ES3064591T3 - Surface size composition and its use - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una composición de encolado superficial para papel, cartón o materiales similares. Dicha composición comprende, como mínimo, un compuesto de aluminio y un complejo aniónico de lignina-carbohidrato. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Composición de encolado superficial y su uso

[0003] La presente invención se refiere a una composición acuosa de encolado superficial para papel, cartón o similares y a su uso según los preámbulos de las reivindicaciones independientes adjuntas.

[0004] Diversas propiedades del papel o cartón pueden modificarse mediante el encolado superficial. Por ejemplo, este proceso puede utilizarse para aumentar la hidrofobicidad de la superficie de papel/cartón o para mejorar las propiedades de resistencia e imprimibilidad. En el encolado superficial convencional, la composición se aplica en disolución sobre la superficie de la fibra, al menos parcialmente seca.

[0005] Normalmente, las composiciones de encolado superficial comprenden principalmente almidón, que mejora las propiedades de resistencia y alisa la superficie del sustrato. Sin embargo, el almidón es hidrófilo, lo que puede reducir la hidrofobicidad de la superficie encolada y esto puede dar lugar a una compensación entre la resistencia obtenida y la hidrofobicidad reducida. Esto significa que, con el fin de mejorar o mantener la resistencia al agua de la superficie encolada, es necesario añadir uno o más agentes hidrofobizantes a la composición de encolado superficial o aumentar la resistencia al agua del propio sustrato, por ejemplo, mediante el encolado interno. En este último caso, el agente hidrofobizante se añade a la propia pasta antes de la formación del papel o del cartón.

[0006] Muchos componentes utilizados en composiciones de encolado superficial, además del almidón, son polímeros sintéticos u otros compuestos sintéticos. Los compuestos sintéticos se utilizan en el encolado superficial, especialmente para mejorar la hidrofobicidad de la superficie. La reciente tendencia general hacia procesos y productos de producción más sostenibles, también en la industria del papel y el cartón, enfatiza la importancia de utilizar materiales procedentes de fuentes renovables. Esta tendencia ha incrementado el interés por encontrar nuevas alternativas a los componentes sintéticos, especialmente a los agentes hidrofobizantes, utilizados en las composiciones de encolado superficial. Por ejemplo, se ha estudiado la lignina para su uso en el tratamiento de superficies, pero su uso en aplicaciones comerciales se ha visto limitado debido a su débil efecto hidrofobizante. En consecuencia, sigue existiendo la necesidad de nuevas composiciones de encolado superficial con componentes de fuentes renovables que proporcionen las propiedades deseadas para el encolado superficial.

[0007] El documento EP 3561177 divulga un método para producir papel hidrófobo, utilizando un aditivo de encolado basado en lignina despolimerizada y un papel hidrófobo obtenible mediante dicho método.

[0008] El documento EP 0723047 divulga un proceso para preparar una suspensión acuosa para la fabricación de papel que contiene un complejo polielectrolítico. Un polímero catiónico soluble en agua y un polímero aniónico soluble en agua son reactivos en la suspensión acuosa para formar el complejo polielectrolítico y un compuesto que contiene un catión multivalente con una carga de al menos 3, formando el complejo polielectrolítico. El documento US 4,861,376 divulga dispersiones estables de alto contenido de sólidos de dímero de ceteno, obtenidas mediante el uso de ácido carboxílico soluble en agua con almidón catiónico, lignosulfonato de sodio y sulfato de aluminio.

[0009] Un objeto de esta invención es minimizar o incluso eliminar las desventajas existentes en el estado de la técnica.

[0010] Un objeto es también proporcionar una composición de encolado superficial, que comprenda un agente hidrofobizante obtenido de fuentes renovables.

[0011] Un objeto adicional de esta invención es también proporcionar una composición de encolado superficial que sea fácil de preparar y que ofrezca buenos resultados en el encolado superficial, especialmente en lo que respecta a las propiedades de resistencia y los efectos hidrofobizantes.

[0012] Estos objetivos se logran con la invención que tiene las características presentadas a continuación en las partes caracterizadoras de las reivindicaciones independientes. Algunas realizaciones preferibles se describen en las reivindicaciones dependientes.

[0013] Las características enumeradas en las reivindicaciones dependientes y las realizaciones en la descripción son combinables libremente entre sí a menos que se indique explícitamente lo contrario.

[0014] Los ejemplos de realizaciones presentados en este texto y sus ventajas se refieren, por las partes aplicables, a todos los aspectos de la invención, aunque esto no siempre se mencione por separado.

[0015] La típica composición acuosa de encolado superficial según la presente invención para el encolado de papel, cartón o similares se define en la presente reivindicación 1.

[0016] El uso típico de la presente invención de un complejo aniónico lignina-carbohidrato, en donde el carbohidrato está formado a partir de monosacáridos, se define en la presente reivindicación 15.

[0017] Ahora se ha descubierto de forma sorprendente que una composición de encolado superficial que comprende un compuesto de aluminio y un complejo aniónico lignina-carbohidrato, donde la lignina y el carbohidrato están unidos covalentemente entre sí de manera directa, tal como se define en la presente reivindicación 1, proporciona una hidrofobicidad inesperadamente mejorada a la superficie del papel o cartón encolado. Las composiciones de encolado superficial así obtenidas proporcionan resultados de encolado al menos similares, incluso a veces mejores, que las composiciones de encolado superficial donde se utilizan agentes hidrofobizantes convencionales a base de polímeros sintéticos. La presente invención ofrece una posibilidad de reducir eficazmente el uso de agentes hidrofobizantes sintéticos derivados del petróleo y de aumentar el uso de sustancias procedentes de fuentes renovables. La presente invención ofrece la posibilidad de utilizar material de fuentes renovables para mejorar la hidrofobización de papel y cartón sin necesidad de agentes hidrofobizantes a base de aceite adicionales.

[0018] El complejo aniónico lignina-carbohidrato adecuado para su uso en la presente invención es un complejo polimérico natural que comprende lignina y carbohidrato(s), según se definen en la reivindicación 15, unidos covalentemente entre sí. El complejo lignina-carbohidrato es, por lo tanto, un conjugado de lignina y carbohidrato(s), unidos irreversiblemente entre sí en una estructura integral. La lignina y el (los) carbohidrato(s) del complejo no pueden separarse sin dañar permanentemente la estructura del complejo. El complejo aniónico lignina-carbohidrato puede tener una estructura ramificada. Por ejemplo, la lignina o el carbohidrato pueden formar una estructura de cadena principal para el complejo, y el otro componente, ya sea carbohidrato o lignina, puede formar grupos colgantes que están unidos covalentemente a la estructura de cadena principal.

[0019] El complejo lignina-carbohidrato puede estar formado por lignina y uno o más carbohidratos, derivados de monosacáridos como galactosa, glucosa, manosa, arabinosa y/o xilosa, o sus fragmentos o residuos, que están unidos covalentemente a la lignina. La cantidad exacta de monosacáridos en el complejo lignina-carbohidrato y sus relaciones relativas dependen de la especie de madera, por ejemplo madera dura/blanda, que se haya utilizado en el proceso de pulpeo y a partir de la cual se origina el complejo. Los monosacáridos pueden presentarse en el complejo lignina-carbohidrato como residuos de azúcar, unidos covalentemente a la lignina. El complejo lignina-carbohidrato puede contener grupos funcionales aniónicos, que pueden ser grupos sulfonato, grupos carboxilo o grupos fenólicos. Por ejemplo, el complejo lignina-carbohidrato puede contener >1300-1700 µmol/g, preferiblemente 1400-1600 µmol/g de grupos sulfonato; 300-500 µmol/g, preferiblemente 350-450 µmol/g de grupos carboxilo; y/o 125-250 µmol/g, preferiblemente 150-225 µmol/g de grupos fenólicos. El complejo lignina-carbohidrato, adecuado para su uso en la presente invención, puede obtenerse, por ejemplo, a partir de una corriente lateral de un proceso de pulpeo. En una realización, un complejo ligninacarbohidrato adecuado puede obtenerse mediante tratamiento enzimático del material lignina-carbohidrato procedente de un proceso de pulpeo. Por ejemplo, el complejo lignina-carbohidrato puede obtenerse aislando el material lignina-carbohidrato de las corrientes laterales de los procesos de pulpeo de madera mediante filtración, como filtración por membrana, y procesando dicho material lignina-carbohidrato aislado mediante procesamiento enzimático empleando preferiblemente la enzima lacasa. Alternativamente, el complejo ligninacarbohidrato puede aislarse a partir de material lignocelulósico, como madera o pulpa, utilizando métodos de separación y fraccionamiento conocidos como tales. Por ejemplo, es posible aislar complejos ligninacarbohidrato fraccionando lignina de un proceso industrial, como el pulpeo Kraft o el pulpeo al sulfito. Los métodos adecuados para el fraccionamiento de la lignina incluyen, por ejemplo, fraccionamiento por disolventes o fraccionamiento por precipitación. En el fraccionamiento por disolventes se pueden emplear diversos disolventes orgánicos y sus mezclas binarias, como acetona-hexano, acetona-agua, etanol-agua, éter monometílico de propilenglicol-agua. Tal método de fraccionamiento se describe, entre otras publicaciones, en Int. J. Biol. Macromolecules 106 (2018) 979-987.

[0020] Según una realización preferida de la invención, el complejo aniónico lignina-carbohidrato es un complejo aniónico de lignosulfonato-carbohidrato. Se puede obtener, por ejemplo, mediante filtración por membrana de una mezcla de prehidrólisis procedente de un proceso de pulpeo al sulfito de madera, y posteriormente sometida a un tratamiento oxidativo enzimático, preferiblemente mediante la enzima lacasa. Preferiblemente, la mezcla de prehidrólisis filtrada se obtiene a partir de un proceso de pulpeo al sulfito de madera. La mezcla de prehidrólisis puede contener componentes a base de madera y productos químicos de pulpeo. Un complejo aniónico lignosulfonato-carbohidrato adecuado se divulga, por ejemplo, en BioResources 13(4), 7606-7627, 2018, y está disponible comercialmente en Ecohelix AB, Suecia.

[0021] El complejo aniónico lignina-carbohidrato puede tener una densidad de carga aniónica inferior a -0,2 meq/g, preferiblemente inferior a -0,5 meq/g, más preferiblemente inferior a -0,85 meq /g, medida a pH 7. La densidad de carga aniónica del complejo puede oscilar entre -0,2 meq /g y -2,5 meq /g, preferiblemente entre -0,5 meq /g y -2,4 meq /g, más preferiblemente entre -0,85 meq /g y -2,3 meq /g, medida a pH 7. En ocasiones, la densidad de carga aniónica del complejo puede oscilar entre -0,5 meq/g y -1,75 meq/g, preferiblemente entre -0,85 meq/g y -1,5 meq/g, medida a pH 7. La densidad de carga aniónica del complejo puede incluso oscilar entre -2,0 meq/g y -2,3 meq/g, preferiblemente entre -2,1 meq/g y -2,2 meq/g, medida a pH 7. Todos los valores de densidad de carga se indican por sustancia seca y se miden utilizando un detector de carga de partículas Mütek.

[0022] El complejo lignina-carbohidrato puede tener un peso molecular promedio ponderado >3500 g/mol, preferiblemente >4000 g/mol, más preferiblemente >5000 g/mol. El complejo lignina-carbohidrato puede tener un peso molecular promedio ponderado MW en un rango de 3500-90000 g/mol, preferiblemente 4000-80000 g/mol, más preferiblemente 5000-70000 g/mol.

[0023] Según una realización preferida, el complejo lignina-carbohidrato puede tener preferiblemente un peso molecular relativamente alto. Se supone, sin pretender limitarse a una teoría, que el alto peso molecular proporciona al menos algunos de los efectos sorprendentes observados. El complejo lignina-carbohidrato puede tener un peso molecular promedio ponderado MW >12000 g/mol, preferiblemente >15000 g/mol, más preferiblemente >20000 g/mol o >25000 g/mol. El complejo lignina-carbohidrato puede tener el peso molecular promedio ponderado MW en un rango de 8000-50000 g/mol o 10000-45000 g/mol, preferiblemente 12000-40000 g/mol o 15000-37000 g/mol. En ocasiones, el complejo lignina-carbohidrato puede tener el peso molecular promedio ponderado MW en un rango de 20000-45000 g/mol, preferiblemente 25000-40000 g/mol, más preferiblemente 25000-35000 g/mol o 25000-27000 g/mol. Según una realización específica, el complejo ligninacarbohidrato puede tener el peso molecular promedio ponderado MW en un rango de 15000-120000 g/mol o 20000-90000 g/mol, preferiblemente 25000-80000 g/mol, más preferiblemente 30000-70000 g/mol.

[0024] El complejo lignina-carbohidrato puede comprender lignina y carbohidratos, según se define en la presente reivindicación 1, en una relación de 90:10 a 10:90, preferiblemente de 80:20 a 20:80, más preferiblemente de 75:25 a 25:75 (lignina:carbohidrato). Según una realización de la invención, el complejo lignina-carbohidrato puede comprender al menos un 10 % en peso, preferiblemente al menos un 15 % en peso, de carbohidrato(s), preferiblemente hemicelulosa(s), calculados a partir del peso seco total del complejo. El complejo ligninacarbohidrato puede comprender carbohidrato(s) en un rango de un 10-40 % en peso, un 10-30 % en peso o un 15-25 % en peso, calculados a partir del peso seco total del complejo.

[0025] La composición de encolado superficial puede comprender un complejo aniónico lignina-carbohidrato en una cantidad de un 5-100 % en peso, preferiblemente un 9-99 % en peso, más preferiblemente un 15-98 % en peso, aún más preferiblemente un 18-85 % en peso, y en ocasiones un 25-65 % en peso, calculado a partir del contenido de sólidos secos de la composición de encolado superficial. Se supone que posibles impurezas menores, como sales inorgánicas asociadas al complejo lignina-carbohidrato, pueden estar incluidas en el peso del complejo aniónico lignina-carbohidrato.

[0026] La composición de encolado superficial tiene normalmente un contenido de sólidos de un 1-30 % en peso, preferiblemente un 3-25 % en peso, más preferiblemente un 5-15 % en peso, incluso más preferiblemente un 7-13 % en peso, calculado como sólidos secos. La composición de encolado superficial también puede tener un contenido de sólidos de un 6-14 % en peso, preferiblemente un 7-11 % en peso, calculado como sólidos secos. La composición de encolado superficial comprende, preferiblemente, agua como disolvente.

[0027] La viscosidad de la composición de encolado superficial es <200 mPas, preferiblemente <100 mPas, más preferiblemente <50 mPas, medida a 25 °C con un viscosímetro Brookfield LVDV en un adaptador para muestras pequeñas con husillo 18, a 60 rpm a <50 mPas, 30 rpm a 50-200 mPas. Esta viscosidad proporciona resultados de aplicación adecuados al utilizar técnicas de aplicación convencionales.

[0028] La composición de encolado superficial puede comprender al menos un compuesto de aluminio. Se pueden seleccionar compuestos de aluminio adecuados, por ejemplo, de cloruros de polialuminio, alumbre y sulfatos de aluminio. La composición de encolado superficial puede contener un compuesto de aluminio en una cantidad de 0,01-6, preferiblemente 0,04-4, más preferiblemente 0,07-2, incluso más preferiblemente 0,1-1,6, indicada como % en peso de iones de aluminio en sólidos secos de la composición de encolado superficial. La composición de encolado superficial también puede contener un compuesto de aluminio, especialmente cloruros de polialuminio, en una cantidad de 0,02-1,5, preferiblemente 0,05-1,35, incluso más preferiblemente 0,09-1,30 o 0,15-0,99, indicada como % en peso de iones de aluminio en sólidos secos de la composición de encolado superficial.

[0029] En algunas realizaciones, la composición de encolado superficial puede estar libre de compuestos de aluminio. Se ha observado que, en ausencia del compuesto de aluminio, la composición de encolado superficial proporciona resultados de rendimiento de resistencia mejorados, aunque el efecto hidrofobizante se puede reducir.

[0030] Los cloruros de polialuminio, en forma de disolución, adecuados para su uso en la composición de encolado superficial según la presente invención, pueden contener aluminio (como Al<3+>) en una cantidad de un 4-15 % en peso, preferiblemente un 6-14 % en peso, más preferiblemente un 8-13 % en peso, incluso más preferiblemente un 8,5-10 % en peso. Los cloruros de polialuminio, en forma de disolución, pueden contener Al₂O₃ en una cantidad de un 1-25 % en peso, preferiblemente un 5-22 % en peso, más preferiblemente un 7-20 % en peso, incluso más preferiblemente un 15-18 % en peso. La basicidad de una disolución de cloruro de polialuminio puede ser un 25-85 %, preferiblemente un 25-75 %, más preferiblemente un 30-65 %, incluso más preferiblemente un 35-50 %. Los cloruros de polialuminio pueden contener cloruro (como Cl-) en una cantidad de un 7-25 % en peso, un 15-25 % en peso o un 19-23 % en peso.

[0032] La composición de encolado superficial comprende, además del complejo lignina-carbohidrato y compuesto(s) de aluminio, también un almidón o un derivado de almidón. El almidón puede ser cualquier almidón adecuado para su uso en encolado superficial de papel o cartón, como almidón de patata, patata cerosa, arroz, maíz, maíz ceroso, trigo, cebada o tapioca. Preferiblemente, el almidón utilizado es almidón degradado, como almidón de patata, tapioca, maíz o trigo. En principio, cualquier almidón degradado es adecuado para su uso en la presente invención, y el almidón utilizado puede degradarse mediante cualquier método o sus combinaciones, que son conocidas en la técnica. Por ejemplo, el almidón degradado puede obtenerse sometiendo el almidón a degradación química, térmica o enzimática, siendo preferible la degradación química o enzimática. La degradación química comprende tanto la degradación ácida como la oxidativa, siendo preferible la degradación oxidativa. Se puede utilizar hipoclorito, peroxodisulfato, peróxido de hidrógeno o sus mezclas como agentes oxidantes.

[0034] El almidón puede ser no iónico o netamente aniónico. El almidón netamente aniónico puede contener grupos catiónicos siempre que su carga neta sea aniónica. La composición de encolado superficial puede comprender almidón en una cantidad de un 0-95 % en peso, preferiblemente un 1-91 % en peso, más preferiblemente un 2-85 % en peso, aún más preferiblemente un 15-82 % en peso, y en ocasiones incluso preferiblemente un 30-75 % en peso, calculado a partir del contenido de sólidos secos de la composición de encolado superficial. Por ejemplo, la composición de encolado superficial puede contener almidón en una cantidad de un 0-80 % en peso, preferiblemente un 10-75 % en peso, más preferiblemente un 35-70 % en peso, calculado a partir del contenido de sólidos secos de la composición de encolado superficial.

[0036] Se ha observado que, incluso si se reduce la cantidad de almidón en la composición de encolado superficial, el efecto de resistencia obtenido es al menos similar o incluso se mejora.

[0038] La composición de encolado superficial también puede incluir componentes adicionales, como abrillantadores, antiespumantes, biocidas y/o agentes de reticulación, como glioxal. La composición de encolado superficial también puede contener agentes hidrofobizantes adicionales, por ejemplo poli(acrilato de estireno), AKD o colofonia. El agente hidrofobizante adicional es preferiblemente aniónico o anfótero con carácter netamente aniónico.

[0040] La composición de encolado superficial debe estar preferiblemente libre de cargas minerales inorgánicas y/o pigmentos minerales inorgánicos.

[0042] Según una realización, la composición de encolado superficial según la presente invención mejora las propiedades de resistencia del papel o cartón final, especialmente la resistencia a la compresión expresada como resistencia SCT, incluso en condiciones de alta humedad. La resistencia a la compresión, expresada como resistencia SCT del papel, cartón o similar, se mide según la norma ISO 9895 (2008), ya sea cuando se expone a condiciones ambientales estándar (+23 °C, humedad relativa 50 %) o en cuando se expone a condiciones ambientales donde la humedad relativa es ≥80 %, preferiblemente ≥85 %, más preferiblemente ≥90 % y la temperatura es ≥30 °C, preferiblemente ≥35 °C, más preferiblemente ≥38 °C. La resistencia a la compresión en tramos cortos (SCT) puede utilizarse para predecir la resistencia a la compresión del producto final, por ejemplo, una caja de cartón. Las cajas de cartón para embalaje están expuestas a cargas elevadas al ser apiladas durante el almacenamiento y el transporte, lo que convierte la resistencia a la compresión, es decir, la resistencia SCT, en una de las propiedades de resistencia más importantes del papel o del cartón. Las propiedades de resistencia del papel y del cartón se vuelven especialmente críticas cuando los productos se exponen a condiciones ambientales donde la humedad relativa es ≥80 %, preferiblemente ≥85 %, más preferiblemente ≥90 % y la temperatura es ≥30 °C, preferiblemente ≥35 °C, más preferiblemente ≥38 °C.

[0043] La composición de encolado superficial de la presente invención es adecuada para el encolado superficial de todos los productos celulósicos, en particular para todos los tipos de papel y cartón. Los productos celulósicos, como el papel o el cartón, pueden estar sin encolar o preencolados internamente, por ejemplo, mediante la adición de un encolado interno, como dímero de alquilceteno, anhídrido alquenilsuccínico o colofonia, a la pasta de fibra antes de la formación de la hoja.

[0045] La composición de encolado superficial según la presente invención es especialmente adecuada para papel o cartón, que pueden estar basados en un 100 % en fibras primarias, un 100 % en fibras recicladas o de cualquier mezcla posible entre fibras primarias y recicladas. La composición de encolado superficial según la presente invención es especialmente adecuada para el encolado superficial de cartón fabricado con fibras recicladas. Por ejemplo, las fibras en la pasta pueden comprender al menos un 80 % de fibras recicladas, preferiblemente al menos un 90 % de fibras recicladas, incluso en ocasiones un 100 % de fibras recicladas. Todos los porcentajes se indican en % en peso, calculados a partir del peso de fibra seca total. Las fibras recicladas pueden proceder de cartón ondulado usado o de papeles mixtos. Preferiblemente, se utiliza una mezcla de cartón ondulado usado y grados de papel mixtos para fibras recicladas.

[0046] La composición de encolado superficial según la presente invención puede aplicarse sobre una superficie de papel o cartón mediante cualquier técnica adecuada disponible y comúnmente utilizada para el encolado superficial de papel, cartón o similares. Por ejemplo, la composición de encolado superficial puede proporcionarse como un líquido o una espuma sobre el producto a base de celulosa, como el papel o el cartón. Por ejemplo, la composición acuosa de encolado superficial puede aplicarse a la superficie del papel o del cartón mediante una prensa de en colado por banda húmeda, una prensa de encolado por película o una prensa que emplea un rodillo o una cuchilla raspadora en aplicación de encolado. Alternativamente, la composición de encolado superficial puede pulverizarse sobre la hoja de papel o cartón o aplicarse sumergiendo el papel o el cartón en la disolución acuosa. El producto celulósico, como el papel o el cartón, tratado con la disolución de encolado superficial según la presente invención, se seca a temperaturas elevadas, la temperatura típica del papel o del cartón puede ser de 80 a 110 °C.

[0047] Según una realización de la invención, la composición de encolado superficial puede aplicarse sobre la superficie de una hoja de fibras en una cantidad de al menos 0,5 g/m²/lado, preferiblemente al menos 1,3 g/m²/lado, más preferiblemente 1,3-5,0 g/m²/lado, más preferiblemente 1,4-3,2 g/m²/lado, indicada como sólidos secos. Estas cantidades de aplicación son especialmente preferibles para el encolado superficial de revestimiento y capa ondulada.

[0048] EXPERIMENTAL

[0049] En los siguientes ejemplos no limitativos se describen algunas realizaciones de la invención.

[0050] Se probó el rendimiento del encolado de las composiciones de encolado superficial en una lámina sin encolar internamente, que tiene un gramaje base de 140 g/m². La temperatura de la composición de encolado superficial se fijó en 65 °C. Las láminas se procesaron en una prensa de encolado por charco horizontal Mathis tipo 5607 a 2 m/min (2 bar). La temperatura del punto de presión de la prensa se fijó en 65 °C. En los Ejemplos 1 y 2, las láminas se secaron a 95 °C mediante una secadora de láminas de laboratorio PTI durante 1 minuto por cada lado. En el Ejemplo 3, las láminas se secaron a 95 °C mediante una secadora de tambor AMC a velocidad 50, dando un tiempo de secado de 1,5 minutos.

[0051] La eficiencia de encolado se determinó midiendo el grado de encolado Cobb60 según la norma ISO 535. La resistencia a la compresión se estudió en la dirección transversal a la máquina (CD) mediante el método de ensayo de compresión de tramo corto (SCT), diseñado con base en la norma ISO 9895:1989 (Papel y cartón. Resistencia a la compresión. Ensayo de tramo corto). Sin embargo, desviándose de la norma, el número de mediciones paralelas fue generalmente 8 en lugar de 20. Para mediciones de SCT normales, las muestras se preacondicionaron a una RH del 50 % y a 23 °C, según la norma ISO 187:1990 (Papel, cartón y pulpas. Atmósfera estándar para el acondicionamiento y las pruebas, y procedimiento para el control de la atmósfera y el acondicionamiento de muestras). Para mediciones de SCT en condiciones tropicales, las muestras se preacondicionaron en una cámara climática a una RH del 90 % y a 38 °C durante al menos 4 horas, generalmente durante la noche.

[0052] Las composiciones de encolado superficial se prepararon calentando la disolución de complejo ligninahemicelulosa a la temperatura de encolado y mezclando el compuesto de aluminio con la disolución de complejo lignina-hemicelulosa antes del encolado superficial. En los ejemplos donde se utilizó almidón, primero se disolvió almidón en agua según sus instrucciones de cocción habituales y a continuación se mezcló con la disolución de complejo lignina-hemicelulosa a la temperatura de encolado. En los Ejemplos 1 y 2, el almidón fue C*film 07312, y en los Ejemplos 3 y 4 Raisamyl 01121. El compuesto de aluminio se añadió a la mezcla de complejo lignina-hemicelulosa y almidón antes del encolado superficial.

[0053] Ejemplo 1

[0054] Se prepararon composiciones de encolado superficial, tanto de prueba como de referencia, con un contenido de sólidos secos de un 8 % en peso, según la descripción anterior. La composición de prueba 3 tenía un contenido de sólidos secos de un 12 % en peso.

[0055] En las composiciones de referencia 2 y 3 se utilizó lignosulfonato (Ufoxane, Borregaard, Noruega) en lugar de un complejo de lignina-hemicelulosa obtenido de Ecohelix AB, Suecia (MW aproximadamente 31000 g/mol, densidad de carga aproximadamente -2,15, a pH 7).

[0056] Los componentes de la composición de encolado superficial se indican en la Tabla 1. El % en peso de cada componente se indica como % en peso de los sólidos secos.

[0057] Tabla 1 Composiciones de encolado superficial utilizadas en el Ejemplo 1.

[0060]

[0062] Se analizaron las composiciones de encolado superficial como tales y con adición de una disolución de polialuminio, PAC, en dosis de 1,3, 2,5 y 3,9 % en peso del contenido de sólidos. La disolución de polialuminio utilizada contenía aluminio (Al<3+>) al 9 % en peso; Al₂O₃ al 17 % en peso; cloruro (Cl⁻) al 21 % en peso; basicidad de un 42 %. Los resultados de encolado se indican en la Tabla 2.

[0063] Tabla 2. Rendimiento de encolado de las composiciones de encolado superficial del Ejemplo 1.

[0066]

[0068] Ejemplo 2

[0069] Se prepararon composiciones de encolado superficial con un contenido de sólidos secos de un 12 % en peso, según la descripción anterior.

[0070] En la composición de referencia 4 se utilizó lignosulfonato (Ufoxane, Borregaard, Noruega) en lugar del complejo lignina-hemicelulosa (igual que en el Ejemplo 1). Los componentes de las composiciones de encolado superficial se indican en la Tabla 3. El % en peso para cada componente se indica como % en peso, calculado a partir de sólidos secos totales.

[0071] Las composiciones de encolado superficial se probaron como tales y con adición de una disolución de sulfato de aluminio al 39 % en peso, en dosis de 3,6, 7,3 y 10,9 % en peso del contenido de sólidos de la composición de encolado superficial. Los resultados de encolado se indican en la Tabla 4.

[0072] Tabla 3 Composiciones de encolado superficial del Ejemplo 2.

[0075]

[0078] Tabla 4 Rendimiento de encolado de las composiciones de encolado superficial del Ejemplo 2.

[0081]

[0083] Ejemplo 3

[0084] El Ejemplo 3 estudia el efecto del complejo lignina-hemicelulosa (Ecohelix AB, Suecia) como reemplazo parcial de almidón en una composición de encolado superficial.

[0085] Se prepararon las siguientes composiciones de encolado superficial con un contenido de sólidos secos del 12 % en peso según la descripción anterior:

[0086] Encolado A: 100 % almidón, referencia

[0087] Encolado B: 90 % almidón, 10 % complejo de lignina-hemicelulosa

[0088] Encolado C: 80 % almidón, 20 % complejo de lignina-hemicelulosa

[0089] Encolado D: 70 % almidón, 30 % complejo de lignina-hemicelulosa

[0090] Las relaciones de los componentes en las composiciones del encolado superficial se indican como % en peso de sólidos secos.

[0091] Los resultados de resistencia e hidrofobicidad obtenidos se indican en la Tabla 5.

[0092] Tabla 5 Resultados de rendimiento de encolado para las composiciones de encolado superficial del Ejemplo 3

[0094]

[0096] Ejemplo 4

[0097] El ejemplo 4 estudia el efecto del complejo lignina-hemicelulosa como sustituto parcial de almidón, junto con cloruro de polialuminio (PAC) en una composición de encolado superficial. El complejo lignina-hemicelulosa y el cloruro de polialuminio son como se definen en el Ejemplo 1.

[0098] Se prepararon las siguientes composiciones de encolado superficial con un contenido de sólidos secos del 12 % en peso, según la descripción anterior:

[0099] Encolado A1: 100 % almidón, referencia

[0100] Encolado B1: 100% almidón, 2% PAC

[0101] Encolado C1: 90 % almidón, 10 % complejo lignina-hemicelulosa, 2 % PAC.

[0102] Encolado D1: 80 % almidón, 20 % complejo lignina-hemicelulosa, 2 % PAC.

[0103] Encolado E1: 70 % almidón, 30 % complejo lignina-hemicelulosa, 2 % PAC.

[0104] Encolado F1: 90 % almidón, 10 % complejo lignina-hemicelulosa, 1 % PAC.

[0105] Encolado G1: 80% almidón, 20% complejo lignina-hemicelulosa, 1% PAC.

[0106] Encolado H1: 70 % almidón, 30 % complejo lignina-hemicelulosa, 1 % PAC.

[0107] Las relaciones de los componentes en las composiciones de encolado superficial se indican como % en peso de sólidos secos.

[0108] Los resultados de resistencia e hidrofobicidad obtenidos se indican en la Tabla 6.

[0109] Tabla 6 Resultados de rendimiento de encolado para las composiciones de encolado superficial del Ejemplo 4.

[0111]

[0113] El proyecto que dio lugar a esta solicitud ha recibido financiación de Bio Based Industries Joint Undertaking (JU) bajo el acuerdo de subvención Nº 837866. La JU recibe apoyo del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea y del Bio Based Industries Consortium.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

1. Una composición de encolado superficial para el encolado superficial de papel, cartón o similares, en donde la composición comprende al menos

- un polisacárido seleccionado de almidón o un derivado del almidón,

- un compuesto de aluminio, y

- un complejo aniónico lignina-carbohidrato, donde la lignina y uno o más carbohidratos están unidos covalentemente entre sí, en donde el (los) carbohidrato(s) en el complejo lignina-carbohidrato están formados a partir de monosacáridos.

2. Composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el complejo aniónico lignina-carbohidrato comprende grupos funcionales aniónicos seleccionados de grupos sulfonato, grupos carboxilo y/o grupos fenólicos.

3. Composición según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque el complejo lignina-carbohidrato tiene un peso molecular promedio ponderado MW >12000 g/mol, preferiblemente >15000 g/mol, más preferiblemente >20000 g/mol, incluso más preferiblemente >25000 g/mol.

4. Composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-3, caracterizada porque el complejo lignina-carbohidrato tiene una densidad de carga aniónica inferior a -0,2 meq/g, preferiblemente inferior a -0,5 meq/g, más preferiblemente inferior a -0,85 meq/g, medida a pH 7.

5. Composición según la reivindicación 4, caracterizada porque el complejo lignina-carbohidrato tiene una densidad de carga aniónica de -0,2 meq/g a -2,5 meq/g, preferiblemente de -0,5 meq/g a -2,4 meq/g, más preferiblemente de -0,85 meq/g a -2,3 meq/g, medida a pH 7.

6. Composición según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-5, caracterizada porque el complejo lignina-carbohidrato tiene una relación lignina:carbohidrato de 90:10 a 10:90, preferiblemente de 75:25 a 25:75.

7. Composición según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-6, caracterizada porque el complejo lignina-carbohidrato comprende galactosa, glucosa, manosa, arabinosa, xilosa y/o sus residuos, que están unidos covalentemente a una lignina.

8. Composición según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-7, caracterizada porque la composición comprende el complejo aniónico lignina-carbohidrato en una cantidad de un 5-100 % en peso, preferiblemente un 9-99 % en peso, más preferiblemente un 15-98 % en peso, incluso más preferiblemente un 18-85 % en peso, calculado a partir del contenido de sólidos secos de la composición de encolado superficial.

9. Composición según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-8, caracterizada porque el compuesto de aluminio se selecciona de cloruros de polialuminio, alumbre y sulfatos de aluminio.

10. Composición según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-9, caracterizada porque la composición comprende el compuesto de aluminio en una cantidad de 0,01-6, preferiblemente 0,04-4, más preferiblemente 0,07-2, incluso más preferiblemente 0,1-1,6, indicada como % en peso de iones de aluminio en sólidos secos de la composición de encolado superficial.

11. Composición según la reivindicación 1, caracterizada porque la composición comprende además almidón en una cantidad de un 0-95 % en peso, preferiblemente un 1-91 % en peso, más preferiblemente un 2-85 % en peso, aún más preferiblemente un 15-82 % en peso, y en ocasiones incluso preferiblemente un 30-75 % en peso, calculado a partir del contenido de sólidos secos de la composición de encolado superficial.

12. Composición según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-11, caracterizada porque la composición tiene un contenido de sólidos de un 1-30 % en peso, preferiblemente un 3-25 % en peso, más preferiblemente un 5-15 % en peso, incluso más preferiblemente un 7-13 % en peso, calculado como sólidos secos.

13. Uso de una composición de encolado superficial según cualquiera de las reivindicaciones 1-12 para el encolado superficial de sustratos fibrosos en forma de lámina, como papel, cartón o similares.

14. Uso según la reivindicación 13, caracterizado porque la composición se utiliza para el encolado superficial de cartón que comprende fibras recicladas.

15. Uso de un complejo aniónico lignina-carbohidrato, donde la lignina y uno o más carbohidrato(s) están unidos

covalentemente entre sí, como agente hidrofobizante en composiciones de encolado superficial para papel, cartón o similares, en donde el (los) carbohidrato(s) en el complejo lignina-carbohidrato están formados a partir de monosacáridos.