ES2627435T3 - Método de utilización de polímeros funcionalizados con aldehído para aumentar el rendimiento de la máquina de papel y mejorar el apresto - Google Patents

Método de utilización de polímeros funcionalizados con aldehído para aumentar el rendimiento de la máquina de papel y mejorar el apresto Download PDF

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Abstract

Una composición que comprende una mezcla de apresto que tiene una cantidad estabilizante de uno o más polímeros funcionalizados con aldehído que tienen al menos una especie monomérica reactiva a aldehído presente en cualquier cantidad y en cualquier combinación en dicho polímero funcionalizado con aldehído, dicha especie monomérica seleccionada de: monómeros no iónicos; monómeros catiónicos; monómeros aniónicos; monómeros zwitteriónicos; y cualquier combinación de los anteriores; y una cantidad de apresto de una composición de apresto, en la que el uno o más polímeros funcionalizados con aldehído tienen un peso molecular promedio en peso de al menos aproximadamente 50.000 g/mol, en la que la composición de apresto comprende aprestos de colofonia, dímeros de alquilenceteno, anhídridos alquenilsuccínicos y combinaciones de los mismos.

Description

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DESCRIPCION
Metodo de utilizacion de poUmeros funcionalizados con aldehndo para aumentar el rendimiento de la maquina de papel y mejorar el apresto
Campo tecnico
Esta invencion se refiere en general a una composicion novedosa y a un metodo para mejorar la produccion de papel y carton. Mas espedficamente, la invencion se refiere a una composicion y a un metodo para usar polfmeros funcionalizados con aldehndo como estabilizante de emulsion para emulsiones de apresto. La invencion tiene particular relevancia para la aplicacion de tales polfmeros en composiciones de emulsion de apresto como reemplazo para los polfmeros tradicionales.
Antecedentes
Los polfmeros funcionalizados con aldetndo basados en poliacrilamida (y polfmeros similares tal como se describe en el presente documento), proporcionan una multitud de beneficios para la fabricacion de papel y carton que incluyen resistencia temporal en humedo, resistencia en seco, resistencia de la red en humedo, adhesivos secadores Yankee, y aumento del drenaje en prensa. Tales polfmeros se utilizan mas habitualmente en la industria del papel y carton como aditivos para proporcionar resistencia temporal en humedo y resistencia en seco (vease, por ejemplo, la patente de EE.UU. n.° de Coscia et al. 3.556.932, “Water-Soluble, Ionic, Glyoxalated, Vinylamide, Wet- Strength Resing and Paper Made Therewith”; Farley, C. E., “Glyoxalated Polyacrylamide Resin, paginas 45-61, en Wet-Strength Resins and Their Application, TAPPI Press: Atlanta, GA., 1994). Innovaciones mas recientes en estos tipos de polfmeros se divulgan en, por ejemplo, la patente de EE.UU. n.° 7.641.766, “Method of Using Aldehyde- Functionalized Polymers to Enhance Paper Machine Dewatering”.
La adicion de polfmeros funcionalizados con aldehndo para el proceso de fabricacion de papel se ha llevado a cabo de muchas maneras diferentes para lograr los efectos de resistencia deseadas. Como todos los aditivos de la parte humeda, tales polfmeros habitualmente se introducen directamente en la pasta de papel fina o gruesa de los sistemas de la maquina de papel antes del proceso de formacion de la hoja, pero tambien se han puesto en practica otros enfoques tales como la pulverizacion del aditivo sobre una hoja humeda antes de la seccion de prensa.
Las emulsiones de apresto utilizan polfmeros como estabilizantes de la emulsion. En lugar de ser una variedad funcionalizada con aldehndo tal como se describe en el presente documento, estos estabilizantes de la emulsion polimericos normalmente son polfmeros de adicion de vinilo cationico (vease por ejemplo, patente de EE.UU. n.° 4.657.946) y tambien se han utilizado polfmeros y copolfmeros de haluro de dialildialquilamonio que estan sustancialmente libres de grupos de amonio unidos al polfmero o copolfmero por un unico enlace qmmico (por ejemplo, la patente de EE.UU. n.° 6.491.790). Tales polfmeros, sin embargo, no proporcionan los beneficios de los polfmeros funcionalizados con aldehndo que se ha descrito anteriormente.
El documento US2011/146925 divulga una composicion que tiene aditivos de estabilidad de sales inorganicas y/u organicas seleccionadas incorporadas en un producto polimerico funcionalizado con aldehndo. El aditivo de estabilidad se puede anadir posteriormente al producto polimerico acabado, anadirse al recipiente de reaccion antes de inducir la funcionalizacion del polfmero no funcionalizado, o anadirse en cualquier etapa durante la reaccion de funcionalizacion. Tambien se describen metodos para formar la composicion y usar la composicion para producir un medio a base de fibras celulosicas.
El documento US 7.641.766 A1 divulga un metodo para mejorar la deshidratacion de una hoja de papel en una maquina de papel que comprende anadir a la hoja de papel de aproximadamente 0,05 lb/ton a aproximadamente 15 lb/ton, basado en fibra seca, de uno o mas polfmeros funcionalizados con aldehndo que comprenden grupos amino o amido en los que al menos aproximadamente el 15 por ciento en moles de los grupos amino o amido se funcionalizan haciendolos reaccionar con uno o mas aldehndos y en los que los polfmeros funcionalizados con aldehndo tienen un peso molecular de al menos aproximadamente 100.000.
El documento EP0151994 A2 divulga polfmeros de adicion de vinilo solubles en agua, cargados cationicamente, que proporcionan una emulsificacion mejorada de agentes de apresto de anhndrido alquenilsucdnico. Ademas, se divulga que los productos de papel de apresto preparados a partir de emulsiones de anhndrido alquenilsuccmico fabricados con los polfmeros tienen una retencion de tinta y una resistencia superiores.
El documento US2006/142535 A1 se refiere a resinas utiles para conferir resistencia al papel, al proceso de incorporacion de estas resinas en papel y al papel producido que contiene las resinas. En particular, se describen resinas utiles para conferir resistencia en seco y resistencia en mojado al papel bajo condiciones de altas concentraciones de iones sulfito.
El documento US 6.238.521 A1 se refiere a la retencion y drenaje en un proceso de fabricacion de papel.
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Por tanto, existe una necesidad industrial en curso en la industria de fabricacion de papel para desarrollar formulaciones de apresto que mejoren el apresto del papel y carton y tambien proporcionen otras mejoras al proceso de fabricacion de papel para reducir la necesidad de multiples composiciones qmmicas.
Sumario
Esta invencion, en consecuencia, proporciona mezclas de apresto novedosas para conseguir un apresto mejorado junto con otros beneficios como se describe en el presente documento para el proceso de fabricacion de papel. La invencion divulgada es una composicion de acuerdo con la reivindicacion 1 que comprende una mezcla de apresto que tiene una cantidad estabilizante de uno o mas polfmeros funcionalizados con aldehndo y una cantidad de apresto de una composicion de apresto.
En otro aspecto, la invencion es un metodo para mejorar la produccion de papel y carton y mejorar el apresto a traves de la adicion de una cantidad efectiva de la mezcla de apresto desvelada a la maquina de papel. La composicion se puede anadir en cualquier localizacion o cualquier punto en el proceso de fabricacion de papel. En el metodo, la composicion se puede anadir a localizaciones de la parte humeda utilizadas para aditivos de la parte humeda convencionales y/o en sistemas de aguas blancas. En el metodo, la mezcla de apresto tambien se puede anadir a una pasta fina, una lmea de aproximacion de pasta fina a una caja de entrada, o una pasta espesa en el proceso de fabricacion de papel.
En otro aspecto, la invencion es un metodo de produccion de un medio que tiene fibras celulosicas, en donde el metodo incluye la adicion de la mezcla de apresto desvelada al medio en cualquier punto en un proceso de fabricacion de papel, teniendo el medio opcionalmente carga(s) mineral(es).
Una ventaja de la invencion es proporcionar una composicion y un metodo de apresto que aumenta el efecto del apresto de una emulsion de apresto a dosis de apresto fija.
Otra ventaja de la invencion es proporcionar una composicion y un metodo de apresto que reduce la cantidad de apresto usado para lograr una respuesta de apresto dada.
Una ventaja adicional de la invencion es proporcionar una composicion y un metodo que mejora la eliminacion de agua para aumentar la velocidad de la maquina de papel para una mayor produccion.
Aun otra ventaja de la invencion es proporcionar una composicion y un metodo que reduce la cantidad de energfa de secado (es decir, la demanda de vapor) que se necesita a la tasa de produccion fija.
Lo anterior ha esbozado en lmeas muy generales las caractensticas y ventajas tecnicas de la presente invencion con el fin de que la descripcion detallada de la invencion que sigue pueda entenderse mejor. A continuacion se describiran caractensticas y ventajas adicionales de la invencion que forman el objeto de las reivindicaciones de la invencion.
Breve descripcion de los dibujos
La FIG. 1 es una representacion grafica del efecto de una realizacion de la invencion sobre la humedad del carrete y de la presion de vapor en funcion del tiempo.
La FIG. 2 muestra distribuciones Malvern Mastersizer (% en volumen de partfculas de la emulsion con un diametro dado) para emulsiones de ASA preparadas con un emulsionante polimerico existente que contiene un tensioactivo y con los polfmeros de la invencion.
La FIG. 3 muestra que el efecto de apresto en hojas de ensayo preparadas en laboratorio tal como se mide por el metodo de Ensayo de apresto Hercules (“HST”) fue inesperadamente mejor con la emulsion de polfmero glioxalado.
Descripcion detallada
Se ha descubierto inesperadamente que cuando se utilizan uno o mas polfmeros funcionalizados con aldetndo como agente estabilizante para el apresto de mezclas, se logran aumentos espectaculares en la deshidratacion de la maquina de papel y, de este modo, aumentos en la produccion de papel. “Mezclas de apresto” significa, de acuerdo con realizaciones, una emulsion de apresto o una dispersion de apresto, y “emulsion” y “dispersion” se utilizan a veces indistintamente en este documento para referirse a una mezcla de apresto. Que una mezcla de apresto particular sea una emulsion o una dispersion sera evidente para los expertos en la tecnica. No se ha comprobado que dichos aumentos en la produccion de papel ocurran cuando a la pasta de papel se le anade directamente una cantidad equivalente de uno o mas polfmeros funcionalizados con aldehndo. Ademas, se lograron aumentos significativos de apresto interno usando los polfmeros funcionalizados con aldehndo descritos como agente estabilizante para la emulsion de apresto en comparacion con cantidades iguales de estabilizantes de polfmeros que consisten en almidon o polfmeros cationicos de acrilamida de peso molecular bajo a medio (es decir, estabilizantes
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de emulsion de apresto que se utilizan actualmente en la industria de fabricacion de papel). Estos ultimos poUmeros generalmente son copoUmeros de acrilamida con monomeros cationicos comunes (por ejemplo, DADMAC, DMAEA * MCQ, y DMAEM * MCQ - vease, por ejemplo, la patente de EE.UU. n.° 4.657.946, “Paper Sizing Method and Emulsion”) pero tambien se ha puesto en practica el uso de otros polfmeros cationicos y es bien conocido en general.
En realizaciones de la presente invencion, los polfmeros funcionalizados con aldehfdo para su inclusion en la composicion y el metodo, son polfmeros funcionalizados con aldehfdo preparados por reaccion de un polfmero precursor o preformado que comprende uno o mas restos reactivos a aldehfdo con uno o mas aldehndos. Tales polfmeros pueden tener diferentes arquitecturas incluyendo lineal, ramificada, en estrella, de bloque, de injerto, dendnmero, similares, y cualquier otra arquitectura adecuada. Los polfmeros preferidos comprenden los que tienen grupos amino o amido como restos reactivos a aldehndo. Estos polfmeros precursores o preformados pueden proceder de cualquier fuente adecuada y se pueden sintetizar utilizando cualquier metodo adecuado. Por ejemplo, los polfmeros reactivos a aldehfdo se pueden formar mediante polimerizacion en emulsion, dispersion, o solucion y pueden contener especies monomericas no ionicas, cationicas, anionicas, y zwitterionicas con el polfmero. Ademas, estas especies monomericas pueden estar presentes en cualquier cantidad y en cualquier combinacion en el polfmero.
Las siguientes definiciones tienen por objeto ser aclarativas.
“Monomero de acrilamida” significa un monomero de formula
O
I II
h2c=c—cnhr2
en la que Ri es H o alquilo C1-C4 y R2 es H, alquilo C1-C4, arilo, o arilalquilo. Monomeros de acrilamida preferidos son acrilamida y metacrilamida. La acrilamida es mas preferida.
“Aldehndo” significa un compuesto que contiene uno o mas grupos aldehfdo (-CHO) o un grupo capaz de formar un grupo aldehfdo reactivo, en el que los grupos aldehfdo son capaces de reaccionar con los grupos reactivos a aldehfdo (por ejemplo, grupos amino o amido) de un polfmero como se describe en el presente documento. Los aldehfdos representativos incluyen formaldehndo, paraformaldel'ndo, glutaraldehfdo, glioxal, y similares, y cualquier otro aldehfdo mono-funcional o poli-funcional adecuado. Se prefiere el glioxal.
“Aldehndo-funcionalizado” significa el producto de reaccion de un polfmero precursor y un aldehfdo, en el que el/los grupo(s) reactivo(s) a aldehfdo del polfmero precursor ha reaccionado con el/los grupo(s) carbonilo terminal(es) del/de los aldehndo(s).
“Alquilo” significa un grupo monovalente derivado de un hidrocarburo saturado de cadena lineal o ramificada por la eliminacion de un unico atomo de hidrogeno. Los grupos alquilo representativos incluyen metilo, etilo, n- e iso- propilo, cetilo, y similares.
“Alquileno” significa un grupo divalente derivado de un hidrocarburo saturado de cadena lineal o ramificada por la eliminacion de dos atomos de hidrogeno. Los grupos alquileno representativos incluyen metileno, etileno, propileno, y similares.
“Grupo amido” significa un grupo de formula -C(O)NHY1 en la que Y1 se selecciona entre H, alquilo, arilo y arilalquilo.
“Grupo amino” significa un grupo de formula -NHY2 en la que Y2 se selecciona entre H, alquilo, arilo y arilalquilo.
“Anfotero” significa un polfmero derivado de monomeros tanto cationicos como anionicos, y, posiblemente, otro(s) monomero(s) no ionico(s). Polfmeros anfoteros representativos incluyen copolfmeros compuestos por acido acnlico y DMAEA-MCQ, terpolfmeros compuestos por acido acnlico, DADMAC y acrilamida, y similares.
“Arilo” significa un sistema de anillo aromatico monocfclico o multicfclico de aproximadamente 6 a aproximadamente 10 atomos de carbono. El arilo esta opcionalmente sustituido con uno o mas grupos alquilo C1 a C20, alcoxi, o haloalquilo. Los grupos arilo representativos incluyen fenilo o naftilo, o fenilo sustituido o naftilo sustituido.
“Arilalquilo” significa un grupo aril-alquileno en el que arilo y alquileno se definen en el presente documento. Los grupos arilalquilo representativos incluyen bencilo, feniletilo, fenilpropilo, 1-naftilmetilo, y similares. Se prefiere bencilo.
“Monomero de haluro de dialilamonio N,N-disustituido” significa un monomero de la siguiente formula.
(H2C=CHCH2)2N+RaR4X'
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en la que R3 y R4 son independientemente alquilo C1 a C20, arilo, o arilalquilo y X es un contraion anionico. Contraiones anionicos representativos incluyen halogeno, sulfato, nitrato, fosfato, y similares. Un contraion anionico preferido es haluro. Se prefiere el cloruro. Un monomero de haluro de dialilamonio N,N-disustituido preferido es el cloruro de dialildimetilamonio.
“PoKmero de dispersion” significa un polfmero soluble en agua dispersado en una fase continua acuosa que contiene una o mas sales organicas o inorganicas y/o uno o mas polfmeros acuosos. Ejemplos representativos de la polimerizacion en dispersion de polfmeros solubles en agua en una fase continua acuosa se pueden encontrar en las patentes de Estados Unidos n.°. 5.605.970; 5.837.776; 5.985.992; 4.929.655; 5.006.590; 5.597.859; y 5.597.858 y en la patente Europea n.° 183.466; 657.478; y 630.909.
“Polfmero de emulsion” y “polfmero de latex” significan una emulsion de polfmero que comprende un polfmero funcionalizado con aldehfdo de acuerdo con esta invencion en la fase acuosa, un aceite de hidrocarburo para la fase oleosa y un agente emulsionante de agua en aceite. Los polfmeros de emulsion inversa son hidrocarburos continuos con los polfmeros solubles en agua dispersados dentro de la matriz de hidrocarburo. Los polfmeros en emulsion inversa entonces se “invierten” o se activan para su uso liberando el polfmero de las partfculas usando cizalladura, dilucion, y, generalmente, otro tensioactivo. Vease la patente de los Estados Unidos n.° 3.734.873, incorporada en el presente documento por referencia. Preparaciones representativas de polfmeros de emulsion inversa de peso molecular elevado se describen en las patentes de Estados Unidos n.° 2.982.749; 3.284.393; y 3.734.873. Vease tambien, Hunkeler, et al., “Mechanism, Kinetics and Modeling of the Inverse-Microsuspension Homopolymerization of Acrylamide,” Polymer, vol. 30(1), paginas 127-42 (1989); y Hunkeler et al., “Mechanism, Kinetics and Modeling of Inverse-Microsuspension Polymerization: 2. Copolymerization of Acrylamide with Quaternary Ammonium Cationic Monomers,” Polymer, vol. 32(14), paginas 2626-40 (1991).
“Monomero” significa un compuesto alflico, vimlico, o acnlico polimerizable. El monomero puede ser anionico, cationico, no ionico, o zwitterionico. Se prefieren monomeros de vinilo, y son mas preferidos los monomeros acnlicos.
Los monomeros no ionicos solubles en agua representativos incluyen acrilamida, metacrilamida, N,N- dimetilacrilamida, N,N-dietilacrilamida, N-isopropilacrilamida, N-vinilformamida, N-vinilmetilacetamida, N- vinilpirrolidona, metacrilato de hidroxietilo, acrilato de hidroxietilo, acrilato de hidroxipropilo, metacrilato de hidroxipropilo, N-t-butilacrilamida, N-metilolacrilamida, acetato de vinilo, alcohol vimlico, y similares.
Los monomeros anionicos representativos incluyen acido acnlico, y sus sales, incluyendo, pero no limitado a acrilato de sodio y acrilato de amonio, acido metacnlico, y sus sales, incluyendo, pero no limitado a, metacrilato de sodio, y metacrilato de amonio, acido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfonico (AMPS), la sal sodica del AMPS, sulfonato de vinilo de sodio, sulfonato de estireno, acido maleico, y sus sales, incluyendo, pero no limitado a la sal de sodio y la sal de amonio, sulfonato, itaconato, acrilato o metacrilato de sulfopropilo u otras formas solubles en agua de estos u otros acidos carboxflicos o sulfonicos polimerizables, acrilamida sulfometilada, sulfonato de alilo, vinil sulfonato de sodio, acido itaconico, acido acrilamidometilbutanoico, acido fumarico, acido vinilfosfonico, acido vinilsulfonico, acido alilfosfonico, acrilamida sulfometilada, acrilamida fosfonometilada, anhfdrido itaconico, y similares.
Los monomeros o multfmeros cationicos representativos incluyen monoalil amina, dialil amina, vinil amina, acrilatos y metacrilatos de dialquilaminoalquilo y sus sales cuaternarias o acidas, incluyendo, pero no limitado a, sal cuaternaria de metilcloruro de acrilato de dimetilaminoetilo (DMAEA • MCQ), sal cuaternaria de metilsulfato de acrilato de dimetilaminoetilo, sal cuaternaria de bencilcloruro de acrilato de dimetilaminoetilo, sal del acido sulfurico de acrilato de dimetilaminoetilo, sal del acido clorlmdrico de acrilato de dimetilaminoetilo, sal cuaternaria de metilcloruro de metacrilato de dimetilaminoetilo, sal cuaternaria de metilsulfato de metacrilato de dimetilaminoetilo, sal cuaternaria de bencilcloruro de metacrilato de dimetilaminoetilo, sal del acido sulfurico de metacrilato de dimetilaminoetilo, sal del acido clorhudrico de metacrilato de dimetilaminoetilo, dialquilaminoalquilacrilamidas o metacrilamidas y sus sales cuaternarias o acidas tales como cloruro de acrilamidopropiltrimetilamonio, sal cuaternaria de metilsulfato de dimetilaminopropil acrilamida, sal del acido sulfurico de dimetilaminopropil acrilamida, sal del acido clorhudrico de dimetilaminopropil acrilamida, cloruro de metacrilamidopropiltrimetilamonio, sal cuaternaria de metil sulfato de dimetilaminopropil metacrilamida, sal del acido sulfurico de dimetilaminopropil metacrilamida, sal del acido clorhfdrico de dimetilaminopropil metacrilamida, dietilaminoetilacrilato, dietilaminoetilo, cloruro de dialildietilamonio y cloruro dialildimetilamonio (DADMAC). Los grupos alquilo generalmente son alquilo C1 a C4.
Los monomeros zwitterionicos representativos son aquellos que son una molecula polimerizable que contiene una funcionalidad cationica y anionica (cargada) en relaciones iguales, de modo que la molecula tiene una carga global neta neutra. Los monomeros zwitterionicos representativos espedficos incluyen N,N-dimetil-N-acriloiloxietil-N-(3- sulfopropil)-amonio betama, N,N-dimetil-N-acrilamidopropil-N-(2-carboximetil)-amonio betama, N,N-dimetil-N- acrilamidopropil-N-(3-sulfopropil)-amonio betama, N,N-dimetil-N-acrilamidopropil-N-(2-carboximetil)-amonio betama, 2-(metiltio) etil metacriloil-S-(sulfopropil)-sulfonio betama, 2-metilfosfato de 2-[(2-acriloiletil) dimetilamonio] de etilo, fosfato de 2-(acriloiloxietil)-2'-(trimetilamonio) etilo, acido [(2-acriloiletil) dimetilamonio] metil fosfonico, 2- metacriloiloxietil fosforilcolina (MPC), 2'-isopropilfosfato de 2-[(3-acrilamidopropil) dimetilamonio] etilo (AAPI), hidroxido de 1-vinil-3-(3-sulfopropil) imidazolio, cloruro de (2-acriloxietil) carboximetil metilsulfonio, 1-(3-sulfopropil)-2-
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vinilpiridinio betama, N-(4-sulfobutil)-N-metil-N,N-dialilamina amonio betama (MDABS), N,N-dialil-N-metil-N-(2- sulfoetil) amonio betama, y similares.
“Proceso de fabricacion de papel” significa un metodo de fabricacion de papel y carton a partir de pulpa que comprende la formacion de una composicion de papel celulosica acuosa (opcionalmente, con cargas minerales, tales como carbonatos de calcio, arcillas, etc.), el drenando de la composicion de papel para formar una hoja, y secado de la hoja. Se debe apreciar que se puede utilizar cualquier composicion de fabricacion adecuada. Las pastas representativas incluyen, por ejemplo, pulpa virgen, pulpa reciclada, pulpa kraft (blanqueada y sin blanquear), pulpa de sulfito, pulpa mecanica, fibras de plastico polimericas, y similares, y cualquier combinacion de las pulpas anteriores. Las etapas de formacion de la composicion de papel, el drenaje y el secado de fabricacion de papel se pueden llevar a cabo de cualquier manera conocida en general por los expertos en la tecnica. Ademas de las emulsiones de apresto descritas en este documento, se pueden utilizar otros aditivos de fabricacion de papel como aditivos al tratamiento del polfmero de esta invencion, aunque se debe enfatizar que no se requieren aditivos para una actividad efectiva. Tales aditivos de fabricacion de papel incluyen, por ejemplo, adyuvantes de retencion (por ejemplo, micropartmulas, floculantes, coagulantes polimericos e inorganicos, etc.), aditivos de resistencia en humedo y en seco (por ejemplo, almidones cationicos, polfmeros basados en poliamidoamina epiclorhidrina), similares, y combinaciones de los anteriores.
En una realizacion, las poliaminas se preparan mediante la modificacion de una poliamida pre-formada, por ejemplo por hidrolisis de un copolfmero de acrilamida-vinilformamida usando acido o base como se describe en la patente de los Estados Unidos n.° 6.610.209 y 6.426.383.
En una realizacion, se pueden preparar poliaminoamidas mediante amidacion directa de acidos polialquil carboxflicos y transamidacion de copolfmeros que contienen acido carboxflico y unidades de (met)acrilamida tal como se describe en la patente de Estados Unidos n.° 4.919.821.
En otra realizacion, los polfmeros preformados se preparan como un polfmero de emulsion o de latex. Por ejemplo, la fase acuosa se prepara mezclando juntos en agua uno o mas monomeros solubles en agua, y cualquier aditivo de polimerizacion tal como sales inorganicas, quelantes, tampones de pH, y similares. La fase oleosa se prepara mezclando juntos un lfquido de hidrocarburo inerte con uno o mas tensioactivos solubles en aceite. La mezcla de tensioactivos debena tener un bajo equilibrio hidrofilo-lipofilo (HLB), para asegurar la formacion de una emulsion continua de aceite. Los tensioactivos apropiados para las polimerizaciones en emulsion de agua en aceite, que estan disponibles en el mercado, se recopilan en la edicion norteamericana de McCutcheon Emulsifiers & Detergents. Puede ser necesario calentar la fase oleosa para asegurar la formacion de una solucion de aceite homogenea. La fase oleosa se carga despues en un reactor equipado con un mezclador, un termopar, un tubo de purga de nitrogeno, y un condensador. La fase acuosa se anade al reactor que contiene la fase oleosa con agitacion vigorosa para formar una emulsion.
La emulsion resultante se calienta a la temperatura deseada, se purga con nitrogeno, y se anade un iniciador de radicales libres. La mezcla de reaccion se agita durante varias horas bajo una atmosfera de nitrogeno a la temperatura deseada. Una vez completada la reaccion, el polfmero de emulsion de agua en aceite se enfna a temperatura ambiente, cuando se puede anadir cualquier aditivo post-polimerizacion deseado, tal como antioxidantes, o un agente tensioactivo de alto HLB (como se describe en la patente de Estados Unidos n.° 3.734.873). El polfmero de emulsion resultante es un lfquido de flujo libre. Se puede generar una solucion acuosa del polfmero de emulsion de agua en aceite mediante la adicion de una cantidad deseada del polfmero de emulsion al agua con mezcla vigorosa en presencia de un tensioactivo de alto HLB (como se describe en la patente de Estados Unidos n.° 3.734.873).
En otra realizacion, el polfmero preformado usado en la invencion puede ser un polfmero de dispersion. En un procedimiento tfpico para preparar un polfmero en dispersion, una solucion acuosa que contiene una o mas sales inorganicas u organicas, uno o mas monomeros solubles en agua, cualquier aditivo de polimerizacion tal como adyuvantes de procesamiento, quelantes, tampones de pH y un polfmero estabilizante soluble en agua se carga en un reactor equipado con un mezclador, un termopar, un tubo de purga de nitrogeno, y un condensador de agua. La solucion de monomero se mezcla vigorosamente, se calienta a la temperatura deseada, y despues se anade un iniciador de radicales libres. La solucion se purga con nitrogeno mientras se mantiene la temperatura y se mezcla durante varias horas. Despues de este tiempo, la mezcla se enfna a temperatura ambiente, y se carga en el reactor cualquier aditivo post-polimerizacion. Las dispersiones continuas en agua de polfmeros solubles en agua son lfquidos que fluyen libremente con viscosidades del producto en general, en el intervalo de aproximadamente 100 a aproximadamente 10.000 mPas, medida a baja cizalladura.
En otra realizacion, los polfmeros preformados o precursores utilizados en la invencion son polfmeros en solucion. En un procedimiento tfpico para la preparacion de polfmeros en solucion, se prepara una solucion acuosa que contiene uno o mas monomeros solubles en agua y cualquier aditivo de polimerizacion adicional tal como quelantes, tampones de pH, y similares. Esta mezcla se cargo en un reactor equipado con un mezclador, un termopar, un tubo de purga de nitrogeno y un condensador de agua. La solucion se mezcla vigorosamente, se calienta a la temperatura deseada, y despues se anaden uno o mas iniciadores de polimerizacion por radicales libres. La solucion
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se purga con nitrogeno mientras se mantiene la temperature y mezclando durante varias horas. Normalmente, la viscosidad de la solucion aumenta durante este penodo. Despues de que la polimerizacion se haya completado, el contenido del reactor se enfna a temperature ambiente y despues se transfiriere a almacenamiento. Las viscosidades del polfmero en solucion vanan ampliamente, y dependen de la concentracion y el peso molecular y la estructura del componente de polfmero activo.
Las reacciones de polimerizacion normalmente se inician por cualquier medio que de lugar a la generacion de un medio de radicales libres adecuado. Se prefieren los radicales derivados termicamente, en los que las especies de radicales resultan de la disociacion termica homolftica de un compuesto azo, peroxido, hidroperoxido y perester. Los iniciadores preferidos son los azo compuestos que incluyen diclorhidrato de 2,2'-azobis (2-amidinopropano), diclorhidrato de 2,2'-azobis [2-(2-imidazolin-2-il) propano], 2,2'-azobis (isobutironitrilo) (AIBN), 2,2'-azobis (2,4- dimetilvaleronitrilo) (AIVN), y similares, y combinaciones de los mismos. Iniciadores mas preferidos incluyen peroxidos, tales como persulfato de amonio, persulfato de sodio, y similares, y combinaciones de los mismos.
En realizaciones alternativas, los metodos de polimerizacion se pueden llevar a cabo como un proceso discontinuo o en etapas. En un proceso discontinuo representativo, todos los monomeros se hacen reaccionar juntos, mientras que en un proceso por etapas o semi-continuo, una parte del monomero se retiene de la reaccion principal y se anade con el tiempo para afectar a la variacion compositiva del copolfmero o a la formacion de las partfculas de la dispersion. En una realizacion de un proceso continuo, se anade todo el monomero con el tiempo y afecta a la variacion compositiva de forma diferente.
Las condiciones de reaccion de polimerizacion y/o post-polimerizacion se seleccionan de tal manera que el polfmero resultante que comprende restos reactivos a aldehfdo (es decir, el preformado o polfmero precursor) tiene un peso molecular de al menos aproximadamente 1000 g/mol, preferentemente de aproximadamente 2000 a aproximadamente 10.000.000 g/mol. Este polfmero se funcionaliza entonces mediante reaccion con uno o mas aldetndos. Los aldetndos adecuados incluyen cualquier compuesto que contenga uno o mas grupos funcionales aldehndo (-CHO) (es decir, aldetndos mono-funcionales o poli-funcionales) y que tienen reactividad suficiente para reaccionar con los restos reactivos a aldetndo (por ejemplo, grupos amino o amido) del polfmero. Los aldetndos representativos incluyen formaldetndo, paraformaldetndo, glutaraldetndo, glioxal, similares, y cualquier otro aldetndo reactivo adecuado.
En una realizacion, el polfmero funcionalizado con aldetndo se prepara por reaccion de la poliamida o poliamina con uno o mas aldetndos a un pH entre 4 y 12. La concentracion total de la cadena principal del polfmero (es decir, polfmero preformado o precursor que tiene restos reactivos a aldetndo) mas aldetndo se encuentra entre aproximadamente el 2 y aproximadamente el 35 por ciento en peso. Generalmente, se prepara una solucion acuosa de la cadena principal del polfmero para un mejor control de la velocidad de reaccion y el aumento de la estabilidad del producto. El pH de la solucion acuosa de la cadena principal del polfmero se incrementa a entre aproximadamente 4 y aproximadamente 12. La temperatura de reaccion generalmente se encuentra entre aproximadamente 20 °C y aproximadamente 80 °C, preferentemente entre aproximadamente 20 °C y aproximadamente 40 °C. Una solucion acuosa de aldetndo se anade a la solucion acuosa de la cadena principal polimerica con una buena mezcla para evitar la formacion de gel. La tasa de aumento de la viscosidad se controla usando un viscosfmetro Brookfield para seguir la reaccion de reticulacion. Un aumento de la viscosidad de 0,5 mPa s indica un aumento del peso molecular del polfmero y un incremento de la reticulacion del precursor del polfmero.
En general, el aumento de la viscosidad deseada corresponde a un nivel deseado de actividad que generalmente alcanza un maximo o un punto de actividad decrecientes a una viscosidad espedfica. La velocidad de reaccion depende de la temperatura, de la concentracion total de polfmero y aldetndo, de la relacion de aldetndo a grupos funcionales amida/amina, y del pH. Se esperan tasas de glioxilacion mas altas (en el caso de que se use glioxal como aldetndo) cuando se aumenta la temperatura, la concentracion total de polfmero y aldetndo, la relacion de aldetndo a grupos funcionales amida/amina o el pH. La velocidad de reaccion se puede reducir al disminuir la concentracion total de polfmero y aldetndo, la temperatura, la relacion de aldetndo a grupos funcionales amida/amina o el pH (a entre aproximadamente 2 y aproximadamente 3,5). Se incrementa la cantidad de aldetndo sin reaccionar al final de la reaccion a medida que aumenta la relacion de aldetndo a grupos funcionales amida/amina.
En una realizacion preferida, el polfmero precursor se prepara a partir de un copolfmero de DADMAC y acrilamida. Los monomeros de DADMAC y acrilamida pueden estar presentes en relaciones de peso a peso en el polfmero precursor que oscilan de aproximadamente 5/95 a aproximadamente 95/5, respectivamente. Este copolfmero precursor preferentemente tiene un peso molecular promedio en peso de aproximadamente 17.000 g/mol y se hace reaccionar, por ejemplo, con glioxal. La cantidad de glioxal puede variar, pero por lo general se anade para lograr una relacion molar de glioxal a acrilamida de 0,1 a 1,0. Una relacion de peso a peso preferida de DADMAC/acrilamida es de 10/90.
Las condiciones de reaccion se seleccionan preferentemente de manera que la relacion molar de aldetndo a resto reactivo a aldetndo sea de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 1,5. Este intervalo de relaciones molares
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puede dar lugar a que se funcionalice un amplio intervalo de restos reactivos a aldetndo del poKmero precursor. Por ejemplo, se puede funcionalizar de aproximadamente el 0,5 por ciento en moles a mas del 40 por ciento en moles de los restos reactivos a aldetndo. Por otra parte, dependiendo de la combinacion particular de aldetndos elegidos, de aproximadamente el 2 a aproximadamente el 40 por ciento o mas de los restos reaccionados pueden participar en las reticulaciones a traves del aldetndo multifuncional.
En una realizacion, el 15 por ciento en moles, preferentemente al menos aproximadamente el 20 por ciento en moles de los grupos amino o amido en el polfmero reacciona con el aldetndo para formar el polfmero funcionalizado con aldetndo. Los polfmeros funcionalizados con aldetndo resultantes tienen un peso molecular promedio en peso de al menos aproximadamente 100.000 g/mol, preferentemente de al menos aproximadamente 300.000 g/mol.
En una realizacion, el polfmero funcionalizado con aldetndo se forma a partir de uno o mas polfmeros precursores que tienen restos reactivos a aldetndo seleccionados de entre cualquier combinacion de aminas, amidas, e hidroxilos.
En otra realizacion, el polfmero funcionalizado con aldetndo es un copolfmero que comprende de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 99 por ciento en moles de monomeros acrilamida y de aproximadamente el 95 por ciento en moles a aproximadamente el 1 por ciento en moles de uno o mas monomeros cationicos, anionicos, no ionicos, o zwitterionicos, o una mezcla de los mismos. Los copolfmeros preparados a partir de monomeros no ionicos reactivos a aldetndo y monomeros cationicos preferentemente tienen una carga cationica de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 50 por ciento en moles, mas preferentemente de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 30 por ciento en moles. Los copolfmeros preparados a partir de monomeros no ionicos reactivos a aldetndo y monomeros anionicos preferentemente tienen una carga anionica de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 50 por ciento en moles, mas preferentemente de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 30 por ciento en moles. Los polfmeros zwitterionicos preferentemente comprenden del 1 al 95 por ciento en moles aproximadamente, preferentemente del 1 al 50 por ciento en moles aproximadamente de monomeros zwitterionicos.
En otra realizacion, los polfmeros funcionalizados con aldetndo son polfmeros anfoteros que tienen preferentemente una carga global positiva. Los polfmeros anfoteros preferidos se componen de hasta aproximadamente el 40 por ciento en moles de monomeros cationicos y hasta aproximadamente el 20 por ciento en moles de monomeros anionicos siendo los monomeros restantes preferentemente monomeros reactivos a aldetndo. Los polfmeros anfoteros mas preferidos comprenden monomeros cationicos de aproximadamente el 5 a aproximadamente el 10 por ciento en moles y monomeros anionicos de aproximadamente el 0,5 a aproximadamente el 4 por ciento en moles siendo los monomeros restantes preferentemente monomeros reactivos a aldetndo.
En una realizacion, la composicion de polfmero descrita comprende de aproximadamente el 10 a aproximadamente el 90 por ciento en moles de aldetndo que permanece sin reaccionar. En realizaciones, la cantidad de aldetndo que permanece sin reaccionar puede oscilar (todos los intervalos en porcentaje en moles) de aproximadamente el 10 a aproximadamente el 80, o de aproximadamente el 10 a aproximadamente el 70, o de aproximadamente el 10 a aproximadamente el 60. En otras realizaciones, la cantidad de aldetndo que permanece sin reaccionar es superior a aproximadamente el 60 por ciento en moles.
En la presente invencion, los agentes de apresto incluyen apresto de colofonia y los agentes de apresto de celulosa tiidrofobos insolubles en agua, dfmero de alquil ceteno (“AKD”) o antndrido alquenil succmico (ASA) y mezclas de los mismos que se emulsionan con los polfmeros de la invencion en solucion acuosa. Tales agentes de apresto preparados a partir de diferentes cadenas de tiidrocarburos de alquilo o alquenilo, por ejemplo, son bien conocidos en la tecnica.
En realizaciones, el AKD y los agentes de apresto de colofonia se utilizan en forma de dispersiones (es decir, solidos suspendidos en un medio lfquido) en lugar de una emulsion. Tales dispersiones a veces se utilizan en circunstancias en las que el punto de fusion para ciertos AKD y agentes de apresto de colofonia son mas bajos que la temperatura de uso. Las dispersiones, por ejemplo, se pueden realizar fundiendo y emulsionando el AKD o resina de apresto de colofonia, lo que permite que se enfne y solidifique, y dispersando en un disolvente lfquido. Por lo tanto, en tales realizaciones, cuando el agente de apresto es solido a temperatura ambiente normalmente es necesaria la conversion del solido a un lfquido para formar la emulsion.
Las emulsiones de apresto estabilizadas generalmente se pueden preparar utilizando los procedimientos que se ensenan en la ciencia de coloides (por ejemplo, S. E. Friberg & S. Jones, “Emulsions” en Encyclopedia of Ctiemical Tectinology, Vol. 9 (4aedicion)). El concepto general consiste en impartir energfa a una mezcla de material tiidrofobo (apresto en este caso) y agua en presencia de estabilizante (en este caso los polfmeros cationicos descritos en el presente documento) que da como resultado gotitas o partfculas “pequenas” del material tiidrofobo suspendidas en la fase acuosa. La mezcla se puede llevar a cabo en cualquiera de una serie de formas siendo el metodo de mezcla irrelevante para la aplicacion mientras se consigan los resultados deseados.
Los resultados deseados normalmente se refieren al tamano promedio de partfcula y la distribucion del tamano de partfcula. Los medios mecanicos para la emulsion, por ejemplo, pueden incluir agitadores de alta velocidad,
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homogeneizadores mecanicos, o bombas de turbina. Estas ultimas se emplean con frecuencia para preparar emulsiones de apresto. El equipo debe ser capaz de preparar un tamano de partfcula de la emulsion en el intervalo generalmente de entre aproximadamente 0,01 y aproximadamente 10 micrometros. Un tamano de partfcula preferido esta entre aproximadamente 0,5 y 3 micras. El tamano de la emulsion en el presente documento se refiere a la mediana del diametro de una distribucion en % en vol. obtenido con un instrumento de difraccion laser Malvern Mastersizer (disponible en Malvern Instruments, Ltd., Malvern, RU). La mediana se define como el diametro en el que el 50 % de las partfculas son mayores que este valor y el 50 % son menores que el valor. El tamano de la emulsion se puede controlar por la cantidad de energfa y estabilizante anadido. Normalmente, la emulsion se prepara a partir de una mezcla del tamano, el estabilizante polimerico, y agua suficientes para lograr la dilucion deseada. Como se indica en, por ejemplo, las patentes de Estados Unidos n.° 4.657.946 y 7.455.751, se puede anadir un tensioactivo de los tipos allf identificados para mejorar la emulsificacion.
La relacion de apresto de ASA a estabilizante polimerico cationico en general oscila entre 1:1 y 20:1, preferentemente entre aproximadamente 2:1 y aproximadamente 15:1 y lo mas preferentemente esta relacion oscila entre aproximadamente 2,5:1 y aproximadamente 10:1. Las relaciones son en peso de ingredientes activos. El apresto se puede introducir entonces al papel o carton como emulsion que contiene un contenido de solidos en una fase acuosa que oscila de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 10 % en peso conteniendo este contenido de solidos las relaciones de apresto a polfmero cationico descrito anteriormente. La emulsion de apresto final normalmente se introduce a la parte humeda de la maquina de papel, que puede incluir la pasta fina, pasta gruesa, o sistemas de aguas blancas. Mas habitualmente el apresto se introduce en la lmea de aproximacion de pasta fina a una caja de entrada, que tambien incluye el sistema de agua blanca (por ejemplo, una bomba previa al ventilador). Aunque la adicion final en humedo de la emulsion de apresto es la norma, cualquier punto de adicion que pueda introducir el apresto de la hoja de papel final podna producir una hoja de apresto y se podna utilizar en la aplicacion del metodo de la invencion en diversas realizaciones. Los ejemplos se describen en las patentes de Estados Unidos n.° 4.657.946 y 7.455.751.
En otra realizacion, se utiliza una camara de mezcla para introducir la emulsion de apresto en el proceso de fabricacion de papel. Ejemplos de tales camaras de mezcla se describen en la patente de Estados Unidos n.° de serie 11/339.169, “Method and Arrangement for Feeding Chemicals into a Process Stream,” (disponible en Nalco Company in Naperville, Ill.) y el Ultra Turax, modelo n.° UTI-25 (disponible en IKA® Works, Inc. en Wilmington, N.C.). Se preve que en el metodo de la invencion se pueda utilizar cualquier reactor o dispositivo/camara de mezcla adecuados.
Lo anterior puede entenderse mejor por referencia a los siguientes ejemplos, que estan destinados para fines ilustrativos.
Ejemplo 1
En este ejemplo, se utilizo una realizacion de la invencion usando el 5 % en moles de DADMAC (cloruro de dialildimetilamonio)/polfmero de AcAm glioxalado con una relacion molar de glioxal a AcAm de 0,8 como estabilizante de la emulsion (Polfmero 1) y se comparo contra un estabilizante de la emulsion de DMAEM * MCQ (sal cuaternaria de metil cloruro de dimetilamonioetilmetilacrilato)/AcAm (acrilamida) al 10% en moles (Polfmero 2). El ASA utilizado en los ensayos era una formulacion disponible en el mercado derivada de una mezcla de cadenas de alquenilo C16 y C18 (disponible como N7540 de Nalco Company, Naperville, Illinois.) a una concentracion del 100 % (normalmente el ASA esta disponible puro) utilizado para el siguiente metodo de ensayo.
Los ensayos se realizaron en una maquina de carton Fourdrinier de doble caja de entrada que produce aproximadamente 600 toneladas/dfa de carton de revestimiento usando el 100 % de fibra de reciclaje derivada de envases viejos de carton ondulado. El metodo de ensayo comprendfa la sustitucion de Polfmero 1 en lugar de Polfmero 2 como estabilizante de la emulsion para una aplicacion de apresto interno. La relacion de Polfmero 1 a Polfmero 2 se incremento lentamente, con una relacion de 1:1 que se produce en el Carrete n.° 5 terminando con 1:0 en el Carrete n.° 8. En el Carrete n.° 11, la relacion se modifico a 0:1 (es decir, una reversion al 100 % de Polfmero 2). Las diversas relaciones de polfmeros se anadieron a la turbina de apresto sobre el patm de emulsificacion en la parte humeda de la maquina de papel, en la que la consistencia vario del 0,35-0,90 %. La emulsion se alimento justo despues de la pantalla de presion sobre la aproximacion de composicion de pasta a la caja de entrada. Los resultados se muestran en la Tabla 1
Tabla 1
Carrete n.°
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Superior 10 min. Cobb
115 110 95 92 96 92 83 64 103 111 106 110 103
Inferior 10 min. Cobb
110 106 94 84 88 83 73 54 93 105 95 100 97
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Observado a partir de los resultados de la Tabla 1, supoma una mejora inesperada importante en el apresto en el PoKmero 1 al 100 % (Carrete n.° 10). Ademas, la lmea humeda pareda ir hacia el molde de transferencia, incluso cuando la hoja en el carrete se volvio mas seca, y se efectuo una orientacion de las fibras por orientacion de la rigidez por traccion (“TSO”) suficiente para provocar una necesidad de ajustes a la maquina de papel (por ejemplo, demanda de arrastre, lo que indica un aumento significativo en la velocidad de drenaje). La sustitucion parcial del Polfmero 1 (Carrete n.° 5) no produjo ninguno de los efectos observables.
Ejemplo 2
Los ensayos se realizaron en una maquina de carton Fourdrinier de doble caja de entrada que produce aproximadamente 600 toneladas/dfa de carton de revestimiento usando el 100 % de fibra de reciclaje derivada de envases viejos de carton ondulado. En este ejemplo, se han usado el Polfmero 1 y Polfmero 2 y se comparan como estabilizantes de emulsion como en el Ejemplo 1. La FIG. 1 ilustra graficamente la humedad del carrete y la presion de vapor en funcion del tiempo.
Se hicieron varias observaciones inesperadas a partir de los datos mostrados en la FIG. 1. La humedad de la hoja en el carrete cayo drasticamente del 7,6 al 6,1 % en peso en cuestion de unos pocos minutos despues de cambiar de Polfmero 1 a Polfmero 2. La cafda de la humedad de la hoja se recupero posteriormente de forma automatica mediante reducciones de vapor de 1100 a 1055 kPa (160 a 153 psi). Tambien se observaron incrementos en el nivel del sello de vado de la capa superior, lo que indica una deshidratacion por vado mas eficaz, y se observaron incrementos en el exceso de desbordamiento blanco de la capa inferior en pocos minutos, lo que indica un aumento de la extraccion de agua en la seccion de formacion. Cuando el ensayo se devolvio a la emulsion de Polfmero 1, se observo una reversion casi inmediata de estos beneficios. Ademas, los ensayos CSF (es decir, pulpa de refinado) no revelo ningun aumento apreciable en la velocidad de drenaje cuando se anadio la emulsion de apresto que tiene el Polfmero 2, lo que indica que esta medicion convencional de drenaje no cambio.
Ejemplo 3
Los ensayos se realizaron en una maquina de carton Fourdrinier de doble caja de entrada que produce aproximadamente 600 toneladas/dfa de carton de revestimiento usando el 100 % de fibra de reciclaje derivada de envases viejos de carton ondulado. Se observo que el uso de una cadena principal del 5 % en moles de DADMAC/AcAm utilizada para preparar el Polfmero 2 por emulsificacion de ASA dio lugar a una perdida en el apresto, lo que indica que los copolfmeros cationicos simples sin funcionalizacion con aldehfdo sufren en cuanto al rendimiento y que demuestra la necesidad de dicha funcionalizacion en esta aplicacion.
Ejemplo 4
Los ensayos se realizaron en una maquina de carton Fourdrinier de doble caja de entrada que produce aproximadamente 600 toneladas/dfa de carton de revestimiento usando el 100 % de fibra de reciclaje derivada de envases viejos de carton ondulado. Se observo que la adicion de Polfmero 2 (por sf mismo sin emulsionarse con el aditivo de apresto ASA) a la parte humeda de la maquina de papel (por ejemplo, pasta de papel fina) en realidad produce menos apresto (medido por el aumento del valor Cobb) lo que demuestra que se debe anadir el polfmero de la invencion como parte del aditivo de apresto ASA para lograr los resultados de apresto beneficiosos demostrados.
Ejemplo 5
Se sabe que las emulsiones preparadas con menor tamano de partfcula y las distribuciones mas estrechas produciran un apresto mejorado (por ejemplo, la patente de Estados Unidos n.° 4.657.946; J. C. Roberts, “Neutral and Alkaline Sizing” en Paper Chemistry, J. C. Roberts, Ed., Chapman and Hall: Nueva York, 1991). La FIG. 2 muestra distribuciones Malvern Mastersizer (% en volumen de partfculas de la emulsion con un diametro dado) para emulsiones de ASA preparadas con un emulsionante polimerico existente que contiene aproximadamente el 1 % en peso de tensioactivo (por ejemplo, ester de alquil fosfato etoxilado) y con los polfmeros funcionalizados con aldehfdo de la invencion. Como se indica en la FIG. 2, la mediana del diametro de la emulsion preparada con DADMAC/AcAm glioxalado (relacion 10/90 en peso) con una relacion de glioxal a AcAm de 0,8 (Polfmero 1) es un 78 % mas grande que con el mejor emulsionante convencional (que consiste en el 19,8 % en peso de DMAEM * MCQ (sal cuaternaria de metil cloruro de dimetilamonioetilmetilacrilato)/AcAm (acrilamida) (relacion molar 10/90) + 1 % en peso de tensioactivo de ester de fosfato de alcohol tridedlico etoxilado (Polfmero 2). Adicionalmente, el tamano de emulsion superior a 2 micras de diametro es drasticamente mayor para la emulsion preparada con el polfmero glioxalado. La distribucion del tamano de la emulsion preparada de polfmero glioxalado tambien se ve que es mucho mas amplia. La FIG. 2 tambien muestra que el polfmero glioxalado produda una emulsion mas pobre como se juzga por propiedades del tamano de partfcula.
A pesar de que la distribucion del tamano de partfcula de la emulsion de ASA preparada con el polfmero glioxalado era mas pobre que la emulsion preparada con el emulsionante convencional, la FIG. 3 muestra que el efecto del apresto en hojas de ensayo preparadas en laboratorio tal como se mide por el metodo de HST fue inesperadamente mejor con la emulsion de polfmero glioxalado, en contradiccion con la creencia aceptada por los expertos en la
tecnica de que una mejor emulsion produce un mejor apresto. La composicion de pasta utilizada en el ensayo de la FIG. 3 era composicion de pasta de carton reciclado. El ensayo HST evalua el apresto (la penetracion del agua en la hoja) midiendo opticamente el tiempo que tarda una solucion de colorante en penetrar en la hoja. En los ensayos HST realizados, la solucion de colorante tambien contema acido formico al 1 % en peso. La FIG. 3 muestra el 5 apresto mejorado obtenido con las emulsiones de ASA preparadas con la distribucion del tamano de partfcula de la emulsion de ASA preparada con el polfmero glioxalado a pesar de que la distribucion del tamano de la emulsion es mas pobre que la emulsion comparativa.
Ademas, a menos que se indique expresamente lo contrario, el uso del termino “un” o “una” tiene por objeto incluir 10 “al menos un” o “al menos una”, o “uno o mas” o “una o mas”. Por ejemplo, “un dispositivo” tiene por objeto incluir “al menos un dispositivo” o “uno o mas dispositivos”.
Ademas, la invencion abarca cualquiera y todas las combinaciones posibles de algunas o todas las diversas realizaciones que se describen en este documento.
15

Claims (14)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    REIVINDICACIONES
    1. Una composicion que comprende una mezcla de apresto que tiene una cantidad estabilizante de uno o mas poUmeros funcionalizados con aldehndo que tienen al menos una especie monomerica reactiva a aldehndo presente en cualquier cantidad y en cualquier combinacion en dicho poKmero funcionalizado con aldehndo, dicha especie monomerica seleccionada de: monomeros no ionicos; monomeros cationicos; monomeros anionicos; monomeros zwitterionicos; y cualquier combinacion de los anteriores; y una cantidad de apresto de una composicion de apresto, en la que el uno o mas polfmeros funcionalizados con aldehndo tienen un peso molecular promedio en peso de al menos aproximadamente 50.000 g/mol, en la que la composicion de apresto comprende aprestos de colofonia, dfmeros de alquilenceteno, anhndridos alquenilsuccmicos y combinaciones de los mismos.
  2. 2. La composicion de la reivindicacion 1, en la que el uno o mas polfmeros funcionalizados con aldehndo estan presentes de manera estable en una cantidad de aproximadamente el 2 % en peso a aproximadamente el 33 % en peso, basado en el peso total de la composicion.
  3. 3. La composicion de la reivindicacion 1, en la que el uno o mas polfmeros funcionalizados con aldehndo se forman a partir de uno o mas polfmeros precursores que tienen restos reactivos con aldehndo seleccionados del grupo que consiste en: aminas, amidas, hidroxilos y cualquier combinacion de los anteriores.
  4. 4. La composicion de la reivindicacion 1, en la que el uno o mas polfmeros funcionalizados con aldehndo comprenden un copolfmero formado a partir de monomeros de cloruro de dialildimetilamonio y monomeros de acrilamida en una relacion de peso a peso de aproximadamente 10/90, respectivamente.
  5. 5. La composicion de la reivindicacion 1, en la que el uno o mas polfmeros funcionalizados con aldehndo se forman haciendo reaccionar uno o mas polfmeros precursores que tienen restos reactivos a aldehndo con uno o mas tipos de aldehndos mono-funcionales y/o poli-funcionales en una relacion molar de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 1,5, respectivamente.
  6. 6. La composicion de la reivindicacion 1, en la que el uno o mas polfmeros funcionalizados con aldehndo se forman a partir de la reaccion de un polfmero preformado que tiene uno o mas restos reactivos a aldehndo con uno o mas aldehndos seleccionados del grupo que consiste en: formaldehndo, paraformaldehndo, glioxal, glutaraldehndo, y combinaciones de los mismos.
  7. 7. La composicion de la reivindicacion 1, en la que los polfmeros funcionalizados con aldehndo tienen un peso molecular promedio en peso de al menos aproximadamente 300.000 g/mol.
  8. 8. La composicion de la reivindicacion 1, que comprende ademas un contenido de solidos que oscila de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 10 % en peso en una fase acuosa.
  9. 9. Un metodo para mejorar la produccion de papel y carton y mejorar el apresto, comprendiendo el metodo la adicion de una cantidad eficaz de la composicion de la reivindicacion 1 a la maquina de papel.
  10. 10. El metodo de la reivindicacion 9, que ademas comprende la adicion de dicha composicion a (i) localizaciones de la parte humeda usadas para aditivos convencionales de la parte humeda y/o (ii) en sistemas de agua blanca.
  11. 11. El metodo de la reivindicacion 9, que ademas comprende anadir dicha composicion a una pasta fina en el proceso de fabricacion de papel y/o anadir dicha composicion a una pasta gruesa en el proceso de fabricacion de papel.
  12. 12. Un metodo para producir un medio que tiene fibras celulosicas, que comprende anadir la composicion de la reivindicacion 1 al medio en cualquier punto en un proceso de fabricacion de papel, teniendo el medio opcionalmente carga(s) mineral(es).
  13. 13. El metodo de la reivindicacion 12, en el que la composicion se anade en un punto seleccionado del grupo que consiste en: la parte humeda, que incluye pasta fina y/o pasta gruesa; directamente a la hoja de papel; y cualquier combinacion de lo anterior.
  14. 14. El metodo de la reivindicacion 12, en el que dicha composicion tiene una relacion de aproximadamente 1:1 a aproximadamente 20:1 de la composicion de apresto a uno o mas polfmeros funcionalizados con aldehndo, respectivamente.
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