MX2012014144A - Agentes de liberacion de cresponado. - Google Patents

Abstract

Se describe una composición novedosa que comprende (a) 50 a 98 partes de aceite de hidrocarburo, (b) 1 a 40 partes de emulsificante, y (c) 1-10 partes de un polímero de hidrocarburo no curado. También se describe un método para reducir la adhesión a la superficie del equipo utilizado en la fabricación de papel o en los procesos de conversión de papel, que comprende aplicar a la superficie la composición novedosa descrita.

Description

AGENTES DE LIBERACIÓN DE CRESPONADO CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere al cresponado productos de papel colocados en húmedo ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la fabricación de productos de papel colocados en húmedo tales como papel tisú facial, papel higiénico o toallas de papel, la cinta continua de papel se somete convencionalmente a un proceso de cresponado con el fin de darle características de textura deseables, tales como suavidad y volumen. El proceso de cresponado implica típicamente la adhesión de la cinta continua a un cilindro de cresponado giratorio, tal como el aparato conocido como un secador Yankee, y luego desprender la cinta continua adherida con una rasqueta. El impacto de la cinta continua contra la rasqueta rompe algunos de los enlaces de fibra a fibra dentro de la cinta continua y hace que la cinta continua se arrugue o se frunza.

La severidad de esta acción de cresponado depende de muchos factores, incluido el grado de adhesión entre la cinta continua y la superficie del cilindro de cresponado. Una mayor adhesión provoca una suavidad incrementada, aunque generalmente con alguna pérdida de fuerza. Con el fin de incrementar la adhesión, un auxiliar de cresponado adhesivo se utiliza para mejorar cualquier adhesión natural que la cinta continua puede tener debido a su contenido' de agua, que puede variar ampliamente dependiendo del grado al que la cinta continua se ha secado previamente. El auxiliar de cresponado también debe evitar el desgaste de la superficie del secador y proporcionar lubricación entre la rasqueta y la superficie del secador y reducir la corrosión química, así como también controlar el grado de cresponado. Un recubrimiento que adhiere la hoja al tambor dará un buen crepé, impartiendo absorbencia y suavidad con la menor pérdida posible de resistencia del papel . Si la adhesión al tambor de la secadora es demasiado fuerte, la hoja puede picarse o incluso "atorarse", es decir, pasar por debajo de la rasqueta, y enrollarse alrededor del tambor de la secadora. Si no hay suficiente adhesión, la hoja se levanta demasiado fácilmente y se somete a muy poco cresponado. El adhesivo de cresponado, como una solución acuosa o dispersión, generalmente se rocía sobre la superficie del cilindro de cresponado, por ejemplo, un secador Yankee. Esta adhesión de la hoja al secador Yankee mejora la transferencia de calor, lo que permite un secado más eficiente de la hoja.

Si la cinta continua se adhiere muy fuertemente al cilindro de cresponado, se pueden rociar agentes de liberación sobre el cilindro. Estos agentes de liberación ayudan en la liberación de la cinta continua de papel tisú a la cuchilla de cresponado, lubrican y protegen la hoja de un desgaste excesivo, y modifican las propiedades del adhesivo que permite el control del espesor del recubrimiento. Los agentes de liberación pueden incluir materiales tales como aceites emulsificables , polifosfatos , y diversas químicas de tipo tensioactivo . Pueden agregarse agentes de liberación al extremo en húmedo, mezclarse con el adhesivo y rociarse sobre la secadora, usando un sistema de aplicación simple, o se rocía por separado del adhesivo a través de un sistema de aplicación específico. El modo de acción de los agentes de liberación es tal que interfieren intencionalmente con la formación del recubrimiento. Típicamente, a medida que la cantidad de agente de liberación añadido aumenta, el nivel de adhesión continúa disminuyendo.

Ciertos productos químicos hidrófobos, típicamente en la forma de emulsiones acuosas, se aplican a equipo de máquina de papel para actuar como agentes de liberación. Por ejemplo, La Patente Estadounidense No. 5.658.374 para Glover enseña que una emulsión de aceite en agua que contiene un alcohol, un ácido graso o un aceite y lecitina emulsionada con un tensioactivo soluble en agua o dispersable en agua puede utilizarse para controlar la deposición pegajosa sobre las superficies de los rodillos de presión, rodillos Yankee y rodillos del sofá en la fabricación de papel. En otro ejemplo, Patente Estadounidense No. 5.863.385 para Siebott et . al. enseña un proceso para la limpieza y la prevención de la deposición sobre? partes de máquinas de papel, incluyendo la sección de prensas, tratando la superficie con una emulsión de aceite en agua. La fase de aceite puede ser cualquiera de diversos compuestos, incluyendo hidrocarburos saturados, alcoholes grasos, ácidos grasos, ésteres de ácidos grasos, aceite de parafina, aceite mineral o poli-alfa-olefinas. En otro ejemplo, la Patente Estadounidense No. 6,139,911 para Vanhecke et . al., enseña el uso de microemulsiones acuosas para mejorar las propiedades de liberación de los rodillos de presión donde se selecciona la fase de aceite a partir de aceites, tensioactivos insolubles en agua, polímeros insolubles en agua, y ceras. La microemulsión se aplica diluyéndola primero con agua en exceso o aplicándola directamente en presencia de agua en exceso. Cuando la microemulsión se aplica al rodillo de presión, en cualquier forma diluida, la emulsión se rompe, provocando que los componentes de liberación se depositen sobre la superficie del rodillo como partículas de tamaño de macroemulsion más grande (o mayores) , que sean más eficientes en afectar la liberación.

La Patente Estadounidense No. 6,558,513 para Pease et . al. enseña el uso de polímeros de hidrocarburos no curados, tales como polibuteno, para mejorar la liberación de las cintas continuas de papel a partir de la superficie de rodillos de presión u otro equipo de fabricación de papel o equipo de conversión. La composición se aplica directamente a la superficie del equipo en ausencia de agua, que puede requerir la aplicación a un recubrimiento de adhesivo de cresponado ya curado y excluye su uso en sistemas en los que se mezclan el adhesivo y los agentes de liberación y se rocía sobre el secador en un sistema de aplicación simple. Además, estas composiciones contienen, como mínimo, 20% de polibuteno.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un método para mejorar la liberación de cinta continua de papel de rodillos de presión u otro equipo de procesamiento de papel al interferir con la formación del ¦ recubrimiento adhesivo, proporcionando una lubricación adicional entre la rasqueta y la superficie del secador, y se alteran las propiedades del adhesivo permitiendo el control del espesor del recubrimiento y el grado de adhesión. Se ha encontrado que, sorprendentemente, las composiciones de hidrocarburos a base de aceite contienen una cantidad relativamente pequeña de un polímero de hidrocarburo no curado, tal como polibuteno, mostrará una mayor eficacia de liberación que los que no contienen polímero de hidrocarburo no curado, así como aquellos que contienen una mayor cantidad de un polímero de hidrocarburo no curado .

El método comprende aplicar a la superficie del equipo una composición que comprende (a) uno o más aceites hidrocarburos emulsificables , (b) uno o más emulsificantes , y (c) uno o más polímeros de hidrocarburo no curados. Los polímeros de hidrocarburo no curados utilizados en la práctica de esta invención tienen la fórmula (CH¾bC j C(R., )(Rv) C(R3)(R.,) ;-C(R5) C(CH,)¾ o hidrogenados de los mismos, en donde Ri hasta R5 son hidrógeno o -CH3, con al menos uno de Ri hasta R4 siendo -CH3 , y n es un número de tal manera que el peso molecular medio numérico del polímero de hidrocarburo es de 50 a 3000 .

Los aceites de hidrocarburos preferidos se seleccionan de aceites blancos, aceites minerales o destilados de petróleo, solos o en combinación.

Los emulsificantes preferidos se seleccionan de tensioactivos no iónicos, tensioactivos aniónicos y tensioactivos catiónicos, solos o en combinación.

Los polímeros de hidrocarburos preferidos no curados son copolímeros de isobutileno/buteno (es decir polibutenos) o hidrogenados de los mismos.

Las composiciones pueden aplicarse por cualquier medio, tal como, mezclando con el adhesivo y rociando sobre la secadora, utilizando un sistema de aplicación simple, o rociado por separado del adhesivo a través de un sistema de aplicación especializado.

La composición de esta invención también ofrece ventajas adicionales. Se conocen polibutenos que son lubricantes eficaces, por lo tanto, las composiciones descritas en esta invención se espera que proporcionen un beneficio de lubricación adicional para reducir el desgaste por la rasqueta y el cresponado. Se encontró que los polibutenos son agentes de liberación sorprendentemente eficaces en porciones relativamente pequeñas, de menos de 10%, de la composición general y son menos costosos que otros agentes de liberación potenciales, tales como fluoropolímeros y aceites de silicona.

Además, la invención podría utilizarse en otras superficies del equipo para fabricación de papel o procesos de conversión de papel donde es de importancia mejorar la liberación o incrementar la lubricidad. Ejemplos de tales superficies del equipo incluyen los rodillos alisadores, cubiertas de caja hule, latas del secador, rodillos de calandrado, rodillos de plisado corrugado, las fábricas que elaboran papel incluyen aquellos utilizados a través de secadores de aire, rodillos portadores de tela, y las prensas de impresión.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una gráfica que ilustra la fuerza de cresponado como una función de polibuteno en la formulación.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En un aspecto, la invención proporciona una composición que comprende (a) 50-98 partes de aceite de hidrocarburo, (b) 1-40 partes de emulsificante, y (c) 1-10 partes de un polímero de hidrocarburo no curado.

En otro aspecto, la invención proporciona un método para reducir la adhesión a una superficie del equipo utilizado en la fabricación de papel o en procesos de conversión de papel, tal método se caracteriza por aplicar a tal superficie una composición que comprendé uno o más aceites de hidrocarburos emulsificables , uno o más emulsificantes , y uno o más polímeros de hidrocarburo no curado .

Los aceites de hidrocarburo preferidos se seleccionan de aceites blancos, aceites minerales o destilados de petróleo, solos o en combinación. Los emulsificantes preferidos se seleccionan de tensioactivos no iónicos, tensioactivos aniónicos, tensioactivos catiónicos, solos o en combinación. Los polímeros de hidrocarburo no curado preferidos tienen la fórmula: íCHsbC j 0(R ¡)(R ,) C(R;,)( .t)r C(R¡,) ' C(CH,)-; n o hidrogenatos del mismo, en donde Ri a R5 son hidrógeno ó -CH3, con al menos uno de Ri hasta R4 siendo -CH3; y n es un número tal que el peso molecular promedio numérico del polímero de hidrocarburo es de 50 a 3000. Los polímeros de hidrocarburo no curados preferidos son copolímeros de isobutileno/buteno (es decir, polibutenos) o hidrogenatos del mismo.

En otro aspecto, la invención proporciona un método para reducir la adhesión a una superficie de equipo utilizado en la fabricación de papel o en el proceso de conversión de papel, tal método está caracterizado en que aplica a tal superficie una composición que comprende aceite de hidrocarburo emulsificable, un emulsificante, y uno o más polibutenos no curados que resultan de la copolimerizacion de isobutileno/buteno o hidrogenatos del mismo.

Aunque las formulaciones se elaboran con polibuteno en esta invención, se contempla que la invención puede también tener utilidad en formulaciones elaboradas con polietileno, polipropileno y otros polímeros de hidrocarburos similares .

Ejemplos de aceites de hidrocarburo incluyen, pero no se limitan a, Blandol® White Mineral Oil, (Sonneborn, Mahwah, NJ, USA) un aceite mineral blanco; Hygold 100 (Ergon Refining, Jackson, MS, USA) , un destilado de petróleo nafténico; Sunpar® 150, (Holly Corporation, Dallas, X, USA) un aceite de petróleo parafínico pesado y Unipar® 100O , (UniSource Energy, West Chicago, IL, USA) un destilado parafínico de disolvente refinado.

Ejemplos de emulsificantes incluyen, pero no se limitan a, mono y diésteres de polietilenglicol de ácidos grasos; etoxilatos de alcohol lineal y ramificado; etoxilatos de alquil fenol; ésteres de fosfato de etoxilatos de alcohol lineal o ramificado, y tensioactivos de amonio cuaternario. Los emulsificantes se encuentran presentes para reducir la tensión interfacial de la interfaz de aceite-agua y estabiliza las emulsiones de la composición antes de y en el punto de aplicación.

Ejemplos de polibutenos no curados incluyen, pero no se limitan a, Indopol®, (Ineos,¦ League City, TX, USA), y Dynapak Poly™ (Univar, Redmond, WA, USA) .

La invención comprende de 50 a 98 por ciento en peso de aceites de hidrocarburos emulsificables ; de preferencia de 62 a 97 por ciento.

La invención comprende de 1 a 40 por ciento en peso de emulsificantes , de preferencia de 2 a 30 por ciento, incluso de mayor preferencia de 5 a 25%, y de 1 a 10 por ciento en peso de un polímero de hidrocarburo no curado, de preferencia de 1 a 8 por ciento, incluso de mayor preferencia de 1 a 5.5 por ciento. El polímero de hidrocarburo no curado preferido es polibuteno que resulta de la copolimerizacion de isobutileno/buteno o hidrogenatos del mismo.

Una modalidad de la composición de la invención comprende: (a) de 50 a 98 por ciento en peso de aceites de hidrocarburos emulsificables ; (b) de 1 a 40 por ciento en peso de emulsificantes , y (c) de 1 a 10 por ciento en peso de un polibuteno no curado que resulta de la copolimerizacion de isobutileno/buteno o hidrogenatos del mismo. El peso molecular promedio numérico del polibuteno no curado es de 50 a 3000.

Otros aditivos tales como dispersantes poliméricos pueden incluirse en pequeñas cantidades para incrementar la estabilidad de la formulación.

EJEMPLOS Las composiciones químicas evaluadas en los ejemplos se describen en la Tabla 1. El tensioactivo utilizado fue un diéster de polietilenglicol , PEG 400 DO. El polibuteno fue Indopol L-14.

Tabla 1 Composiciones Químicas Utilizadas en los Ejemplos REFERENCIA DESCRIPCIÓN CA-1 Crepetrol® 5318 RA-1 80.0% de aceite parafínico, 20.0% de tensioactivo no iónico RA-2 79.2% de aceite parafínico, 19.8% de tensioactivo no iónico, 1% de polibuteno RA-3 78% de aceite de parafina, 19.5% de tensioactivo no iónico, 2.5% de polibuteno RA-4 76% de aceite parafínico, 19% de tensioactivo no iónico, 5% de polibuteno Ejemplo 1 La prueba de desprendimiento simula y mide las propiedades de adhesión de una solución adhesiva que consiste en una combinación de adhesivo y agentes de liberación de cresponado curado entre un sustrato de metal y un material fibroso. Una tela no tejida estándar se sumerge en la solución y, una vez saturada, se coloca en un panel de metal precalentado y secado. La fuerza promedio para desprender la tira de la placa se midió utilizando una máquina de prueba universal Zwick Z005 (Zwick GmbH & Co. KG, Ulm, Alemania). El adhesivo de cresponado utilizado, ¦ CA-1, fue una solución acuosa de un polímero de amina catiónico-aducto de epiclorhidrina Crepetrol 5318 (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA) . El agente de liberación estándar de comparación utilizado, RA-1, es un tensioactivo en solución de solvente de hidrocarburo.

Tabla 2 Fuerza de desprendimiento ADICION DE DESPRENDIMIENTO FUERZA LIBERACIÓN LIBERACIÓN* (N/cm) ninguno 0. .79 RA-1 10% 0. .44 RA-1 20% 0. .39 RA-1 40% 0. .31 RA-3 10% 0. .41 RA-3 20% 0. .30 RA-3 40% 0. .26 *La adición de liberación se da como % en peso del empaque de recubrimiento total aplicado.

La Tabla 2 muestra que la adición de una cantidad relativamente pequeña de polibuteno, en este caso 2.5% en peso de la composición total de RA-3, produce una disminución significativa en la fuerza de desprendimiento requerida para superar la fuerza de adhesión.

Ejemplo 2 La prueba del simulador de cresponado simula y mide la fuerza requerida para hacer crepé a una hoja de papel que se ha adherido a un modelo Yankee. En uso, una hoja sin cresponado se aplica a un rodillo de transferencia y se lleva el contenido de humedad deseado al rociar agua sobre la hoja. Una solución adhesiva que consiste de una combinación de adhesivo de cresponado y agente de liberación se rocía en un Yankee. Después de un tiempo de curado controlado, los rodillos de transferencia se prensan contra el Yankee y la hoja se transfiere al Yankee. La velocidad de rotación del Yankee se incrementa a la velocidad de cresponado deseada. Cuando está en la velocidad de cresponado correcta, una rasqueta cuchilla de crepé se pone en contacto con el rodillo, y la fuerza requerida para hacer crepé la hoja de los rodillos se mide. La temperatura del Yankee y la geometría de la cuchilla de crepé pueden variar para estimular una variedad de condiciones de máquina. El adhesivo de cresponado utilizado, CA-1, fue una solución acuosa de un polímero de amina catiónica-aducto de epiclorhidrina, Crepetrol 5318 (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA) . El agente de liberación estándar de comparación utilizado, RA-1, es un tensioactivo no iónico en solución de solvente de hidrocarburo.

Tabla 3.

Fuerza de cresponado ADICION DE LIBERACION* CRESPONADO FUERZA LIBERACIÓN (N) Ninguna 93 RA-1 10% 66 RA-1 40% 50 RA-2 10% 46 RA-2 40% 43 RA-3 10% 47 RA-3 40% 46 RA-4 10% 57 RA-4 40% 50 *Adición de liberación dada como % en peso del empaque recubrimiento total aplicado La Tabla 3 muestra que aunque la adición de una cantidad relativamente pequeña de polibuteno, en este caso 1.0% en peso de la composición total de RA-1, produce una disminución significativa en la fuerza de cresponado medida en la cuchilla de cresponado, la adición de más polibuteno a la composición produce realmente una fuerza de cresponado superior .

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Una composición que comprende: (a) 50-98 partes de aceite de hidrocarburo, (b) 1-40 partes de emulsificante, y (c) 1-10 partes de un polímero de hidrocarburo no curado .

2. La composición de la reivindicación 1, en donde por lo menos un aceite de hidrocarburo se selecciona del grupo que consiste de aceites blancos, aceites minerales, destilados de petróleo o combinaciones de los mismos.

3. La composición de la reivindicación 1, en donde el polímero de hidrocarburo no curado tiene la fórmula (CH ¾hC ,· C(R, ií R- ) C(R-*)(R.,)vC.'R CíCH,)v o hidrogenatos del mismo, en donde Ri hasta R¾ son hidrógeno o -CH3, con al menos uno de Ri hasta R4 siendo -CH3, y n es un número de tal manera que el peso molecular promedio numérico del polímero de hidrocarburo es de 50 a 3000.

4. La composición de la reivindicación 3, en donde el polímero de hidrocarburo no curado es un polibuteno que resulta de la copolimerización de isobutileno/buteno o hidrogenatos del mismo.

5. La composición de la reivindicación 1, en donde el polímero de hidrocarburo no curado es un polibuteno que resulta de la copolimerización de isobutileno/buteno o hidrogenatos del mismo.

6. La composición de la reivindicación 4, en donde la composición contiene menos de aproximadamente 8% de polibuteno .

7. Un método para cresponado de cintas continúas de papel que comprende las etapas de: a) aplicar la composición de la reivindicación 1 a la superficie del cilindro de cresponado, b) presionar la cinta continua de papel contra la superficie de secado para adherir la cinta continua a la superficie de secado, y c) desalojar la cinta continua de la superficie de secado con un dispositivo de cresponado para hacer crepé a la cinta continua de papel .

8. El método de la reivindicación 7, en donde por lo menos un aceite de hidrocarburo se selecciona del grupo que consiste de aceites blancos, aceites minerales, destilados de petróleo o combinaciones de los mismos.

9. El método de la reivindicación 7, en donde el polímero de hidrocarburo no-curado tiene la fórmula: <CH:,};,C ; C(R , )(Rv) C(R:/)(R L- ,)-r C(R^- 'C(CH;t)v i n o hidrogenatos del mismo, en donde Ri hasta R5 son hidrógeno o -CH3, con al menos uno de Rx hasta R4 siendo -CH3, y n es un número de tal manera que el peso molecular promedio numérico del polímero de hidrocarburo es de 50 a 3000.

10. El método de la reivindicación 7 ó 9, en donde el polímero de hidrocarburo no curado es un polibuteno que resulta de la copolimerización de isobutileno/buteno o hidrogenatos del mismo.

11. El método de la reivindicación 10, en donde la composición contiene menos de aproximadamente 8% de polibuteno . RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se describe una composición novedosa que comprende (a) 50 a 98 partes de aceite de hidrocarburo, (b) 1 a 40 partes de emulsificante, y (c) 1-10 partes de un polímero de hidrocarburo no curado. También se describe un método para reducir la adhesión a la superficie del equipo utilizado en la fabricación de papel o en los procesos de conversión de papel, que comprende aplicar a la superficie la composición novedosa descrita.