MX2010011966A - Productos de papel y metodos y sistemas para fabricar tales productos. - Google Patents

Abstract

Los métodos para producir materiales celulósicos o lignocelulósicos para usarse para elaborar papel incluyen tratar una materia prima seca celulósica o Iignocelulosa teniendo un primer peso molecular promedio con radiación ionizante, y controlar la dosis de radiación ionizante, de manera que el peso molecular promedio de la materia prima es reducido a un nivel predeterminado. Un método para producir un producto de papel irradiado incluye tratar un producto de papel incluyendo un primer material conteniendo carbohidrato teniendo un primer peso molecular con radiación ionizante, y controlar la dosis de radiación ionizante con el fin de proporcionar un producto de papel irradiado con un segundo material conteniendo carbohidrato teniendo un segundo peso molecular mayor que el primer peso molecular. Se producen productos de papel y pulpa.

Description

PRODUCTOS DE PAPEL Y METODOS Y SISTEMAS FABRICAR TALES PRODUCTOS mpo técnico Esta invención se relaciona con los métodos y siste eparar productos de papel, y productos producidos por dichos sistemas. tecedentes El papel, como el término que se usa en la cumentación, se refiere a la amplia variedad de materiales se de celulosa que se usan para escritura, impresión, em ras aplicaciones. El papel puede usarse, por ejemplo, a mplo ilustrativo, en las siguientes aplicaciones: como papel ete de banco, y certificados de bono y de acciones, ch ilares; en libros, revistas, diarios, y arte; para empaque, por lulósico para formar una pulpa que contiene fibras cel algamado de las fibras celulósicas para formar una red h cado de la red húmeda. En el papel terminado, las fibras se ntas por un entrelazado mecánico y enlaces de hidrogeno. El ede llevarse a cabo de diferentes formas, por ejemplo: s oceso químico (por ejemplo, el proceso Kraft), un proceso asta de madera triturada), o un proceso termomecánico (T sos de amalgamado y secado se hacen usando una maquina alta velocidad.

La fuente de fibras celulósicas más común es la pulpa d arboles. La pulpa también deriva de papel recuperado (Mre mbién se usan los materiales de fibras vegetales, tales odón, cáñamo, lino y arroz. Otras fuentes de fibras que no madera incluyen, a modo de ejemplo ilustrativo, calla de gazo, paja, bambú, kenaf, yute, lino, y algodón. Una amplia fibras sintéticas, tal como el polipropileno y polietileno, rticulares q ue dependen hasta cierta medida del proceso de ? el cual se usara el papel .

Breve descripción La invención se basa, en parte, en el descubrimiento adiación de los materiales fibrosos a niveles apropia racterísticas físicas del materia l fibroso puede ser vorablemente. Por ejemplo, puede alterarse el peso molecula entrecruzamiento, sitios de injerto, y/o grupos funcional eños las porciones cel u lósicas de los materi ales. Además ectarse favorablemente las propiedades físicas ta les sistencia a ía tensión y la fuerza de corte del material fi broso arse dosis relativamente altas de radiación ionizante para so molecular de al menos las porciones celulósicas del roso, que ayuda con la transformación del material f ibros lpa que es adecuada para el uso en la producción de papel ea celulósica o lignocelulósica que tiene un primer promedio lecular con al menos 2,5 MRad de radiación ionizante para r SO molecular promedio de la materia prima a un nivel predete nivel predeterminado se selecciona de modo que la mate tada sea adecuada para el uso, o en la formación, de la pu oceso de producción de papel.

Algunas formas de implementación incluyen una o má uientes características. Los métodos más adelante incluyen la materia prima tratada al proceso de pulpado. Los méto elante incluyen someter a la materia prima a un pro sintegración mecánica. Los métodos elante pueden incluir aplicar energía acústica a la mater tada.

En algunas modalidades, la materia prima puede inclui madera, y la dosis de radiación ionizante puede ser aproxima y aproximadamente 10 MRad. El tratamiento puede inclui gundo peso molecular más alto que el primer peso molecular.

En otro aspecto, la invención muestra la extinción de un papel irradiado. El producto de papel incluye un primer ma ntiene hidratos de carbono que ha sido irradiado con al me Rad de radiación ionizante para incrementar el peso mole oducto de papel.

En otro aspecto todavía, la invención muestra la irradiací oducto de papel que incluye un primer material que tiene hi rbono con al menos 0.10 MRad de radiación ioniza crementar el peso molecular del producto de papel, y tinción del producto de papel irradiado.

Algunas formas de implementación incluyen una o má uientes características. La dosis de radiación ionizante pue menos 0.10 MRad, por ejemplo, al menos 0.25 MRad. La diación ionizante puede controlarse en un nivel de aproxim 25 y aproximadamente 5 MRad. El tratamiento puede inclui lpa que contiene hidratos de carbono con radiación ionizant incremente el peso molecular promedio del material de pulpa Algunas formas de implementación de estos métodos luir una o más de as siguientes características. El tratamien urrir durante la formación del producto de papel. La formaci luir amalgamar el material de pulpa en una red de papel hú tamiento puede efectuarse en la red de papel húmeda o an rmación de la red de papel húmeda. La formación pued emásel secado de la red de papel húmeda, y el tratamien urrir luego del secado.

En otro aspecto, la invención muestra un papel, el p mprende un material lignocelulósico irradiado, donde el nocelulósico irradiado incluye al menos aproximadamente 2 p peso de lignina, tal como al menos aproximadamente 2.5; ; 6.0; 7.0; 8.0 o al roximadamente 10.0 por ciento en peso de lignina.

En algunos casos el material celulósico o lignocelulósic adiado, y/o la combinación se irradia y luego se forma el pap pel formado se irradia. En algunos casos el precursor adiado.

La invención también muestra la pulpa y los productos rmados por la irradiación de materiales celulósicos o lignoce r ejemplo, usando los métodos descritos en la cumentación.

En un aspecto, la invención muestra materiales de p cluyen un material fibroso celulósico o lignocelulósico tra ne un peso molecular promedio menor de 500,000 y contien ncionales que no están presentes en los materiales lulósicos o lignocelulósicos que existen naturalmente de los tuvo el material tratado. Por ejemplo, en algunas modalid upos funcionales incluyen los grupos enol y/o los grup rboxílico o sales o esteres de los mismos. Los grupos fu roso celulósico o lignocelulósico tratado que contiene ncionales que no están presentes en los materiales lulósicos O lignocelulósicos que existen naturalmente de los tuvo el material tratado.

El material celulósico o lignocelulósico .puede selecció upo que consiste en desperdicios de papel, madera, tab rticulas, aserrín, ensilados, pastos, cascarillas de arroz, godón, yute, cáñamo, lino, bambú, sisal, cáñamo de Mani zorcas de maíz, hojas y tallos de maíz, switchgrass gatum), alfalfa, heno, cascarillas de arroz, fibras de coco, as marinas, algas, y mezclas de los mismos.

En otro aspecto, la producción de un material celu nocelulósico incluye irradiar un material celulósico o lignoc n una radiación ionizante a una temperatura seleccionada; ex terial irradiado bajo una temperatura seleccionada; e ir terial extinguido con una radiación ionizante otra vez. ne una pluralidad de sitios de injerto.

En otro aspecto, la producción de un producto de pape adiar un material celulósico para proveer un material c ncionalizado que tiene una pluralidad de sitios de injerto, e i terial sobre los sitios de injerto.

En algunas formas de implementación, el material injerta sitios de injerto incluye un colorante reactivo.

En otro aspecto, la producción de un producto de pape adiar una combinación incluyendo un material celulósico y u injerto en la manera que el agente de injerto se une al lulósico.

En algunas formas de implementación, el agente de injert alentemente al material celulósico.

En otro aspecto, el tratamiento del papel o un precursor luye formar una pluralidad de iones cargados negativamente; iones cargados negativamente hacia una primera energía; cluyendo un campo eléctrico tiempo dependiente; y exponer precursor del papel a las partículas cargadas aceleradas.

En otro aspecto, el trata miento del pa pel o el precursor cluye generar una pluralidad de pa rtículas cargadas; ac uralidad de partículas cargadas mediante la conducción rticulas cargadas para pasar dentro de u na cavidad de ac cluyendo electrodos múlti ples a diferentes potenciales, o un a e comprende m últiples guía de ondas, donde cada g u ía de o campo electromagnético; y exponer el pa pel o el precursor las partículas cargadas aceleradas.

El término "materia prima seca" como se usa en la cumentación se refiere a la materia prima (por ejemplo , vi ruta teriales fibrosos celulósicos o l ignocel ulósicos) q ue t ntenido de hu medad de al menos 25% .

La descripción completa de cada una de las s licitudes de Patentes estadou nidenses se incorpora a r esentadas el 19 de Diciembre de 2008; y Solicitudes Prov tadounidenses con N° 12/417707, 12/417720, 12/417840, 12 /417731, 12/417900, 12/417880, 12/417723, 12/417786 y 12 das presentadas el 3 de Abril de 2009.

En cualquiera de los métodos revelados en la cumentación, la radiación puede ser aplicada desde un di e está en una bóveda de concreto.

A menos que se los defina de otra manera, todos los cnicos y científicos que se utilizan en la presente docu nen el mismo significado que comúnmente les dan aquellos la técnica a los cuales concierne la presente invención. Aun esta en práctica o las pruebas de la presente invención ilizarse métodos y materiales similares o equivalentes a aqu describen aquí, más adelante se describen métodos y m ropiados. Todas las publicaciones mencionadas, solicit tente, patentes, y otras referencias se incorporan a la La Figura 1A es una vista diagramática del sistema de Figura 1B es una vista diagramática del subsistema tamiento del sistema de pulpado que se muestra en la Figura La Figura 2 es una vista diagramática de un sis oducción de papel.

La Figura 3 es un diagrama que ilustra el cambio tructura molecular y/o supramolecular de un material fibroso.

La Figura 4 es una vista en perspectiva, en corte, de un i mma alojado en una bóveda de concreto.

La Figura 5 es una vista en perspectiva ampliada de la r la Figura 4.

La Figura 6 es un diagrama esquemático del acelerador La Figura 7 es una vista esquemática de un sistema par a corriente de proceso de material celulósico en un medio líq La Figura 8 es una vista esquemática de un sonicador nsductores acoplados a un único resonador. isión termoiónica.

La Figura 14 es un diagrama esquemático de una fuente scarga de microondas. La Figura 15 es un diagrama esque acelerador recirculante. La Figura 16 es un diagrama esque acelerador estático. La Figura 17 es un diagrama esque acelerador lineal dinámico.

La Figura 18 es un diagrama esquemático de un acele n de Graaff.

La Figura 19 es un diagrama esquemático de un acele dem plegado. scripción detallada Como se describió con anterioridad, la invención se rte, en el descubrimiento de que la irradiación de materiales decir, materiales celulósicos y lignocelulósicos, en ropiados, permite cambiar ta estructura molecular de al m Por ejemplo, las siguientes propiedades pued rementadas 10, 20, 30, 40, 50, 75 o incluso 100%, respec smas propiedades, antes de la irradiación: TAPPI T494 om-06, propiedades de tensión del papel y sando un aparato de elongación de velocidad constante), incl erza de tensión y la longitud de ruptura; Método TAPPI T 414 om-04, resistencia al desgarro in pel (método tipo Elmendorf); Método TAPPI T 403 om-02, fuerza de ruptura del papel; Método TAPPI T 451 cm-84, propiedades de flexión gidez de Clark).

Se han descrito diversos materiales celulós nocelulósicos, sus usos y aplicaciones en las tadounidenses N° 7307108, 7074918, 6448307, 6258876, 73035 y 5952105, y en diversas solicitudes de patentes, in ateriales y compuestos fibrosos'\ PCT/US2006/010648, pres coco, algodón, algas marinas, algas y mezclas de éstos.

Pueden usarse dosis de radiación ionizante relativame ra reducir el peso molecular del material fibroso y contrib nsformación del material fibroso en una pulpa apropiada oducción de papel. Por consiguiente, la irradiación puede us e-tratar una materia prima y facilitar un proceso de pulpado cánico o termo-mecánico, o en algunos casos, puede usa emplazar al menos una porción de un proceso de nvencional. También pueden aplicarse dosis relativamente eas seleccionadas de un producto de papel o un precu mpio, una red de papel húmedo), para formar edeterminadas donde el papel haya sido debilitado, por ejem ear zonas de desgarre.

Es posible aplicar dosis de radiación ionizante relat nores en una o más etapas de un proceso de producción de bre un producto de papel terminado, para incrementar elante.

Los pasos de irradiación descritos con anterioridad mbinarse de diversas maneras. Algunos ejemplos de proc mprenden irradiación incluyen los que se detallan a continuac (a) Irradiación solamente con una dosis alta de nizante, para reducir el peso molecular y facilitar el pul adiación puede efectuarse antes o durante el pulpado; (b) Irradiación solamente con una dosis baja de izante, para incrementar el peso molecular y el pulpado po nvencionales; la irradiación puede efectuarse en cualquier oceso de producción de papel o sobre el papel terminado; (c) Irradiación con una dosis elevada de radiación ioniza ducir el peso molecular y facilitar el pulpado, seguida adiación con una dosis baja de radiación, para incrementar lecular; (d) Irradiación bajo condiciones que permiten da, por ejemplo, la administración de una dosis de 1 MR asiones, para proveer una dosis final de 10 MRad; esto pue ra prevenir el sobrecalentamiento del material i rticularmente si el material se enfría entre las dosis. adiación para reducir el peso molecular La radiación ionizante puede aplicarse sobre un materi lulósico a lignocelulósico apropiado para producir papel (por tillas de madera), antes o durante el pulpado, en una dosis ficiente para convertir el material de partida en pulpa. labras, la irradiación con una dosis de radiación ionizant lecciona para convertir o ayudar a convertir el material de p ipa puede usarse en lugar de los procesos de nvencionales, tales como el pulpado químico, mecánico cánico.

En este caso, la dosis se selecciona de modo que Ventajosamente, en algunas implementaciones, no es iminar la lignina de la pulpa, como comúnmente se realiza d oceso de pulpado. Este es el caso, por ejemplo, si el papel n una dosis baja de radiación ionizante para incrementar lecular, durante o después del proceso de producción de pa describirá más adelante. En este caso, la lignina residual ede ser útil, ya que la lignina actúa como filtro, de mod duce efectivamente la cantidad de material celulósico nece al puede ser reticulado con la dosis baja de pleada.

En otras implementaciones, en lugar de reemplazar el nvencional por irradiación, puede aplicarse radiación ionizant rante un proceso de pulpado convencional, para facilitar o oceso de pulpado. Por ejemplo, pueden irradiarse astillas d n una dosis relativamente alta de radiación ionizante, a mienzo del proceso de pulpado. Si se lo desea, despu ciclado de papel , para convertir los desperdicios de papel ra usar como material de partida en la producción de papel r este caso, la dosis de radiación ionizante administrada se s manera que sea suficiente para degradar los enlaces hid cánicos en el papel , sin afectar de manera perjudicial l lulósicas y/o l ignocelulósicas en el papel . La dosi s de izante puede ser, por ejemplo, aproximadamente entre 20 nor que la dosis usada cuando el material de partida c tillas de madera.

En la FIG. 1 A se ilustra un sistema 1 00 para convertir m rtida celulósico o lignocelulósico, troncos de madera en el strado, en una pulpa apropiada para usar en la producción sistema 100 i ncluye un subsistema de preparación de mate 0, un subsistema de pre-tratamiento 1 14, un su bsist tamiento primario 1 1 8 y un su bsistema de post-tratamiento 1 bsistema de preparación de materia prima 1 10 , se recibe el eparación de materia prima 110 y se la prepara para usarl ocesos de producción primarios, por ejemplo, reduciendo lecular promedio y la cristal i nidad , y cambiando el tipo y el ncionalización de la materia prima. En el ejemplo ilustrado, ectúa con una irradiación con una dosis relativamente diación ionizante, seguida por un proceso de sonicación (acú ea. La sonicación será descrita en detalle más adelante. Se ta transportadora para transportar la materia prima bsistema de preparación de materia prima 110 hasta el subsi e-tratamiento 114.

Como se ilustra en la FIG. 1B, en el subsistema tamiento 114, la materia prima se irradia, por ejemplo, isores de haces de electrones 492, se la mezcla con a rmar una suspensión y se la somete a la aplicación de rasónica. Como se describió con anterioridad, la irradiaci tería prima resulta en el cambio de la las técnicas por separado. Sin limitar la invención a un emás de la reducción de la polimerización de la mater ediante la ruptura de los enlaces intramoleculares entre los s los componentes celulósicos y lignocelulósicos de la mater irradiación puede tornar más frágil la estructura física gen atería prima. Una vez que la materia prima frágil se mezcl spensión, la aplicación de energía ultrasónica permite re mbio adicional en la estructura molecular (por ejemplo, ducir el peso molecular promedio y la cristalinidad), y tambi ducir el tamaño de partícula de la materia prima.

Con la cinta transportadora 491 que transporta la mate cia el subsistema de pre-tratamiento, se distribuye la materia rias corrientes de alimentación (por ejemplo, cincuenta corri imentación), cada una de las cuales conduce a emisores de ctrones separados 492. Preferiblemente, la materia prima entras está seca. Por ejemplo, la materia prima puede El emisor de haces de electrones 492 (por ejemplo, dis adiación con haces de electrones disponibles comercialmente rporation, San Diego, CA) se lo configura, en un ejemplo, pa a dosis de 100 kilo-Gray de electrones con una potencia de s emisores de haces de electrones son dispositivos de haz d n un ancho de barrido de 1 meter para corresponderse con la línea de transporte. En algunas modalidades, se usan los haces de electrones con anchos de haz largos, fijos. Un n ctores, incluyendo ancho de línea/haz, dosis deseada, den tería prima, y potencia aplicada, controlan la cantidad de emi ces de electrones que se requiere para que la planta proce eladas por día de materia prima seca.

En algunas modalidades, se omite la sonicación del si e-tratamiento. En algunas modalidades, otro tratamiento mecá mplo, astillado adicional, reemplaza o se usa adicionalme ra papel no blanqueado. En algunas modalidades, el subsi st-tratamiento 122 utiliza otros tratamientos de pulpado, lpado termoquímico, en lugar del pulpado químico. Como se algunos casos el subsistema de post-tratamiento 122 puede ua tratada para ser reciclada para el uso como agua de trata ros subsistemas, y/o puede producir desecho quemable q arse como combustible para calderas produciendo vapor y/o electricidad.

Irradiación para incrementar el peso molecular Dosis relativamente bajas de radiación ionizante puede ertar, o de otro modo aumentar el peso molecular de un mat ntiene hidrato de carbono, tal como un material celu nocelulósico (por ejemplo, celulosa). En algunas modalid omedio de peso molecular en número inicial (antes de la irr un producto papel o un precursor de un producto papel ,000 y aproximadamente 200,000.

Los nuevos métodos pueden usarse para alterar favora s propiedades de los papeles basados en celulosa por apli diación en una o más etapas seleccionadas del proceso de fa pape!. En algunos casos, la irradiación mejorara la sistencia al desgarre del papel, por aumento de la fuerza de l lulósicas de las cuales está hecho el papel. Adtcional tamiento del material celulósico con radiación puede est atería I , que puede reducir la tendencia del papel a pro ecimiento de moho, mildiú de similares. La irradiación gen realiza de un modo controlado y predeterminado para opiedades óptimas para una aplicación particular, tal como fu lección del tipo o tipos de radiación empleadas y/o la dosis o radiación aplicada.

Puede aplicarse una dosis baja de radiación ioniza crementar el peso molecular, por ejemplo, luego del pulpad r ejemplo, para el papel terminado en rollo, rollo en tiras o hoja.

Como se indica anteriormente, en algunas modali diación se aplica en más de un punto durante el pro bricación. Por ejemplo, la radiación ionizante puede usar sis relativamente alta para formar o para ayudar a formar la ego más tarde a una dosis relativamente menor para incre so molecular de las fibras en el papel. Tal como será expu talle más adelante, la radiación también puede aplicarse rminado de un modo determinado para afectar favorable upos funcionales presentes en y/o sobre la superficie d eden aplicarse altas dosis de radiación al papel terminado leccionadas de la red del papel para crear áreas d almente, por ejemplo, para proveer zonas para cortar por des Como importancia práctica, usando la tecnología neralmente es más deseable integrar el paso de irradiad teriales que ayudarán con la reticulación. Los aditivos de ret luyen, a Modo de ejemplo ilustrativo, lignina, almidón, dí mpuestos de divinilo, y polietileno. En algunas for plementación, dichos aditivos se incluyen en concentraci roximadamente 0.25% y aproximadamente 2.5%, por roximadamente 0.5% y aproximadamente 1.0%. adiación para afectar los grupos funcionales del material Luego del tratamiento con una o más radiaciones ioniz mo radiación fotónica (por ejemplo, rayos X o rayos adiación con haces de electrones o radiación con partíc sadas que los electrones que son cargadas positiva o negat or ejemplo, protones o iones de carbono), cualquiera de los m e contienen hidratos de carbono 0 mezclas descritos en la cumentación se ionizan; es decir, incluyen radicales a niveles tectables, por ejemplo, con un espectrómetro de resonancia extinción de los radicales y para funcionalizar el material ioni grupos funcionales deseados. Por lo tanto, puede u adiación seguida por extinción para proveer pulpa o papel co cionales deseados, incluyendo, por ejemplo, uno o má uientes: grupos aldehido, grupos enol, grupos nitroso, grup upos nitro, grupos cetona, grupos amino, grupos alquilamin uilo, grupos cloroalquilo, grupos clorofluoroalquilo, y/o grup rboxílico. Estos grupos aumentan la hidrofilicidad de Ea r terial en donde están presentes. En algunas for plementación, la red de papel se irradia y se extingue, spués de los pasos de tratamiento tales como recubri landrado, para afectar la funcionalidad en y/o sobre la supe pel y por lo tanto afectar la receptividad de la tinta opiedades del papel. En otras formas de implementación, la ima de papel se irradia con una dosis relativamente alta de izante, para facilitar el pulpado, y luego extinguirlo para m neran por reacción con el oxígeno atmosférico. En algunos c unos materiales, dicha oxidación es deseada, dado que pued la posterior reducción en el peso molecular de los materi ntienen hidratos de carbono (por ejemplo, si se está adiación para facilitar el pulpado). Sin embargo, puesto dicales pueden "vivir" durante un tiempo luego de la irradia mplo, mayor que 1 día, 5 días, 30 días, 3 meses, 6 meses, yor que 1 año, las propiedades del material pueden mbiando en el tiempo, que en algunos casos puede ser no de La deteccian de radicales en muestras irradiadas por r pectroscopia de resonancia de espin electrónico y tiempos d radicales en dichas muestras se expone en Bartolotta et al., Medicine and Biology, 46 (2001), 461-471, y Bartolott diation Protection Dosimetry, Vol. 84, N° 1-4, pp. 293-296 (1 mo se muestra en la Figura 3, el material ionizado p tinguido para functonalizar y/o estabilizar el material ionizado. ficientemente cercanos para que los radicales se reco accionen con otro grupo. En algunos casos, se aplica pr mbinación con la aplicación de calor, por ejemplo, una ca lor suficiente para elevar la temperatura del material h mperatura superior al punto de fusión o el punto de ablanda componente del material ionizado, tal como la lignina, la celu micelulosa. El calor puede resultar en la mejora de la r lecular en el material, lo cual puede contribuir a exti dicales. Cuando se utiliza presión para la extinción, la presi T mayor que aproximadamente 1000 psi, por ejemplo, m roximadamente 1250 psi, 1450 psi, 3625 psi, 5075 psi, 1 000 psi, o aún mayor que 15000 psi.

En algunas modalidades, la extinción incluye el cont terial ionizado con fluido, tal como líquido o gas, por ejempl paz de reaccionar con los radicales, tal como acetileno o un acetileno en nitrógeno, etileno, etilenos clor Son posibles otros métodos para la extinción. Por ejemp plearse cualquier método para la extinción de radicales en liméricos descrito en Muratoglu et al., Publicación de tadounidense N° 2008/0067724, y Muratoglu et al., tadounidense N° 7166650, cuyas descripciones se incorpor esente documentación a modo de referencia en su totalidad tinción de cualquier material ionizado descrito en la cumentación. Además, puede utilizarse cualquier agente de escrito como "agente de sensibilización" en las descripc uratoglu citadas) y/o cualquier antioxidante descrito en cual s referencias de Muratoglu para extinguir cualquier izado.

La funcionalización puede mejorarse utilizando iones sados, por ejemplo, cualquiera de los iones pesados descri esente documentación. Por ejemplo, si se desea mejorar la O eden utilizarse iones oxígeno cargados para la irradtació icionales en la estructura molecular y/o supramolecular.

En algunas modalidades, el material fibroso es irradiad cubrimiento de un gas inerte, por ejemplo, helio o argón, an tinción.

La localización de los grupos funcionales puede control mplo, seleccionando un tipo y una dosis particulares de p izantes. Por ejemplo, la radiación gamma tiende a a cionalidad de las moléculas dentro del papel, mientras diación con haces de electrones tiende a afectar de eferencial la funcionalidad de las moléculas en la superficie.

En algunos casos, funcionalización del material puede o ñera simultánea con la irradiación, en vez de como resulta so de extinción separado. En este caso, el tipo de lo cionales y el grado de oxidación pueden verse afectados de ñeras, por ejemplo, al controlar el recubrimiento con gas del irradiar a través del cual pasa el haz de irradiación. L lpado. En el producto de papel terminado, generalmente ficientemente cercano a la neutralidad para que estos g ovoquen una disminución perjudicial del peso molecular. posición a haces de partículas en fluidos En algunos casos, los materiales celulósicos o lignoce eden ser expuestos a un haz de partículas, en presencia s fluidos adicionales (por ejemplo, gases y/o líquidos). La e un material a un haz de partículas, en presencia de uno o m icionales, permite incrementar la eficiencia del tratamiento.

En algunas modalidades, el material es expuesto a u rticulas, en presencia de un fluido como el aire. Las p eleradas en cualquiera de los tipos de aceleradores que se la presente documentación (u otro tipo de acelerador) s elerador a través de un puerto de salida (por ejemplo, una m lgada, tal como una lamina metálica), pasan a través de un drá resultar en una reducción del peso molecular.

En determinadas modalidades, pueden int fectivamente fluidos adicionales en el camino de un haz de p tes de que el haz incida sobre el material. Como se desc terioridad, las reacciones entre las partículas del haz y las los fluidos introducidos pueden generar especies icionales, las cuales pueden reaccionar con el material y así ncionalización del material, y/o alterar selectivamente dete opiedades del material por otros medios. Los uno o má icionales pueden colocarse en el camino del haz, por ejempl tubo de alimentación. La dirección y la velocidad de flujo de s fluidos a introducir pueden seleccionarse de acuerdo locidad de exposición y/o una dirección deseadas, para co iciencia del tratamiento general, incluyendo los efectos res tamiento basado en partículas y los efectos que se de eracción entre las especies generadas de manera dinámica ad/s, o incluso más de 1 Mrad/segundo, los materiales puede ntidades significativas de calor, de manera que la temper terial se eleve. Si bien, en algunas modalidades, las tem s elevadas pueden ser ventajosas, por ejemplo, cuando se d yor velocidad de reacción, resulta ventajoso cont lentamiento para retener el control sobre las reacciones ciadas con la radiación ionizante, tales como el entrecruza cisión y/o la inserción de cadenas, por ejemplo, para ma ntrol del proceso.

Por ejemplo, en un método, el material es irradiado a un mperatura con radiación ionizante, tal como fotones, elec es (por ejemplo, cationes o aniones con una o más cargas riodo suficiente y/o con una dosis suficiente para e mperatura del material hasta una segunda temperatura, sup imera temperatura. Después, el material irradiado se enfría h cera temperatura, inferior a la segunda temperatura. Si se l imperatura del ambiente (por ejemplo, 25 grados Celsius). pos de radiación La radiación puede proveerse, por ejemplo, a travé rticulas pesadas cargadas, tales como partículas alfa; 2) el oducidos, por ejemplo, por medio del decaimiento bet eleradores de haces de electrones; a 3) radiación electrom r ejemplo, rayos gamma, rayos X o rayos ultravioleta. Las rmas de radiación ionizan el material celulósico o lignoc diante interacciones entre partículas, lo que puede deter rtir de la energía de la radiación.

Las partículas pesadas cargadas en principio ionizan a l r dispersión de Coulomb; además, dichas interacciones ctrones energéticos que pueden seguir ionizando la mat rticulas alfa son idénticas al núcleo de un átomo de he oducen mediante el decaimiento alfa de diversos núcleos radi ectrones como fuente de electrones por emisión termoiónica.

La radiación electromagnética interactúa mediante tres sorción fotoeléctrica, dispersión de Compton, y producción interacción dominante está determinada por la energí diación incidente y el número atómico del material. La eracciones que contribuyen a la radiación absorbida en el lulósico puede expresarse por el coeficiente de absorción de r La radiación electromagnética se clasifica como rayos yos X, rayos ultravioletas, rayos infrarrojos, microondas, u dio, dependiendo de sus longitudes de onda.

Por ejemplo, para irradiar los materiales puede e diación gamma. Con referencia a las Figuras 4 y 5 (una vista la región R), un irradiador gamma 10 incluye fuentes de mma 408, por ejemplo, pellas de 60Co, una mesa de trabajo ntener los materiales que se van a irradiar y un almacenam r ejemplo, hecho de una pluralidad de placas de hierro, t bloque experimental 31. Luego, el operador deja la cá ntención, pasando a través del laberinto de entrada y a tra erta forrada con plomo. El operador comanda un panel de c viando instrucciones a una computadora 33 para elevar las f diación 12 a su posición operativa usando al cilindro 36 con a bomba hidráulica 40.

La radiación gamma tiene la ventaja de una sig otundidad de penetración dentro de una variedad de materia estra. Las fuentes de rayos gamma incluyen núcleos radi mo por ejemplo isótopos de cobalto, calcio, tecnecio, crom io, yodo, hierro, criptón, samario, selenio, sodio, talio, y xen Las fuentes de rayos X incluyen la colisión de un ctrones con objetivos metálicos, como por ejemplo tun libdeno o aleaciones, o fuentes compactas de luz, como por uellos que produce comercialmente Lancean Technologies, lo Alto, CA. as dosis (por ejemplo, 1, 5, o aún 10 MRad por segun pacidad, menor contención, y menos equipo de confinami ctrones también pueden ser más eficientes para causar la es cadena. Además, los electrones con energías de 4-10 Me er una profundidad de penetración de entre 5 y 30 mm o m r ejemplo 40 mm.

Los haces de electrones pueden generarse, por ejem neradores electrostáticos, generadores en cascada, gen nsformadores, aceleradores de baja energía con un sis rrido, aceleradores de baja energía con un cátodo lineal, ace eales, y aceleradores de pulsos. Los electrones como f diación ionizante pueden ser útiles, por ejemplo, para m lativamente delgados, por ejemplo, menores de 0.5 pulg mplo, menores de 0.4 pulgada, 0.3 pulgada, 0.2 pulgada, o 0.1 pulgada. En determinadas modalidades, la energía ctrón del haz de electrones es de entre aproximadamente 0. lores de 1, 5, 10, 20, 50, 100 o 200 kGy.

Los intercambios para considerar las especificaciones de l dispositivo de irradiación con haces de electrones incl Stos de operación, los costos de capital, la depreciación y e planta del dispositivo. Las soluciones de compromiso al c niveles de dosificación mediante la exposición a la irradia ces de electrones incluyen los costos energéticos eocupaciones ambientales, de seguridad y salud (ES neradores generalmente están alojados en una cámara, por plomo o concreto.

El dispositivo de irradiación con haces de electrone oducir ya sea un haz fijo o un haz que realiza un barrido. Un aliza un barrido puede ser ventajoso con una gran longitud d ltas velocidades de barrido, ya que esto podría reemplazar d ctiva a un haz fijo muy ancho. Además, hay disponibles a rricio de 0.5 m, 1 m, 2 m o más. cuencia de entre 1018 y 1022 Hz, por ejemplo, entre 1019 a 102 Un tipo de acelerador que puede usarse para acelerar oducidos usando las fuentes que se describieron con anteri acelerador Dynamitron® (disponible, por ejemplo, en namics Inc., ahora una filial de IBA, Louvain-la-Neuve, Bélgi G. 6 se ilustra un diagrama esquemático de un a namitron® 1500. El acelerador 1500 incluye un inyector 1 luye una fuente de iones) y una columna de aceleración 1 luye una pluralidad de electrodos anulares 1530. El inyector lumna 1520 están) alojados en una cámara 1540, que es n una bomba de vacío 1600.

El inyector 1510 produce un haz de iones 1580 e introdu 80 en la columna de aceleración 1520. Los electrodos anula mantienen con distintos potenciales eléctricos, de manera es son acelerados a medida que pasan a través de los espac electrodos (por ejemplo, los iones son acelerados en los 55 se selecciona para permitir la colocación de una p ropiada (por ejemplo, una protección de concreto) adyace lumna 1520, de manera de aislar la columna. Una vez que h r el tubo 1555, el haz de iones 1590 pasa a través del imán d 50. El imán de barrido 1550, que está controlado por un ica externa (no ¡lustrada), puede barrer el haz de iones a 90 de manera controlada, a lo largo de un piano bidi rpendicular al eje de la columna 1520. Como se ilustra en la z de iones 1590 pasa a través de la ventana 1560 (por eje ntana compuesta por una lamina metálica o una pantalla) y ígido hacia regiones seleccionadas de una muestra 1570 po barrido 1550.

En algunas modalidades, los potenciales eléctricos bre los electrodos 1530 son potenciales estáticos genera mplo, en fuentes de potencial DC. En determinadas mod unos o la totalidad de los potenciales eléctricos aplicados se de consideraciones bien conocidas en la técnica. Sin le destacar que, para reducir la longitud de la columna 1520 arse iones con múltiples cargas en lugar de iones con una so le decir, el efecto de aceleración de una diferencia de ctrico seleccionada entre dos electrodos es mayor para un ne una carga con una magnitud de 2 a más que para un ión a carga con una magnitud de 1. Por ende, un ión arbitrario r acelerado hasta una energía final E en una longitud meno arbitrario correspondiente X. Los iones con tres y cuatro ca mplo, X3+ y X4+) podrán ser acelerados hasta una energía fi tancias aun menores. Por lo tanto, la longitud de la colu ede reducirse significativamente cuando el haz de iones 158 incipalmente especies de iones con múltiples cargas.

Para acelerar los iones con carga positiva, las difere tencial entre los electrodos 1530 de la columna 1520 se sel manera que la dirección de fuerza de campo creciente en I elerador de iones negativos, a viceversa. De manera si elerador 1500 puede ser convertido rápidamente de un acel es con una sola carga en un acelerador de iones con rgas, y viceversa. sis En determinadas modalidades, la irradiación con dosis a ducir el peso molecular (con cualquier fuente de radiación o mbinación de fuentes) se efectúa hasta que el material re sis de al menos 2.5 MRad, por ejemplo, al menos 5.0 , 7.5, 500 Mrad. En determinadas modalidades, la irradiación se sta que el material recibe una dosis de entre 3,0 MRad y 1 r ejemplo, entre 10 MRad y 100 MRad, o entre 25 MRad y 75 usa radiación gamma, la dosis generalmente se hallara tremo superior de estos rangos, pero si se usa radiación en ces de electrones, en algunas modalidades, la dosis podrá e el material recibe una dosis de entre 0.1 y 2.5 MRad. Otro ropiados incluyen entre 0.25 MRad y 4.0 MRad, entre 0.5 M Rad, y entre 1.0 MRad y 2.5 MRad.

Las dosis descritas con anterioridad, tanto las altas jas, también son apropiadas para la funcionalización del nde el grado de funcionalización generalmente es mayor cuan la dosis.

En determinadas modalidades, la irradiación se lleva a a velocidad de dosificación de entre 5.0 y 1500.0 kilorads/ mplo, entre 10.0 y 750.0 kilorads/hora, o entre 50.0 orads/hora. Cuando se desea un rendimiento elevado, por ej proceso de producción de papel a gran velocidad, la radiaci licarse, por ejemplo, a razón de entre 0.5 y 3.0 MRad/segun a velocidad aún mayor, usando enfriamiento para brecalentamiento del material irradiado.

En algunas modalidades donde se irradia papel recu atería I . y que al mismo tiempo, sea suficientemente baja pa cubrimiento del papel no se vea afectado de manera perju ite superior de la dosis variara dependiendo de la compos cubrimiento, pero en algunas modalidades, la dosis prefe nor que aproximadamente 5 MRad.

En determinadas modalidades, se utilizan dos o más fu diación, como por ejemplo dos o más radiaciones ioniza mplo, las muestras pueden tratarse, en cualquier orden, co electrones, seguida de radiación gamma y/o luz UV con long da entre aproximadamente 100 nm y aproximadamente 28 terminadas modalidades, las muestras se tratan con tres fu diación ionizante, como por ejemplo un haz de electrones, mma, y luz UV energética. ergfa acústica La radiación puede ser usada en combinación con En la Figura 7 se ilustra un sistema general donde se m rriente de material celulósico 1210 (por ejemplo materia pr cer pulpa) con una corriente de agua 1212 en un reservorio 1 rmar una corriente de proceso 1216. Una primera bomba 12 corriente de proceso 1216 del reservorio 1214 y hacia una jo 1224. Un transductor ultrasónico 1226 transmite energía ul la corriente de proceso 1216 a medida que la corriente de ye a través de la celda de flujo 1224. Una segunda bo trae la corriente de proceso 1216 de la celda de flujo 1224 y tamiento subsiguiente.

El reservorio 1214 incluye una primera admisión 123 gunda admisión 1234 en comunicación de fluidos con un 36. Un transportador (no se muestra) suministra la corr terial celulósico 1210 al reservorio 1214 a través de la misión 1232. La corriente de agua 1212 entra al reservori vés de la segunda admisión 1234. En determinadas modali mbinarse 2000 toneladas/día de material celulósico con entre 1,5 millón de galones/día, por ejemplo, 1.25 millón de galone ua.

La mezcla de material celulósico y agua en el reserv tá controlada por la magnitud del volumen 1236 y los cau terial celulósico y agua que entran al volumen. En dete dalidades, el volumen 1236 se dimensiona para obtener u mpo de residencia del material celulósico y el agua para que zcla. Por ejemplo, cuando están fluyendo 2000 toneladas/día lulósico y 1,25 millón de galones/día de agua a través del r 14, el volumen 1236 puede ser de aproximadamente 32,000 ra producir un mínima tiempo de residencia de aproximadar nutos para que ocurra la mezcla.

El reservorio 1214 incluye una mezcladora 1240 en com fluidos con el volumen 1236. La mezcladora 1240 a ntenidos del volumen 1236 para dispersar el material cel 42 está dispuesta cerca del fondo del reservorio 1214 par e la gravedad impulse a la mezcla material celulósico y ag l reservorio 1214 y dentro de la corriente de proceso 1216.

La primera bomba 1218 (por ejemplo, cualquiera de mbas de vórtice de rotor cóncavo que produce Essco ntrols, de Los Angeles, CA) traslada a los contenidos de la proceso 1216 hacia la celda de flujo 1224. En dete dalidades, la primera bomba 1218 agita los contenidos de la proceso 1216 de tal manera que la mezcla de material cel ua es sustancialmente uniforme en la admisión 1220 de la jo 1224. Por ejemplo, la primera bomba 1218 agita a la cor oceso 1216 para crear un flujo turbulento que persiste a lo la rriente de proceso entre la primera bomba y la admisión 12 da de flujo 1224.

La celda de flujo 1224 incluye un volumen de reactor municación de fluidos con la admisión 1220 y salida 1 l reactor 1244. En determinadas modalidades, el caudal frigerante 1248 hacia el interior del intercambiador de calor ntrola pare mantener una temperatura aproximadamente con volumen del reactor 1244. En determinadas modalid mperatura en el volumen del reactor 1244 se mantiene en e C, por ejemplo, 25, 30, 35, 40, o 45°C. Adicionalmente ernativa, el calor que se transfiere al fluido refrigerante 1248 lumen del reactor 1244 puede utilizarse en otras partes del tai .

Una sección adaptadora 1226 crea una comunicación d tre el volumen del reactor 1244 y un reforzador 1250 acopl mplo, acoplado mecánicamente usando una brida) al tr rasónico 1226. Por ejemplo, la sección adaptadora 1226 pue conjunto de brida y O-ring dispuesto pare crear una co ueba de fugas entre el volumen del reactor 1244 y el reforza » determinadas modalidades, el transductor ultrasónico 12 roximadamente 40 kHz (por ejemplo, sonido con una frecu tre 20 kHz y 40 kHz).

La energía ultrasónica se suministra al medio de trabajo l reforzador 1248.

La energía ultrasónica que viaja a través del reforzador volumen del reactor 1244 crea una serie de compre rificaciones en la corriente de proceso 1216 con intensidad ra crear cavitación en la corriente de proceso 1216. La C grega el material celulósico disperso en la corriente de proce cavitación también produce radicales libres en el agua de la proceso 1216. Dichos radicales libres actúan descom icionalmente el material celulósico de la corriente de proceso En general, se aplican entre 5 y 4000 MJ/m3, por ejempl , 100, 250, 500, 750, 1000, 2000, a 3000 MJ/m3, de rasónica a la corriente de proceso 16 que fluye con una velo roximadamente 0.2 m3/seg (aproximadamente 3200 galó escrito como una única vía de flujo, son posibles otras dispos determinadas modalidades, por ejemplo, la corriente de proc luye múltiples vías de flujo paralelas (por ejemplo, que fluyen elocidad de 10 galón/min). Además o como alternativa, las m ías de flujo paralelas de la corriente de proceso 1216 fluyen d lulas de flujo separadas y se sonican en paralela (por ejemplo una pluralidad de transductores ultrasónicos de 16 kW). A modo de ejemplo adicional, aunque se ha descrito a nsductor ultrasónico 1226 acoplados a una celda de flujo 1 Sibles otras disposiciones. En determinadas modalidades, en flujo 1224 hay dispuestos una pluralidad de trans rasónicos 1226 (por ejemplo, en una celda de flujo 1224 ponerse diez transductores ultrasónicos). En dete dalidades, las ondas de sonido generadas por cada un ralidad de transductores ultrasónicos 1226 están sincroniza mplo, sincronizadas fuera de fase entre sí) para mejorar la c lumen del reactor 1244 está abierto a las condiciones ambi chas modalidades, el pre-tratamiento por sonicación puede ll bo de manera sustancialmente simultanea con otras técnica tamiento. Por ejemplo, puede aplicarse energía ultrasón rriente de proceso 1216 en el volumen del reactor 1244 ultáneamente se introducen haces de electrones a la cor oceso 1216.

A modo de ejemplo adicional, aunque se ha descrito un ntinuo, son posibles otras disposiciones. En dete dalidades, la sonicación puede llevarse a cabo en un pro es. Por ejemplo, puede rellenarse un volumen con una me eso en volumen) de material celulósico en agua y puede exp nido con una intensidad de entre aproximadamente 50 roximadamente 600 W/cm2, por ejemplo, entre aproximada cm2 y aproximadamente 300 W/cm2 a entre aproximada cm2 y aproximadamente 200 W/cm2. Adicionalmente ico resonador. Según se muestra, hay un par de tran zoeléctricos 60 y 62 acoplados a un resonador 64 que co a barra con rendijas mediante respectivos resonad oplamiento intermediarios 70 y 72, donde estos últimos ta nocen como resonadores reforzadores. Las vibraciones m ovistas por los transductores, en respuesta a la energía elé a frecuencia que se les aplica, son transmitidas a los re sonadores de acoplamiento, que pueden construirse para pro nancia mecánica, como por ejemplo con una proporción de s resonadores se proveen de respectivas bridas de montaje ra sostener el conjunto de transductor y resonador en un al tacionario.

Las vibraciones transmitidas desde los transductores a t resonadores de acoplamiento o reforzadores se acopl perficie de entrada 78 del resonador y son transmitidas a tr onador a la superficie de salida 80 dispuesta en posición étrico/asimétrico incluye un núcleo magnético 92 y un binados idénticos 94 y 96, que también se denominan el imario y el bobinado secundario, respectivamente.

En determinadas modalidades, los transductores nsductores piezoeléctricos que pueden obtenerse comerci mo por ejemplo los modelos 105 o 502 de Branson Ul rporation, cada uno de los cuales está diseñado para operar una clasificación de potencia máxima de 3 kW. El vol ministra la energía para proveer un máxima desplazamiento la superficie de salida del transductor es de 930 volt rms. E corriente a través de un transductor puede variar entre c iperes, dependiendo de la impedancia de carga. A 930 vol plazamiento a la salida es de aproximadamente 20 microne to, la máxima diferencia de voltaje terminal para la misma movimiento, puede ser de 186 volt. Dicha diferencia de volta iginar una circulación de grandes corrientes que fluyen oduce fuerzas de microcavitación de alto esfuerzo de c eden desintegrar al material celulósico que está en cont has fuerzas. Dos dispositivos de dispersión de alta frecu o rotor-estator que pueden obtenerse comercialmente positivos Supraton™ que fabrica Krupp Industrietechnik Gm mercializa Dorr-Oliver Deutscland GmbH de Connecticut spositivos DispaxTM que fabrica y comercializa Ika-Works, ncinati, Ohio. La operación de un dispositivo de microcavita has características se expone en Stuart, Patente estadouni 70999.

Aunque el transductor ultrasónico 1226 se ha descrito in o o más elementos piezoeléctricos activos para crear rasónica, son posibles otras disposiciones. En dete dalidades, el transductor ultrasónico 1226 incluye elemento chos de otros tipos de materiales magnetorestrictivos (por tales ferrosos). El diseño y la operación de un transductor ult usando una chispa bajo el líquido. En determinadas modali ergía ultrasónica se transfiere a la corriente de proceso 16 un sistema termohidráulico. Por ejemplo, pueden producir ústícas de alta densidad de energía aplicando potencia a trav lumen cerrado de electrolito, calentando de esa manera el rrado y produciendo un aumento de presión que subsiguiente nsmite a través de un medio que propaga el sonido (por ej rriente de proceso 1216). El diseño y la operación de un tra mohidráulico con dichas características se expone en Hartma tente estadounidense N° 6383152.

En algunas modalidades, puede resultar ventajoso positivos de irradiación y sonicación en una sola máquina ra esta máquina híbrida, pueden llevarse a cabo varios ácticamente de manera yuxtapuesta o aun simultáneament neficio del incremento del desempeño del pre-tratamient orros económicos potenciales. ofundidad de 3-5 cm) con una suspensión de material celuló persa en un medio acuoso oxidante, tal como peróxido de hid róxido de carbamida. El dispositivo híbrido 2500 tiene una f ergía 2510, que impulsa el emisor de haces de electrones 2 sonadores de sonicación 2530.

El emisor de haces de electrones 2540 genera h ctrones que pasan a través de un dispositivo que permite ap ces de electrones 2545, de manera que impacten en la su 50 que contiene el material celulósico. El dispositivo pare ap ces de electrones puede ser un analizador que barre un h ngo de hasta aproximadamente 6 pies, en una roximadamente paralela a la superficie de la suspensión 2550 A ambos lados del emisor de haces de electrones 2 sonadores de sonicación 2530 que le administran energía rasónicas a la suspensión 2550. Los resonadores de sonicaci lminan en una pieza terminal desprendible 2535, la cual se s piezas terminales desprendibles 2535 están construida smo material y unidas a las terminales 2530. Se las usa d e estén en contacto con el material celulósico 2550 y se es sulten dañadas. Por consiguiente, las piezas terminales desp 35 están diseñadas de manera que puedan ser reemplaz ilidad.

Otro beneficio de este proceso con irradiación con ctrones de manea simultanea con la aplicación de ultrasonid dos procesos tienen resultados complementarios. Con la ir n haces de electrones por sí sola, una dosis insuficient ultar en el entrecruzamiento de algunos de los polímer terial celulósico, lo que reduce la eficiencia del pro spolimerización en general. También pueden usarse dosis me iación en forma de haces de electrones y/o ultrasonido para grado similar de despolimerización que el que podría o ando la irradiación con haces de electrones y la sonica rasónicas. Los requerimientos de protección pueden ser más este caso. neración de iones Pueden usarse diversos métodos para fa generación ropiados para los haces de iones que podrán usarse para teriales celulósicos o lignocelulósicos. Una vez que se han iones, generalmente se los acelera en uno o más de los os de aceleradores, y luego se los dirige para que impact teríales celulósicos o lignocelulósicos.

Iones de hidrogeno Es posible generar iones de hidrógeno usando una var todos diferentes en una fuente de iones. En general, los rógeno son introducidos en la cámara de ionización de una iones, y los iones se producen proporcionándole energía a resan en la cámara 1170 al fluir en la dirección 1155 en el mentación 1120. La fuente de ionización del campo 1100 in ctrodo de ionización 1110. Durante la operación, se a tencial amplio VE (respecto del potencial de tierra de un mún) al electrodo 1110. Las moléculas 1150 que circulan d a región adyacente al electrodo 1110 son ionizadas por ctrico que resulta del potencial VE. También durante la oper lica un potencial de extracción Vx a los extractores 1130. L cién formados migran hacia los extractores 1130 bajo la influ mpus eléctricos con los potenciales VE y Vx. En efecto, l cién formados experimentan fuerzas de repulsión con reí ctrodo de ionización 1110 y fuerzas de atracción con relaci tractores 1130. Como resultado, algunos de los iones recién resan en el tuba de descarga 1140 y se propagan a lo lar ección 1165, bajo la influencia de los potenciales VE y Vx.

Dependiendo del signo del potencial VE (respecto del pot En determinadas modalidades puede aplicársele un gativo al electrodo 1110 y un potencial positivo a los ex 30. Los iones de hidrógeno con carga negativa (por ejemp ruro H ") que se generan en la cámara 1170 son repel ctrodo 1110 y se dirigen hacia los extractores 1130. La cor rticulas que se descarga 1160 incluye con iones de hidróge gativa, que luego son transportados a un sistema inyector.

En algunas modalidades, pueden producirse iones de h n carga positiva y negativa mediante el calentamiento térmic hidrógeno gaseoso. Por ejemplo, el hidrógeno gaseoso p ígido a una cámara de calentamiento que haya sido evacú minar el oxígeno residual y otros gases. Posteriormente, el h seoso puede calentarse con un elemento de calentamie ducir especies iónicas. Los elementos de calentamiento ap luyen, por ejemplo, electrodos de descarga en arcos, fílam lentamiento, bobinas de calentamiento y una variedad pecies de iones de hidrógeno. El separador electrostáti luye un par de electrodos paralelos 1180 a los cuales se les tencial Vs a través de una fuente de voltaje (no ilustrada). La partículas 1160, que se propaga en la dirección indicad cha, incluye una variedad de especies de iones con carga p gativa, y con una o varias cargas. A medida que las distintas iones pasan a través de los electrodos 1180, el campo eléctr electrodos desvía las trayectorias de los iones de acuerd gnitud y el signo de las especies de iones. En la FIG. mplo, el campo eléctrico apunta desde el electrodo más bajo ctrodo más alto en la región entre los electrodos 118 ultado, los iones con carga positiva son desviados en una tr cendente con la FIG. 11, y los iones con carga negativa son d una trayectoria descendente. Cada uno de los haces de ione 64 corresponde a especies de iones con carga positiva, d pecies de iones en el haz de iones 1162 tienen una carga corriente de partículas 1160. Las partículas neutras práctica ven afectadas por el campo eléctrico entre los electrodos 11 tanto, pasan a través de los electrodos sin ser desviadas. las corrientes de partículas separadas ingresa en uno de los ministración 1192, 1194, 1196, 1198 y 1199, y puede ser dirt tema inyector para luego acelerar más partículas, o puede se ra que incida sobre el material celulósico a lignocelulósic ernativa o adicionalmente, es posible bloquear cualquiera o rientes de partículas separadas para evitar que las especie atómicas alcancen el material celulósico o lignocelulósico. alternativa adicional, determinadas corrientes de partícula G combinadas y luego dirigidas a un sistema inyector, y/o pu ígidas para que incidan directamente sobre el material cel nocelulósico, usando técnicas conocidas.

En general, en los separadores de haces de partículas eden usarse campos magnéticos de manera adicional ) Iones de gases nobles Los átomos de gases nobles (por ejemplo, átomos mos de neón, átomos de argón) forman iones con carga ando chocan con campos eléctricos relativamente fuertes nto, los métodos para generar iones de gases nobles gene luyen generar un campo eléctrico con una intensidad elevada roducir átomos de gases nobles en la región del campo, para ionización de los átomos de gas en el campo. Se ilustra un quemático de un generador de campo de ionización para ses nobles (y también para otros tipos de iones) en la FI nerador de campo de ionización 1200 incluye un electrodo 20 localizado dentro de una cámara 1210. Hay una bomba 50 en comunicación fluida con el interior de la cámara 1210, la admisión 1240, y dicha bomba permite reducir la presió ses de fondo dentro de la cámara 1210 durante la operación. i tubo de admisión 123, se admite uno o más átomos de gas parados del extremo, y una fracción determinada de los ione 90 pasan a través del extractor 1260 y salen de la cámara 12 a columna óptica para iones que incluye el lente 1270, que s rementar la desviación y/o enfocar los iones.

El electrodo 1220 es ahusado para incrementar la mag mpo eléctrico local en la región cercana al ápice del extr sible controlar con precisión la región del espacio en la cám la que ocurrirá la ionización de los átomos de gases nobles ? grado de ahusamiento de la punta y la magnitud del pote rno resultado, puede obtenerse un haz de iones de gase ativamente bien colimado 1290 después del extractor 1260.

Como se describió con anterioridad en conexión con los rógeno, el haz de iones de gases nobles resultante 1290 p nsportado a través de una columna óptica para partículas e incluye diversos elementos ópticos para partículas, para de focar el haz de iones de gases nobles. El haz de iones specto de otras especies de iones para el tratamiento de m lulósicos o lignocelulósicos. Por ejemplo, si bien los iones bles pueden reaccionar con materiales celulósicos o lignoce iones de gases nobles neutralizados (por ejemplo, átomos bles) que son producidos con estas reacciones generalm rtes y no reaccionan con el material celulósico o lignoceluló n, los átomos de gases nobles neutros no permanecen embe material celulósico o lignocelulósico, sino que salen del ma usión. Los gases nobles no son tóxicos y pueden usarse en ntidades, sin consecuencias adversas para la salud hum biente. i) Iones de carbono, oxígeno y nitrógeno Los iones de carbono, oxígeno y nitrógeno generalment educirse por medio de una ionización con un campo en un mo una fuente de campo de ionización 1100 o un generador rticulas electrostático y/o magnético, como se ilustra en la FI A modo de ejemplo adicional, es posible introducir molé rógeno gaseoso en la cámara de la fuente de campo de i 00 o el generador de campo de ionización 1200, y puede ion ra formar iones de nitrógeno con carga positiva y/o negativ mpo eléctrico relativamente fuerte dentro de la cámara. Des pecies de iones deseadas pueden separare de otras especie neutras a través de un separador electrostático y/o magnéti ilustra en la FIG. 11.

Para formar iones de carbono, pueden introducirse át rbono en la cámara de la fuente de campo de ionización 1 nerador de campo de ionización 1200, donde los átomos de eden ionizarse para formar iones de carbono con carga po gativa. Después, las especies de iones deseadas pueden s otras especies iónicas y neutras a través de un s ctrostático y/o magnético, como se ilustra en la FIG. 11. Lo Los iones de átomos más pesados, tales como el so rro, pueden producirse con una cantidad de métodos. Por eje unas modalidades, los iones pesados, tales como los iones hierro, se producen por emisión termiónica a partir de un nco que incluye sodio y/o hierro, respectivamente. Los m nco apropiados incluyen materiales tales como silicatos de eatos de hierro. Los materiales blanco generalmente incluy teríales inertes, tales como beta-alúmina. Algunos materiale n materiales basados en zeolita, los cuales presentan can rmitir el escape de los iones del material blanco.

En la FIG. 13 se ilustra una fuente de emisión termión e incluye un elemento de calentamiento 1310 que entra en n un material blanco 1330, ambos localizados dentro de un acuada 1305. El elemento de calentamiento 1310 es controla ntrolador 1320, que regula la temperatura del elem entamiento 1310 para controlar la corriente de iones que se ector.

La emisión termoiónica para formar iones de especies lativamente pesadas también se describe, por ejemplo, en la tadounidense N° 4928033, intitulada "Fuente de i rmoÍónica", cuyos contenidos completos se incorporan en la cumentación a modo de referencia.

En determinadas modalidades, es posible produc lativamente pesados, tales como iones de sodio y/o iones d r medio de una descarga de microondas. En la FIG. 14 se i grama esquemático de una fuente de descarga de microon e produce iones de átomos relativamente pesados, tales com rro. La fuente de descarga 1400 incluye un generador de c croondas 1410, un tubo guía de ondas 1420, un concent mpo 1430 y una cámara de ionización 1490. Durante la oper nerador de campo 1410 produce un campo de microonda paga a través de la guía de ondas 1420 y el concentrador asma sale de la cámara 1490 en forma de iones 1460. Des es 1460 pueden ser desviados y/o enfocados con un ementos electrostáticos y/o magnéticos, para luego ser dirig yector.

Los átomos 1450 de materiales como el sodio y/o eden generarse, por ejemplo, por emisión térmica a part tería f blanco. Los materiales blanco apropiados incluyen mo silicatos y otras sales estables, incluyendo materiales ba olita . Los materiales blanco apropiados también puede tales (por ejemplo, hierro), los cuales pueden recubrirse terial basal inerte, tal como material, a base de vidrio.

También se describen fuentes de microondas, por ejemp uientes Patentes estadounidenses: Patente estadounide 09520, intitulada "Fuente de iones por descarga de micro tente estadounidense N° 6396211, intitulada "A ctrostático del tipo que descarga microondas con electr elerador; un acelerador, que recibe los iones del in rementa la energía cinética de los iones, y eleme oplamiento de salida, que manipulan los haces de iones acele Inyectores Los inyectores pueden incluir, por ejemplo, cualquier entes de iones que se describieron en las secciones precede oveen una corriente de iones que luego pueden ser acelera ectores también pueden incluir diversos tipos de elemento ra partículas electrostáticas y/o magnéticas, incluyendo flectores, colimadores, filtros y otros elementos semejante mentos pueden usarse para acondicionar el haz de iones e ingrese en el acelerador. Vale decir, estos elementos puede ra controlar las características de propagación de los io resan en el acelerador. Los inyectores también puede mentos de pre-aceleración electrostáticos y/o magnéticos, l G. 6 se ilustra un diagrama esquemático de un acelerador Dy 00, y se lo ha descrito con anterioridad.

Otro tipo de acelerador que puede usarse para acele ra el tratamiento de un material de base celulósica o lignoc un acelerador Rhodotron® (disponible, por ejemplo, en IBA, Neuve, Bélgica). En general, los aceleradores tipo Rhodotron a sola cavidad de recirculación a través de la cual pasan vari iones que están siendo acelerados. Como result eleradores Rhodotron® pueden ser operados en modo conti rientes de iones continuas relativamente altas.

En la FIG. 15 se ilustra un diagrama esquemátic elerador Rhodotron® 1700. El acelerador 1700 incluye un 0, que introduce los iones acelerados en la cavidad de reci 20. Hay una fuente de campo eléctrico 1730 localizada dentr mara interna 1740 de la cavidad 1720, y en ella se genera u ctrico radial oscilatorio. La frecuencia de oscilación del cam mara interna 1740, atraviesa el centro geométrico de la cavi sale a través de otro orificio en la pared de la cámara inter ando el ión está localizado en la entrada de la cavidad plitud del campo eléctrico dentro de la cavidad 1720 se ha sta cero (o casi cero). A medida que el ión emerge de l erna 1740, la amplitud del campo eléctrico en la cavid mienza a aumentar nuevamente, pero el campo ahora está cia el exterior, de manera radial. La magnitud del campo d gunda mitad del pasaje del ión a través de la cavid evamente alcanza un máximo y luego comienza a dismtnu ultado, el ión positivo nuevamente es acelerado por e ctrico a medida que completa la segunda mitad del primer vés de la cavidad 1720.

Al alcanzar la pared de la cavidad 1720, la magnitud d ctrico en la cavidad 1720 es cero (o casi cero) y el ión pasa una abertura en la pared y encuentra uno de los imanes de n es acelerado en cada pasaje (y cada medio pasaje) a tra vidad 1720.

Como se ilustra en la FIG. 15, después de seis pasajes la cavidad 1720, el ión acelerado sale de la cavidad 1720 rción de un haz de iones acelerados 1760. El haz de iones a sa a través de uno o más elementos ópticos para ectrostáticas y/o magnéticas 1770, que pueden inclui limadores, deflectores de haces, filtros y otros elementos ser r ejemplo, bajo el control de una unidad lógica externa, los e 70 pueden incluir un deflector electrostático y/o magnético haz acelerado 1760 a través de una región plana bidi ientada perpendicular a la dirección de propagación del haz 1 Los iones que son inyectados en la cavidad 1720 son a cada pasaje a través de la cavidad 1720. En general, por ra obtener haces acelerados con iones con distintas ene elerador 1700 puede incluir más de un acoplamiento de sa es inyectados en la cavidad 1720 hacen 6 pasajes a trav vidad. Sin embargo, en general, el acelerador 1700 pued alquier cantidad de imanes de deflexión, y los iones inyecta vidad 1720 pueden hacer cualquier cantidad correspond sajes a través de la cavidad. Por ejemplo, en algunas modali elerador 1700 puede incluir al menos 6 imanes de deflexi es pueden hacer al menos 7 pasajes a través de la cavi mplo, al menos 7 imanes de deflexión y 8 pasajes a trav vidad, al menos 8 ¡manes de deflexión y 9 pasajes a trav vidad, al menos 9 imanes de deflexión y 10 pasajes a trav vidad, al menos 10 imanes de deflexión y 11 pasajes a tra vidad).

En general, el campo eléctrico generado por la fuente d 30 le provee a un ión inyectado una ganancia a partir de saje por la cavidad de aproximadamente 1 MeV. Sin emb neral, es posible obtener ganancias mayores a partir de ntro de la cavidad. Como resultado, la ganancia a partir d saje del acelerador 1700 puede incrementarse aún más in es con múltiples cargas.

En la descripción precedente del acelerador 1700, se i con carga positiva en la cavidad 1720. El acelerador 1700 ede acelerar iones con carga negativa. Para hacerlo, los i rga negativa se inyectan de manera que la dirección yectorias se halle fuera de fase respecto de la dirección d ctrico radial. Vale decir, los iones con carga negativa se iny do que, en cada medio pasaje a través de la cavidad ección de la trayectoria de cada ión sea opuesta a la dire mpo eléctrico radial. Para obtener este resultado, simple sta el momento en el que se inyectan los iones con carga ne cavidad 1720. Por consiguiente, el acelerador 1700 permite ultáneamente iones que tienen la misma masa aproxima rgas opuestas. Más generalmente, el acelerador 1700 permite ergías promedio relativamente altas en aceleradores a lotrón y/o sincrotrón. La construcción y la operación d eleradores es bien conocida en el arte. Como otro eje unas modalidades, se pueden usar fuentes de iones de tipo ra generar y/o acelerar iones para tratar material a base de c nocefulosa. El diseño de las fuentes de tipo Penning se exp cción 7.2.1 de Prelec (1997).

Por lo general también se puede usar aceleradores está ámicos de diversos tipos para acelerar iones. Los acel táticos típicamente incluyen una pluralidad de lentes electr e se mantienen a diferentes tensiones de DC. Mediante la los valores apropiados de estas tensiones aplicadas a cad elementos de lente, los iones que se introducen en el acel eden acelerar a una energía final seleccionada. La Figura 16 diagrama esquemático simplificado de un acelerador estát e se configura para acelerar iones para tratar material cel 25. La columna iónica 1820 también incluye una lente de 30 y una lente de colimación 1832. Estas dos lentes ope rigir el haz de iones 1815 hacia una posición seleccionada terial celulósico o lignocelulósico 1835, y para enfocar e es 1815 sobre el material celulósico o lignocelulósico.

A pesar de que la Figura 16 muestra una modalidad part acelerador estático, muchas otras variaciones son po ropiadas para tratar material celulósico o lignocelulósico. En dalidades, por ejemplo, se pueden intercambiar las p lativas de lente de deflexión 1830 y lente de colimación 1 go de la columna iónica 1820. También puede haber prese tes electrostáticas en la columna iónica 1820, y la colum 20 además puede incluir elementos ópticos magnetostát rtas modalidades, puede haber presente en la columna tó iplia variedad de elementos adicionales 1820, incluyendo de r ejemplo, defíectores cuadrupolares, hexapolares, y/o octo nica con una serie lineal de cavidades de radiofrecuencia, ca s cuales produce un campo de radiofracuencia intenso, oscil e se programa temporalmente para que coincida con la in opagación de iones en la columna iónica. Como ejemplo, s ar dispositivos tales como clistrones para generar los camp s cavidades. Mediante la coincidencia de las oscilaciones n los tiempos de inyección de iones, las cavidades R elerar iones a energías altas sin tener que mantener potenci r largos periodos de tiempo. Como resultado, los LINACS típ tienen los mismos requerimientos de aislamiento eleradores DC, y típicamente son más cortos de longitud. Lo icamente operan a frecuencias de 3 GHz (banda S, típ itada a poder relativamente bajo) y 1 GHz (banda L, capaz d eración de potencia significativamente más alta). Los LINAC nen una longitud total de entre 2 y 4 metros.

En la Figura 17A se muestra un diagrama esquemáti a de las cavidades 1860, generan los campos RF dinám eleran los iones dentro de las cavidades. Los clistrones nfiguran individualmente para producir campos RF que eleran los iones en el haz de iones 1815 hasta una ene leccionada antes de incidir sobre el material celul nocelulósico 1835.

Como se expuso previamente en conexión con los acel táticos, son posibles muchas variaciones para el acelerador 50 y las mismas se pueden usar para producir un haz de io tar material celulósico o lignocelulósico. Por ejemplo, en dalidades, también puede haber presentes lentes electr icionales en la columna iónica 1855, y la columna iónica 185 ede incluir elementos ópticos magnetostáticos. En dalidades, puede haber presente una amplia variedad de e icionales en la columna iónica 1855, incluyendo deflecto mplo, deflectores cuadrupolares, hexapolares, y/o octo evex (Canadá), y Mitsubishi Heavy Industries (Japón); LI nda L, disponibles de lotron Industries (Canadá); y acel sados en ILU, disponibles de Budker Laboratories (Rusia).

En algunas modalidades, se pueden usar aceleradores n de Graaff para producir y/o acelerar iones para el tr bsiguiente de material celulósico o lignocelulósico. La F uestra una modalidad de un acelerador van de Graaff 1900 qu electrodo de escudo esférico 1902 y un cinturón aislante circula entre el electrodo 1902 y una base 1904 del acelera rante la operación, la cinta de aislamiento 1906 viaja sobre l 10 y 1908 en la dirección que se indica con la flecha nsporta carga al electrodo 1902. Se elimina la carga de la ci e transfiere al electrodo 1902, de modo que la magnitud del ctrico sobre el electrodo 1902 se incrementa e se descarga el electrodo 1902 mediante un chi ernativamente, hasta que la corriente de carga se balancea donde se eliminan las mismas de la cinta 1906 mediante un uja 1916 y se transfieren al electrodo 1902. Como resu umulan cargas positivas sobre la superficie del electrodo 19 rgas se pueden descargar de la superficie del electrodo 1902 ra tratar al material celulósico o lignocelulósico. En Odalidades, el acelerador 1900 se puede configurar para prov rgados negativamente mediante la operación del cable 1914 aguja 1916 a un potencial negativo con respecto a la polea c tierra 1910.

En general, el acelerador 1900 se puede configurar par a amplia variedad de diferentes tipos de cargas positivas y e se pueden usar para tratar el material celulósico o lignoc S ejemplos de estos tipos de cargas incluyen a electrones, nes de hidrógeno, iones de carbono, iones de oxígeno, lógenos, iones metálicos, y otros tipos de iones.

En ciertas modalidades, se pueden usar aceleradores d ente de iones 1952 puede ser cualquier tipo de fuente ió oduzca iones cargados negativamente. Por ejemplo, las fuent ropiadas incluyen una fuente de iones negativos mediante u chipas de cesio (SNICS), una fuente iónica de intercambio RF, o una fuente iónica de volumen toroidal (TORVIS). Cad s anteriores ejemplos de fuentes iónicas está disponible, por National Electrostatics Corporation (Middleton, Wl).

Una vez dentro del acelerador 1950, los iones negativos 60 se aceleran mediante la columna de acelerado picamente, la columna de aceleración 1954 incluye una plur mentos de aceleración tales como lentes electrostáti erencia de potencial que se aplica a la columna 1954 para iones negativos se puede generar usando diferentes positivos. Por ejemplo, en algunas modalidades, (por lletron® aceleradores), se genera el potencia! usando un di carga Pelletron®. Los dispositivos Pelletron® incluyen u llets se cargan negativamente a medida que dejan la polea t tornan a la polea conectada a tierra.

El dispositivo Pelletron® genera un potencial positiv ntro de la columna 1954 que se usa para acelerar los Iones l haz 1960. Luego de someterse a la aceleración de la colum haz 1960 pasa a través del descargador 1956. Se puede im eliminador de carga 1956 coma una hoja delgada de metal y/ e contiene un gas que elimina los electrones de los iones n r ejemplo. Los iones cargados negativamente se convierte nto en iones cargados positivamente, que emergen del des 56. Las trayectorias de los iones cargados positivamente em tá alterada de modo que los iones cargados posítivamen cia atrás dentro de la columna de aceleración 1954, someti a segunda aceleración dentro de la columna antes de emer z de iones cargadas positivamente 1962 a partir del puerto 66. El haz de iones cargado positivamente 1962 se pu eleraran a una energía final de 4 MeV durante el segundo vés de la columna 1954.

En ciertas modalidades, la columna 1954 puede incluir e icionales al, o alternativos al, dispositivo de carga Pelletr mplo, la columna 1954 puede incluir elementos de ac táticos (por ejemplo, electrodos DC) y/o cavidades de ac ámicas (por ejemplo, cavidades de tipo LINAC con genera mpos RF pulsante para la aceleración de partículas). Los po e se aplican a los diferentes dispositivos de aceler eccionan para acelerar a los iones cargados negativament 60.

Los ejemplos de aceleradores de tándem, que incluy eleradores plegados como no plegados, están disponibles en ctrostatics Corporation (Middleton, Wl), por ejemplo.

En algunas modalidades, se pueden usar combinaciones s de los diferentes tipos de aceleradores para producir rtas modalidades, se pueden usar múltiples aceleradores d o en paralelo y/o en serie para generar haces de iones aceler En algunas modalidades, se pueden usar múltiples acel ilares y/o diferentes para generar haces de iones qu erentes composiciones. Por ejemplo, se puede usar u elerador para generar un tipo de haz de iones, mientras que ar un segundo acelerador para generar un segundo tipo d es. Cada uno de los dos haces de iones se puede acelerar rma adicional en otro acelerador, o se pueden usar para trata lulósico o lignocelulósico.

Además, en ciertas modalidades, se puede usar un a ividual para generar múltiples haces de iones para tratar ulósico o lignocelulósico. Por ejemplo, cualquiera de los acel e se expone en la presente documentación (y otros eleradores también) se puede modificar para producir múltipl iones de salida mediante la subdivisión de una corriente i ro. Esto provee una gran flexibilidad en la producción de u ces de iones, cada uno de los cuales tiene pro idadosamente seleccionadas para tratar material celul nocelulósico (por ejemplo, para tratar diferentes component terial celulósico o lignocelulósico).

Los aceleradores de iones que se exponen en la cumentacion también se pueden usar en combinación con c los otros pasos de tratamiento expuestos en la cumentación. Por ejemplo, en algunas modalidades, se pue ctrones e iones en combinación para tratar material cel nocelulósico. Los electrones e iones se pueden producir y/o forma separada, y se pueden usar para tratar material cel nocelulósico en forma secuencial (en cualquier orden) y/o ultánea. En ciertas modalidades, los haces de electrones e eden producir en un acelerador común y usarse para tratar lulósico o lignocelulósico. Por ejemplo, muchos de los acel icarse antes, durante, o luego del tratamiento a base mbién pueden existir otros tratamientos tales, como el tratam z de electrones, en cualquier combinación y/o orden con tr trasónico y tratamiento con haz de iones. itivos para Papel Cualquiera de los muchos aditivos y recubrimientos que la industria de la fabricación del papel se puede agregar o s materiales fibrosos, papeles, o a cualquier otro material y scrito en la presente documentación. Los aditivos incluyen ies como carbonato de calcio, pigmentos plásticos, llastonita, mica, vidrio, fibra de vidrio, sílice, y talco; re rgánicos de flama tales como trihidrato de alúmina o h id r gnesio; retardantes orgánicos de flama tales como co gánicos clorados o bromados; fibras de carbono; y fibras o tal (por ejemplo, aluminio, acero inoxidable). Estos adi li[glicólido-co-(e-caprolactona, policarbonatos, poli(am¡n li(hidroxialcanoato)s, polianhídridos, poliortoésteres y me tos polímeros.

Cuando se incluyen aditivos, los mismos pueden estar cantidades, calculadas en base seca, por de roximadamente 1 por ciento hasta tanto como aproximada r ciento, en base al peso total del material fibroso. Más tipi s cantidades están en el rango entre aproximadamente 0,5 po roximadamente 50 por ciento en peso, por ejempl roximadamente 0,5 por ciento y aproximadamente 5 por cíent nto, 20 por ciento, 30, por ciento o más, por ejemplo, 40 por Cualquier aditivo descrito en la presente documentaci tar encapsulado, por ejemplo, secado por atomi croencapsulado, por ejemplo, para proteger a los aditivos d medad durante la manipulación.

Los recubrimientos apropiados incluyen a cualquiera cilla bentonita, fosfato de dicalcio, fosfato de tricalcio, pirof lcio, metafosfato de sodio insoluble, carbonato de calcio pr tofosfato de magnesio, fosfato de trimagnesio, hidrox atitas sintéticas, alúmina, xerogel de sílice, comp uminosilicatos metálicos, silicatos de aluminio y sodio, sil conio, dióxido de silicio o combinaciones de de los rgánicos. Los rellenos pueden tener, por ejemplo, un ta rticula mayor de 1 micron, por ejemplo, mayor de 2, 5, crones o incluso mayor de 35 micrones.

También se pueden usar rellenos a escala de nanómetro combinación con materiales fibrosos de cualquier tipo y/o fo llenos pueden estar en la forma de, por ejemplo, partículas, ras. Por ejemplo, se pueden usar arcillas, nanotubos de rbono, y nanocables de silicio y carbono de tamaño en el ord nómetros. Los rellenos pueden tener una sección transv nos de 1000 nm, por ejemplo, menos de 900, 800, 750, 6 También se pueden usar rellenos a escala de na regados o aglomerados, o rellenos en la escala de los na e se ensamblan en estructuras supramoleculares, por tructuras supramoleculares autoensambladas. Los rellenos a supramoleculares pueden ser de estructura abierta o c eden tener una variedad de formas, por ejemplo, de jaula férica. ntenido de Lignina El papel puede contener lignina, por ejemplo hasta 1; 2; 5; 10; 15; 20; o incluso 25% en peso de lignina.

Este contenido de lignina puede ser el resultado de l esente de el(los) material(es) lignocelulósico(s) que se usa bricación del papel. Alternativamente, o además, se puede nina al papel como aditivo, como se mencionó previamente, so, se puede agregar la lignina como un sólido, por ejemp trato de magnesio y cloruro de magnesio. Las sales de cluyen a ioduro y nitrato de potasio. Los ejemplos de sales cluyen a ioduro y nitrato de sodio. Los ejemplos de sales cluyen a cloruro y nitrato de zinc. Cualquiera de las sales pu hidra o hidratada. Las cargas típicas de sal en el DMSO es roximadamente 1 y aproximadamente 50 por ciento, por ejem roximadamente 2 y 25, entre aproximadamente 3 y 15 roximadamente 4 y 12.5 por ciento en peso.

En algunos casos, la lignina se reticulará en el papel dur diación, potenciando aun más las propiedades físicas del pap pos de Papel Con frecuencia se caracteriza at papel por su peso. El le asigna a un papel es el peso de una resma, 500 h erentes "tamaños básicos," antes de que el papel se corte d e venda a los consumidores finales. Por ejemplo, una resma 7 mm) (aproximadamente 8.27" x 11.7") pesa 2.5 kil roximadamente 5.5 libras).

La densidad del papel esta en el rango entre 250 kg/m3 ( ra papel tisú y 1500 kg/m3 (94 lb/ft3) para algunos peciales. En algunos casos la densidad del papel de impresi roximadamente 800 kg/m3 (50 lb/ft3).

Los procesos que se describen en la presente documenta ropíados para usar con todos estos grados de papel, a bién con otros tipos de papel tales como cartón corrugad jeta, y otros productos de papel. Los procesos que se descri sente documentación se pueden usar para tratar papel que r ejemplo, en cualquiera de las siguiente aplicacione tampilla; como papel moneda, como notas bancarias, s eques, y similares; en libros, revistas, diarios, y arte; para e r ejemplo, cartón, cartón corrugado, bolsas de papel, sobre a envolver, cajas; en productos para el hogar tales co mbién de fibra que deriva de otras fuentes. Los materiales getal, tal como algodón, cáñamo, lino, y arroz se pueden usa combinación con cada uno de los otros o con fibras deri dera. Otras fuentes de fibra no derivadas de madera inclu como limitación, caña de azúcar, bagazo, paja, bambú, ke o, y algodón. Se puede incorporar al papel una amplia var ras sintéticas, tales como polipropileno y polietileno, a mbién otros ingredientes tales como rellenos inorgánicos, c ñera de impartir propiedades físicas deseables. Puede ser luir estas fibras no derivadas de madera en el papel que s licaciones especiales tales como para papel billete, artí eritorio finos, papel arte y otras aplicaciones que r racterísticas de fuerza o estéticas particulares.

El papel se puede irradiar antes o después de imp adiación se puede usar para marcar el papel, por ejemplo me remento del número de grupos de ácidos carboxílicos en ímica. emplos Los siguientes ejemplos no tienen la intención de li venciones que se enumeran en las reivindicaciones. emplo 1 - Métodos para Determinar el Peso Molecular de lulósicos y Lignocelulósicos Mediante Cromatografía por Pe Gel Este ejemplo ilustra cómo se determina el peso molec materiales que se exponen en la presente documenta taron materiales celulósicos y lignocelulósicos para análi ue: Se obtuvo una estiba de 1500 libras de cartón Kra nqueado virgen con una densidad en masa de 30 ternational Paper. El material se plegó en forma plana, y lueg roximadamente 0.0020 pulgadas. La cortadora de cuchillo rto las piezas tipo confeti a lo largo de los ejes de los cuc terial resultante del primer corte se use para retroaiimentar nfiguración y se reemplazo el tamiz por un tamiz de 1/16 te material se cortó. Este material resultante del segundo cor ra retroaiimentar la misma configuración y se reemplazo el t tamiz de 1/32 pulgadas. Este material se cortó. El materi sultante tuvo un área superficial BET de 1.6897 m2/g +/- 0.01 a porosidad de 87.7163 por ciento y una densidad en mas ja) de 0.1448 g/mL. La longitud promedio de las fibras fue y el espesor promedio de las fibras fue de 0,0262 mm, d promedio de 32:1.

Los ejemplos de materiales que se presentan en las s¡ blas 1 y 2 incluyen papel Kraft (P), paja de trigo (WS), alfalfa jo (SG). El numero "132" de la ID de Muestra se refiere al ta rticula del material luego de cortarlo a través de un tamiz abla 1. Peso molecular promedio pico de papal Kraft irradiado Las bajas dosis de irradiación parecen incrementar el algunos materiales "asa de Dosificación = 1 MRad/hora "ratamiento durante 30 minutos con ultrasonido de 20 kHz us >cina de 1 000 W bajo condiciones de recirculación con el spersado en agua . ibla 2. Peso molecular promedio pico de materiales irradiado II 2 37525 ± 3 ti 3 2853 ± 4 A132-10* 1 10 50853 ± 1 2 2461 ± 1 A132-100* 1 100 38291 ± 2 II 2 2487 ± 1 SG132 1 0 1557360 ± 8 II 2 42594 ± 4 (1 3 3268 ± 2 SG132-10* 1 10 60888 ± 9 SG 32-100* 1 100 22345 ± 3 ÍG132-10-US 1 10 Sí 86086 ± 43 2 2247 ± 4 G132-100-US 1 100 4696 ± 14 ? oalescencia de picos luego de tratam iento límero a través de una columna empacada con un gel po rapa moléculas pequeñas. La muestra se separa en base a lecular con las moléculas más grandes eluyendo más rápid léculas más pequeñas. El tiempo de retención de cada co n frecuencia se detecta mediante índice de refracción (Rl), d luz evaporativa (ELS), o ultravioleta (UV) y se compara rva de calibración. Luego se usan los datos resultantes para distribución de peso molecular para ia muestra.

Una distribución de pesos moleculares en lugar de lecular único es lo que se usa para caracterizar a los p téticos. Para caracterizar esta distribución, se utilizan p tadísticos. Los más comunes de estos promedios son lecular promedio en número" (Mn) y el "peso molecular pror so" (Kw). Los métodos para calcular estos valores se descri nica, por ejemplo, en el Ejemplo 9 de WO 2008/073186.

El índice de polidispersidad o Pl se define como la pr tandar de polímero diferente. La exactitud de los resultados cuan cercanas sean las características de polímero que alizando con las del estándar que se usa. El error espera produci bilidad entre diferentes series de determinaciones, c paradamente, es de aproximadamente entre 5 y 10 racterístico de la limitada precisión de las determinaciones r lo tanto, los resultados de GPC son más útiles cuando se mparación entre la distribución de pesos moleculares de d estras durante la misma serie de determinaciones.

Las muestras lignocelulósicas requieren una preparaci estra antes del análisis por GPC. Primero se preparó una turada (8,4% en peso) de cloruro de litio (LiCI) en dimetila MAc). Se agregó aproximadamente 100 mg de la m roximadamente 10 g de una solución de LiCI/DMAc recién pr se calentó la muestra a aproximadamente entre 150°C y 1 itación durante 1 hora. Las soluciones resultantes por lo Las soluciones de muestra resultantes se diluyeron 1: MAc como solvente y se filtraron a través de un filtro de 0.4 luciones filtradas de muestra se analizaron entonces por sos moleculares promedios pico (Mp) de las muestras, terminó mediante Cromatografía por Permeación en Gel ( sumen en las Tablas 1 y 2, anteriores. Cada muestra se pr plicado y cada preparación de muestra se analizó por dupli yecciones) para un total de cuatro inyecciones por muestra. s estándares de poliestireno EasiCal® PS1A y PS1B para ge jrva de calibración para la escala de peso molécul Hoximadamente 580 y 7,500.00 Daltones. Las condiciones álísis por GPC se dan en la Tabla 3, más adelante. jbla 3. Condiciones de Análisis por GPC strumento: Dlumnas (3): Se trataron muestras de cartón marrón de 0.050 pul pesor con un haz de electrones usando un acelerador ntinua abovedado Rhodotron® TT200 que provee electrones 80 kW de potencia de salida. La Tabla 4 describe los p mínales para el TT200. La Tabla 5 informa las dosis nomi Rad) y las dosis reales (en kgy) que se administraron a las m abla 4. Parámetros de Rhodotron® TT 200 az az producido: Electrones acelerad riergía de haz: Nominal (máximo): 10 M keV-250 keV) ¡spersión de energía a 10 MeV: Amplitud total media m (FWHM) 300 keV Dtencia de haz a 10 MeV: Rango de operación gara entre 1 y 80 kW ngitud de barrido nominal 120 cm edida entre 25 y 35 cm de la ntana): ngo de barrido: Desde 30% hasta 100° longitud de barrido no ecuencia de barrido nominal (a 100 Hz ± 5% gitud de barrido máxima): tformidad de barrido (a través ± 5% l 90% de la longitud de barrido minal) bla 5. Dosificaciones administradas a las muestras Dosificación total (MRad) Dosis administrada (Número asociado con la (kgy)1 ID de muestra) 50 529.0 70 695.9 100 993.6 or ejemplo, se administraron 9,9 kgy en 11 segundos a una haz de 5 mA y a una velocidad de línea de 12,9 pies/ mpo de enfriamiento entre los tratamientos de 1 MRad roximadamente 2 minutos.

Las muestras de cartón tratadas previamente con 7 MR ás rígidas al tacto que los controles sin tratar, pero e arecieron visiblemente idénticas a los controles. Las tadas a aproximadamente 10 MRad tuvieron una rigidez com s controles al tacto, mientras que las tratadas con mayor eron más flexibles a la manipulación. Una extensa degrad tería! fue visiblemente más evidente para las muestras trat riba de 50 Mrad.

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES Un método para producir una material celulósico o ignoce ra usar en la producción de papel, donde el método comprend tratar una materia prima celulósica o lignocelulósica ne un primer peso molecular promedio con al menos 2.5 I diación ionizante, para reducir el peso molecular promed teria prima hasta un nivel predeterminado, seleccionado pa materia prima tratada apropiada para usarla o formar una p ar en un proceso de producción de papel. El método de la reivindicación 1, que comprende además materia prima tratada a un proceso de pulpado. El método de cualquiera de las reivindicaciones anterio mprende además someter la materia prima tratada a un pr sintegración mecánica y/o aplicarle energía acústica a la ima tratada. adiación con haces de electrones, y donde los electrones en l electrones tienen una energía de al menos 0.25 MeV. Un método para tratar un producto de pa pel , donde el mé mprende: extinguir un producto de papel i rradiado que comprende aterial que contiene hid ratos de carbono que ha sido i rradia enos 0.1 0 MRad de radiación ionizante, para incrementar lecular del producto de papel . El método de la reivi nd icación 8, donde el producto adiado ha sido irradiado con u na d osis de radiación ioniza roximadamente 0.25 y aproxi madamente 2.5 M Rad . . El método de la reivindicación 8 o 9, donde el producto adiado ha sido irradiado con radiación gamma o radiación en ces de electrones. . El método de la reivindicación 1 0, donde el producto adiado ha sido i rradiado con radiación en forma de h el material fibroso celulósico o lignocelulósico de ocurrenci i que se obtuvo el material tratado. . El material de pulpa de la reivindicación 13, donde el tado comprende además grupos funcionales seleccionados e consiste en grupos aldehido, grupos nitroso, grupos nitril ro, grupos cetónicos, grupos amino, grupos alquilamino, uilo, grupos cloroalquilo, grupos clorofluoroalquilo y grup rboxílico. . El material de pulpa de la reivindicación 13, donde el roso celulósico o lignocelulósico de ocurrencia natural co tillas de madera. . Un producto de papel formado con el material de pulpa de vindicación 13. . Un método para preparar un material celulósico o lignoc nde el método comprende: irradiar un material celulósico o lignocelulósico con someter un material celulósico irradiado a un tr perficial con un recubrimiento o un colorante. . Un método para preparar un producto de papel, donde el i mprende insertar un material en los sitios de inserción de un lulósico que ha sido irradiado, para proveer un material ncionalizado con una pluralidad de sitios de inserción. . El método de la reivindicación 20, donde el material comp lorante reactivo. . Un método para preparar un producto de papel, donde el mprende: irradiar una combinación que comprende un material ce agente de inserción, de manera tal que el agente de inserci material celulósico. . El método de la reivindicación 20, donde el agente de ins e covalentemente a material celulósico. . Un método para tratar papel o un precursor del papel, un precursor del papel. . Un método para tratar papel o un precursor del papel, don todo comprende: generar una pluralidad de partículas cargadas; acelerar las partículas cargadas dirigiendo cada una rticulas cargadas para que hagan varios pasajes a travé vidad aceleradora que comprende un campo eléctrico depend mpo; y exponer papel o un precursor del papel a las partículas ca eleradas. . Un método para tratar papel o un precursor del papel, don todo comprende: generar una pluralidad de partículas cargadas; acelerar la pluralidad de partículas cargadas dirigiendo las partículas cargadas para que hagan varios pasajes a t a cavidad de aceleración que comprende múltiples electr formar un papel a partir de un precursor obtenido me mbinación de un material celulósico o lignocelulósico con ligni El método de la reivindicación 28, que comprende ademá papel, el precursor y/o el material celulósico o lignocelulósico