ES2898502T3

ES2898502T3 - Métodos y composiciones para mejorar el encolado en el proceso de fabricación de papel

Info

Publication number: ES2898502T3
Application number: ES17790174T
Authority: ES
Inventors: William Johnson; Bradley Benz
Original assignee: Ecolab USA Inc
Current assignee: Ecolab USA Inc
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2017-04-24
Publication date: 2022-03-07
Anticipated expiration: 2037-04-24
Also published as: EP3449057A4; EP3449057B1; JP2019515149A; JP7110114B2; WO2017189401A1; EP3449057A1; US20170306564A1; BR112018071694B1; BR112018071694A2; US10006171B2; CN109072564A

Abstract

Un método de encolado de papel producido mediante un proceso de fabricación de papel, el método comprende: añadir un potenciador de encolado a una materia prima de fibras de un proceso de fabricación de papel en o antes de una caja de entrada del proceso de fabricación de papel, en donde el potenciador de encolado es un copolímero de dialilamina (DAA) y acrilamida (AcAm); añadir un agente de encolado emulsionado a la materia prima de fibras, en donde el agente de encolado emulsionado comprende un agente de encolado que se selecciona del grupo que consiste en un dímero de alquil ceteno, un anhídrido alquenil succínico y cualquier combinación de estos, emulsionado con un polímero emulsionante que comprende al menos un monómero que contiene una amina primaria o secundaria, en donde el polímero emulsionante comprende un copolímero de DAA y AcAm, y el agente de encolado emulsionado se añade en o antes de la caja de entrada y: después del potenciador de encolado, en donde el agente de encolado emulsionado se añade antes o después del tamizado en el proceso de fabricación de papel; antes del potenciador de encolado, en donde el agente de encolado emulsionado se añade antes o después del tamizado y el agente de encolado emulsionado se añade después del tamizado; o antes, después o simultáneamente con el potenciador de encolado, en donde tanto el potenciador de encolado como el agente de encolado emulsionado se añaden después del tamizado; y fabricar un producto de papel a partir de la materia prima de fibras de acuerdo con un proceso de fabricación de papel, en donde el agente de encolado emulsionado se añade en una tasa de dosificación de 0,2 kg (0,5 lb) a 9,1 kg (20 lb) del agente de encolado emulsionado por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca, y el potenciador de encolado se añade a una tasa de dosificación de 0,2 kg (0,5 lb) a 15,9 kg (35 lb) del potenciador de encolado por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca; y en donde el agente de encolado emulsionado comprende de 0,01 por ciento en peso a 40 por ciento en peso del agente de encolado y de 0,001 por ciento en peso a 20 por ciento en peso del polímero emulsionante.

Description

DESCRIPCIÓN

Métodos y composiciones para mejorar el encolado en el proceso de fabricación de papel

Campo técnico

La presente descripción se refiere a un método para el encolado de papel.

Antecedentes

En la industria de la fabricación de papel, el "encolado" consiste en tratar el papel para darle resistencia a la penetración de líquidos (particularmente agua) o vapores. El encolado también se emplea para mejorar la retención de la tinta. Impartir tal resistencia a la penetración de líquidos hidrófilos (normalmente agua) es una propiedad importante del papel, tanto en el proceso de fabricación de papel como en el producto final. Los agentes de encolado se usan en el proceso de fabricación de papel para aumentar la resistencia de la fibra de madera a la penetración de líquidos. La resistencia a la absorción de líquidos es deseable cuando el producto de papel se moja intencionalmente durante un proceso de conversión (tales como la impresión o el laminado) o se moja accidentalmente (envases de embalaje o periódicos).

Generalmente, la resistencia a la penetración del agua se logra mediante la introducción de un agente de encolado en el extremo húmedo del proceso de fabricación de papel. Un agente de encolado común es el anhídrido alquenil succínico (ASA). El ASA es un agente de encolado interno, que se usa comúnmente para tratar las fibras en el proceso de fabricación de papel, al hacerlas más hidrófobas. El encolado interno se refiere al tratamiento de las fibras de madera antes de formar una red húmeda. El ASA es un aceite insoluble en agua que es esencialmente no iónico. Por lo tanto, el ASA debe emulsionarse antes de añadirse al proceso de fabricación de papel. La emulsión de ASA produce una emulsión de aceite en agua y también cationiza las gotas de la emulsión de ASA. Cationizar las gotas de ASA ayuda a promover la estabilidad de la emulsión y ayuda a la retención de ASA. Los emulsionantes catiónicos comunes para el ASA incluyen almidones derivatizados y polímeros sintéticos a base de acrilamida. La aplicación de agentes de encolado implica numerosas consideraciones. Por ejemplo, la medida en que un papel se debilita por el rehumedecimiento en la prensa encoladora durante la producción está influenciado por su grado de encolado. Además, un alto nivel de encolado interno de una hoja contribuye a la estabilidad estructural de la hoja en entornos donde la hoja puede entrar en contacto con un líquido. El envasado de bebidas y alimentos son ejemplos típicos del uso de productos de cartón y papel en los que es conveniente un alto nivel de encolado.

Un inconveniente de usar el ASA como material de encolado es que el ASA no es soluble en agua y típicamente debe suspenderse uniformemente en la pulpa como una emulsión para que el ASA pueda hacer un contacto adecuado con las fibras celulósicas y generar el efecto deseado en el producto final. Se han realizado esfuerzos para abordar el desempeño de ASA. Sin embargo, los métodos convencionales pueden tener problemas con respecto a la vida útil, la estabilidad de la emulsión y el uso del equipo.

A pesar de las tecnologías disponibles, existe la necesidad de mejorar o aumentar el rendimiento y la eficiencia del encolado en los procesos de producción de papel. También existe una necesidad industrial en curso en la industria de la fabricación de papel de desarrollar formulaciones y métodos de encolado que mejoren el encolado del papel y el cartón y proporcionen mejoras al proceso de fabricación de papel.

La técnica descrita en esta sección no pretende constituir una admisión de que cualquier patente, publicación u otra información a la que se hace referencia en la presente descripción es "técnica anterior" con respecto a esta invención, a menos que se designe específicamente como tal. Además, esta sección no debe interpretarse en el sentido de que se ha realizado una búsqueda o que no existe otra información pertinente según se define en 37 CFR § 1.56(a).

Resumen

La presente descripción se refiere a los métodos y las composiciones para mejorar los tratamientos de encolado en un proceso de fabricación de papel. La invención está definida por las reivindicaciones. Sorprendentemente, el rendimiento de encolado de ASA emulsionado se mejora cuando se combina con una química a base de aminas, en donde ambos se añaden, por separado o simultáneamente, a un extremo húmedo del proceso de fabricación de papel. La combinación de la química a base de aminas con la emulsión de encolado también tiene la capacidad de mejorar las propiedades de resistencia del papel/cartón.

En al menos una modalidad, la descripción incluye un método de encolado de papel producido mediante un proceso de fabricación de papel. El método comprende añadir, por separado o simultáneamente, cada uno de un agente de encolado emulsionado y un potenciador del agente de encolado a una materia prima de fibras de un proceso de fabricación de papel. Cada uno se añade en, o antes de, una caja de entrada del proceso de fabricación de papel. El agente de encolado se emulsiona con un emulsionante que comprende un polímero emulsionante que comprende al menos un monómero que contiene una amina primaria o secundaria. El potenciador del agente de encolado es un copolímero de dialilamina (DAA) y acrilamida (AcAm). El polímero del potenciador del agente de encolado es un copolímero que comprende monómeros de dialilamina (dAa ). El polímero emulsionante comprende un copolímero de DAA y AcAm.

En al menos algunas modalidades, tanto el agente de encolado como el potenciador del agente de encolado se añaden a la materia prima del material grueso. En algunas modalidades, tanto el agente de encolado como el potenciador del agente de encolado se añaden a la materia prima de fibras de material fino. En otras modalidades más, el potenciador del agente de encolado se añade a la materia prima de fibras, el material fino o grueso, y el agente de encolado se añade a la materia prima de material fino. En estas y otras modalidades, el agente de encolado y el potenciador del agente de encolado se añaden por separado o juntos. Cada uno se añade en, o antes de, la caja de entrada del proceso de fabricación de papel.

En al menos algunas modalidades, el agente de encolado emulsionado se añade al flujo de materia prima de material fino de la materia prima de fibras y el potenciador del agente de encolado se añade al flujo de materia prima gruesa y/o fina, cada uno añadido en o antes de la caja de entrada. En estas y otras modalidades, el agente de encolado emulsionado puede añadirse antes o después del tamizado en el proceso de fabricación de papel, antes del potenciador de encolado, en donde el agente de encolado emulsionado se añade antes o después del tamizado y el agente de encolado se añade después del tamizado, o antes, después o simultáneamente con el potenciador de encolado, en donde tanto el potenciador de encolado como el agente de encolado emulsionado se añaden después del tamizado.

En al menos una modalidad, el potenciador de encolado se añade al flujo de materia prima de material fino antes o después del tamizado en el proceso de fabricación de papel. En al menos una modalidad, el agente de encolado emulsionado y el potenciador de encolado se añaden además simultáneamente, o en sucesión inmediata, al flujo de materia prima de material fino después del tamizado en el proceso de fabricación de papel. En estas y otras modalidades, el agente de encolado emulsionado y el potenciador de encolado pueden añadirse simultáneamente a través de un conducto común o conductos separados.

En al menos una modalidad, la descripción incluye un método de encolado de papel producido mediante un proceso de fabricación de papel que comprende añadir un agente de encolado emulsionado a una materia prima de fibras de un proceso de fabricación de papel. En esta y otras modalidades, el agente de encolado se emulsiona con un emulsionante que comprende un polímero emulsionante que comprende monómeros de DAA. En estas y otras modalidades, el polímero emulsionante es un copolímero que tiene de 1 a 60 % en moles de DAA. En al menos algunas modalidades, el agente de encolado emulsionado se añade en o antes de una caja de entrada del proceso de fabricación de papel y, en modalidades adicionales, a la materia prima de material fino.

En las modalidades anteriores y en otras, el potenciador de encolado puede comprender un copolímero de DAA y al menos un 1 % de acrilamida (AcAm), metacrilamida o una mezcla de estas; un polímero cuaternario de dimetilaminoetilmetacrilato - cloruro de metilo; poliacrilamida glioxalada; dispersión acuosa de carbohidratos; o las mezclas de estos. En al menos algunas modalidades, el potenciador de encolado comprende un copolímero de dialilamina y acrilamida (DAA/AcAm).

En estas y otras modalidades, el agente de encolado puede comprender varios agentes de encolado adecuados, que incluyen un dímero de alquil ceteno (AKD), ASA o las mezclas de estos. El agente de encolado se emulsiona con un emulsionante y el emulsionante comprende un polímero que comprende al menos un monómero que contiene una amina primaria o secundaria. En al menos algunas modalidades, el agente de encolado es ASA emulsionado en un polímero que comprende al menos un monómero que contiene una amina primaria o secundaria. En estas y otras modalidades, el agente de encolado emulsionado puede comprender una emulsión de aceite en agua. En al menos algunas modalidades, la emulsión de aceite en agua comprende un agente de encolado, tal como un ASA, y un emulsionante. El emulsionante es un polímero que comprende de 1 a 60 % en moles de al menos un monómero de vinilo o alilo que contiene amina, y el resto del polímero comprende un monómero no iónico que se selecciona del grupo que consiste en 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 vinílico y cualquier combinación de estos. En algunas modalidades, el polímero comprende de 10 a 60 % en moles de al menos un monómero de vinilo o alilo que contiene amina.

En modalidades adicionales, el polímero del emulsionante comprende un copolímero de DAA y al menos un 1 % de AcAm, metacrilamida o una mezcla de estos; un polímero cuaternario de dimetilaminoetilmetacrilato - cloruro de metilo; poliacrilamida glioxalada; una dispersión acuosa de carbohidratos, como almidón; o cualquier mezcla de estos. En al menos algunas modalidades, el polímero del emulsionante comprende un copolímero de DAA y AcAm. En al menos una modalidad, el emulsionante comprende un polímero que comprende monómeros de DAA combinados con almidón.

En al menos algunas modalidades, el agente de encolado emulsionado comprende de 0,01 % en peso a 40 % en peso del agente de encolado. En algunas modalidades, el agente de encolado emulsionado comprende del 0,001 % en peso al 20 % en peso del emulsionante. En otras modalidades más, el agente de encolado emulsionado comprende del 8 al 12 % en peso del agente de encolado y del 1 al 5 % en peso del emulsionante. En estas y otras modalidades, como ejemplo, el agente de encolado puede ser ASA y el emulsionante puede ser un copolímero de DAA y AcAm.

En estas y otras modalidades, el copolímero o el polímero emulsionante del agente de encolado emulsionado puede tener un % en moles de DAA que varía de aproximadamente 1 a aproximadamente 99 %. En algunas modalidades, el copolímero o el polímero emulsionante del agente de encolado emulsionado comprende de aproximadamente 1 a 60 % en moles de DAA y, en algunas modalidades, de 10 a 40 % en moles de DAA.

En estas y otras modalidades, el agente de encolado emulsionado puede tener un tamaño de partícula de la emulsión que varía de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 10 micrómetros.

En estas y otras modalidades, el potenciador de encolado puede añadirse al flujo de materia prima a una tasa de dosificación de 0,2 kg (0,51 libras) a 15,9 kg (35 libras) del potenciador de encolado por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca. En modalidades adicionales, el potenciador de encolado se añade a una tasa de dosificación de 0,4 kg (1 libra) a 9 kg (20 libras) del potenciador de encolado por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca. En otras modalidades más, el potenciador de encolado se añade a una tasa de dosificación de 0,9 kg (2,0 libras) a 5,7 kg (12,5 libras) del potenciador de encolado por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca.

El agente de encolado emulsionado se añade al flujo de materia prima a una tasa de dosificación de 0,2 kg (0,5 libras) a 9,1 kg (20 libras) del agente de encolado emulsionado por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca. En algunas modalidades, la adición del agente de encolado emulsionado se realiza a una tasa de dosificación de 0,2 kg (0,5 libras) a 4,6 kg (10 libras) del agente de encolado emulsionado por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca.

En estas y otras modalidades, el método puede comprender la adición de un agente catiónico al proceso de fabricación de papel, en donde el agente catiónico se selecciona del grupo que consiste en alumbre, cloruro de aluminio, cloruro de polialuminio, aminas grasas de cadena larga, aluminato de sodio, poliacrilamida sustituida, sulfato crómico, resinas termoendurecibles catiónicas, un polímero de poliamida, un derivado de almidón que contiene amina y cualquier combinación de estos.

En estas y otras modalidades, el método comprende además fabricar un producto de papel a partir de la materia prima de acuerdo con un proceso de fabricación de papel. El agente de encolado emulsionado y el potenciador de encolado se añaden en una cantidad suficiente para encolar el producto de papel y el producto de papel exhibe una mayor resistencia a la penetración de fluidos, que incluyen líquidos y gases, sobre el uso del agente de encolado emulsionado sin el potenciador de encolado.

En al menos una modalidad, la descripción incluye un método de encolado de papel durante el proceso de fabricación de papel. El método comprende añadir una emulsión de aceite en agua al proceso de fabricación de papel en una cantidad suficiente para encolar el papel. El método también comprende añadir, después del tamizado y en, o antes de, una caja de entrada en el proceso de fabricación de papel, un potenciador de encolado al proceso de fabricación de papel en una cantidad suficiente para mejorar la emulsión de aceite en agua en el encolado del papel. En algunas modalidades, la emulsión de aceite en agua comprende el ASA emulsionado con un copolímero que consiste en DAA y AcAm. El potenciador de encolado puede comprender al menos un monómero que contiene una amina primaria o secundaria. En algunas modalidades, el potenciador de encolado comprende un copolímero de DAA y AcAm.

La presente descripción también se refiere al uso de una emulsión de aceite en agua y un potenciador de encolado en un método de encolado de papel. La emulsión de aceite en agua comprende un anhídrido alquenil succínico emulsionado con un copolímero que comprende (o consiste en) dialilamina y acrilamida. El potenciador de encolado comprende al menos un monómero que contiene una amina primaria o secundaria. La emulsión de aceite en agua se añade al proceso de fabricación de papel en una cantidad suficiente para encolar el papel. El potenciador de encolado puede añadirse después del tamizado y en, o antes de, una caja de entrada, en una cantidad suficiente para mejorar la emulsión de aceite en agua en el encolado del papel.

El resumen anterior de varios aspectos de la descripción no pretende describir cada aspecto ilustrado o cada implementación de la descripción. Aunque se describen múltiples modalidades, aún otras características, modalidades y ventajas de la presente invención serán evidentes para los expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada, que muestra y describe las modalidades ilustrativas de la invención. Por consiguiente, la descripción debe considerarse de naturaleza ilustrativa y no restrictiva.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describe una descripción detallada de la invención con referencia específica a las figuras en los que:

La Figura 1 es un esquema de una máquina de papel y de extremo húmedo de un proceso típico de fabricación de papel;

La Figura 2 es un gráfico que muestra los resultados de una prueba de Cobb; y

Las Figuras 3 - 5 son gráficos que muestran comparaciones de muestras en las pruebas de encolado Hércules. Para los propósitos de esta descripción, los números de referencia similares en las figuras se referirán a características similares, a menos que se indique lo contrario. Los dibujos son solo una ejemplificación de los principios de la descripción y no pretenden limitar la descripción a las modalidades particulares ilustradas.

Descripción detallada

Los inventores han descubierto que el empleo de la combinación de una emulsión, que puede ser una emulsión de aceite en agua, que comprende un agente de encolado, tal como ASA, emulsionado con un polímero que contiene amina, tales como los copolímeros de DAA o DAA-AcAm, y un potenciador del agente de encolado, que, en algunas modalidades, comprende un polímero que contiene amina, tal como un copolímero DAA-AcAm, en el proceso de fabricación de papel proporciona sorprendentemente mejoras sobresalientes en el rendimiento del encolado sin afectar significativamente los parámetros de distribución del tamaño de partícula.

A menos que se defina de cualquier otra manera en la presente descripción, todos los términos técnicos y científicos usados en la presente descripción tienen el mismo significado que entiende comúnmente un experto en la técnica. En caso de conflicto, prevalecerá el presente documento, incluidas las definiciones. Las siguientes definiciones se proporcionan para determinar cómo se deben interpretar los términos usados en esta solicitud. La organización de las definiciones es solo por conveniencia y no se pretende limitar ninguna de las definiciones a ninguna categoría en particular.

"AKD" se refiere a un dímero de alquil ceteno, que es un agente de encolado sintético en la forma de una dispersión acuosa de partículas céreas, útil para la adición del extremo húmedo.

"ASA" se refiere a un anhídrido alquenil succínico, un agente de encolado sintético que normalmente se emulsiona con almidón catiónico justo antes de la adición al extremo húmedo de una máquina de papel.

"Polímero que contiene amina" se usa indistintamente en la presente descripción con la frase "un polímero que comprende al menos un monómero que contiene amina primaria o secundaria".

El "sistema de flujo de aproximación" se refiere al flujo de material desde la bomba de ventilador a la caja de entrada.

"Arcón" se refiere a un recipiente equipado con un dispositivo de agitación para almacenar, recolectar, mezclar, combinar y/o el tratamiento químico de la suspensión de pulpa. El arcón puede ser horizontal y/o vertical. Las torres son un tipo especial de arcón que se usa generalmente en una planta de blanqueo para proporcionar tiempo de retención y para proporcionar un flujo hacia abajo/hacia arriba de la pulpa.

"Curado" se refiere a las reacciones de determinados agentes de encolado y agentes de resistencia en húmedo que se producen durante el secado del papel.

"Deshidratación" se refiere a la eliminación de agua en un proceso de fabricación de papel. Las técnicas de deshidratación se aplican típicamente a cada una de las secciones principales de una máquina de papel, que típicamente consisten en una sección de formación, una sección de prensa y una sección de secado. En la deshidratación de la sección de formación, las fibras presentes en la pulpa diluida y la suspensión acuosa forman la red de papel y la deshidratación puede producirse mediante drenaje por gravedad y succión aplicada debajo del tejido de formación. En la deshidratación de la sección de prensa, la deshidratación puede ocurrir mediante la eliminación de agua adicional por la presión mecánica aplicada a través de los puntos de contacto de una serie de prensas o rodillos giratorios, y la red húmeda se consolida en esta sección. La deshidratación se produce a través de la evaporación a medida que se desarrolla la unión entre fibras cuando el papel entra en contacto con una serie de cilindros calentados con vapor en la sección de secado.

"Bomba de ventilador" o "bomba de material" se refiere a una bomba de caudal alto y cabezal bajo que se usa para bombear el material diluido a la caja de entrada de la máquina de papel. Se puede equipar una bomba de ventilador para recibir y diluir la materia prima de material grueso con agua blanca y enviar la materia prima de material fino a la caja de entrada.

"Difuminado" se refiere a la tendencia de la tinta a extenderse en un patrón irregular debido a la mecha y/o un nivel insuficiente de agentes de encolado en el papel.

"Materia prima de fibras" se refiere a una mezcla de fibras, agua y otros materiales, que pueden incluir, pero no se limitan a, pigmentos, tintes y rellenos, que se alimentan al extremo húmedo de la máquina de papel.

El "encolado fugitivo" se refiere a la tendencia de determinadas muestras de papel a perder temporalmente sus propiedades resistentes al agua.

El "encolado duro" se refiere a la fuerte resistencia del papel a la penetración del agua u otro fluido durante un período de tiempo prolongado.

"Caja de entrada", también conocida como "caja de flujo" o "caja de pecho", se refiere a la parte de una máquina de papel de un proceso de fabricación de papel cuya función principal es entregar una dispersión uniforme de fibras en agua a la velocidad adecuada a través de la apertura a la línea de llegada de la máquina de papel. La caja de entrada se coloca después del tamiz a presión en un proceso de fabricación de papel.

"Hidrolizado" se refiere al producto de degradación de un agente de encolado reactivo, que conduce a una disminución neta de la eficiencia y posibles problemas de depósito.

"Sustancia interferente" se refiere a algo en la mezcla acuosa que interfiere con la función de los aditivos para la fabricación de papel, tales como aditivos de retención, agentes de encolado, agentes de resistencia, etc.

"Arcón de la máquina" se refiere a un recipiente o punto en un proceso de fabricación de papel que contiene pulpa de material grueso. El arcón de la máquina es generalmente el último arcón o tanque grande que contiene la pulpa de material grueso antes de que se diluya para formar la materia prima de material fino y luego se convierta en papel.

La "cola reactiva" se refiere a un agente de encolado, como ASA o AKD, que experimenta una reacción covalente cuando se calienta en la presencia de fibras.

"Papel" y "hoja" se usan indistintamente para significar un producto intermedio o producto de un proceso de fabricación de papel elaborado a partir de una materia prima celulósica acuosa de fabricación de papel (opcionalmente, con rellenos minerales, tales como carbonatos de calcio, arcillas, etc.) que se ha formado en una capa. En dependencia del contexto, el papel o la hoja podrían significar un producto intermedio o un producto de un proceso de fabricación de papel.

"Polímero" significa homopolímero, copolímero o cualquier composición química orgánica formada por unidades "mero" repetidas unidas, a menos que el contexto particular aclare que se pretende una especie.

"Tamiz a presión" o "tamiz" se refiere a dispositivos en un proceso de fabricación de papel que se usan para eliminar partículas sólidas grandes, tales como haces de fibras y escamas del material. El tamiz a presión se coloca justo antes de la caja de entrada de un proceso de fabricación de papel.

El "encolado" se refiere al tratamiento del papel que le confiere resistencia a la penetración de fluidos, que incluyen líquidos (particularmente agua) y gases/vapores. El encolado mejora la retención de la tinta. El encolado también reduce la capacidad de absorción de agua del papel y, por lo tanto, genera la condición para la escritura con tinta. El papel encolado también se usa para muchos otros fines (tales como impresión, revestimiento, encolado, etc.) y los agentes de encolado deben cumplir una amplia gama de tareas. Por ejemplo, controlan la absorción de agua y aumentan la capacidad de retener el agua y la tinta (resistencia a la picadura).

"Prensa de encolado" se refiere a un equipo, normalmente incluido como parte de una máquina de fabricación de papel, para aplicar una solución a la superficie del papel justo después de que se haya secado por primera vez, generalmente por medio de un charco y un punto de contacto entre los rollos o por la dosificación de la solución en un rollo de goma. Normalmente, la solución contiene agentes de encolado, que incluyen resinas, pegamento o almidón, y se aplica para alterar las características del papel.

La "reversión de encolado" se refiere a la tendencia de determinados tipos de papel encolado a perder gradualmente su naturaleza resistente al agua.

El "encolado interno" se refiere al tratamiento de la suspensión de fibras para que el papel resista los fluidos.

El "encolado de la superficie" se refiere a la adición de una película de solución de almidón u otro material en la superficie del papel.

"Encolado superficial" se refiere al papel que se ha tratado con almidón u otro material de encolado en la prensa encoladora de la máquina de papel. Este término se usa indistintamente con el término "encolado de la tina", aunque el encolado de la tina se refiere más correctamente al encolado de la superficie aplicado como una operación separada donde el papel se sumerge en una tina de cola (almidón o pegamento), después de lo cual pasa entre rollos exprimidores y se seca al aire.

"Material" se refiere a la pulpa después de un tratamiento mecánico (refinado o batido) y/o químico (encolado, carga, teñido, etc.) en el proceso de fabricación del papel.

"Flujo de material" se refiere a la corriente o trayectoria del material desde el arcón de la máquina hasta la caja de entrada.

"Caja de almacenamiento" o "caja de mezcla" se refiere a un arcón en el que la pulpa extraída de un arcón de la máquina puede mezclarse o combinarse con otras pulpas. La caja de almacenamiento se encuentra después del arcón de la máquina y antes del arcón de aguas blancas en un proceso de fabricación de papel.

"Materia prima de material grueso " se refiere a la materia prima de fibras antes de la dilución y típicamente es una mezcla de pulpa de fabricación de papel y otros materiales con una consistencia típica de aproximadamente 2 a 5 %.

"Materia prima de material fino" se refiere a la materia prima de fibras después de haberse diluido con agua blanca y es típicamente una mezcla de pulpa de fabricación de papel y otros materiales, después de haberse diluido con agua blanca. La materia prima de material grueso se diluye para formar la materia prima de material fino.

"Operaciones del extremo húmedo" o "extremo húmedo" se refieren generalmente a las partes de un proceso de fabricación de papel entre la fabricación de la pulpa (o blanqueo) y el prensado en húmedo del papel. Por lo general, incluye la sección del proceso de fabricación de papel que involucra la suspensión de fibras, los rellenos y otros aditivos químicos. También puede incluir la caja de entrada, la línea de llegada de formación y las secciones de prensa húmeda donde la hoja se forma a partir de la materia prima de material y la mayor parte del agua se elimina antes de ingresar a la sección de secado.

"Agua blanca" se refiere al filtrado o al agua de proceso que se usa en el extremo húmedo de la máquina de papel o el proceso de fabricación de papel para diluir la materia prima de material grueso para formar la materia prima de material fino. El agua blanca se elimina de la materia prima durante la formación de la hoja y puede reciclarse. El agua blanca se combina y diluye con la materia prima de material grueso después del arcón de la máquina y en, o antes de, una bomba de ventilador.

"Arcón de agua blanca" se refiere a un arcón, tanque o punto en un proceso de fabricación de papel que recibe, y puede mezclar, la materia prima de material grueso con el agua blanca para formar la materia prima de material fino, o que recibe la materia prima de material fino después de que se diluye a partir de la materia prima de material grueso. Puede ubicarse un arcón de agua blanca después del arcón de la máquina y la caja de almacenamiento, antes de una bomba de ventilador.

"Sistema de agua blanca" se refiere al circuito de flujo de agua blanca de la máquina de papel e incluye tuberías, tanques de almacenamiento, equipo de limpieza, agua de la sección de formación y alimentación de retorno.

En el caso de que las definiciones anteriores o una descripción indicada en otra parte de esta solicitud sean inconsistentes con un significado (explícito o implícito) que se usa comúnmente, en un diccionario o en una fuente, se entiende que la solicitud y los términos de la reivindicación en particular deben interpretarse de acuerdo con la definición o la descripción en esta solicitud, y no de acuerdo con la definición común, la definición del diccionario. A la luz de lo anterior, en el caso de que un término solo se pueda entender si es interpretado por un diccionario, si el término está definido por la Enciclopedia Kirk-Othmer de Tecnología Química, 5ta Edición, (2005), (Publicado por Wiley, John & Sons, Inc.) esta definición controlará cómo se definirá el término en las reivindicaciones. Todas las estructuras químicas ilustradas también incluyen todas las posibles alternativas de estereoisómeros.

Si bien la invención es susceptible de modalidad en muchas formas diferentes, esta descripción describirá varias modalidades de la invención con el entendimiento de que la presente descripción debe considerarse como una ejemplificación de los principios de la invención y no pretende limitar el aspecto general de la invención a las modalidades ilustradas.

En al menos algunas modalidades de la presente descripción, se añade una combinación de agente de encolado emulsionado y potenciador del agente de encolado a la materia prima de fibras de un proceso de fabricación de papel en una cantidad suficiente para encolar el producto de papel. El producto de papel resultante exhibe una mayor resistencia a la penetración de fluidos, líquidos o gases en comparación con el uso del agente de encolado emulsionado sin el potenciador de encolado. En al menos algunas modalidades, el agente de encolado emulsionado es AAS emulsionado en un polímero que comprende al menos un monómero que contiene una amina primaria o secundaria y el potenciador del agente de encolado que comprende un polímero que comprende al menos un monómero que contiene una amina primaria o secundaria y produce una confirmación mejorada y la retención del ASA.

Extremo húmedo del proceso de fabricación de papel

Refiriéndonos ahora a la Figura 1, se muestra un esquema de un extremo húmedo y una máquina de papel de un proceso típico de fabricación de papel (10). Los procesos y los equipos de fabricación de papel, los productos químicos y los protocolos de proceso se conocen bien por los expertos en la técnica. Algunos procesos pueden diferir en etapas y orden sin afectar los conceptos novedosos de la presente invención. El esquema de la Figura 1 se muestra con fines ilustrativos y de referencia y no debe verse como una limitación del alcance de la presente invención en la presente descripción a la disposición específica mostrada.

De corriente arriba a corriente abajo del flujo de material en un proceso de fabricación de papel, el extremo húmedo comprende un arcón de la máquina (12), en donde se recoge el material de pulpa refinada y se prepara para la mezcla y la incorporación de los aditivos químicos. La mezcla puede hacerse antes o dentro del arcón de la máquina (12). A los efectos de la presente descripción, desde este punto en adelante hasta la caja de entrada, el material de pulpa o el material contenido se denomina materia prima o materia prima de fibras. Además, hasta que la materia prima de fibras se diluya más adelante en el proceso, puede denominarse materia prima de material grueso.

El arcón de la máquina (12) está en comunicación fluida con una caja de almacenamiento (16). La materia prima de material grueso, o la materia prima de fibras, se transfiere a la caja de almacenamiento (16), que también puede denominarse caja de mezcla, mediante una bomba (14) (también denominada "bomba de arcón de la máquina" o "bomba MC"). En la caja de almacenamiento (16), la materia prima de material grueso puede mezclarse con otros materiales de pulpa refinada.

A continuación, la materia prima de material grueso se bombea a través de un conducto (18) a un arcón (22) (también denominado "arcón de agua blanca" o "arcón WW"), durante el cual la materia prima de material grueso se diluye con agua blanca para formar la materia prima de material fino. Puede incluirse una válvula (20) (también denominada "válvula de material principal" o "válvula BW") para regular el flujo y la consistencia de la materia prima de material fino.

La materia prima de material fino recogida en el arcón WW (22) viaja a través de un conducto (24) y se bombea hacia adelante hacia la caja de entrada (34) a través de la bomba (26) (también denominada "bomba de ventilador"). La materia prima de material fino fluye a través del conducto (28) hasta un tamiz a presión (30), en donde la materia prima de material fino se tamiza para eliminar los contaminantes grandes. El proceso también puede incluir uno o más limpiadores, tales como un limpiador centrífugo, normalmente colocado antes del tamiz a presión, para eliminar las partículas que son más ligeras o más pesadas que la pulpa en la materia prima de material fino. Dichos equipos y procesos se conocen bien por los expertos en la técnica.

A continuación, la materia prima de material fino tamizada se desplaza corriente abajo hasta la caja de entrada (34) de la máquina de fabricación de papel (36). La caja de entrada (34), que distribuye las fibras sobre línea de llegada, es la introducción de la materia prima de material fino a la máquina de fabricación de papel. Una máquina de fabricación de papel típica incluye además una sección de formación (38), en donde se forman las hojas y se elimina el agua. A continuación, el papel se mueve sobre (40) a las últimas porciones típicas (no mostradas) de la máquina de fabricación de papel (36), que incluye una sección de prensa, que elimina más agua y mejora la suavidad y la unión; una sección de secado, que seca el papel con vapor; y una bobina de papel, que enrolla el papel.

Aplicación de encolado

La presente descripción proporciona un método de encolado en un proceso de fabricación de papel. En al menos algunas modalidades, el método comprende preparar por separado un agente de encolado emulsionado y un potenciador del agente de encolado, y añadir el agente de encolado emulsionado y el potenciador del agente de encolado a una materia prima de fibras del proceso de fabricación de papel. En al menos algunas modalidades, el agente de encolado emulsionado se añade a la materia prima de fibras por separado o simultáneamente con el potenciador del agente de encolado.

Como se describe adicionalmente en esta descripción, en al menos algunas modalidades, el agente de encolado se emulsiona en una cantidad del potenciador del agente de encolado, que puede funcionar como un emulsionante, para formar una combinación de agente de encolado emulsionado y potenciador del agente de encolado. En la aplicación, la combinación se añade a la materia prima de fibras del proceso de fabricación de papel.

En al menos una modalidad, el potenciador del agente de encolado y el agente de encolado emulsionado se preparan por separado. Ambos se añaden a la materia prima de fibras, material grueso o material fino, por separado o simultáneamente. En al menos algunas modalidades, el potenciador del agente de encolado se añade antes que el agente de encolado emulsionado.

En modalidades adicionales, el potenciador del agente de encolado se añade a la materia prima de fibras, el material grueso o el material fino del proceso de fabricación de papel y el agente de encolado emulsionado se añade a la materia prima de material fino del proceso de fabricación de papel a partir de entonces. En algunas modalidades, el agente de encolado emulsionado y el potenciador del agente de encolado se añaden a la materia prima de material fino de la materia prima de fibras en el proceso de fabricación de papel.

En al menos algunas modalidades, el potenciador del agente de encolado se añade a la materia prima de fibras en el proceso de fabricación de papel entre el arcón de la máquina (12) y la caja de entrada (34), y el agente de encolado emulsionado se añade a la materia prima de material fino antes de la caja de entrada (34). En estas y otras modalidades, el agente de encolado emulsionado se añade entre la bomba de ventilador (26) y la caja de entrada (34).

En modalidades adicionales, tanto el potenciador del agente de encolado como el agente de encolado emulsionado se añaden a la materia prima de material fino. En otras modalidades más, tanto el potenciador del agente de encolado como el agente de encolado emulsionado se añaden a la materia prima de material fino después del tamizado (30) y antes de la caja de entrada (34), de forma simultánea o consecutiva. Cuando se añaden simultáneamente, el potenciador del agente de encolado y el agente de encolado emulsionado se inyectan en el flujo de materia prima de material fino a través de conductos y puertos separados o los conductos separados se unen antes del flujo de materia prima de material fino, por ejemplo en un conducto de forma de "T", y se inyectan a través de un solo puerto en el conducto (32).

En al menos algunas modalidades, el potenciador del agente de encolado se añade a la materia prima de material grueso y, en algunas modalidades, en, o inmediatamente después de, el arcón de la máquina (12) y antes de la dilución de la materia prima de material grueso. En algunas modalidades, el potenciador del agente de encolado se añade a la materia prima de material fino antes del tamizado (30) y, en algunas modalidades, antes de la bomba de ventilador (26). Como se mencionó anteriormente, el potenciador del agente de encolado puede añadirse entre el tamiz (30) y la caja de entrada (34), tal como en el conducto (32), antes, después o simultáneamente con el agente de encolado emulsionado.

En estas y otras modalidades, el agente de encolado emulsionado se añade al flujo de materia prima de material fino en o después del arcón de agua blanca (22) y antes de la caja de entrada (34). En algunas modalidades, el agente de encolado emulsionado se añade entre el arcón de agua blanca (22) y el tamiz (30) y, en algunas modalidades, entre la bomba de ventilador (26) y el tamiz (30). Como se mencionó anteriormente, el agente de encolado emulsionado puede añadirse entre el tamiz (30) y la caja de entrada (34), tal como en el conducto (32), antes, después o simultáneamente con el potenciador del agente de encolado.

Como se indicó anteriormente, en otras modalidades, el agente de encolado se emulsiona con el potenciador del agente de encolado para formar el agente de encolado emulsionado. El agente de encolado emulsionado y el potenciador del agente de encolado combinados, en al menos algunas modalidades, se añaden a la materia prima de fibras, la materia prima de material grueso o material fino. En modalidades adicionales, la combinación se añade a la materia prima de material fino, como se describió anteriormente con respecto a la adición del agente de encolado emulsionado y/o el potenciador del agente de encolado. En algunas modalidades, puede añadirse una cantidad adicional de potenciador del agente de encolado a la materia prima de fibras, por separado o simultáneamente, con el agente de encolado emulsionado y el potenciador del agente de encolado combinados. El agente de encolado emulsionado y el potenciador del agente de encolado combinados y la cantidad adicional de potenciador del agente de encolado se añaden a la materia prima de fibras como se describe anteriormente con respecto a la adición separada o contemporánea del agente de encolado emulsionado y el potenciador del agente de encolado.

Agente de encolado

En al menos algunas modalidades, el agente de encolado es ASA, AKD o las mezclas de estos y, en algunas modalidades, el agente de encolado es ASA. Los ejemplos de compuestos de ASA adecuados pueden incluir anhídridos alquenil succínicos a base de C¹⁶y superior y las mezclas de estos. En algunas modalidades, los compuestos de ASA adecuados incluyen, pero no se limitan a, anhídrido alquenil succínico a base de C¹⁸, una mezcla de anhídrido alquenil succínico a base de C¹⁶/C¹⁸, y anhídrido alquenil succínico a base de C¹⁶. Los ejemplos de agentes de encolado adicionales incluyen, pero no se limitan a, colofonia y fluoropolímeros. El agente de encolado de la presente invención puede elegirse además de los descritos y reivindicados en las patentes de Estados Unidos núms. 8,852,400, 8,709,207 y 8,840,759, así como también las publicaciones de las solicitudes de patentes de Estados Unidos núms. 2015/0020988 y 2014/0336314.

El AAS se produce comúnmente mediante la reacción a alta temperatura del anhídrido maleico (MA) y una olefina interna de cadena larga en la que la relación entre la olefina y el M^asuele ser superior a 1. El tipo de olefina usada para producir el ASA puede tener un impacto significativo en el rendimiento del producto. Las olefinas empleadas en los tamaños de ASA comerciales contienen típicamente una longitud de cadena de carbono de 16-18. Sin embargo, debe entenderse que el ASA útil en las emulsiones de aceite en agua descritas en la presente descripción puede prepararse a partir de olefinas de diferentes longitudes de cadena de carbono.

Los compuestos de ASA preparados a partir de MA y diversas olefinas internas se describen en la patente de Estados Unidos núm. 3,821,069. Los compuestos de ^aS^apreparados a partir de MA y las mezclas de olefinas, que incluyen las olefinas internas, también se describen en la patente de Estados Unidos núm. 6,348,132. Las preparaciones de olefinas internas mediante una reacción de metátesis y la utilidad de las olefinas metatetizadas en la preparación de los compuestos de ASA se describen en la publicación de la solicitud de patente de Estados Unidos núm. 2003/0224945.

Emulsionante

En estas y otras modalidades, el emulsionante puede ser un polímero que comprende al menos un monómero que contiene una amina primaria y/o secundaria (también denominado polímero que contiene amina). En al menos algunas modalidades, el polímero puede ser un polímero que contiene amina que consiste en, o consiste esencialmente en, DAA (un homopolímero de DAA o esencialmente un homopolímero de DAA), un copolímero de DAA o cualquier polímero que comprenda al menos parcialmente DAA. En determinadas modalidades, el polímero que contiene amina es un copolímero de DAA/AcAm. En otras modalidades más, el polímero que contiene amina es una mezcla de homopolímero de DAA y copolímero de DAA/AcAm.

En estas y otras modalidades, el emulsionante es un polímero que comprende de 1 a 60 % en moles de al menos un monómero de vinilo o alilo que contiene amina, y el resto del polímero comprende un monómero no iónico que se selecciona del grupo que consiste en 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 vinílico y cualquier combinación de estos. En algunas modalidades, el polímero comprende de 10 a 60 % en moles de al menos un monómero de vinilo o alilo que contiene amina.

En al menos algunas modalidades, el polímero del emulsionante comprende un copolímero de DAA y al menos 1 % de AcAm, metacrilamida o una mezcla de estos; un polímero cuaternario de dimetilaminoetilmetacrilato - cloruro de metilo; poliacrilamida glioxalada; dispersión acuosa de carbohidratos, como almidón; o cualquier mezcla de estos. En al menos algunas modalidades, el polímero del emulsionante es un copolímero de DAA y AcAm.

En estas y otras modalidades, el % en moles de DAA en el polímero del agente emulsionante puede estar dentro de un intervalo de 1 a 99 %. En algunas modalidades, el polímero, tal como un copolímero de DAA/AcAm, puede estar compuesto principalmente por DAA (más unidades de monómero de DAA que unidades de monómero de AcAm). En modalidades adicionales, el % en moles de DAA en el polímero que contiene amina puede ser de 1 a 60, de 10 a 60 o de 10 a 40. En diversas modalidades, el agente emulsionante es esencialmente DAA, DAA/AcAm o las mezclas de estos.

En modalidades adicionales, el emulsionante comprende el potenciador del agente de encolado, en donde el agente de encolado es esencialmente el emulsionante o se mezcla con, o se combina con, un emulsionante adicional. En algunas modalidades, una cantidad del potenciador del agente de encolado, como DAA o DAA/AcAm, se usa esencialmente como un emulsionante para el agente de encolado, como ASA, o se combina con un emulsionante adicional, como almidón o almidón cocido, como un emulsionante para el agente de encolado, tal como ASA.

Otros ejemplos de un emulsionante de acuerdo con la presente descripción incluyen uno o más de los descritos y reivindicados en las patentes de Estados Unidos núms 8,852,400, 8,709,207 y 8,840,759, así como también en las publicaciones de las solicitudes de patentes de Estados Unidos núms. 2015/0020988 y 2014/0336314.

Agente de encolado emulsionado

En la preparación del agente de encolado emulsionado, se emulsiona un agente de encolado, como se describe en la presente descripción, con un emulsionante que comprende un polímero que contiene amina, como se describe en la presente descripción. En estas y otras modalidades, la concentración del polímero emulsionante puede variar en dependencia, por ejemplo, de la composición de encolado particular empleada, la pulpa particular involucrada, las condiciones operativas específicas, el uso final contemplado del papel y similares.

En al menos algunas modalidades, las concentraciones del polímero que contiene amina varían de 1 a 60 partes en peso del polímero por 10 partes en peso del agente de encolado. En modalidades adicionales, las concentraciones varían de 1 a 30 partes en peso del polímero por 10 partes en peso del agente de encolado. En otras modalidades más, las partes en peso del polímero por 10 partes en peso del agente de encolado incluyen los intervalos de 1 a 5, al menos aproximadamente 10 y de 10 a 30. En varias modalidades, la emulsión es el ASA como agente de encolado emulsionado con un polímero que contiene DAA como el agente emulsionante.

En al menos algunas modalidades, el agente de encolado emulsionado comprende de 0,01 a 40 % en peso del agente de encolado. En modalidades adicionales, el agente de encolado comprende de 1 a 20 % en peso del agente de encolado emulsionado. En otras modalidades más, el agente de encolado emulsionado comprende de 8 a 12 % en peso del agente de encolado. En estas y otras modalidades, el agente de encolado emulsionado puede comprender de 0,001 a 20 % en peso del polímero de agente emulsionante, o de 0,1 a 10 % en peso del polímero de agente emulsionante, o de 1 a 5 % en peso del polímero de agente emulsionante. En estas y otras modalidades, como ejemplo, el agente de encolado puede ser el ASA y el polímero del agente emulsionante puede ser un DAA y/o DAA/AcAm.

En estas y otras modalidades, por ejemplo, el agente de encolado es el ASA, el AKD o las mezclas de estos, y el emulsionante es un polímero que comprende al menos un monómero que contiene una amina primaria y/o secundaria, tal como el DAA o un copolímero de DAA y al menos un 1 % de AcAm, metacrilamida o una mezcla de estos; un polímero cuaternario de dimetilaminoetilmetacrilato - cloruro de metilo; poliacrilamida glioxalada; dispersión acuosa de carbohidratos, como almidón; o las mezclas de estos. En algunas modalidades, el agente de encolado comprende el ASA que está emulsionado con DAA o un copolímero de DAA y AcAm.

En al menos algunas modalidades, el agente de encolado, tal como el AAS, se emulsiona en una cantidad del potenciador del agente de encolado, como se describe en la presente descripción, o se mezcla/combina con un emulsionante adicional. En algunas modalidades, el ASA se emulsiona con una cantidad de DAA o DAA/AcAm, que se usa como emulsionante para el agente de encolado y como un potenciador del agente de encolado. En una modalidad adicional, el DAA o DAA/AcAm se combina con almidón o almidón cocido y se usa para emulsionar el agente de encolado ASA.

Para obtener un encolado ventajoso, generalmente es conveniente dispersar uniformemente los agentes de encolado por toda la suspensión/materia prima de fibras en un tamaño de partícula tan pequeño como sea posible, tal como menos de 2 micrómetros. Esto puede lograrse, por ejemplo, al emulsionar las composiciones de encolado antes de la adición al material. Los resultados deseados normalmente se refieren al tamaño de partícula promedio y la distribución del tamaño de partícula. Los medios mecánicos para la emulsificación, por ejemplo, pueden incluir agitadores de alta velocidad, homogeneizadores mecánicos o bombas de turbina. Este último se emplea frecuentemente para preparar emulsiones de cola estabilizadas. El equipo debe ser capaz de preparar un tamaño de partícula de la emulsión en el intervalo generalmente entre aproximadamente 0,01 y aproximadamente 10 micrómetros.

En al menos algunas modalidades, el agente de encolado emulsionado tiene un tamaño de partícula de la emulsión que varía de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 10 micrómetros. En algunas modalidades, el tamaño de partícula está entre aproximadamente 0,5 y 3 micrómetros. El tamaño de la emulsión aquí se refiere al diámetro promedio de una distribución porcentual en volumen obtenida con un instrumento de difracción láser Malvern Mastersizer, disponible en Malvern Instruments, Ltd., Malvern, Reino Unido. La mediana se define como el diámetro en el que el 50 % de las partículas son mayores que este valor, y el 50 % son menores que el valor. El tamaño de la emulsión puede controlarse mediante la cantidad de energía y estabilizador añadidos. Normalmente, la emulsión se prepararía a partir de una mezcla de la cola, el estabilizador polimérico y suficiente agua para lograr la dilución deseada. Como se indica, por ejemplo, en las patentes de Estados Unidos núms. 4,657,946 y 7,455,751, puede añadirse un tensioactivo para mejorar la emulsificación.

En determinadas modalidades, el agente de encolado emulsionado puede usarse opcionalmente en combinación con uno o más materiales que son de naturaleza catiónica o capaces de ionizarse o disociarse de tal manera que produzcan uno o más cationes u otros restos cargados positivamente. Se ha descubierto que tales agentes catiónicos son útiles como un medio para ayudar en la retención de las composiciones del encolado en el papel, y los expertos en la técnica se refieren comúnmente a estos como agentes de retención, coadyuvantes, paquetes y similares. Los agentes catiónicos particularmente adecuados incluyen, por ejemplo, derivados de almidón catiónicos, que incluyen derivados de almidón de amina primaria, secundaria, terciaria o cuaternaria y otros derivados de almidón sustituidos con nitrógeno. Dichos derivados pueden prepararse a partir de todo tipo de almidones, que incluyen maíz, tapioca, patata, maíz ceroso, trigo y arroz. Los agentes catiónicos pueden añadirse al material, es decir, la suspensión de pulpa, antes, junto con o después de la adición de la emulsión. Para lograr una distribución máxima, puede ser preferible añadir el agente catiónico después o en combinación con la emulsión. La adición al material de la emulsión y/o el agente catiónico puede tener lugar en cualquier punto del proceso de fabricación de papel antes de la conversión final de la pulpa húmeda en una hoja o red seca.

Se pueden encontrar más métodos de preparación, más aplicaciones y más componentes y concentraciones de componentes para un agente de encolado emulsionado de acuerdo con la presente descripción en las patentes de Estados Unidos núms. 8,852,400, 8,709,207 y 8,840,759, así como también las publicaciones de las solicitudes de patentes de Estados Unidos núms. 2015/0020988 y 2014/0336314. Los agentes de encolado emulsionados, como se usan en la presente descripción, también pueden denominarse "emulsiones de encolado", "mezclas de encolado" o "producto emulsionado".

Potenciador del agente de encolado

El potenciador del agente de encolado, también denominado "potenciador de encolado", comprende un polímero que comprende al menos un monómero que contiene una amina primaria y/o secundaria (polímeros que contienen amina). En algunas modalidades, el polímero es un copolímero de DAA y AcAm. Otros ejemplos de un potenciador del agente de encolado incluyen, pero no se limitan a, un copolímero de DAA y al menos un 1 % de AcAm, metacrilamida o una mezcla de estos; un polímero cuaternario de dimetilaminoetilmetacrilato - cloruro de metilo; poliacrilamida glioxalada; dispersión acuosa de carbohidratos; y cualquier mezcla de estos. En algunas modalidades, el potenciador del agente de encolado de la presente descripción puede ser uno o más de los emulsionantes descritos y reivindicados en las patentes de Estados Unidos núms. 8,852,400, 8,709,207 y 8,840,759, así como también en las publicaciones de las solicitudes de patentes de Estados Unidos núms. 2015/0020988 y 2014/0336314.

En estas y otras modalidades, el porcentaje molar de DAA en el polímero del potenciador del agente de encolado puede estar dentro de un intervalo de 1 a 99 %. En algunas modalidades, el polímero, tal como un copolímero de DAA/AcAm, puede estar compuesto principalmente por DAA (más unidades de monómero de DAA que unidades de monómero de AcAm). En modalidades adicionales, el % en moles de DAA en el polímero que contiene amina puede ser de 1 a 60, de 10 a 60 o de 10 a 40. En diversas modalidades, el agente emulsionante es esencialmente DAA, DAA/AcAm o las mezclas de estos.

Generalmente, los polímeros potenciadores de encolado usados en esta descripción pueden tomar la forma de emulsiones de agua en aceite, polvos secos, dispersiones o soluciones acuosas. En determinadas modalidades, los polímeros potenciadores de encolado pueden prepararse mediante técnicas de polimerización por radicales libres en agua mediante el uso de la iniciación por radicales libres.

Otras adiciones/aditivos

En determinadas modalidades, el agente de encolado emulsionado y el potenciador del agente de encolado de esta descripción pueden usarse opcionalmente en combinación con uno o más materiales que son de naturaleza catiónica o capaces de ionizarse o disociarse de tal manera que produzcan uno o más cationes u otros restos cargados positivamente. Se ha descubierto que tales agentes catiónicos son útiles como un medio para ayudar en la retención de las composiciones del encolado en el papel, y los expertos en la técnica se refieren comúnmente a estos como agentes de retención, coadyuvantes, paquetes y similares. Entre los materiales que pueden emplearse como agentes catiónicos en el proceso de encolado se encuentran, por ejemplo, alumbre, cloruro de aluminio, cloruro de polialuminio, aminas grasas de cadena larga, aluminato de sodio, poliacrilamida sustituida, sulfato crómico, resinas termoendurecibles catiónicas y polímeros de poliamida. Los ejemplos de agentes catiónicos adecuados incluyen derivados de almidón catiónicos, que incluyen derivados de almidón de amina primaria, secundaria, terciaria o cuaternaria y otros derivados de almidón sustituidos con nitrógeno catiónico. Dichos derivados pueden prepararse a partir de todo tipo de almidones, que incluyen maíz, tapioca, patata, maíz ceroso, trigo y arroz. Además, pueden estar en su forma de gránulos original o pueden convertirse en productos solubles en agua fría pregelatinizados y/o emplearse en forma líquida.

En algunas modalidades, pueden añadirse aditivos químicos adicionales al material o a la materia prima de fibras en el extremo húmedo del proceso de fabricación de papel. Los ejemplos incluyen: ácidos y bases para controlar el pH; agentes de encolado, tales como colofonia, ceras, ASA y AKD, para repelencia al agua o tasa controlada de absorción de agua; aditivos de resistencia en seco; almidón y diversos polímeros usados para mejorar la resistencia y la rigidez del papel; aditivos de resistencia en húmedo, tales como polímeros que se reticulan con las superficies de las fibras; rellenos, tales como arcilla, talco, TiO²(dióxido de titanio), para mejorar las propiedades ópticas y superficiales de los papeles de calidad para impresión; ayudas de retención, tales como polímeros que mejoran la retención de fibras finas y rellenos; antiespumantes para mejorar el drenaje del agua y la formación de hojas; y productos antimoho para controlar el crecimiento del moho y otros microorganismos en las aguas blancas de las máquinas de papel. Pueden añadirse tipos adicionales de pigmentos y cargas al papel que va a tratarse, tales como carbonato de calcio, sulfato de calcio y tierras de diatomeas. También pueden añadirse tintes para controlar el color de la hoja.

Aplicación de dosificación

La combinación del agente de encolado emulsionado y el potenciador del agente de encolado puede inyectarse o dosificarse en la materia prima de fibras o en el flujo de material mediante métodos convencionales de adición de aditivos químicos en un proceso de fabricación de papel. Las cantidades y las relaciones del agente de encolado emulsionado y el potenciador del agente de encolado que pueden dosificarse en el proceso de fabricación de papel pueden variar en dependencia, por ejemplo, de la composición de encolado empleada en particular, la pulpa involucrada en particular, las condiciones operativas específicas, el uso final contemplado del papel y similares. En varias modalidades, el agente de encolado emulsionado se emplea en una dosis de 0,02 kg (0,05 libras) a 9 kg (20 libras) del agente de encolado emulsionado por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca (kg/kg) (lb/ton) (peso de fibra seca en la presente descripción según se recibe) (la medición también puede ser de papel producido en la bobina que contiene 0-13 % de humedad). En modalidades adicionales, el agente de encolado emulsionado se emplea a una dosis de 0,2 kg (0,5 libras) a 4,5 kg (10 libras) del agente de encolado emulsionado por tonelada de fibra seca y, en algunas modalidades, a una dosis de 0,7 kg (1,5 libras) a 9 kg (20 libras) por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca.

En otras modalidades más, el agente de encolado emulsionado se emplea en una dosis de 1,4 kg (3 libras) a 3,2 kg (7 libras) del agente de encolado emulsionado por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca.

El potenciador del agente de encolado se emplea en una dosis de 0,2 kg (0,5 libras) a 15,9 kg (35 libras) del potenciador del agente de encolado por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca (lb/ton). El potenciador del agente de encolado se emplea en una dosis de 0,2 kg (0,5 libras) a 9,1 kg (20 libras) del potenciador del agente de encolado por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca (kg/tonelada) (lb/ton). En otras modalidades más, el potenciador del agente de encolado se emplea en una dosis de 0,9 kg (2 libras) a 5,7 kg (12,5 libras) del potenciador del agente de encolado por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca (kg/kg) (lb/ton).

En al menos una modalidad, el agente de encolado emulsionado comprende el ASA emulsionado esencialmente en DAA y/o DAA/AcAm, y se emplea en una dosis de 22,7 g (0,05 libras) a 9 kg (20 libras) del agente de encolado emulsionado por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca (lb/ton), y el potenciador del agente de encolado comprende DAA/AcAm y se emplea en una dosis de 0,2 kg (0,5 libras) a 15,9 kg (35 libras) del potenciador del agente de encolado por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca (lb/ton).

En modalidades adicionales, el agente de encolado emulsionado comprende el ASA emulsionado esencialmente en DAA y/o DAA/AcAm y se emplea en una dosis de 0,02 kg (0,05 libras) a 4,5 kg (10 libras) del agente de encolado emulsionado por tonelada de fibra seca (lb/ton), y el potenciador del agente de encolado comprende DAA/AcAm y se emplea en una dosis de 0,2 kg (0,5 libras) a 9 kg (20 libras) del potenciador del agente de encolado por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca (kg/kg) (lb/ton).

En modalidades adicionales, el agente de encolado emulsionado comprende el ASA emulsionado esencialmente en DAA y/o DAA/AcAm y se emplea en una dosis de 1,4 kg (3 libras) a 3,2 kg (7 libras) del agente de encolado emulsionado por 907,2 kg. (1 tonelada) de fibra seca (lb/ton), y el potenciador del agente de encolado comprende DAA/AcAm y se emplea en una dosis de 0,9 kg (2 libras) a 5,7 kg (12,5 libras) del potenciador del agente de encolado por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca (kg/kg) (lb/ton).

En al menos algunas modalidades, la descripción proporciona un método de encolado de papel producido mediante un proceso de fabricación de papel. El método comprende añadir un potenciador de encolado a una materia prima de fibras de un proceso de fabricación de papel y añadir un agente de encolado emulsionado a la materia prima de fibras. El potenciador de encolado comprende un copolímero que tiene un % en moles de DAA que varía de aproximadamente 1 a aproximadamente 60 % y el agente de encolado emulsionado comprende de 0,01 a 40 % en peso del agente de encolado y de 0,001 a 20 % en peso del polímero emulsionante. El agente de encolado se selecciona del grupo que consiste en un AKD, un ^aS^ao las mezclas de estos, emulsionados con un polímero emulsionante que comprende al menos un monómero que contiene una amina primaria o secundaria. El potenciador de encolado se añade por separado o simultáneamente con el agente de encolado emulsionado. El potenciador de encolado comprende un copolímero de DAA y AcAm. El polímero emulsionante comprende un copolímero de DAA y AcAm. En al menos una modalidad, el polímero emulsionante se combina con almidón.

En al menos algunas modalidades, la presente descripción proporciona un método de encolado de papel producido mediante un proceso de fabricación de papel. El método comprende añadir un agente de encolado emulsionado a la materia prima de fibras del proceso de fabricación de papel. El agente de encolado emulsionado comprende de 0,01 a 40 % en peso del agente de encolado y de 0,001 a 20 % en peso del polímero emulsionante. El agente de encolado se selecciona del grupo que consiste en un AKD, un ASA o las mezclas de estos, y el polímero emulsionante comprende monómeros de DAA. En al menos algunas modalidades, el polímero emulsionante comprende esencialmente monómeros de DAA o comprende un copolímero de DAA y AcAm. En al menos una modalidad, el polímero emulsionante se combina con almidón.

En al menos una modalidad, la presente invención incluye un paquete comercial que contiene cantidades de los agentes de encolado emulsionados y/o los potenciadores de encolado descritos en la presente descripción con materiales impresos. En al menos algunas modalidades, el material impreso indica información con respecto al agente de encolado emulsionado y/o potenciador de encolado contenido. En algunas modalidades, el material impreso indica instrucciones de preparación y/o uso para el agente de encolado emulsionado y/o el potenciador de encolado.

En determinadas modalidades, el agente de encolado emulsionado se añade al proceso de fabricación de papel en un punto que se selecciona del grupo que consiste en: en la materia prima de fibras, el material grueso o fino, antes de una caja de entrada; en la materia prima de material fino antes de una caja de entrada; en la materia prima de material fino antes del tamizado; en la materia prima de material fino después de la bomba de ventilador y antes del tamizado; en la materia prima de material fino después del tamizado y en la caja de entrada o antes de ella; y cualquier combinación de estos.

En determinadas modalidades, el potenciador del agente de encolado se añade al proceso de fabricación de papel en combinación con la adición del agente de encolado emulsionado anterior, en un punto que se selecciona del grupo que consiste en: en la materia prima de material grueso; en la materia prima de material fino; en la materia prima de material grueso después del arcón de la máquina; en la materia prima de material fino en la caja de entrada o antes de ella; en la materia prima de material fino antes del tamizado; en la materia prima de material fino antes de la bomba de ventilador; en la materia prima de material fino después de la bomba de ventilador y antes del tamizado; en la materia prima de material fino después del tamizado y en la caja de entrada o antes de ella; entre el tamizado y la caja de entrada; y cualquier combinación de estos.

En determinadas modalidades, el potenciador del agente de encolado y el agente de encolado emulsionado, respectivamente, se añaden al proceso de fabricación de papel en un orden que se selecciona del grupo que consiste en: el potenciador del agente de encolado y luego el agente de encolado emulsionado; después del tamizado, el potenciador del agente de encolado y el agente de encolado emulsionado; después del tamizado, el potenciador del agente de encolado y el agente de encolado emulsionado; el potenciador del agente de encolado simultáneamente con el agente de encolado emulsionado; y cualquier combinación de estos.

En determinadas modalidades, se usa una cámara de mezcla para introducir el agente de encolado emulsionado y el potenciador del agente de encolado en el proceso de fabricación de papel. Los ejemplos de tales cámaras de mezcla se describen en las patentes de Estados Unidos núms. 7,550,060, 7,785,442, 7,938,934 y 7,981,251, (por ejemplo, PARETO Mixing Technology, disponible de Nalco Company, 1601 West Diehl Road, Naperville, Ill. 60563) y Ultra Turax, modelo núm. UTI-25 (disponible de IKA® Works, Inc., Wilmington, NC). Se prevé que pueda usarse cualquier reactor o dispositivo/cámara de mezcla adecuado en los métodos descritos en la presente descripción para introducir la emulsión de aceite en agua.

La combinación de un agente de encolado emulsionado y un potenciador del agente de encolado, como se describe en la presente descripción, es útil para el encolado de papel preparado a partir de todo tipo de fibras celulósicas y las combinaciones de celulósicas con fibras no celulósicas. Las fibras celulósicas/materias primas representativas incluyen, por ejemplo, pulpa virgen, pulpa reciclada, pulpa kraft (blanqueada y sin blanquear), pulpa al sulfito, pulpa mecánica, fibras plásticas poliméricas, sosa, sulfito semiquímico neutro (NSSC), termomecánico (TMP), químicotermomecánico (CTMP), madera molida (GWD) y cualquier combinación de estas fibras. Cualquiera de las fibras celulósicas anteriores puede blanquearse o no blanquearse y pueden incluir papel reciclado antes y/o después del consumo. Estas designaciones se refieren a fibras de pulpa de madera que se han preparado mediante cualquiera de una variedad de procesos que se usan típicamente en la industria de la pulpa y el papel. Además, pueden usarse fibras sintéticas de tipo rayón viscosa o celulosa regenerada.

Se cree que existen al menos ventajas particulares en el uso de las combinaciones de los agentes de encolado emulsionados y los potenciadores del agente de encolado descritos en la presente descripción en contraposición a los agentes de encolado convencionales. Tales ventajas incluyen, pero no se limitan a, un gran aumento en la eficiencia del encolado; el fortalecimiento adicional; la deshidratación mejorada; en algunos casos, la reducción de vapor; la minimización de la hidrólisis de ASA; los costos más bajos; y las mejoras en el funcionamiento de la máquina.

En varias otras modalidades descritas en la presente descripción, las soluciones de los agentes de encolado emulsionados, como se describe en la presente descripción, solos o en combinación con los potenciadores del agente de encolado, como se describe en la presente descripción, se aplican al papel durante un proceso de fabricación de papel en/a través de la prensa encoladora de una máquina de fabricación de papel. En al menos algunas modalidades, las soluciones se aplican a través del aplicador de rodillo (punto de contacto inundado) o el aplicador de boquilla de una prensa encoladora. Puede colocarse antes de la última sección de secado. Tales aplicaciones son al menos particularmente ventajosas porque mejoran la resistencia al agua del papel, disminuyen su capacidad para formar pelusa, reducen la abrasividad y mejoran sus propiedades de impresión y resistencia de unión superficial. En al menos algunas modalidades, las soluciones pueden añadirse mediante un "revestidor" para aplicar un revestimiento de las soluciones, que puede suspenderse en un aglutinante, tal como almidón cocido y látex de estireno-butadieno. Estas aplicaciones pueden realizarse solas o en combinación con las aplicaciones de encolado interno descritas en la presente descripción.

Todas las referencias citadas en esta especificación deben tomarse como indicativas del nivel de habilidad en la técnica. Nada en la presente descripción debe interpretarse como una admisión de que la invención no tiene derecho a ser anterior a dicha descripción en virtud de una invención anterior.

Lo anterior puede ser entendido mejor al hacer referencia a los siguientes ejemplos, que se presentan con fines ilustrativos y no pretenden limitar el alcance de la descripción. En particular, los ejemplos demuestran los ejemplos representativos de principios innatos de la descripción y estos principios no se limitan estrictamente a las condiciones específicas mencionadas en estos ejemplos. Como resultado, debe entenderse que la descripción abarca varios cambios y modificaciones a los ejemplos descritos en la presente descripción y tales cambios y modificaciones pueden realizarse sin apartarse del espíritu y el alcance de la descripción y sin disminuir sus ventajas. Por lo tanto, se pretende que tales cambios y modificaciones se tengan en cuenta en las reivindicaciones adjuntas.

Ejemplos

Se llevaron a cabo varios estudios para mostrar los efectos del uso de un potenciador del agente de encolado con un agente de encolado emulsionado. En la Figura 2, se muestran los resultados de una prueba de Cobb de 2 minutos mediante el uso de muestras de un agente de encolado emulsionado, que comprendía el ASA emulsionado con DAA/AcAm (Muestras A2) y las muestras de un potenciador del agente de encolado, que comprenden un copolímero de DAA/AcAm (Muestras A3). El valor de Cobb está etiquetado como "Cobb".

El método de prueba usado se titula Prueba de absorción de agua (método Tappi T-441 om-09). El valor de Cobb indica la masa de agua absorbida en el tiempo por un metro cuadrado de papel. La eficacia de un agente de encolado puede demostrarse en una prueba de Cobb. La mejora del encolado se muestra como una disminución en el número de Cobb.

En la prueba, la dosis activa del emulsionante en las Muestras A2 se mantuvo sustancialmente estable (el ASA se emulsiona con el DAA en una relación de 0,6:1,0). La dosis del potenciador del agente de encolado (Muestra A3) se incrementó de manera constante. La vertical derecha del gráfico indica la dosis para las muestras A2 y A3 (lb/T activo). La parte inferior del gráfico indica lb/T.

El gráfico de la Figura 2 ilustra los datos del ensayo, en donde los parámetros de las muestras, como se indica en el gráfico, se ajustaron para optimizar el rendimiento del encolado según lo medido por Cobb. El tiempo indicado en el eje x muestra el tiempo en el que se tomó cada conjunto de datos y se cambiaron las dosis químicas. Los datos mostrados ilustran los tiempos en los que se extrajo y se analizó una muestra de papel/cartón. Cada marca de tiempo es un conjunto de datos diferente (prueba de Cobb diferente).

Como puede verse, la eficacia del agente de encolado emulsionado aumenta (a medida que desciende el número de Cobb) a medida que aumenta la dosis del potenciador del agente de encolado. El gráfico de la Figura 2 muestra una concentración óptima de DAA/AcAm que proporciona un buen rendimiento de encolado. A medida que la dosis del potenciador de encolado, DAA/AcAm en este caso (Muestras A3), se incrementa más allá de un punto óptimo, los valores de Cobb comienzan a aumentar a medida que disminuye la eficiencia del encolado.

En las Figuras 3-5, se muestran los resultados adicionales de los efectos del uso de un potenciador del agente de encolado con un agente de encolado emulsionado. En cada uno de los gráficos de las Figuras 3-5, el rendimiento del encolado se midió en las pruebas de encolado de Hércules, que usan un comprobador de encolado de Hércules ("HST"). Tales pruebas y comprobadores se conocen bien por los expertos en la técnica. E1HST es un instrumento que mide el tiempo que tarda una solución de tinta ácida en penetrar a través de una muestra de papel/cartón y reducir la reflectancia de una fuente de luz a un valor predeterminado. Cuanta más resistencia a los líquidos tenga la muestra, más tiempo tardará en penetrar la solución de tinta ácida. Por lo tanto, el rendimiento del encolado mejora a medida que aumenta el número HST. Esto es lo opuesto a una medición de Cobb donde el rendimiento del encolado mejora a medida que disminuye el número de Cobb.

Con referencia al gráfico que se muestra en la Figura 3, se muestran los resultados de tres programas de encolado diferentes que se ejecutaron y se midieron para el rendimiento de encolado por HST. El eje y es el valor HST en segundos y el eje x indica lb/T para las composiciones de muestra activas, que en este caso es la cantidad activa de las composiciones de muestra que se añadió en función de la cantidad de papel producido (libras dosificadas por tonelada de papel producido).

En la Figura 3, las Muestras B1 representan un potenciador del agente de encolado, como se describe en la presente descripción, que comprende solo DAA/AcAm y representan la dosificación de DAA/AcAm por sí mismo como un aditivo de extremo húmedo sin ningún agente de encolado emulsionado o agente de encolado, tal como el ASA. Como puede verse en el gráfico, los resultados para las Muestras B1 muestran que el valor de HST no mejora para el potenciador de encolado solo con un aumento en DAA/AcAm (eje x).

Las muestras B3 representan un agente de encolado emulsionado que comprende el ASA emulsionado con un emulsionante, que se vende comercialmente con el nombre Nalsize® 7541 y está disponible en Nalco Company, 1601 West Diehl Road, Naperville, Ill. 60563. Como puede verse en la Figura 3, la cantidad de emulsionante usada para emulsionar el ASA se incrementó de modo que la cantidad de emulsionante que se añade a la hoja aumentó de 0,45 kg/907,2 kg (1 lb/T) a 1,4 kg/907,2 kg (3 lb/T) de composición activa, pero la dosis de ASA permaneció igual, 0,45 kg/907,2 kg T (1 lb/T), lo que aumentó de este modo la relación entre el emulsionante y el agente de encolado. Las Muestras B2 son las mismas que las Muestras B3, excepto que se usa DAA/AcAm como emulsionante, como se describe en la presente descripción, en lugar de Nalsize® 7541. De manera similar, el agente de encolado, ASA, de las Muestras B2, se emulsionó antes de dosificarlo a la hoja con el emulsionante (DAA/AcAm). La cantidad de emulsionante usada para emulsionar el ASA también se incrementó de modo que la cantidad de emulsionante que se añadió a la hoja aumentó de 0,45 kg/907,2 kg (1 lb/T) a 1,4 kg/907,2 kg (3 lb/T) de polímero activo, pero la dosis de ASA se mantuvo igual, 0,45 kg/907,2 kg (1 lb/T), lo que aumentó de este modo la relación entre el emulsionante y el agente de encolado.

En cuanto a las Muestras B3, que representan 0,45 kg/907,2 kg (1 Ib/T) de agente de encolado ASA y una cantidad creciente de emulsionante (Nalsize® 7541), los resultados muestran que el rendimiento del encolado mejora levemente a medida que aumenta la cantidad de emulsionante añadida a la hoja. Sin embargo, en cuanto a las Muestras B2, que representan 0,45 kg/907,2 kg (1 lb/T) de agente de encolado ASA y una cantidad creciente de emulsionante (DAA/AcAm), como se describe en la presente descripción, los resultados muestran que, aunque la cantidad de encolado ASA es constante, la adición de más DAA/AcAm, como se describe en la presente descripción, mejora significativamente el encolado.

Las muestras B1 muestran que solo la presencia de mayores cantidades de potenciador, en este caso DAA/AcAm, no mejora significativamente el encolado. Sin embargo, las Muestras B2 muestran que las cantidades aumentadas de potenciador de encolado (DAA/AcAm), como se describe en la presente descripción, en presencia del agente de encolado ASA emulsionado, mejoran drásticamente la eficacia de encolado de una cantidad fija de encolado ASA. Este fue un resultado inesperado basado en la tendencia observada al ver los resultados de las Muestras B1. Como se ilustra en el gráfico de la Figura 3, DAA/AcAm usado como un emulsionante, como se describe en la presente descripción, tiene una ventaja de rendimiento significativa en comparación con el emulsionante comercial de las Muestras B3.

Con respecto a las pruebas y el gráfico de la Figura 3, es importante mencionar que la Muestra B1 se probó mediante el uso de tinta ácida HST al 1 %, mientras que las Muestras B2 y B3 se probaron mediante el uso de tinta ácida al 20 %. El aumento en la concentración de tinta ácida se debe al alto rendimiento de encolado que ofrecen estos métodos y también indica que cuando se dosifica DAA/AcAm por sí solo sin agente de encolado, se obtiene muy poco rendimiento de encolado en comparación con los otros métodos.

Con referencia al gráfico que se muestra en la Figura 4, la prueba similar a la prueba de la Figura 3 se realizó en las Muestras C1, C2 y C3. Las muestras C1 y C2 son las mismas que las Muestras B1 y B2, respectivamente. Es importante notar el cambio de escala del eje y en el gráfico de la Figura 4 comparado con el del gráfico de la Figura 3, lo que explica la diferencia en la separación. Las muestras C2 y C3 se analizaron mediante el uso de tinta ácida al 20 %.

Las muestras C3 son un agente de encolado emulsionado que comprende el ASA emulsionado con DAA/AcAm. A diferencia de la Muestra B3, la relación de emulsificación entre el emulsionante y el agente de encolado de C3 se fijó en este caso y no se modificó. En cambio, se incrementó la cantidad de ASA añadida a la hoja. Como tal, aunque la cantidad de DAA/AcAm que se añade estaba aumentando, también había más agente de encolado (ASA) presente en la hoja.

Como se muestra para las Muestras C3, la presencia del agente de encolado adicional (ASA) mejoró significativamente el rendimiento de encolado en presencia de DAA/AcAm en comparación con las Muestras C2, donde la cantidad de agente de encolado (ASA) se fijó en 0,45 kg/907,2 kg (1 libra/T). Como se muestra, cuando se usa DAA/AcAm como un emulsionante, la respuesta de encolado se correlaciona con la cantidad de agente de encolado que se está usando. La prueba también demuestra que es posible, en efecto, "afinar" el rendimiento del encolado al ajustar la relación de emulsificación y/o la cantidad del agente de encolado que se añade al proceso de fabricación de papel.

Con referencia al gráfico que se muestra en la Figura 5, se realizaron pruebas para mostrar el efecto de añadir un potenciador del agente de encolado en un extremo húmedo de un proceso de fabricación de papel. Las muestras D1 son un agente de encolado emulsionado que comprende el ASA emulsionado con DAA/AcAm en una relación 1:1, como se describe en la presente descripción. Las muestras D2 son un agente de encolado emulsionado que comprende el ASA emulsionado con NALSIZE® 7541 en una relación de 1:1. Las muestras D3 y D4 representan el rendimiento del encolado de referencia de 0,45 kg/907,2 kg (1 lb/T) de ASA en la relación de emulsificación fija mediante el uso de DAA/AcAm y NALSIZE® 7541, respectivamente, como emulsionantes. La línea de D3 representa 0,45 kg/907,2 kg (1 lb/T) de ASA y 0,45 kg/907,2 kg (1 lb/T) de DAA/AcAm y la línea de D4 representa 0,45 kg/907,2 kg (1 lb/T) de ASA y 0,45 kg/907,2 kg (1 lb/T) de Nalsize 7541.

Para la prueba, se usó DAA/AcAm como potenciador del agente de encolado. Para las Muestras D1 y D2, el agente de encolado emulsionado y el potenciador de encolado se añadieron consecutivamente, dosificándose primero el potenciador de encolado, DAA/AcAm, seguido del agente de encolado emulsionado. Para las Muestras D1 y D2, se añadieron 0,45 kg, 0,9 kg, 1,3 kg/907,2 kg (1, 2 y 3 lb/T) de DAA/AcAm. Como tal, las muestras D1 tenían un total de 0,9 kg, 1,3 kg, 1,8 kg/907,2 kg (2, 3 y 4 lb/T) de DAA/AcAm y las muestras D2 tenían un total de 0,45 kg, 0,9 kg, 1,3 kg/907,2 kg (1,2 y 3 lb/T) de DAA/AcAm y 0,45 kg/907,2 kg (1 lb/T) de Nalsize® 7541.

Como se ve en el gráfico, la presencia del potenciador del agente de encolado, en este caso DAA/AcAm, mejora el rendimiento de encolado del agente de encolado emulsionado en ambas Muestras D1 y D2. El efecto fue significativamente más pronunciado para las Muestras D1, en donde el ASA se emulsionó inicialmente con DAA/AcAm.

Como se ilustra, la presencia de un potenciador del agente de encolado, como DAA/AcAm, usado en el extremo húmedo de un proceso de fabricación de papel, puede mejorar o aumentar la eficiencia del encolado. Se muestra que este efecto aumenta significativamente en donde el emulsionante y el potenciador son iguales, por ejemplo, tanto el emulsionante como el potenciador son DAA/AcAm.

Las referencias a "modalidad(es)", "descripción", "descripción actual", "modalidad(es) de la descripción", "modalidad(es) descrita(s)" y similares, contenidas en la presente descripción se refieren a la especificación (texto, incluidas las reivindicaciones y las figuras) de esta solicitud de patente que no están admitidas en el estado de la técnica.

Se entiende que todos los intervalos y los parámetros descritos en la presente descripción abarcan cualquiera y todos los subintervalos incluidos en esta, y cada número entre los puntos finales. Por ejemplo, debe considerarse que un intervalo establecido de "1 a 10" incluye todos y cada uno de los subintervalos entre (e inclusive) el valor mínimo de 1 y el valor máximo de 10. Por ejemplo, todos los subintervalos que comienzan con un valor mínimo de 1 o más, (por ejemplo, de 1 a 6,1), y terminan con un valor máximo de 10 o menos, (por ejemplo, de 2,3 a 9,4, de 3 a 8, de 4 a 7), y finalmente a cada número 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 y 10 contenido dentro del intervalo.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Un método de encolado de papel producido mediante un proceso de fabricación de papel, el método comprende:

añadir un potenciador de encolado a una materia prima de fibras de un proceso de fabricación de papel en o antes de una caja de entrada del proceso de fabricación de papel, en donde el potenciador de encolado es un copolímero de dialilamina (DAA) y acrilamida (AcAm);

añadir un agente de encolado emulsionado a la materia prima de fibras, en donde el agente de encolado emulsionado comprende un agente de encolado que se selecciona del grupo que consiste en un dímero de alquil ceteno, un anhídrido alquenil succínico y cualquier combinación de estos, emulsionado con un polímero emulsionante que comprende al menos un monómero que contiene una amina primaria o secundaria, en donde el polímero emulsionante comprende un copolímero de DAA y AcAm, y el agente de encolado emulsionado se añade en o antes de la caja de entrada y:

después del potenciador de encolado, en donde el agente de encolado emulsionado se añade antes o después del tamizado en el proceso de fabricación de papel;

antes del potenciador de encolado, en donde el agente de encolado emulsionado se añade antes o después del tamizado y el agente de encolado emulsionado se añade después del tamizado; o antes, después o simultáneamente con el potenciador de encolado, en donde tanto el potenciador de encolado como el agente de encolado emulsionado se añaden después del tamizado; y fabricar un producto de papel a partir de la materia prima de fibras de acuerdo con un proceso de fabricación de papel,

en donde el agente de encolado emulsionado se añade en una tasa de dosificación de 0,2 kg (0,5 lb) a 9,1 kg (20 lb) del agente de encolado emulsionado por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca, y el potenciador de encolado se añade a una tasa de dosificación de 0,2 kg (0,5 lb) a 15,9 kg (35 lb) del potenciador de encolado por 907,2 kg (1 tonelada) de fibra seca; y

en donde el agente de encolado emulsionado comprende de 0,01 por ciento en peso a 40 por ciento en peso del agente de encolado y de 0,001 por ciento en peso a 20 por ciento en peso del polímero emulsionante.
2. El método de la reivindicación 1, en donde el agente de encolado emulsionado se añade a una materia prima de material fino, opcionalmente en donde el potenciador de encolado se añade a la materia prima de material fino antes del tamizado en el proceso de fabricación de papel.
3. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde el potenciador de encolado se añade después del tamizado en el proceso de fabricación de papel.
4. El método de la reivindicación 2, en donde el agente de encolado emulsionado y el potenciador de encolado se añaden simultáneamente o en sucesión inmediata a la materia prima de material fino después del tamizado en el proceso de fabricación de papel, opcionalmente en donde el agente de encolado emulsionado y el potenciador de encolado se añaden simultáneamente a través de un conducto común o conductos separados.
5. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,

en donde el agente de encolado emulsionado comprende una emulsión de aceite en agua, la emulsión de aceite en agua comprende un anhídrido alquenil succínico emulsionado con un polímero emulsionante que comprende de 1 a 60 % en moles de DAA, y el resto del polímero emulsionante que comprende AcAm, en donde el agente de encolado emulsionado tiene un tamaño de partícula de la emulsión que varía de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 10 micrómetros.
6. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el agente de encolado emulsionado comprende un agente de encolado que se selecciona del grupo que consiste en un dímero de alquil ceteno, un anhídrido alquenil succínico y cualquier combinación de estos, emulsionado con un polímero emulsionante que comprende un copolímero de DAA y AcAm, el polímero del potenciador de encolado comprende monómeros de dialilamina.
7. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el polímero del potenciador de encolado comprende un copolímero de dialilamina y al menos un 1 % de acrilamida.
8. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el polímero emulsionante del agente de encolado emulsionado tiene un por ciento en moles de dialilamina que varía de aproximadamente 1 a aproximadamente 60 por ciento.
9. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende además añadir un agente catiónico al proceso de fabricación de papel, en donde el agente catiónico se selecciona del grupo que consiste en alumbre, cloruro de aluminio, cloruro de polialuminio, aminas grasas de cadena larga, aluminato de sodio, poliacrilamida sustituida, sulfato crómico, pegamento animal, resinas termoendurecibles catiónicas, un polímero de poliamida, un derivado de almidón que contiene amina y cualquier combinación de estos.