ES2625622T3 - Procedimiento para la fabricación de papel, cartulina y cartón con alta resistencia en seco - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para la fabricación de papel, cartulina y cartón con alta resistencia en seco, mediante la adición por separado de un polímero catiónico que contiene unidades de vinilamina y de un compuesto aniónico polimérico a un material de papel, eliminación del agua del material de papel y secado de los productos de papel, caracterizado porque se usa como compuesto aniónico polimérico (i) ácido lignosulfónico y/o un sulfonato de lignina y (ii) al menos un copolímero, el cual puede obtenerse mediante la copolimerización de (a) al menos una amida de ácido N-vinilcarboxílico de la fórmula significando en la misma R1, R2 >= H o alquilo de C1 a C6, (b) al menos un monómero monoetilénicamente insaturado que contiene grupos ácidos y/o sus sales de metal alcalino, de metal alcalinotérreo o de amonio y eventualmente (c) otros monómeros monoetilénicamente insaturados y eventualmente (d) compuestos, los cuales presentan al menos dos enlaces dobles etilénicamente insaturados en la molécula.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para la fabricacion de papel, cartulina y carton con alta resistencia en seco
La invencion se refiere a un procedimiento para la produccion de papel, cartulina y carton con alta resistencia en seco, mediante la adicion por separado de un polfmero que comprende unidades de vinilamina y de un compuesto anionico polimerico a un material de papel, la eliminacion de agua del material de papel y el secado de los productos de papel.
Para la produccion de papel con alta resistencia en seco es conocido aplicar sobre la superficie de papel ya secado, soluciones acuosas diluidas de almidon cocido o de polfmeros sinteticos, las cuales actuan respectivamente como agentes solidificantes de secado. Las cantidades de medio solidificante de secado son por norma de 0,1 a 6 % en peso, referido a papel seco. Dado que los agentes solidificantes de secado se aplican incluyendo el almidon en una solucion diluida acuosa - en general la concentracion de polfmero o de almidon de la solucion de preparacion acuosa es de entre 1 % y 10 % en peso - ha de evaporarse una cantidad importante de agua en el proceso de secado posterior. El paso de secado es por lo tanto muy costoso en terminos energeticos. La capacidad de las instalaciones de secado habituales en maquina para la fabricacion de papel, en muchos casos no obstante no es tan grande, como para que pudiese hacerse funcionar la maquina a la velocidad de produccion maxima posible. La velocidad de produccion de la maquina para la fabricacion de papel mas bien ha de reducirse, para que el papel se seque en la medida suficiente.
Del documento de patente CA 1 110 019 se conoce un procedimiento para la produccion de papel con alta resistencia en seco, en el cual se anade al material de papel en primer lugar un polfmero cationico soluble en agua, por ejemplo, polietilenimina, y tras ello, se anade un polfmero anionico soluble en agua, por ejemplo, una poliacrilamida hidrolizada y se elimina el agua del material de papel en la maquina para la fabricacion de papel mediante la conformacion de hojas. Los polfmeros anionicos comprenden hasta 30 % en moles de acido acnlico introducido mediante polimerizacion.
Del documento DE-A 35 06 832 se conoce un procedimiento para la produccion de papel con alta resistencia en seco, en el cual en primer lugar se anade al material de papel un polfmero cationico soluble en agua, y a continuacion, un polfmero anionico soluble en agua. Como polfmeros anionicos se tienen en consideracion por ejemplo, homo o copolfmeros de acidos carbonicos C3 - C5 etilenicamente insaturados. Los copolfmeros comprenden al menos un 35 % en peso de un acido carbonico C3 - C5 etilenicamente insaturado (por ejemplo, acido acnlico) introducido mediante polimerizacion. Como polfmeros cationicos se describen en los ejemplos, polietilenimina, polivinilamina, cloruro de polidialildimetilamonio y productos de condensacion reticulados con epiclorhidrina, de acido adfpico y dietilentriamina. Tambien se tiene en consideracion el uso de homo y copolfmeros parcialmente hidrolizados de la N-vinilformamida. El grado de hidrolisis de los polfmeros de N-vinilformamida es en este caso de al menos 30 % en moles y es de preferentemente 50 a 100 % en moles.
El documento JP-A 1999-140787 se refiere a un procedimiento para la produccion de cartulina ondulada, anadiendose para la mejora de las propiedades de resistencia de un producto de papel, de 0,05 a 0,5 % en peso, referido al material de papel a secar, de una polivinilamina, al material de papel, la cual es accesible mediante hidrolisis de polivinilformamida con un grado de hidrolisis de 25 a 100 %, en combinacion con una poliacrilamida anionica, eliminandose entonces el agua del material de papel y secandose.
Del documento WO 03/052206 se conoce un producto de papel con propiedades de resistencia mejoradas, el cual puede obtenerse debido a que se aplica sobre la superficie de un producto de papel una polivinilamina y un compuesto anionico polimerico, el cual puede conformar con polivinilamina un complejo de polielectrolito, o un compuesto polimerico con funciones de aldehudo, como polisacaridos con contenido de grupos de aldehudo. No solo se alcanza una mejora de la resistencia en seco y en humedo del papel, sino que se observa tambien un efecto de encolado de los medios de tratamiento.
El documento DE 195 370 88 divulga un procedimiento para la produccion de papel provisto de resistencia en seco y de resistencia en humedo mediante la adicion de combinaciones a partir de poliisocianatos modificados hidrofilamente y polfmeros que comprenden unidades de vinilamina.
El documento EP 672 212 divulga el uso unico de copolfmeros hidrolizados de amidas de acido N-vinilcarboxflico y acidos carboxflicos no saturados monoetilenicamente como aditivo para el material de papel.
El documento EP 362 770 y el documento EP 723 047 divulgan respectivamente combinaciones de poliacrilamidas y sulfonato de lignina, las cuales anteriormente se producen como complejo de polielectrolito y como tal se anaden al material de papel. Ambos documentos divulgan ademas de ello, la adicion de alumbre, lo cual da como resultado el aumento del valor de pH. El experto conoce el uso de alumbre como agente de fijacion, para fijar el complejo de polielectrolito a partir de poliacrilamida y sulfonato de lignina sobre la fibra.
Del documento WO 04/061235 se conoce un procedimiento para la produccion de papel, en particular panuelos, con resistencias en humedo y/o en seco particularmente altas, en el cual se anade al material de papel en primer lugar un polfmero cationico soluble en agua, el cual comprende al menos 1,5 meq/g de polfmero con funcionalidades
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ammicas primarias y presenta un peso molecular de al menos 10.000 Dalton. Se resaltan particularmente en este caso homopoKmeros parcial o completamente hidrolizados de la N-vinilformamida. A continuacion, se anade un polfmero anionico soluble en agua, el cual comprende grupos anionicos y/o aldehudicos. Como ventaja de este procedimiento resulta sobre todo la variabilidad de los sistemas de dos componentes descritos en lo que se refiere a diferentes propiedades de papel, entre ellas, resistencia en humedo y en seco.
Del documento EP-A 438 744 se conoce el uso de copolfmeros a partir de por ejemplo, N-vinilformamida y acido acnlico, acido metacnlico y/o acido maleico con un valor K de 8 a 50 (determinado segun H. Fikentscher en solucion acuosa de 1 % con pH 7 y 25 °C), asf como los polfmeros que pueden obtenerse a partir de ello mediante separacion parcial o completa de grupos formilo de la vinilformamida polimerizada mediante la conformacion de unidades de vinilamina, como impedidor de capa en sistemas de conduccion de agua, como calderas o tubos.
Es conocido ademas de ello, que pueden usarse copolfmeros, los cuales pueden obtenerse mediante copolimerizacion de amidas de acido N-vinilcarboxflico, acidos carboxflicos monoetilenicamente insaturados y eventualmente otros monomeros etilenicamente insaturados e hidrolisis posterior de las unidades de acido vinilcarboxflico comprendido en los copolfmeros dando lugar a las correspondientes unidades de aminas o amonio, durante la produccion de papel como aditivo al material de papel para el aumento de la velocidad de eliminacion de agua y la retencion asf como resistencia en seco y en humedo del papel, comparese el documento EP-B 672 212.
Del documento de solicitud anterior DE 10 2004 056 551.1 se conoce un procedimiento para la produccion de papel, cartulina y carton con alta resistencia en seco mediante adicion por separado de un polfmero que comprende unidades de vinilamina y de un compuesto anionico polimerico a un material de papel, eliminacion de agua del material de papel y secado de los productos de papel. En este caso se usa como compuesto anionico polimerico al menos un copolfmero, el cual puede obtenerse mediante la copolimerizacion de
(a) al menos una amida de acido N-vinilcarboxflico de la formula
imagen1
significando en la misma R1, R2 = H o alquilo de C1 a C6,
(b) al menos un monomero monoetilenicamente insaturado que comprende grupos acidos y/o sus sales de metal alcalino, de metal alcalinoterreo o de amonio y eventualmente
(c) otros monomeros monoetilenicamente insaturados, y eventualmente
(d) compuestos, los cuales presentan al menos dos enlaces dobles etilenicamente insaturados en la molecula.
Es conocido ademas de ello, usar acido sulfonico de lignina y sulfonatos de lignina como agente de dispersion en morteros de cemento y de yeso, como agentes de flotacion, como aditivo en el peleteado de alimento animal, como aglutinante de arenas de fundicion y como medio de aglomeracion en la fundicion de mineral, comparese Rompp, 9. Edicion, editorial Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1990, pagina 2511.
La presente invencion se basa en la tarea de poner a disposicion otro procedimiento para la produccion de papel con alta resistencia en seco y una resistencia en humedo lo mas baja posible. En este caso ha de continuar mejorandose frente a los procedimientos conocidos hasta ahora, la resistencia en seco, en particular en papeles de embalaje (por ejemplo, ondulacion de papel reciclado, acanalado).
La tarea se soluciona segun la invencion con un procedimiento para la produccion de papel, cartulina y carton con alta resistencia en seco mediante la adicion por separado de un polfmero cationico con contenido de unidades de vinilamina y de un compuesto anionico polimerico a un material de papel, eliminacion del agua del material de papel y secado de los productos de papel, cuando se usa como compuesto anionico polimerico
(i) acido lignosulfonico y/o un sulfonato de lignina y
(ii) al menos un copolfmero, el cual se obtiene mediante la copolimerizacion de
(a) al menos una amida de acido N-vinilcarboxflico de la formula
imagen2
significando en la misma R1, R2 = H o alquilo de C1 a C6,
(b) al menos un monomero monoetilenicamente insaturado que comprende grupos acidos y/o sus sales de metal alcalino, de metal alcalinoterreo o de amonio y eventualmente
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(c) otros monomeros monoetilenicamente insaturados, y eventualmente
(d) compuestos, los cuales presentan al menos dos enlaces dobles etilenicamente insaturados en la molecula.
En el procedimiento segun la invencion se anade al material de papel como componente cationico polimerico un polfmero que comprende unidades de vinilamina. Estos compuestos se usan preferentemente como componente cationico unico. Pueden substituirse sin embargo eventualmente hasta una proporcion de 50 % en peso por otros polfmeros cationicos como poli(met)acrilamidas cationicas, cloruros de polidialildimetilamonio, condensados de dimetilamina y epiclorhidrina o polidialquil(met)acrilamidas.
Como polfmeros cationicos que comprenden unidades de vinilamina se adecuan todos los polfmeros, los cuales se indican por ejemplo citados en relacion con el estado de tecnica en el documento WO 04/061235, pagina 12, lmea 28 hasta la pagina 13, lmea 21, asf como en la figura 1. La masa molar Mw de los polfmeros que comprenden unidades de vinilamina es por ejemplo, de 1000 a 5 millones y se encuentra al menos en el rango de 5 000 a 500 000, preferentemente 40 000 D a 400 000 D.
Los polfmeros cationicos que comprenden unidades de vinilamina pueden obtenerse por ejemplo, mediante la polimerizacion de al menos un monomero de la formula
imagen3
significando en la misma R1, R2 = H o alquilo de C1 a C6,
y separacion posterior parcial o completa de los grupos -CO-R1 de las unidades introducidas por polimerizacion en el polfmero, de los monomeros I con formacion de grupos amino. En la produccion de estos polfmeros pueden conformarse de forma conocida en una reaccion secundaria, de unidades de vinilamina y unidades de vinilformamida adyacentes, unidades de amida. Para los polfmeros cationicos aqu descritos, la indicacion de unidades de vinilamina comprende la suma de unidades de vinilamina y amida en polfmeros. Como polfmero que comprende unidades de vinilamina se usa por ejemplo, un homopolfmero hidrolizado de al menos 1 % en moles de N-vinilformamida. La polivinilamina y/o los homopolfmeros con un grado de hidrolisis de al menos 50 % en moles de la N-vinilformamida se usan en el procedimiento segun la invencion preferentemente como componente cationico.
En el procedimiento segun la invencion pueden usarse como componente cationico tambien copolfmeros anfoteros, los cuales comprenden unidades de vinilamina y que presentan al menos 10 % en moles mas de grupos cationicos que anionicos. Este tipo de polfmeros anfoteros pueden obtenerse por ejemplo, por copolimerizacion
(a) de al menos una amida de acido N-vinilcarboxflico de la formula
imagen4
significando en la misma R1, R2 = H o alquilo de C1 a C6,
(b) al menos un monomero monoetilenicamente insaturado que comprende grupos acidos y/o sus sales de metal alcalino, de metal alcalinoterreo o de amonio y eventualmente
(c) otros monomeros monoetilenicamente insaturados, y eventualmente
(d) compuestos, los cuales presentan al menos dos enlaces dobles etilenicamente insaturados en la molecula.
y separacion posterior parcial o completa de los grupos -CO-R1 de las unidades introducidas por polimerizacion en el polfmero, de los monomeros I con formacion de grupos amino, siendo la proporcion de los grupos amino en el copolfmero mayor a razon de al menos 10 % en moles, que la proporcion de las unidades de monomeros monoetilenicamente insaturados con contenido de grupos acidos.
Este grupo de polfmeros, los cuales son anfoteros y los cuales presentan en general mas grupos cationicos que anionicos, comprende por ejemplo, hasta como maximo 35 % en moles, preferentemente hasta como maximo 10 % en moles de al menos un monomero con contenido de grupos acidos del grupo (b) introducido mediante polimerizacion.
Como compuesto anionico polimerico se tiene en consideracion segun la invencion acido lignosulfonico y/o un sulfonato de lignina. Se dan indicaciones mas detalladas con respecto a estos productos, por ejemplo, en el punto
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literario indicado mas arriba Rompp, 9. Edicion, editorial G. Thieme Verlag Stuttgart, 1990, pagina 2511 y en Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Completely Revised Edition, volumen A15, paginas 311 a 314. El acido lignosulfonico resulta durante la produccion de celulosa mediante disgregacion de sulfito de madera, reaccionando la lignina con acido sulfurico. Se sulfona en este caso en las cadenas laterales C3 de las unidades de fenilpropano. En dependencia de las sustancias qmmicas usadas en la disgregacion de la madera, resultan en este caso acido lignosulfonico o sulfonatos de lignina, por ejemplo, las sales de sodio, potasio, amonio, magnesio o calcio del acido lignosulfonico. El acido lignosulfonico, asf como las sales mencionadas del acido lignosulfonico son solubles en agua. La masa molar del acido lignosulfonico es de por ejemplo, 10 000 a 200 000 g/mol. Los sulfonatos de lignina se obtienen por ejemplo, de las lejfas al sulfito (lejia negra) de la produccion de celulosa.
En el procedimiento segun la invencion se dosifica por ejemplo a un material de papel, sucesivamente acido lignosulfonico y/o al menos un sulfonato de lignina y tras ello al menos un polfmero con contenido de unidades de vinilamina. Puede anadirse no obstante tambien en primer lugar un polfmero con contenido de unidades de vinilamina y a continuacion acido lignosulfonico y/o un sulfonato de lignina a un material de papel y entonces eliminarse el agua mediante la conformacion de hojas. Esencial es solo que se dosifiquen por separado entre sf polfmero cationico y el componente anionico. El acido lignosulfonico, y/o el sulfonato de lignina se usan por ejemplo, en una cantidad de 0,1 a 10 % en peso, preferentemente de 0,2 a 5 % en peso y en particular de 0,5 a 2 % en peso, referido al material de papel seco.
Como sulfonato de lignina se usan por ejemplo las sales de sodio, de potasio, de amonio, de calcio, de magnesio solubles en agua o sus mezclas. Preferentemente se usan las sales de sodio, de amonio y de calcio.
El polfmero con contenido de unidades de vinilamina y el acido lignosulfonico y/o el sulfonato de lignina se usan en el procedimiento segun la invencion por ejemplo en la proporcion de peso 5 : 1 a 1 : 5, preferentemente en la proporcion de peso 2 : 1 a 1 : 2.
Segun la invencion se usa acido lignosulfonico y/o sulfonato de lignina junto con un polfmero anionico de una amida de acido N-vinilcarboxflico. La dosificacion de estos dos componentes puede producirse en este caso por separado o tambien como mezcla. Preferentemente se dosifica no obstante en primer lugar, sulfonato de lignina y a continuacion, el polfmero anionico, el orden de dosificacion de estos compuestos puede no obstante tambien invertirse. De esta manera se usa segun la invencion por ejemplo como compuesto anionico polimerico
(i) acido lignosulfonico y/o un sulfonato de lignina y
(ii) al menos un copolfmero, el cual se obtiene mediante la copolimerizacion de
(a) al menos una amida de acido N-vinilcarboxflico de la formula
CH =CH— , (I).
''CO—R
significando en la misma R1, R2 = H o alquilo de C1 a C6,
(b) al menos un monomero monoetilenicamente insaturado que comprende grupos acidos y/o sus sales de metal alcalino, de metal alcalinoterreo o de amonio y eventualmente
(c) otros monomeros monoetilenicamente insaturados, y eventualmente
(d) compuestos, los cuales presentan al menos dos enlaces dobles etilenicamente insaturados en la molecula.
Preferentemente se usa como compuesto anionico (ii) un copolfmero, el cual se obtiene mediante la copolimerizacion de
(a) N-vinilformamida
(b) acido acnlico, acido metacnlico, y/o sus sales alcalinas o de amonio y eventualmente
(c) otros monomeros monoetilenicamente insaturados.
El compuesto anionico polimerico (ii) comprende por ejemplo,
(a) de 10 a 95 % en moles de unidades de la formula I
(b) de 5 a 90 % en moles de unidades de un acido carbonico monoetilenicamente insaturado con de 3 a 8 atomos de C en la molecula y/o sus sales de metal alcalino, de metal alcalinoterreo o de amonio y
(c) de 0 a 30 % en moles de unidades de al menos otro monomero monoetilenicamente insaturado.
Estos compuestos pueden estar modificados en cuanto que comprenden adicionalmente tambien al menos un compuesto con al menos dos enlaces dobles etilenicamente insaturados introducido mediante polimerizacion en la molecula. Si se copolimerizan los monomeros (a) y (b) o (a), (b) y (c) en presencia de un compuesto de este tipo, se obtienen copolfmeros ramificados. En este caso han de elegirse las proporciones de cantidad y las condiciones de
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reaccion de tal manera, que se continuen manteniendo poKmeros solubles en agua. En determinadas condiciones puede ser necesario para ello el uso de reguladores de polimerizacion. Pueden usarse todos los reguladores conocidos, como por ejemplo, tioles, alcoholes sec., sulfitos, fosfitos, hipofosfitos, tioacidos, aldehndos, etc. (mas indicaciones por ejemplo, en el documento EP-A 438 744, pagina 5, lmeas 7-12). Los copoKmeros ramificados comprenden poKmeros por ejemplo
(a) de 10 a 95 % en moles de unidades de la formula I
(b) de 5 a 90 % en moles de unidades de un monomero monoetilenicamente insaturado que comprende grupos acidos y/o sus sales de metal alcalino, de metal alcalinoterreo o de amonio
(c) de 0 a 30 % en moles de unidades de al menos otro monomero monoetilenicamente insaturado y
(d) de 0 a 2 % en moles, preferentemente de 0,001 a 1 % en moles de al menos un compuesto con al menos dos enlaces dobles etilenicamente insaturados.
Son ejemplos de monomeros del grupo (a) N-vinilformamida, N-vinil-N-metilformamida, N-vinilacetamida, N-vinil-N- metilacetamida, N-vinil-N-metilpropionamida y N-vinilpropionamida. Los monomeros del grupo (a) pueden usarse solos o mezclados en la copolimerizacion con los monomeros de los otros grupos.
Como monomeros del grupo (b) se tienen en consideracion en particular acidos carboxflicos monoetilenicamente insaturados con de 3 a 8 atomos de C, asf como las sales solubles en agua de estos acidos carboxflicos. A este grupo de monomeros pertenecen por ejemplo, acido acnlico, acido metacnlico, acido dimetacnlico, acido etacnlico, acido maleico, acido fumarico, acido itaconico, acido mesaconico, acido citraconico, acido metilmalonico, acido alilacetico, acido vinilacetico y acido crotonico. Como monomeros del grupo (b) se adecuan ademas de ello monomeros con contenido de grupos sulfonicos, como acido vinilsulfonico, acido sulfonico de acrilamido-2- metilpropano y acido sulfonico de estireno, asf como acido vinilfosfonico. Los monomeros de este grupo pueden usarse solos o mezclados entre sf, en forma neutralizada parcial o totalmente, en la copolimerizacion. Para la neutralizacion se usan por ejemplo, bases de metal alcalino o de metal alcalinoterreo, amoniaco, aminas y/o alcanolaminas. Ejemplos de ello son solucion acuosa de hidroxido sodico, solucion acuosa de hidroxido de potasio, natron, potasa, hidrogenocarbonato de sodio, oxido de magnesio, hidroxido de calcio, oxido de calcio, trietanolamina, etanolamina, morfolina, dietilentriamina o tetraetilpentamina. Los monomeros del grupo (b) se usan durante la copolimerizacion preferentemente en forma parcialmente neutralizada.
Los copolfmeros pueden comprender para la modificacion eventualmente monomeros del grupo (c) de forma polimerizada, por ejemplo, ester de acidos carboxflicos C3 a C5 etilenicamente insaturados, como acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de n-butilo, acrilato de isobutilo, metacrilato de isobutilo, metacrilato de metilo, metacrilato de etilo, asf como ester de vinilo, como acetato de vinilo o propionato de vinilo, u otros monomeros como N- vinilpirrolidona, acrilamida y/o metacrilamida.
Otra modificacion de los copolfmeros es posible debido a que se usan durante la copolimerizacion monomeros (d), los cuales comprenden al menos dos enlaces dobles en la molecula, por ejemplo, metilenbisacrilamida, diacrilato de glicol, dimetacrilato de glicol, triacrilato de glicerina, trietilamina, alileter de pentaeritritol, polialquilenglicoles esterificados al menos dos veces con acido acnlico y/o acido metacnlico o polioles como pentaeritritol, sorbitol o glucosa. En caso de que se use al menos un monomero del grupo (d) en la copolimerizacion, las cantidades usadas son de hasta 2 % en moles, por ejemplo, 0,001 a 1 % en moles.
La copolimerizacion de los monomeros se produce de forma conocida en presencia de iniciadores de polimerizacion radicales y eventualmente en presencia de reguladores de polimerizacion, comparese EP-B 672 212, pagina 4, lmeas 13-37 o EP-A 438 744, pagina 2, lmea 26 a pagina 8, lmea 18.
Como compuesto anionico polimerico (ii) se usa preferentemente un copolfmero, el cual comprende
(a) de 50 a 90 % en moles de N-vinilformamida,
(b) de 10 a 50 % en moles de acido acnlico, acido metacnlico y o sus sales alcalinas o de amonio, y eventualmente
(c) de 0 a 30 % en moles de al menos otro monomero monoetilenicamente insaturado introducido mediante polimerizacion.
Las masas molares Mw medias de los polfmeros anionicos (ii) son de por ejemplo, 30 000 D a 10 millones D, preferentemente de 100 000 D a 1 millon D. Estos polfmeros tienen por ejemplo valores K (determinado segun H. Fikentscher en solucion salina acuosa del 5 % con pH 7, una concentracion polimerica de 0,05 % en peso y una temperatura de 25 °C) en el rango de 20 a 250, preferentemente de 50 a 150.
Es tambien objeto de la invencion el uso de un compuesto anionico polimerico segun la invencion como aditivo del material de papel en la produccion de papel, cartulina y carton en presencia de al menos un polfmero cationico que comprende unidades de vinilamina, para el aumento de la resistencia en seco.
En una forma de realizacion preferida de la invencion se dosifica en primer lugar acido lignosulfonico y/o sulfonato de lignina al material de papel, se anade entonces el polfmero que contiene unidades de vinilamina y a continuacion se elimina el agua del material de papel. Es particularmente preferida una forma de realizacion del procedimiento
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segun la invencion, en la cual se anade tras haberse anadido acido lignosulfonico y/o sulfonato de lignina y al menos un poKmero con contenido de unidades de vinilamina al material de papel, tambien un copolfmero anionico con contenido de unidades de amida de acido vinilcarboxflico, el cual puede obtenerse mediante la copolimerizacion de
(a) al menos una amida de acido N-vinilcarboxflico de la formula
imagen5
significando en la misma R1, R2 = H o alquilo de C1 a Ca,
(b) al menos un monomero monoetilenicamente insaturado que comprende grupos acidos y/o sus sales de metal
alcalino, de metal alcalinoterreo o de amonio y eventualmente
(c) otros monomeros monoetilenicamente insaturados, y eventualmente
(d) compuestos, los cuales presentan al menos dos enlaces dobles etilenicamente insaturados en la molecula. Tras ello se elimina el agua del material de papel.
Como materiales de fibra para la produccion de las pulpas, se tienen en consideracion todas las calidades que se pueden usar para ello, por ejemplo, material de madera, celulosa blanqueada y no blanqueada, asf como materiales de papel a partir de plantas anuales. Forman parte del material de madera por ejemplo, pulpa de madera, material termomecanico (TMP), material quimiotermomecanico (CTMP), pulpa impresa, papel semiqmmico, celulosa de alto rendimiento, y pulpa refinada mecanicamente (RMP). Como celulosa se tiene en consideracion por ejemplo, pasta al sulfato, al sulfito y al natron. Preferentemente se usa la celulosa no blanqueada, la cual se denomina tambien como celulosa Kraft o un material de papel a partir de residuos de papel. Las plantas anuales adecuadas para la produccion de materiales de papel son por ejemplo, arroz, trigo, cana de azucar y kenaf. Para la produccion de pulpas se usan habitualmente residuos de papel, los cuales se usan o bien solos, o mezclados con otros materiales de fibra o se parte de mezclas de fibras a partir de un material primario y producto defectuoso pintado retroalimentado, por ejemplo, sulfato de pino blanqueado mezclado con producto defectuoso pintado retroalimentado. La eliminacion del agua del material de papel se produce habitualmente sobre el filtro de una maquina para la fabricacion de papel. El procedimiento segun la invencion tiene importancia en particular para la produccion de papel y cartulina a partir de residuos de papel, dado que aumenta notablemente las propiedades de resistencia de las fibras retroalimentadas.
El valor de pH de la suspension de material se encuentra por ejemplo, en el rango de 4,5 a 8, habitualmente en de a a 7,5. Para el ajuste del valor de pH puede usarse por ejemplo, un acido como acido sulfurico o sulfato de aluminio.
El polfmero que comprende unidades de vinilamina, es decir, el componente cationico de los polfmeros a dosificar al material de papel, se anade en el procedimiento segun la invencion por ejemplo, a la materia consistente o preferentemente a una materia diluida. El punto de adicion se encuentra preferentemente antes del siete, pero puede encontrarse no obstante tambien entre un nivel de cizallamiento y una pantalla o despues. El componente anionico se dosifica preferentemente a la materia diluida.
En una forma de realizacion particularmente preferida del procedimiento segun la invencion, se dosifica en primer lugar acido lignosulfonico o sulfonato de lignina, despues de ello, como componente cationico unico un polfmero con contenido de grupos de vinilamina y a continuacion, un polfmero anionico de vinilformamida. Puede anadirse no obstante tambien en primer lugar primero el componente cationico (polfmero con contenido de unidades de vinilamina como componente cationico unico) al material de papel y el componente anionico dosificarse al mismo tiempo, no obstante por separado del componente cationico, al material de papel. El polfmero con contenido de unidades de vinilamina se usa por ejemplo, en una cantidad de 0,05 a 2,0 % en peso, preferentemente de 0,1 a 1 % en peso referido a material de papel en seco. La proporcion de componente cationico (polfmero con contenido de unidades de vinilamina) con respecto a componente anionico polimerico (acido lignosulfonico y/o sulfonato de lignina o combinacion de acido lignosulfonico y/o sulfonato de lignina con al menos un polfmero anionico de vinilformamida) es de por ejemplo, 5 : 1 a 1 : 5 y se encuentra preferentemente en el rango de 2 : 1a 1 : 2.
Segun el procedimiento segun la invencion, se obtienen productos de papel, los cuales frente al procedimiento del estado de la tecnica presentan un nivel de resistencia en seco mas alto con al mismo tiempo resistencia en humedo baja. Estos papeles presentan, en comparacion con productos de papel conocidos, en particular un valor CMT alto.
Las partes indicadas en los siguientes ejemplos son partes de peso, las indicaciones de porcentaje se refieren al peso de los materiales. El valor K de los polfmeros se determino segun H. Fikentscher Cellulose-Chemie, volumen 13, 58 - 64 y 71 - 74 (1932) a una temperatura de 20 °C en 5 % en peso de soluciones salinas acuosas con un valor de pH de 7 y una concentracion de polfmero de 0,5 %. Significando en este caso K = k * 1000.
Para las pruebas individuales se produjeron en pruebas de laboratorio hojas en un equipo de elaboracion de hojas de ensayo de laboratorio, segun metodo Rapid-Kothen. La longitud de desgarro en humedo se determino segun DIN
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53 112, hoja 2. La determinacion del valor CMT se produjo segun DIN 53 143, la resistencia de compresion en corto (valor SCT) se midio segun DIN 54518 y la presion de rotura en seco segun DIN 53 141.
Ejemplos
A partir de 100 % de papel residual mezclado se produjo en primer lugar una suspension de material acuosa del 4 %, la cual se diluyo entonces a una densidad de material de 0,4 %. El valor de pH de la suspension fue de 7,14, el grado del refinado tipo Schopper-Riegler 40° (°SR). La suspension de material contema 0,27 % de un agente antiespumante comercial (Afranil ® SLO). Se dividio entonces en 9 partes iguales, y segun el ejemplo de comparacion 1 o segun los ejemplos 1 a 8, se proceso en presencia de los polfmeros indicados en la tabla 1 en un equipo de elaboracion de hojas segun metodo Rapid-Kothen, dando lugar a hojas con una masa de superficie de 120 a 130 g/m2 Para poder comparar los resultados entre sf, se recalcularon los valores de medicion individuales a hojas con un peso por superficie de 120 g/m2. Los resultados obtenidos de esta manera se indican en la tabla 1.
Ejemplo de comparacion 1
A partir de la suspension de material descrita arriba se conformo una hoja sin mas aditivos.
Ejemplos 1 a 8
Se usaron los siguientes polfmeros:
Como sulfonato de lignina se uso una solucion acuosa comercial de 54,69 % de la sal de calcio de acido lignosulfonico.
PVAm 1: como polfmero cationico se uso un homopolfmero hidrolizado al 50 %, de N-vinilformamida en forma de una solucion acuosa del 13 %. El polfmero tema una masa molar Mw de 400 000.
Polfmero anionico 1: copolfmero a partir de 70 % de N-vinilformamida y 30 % de acrilato de sodio de masa molar MW de 400 000.
En los ejemplos 1 a 8 se dosificaron en respectivamente una prueba del material de papel descrito arriba en primer lugar las cantidades indicadas respectivamente en la tabla 1, de sulfonato de lignina, se mezclo la muestra, se anadio entonces tras un tiempo de espera de 20 segundos el polfmero cationico (PVAm 1), se mezclo nuevamente la muestra, se anadio tras un tiempo de espera de 20 segundos el polfmero anionico 1, se mezclo el material de papel obtenido de esta manera y se elimino el agua a continuacion en un equipo de elaboracion de hojas segun metodo Rapid-Kothen. Los valores convertidos a hojas con un peso de superficie de 120 g/m2 para la presion de rotura en seco, el valor SCT y el valor CMT se indican en la tabla 1.
Tabla 1
Ejemplo de comparacion
1
Ejemplo
1 2 3 4 5 6 7 8
Sulfonato de lignina [%]
- 0,5 1,0 1,5 1,0 2,0 3,0 0,5 1,0
PVAm 1 [%]
- 0,5 0,5 0,5 1,0 1,0 1,0 0,5 0,5
Polfmero anionico [%]
- - - - - - - 0,5 0,5
Presion de rotura en seco [kPa]
318,0 358,8 357,6 357,8 394,2 376,8 388,5 417,7 415,6
Aumento [%]
0 13 12 13 24 18 22 31 31
Valor SCT [kN/m]
1,88 2,09 2,11 2,09 2,22 2,36 2,21 2,48 2,42
Aumento [%]
0 11 12 11 18 26 17 32 29
Valor CMT [N]
116,5 156,83 158,6 150,24 166,8 171,6 175,2 170,3 182,2
Aumento [%]
0 35 36 29 43 47 50 46 56

Claims (13)

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REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para la fabricacion de papel, cartulina y carton con alta resistencia en seco, mediante la adicion por separado de un polfmero cationico que contiene unidades de vinilamina y de un compuesto anionico polimerico a un material de papel, eliminacion del agua del material de papel y secado de los productos de papel, caracterizado porque se usa como compuesto anionico polimerico
(i) acido lignosulfonico y/o un sulfonato de lignina y
(ii) al menos un copolfmero, el cual puede obtenerse mediante la copolimerizacion de
(a) al menos una amida de acido N-vinilcarboxflico de la formula
imagen1
significando en la misma R1, R2 = H o alquilo de C1 a C6,
(b) al menos un monomero monoetilenicamente insaturado que contiene grupos acidos y/o sus sales de metal alcalino, de metal alcalinoterreo o de amonio y eventualmente
(c) otros monomeros monoetilenicamente insaturados y eventualmente
(d) compuestos, los cuales presentan al menos dos enlaces dobles etilenicamente insaturados en la molecula.
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque como polfmero cationico que contiene unidades de vinilamina se usa al menos un compuesto, el cual puede obtenerse mediante la polimerizacion de al menos un monomero de la formula
imagen2
significando en la misma R1, R2 = H o alquilo de Ci a C6,
y separacion posterior parcial o completa de los grupos -CO-R1 de las unidades introducidas por polimerizacion en el polfmero de los monomeros I con formacion de grupos amino.
3. Procedimiento segun las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque como polfmero cationico que contiene unidades de vinilamina se usa un homopolfmero con un grado de hidrolisis de al menos el 1 % en moles de N- vinilformamida.
4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque como polfmero cationico que contiene unidades de vinilamina se usa un copolfmero que puede obtenerse mediante la copolimerizacion de
(a) al menos una amida de acido N-vinilcarboxflico de la formula
imagen3
significando en la misma R1, R2 = H o alquilo de C1 a C6,
(b) al menos un monomero monoetilenicamente insaturado que contiene grupos acidos y/o sus sales de metal alcalino, de metal alcalinoterreo o de amonio y eventualmente
(c) otros monomeros monoetilenicamente insaturados y eventualmente
(d) compuestos, los cuales presentan en la molecula al menos dos enlaces dobles etilenicamente insaturados
y separacion posterior parcial o completa de los grupos -CO-R1 de las unidades introducidas por polimerizacion en el polfmero de los monomeros I con formacion de grupos amino, siendo la proporcion de los grupos amino en el copolfmero mayor a razon de al menos el 10 % en moles que la proporcion de las unidades de monomeros monoetilenicamente insaturados con contenido de grupos acidos.
5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque como polfmero cationico que contiene unidades de vinilamina se usa polivinilamina y/o un homopolfmero con un grado de hidrolisis de al menos el
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50 % en moles de la N-vinilformamida.
6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque como sulfonato de lignina se usan las sales de sodio, de potasio, de amonio, de calcio, de magnesio solubles en agua o sus mezclas.
7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el polfmero cationico que contiene unidades de vinilamina se usa en una cantidad del 0,05 al 2,0 % en peso, referida al material de papel seco.
8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el polfmero cationico que contiene unidades de vinilamina y el acido lignosulfonico y/o el sulfonato de lignina se usan en una proporcion de peso 5 : 1 a 1 : 5.
9. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el polfmero cationico que contiene unidades de vinilamina y el acido lignosulfonico y/o el sulfonato de lignina se usan en una proporcion de peso 2 : 1 a 1 : 2.
10. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en primer lugar se dosifica al material de papel acido lignosulfonico y/o sulfonato de lignina, despues se anade el polfmero cationico que comprende unidades de vinilamina y a continuacion se elimina el agua del material de papel.
11. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en primer lugar se dosifica al material de papel el polfmero cationico que contiene unidades de vinilamina, despues se anade acido lignosulfonico y/o sulfonato de lignina y a continuacion se elimina el agua del material de papel.
12. Procedimiento segun la reivindicacion 10, caracterizado porque tras la adicion de acido lignosulfonico y/o sulfonato de lignina y de al menos un polfmero cationico que contiene unidades de vinilamina al material de papel, se anade tambien un copolfmero anionico que contiene unidades de amida de acido vinilcarboxflico, el cual puede obtenerse mediante la copolimerizacion de
(a) al menos una amida de acido N-vinilcarboxilico de la formula
ch2=ch—N {«),
CO—R
significando en la misma R1, R2 = H o alquilo de C1 a Ca,
(b) al menos un monomero monoetilenicamente insaturado que contiene grupos alcalino, de metal alcalinoterreo o de amonio y eventualmente
(c) otros monomeros monoetilenicamente insaturados y eventualmente
(d) compuestos, los cuales presentan en la molecula al menos dos enlaces dobles
13. Uso de un compuesto anionico polimerico segun la reivindicacion 1 como aditivo para el material de papel en la fabricacion de papel, cartulina y carton en presencia de al menos un polfmero cationico que contiene unidades de vinilamina para aumentar la resistencia en seco.
acidos y/o sus sales de metal etilenicamente insaturados.
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