ES2388659T3 - Procedimiento para aprestar papel - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para aprestar papel, que comprende añadir a una suspensión que contiene fibras celulósicas, y cargas opcionales, (i) una dispersión de apresto aniónica o catiónica; y (ii) un promotor de apresto que comprende un polímero orgánico catiónico que tiene uno o más grupos aromáticos, y un polímero aniónico, que es un polímero obtenido por crecimiento en etapas, que tiene uno o más grupos aromáticos, un polisacárido o un polímero aromático natural, conformar y drenar la suspensión obtenida, en el que la dispersión de apresto y el promotor de apresto se añaden separadamente a la suspensión acuosa.
Description
Procedimiento para aprestar papel
Campo tecnico
La presente invenci6n se refiere a un procedimiento para aprestar papel que comprende anadir a una suspensi6n
5 que contiene fibras celul6sicas, y cargas opcionales, una dispersi6n de apresto ani6nica o cati6nica, y un promotor de apresto que comprende un polfmero organico cati6nico que tiene uno o mas grupos aromaticos; y un polfmero ani6nico, que es un polfmero obtenido por crecimiento en etapas, que tiene uno o mas grupos aromaticos, un polisacarido y un polfmero aromatico natural, y conformar y drenar la suspensi6n obtenida, en el que la dispersi6n de apresto y el promotor de apresto se anaden separadamente a la suspensi6n acuosa.
10 Antecedentes
Las dispersiones o emulsiones de agentes de apresto se usan en la fabricaci6n de papel con el fin de dar al papel y al cart6n una mejor resistencia a la humedad y a la penetraci6n de varios lfquidos. Las dispersiones de apresto se anaden usualmente a una suspensi6n acuosa que contiene fibras celul6sicas, cargas opcionales y varios aditivos. La suspensi6n acuosa se alimenta a un caj6n de cabezal que eyecta la suspensi6n sobre un hilo metalico en el que se 15 forma una bobina humeda de papel. Ademas, a la suspensi6n se anaden normalmente compuestos tales como almidones y materiales en forma de micropartfculas los cuales facilitan la deshidrataci6n de la suspensi6n sobre el hilo metalico. El agua que drena del hilo metalico, denominada agua blanca, usualmente se recircula parcialmente en el procedimiento de fabricaci6n de papel. La suspensi6n celul6sica contiene una cierta cantidad de material no fibroso, por ejemplo cargas, polfmeros cargados, agentes de apresto y varios contaminantes cargados, es decir 20 cenizas ani6nicas, electr6litos, sustancias coloidales, etc. El material no fibroso tiene influencia sobre la eficiencia del apresto y normalmente deteriora la eficiencia del apresto. Elevadas cantidades de compuestos cargados en la suspensi6n, tales como altos contenidos de sales, dan una suspensi6n que es crecientemente diffcil de aprestar, es decir de obtener un papel con propiedades de apresto satisfactorias. Otros compuestos contenidos en la suspensi6n que deterioran el apresto son varios extractos lip6filos de la madera que pueden proceder fibras recicladas y pastas 25 de papel mecanicas. Anadir una cantidad mayor de agente de apresto mejora con frecuencia el apresto conduciendo, sin embargo, a mayores costes asf como a una mayor acumulaci6n de agentes de apresto en el agua blanca. La acumulaci6n de material no fibroso asf como de cualquier otro componente presente en la suspensi6n sera incluso mas pronunciada en fabricas en las que el agua blanca se recircula extensivamente con la introducci6n de s6lo pequenas cantidades de agua dulce en el procedimiento de fabricaci6n de papel. Asf, es un objetivo de la
30 presente invenci6n mejorar mas el apresto. Otro objetivo de la presente invenci6n es mejorar el apresto cuando se aprestan suspensiones acuosas que contienen material celul6sico que tienen elevada conductividad y/o altas cantidades de extractos lip6filos de la madera. Aun otros objetivos se presentaran mas adelante.
El documento US 6001166 se refiere a dispersiones acuosas de dialquil dicetenas que contienen almid6n cati6nico y agentes dispersantes ani6nicos tales como acidos lignin-sulf6nicos, condensados de acido naftalenosulf6nico y
35 formaldehfdo.
El documento WO 0023851 se refiere a dispersiones de apresto ani6nicas y cati6nicas que contienen dfmeros de cetenas y al menos un agente dispersante ani6nico.
El documento EP 984101 describe composiciones de apresto que comprenden dfmeros de cetenas o anhfdridos de acido y un agente complejante seleccionado de acidos aminopolicarboxflicos, N-bia o tria-((1,2
40 dicarboxiletoxi)etil)aminas y acidos fosf6nicos.
El documento US 5972094 se refiere a composiciones de apresto que comprenden una resina termoplastica seleccionada del grupo que consiste en resinas termoplasticas, resinas de hidrocarburos termoplasticos, poliamidas termoplasticas y ceras tipo amidas termoplasticas.
El documento US 5595629 describe un procedimiento de fabricaci6n de papel que comprende formar una
45 suspensi6n celul6sica acuosa para fabricar papel y anadir un polfmero cati6nico y un polfmero ani6nico a la suspensi6n para aumentar la retenci6n y/o el drenaje. El polfmero ani6nico comprende un condensado de formaldehfdo de una sal del acido naftalenosulf6nico.
El documento WO 98/33979 describe una dispersi6n acuosa que contiene un agente de apresto reactivo con materiales celul6sicos. El documento US 6074468 se refiere a una composici6n de apresto que comprende una
50 resina termoplastica, almid6n y un tensioactivo. El documento EP 56876 A describe dispersiones estables de colofonia fortificada.
Invenci6n
Se ha encontrado que la invenci6n segun las reivindicaciones resuelve sorprendentemente los problemas delineados en la solicitud. Mas especfficamente, la invenci6n se refiere a un procedimiento para aprestar papel que comprende 55 anadir a una suspensi6n acuosa que contiene fibras celul6sicas, y cargas opcionales, una dispersi6n de apresto
ani6nica o cati6nica, y un promotor de apresto que comprende un polfmero organico cati6nico que tiene uno o mas grupos aromaticos y un polfmero ani6nico, que es un polfmero obtenido por crecimiento en etapas, que tiene uno o mas grupos aromaticos, un polisacarido o un polfmero aromatico natural, y conformar y drenar la suspensi6n obtenida, en el que la dispersi6n de apresto y el promotor de apresto se anaden separadamente a la suspensi6n acuosa.
Dispersi6n de apresto
El agente de apresto comprendido en la dispersi6n de apresto ani6nica o cati6nica usada en el procedimiento segun la presente invenci6n es convenientemente cualquier agente de apresto que proporcione un papel o cart6n con mayor resistencia a la humedad y a la penetraci6n de lfquidos, tales como agentes no reactivos con la celulosa que incluyen colofonias, es decir, colofonias fortificadas y/o esterificadas, ceras, derivados de acidos grasos y de acidos de resina, por ejemplo amidas grasas y esteres grasos, por ejemplo triesteres de glicerol de acidos grasos naturales, y /o agentes reactivos con la celulosa. Preferiblemente, la dispersi6n de apresto contiene agentes de apresto reactivos con la celulosa. Los agentes de apresto reactivos con la celulosa, comprendidos en la dispersi6n de apresto pueden seleccionarse de cualquier agente conocido en la tecnica reactivo con la celulosa. Convenientemente, el agente de apresto se selecciona de un dfmero de cetenas hidr6fobo, multfmeros de cetenas, anhfdridos de acidos, isocianatos organicos, cloruros de carbamoilo y sus mezclas, preferiblemente dfmeros de cetenas y/o anhfdridos de acidos. Convenientemente, los dfmeros de cetenas tienen la f6rmula general (I) siguiente, en la que R1 y R2 representan grupos hidrocarburos saturados o insaturados, usualmente hidrocarburos saturados, grupos hidrocarburos que convenientemente tienen de 8 a 38 atomos de carbono, siendo usualmente grupos alquilo de cadena lineal o ramificada que tienen de 12 a 20 atomos de carbono, tales como grupos hexadecilo y octadecilo. Los dfmeros de cetenas pueden ser lfquidos a temperatura ambiente, es decir a 25°C, convenientemente a 20°C. Comunmente, los anhfdridos de acidos pueden caracterizarse por la f6rmula general (II) siguiente, en la que R3 y R4 pueden ser identicos o diferentes y representan grupos hidrocarburos saturados o insaturados que convenientemente tienen de 8 a 38 atomos de carbono, o R3 y R4 junto con el resto -C-O-C-pueden formar un anillo de 5 a 6 miembros, estando ademas opcionalmente sustituidos con grupos hidrocarburo que contienen hasta 30 atomos de carbono. Ejemplos de anhfdridos de acidos que se usan comercialmente incluyen anhfdridos de acidos alquil y alquenil-succfnicos y particularmente anhfdrido del acido isooctadecenil-succfnico.
Los dfmeros de cetenas, anhfdridos de acidos e isocianatos organicos adecuados incluyen los compuestos descritos en la patente de EE.UU. n° 4.522.686. Ejemplos de cloruros de carbamoilo adecuados incluyen los descritos en la patente de EE.UU. n° 3.887.427.
El procedimiento segun la presente invenci6n comprende anadir a una suspensi6n que contenga fibras celul6sicas una dispersi6n de apresto acuosa ani6nica o cati6nica, es decir, los agentes dispersantes y/o estabilizantes presentes en la dispersi6n, que pueden denominarse como el sistema dispersante, tienen una carga global ani6nica
o cati6nica, respectivamente. El sistema dispersante puede incluir cualquier agente que facilite la formaci6n de una dispersi6n o emulsi6n tal como agentes dispersantes y/o estabilizantes ejemplificados por polielectr6litos, tensioactivos y electr6litos. Las dispersiones de apresto acuosas ani6nicas pueden comprender compuestos cati6nicos, es decir polielectr6litos cati6nicos (polielectr6litos cati6nicos o anf6teros con una carga global cati6nica) y/o tensioactivos cati6nicos y/u otro compuesto cati6nico conocido por un experto siempre que la carga global del sistema dispersante sea ani6nica. Por otra parte, las dispersiones de apresto acuosas cati6nicas pueden comprender compuestos ani6nicos (polielectr6litos ani6nicos o anf6teros con una carga global ani6nica) y/o tensioactivos ani6nicos y/u otro compuesto ani6nico conocido por un experto siempre que la carga global del sistema dispersante sea cati6nica. La carga ani6nica o cati6nica de la dispersi6n de apresto puede determinarse mediante un equipo ZetaMaster S versi6n PCS.
Segun una realizaci6n preferida de la presente invenci6n, la dispersi6n de apresto ani6nica o cati6nica contiene un polfmero organico cati6nico que tiene uno o mas grupos aromaticos y un polfmero ani6nico que tiene uno o mas grupos aromaticos. El polfmero organico cati6nico y el polfmero ani6nico pueden ser cualquiera de los descritos mas adelante comprendidos en el promotor de apresto.
La dispersi6n de apresto ani6nica o cati6nica anadida a la suspensi6n puede tener un contenido de agente de apresto de 0,1 a 50% en peso basado en la dispersi6n/emulsi6n total, convenientemente sobre 20% en peso. Las dispersiones que comprenden agentes de apresto tipo dfmeros de cetenas pueden tener un contenido de dfmeros de cetenas de 5 hasta 50% en peso basado en la dispersi6n/emulsi6n total, preferiblemente de 10 hasta 35% en peso. Las dispersiones, o emulsiones, que comprenden agentes de apresto tipo anhfdridos de acidos pueden tener un contenido de anhfdridos de acidos de 0,1 hasta 30% en peso basado en la dispersi6n/emulsi6n total, convenientemente de 1 hasta 20% en peso. Las dispersiones que contienen agentes de apresto no reactivos con la celulosa tienen convenientemente un contenido de 5 hasta 50% en peso, preferiblemente de 10 hasta 35% en peso. Si un polfmero ani6nico y/o cati6nico que tiene uno o mas grupos aromaticos esta comprendido en la dispersi6n de
apresto, esta convenientemente presente en una cantidad de aproximadamente 0,1% a aproximadamente 15% en peso basado en el agente de apresto.
La cantidad de agente de apresto anadida a la suspensi6n acuosa que contiene fibras celul6sicas puede ser de 0,01 a 5% en peso, convenientemente de 0,05 a 1,0% en peso, basada en el peso seco de fibras celul6sicas y cargas opcionales, en la que la dosificaci6n depende de la calidad de la pasta de papel o papel a aprestar, del agente de apresto y del grado de apresto.
Segun la presente invenci6n, a la suspensi6n acuosa se anaden separadamente una dispersi6n de apresto ani6nica
o cati6nica y un promotor de apresto que comprende un polfmero organico cati6nico que tiene uno o mas grupos aromaticos y un polfmero ani6nico, que es un polfmero obtenido por crecimiento en etapas, que tiene uno o mas grupos aromaticos, un polisacarido o un polfmero aromatico natural. Aunque la dispersi6n de apresto puede contener los mismos polfmeros que comprende el promotor de apresto, s6lo se observan mejoras significativas con respecto al apresto cuando el promotor de apresto y la dispersi6n de apresto se anaden separadamente a la suspensi6n celul6sica. Por adici6n separada se quiere decir que la dispersi6n de apresto, que puede comprender cualquiera de los polfmeros del promotor de apresto, y el promotor de apresto se anaden en diferentes lugares de la suspensi6n celul6sica (suspensi6n madre diluida) o sustancialmente en el mismo lugar pero en momentos diferentes. Ademas, el polfmero organico cati6nico y el polfmero ani6nico que forman el promotor de apresto convenientemente tambien se anaden separadamente. Preferiblemente, el polfmero ani6nico se anade a la suspensi6n despues tanto de la dispersi6n de apresto como del polfmero organico cati6nico.
Segun una realizaci6n preferida de la presente invenci6n el procedimiento para aprestar papel comprende anadir a una suspensi6n que contiene fibras celul6sicas, y cargas opcionales, una dispersi6n de apresto ani6nica o cati6nica que comprende un agente de apresto y un polfmero ani6nico, que es un polfmero obtenido por crecimiento en etapas, que tiene uno o mas grupos aromaticos, un polisacarido o un polfmero aromatico natural, siendo la cantidad de agente de apresto anadida a la suspensi6n de aproximadamente 0,01% hasta aproximadamente 5% en peso basada en las fibras secas; y un promotor de apresto que comprende un polfmero cati6nico que tiene uno o mas grupos aromaticos que convenientemente es un polisacarido cati6nico o un polfmero vinflico cati6nico de adici6n, y un polfmero ani6nico que tiene uno o mas grupos aromaticos que es un polfmero obtenido por crecimiento en etapas, un polisacarido o un polfmero aromatico natural, siendo la cantidad de polfmero cati6nico anadida a la suspensi6n de aproximadamente 0,001% hasta aproximadamente 3,0% en peso basada en las fibras secas, y conformar y drenar la suspensi6n obtenida, en el que la dispersi6n de apresto y el promotor de apresto se anaden separadamente a la suspensi6n acuosa.
Segun aun otra realizaci6n preferida de la invenci6n, la dispersi6n de apresto ani6nica o cati6nica comprende un agente de apresto, un polfmero organico cati6nico que tiene uno o mas grupos aromaticos, tal como un polisacarido cati6nico o un polfmero vinflico cati6nico de adici6n, y un polfmero ani6nico que tiene uno o mas grupos aromaticos que es un polfmero obtenido por crecimiento en etapas, un polisacarido o un polfmero aromatico natural, polfmero ani6nico que convenientemente es un polfmero obtenido por crecimiento en etapas o un polfmero aromatico natural.
Convenientemente, el polfmero cati6nico que tiene uno o mas grupos aromaticos es un polisacarido cati6nico que tiene la f6rmula estructural (I):
En la que P es un resto de un polisacarido; A es una cadena de atomos que comprende C y atomos de H que unen N al resto de polisacarido, R1 y R2 son cada uno H o un grupo hidrocarburo, R3 es un grupo hidrocarburo aromatico, n es un numero entero de 2 hasta 300000, y X-es un contrai6n ani6nico; o un polfmero vinflico de adici6n obtenido polimerizando un mon6mero cati6nico o una mezcla de mon6meros que comprende un mon6mero cati6nico representando por la f6rmula general (II):
En la que R1es H o CH3; R2 y R3son cada uno un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 atomos de carbono, A1es O 6 NH, B1 es un grupo alquileno que tiene de 2 a 8 atomos de carbono o un grupo hidroxipropileno, Q es un sustituyente que contiene un grupo aromatico, y X-es un contrai6n ani6nico.
Mas preferiblemente, el polfmero cati6nico que tiene uno o mas grupos aromaticos es un polisacarido cati6nico que
tiene la f6rmula estructural (I):
En la que P es un resto de un polisacarido; A es una cadena de atomos que comprende C y atomos de H que unen N al resto de polisacarido, R1 y R2 son cada uno H o un grupo hidrocarburo, R3 es un grupo hidrocarburo aromatico, n es un numero entero de 2 hasta 300000, y X-es un contrai6n ani6nico.
Polimero organico cati6nico que tiene uno o mas grupos aromaticos
El polfmero organico cati6nico del promotor de apresto y convenientemente presente en la dispersi6n de apresto puede derivarse de fuentes naturales o sinteticas, y puede ser lineal, ramificado o reticulado. Preferiblemente, el polfmero cati6nico es soluble o dispersable en agua. Ejemplos de polfmeros cati6nicos adecuados incluyen polisacaridos cati6nicos, por ejemplos almidones, gomas guar, celulosas, quitinas, quitosanos, glicanos, galactanos, glucanos, gomas xantano, pectinas, mananos, dextrinas, preferiblemente almidones y gomas guar, almidones adecuados incluyen los de patata, mafz, trigo, tapioca, arroz, mafz cereo, cebada, etc.; polfmeros organicos cati6nicos sinteticos tales como polfmeros cati6nicos obtenidos por crecimiento de la cadena, por ejemplo polfmeros vinflicos cati6nicos de adici6n como polfmeros basados en acrilatos, acrilamida y vinilamida, y polfmeros cati6nicos obtenidos por crecimiento en etapas, por ejemplo poliuretanos cati6nicos. Los particularmente preferidos son los polfmeros organicos cati6nicos sinteticos seleccionados de polisacaridos, es decir almidones, y los polfmeros vinflicos cati6nicos de adici6n como los polfmeros basados en acrilamida que tienen un grupo aromatico.
El grupo aromatico del polfmero organico cati6nico puede estar presente en la cadena macromolecular del polfmero
o en un grupo sustituyente que este unido a la cadena macromolecular del polfmero (cadena principal), preferiblemente en un grupo sustituyente. Ejemplos de grupos aromaticos adecuados incluyen grupos arilo, aralquilo y alcarilo, por ejemplo fenilo, fenileno, naftilo, xilineno, bencilo y feniletilo; preferiblemente bencilo, grupos aromaticos (arilo) que contienen nitr6geno, por ejemplo piridinio y quinolinio, asf como derivados de estos grupos. Ejemplos de grupos cargados cati6nicamente que pueden estar presentes en el polfmero cati6nico asf como en los mon6meros usados para preparar el polfmero cati6nico incluyen grupos amonio cuaternario, grupos amino terciarios y sus sales de adici6n de acidos.
Segun una realizaci6n preferida, el polfmero organico cati6nico que tiene un grupo aromatico se selecciona de polisacaridos cati6nicos. El grupo aromatico del polisacarido puede estar unido a un heteroatomo, por ejemplo nitr6geno u oxfgeno, presente en el polisacarido, heteroatomo que opcionalmente esta cargado, por ejemplo cuando es un atomo de nitr6geno. El grupo aromatico tambien puede estar unido a un grupo que comprende un heteroatomo, por ejemplo amida, ester o eter, grupos que pueden estar unidos a la cadena macromolecular del polisacarido (cadena principal), por ejemplo vfa una cadena de atomos. Ejemplos de grupos aromaticos adecuados y de grupos que comprenden un grupo aromatico incluyen grupos arilo y aralquilo, por ejemplo fenilo, fenileno, naftilo, xilineno, bencilo y feniletilo; grupos aromaticos (arilo) que contienen nitr6geno, por ejemplo piridinio y quinolinio, asf como derivados de estos grupos en los que uno o mas sustituyentes unidos a dichos grupos aromaticos pueden seleccionarse de hidroxilo, haluros, por ejemplo grupos cloruro, nitro e hidrocarburos que tienen de 1 a atomos de carbono.
Preferiblemente, el polfmero organico cati6nico se selecciona de polisacaridos cati6nicos que tienen la f6rmula general estructural (I):
En la que P es un resto de un polisacarido; A es un grupo que une N al resto de polisacarido, convenientemente una cadena de atomos que comprenden C y atomos de H, y opcionalmente atomos de O y/o N, usualmente un grupo alquileno con 2 a 18 y convenientemente 2 a 8 atomos de carbono, opcionalmente interrumpido o sustituido por uno
o mas heteroatomos, por ejemplo O 6 N, por ejemplo un grupo alquilenoxi o un grupo hidroxipropileno (-CH2-CH(OH)-CH2-); R1 y R2 son cada uno H o, preferiblemente, un grupo hidrocarburo, convenientemente alquilo, que tiene de 1 a 3 atomos de carbono, convenientemente 1 6 2 atomos de carbono; R3 es convenientemente un grupo hidrocarburo aromatico, que incluye grupos aralquilo, por ejemplo grupos bencilo o feniletilo; n es un numero entero de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 300000, convenientemente de 5 a 200.000 y preferiblemente de 6 a
125.000 6, alternativamente, R1, R2 y R3 junto con un atomo de N forman un grupo aromatico que contiene de 5 a 12 atomos de carbono; y X-es un contrai6n ani6nico, usualmente un haluro como cloruro.
El polisacarido cati6nico modificado con un grupo aromatico puede tener un grado de sustituci6n que varfa en un
amplio intervalo; el grado de sustituci6n cati6nica (DSc) puede ser de 0,01 a 0,5, convenientemente de 0,02 a 0,3, preferiblemente de 0,025 a 0,2, el grado de sustituci6n aromatica (DSN) puede ser de 0,01 a 0,5, convenientemente de 0,02 a 0,3, preferiblemente de 0,025 a 0,2, y el grado de sustituci6n ani6nica (DSA) puede ser de 0 a 0,2, convenientemente de 0 a 0,1, preferiblemente de 0 a 0,05.
Los polisacaridos pueden prepararse sometiendo un polisacarido a modificaci6n cati6nica y aromatica de manera conocida usando uno o mas agentes que contengan un grupo cati6nico y/o un grupo aromatico, por ejemplo haciendo reaccionar el agente con el polisacarido en presencia de una sustancia alcalina tal como un hidr6xido de un metal alcalino o alcalino-terreo. El polisacarido a ser sometido a modificaci6n cati6nica y aromatica puede ser no i6nico, ani6nico, anf6tero o cati6nico. Los agentes de modificaci6n adecuados incluyen agentes no i6nicos tales como, por ejemplo haluros de aralquilo, por ejemplo cloruro de bencilo y bromuro de bencilo; los productos de reacci6n de epiclorhidrina y dialquilaminas que al menos tienen un sustituyente que comprende un grupo aromatico como se defini6 anteriormente, incluyendo 3-dialquilamino-1,2-epoxipropanos; y agentes cati6nicos tales como, por ejemplo, los productos de reacci6n de epiclorhidrina y aminas terciarias que al menos tienen un sustituyente que comprende un grupo aromatico como se defini6 anteriormente, incluyendo alcarildialquilaminas, por ejemplo dimetilbencilamina; arilaminas, por ejemplo piridina y quinolina. Agentes cati6nicos adecuados de este tipo incluyen haluros de 2,3-epoxipropil trialquilamonio y haluros de halohidroxipropil trialquilamonio, por ejemplo cloruro de N-(3cloro-2-hidroxipropil)-N-(alquilo hidr6fobo)-N,N-di(alquilo inferior)amonio y cloruro de N-glicidil-N-(alquilo hidr6fobo)N,N-(alquilo inferior)amonio en los que el grupo aromatico es como se defini6 anteriormente, notablemente octilo, decilo y dodecilo, y el alquilo inferior es metilo o etilo; y haluros de halohidroxipropil-N,N-dialquil-N-alcarilamonio y cloruro de N-glicidil-N-(alcaril)-N,N-dialquilamonio, por ejemplo cloruro de N-(3-cloro-2-hidroxipropil)-N-(alcaril)-N,Ndi(alquilo inferior)amonio en el que el grupo alcarilo y los grupos alquilo inferiores son como se definieron anteriormente, particularmente cloruro de N-(3-cloro-2-hidroxipropil)-N-bencil-N,N-dimetilamonio; y cloruro de N-(3cloro-2-hidroxipropil)piridinio. En general, cuando se usa un agente aromatico no i6nico, el polisacarido se vuelve convenientemente cati6nico usando cualquiera de los agentes cati6nicos conocidos en la tecnica antes o despues de la modificaci6n hidr6foba. Ejemplos de agentes de modificaci6n cati6nicos y/o aromaticos adecuados, polisacaridos modificados con grupos aromaticos y metodos para su preparaci6n incluyen los descritos en las patentes de EE.UU. n°s 4.687.519 y 5.463.127; la solicitud de patente internacional WO 94/24169, la solicitud de patente europea n° 189935; y S.P. Patel y V.S. Patel, Starch/Starke, 41(1989), n° 5, pp 192-196.
Segun aun otra realizaci6n preferida el polfmero organico cati6nico se selecciona de homopolfmeros y copolfmeros preparados de uno o mas mon6meros que comprenden al menos un mon6mero que tiene un grupo aromatico, convenientemente un mon6mero etilenicamente insaturado. El polfmero sintetico puede ser lineal o ramificado. El grupo aromatico del polfmero sintetico puede estar presente en la cadena macromolecular del polfmero o, preferiblemente, puede ser un grupo colgante unido a o que se extiende de la cadena macromolecular del polfmero. Los grupos aromaticos (arilo) adecuados incluyen los que comprenden un grupo fenilo, opcionalmente sustituido, un grupo fenileno, opcionalmente sustituido, y un grupo naftilo, opcionalmente sustituido, por ejemplo, grupos que tienen las f6rmulas -C6H5, -C6H4-, -C6H3-, y -C6H2-, por ejemplo en forma de fenileno (-C6H4-), xilileno (-CH2-C6H4-CH2-), fenilo (-C6H5), bencilo (-CH2-C6H5), fenetilo (-CH2CH2-C6H5), y fenetilo sustituido (por ejemplo, -C6H4-Y, C6H3-Y2, y -C6H2-Y3) en los que uno o mas sustituyentes (Y) unidos al anillo de fenilo pueden seleccionarse de grupos hidroxilo, haluros, por ejemplo cloruro, nitro e hidrocarburo que tienen de 1 a 4 atomos de carbono.
Preferiblemente, el polfmero cati6nico es un polfmero vinflico de adici6n. Cuando se usa en la presente memoria, la expresi6n "polfmero vinflico de adici6n" se refiere a un polfmero preparado por polimerizaci6n de adici6n de uno o mas mon6meros vinflicos o mon6meros etilenicamente insaturados los cuales incluyen, por ejemplo, mon6meros basados en acrilamida y en acrilatos. Convenientemente, el polfmero cati6nico se selecciona de polfmeros vinflicos cati6nicos de adici6n obtenidos polimerizando un mon6mero cati6nico o una mezcla de mon6meros cati6nicos que comprende un mon6mero cati6nico represento por la f6rmula general (II):
En la que R1 es H o CH3; R2 y R3 son cada uno H o, preferiblemente, un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 atomos de carbono, usualmente 1 6 2 atomos de carbono; A1 es O 6 NH; B1 es un grupo alquileno que tiene de 2 a 8 atomos de carbono, convenientemente de 2 a 4 atomos de carbono, o un grupo hidroxipropileno; Q es un sustituyente que contiene un grupo aromatico, convenientemente un grupo fenilo o un grupo fenilo sustituido, el cual puede estar unido al atomo de nitr6geno por medio de un grupo alquileno que usualmente tiene de 1 a 3 atomos de carbono, convenientemente 1 a 2 atomos de carbono, y preferiblemente Q es un grupo bencilo (-CH2-C6H5); y X-es un contrai6n ani6nico, usualmente un haluro como cloruro. Ejemplos de mon6meros adecuados representados por la f6rmula general (II) incluyen mon6meros cuaternarios obtenidos tratando (met)acrilatos de dialquilaminoalquilo, por ejemplo (met)acrilato de dimetilaminoetilo, (met)acrilato de dietilaminoetilo y (met)acrilato de dimetilaminohidroxipropilo, y dialquilamino alquil (met)acrilamidas, por ejemplo dimetilaminoetil (met)acrilamida, dietilaminoetil (met)acrilamida, dimetilaminopropil (met)acrilamida y dietilaminopropil (met)acrilamida, con cloruro de bencilo. Los mon6meros cati6nicos preferidos de la f6rmula general (II) incluyen la sal cuaternaria cloruro de
dimetilaminoetilacrilato y bencilo y la sal cuaternaria cloruro de dimetilaminoetilmetacrilato y bencilo.
El polfmero vinflico cati6nico (cati6nico sintetico) de adici6n puede ser un homopolfmero preparado a partir de un mon6mero cati6nico que tenga un grupo aromatico o un copolfmero preparado a partir de una mezcla que comprenda un mon6mero cati6nico que tenga un grupo aromatico y uno o mas mon6meros copolimerizables. Los mon6meros no i6nicos adecuados copolimerizables incluyen mon6meros representados por la f6rmula general (III):
En la que R4 es H o CH3; R5 y R6 son cada uno H o un grupo hidrocarburo, convenientemente alquilo que tiene de 1 a 6, convenientemente de 1 a 4 y usualmente de 1 a 2 atomos de carbono; A2 es O 6 NH; B2 es un grupo alquileno de 2 a 8 atomos de carbono, convenientemente de 2 a 4 atomos de carbono, o un grupo hidroxipropileno o, alternativamente, A y B no son ninguno mediante lo cual hay un enlace sencillo entre C y N (O=C-NR5R6). Ejemplos de mon6meros copolimerizables de este tipo incluyen (met)acrilamida; mon6meros basados en acrilamida como Nalquil (met)acrilamidas y N,N-dialquil (met)acrilamidas, por ejemplo N-n-propilacrilamida, N-isopropil (met)acrilamida, N-n-butil (met)acrilamida, N-isobutil (met)acrilamida y N-t-butil (met)acrilamida; y dialquilaminoalquil (met)acrilamidas, por ejemplo dimetilaminoetil (met)acrilamida, dietilaminoetil (met)acrilamida, dimetilaminopropil (met)acrilamida y dietilaminopropil (met)acrilamida; mon6meros basados en acrilatos como (met)acrilato de dialquilaminoalquilo, (met)acrilato de dietilaminoetilo, (met)acrilato de t-butilaminoetilo y acrilato de dimetilaminohidroxipropilo; y vinilamidas, por ejemplo N-vinilformamida y N-vinilacetamida. Los mon6meros no i6nicos copolimerizables preferidos incluyen acrilamida y metacrilamida, es decir (met)acrilamida, y el polfmero principal es preferiblemente un polfmero basado en acrilamida.
Los mon6meros cati6nicos adecuados copolimerizables incluyen mon6meros representados por la f6rmula general (IV):
En la que R7 es H o CH3; R8, R9 y R10 son cada uno H o, preferiblemente, un grupo hidrocarburo, convenientemente alquilo que tiene de 1 a 3 atomos de carbono, usualmente de 1 a 2 atomos de carbono; A3 es O 6 NH; B3 es un grupo alquileno de 2 a 4 atomos de carbono, convenientemente de 2 a 4 atomos de carbono, o un grupo hidroxipropileno y X-es un contrai6n, usualmente metilsulfato o un haluro como cloruro. Ejemplos de mon6meros cati6nicos copolimerizables adecuados incluyen sales de adici6n de acidos y sales de amonio cuaternario de los (met)acrilatos de dialquilaminoalquilo y las dialquilaminoalquil (met)acrilamidas mencionadas anteriormente, usualmente preparadas usando acidos como HCl, H2SO4, etc., o agente cuaternizantes como cloruro de metilo; sulfato de dimetilo, etc.; y cloruro de dialildimetilamonio. Los mon6meros cati6nicos copolimerizables preferidos incluyen la sal de amonio cuaternaria cloruro de metilo y (met)acrilato de dimetilaminoetilo y cloruro de dialilmetilamonio. Tambien se pueden emplear mon6meros ani6nicos copolimerizables como acido acrflico, acido metacrflico, varios mon6meros vinflicos sulfonados de adici6n, etc., y preferiblemente, en cantidades menores.
El polfmero vinflico cati6nico de adici6n puede prepararse a partir de una mezcla de mon6meros que generalmente comprende de 1 a 99% en moles, convenientemente de 2 a 50% en moles y preferiblemente de 5 a 20% en moles de mon6mero cati6nico que tiene un grupo aromatico, preferiblemente representado por la f6rmula general (II), y de 99 a 1% en moles, convenientemente de 98 a 50% en moles y preferiblemente de 95 a 80% en moles de otros mon6meros copolimerizables los cuales preferiblemente comprenden acrilamida o metacrilamida ((meta)acrilamida), mezcla de mon6meros que convenientemente comprende de 98 a 50% en moles y preferiblemente de 95 a 80% en moles de (meta)acrilamida, siendo 100% la suma de los porcentajes.
El polfmero cati6nico tambien puede seleccionarse de polfmeros preparados por reacci6n de condensaci6n de uno o mas mon6meros que contienen un grupo aromatico. Ejemplos de tales mon6meros incluyen tolueno diisocianatos, bisfenol A, acido ftalico, anhfdrido ftalico, etc., los cuales pueden usarse en la preparaci6n de poliuretanos cati6nicos, poliamidaminas cati6nicas, etc.
Alternativamente, el polfmero organico puede ser un polfmero sometido a modificaci6n aromatica usando un agente que contenga un grupo aromatico. Agentes de modificaci6n adecuados de este tipo incluyen cloruro de bencilo, bromuro de bencilo, cloruro de N-(3-cloro-2-hidroxipropil)-N-bencil-N,N-dimetilamonio y cloruro de N-(3-cloro-2hidroxipropil)piridinio. Los polfmeros adecuados para tal modificaci6n aromatica incluyen polfmeros vinflicos de adici6n. Si el polfmero contiene un atomo de nitr6geno terciario que puede cuaternizarse mediante el agente de modificaci6n, el uso de tales agentes usualmente da lugar a que el polfmero se vuelva cati6nico. Alternativamente, el
polfmero a ser sometido a modificaci6n aromatica puede ser cati6nico, por ejemplo un polfmero vinflico cati6nico de adici6n.
Usualmente, la densidad de carga del polfmero vinflico de adici6n esta dentro del intervalo de 0,1 a 6,0 meqv/g de polfmero seco, convenientemente de 0,2 a 4,0 y preferiblemente de 0,5 a 3,0. El peso molecular promedio en peso de los polfmeros sinteticos es usualmente al menos aproximadamente 500.000, convenientemente por encima de aproximadamente 1.000.000 y preferiblemente por encima de aproximadamente 2.000.000. El lfmite superior no es crftico; puede ser aproximadamente 50.000.000, usualmente 30.000.000 y convenientemente 25.000.000.
Polimero ani6nico que tiene uno o mas grupos aromaticos
El polfmero ani6nico que tiene un grupo aromatico comprendido en el promotor de apresto y opcionalmente comprendido en la dispersi6n de apresto de la presente invenci6n es un polfmero obtenido por crecimiento en etapas, un polisacarido o un polfmero aromatico natural. La expresi6n "polfmero obtenido por crecimiento en etapas", cuando se usa en la presente memoria, se refiere a un polfmero obtenido por crecimiento en etapas, tambien denominado como polfmero obtenido por reacci6n en etapas y polimerizaci6n por crecimiento en etapas, respectivamente. Preferiblemente, el polfmero ani6nico comprendido en el promotor es un polfmero obtenido por crecimiento en etapas, un polisacarido o un polfmero aromatico natural con la condici6n de que el polfmero ani6nico no sea un polfmero de condensaci6n de melamina y un acido sulf6nico. El polfmero ani6nico puede ser un polfmero obtenido por crecimiento en etapas o un polfmero aromatico natural. Los polfmeros ani6nicos segun la invenci6n pueden ser lineales, ramificados o reticulados. El polfmero ani6nico es comunmente soluble o dispersable en agua. El polfmero ani6nico es preferiblemente organico. Los polfmeros ani6nicos aromaticos preferidos son polfmeros de condensaci6n naftaleno-sulfonatos con naftaleno-sulfonato condensado y polfmeros de lignina modificados, por ejemplo lignin-sulfonato.
El grupo aromatico del polfmero ani6nico puede estar presente en la cadena macromolecular del polfmero o en un grupo sustituyente que este unido a la cadena macromolecular del polfmero (cadena principal). Ejemplos de grupos aromaticos adecuados incluyen grupos arilo, aralquilo y alcarilo y sus derivados, por ejemplo fenilo, tolilo, naftilo, fenileno, xilineno, bencilo, feniletilo y derivados de estos grupos. Ejemplos de grupos cargados ani6nicamente que pueden estar presentes en el polfmero ani6nico asf como en los mon6meros usados para preparar el polfmero ani6nico incluyen grupos que portan una carga ani6nica y grupos acidos que portan una carga ani6nica cuando se disuelven o dispersan en agua, designandose colectivamente los grupos de la presente memoria como grupos ani6nicos, tales como grupos fosfato, fosfonato, sulfato, acido sulf6nico, sulfonato, acido carboxflico, carboxilato, alc6xido y fen6licos, es decir fenilos y naftilos hidroxi sustituidos. Usualmente, los grupos que portan una carga ani6nica son sales de un metal alcalino, alcalino-terreo o amonfaco.
Ejemplos de productos ani6nicos adecuados obtenidos por polimerizaci6n por crecimiento en etapas segun la presente invenci6n incluyen polfmeros de condensaci6n, es decir polfmeros obtenidos por polimerizaci6n de condensaci6n por crecimiento en etapas, por ejemplo, condensados de un aldehfdo tal como formaldehfdo con uno o mas compuestos aromaticos que contienen uno o mas grupos ani6nicos, especfficamente polfmeros condensados tipo naftaleno-sulfonato, y opcionalmente otros comon6meros utiles en la polimerizaci6n por condensaci6n tales como urea. Ejemplos de compuestos aromaticos adecuados que contienen grupos ani6nicos incluyen compuestos fen6licos y naft6licos tales como fenol, naftol, resorcinol y sus derivados, acidos aromaticos y sus sales tales como acidos fenflicos, fen6licos, naftflicos y naft6licos y sales, usualmente acidos sulf6nicos y sulfonatos, por ejemplo acido benceno-sulf6nico y sulfonato, acido xileno-sulf6nico y sulfonatos, acido naftaleno-sulf6nico y sulfonatos, acido fenol-sulf6nico y sulfonatos.
Ejemplos de mas productos ani6nicos adecuados obtenidos por polimerizaci6n por crecimiento en etapas segun la presente invenci6n incluyen polfmeros de adici6n, es decir polfmeros obtenidos por polimerizaci6n de adici6n por crecimiento en etapas, por ejemplo poliuretanos ani6nicos preparados a partir de una mezcla de mon6meros que comprende isocianatos aromaticos y/o alcoholes aromaticos. Ejemplos de isocianatos aromaticos adecuados incluyen diisocianatos, por ejemplo tolueno-2,4-y 2,6-diisocianato y difenilmetano-4,4"-diisocianato. Ejemplos de alcoholes aromaticos adecuados incluyen alcoholes dihfdricos, por ejemplo dioles, por ejemplo bisfenol A, fenil dietanolamina, monotereftalato de glicerol y monotereftalato de trimetilolpropano. Tambien pueden emplearse alcoholes aromaticos monohfdricos tales como fenol y sus derivados. La mezcla de mon6meros tambien puede contener isocianatos no aromaticos y/o alcoholes, usualmente diisocianatos y dioles, por ejemplo cualquiera de los que se sabe son utiles en la preparaci6n de poliuretanos. Ejemplos de mon6meros adecuados que contienen grupos ani6nicos incluyen los productos monoesteres de reacci6n de trioles, por ejemplo trimetiloletano, trimetilolpropano y glicerol, con acidos dicarboxflicos o sus anhfdridos, por ejemplo acido succfnico y anhfdrido del acido succfnico, acido tereftalico y anhfdrido del acido tereftalico, tales como monosuccinato de glicerol, monotereftalato de glicerol, monosuccinato de trimetilolpropano, monotereftalato de trimetilolpropano, N,N-bis-(hidroxietil)-glicina, acido di(hidroximetil)propi6nico, acido N,N-bis-(hidroxietil)-2-aminoetanosulf6nico, y semejantes, opcional y usualmente en combinaci6n con reacci6n con una base, tal como hidr6xidos de metales alcalinos y alcalino-terreos, por ejemplo hidr6xido de sodio, amonfaco o una amina, por ejemplo trietilamina, formando de este modo un contrai6n tipo metal alcalino, alcalino-terreo o amonio.
Ejemplos de productos ani6nicos adecuados obtenidos por polimerizaci6n por crecimiento de la cadena segun la
presente invenci6n incluyen polfmeros ani6nicos vinflicos de adici6n obtenidos a partir de una mezcla de mon6meros vinflicos o etilenicamente insaturados que al menos comprende un mon6mero que tiene un grupo aromatico y al menos un mon6mero que tiene un grupo ani6nico, usualmente copolimerizados con mon6meros no i6nicos tales como mon6meros basados en acrilato y acrilamida. Ejemplos de mon6meros ani6nicos adecuados incluyen acido (met)acrflico y para-vinil fenol (hidroxiestireno).
Ejemplos de polisacaridos ani6nicos adecuados incluyen almidones, gomas guar, celulosas, quitinas, quitosanos, glicanos, galactanos, glucanos, gomas xantano, pectinas, mananos, dextrinas, preferiblemente almidones, gomas guar y derivados de celulosa, almidones adecuados que incluyen los de patata, mafz, trigo, tapioca, arroz, mafz cereo y cebada, preferiblemente patata. Los grupos ani6nicos del polisacarido pueden ser naturales y/o introducidos por tratamiento qufmico. Los grupos aromaticos del polisacarido pueden introducirse por metodos qufmicos conocidos en la tecnica.
Ejemplos de polfmeros ani6nicos aromaticos naturales (modificados) adecuados de la invenci6n incluyen lignina
�rafft, tales como polfmeros de lignina modificados como aductos de lignina copolimerizados con formaldehfdo y lignina sulfonada, por ejemplo lignin-sulfonato y extractos de taninos, es decir sustancias polifen6licas naturales que estan presentes en los extractos organicos de corteza de algunas especies de madera.
Convenientemente, el polfmero ani6nico que tiene un grupo aromatico se selecciona de polfmeros obtenidos por crecimiento en etapas, polisacaridos y polfmeros aromaticos naturales. Los preferidos son los polfmeros tipo naftaleno-sulfonato condensados como naftaleno-sulfonato condensado y polfmeros de lignina modificados tales como lignin-sulfonatos.
El peso molecular promedio en peso del polfmero ani6nico puede variar dentro de amplios lfmites y depende, entre otros, del tipo de polfmero usado, y usualmente es al menos aproximadamente 500, convenientemente aproximadamente 2.000 y preferiblemente por encima de aproximadamente 5.000. El lfmite superior no es crftico; puede ser aproximadamente 200.000.000, usualmente 150.000.000, convenientemente 100.000.000 y preferiblemente 1.000.000.
El polfmero ani6nico puede tener un grado de sustituci6n ani6nica (DSA) que varfa en un amplio intervalo y depende de, entre otros del tipo de polfmero usado; usualmente DSA es de 0,01 a 2,0, convenientemente de 0,02 a 1,8 y preferiblemente de 0,025 a 1,5; y el grado de sustituci6n aromatica (DSQ) puede ser de 0,001 a 1,0, usualmente de 0,01 a 0,8, convenientemente de 0,02 a 0,7 y preferiblemente de 0,025 a 0,5. En el caso de que el polfmero ani6nico contenga grupos cati6nicos, el grado de sustituci6n cati6nica (DSc) puede ser, por ejemplo de 0 a 0,2, convenientemente de 0 a 0,1 y preferiblemente de 0 a 0,05, teniendo el polfmero ani6nico una carga ani6nica global. Usualmente, la densidad de carga ani6nica del polfmero ani6nico esta dentro del intervalo de 0,1 a 6,0 meqv/g de polfmero seco, convenientemente de 0,5 a 5,0 y preferiblemente de 1,0 a 4,0.
El polfmero organico cati6nico que tiene un grupo aromatico y el polfmero ani6nico que tiene un grupo aromatico del promotor de apresto pueden anadirse a la suspensi6n acuosa (suspensi6n madre) en cualquier orden separadamente desde la adici6n de la dispersi6n de apresto y en cantidades que pueden variar dentro de amplios lfmites dependiendo de, entre otros el tipo de suspensi6n madre, del contenido de sales, del tipo de sales, del contenido de cargas, del tipo de cargas, del punto de adici6n, etc. En general, los polfmeros se anaden en una cantidad que de un mejor apresto que el que se obtiene si no se les anade y usualmente el polfmero organico cati6nico se anade a la suspensi6n madre antes de anadir el polfmero ani6nico. Usualmente, el polfmero cati6nico se anade en una cantidad de al menos 0,001%, con frecuencia al menos 0,005% en peso, basada en el peso de la sustancia madre seca, mientras que el lfmite superior es usualmente 3% y convenientemente 2,0% en peso. El polfmero ani6nico se anade usualmente en una cantidad de al menos 0,001%, con frecuencia al menos 0,005% en peso, basada en la sustancia madre seca, mientras que el lfmite superior es usualmente 3% y convenientemente 1,5% en peso.
Aparte del polfmero organico cati6nico y del polfmero ani6nico, el promotor de apresto puede contener otros compuestos que mejoren la eficiencia del apresto tales como materiales ani6nicos en forma de micropartfculas, por ejemplo, partfculas basadas en sflice y arcillas del tipo esmectita, polfmeros organicos cati6nicos de bajo peso molecular, compuestos de aluminio como alumbre, aluminatos, cloruro de aluminio, nitrato de aluminio y compuestos de polialuminio, tales como cloruros de polialuminio, sulfatos de polialuminio, compuestos de polialuminio que contengan tanto iones cloruro como sulfato, silicato-sulfatos de polialuminio y sus mezclas, polfmeros vinflicos ani6nicos de adici6n y sus combinaciones.
El procedimiento de la invenci6n se usa preferiblemente en la fabricaci6n de papel a partir de una suspensi6n que contenga fibras celul6sicas, y cargas opcionales, que tenga una conductividad elevada. Usualmente, la conductividad de la suspensi6n madre es al menos 0,20 mS/cm, convenientemente al menos 0,5 mS/cm, preferiblemente al menos 3,5 mS/cm. Se han observado resultados de apresto muy buenos con valores de la conductividad superiores a 5,0 mS/cm e incluso por encima de 7,5 mS/cm. La conductividad puede medirse con un equipo estandar tal como, por ejemplo, un instrumento WTW L� 539 suministrado por Christian Berner. Los valores anteriormente referidos se determinan convenientemente midiendo la conductividad de la suspensi6n celul6sica que es alimentada a o esta presente en el caj6n de cabezal de la maquina de papel o, alternativamente, midiendo la
conductividad del agua blanca obtenida deshidratando la suspensi6n. Valores de conductividad elevados significan altos contenidos de sales (electr6litos), en las que varias sales pueden estar basadas en cationes mono, di y multivalentes como iones de metales alcalinos, por ejemplo Na+ y �+, alcalino-terreos, por ejemplo Ca2+ y Mg2+, de aluminio, por ejemplo Al3+, Al(OH)2+ e iones de polialuminio, y aniones mono, di y multivalentes como haluros, por ejemplo Cl-, sulfatos, por ejemplo SO42- y HSO4-, carbonatos, por ejemplo CO32- y HCO3-, silicatos y acidos organicos inferiores.
La invenci6n es particularmente util en la fabricaci6n de papel a partir de suspensiones madre que tengan altos contenidos de sales y cationes di y multivalentes, y usualmente el contenido de cationes es al menos 200 ppm, convenientemente al menos 300 ppm y preferiblemente al menos 400 ppm. Las sales pueden derivarse de las fibras celul6sicas y de las cargas usadas para formar la suspensi6n madre, en particular en fabricas integradas en las que la suspensi6n acuosa concentrada de fibras de la fabrica de pasta de papel normalmente se mezcla con agua para formar una suspensi6n diluida adecuada para la fabricaci6n de papel en la fabrica de papel. La sal tambien puede derivarse de varios aditivos introducidos en la suspensi6n madre, proceder del agua dulce suministrada al proceso, o ser anadida deliberadamente, etc. Ademas, el contenido de sales es usualmente mayor en procedimientos en los que el agua blanca se recircula extensivamente, lo cual puede conducir a una acumulaci6n considerable de sales en el agua circulante del proceso.
La presente invenci6n ademas engloba procedimientos de fabricaci6n de papel en los que el agua blanca se recircula (recicla) extensivamente, es decir, con un alto grado de cierre del agua blanca, por ejemplo, en los que se usan de 0 a 30 toneladas de agua dulce por tonelada de papel seco producido, usualmente menos que 20, convenientemente menos que 15, preferiblemente menos que 10 y notablemente menos que 5 toneladas de agua dulce por tonelada de papel. La recirculaci6n del agua blanca obtenida en el procedimiento convenientemente comprende mezclar el agua blanca con fibras celul6sicas y/o cargas opcionales para formar una suspensi6n a aprestar; preferiblemente comprende mezclar el agua blanca con una suspensi6n que contienen fibras celul6sicas, y cargas opcionales, antes de que la suspensi6n entre el hilo metalico conformador para aprestar.
Desde luego, pueden usarse otros aditivos que son convencionales en la fabricaci6n de papel en combinaci6n con los aditivos segun la invenci6n, tales como, por ejemplo, agentes adicionales para aumentar la resistencia en estado seco y agentes para aumentar la resistencia en estado humedo. La suspensi6n celul6sica, o suspensi6n madre, tambien puede contener cargas minerales de tipos convencionales tales como, por ejemplo, caolfn, di6xido de titanio, yeso, talco y carbonatos de calcio naturales y sinteticos tales como creta, marmol molido y carbonato de calcio precipitado.
El procedimiento de esta invenci6n se usa para la producci6n de papel. El termino "papel", cuando se usa en la presente memoria, desde luego incluye no s6lo papel y su producci6n, sino tambien otros productos semejantes a laminas o bobinas, tales como, por ejemplo, cart6n y cartulina, y su producci6n. El procedimiento puede usarse en la producci6n de papel a partir de diferentes tipos de suspensiones de fibras que contienen celulosa y las suspensiones deben contener convenientemente al menos 25% en peso y preferiblemente al menos 50% en peso de tales fibras, basado en sustancia seca. Las suspensiones pueden estar basadas en fibras de pasta de papel qufmica tal como pasta de papel al sulfato, sulfito y organosolv, pasta de papel mecanica tal como pasta de papel termo-mecanica, pasta de papel quimio-termomecanica, pasta de papel refinada, pasta de papel de madera desfibrada, tanto de madera dura como blanda, y tambien pueden estar basadas en fibras recicladas, opcionalmente en pastas de papel destintadas, y sus mezclas. La invenci6n es particularmente util en la fabricaci6n de papel a partir de suspensiones basadas en pastas de papel que comprenden fibras recicladas y pasta de papel destintada, y el contenido de fibras celul6sicas de tal origen puede ser de hasta 100%, convenientemente de 20% a 100%.
La invenci6n se ilustra mas en los ejemplos siguientes los cuales, sin embargo, no se pretende que limiten la misma. Las partes y el % se refieren a partes en peso y % en peso, respectivamente, a menos que se especifique otra cosa.
En todos los ejemplos que siguen la dispersi6n de apresto y el promotor de apresto se anadieron separadamente a la suspensi6n celul6sica. Ademas, en el caso de que el promotor comprendiera mas que un polfmero que tuviera un grupo aromatico, estos polfmeros se anadieron separadamente a la suspensi6n uno con respecto a otro y a la dispersi6n.
Ejemplo 1
La eficacia del apresto del procedimiento fue evaluada usando el ensayo Cobb 60. Se prepar6 una dispersi6n de apresto ani6nica que contenfa un dfmero de alquil cetena, naftaleno sulfonato condensado y cloruro de di(sebo hidrogenado) y dimetilamonio. La dispersi6n de apresto tuvo un contenido A�D de 30% y contenfa 4% de cloruro de di(sebo hidrogenado) y dimetilamonio y 6% de naftaleno sulfonato condensado, basados en A�D. La dispersi6n de apresto se anadi6 a la suspensi6n madre en una cantidad de 5 kg A�D/tonelada de suspensi6n madre seca.
En el ensayo 2, el promotor de apresto comprendfa naftaleno sulfonato condensado (disponible con el nombre comercial Tamol®) y un almid6n cati6nico con un DS de sustituci6n cati6nica de 0,065 con respecto a los grupos bencilo que contienen nitr6geno. En el ensayo 1, se anadi6 a la alimentaci6n almid6n cati6nico sin grupos aromaticos y con una sustituci6n cati6nica de 0,065 y partfculas de sflice inorganica ani6nica proporcionadas como un sol, es decir un polfmero ani6nico no aromatico.
La alimentaci6n usada estuvo basada en 80% en peso de pasta de papel blanqueada al sulfato de abedul/pino (60/40) y 20% en peso de CaCO3 refinado a 200 CS� y que contenfa 0,3 g/litro de Na2SO4, que tenfa una conductividad de 461 µS/cm y un pH de 8,1.
Tabla 1
- Ensayo n°
- Dispersi6n de apresto ani6nica/[kg de agente de apresto/tonelada de suspensi6n madre secal Almid6n cati6nico que contiene grupos aromaticos/[kg/tonelada de suspensi6n madre secal Almid6n cati6nico (sin grupos aromaticos)/[kg de almid6n/tonelada de suspensi6n madre secal
- Ensayo 1
- 0,5 0 10
- Ensayo 2
- 0,5 10 0
Tabla 1 (cont.)
- Ensayo n°
- naftaleno sulfonato condensado/[kg de condensado/tonelada de suspensi6n madre secal Partfculas ani6nicas de sflice/[kg part. De sflice/tonelada de suspensi6n madre secal Cobb 60/[g/m2l
- Ensayo 1
- 0 1 45,2
- Ensayo 2
- 1 0 29,3
Ejemplo 2
10 La eficacia del apresto del procedimiento fue evaluada (ensayo Cobb 60) anadiendo la misma dispersi6n de apresto ani6nica que se describi6 en el ejemplo 1 y un promotor que comprendfa almid6n cati6nico con un DS de sustituci6n cati6nica de 0,065 con respecto a los grupos bencilo que contienen nitr6geno y partfculas inorganicas ani6nicas de sflice (ensayo 1); y un promotor que comprendfa naftaleno sulfonato condensado (disponible con el nombre comercial Tamol®) y un almid6n cati6nico con un DS de sustituci6n cati6nica de 0,065 con respecto a los grupos
15 bencilo que contienen nitr6geno (ensayo 2). Sin embargo, se anadi6 cloruro de calcio a la alimentaci6n para ajustar la conductividad a 5000 µS/cm mediante lo cual se simul6 una alimentaci6n que tenfa una elevada conductividad.
Tabla 2
- Ensayo n°
- Dispersi6n de apresto ani6nica/[kg de agente de apresto/tonelada de suspensi6n madre secal Almid6n cati6nico que contiene grupos aromaticos/[kg/tonelada de suspensi6n madre secal Almid6n cati6nico (sin grupos aromaticos)/[kg de almid6n/tonelada de suspensi6n madre secal
- Ensayo 1
- 0,5 10 0
- Ensayo 2
- 0,5 10 0
Tabla 2 (cont.)
- Ensayo n°
- naftaleno sulfonato condensado/[kg de condensado/tonelada de suspensi6n madre secal Partfculas ani6nicas de sflice/[kg part. De sflice/tonelada de suspensi6n madre secal Cobb 60/[g/m2l
- Ensayo 1
- 0 1 75
- Ensayo 2
- 1 0 27,8
Ejemplo 3
La eficacia del apresto fue evaluada usando una dispersi6n cati6nica de apresto que contenfa 15% de dfmero de alquil cetena, 2% de almid6n cati6nico y 0,6% de lignosulfonato de sodio, basado en A�D. Los componentes y la cantidad anadida de componentes comprendidos en el promotor de apresto, evidentes en la tabla 3, inclufan naftaleno sulfonato condensado, almid6n cati6nico sin grupos aromaticos que tenfa un DS de 0,065, almid6n cati6nico que contenfa grupos aromaticos que tenfa un DS de 0,065 y partfculas ani6nicas inorganicas de sflice proporcionadas como un sol. La suspensi6n madre usada fue la del ejemplo 2 que tenfa un pH de 8,1 y una conductividad de 5000 µS/cm mediante la adici6n de cloruro de calcio a la suspensi6n madre.
Tabla 3
- Ensayo n°
- Dispersi6n de apresto cati6nica/[kg de agente de apresto/tonelada de suspensi6n madre secal Almid6n cati6nico que contiene grupos aromaticos/[kg/tonelada de suspensi6n madre secal Almid6n cati6nico (sin grupos aromaticos)/[kg de almid6n/tonelada de suspensi6n madre secal
- Ensayo 1
- 0,5 0 10
- Ensayo 2
- 0,5 10 0
Tabla 3 (cont.)
- Ensayo n°
- naftaleno sulfonato condensado/[kg de condensado/tonelada de suspensi6n madre secal Partfculas ani6nicas de sflice/[kg part. De sflice/tonelada de suspensi6n madre secal Cobb 60/[g/m2l
- Ensayo 1
- 0 1 55
- Ensayo 2
- 1 0 27,8
Ejemplo 4
Se prepar6 una dispersi6n de apresto ani6nica que contenfa 8,9% de un dfmero comercial de alquil cetena, 0,89%
15 de almid6n cati6nico con sustituyentes aromaticos que tenfa un DS de 0,065 que contenfa grupos bencilo, y 0,22% de naftaleno sulfonato condensado disponible con el nombre comercial Tamol®. La dispersi6n ani6nica se anadi6 en una cantidad de 0,0115% (base seca) basada en el dfmero de cetena, a una suspensi6n celul6sica (base seca) que contenfa 30% de pino, 40% de eucalipto y 15% de CaCO3 precipitado. La conductividad de la suspensi6n fue 500 µS/cm. Tambien se anadi6 a la suspensi6n un agente promotor de apresto que contenfa almid6n sustituido con
20 grupos bencilo que tenfa un DS de 0,065 y naftaleno sulfonato condensado disponible con el nombre comercial Tamol® (ensayo 2).
Tambien se anadi6 a la misma suspensi6n la misma dispersi6n ani6nica. Sin embargo, el promotor de apresto anadido a la suspensi6n no contenfa ningun polfmero aromatico. El promotor de apresto contenfa almid6n cati6nico con un DS de 0,065 que no tenfa ningun grupo aromatico y partfculas ani6nicas inorganicas de sflice proporcionadas
25 como un sol (ensayo 1). Las cantidades de los polfmeros del promotor de apresto y del agente de apresto (A�D) de la dispersi6n se dan en la tabla 4.
Tabla 4
- Ensayo n°
- Dispersi6n de apresto ani6nica/[kg de agente de apresto/tonelada de suspensi6n madre secal Almid6n cati6nico que contiene grupos aromaticos/[kg/tonelada de suspensi6n madre secal Almid6n cati6nico (sin grupos aromaticos)/[kg de almid6n/tonelada de suspensi6n madre secal
- Ensayo 1
- 0,115 0 5
- Ensayo 1
- 0,125 0 5
- Ensayo 1
- 0,140 0 5
- Ensayo 2
- 0,115 5 0
- Ensayo 2
- 0,125 5 0
- Ensayo 2
- 0,140 5 0
Tabla 4 (cont.)
- Ensayo n°
- naftaleno sulfonato condensado/[kg de condensado/tonelada de suspensi6n madre secal Partfculas ani6nicas de sflice/[kg part. De sflice/tonelada de suspensi6n madre secal Cobb 60/[g/m2l
- Ensayo 1
- 0 0,120 90,0
- Ensayo 1
- 0 0,120 50,0
- Ensayo 1
- 0 0,120 29,0
- Ensayo 2
- 0,120 0 28,0
- Ensayo 2
- 0,120 0 27,0
- Ensayo 2
- 0,120 0 25,5
Ejemplo 5
En este ejemplo se usaron la misma dispersi6n y promotores de apresto que en el ejemplo 2, excepto que la conductividad de la suspensi6n fue 5000 µS/cm.
Las cantidades de los polfmeros del promotor de apresto y del agente de apresto (A�D) de la dispersi6n se dan en la tabla 5.
Tabla 5
- Ensayo n°
- Dispersi6n de apresto ani6nica/[kg de agente de apresto/tonelada de suspensi6n madre secal Almid6n cati6nico que contiene grupos aromaticos/[kg/tonelada de suspensi6n madre secal Almid6n cati6nico (sin grupos aromaticos)/[kg de almid6n/tonelada de suspensi6n madre secal
- Ensayo 1
- 0,140 0 5
- Ensayo 1
- 0,160 0 5
- Ensayo 1
- 0,180 0 5
- Ensayo 1
- 0,200 0 5
- Ensayo 2
- 0,100 5 0
- Ensayo 2
- 0,115 5 0
- Ensayo 2
- 0,125 5 0
- Ensayo 2
- 0,140 5 0
Tabla 5 (cont.)
- Ensayo n°
- naftaleno sulfonato condensado/[kg de condensado/tonelada de suspensi6n madre secal Partfculas ani6nicas de sflice/[kg part. De sflice/tonelada de suspensi6n madre secal Cobb 60/[g/m2l
- Ensayo 1
- 0 0,120 150
- Ensayo 1
- 0 0,120 137
- Ensayo 1
- 0 0,120 138
- Ensayo 1
- 0 0,120 110
- Ensayo 2
- 0,120 0 47
- Ensayo 2
- 0,120 0 35
- Ensayo 2
- 0,120 0 33
- Ensayo 2
- 0,120 0 25
Ejemplo 6
La eficacia de apresto del procedimiento fue evaluada usando el ensayo Cobb 60. Se prepar6 una dispersi6n de apresto ani6nica que contenfa un dfmero de alquil cetena, naftaleno sulfonato condensado y cloruro de di(sebo hidrogenado) y dimetilamonio. La dispersi6n de apresto tuvo un contenido A�D de 30% y contenfa 4% de cloruro de
5 di(sebo hidrogenado) y dimetilamonio y 6% de naftaleno sulfonato condensado, basados en A�D. La dispersi6n de apresto se anadi6 en una cantidad de 0,3 kg A�D/tonelada de suspensi6n madre seca.
Se usaron un almid6n cati6nico con un DS de sustituci6n cati6nica de 0,065 con respecto a los grupos bencilo que contenfan nitr6geno y un almid6n con un DS de sustituci6n cati6nica de 0,065 en una combinaci6n de un naftaleno sulfonato condensado y una melamina sulfonato, respectivamente.
10 La alimentaci6n usada estuvo basada en 80% en peso de pasta de papel al sulfato de abedul/pino (60/40) y 20% en peso de CaCO3 refinado a 200 CS� y que contenfa 0,3 g/litro de disoluci6n madre que dio una conductividad de 555 µS/cm y un pH de 8,22.
Tabla 6
- Ensayo n°
- Dispersi6n de apresto ani6nica/[kg de agente de apresto/tonelada de suspensi6n madre secal Almid6n cati6nico que contiene grupos aromaticos/[kg/tonelada de pasta de papel secal Almid6n cati6nico (sin grupos aromaticos)/[kg de almid6n/tonelada de pasta de papel secal
- Ensayo 1
- 0,3 10
- Ensayo 2
- 0,3 10
- Ensayo 3
- 0,3 10
- Ensayo 4
- 0,3 10
Tabla 6 (cont.)
- Ensayo n°
- naftaleno sulfonato condensado/[kg de condensado/tonelada de pasta de papel secal Partfculas ani6nicas de sflice/[kg part. De sflice/tonelada de pasta de papel secal Cobb 60/[g/m2l
- Ensayo 1
- 1 33
- Ensayo 2
- 1 52
- Ensayo 3
- 1 35
- Ensayo 4
- 1 68
Claims (11)
- REIVINDICACIONES1. Un procedimiento para aprestar papel, que comprende anadir a una suspensi6n que contiene fibras celul6sicas, 5 y cargas opcionales,
- (i)
- una dispersi6n de apresto ani6nica o cati6nica; y
- (ii)
- un promotor de apresto que comprende un polfmero organico cati6nico que tiene uno o mas grupos aromaticos, y un polfmero ani6nico, que es un polfmero obtenido por crecimiento en etapas, que tiene uno o mas grupos aromaticos, un polisacarido o un polfmero aromatico natural,
10 conformar y drenar la suspensi6n obtenida, en el que la dispersi6n de apresto y el promotor de apresto se anaden separadamente a la suspensi6n acuosa. -
- 2.
- El procedimiento segun la reivindicaci6n 1, en el que el polfmero organico cati6nico y el polfmero organico comprendidos en el promotor de apresto se anaden separadamente a la suspensi6n acuosa.
-
- 3.
- El procedimiento segun la reivindicaci6n 1, en el que el polfmero ani6nico que tiene un grupo aromatico
15 comprendido en el promotor de apresto se anade a la suspensi6n acuosa despues tanto de la dispersi6n de apresto como del polfmero organico cati6nico que tiene un grupo aromatico comprendido en el promotor de apresto. - 4. El procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el polfmero organico cati6nico es un polisacarido cati6nico o un polfmero vinflico cati6nico de adici6n.20 5. El procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el polfmero organico cati6nico es un polisacarido cati6nico que tiene la f6rmula estructural (I):En la que P es un resto de un polisacarido; A es una cadena de atomos que comprende C y atomos de H que unen N al resto de polisacarido, R1 y R2 son cada uno H o un grupo hidrocarburo, R3 es un grupo hidrocarburo aromatico, n es un numero entero de 2 hasta 300000, y X-es un contrai6n ani6nico; y/o polfmeros vinflicos de adici6n obtenidos polimerizando un mon6mero cati6nico o una mezcla de mon6meros cati6nicos representados por la f6rmula general (II):En la que R1 es H o CH3; R2 y R3 son cada uno un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 atomos de carbono, A1 es O 30 6 NH, B1 es un grupo alquileno que tiene de 2 a 8 atomos de carbono o un grupo hidroxipropileno, Q es un sustituyente que contiene un grupo aromatico, y X-es un contrai6n ani6nico.
- 6. El procedimiento segun la reivindicaci6n 1, en el que el polfmero organico cati6nico se selecciona de polisacaridos cati6nicos.
- 7. El procedimiento segun la reivindicaci6n 1, en el que el polfmero organico cati6nico se selecciona de almid6n 35 cati6nico.
- 8. El procedimiento segun la reivindicaci6n 1, en el que el polfmero cati6nico se selecciona de polisacaridos cati6nicos que tiene la f6rmula estructural (I):En la que P es un resto de un polisacarido; A es una cadena de atomos que comprende C y atomos de H que unen N al resto de polisacarido, R1 y R2 son cada uno H o un grupo hidrocarburo, R3 es un grupo hidrocarburo aromatico, n es un numero entero de 2 hasta 300000, y X-es un contrai6n ani6nico.5 �. El procedimiento segun la reivindicaci6n 8, en el que el A es un grupo alquileno con de 2 a 18 atomos de carbono, opcionalmente interrumpido o sustituido mediante uno o mas heteroatomos; R1 y R2 son cada uno de H o un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 atomos de carbono; R3 es un grupo bencilo o feniletilo.1�. El procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el polfmero ani6nico es un polfmero obtenido por crecimiento en etapas o un polfmero aromatico natural.10 11. El procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el polfmero ani6nico es un polfmero de condensaci6n naftaleno sulfonato o lignina sulfonato modificado.
- 12. El procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el polfmero ani6nico es naftaleno sulfonato condensado o lignina sulfonato.
-
- 13.
- El procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la dispersi6n de apresto 15 comprende agentes de apresto reactivos con la celulosa.
- 14. El procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la dispersi6n de apresto comprende agentes de apresto reactivos con la celulosa seleccionados de dfmeros de cetenas y/o anhfdridos de acidos.
-
- 15.
- El procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la dispersi6n de apresto 20 comprende agentes de apresto reactivos con la celulosa seleccionados de anhfdridos de acidos.
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