MX2007014951A - Retencion y drenaje mejorados en la fabricacion de papel. - Google Patents

Abstract

Se describe un metodo para mejorar la retencion y drenaje en un proceso de fabricacion de papel. El metodo provee la adicion de un polimero asociativo, un segundo componente y opcionalmente un material silicioso a la suspension de fabricacion de papel. Adicionalmente, se describe una composicion que comprende un polimero asociativo, y un segundo componente, y opcionalmente que comprende ademas fibra de celulosa.

Description

RETENCIÓN Y DRENAJE MEJORADOS EN LA FABRICACIÓN DE PAPEL REFERENCIA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama el beneficio de la Solicitud Provisional de EUA No. 60/693,855, presentada el 24 de junio de 2005, el contenido completo de la cual se incorpora en la presente por referencia. CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con el proceso para hacer papel y cartón de un material celulósico, que emplea un sistema de floculación. ANTECEDENTES . La retención y drenaje es un aspecto importante de fabricación de papel. Se sabe que ciertos materiales pueden proporcionar propiedades de retención y/o drenaje mejoradas en la producción de papel y cartón. La elaboración de hojas de fibra celulósica, particularmente papel y cartón, incluye lo siguiente: a) producir una suspensión acuosa de fibra celulósica que también puede contener entendedores minerales inorgánicos o pigmentos; 2) depositar esta suspensión en un alambre o tela de fabricación de papel móvil; y 3) formar una hoja de los componentes sólidos de la suspensión drenando el agua. Lo anterior es seguido por prensado y secado de la hoja para remoción adicional de agua. Los quimicos orgánicos e inorgánicos frecuentemente se añaden a la suspensión antes del paso de formación de hoja para hacer la fabricación de papel menos costosa, más rápida, y/o para lograr propiedades especificas en el producto de papel final. La industria del papel lucha continuamente por mejorar la calidad del papel, aumentar la productividad, y reducir los costos de fabricación. Productos quimicos se añaden frecuentemente a la suspensión fibrosa antes de que alcance el alambre o tela de fabricación de papel para mejorar el drenaje/deshidratación y retención de sólidos; estos productos quimicos se llaman ayudas de retención y/o drena e. El drenaje o deshidratación de la suspensión fibrosa en el alambre o tela de fabricación de papel frecuentemente es un paso limitante al alcanzar velocidades más rápidas de máquina de papel. La deshidratación mejorada también puede resultar en una hoja más seca en la prensa y secciones de secador, resultando en consumo de energía reducido. Además, ya que el drenaje o deshidratación es la etapa en el método de fabricación de papel que determina muchas propiedades finales de la hoja, ayuda de retención y drenaje pueden tener impacto sobre atributos de fabricación en la hoja de papel final. Con respecto a sólidos, las ayudas de retención de elaboración de papel se utilizan para aumentar la retención de sólidos de acabado fino en la trama durante el método turbulento de drenaje y formación de la trama de papel. Sin retención adecuada de los sólidos finos, se pierden al efluente del molino o bien se acumulan a niveles elevados en el circuito de agua blanca de recirculación, ocasionando potencialmente acumulación de depósito. Adicionalmente, la retención insuficiente aumenta los costos de los fabricantes de papel debido a pérdida de aditivos pretendidos para ser adsorbidos en la fibra. Los aditivos pueden proporcionar opacidad, resistencia, apresto u otras propiedades deseables al papel. Los polimeros solubles en agua de peso molecular (MW) elevado con carga ya sea catiónica o catiónica se han usado tradicionalmente con ayudas de retención y drenaje. La eficacia de los polimeros o copolimeros usados variará dependiendo del tipo de monómeros de los que están compuestos, la disposición de los monómeros en la matriz de polímero, el peso molecular de la molécula sintetizada, y el método de preparación. El desarrollo reciente de microparticulas inorgánicas, cuando se usan como ayudas de retención y drenaje en combinación con polimeros solubles en agua de MW elevado, han mostrado funcionamiento superior de retención y drenaje comparado con polimeros solubles en agua de MW elevado convencionales. Las Patentes de EUA Nos. 4,294,885 y 4,388,150 enseñan el uso de polimeros de almidón con silice coloidal. El uso de partículas inorgánicas con copollmeros lineales de archilamida se conoce en el ramo. Las patentes recientes enseñan el uso de estas partículas inorgánicas con polimeros aniónicos solubles en agua (US 6,454,902) o materiales reticulados específicos (US 8,454,902, US 6,524,439 y US 6,616,806). Las Patentes de EUA Nos. 4,643,801 y 4,750,974 enseñan el uso de un aglutinante de coacervado de almidón catiónico, sílice coloidal, y polímero aniónico. La Patente de EUA No. 4,753,710 enseña flocular la provisión de pulpa con un floculante catiónico de MW elevado, induciendo esfuerzo cortante a la provisión floculada, y luego introduciendo arcilla de bentonita a la provisión. Se ha encontrado recientemente que los copolímeros solubles en agua preparados bajo ciertas condiciones exhiben características físicas únicas. Adicionalmente, los copolímeros proporcionan actividad no esperada en ciertas aplicaciones, incluyendo aplicaciones de elaboración de papel, tal como ayudas de retención y drenaje. Los copolímeros aniónicos que exhiben las características únicas se describieron en WO 03/050152 Al, el contenido completo de la cual se incorpora en la presente por referencia. Los copolímeros catiónicos y anfotéricos que exhiben las características únicas se describieron en la publicación de solicitud de patente de EUA US 2004/0143039 Al, el contenido completo de la cual se incorpora en la presente por referencia. Sin embargo, existe una necesidad de mejorar el funcionamiento de drenaje y retención. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Se describe un método para mejorar la retención y drenaje en un proceso de fabricación de papel. El método provee el uso de un polímero asociativo mejorado en donde el polímero mejorado se proporciona mediante la selección del iniciador de radical libre. Adicionalmente, se describe un proceso para preparar un polímero asociativo mejorado. Adicionalmente, se describe una composición que comprende un polímero asociativo mejorado. Adicionalmente, se describe una composición que comprende un polímero asociativo mejorado y otros materiales y que opcionalmente comprende además fibras de celulosa útiles para proporcionar retención y drenaje mejorados en un proceso de fabricación de papel. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención provee un copolímero soluble en agua mejorado preparado bajo ciertas condiciones (denominado en la presente como "polímero asociativo") . Se ha encontrado sorprendentemente que la selección cuidadosa del iniciador de radical libre puede resultar en funcionamiento mejorado de retención y drenaje, superior al conocido en el ramo. También se ha encontrado sorprendentemente que cuando el proceso para formar el polímero asociativo se lleva a cabo usando una secuencia de pasos de iniciación que dependen de la terminación relativa de la reacción de polimerización, el funcionamiento de ayuda de retención y drenaje se puede mejorar. La presente invención también proporciona una composición novedosa que comprende el polímero asociativo y otros materiales. La presente invención también proporciona una composición que comprende un polímero asociativo, otros materiales y fibra de celulosa. También se observa que el uso del polímero asociativo como una ayuda de retención y drenaje tiene un impacto sobre el funcionamiento de otros aditivos en el sistema de fabricación de papel. La retención y/o drenaje mejorados pueden ambos tener un impacto directo e indirecto. Un impacto directo se refiere a la ayuda de retención y drenaje que actúan para retener el aditivo. Un impacto indirecto se refiere a la eficacia de la ayuda de retención y drenaje para retener relleno y finos hacia los cuales se fija el aditivo ya sea por medios físicos o químicos. De esta manera, aumentando la cantidad de relleno o finos retenidos en la hoja, la cantidad de aditivo retenido se aumenta de una manera concomitante. El término relleno se refiere a materiales en partículas, típicamente inorgánicas en naturaleza, que se añaden a la suspensión de pulpa celulósica para proporcionar ciertos atributos y ser un substituto de costo inferior de una porción de la fibra de celulosa. Su tamaño relativamente pequeño, del orden de 0.2 a 10 micrones, baja relación entre dimensiones y naturaleza química resulta en que no son adsorbidos hacia las fibras grandes todavía demasiado pequeñas para ser atrapadas en la red de fibra que es la hoja de papel. El término "finos" se refiere a fibras de celulosa pequeñas o fibrilas, típicamente de menos de 0.2 mm de longitud y/o capaces de pasar a través de un tamiz de malla 200. Ya que el uso de la ayuda de retención y drenaje aumenta la cantidad de aditivo retenido en la hoja, el efecto del aditivo se aumenta. Esto proporciona ya sea una mejora de la propiedad, proporcionando una hoja con atributo de funcionamiento aumentada, o permite que el fabricante de papel reduzca la cantidad de aditivo agregado al sistema, reduciendo el costo del producto. Además, la cantidad de estos materiales en el agua de recirculación, o agua blanca, usada en el sistema de fabricación de papel se reduce. Este nivel de material reducido, que bajo algunas condiciones se puede considerar que es un contaminante no deseable, puede proporcionar un proceso de fabricación de papel más eficiente o reducir la necesidad de limpiadores u otros materiales añadidos para controlar el nivel de material no deseable. El término aditivo, como se utiliza en lo que antecede, se refiere a materiales añadidos a la suspensión de papel para proporcionar atributos específicos al papel y/o mejorar la eficiencia del proceso de fabricación de papel. Estos materiales incluyen, pero no están limitados a, agentes de apresto, resinas de resistencia en húmedo, resinas de resistencia en seco, almidón y derivados de almidón, tintes, agentes de control de contaminante, antiespumantes, y biocidas. La elección del iniciador de radical libre tiene un impacto significativo de las propiedades de funcionamiento del polímero. Sin estar limitados por ninguna teoría, se cree que la naturaleza química del iniciador puede tener un impacto sobre el régimen al que las radicales libres se forman y/o la reactividad relativa del iniciador. Esto, a su vez, puede influenciar la masa molar, la composición de copolímero, y otros atributos físicos del polímero. Adicionalmente, la naturaleza hidrofóbica del iniciador, el régimen al que las radicales libres se forman y/o la reactividad relativa del iniciador pueden influenciar la cantidad de iniciador utilizada, que a su vez, puede afectar la masa molar y otros atributos físicos del polímero. Los iniciadores térmicos son un grupo de materiales que se descomponen a una temperatura característica para formar un radical libre que iniciará la polimerización del monómero etilénicamente insaturado, algunos de los cuales también son conocidos como vinilo, alilo, o monómeros acrílicos. Estos materiales son el tipo más común de iniciadores en uso comercial. Los iniciadores térmicos incluyen, pero no están limitados a, peróxidos, persulfatos y compuestos azoicos. Los materiales de peróxido de ejemplo incluyen, pero no están limitados a, peróxido de benzoilo, peróxido de lauroilo, t-butilperóxido, hidroperóxido de t 'butilo y los semejantes y mezclas de los mismos. Los materiales de persulfato de ejemplo incluyen, pero no están limitados a, persulfato de amonio, persulfato de potasio y mezclas de los mismos, y los semejantes. Los compuestos azoicos de ejemplo incluyen, pero no están limitos a 2,2-azobis (2-metilopropionitrilo) , también conocido como azobisisobutilonitrilo o IABN; 4, 4' -azobis (ácido cianovalérico) , 1, 1' -azobis (ciclohexanocarbonitrilo) , mezclas de los mismos, y lo semejante. Para los propósitos de esta invención, el iniciador seleccionado puede ser un iniciador o puede ser una combinación de dos o más iniciadores térmicos. El polímero asociativo preparado por el presente proceso inventivo se puede describir como sigue: Una composición de copolímero soluble en agua que comprende la fórmula: -[B-do-F]- (Fórmula 1) en donde B es un segmento de polímero no iónico formado de la polimerización de uno o más monómeros no iónicos etilénicamente insaturados; F es un segmento (s) de polímero aniónico, catiónico, o una combinación de aniónico y catiónico formado de la polimerización de uno o más monómeros aniónicos, y/o catiónicos, etilénicamente insaturados; la relación de % molar de B:F es de 95:5 á 5:95; y el copolímero soluble en agua se prepara a través de una técnica de polimerización de emulsión de agua en aceite que emplea cuando menos un agente tensioactivo de emulsificación que consiste de cuando menos un agente tensioactivo polimérico no iónico de dibloque o tribloque, en donde la relación del cuando menos un agente tensioactivo de dibloque o tribloque a monómero es cuando menos alrededor de 3:100 y en donde; la ténica de polimerización de emulsión de agua en aceite comprende los pasos de: (a) preparar una solución acuosa de monómeros, (b) poner en contacto la solución acuosa con un agente tensioactivo que contiene líquido de hidrocarburo o mezcla de agente tensioactivo para formar una emulsión invertida, (c) ocasionar que el monómero en la emulsión se polimerice por polimerización de radical libre mediante el uso de iniciadores específicos a una escala de pH de alrededor de 2 a menos de 7. En una modalidad preferida de la invención, el iniciador específico es peróxido de lauroilo. En otra modalidad preferida, el iniciador es peróxido de lauroilo en combinación con otro iniciador térmico. En otra modalidad preferida de la invención, el iniciador se agrega a intervalos específicos durante la reacción de polimerización, de preferencia cuando menos una o más alícuotas adicionales de iniciador se agregan cuando la reacción está de alrededor de 405 a alrededor de 80% completa. En otra modalidad preferida de la invención, el iniciador es peróxido de lauroilo y se añade a intervalos específicos durante la reacción de polimerización, de preferencia cuando menos una o más alícuotas adicionales de iniciador se agregan cuando la reacción está de alrededor de 5% a alrededor de 90% completa. En todavía otra modalidad de la invención, el iniciador se añade a intervalos específicos durante la reacción de polimerización, de preferencia cuando menos dos alícuotas adicionales de iniciador se agregan durante la reacción de polimerización cuando la reacción está de alrededor de 5% a alrededor de 90% completa. El polímero asociativo puede ser un copolímero aniónico. El copolímero aniónico se caracteiza en que constante de Huggins (k') determinada a una concdentración entre 0.0025% en peso a 0.025% en peso del copolímero en 0.01 M de NaCI es mayor de 0.75 y tiene un módulo de almadenamiento (G' ) para un 1.5% en peso de solución de copolímero de activos a 6.3 Hz mayor de 75 Pa. En una modalidad de la invención, el módulo de almacenamiento (G' ) para una solución de copolímero de 1.5% en peso de activos a 6.3 Hz es entre 75 Pa y 170 Pa . El polímero asociativo puede ser un copolímero catiónico. El copolímero catiónico se caracteriza en que su constante de Huggins (k') determinada entre 0.0025% en peso a 0.025% en peso del copolímero en 0.01M de NaCI es mayor de 0.5. Se espera que el copolímero catiónico tenga un módulo de almacenamiento (G' ) para una solución de copolímero de 1.5%T en peso de activos a 6.3 Hz mayor de 30 Pa. El polímero asociativo puede ser un copolímero anfotérico. El copolímero anfotérico se caracteriza en que su constante de Huggins (k' ) determinada entre 0.0025% en peso a 0.025% en peso del copolímero en 0.01M de NaCI es mayor de 0.5 Se espera que el copolímero anfotérico tenga un módulo de almacenamiento (G' ) para una solución de copolímero de 1.5% en peso de activos a 6.3 Hz mayor de 30 Pa. La polimerización por emulsión inversa es un proceso químico convencional para preparar polímeros o copolimeros solubles en agua de peso molecular elevado. En general, k un proceso de polimerización por emulsión inversa se conduce 1) preparando una solución acuosa de los monómeros, 2) poniendo en contacto la solución acuosa con un líquido de hidrocarburo que contiene agentes tensioactivos de emulsificación apropiados o mezcla de agentes tensioactivos para formar una emulsión de monómero inversa, 3) sometiendo la emulsión de monómero a polimerización de radical libre, y, opcionalmente, 4) añadiendo un agente tensioactivo ruptor para mejorar la inversión de la emulsión cuando se añade a agua. Los polímeros de emulsión inversa son típicamente polímeros solubles en agua basados en monómeros iónicos o no iónicos. Los polímeros que contienen dos o más monómeros ("copolímeros") se pueden preparar mediante el mismo proceso. Estos comonómeros pueden ser aniónicos, catiónicos, zwiteriónicos, no iónicos, o una combinación de los mismos. Los monómeros no iónicos típicos incluyen, pero no están limitados a, archilamida; metacrilamida; N-alquilacrilamidas, tales como N-metacrilamida; N,N-dialquilacrilamidas, tales como N,N-dimetilacrilamida; metacrilato; metilmetacrilato; acrilonitrilo; N-vinil metilacetamida formamida de N-vinilo; formamida de N-vinilo metilo, acetato de vinilo, N-vinilpirrolidona; hidroxialquil (met) acrilatos, tales como hidroxietil (met) acrilato o hidroxipropil (met) acrilato; mezclas de cualquiera de los anteriores y lo semejante. Los monómeros aniónicos de ejemplo incluyen, perono están limitados a, los ácidos y sales libres de: ácido acrílico; ácido metacrílico; ácido maleico; ácido itacónico; ácido acrilamidoglicólico; ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propansulfónico; ácido 3-aliloxi-2-hidroxi-l-propansulfónico; ácido estirensulfónico; ácido vinilsulfónico; ácido vinilfosfónico; ácido 2-acrilamido-2-metilpropano fosfónico; mezclas de cualquiera de los anteriores y lo semejante. Los monómeros catiónicos de ejemplo incluyen, pero no están limitados a, monómeros catiónicos etilénicamente insaturados tales como bases libres o sales de: haluros de dialildialquilamonio, tales cómo cloruro de dialildimetilamonío; los (met) acrilatos de compuestos de dialquilaminoalquilo, tales como dimetilaminoetil (met) acrilato, dietilaminoetil (met) acrilato, dimetilaminopropil (met) acrilato, 2-hidroxidimetilaminopropil (met) acrilato, aminoetil (met) acrilato, y las sales y cuaternarios de los mismos; las N,N-dialquilaminoalquil (met) archilamidas, tales como N,N-dimetilaminoetilacrilamida, y las sales y cuaternarios de los mismos y mezcla de los anteriores y lo semejante. Los comonómeros pueden estar presentes en cualquier relación. El polímero asociativo resultante puede ser no iónico, catiónico, aniónico, o anfotérico (contiene ambas cargas catiónica y aniónica) . En una modalidad, el polímero asociativo puede ser un copolímero aniónico, con una relación molar de monómero no iónico a monómero aniónico (B:F de la Fórmula 1) dentro de la escala de 95:5 a 5:95, de preferencia la escala es de alrededor de 75:25 a alrededor de 25:75 y aún más preferentemente la escala es de alrededor de 65:35 a alrededor de 35:65 y de manera más preferente de alrededor de 60:40 a alrededor de 40:60. A este respecto, los porcentajes molares de B y F deben sumar hasta 100%. Se debe entender que más de una clase de monómero no iónico puede estar presente en la Fórmula I. También se debe entender que más de una clase de monómero aniónico puede estar presente en la Fórmula 1. En una modalidad preferida de la invención, el polímero asociativo es un copolímero aniónico, se define por la Fórmula 1 en donde B, el segmento de polímero no iónico, es la unidad de repetición formada después de la polimerización de archilamida; y F, el segmento de polímero aniónico, es la unidad de repetición formada después de la polimerización de una sal o ácido libre de ácido acrílico y la relación de porcentaje molar de B:F es de alrededor de 75:25 a alrededor de 25:75. Las características físicas del polímero asociativo, cuando es un copolímero aniónico, son únicas en que la constante de Huggins (k' ) se determina en 0.01 m de NaCl es mayor de 0.75 y el módulo de almacenamiento (G' ) para una solución de polímero de 1.5% en peso de activos a 6.3 Hz es mayor de 75 Pa, de preferencia mayor de 90 Pa y aún más preferentemente mayor de 105 Pa. La constante de Huggins es mayor de 0.75, de preferencia mayor de 0.9 y aún más preferentemente mayor de 1.0. El polímero asociativo puede ser un copolímero catiónico, con una relación molar de monómero no iónico a monómero catiónico (B:F de la Fórmula 2) dentro de la escala de 99:1 a 50:50, o 95:5 a 50:50, o 95:5 a 75:25, o 90:10 a 60:45, de preferencia la escala es de alrededor de 85:15 a alrededor de 60:40 y aún más preferentemente la escala es de alrededor de 80:20 a alrededor de 50:50. A este respecto, los porcentajes molares de B y F deben sumar a 100%. Se debe entender que más de una clase de monómero no iónico puede estar presente en la Fórmula 1. También se4 debe entender que más de una clase de monómero catiónico puede estar presente en la Fórmula 1. El polímero asociativo puede ser copolímeros anfotéricos de la Fórmula 1, con el porcentaje molar mínimo de cada uno del monómero aniónico, catiónico y no iónico siendo 1% de la cantidad total de monómero usado para formar el copolímero. La cantidad máxima del monómero no iónico, aniónico, o catiónico es 98% de la cantidad total de monómero usado para formar el copolímero. De preferencia, la cantidad mínima de cualquier monómero aniónico, catiónico, y no iónico es 5%, más preferentemente la cantidad mínima de cualquier monómero aniónico, catiónico, y no iónico es 7% y6 aún más preferentemente la cantidad mínima de cualquier monómero aniónico, catiónico, y no iónico es 10% de la cantidad total de monómero usado para formar el copolímero. A este respecto, los porcentajes molares de monómero aniónico, catiónico, y no iónico debe sumar hasta 100%. Se debe entender que más de una clase de monómero no iónico puede estar presente en la Fórmulal, más de una clase de monómero catiónico puede estar presente en la Fórmula 1, y más de una clase de monómero aniónico puede estar presente en la Fórmula 1.

Las características físicas del polímero asociativo, cuando es un copolímero catiónico o anfotérico, son únicas en que su constante de Huggins (k ) como se determina en 0.01 M de NaCl es mayor de 0.5. Se espera que el módulo de almacenamiento (G' ) de una solución de polímero de 1.5% en peso de activos a 6.3 Hz para él copolímero catiónico o anfotérico es mayor de 30 Pa, de preferencia mayor de 50 Pa. La constante de Huggins es mayor de 0.5, de preferencia mayor de 0.6, o mayor de 0.75, o mayor de 0.9 o mayor de 1.0. El agente tensioactivo de emulsificación o mezcla de agente tensioactivo usado en un siátema de polimerización por emulsión inversa puede tener un efecto importante en ambos, el proceso de fabricación y el producto resultante. Los agentes tensioactivos utilizados en sistemas de polimerización por emulsión son conocidos por aquellos expertos en el ramo. Estos agentes tensioactivos típicamente tienen una escala de valores de HLB (Equilibrio Lipofílico Hidrofílico) que depende de la composición total de agente tensioactivo. Uno o más agentes tensioactivos de emulsificación se pueden utilizar. Los agentes tensioactivos de emulsificación de los productos de polimerización que se usan para producir el polímero asociativo incluyen cuando menos un agente tensioactivo polimérico de dibloque o tribloque. Se sabe que estos agentes tensioactivos son estabilizadores de emulsión altamente efectivos. La elección y cantidad de los agentes tensioactivos de emulsificación se seleccionan a fin de proporcionar una emulsión de monómero inversa para polimerización. Los agentes tensioactivos de emulsificación polimérica de dibloque y tribloque se utilizan para proporcionar materiales únicos. Cuando los agentes tensioactivos de emulsificación poliméricos de dibloque y tribloque se utilizaqn en la cantidad necesaria de polímeros únicos que exhiben resultado caractgeristico único como se describe en WO 03/050152 Al y US 2004/0143039 Al, los contenidos completos de cada una se incorporan en la presente por referencia. Los agentes tensioactivos poliméricos de dibloque y tribloque de ejemplo incluyen, pero no están limitados a, copolímeros de dibloque y tribloque basados en derivados de poliéster de ácidos grasos y poli (óxido de etileno) , tales como Hypermer® B248SF, un producto de Uniqema, New Castle, DE; copolímeros de dibloque y tribloque basados en anhídrido succínico de poliisobutileno y poli (óxido de etileno) ; productos de reacción de óxido de etileno y óxideo de propileno con etilendiamina; mezclas de cualquiera de los anteriores y lo semejante. De preferencia, los copolímeros de dibloque y tribloque están basados en derivados de poliéster de ácidos grasos y poli (óxido de etileno) . Cuando un agente tensioactivo de tribloque se utiliza, es preferible que el tribloque contenga dos regiones hidrofóbicas y una región hidrofílica, es decir, hidrófobo-hidrofilo-hidrofobo. De preferencia, uno o más agentes te3nsioactivos se seleccionan a fin de obtener un valor de HLB específico. La cantidad (basada en por ciento en peso) de agente tensioactivo de dibloque o tribloque depende de la cantidad de monómero usado para formar el polímero asociativo. La relación de agente tensioactivo de dibloque o tribloque a monómero es cuando menos alrededor de 3 a 100. La cantidad de agente tensioactivo de dibloque o tribloque a monómero puede ser mayor de 3 a 100 y de preferencia es cuando menos alrededor de 4 a 100 y más preferentemente 5 a 100 y de manera aún más preferible alrededor de 6 a 100. El agente tensioactivo de dibloque o tribloque es el agente tensioactivo primario del sistema de emulsificación. Un agente tensioactivo de emulsificación secundario se puede añadir para facilitar el manejo y procesamiento, para mejorar estabilidad de emulsión, o para alterar la viscosidad de emulsión. Los ejemplos de agentes tensioactivos de emulsificación secundarios incluyen, pero no están limitados a, esteres de ácido graso de sorbitán, tales como monooleato de sorbitán, un ejemplo siendo Atlas G-946, un producto de Uniqema, New Castle, DE) ; esteres de ácido graso de sorbitán etoxilados; esteres de ácido graso de sorbitán polietoxilados; aductos de óxido de etileno y/u óxido de propileno de alquilfenoles; el óxido de etileno, y/o aductos de óxido de propileno de alcoholes de cadena larga o ácidos grasos; copolímeros de bloque de óxido de etileno/óxido de propileno mixtos; alcanolamidas, sulfosuccinatos; y mezclas de los mismos y lo semejante. La polimerización de la emulsión inversa se puede llevar a cabo de cualquier manera conocida por aquellos expertos en el ramo. Los ejemplos se pueden encontrar, entre otras referencias, en Alicock y Lampe, Contemporary Polymer Chemistry, (Englewood Cliffs, New Jersey, PRENTICE-HALL, 1981) , capítulos 3-5. Como se practica en el ramo, la polimerización de una emulsión inversa se inicia utilizando uno de diversos tipos de iniciadores. Convencionalmente, el iniciador se añade y la reacción prosigue, frecuentemente con un exotérmico, durante un período de horas. Esta introducción única de iniciador inicia la reacción, que continúa hasta que todas las radicales se consuman. En el punto en donde cesa la reacción, la mayor parte del monómero (mayor de 95%) se ha incorporado en el polímero. Sin embargo, puede haber un monómero residual presente en los niveles en las décimas de miles de ppm sobre una base molar. Una segunda alícuota, frecuentemente mayor, de iniciador se añade para polimerizar el monómero residual restante, frecuentemente referido como consumido. Este paso crea material de peso molecular inferior. Se pueden agregar alícuotas adicionales para reducir el nivel de monómero a un nivel de varios cientos de ppm sobre una base molar, esto también se considera conmido. Los acercamientos alternativos involucran adición continua de la mayoría del iniciador durante la polimerización, una segunda adición de una mezcla de monómero e iniciador después de que se polimeriza la carga de reactor inicial, y la adición de mezclas de iniciador y reguladores de polimerización específicos. El presente proceso inventivo es una salida de la práctica convencional en que alícuotas discretas de iniciador se añaden a intervalos durante el período inicial de la reacción. Para los propósitos de esta invención, la mezcla de iniciador se añade a la mezcla de polimerización sin ningunos materiales adicionales. La mezcla de iniciador es una mezcla de iniciador con un solvente portador. Ningún monómero adicional se agrega con el iniciador o una vez que se ha iniciador la polimerización. Por ejemplo, una reacción de polimerización típica o convencional puede haber involucrado introducción de la alícuota inicial de iniciador seguida por un tiempo de reacción de 4 horas, sin iniciador adicional agregado durante el período de reacción de 4 horas, que es mayor de 90% o el monómero se hace reacción. Por lo general, hay una alícuota final de iniciador agregado a la mezcla de reacción después de este período de reacción de 4 horas, cuando la reacción se considera completa (más del 95% reaccionado) para consumir el monómero residual. En la presente invención puede haber más de una alícuota de iniciador añadida durante el período de reacción antes de cualquier adición de una alícuota consumida. Estas son adiciones separadas con relacionadas con el consumido final del monómero. Por ejemplo, la primera alícuota se añade para empezar la polimerización, una segunda alícuota se iniciador se podría añadir después de 1 hora y una tercera alícuota de iniciador se podría añadir después de 2 horas. El paso inventivo es el uso de hasta 5, de preferencia hasta 3 y más preferentemente 2 alícuotas adicionales de iniciador durante las primeras dos horas de la reacción para crear nuevas radicales mientras que está todavía presente monómero significativo en el lote, asegurando que la mayoría del monómero se hace reaccionar para formar un producto de masa molar elevada utilizable en la aplicación. En una modalidad de la invención, la alícuota inicial de iniciador se agrega para empezar la reacción de polimerización. Se prefiere que una o más adiciones discretas de iniciador se agreguen cuando la reacción de polimerización está completa a de alrededor de 1% a alrededor de 90%. Una o más adiciones discretas de iniciador se pueden agregar cuando la reacción de polimerización está completa de alrededor de 5% a alre3dedor de 90%. Una o más adiciones discretas de iniciador se pueden agregar cuando la reacción de polimerización está completa de alrededor de 5% a alrededor de 80%. Una o más adiciones discretas de iniciador se pueden añadir cuando la reacción de polimerización está completa a de alrededor de 5% a alrededor de 60%. Una o más adiciones discretas de iniciador se pueden añadir cuando la reacción de polimerización está completa a de alrededor de 10% a alrededor de 60%. Lo que se da a entender median5te el "porcentaje completo" es el porcentaje de los monómeros iniciales que se ha incorporado en las cadenas de polímero. Las alícuotas adicionales de iniciador se pueden agregar durante el período de reacción y al final del período de reacción. En una modalidad de la invención, la alícuota inicial de iniciador se añade para empezar la reacción de polimerización. Cuando la reacción de polimerización está a de alrededor de 5% a alrededor de 505 completa, una adición discreta de iniciador se añade a la mezcla de reacción.

Cuando la reacción está completa a de alrededor de 15% a alrededor de 60%, una alícuota discreta de iniciador se añade a la mezcla de reacción. Las adiciones discretas adicionales de iniciador se pueden agregar durante el período de reacción y al final del periodo de reacción. En otra modalidad de la invención, el iniciador inicial se añade para empezar la reacción de polimerización. Cuando la reacción de polimerización está completa a de alrededor de 305 a alrededor de 75%, se agrega una se3gunda alícuota de iniciador a la mezcla de reacción, cuando la reacción está completa a de alrededor de 505 a alrededor de 90%, se añade una tercera alícuota de iniciador a la mezcla de reacción. Alícuotas adicionales de iniciador se pueden añadir durante el período de reacción y al final del período de reacción. En otra modalidad de la invención, hay tantas como 5 o más alícuotas distintas de iniciador añadidas a la mezcla de re4acción durante el curso de la reacción separadas de la alícuota inicial que empieza la reacción de polimerización. Puede haber tan pocas como 1 alícuota adicional de iniciador añadida o más, de preferencia tan pocas como dos alícuotas adicionales de iniciador se añaden a la mezcla de reacción después de que la alícuota inicial que empieza la reacción. Puede haber hasta 6 alícuotas distintas de iniciador añadidas a la mezcla de re4acción en adición a la alícuota inicial que empieza la reacción de polimerización durante el curso de la reacción. Múltiples adiciones discretas de iniciador de radical libre tienen un impacto significativo de las propiedades de funcionamiento del polímero. El iniciador tendrán un impacto sobre el régimen en el que los radicales libres se forman y/o la concentración relativa de radicales. Sin estar limitados por ninguna teoría, se cree que esto, a su vez, pueden influenciar la masa molar, la composición de copolímero, y otros atributos físicos del polímero. Adicionalmente, el régimen al que las radicales libres se forman, la concentración relativa de radicales, y/o la reactividad del iniciador pueden influenciar la cantidad de iniciador usada, k que, a su vez<, puede afectar la masa molar y otros atributos físicos del polímero. El polímero asociativo se diluye típicamente en el sitio de aplicación para producir una solución acuosa de 0.1 a 1% de copolímero activo. Esta solución diluida del polímero asociativo luego se añade al proceso de papel para afectar la retención y drenaje. El polímero asociativo se puede añadir al material grueso o material delgado, de preferencia al material delgado. El copolímero de polímero asociativo se puede añadir en un punto de alimentación, o se puede alimentar dividido, de manera que el polímero asociativo se alimenta simultáneamente a dos o más puntos de alimentación separados. Los puntos de adición de material típicos incluyen puntos de alimentación antes de la bomba de ventilador, después de la bomba de ventilador, y antes del tamiz de presión o después del tamiz de presión. El polímero asociativo de la presente invención se puede añadir en cualquier cantidad efectiva para lograr el nivel deseado de floculación. De preferencia, el polímero asociativo se emplea en una cantidad de cuando menos alrededor de 0.03 a alre3dedor de 0.5 Kg de copolímero activo por tonelada métrica de pulpa celulósica, basada en el peso seco de la pulpa. La cantidad de copolímero usada en la aplicación podría ser más de 1.0 Kg/tonelada métrica. La concentración de copolímero es de preferencia de alrededor de 0.05 a alrededor de 0.5 Kg de copolímero activo por tonelada métrica de pulpa celulósica seca. Más preferentemente, el copolímero se añade en una cantidad de alrededor de 0.05 a 0.4 Kg por tonelada métrica de pulpa celulósica seca y, de alrededor de 0.1 a alrededor de 0.3 Kg por tonelada métrica basada en el peso seco de la pulpa celulósica. El polímero asociativo de la presente invención se puede utilizar con uno o más componentes adicionales o segundos. El componente adicional o segundo se puede seleccionar de diversos materiales. Los materiales siliciosos se pueden usar como el componente segundo o adicional. El material silicioso puede ser cualquiera de los materiales seleccionados del grupo que consiste en partículas basadas en sílice, microgeles de sílice, sílice amorfa, sílice coloidal, sílice coloidal aniónica, soles de sílice, geles de sílice, polisilicatos, ácido polisílico, y lo semejante. Estos materiales se caracterizan por el área superficial elevada, densidad de carga elevada, y tamaño de partícula de submicrón. Este grupo de materiales siliciosos incluye dispersión coloidal estable de partículas de sílice amorfa esféricas, referidas en el ramo como soles de sílice. El término sol se refiere a una dispersión coloidal estable de partículas amorfas esféricas. Los geles de sílice son cadenas de agregado de sílice tridimensionales, cada una comprendiendo varias partículas de sol de sílice amorfa que también se pueden usar en sistemas de ayuda de retención y drenaje; las cadenas de agregado pueden ser lineales o ramificadas. Los soles de silice y geles se preparan polimerizando ácido silícico monomérico en una estructura cíclica que resulta en soles de sílice amorfa discretos de ácido polisilícico. Estos soles de sílice se pueden hacer reaccionar adicionalmente para producir red de gel tridimensional. Las diversas partículas de sílice (soles, geles, etc.), pueden tener un tamaño total de 5-50 nm. La sílice coloidal aniónica también se puede utilizar. Otro tipo de partícula inorgánica usada es arcilla.

El término arcilla se aplica a un número de grupos minerales considerados como ser filosilicatos, una subclase de silicatos. Las arcillas, por lo tanto, incluyen cloritos, ilitas, caolinitas, montmorillonitas y esmectitas. La bentonita es un término en el ramo aplicado a una clase de materiales, típicamente agregados de dos o más minerales. Estos agregados minerales ocurren naturalmente, aún cuando estos materiales se pueden someter a procesamiento químico y)u físico para modificar sus propiedades. Un componente importante, debido a sus interacciones con agua, es un mineral de arcilla de esmectita. Los minerales de esmectita son partículas tridimensionales de hasta 300 nm de largo con un espesor delgado uniforme de <1 nm y consisten de oxígeno, sílice, y un ion de metal, típicamente aluminio y/o magnesio. La bentonita, la arcilla más común ahora en uso comercial en retención y drenaje, es una montomorillonita. Típicamente, una montmorillonita es la es ectia usada para hacer micropartículas de bentonita coloidal. La montorillonita tiene una estructura dioctahédrica y una carga negativa fuerte en agua. Es la carga aniónica elevada, capa doble eléctrica en solución, y tamaño de partícula pequeña que hacen a la montmorillonita una partícula coloidal. Cualquier partícula inorgánica se puede usar, incluyendo, pero no limitada a hidróxido de aluminio y perlita. Un componente segundo o adicional alternativo del sistema de retención y drenaje pude ser un micropolí ero orgánico, omicrocuenta. Los micropolímeros orgánicos son materiales poliméricos orgánicos, iónicos, reticulados. Son copolímeros de un monómero no iónico, un monómero iónico, y un agente de reticulación. Además, el monómero iónico puede ser aniónico o catiónico. El uso de ambos monómeros anióníco y catiónico resulta en materiales anfotéricos. Los micropolímeros se forman típicamente por la polimerización de monómeros etilénicamente mono- y di-insaturados que pueden ser aniónicos, catiónicos, o no iónicos. La polimerización de emulsión inversa se usa típicamente para preparar estos materiales. Un ejemplo de un micropolímero es Polyflex® CP.3 (Ciba Speciality Chemicals, Tarrytown, NY) . Otro componente alternativo segundo o adicional del sistema de retención y drenaje puede ser uno de un número de materiales poliméricos iónicos o polielectrolitos. Estos materiales frecuentemente se refieren por aquellos expertos en el ramo como coagulantes o flloculantes, espesadores, resinas de resistencia en húmedo, resinas de resistencia en seco, y aditivos de control de reología. Se contempla que cualquier polielectrolito soluble en agua o dispersable en agua se puede utilizar en conjunción con el polímero asociativo. El material puede ser un solo producto o mezcla de materiales. Estos materiales pueden diferir en su naturaleza química, como se influencian por la composición de monómero, la naturaleza de la funcionalidad iónica, cantidad de funcionalidad iónica, distribución de la funcionalidad iónica a lo largo de la cadena de polímero, y la naturaleza física del polímero, tal como el peso molecular, densidad de carga, y estructura secundaria/terciaria. Otros componente alternativo segundo o adicional del sistema de retención yt drenaje puede ser uno de varios compuestos de aluminio, particularmente alumbre (sulfato de aluminio) . Los materiales de ejemplo incluyen, pero no están limitados a, cloruro de aluminio, clorhidrato de aluminio (ACH) , sulfato de silicato de polialuminio (PASS) y cloruro de polialuminio (PAC) . El PAC es el nombre dado a un complejo de cloruro de polihidroxilo de aluminio que tiene la fórmula general : El PAC más sencillo es un dímero, que tiene la fórmula química: Aln (OH) 2 (H20)8+ Mientras que la fórmula aceptada para los polímeros es : [A104 AI12 (OH)24 (H20)?2]+7 Otro componente alternativo segundo o adicional del sistema de retención y drenaje es poli (vinila ina) , un copolímero típicamente producido por la polimerización de n-vinilformamida seguida por hidrólisis para formar la aminas.

El material se puede hidrolizar usando condiciones ya sea acidas o básicas; las básicas se prefieren. El grado de hidrólisis, y la densidad de carga resultante, se pueden variar controlando la reacción de hidrólisis. La poli (vinilamina) también se puede preparar mediante la copolimerización de vinilformamida y comonómeros, incluyendo aquelos arriba enumerados. Otras rutas sintéticas a una poli (vinilamina) se pueden utilizar. Todavía otro componente alternativo segundo o adicional del sistema de retención y drenaje es almidón y derivados del mismo. El almidón es el nombre común para un polímero de glucosa que contiene enlaces alfa-l, . El almidón es un material que ocurre naturalmente; este carbohidrato se puede encontrar en la hojas, tallos, raíces y frutas de la mayoría de las plantas de tierra. Las fuentes comerciales de almidón incluyen, pero no están limitadas a, las semillas de granos de cereal (maíz, trigo, arroz, etc.), y ciertas raíces (patata, tapioca, etc.). El almidón se describe por su fuente de planta; se haría referencia, por ejemplo, a almidón de maíz, almidón de patata, almidón de tapioca, almidón de arroz y almidón de trigo. La glucosa está compuesta de carbono, hidrógeno, y oxígeno en la relación de 6:10:5 (CSHIÓOS) , colocándola en la clase de compuestos orgánicos de carbohidrato. El almidón se puede considerar que es un polímero de condensación de glucosa. La mayoría de los almidones consiste de una mezcla de dos tipos de polisacárido: amilosa, un polímero esencialmente lineal, y amilopectina, un polímero altamente ramificado. Las cantidades relativas de amilosa y amilopectina varían con la fuente, con la relación de amilosa a amilopectina siendo típicamente 17:83 para tapioca, 21:79 para patata, 28:72 para maíz y 0:100 para maiz ceroso. Aún cuando estas son las relaciones de almidón típicas encontradas, la presente invención contempla que cualquier relación de amilosa a amilopectina puede ser útil en la presente invención. La amilosa es un polímero lineal que consiste de una cadena de unidades de glucosa conectadas entre sí mediante enlaces alfa-1,4. El peso molecular puede variar de alrededor de 30,000 a alrededor de 1,000,000. La amilope4ctina es una estructura altamente ramificada de cadenas de amilosa cortas que tienen peso molecular de alrededor de 2000 a alrededor de 10,000 conectadas a través de enlaces de alfa-1,6 para formar un polímero muy completjo de peso molecular muy elevado (10,000,000 a 100,000,000).

El almidón se sintetiza por plantas y se acumula en granulos que son distintivos para cada planta. Los granulos de almidón se separan de la planta a través de un proceso de molienda y trituración. Los granulos son insolublés en agua fría y deben calentarse por encima de una temperatura crítica a fin de que los granulos se hinchen y rompan, permitiendo que el polímero se disuelva en solución. El almidón se puede modificar para proporcionar propiedades específicas de valor en aplicaciones seleccionadas. Esto incluye modificación de cualquiera o ambas, la estructura física y química del material. La modificación física incluye reducción en peso molecular, que se logra más frecuentemente mediante hidrólisis. Estos materiales modificados frecuentemente se refieren como almidón derivado o derivados de almidón. Las modificaciones químicas incluyen, pero no están limitadas a, reacciones que resultan en almidones oxidados, tales como mediante reacción con hipoclorito; reacciones para formar almidón reticulado, tal como usando reticuladores tales como epiclorhidrina, trimetafosfato de sodio, isocianatos o N,N-metilenbisacrilamida; reacciones para formar éster de almidón, tal como mediante reacción con ácido acético o anhídrido succínico; reacciones para formar almidones de hidroxialquilo, tal como mediante reacción con óxido de etileno u óxido de propileno; reacciones para formar monoésteres de fosfato, tal como mediante reacción con tripolifosfato de sodio; reacciones para formar almidón catiónico, tal como mediante reacción con cloruro de dietilamino etilo, aminas terciarias y epiclorhidrina, o etilenamina; reacciones para formar almidón de dialdehído, tal como mediante oxidación acida, o xantatos de almidón, y lo semejante. Para los propósitos de esta invención, cualquier tipo de almidón químicamente modificado se contempla como útil. Todavía otro componente alternativo segundo o adicional del sistema de retención y drenaje es un material inorgánico, frecuentemente, pero no necesariamente, referido como un mineral. Estos materiales incluyen, pero no están limitados a arcilla, carbonato de calcio, talco, dióxido de titanio, sílice diatomácea, sulfato de calcio, óxido de zinc y zeolitas. Estos materiales se pueden encontrar en la naturaleza o sintetizarse a través de un proceso químico. Además, los materiales se pueden modificar a través de tratamiento químico o físico; ambos tratamientos químico y físico, ya sea en secuencia o simultáneamente, se pueden hacer en estos materiales. El carbonato de calcio se puede moler o precipitar. Las zeolitas con sólidos de cristal microporoso con estructuras bien definidas. Contienen, en general, silicio, aluminio y átomos de oxígeno. Las zeolitas pueden ser naturales, sintéticas o modificadas. Todavía otro componente alternativo segundo o adicional del sistema de retención y drenaje puede ser otro polímero que es compatible con agua. Mediante compatible con agua, se da a entender que el polímero puede ser soluble en agua, hinchable en agua, o dispersable en agua. El término soluble en agua se usa para indicar que el polímero se disolverá en el solvente, sin material sólido visible permaneciendo en el solvente. La solubilidad de un polímero en un solvente ocurre cuando la energía libre de mezclado es negativa. Ejemplos de materiales solubles en agua incluyen, pero no están limitados a, exudados o goma, extractos, materiales naturales, materiales naturales modificados, o material siontético. Un ejemplo de exudados o goma es goma de tragacanto. Un ejemplo de extractivos es pectina. Un ejemplo de materiales naturales es guar. Un ejemplo de materiales naturales modificados es celulosa derivada tal como meticelulosa. Un ejemplo de material sintético es poli (ácido acrílico). Los polímeros sintéticos pueden estar comprendidos de uno o más monómeros seleccionados para proporcionar propiedades específicas al polímero final. Los polímeros hinchables en agua son aquellos que pueden impregnarse del solvente acuoso e hincharse hasta un grado limitado. Este comportamiento de hinchamiento es influenciado por un número de factores incluyendo, pero no limitado a reticulación. De esta manera, las interacciones entre polímero y solvente están limitadas y aún cuando se obtiene una solución homogénea visible, no se puede lograr una dispersión molecular uniforme. Un ejemplo es un polímero reticulado, con polímeros de ácido acrílico y copolímeros usadeos en el ramo como absorbentes o superabsorbentes siendo ejemplos específicos. Pueden ser compatibles con agua y dispersables en agua. Los materiales compatibles con agua son aquellos que no son solubles en agua, pero no están separados en fase. Típicamente, estos materiales tienen una superficie modificada que les permite permanecer como material en partgículas discretas que se suspende en agua, o se pueden hacer dispersables mediante la adición de otros materiales. Ejemplos incluyen partículas de látex, emulsiones de aceite en agua, y arcillas o pigmentos dispersos.

Todavía otro componente alternativo segundo o adicional del sistema de retención y drenaje pueden ser sales de metal, incluyendo, pero no limitado a, sales de magnesio, calcio, bario, hierro cobalto, níquel, cobre, zinc, aluminio y silicio. Las sales simples consisten de iones positivos y negativos en una disposición estructural que resulta en la distancia minima entre los dos iones con protección máxima de cargas semejantes una de la otra. Una sal de metal determinada puede ser, dependiendo de Su composición, soluble o insoluble. La solubilidad en medio acuoso se puede afectar por la temperatura, pH, y presencia de otros materiales. El uso de sales solubles se prefiere. Los materiales solubles pueden interactuar con otro material iónico en solución, modificando sus propiedades y actividad en aplicaciones específicas. Estas especies pueden mediar la actividad de otro material, actuando de muchas maneras incluyendo, pero no limitado a, formación de puente y neutralización. El impacto de estas especias puede ser particularmente significativo para polielectrolitos, ya que la presencia de iones de sal puede afectar dramáticamente la estructura del polímero en solución y su densidad de carga. Un ejemplo de sales solubles de modificación es producir un silicato de metal soluble, como se describe en las Patentes de EUA 6,379,501 y 6,358,365. Estas patentes enseñal la combinación de un silicato de catión monovalente y iones de metal divalente en un ambiente acuoso para formar un complejo de silicato de metal soluble en agua. El complejo contiene cuando menos un compuesto de aluminio, y por lo menos un silicato soluble en agua. El silicatdo soluble en agua puede ser un silicato de catión monovalente o un complejo de silicato de metal soluble en agua. El complejo de silicato de metal soluble en agua puede ser un producto de reacción de un silicato de catión monovalente y iones de metal divalente. La relación molar del compuesto de aluminio al silicato soluble en agua, basado en A1203 y Si02, es de alrededor de 0.1 a 10, de preferencia de alrededor de 0.2 a 5, y más preferentemente de alrededor de 0.5 a 2. Los ejemplos de sales de metal útiles en la presente invención incluyen, pero no están limitadas a, silicatos de metal, cloruro férrico (II), FeCl3 anhidro, ZnSO<j-4H20, MgCl2 y combinaciones de los mismos. Todavía otro componente alternativo segundo o adicional del sistema de retención y drenaje son materiales orgánicos cíclicos. Uno de los aspectos únicos de estos materiales es su capacidad de formar un complejo con otras moléculas o iones, típicamente de bajo peso molecular. Estas interacciones se han denominado química de "invitado-huésped", con los materiales cíclicos siendo el huésped y la molécula invitada menor formando un complejo en donde asume una posición dentro del "huésped" semejante a anillo. Los ejemplos de estos compuestos, también llamados compuestos macrocíclicos, incluyen, pero no están limitados a, éteres de corona, ciclodextrinas y antibióticos macrocíclicos. Los éteres de corona son oligómeros cíclicos de etilenglicol que comprenden carbono, hidrógeno y oxígeno. Cada átomo de oxígeno está ligado a dos átomos de carbono, resultando el anillo semejante a "corona". Estas moléculas son tales que los átomos de ciertos elementos metálicos, tales como sodio y potasio, se ligan a los átomos de oxígeno expuestos del anillo, secuestrándolo. Estos materiales, debido a su química y el tamaño del anillo, son altamente selectivos para moléculas específicas. Las ciclodextrinas son derivados de almidón cíclico que ocurren en la naturaleza o se pueden sintetizar usando enzimas tales como glucosiltransferasa de ciclomaltodextrina. Las ciclodextrinas que ocurren naturalmente se refieren como alfa-, beta-, y gamma-ciclodextrina. Las ciclodesgrinas forman complejos establees con otros compuestos. El antibiótico macrocíclico es un término dado a una serie de compuestos cíclicos con actividad antibiótica. Debido a su estructura, formarán selectivamente complejo con moléculas. Los antibióticos macrocíclicos de ejemplo incluyend, pero no están limitados a, rifamicina, vancomicina y ristocetina A. Todavía otro componente alternativo segundo o adicional del sistema de retención y drenaje puede ser uno o varios materiales basados en silicona. Un material de ejemplo es aceite de silicona, un término originalmente aplicado a poli (dimetilsiloxano) , un fluido claro. Otros materiales similares, incluyendo, pero no limitados a, silicona de poli (fenilmetilo) y tetrafenilsiloxano de poli (tetrametilo) . Todavía otro componente alternativo segundo o adicional del sistema de retención y drena es un agente de formación de puente o de conexión basado en un metal tal como aluminio, titanio, o zirconio. Estos materiales actúan reaccionando con otros materiales y pueden interactuar con múltiples sitios para formar puentes entre las cadenas de polímero; la formación de puente puede ocurrir a través de grupos hidroxilo, amino, amido, carboxilo, o triol. Estas reacciones de formación de puente son útiles en el control de viscosidad y modificación superficial. Los titanatos y zirconatos orgánicos se usan al aumentar revestimiento, tintas de impresión, y adhesivos. Los esteres de titanato y zirconato son un ejemplo de estos materiales, con esteres de tetraalquilo siendo los más comunes. Los grupos alquilo apropiados para titanatos orgánicos y zirconatos orgánicos incluyen, pero no están limitados a grupos isopropilo, butilo y etilhexilo. Los quelantes orgánicos también se pueden usar como agentes de formación de puente. Los quelantes pueden comprender acetilacetonato, acetoacetato de etilo, lactato, glicolato y derivados de trietanolamina. Los materiales de ejemplo se venden bajo el nombre comercial Tyzor (FuPont, Wilmington, DE) . Los carbonatos de zirconio también de pueden usar, de los cuales el carbonato de zirconio de amonio es el más común. El carbonato de zirconio de amonio se usa como un agente de formación de puente e insolubilizador en la industria del papel. El componente segundo o adicional del sistema de retención y drenaje se puede añadir en cantidades de hasta 0.5 kg de material activo por tonelada métrica de pulpa de celulosa basada en peso seco de la pulpa, con la relación del polímero asociativo a segundo componente siendo 1:1 a 100:1. Se contempla que más de un segundo componente se puede usar en el sistema de fabricación de papel. Los materiales opcionalmente siliciosos arriba citados se pueden usar como un componente adicional o tercero de la ayuda de retención y drenaje usada en la elaboración de papel y cartón con los otros componentes segundos o adicionales. El material silicioso pude ser cualquiera de los materiales seleccionados del grupo que consiste en partículas basadas en sílice, microgeles de sílice, sílice amorfa, sílice coloidal, sílice coloidal aniónica, soles de sílice, geles de sílice, polisilicatos, ácido polisilícico, y lo semejante. Estos materiales se caracterizan por el área superficial elevada, densidad de carga elevada y tamaño de partícula de submicrón. Este grupo incluye dispersión coloidal estable de partículas de sílice amorfa esférica, referida en el ramo como soles de sílice. El término sol se refiere a una dispersión coloidal estable de partículas amorfas esféricas. Los geles de sílice son cadenas de agregado de sílice tridimensional, cada una comprendiendo varias partículas de sol de sílice amorfa, que también se pueden usar en sistemas de ayuda de retención y drenaje; las cadenas pueden ser lineales o ramificadas. Los soles y geles de sílice se preparan polimerizando ácido silícico monomérico hacia una estructura cíclica que resultan en soles de sílice amorfa de ácido polisilícico. Estos soles de sílice se pueden hacer reaccionar adicionalmente para producir una red de gel tridimensional. Las diversas partículas de sílice (soles, geles, etc.), pueden tener un tamaño total de 5-50 nm. La sílice coloidal aniónica también se puede usar. El material silicioso utilizado como un componente tercero o adicional se puede añadir a la suspensión celulósica en una cantidad de cuando menos 0.005 Kg por tonelada métrica basada en el peso seco de la suspensión celulósica. La cantidad de material silicioso puede ser tan elevada como 50 Kg por tonelada métrica. De preferencia, la cantidad de material silicioso es de alrededor de 0.05 a alrededor de 25 Kg por tonelada métrica. Aún más preferentemente, la cantidad de material silicioso es de alrededor de 0.25 a alrededor de 5 Kg por tonelada métrica basada en el peso seco de la suspensión celulósica. Opcionalmente, un componente adicional del sistema de retención y drenaje puede ser un floculante convencional. Este puede ser un componente tercero o cuarto. Un floculante convencional es generalmente un copolímero de archilamida lineal catiónico o aniónico. El componente adicional del sistema de retención y drenaje se añade en conjunción con el compuesto de aluminio y el polímero asociativo para proporcionar un sistema de múltiples componentes que mejora la retención y drenaje. El floculante convencional puede ser un polímero aniónico, catiónico o no iónico. Los monómeros iónicos se usan más frecuentemente para hacer copolímeros con un monómero no iónico tal como archilamida. Estos polímeros se pueden proporcionar mediante una variedad de procesos sintéticos, incluyendo, pero no limitado a polimerización por suspensión, dispersión y emulsión inversa. Para el último proceso, también se puede usar una microemulsión. Los comonómeros del floculante convencional pueden estar presentes en cualquier relación. El copolímero resultante puede ser no iónico, catiónico, aniónico, o anfotérico (contiene ambas carga catiónica y aniónica) . Todavía otros componentes adicionales que pueden ser parte del sistema inventivo son fuentes de aluminio tales como alumbre (sulfato de aluminio) , sulfato de polialuminio, cloruro de polialuminio y clorhidrato de aluminio. Este material se puede considerar que es un tercero, cuarto o quinto componente del sistema. Los componentes de un sistema de retención y drenaje se pueden añadir de manera substancíalmente simultánea a la suspensión celulósica. El término sistema de retención y drenaje se usa aquí para abarcar dos o más materiales distintos añadidos a la suspensión de producción de papel para proporcionar retención y drenaje mejorados. Por ejemplo, los componentes se pueden añadir4 a la suspensión celulósica separadamente ya sea en la misma etapa o punto de dosificación o en diferentes etapas o puntos de dosificación. Cuando los componentes del sistema inventivo se añaden simultáneamente, cualquiera dos o más de los materiales se puede añadir como una mezcla. La mezcla se puede formar in situ combinando los materiales en el punto de dosificación o en la línea de alimentación al punto de dosificación. Alternativamente, el sistema inventivo comprende una mezcla preformada de materiales. En una forma alternativa de la invención, los componentes del sistema inventivo se añaden en secuencia. Un punto cortante puede estar o no presente entre los puntos de adición de los componentes. Los componentes se pueden añadir en cualquier orden. El sistema inventivo típicamente se añade al proceso de papel para afectar la retención y drenaje. El sistema inventivo se puede añadir al material grueso o material delgado, de preferencia al material delgado. El sistema se puede añadir en un punto de alimentación, k o se puede alimentar dividido de modo que3 el sistema inventivo se alimente simultáneamente a dos o más puntos de alimentación separados. Los puntos de adición de material típicos incluyen puntos de alimentación antes de la bomba de ventilador, después de la bomba de ventilador y antes del tamiz de presión, o después del tamiz de presión. El copolímero asociativo inventivo proporciona propiedades mejoradeas de retención y drenaje sobre polímeros similares hechos sin el uso de peróxido de laurilo en el inicio de la polimerización. El copolímero asociativo inventivo proporciona una mejora de cuando menos 3 por ciento en retención, de preferencia por lo menos 5 por ciento de mejora en retención. El copolímero asociativo inventivo proporciona una mejora de cuando menos 5 por ciento en tiempo de drenaje, de preferencia por lo menos 7 por ciento de mejora en tiempo de drenaje y más preferentemente cuando menos 10 por ciento de aumento en tiempo de drenaje. Ejemplo 1 (ejemplo comparativo) . A un matraz de reacción apropiado equipado con un agitador mecánico superior, termómetro, tubo de rociadura de nitrógeno, y condensador se cargó una fase de aceite de aceite de parafina (139.72 g. Escaid 110 oil, ExxonMobil, Houston, TX) que contiene agentes tensioactivos (10.00 g de Hypermer® B246SF (Uniqema, New Castle, DE) y 5.00 g de monooleato de sorbitán. Se preparó una fase acuosa separadamente que comprendió 50% en peso de solución de archilamida (AAm) en agua (129.13 g, 50% molar basado en el monómero total), ácido acrílico glacial (66.11 g, 50% molar basado en el monómero total), agua desionizada (106.91. g) , y solución quelante Versenex 80 (Dow Chemical) (0.69 g) . El pH de la solución acuosa se ajusta a aproximadamente 5-6 con una soluciónh de NaOH al 50%. La fase acuosa luego se cargó a la fase de aceite mientras que se mezcla simultáneamente con un homogeneizador para obtener una emulsión de agua en aceite estable. Esta emulsión luego se mezcla con un agitador de vidrio de 4 paletas mientras que se está rociando con nitrógeno durante 60 minutos. Durante la rociadura de nitrógeno, la temperatura de la emulsión se ajustó a 57+l°C. Posteriormente, la rociadura se discontinuó y se implemento un manto de nitrógeno . La polimerización se inició alimentando una solución de AIBN al 3% en peso en tolueno correspondiente a una carga de AIBN inicial de 75 ppm sobre una base molar de monómero total. Durante el curso de la reacción, la temperatura de la emulsión inversa se mantiene a 57+1°C.

Cuatro horas después de la carga de AIBN inicial, una solución de AIBN al 3% en pso en tolueno correspondiente a una segunda carga de AIBN de 75 ppm sobre una base de monómero molar total, se cargó en el reactor durante ~30 segundos. Luego el lote se mantuvo a 57+1°C durante 1.5 horas y se calentó a 65+1 °C durante 0.5 horas. La carga de AIBN final, una solución de AIBN al 3% en peso en tolueno correspondiente a una carga de AIBN final de 100 ppm sobre una base de monómero molar total, se cargó en el reactor durante ~30 segundos. La reacción se continuó durante aproximadamente una hora después de la carga de iniciador final. El lote luego se enfrió a temperatura ambiente y el producto se recogió. La preparación de copolímero de los Ejemplos 2-5 se condujeron de conformidad con el método del Ejemplo 1, excepto por los cambios mencionados en el siguiente texto. Ejemplo 2. El Ejemplo 2 se preparó como en el Ejemplo 1, excepto que las inyecciones de iniciador para iniciar la polimerización y después de cuatro horas de polimerización estuvieron comprendidas de soluciones al 3% en peso en tolueno de 20 ppm molar de peróxido de lauroilo (LP) sobre una base molar de monómero total. Ejemplo 3. El Ejemplo 3 se3 preparó como en el Ejemplo 1, excepto que las inyecciones de iniciador para iniciar la polimerización, después de una hora de polimerización y después de cuatro horas de polimerización estuvieron comprendidas de soluciones al 3% en peso en tolueno de 20 ppm molar de LP, 10 ppm molar de LP, y 10 ppm molar de LP sobre una base molar de monómero total, respectivamente. Para facilidad de manejo, la fase orgánica se ajustó a 185 g Escald 110, 5.0 g de monooleato de sorbitán, y 10.0 g de Hypermer B246SF y la cantidad de agua desionizada añadida a la fase acuosa sé redujo a 62.12 g. Ejemplo 4. El Ejemplo 4 se preparó como en el Ejemplo 1, excepto que las inyecciones de iniciador para iniciar la polimerización después de 60 minutos de polimerización y después de 90 minutos de polimerización estuvieron comprendidas de soluciones al 3% en peso en tolueno de 10 ppm molar de LP, 10 ppm molar de LP, y 20 ppm molar de LP sobre una base molar de monómero total, respectivamente . Para evaluar el funcionamiento de la presente invención, se condujo una serie de pruebas de drenaje utilizando una provisión alcalina sintética. Esta provisión se prepara de pulpas de laboratorio de mercado secas de madera dura y madera suave, y de agua y materiales adeicionales, Primero la pulpa de lapa de mercado seca de madera dura y madera suave se refinan separadamente. Estas pulpas luego se combinan a una relación de alrededor de 70 por ciento en peso de madera dura y alrededor de 30 por ciento en peso de madera suave en un medio acuoso. El medio acuoso utilizado al prepaar la provisión comprende una mezcla de agua dura local y agua desionizada a una dureza representativa. Se añaden sales inorgánicas en cantidades de manera de proporcionar este medio con una alcalinidad total de 75 ppm como CaC03 y dureza de 100 ppm de CaC03. Se introduce carbonato de calcio precipitado (PCC) en la provisión de pulpa a un porcentaje en peso representativo para proporcionar una provisión final que contiene 80% de fibra y 20% de relleno de PCC. La actividad de retención de la invención se determinó usando un Tarro Brito. Los resultados de esta prueba demuestran la capacidad de la prueba de retención de finos de Tarro Brito para diferenciar las ayudas de retención por la magnitud de la cantidad de finos retenida. El método de retención de finos de Tarro Brito consiste en un tarro con aspas, un tamiz de tamaño de malla de 76 micrones, una polaca de respaldo, y un rotor ajustado 3.2 mm arriba del tamiz, retenido en su lugar con un espaciador apropiado. El rotor se usa a una velocidad de 1000 rpm. Las pruebas de retención se condujeron mezclando la provisión con el rotor e introduciendo los diversos componentes químicos a la provisión y dejando que los componentes individuales se mezclaran durante un tiempo especificado antes de la adición del siguiente componente. Un volumen conocido de filtrado se recoge y se mide la turbidez del filtrado. El filtrado luego se filtra una segunda vez a través de un tamiz de tamaño de malla menor para determinar el porcentaje de finos contra la fibra que pasó a través deel tamiz de tamaño de malla de 76 micrones . Las pruebas de drenaje se condujeron mezclando la provisión con un mezclador mecánico a una velocidad de mezclador especificada, e introduciendo los diversos componentes químicos a la profusión y dejando que los componentes individuales se mezclaran durante un tiempo especificado antes de la adición del siguiente componente. La actividad de drenaje de la invención Se determinó utilizando una Prueba de Drenaje de Vacio (VDT) . Los resultados de esta prueba demuestran la capacidad de la VDT de diferenciar las ayudas de drenaje por ma magnitud del tiempo de drenaje. El establecimiento de dispositivo es similar a la prueba de embudo Buchner como se describe en diversos libros de referencia de filtración, por ejemplo ver Perry' s Chemical Engtineers' Handbook, 7a edición, (McGraw-Hill, New Cork, 1999), pág. 18-78. La VDT consiste de un embudo de filtro Gelman magnético de 300 ml, un cilindro graduado de 250 ml, una desconexión rápida, una trampa de agua, y una bomba de vacío con un calibrador de vacío y regulador. La prueba de VDT se conduje ajustando primero la bomba de vacío con un calibrador y regulador de vacío. La prueba de VDT se conduce ajustando primero el vacio al nivel deseado, típicamente 250 mm de Hg, y colocando el embudo apropiadamente en el cilindro. A continuación, 250 g de material de papel de 0.5% en peso se carga en un vaso picudo y luego los aditivos requeridos de conformidad con el programa de tratamiento (v.gr., almidón, alumbre, y floculantes de prueba) se añaden al material bajo la agitación provista por un mezclador superior. El material luego se vierte hacia un embudo de filtro y la bomba de vacío se conecta mientras que simultáneamente se inicia un reloj de detención. La eficacia de drenaje se reporta como el tiempo, en se3gundos, requerido para obtener 230 ml de filtrado. Los valores de tiempo de drenaje cuantitativos inferiores representan niveles superiores de drenaje o deshidratación, que es la respuesta deseada.

El Cuadro 1 ilustra la utilidad de la invención. Las muestras de prueba se prepararon como sigue: La provisión preparada como se describe arriba, se añade, primero, 5 Kg de almidón catiónico (Stalok® 400, AE . , Staley, Decatur, IL) por tonelada métrica de provisión (base seca) , luego 2.5 Kg de alumbre (octadecahidrato de sulfato de aluminio obtenido de Delta Chemical Corporation, Baltimore, MD como una solución al 50%) por tonelada métrica de provisión (base seca), y luego 0.25 Kg de PerForm® PC8138 (hércules Incorporated, Wilmington, DE) por tonelada métrica de provisión (base seca) . Los aditivos de interé3s, como se anota en el cuadro luego se añadieron en los ejemplos proporcionados en el cuadro SP9232 es Perform® SP9232, una ayuda de retención y drenaje producida bajo ciertas condiciones (ver PCT WO 03/050152 A) , es un producto de Hercules Incorporated, Wilmington, DE. Los Ejemplos 2-4 muestran mejora significativa sobre el ejemplo comparativo. La reposición de iniciador de AIBN con LP proporciona una mejora de 5.6% en retención de finos y una mejora de 17.1% en drenaje. El uso de múltiples inyecciones de iniciador resultó en un producto con capacidades de retención mejoradas y mejoras de drenaje similares cuando se comparan con el ejemplo 2. La optimización adicional de cronometración de Iniciador es posible. Sin desear estar limitados por la teoría se cree que múltiples disparos de iniciador dentro de los primeros 90 minutos o cuando la reacción está comprende entre alrededor de 30% a 80%, después de la inyección inicial, se prefieren. En el cuadro 1, el módulo de almacenamiento (G' ) se midió de conformidad con el método usado en la publicación de solicitud de patente de EUA 2004/0143039 Al. G' se midió a 1.5% en peso de polímero y a una frecuencia de 6.3 Hz. Cuadro 1. Resultados de retención y drenaje.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES 1.- Un método para mejorar la retención y drenaje en un proceso de fabricación de papel, en donde la mejora comprende cuando menos un aumento de 3 por ciento en retención y cuando menos una mejora de 5 por ciento en tiempo de drenaje sobre el polímero asociativo producido sin usar peróxido de lauroilo, en donde el polímero asociativo que comprende la fórmula: [-B-co-F-] (1) en donde B es un segmento de polímero no iónico que comprende uno o más monómeros no iónicos etilénicamente insaturados; F es un segmento de polímero que comprende cuando menos un monómero aniónico o catiónico etilénicamente insaturado; y la relación de por ciento molar de B:F es 99:1 a 1:99 y en donde el polímero asociativo tiene propiedades asociativas proporcionadas por una cantidad efectiva de cuando menos un agente tensioactivo de emulsificación seleccionado de agentes tensioactivos poliméricos de dibloque o tribloque, y en donde la cantidad del cuando menos un agente tensioactivo de dibloque o tribloque a monómero es cuando menos alrededor de3 3:100. 2.- El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el polímero asociativo se forma de monómeros que comprenden cuando menos un monómero no iónico seleccionado del grupo que consiste en archilamida, metacrilamida, N,N-dialquilacrilamidas, N-alquilaCrilamidas, N-vinilmetacetamida, N-vinilformamida, N-vinilmetilformamida, N-vinilpirrolidona, y mezclas de los mismos. 3.- El método de conformidad con la reivindicación 2, en donde el polímero asociativo se forma de monómeros que comprenden además cuando menos un monómeros aniónico seleccionado del grupo que consiste del ácido libre o sal de: ácido acrílico, ácido metacrílico, sulfonato de estireno de sodio, ácidos 2-acrilamido-2-alquilsulfónico en donde el grupo alquilo contiene 1 a 6 átomos de carbono, o mezclas de los mismos. 4.- El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el polímero asociativo es aniónico y en donde el módulo de almacenamiento de una solución de polímeros activos de 1.5% en peso a 6.3 Hz es mayor de 75 Pa. 5.- El método de conformidad con la reivindicación 3, en donde cuando menos un monómero aniónico seleccionado de ácidos libres o sales de ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfóhico o mezclas de los mismos . 6.- El método de conformidad con la reivindicación 5, en donde el polímero asociativo contiene archilamida y el ácido libre o sal de ácido acrílico. 1 . - El método de conformidad con la reivindicación 1, que comprende además un segundo material. 8.- El método de conformidad con la reivindicación 7, en donde el segundo material se selecciona de cuando menos uno de los grupos que comprenden material silicioso, micropolímeros orgánicos, polielectrolitos, almidón o derivados de almidón, compuestos de aluminio, poli (vinilamina) , zeolitas, polimeros compatibles con agua, sales de metal, silicona y materiales orgánicos cíclicos. 9.- El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el polímero asociativo es catiónico. 10.- El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el polímero asociativo comprende monómeros tanto aniónicos como catiónicos. 11.- Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el agente tensioactivo de emulsificación de copolímero de dibloque o tribloque es un copolímero de óxido de etileno y ácido hidroxiesteárico. 12.- Un método de conformidad con la reivindicación 6, en donde el agente tensioactivo de emulsificación de di- o tribloque es un copolímero de óxido de etileno y ácido hidroxiesteárico.