ES2578731T3 - Material de carga para un procedimiento de fabricación de papel - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de fabricación de papel, que comprende proporcionar una suspensión acuosa que contiene fibras celulósicas, introducir en la suspensión un material de carga que comprende una sal de calcio y un derivado de celulosa que tiene un grado de sustitución de grupos carboxialquilo de desde 0,05 hasta 0,65, y deshidratar la suspensión para formar una banda continua o una hoja de papel, en donde la sal de calcio y el derivado de celulosa se añaden por separado a la suspensión celulósica y el material de carga se forma in situ en la suspensión celulósica.
Description
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DESCRIPCION
Material de carga para un procedimiento de fabricacion de papel
El presente invento se refiere a un procedimiento de fabricacion de papel que comprende proporcionar una suspension acuosa que contiene fibras celulosicas, introducir en la suspension un material de carga que comprende una sal de calcio y un derivado de celulosa que tiene un grado de sustitucion de grupos carboxialquilo de desde 0,05 hasta 0,65, y deshidratar la suspension para formar una banda continua o una hoja de papel, en donde la sal de calcio y el derivado de celulosa se anaden por separado a la suspension celulosica y el material de carga se forma in situ en la suspension celulosica.
Antecedentes del invento
Un papel altamente relleno con un material de carga constituye una tendencia consagrada en la industria papelera, no solamente debido a los ahorros en el uso disminuido de fibra sino tambien debido a la calidad mejorada del producto, tal como una opacidad mas alta y una mejor imprimibilidad. Los materiales de carga basados en carbonato de calcio se usan corrientemente, a causa de sus superiores propiedades de diseminacion de la luz. Una desventaja principal en la produccion de un papel relleno en alto grado, particularmente con unos materiales de carga que tienen una alta area de superficie, reside en el alto consumo de un agente de encolado. Por lo tanto, segun va aumentando el contenido de material de carga en el papel, se requiere una mayor cantidad de agente de encolado con el fin de obtener unos correspondientes resultados del encolado. Por lo tanto, las suspensiones celulosicas son mas diffciles de encolar cuando aumenta la cantidad del material de carga.
Un encolado se realiza principalmente con los fines de conseguir repelencia del agua en un papel o carton y de reducir la adsorcion en los bordes por efecto de mecha. El afectara tambien a las propiedades mecanicas del papel y del carton, tales como la estabilidad dimensional, el coeficiente de friccion, la plegabilidad y la resistencia al plegado. Adicionalmente, un encolado puede mejorar la imprimibilidad, espedficamente controlando la diseminacion y la adhesion de la tinta.
El procedimiento de encolado implica la deposicion de unas sustancias hidrofobas, corrientemente citadas como agentes de encolado, sobre la superficie de las fibras. Los agentes de encolado corrientemente empleados son unos agentes de encolado no reactivos con celulosa, p.ej. unos agentes de encolado basados en colofonia, y unos agentes de encolado reactivos con celulosa, p.ej. unos dfmeros de alquil cetena ("AKD") y unos antndridos de acidos tales como el antndrido de un acido alquenil sucdnico ("ASAD”). Es conocido, sin embargo, que los agentes de encolado reactivos con celulosa, es decir el AKD y el ASA, experimentan una hidrolisis que compite con la deseada reaccion con las fibras. Ademas de ello, pueden producirse perdidas por encolado en el producto final debido a la inversion o migracion de la cola, la evaporacion de la cola, el desgaste mecanico del producto, etc.
Bartz y colaboradores han observado que durante la presencia una fluidez aumentada de una cera de AKD, algo de AKD podna penetrar y despues de ello ser atrapada en la estructura de poros del material de carga (Bartz, W.; Darroch, M.E.; Kurrle, F.L., "Eficiencia y reversion del encolado con un dfmero de alquil cetena en papeles rellenos con carbonato de calcio", Tappi Journal, volumen 77, n° 12, 1994). Esto ocurre particularmente con la forma escalenoedrica de un PCC, que tiene la estructura de roseta porosa y una alta area de superficie. Voutilainen ha mostrado que unos materiales de carga con una alta area de superficie adsorben al AKD incluso mejor que las fibras (Voutilainen, P., "Adsorcion competitiva de un dfmero de alquil cetena sobre fibras de pasta papelera y materiales de carga de CaCO3", Proceedings from International Paper and Coating Chemistry Symposium, 1996). La presencia de oxidos de Al y de Si en la superficie del material de carga puede adsorber adicionalmente a un almidon cationico contenido en las partfculas de AKD. Tambien se ha propuesto que existe una fuerte interaccion o posiblemente incluso una union entre el AKD y el material de carga de carbonato de calcio. Estos mecanismos propuestos con el material de carga son naturalmente indeseados, y debenan hacerse esfuerzos para minimizar esta interaccion.
Para mejorar la eficacia de encolado, se sugiere en la patente de los EE.UU. 5.514.212 que la superficie del pigmento puede ser modificada con un complejo de un almidon y un jabon anionico. El almidon cocido procedente de mafz o patata es convertido en un complejo con sales de acidos grasos y precipitado sobre las superficies del pigmento cuando se mezcla con una suspension de calcio precipitada o con el material de suministro para fabricacion de papel que contiene altos niveles de iones de calcio.
La patente de los EE.UU. n° 5.972.100 sugiere un sistema que compone de una cola reactiva con celulosa (tal como AKD), un agente dispersante cationico (tal como un almidon cationico o unas poliamidas) y un material de carga. Aparte de un encolado mejorado, el invento permite un control independiente tanto del cargamento con el material de carga y el encolado por separado.
Ademas de ello, el documento de solicitud de patente internacional WO 95/13324 se refiere a un carbonato de calcio tratado con un derivado de celulosa tal como una carboximetil celulosa de sodio ("CMCD") que tiene un grado de sustitucion de 0,7. Dicho carbonato de calcio tratado es usado como material de carga en suspensiones alcalinas de fabricacion de papel, con lo que se aumenta el brillo del papel.
La patente de los EE.UU. n° 3.730.830 divulga un procedimiento para fabricar papel, espedficamente un papel
fotografico, que comprende el uso de fibras de poKmeros sinteticos. Antes de la adicion de las fibras sinteticas a la suspension de fibras, se anade un pigmento inorganico o carbon a una suspension que contiene una carboximetil celulosa y las fibras sinteticas, consiguiendo de esta manera una uniforme dispersion de las fibras polimericas junto con las fibras de celulosa en la pasta de papel.
5 El documento WO 02/086238 divulga un material de carga que comprende fibrillas de celulosa o de lignocelulosa sobre las que se han depositado partfculas de un material diseminador de la luz, en donde un derivado alqmlico de celulosa es sorbido en las fibrillas, y un procedimiento para preparar el material de carga. El material de carga se usa como un aditivo en la produccion de papel.
El documento EP-A 0 758695 se refiere a unas hojas dispersables en agua capaces de resolverse o disolverse con 10 facilidad en agua, y a unos cigarrillos que usan dichas hojas dispersables en agua. De acuerdo con una forma del invento, la hoja dispersable en agua comprende un papel de base resoluble en agua producido a partir de una mezcla de fibras dispersables en agua y un acido de carboximetil celulosa fibrosa o un acido carboxietil celulosa fibrosa. La sal de carboximetil celulosa fibrosa y la sal de carboxietil celulosa fibrosa incluyen una sal de un metal alcalino o una sal mixta de una sal de un metal alcalino y otra sal tal como una sal de calcio.
15 El documento de solicitud de patente de los EE.UU. U.S. 2003/188738 se refiere a una composicion de material de carga destinado a su uso en la fabricacion de papel, que comprende partfculas de un material de carga, granulos de almidon hinchados y un latex, en un vehfculo acuoso, en donde las partfculas del material de carga pueden ser un carbonato de calcio. La composicion puede incluir opcionalmente unos aditivos concomitantes para los granulos de almidon hinchados y el latex. Tfpicamente, los aditivos concomitantes son anionicos, por ejemplo una carboximetil 20 celulosa, pero no se menciona ningun grado de sustitucion para la carboximetil celulosa.
El documento de patente U.S. 5.492.560 incluye un material de carga inorganico que ha sido tratado con un derivado de celulosa, preferiblemente con una carboximetil celulosa de sodio que tiene un grado de sustitucion de aproximadamente 0,70. Esta patente de los EE.UU. se refiere a unas mejonas en el brillo en la produccion de productos de papel alcalinos que contienen unos materiales de carga del tipo de pigmentos inorganicos.
25 Subsiste todavfa una necesidad de un material de carga que proporcione un procedimiento mejorado de fabricacion de papel y mejores propiedades del papel producido. Sena deseable proporcionar un material de carga que hiciera posible la produccion de un papel relleno en alto grado, que mostrase excelentes propiedades de impresion y mecanicas. Sena tambien deseable proporcionar un material de carga que redujese la demanda de encolado y de este modo diese como resultado una eficiencia de encolado mejorada. Sena tambien deseable proporcionar un 30 material de carga que fuese compatible con los agentes auxiliares del drenaje y de la retencion y de este modo condujese a un buen drenaje, una buena retencion y una buena maquinabilidad en la maquina papelera. Tambien sena deseable proporcionar un procedimiento simple y eficiente para producir un material de carga que muestre las anteriores caractensticas.
Sumario del invento
35 El presente invento se refiere a un procedimiento de fabricacion de papel que comprende proporcionar una suspension acuosa que contiene fibras celulosicas, introducir en la suspension un material de carga que comprende una sal de calcio y un derivado de celulosa que tiene un grado de sustitucion de grupos carboxialquilo de desde 0,05 hasta 0,65, y deshidratar la suspension para formar una banda continua o una hoja de papel, en donde la sal de calcio y el derivado de celulosa se anaden por separado a la suspension celulosica y el material de carga se forma in 40 situ en la suspension celulosica.
Descripcion detallada del invento
El presente invento proporciona un procedimiento de fabricacion de papel que comprende proporcionar una suspension acuosa que contiene fibras celulosicas, introducir en la suspension un material de carga que comprende una sal de calcio y un derivado de celulosa que tiene un grado de sustitucion de grupos carboxialquilo de desde 0,05 45 hasta 0,65, y deshidratar la suspension para formar una banda continua o una hoja de papel, en donde la sal de calcio y el derivado de celulosa se anaden por separado a la suspension celulosica y el material de carga se forma in situ en la suspension celulosica. Se ha encontrado con sorpresa que el material de carga de acuerdo con el invento hace posible reducir algunos de los problemas que estan asociados con los materiales de carga corrientemente usados en la fabricacion de papel y que se incorporan en un papel. Mas espedficamente, empleando el material de 50 carga de este invento en procedimientos de fabricacion de papel se hace posible proporcionar un papel con excelentes propiedades para impresion, p.ej. una alta lisura, una alta opacidad y una alta blancura, unas mejoradas propiedades mecanicas, p.ej. resistencia en seco, resistencia a la traccion, enlace de Scott y rigidez a la flexion, y un mejorado efecto de encolado. Unas ventajas adicionales mostradas por el presente invento incluyen una buena y/o mejorada deshidratacion y retencion de materiales finos, que conduce a beneficios en terminos de maquinabilidad 55 en la maquina papelera.
Cuando se usa el material de carga en conjuncion con un agente de encolado, se ha observado que el presente invento hace posible reducir la demanda de encolado y, por lo tanto, mejorar generalmente la eficiencia de encolado. La mejorada eficiencia de encolado es exhibida para diferentes tipos de agentes de encolado, incluyendo unos
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agentes de encolado no reactivos con celulosa y reactivos con celulosa, espedficamente unos agentes de encolado reactivos con celulosa tales como unos d^eros de cetena y unos anlddridos de acidos. En particular, el invento proporciona una eficiencia de encolado y una estabilidad de encolado mejoradas de un papel relleno, especialmente con un alto cargamento con un material de carga y/o cuando se usan materiales de carga con altas areas de superficie.
De acuerdo con el presente invento se ha observado tambien, inesperadamente, que el derivado de celulosa puede ser mezclado con, y adsorbido sobre, o unido mas efectivamente con, el material que contiene una sal de calcio durante una elaboracion simple. El material de carga del presente invento puede ser considerado como un material de carga mejorado o un material de carga tratado con un derivado de celulosa.
El material de carga de acuerdo con el invento comprende una sal de calcio y un derivado de celulosa. Ejemplos de unas apropiadas sales de calcio incluyen carbonato de calcio, sulfato de calcio y oxalato de calcio, preferiblemente carbonato de calcio, y unas mezclas de los mismos. El carbonato de calcio es el constituyente principal en una piedra caliza, un marmol, una greda y una dolomita. El carbonato de calcio se puede obtener directamente a partir de la anterior especie natural de roca mas arriba mencionada y se hace referencia a el entonces como carbonato de calcio triturado ("GCC" = acronimo de ground calcium carbonate). El carbonato de calcio se puede producir tambien por via sintetica, a lo que se hace referencia corrientemente como carbonato de calcio precipitado ("PCC" acronimo de precipitated calcium carbonate). El carbonato de calcio se obtiene preferiblemente a partir del hidroxido de calcio y de un material que produce iones de carbonato en la fase acuosa, tal como un carbonato de metal alcalino, o dioxido de carbono. Se pueden usar en el presente invento tanto un GCC como un PCC, preferiblemente un PCC, incluyendo cualquiera de las diversas formas o morfologfas cristalinas que existen, p.ej. una calcita de forma romboedrica, prismatica, tabular, cuboide y escalenoedrica y una aragonita de forma acicular. El PCC tiene usualmente un area espedfica de desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 20 m2/g, adecuadamente desde aproximadamente 7 hasta aproximadamente 12 m2/g.
La sal de calcio puede estar presente en forma de una sal de calcio esencialmente pura, incluyendo mezclas de una
0 mas sales de calcio. Tambien puede estar presente en la forma de una mezcla conjuntamente con uno o mas otros componentes. El termino "material que contiene una sal de calcio", como se usa en el presente contexto, se refiere a un material que comprende una sal de calcio, y opcionalmente uno o mas otros componentes. Ejemplos de otros componentes apropiados de este tipo incluyen fibras o fibrillas de celulosa, lignocelulosa o materiales vegetales similares, arcillas inorganicas, caolm, talco, dioxido de titanio, oxidos de aluminio hidrogenados, sulfato de bario, etc. Preferiblemente, cuando se usan, los otros componentes son idoneos para su uso en la fabricacion de papel.
En unos materiales que contienen una sal de calcio, los cuales comprenden fibras o fibrillas de celulosa, lignocelulosa o materiales vegetales similares, por lo menos una parte de la sal de calcio puede ser depositada sobre las fibras o fibrillas. El espesor medio de las fibrillas puede ser de desde aproximadamente 0,01 hasta aproximadamente 10 pm, apropiadamente hasta aproximadamente 5 pm y preferiblemente hasta aproximadamente
1 pm. La longitud media de las fibrillas puede ser de desde aproximadamente 10 pm hasta aproximadamente 1.500 pm. Ejemplos de materiales que contienen sales de calcio apropiadas incluyen los materiales compuestos que se divulgan en las patentes de los EE.UU. n°s. 5.731.080; 5.824.364; 6.251.222; 6.375.794; y 6.599.391, cuyas divulgaciones se incorporan a la presente por su referencia. Unos materiales compuestos comercialmente disponibles de este tipo incluyen el SuperFill ® de M-Real Oy.
El material de carga de acuerdo con el invento comprende ademas un derivado de celulosa. Se prefiere que el derivado de celulosa sea soluble en agua o por lo menos parcialmente soluble en agua o dispersable en agua, preferiblemente soluble en agua o por lo menos parcialmente soluble en agua. El derivado de celulosa es ionico. El derivado de celulosa puede ser anionico o anfotero. Ejemplos de apropiados derivados de celulosa incluyen unos eteres de celulosa, p.ej. unos eteres de celulosa anionicos y anfoteros, preferiblemente unos eteres de celulosa anionicos. El derivado de celulosa tiene grupos ionicos o cargados, o sustituyentes. Ejemplos de apropiados grupos ionicos incluyen grupos anionicos y cationicos. Ejemplos de apropiados anionicos incluyen un carboxilato, p.ej. carboxialquilo, un sulfonato, p.ej. sulfoalquilo, grupos de fosfato y fosfonato en los que el grupo alquilo puede ser metilo, etilo, propilo y mezclas de los mismos, apropiadamente metilo; apropiadamente el derivado de celulosa contiene un grupo anionico que comprende un grupo de carboxilato, p.ej. un grupo carboxialquilo. El ion de signo contrario del grupo anionico es usualmente un metal alcalino o un metal alcalino-terreo, apropiadamente sodio.
Ejemplos de apropiados grupos cationicos de derivados de celulosa de acuerdo con el invento incluyen sales de aminas, apropiadamente sales de aminas terciarias, y grupos de amonio cuaternario, preferiblemente grupos de amonio cuaternario. Los sustituyentes unidos al atomo de nitrogeno de las aminas y a los grupos de amonio cuaternario puede ser iguales o diferentes y se pueden seleccionar entre grupos alquilo, cicloalquilo y alcoxialquilo, y uno, dos, o mas de los sustituyentes juntamente con el atomo de nitrogeno pueden formar un anillo heterodclico. Los sustituyentes, independientemente uno de otro, comprenden usualmente desde 1 hasta aproximadamente 24 atomos de carbono, preferiblemente desde 1 hasta aproximadamente 8 atomos de carbono e hidrogeno y opcionalmente atomos de O y/o N. Usualmente la cadena de atomos es un grupo alquileno con desde 2 hasta 18 y apropiadamente desde 2 hasta 8 atomos de carbono, opcionalmente interrumpido o sustituido con uno o mas heteroatomos, p.ej. O o N, tal como un grupo alquilenoxi o un grupo hidroxi propileno. Unos preferidos derivados de
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celulosa que contienen grupos cationicos incluyen los obtenidos haciendo reaccionar una celulosa o un derivado de la misma con un agente de cuaternizacion seleccionado entre cloruro de 2, 3-epoxipropil trimetil amonio, cloruro de 3-cloro-2-hidroxipropil trimetil amonio y mezclas de los mismos.
Los derivados de celulosa de este invento pueden contener unos grupos no ionicos tales como unos grupos alquilo o hidroxi alquilo, p.ej. hidroximetilo, hidroxietilo, hidroxipropilo, hidroxibutilo y mezclas de los mismos, p.ej. hidroxietil metilo, hidroxipropil metilo, hidroxibutil metilo, hidroxietil etilo, hidroxipropoflo, y otros similares. En una forma de realizacion preferida del invento, el derivado de celulosa contiene tanto grupos ionicos como grupos no ionicos.
Ejemplos de apropiados derivados de celulosa de acuerdo con el invento incluyen unas carboxialquil celulosas, p.ej. una carboximetil celulosa, una carboxietil celulosa, una carboxipropil celulosa, una sulfoetil carboximetil celulosa, una carboximetil hidroxietil celulosa ("CM-HEC"), una carboximetil celulosa en donde la celulosa esta sustituida con uno o mas sustituyentes no ionicos, preferiblemente una carboximetil celulosa ("CMC"). Ejemplos de apropiados derivados de celulosa y metodos para su preparacion incluyen los que se divulgan en la patente de los Ee.UU. n° 4.940.785.
De acuerdo con una forma de realizacion preferida del invento, el material de carga comprende una sal de calcio que contiene fibras o fibrillas de celulosa o lignocelulosa y un derivado celulosico que contiene grupos cationicos. Los grupos cationicos pueden ser uno cualquiera de los que se enumeran en esta solicitud.
En otra forma preferida de realizacion del invento, el material de carga comprende una sal de calcio que esta sustancialmente libre de fibras o fibrillas de celulosa o lignocelulosa, y un derivado celulosico que puede ser o bien anionico o anfotero.
Los terminos "grado de sustitucion" o "DS", como se usan en el presente contexto, significan el numero de sitios de anillos sustituidos de los anillos de beta-anhidroglucosa del derivado de celulosa. Puesto que hay tres grupos hidroxilo en cada anillo de anhidroglucosa de la celulosa, que estan disponibles para sustitucion, el maximo valor de DS es 3,0. De acuerdo con el invento, el derivado de celulosa tiene un grado de sustitucion de grupos carboxialquilo ("DSca") hasta de aproximadamente 0,65, es decir que el derivado de celulosa tiene un grado medio de sustitucion con carboxialquilo por unidad de glucosa hasta de aproximadamente 0,65. Los grupos carboxialquilo son apropiadamente grupos carboximetilo y entonces el DSca al que aqrn se hace referencia es el mismo que el grado de sustitucion de grupos carboximetilo ("DScm"). De acuerdo con estas formas de realizacion del invento, DSca es usualmente hasta de aproximadamente 0,60, apropiadamente hasta de aproximadamente 0,50, preferiblemente hasta de aproximadamente 0,45 y mas preferiblemente hasta de 0,40, mientras que DSca es usualmente de por lo menos 0,0l, apropiadamente de por lo menos aproximadamente 0,05, preferiblemente de por lo menos aproximadamente 0,10 y mas preferiblemente de por lo menos aproximadamente 0,15. El intervalo de DSca es usualmente de desde aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,60, apropiadamente desde aproximadamente 0,05 hasta aproximadamente 0,50, preferiblemente desde aproximadamente 0,10 hasta aproximadamente 0,45 y mas preferiblemente desde aproximadamente 0,15 hasta aproximadamente 0,40.
Unos derivados de celulosa que son anfoteros pueden tener un grado de sustitucion cationica ("DSc") de desde 0,01 apropiadamente de desde aproximadamente 0,02, preferiblemente de desde aproximadamente 0,03 y mas preferiblemente de desde aproximadamente 0,05 y apropiadamente hasta de aproximadamente 0,4. Los grupos cationicos son apropiadamente grupos de amonio cuaternario y entonces DSc al que aqrn se hace referencia es el mismo que el grado de sustitucion de los grupos de amonio cuaternario ("DSQN").Para derivados de celulosa anfoteros de este invento DSa o DSc puede desde luego ser mas alto que 0,65 siempre y cuando que DSna y DSnc, respectivamente, sean como se han definido en el presente contexto. Por ejemplo si DSa es 0,75 y DSc es 0,15 entonces DSna es de 0,60.
Ejemplos de apropiados derivados de celulosa que tienen unos grados de sustitucion como se han definido mas arriba incluyen los derivados de una carboxialquil celulosa con un bajo DS, solubles en agua, que se divulgan en unas correspondientes solicitudes de patente tambien en tramitacion, presentadas a nombre de Akzo Nobel N. V. en la misma fecha. Los derivados de celulosa solubles en agua tienen apropiadamente una solubilidad de por lo menos 85 % en peso, basada en el peso total del derivado de celulosa seco, en una solucion acuosa, preferiblemente de por lo menos 90 % en peso, mas preferiblemente de por lo menos 95 % en peso, y de manera sumamente preferible de por lo menos 98 % en peso.
El derivado de celulosa tiene usualmente un peso molecular medio que es de por lo menos 20.000 Dalton, preferiblemente de por lo menos 50.000 Dalton, y el peso molecular medio es usualmente de hasta 1.000.000 Dalton, preferiblemente de hasta 500.000 Dalton.
El material de carga de acuerdo con el invento tiene usualmente u n contenido de una sal de calcio de por lo menos 0,0001 % en peso, el contenido de la sal de calcio puede ser de desde aproximadamente 0,0001 hasta aproximadamente 99,5 % apropiadamente desde aproximadamente 0,1 hasta aproximadamente 90 % en peso, y preferiblemente desde aproximadamente 60 hasta aproximadamente 80 % en peso, basandose en el peso de los materiales solidos del material de carga, es decir basandose en el peso en seco del material de carga. El material de carga tiene usualmente un contenido de un derivado de celulosa de por lo menos 0,01 % en peso; el contenido del
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derivado de celulosa puede ser de desde aproximadamente 0,01 hasta aproximadamente 30 % en peso, apropiadamente de desde aproximadamente 0,1 hasta aproximadamente 20 % en peso, y preferiblemente de desde aproximadamente 0,3 hasta aproximadamente 10 % en peso, basandose en el peso de los materiales solidos del material de carga.
El material de carga de acuerdo con el invento se puede suministrar en forma de un material solido que puede estar esencialmente exento de agua. Tambien puede ser suministrado en forma de una composicion acuosa. El contenido de la fase acuosa, o de agua, puede variar dentro de amplios lfmites, dependiendo del metodo de produccion y del uso pretendido.
El presente invento se refiere a un procedimiento para la produccion de papel, que comprende proporcionar una suspension acuosa que contiene fibras celulosicas (= "suspension celulosica"), introducir en la suspension celulosica un material de carga, p.ej. cualquiera de los materiales de carga que aqrn se han definido, y deshidratar la suspension celulosica para formar una banda continua o una hoja de papel, en donde la sal de calcio o el material que contiene la sal de calcio (p.ej. uno cualquiera de los materiales que contienen una sal de calcio, que aqrn se han definido y el derivado de celulosa (p.ej. cualquiera de los derivados de celulosa que aqrn se han definido, se anaden por separado a la suspension celulosica y el material de carga se forma in situ en la suspension celulosica.
En el procedimiento, otros componentes pueden desde luego ser introducidos en la suspension celulosica. Ejemplos de dichos componentes incluyen unos convencionales materiales de carga, agentes de abrillantamiento optico, agentes de encolado, agentes auxiliares del drenaje y la retencion, agentes para conferir resistencia en seco, agentes para conferir resistencia en humedo, etc. Ejemplos de apropiados materiales de carga convencionales incluyen caolm, una arcilla de china, dioxido de titanio, un yeso, un talco, carbonatos de calcio naturales y sinteticos, p.ej. una greda, un marmol triturado y carbonato de calcio precipitado, oxidos de aluminio hidrogenados (trihidroxidos de aluminio), sulfato de calcio, sulfato de bario, oxalato de calcio, etc. Cuando el material de carga de acuerdo con el invento se usa conjuntamente con un material de carga convencional, el material de carga de acuerdo con el invento puede estar presente en una proporcion de por lo menos 1 % en peso, apropiadamente de por lo menos 5 % en peso, preferiblemente de por lo menos 10 % en peso, mas preferiblemente de por lo menos aproximadamente 20 % en peso y apropiadamente hasta de aproximadamente 99 % en peso, basandose en el peso en seco de todos los materiales de carga. Ejemplos de apropiados agentes de encolado incluyen unos agentes de encolado no reactivos con celulosa, p.ej. unos agentes de encolado basados en colofonia, tales como unos jabones basados en colofonia, unos emulsiones/dispersiones basadas en colofonia y unos agentes de encolado reactivos con celulosa, p.ej. unas emulsiones/dispersiones de anhfdridos de acidos tales como unos anhfdridos alquenil succmicos (ASA), unos dfmeros de alquenil y alquil cetenas (AKD) y unos multfmeros. Ejemplos de apropiados agentes auxiliares del drenaje y de la retencion incluyen unos productos polimericos organicos, p.ej. unos polfmeros cationicos, anionicos y no ionicos que incluyen unas polietilen iminas cationicas, unas poli(acrilamidas) cationicas, anionicas y no ionicas, unas poliaminas cationicas, un almidon cationico y un guar cationico: unos materiales inorganicos, p.ej. unos compuestos de aluminio, unos materiales microparticulados anionicos tales como unas partmulas basadas en sflice coloidal, unas arcillas del tipo de esmectita, p.ej. una bentonita, una montmorillonita; una alumina coloidal, y unas combinaciones de las mismas. Ejemplos de apropiadas combinaciones de agentes auxiliares del drenaje y de la retencion incluyen unos polfmeros cationicos y unos materiales microparticulados p.ej. unas partmulas anionicas basadas en un almidon cationico y en una sflice coloidal, una poliacrilamida cationica y unas partmulas basadas en una sflice coloidal anionica asf como una poliacrilamida cationica y una bentonita o montmorillonita. Ejemplos de apropiados agentes conferidores de resistencia en humedo incluyen unas poliaminas y unas poli(aminoamidas). Un papel que contiene materiales de carga de acuerdo con el invento y un almidon cationico muestra muy buenas propiedades de resistencia.
De acuerdo con una forma preferida de realizacion del invento, por lo menos un agente de encolado se introduce en la suspension celulosica para producir un papel encolado que contiene un material de carga. Preferiblemente, los agentes de encolado son unos agentes de encolado reactivos con celulosa, de los tipos aqrn mencionados. Unos apropiados dfmeros de cetena tienen la formula general (I) siguiente, en donde R1 y R2 representan grupos hidrocarbilo saturados o insaturados, usualmente unos hidrocarburos saturados. teniendo los grupos hidrocarbilo apropiadamente de 8 a 36 atomos de carbono, siendo estos usualmente unos grupos alquilo de cadena lineal o ramificada que tienen de 12 a 20 atomos de carbono, tales como los grupos hexadecilo y octadecilo. Los dfmeros de cetena pueden ser lfquidos a la temperatura ambiente, es decir a 25 °C, apropiadamente a 20 °C. Corrientemente, los anhfdridos de acidos pueden ser caracterizados por la formula general (II) siguiente, en donde R3 y R4 pueden ser identicos o diferentes y representar unos grupos hidrocarbilo saturados o insaturados que contienen apropiadamente de 8 a 30 atomos de carbono o donde R3 y R4, conjuntamente con el radical -C-O-C-, pueden formar un anillo de 5 a 6 miembros, que opcionalmente esta sustituido adicionalmente con unos grupos hidrocarbilo que contienen hasta 30 atomos de carbono. Ejemplos de anhfdridos de acidos que se usan comercialmente incluyen unos anhfdridos alquil y alquenil succmicos y particularmente el anhfdrido isooctadecenil succmico.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
(i) R1—CH
- :C —
- 0 X 1 * (il) O o
- 1
- 1
- II
- 1
- o—
- o II o R3- i 0 1 0 1 -c-
Los apropiados dfmeros de cetena, anfndridos de acidos e isocianatos organicos incluyen los compuestos que se divulgan en la patente de los EE.UU. n° 4.522.686 que se incorpora a la presente por su referencia.
El material de carga de acuerdo con el invento puede ser anadido a la suspension celulosica en unas proporciones que pueden variar dentro de amplios lfmites, dependiendo, entre otras cosas, del tipo de suspension celulosica, del tipo de papel producido, del sitio de la adicion, etc. El material de carga se anade usualmente en una proporcion situada dentro del intervalo de desde 1 hasta aproximadamente 50 % en peso, apropiadamente de desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 40 % en peso, y usualmente de desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 30 % en peso, basandose en el peso de fibras secas. Correspondientemente, el papel de acuerdo con el invento tiene usualmente un contenido del material de carga del invento que esta situado dentro del intervalo de desde 1 hasta aproximadamente 50 % en peso, apropiadamente de desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 40 % en peso y usualmente de desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 30 % en peso, basandose en el peso de fibras secas.
Cuando se usan otros componentes en el procedimiento, estos componentes pueden ser anadidos a la suspension celulosica en unas proporciones que pueden variar dentro de amplios lfmites, dependiendo, entre otras cosas, del tipo y del numero de componentes, del tipo de suspension celulosica, del contenido de material de carga, del tipo de papel producido, del sitio de la adicion, etc. Unos agentes de encolado se introducen usualmente en la suspension celulosica en una proporcion de por lo menos aproximadamente 0,01 % en peso, apropiadamente por lo menos aproximadamente 0,1 % en peso, basandose en el peso de fibras secas, y el lfmite superior es usualmente de aproximadamente 2 % en peso, apropiadamente de aproximadamente 0,05 % en peso. Generalmente los agentes auxiliares del drenaje y de la retencion se introducen en la suspension celulosica en unas proporciones que
proporcionan un drenaje y/o una retencion mejores que lo que se obtiene cuando no se usan estos agentes
auxiliares. Los agentes auxiliares del drenaje y la retencion, los agentes conferidores de resistencia en seco y los agentes conferidores de resistencia en humedo, independientemente unos de otros, se introducen usualmente en una proporcion de por lo menos aproximadamente 0,001 % en peso, con frecuencia de por lo menos
aproximadamente 0,005 % en peso, basandose en fibras secas, y el lfmite superior es usualmente de
aproximadamente 5 % y apropiadamente de aproximadamente 1,5 % en peso.
El termino "papel", tal como se usa en el presente contexto, incluye no solamente un papel y la produccion del mismo sino tambien otros productos a modo de hojas o de bandas continuas, que contienen fibras celulosicas, tales como por ejemplo carton y cartulina, y la produccion de los mismos. El procedimiento se puede usar en la produccion de papel a partir de diferentes tipos de suspensiones acuosas de fibras celulosicas (que contienen celulosa) y las suspensiones debenan contener apropiadamente por lo menos 25 % en peso y preferiblemente por lo menos 50 % en peso de dichas fibras, basandose en una sustancia seca. Las fibras celulosicas pueden estar basadas en fibras vfrgenes y/o fibras recicladas, incluyendo fibras de madera o de plantas anuales o perennes. La suspension celulosica puede contener madera o estar libre de madera, y se puede usar en fibras procedentes de una pasta qmmica, tal como pastas al sulfato, al sulfito y del proceso organosolve, una pasta mecanica tal como una pasta termomecanica, una pasta quimio-termo-mecanica, una pasta de refinadora y una pasta de madera triturada procedente tanto de una madera dura como de una madera blanda y pueden estar basadas tambien en fibras recicladas, opcionalmente a partir de pastas destintadas y mezclas de las mismas. La suspension celulosica tiene apropiadamente un pH en el intervalo desde neutro hasta alcalino, p.ej. desde aproximadamente 6 hasta aproximadamente 10, preferiblemente desde aproximadamente 6,5 a aproximadamente 8,0.
El papel producido puede ser secado, revestido y calandrado. El papel puede ser revestido con, por ejemplo, carbonato de calcio, yeso, silicato de aluminio, caolm, hidroxido de aluminio, silicato de magnesio, talco, dioxido de titanio, sulfato de bario, oxido de zinc, un pigmento sintetico y mezclas de los mismos.
El gramaje del papel producido puede variar dentro de amplios lfmites, dependiendo del tipo de papel producido, usualmente el gramaje esta dentro del intervalo de desde aproximadamente 20 hasta aproximadamente 500 g/m2, apropiadamente desde aproximadamente 30 hasta aproximadamente 450 g/m2 y preferiblemente desde 30 hasta aproximadamente 110 g/m2. Preferiblemente, el invento se usa para la produccion de un papel para impresion offset sin revestir o revestido, un papel para electrofotograffa, un papel fino no revestido y revestido que opcionalmente contiene una pasta mecanica, asf como papeles para escribir e imprimir. Un producto especialmente preferido es un papel para impresion offset revestido, en el que se combinan un alto brillo y una opacidad y una voluminosidad altas.
El invento se ilustra adicionalmente en los siguientes Ejemplos, que, sin embargo no se pretende que lo limiten. Las partes y los % se refieren a partes en peso y % en peso respectivamente a menos que se indique otra cosa distinta.
Claims (4)
- REIVINDICACIONES1. Un procedimiento de fabricacion de papel, que comprende proporcionar una suspension acuosa que contiene fibras celulosicas, introducir en la suspension un material de carga que comprende una sal de calcio y un derivado de celulosa que tiene un grado de sustitucion de grupos carboxialquilo de desde 0,05 hasta 0,65, y deshidratar la5 suspension para formar una banda continua o una hoja de papel, en donde la sal de calcio y el derivado de celulosa se anaden por separado a la suspension celulosica y el material de carga se forma in situ en la suspension celulosica.
- 2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el grado de sustitucion de grupos carboxialquilo es de desde 0,05 hasta 0,50.10 3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el grado de sustitucion de grupos carboxialquilo esde desde 0,15 hasta 0,40.
- 4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que los grupos carboxialquilo son grupos carboximetilo.
- 5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la sal de calcio es carbonato de calcio.
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