entre los biocidas útiles para
pastas para fabricar papel de acuerdo con la presente invención, se
incluyen los biocidas conocidos por los expertos en este campo,
por ejemplo, los biocidas BUSAN^{TM}, disponibles en Buckman
Laboratories International, Inc., Memphis, Tennessee.
Las pastas o pastas en suspensión de la presente
invención que contengan sol de alúmina acuosa ácida se pueden
tratar adicionalmente con uno o más componentes, entre ellos,
polímeros tales como polímeros aniónicos y no iónicos, arcillas,
otras cargas, colorantes, pigmentos, desespumantes, microbiocidas,
agentes reguladores del pH, como la alúmina y otros aditivos
convencionales para fabricación de papel o procesamiento. Se pueden
añadir estos aditivos antes, durante o después de la incorporación
del sol de alúmina acuosa ácida. Preferentemente, se deberá añadir
el sol de alúmina acuosa ácida después de haberle añadido a la
pasta la mayoría de los otros aditivos y componentes, si no todos.
Por lo tanto, se puede añadir el sol de alúmina acuosa ácida a la
pasta para fabricar papel después de la adición de enzimas,
coagulantes, floculantes, cargas y otros aditivos convencionales y
no convencionales para fabricación de papel.
Se puede añadir sol de alúmina acuosa ácida a la
pasta para fabricar papel de acuerdo con la presente invención, en
la mayoría de las máquinas para fabricarlo, si no en todas.
En la Figura 1 se expone un diagrama de flujo
del sistema de fabricación de papel para emplear el método de la
presente invención. Ha de entenderse que el sistema que se muestra
es ilustrativo de la presente invención y que de ninguna manera
intenta limitar su alcance. En el sistema en la Figura 1
opcionalmente pueden combinarse, por separado o simultáneamente, la
provisión opcional de una composición de enzima y la provisión
opcional de una composición de un polímero catiónico sintético;
dicha combinación se haría en las concentraciones respectivas
deseables, con un flujo circulante de pasta para fabricar papel a
fin de formar una pasta tratada. La provisión de pasta que se
muestra representa una circulación de pasta que, por ejemplo, puede
ser provista desde un tanque o silo de reserva. La provisión de
pasta que se muestra en la Figura 1 puede ser un conducto, un
tanque de reserva, un tanque mezclador u otro contenedor, un pasaje
o zona de mezcla para la circulación de pasta. La provisión de la
composición de enzima puede ser, por ejemplo, un tanque de reserva
que tenga una salida que se comunique con una entrada del tanque de
pasta tratada. La provisión de la composición de polímero catiónico
sintético puede ser, por ejemplo, un tanque de reserva que tenga
una salida que se comunique con una entrada del tanque de pasta
tratada.
La pasta, tratada opcionalmente con la
composición de enzima, con el polímero catiónico o con ambos, se
hace pasar desde el tanque de pasta tratada por un refinador y
posteriormente por una tina de mezcla. Se pueden combinar con la
pasta o pasta tratada aditivos opcionales como almidón, un biocida,
agentes reguladores del pH y otros similares en la tina de mezcla,
en la tina de máquina o en otras ubicaciones a lo largo de la
circulación de la pasta por el sistema. Se pueden utilizar las
válvulas y bombas convencionales que se emplean para la
incorporación de aditivos convencionales. El refinador tiene una
entrada que se comunica con una salida del tanque de pasta tratada
y una salida que se comunica con una entrada de la tina de
mezcla.
Según la ejecución de la Figura 1, se hace pasar
la pasta tratada en la tina de mezcla por una salida de dicha tina
mediante una comunicación a una entrada de la tina de máquina. La
tina de mezcla y la tina de máquina pueden ser de cualquier tipo
convencional tal como las conocen los expertos en este campo. La
tina de máquina asegura una carga por nivel, es decir, una presión
constante sobre la pasta o pasta en suspensión tratada aplicada
aguas abajo en el sistema, especialmente en la caja de cabeza de
máquina.
La pasta pasa de la tina de máquina a un silo de
agua blanca y después a una bomba de caja de máquina desde donde
se la bombea a un tamiz y la pasta tamizada pasa a una caja de
cabeza de máquina en la que se fabrica y desgota una hoja de papel
húmeda sobre una tela. En el sistema en la Figura 1, la pasta
desgotada que se obtiene de la fabricación de papel en la caja de
cabeza de máquina se hace recircular hacia el silo de agua blanca.
Se desgota y se seca la banda de papel fabricada sobre la tela de
formación en la caja de cabeza de máquina para conformar un
producto de papel o cartón.
En la ejecución que se muestra en la Figura 2,
el sistema incluye una tina de pasta en suspensión convencional.
Se añade un sol de alúmina acuosa ácida a la pasta tratada refinada
entre el tamiz y la caja de cabeza de máquina. Se puede añadir sol
de alúmina acuosa ácida adicional y un almidón catiónico opcional
en la tina de pasta en suspensión o en otra parte del sistema, a
pesar de que no está descrito en la Figura 2. El sistema de la
Figura 2 tiene un segundo refinador entre la tina de máquina y la
tina de pasta en suspensión. Otros aditivos, entre ellos almidones,
biocidas y agentes reguladores del pH, como por ejemplo, la
alúmina, pueden añadirse en la tina de mezcla, en la tina de
máquina, en la tina de pasta en suspensión o en otra parte del
sistema. Se pueden añadir agentes reguladores del pH donde se los
necesite, en múltiples puntos a lo largo de la circulación de la
pasta o pasta tratada por el sistema.
En la Figura 3 se describe otra ejecución de la
presente invención. Opcionalmente se trata la pasta con un polímero
catiónico que contenga nitrógeno o con un almidón catiónico en una
tina de mezcla, desde donde se hace pasar la pasta tratada a una
tina de máquina en la que opcionalmente se añade una composición de
enzima para formar una pasta tratada con enzima. Después se refina
la pasta y se la hace pasar a una tina de pasta en suspensión en
la que opcionalmente se puede añadir un polímero catiónico que
contenga nitrógeno o un almidón catiónico. Si se utiliza, el
almidón o polímero catiónico que opcionalmente se agregue en la tina
de pasta en suspensión puede ser igual al primer polímero o almidón
catiónico añadido opcionalmente a la pasta en la tina de mezcla, o
diferente de él. Alternativamente, puede no añadirse un almidón o
polímero catiónico a la pasta en la tina de pasta en suspensión. En
la ejecución que se muestra, la pasta después desde esta tina pasa
a un silo de agua blanca en el que se añade el sol de alúmina
acuosa ácida. Posteriormente se hace pasar la pasta por una bomba
de caja de máquina a un tamiz y después a una caja de cabeza de
máquina. La pasta en suspensión desgotada obtenida de las hojas
fabricadas en la caja de cabeza de máquina se hace recircular hacia
el silo de agua blanca.
Otros aditivos tales como biocidas, agentes
reguladores del pH, como por ejemplo, alúmina y otros similares,
pueden añadirse a la pasta en la tina de mezcla, en la tina de
máquina, en la tina de pasta en suspensión o en cualquier otra
parte del sistema.
Según la ejecución de la presente invención que
se muestra en la Figura 3, si en la tina de mezcla se añade una
composición de un polímero catiónico que contenga nitrógeno, éste
puede ser, por ejemplo, un polímero catiónico que contenga unidades
de acrilamida y unidades de un monómero catiónico. Según una
ejecución preferida de la presente invención que se muestra en la
Figura 3, como mínimo, una de las composiciones de polímeros o
almidones catiónicos opcionales es un almidón que se añade a la
pasta.
De acuerdo con la presente invención, el sistema
también puede incluir mecanismos de dosificación a fin de proveer
una concentración adecuada de sol de alúmina u otros aditivos a la
circulación de la pasta.
Se puede colocar un depurador, tal como un
mecanismo de depuración por fuerza centrífuga, por ejemplo, entre
la bomba de caja de máquina y el tamiz, de acuerdo con cualquiera
de las ejecuciones de las Figuras 1-3
anteriores.
El método, el sistema y la pasta de la presente
invención permiten producir una banda de papel que presenta un
excelente desgote, una excelente retención de fibras muy cortas o
ambas propiedades. El papel y cartón que se obtienen con el método
de la presente invención presentan una opacidad excelente y otras
propiedades físicas deseables.
El sol de alúmina acuosa ácida utilizado en
pastas para fabricar papel según la presente invención también
puede utilizarse, según las ejecuciones de la presente invención,
para el tratamiento de aguas residuales (u otros tanques de reserva
o flujos de agua) y de colorantes textiles. Se puede añadir el sol
a un flujo de agua o de colorante textil para tratarlo con la
adición de micropartículas de alúmina coloidal catiónica fibrosa
en la manera descrita en WO 97/41053.
Según la presente invención, se provee un método
de floculación de una o más materias granulosas presentes en una
dispersión, que incluye poner en contacto la dispersión con una
cantidad suficiente de sol de alúmina acuosa ácida para flocular,
como mínimo, una parte de la materia granulosa. La dispersión puede
ser un flujo de agua, un flujo de aguas residuales, un flujo de
colorante textil, un flujo de residuos de colorantes textiles,
otros flujos u otras mezclas, suspensiones, dispersiones o
soluciones que contengan partículas. El uso del sol de alúmina
acuosa ácida para tratar flujos es especialmente adecuado para
flocular la materia granulosa presente en dispersiones acuosas.
Claims (18)
1. Un método de fabricación de papel o cartón
que comprende las siguientes etapas:
- a)
- incorporar, como mínimo, un sol de alúmina acuosa ácida y un aditivo con micropartículas de hectorita sintética a la pasta para fabricar papel de modo tal de formar una pasta tratada y
- b)
- convertir la pasta tratada en papel o cartón, en la que dicho sol de alúmina acuosa ácida contiene partículas secundarias alargadas de 50 nm a 300 nm aproximadamente en un solo plano y que se forman mediante la coagulación de lado a lado de partículas primarias con forma de placa rectangular que en uno de sus laterales tienen una longitud de 10 nm a 30 nm aproximadamente cuando se las observa con un microscopio electrónico; que dicho sol de alúmina acuosa ácida está compuesto por partículas que tienen estructura de boehmita de hidrato de alúmina; y que se añade dicho sol de alúmina acuosa ácida en cantidades de 0,01% a 0,5% aproximadamente por peso, según sea el peso de sólidos secos tanto del sol como de la pasta.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el cual dicho sol tiene un pH de 3 a 6 aproximadamente.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el cual se añade, como mínimo, una cantidad de 0,05 libras
(22,68 g) aproximadamente de dicho sol de alúmina acuosa ácida a la
pasta, según sea el peso de sólidos secos tanto del sol como de la
pasta.
4. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el cual se añade una cantidad de dicho sol de alúmina acuosa
ácida de 0,3 libras (136,08 g) a 5,0 libras (2,27 kg)
aproximadamente por tonelada de pasta de madera, según sea el peso
de sólidos secos tanto del sol como de la pasta.
5. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
que además comprende la incorporación de, como mínimo, una
poliacrilamida aniónica a la pasta.
6. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
que además comprende combinar, como mínimo, un almidón catiónico
con dicha pasta para fabricar papel antes de incorporar, como
mínimo, un sol de alúmina acuosa ácida a dicha pasta.
7. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el cual dicha pasta comprende una pasta de sulfito.
8. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
que además comprende la incorporación de, cómo mínimo, una
composición de polímero a la pasta o pasta tratada.
9. El método de acuerdo con la reivindicación 8,
en el cual, como mínimo, una de tales composiciones de polímeros
catiónicos comprende un polímero de poliacrilamida catiónico.
10. El método de acuerdo con la reivindicación
8, en el cual, como mínimo, una de tales composiciones de
polímeros catiónicos es un polímero catiónico soluble en agua
sintético que contiene unidades de acrilamida y unidades
monoméricas catiónicas.
11. El método de acuerdo con la reivindicación
1, que además comprende añadir un polímero catiónico de alto peso
molecular a dicha pasta para fabricar papel y posteriormente
someter la suspensión a condiciones de esfuerzo cortante alto antes
de agregar dicho sol de alúmina acuosa ácida.
12. El método de acuerdo con la reivindicación
1, que además comprende añadir, como mínimo, una enzima celulítica
a dicha pasta o pasta tratada.
13. El método de reivindicación 1, que además
comprende agregar, como mínimo, una enzima celulítica a dicha pasta
antes de incorporar dicho sol de alúmina acuosa ácida a dicha
pasta.
14. El método de acuerdo con la reivindicación
1, en el cual se incorpora una cantidad de aditivo con
micropartículas de hectorita sintética de 0,1 libra (45,36 g) a 2
libras (907,18 g) aproximadamente por tonelada de pasta, según sea
el peso de sólidos secos tanto de dicho aditivo como de dicha
pasta.
15. Un papel o cartón fabricado a partir de
banda de papel desgotada; dicha banda de papel que comprende
fibras celulósicas y un aditivo con micropartículas de hectorita
sintética, y una cantidad de sol de alúmina acuosa ácida de 0,01% a
0,5% aproximadamente por peso, según sea el peso de sólidos secos
tanto de dicho sol como dicha banda de papel, en la cual dicho sol
de alúmina acuosa ácida contiene partículas secundarias alargadas
de 50 nm a 300 nm aproximadamente en un solo plano y que se formen
mediante la coagulación de lado a lado de partículas primarias con
forma de placa rectangular que en uno de sus laterales tengan una
longitud de 10 nm a 30 nm aproximadamente cuando se las observa con
un microscopio electrónico y en la cual dicho sol de alúmina
acuosa ácida está compuesto por partículas que tienen estructura de
boehmita de hidrato de alúmina.
16. El papel o cartón de acuerdo con la
reivindicación 15, en el cual dicho sol tiene un pH de 3 a 6
aproximadamente.
17. El papel o cartón de acuerdo con la
reivindicación 15, en el cual dicho aditivo con micropartículas de
hectorita sintética está presente en una cantidad de 0,1 libra.
(45,36 g) a 2 libras (907,18 g) aproximadamente por tonelada de
banda de papel, según sea el peso de sólidos secos tanto de dicho
aditivo como de dicha banda de papel.
18. Un papel o cartón de acuerdo con la
reivindicación 15, en el cual se desgota y seca dicha banda de
papel.
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