ES2968141T3 - Un método para aumentar la estabilidad dimensional de un producto de papel o cartón - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a un proceso para producir un producto de papel o cartón que tiene una mayor estabilidad dimensional, que comprende proporcionar una suspensión de fibras que comprende fibras nunca secas, tratar la suspensión de fibras con una composición resistente y formar un producto de papel o cartón a partir del producto tratado. suspensión de fibras, en la que la composición de resistencia comprende un componente de resina de resistencia permanente en húmedo y un agente de apresto. La presente invención se refiere además al uso de una composición resistente para aumentar la estabilidad dimensional de un papel y un cartón, y a un producto de papel o cartón que tiene una estabilidad dimensional mejorada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Un método para aumentar la estabilidad dimensional de un producto de papel o cartón
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un proceso para producir un producto de papel o cartón que tiene una mayor estabilidad dimensional.
Antecedentes de la técnica
Las fibras de celulosa comprendidas en una hoja o banda de papel o cartón tienen una afinidad por el agua, lo que significa que absorben fácilmente agua de la atmósfera o pierden agua en la atmósfera, dependiendo de la humedad relativa y del contenido de humedad de equilibrio del papel. Cuando las fibras de celulosa absorben agua, se expanden principalmente en anchura, pero solo ligeramente en longitud. De manera similar, cuando un papel pierde humedad en la atmósfera, las fibras se contraerán principalmente en anchura, pero solo ligeramente en longitud. Por lo tanto, cuando un papel experimenta un cambio dimensional, será principalmente en la dirección transversal al grano. Como las fibras de celulosa tienen afinidad por el agua y pueden hincharse bajo la influencia del agua, las dimensiones y/o la forma de una hoja o banda de papel o cartón pueden cambiar cuando cambia su contenido de humedad. Esto puede ocurrir debido a los cambios en la humedad del aire ambiental en el caso del cartón y papel de embalaje, debido a la aplicación de agua, como en la impresión offset, o debido al calentamiento, por ejemplo en las fotocopiadoras. Los cambios dimensionales en el papel causados por el agua y el calentamiento en la impresión offset y en la impresión digital se deben principalmente a diferencias en el ángulo de orientación de las fibras entre los dos lados del papel o entre el centro y las áreas cercanas a los bordes de la banda de papel en la máquina papelera. Es necesaria una buena estabilidad dimensional en todos los grados de cartón y papel cuyo contenido de humedad pueda cambiar. Algunos ejemplos de productos de papel y cartón que son sensibles a cuestiones de estabilidad dimensional son los papeles pintados y cartones de yeso.
La adición de cargas a la suspensión de fabricación de papel ayuda a aumentar una estabilidad dimensional del papel, ya que las cargas no absorben ni pierden humedad. La medida en la que las fibras de un papel se han refinado, es decir, lo cortas y estrechamente unidas que están las fibras en el papel, también afecta su estabilidad dimensional; cuanto menos refinadas están las fibras, mayor será la inestabilidad dimensional.
Es evidente que existe una necesidad constante de mejorar la estabilidad dimensional de productos de papel y cartón, especialmente de productos de papel y cartón que están sujetos a cambios de humedad exhaustivos.
La publicación de patente WO 2015/167440 describe un método de fabricación de medios de impresión digital de poco peso, comprendiendo dicho método la adición de un agente de encolado interno y un agente que aumenta la resistencia a la humedad a la mezcla de pulpa para formar una configuración de fibra.
La publicación de patente US 2014/069600 describe métodos y composiciones para mejorar el encolado de papel mediante resina de poliamidoamina-epihalohidrina.
La publicación de patente US 6,143,132 se refiere a un proceso para la producción de papel con un buen efecto de aumento de resistencia a la humedad mediante el uso de poliisocianatos.
La publicación de patente US 2007/087190 describe un material laminar que tiene resistencia al aceite y es particularmente adecuado para su uso como material de embalaje para alimentos que contienen aceite comestible. La publicación de patente US 5,427,652 se refiere a un papel resistente a la humedad repulpable que contiene una mezcla de agentes catiónicos que aumentan la resistencia a la humedad permanente y temporal.
Sumario de la invención
Un objeto de la presente invención es minimizar o posiblemente incluso eliminar las desventajas existentes en el estado de la técnica.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un proceso para producir un producto de papel o cartón que tenga una mayor estabilidad dimensional.
Sin embargo, un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un proceso simple y rentable para producir un producto de papel o cartón que tenga una mayor estabilidad dimensional.
Sin embargo, un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un método para aumentar la resistencia a la humedad de un producto de papel o cartón.
Estos objetos se consiguen con la invención que tiene las características presentadas a continuación en las partes que caracterizan las reivindicaciones independientes. Algunas realizaciones preferidas de la invención se presentan en las reivindicaciones dependientes.
El producto de papel o cartón se produce de manera convencional utilizando equipos convencionales.
En la reivindicación 1 se presenta un proceso según la presente invención para producir un producto de papel o cartón.
El producto típico de papel o cartón producido mediante un método según la presente invención tiene estabilidad dimensional mejorada y tiene una expansión en húmedo, medida según EMCO (15 min), reducida en al menos 10 %, más preferiblemente en al menos 15 %, del modo más preferible en al menos 20 % en comparación con un papel o cartón que no comprende una composición que aumenta la resistencia que comprende un componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente y un agente de encolado.
Ahora se ha descubierto sorprendentemente que la estabilidad dimensional en húmedo de un producto final de papel o cartón mejora significativamente cuando se añade una composición que aumenta la resistencia que comprende un componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente y un agente de encolado a la suspensión de fibras que comprende fibras nunca secas, tales como Fibras Kraft, antes de la formación del papel o de la banda de cartón.
Los papeles fabricados con fibras de celulosa vírgenes nunca secas tienen una mayor resistencia a la tracción en comparación con los papeles fabricados con fibras de celulosa secas. Por otro lado, las fibras secas proporcionan una mejor deshidratación al proceso de fabricación de papel en comparación con fibras nunca secas. Ambos efectos se originan por la hornificación de las fibras de celulosa durante el secado. La pérdida de resistencia de las fibras secas puede dominarse mediante un mayor refinado, por lo que las fibras secas pueden proporcionar eventualmente una mejor combinación de resistencia a la tracción y deshidratación en comparación con las fibras nunca secas. Las fibras secas también se hinchan menos, por lo que los papeles fabricados a partir de ellas son menos vulnerables a la inestabilidad dimensional en comparación con las fibras nunca secas. Sin embargo, el secado implica un elevado consumo de energía y añade complejidad al proceso de fabricación de papel al requerir pasos de proceso y equipos adicionales. Además, el mayor refinado de las fibras secas necesario para alcanzar el nivel de resistencia a la tracción deseado también aumenta el consumo de energía. Las fibras nunca secas están disponibles en fábricas integradas de pulpa y papel, donde el beneficio adicional procede del ahorro de energía, etc., ya que no es necesario secar la pulpa para el transporte.
Se supone, sin querer vincularse a una teoría, que la adición de la composición que aumenta la resistencia según la presente invención a la suspensión de fibras que comprende fibras de celulosa nunca secas proporciona una combinación óptima de resistencia e hidrofobicidad a la red de fibras en formación, así como deshidratación mejorada.
Además, la composición que aumenta la resistencia mejora la interacción fibra-fibra y la unión de las fibras entre sí, y permite mejores propiedades de resistencia y una hidrofobicidad más elevada también en el producto final de papel o cartón. También se aumenta la estabilidad dimensional del producto final de papel o cartón, lo que puede verse especialmente como una menor expansión en húmedo del papel o cartón producido.
Descripción detallada
Según el primer aspecto de la presente invención, se proporciona un proceso para producir un producto de papel o cartón que tiene una mayor estabilidad dimensional. Más particularmente, se proporciona un proceso para producir un producto de papel o un producto de cartón que tiene una mayor estabilidad dimensional, que comprende
• proporcionar una suspensión de fibras que comprende fibras nunca secas,
• tratar la suspensión de fibras con una composición que aumenta la resistencia,
• introducir la suspensión de fibras tratada en la sección de formación para producir la banda,
• introducir la banda en la sección de prensa para producir un producto de papel o cartón,
en donde la composición que aumenta la resistencia comprende una composición de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente y un agente de encolado, y en donde la cantidad de fibras nunca secas en la suspensión de fibras es al menos 15 % en peso basado en el peso seco total de la suspensión de fibras.
El producto de papel o cartón es preferiblemente un papel o cartón que se somete a una composición acuosa durante la fabricación, el posprocesamiento o durante el uso. Tal composición acuosa puede ser, por ejemplo, una composición de revestimiento, pegamento, tinta o suspensión de yeso. Ejemplos específicos de tales productos de papel son papel de yeso; papel pintado; papel estucado; papel de impresión, como papel de impresión industrial y papel para inyección de tinta; y papel de copia, como papel de copia láser. Ejemplos específicos de tales productos de cartón son cartón de yeso; cartón estucado; y cartón encolado. Ejemplos de productos de cartón incluyen, por ejemplo, grados de cartón para embalaje y grados de cartón para envases, como grados encolados de kraftliners y testliners.
La suspensión de fibras se puede obtener mediante mezclado de material de fibra de celulosa con agua. La suspensión de fibras puede comprender material de fibras procedente de fibras Kraft blanqueadas o sin blanquear y, opcionalmente, papel/cartón interno fragmentado a máquina y/o material de fibras reciclado. El material de fibra reciclado puede proceder, por ejemplo, de cartón ondulado viejo (OCC), revistas viejas, periódicos viejos, residuos de oficina mixtos (MOW) o residuos domésticos mixtos. La suspensión de fibras también puede comprender cargas añadidas como carbonato de calcio CaCO3, como carbonato de calcio molturado, GCC o carbonato de calcio precipitado, PCC.
En el presente contexto, el término "fibra nunca seca" significa una fibra de celulosa en un estado húmedo, tal como se obtiene a partir de un proceso de fabricación de pulpa química, sin secar antes del uso en la fabricación de papel o cartón. Las fibras nunca secas se utilizan normalmente en las llamadas fábricas integradas de pulpa y papel, donde la pulpa nunca seca está fácilmente disponible. Para reforzar los grados del papel y cartón de embalaje se utilizan especialmente fibras nunca secas.
Las fibras nunca secas se pueden obtener mediante cualquier proceso de fabricación de pulpa química, y preferiblemente mediante un proceso de fabricación de pulpa Kraft que incluye fabricación de pulpa al sulfato y fabricación de pulpa al sulfito, más preferiblemente mediante un proceso de fabricación de pulpa Kraft que incluye fabricación de pulpa al sulfato.
En una realización, las fibras nunca secas son fibras Kraft. Las fibras nunca secas pueden estar blanqueadas o sin blanquear, siendo preferibles las fibras Kraft sin blanquear. Son preferibles fibras Kraft sin blanquear nunca secas, por ejemplo en aplicaciones de cartones de yeso, mientras que son preferibles fibras Kraft blanqueadas nunca secas, por ejemplo en grados de papel de alta calidad, como grados de papel gráfico.
La cantidad de fibras nunca secas en la suspensión de fibras puede ser 15-70 % en peso, preferiblemente 30-70 % en peso, más preferiblemente 40-60 % en peso, basado en el peso seco total de la suspensión de fibras. Los papeles y cartones fabricados con fibras nunca secas tienen una mayor resistencia a la tracción en comparación con los papeles fabricados con fibras de celulosa secas.
En la presente invención, la combinación óptima de resistencia a la tracción y estabilidad dimensional de un producto final de papel o cartón se obtiene cuando la composición que aumenta la resistencia que comprende el componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente y el agente de encolado se añade a la suspensión de fibras que comprende las fibras nunca secas, no obstaculizando sustancialmente el proceso de fabricación, especialmente la deshidratación, o incluso mejorando el mismo.
Por el término "componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente" se entiende productos químicos que mejoran las propiedades de tracción del papel o cartón en estado tanto húmedo como seco reticulando las fibras de celulosa con enlaces covalentes que no se rompen al humedecerse. Aunque el término "componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente" no pretende cubrir resinas o agentes que aumentan la resistencia a la humedad temporal, no se excluye la presencia de resinas o agentes que aumentan la resistencia a la humedad temporal en la fabricación de papel o cartón.
El componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente puede ser una resina reticulante. Las resinas reticulantes forman un retículo en una red de fibra de celulosa que proporciona resistencia cuando el papel o cartón se humedece. Las resinas reticulantes también pueden reforzar los enlaces existentes de fibra a fibra, mejorando adicionalmente la resistencia del producto de papel o cartón. Preferiblemente, el componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente puede seleccionarse a partir de resinas de poliamidoaminaepihalohidrina (PAE), resinas de polidiisocianato, resinas de urea-formaldehído (UF), resinas de melamina formaldehído (MF), resinas de polidiisocianato (DI) y mezclas de las mismas. Se ha observado que especialmente las resinas de poliamidoamina-epihalohidrina y las resinas de polidiisocianato proporcionan propiedades mejoradas, especialmente una estabilidad dimensional en húmedo mejorada. Más allá de reforzar la hoja, los componentes de resina que aumentan la resistencia a la humedad permanente pueden desempeñar un papel importante en el equilibrio de la carga sobre partículas finas y fibras, proporcionando beneficios para mejorar la retención y/o eficiencia de otros procesos y aditivos funcionales, como el agente de encolado, y mejorando la deshidratación de la hoja.
Preferiblemente, el componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente es resina de poliamidoamina-epiclorhidrina.
Según una realización preferible de la presente invención, el componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente es una resina de poliamidoamina-epihalohidrina autorreticulante. Las resinas de poliamidoamina-epihalohidrina se basan en un esqueleto de poliamidoamina, que es el resultado de una reacción de condensación entre ácido adípico y dietilentriamina. Una reacción posterior con epihalohidrina da como resultado una estructura de resina polimérica reticulada, donde se crean grupos azetidinio altamente reactivos a lo largo del esqueleto del polímero. La cantidad de grupos azetidinio puede controlarse mediante una selección cuidadosa, por ejemplo, de la relación epihalohidrina/amina. Según una realización ejemplar, la resina de poliamidoaminaepihalohidrina tiene una relación molar de epihalohidrina a grupo amina secundaria de al menos 0,8. En algunas realizaciones, la relación molar de epihalohidrina a grupo amina secundaria puede ser 0,8-3,0, como 0,9-2,5, 1,0-2,0 o 1,1-1,7 o 1,2-1,5 o 1,25-1,45.
Las resinas de poliamidoamina-epihalohidrina adecuadas pueden tener un peso molecular promedio en peso en el intervalo de 80.000 - 250.000 g/mol, preferiblemente 150.000 - 250.000 g/mol. Se cree que las resinas de poliamidoamina-epihalohidrina que tienen dichos pesos moleculares son más efectivas para reducir la expansión en húmedo del papel o cartón. El peso molecular se puede determinar mediante cromatografía de exclusión por tamaño, como GPC.
Como se describió anteriormente, la resina de poliamidoamina-epihalohidrina comprende grupos azetidinio reactivos, que proporcionan a la resina una alta carga catiónica, que mejora la retención de la resina en las fibras y proporciona a la resina una capacidad de autorreticulación. Preferiblemente, la resina de poliamidoamina-epihalohidrina tiene una densidad de carga de 1,5-4,5 meq/g, preferiblemente 2,0-4,0 meq/g, más preferiblemente 2,1-3,0 meq/g, determinada a pH 7 mediante titración con sal potásica de polivinilsulfato. Cuando se retiene en la red de fibras, la resina de poliamidoamina-epihalohidrina se autorreticula y forma una fuerte protección alrededor de los enlaces fibra-fibra y evita que los enlaces se hidrolicen.
Según otra realización preferible, el componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente es una resina de polidiisocianato. La resina de polidiisocianato se usa preferiblemente en forma de una emulsión acuosa para proporcionar una distribución uniforme de la resina en la suspensión de fibras. La resina de polidiisocianato puede comprender polidiisocianato alifático, cicloalifático o aromático o mezclas de los mismos. Los polidiisocianatos adecuados pueden contener preferentemente más de 2 grupos isocianato, por ejemplo 2 a 5 grupos isocianato. Ejemplos preferibles de resinas de polidiisocianato se basan en la química de diisocianato de difenilmetano, diisocianato de tolueno, diisocianato de hexametileno o diisocianato de isoforona, o una mezcla de los mismos. La cantidad de grupos isocianato reactivos, es decir, el contenido en NCO, puede variar en el intervalo de 5 a 50 %, normalmente de 7 a 25 %.
El agente de encolado se selecciona preferiblemente a partir de dímero de alquilenceteno (AKD), anhídrido alquilsuccínico (ASA), derivado de colofonia o una mezcla de los mismos. Los agentes de encolado sintéticos, AKD, ASA y los derivados de colofonia, son más estables y de calidad homogénea en comparación con agentes de encolado naturales, y también más rentables en el uso.
La dosis típica de agente de encolado puede variar según el agente de encolado utilizado y la calidad del papel o cartón que se fabrique. La dosis mínima típica de un agente de encolado para una suspensión de fibras es al menos 0,3 kg/tonelada de suspensión de fibras calculada como seca, especialmente para agentes de encolado AKD o ASA. La dosis mínima más típica de un agente de encolado para un tipo de derivado de colofonia es de al menos 2 kg/tonelada de suspensión de fibras calculada como seca. Preferiblemente, el agente de encolado se añade a la suspensión de fibras en una cantidad de al menos 0,5 kg/tonelada, más preferiblemente al menos 1 kg/tonelada, del modo más preferible al menos 3 kg/tonelada, de suspensión de fibras calculada como seca.
El agente de encolado se puede añadir en una cantidad que proporcione al papel o cartón un valor de Cobb60 de como máximo 70 g/m2, preferiblemente como máximo 50 g/m2, más preferiblemente como máximo 40 g/m2, medido según la norma ISO 535. El producto de papel o cartón puede tener un valor de Cobb60 en el intervalo de 18 - 70 g/m2, por ejemplo en el intervalo de 20 - 50 g/m2. Para papel de impresión, un valor de Cobb60 preferido puede ser 40 - 70 g/m2. Para grados de cartón para envases y papel o cartón de yeso, un valor de Cobb60 preferido puede ser de 20 a 50 g/m2. El valor de Cobb60 se puede mejorar aún más mediante tratamientos superficiales adicionales aplicados a una superficie de papel o cartón.
Según una realización preferible de la presente invención, la composición que aumenta la resistencia se añade en una cantidad tal que el potencial zeta de la suspensión de fibras permanezca negativo, preferiblemente < -2,0 mV después de la adición de la composición que aumenta la resistencia. Cuando el potencial zeta se aproxima demasiado al valor neutro, la formación de espuma puede convertirse en un problema. Por lo tanto, se prefiere que la composición de agente que aumenta la resistencia se añada en una cantidad tal que el potencial zeta de la suspensión de fibras permanezca < -3,0 mV, más preferiblemente < -5 mV, incluso más preferiblemente < -10 mV después de la adición de la composición que aumenta la resistencia.
En una realización, la composición que aumenta la resistencia se añade en una cantidad que resulta 0,1 a 30 kg de componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente/tonelada de suspensión de fibra seca, preferiblemente 0,25 a 18,2 kg de componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente/tonelada de suspensión de fibra seca, más preferiblemente 0,5 a 5,0 kg de componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente/tonelada de suspensión de fibra seca, calculado como componente de resina seca que aumenta la resistencia a la humedad permanente. Se observó inesperadamente que la mejora en la estabilidad dimensional en húmedo y la resistencia física de los productos de papel y cartón se puede conseguir incluso con una dosificación relativamente baja de la composición que aumenta la resistencia. Esto es ventajoso, no solo porque de este modo se pueden evitar los problemas antes mencionados asociados a valores de potencial zeta neutros, sino también porque se pueden minimizar los costes químicos en el proceso.
Según una realización preferida, la composición que aumenta la resistencia comprende poliacrilamida aniónica. La poliacrilamida aniónica puede mejorar la retención del componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente, preferiblemente resina de poliamidoamina-epihalohidrina, en las fibras. La relación entre la poliacrilamida aniónica y la resina de poliamidoamina-epihalohidrina puede ser de aproximadamente 0,05 a 1.
Según la invención, el componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente y el agente de encolado de la composición que aumenta la resistencia se añaden por separado. Por tanto, el componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente y el agente de encolado de la composición que aumenta la resistencia se pueden añadir en momentos diferentes, es decir, no se añaden al mismo tiempo. Según una realización preferible de la invención, el componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente se añade antes de la adición del agente de encolado, dado que el agente de encolado tiene una reactividad mayor que el componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente. El agente de encolado puede perder su eficiencia si se añade demasiado pronto en el proceso.
El componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente y el agente de encolado de la composición que aumenta la resistencia se pueden añadir durante la preparación de la suspensión de fibras, por ejemplo en una bomba de succión de la cuba de mezcla o en el flujo de pulpa nunca seca. La composición que aumenta la resistencia también se puede añadir a un despulpador o a un tanque de mezcla.
Las fibras nunca secas se pueden tratar con la composición que aumenta la resistencia que comprende la resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente y el agente de encolado antes de que las fibras nunca secas se combinen con otro material de fibra y/o cargas opcionales para la formación de la suspensión de fibras. Ejemplos de otros materiales de fibra de este tipo son fibras recicladas, fibras que se originan a partir de fibras fragmentadas, secas y/o fibras producidas mediante formación de pulpa mecánica. En un método según la presente invención, el componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad de la composición que aumenta la resistencia se añade a las fibras nunca secas antes de su combinación con otro material de fibra y/o carga(s). En estos casos, la suspensión de fibras formada también puede tratarse adicionalmente con la composición que aumenta la resistencia después de su formación.
En un método según la presente invención, el componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente se añade a las fibras nunca secas antes de la formación de la suspensión de fibras, es decir, antes de la combinación con el otro material de fibra y/o carga(s) opcional. Se permite que el componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente interaccione con las fibras nunca secas, proporcionando así fibras nunca secas tratadas. El agente de encolado se añade a la suspensión de fibras formada que comprende fibras nunca secas tratadas, otro material de fibra y/o carga(s) opcional.
La suspensión de fibras tratada con la composición que aumenta la resistencia se transforma en una banda de papel o cartón, normalmente usando una máquina Fourdrinier, que comprende al menos una sección de formación y una sección de prensa. Al comienzo de la sección de formación, la suspensión de fibras se introduce desde una caja formadora sobre una tela de formación, que es un tejido sin fin, a través del cual se drena el agua de la suspensión de fibras con la ayuda de diversos elementos de deshidratación. La tela funciona como medio de filtración y como una base de soporte suave para la suspensión de fibras que fluye desde la caja formadora. Al mismo tiempo, la tela sin fin en movimiento también transfiere la banda desde la caja formadora a la sección de prensa. En la sección de formación de una máquina papelera moderna, a menudo hay dos telas de formación separadas, dispuestos para trabajar conjuntamente ya sea como formador de huecos o como formador híbrido. Las secciones de formación de máquinas de fabricar cartón normalmente pueden comprender varias telas y cajas formadoras para la formación de diferentes capas de cartón.
Según una realización, se puede añadir un agente antiespumante a la suspensión de fibras. El agente antiespumante se puede añadir antes de añadir la composición que aumenta la resistencia. El agente antiespumante se puede seleccionar a partir de agentes antiespumantes a base de sílice y agentes antiespumantes a base de alcoholes grasos. Normalmente, el agente antiespumante se añade en una cantidad de 200-500 g/tonelada de suspensión de fibra seca, preferiblemente 200-300 g/tonelada de suspensión de fibra seca, más preferiblemente 200-250 g/tonelada de suspensión de fibra seca.
Según una realización, se proporciona el producto de papel o cartón que tiene una estabilidad dimensional mejorada, en donde que el producto de papel o cartón se prepara a partir de una suspensión de fibras que comprende fibras nunca secas y una composición que aumenta la resistencia que comprende un componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente y un agente de encolado. El producto de papel o cartón tiene preferentemente una expansión en húmedo, medida según EMCO (15 min), reducida en al menos 10 %, más preferentemente en al menos 15 %, del modo más preferente en al menos 20 % en comparación con un producto de papel o cartón que no comprende dicha composición que aumenta la resistencia.
A continuación, la presente invención se describe con más detalle y específicamente con referencia a los ejemplos, que no pretenden limitar la presente invención.
Ejemplos
Algunas realizaciones de la invención se describen en los siguientes ejemplos no limitantes.
Productos químicos y propiedades de la pulpa.
La Tabla 1 muestra las propiedades de la pulpa utilizada en los ejemplos.
Tabla 1.Propiedades de la pulpa.
Se puede concluir de la Tabla 1 que la Pulpa 1 usada tiene alcalinidad y dureza elevadas.
Los componentes de resina que aumentan la resistencia probados fueron los siguientes:
Resina que aumenta la resistencia 1: resina que aumenta la resistencia a la humedad, resina de poliamidoaminaepihalohidrina, Kemira Oyj, Finlandia
Resina comparativa 2: G-PAM de Kemira Oyj, Finlandia
Resina comparativa 3: poliacrilamida aniónica que aumenta la resistencia en seco de Kemira Oyj, Finlandia Resina comparativa 4: poliacrilamida catiónica que aumenta la resistencia en seco de Kemira Oyj, Finlandia Como agente de encolado se utilizó un encolante derivado de colofonia de Kemira Oyj, Finlandia.
Ejemplo 1
Primero se evaluó el potencial Zeta y la capacidad de las fibras para retener los componentes de resina que aumentan la resistencia. Los valores de potencial Zeta se evaluaron en varios componentes de resina que aumentan la resistencia y dosis de agente de encolado para confirmar los límites de dosificación de adición. La Tabla 2 muestra los resultados obtenidos.
Tabla 2.
En la Tabla 2, se puede ver que con la dosis creciente de componentes de resina que aumentan la resistencia, el potencial Zeta de la pulpa se vuelve menos negativo.
Se realizó una simulación de hoja de mano para evaluar las propiedades de resistencia en seco y en húmedo, así como la expansión en húmedo y la hidrofobicidad. La Tabla 3 enumera las condiciones detalladas para la simulación.
Tabla 3.
Se añadieron varias dosis de componentes de resinas que aumentan la resistencia a la humedad y en seco basadas en la cantidad de pulpa seca. Se fabricaron hojas de mano con y sin componentes de resina que aumenta la resistencia y agente de encolado como sigue.
La pulpa desmenuzada original 1 se diluyó a una concentración de 1% en peso con agua blanca bajo agitación. La suspensión de pulpa preparada se agitó primero a aproximadamente 500 rpm durante 15 segundos y después se dosificaron los productos químicos usados con un intervalo de 15 segundos cada uno. Después de dosificar el último producto químico, se continuó el mezclado de la suspensión de pulpa durante 15 segundos. Se produjeron hojas de mano con un gramaje de 100 g/m2 en una máquina de fabricar hojas de mano. Las hojas se secaron en cámaras de secado automáticas de una máquina de fabricar hojas de mano durante 6 minutos a una temperatura de 93 °C y un vacío de 96 kPa para eliminar rápidamente la humedad.
Antes de probar las propiedades de resistencia de las hojas de mano producidas, es decir, índice de tracción en seco, índice de tracción en seco, índice de estallido, expansión en húmedo y valor de Cobb60, las láminas se preacondicionaron durante 24 h a 23 °C con una humedad relativa de 50 % según la norma ISO 187. Los dispositivos y estándares que se utilizaron para medir las propiedades de las hojas se indican en la Tabla 4.
Tabla 4Dispositivos y estándares de prueba de láminas.
Las propiedades de resistencia obtenidas de las hojas de mano producidas se muestran en la Tabla 5.
A partir de los resultados de la Tabla 5, la resina que aumenta la resistencia 1 muestra muy buena respuesta a la tracción en húmedo y también buena respuesta a la expansión en húmedo. Para el índice de tracción en seco, la diferencia entre hojas tratadas con diversas resinas que aumentan la resistencia no es grande; mientras que para el índice de tracción en húmedo, la resina que aumenta la resistencia 1 tiene un rendimiento mejor que las demás. Y el efecto adicional del encolante de colofonia se debe probablemente, sin vincularse a ninguna teoría, a una menor humectación.
Para la ráfaga, todos los datos son bastante similares; pero para la expansión en húmedo, la resina resistente 1 tiene un efecto positivo, reduciendo la tasa de expansión en húmedo de las láminas.
Sorprendentemente también se encontró, basándose en los resultados, sin limitarse a ninguna teoría, que una buena hidrofobicidad también puede contribuir a una menor expansión en húmedo. Por lo tanto, se necesitan tanto el reactivo de resistencia en húmedo como el tamaño de la superficie para reforzar el efecto. El valor de Cobb60 también se evalúa en diferentes dosis. La resina que aumenta la resistencia 1 funciona bien cuando coopera con el encolante de colofonia.
Tabla 5.Propiedades de láminas con combinaciones de diversas resinas que aumentan la resistencia y encolante de colofonia.
Claims (11)
1. Un método para producir un producto de papel o un producto de cartón que comprende
- proporcionar fibras nunca secas,
- proporcionar una composición que aumenta la resistencia que comprende un componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente y un agente de encolado,
- añadir el componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente a las fibras nunca secas, proporcionando así fibras nunca secas tratadas,
- combinar las fibras nunca secas tratadas con un material de fibra seleccionado a partir de fibras recicladas, fibras procedentes de fibras fragmentadas, secas y/o fibras producidas mediante formación de pulpa mecánica, proporcionando así una suspensión de fibras que comprende 15 a 70 % en peso de las fibras nunca secas tratadas, basado en el peso seco total de la suspensión de fibras,
- tratar la suspensión de fibras que comprende las fibras nunca secas tratadas con el agente de encolado de la composición que aumenta la resistencia,
- introducir la suspensión de fibras tratada en la sección de formación para producir una banda, y
- introducir la banda en la sección de prensa para producir un producto de papel o cartón.
2. El método según la reivindicación 1, en donde el producto de papel es papel seleccionado a partir de papel de yeso; papel pintado; papel estucado; papel de impresión, como papel de impresión industrial y papel para inyección de tinta; papel de copia, como papel de copia láser, o el producto de cartón se selecciona entre cartón de yeso, cartón estucado y cartón encolados.
3. El método según la reivindicación 1 o 2, en donde la cantidad de fibras nunca secas en la suspensión de fibras es 30 a 70 % en peso, preferiblemente 40 a 60 % en peso, basado en el peso seco total de la suspensión de fibras.
4. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde las fibras nunca secas son fibras Kraft blanqueadas o sin blanquear, preferiblemente fibras Kraft sin blanquear.
5. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde el componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente se selecciona a partir de resinas de poliamidoamina-epihalohidrina (PAE), resinas de polidiisocianato, resinas de urea-formaldehído (UF), resinas de melamina formaldehído (MF), polidiisocianato (DI) resinas y mezclas de las mismas.
6. El método según la reivindicación 5, en donde la resina de poliamidoamina-epihalohidrina es la resina de poliamidoamina-epihalohidrina que tiene una relación molar de epihalohidrina a grupo amina secundaria de al menos 0,8, preferiblemente 0,8-3,0, más preferiblemente 0,9-2,5, incluso más preferiblemente 1,0-2,0
7. El método según la reivindicación 5, en donde la resina de polidiisocianato comprende polidiisocianatos alifáticos, cicloalifáticos o aromáticos o mezclas de los mismos y/o la resina de polidiisocianato se basa en la química de diisocianato de difenilmetano, diisocianato de tolueno, diisocianato de hexametileno, diisocianato de isoforona o una mezcla de los mismos.
8. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde el agente de encolado se selecciona a partir de dímero de alquilenceteno (AKD), anhídrido alquilsuccínico (ASA), derivado de colofonia o una mezcla de los mismos.
9. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde la composición de resistencia se añade en una cantidad tal que el potencial zeta de la suspensión de fibras permanezca negativo, preferentemente menos de -2,0 mV, más preferentemente menos de -3,0 mV, incluso más preferentemente menos de -5,0 mV después de la adición de la composición que aumenta la resistencia.
10. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde el componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente se añade en una cantidad de 0,1-30 kg de componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente/tonelada de suspensión de fibra seca, preferiblemente 0,25-18,2 kg de componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente/tonelada de suspensión de fibra seca, más preferiblemente 0,5-5,0 kg de componente de resina que aumenta la resistencia a la humedad permanente/tonelada de suspensión de fibra seca, calculado como resina seca que aumenta la resistencia a la humedad permanente.
11. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde el agente de encolado se añade en una cantidad que proporciona al papel o cartón un valor de Cobb60 de como máximo 70 g/m2, preferiblemente como máximo 50 g/m2, más preferiblemente como máximo 40 g/m2, medido según la norma ISO 535.
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