ES2416384T3

ES2416384T3 - Procedure for the production of a substance based on cellulose as well as substance produced with it

Info

Publication number: ES2416384T3
Application number: ES05790018T
Authority: ES
Inventors: Harald Schlosser; Armin Ungerer
Original assignee: RETTENMAIER and SOHNE GmbH and CO KG J; J Rettenmaier and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: RETTENMAIER and SOHNE GmbH and CO KG J; J Rettenmaier and Soehne GmbH and Co KG
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2025-09-27
Also published as: EP1794366A2; EP1794366B1; WO2006034837A3; WO2006034837A2

Abstract

Procedimiento para la producción de una sustancia básica basada en celulosa con las siguientes etapas de procedimiento: 1.1 se mezcla un producto que contiene celulosa, como material de partida, con agua; 1.2 la mezcla se somete a un proceso de cizallamiento para triturar las partículas de celulosa hasta alcanzar el intervalo nanométrico y, con ello, conseguir la sustancia básica; 1.3 la sustancia básica se añade a otro material sólido o líquido que contiene sustancia fibrosa; 1.4 el proceso de cizallamiento se realiza hasta alcanzar un tamaño de partícula con una longitud de 10 a 200 μ y un espesor de 0,5 a 15 μ; 1.5 el proceso de cizallamiento se lleva a cabo hasta alcanzar un estado completa o parcialmente coloidal de la celulosa.Process for the production of a basic substance based on cellulose with the following process steps: 1.1 a product containing cellulose as starting material is mixed with water; 1.2 the mixture is subjected to a shearing process to grind the cellulose particles down to the nanometric range and thereby obtain the basic substance; 1.3 the basic substance is added to other solid or liquid material containing fibrous substance; 1.4 the shearing process is carried out until reaching a particle size with a length of 10 to 200 μ and a thickness of 0.5 to 15 μ; 1.5 the shearing process is carried out until a completely or partially colloidal state of the cellulose is reached.

Description

Procedimiento para la producción de una sustancia basada en celulosa así como sustancia producida con el mismo. Procedure for the production of a substance based on cellulose as well as substance produced with it.

La invención se refiere al ámbito de sustancias que contienen celulosa o celulosa transformada. Además se refiere al ámbito de las sustancias fibrosas naturales y sintéticas así de como los productos planos fabricados a partir de las mismas. A estos pertenecen en primer lugar papel y cartón. Como es sabido, estos se producen sobre todo a partir de sustancias fibrosas naturales, sin embargo, también a partir de sustancias fibrosas sintéticas. The invention relates to the field of substances containing cellulose or transformed cellulose. It also refers to the field of natural and synthetic fibrous substances as well as flat products manufactured from them. To these belong first paper and cardboard. As is known, these are produced primarily from natural fibrous substances, however, also from synthetic fibrous substances.

Los papeles cualitativamente de alta calidad se proveen de un estucado. Con este fin se aplica una denominada pintura de estucado sobre la banda de papel terminada. La pintura de estucado está compuesta, en general, de una dispersión, por ejemplo, basada en caolín. El estucado debe cumplir diversos requisitos diferentes al papel terminado. A esto pertenece la mejora de la imprimibilidad, de la transparencia, de la superficie, de la posición en plano y otros. Qualitatively high quality papers are provided with a coating. For this purpose, a so-called coating paint is applied on the finished paper web. Coating paint is generally composed of a dispersion, for example, based on kaolin. Coating must meet different requirements than finished paper. To this belongs the improvement of printability, transparency, surface, flat position and others.

Hasta ahora, estos requisitos no se han cumplido o sólo en un grado insuficiente. So far, these requirements have not been met or only to an insufficient degree.

La invención se basa en el objetivo de mostrar un procedimiento con el que se pueda generar una sustancia que sea adecuada como aditivo para los productos mencionados, por tanto, para papel, cartón y pinturas de estucado. The invention is based on the objective of showing a process with which a substance that is suitable as an additive for the aforementioned products can be generated, therefore, for paper, cardboard and coating paints.

Este objetivo se consigue mediante las características de las reivindicaciones independientes. This objective is achieved by the characteristics of the independent claims.

El procedimiento de acuerdo con la invención usa celulosa como material de partida. Como proveedores de celulosa se consideran plantas de todo tipo, sobre todo madera, sin embargo, también paja de cereales, bambú, hierbas, lino The process according to the invention uses cellulose as a starting material. As cellulose suppliers, all kinds of plants are considered, especially wood, but also cereal straw, bamboo, herbs, flax

o cáñamo, cualquier tipo de celulosa nativa. Las técnicas de obtención de celulosa son conocidas. De este modo, por ejemplo, a partir de madera se generan recortes de madera, los recortes de madera se someten a un procedimiento de cocción (según el procedimiento de sulfito o sulfato), disolviéndose ligninas y hemicelulosas y permaneciendo las fibras de celulosa. Básicamente, también es posible la producción de sustancias fibrosas como material de partida para la fabricación de papel y cartón mediante rectificado de madera con adición de agua. En este caso no tiene lugar ninguna disolución de la lignina. or hemp, any type of native cellulose. The techniques for obtaining cellulose are known. Thus, for example, wood cuts are generated from wood, wood cuts are subjected to a cooking procedure (according to the sulphite or sulfate procedure), lignins and hemicelluloses dissolving and cellulose fibers remaining. Basically, it is also possible to produce fibrous substances as a starting material for the manufacture of paper and cardboard by grinding wood with the addition of water. In this case no lignin dissolution takes place.

De acuerdo con la invención, el tratamiento del material de partida puede contener su cocción con adición de ácido. Sin embargo también se puede trabajar sin ácidos. Si se trabaja sin ácidos, entonces el producto de partida que contiene celulosa se mezcla con agua y se somete a un proceso de cizallamiento. In accordance with the invention, the treatment of the starting material may contain cooking with the addition of acid. However, you can also work without acids. If working without acids, then the starting product containing cellulose is mixed with water and subjected to a shearing process.

Si se trabaja con ácido, entonces se aplican las siguientes etapas de procedimiento: If working with acid, then the following procedure steps apply:

--: las fibras de celulosa se mezclan con un ácido cellulose fibers are mixed with an acid

- -: la mezcla se calienta, de tal manera que se hidroliza la celulosa the mixture is heated, so that cellulose is hydrolyzed

- -: la celulosa hidrolizada producida de este modo se traspasa mediante adición de agua o con/sin coadyuvantes de trituración a una dispersión The hydrolyzed cellulose produced in this way is transferred by adding water or with / without crushing aids to a dispersion

- -: la dispersión se somete a un proceso de cizallamiento para triturar las partículas de celulosa. The dispersion is subjected to a shearing process to crush the cellulose particles.

La trituración se lleva a cabo hasta alcanzar el intervalo nanométrico. El producto generado en este caso, por tanto, la denominada sustancia básica, está presente en partículas con un tamaño medio de partícula de 0,1 a 100 my, por ejemplo, un tamaño de partícula de 1 a 20 my. La sustancia básica se denomina en lo sucesivo quot;celulosa nanodispersaquot; (NDC). Crushing is carried out until the nanometric range is reached. The product generated in this case, therefore, the so-called basic substance, is present in particles with an average particle size of 0.1 to 100 m and, for example, a particle size of 1 to 20 m. The basic substance is hereinafter referred to as "nanodispersaquot cellulose; (NDC).

Si se trabaja sin ácido, entonces se produce una sustancia básica con partículas que son alargadas. Pueden tener una longitud entre 10 y 200 my y un espesor de 0,5 a 15 my. Preferentemente tienen aproximadamente 50 my de longitud y aproximadamente 1 my de espesor. If one works without acid, then a basic substance is produced with particles that are elongated. They can have a length between 10 and 200 m and a thickness of 0.5 to 15 m. They are preferably about 50 m long and about 1 m thick.

Ahora, la sustancia básica obtenida de este modo se añade al material que contiene sustancia fibrosa que se ha mencionado al principio. Esto puede tener lugar en forma sólida o líquida. De esta forma, la sustancia básica se puede añadir a la suspensión de pasta de papel aún antes de que la misma alcance la máquina papelera. Sin embargo, la sustancia básica también se puede añadir a la pintura de estucado antes de que la misma se aplique como estucado sobre la banda de sustancia fibrosa de papel o cartón. Now, the basic substance obtained in this way is added to the material containing fibrous substance that was mentioned at the beginning. This can take place in solid or liquid form. In this way, the basic substance can be added to the paper pulp suspension even before it reaches the paper machine. However, the basic substance can also be added to the coating paint before it is applied as a coating on the fibrous web of paper or cardboard.

El proceso de cizallamiento mencionado se puede realizar en múltiples equipos de la fabricación de papel, por ejemplo, en grupos de molienda tales como refinadoras. La sustancia básica puede estar presente de forma parcialmente coloidal o de forma parcialmente dispersada. The shearing process mentioned can be carried out in multiple papermaking equipment, for example, in grinding groups such as refiners. The basic substance may be present partially colloidal or partially dispersed.

La sustancia básica puede añadirse en diferentes cantidades a la sustancia fibrosa que forma la banda de papel o cartón o a la pintura de estucado. De este modo, es concebible que el papel terminado contenga entre el 0,1 y el 50 % de NDC. Generalmente, la parte de NDC en el papel terminado será del 0,1 al 5 % en peso. The basic substance can be added in different amounts to the fibrous substance that forms the paper or cardboard strip or to the coating paint. Thus, it is conceivable that the finished paper contains between 0.1 and 50% of NDC. Generally, the part of NDC in the finished paper will be 0.1 to 5% by weight.

La NDC de acuerdo con la invención también se puede suministrar en combinación con otras sustancias a la sustancia fibrosa que forma el producto plano, tal como papel o cartón, o a la pintura de estucado. De este modo, se consideran carboximetilcelulosa (CMC), además caolín, aglutinante, co-aglutinante, espesante, agente tixotrópico, vehículos y otros. The NDC according to the invention can also be supplied in combination with other substances to the fibrous substance that forms the flat product, such as paper or cardboard, or to the coating paint. Thus, they are considered carboxymethyl cellulose (CMC), in addition to kaolin, binder, co-binder, thickener, thixotropic agent, vehicles and others.

--: aumento de la resistencia resistance increase

--: actúa como pigmento orgánico insoluble en agua acts as a water insoluble organic pigment

--: en papeles de impresión, la intensidad cromática así como la imagen de impresión son claramente mejores que con pigmentos inorgánicos in printing papers, the color intensity as well as the printing image are clearly better than with inorganic pigments

--: elevada absorción de tinta high ink absorption

--: propiedades tixótropas, buen paso del estado coloidal al estado líquido y viceversa thixotropic properties, good transition from the colloidal state to the liquid state and vice versa

--: buena compatibilidad con otros pigmentos de pintura de estucado (prácticamente inertes) Good compatibility with other coating paint pigments (virtually inert)

--: vehículo para otros sólidos y/o líquidos (pigmentos inorgánicos, agentes de cationización, agentes de resistencia en húmedo, etc.) vehicle for other solids and / or liquids (inorganic pigments, cationizing agents, wet strength agents, etc.)

--: ninguna migración durante el secado (tal como en hidrocoloides tales como CMC) no migration during drying (such as in hydrocolloids such as CMC)

--: la superficie permanece porosa y lisa the surface remains porous and smooth

--: rápida absorción de tintas de impresión durante la impresión fast absorption of printing inks during printing

--: imagen de impresión muy buena, nítida y clara, offset y huecograbado Very good, crisp and clear print image, offset and gravure

--: tiene superficie interna (capilares) It has an internal surface (capillaries)

--: son posibles buena deshidratación y secado good dehydration and drying are possible

- -: sustituto parcial de almidón y pigmentos inorgánicos partial substitute for starch and inorganic pigments

- -: sustituto parcial de aglutinantes y co-aglutinantes partial substitute of binders and co-binders

--: aumenta el brillo increases brightness

--: evita la formación de burbujas (ampollas, rupturas en pliegue, etc.) prevents the formation of bubbles (blisters, crease ruptures, etc.)

Un concepto esencial de la invención consiste en la aplicación de la sustancia básica generada como aditivo para papel o cartón. Es esencial que la sustancia básica presente un tamaño de partícula promedio que se encuentre por debajo de 25 my, preferentemente entre 10 y 20 my o entre 0,5 y 20 my. An essential concept of the invention is the application of the basic substance generated as an additive for paper or cardboard. It is essential that the basic substance has an average particle size that is below 25 m, preferably between 10 and 20 m, or between 0.5 and 20 m.

Como papel se consideran: As paper they are considered:

PAPELES DE IMPRESIÓN Y PRENSA PRINT AND PRESS PAPERS

Papeles reciclados Recycled papers

Papel biblia Bible paper

Papel de impresión de imágenes Image printing paper

Papel de imprenta Printing paper

Papel libre de cloro Chlorine free paper

Papel de impresión Printing paper

Papel de China China Paper

Papel fino Fine paper

Papel estucado Coated paper

Papel reciclado gráfico Graphic recycled paper

Papel estucado a fundición Foundry Coated Paper

Papel sin madera Paper without wood

Papel con madera Paper with wood

Papel para ilustraciones Paper for illustrations

Papel para impresión artística Paper for artistic printing

Papel para impresión en talla dulce Paper for sweet size printing

Papel ligero estucado Light coated paper

Papel estucado por máquina Paper coated by machine

Papel para revistas Magazine paper

Papel sin estucar Uncoated paper

Papel encolado en la superficie Paper glued on the surface

Papel para offset Offset paper

Papel reciclado Recycled paper

Papel satinado Glossy paper

Papel Sc Sc paper

Papel para huecograbado Gravure paper

Papel para obras Paper for works

Papel para periódicos Newspaper

Papel prensa Newsprint

PAPELES PARA OFICINA Y ADMINISTRACIÓN PAPERS FOR OFFICE AND ADMINISTRATION

Papeles reciclados Recycled papers

Papel para billetes de banco Paper for banknotes

Papel de escribir para bancos Bank writing paper

Papel para sobres Papel de tina Envelope paper Tub paper

Papel sin cloro Chlorine free paper

Papel para documentos Document paper

Papel para copias Paper for copies

Papel para impresión continua Paper for continuous printing

Papel fino Fine paper

Papel encolado Glued paper

Papel reciclado gráfico Graphic recycled paper

Papel de trapos Rags paper

Papel hecho a mano Handmade paper

Papel fuerte para cartas Strong letter paper

Papel sin madera Paper without wood

Papel con madera Paper with wood

Cartón Paperboard

Cartulina para fichas Cardboard for chips

Papel carbón Carbon paper

Papel sensible Sensitive paper

Papel secante Blotter

Papel para correo aéreo Airmail paper

Papel sin estucar Uncoated paper

Papel autocopiador sin capa de carbón Carbonless carbonless copy paper

Papel para offset Offset paper

Papel para carteles Poster paper

Papel para tarjetas postales Postcard paper

Papel reciclado Recycled paper

Papel satinado Glossy paper

Papel de escribir Writing paper

Papel para máquina de escribir Typewriter paper

Papel autocopiante Carbonless paper

Papeles de fibra sintética Synthetic fiber papers

Papel para fax Fax paper

Papel termosensible Heat sensitive paper

Papel de vitela Vellum paper

Papel verjurado Laid paper

Papel filigrana Filigree paper

Papel para timbres Stamp paper

PAPEL, CARTÓN Y CARTULINA CON FINES DE ENVASADO PAPER, CARTON AND CARDBOARD FOR PACKING PURPOSES

Papeles reciclados Recycled papers

Cartoncillo imitación cromo Chrome imitation cardboard

Papel cromo Chrome paper

Cartón cromo Chrome cardboard

Cartulina dúplex Duplex Cardboard

Pergamino auténtico Authentic Parchment

Papel para etiquetas Label paper

Cartón para cajas plegables Cardboard for folding boxes

Cartón fino Thin cardboard

Papel impermeable a grasas Greaseproof paper

Papel estucado Coated paper

Cartón gris Gray cardboard

Cartulina gris Gray cardboard

Papel estucado a fundición Foundry Coated Paper

Cartón de pasta de madera Wood pulp cardboard

Papel impregnado Impregnated paper

Cartón Paperboard

Papel kraft para revestir Kraft paper for coating

Papel kraft Kraft paper

Papel crepé Crepe paper

Papel estucado por máquina Paper coated by machine

Cartón hecho a máquina Machine made cardboard

Cartulina hecha a máquina Machine made cardboard

Papel resistente en húmedo y resistente a solución alcalina Wet resistant paper and alkaline solution resistant

Papel parafinado Waxed paper

Papel de embalaje Wrapping paper

Cartulina Papel de pergamino Cardboard Parchment Paper

Papel apergaminado Parchment paper

Papel para bolsas Paper for bags

Papel de estraza Brown paper

Papel de seda Silk paper

Papel silicónico Silicone paper

Papel de cubierta especial Special cover paper

Cartulina triplex Triplex Cardboard

Cartón compacto Compact cardboard

Papel encerado Wax paper

Cartón corrugado Corrugated cardboard

Papel ondeado Wavy paper

Cartón sacado a mano Hand drawn cardboard

PAPELES DE USO HIGIÉNICO PAPERS FOR HYGIENIC USE

Papeles reciclados Recycled papers

Papel sin cloro Chlorine free paper

Papel higiénico Toilet paper

Papel crepé Crepe paper

Papel higiénico crepé Crepe toilet paper

Papeles de cocina Kitchen papers

Papel higiénico para pañuelos Toilet paper for tissues

Papel higiénico para inodoro Toilet paper for toilet

PAPEL Y CARTULINA CON FINES DE USO TÉCNICOS Y ESPECIALES PAPER AND CARDBOARD FOR TECHNICAL AND SPECIAL USE PURPOSES

Papel para acuarela Watercolor paper

Papel coloreado Colored paper

Cartulina asfaltada Paved cardboard

Papel decorativo Decorative paper

Papel electroaislante Electro insulating paper

Papel filtrante Filter paper

Papel resistente a la llama Flame resistant paper

Papel fotográfico Photographic paper

Papel lustrado Polished paper

Papel impregnado Impregnated paper

Papel ingres Ingres paper

Papel para cables Cable paper

Papel para carrocerías Body paper

Cartón para maletas Cardboard for suitcases

Papel para condensadores Capacitor paper

Papel de protección frente a la corrosión Corrosion protection paper

Papel jaspeado Marbled paper

Papel metalizado Metallic paper

Papel maché Paper mache

Cartulina Cardboard

Papel de seguridad Security paper

Cartón para zapatos Cardboard for shoes

Papeles especiales Special papers

Papel soporte para papeles pintados Wallpaper support paper

Papel para bolsitas de té Paper for tea bags

Papel transparente Transparent paper

Papel para cubiertas de libros Paper for book covers

Cartulinas blandas Soft cardstock

Papel de dibujo Drawing paper

Papel de fumar Cigarette paper

Los papeles pueden ser los denominados papeles soporte, es decir, exentos de cualquier estucado. Sin embargo, también pueden contener respectivamente un estucado. La sustancia básica de acuerdo con la invención puede haberse añadido al papel soporte o al papel estucado. En el caso mencionado en último lugar, la sustancia básica puede añadirse al propio papel o al estucado o a ambos. The papers can be called support papers, that is, exempt from any coating. However, they can also contain a coating respectively. The basic substance according to the invention may have been added to the support paper or the coated paper. In the case mentioned last, the basic substance can be added to the paper itself or to the coating or both.

Claims

The paper may contain, as is known, inorganic fillers, in addition to inorganic pigments, such as calcium carbonate, kaolin, titanium dioxide, talc. The paper may also contain the usual chemical additives such as binder, co-binder, coating paint additives, sizing agents, wet strength promoters, dry resistance promoters, complexing agents, colorants, optical illuminators, biocides, The application of the invention in toilet papers is particularly interesting. In this way, the basic substance according to the invention can be added to a toilet paper and, in fact, in reduced amounts of a small percentage by weight with respect to the weight of the total product, as well as with a high percentage. It is conceivable that such a toilet paper contains only 1, 2, ... 5% by weight of basic substance, however, also more than 20%, for example, 20, 30, 40, 50 and more%. The toilet paper may also contain substances for body care and cosmetics. Such substances could also be added, for example, to the basic substance according to the invention.

1.one.: Procedimiento para la producción de una sustancia básica basada en celulosa con las siguientes etapas de procedimiento: Procedure for the production of a basic substance based on cellulose with the following process steps:

1.1 a product containing cellulose, as a starting material, is mixed with water;

1.2 the mixture is subjected to a shearing process to crush the cellulose particles until the nanometric range is reached and, thereby, to achieve the basic substance;

1.3 the basic substance is added to another solid or liquid material containing fibrous substance;

1.4 The shearing process is carried out until a particle size with a length of 10 to 200 is reached! and a thickness of 0.5 to 15!

1.5 The shearing process is carried out until a completely or partially colloidal state of the cellulose is reached.

2.2.: Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por las siguientes características: Method according to claim 1, characterized by the following characteristics:

2.1 cellulose fibers are mixed with an acid;

2.2 water is added;

2.3 the mixture is heated in such a way that cellulose is hydrolyzed;

2.4 The shearing process is continued until a particle size of 0.1 to 100!

3.3.: Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el material de partida se obtiene de madera u otras plantas. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the starting material is obtained from wood or other plants.

4.Four.: Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la celulosa hidrolizada se dispersa en un desintegrador de pasta. Process according to one of claims 1 to 3, characterized in that the hydrolyzed cellulose is dispersed in a paste blaster.

5.5.: Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque como material que contiene sustancias fibrosas se usa uno de los siguientes materiales: Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that one of the following materials is used as a material containing fibrous substances:

--: papel paper

--: cartón paperboard

--: pintura de estucado para papel o cartón coating paint for paper or cardboard

--: aditivos para papel o cartón paper or cardboard additives

the aforementioned materials being present as solid flat formations or in the form of suspension or dispersion.

6.6.: Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque como papel se usa papel para etiquetas, papel de impresión, papel ligero estucado, papel sensible, papel higiénico. Method according to claim 5, characterized in that paper is used for label paper, printing paper, light coated paper, sensitive paper, toilet paper.

7. 7.: Sustancia básica en forma sólida basada en celulosa para la adición a una suspensión de pasta de papel o a una pintura de estucado con partículas que presentan una longitud de 10 - 200 !m y un espesor de 0,5 - 15 !m o 0,1 100 !m. Basic substance in solid form based on cellulose for the addition to a paper pulp suspension or a coating paint with particles having a length of 10 - 200 µm and a thickness of 0.5 - 15 µm or 0.1 100! m.

8.8.: Papel o cartón que contiene el 0,1 - 50 % en peso, preferentemente el 0,1 - 5 % en peso de la sustancia básica de acuerdo con la reivindicación 7. Paper or cardboard containing 0.1-50% by weight, preferably 0.1-5% by weight of the basic substance according to claim 7.