ES2751096T3 - Paper or cardboard surface treatment composition comprising a surface treatment composition - Google Patents
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Abstract
Una composición de tratamiento de superficie para papel, cartón u otras redes fibrosas, caracterizada porque la composición comprende partículas de almidón en una cantidad de más del 65% en peso, y al menos el 10% en peso del almidón en la composición consiste en partículas de almidón en el intervalo de temperatura completo de 20-50°C y en donde las partículas de almidón comprenden al menos una sal de un metal multivalente y en donde la relación entre sal y almidón de la composición es de entre 1:50 y 1:5 y la sal se incorpora en la partícula de almidón.A surface treatment composition for paper, cardboard or other fibrous webs, characterized in that the composition comprises starch particles in an amount of more than 65% by weight, and at least 10% by weight of the starch in the composition consists of particles of starch in the entire temperature range of 20-50 ° C and where the starch particles comprise at least one multivalent metal salt and where the salt to starch ratio of the composition is between 1:50 and 1 : 5 and the salt is incorporated into the starch particle.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Composición de tratamiento de superficie y papel o cartón que comprende una composición de tratamiento de superficiePaper or cardboard surface treatment composition comprising a surface treatment composition
Campo técnicoTechnical field
La presente invención se refiere a una composición de tratamiento de superficie que comprende partículas de almidón, destinadas al recubrimiento o al dimensionamiento de la superficie de papel, cartón u otras redes fibrosas. La invención también se refiere a un papel o cartón que comprende dicha composición.The present invention relates to a surface treatment composition comprising starch particles, intended for coating or surface dimensioning of paper, cardboard or other fibrous networks. The invention also relates to a paper or cardboard comprising said composition.
Antecedentes de la invenciónBackground of the Invention
La parte predominante de todo el papel y el cartón que se utilizará en fotocopiadoras, impresoras láser, impresoras de chorro de tinta y otros métodos de impresión diferentes, como la impresión offset y la impresión flexográfica, se trata en la superficie con algún tipo de composición para mejorar la capacidad de impresión, así como otras propiedades del papel o cartón. La composición es a menudo una composición de aprestamiento de superficie o un color de recubrimiento.The predominant part of all paper and board to be used in copiers, laser printers, inkjet printers, and other different printing methods, such as offset printing and flexo printing, is surface treated with some type of composition to improve the printing capacity, as well as other properties of paper or cardboard. The composition is often a surface finish composition or a coating color.
Si la composición comprende principalmente almidón en forma disuelta, la composición de tratamiento de superficie se denomina aprestamiento de superficie. Si la composición contiene algún tipo de pigmento en forma de partículas sólidas, la composición se denomina composición de pigmentación o color de recubrimiento.If the composition mainly comprises starch in dissolved form, the surface treatment composition is called a surface finish. If the composition contains some kind of pigment in the form of solid particles, the composition is called a pigmentation composition or coating color.
Las composiciones de aprestamiento de superficie consisten principalmente en almidones modificados u otros hidrocoloides o agentes de aprestamiento de superficie. Además, el aprestamiento de la superficie mejora la resistencia superficial y la capacidad de impresión de la superficie del papel o cartón.Surface sizing compositions primarily consist of modified starches or other hydrocolloids or surface sizing agents. In addition, surface sizing improves the surface resistance and printability of the paper or cardboard surface.
Las composiciones que contienen pigmentos, es decir, composiciones de pigmentación o colores de recubrimiento, se usan con mayor frecuencia para mejorar la capacidad de impresión del papel. Además, la suavidad de la superficie del papel o del cartón es una mejora y se puede mejorar el control de la absorción de tinta de impresión. El colorante de la tinta debe absorberse principalmente en la superficie del papel y el disolvente de la tinta debe penetrar en el papel. A estas ventajas, se puede agregar que el papel exhibe una “sensación” mejorada.Compositions containing pigments, i.e. pigment compositions or coating colors, are most often used to improve the printability of paper. In addition, the smoothness of the paper or cardboard surface is an improvement and the control of the absorption of printing ink can be improved. The dye from the ink must be absorbed mainly on the surface of the paper and the solvent from the ink must penetrate the paper. To these advantages, it can be added that the paper exhibits an improved "feel".
Un color de recubrimiento convencional usualmente contiene un pigmento inorgánico que, con mayor frecuencia, consiste en carbonato de calcio y/o arcilla. También existen otros pigmentos como, por ejemplo, dióxido de silicio y, en raras ocasiones, pigmentos orgánicos como pigmentos plásticos. Además de los pigmentos plásticos, la pasta también contiene un agente aglutinante que puede consistir en almidón disuelto y/o un agente aglutinante sintético. Los ejemplos de agentes aglutinantes sintéticos comunes son el látex de estireno-butadieno y el látex de acrilato. La impresión por chorro de tinta exige mucho al papel de impresión, ya que la tinta debe secarse rápidamente sobre el sustrato y, a la vez, debe proporcionar una alta calidad de impresión, por ejemplo, con una alta densidad de impresión óptica, difuminado y exudación minimizados y baja penetración. En los últimos años, se ha descubierto que, cuando se agregan sales multivalentes, como el cloruro de calcio, a la extensión superficial, la tinta aplicada precipitará rápidamente en la superficie del papel y dará lugar a una mejora significativa en la calidad de impresión. Esto es especialmente ventajoso en la impresión a chorro de tinta. El documento US6207258 describe una composición útil para tratar la superficie de un sustrato de lámina para impresión a chorro de tinta, donde la composición comprende una sal de un metal divalente.A conventional coating color usually contains an inorganic pigment, most often consisting of calcium carbonate and / or clay. Other pigments are also available, such as silicon dioxide and, rarely, organic pigments such as plastic pigments. In addition to plastic pigments, the paste also contains a binding agent which may consist of dissolved starch and / or a synthetic binding agent. Examples of common synthetic binding agents are styrene-butadiene latex and acrylate latex. Inkjet printing places a lot of stress on printing paper as the ink must dry quickly on the substrate while providing high print quality, for example with high optical print density, smudging and minimized exudation and low penetration. In recent years, it has been discovered that when multivalent salts, such as calcium chloride, are added to the surface spread, the applied ink will rapidly precipitate on the surface of the paper and lead to a significant improvement in print quality. This is especially advantageous in inkjet printing. US6207258 describes a composition useful for treating the surface of a sheet substrate for inkjet printing, where the composition comprises a divalent metal salt.
Cationes multivalentes, por ejemplo, calcio, a veces se agregan a las composiciones de aprestamiento o recubrimiento en forma de lubricantes, por ejemplo, estearato de calcio. Sin embargo, la concentración de calcio en, por ejemplo, estearato de calcio no es suficientemente alta como para dar lugar a los efectos deseados en la calidad de impresión. Por lo tanto, las cantidades de calcio deben ser más altas que las utilizadas tradicionalmente en dichos productos.Multivalent cations, eg, calcium, are sometimes added to sizing or coating compositions in the form of lubricants, eg, calcium stearate. However, the calcium concentration in, for example, calcium stearate is not high enough to give the desired effects on print quality. Therefore, the amounts of calcium should be higher than those traditionally used in such products.
Un problema con la adición de sales multivalentes a las composiciones de recubrimiento y/o aprestamiento es que la alta concentración de sal necesaria para lograr los efectos deseados a menudo causa problemas de reología y precipitaciones no deseadas. Esto es especialmente un problema cuando se agregan grandes cantidades, tales como 1-5 partes de sal, a composiciones de aprestamiento, pigmentación o recubrimiento cargadas aniónicamente. Los cationes multivalentes interactúan fuertemente con típicos polímeros con carga aniónica o minerales, o aditivos que se usan en la fabricación de papel. La mejora en la estabilidad del calcio de partículas cargadas aniónicamente puede mejorarse, por ejemplo, proporcionando estabilidad estérica o electroestérica. Sin embargo, altas cantidades de electrolitos pueden causar floculación coloidal y precipitación.One problem with adding multivalent salts to coating and / or sizing compositions is that the high salt concentration necessary to achieve the desired effects often causes rheology problems and unwanted precipitation. This is especially a problem when large amounts, such as 1-5 parts salt, are added to anionically charged primer, pigmentation or coating compositions. Multivalent cations interact strongly with typical mineral or anion-charged polymers, or additives used in papermaking. The improvement in calcium stability of anionically charged particles can be improved, for example, by providing steric or electrosteric stability. However, high amounts of electrolytes can cause colloidal flocculation and precipitation.
La impresión a chorro de tinta se puede hacer con diferentes tipos de tintas, ya sea tintas a base de colorante, tintas a base de pigmento o tintas a base de la combinación de pigmento y colorante. El almidón, especialmente el almidón reticulado, mejora las propiedades de impresión de un papel o cartón cuando se imprime con tintas a base de colorante. El almidón reticulado utilizado como composición para el tratamiento de superficies se describe, por ejemplo, en el documento WO 03021039. Las propiedades de impresión para tintas a base de pigmentos mejoran por la presencia de sales metálicas.Inkjet printing can be done with different types of inks, either dye-based inks, pigment-based inks, or pigment-dye combination inks. Starch, especially crosslinked starch, improves the printing properties of a paper or board when printed with ink based on Colorant. Crosslinked starch used as a composition for surface treatment is described, for example, in WO 03021039. The printing properties for pigment-based inks are enhanced by the presence of metal salts.
Los documentos US 2006254738, US 3368987, JP 20000127610 y US 2007246179 describen composiciones usadas para tratamientos de papel o cartón.US 2006254738, US 3368987, JP 20000127610 and US 2007246179 describe compositions used for paper or cardboard treatments.
Es un objeto de la presente invención hallar una solución al problema del agregado de aditivos, tales como sales de metales multivalentes, a las composiciones de aprestamiento y/o recubrimiento de superficie o pigmentación sin alterar el perfil reológico de la composición al mismo tiempo que mejora las propiedades de impresión de las tintas a base de colorantes y pigmentos.It is an object of the present invention to find a solution to the problem of adding additives, such as multivalent metal salts, to priming and / or surface coating or pigmentation compositions without altering the rheological profile of the composition while improving the printing properties of dyes based on dyes and pigments.
Compendio de la invenciónSummary of the invention
El objeto anterior y otras ventajas se logran mediante la composición de tratamiento de superficie de la presente invención.The above object and other advantages are achieved by the surface treatment composition of the present invention.
La presente invención se refiere a una composición de tratamiento de superficie para papel, cartón u otras redes fibrosas en la que la composición comprende partículas de almidón que comprenden al menos una sal.The present invention relates to a surface treatment composition for paper, cardboard or other fibrous networks in which the composition comprises starch particles comprising at least one salt.
La al menos una sal se incorpora en la partícula de almidón. De esta manera, es posible aumentar la cantidad de sal añadida a una composición de tratamiento de superficie y también a la superficie de un papel o cartón.The at least one salt is incorporated into the starch particle. In this way, it is possible to increase the amount of salt added to a surface treatment composition and also to the surface of a paper or cardboard.
La al menos una sal es una sal de un metal multivalente, tal como un metal divalente o trivalente. La sal es preferiblemente una sal de calcio, de magnesio o de aluminio, preferiblemente cloruro de calcio o cloruro de polialuminio.The at least one salt is a salt of a multivalent metal, such as a divalent or trivalent metal. The salt is preferably a calcium, magnesium or aluminum salt, preferably calcium chloride or polyaluminium chloride.
El almidón es preferiblemente almidón reticulado. Al usar almidón reticulado en una composición de tratamiento de superficie, es posible someter la composición y/o el almidón a temperatura elevada sin disolver la cantidad total de partículas de almidón. De esta manera, las partículas de almidón tienden a permanecer en la superficie de un papel o cartón tratado y, por lo tanto, no se absorben en el papel o cartón. Esto mejora las propiedades de impresión del papel o cartón. Otra ventaja con el almidón reticulado es que se mejora la absorción de la tinta impresa. Es importante que el colorante de la tinta se absorba y se mantenga principalmente en la superficie del papel y que el disolvente, es decir, agua o disolvente de tinta, sea liberado rápidamente por la composición y absorbido por el papel. Debido a la absorción mejorada de la composición, también es posible aumentar la cantidad de tinta añadida al papel o cartón. Por lo tanto, el papel o el cartón no son tan sensibles a la gran cantidad de tinta, lo que permite mejorar la calidad de impresión de las impresiones que requieren grandes cantidades de tinta, como las imágenes. Además, algunos disolventes de tintas exigen polímeros reticulados para funcionar correctamente.The starch is preferably crosslinked starch. By using crosslinked starch in a surface treatment composition, it is possible to subject the composition and / or starch to elevated temperature without dissolving the total amount of starch particles. In this way, the starch particles tend to remain on the surface of a treated paper or board and therefore are not absorbed by the paper or board. This improves the printing properties of the paper or cardboard. Another advantage with crosslinked starch is that the absorption of the printed ink is improved. It is important that the dye in the ink is absorbed and held mainly on the surface of the paper and that the solvent, i.e. water or ink solvent, is rapidly released by the composition and absorbed by the paper. Due to the improved absorption of the composition, it is also possible to increase the amount of ink added to the paper or cardboard. Therefore, paper or cardboard is not as sensitive to large amounts of ink, which improves the print quality of prints that require large amounts of ink, such as images. Also, some ink solvents require crosslinked polymers to function properly.
El almidón está preferiblemente reticulado por uno o más compuestos seleccionados del grupo que consiste en compuestos de metilamina, ácidos polivalentes, ésteres de ácido polivalente, haluros de ácido polivalente, anhídridos de ácido polivalente, polialdehídos, poliepóxidos, poliisocianatos, compuestos de divinilo, cloruro de fosforilo, resina poliepóxido de poliamina, éter diglicidílico de 1,4-butanodiol, epiclorhidrina, trimetafosfatos, mezclas de anhídridos de ácido acético y dos y tres ácidos protónicos, hipoclorito de sodio o mezclas de los mismos.The starch is preferably crosslinked by one or more compounds selected from the group consisting of methylamine compounds, polyvalent acids, polyvalent acid esters, polyvalent acid halides, polyvalent acid anhydrides, polyaldehydes, polyepoxides, polyisocyanates, divinyl compounds, chloride of phosphoryl, polyamine polyepoxide resin, 1,4-butanediol diglycidyl ether, epichlorohydrin, trimetaphosphates, mixtures of acetic acid anhydrides and two and three protonic acids, sodium hypochlorite or mixtures thereof.
La composición comprende partículas de almidón en una cantidad de más del 65% en peso, y al menos el 10% en peso del almidón en la composición consiste en partículas de almidón en el intervalo completo de temperatura de 20-50°C. Se mejora tanto el volumen como la rigidez del papel o cartón tratado cuando el almidón en forma de partículas está presente en la composición.The composition comprises starch particles in an amount of more than 65% by weight, and at least 10% by weight of the starch in the composition consists of starch particles in the entire temperature range of 20-50 ° C. Both the volume and stiffness of the treated paper or board is improved when the particulate starch is present in the composition.
La relación entre la sal y el almidón de la composición está entre 1:50 y 1:5. Hay una cantidad óptima tanto de almidón como de sal en la composición. Más o menos almidón, respectivamente, sal deteriorará las propiedades de impresión a chorro de tinta del papel o cartón.The ratio of salt to starch in the composition is between 1:50 and 1: 5. There is an optimal amount of both starch and salt in the composition. More or less starch, respectively, salt will deteriorate the inkjet printing properties of paper or cardboard.
La composición comprende preferiblemente almidón disuelto. El almidón disuelto funcionará como aglutinante de la composición.The composition preferably comprises dissolved starch. The dissolved starch will function as a binder in the composition.
La composición también puede comprender un aditivo, preferiblemente un aditivo aniónico o anfótero que modificará las partículas de almidón. De esta manera, es posible alterar la carga de las partículas haciéndolas más estables o más compatibles con otros aditivos o con las fibras.The composition can also comprise an additive, preferably an anionic or amphoteric additive that will modify the starch particles. In this way, it is possible to alter the charge of the particles making them more stable or more compatible with other additives or with the fibers.
La invención también se refiere a un producto de papel o cartón que comprende una capa superficial de una composición de tratamiento de superficie como se describe en el presente documento. The invention also relates to a paper or cardboard product comprising a surface layer of a surface treatment composition as described herein.
Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention
La composición de tratamiento de superficie de la presente invención comprende partículas de almidón que encapsulan al menos una sal. Se puede decir que la sal está atrapada en la partícula de almidón. El uso de tales partículas en una composición de tratamiento de superficie aumenta las propiedades de impresión de las tintas basadas en colorantes y pigmentos. Además, dicha composición disminuye los problemas de reología y viscosidad que están relacionados con las composiciones de la técnica anterior que comprenden concentraciones tan altas de sal como la composición de la invención. En consecuencia, pueden usarse concentraciones más altas de las sales en una composición de tratamiento de superficie sin causar problemas de reología o de viscosidad.The surface treatment composition of the present invention comprises starch particles that encapsulate at least one salt. It can be said that the salt is trapped in the starch particle. The use of such particles in a surface treatment composition increases the printing properties of dye and pigment based inks. Furthermore, said composition reduces the rheology and viscosity problems that are related to the prior art compositions that comprise as high concentrations of salt as the composition of the invention. Accordingly, higher concentrations of the salts can be used in a surface treatment composition without causing rheology or viscosity problems.
Mediante la adición de la composición de tratamiento de superficie de acuerdo con la invención a la superficie de un papel o cartón, es posible aumentar la cantidad de sal en la superficie del papel o cartón al mismo tiempo que la cantidad de sal, teniendo en cuenta todo el papel o cartón, se reduce en comparación con las soluciones de la técnica anterior. Esto se debe a que la composición de tratamiento de superficie y, por lo tanto, también la sal de la composición se retiene, en mayor medida, en la superficie del papel o cartón. Por lo tanto, la sal añadida no se absorbe en el papel o cartón, lo que hace posible disminuir la cantidad de sal añadida para lograr la cantidad deseada de sal en la superficie y, por lo tanto, también buenas propiedades de impresión.By adding the surface treatment composition according to the invention to the surface of a paper or cardboard, it is possible to increase the amount of salt on the surface of the paper or cardboard at the same time as the amount of salt, taking into account all paper or cardboard is reduced compared to prior art solutions. This is because the surface treatment composition and therefore also the salt of the composition is retained to a greater extent on the surface of the paper or cardboard. Therefore, the added salt is not absorbed by the paper or cardboard, which makes it possible to decrease the amount of added salt to achieve the desired amount of salt on the surface, and therefore also good printing properties.
Otra ventaja con la presente composición de tratamiento de superficie es que mejora las propiedades de impresión de un papel o cartón ya que el colorante de la tinta que se imprime se absorbe en la superficie y, por lo tanto, no es absorbido por el papel o cartón tratado. El almidón reticulado absorberá la tinta y, dado que el almidón se agrega y retiene en la superficie de un papel o cartón, la tinta también se retiene en la superficie y no se absorbe más en el papel o cartón. Además, la tinta también entrará en contacto con la sal incorporada ya que la partícula de almidón absorberá la tinta, y la tinta entrará en contacto con la sal dentro de la partícula de almidón. Esto también mejora la capacidad de impresión ya que la tinta se absorbe en la superficie del papel o cartón. De esta manera, la composición de tratamiento de superficie es adecuada para tintas a base de colorantes y pigmentos.Another advantage with the present surface treatment composition is that it improves the printing properties of a paper or board since the dye in the printed ink is absorbed from the surface and is therefore not absorbed by the paper or treated cardboard. The crosslinked starch will absorb the ink, and since the starch is added and retained on the surface of a paper or cardboard, the ink is also retained on the surface and is no longer absorbed on the paper or cardboard. Furthermore, the ink will also come into contact with the incorporated salt since the starch particle will absorb the ink, and the ink will come into contact with the salt within the starch particle. This also improves the printing capacity since the ink is absorbed on the surface of the paper or cardboard. Thus, the surface treatment composition is suitable for dye and pigment based inks.
La composición preferiblemente también comprende almidón disuelto. El almidón disuelto funcionará como aglutinante. Como consecuencia del almidón disuelto, la composición también comprenderá sal disuelta que se libera cuando se disuelve el almidón. La sal disuelta mejorará las propiedades de impresión de un papel o cartón tratado de la misma manera que las sales metálicas utilizadas en la técnica anterior, es decir, cuando la sal se agrega como un componente separado a una superficie de papel o cartón. Además, la sal disuelta también disminuirá la viscosidad de la composición, lo que hace posible aumentar el contenido seco de la composición. La composición de tratamiento de superficie puede verse tanto como una composición de aprestamiento de superficie como un color de recubrimiento. La composición de tratamiento de superficie según la invención comprende preferiblemente tanto almidón disuelto como partículas de almidón. En consecuencia, la composición otorga propiedades de aprestamiento y recubrimiento al papel o cartón tratado.The composition preferably also comprises dissolved starch. The dissolved starch will work as a binder. As a consequence of the dissolved starch, the composition will also comprise dissolved salt which is released when the starch is dissolved. The dissolved salt will improve the printing properties of a paper or cardboard treated in the same way as the metal salts used in the prior art, that is, when the salt is added as a separate component to a paper or cardboard surface. Furthermore, the dissolved salt will also decrease the viscosity of the composition, making it possible to increase the dry content of the composition. The surface treatment composition can be seen both as a surface finish composition and as a coating color. The surface treatment composition according to the invention preferably comprises both dissolved starch and starch particles. Accordingly, the composition imparts sizing and coating properties to the treated paper or cardboard.
La sal es una sal de un metal multivalente, tal como una sal de metal divalente o trivalente, por ejemplo, sal de calcio, de magnesio o de aluminio, que se agrega. Se prefiere usar cloruro de calcio o cloruro de polialuminio. El uso de partículas que comprenden sales de metales multivalentes según la invención hace posible dosificar una concentración más alta de sales de metales multivalentes a una composición de aprestamiento o recubrimiento sin afectar negativamente a la reología de la composición. De esta manera, se puede mejorar la capacidad de impresión del papel o cartón con apresto o recubierto. Además, el uso de las partículas según la invención también reduce la concentración del anión libre de la sal multivalente, por ejemplo, un ion cloruro, en la composición por la cual se reduce el riesgo de corrosión.Salt is a multivalent metal salt, such as a divalent or trivalent metal salt, eg, calcium, magnesium or aluminum salt, which is added. It is preferred to use calcium chloride or polyaluminium chloride. The use of particles comprising multivalent metal salts according to the invention makes it possible to dose a higher concentration of multivalent metal salts to a primer or coating composition without adversely affecting the rheology of the composition. In this way, the printability of coated or coated paper or board can be improved. Furthermore, the use of the particles according to the invention also reduces the concentration of the free anion of the multivalent salt, for example, a chloride ion, in the composition by which the risk of corrosion is reduced.
La partícula de almidón está preferiblemente reticulada. Las partículas de almidón seco tienen preferiblemente un tamaño de entre 1-1000 pm, incluso más preferiblemente de entre 1-100 pm. Se prefiere que la partícula de almidón sea un gel de almidón reticulado. En ninguno o en un grado muy bajo de reticulación, el almidón se disuelve si se calienta una suspensión de almidón. A un mayor grado de reticulación, disminuye la cantidad de almidón que se disuelve. El almidón usado en la invención puede tener grados de reticulación muy diferentes. A partir de un grado relativamente bajo de reticulación, en el que aproximadamente el 10% en peso (en peso total de la composición) del almidón existe como partículas sólidas a una temperatura de aproximadamente 20 a 50°C, y el resto del almidón constituye un aglutinante en forma disuelta, a un alto grado de reticulación, donde aproximadamente el 100% del almidón existe como partículas sólidas en el intervalo de temperatura dado con anterioridad. Se prefiere que al menos el 15%, preferiblemente al menos el 20% en peso (en peso total de la composición) del contenido de almidón de la composición a aproximadamente 20 a 50°C esté constituido por partículas de almidón de acuerdo con la invención. Cabe señalar que lo que se acaba de decir no es contradictorio con la limitación de que más del 65% en peso (en peso total de la composición) del contenido de sólidos deben ser partículas de almidón, dado que los pigmentos sólidos de la composición están compuestos esencialmente solo de estas partículas de almidón o solo en cantidades muy pequeñas comprenden otros tipos de pigmentos. Independientemente del grado de reticulación, la composición también puede contener otros tipos de almidón soluble o algún polímero sintético, para obtener una cantidad adecuada de aglutinante y propiedades de imprimibilidad mejoradas. Los ejemplos de tales polímeros son acrilato de estireno, anhídrido de ácido maleico y estireno, alcohol polivinílico, polivinilpirrolidona, polivinilformamida. The starch particle is preferably crosslinked. The dry starch particles are preferably between 1-1000 pm, even more preferably between 1-100 pm. It is preferred that the starch particle be a crosslinked starch gel. At none or to a very low degree of crosslinking, the starch dissolves if a suspension of starch is heated. At a higher degree of crosslinking, the amount of starch that dissolves decreases. The starch used in the invention can have very different degrees of crosslinking. Starting with a relatively low degree of crosslinking, in which about 10% by weight (by total weight of the composition) of the starch exists as solid particles at a temperature of about 20 to 50 ° C, and the rest of the starch constitutes a binder in dissolved form, at a high degree of crosslinking, where approximately 100% of the starch exists as solid particles in the above given temperature range. It is preferred that at least 15%, preferably at least 20% by weight (by total weight of the composition) of the starch content of the composition at about 20 to 50 ° C is made up of starch particles according to the invention . It should be noted that what has just been said is not contradictory with the limitation that more than 65% by weight (in total weight of the composition) of the solids content must be starch particles, since the solid pigments of the composition are Composed essentially only of these starch particles or only in very small amounts comprise other types of pigments. Regardless of the degree of crosslinking, the composition may also contain other types of soluble starch or some synthetic polymer, to obtain an adequate amount of binder and improved printability properties. Examples of such polymers are styrene acrylate, styrene and maleic acid anhydride, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyvinylformamide.
El almidón también puede ser almidón fragmentado reticulado.The starch may also be crosslinked, fragmented starch.
El almidón se basa preferiblemente en patata, maíz, trigo, maíz ceroso, arroz o tapioca. El almidón puede ser no iónico o iónico, por ejemplo, aniónico, catiónico o anfótero.The starch is preferably based on potato, corn, wheat, waxy corn, rice, or tapioca. The starch can be nonionic or ionic, for example anionic, cationic or amphoteric.
Para mejorar aún más las propiedades del papel que se han mencionado anteriormente, por ejemplo, la imprimibilidad, el almidón puede modificarse de modo adicional. El almidón puede modificarse para actuar como catión activo, anión activo, anfótero o hidrófobo. El almidón catiónico reticulado puede reaccionar mejor con tintas a base de colorantes que es aniónico.To further improve the properties of the paper mentioned above, for example, printability, the starch can be further modified. The starch can be modified to act as an active cation, active anion, amphoteric, or hydrophobic. Crosslinked cationic starch can react better with dye-based inks that are anionic.
Preferiblemente, el almidón exhibe un grado de sustitución de 0,01 - 0,30 y aún más preferido, 0,02 - 0,20. Sin embargo, el almidón no cargado también puede funcionar de acuerdo con la invención.Preferably, the starch exhibits a degree of substitution of 0.01-0.30 and even more preferred 0.02-0.20. However, the uncharged starch can also function in accordance with the invention.
De acuerdo con un aspecto de la invención, la composición de tratamiento de superficie también puede comprender una cantidad menor de otros pigmentos en forma de partículas sólidas. Tales pigmentos pueden estar constituidos, por ejemplo, por carbonato de calcio, arcilla, dióxido de silicio y/u óxido de aluminio. Sin embargo, también es concebible, y en muchos casos preferible, que el contenido sólido de la composición esté esencialmente constituido solo por las partículas de almidón de la invención. La composición también puede comprender tensioactivos.In accordance with one aspect of the invention, the surface treatment composition may also comprise a minor amount of other pigments in the form of solid particles. Such pigments can consist, for example, of calcium carbonate, clay, silicon dioxide and / or aluminum oxide. However, it is also conceivable, and in many cases preferable, that the solid content of the composition is essentially constituted only by the starch particles of the invention. The composition can also comprise surfactants.
La composición también puede comprender un aditivo, preferiblemente un aditivo cargado que hace posible alterar la carga de la partícula de almidón de la manera deseada. El aditivo puede ser preferiblemente aniónico o anfótero. Mediante la adición del aditivo a la composición que comprende partículas de almidón, las partículas se modificarán. Por lo tanto, es posible modificar las partículas de almidón para hacerlas más estables, hacerlas más compatibles con las fibras o con otros componentes normalmente utilizados en la fabricación de papel. El aditivo puede ser preferiblemente carboximetilcelulosa (CMC), alcohol polivinílico, galactoglucomanano aniónico, un almidón iónico, ácido polifosfórico, alginato, ácido poliacrílico, proteína, poliacrilamida aniónica, sílice aniónica, alumbre de papel y ácido polimetacrílico.The composition may also comprise an additive, preferably a charged additive that makes it possible to alter the charge of the starch particle in the desired manner. The additive can preferably be anionic or amphoteric. By adding the additive to the composition comprising starch particles, the particles will be modified. Therefore, it is possible to modify the starch particles to make them more stable, to make them more compatible with the fibers or with other components normally used in the manufacture of paper. The additive may preferably be carboxymethyl cellulose (CMC), polyvinyl alcohol, anionic galactoglucomannan, an ionic starch, polyphosphoric acid, alginate, polyacrylic acid, protein, anionic polyacrylamide, paper alum, and polymethacrylic acid.
Además, la composición de acuerdo con la invención también mejora el brillo, la opacidad, el volumen, la suavidad de la superficie y la resistencia al aire de un papel o cartón con apresto o recubierto. Una razón para esto es que las partículas de almidón de la composición de tratamiento de superficie son amorfas y, de ese modo, tienen una superficie específica mucho más grande que los pigmentos convencionales. La alta superficie específica de la composición es probablemente también la razón de las propiedades de impresión mejoradas del papel cuando se utilizan impresoras de chorro de tinta, ya que se mejora la absorción de tinta en el papel debido a un mayor número de capilares que tienen un radio menor. Esta gran superficie también absorbe ventajosamente tinta de impresión en la impresión offset. Además, se ha observado que las partículas de almidón, incluso si no están gelatinizadas, exhiben una superficie ventajosamente pegajosa.Furthermore, the composition according to the invention also improves the gloss, opacity, volume, surface smoothness and air resistance of a coated or coated paper or board. One reason for this is that the starch particles in the surface treatment composition are amorphous and thus have a much larger specific surface area than conventional pigments. The high specific surface area of the composition is probably also the reason for the improved printing properties of the paper when using inkjet printers, since the absorption of ink in the paper is improved due to a greater number of capillaries that have a smaller radius. This large area also advantageously absorbs printing ink in offset printing. Furthermore, starch particles, even if not gelatinized, have been found to exhibit an advantageously tacky surface.
La invención se refiere, además, a un producto de papel o cartón que comprende la composición de tratamiento de superficie descrita con anterioridad. El papel o cartón es especialmente adecuado para imprimir con técnicas de impresión flexográfica o digital, como inyección de tinta, electrofotografía, tóner líquido o impresión electrostática. Una gran ventaja con la composición de acuerdo con la invención es que puede usarse tanto para tintas a base de colorantes como a base de pigmentos. Por ejemplo, es adecuado para productos impresos híbridos, en los que uno de los métodos de impresión se basa en tintas de inyección de tinta a base de agua pigmentada. Además, la invención también es aplicable para tintas híbridas, que aquí se refiere a tintas que contienen partículas de colorante y pigmento.The invention further relates to a paper or cardboard product comprising the above-described surface treatment composition. Paper or cardboard is especially suitable for printing with flexographic or digital printing techniques such as inkjet, electrophotography, liquid toner, or electrostatic printing. A great advantage with the composition according to the invention is that it can be used for both dye-based and pigment-based inks. For example, it is suitable for hybrid printed products, where one of the printing methods is based on pigmented water-based inkjet inks. Furthermore, the invention is also applicable for hybrid inks, which here refers to inks containing dye and pigment particles.
La adición de la composición de tratamiento de superficie a la superficie de un papel o cartón puede tener lugar de cualquier manera convencional. Es posible, por ejemplo, transferir la composición a la superficie mediante recubrimiento de varillas, recubrimiento de cuchillas, recubrimiento de fuente, recubrimiento por pulverización u otras técnicas de recubrimiento conocidas.The addition of the surface treatment composition to the surface of a paper or cardboard can take place in any conventional manner. For example, it is possible to transfer the composition to the surface by rod coating, knife coating, fountain coating, spray coating, or other known coating techniques.
La sal se puede incorporar en la partícula de almidón de varias maneras diferentes. La sal puede incorporarse en las partículas de almidón antes o después de la reticulación del almidón. Si se usa almidón fragmentado reticulado, la sal se puede incorporar antes o después de la fragmentación del almidón.Salt can be incorporated into the starch particle in several different ways. Salt can be incorporated into the starch particles before or after crosslinking the starch. If crosslinked fragmented starch is used, the salt can be incorporated before or after the starch fragmentation.
Es posible que las partículas de almidón reticulado, alternativamente, almidón fragmentado reticulado se puedan agregar a una solución que comprende sal disuelta. La partícula de almidón se hinchará en la solución y la sal disuelta es así absorbida y así incorporada por las partículas de almidón que forman las partículas de acuerdo con la invención.It is possible that the crosslinked starch particles, alternatively, crosslinked fragmented starch, may be added to a solution comprising dissolved salt. The starch particle will swell in the solution and the dissolved salt is thus absorbed and thus incorporated by the starch particles that form the particles according to the invention.
Otra posibilidad para la producción de partículas de almidón es que, durante la producción de almidón reticulado, la sal se puede agregar en estado líquido o sólido justo antes de la extrusora que se usa para la producción de almidón reticulado. Si es necesario, la presión y/o temperatura aumenta durante la extrusión. Another possibility for the production of starch particles is that, during the production of crosslinked starch, the salt can be added in a liquid or solid state just before the extruder which is used for the production of crosslinked starch. If necessary, the pressure and / or temperature increases during extrusion.
Una tercera forma de incorporar la sal en las partículas de almidón es agregar la sal a una suspensión de almidón y tratarla en un horno a chorro. En un horno a chorro, la temperatura y la presión se elevan agregando vapor directo al horno. De esta manera, se forman partículas de almidón que comprenden sal.A third way to incorporate the salt into the starch particles is to add the salt to a suspension of starch and treat it in a blast furnace. In a blast furnace, the temperature and pressure are raised by adding direct steam to the furnace. In this way, starch particles comprising salt are formed.
La invención puede usarse beneficiosamente para papeles de diferentes tipos, tales como papel para impresoras a chorro de tinta, papel para sobres, papel de copia, papel para impresoras láser u otros tipos de papel o cartón. También es posible agregar la composición a un material no fibroso, tal como una película de biopolímero preferiblemente ubicada en la superficie de un material fibroso.The invention can be beneficially used for papers of different types, such as paper for inkjet printers, envelope paper, copy paper, paper for laser printers, or other types of paper or cardboard. It is also possible to add the composition to a non-fibrous material, such as a biopolymer film preferably located on the surface of a fibrous material.
La invención no se limita a las realizaciones descritas, sino que puede variar dentro del alcance de las reivindicaciones. The invention is not limited to the described embodiments, but may vary within the scope of the claims.
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