ES2557277T3 - Disoluciones estables en almacenamiento de blanqueadores ópticos - Google Patents

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Andrew Clive Jackson
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Abstract

Una disolución acuosa que contiene del 10 al 40% en peso de un compuesto de fórmula (1)**Fórmula** en la que: R es hidrógeno o un radical metilo, M+ es Li+, Na+ o K+, n es inferior o igual a 1,5; y del 0,05 al 5% en peso de un ácido orgánico seleccionado de ácido cítrico, ácido glicólico, ácido acético o ácido fórmico.

Description

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DESCRIPCION
Disoluciones estables en almacenamiento de blanqueadores opticos
La presente invencion se refiere a disoluciones estables en almacenamiento de blanqueadores opticos basadas en derivados de diaminoestilbeno que no necesitan aditivos de solubilizacion adicionales.
Se conoce bien que la blancura y, por tanto, el atractivo de productos de papel, carton, material textil y material no tejido pueden mejorarse mediante la adicion de agentes de blanqueo optico (OBA, optical brightening agents). Los blanqueadores opticos mas importantes en la industria del papel y el carton son derivados de bistriazinilo sustituidos con anilino del acido 4,4’-diaminoestilbeno-2,2’-disulfonico. El sustituyente anilino puede contener grupos acido sulfonico adicionales, que proporcionan una mayor solubilidad en agua. El blanqueador optico de formula (A, M=Na) en la que el sustituyente anilino no contiene ningun grupo acido sulfonico tiene una afinidad particularmente alta por fibras de celulosa y es especialmente adecuado para su uso en el extremo humedo del proceso de elaboracion de papel.
imagen1
Para facilidad de manipulacion y dosificacion, la industria del papel y el carton requiere que los blanqueadores opticos se suministren en una forma liquida, preferiblemente en forma de una disolucion acuosa concentrada. Ademas, la forma liquida tiene que ser estable en almacenamiento prolongado a lo largo de un amplio intervalo de temperatura, normalmente de 4 a 50°C. En el pasado, se han anadido agentes auxiliares de solubilizacion tales como urea o etilenglicol en cantidades de hasta el 30% en peso con el fin de proporcionar disoluciones acuosas de (A) que son estables en almacenamiento. Sin embargo, estos agentes de solubilizacion no tienen ninguna afinidad por la celulosa y contaminan el efluente de la fabrica de papel. El documento EP-A-884312 proporciona una solucion parcial a este problema al dar a conocer que determinados hidratos de (A, incluyendo M=Na) pueden usarse para producir suspensiones o suspensiones espesas liquidas estables que contienen bajas cantidades de agentes auxiliares de formulacion.
El documento EP-A-1300514 ofrece otra solucion parcial al dar a conocer preparaciones acuosas concentradas de blanqueador de (A, incluyendo M=Na) que permanecen estables a temperaturas elevadas de entre 40 y 98°C.
El documento WO 2007/017336 A1 da a conocer disoluciones estables en almacenamiento de blanqueadores opticos basadas en determinadas formas de sal de derivados de bistriazinilo sustituidos con anilino del acido 4,4’- diaminoestilbeno-2,2’-disulfonico que no necesitan aditivos de solubilizacion adicionales.
El documento WO 2005/028749 A1 da a conocer composiciones de blanqueador optico que comprenden una alcanolamina y un blanqueador optico de formula A (M=H). Alcanolaminas preferidas son 2-amino-2-metil-1- propanol, 1-amino-2-propanol o una mezcla de 2-amino-2-metil-1-propanol y 2-(N-metilamino)-2-metil-1-propanol.
El documento japones denominado “Kokai” 62-273266 reivindica composiciones de blanqueador optico que comprenden sales de amonio cuaternario de derivados anionicos de bis(triazinilamino)estilbeno. El ion de amonio cuaternario preferido es un ion trimetil-p-hidroxietilamonio. Los documentos US 3012971, GB 1243276, EP 1352046 y EP 1912955 dan a conocer composiciones de blanqueador optico, sin embargo sin acidos organicos como aditivos. Sigue existiendo la demanda de disoluciones acuosas concentradas, estables, de blanqueadores opticos disulfonados, que esten libres de agentes auxiliares de solubilizacion.
Ahora se ha encontrado sorprendentemente que una forma de sal especifica de (A) en combinacion con pequenas cantidades de acidos organicos permite formar disoluciones concentradas estables, sin la adicion de agentes auxiliares de solubilizacion.
Por tanto, la presente invencion proporciona una disolucion acuosa que contiene del 10 al 40% en peso de un compuesto de formula (1)
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en la que:
R es hidrogeno o un radical metilo,
M+ es Li+, Na+ o K+, y n es inferior o igual a 1,5; y
del 0,05 al 5% en peso de un acido organico seleccionado de acido citrico, acido glicolico, acido acetico o acido formico.
Tal como se demuestra mediante el ejemplo 5, el uso de acidos organicos en lugar de acido clorhidrico (tal como se usa en el documento WO 2007/017336 A1 con un blanqueador optico similar) conduce a una estabilidad en almacenamiento mucho mejor.
Se prefieren disoluciones acuosas que contienen del 15 al 35% en peso de un compuesto de formula (1) en las que: R es hidrogeno o un radical metilo,
M+ es Na+, y
n es inferior o igual a 1,5; y
del 0,1 al 2% en peso de acido citrico.
Se prefieren mas disoluciones acuosas en las que:
R es hidrogeno,
M+ es Na+, y
n es inferior o igual a 1,5.
Se prefieren especialmente disoluciones acuosas en las que:
R es hidrogeno,
M+ es Na+, y
n es inferior o igual a 1,2.
La presente invencion tambien proporciona a proceso para la produccion de las disoluciones acuosas anteriores, estando el proceso caracterizado porque un compuesto de formula (2)
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en la que R es hidrogeno o un radical metilo, en forma de una disolucion acuosa, se convierte en una forma de sal mixta (1) en la que al menos el 25% de los iones M+ asociados con los grupos sulfonato se ha sustituido por iones (CH3)2NH+CH2CH2OH, mediante tratamiento con 2-dimetilaminoetanol y un acido organico (por ejemplo acido acetico, formico, tartarico o citrico).
Las presentes disoluciones acuosas pueden contener opcionalmente uno o mas portadores, anticongelantes, antiespumantes, adyuvantes de solubilizacion, conservantes, agentes complejantes, etc., asi como subproductos organicos formados durante la preparacion del blanqueador optico.
Se conoce que los portadores proporcionan caracteristicas de blanqueo mejoradas a composiciones de blanqueadores de estucado pigmentadas y pueden ser, por ejemplo, polietilenglicoles, poli(alcoholes vinilicos) o carboximetilcelulosas.
Los anticongelantes pueden ser, por ejemplo, urea, dietilenglicol o trietilenglicol.
Los adyuvantes de solubilizacion pueden ser, por ejemplo, urea, trietanolamina, triisopropanolamina o 2- dimetilaminoetanol.
Las presentes disoluciones acuosas son adecuadas para su uso como blanqueadores opticos para el blanqueo de materiales textiles, papel, carton y materiales no tejidos. Son particularmente utiles para el blanqueo de papel y carton, y son adecuados para su aplicacion o bien a una suspension acuosa de pasta, o bien a la superficie de papel, especialmente en una composicion de estucado pigmentada. Se caracterizan por una alta estabilidad en almacenamiento, rendimiento y facilidad de aplicacion. Tambien son altamente compatibles con otros aditivos convencionalmente empleados en la produccion de articulos celulosicos, especialmente papel y carton.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos demostraran la presente invencion con mas detalle. Si no se indica lo contrario, “partes” significa “partes en peso” y “%” significa “% en peso”.
EJEMPLO 1
Se anaden 220 partes de dietanolamina a 60°C a una suspension con agitacion de 824 partes de un compuesto de formula (3)
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en 7750 partes de agua. Se calienta la mezcla a reflujo y se mantiene ahi durante 4 horas mientras se controla el pH a 8,5-9,0 mediante la adicion de hidroxido de sodio en forma de una disolucion acuosa al 30%. Se anaden 44 partes de cloruro de sodio, y se agita la mezcla a reflujo durante 10 minutos adicionales. Despues se enfria la mezcla hasta 90°C antes de detener la agitacion. Tras dejarlo en reposo durante 10 minutos, se separa la fase inferior de aceite (1990 partes) que contiene un compuesto de formula (A, M=Na) de la fase acuosa que contiene sal y se anade a 80°C con agitacion a 1570 partes de agua fria. Despues se trata la disolucion asi formada, a 50°C con una disolucion de 300 partes de 2-dimetilaminoetanol en 350 partes de agua fria y 212 partes de acido citrico. Se agita la
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mezcla a 50°C durante 10 minutos, despues se mantiene a 50°C. Tras dejarlo en reposo durante 1 hora, se separa la fase inferior de aceite, y se diluye con agua para dar 4400 partes de una disolucion acuosa que contiene el 22,0% de un compuesto de formula (4) y el 0,5% de acido citrico.
imagen5
La disolucion acuosa asi formada es estable en almacenamiento a 4°C durante al menos dos semanas o bien en ausencia o bien en presencia de simientes de cristal.
EJEMPLO 2
Se repite el ejemplo 1 usando 152 partes de acido formico en lugar de 212 partes de acido citrico. La disolucion acuosa de (4) y acido formico al 0,4% asi formada es estable en almacenamiento a 4°C durante al menos dos semanas o bien en ausencia o bien en presencia de simientes de cristal.
EJEMPLO 3
Se repite el ejemplo 1 usando 199 partes de acido acetico en lugar de 212 partes de acido citrico. La disolucion acuosa de (4) y acido acetico al 0,5% y asi formada es estable en almacenamiento a 4°C durante al menos dos semanas o bien en ausencia o bien en presencia de simientes de cristal.
EJEMPLO 4
Se repite el ejemplo 1 usando 252 partes de acido glicolico en lugar de 212 partes de acido citrico. La disolucion acuosa de (4) y acido glicolico al 0,6% asi formada es estable en almacenamiento a 4°C durante al menos dos semanas o bien en ausencia o bien en presencia de simientes de cristal.
EJEMPLO 5
Ejemplo comparativo para mostrar la ventaja con respecto al uso de la sal de clorhidrato de 2-dimetilaminoetanol
Se repite el ejemplo 1 usando 326 partes de acido clorhidrico al 37% en lugar de 212 partes de acido citrico. La disolucion acuosa de (4) asi formada precipita en el plazo de 4 dias en almacenamiento a 4°C en presencia de simientes de cristal.
EJEMPLO 6
Ejemplo comparativo para mostrar la ventaja con respecto al contraion (CH3)3N+CH?CH?OH (reivindicado en documento japones denominado “Kokai” 62-273266)
Se sigue el ejemplo 1 hasta el punto en el que se separa por primera vez el aceite (1990 partes) de la fase acuosa que contiene sal. Despues se vierte el aceite en una disolucion con agitacion de 309 partes de cloruro de colina en 2700 partes de agua. Tras dejarlo en reposo durante 1 hora, se separa la fase inferior de aceite, y se diluye con agua para dar 4400 partes de una disolucion acuosa que contiene el 22,4% de un compuesto de formula (5).
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La disolucion acuosa asi formada precipita en el plazo de 4 dias en almacenamiento a 4°C en presencia de simientes de cristal.
EJEMPLO 7
Ejemplo comparativo para mostrar la ventaja con respecto al contraion (CH3)?C(NH3+)CH?OH (reivindicado en el documento WO 2005/028749 A1)
Se sigue el ejemplo 1 hasta el punto en el que se diluye el aceite de la primera separacion de fases (1990 partes) con agua (1570 partes). Despues se trata la disolucion asi formada, a 50°C con una disolucion de 196 partes de 2- amino-2-metil-1-propanol en 350 partes de agua fria y 127 partes de acido citrico. Se agita la mezcla a 50°C durante 10 minutos, despues se enfria hasta 20°C. Tras reposar durante 1 hora, se separa la fase inferior de aceite, y se diluye con agua hasta 5000 partes.
Tras dejarlo en reposo durante 1 hora, se separa la fase inferior de aceite, y se diluye con agua para dar 4400 partes de una disolucion acuosa que contiene el 22,0% de un compuesto de formula (6).
imagen7
La disolucion acuosa asi formada precipita en el plazo de 4 dias en almacenamiento a 4°C en presencia de simientes de cristal.
EJEMPLO 8
Ejemplo comparativo para mostrar la ventaja con respecto al contraion Na+
Se sigue el ejemplo 1 hasta el punto en el que se diluye el aceite de la primera separacion de fases (1990 partes) con agua (1570 partes). Tras dejarlo en reposo durante 1 hora, se separa la fase inferior de aceite, y se diluye con agua para dar 4400 partes de una disolucion acuosa que contiene el 20,3% de un compuesto de formula (A, M=Na).
La disolucion acuosa asi formada precipita al enfriarse hasta temperatura ambiente.
EJEMPLO DE APLICACION 1
Se anade el producto del ejemplo preparativo 1 a un intervalo de concentraciones de desde el 0,2 hasta el 2% en
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peso de fibra seca a 200 partes de una suspension acuosa al 2,5% de una mezcla 50:50 de celulosa al sulfito de picea blanqueada y celulosa al sulfito de haya blanqueada batida hasta obtener una humedad de Schopper Riegler de 20°SR. Se agita la suspension durante 5 minutos, despues se diluye hasta 1000 partes. Despues se prepara una hoja de papel estirando la suspension a traves de una malla metalica. Tras prensarse y secarse, se mide la blancura del papel en un espectrofotometro Minolta CM-700d.
TABLA 1
Conc. (%)
Blancura CIE
0
75,8
0,2
112,2
0,4
124,9
0,8
133,8
1,2
140,5
1,6
142,6
2,0
143,5
Los resultados en la tabla 1 demuestran claramente el excelente efecto blanqueante proporcionado por un compuesto de la invencion.
EJEMPLO DE APLICACION 2
Se prepara una composicion de estucado que contiene 500 partes de creta (comercialmente disponible con el nombre comercial Hydrocarb 90 de OMYA), 500 partes de arcilla (comercialmente disponible con el nombre comercial Kaolin SPS de IMERYS), 470 partes de agua, 6 partes de agente dispersante (una sal de sodio de un poli(acido acrilico) comercialmente disponible con el nombre comercial Polysalz S de BASF), 200 partes de latex (un copolimero de ester acrilico comercialmente disponible con el nombre comercial Acronal S320D de BASF), 40 partes de una disolucion al 10% de poli(alcohol vinilico) (comercialmente disponible con el nombre comercial Mowiol 4-98 de Kuraray) en agua, y 50 partes de una disolucion al 10% de carboximetilcelulosa (comercialmente disponible con el nombre comercial Finnfix 5.0 de Noviant) en agua. Se ajusta el contenido en solidos hasta el 60% mediante la adicion de agua, y se ajusta el pH a 8-9 con hidroxido de sodio.
Se anade el producto del ejemplo preparativo 1 a una concentracion del 0,5, el 1,0 y el 1,5% a la composicion de estucado con agitacion. Despues se aplica la composicion de estucado blanqueada a una hoja de base de papel blanca de tamano neutro, de 75 gsm, comercial, usando un aplicador de barra de alambre enrollado automatico con un ajuste de velocidad convencional y una carga convencional en la barra. Despues se seca el papel estucado durante 5 minutos en un flujo de aire caliente. Se deja acondicionarse el papel secado, despues se mide su blancura CIE en un espectrofotometro Elrepho calibrado.
TABLA 2
Conc. (%)
Blancura CIE
0
90,2
0,5
105,2
1,0
108,9
1,5
109,6
Los resultados en la tabla compuesto de la invencion.
2 demuestran claramente el excelente efecto blanqueante proporcionado por un

Claims (11)

  1. 5
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    50
    REIVINDICACIONES
    1. Una disolucion acuosa que contiene del 10 al 40% en peso de un compuesto de formula (1)
    imagen1
    R es hidrogeno o un radical metilo,
    M+ es Li+, Na+ o K+, n es inferior o igual a 1,5; y
    del 0,05 al 5% en peso de un acido organico seleccionado de acido citrico, acido glicolico, acido acetico o acido formico.
  2. 2. Una disolucion acuosa segun la reivindicacion 1, que contiene del 15 al 35% en peso de un compuesto de formula (1), en la que:
    R es hidrogeno o un radical metilo,
    M+ es Na+, y
    n es inferior o igual a 1,5; y
    del 0,1 al 2% en peso de acido citrico.
  3. 3. Una disolucion acuosa segun la reivindicacion 2, en la que:
    R es hidrogeno,
    M+ es Na+, y
    n es inferior o igual a 1,5.
  4. 4. Una disolucion acuosa segun la reivindicacion 3, en la que:
    R es hidrogeno,
    M+ es Na+, y
    n es inferior o igual a 1,2.
  5. 5. Una disolucion acuosa segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que contiene adicionalmente uno o mas portadores, anticongelantes, antiespumantes, adyuvantes de solubilizacion, conservantes, agentes complejantes, asi como subproductos organicos formados durante la preparacion del blanqueador optico.
  6. 6. Proceso para preparar una disolucion acuosa segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que un compuesto de formula (2)
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    en la que R es hidrogeno o un radical metilo, en forma de una disolucion acuosa, se convierte en una forma de sal mixta (1) en la que al menos el 25% de los iones M+ asociados con los grupos sulfonato se ha sustituido por iones (CH3)2NH+CH2CH2OH, mediante tratamiento con 2-dimetilaminoetanol y un acido organico.
  7. 7. Uso de una disolucion acuosa segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, para el blanqueo optico de materiales textiles, papel, carton y materiales no tejidos.
  8. 8. Uso segun la reivindicacion 7, para suspensiones acuosas de pasta.
  9. 9. Proceso para el blanqueo de papel que comprende las etapas principales de
    - proporcionar una suspension de pasta,
    - anadir del 0,01 al 2% en peso basandose en fibra seca de una disolucion acuosa segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,
    - producir una hoja de papel a partir de dicha suspension de pasta,
    - prensar y secar la hoja.
  10. 10. Proceso para el blanqueo de papel que comprende las etapas principales de
    - preparar una composicion de estucado acuosa mezclando entre si creta u otros pigmentos blancos, uno o mas agentes dispersantes, un aglutinante de latex primario y opcionalmente un aglutinante secundario, y opcionalmente otros aditivos,
    - anadir del 0,01 al 3% en peso basandose en pigmento seco de una disolucion acuosa segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,
    - aplicar la composicion de estucado a una hoja de papel,
    - secar la hoja de papel estucada.
  11. 11. Uso de un acido organico, seleccionado del grupo que consiste en acido glicolico, acido acetico o acido formico para formar disoluciones acuosas estables en almacenamiento que comprenden del 10 al 40% en peso de un compuesto de formula (1) segun la reivindicacion 1, en el que la cantidad de acido organico usada es del 0,05 al 5% en peso (basandose en el total de agua, compuesto de formula (1) y acido organico).
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