ES2352664T3 - Adhesivos poliméricos de crepado y métodos de crepado que los utilizan. - Google Patents

Abstract

Un proceso para fabricar una banda de fibra crepé que comprende: prever un secador cilíndrico rotativo que incluye una superficie de adhesión de secador, superficie de adhesión de secador que comprende un adhesivo de polímero de ioneno, en el que dicho adhesivo de polímero de ioneno comprende un polímero reticulado de una alquilamina, un haloepoxialcano y una amina que difiere de la citada alquilamina; llevar una banda de fibra a la citada superficie de adhesión de secador; secar la banda de fibra en la citada superficie de adhesión de secador para formar una banda de fibra seca; y crepar la banda de fibra seca de la citada superficie de adhesión de secador.

Description

Adhesivos poliméricos de crepado y métodos de crepado que los utilizan.

Antecedentes de la invención

La invención se refiere a la fabricación de papel crepé incluidas las bandas suaves y absorbentes de papel tejido y particularmente al modo de crepado de dichas bandas para alcanzar las características adhesivas y la suavidad adecuadas en la banda minimizando las dificultades operativas.

Con la tecnología actual se puede formar una banda fina de papel a partir de una pasta de agua y fibra, desaguar la banda mojada y luego secar al menos parcialmente la banda desaguada. Entonces la banda se transporta o se lleva sobre una tela a un gran tambor giratorio calentado por vapor llamado en la literatura un secador yankee. La banda suele entrar en el secador en una posición circunferencial del secador que es una porción mayor alrededor del secador desde la zona de cese de contacto de la banda con el tambor. La zona de cese de contacto está equipada con una pala de crepado contra la que contacta la banda para ser empujada hacia atrás sobre sí misma y alcanzar la conocida estructura del papel crepé tejido.

La acción de crepado requiere que la banda se adhiera bien al secador para ejercer una acción de crepado consistente y uniforme y, por ejemplo, evitar que la banda se separe del secador antes o en la zona de salida en la vecindad de la pala de crepado. En algunos casos la banda se presenta al secador con un contenido de humedad considerable que típicamente alcanza en torno al 60%. Tales bandas por tanto tiene consistencias de fibra en el punto de contacto con el secador de en torno al 40%. El contenido en humedad, dependiendo de la condición de la superficie de la banda y de la superficie del secador Yankee, puede tender a provocar una fuerte adhesión de la banda al secador por la acción secadora del tambor giratorio. En tales circunstancias, no suele haber necesidad de utilizar un adhesivo suplementario, y en algunas ocasiones la adhesión al secador es tan fuerte que se aplica un agente de separación entre el secador y la banda para limitar el alcance de la adherencia.

En algunos modos de funcionamiento llamados comúnmente secado con circulación transversal de aire, el contacto de la banda con la superficie del secador es limitado. En funcionamiento de secado de circulación transversal de aire, la banda formada de la pasta de fibra y agua se desagua sin presión significativa sobre la banda mojada. Seguidamente se realiza una acción de secado en una corriente de aire caliente. Las bandas resultantes se presionan entonces en el secador Yankee mediante una tela con nudillos para que la banda se adhiera al secador en zonas poco espaciadas, con la mayor parte de la banda entre las zonas. Telas que tengan un conteo tan fino como 4900 aberturas por pulgada cuadrada (760 aberturas por cm^{2}) o más pueden servir para este propósito. La consistencia de la fibra de tales bandas al presentarlas al secador puede ser de aproximadamente un 30% a en torno al 90% de fibra. Las bandas con consistencia de fibra mayor requieren a menudo un adhesivo para fijar adecuadamente la banda al secador y conseguir que se completen tanto la acción de secado como la acción de crepado.

Se han empleado adhesivos variados para retener una banda en una superficie secadora. Éstos incluyen emulsiones de copolímero polivinilacetato-etileno y soluciones acuosas de alcohol polivinílico (ver US-A-6,207,734 y US-A-5,942,085 para ejemplos de éstas). Se ha visto que composiciones de copolímero polivinilacetato-etileno que pueden contener pequeños porcentajes de alcohol polivinílico tales como menos de entorno al 5% en peso de los sólidos son generalmente adecuadas para el propósito pero causan una serie de efectos no deseados. Los adhesivos de alcohol polivinílico presentan problemas similares.

En referencia más específica a los copolímeros de polivinilacetato-etileno, estos copolímeros tienden a quedar retenidos en la banda de papel crepé en el lado que toca el secador. Cuando la banda crepada resultante se enrolla o se enrolla y se pliega con otra banda para formar una hoja, la superficie o superficies que llevan el adhesivo residual tienden a adherirse a la superficie opuesta adyacente enrollada provocando un bloqueo en el rollo. Tal bloqueo tiene efectos adversos adicionales en tejidos ligeros en los que si se da cualquier defecto menor de borde o pequeño agujero, un intento de separar los pliegos bloqueados puede resultar en desgarros en la banda, rotura completa de la banda e incluso reversión del pliego, esto es, la unión de un pliego a una hoja adyacente.

Adicionalmente, se ha visto que la tela que lleva la banda al secador puede quedar contaminada con el copolímero que es difícil de eliminar con acciones convencionales de limpieza, particularmente debido a la resistencia al agua de los copolímeros.

Al contrario que el copolímero polivinilacetato-etileno, los alcoholes polivinílicos con un grado significativo de hidrólisis tienden a ser solubles en agua y tienden además a no resultar afectados por la mayoría de disolventes orgánicos. Los alcoholes polivinílicos (que pueden contener algo de polivinilacetato) tienden a cubrir el secador con una película dura e irregular que crece a medida que se realiza el secado y el crepado, resultando en un crepado irregular. Adicionalmente, para eliminar la película dura, se suele emplear una pala limpiadora contra la superficie del secador causando el desgaste de la superficie del secador.

Estos y otros problemas de los sistemas, métodos y adhesivos antes mencionados quedan superados por los adhesivos, sistemas y métodos de crepado de la presente invención.

Resumen de la invención

La presente invención se refiere a un método para fabricar una banda de fibra crepada en la que el método incluye proveer una superficie secadora cilíndrica rotativa, aplicar un adhesivo de ioneno a la superficie secadora cilíndrica rotativa para formar una superficie secadora adhesiva, llevar una banda de fibra a la superficie secadora adhesiva, secar la banda de fibra en la superficie secadora adhesiva para formar una banda seca de fibra y crepar la banda seca de fibra desde la superficie secadora adhesiva. El polímero de ioneno es un polímero reticulado de una alquilamina, un haloepoxialcano y una amina diferente de la alquilamina, tal como una terpolímero de dimetilamina, epiclorhidrina y etilendiamina. El ioneno adhesivo podría además incluir fosfato monoamónico y es preferiblemente soluble en agua y catiónico.

Debe entenderse que tanto la descripción general previa como la descripción detallada que sigue son únicamente de ejemplo y explicación y sólo se pretende aportar una explicación ampliada de la presente invención, como se reivindica. Las figuras que acompañan, incorporadas a esta aplicación y formando parte de ella, ilustran varias realizaciones de ejemplo de la presente invención y junto con la descripción sirven para explicar los principios de la presente invención.

Descripción breve de las figuras

La presente invención se puede entender mejor en su totalidad haciendo referencia a las figuras que la acompañan. Las figuras pretenden ilustrar realizaciones de ejemplo de la presente invención sin limitar el alcance de la invención.

Fig. 1 es un diagrama de flujo que ilustra un proceso que sigue la presente invención;

Fig. 2 es una ilustración esquemática de un sistema de crepado que se puede usar en combinación con una fórmula adhesiva de polímero ioneno de crepado según la presente invención;

Fig. 3 es un gráfico que muestra cómo una formulación adhesiva usada según la presente invención (ejemplo 1) mantiene mayor adhesión a contenidos de humedad más elevados en comparación con una formulación adhesiva convencional existente (Ejemplo comparativo 1); y

Fig. 4 es un gráfico que muestra cómo una formulación adhesiva de la presente invención (ejemplo 1) mostró más resistencia a la rotura y permaneció más tenaz más tiempo en comparación con un adhesivo existente convencional (Ejemplo comparativo 1) que mostraba una película suave sólo con contenidos de humedad superiores al 4%.

Descripción detallada de la presente invención

Según la presente invención, un método de fabricar papel crepé que incluye bandas suaves y absorbentes de papel tejido, y particularmente a modos de crepado de tales bandas para alcanzar las características adecuadas de suavidad y adherencia minimizando al mismo tiempo las dificultades operativas. Según la presente invención, se forma una banda fina de papel a partir de una pasta de agua y fibra mediante una técnica convencional de formación de banda. Luego se le quita el agua a la banda y preferentemente se seca al menos parcialmente. Luego se lleva la banda, por ejemplo llevada por una tela, a un gran secador de tambor giratorio preferentemente calentado por vapor, llamado aquí y en otras parte secador Yankee. La banda suele entrar en el secador en una posición circunferencial del secador preferentemente rodeando al menos la mitad, y más preferiblemente rodeando al menos aproximadamente el 75% del recorrido del secador cilíndrico con respecto a la zona de cese de contacto de la banda con el tambor. La zona de cese de contacto está provista de una pala de crepado contra la que contacta la banda para ser empujada hacia atrás sobre sí misma y obtener la tan conocida estructura del tejido de papel crepé. En la Figura 1 se muestra un diagrama de flujo que ilustra un proceso según la presente invención.

La acción de crepado se facilita asegurando que la banda está bien adherida al secador para ejercer una acción de crepado consistente y uniforme y, por ejemplo, evitar que la banda se separe del secador antes o en la zona de salida cerca de la pala de crepado. En algunos casos la banda al secador con un contenido de humedad considerable de hasta aproximadamente el 90% en peso basado en el peso de la banda. Las bandas con un contenido de humedad de entre aproximadamente el 10% en peso y aproximadamente el 90% en peso, y más particularmente entre aproximadamente el 40% en peso y aproximadamente el 60% en peso, se pueden procesar según los métodos de la presente invención. Tales bandas tendrían unos contenidos en fibra correspondientes hasta completar el tanto % en peso adicional. El contenido en humedad, dependiendo de las condiciones de la superficie de la banda y de la superficie del secador Yankee, pueden tender a provocar que la banda se adhiera fuertemente al secador por la acción secadora del tambor giratorio. En tales circunstancias, no suele ser necesario utilizar un adhesivo suplementario, y en algunos casos la adhesión al secador es tan fuerte que se pueden o bien aplicar entre el sacador y la banda o bien, por ejemplo, mezclar con el adhesivo para limitar el alcance de la adhesión, agentes liberadores como aceite de silicona, otros aceites, surfactantes, jabones, champús o aditivos convencionales para adhesivos de crepado u otros adhesivos.

En algunos modos de funcionamiento aquí llamados secado de circulación transversal de aire, el contacto de la banda con la superficie del secador es limitado. En un funcionamiento de secado de circulación transversal de aire según la presente invención, la banda formada a partir de la pasta de agua y fibra se desagua sin ejercer presión significativa sobre la banda mojada. Esto va seguido de una acción secadora que incluye una corriente de aire caliente. Las bandas resultantes se presionan contra el secador Yankee usando una tela con nudillos para que la banda se adhiera al secador en zonas poco espaciadas, con la mayor parte de la banda entre las zonas. Telas que tengan un conteo tan fino como 4900 aberturas por pulgada cuadrada (760 aberturas por cm^{2}) o más pueden servir para este propósito. La consistencia de la fibra de tales bandas al presentarlas al secador puede ser de aproximadamente un 10% en peso a en torno al 90% en peso de fibra.

Los adhesivos usados según la presente invención se pueden usar con sistemas de secado de circulación transversal de aire y métodos de crepado, con sistemas y métodos de secador Yankee, y con máquinas, sistemas y métodos de crepado húmedo.

Según la presente invención, los polímeros de ioneno o los compuestos poliméricos de aminas cuaternarias (poli-cuats), es decir, polímeros catiónicos que contienen nitrógenos cuaternarios en el esqueleto polimérico (también conocidos como polímeros cuats o policuats), que se pueden usar como adhesivo de crepado pertenecen a una conocida clase de compuestos que aquí se denominan compuestos ionenos. Ejemplos de los polímeros de esta clase son los polímeros descritos en la Enciclopedia de la Ciencia y la Ingeniería de Polímeros, Volumen 11, de John Wiley e Hijos, páginas 499-500. La actividad biológica de esta clase de polímeros también es conocida. Ver, por ejemplo, A. Rembaum, Actividad biológica de polímeros ionenos, Simposio de polímeros aplicados Nº 22, 299-317 (1973) y O. May, Agentes antimicrobianos poliméricos en desinfección, esterilización y preservación, S. Block, Ed., 322-333 (Lea & Febiger, Philadelphia, 1991). Los polímeros de ionenos tienen usos diversos en sistemas acuosos tales como microbicidas, bactericidas y algicidas, así como control e incluso prevención de la formación de biopelículas y limo. Las patentes US Nº 3,874,870; 3,931,319; 4,027,020; 4,089,977; 4,111,679; 4,506,081; 4,581,058; 4,778,813; 4,970,211; 5,051,124; 5,093,078; 5,142,002; y 5,128,100 dan varios ejemplos de estos polímeros, su preparación y sus usos.

Cualquier polímero ioneno o mezcla de polímeros ionenos se puede usar para poner en práctica la presente invención. Los polímeros ionenos se pueden clasificar según la unidad repetitiva que se encuentra en el polímero. La unidad repetitiva es el resultado de los reactivos usados para hacer el polímero ioneno. Las fórmulas de ionenos preferidas incluyen las descritas en la patente US Nº 5,866,016.

Un primer tipo de polímero ioneno comprende la unidad repetitiva de la fórmula I:

1

En esta fórmula, R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} pueden ser idénticos o diferentes, y se seleccionan entre H, alquilo C_{1}-C_{20} opcionalmente sustituido con al menos un grupo hidroxilo, y bencilo opcionalmente sustituido en la parte bencénica con al menos un grupo alquilo C_{1}-C_{20}. Preferentemente, R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} son todos metilo o etilo.

El grupo "A" es un radical divalente seleccionado entre alquileno C_{1}-C_{10}, alquenileno C_{2}-C_{10}, alquinileno C_{2}-C_{10}, hidroxialquileno C_{1}-C_{10}, dialquilenéter C_{1}-C_{10} simétrico o asimétrico, arileno, arileno-alquileno C_{1}-C_{10} ó alquilenarilo C_{1}-C_{10}-alquileno C_{1}-C_{10}. Preferiblemente, "A" es un divalente alquileno C_{1}-C_{5}, alquenileno C_{2}-C_{5}, hidroxialquileno C_{2}-C_{5} ó dialquilenéter C_{2}-C_{5} simétrico, y más preferiblemente "A" es -CH_{2}CH_{2}CH_{2}-, -CH_{2}CH(OH)CH_{2}- ó -CH_{2}CH_{2}OCH_{2}CH_{2}-.

El grupo "B" es un radical divalente seleccionado entre alquileno C_{1}-C_{10}, alquenileno C_{2}-C_{10}, alquinileno C_{2}-C_{10}, hidroxialquileno C_{1}-C_{10}, arileno, arileno-alquileno C_{1}-C_{10} ó alquilenarilo C_{1}-C_{10}-alquileno C_{1}-C_{10}. Preferiblemente, "B" es un divalente alquileno C_{1}-C_{5}, alquenileno C_{2}-C_{5}, hidroxialquileno C_{2}-C_{5}, arileno, arileno-alquileno C_{1}-C_{5} ó alquilenarilo C_{1}-C_{5}-alquileno C_{1}-C_{5}. Más preferiblemente "B" es -CH_{2}CH_{2}-, -CH_{2}CH_{2}CH_{2}-, -CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}- ó -CH_{2}(CH_{2})_{4}CH_{2}-.

El contraión, X^{2-}, es un contraión divalente, dos contraiónes monovalentes o una fracción de contraión polivalente suficiente para compensar la carga catiónica de la unidad repetitiva que forma el esqueleto del polímero ioneno. Preferiblemente, X^{2-} son dos aniones monovalentes seleccionados entre un anión haluro y un anión trihaluro, y más preferiblemente, cloruro o bromuro. Los polímeros ionenos con contraiónes trihaluros se describen en la patente US Nº 3,778,476.

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Los polímeros ionenos con la unidad repetitiva de fórmula I se pueden preparar mediante una serie de métodos conocidos. Un método es hacer reaccionar una diamina de fórmula R^{1}R^{2}N-B-NR^{3}R^{4} con un dihaluro de fórmula X-A-X. Los polímeros ionenos con esta unidad repetitiva y métodos para prepararlos se describen, por ejemplo, en las patentes US Nº 3,874,870; 3,931,319; 4,025,627; 4,027,020; 4,506,081; y 5,093,078. La actividad biológica de los polímeros ionenos con la unidad repetitiva de fórmula I también se describe en estas patentes.

Entre los polímeros ionenos con una unidad repetitiva de fórmula I, un polímero ioneno particularmente preferido es poli-oxietilen-(dimetiliminio)etilen-(dimetiliminio)etileno dicloruro. En este polímero ioneno de fórmula I, R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} son todos metilo, A es -CH_{2}CH_{2}OCH_{2}CH_{2}-, B es -CH_{2}CH_{2}- y X^{2-} es 2 Cl^{-} y el peso molecular medio es 1'000-5'000. Este polímero ioneno está disponible de Buckman Laboratories, Inc. de Memphis, Tenn. como el producto BUSAN® 77 o como el producto WSCP®, que son dispersiones acuosas del polímero. BUSAN®77 y WSCP® son biocidas usados principalmente en sistemas acuosos, incluidos fluidos del trabajo del metal, para control de microorganismos.

Otro polímero ioneno particularmente preferido cuya unidad repetitiva tiene fórmula I es el polímero ioneno en el que R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} son todos metilo, A es -CH_{2}CH(OH)CH_{2}-, B es -CH_{2}CH_{2}- y X^{2-} es 2 Cl^{-}. Este polímero ioneno es un producto de reacción de N,N,N',N'-tetrametil-1,2-etanodiamina con (clorometil)-oxirano, y tiene un peso molecular medio de 1'000-5'000. El polímero se puede conseguir de Buckman Laboratories, Inc. como el producto BUSAN® 79 y como el producto WSCP® II, que son dispersiones acuosas al 60% del polímero.

Un segundo tipo de polímero ioneno comprende la unidad repetitiva de fórmula II:

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2

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En la fórmula II, las definiciones de R^{1}, R^{2} y A son las mismas que las definidas más arriba para la fórmula I. X^{-} es un contraión monovalente, medio contraión divalente o una fracción de un contraión polivalente suficiente para compensar la carga catiónica de la unidad repetitiva que forma el polímero ioneno. X^{-} puede ser, por ejemplo, un anión haluro o trihaluro, y X^{-} es preferiblemente cloro o bromo.

Los polímeros ionenos con fórmula II se pueden preparar por métodos conocidos. Un método es el de hacer reaccionar una amina de fórmula R^{1}R^{2}NH con un haloepóxido tal como la epiclorhidrina. Los polímeros ionenos con unidad repetitiva de fórmula II se describen, por ejemplo, en las patentes US Nº 4,111,679 y 5,051,124. La actividad biológica de los polímeros ionenos con unidad repetitiva de fórmula II se describe también en esas patentes.

Polímeros ionenos preferidos con unidad repetitiva de fórmula II son aquellos en los que R^{1} y R^{2} son metilo, A es -CH_{2}CH(OH)CH_{2}- y X^{-} es Cl^{-}. Este polímero se obtiene como producto de reacción de N-dimetilamina con (clorometil)-oxirano, y tiene un peso molecular medio de 2'000-10'000. El polímero se puede conseguir de Buckman Laboratories, Inc. como el producto BUSANO® 1055, una dispersión acuosa al 50% del polímero.

Otro polímero ioneno preferido con unidad repetitiva de fórmula II se obtiene como producto de reacción de dimetilamina con epiclorhidrina, donde R^{1} y R^{2} son metilos, A es -CH_{2}CH(OH)CH_{2}- y X^{-} es Cl^{-}. Este polímero ioneno tiene un peso molecular medio de 5'000-10'000 y se puede conseguir de Buckman Laboratories, Inc. en una solución acuosa al 50% como el producto BUSANO® 1055.

Un tercer tipo de polímero ioneno comprende una unidad repetitiva de fórmula III:

III-[-R-B'-]_{n}-

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donde R es:

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o bien

4

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El grupo Q es-(CHR')_{p}-, -CH_{2}-CH=CH-CH_{2}-, -CH_{2}-CH_{2}-O-CH_{2}-CH_{2}-, -CH_{2}-CH(OH)-CH_{2}- ó -(CHR')_{n}-NH-C(O)-NH(CHR')_{n}-. El grupo B' es {-[CH_{2}-CH(OH)-CH_{2}-N^{+}R'_{2}-(CHR')_{n}-NH-C(O)-NH]-, X^{-}} ó {-[(CHR')_{n}-N^{+} R'_{2}-CH_{2}-CH(OH)-CH_{2}]-, X^{-}}. Las variables n y p varían independientemente de 2 a 12. Cada R' es independientemente hidrógeno o un grupo alquilo C_{1}-C_{20}. X^{2-} es un contraión divalente, dos contraiónes monovalentes o una fracción de un contraión polivalente suficiente para compensar la carga catiónica del grupo R. X^{-} es un contraión monovalente, medio contraión divalente o una fracción de un contraión polivalente suficiente para compensar la carga catiónica del grupo B'. Preferentemente, R' es hidrógeno o alquilo C_{1}-C_{4}, n es 2-6 y p es 2-6. Más preferiblemente, R' es hidrógeno o metilo, n es 3 y p es 2. Los contraiónes preferidos para X^{2-} y X^{-} son los mismos que los discutidos más arriba para las fórmulas I y II.

Los polímeros de fórmula III se obtienen por métodos conocidos partiendo de bis-(dialquilaminoalquil)ureas, también conocidas como diaminas de urea. Los polímeros de ionenos de fórmula III, métodos de preparación y sus actividades biológicas se describen en la patente US Nº 4,506,081.

Polímeros de ionenos preferidos con unidad repetitiva de fórmula III son aquellos en los que R es diamina de urea y B' es CH_{2}CH(OH)CH_{2}, y X^{-} es Cl^{-}. El producto ASTAT y el producto BL®1090, disponibles de Buckman Laboratories, Inc., son dispersiones acuosas de este polímero ioneno. El polímero ioneno se obtiene como producto de la reacción de N,N'-bis-[1-(3-(dimetilamino)-propil)]urea y epiclorhidrina, teniendo tal polímero ioneno un peso molecular medio de 2'000-15'000, preferiblemente 3'000-7'000.

Los polímeros ionenos que incluyen las unidades repetitivas de fórmulas I, II y III se reticulan con aminas primarias o secundarias o con otras aminas polifuncionales utilizando medios conocidos en la literatura. Los polímeros de ionenos se pueden reticular a través del átomo de nitrógeno cuaternario o a través de otro grupo funcional unido al esqueleto del polímero o a una cadena lateral.

Los polímeros ionenos reticulados, preparados usando correactivos de reticulación, se publican en la patente US Nº 3,738,945 y se retoman en la patente US Nº 28,808. La patente que los retoma describe el reticulación de polímeros ionenos preparados mediante la reacción de dimetilamina y epiclorhidrina. Los correactivos de reticulación listados son amoniaco, aminas primarias, alquilendiaminas, poliglicolaminas, piperazinas, diaminas heteroaromáticas y diaminas aromáticas.

La patente US Nº 5,051,124 describe polímeros de ionenos reticulados que resultan de la reacción de dietilamina, una amina polifuncional y epiclorhidrina. La patente US Nº 5,051,124 describe también métodos de inhibir el crecimiento de microorganismos usando tales polímeros ionenos reticulados. Se aportan otros ejemplos de diversos polímeros ionenos reticulados y sus propiedades en las patentes US Nº 3,894,946; 3,894,947; 3,930,877; 4,104,161; 4,164,521; 4,147,627; 4,166,041; 4,606,773; y 4,769,155.

Un polímero ioneno reticulado tiene una unidad repetitiva de fórmula II en la que R^{1} y R^{2} son ambos metilo, A es -CH_{2}CH(OH)CH_{2}-, X^{-} es Cl^{-}. El Polímero ioneno se reticula con amoniaco. Este polímero ioneno tiene un peso molecular medio de aproximadamente 100'000-500'000 y está disponible de Buckman Laboratories, Inc en una dispersión acuosa al 50% vendida como el producto BL®1155.

Los productos BUSAN® 1099 ó BUBOND® 65 de Buckman Laboratories, Inc. son dispersiones acuosas al 25% de un polímero ioneno reticulado con unidad repetitiva de fórmula II en la que R^{1} y R^{2} son ambos metilo, A es
-CH_{2}CH(OH)CH_{2}-, X^{-} es Cl^{-} y el agente reticulante es monometilamina. Este polímero ioneno preferible tiene un peso molecular de aproximadamente 10'000-100'000.

Los polímeros de ioneno que contienen la unidad repetitiva de fórmulas I, II o III pueden también estar taponados, es decir, tener un grupo terminal específico. La terminación se puede conseguir con medios conocidos en la literatura. Por ejemplo, se puede emplear un exceso de cualquiera de los reactivos utilizados para fabricar el polímero ioneno para aportar un grupo terminal. Alternativamente, se puede hacer reaccionar con el polímero ioneno una cantidad calculada de una amina terciaria monofuncional o de un haluro de alquilo monofuncional sustituido o no, para obtener un polímero ioneno taponado. Los polímeros de ionenos se pueden taponar a un extremo o en ambos extremos. Los polímeros de ionenos taponados y sus propiedades microbiológicas se describen en las patentes US Nº 3,931,319 y 5,093,078.

Según una realización de la presente invención, el adhesivo de polímero ioneno puede incluir al menos en torno al 20% en peso y hasta en torno al 40% en peso de unidades de polialquilamina, al menos en torno al 55% en peso y hasta en torno al 75% en peso de unidades haloepoxialcano y al menos en torno al 1% en peso y hasta en torno al 10% en peso de unidades de alquilenpoliamina. Preferiblemente, se emplean estos porcentajes en peso y la polialquilamina es dimetilamina, el haloepoxialcano es epiclorhidrina y la alquilenpoliamina es etilendiamina.

Según una realización preferida de la presente invención, el polímero ioneno es un terpolímero de dimetilamina (DMA), epiclorhidrina (EPI) y etilendiamina (EDA) ligeramente reticulado. El terpolímero tiene preferiblemente una relación de DMA a EPI entre en torno a 1:1 y en torno a 1:3, más preferiblemente entre entorna a 1:2 y en torno a 1:2,2. El terpolímero tiene una relación de EDA a EPI entre en torno a 1:20 y en torno a 1:40, más preferiblemente entre en torno a 1:28 y en torno a 1:34. El terpolímero tiene preferiblemente una relación de EDA a DMA de entre en torno a 1:10 y en torno a 1:20, más preferiblemente entre en torno a 1:13 y en torno a 1:16. El polímero se puede fabricar en un proceso por etapas. Durante la etapa 1 del proceso, se carga la EPI en una mezcla acuosa de DMA y EDA. La reacción es muy exotérmica y se debería enfriar con un intercambiador de calor y abrigo externos para mantener la temperatura de la vasija de reacción por debajo de los 150ºF (65ºC). La refrigeración se detiene cerca del final de la etapa 1 para permitir que suba la temperatura hasta 170-180ºF (76-82ºC). Entonces se añade hidróxido de sodio (NaOH) al 50% para ajustar el pH dentro del rango deseado. La polimerización continua en la etapa 2a con cargas simultaneas de EPI y agua. Después de la etapa 2a se carga más NaOH 50% para ajustar el pH. En la etapa 2b se carga EPI en bloques. La cantidad de EPI en cada bloque disminuye a medida que aumenta la viscosidad. Cuando la viscosidad alcanza los 450-500 cP, se carga ácido sulfúrico para ajustar el pH al rango de aproximadamente entre 5 y 6. Entonces se carga agua de dilución para ajustar el lote a un contenido en sólidos del 50% y el producto se enfría. Después de bombearlo fuera se carga una pequeña cantidad de agua y el agua se hace circular a través de la bomba.

Como proceso de ejemplo para fabricar el terpolímero, una vasija de proceso de 6'000 galones (23 m^{3}) se carga con 10'100 libras (lbs)(4'600 kg) de agua. A continuación se cargan en la vasija 500 lbs (230 kg) de EDA, preferiblemente utilizando una técnica de carga de vacío. Luego se cargan en la vasija 7'300 lbs (3400 kg) de DMA anhídrido a una velocidad máxima de unas 200 lbs/minuto (90 kg/minuto), pero el flujo de carga se debe cortar si la temperatura excede los 140ºF (60ºC) o si la presión excede los 200 psig (140 kPa sobre la presión atmosférica). Seguidamente se cargan en la vasija 14'300 lbs (6500 kg) de EPI a una velocidad de 40 lbs/minuto (18 kg/minuto) ó 25 lbs/minuto (11 kg/minuto) dependiendo de la temperatura. La carga de EPI se debe detener si la temperatura excede los 150ºF (65ºC). Para la última porción de 1000 lbs (450 kg) de EPI, se debe permitir que la temperatura de la vasija alcance entre unos 170ºF y unos 180ºF (76 a 82ºC). En la siguiente etapa se cargan en la vasija 1'000 lbs (450 kg) de solución de hidróxido sódico a 20 lbs/minuto (9 kg/minuto). Entonces se cargan a la vez 1'200 lbs (550 kg) de EPI y 10'000 lbs (4500 kg) de agua a velocidades respectivas de 13,5 lbs/minuto (6 kg/minuto) y 100 lbs/minuto (45 kg/minuto). Entonces se cargan en la vasija 200 lbs (90 kg) de NaOH 50% a 20 lbs/minuto (9 kg/minuto). Entonces se pueden cargar hasta 150 lbs adicionales (70 kg) de EPI para ajustar la viscosidad a un valor deseado de entre unos 450 a 500 cP. Entonces, se añaden 530 lbs (240 kg) de ácido sulfúrico(H_{2}SO_{4}) a 100 lbs/minuto (45 kg/minuto) y seguidamente se añade agua de dilución para alcanzar un peso de 50'000 lbs (23'000 kg), usando unas 4600 a 5100 lbs (2100 a 2300 kg) de agua de dilución. Luego se ajusta el pH, si es necesario, para alcanzar un valor un el rango de unos 3 a 9, más preferentemente entre unos 5 y unos 6. El producto terpolímero resultante en agua se puede diluir a la concentración deseada.

Un terpolímero de ejemplo que se puede fabricar según dicho método se identifica con el número CAS 42751-79-1.

El adhesivo ioneno se aplica preferiblemente a la superficie de secado a una velocidad, relativa a la velocidad de rotación, que aporte una cantidad adecuada de adhesivo para mantener la banda durante el secado pero liberando la banda seca cuando se termine el secado. Las velocidades y los pesos de adhesivo de cubrimiento convencionales se pueden usar ya que son conocidos por los expertos en la materia. Velocidades de ejemplo de aplicación del adhesivo en la superficie del secador pueden abarcar de unos 10 mg/m^{2} hasta tanto como 500 mg/m^{2}, o más, por ejemplo de unos 50 mg/m^{2} hasta unos 200 mg/m^{2}, o de unos 85 mg/m^{2} a unos 100 mg/m^{2}, en función del peso del sólido de la composición adhesiva. Preferiblemente, el adhesivo se aplica continuamente al secador giratorio de forma que siempre hay en la superficie del secador una cantidad adecuada de adhesivo.

Otras enseñanzas de sistemas, métodos y adhesivos de crepado se describen en las siguientes patentes US:
3,640,841; 4,304,625; 4,440,898; 4,788,243; 4,994,146; 5,025,046; 5,187,219; 5,326,434; 5,246,544; 5,370,773;
5,487,813; 5,490,903; 5,633,309; 5,660,687; 5,846,380; 4,300,981; 4,063,995; 4,501,640; 4,528,316; 4,886,579;
5,179,150; 5,234,547; 5,374,334; 5,382,323; 5,468,796; 5,902,862; 5,942,085; 5,944,954; 3,879,257; 4,684,439;
3,926,716; 4,883,564; 5,437,766.

En referencia ahora a los gráficos, la Figura 1 es un diagrama de flujo que muestra una serie de pasos que se pueden usar de acuerdo a la presente invención para la formación de una banda de papel tejido adecuado para toallita facial, toallita higiénica, pañales sanitarios y similares. Tales bandas tienen un peso base terminado a menudo en el intervalo de entre unas 7 y unas 40 libras por cada 3'000 pies cuadrados (1,05 a 6,05 g/cm^{2}) y están formadas por pastas acuosas de fibra. En aplicaciones específicas, tal pasta puede tener un contenido en fibra de aproximadamente 0,3% en peso o superior. La pasta se dirige a una máquina de drenaje de malla Fourdrinier convencional para formar una banda de fibra. El desagüe de la banda de fibra ocurre a través de la malla de manera convencional y la banda drenada, con una consistencia de fibra de entre en torno al 20% y en torno al 60% se dirige al equipo de secado con circulación transversal de aire. La banda sale del secador con circulación transversal de aire con un contenido o consistencia de fibra de en torno al 80% en peso y se pasa a una tela de transferencia e impresión que lleva la banda al secador de crepado. Dicha tela de transferencia puede estar caracterizada, por ejemplo, por unas 78 mallas por pulgada (31 mallas/cm) en la dirección de la máquina y 72 mallas por pulgada (28 mallas/cm) en la dirección de perpendicular, y se pueden incluir nudos de impresión de tela para compactar alrededor del 20% de la superficie de la banda en un secador de crepado o Yankee. La banda es crepada en el secador para formar una banda seca con un contenido o consistencia de fibra de alrededor del 95% y luego se enrolla en bobinas.

En referencia a la Figura 2, la tela de transferencia e impresión designada con el número de referencia 1 lleva la banda 2 formada, desaguada y parcialmente seca alrededor del cilindro giratorio 3 a la pinza entre el rodillo de presión 4 y el secador Yankee 5. Se puede emplear también una portadora suplementaria inferior designada S para llevar la banda a modo de sándwich, lo que podría ser particularmente útil en condiciones de mayor sequedad de la banda. Tela, banda y secador se mueven en las direcciones indicadas por las flechas. La entrada de la banda en el secador es el pozo alrededor del rodillo de la pala de crepado 6 que, como se indica esquemáticamente, crepa la banda que llega del secador como se indica en 7. La banda crepada 7 que sale del secador pasa por los rodillos de guía y de tensión 8 y 9 y se enrolla en una bobina 10 de tejido crepado suave.

Para adherir a la superficie del secador la banda 2 que entra en el secador relativamente seca (con una consistencia de fibra de, por ejemplo, el 80%), se puede aplicar directamente a la banda 2 en movimiento un pulverizador, pero es preferible pulverizarlo directamente sobre el secador para limitar el arrastre de adhesivo por la banda y para limitar la penetración de adhesivo a través de la banda a la tela portadora.

El pulverizado es preferiblemente acuoso y es conveniente que tenga un contenido de sólidos de entre en torno al 0,5% en peso y tanto como en torno al 70% en peso o más, preferiblemente entre en torno al 1% y en torno al 20% de sólidos. Para pulverizar, es más preferible un intervalo de contenido de sólidos de entre en torno al 0,75% y en torno al 15% en peso, aunque se puede usar cualquier contenido en sólidos conveniente. Para cubrir de adhesivo con rodillo la superficie del secador, o cubrir con cuchillo, se puede emplear mayor contenido en sólidos, como entre en torno al 1% en peso y en torno al 70% en peso, por ejemplo, entre en torno al 3% en peso y en torno al 50% en peso.

Los adhesivos de ioneno usados según la presente invención tienen más adhesión a humedades elevadas y a bajas temperaturas en comparación con los adhesivos de crepado convencionales, especialmente los usados en secadores con circulación transversal de aire. Los adhesivos de ioneno también se fracturan en la pala de una única manera, haciendo una excelente estructura crepé incluso a elevados contenidos de humedad de la hoja. Además los adhesivos de ioneno se pueden volver a mojar, al contrario que los adhesivos de resinas convencionales.

Incluyendo una pequeña cantidad de monoaminfostato (MAP) en el adhesivo, la formulación adhesiva minimiza la corrosión que de otra forma podrían provocar los cloruros del polímero ioneno o procedentes de él.

Los experimentos demuestran la superioridad de los ionenos sobre los adhesivos convencionales de crepado en secador con circulación transversal de aire normal, particularmente sobre los adhesivos actuales que incluyen una combinación de alcohol de polivinilo, sorbitol (o sucrosa) y agentes de liberación (surfactantes o formulaciones surfactantes basadas en aceite) usados para crepado en un sistema de secado con circulación transversal de aire.

Los adhesivos usados según la presente invención proporcionan un crepado superior, y los ionenos tales como el terpolímero de DMA, EPI y EDA descritos más arriba se fracturan suavemente en la pala de crepado, explotando la hoja e incrementando la calidad del crepado. Los adhesivos también aportan una superior adhesión a altos contenidos de humedad, y los ionenos tales como el terpolímero descrito son más adhesivos a mayores contenidos en humedad de la hoja como se muestra en el gráfico de la figura 3.

Los adhesivos usados según la presente invención también aportan capacidad de correr mejorada porque los ionenos conservan su adhesión en rangos de humedad y temperatura más amplios. La variabilidad de la humedad, que puede ser común a lo largo de la superficie de una hoja, no cambia la efectividad del crepado cuando los adhesivos de ionenos se usan según la presente invención, resultando así en un producto de tejido/toalla más uniforme y de mayor calidad. Mezclar los productos químicos de los ionenos y del alcohol de polivinilo dio como resultado poco o ningún golpeteo ni repiqueteo de la pala, manteniendo al mismo tiempo la vida de la pala.

Los adhesivos usados según la presente invención también proporcionan propiedades de película superiores en comparación con los adhesivos convencionales. Variar las relaciones de los ionenos con los polivinilalcoholes, tal como el terpolímero DMA:EPI:EDA, permite el control de las propiedades de la película tales como tenacidad y resistencia a la rotura de la película, tal como se muestra en el gráfico de la Figura 4.

Los productos crepados producidos usando los presentes métodos y los adhesivos de la presente invención, y usando secadores con circulación transversal de aire, dan como resultado productos crepados de tejidos y toallas superiores en comparación con los productos hechos con sistemas y métodos que usan adhesivos convencionales.

Los adhesivos usados según la presente invención también se pueden volver a mojar pues los ionenos no se reticulan. La capacidad que tienen estos adhesivos de poder volver a mojarse completamente minimiza la acumulación irreversible de fieltro, minimiza la formación de depósitos y minimiza el tiempo y los esfuerzos de limpieza.

Además, los adhesivos de ionenos usados según la presente invención se pueden usar en sistemas mejorados de secado con circulación transversal de aire, en sistemas de secador Yankee y con sistemas de crepado húmedo. Los ionenos mejoran el rendimiento del crepado en cualquier tipo de proceso de producción de tejidos y toallas, incluidos los procesos de secado con circulación transversal de aire, procesos de secador Yankee y procesos de máquina de tejidos crepados húmedos. Es más, el crepado se puede realizar a altos contenidos de humedad en la hoja, donde habían fallado sistemas anteriores que usaban resinas duras (como resinas húmedas de resistencia) y resinas suaves. Los presentes adhesivos de ionenos llenan ese hueco bien por sí solos, bien en combinación con productos adhesivos de crepado existentes, proporcionando excelente adhesión a contenidos de humedad elevados.

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Ejemplos

Los ejemplos descritos y los resultados mostrados en las hojas adjuntas y en las Figuras 3 y 4 indican la superioridad de una formulación adhesiva de ionenos usada según la presente invención sobre una formulación adhesiva convencional. Los resultados de los ensayos comparativos se muestran el la Tabla I más abajo y en los gráficos de las Figuras 3 y 4. En los ejemplos, la formulación de ejemplo I incluía un adhesivo de polímero de ioneno designado "M", una formulación de alcohol de polivinilo con base acuosa designada 2706 disponible de Buckman Laboratories International, Inc. y Busperse 2098, un agente de liberación con base oleosa también disponible de Buckman Laboratories International, Inc. La formulación del ejemplo comparativo I contenía alcohol de polivinilo (PVA), sorbitol y Triton X-100 (un alquilfenoletoxilato, 100% activo). Las máquinas usadas incluían un secador con circulación transversal de aire con fieltro en la parte de la cabeza, una caja de vapor en la mesa, un contenido de humedad a la entrada de entre 40% y 50%, un contenido de humedad a la salida del 10% y un diámetro de 16 pies (5 metros). También se usó un secador Yankee con un rodillo de vacío, sin caja de vapor, presión en la tobera de 80 psi (551 kPa), una velocidad de entre 2'000 y 3'500 pies/minuto (610-1'070 m/min), una humedad de salida de entre 3% y 3,5%, una temperatura en la pala de entre 280ºF y 350ºF (135 a 175ºC) mientras que la hoja estaba a un rango de temperatura de entre unos 200ºF y unos 250ºF (93ºC a 120ºC). El PVA se deshizo hasta un contenido en sólidos de en torno a 3,5% en peso y se alimentó a un ritmo de unos 1'400 ml/min. El Triton X-100 se deshizo hasta un contenido en sólidos de en torno al 1,5% en peso y se alimentó a un ritmo de en torno a 400 ml/min.

La Tabla I muestra las cantidades totales de cada componente en las formulaciones adhesivas primero para cada número de ensayo, y luego muestra el peso de sólidos para cada componente en las columnas adyacentes para cada fila respectiva. Los resultados muestran que para un sistema secador con circulación transversal de aire, un sistema de recubrimiento de tres componentes de componente "M", el componente 2076 y el componente 2098 proporciona una excelente adhesión de crepado. La relación óptima entre los componentes "M" y 2076 se muestra que es 3:1 (en sólidos), y el efecto de cambiar la relación mostró proporcionar una película con más rotura al aumentar la cantidad de "M" y una película más blanda al aumentar la cantidad de 2076.

5

6

Claims (17)

1. Un proceso para fabricar una banda de fibra crepé que comprende:

prever un secador cilíndrico rotativo que incluye una superficie de adhesión de secador, superficie de adhesión de secador que comprende un adhesivo de polímero de ioneno, en el que dicho adhesivo de polímero de ioneno comprende un polímero reticulado de una alquilamina, un haloepoxialcano y una amina que difiere de la citada alquilamina;

llevar una banda de fibra a la citada superficie de adhesión de secador;

secar la banda de fibra en la citada superficie de adhesión de secador para formar una banda de fibra seca; y

crepar la banda de fibra seca de la citada superficie de adhesión de secador.

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2. El proceso de la reivindicación 1, en el que el citado adhesivo de polímero ioneno comprende un terpolímero de dimetilamina, epiclorhidrina y etilendiamina.

3. El proceso de la reivindicación 2, en el que el citado adhesivo comprende además fosfato monoamónico.

4. El proceso de la reivindicación 3, en el que dicho fosfato monoamónico está presente en una cantidad de hasta el 10% en peso basado en el peso de los sólidos de dicho adhesivo.

5. El método de la reivindicación 3, en el que el citado fosfato monoamónico está presente en una cantidad de en torno al 1% en peso basado en el peso de los sólidos de dicho polímero ioneno.

6. El proceso de la reivindicación 1, en el que dicho adhesivo comprende al menos un 30% en peso del citado polímero ioneno, hasta un 60% en peso de dicho polímero ioneno, al menos 40% en peso de agua y hasta el 70% en peso de agua.

7. El proceso de la reivindicación 6, en el que dicho adhesivo comprende al menos un 40% en peso del citado polímero ioneno, hasta un 50% en peso de dicho polímero ioneno, al menos 50% en peso de agua y hasta el 60% en peso de agua.

8. El proceso de la reivindicación 1, en el que dicho polímero comprende al menos un 20% en peso y hasta el 40% en peso de unidades polialquilamina, al menos un 55% en peso y hasta el 75% en peso de unidades haloepoxialcano y al menos un 1% en pesoy hasta el 10% en peso de unidades alquilenopoliamina.

9. El proceso de la reivindicación 1, en el que dicha polialquilamina comprende dimetilamina.

10. El proceso de la reivindicación 1, en el que dicho haloepoxialcano comprende epiclorhidrina.

11. El proceso de la reivindicación 1, en el que dicha alquilenpoliamina comprende etilendiamina.

12. El proceso de la reivindicación 1, incluyendo además:

secar dicha banda de fibra a una consistencia de la menos 10% y hasta 90% antes de llevar la citada banda de fibra a la citada superficie de adhesión de secador.

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13. El proceso de la reivindicación 1, incluyendo además:

secar dicha banda de fibra a una consistencia de la menos 40% en peso y hasta 50% en peso antes de llevar la citada banda de fibra a la citada superficie de adhesión de secador.

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14. El proceso de la reivindicación 1, en el que el citado secado para formar una banda de fibra seca comprende secar la banda de fibra a una consistencia de fibra de al menos 95% en peso antes del crepado de la banda de fibra seca de la citada superficie de adhesión de secador.

15. El proceso de la reivindicación 1, en el que dicho llevar comprende portar la banda de fibra en una tela a la citada superficie del secador cilíndrico rotativo y transferir la banda de fibra de la tela a la superficie del secador.

16. El proceso de la reivindicación 15, en el que la tela que porta la banda a la superficie del secador cilíndrico rotativo es una tela de transferencia e impresión con nudos que compactan un porcentaje menor de la superficie de la banda en el secador de crepado y el adhesivo retiene la banda con nudos sobre la superficie del secador hasta que la consistencia de fibra de la banda es al menos del 95%.

17. El proceso de la reivindicación 16, en el que los nudos de la tela de impresión compactan en torno al 20% del área de la superficie de la banda que hay sobre la citada superficie del secador.