ES2835870T3 - Método para controlar partículas hidrófobas en un entorno acuoso en la fabricación de papel o cartón - Google Patents
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Abstract
Método para disminuir partículas hidrófobas en entorno acuoso en la fabricación de papel o cartón, comprendiendo el método: - preparar una pasta acuosa que comprende material fibroso natural, - alimentar la pasta a una sección de tela metálica, en la que se forma una banda fibrosa al drenar el exceso de agua a través de una tela metálica, - añadir un producto químico de control al medio acuoso al menos en un punto de dosificación entre la preparación de la pasta y la salida de la banda de la sección de tela metálica, caracterizado porque las partículas hidrófobas están presentes en el entorno acuoso en el momento de la adición del producto químico de control, en el que el producto químico de control comprende ácido perfórmico como disolución de equilibrio y el producto químico de control se añade al menos en un punto de dosificación a la pasta acuosa, que tiene una consistencia de al menos el 3% en peso, en una cantidad tal que la dosis total de ácido perfórmico es de 0,2 - 2 kg/tonelada de pulpa seca.
Description
DESCRIPCIÓN
Método para controlar partículas hidrófobas en un entorno acuoso en la fabricación de papel o cartón
La invención se refiere a un método para controlar partículas hidrófobas en un entorno acuoso en la fabricación de papel, papel tisú o cartón según los preámbulos de la reivindicación independiente adjunta.
Puede producirse papel, papel tisú o cartón utilizando fibras vírgenes y/o fibras recicladas como materia prima. En cualquier caso, las partículas hidrófobas entran en el proceso de producción con las materias primas. Por ejemplo, las fibras vírgenes pueden comprender partículas de brea y las fibras recicladas pueden comprender restos de adhesivos, colas, cintas, etc. En consecuencia, existe una necesidad constante de controlar eficazmente las partículas hidrófobas en los procedimientos de fabricación de papel y cartón. Especialmente, existe la necesidad de controlar las partículas hidrófobas en la producción de tipos de papel livianos, como el papel tisú, donde el usuario final observa fácilmente los defectos en la calidad del producto final.
Las partículas hidrófobas pueden aglomerarse especialmente en el procedimiento de fabricación de papel tisú, lo que puede conducir a un aumento del tamaño de las partículas hidrófobas y provocar defectos en el producto final. Las partículas hidrófobas también pueden acumularse y/o depositarse sobre las superficies de proceso del aparato de producción. Esto puede causar problemas de funcionamiento y/o defectos adicionales en el producto final. Además, los consumidores son sensibles a los defectos en los tipos de papel tisú que se utilizan como papel tisú para higiene.
El documento US 5.914.006 da a conocer un procedimiento para controlar el depósito de impurezas adhesivas a partir de suspensiones de material de papel añadiendo a la pasta de papel suspensiones de desde el 0,001% hasta el 5,0% en peso basándose en el peso de la pasta de papel fibrosa, de productos de alquilación obtenidos por reacción de óxidos de alquileno con derivados de ácido carboxílico C10-22 o ácidos carboxílicos C10-22 que contienen grupos funcionales con al menos un grupo OH en la posición 9, 10, 13 ó 14.
El objeto de la presente invención es minimizar o incluso eliminar las desventajas existentes en la técnica anterior. Un objeto de la presente invención es proporcionar un método eficaz para controlar o reducir las partículas hidrófobas en la producción de papel, papel tisú o cartón, especialmente en la producción de papel tisú.
Estos objetos se logran mediante las características dadas a conocer en la reivindicación independiente y la invención se define por las características de la reivindicación independiente adjunta. Algunas realizaciones preferidas de la presente invención se presentan en las reivindicaciones dependientes.
Un método típico según la presente invención para disminuir, es decir, controlar, partículas hidrófobas en un entorno acuoso en la fabricación de papel o cartón se define en la reivindicación 1 y comprende, entre otras cosas:
- preparar una pasta acuosa que comprende material fibroso natural,
- alimentar la pasta a una sección de tela metálica, donde se forma una banda fibrosa al drenar el exceso de agua a través de una tela metálica,
- añadir un producto químico de control al entorno acuoso al menos en un punto de dosificación entre la preparación de la pasta y la salida de la banda desde la sección de tela metálica, por lo que
el producto químico de control comprende ácido perfórmico y se añade al menos en un punto de dosificación a la pasta acuosa, es decir, la pasta espesa, que tiene una consistencia de al menos el 3% en peso.
Ahora se ha encontrado que es posible controlar, es decir, disminuir, la aglomeración, acumulación y/o deposición de partículas hidrófobas en un entorno acuoso del procedimiento de fabricación de papel o cartón mediante la adición de ácido perfórmico al menos a una pasta espesa acuosa de fibras celulósicas naturales. Se observó inesperadamente que la adición de ácido perfórmico disminuyó tanto el tamaño como la cantidad de partículas hidrófobas en el entorno acuoso del procedimiento de fabricación de papel, papel tisú o cartón, por ejemplo aguas circulantes. Esta disminución de tamaño y cantidad tuvo un efecto positivo sobre la deposición hidrófoba en el procedimiento, que se redujo notablemente. El modo de interacción entre el ácido perfórmico y las partículas hidrófobas se desconoce en la actualidad, pero se asume, sin querer ceñirse a una teoría, que el ácido perfórmico se une o conecta con las partículas hidrófobas, lo que conduce a su atrapamiento o retención en la banda de fibra. De esta manera se reduce la cantidad de partículas hidrófobas libres en el entorno acuoso del procedimiento de fabricación de papel, papel tisú o cartón.
En el presente contexto, el término “partícula hidrófoba” se entiende como una partícula hidrófoba, a menudo en forma coloidal, que es insoluble en agua y entra en el proceso junto con las materias primas o los flujos de agua. Esto significa que las partículas hidrófobas están presentes en el entorno acuoso y/o en la pasta en el momento de la adición del producto químico de control que comprende ácido perfórmico. Las partículas hidrófobas están formadas por una mezcla de diversos compuestos y sustancias orgánicas y se originan en brea, adhesivos, ceras, resinas de resistencia en húmedo, tintas de impresión, aglutinantes orgánicos y plásticos. El término no incluye
partículas inorgánicas, o lodo hidrófobo o similar que se produce en el procedimiento de fabricación de papel o cartón por diversos microorganismos, tales como bacterias.
Después de la adición del producto químico de control que comprende ácido perfórmico al entorno acuoso, el ácido perfórmico contenido en el producto químico de control interacciona con las partículas hidrófobas libres presentes en el entorno acuoso. Esta interacción mejora la retención de las partículas hidrófobas en la banda fibrosa cuando se forma la banda, tal como se describió anteriormente. La retención de partículas hidrófobas reduce el número de partículas hidrófobas libres y disminuye los problemas de procesamiento causados por partículas hidrófobas, por ejemplo, la formación de depósitos.
El ácido perfórmico, CH2O3, se usa en la invención como disolución acuosa. Normalmente, el ácido perfórmico tiene una concentración de al menos el 10%, calculado como peso con respecto a volumen, normalmente de alrededor del 13,5%, calculado como peso con respecto a volumen. La disolución acuosa de ácido perfórmico se usa como disolución de equilibrio. Preferiblemente, el producto químico de control consiste en una disolución de equilibrio acuosa de ácido perfórmico.
Según una realización preferible de la invención, el ácido perfórmico se produce in situ y se conduce directamente al flujo de pasta espesa. Kemira Oyj, Finlandia, ha diseñado una unidad de preparación para ácido perfórmico, que es adecuada para su uso en la presente invención. Por tanto, el ácido perfórmico puede prepararse en las inmediaciones de la ubicación de proceso donde se añade a la pasta espesa. Esto garantiza la alta eficiencia química del ácido perfórmico. El ácido perfórmico se conduce a la ubicación de proceso a través de conexiones adecuadas y se alimenta en una ubicación de proceso deseada al menos a la pasta espesa mediante el uso de medios de alimentación adecuados.
La pasta acuosa que comprende material fibroso natural se prepara usando fibras celulósicas vírgenes y/o material de fibra celulósica reciclada. Según una realización de la invención, la pasta comprende fibras tanto de madera blanda como de madera dura. Por ejemplo, el material puede comprender fibras de madera blanda en una cantidad del 15 - 40% en peso, preferiblemente el 20 - 30% en peso, y fibras de madera dura en una cantidad del 60 - 85% en peso, preferiblemente el 70 - 80% en peso, calculado a partir de la cantidad total de fibras secas. El material de fibra usado puede ser pulpa químico-termomecánica blanqueada (BCTMP). Según una realización de la invención, el material fibroso natural comprende fibras celulósicas recicladas. En algunas realizaciones, la pasta puede comprender más del 50% en peso de fibras celulósicas recicladas o más del 75% en peso de fibras celulósicas recicladas. A veces, la pasta puede comprender el 100% en peso de fibras celulósicas recicladas, calculado a partir de la cantidad total de fibras secas.
El producto químico de control que comprende ácido perfórmico se añade a la pasta acuosa, es decir, la pasta espesa, que tiene una consistencia de al menos el 3% en peso, preferiblemente al menos el 3,3% en peso, más preferiblemente al menos el 3,5% en peso.
El ácido perfórmico añadido no proporciona una mejora significativa en el brillo de la pasta fibrosa. Por tanto, la función del ácido perfórmico no es mejorar el brillo de la pulpa sino interaccionar con las partículas hidrófobas presentes en la pasta fibrosa en el momento de la adición. El cambio de brillo suele ser inferior al 2% ISO, preferiblemente inferior al 1% ISO, medido según las normas ISO 3688, ISO 2470. El cambio de brillo es la diferencia entre el brillo de la pasta medido antes del tratamiento con ácido perfórmico y el brillo de la pasta medido después del tratamiento con ácido perfórmico.
El material preparado se alimenta a una sección de tela metálica, donde se forma una banda fibrosa drenando el exceso de agua a través de una tela metálica. La banda producida puede tener un gramaje de 11 - 45 g/m2, preferiblemente 13 - 20 g/m2, especialmente cuando la banda producida es una banda de papel tisú.
Según una realización preferida de la invención, el procedimiento de fabricación de papel es un procedimiento de papel tisú, que emplea una máquina de papel tisú, y en el que la banda fibrosa producida es una banda de papel tisú. En este caso, la banda se transfiere después de la formación de la banda a un solo cilindro grande calentado con vapor con una campana de aire caliente montada, en la que luego se seca. Preferiblemente, el método según la invención se usa para la producción de papel tisú para higiene, tal como papel tisú facial, papel tisú para el hogar o papel higiénico. El entorno acuoso en el procedimiento de fabricación de papel tisú puede tener un valor de pH en el intervalo de 7,0 - 8,2, preferiblemente 7,5 - 8,0. Esto significa que la adición del producto químico de control es adecuada para el entorno neutro del procedimiento. Preferiblemente, la pasta de fibra en la fabricación de papel tisú está libre de agentes de encolado internos, tales como encolado de resina y/o encolados neutros.
El producto químico de control que comprende ácido perfórmico puede añadirse al entorno acuoso en dos o más puntos de dosificación. Por ejemplo, el producto químico de control puede añadirse al entorno acuoso al menos en un punto de dosificación adicional entre la preparación de la pasta y la salida de la banda de la sección de tela metálica. Preferiblemente, el producto químico de control se añade en una pluralidad de puntos de dosificación. La adición del producto químico de control en dos o más puntos de dosificación garantiza que el ácido perfórmico interaccione eficazmente con las partículas hidrófobas, lo que en consecuencia garantiza su retención mejorada en la banda formada en las siguientes etapas de procedimiento.
Al menos el 40%, preferiblemente al menos el 45%, más preferiblemente al menos el 50% de la cantidad total del producto químico de control se añade a la pasta espesa, es decir, a la pasta acuosa que tiene una consistencia de al menos el 3% en peso, en uno o más puntos de dosificación. Según una realización preferible de la invención, el agua drenada a través de la tela metálica durante la formación de la banda se filtra y el producto químico de control, que comprende ácido perfórmico, se añade también al filtrado superclaro procedente de la filtración en uno o más puntos de dosificación. Puede añadirse al filtrado superclaro al menos el 5%, preferiblemente al menos el 10%, más preferiblemente al menos el 15% de la cantidad total del producto químico de control. Después de la adición del producto químico de control, el filtrado superclaro puede usarse para la preparación de una pasta espesa y/o para diluir la pasta espesa para dar una pasta fina. El producto químico de control que comprende ácido perfórmico interacciona con las partículas hidrófobas y cambia sus propiedades para que sean capturadas o retenidas eficazmente en la banda formada, lo que inhibe el enriquecimiento de las partículas hidrófobas en el entorno acuoso. Cuando se añade un producto químico de control que comprende ácido perfórmico al filtrado superclaro, el filtrado superclaro puede usarse como parte del agua para preparar y/o diluir el stock y como agua de lavado para mantener limpia la máquina de papel tisú.
Según una realización, el producto químico de control que comprende ácido perfórmico se añade tanto a la pasta espesa acuosa como al filtrado superclaro y la dosis para la pasta espesa es mayor que para el filtrado superclaro. Según una realización de la invención, el producto químico de control se añade en dos o más puntos de dosificación, por lo que al menos el 50% de la dosis total de ácido perfórmico se añade a la pasta espesa, es decir, la pasta acuosa tiene una consistencia de al menos el 3% en peso.
Según una realización de la invención, la cantidad de partículas hidrófobas en el entorno acuoso se monitoriza, de forma continua o a intervalos predeterminados, y la adición del producto químico de control se ajusta según la cantidad de partículas hidrófobas. Esto significa que, si se observa que la cantidad y/o el tamaño de las partículas hidrófobas en el procedimiento está aumentando, la cantidad de alimentación del producto químico de control se aumenta temporalmente para reducir la cantidad y/o el tamaño de las partículas hidrófobas en el proceso y el riesgo de acumulación de depósitos.
Según la invención, el producto químico de control, que comprende ácido perfórmico, se añade en una cantidad tal que la dosis total de ácido perfórmico es de 0,2 - 2 kg/tonelada de pulpa seca, preferiblemente 0,5 - 1,5 kg/tonelada de pulpa seca, más preferiblemente 0,7 - 0,9 kg/tonelada de pulpa seca. La dosis se administra como ácido perfórmico al 100%. La dosis total de ácido perfórmico es la suma de la cantidad de ácido perfórmico contenida en las dosificaciones de producto químico de control, que se aplican al entorno acuoso entre la preparación de la pasta y la salida de la banda de la sección de tela metálica, así como al filtrado superclaro. La cantidad añadida de ácido perfórmico es tan baja que no tiene ningún efecto significativo sobre, por ejemplo, el crecimiento de microorganismos. Esto significa que el ácido perfórmico no funciona, al menos principalmente, como biocida en el proceso.
También es posible añadir al menos un biocida, que es diferente del producto químico de control, a al menos una ubicación, que se selecciona del silo de la máquina, la caja de entrada, la tina de mezclado y la tina de papel roto. Son biocidas adecuados, por ejemplo, bis (tiocianato) de metileno, 2,2-dibromo-2-cianoacetamida, monocloramina, monometilhidantoína, glutaraldehído, isotiazaolinona, cloruro de didecildimetilamonio, 2-bromo-2-nitropropano-1,3-diol, derivados adecuados de los mismos y similares.
Sección experimental
En el siguiente ejemplo no limitativo se describe más detalladamente una realización de la invención
Ejemplo 1
Se llevó a cabo un ensayo en una fábrica de papel tisú utilizando una pasta que comprendía el 20% - 30% de madera dura y el 70% - 80% de madera blanda. Estaban presentes partículas hidrófobas en la circulación de agua de la fábrica de papel tisú. Su cantidad y tamaño medio de partícula se observaron mediante citometría de flujo usando colorante de fluorescencia selectiva para teñir las partículas hidrófobas.
El producto químico de control sometido a prueba fue una disolución de equilibrio de ácido perfórmico, ácido peracético y peróxido.
En el ensayo, el producto químico de control se añadió a la pasta espesa de la fábrica de papel tisú, así como al filtrado superclaro, al silo y al agua blanca de desbordamiento del silo. La dosis total de producto químico de control añadido fue de aproximadamente 4 kg/tonelada de pasta seca al comienzo del ensayo y luego la dosis se redujo gradualmente a aproximadamente 1,6 kg/tonelada de pasta seca.
Los resultados se muestran en la figura 1, que muestra el efecto de la adición del producto químico de control que comprende ácido perfórmico a la cantidad total de partículas hidrófobas en el circuito corto de la máquina de papel tisú. El inicio del producto químico de control se indica con una flecha. Puede observarse que la cantidad de partículas hidrófobas es menor y más estable que antes del inicio de la alimentación. Esto significa que las partículas hidrófobas del sistema son más fáciles de manejar y se reduce el riesgo de deposiciones.
Claims (14)
1. Método para disminuir partículas hidrófobas en entorno acuoso en la fabricación de papel o cartón, comprendiendo el método:
- preparar una pasta acuosa que comprende material fibroso natural,
- alimentar la pasta a una sección de tela metálica, en la que se forma una banda fibrosa al drenar el exceso de agua a través de una tela metálica,
- añadir un producto químico de control al medio acuoso al menos en un punto de dosificación entre la preparación de la pasta y la salida de la banda de la sección de tela metálica,
caracterizado porque
las partículas hidrófobas están presentes en el entorno acuoso en el momento de la adición del producto químico de control, en el que el producto químico de control comprende ácido perfórmico como disolución de equilibrio y el producto químico de control se añade al menos en un punto de dosificación a la pasta acuosa, que tiene una consistencia de al menos el 3% en peso, en una cantidad tal que la dosis total de ácido perfórmico es de 0,2 - 2 kg/tonelada de pulpa seca.
2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el producto químico de control que comprende ácido perfórmico se añade al entorno acuoso en dos o más puntos de dosificación.
3. Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque al menos el 40%, preferiblemente al menos el 45%, más preferiblemente al menos el 50%, de la cantidad total del producto químico de control se añade a la pasta acuosa que tiene una consistencia de al menos el 3% en peso, en uno o más puntos de dosificación.
4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 - 3, caracterizado por filtrar el agua drenada a través de la tela metálica y añadir un producto químico de control también al filtrado superclaro procedente de la filtración en uno o más puntos de dosificación.
5. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque al menos el 5%, preferiblemente al menos el 10%, más preferiblemente al menos el 15%, de la cantidad total del producto químico de control se añade al filtrado superclaro.
6. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 5, caracterizado por añadir un producto químico de control en una cantidad tal que la dosis total de ácido perfórmico es de 0,5 - 1,5 kg/tonelada de pulpa seca, más preferiblemente de 0,7 - 0,9 kg/tonelada de pulpa seca.
7. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 6, caracterizado por añadir un producto químico de control en dos o más puntos de dosificación, por lo que al menos el 50% de la dosis total de ácido perfórmico se añade a la pasta acuosa que tiene una consistencia de al menos el 3% en peso.
8. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 7, caracterizado porque el producto químico de control consiste en una disolución de equilibrio acuosa de ácido perfórmico.
9. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 8, caracterizado porque el procedimiento de fabricación de papel es un procedimiento de papel tisú y porque la banda fibrosa producida es una banda de papel tisú.
10. Método según la reivindicación 9, caracterizado porque el entorno acuoso tiene un valor de pH en el intervalo de 7,0 - 8,2, preferiblemente 7,5 - 8,0.
11. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 10, caracterizado porque la banda fibrosa producida tiene un gramaje de 11 - 45 g/m2, preferiblemente 13 - 20 g/m2.
12. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 11, caracterizado porque el material fibroso natural comprende fibras celulósicas recicladas.
13. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 12, caracterizado porque se monitoriza la cantidad de partículas hidrófobas en el entorno acuoso, y se ajusta la adición del producto químico de control según la cantidad monitorizada de partículas hidrófobas.
14. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 13, caracterizado por añadir al menos un biocida, que es diferente del producto químico de control, a al menos una ubicación, que se selecciona del silo de la máquina, la caja de entrada, la tina de mezclado y la tina de papel roto.
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