MX2013001512A - Aditivos de fabricacion de papel para mejora de liberacion de rodillo. - Google Patents

Abstract

Se describen composiciones y métodos para reducción en la adhesión entre cinta de papel húmeda y superficies de rodillo en procesos de fabricación de papel. El método es particularmente útil para mejoras en liberación de rodillo de sección de prensado.

Description

ADITIVOS DE FABRICACIÓN DE PAPEL PARA MEJORA DE LIBERACIÓN DE RODILLO Esta solicitud relama prioridad de la solicitud provisional de' E.U.A. no. 61/376,065, presentada el 23 de agosto de 2010, cuyo contenido se incorpora aquí por referencia en su totalidad.

Campo de la invención La presente invención provee un método conveniente y fácil para la mejora de liberación de rodillo en procesos de fabricación de papel. El método consiste en añadir tratamientos a la superficie de un rodillo central u otras superficies en la sección de prensado de una máquina de fabricación de papel. Las composiciones aplicadas pueden contener imidazolinas hidrófobas solas o en combinación con otras aminas hidrófobamente modificadas, amonio, mono-, di-, tri-alquilamonio u otros agentes tensoactivos catiónicos que contienen amona o amonio y también' activos hidrófobos como aceites vegetales o minerales, alcanos, parafinas, polibutenos, ceras, etc. También se pueden añadir agentes tensoactivos no iónicos a estas mezclas para incrementar el efecto de liberación de rodillo.

Antecedentes de la invención Un proceso de fabricación de papel consiste en la formulación de una hoja de papel a partir de una suspensión acuosa de pulpa' y aditivos y después remoción gradual de agua del papel húmedo. La remoción de agua por si sola está compuesta de varias etapas. En la primera parte del proceso, denominada el extremo húmedo, el agua es removida por gravedad, succión por vacio "y después el prensado de papel húmedo por rodillos de prensado. En la última parte del proceso de eliminación de agua denominado la sección de secador, el agua residual es removida mediante calentamiento y evaporación de la misma de superficies calentadas.

Cuando la tira de papel alcanza la sección de prensado de una máquina de fabricación de papel, la consistencia de papel es de aproximadamente 20-25%. En esta sección se aplica presión al papel por medio de una serie de rodillos de prensado para expulsar agua y hacer la hoja de papel más suave. La consistencia del papel aumenta a 40-50% después del prensado. Con esta reducción de contenido de agua, las fibras entran en estrecha proximidad unas a otras y el grado de asociación y unión crece significativamente las fibras no sólo se adhieren unas a otras sino que también tienden a adherirse a superficies de rodillo creando un arrastre en el flujo de la tira de papel. La tensión superficial y adhesión entre el papel y las superficies del rodillo crecen significativamente. Además, la deposición de materiales pegajosos como alquitrán, extractivos, sólidos orgánicos, llenadores inorgánicos . y fibras finas sobre superficies del rodillo también pueden impedir la liberación de la tira de papel de las superficies del rodillo. Estos problemas son especialmente significativos con papel hecho a partir de pulpas recicladas o que contienen resina.

La adhesión de papel incrementada y la deposición de contaminantes sobre las superficies del rodillo pueden afectar el avance de la cinta con el tiempo causando alteraciones o rupturas en el proceso. Para compensar está adhesión incrementada del papel, se hace necesario jalar con fuerza adicional o "arrastrar" la cinta de papel a medida que es transferida a la siguiente sección de la máquina de papel. Sin embargo, el incremento en el arrastre tiene sus propias consecuencias y puede impactar negativamente la calidad del papel o causar rupturas. Para evitar estos efectos no deseables, se han utilizado un número de tratamientos. Estos incluyen modificaciones en materiales de cobertura de rodillo, remoción mecánica de · depósitos mediante tablillas de madera y/o aplicación de agentes de liberación de papel.

Un número de diferentes técnicas químicas se han aplicado y puesto en práctica para . incrementar la liberación del rodillo. Varias aplicaciones describen composiciones que contienen activos hidrófobos o emulsiones. Por ejemplo, el documento US 6,468,394 describe la aplicación de emulsiones de cera sobre superficies del rodillo, en donde dicha cera tendría un punto de fusión por debajo de 60°C. De conformidad con este método, la cera se funde sobre las superficies del rodillo tibias formando una película hidrófoba lo que facilita la liberación del papel de la superficie del rodillo. La otra aplicación, el documento US 6,558,513 enseña un número de mejora de la liberación de cintas de papel de las superficies de rodillo de prensado al aplicar composiciones de hidrocarburo no curables, no acuosas, en las cuales . los materiales preferidos son polímeros de hidrocarburo, polibutenos con peso molecular preferido en el intervalo de 400 a 700.

Un método descrito en el documento US 6,139,911 describe la mejora en propiedades de liberación mediante la aplicación de aditivos en forma de microemulsiones diluidas. Los componentes activos son seleccionados del grupo de aceites, ceras, agentes tensoactivos insolubles en agua y polímeros. La aplicación de emulsiones estables basadas en un alcohol, un ácido graso o aceite, lecitina, y agente tensoactivo soluble en agua o dispersable en agua se describe en el documento 01996/26997.

El documento US 6,723,207 describe -la aplicación de una mezcla de polímero soluble en agua catiónico, agente tensoactivo no iónico y agente tensoactivo aniónico al rodillo de fabricación ' de papel. La composición tiene una carga positiva global. El polímero catiónico es preferiblemente un compuesto de amonio cuaternario como compuesto de cloruro de poli-dialildimetilamonio .

La solicitud de patente US2009/0159229 describe composiciones aplicadas al rodillo de prensado para mejora de desprendimiento del papel húmedo. Las composiciones de los activos aplicados sobre la superficie del rodillo de prensado se basan en polímeros de bloque de polioxietileno-polioxipropileno funcionalizados .

El documento W01997/11225 describe el tratamiento de rodillos centrales en la sección de prensado por soluciones de enzima acuosas en donde por lo menos una sustancia se adhiere a la superficie del rodillo y "mejora la conflabilidad del elemento en movimiento en el proceso de producción de papel".

El documento US 6,051,108 describe la remoción o prevención de acumulación de depósitos en fieltros de prensado en húmedo de fabricación de papel sobre alambres de formación. La solución de limpieza contiene por lo menos un compuesto de limpieza ácido y ácido peracético.

El documento US 4,704,776 describe aceite de silicón, plástico de silicón y fluoroplástico como agentes liberadores para rodillos de prensado en máquina de fabricación de papel. El documento WO2008/063268 describe la preparación de polímeros fluofados lineales o ramificados con por lo menos un enlace de urea. Los polímeros están diseñados para tratamientos de ¦ superficie incluyendo limpieza de superficie, tratamiento de textiles, mejoras en la liberación de manchas y otros.

Sumario de la invención La presente invención se refiere a composiciones y métodos para la reducción de fuerzas de adhesión entre una cinta de papel y las superficies de rodillo de una máquina de fabricación de papel mejorando así la liberación de papel de la superficie del rodillo. El método comprende la aplicación de imidazolinas hidrófobas solas o en combinación con uno o más de a) otras aminas hidrófobamente modificadas, b) otros materiales hidrófobos, c) agentes tensoactivos no iónicos o d) mezclas de los mismos a las superficies de rodillo.

Las composiciones propuestas se pueden aplicar mediante aspersión o mediante rodillos a las superficies de interés. Estas composiciones supuestamente hacen a las superficies más hidrófobas haciendo así a la cinta de papel menos adherente al rodillo de prensado.

En una modalidad preferida, la presente invención se refiere a un método de reducción de adhesión de papel a la superficie del rodillo al aplicar una mezcla de imidazolina hidrófoba,' aceite vegetal' o mineral o éster alquílico de ácido graso, en combinación con uno o más agentes tensoactivos no iónicos.

En otra modalidad preferida, la presente invención se refiere a un método de reducción de adhesión de papel a la superficie del rodillo mediante la aplicación de una mezcla de imidazolina hidrófoba, aceite vegetal en combinación con agente tensoactivo no iónico y polibuteno de peso molecular bajo.

Descripción detallada de la invención La presente invención describe composiciones y métodos que se han de usar para la reducción de adhesión entre cintas de papel y superficies de rodillo. Las composiciones aplicadas a las superficies de rodillo comprenden imidazolinas hidrófobas. La invención describe aplicar a superficies del rodillo composiciones que comprenden imidazolina hidrófoba de peso molecular bajo y opcionalmente por lo menos uno de a) amina hidrófobamente modificada, b) materiales hidrófobos tales como aceites minerales o vegetales o derivados de alquilo de los mismos, polibutenos, ceras, parafinas, sílice o silicones hidrófobamente modificados, - ésteres de fosfato hidrófobos, polímeros hidrófobamente modificados, carbohidratos hidrófobamente modificados, o cualesquiera otros hidrófobos, c) agentes tensoactivos no iónicos tales como etoxilatos de alcohol lineal, etoxilatos de alcohol ramificado, copolimeros de bloque de polioxietileno-polioxipropileno, ásteres de polietilenglicol , mono- y di-ésteres de varios ácidos grasos, polimetil-alquilsiloxanos etoxilados y otros o d) mezclas de los mismos, y aplicar estas mezclas hidrófobas o sus emulsiones acuosas a las superficies en máquinas de fabricación de papel para reducir la adhesión de la cinta de papel y para reducir el arrastre resultante sobre la máquina de fabricación de papel.

Por "aminas hidrófobamente modificadas" se entienden aminas de peso molecular bajo o compuestos que contienen amonio con el nitrógeno de un grupo amina o amonio unido a un grupo hidrófobo o graso como un hidrocarburo o una cadena de hidrocarburo; las aminas podrían ser aminas alquílicas grasas lineales o ramificadas o compuestos de amonio, aminoamidas, aminas fluoradas u otros. Para los propósitos de .esta invención, las aminas hidrófobamente modificadas no incluyen imidazolinas .

Por "aceite vegetal", se entienden aceites de fuentes vegetales; ejemplos incluyen, pero no se limitan a, aceite de soya, aceite de maíz, aceite de semilla de colza, aceite de ricino, derivados de aceite de ricino y mezclas de los mismos y similares. Por "aceite mineral" se entienden aceites de fuentes minerales, como una mezcla de hidrocarburos lineales, ramificados y aromáticos, parafinas y ceras .

Los "derivados de alquilo" de aceite vegetal significan el derivado de éster que resulta de la transesterificación del aceite vegetal con un alcohol. Ejemplos de ésteres de aceite vegetal incluyen pero no se limitan a éster alquilico de aceite de soya, éster alquilico de aceite de maíz, éster de aceite de cañóla (semilla de colza) , palmitato de alquilo, oleato de alquilo, estearato de alquilo y otros.

Por "agentes tensoactivos no iónicos" se entiende composiciones que comprenden, v.gr., unidades de alquilo y etilenglicol en donde una parte de la composición es hidrófoba y una parte es hidrofilica. Ejemplos de agentes tensoactivos no iónicos incluyen pero no se limitan a etoxilatos . de alcohol lineal, etoxilatos de alcohol ramificado, alcohoxilatos de alcohol, copolimeros de bloque de polioxietileno-polioxipropileno, ésteres de polietilenglicol son mono- y di-ésteres de -varios ácidos grasos, poliéteres alifáticos, polimetil-alquilsiloxanos etoxilados, alquilpoliglucósidos , derivados de sorbitán etoxilados, esteres de ácido graso de sorbitán, etoxilatos de alquil fenilo y aminas alcoxiladas.

De conformidad con la presente invención, la imidazolina hidrófoba de peso molecular bajo es muy eficiente en la reducción de fuerzas de adhesión y se puede usar para liberación de rodillo. La más preferible seria la imidazolina hidrófoba con estructura de imidazolina cíclicas comprendiendo 1, 2 o varias cadenas hidrófobas (con 10 a 24, preferiblemente 16 a 18 átomos de carbono en cadena hidrófoba) en la composición molecular. El peso molecular de la imidazolina útil para la presente invención no excede 1,000 daltons, preferiblemente el peso molecular es menor que 800 daltons. .

La lista de aminas hidrófobamente modificadas incluye pero no se limita a alquilaminas (primaria, secundaria, terciaria) lineales o ramificadas hidrófobamente o compuestos de amonio cuaternario; con una o varias cadenas hidrófobas, aminoamidas, aminas con grupos perfluoroalquilo, aminas poliméricas, aminoamidas poliméricas y aminas poliméricas o aminoamidas con grupos perfluoroalquilo . La amina también se puede seleccionar de carboxilatos de amina grasa, amidoaminas, alcanol aminas grasas y aminas anfotéricas como betaínas.

Aminas de peso molecular más alto (v.gr., cloruro de polidialildimetilamonio ("Polydadmac") , producto polimérico catiónico con peso molecular de 100,000 daltons, poliaminoamida hidrófobamente modificada con peso molecular de 9,000 daltons y otros) parecen no ser tan efectivas en reducción de fuerzas de adhesión como las aminas de peso molecular bajo.

Las imidazolinas preferidas son aquellas que incluyen estructuras cíclicas de imidazolina con uno o dos grupos hidrófobos unidos a la misma. Las imidazolinas son productos de la reacción entre ácidos' grasos (v.gr., ácido oleico, ácido palmítico o ácido esteárico) con dietílentriamina o aminoetilet-anolamina y cuaternización subsiguiente de amidoamina resultante por dietilsulfato, dimetilsulfato o ácido aceitico. El número de cadenas hidrófobas depende de la relación de ácido graso y amina. Preferiblemente la relación es 1:1 ó 2:1.

El grado de ciclización en producto de imidazolina depende de las condiciones de reacción. Bajo condiciones óptimas, podría ser ~90% ciclizado. En otros casos, podría ser una mezcla de imidazolina ciclizada y aminoamidas lineales.

Las imidazolinas absorben fuertemente a superficies negativamente cargadas de metales, fibras, vidrio o minerales y las hacen hidrófobas. Las imidazolinas se usan como lubricantes, agentes anticorrosivos, suavizantes de telas y agentes anti-estáticos .

Las imidazolinas de peso molecular bajo parecen adherirse efectivamente a las superficies haciendo á las superficies hidrófobas. Muchas e estas aminas son muy solubles en agua y se pueden aplicar fácilmente como soluciones acuosas. En los casos de activos de solubilidad baja, opciones alternativas para aplicación podrían incluir mezclado con agentes tensoactivos no iónicos o usarlos con reguladores de pH -acidificados . Materiales hidrófobos (v.gr. , aceites vegetales y minerales, ceras, poliolefinas, polibutenos) se han mencionado en la técnica anterior como tratamientos eficientes, para liberación de rodillo (v.gr., véase documentos US 6,468,394 o US 6,558,513). Las aplicaciones de estas sustancias químicas ' no siempre son simples y directas ya que muchas de ellas son sólidas o viscosas y no se mezclan con .agua. Muchos de estos materiales se pueden utilizar mejor como aceite en emulsiones de agua. La aplicación de materiales hidrófobos emulsionados se ha conocido y se ha puesto en práctica por muchos · años. La aplicación de estos tratamientos como emulsiones puede no conducir a un efecto deseado debido a la inestabilidad de las emulsiones o la incapacidad de los hidrófobos a permanecer sobre la superficie del rodillo durante un periodo prolongado. Estos efectos a la larga pueden conducir a un perfil económico ineficiente de los tratamientos.

Agentes tensoactivos no iónicos por sí solos han mostrado efectos moderados en reducción de fuerzas de adhesión. Su efecto supuestamente se debe a la reducción de tensión inter-facial en la interfaz de papel y rodillo. La adición de agentes tensoactivos no iónicos a materiales hidrófobos ayuda en la emulsificación de materiales hidrófobos (v.gr., aceites).. También promueve el suministro más eficiente y dispersión de hidrófobos sobre la superficie de interés. De conformidad con la presente invención, el HLB de agentes tensoactivos no iónicos efectivos varia en el intervalo de 0 a 20, preferiblemente de 4 a 15, con valores de HLB preferiblemente siendo de 8 a 12.

Se ha encontrado que la combinación de imidazolinas hidrófobas miscibles con agua con hidrófobos no solubles en agua conduce a mejoras mayores en liberación de rodillo. Las composiciones . de imidazolinas hidrófobas · con materiales hidrófobos, v'.gr., aceites vegetales o minerales o ásteres alquilicos de aceite vegetal, y agentes tensoactivos no iónicos demuestra un comportamiento sinergistico en la reducción de adhesión de la cinta de papel a las ' superficies del rodillo.

Posibles explicaciones para la sinergia observada podría ser atribuida a, pero sin limitarse a las estructuras de amina cíclicas y lineales en el componente e imidazolina, que se adhieren fuertemente a las superficies del rodillo y forman monocapas hidrófobas. La capa de imidazolina ayuda en la dispersión de aceite vegetal y anclaje del aceite o cualquier otro material hidrófobo a la superficie del rodillo. Debido a la formación de capa de revestimiento de ¦ imidazolina, los materiales hidrófobos permanecen sobre la superficie más' tiempo, mejorando así la economía del tratamiento .

La amina hidrófobamente modificada usada en la invención puede ser una amina primaria, secundaria, terciaria o cuaternaria o compuesto de amonio; que contiene uno, dos o varios grupos hidrófobos como cadenas de hidrocarburo lineal, ramificada o aromático o grupos perfluorados . Para los propósitos de esta invención, ¦ las aminas hidrófobamente modificadas no incluyen imidazolina.

El material hidrófobo puede ser aceite vegetal o mineral, éster alquilico de aceite vegetal, derivado de aceite vegetal, ' éster de ácido graso o cualquier tipo de hidrocarburo o material fluorado.

El material hidrófobo puede ser aceite de soya, aceite de maíz, aceite de cahola, aceite de coco, aceite de clavo, aceite de tomillo, aceite de eucalipto, éster alquilico de aceite de soya, éster alquilico de aceite de cañóla, éster alquilico de aceite de maíz, palmitato de alquilo, estearato de alquilo, oleato de alquilo, aceite de ricino sulfonado, aceite mineral, aceite de parafina, polibuteno de peso molecular bajo, cera, emulsión de cera o mezclas de los mismos.

El agente tensoactivo no iónico puede ser un etoxilato de alcohol lineal, etoxilato de alcohol ramificado, mono- o di-éster de poli ( etilenglicol ) de varios ácidos grasos, éster alquilico de poli (etilenglicol) , homo- y copolimeros de óxido de etileno/óxido de propileno, o éster o éter alquilico de poli (óxido de etileno-óxido de co-propileno) , aceite de ricino etoxilado, o polimetil-alquilsiloxanos etoxilados, derivados de sorbitán etoxilados, ésteres de áci.do graso de sorbitán.

Una modalidad preferida de la invención usa- una composición que comprende una mezcla de imidazolina hidrófoba, aceite vegetal y alcohol lineal o ramificado etoxilado.

Una modalidad preferida de la invención usa una composición que comprende una mezcla de imidazolina hidrófoba, aceite vegetal y polibuteno de peso molecular bajo y lineal etoxilado.

Una modalidad preferida de la invención usa una composición que comprende una mezcla de a) imidazolina hidrófoba, b) aminoamida no cíclica hidrófoba, c) uno o una mezcla de ésteres alquílicos de ácido graso, y d) alcohol lineal o ramificado etoxilado.

Una modalidad preferida de la invención usa una composición que comprende a) imidazolina hidrófoba, b) aminoamida no cíclica hidrófoba, c) uno o una mezcla de ésteres alquílicos de ácido graso, y d) una combinación de éster de ácido graso de sorbitán y éster de ácido graso de sorbitán etoxilado.

El agente tensoactivo no iónico puede ser un etoxilato de alcohol lineal o ramificado con valores de HLB dentro de 0 a 20, preferiblemente 6 a 16, muy preferiblemente ¦8 a 12. Cuando un etoxilato de alcohol lineal o ramificado se usa en la invención, tiene por lo menos una unidad etilenglicol, y preferiblemente por lo menos 3 . unidades etilenglicol .

En algunos aspectos de la invención, el agente tensoactivo no iónico es una mezcla de derivado de sorbitán etoxilado y ésteres de ácido graso de sorbitán con valores de HLB dentro de 0 a 20, muy preferiblemente 4 a 16.

En algunas modalidades de la invención, la imidazolina hidrófoba, amina hidrófoba, material hidrófobo y agente tensoactivo no iónico se mezclan entre si. La cantidad de material hidrófobo con base en peso seco de la composición total varia de 0% a 99% en peso seco, de 1% a 99% en peso seco, preferiblemente de 33.3% a 96.8%, y muy preferiblemente de 85.7% a 96.8%, en donde las cantidades de aminas hidrófobamente modificadas y agentes tensoactivos no iónicos cada una varia de 0.0% a 99/, de 0.0% a 66.7%, preferiblemente de 0 a 33.3% y muy preferiblemente de 2.0% y 6.0%. La cantidad de imidazolina hidrófoba, varia de 0.5 a 100% en peso seco, preferiblemente de 0.5 a 66.7%, preferiblemente de 0.5 a 33.3%, preferiblemente de 1 a 10%, y- muy preferiblemente de 2.0% y 6.0% con base en el peso seco de la composición.

Además, se ha demostrado que la liberación de rodillo puede ser mejorada aún más cuando una pequeña cantidad de amina fluorada, preferiblemente 0.5% a 15% en peso seco se añade a una mezcla de imidazolina, aceite vegetal y agente tensoactivo no iónico. En otro ejemplo, las mejoras en reducción de adhesión se hacen mezclando pequeñas cantidades de polibutenos de peso molecular bajo con una mezcla de imidazolina, aceite vegetal y agente tensoactivo no iónico. En otro ejemplo, las mejoras en la reducción de adhesión se hacen mezclando pequeñas cantidades de sílice hidrófobamente modificada con una mezcla de imidazolina, aceite vegetal y agente tensoactivo no iónico.

De conformidad con. la presente invención, un aditivo reductor de liberación o una combinación de aditivos se aplica a la superficie de un rodillo central o una prensa de zapatas o cualquier otra superficie en donde se desean mejoras en la liberación. Una composición de tratamiento se mezcla con agua para hacer una emulsión acuosa de 1 .a 10,000 ppm, muy preferiblemente 30 a 3000 ppm. Además de la* formación, la emulsión se lleva a cabo a través de regaderas. Los tratamientos funcionan bien con o sin presencia de basura aniónica en la corriente de agua; la presencia de basura aniónica incrementa además el rendimiento de aminas hidrófobas cuaternarias.

Las imidazolinas hidrófobas, cuando se aplican solas, demuestran liberación de rodillo eficiente a 500 ppm en agua desionizada o blanca (véase ejemplo 1 y datos en la. tabla 1) . Para composiciones con materiales hidrófobos, los niveles de imidazolinas se pueden reducir incluso por debajo de 100 ppm. En estas composiciones, hidrófobos, v.gr. , aceites minerales y vegetales se aplican y se mezclan con imidazolinas y agentes tensoactivos, en donde los niveles de aceites podrían variar de 1 a 10,000 ppm, muy preferiblemente de 100 a 3, 000 ppm.

Las imidazolinas hidrófobas, aminas hidrófobamente modificadas y cargas de agente tensoactivo no iónico en solución acuosa están preferiblemente en el intervalo entre 1 y 10,000 ppm para cada una, muy preferiblemente de 10 a 300 para cada una. Las aminas fluoradas se pueden añadir a composiciones acuosas a l a 1000 ppm, muy preferiblemente a 25 a 200 ppm. Las aminas fluoradas pueden comprender de 0.5 a 85% en peso se las composiciones, preferiblemente de 0.5 a 15%, preferiblemente de 2 a 10%, muy preferiblemente de 3 a 6% en peso seco de la composición.

En algunas de las composiciones acuosas, se pueden añadir polibutenos de peso molecular bajo a niveles de 1 a 1, 000 ppm, muy preferiblemente de 50 a 200 ppm. El polibuteno puede comprender de 0.5 a 12% en peso de las composiciones, preferiblemente de 2.5 a 10.5% en peso seco de la composición.

En otras composiciones acuosas, se puede añadir sílice hidrófobamente modificadas a niveles de 1 a 1,000 ppm, muy preferiblemente de 50 a 300 ppm. La sílice hidrófobamente modificadas puede comprender de 0.5 a 15% en peso de las composiciones, preferiblemente de 2.5 a 10.5% en peso seco de las composiciones.

Los tratamientos se pueden mezclar con agua y las emulsiones resultantes se pueden aplicar a las superficies de rodillo mediante regaderas, cepillos o aspersores.

Las composiciones mencionadas antes han demostrado efectos de liberación mejorados bajo prueba sobre superficies de granito. Las composiciones seleccionadas han sido probadas y han mostrado ser efectivas en mejora de liberación de rodillo sobre superficie de cerámica también. Cualquier experto en la técnica espera rendimiento mejorado sobre otras superficies también, incluyendo granito, cerámica, hule, plástico, resina, material mixto, poliuretano y otros.

La presente invención se puede usar para mejorar liberación de rodillo en procesos de fabricación de papel. Aunque ha sido diseñada para aplicaciones en la sección de prensado, también se puede aplicar en otras áreas, por ejemplo, en rodillos extremos húmedos, latas de secadores y superficies de tela de secadores y pilas de calandrado. Además, se puede usar en molinos de papel seda para aplicaciones de liberación de cilindro yankee.

La presente invención se describirá ahora con referencia a' un número de ejemplos específicos que han de ser considerados como ilustrativos y no restrictivos del alcance de la presente invención.

Ejemplos Las composiciones de la presente invención se evaluaran por su capacidad para reducir adhesión de papel húmedo a materiales de superficie de rodillo de la siguiente' manera. Un número de activos y composiciones se probaron en un probador de liberación de cinta húmeda OY Gadek para medir sus efectos sobre fuerzas de adhesión resultantes .' Activos y composiciones se probaron como soluciones acuosas de 500 ppm y 1700 ppm.

Las imid.azolinas usadas en las tablas incluyen: Imidazolina A es un producto de reacción dé ácido oleico con dietilentriamina (con una relación de 2:1), cuaternizada con sulfato de dietilo.

. La imidazolina B es una mezcla de imidazolina ciclizada y mono- y bis-amidas formadas a partir de la reacción de ácido oleico y dietilentriamina, cuaternizada con sulfato de dimetilo.

La imidazolina C es una mezcla de imidazolina ciclizada y una mono- y bis-amidas formadas a partir de la reacción de ácido oleico y dietilentriamina, cuaternizada con sulfato de dietilo.

La imidazolina D es un producto de reacción ciclizado de ácido oleico con dietilentriamina cuaternizada con sulfato de dietilo (-90%) mezclado con dioleato de polietilenglicol (~10%) .

Los materiales de cobertura de rodillo fueron remojados en soluciones o emulsiones acuosas de los materiales candidatos, o de otra manera los tratamientos probados se aplicaron en forma neta sobre las superficies del rodillo mediante rodillos de pintura. Se prepararon hojas de muestra húmedas y se prensaron sobre las superficies de rodillo tratadas. El total de sólidos de las hojas húmedas estuvieron en el intervalo de 40-45%, típicamente para la sección de prensado de una maquina de fabricación de papel. Las fuerzas de adhesión (en N/m) se midieron por medio del probador de liberación de cinta húmeda y se registraron automáticamente mediante el software del instrumento. Las pruebas' de liberación se realizaron por estas réplicas por condición. Las descripciones p'ara el probador de liberación de rodillo y detalles experimentales también se pueden encontrar en TAPPI Journal, Vol . 82, NO. 6, 1996 de A. Alastalo, L. Neimo y H. Paulapuro.

Las eficacias de las composiciones de la presente invención se determinaron comparando los resultados dé experimentos realizados sobre superficies de rodillos tratadas versus experimentos testigos conocidos sin aplicar ninguna de las composiciones de la presente invención. La tabla 1A resume estos experimentos; un producto de marca fija A-1, una mezcla de aceite mineral y agente tensoactivo no iónico, se proveyeron para comparación. Los resultados se reportan como valores absolutos de fuerza de adhesión para superficies de testigo y tratadas (columna 2) asi como efectos relativos expresados en % de reducción vs tratamiento con testigo (columna 3) . Los datos presentados son en promedio de 3 mediciones por tratamiento.

En los ejemplos y tablas siguientes se han usando muestras con notaciones A, C, D o P como referencias y para comparaciones, mientras que las muestras con notaciones E, EC, AE y ES se usan como ejemplos cubiertos en las reivindicaciones de la invención.

Ejemplo # 1 Tabla 1 Un número de aminas hidrófobas se han probado a un nivel de 500 ppm en agua desionizada sobre superficies de granito. La liberación de rodillo se evaluó vs muestras testigo sin ningún tratamiento.

Grandes reducciones en fuerzas de adhesión se observan con aminas hidrófobas de peso molecular bajo, halogenuros de amonio hidrófobos, imidazolinas terciarias y cuaternarias hidrófobas, véase resultados de C-2 a E-7. Las aminas poliméricas no tuvieron un rendimiento tan efectivo como las especies de peso molecular bajo, véase ejemplos de P-1 a P-3.

Con base en los resultados de prueba en agua desionizada, puede parecer que las aminas cuaternizadas (v.gr., primeras dos en la t.abla 1-B) fueron menos eficientes en comparación con las · aminas neutras (la última en la misma tabla) . Sin embargo, en agua blanca sintética, la diferencia se volvió insignificante. Se pudo deber a la neutralización parcial o completa de carga catiónica por especies ' aniónicas en . agua . blanca .

Tabla 1-B Ejemplo # 2 Tres mezclas de componentes se hicieron en una relación de 5.9/88.2/5.9 y estas mezclas sé probaron en un probador de liberación de rodillo. La prueba se realizó en agua blanca sintética para simular condiciones en un molino de papel. El agua blanca se hizo de acuerdo con el procedimiento descrito en TAPPI Journal, Vol 81, NO. 6, 1997 de D.T. Nguyen. La cantidad de basura aniónica en agua blanca se mantuvo a un nivel de 100 ppm. Las composiciones se probaron una concentración de 1700 ppm (100 ppm: 1500 ppm: 100 ppm). Los resultados se resumen en la tabla 2 siguiente. En el siguiente ejemplo el aceite vegetal-A es aceite de soya y el aceite vegetal-B es aceite de maiz. Etoxilato de alcohol lineal tiene CAS#68551-12-2 , etoxilato de alcohol ramificado tiene CAS# , 2 938-91-8 , éster de aceite vegetal fue éster metílico de aceite de cañóla, éster alquílico de ácido graso fue palmitato de isopropilo, oleato de sorbitán tiene CAS# 1338-43-8 y oleato de sorbitán etoxilado tiene CAS# 9005-65-6, la amina fluorada fue perfluorohexil trietilentetraamina . La marca fija usada fue un producto que consistía de aceite mineral y agente tensoactivo no iónico.

Tabla 2 Cuando se añade una imidazolina hidrófobamente modificada a la mezcla de éster alquilico aceite vegetal y agente tensoactivo no iónico, el efecto de reducción de fuerza de adhesión crece significativamente.

Los datos indican que un número de composiciones que contienen imidazolinas hidrófobas son muy efectivas en la mejora de liberación de rodillo en comparación con ambas muestras "testigos" y el producto de marca fija.

Ejemplo # 3 Un número de cuatro sistemas de componentes se han evaluado por el método de prueba de liberacipn de rodillo. La adición de una pequeña cantidad de amina fluorada (~3.0%) a una mezcla de imidazolina cuaternizada , aceite vegetal y agente tensoactivo no iónico mejora significativamente las propiedades de liberación, véase resultado más adelante. En el siguiente ejemplo, el aceite vegetal fue aceite de soya, el etoxilato de alcohol lineal tiene CAS#68551-12-2 y la fluoramina fue perfluorohexil trietilentetraamina Tabla C Tendencias similares se observaron para tratamientos en los cuales pequeñas cantidades de polibuteno de peso molecular bajo (2.5 a 10.0%) se añaden a una mezcla de imidazolina cuaternizada, aceite vegetal y agente tensoactivo no iónico. En el siguiente ejemplo, el aceite vegetal fue aceite de soya, el etoxilato de alcohol lineal tiene CAS#68551-12-2 y el polibuteno tiene CAS#9003-29-6.

Tabla D Finalmente, se observan mejoras adicionales para tratamientos en los cuales pequeñas cantidades de sílice hidrófobamente modificadas o silicones (2.5 a 10.0%) se añaden a una mezcla de imidazolina cuaternizada, aceite vegetal y agente tensoactivo no iónico. En el siguiente ejemplo, el aceite vegetal fue aceite de soya, el etoxilato de alcohol lineal tiene CAS#68551-12-2 y la sílice hidrófobamente modificadas (sílice HB ) es' el producto experimental.

Tabla E Ejemplo # 4 Los datos en la tabla 3 indican que tanto el aceite vegetal (A-2) como la imidazolina cuaternizada (E-4) son capaces de reducir la adhesión a la superficie del rodillo. Sin embargo, la combinación de aceite vegetal e imidazolina cuaternizada (muestra AE-25) demuestra la reducción de fuerza 'de adhesión para expectativas excedentes. Esta tendencia se observa tanto en agua desionizada (prueba 1) como en agua blanca (prueba 2). Con base en el rendimiento de los componentes individuales, las reducciones en fuerza de adhesión de aproximadamente 21% y 19% se podrían esperar para las combinaciones en agua desionizada y agua blanca sintética respectivamente. Las reducciones realizadas son dos veces tan altas como las esperadas, a 41% (muestra AE-25) y 39% (muestra AE-25' ) . respectivamente. Las composiciones de imidazolina cuaternizada con aceite ' vegetal y agente tensoactivo no iónico presentan comportamiento sinergistico .

El incremento sinergistico de tipo similar en rendimiento se observa cuando una mezcla de imidazolina cíclica y amina hidrófoba lineal (A-3) se combina con un éster alquílico de ácido graso y etoxilato de alcohol ramificado (E-2), véase resultados en la tabla 3. En los siguientes ejemplos, el aceite vegetal usado fue aceite de soya y el etoxilato de alcohol lineal tiene CAS#68551-12-2, el etoxilato de alcohol ramificado tiene CAS#, 24938-91-8, el éster alquílico de ácido graso fue palmitato de isopropilo. La prueba 1 y la prueba 3 se hicieron usando agua DI y la prueba 2 se hizo usando agua blanca sintética.

Tabla 3 El comportamiento sinergistico se observa en casos en los que la amina es combinada con material hidrófobo, v.gr., aceite vegetal o éster de ácido graso y agente tensoactivo no iónico, como en los ejemplos AE-23, AE-25 y AE-25' .

Ejemplo # 5 Los ejemplos 1 a 4 demuestran él rendimiento de imidazolinas hidrófobamente modificadas solas o en combinación con otro material (es) hidrófobo y agentes tensoactivos sobre superficie de granito. También se ha demostrado que los mismos materiales reducen de manera eficiente la adhesión sobre superficies de cerámica. Los resultados para composiciones de tres componentes seleccionadas se dan a continuación.

Tabla F Ejemplo 6 Un ensayo de molino de papel a corto plazo se ha realizado para probar los efectos de composiciones de tres y cuatro componentes mencionadas anteriormente sobre la liberación de rodillo. Se han probado tres productos: E-54, E-55 y E-51. · Sus composiciones corresponden a las composiciones E-54, E-55 y E-51 de los ejemplos 2', 3 y 5. Todos los tres productos se mezclaron con agua de regadera y después se aplicaron a la superficie de rodillos de prensado de cerámica a través de regaderas.

La velocidad de adición para el · producto E-54 se cambió, paso a paso de 20 ml/min, a 40 ml/min y finalmente 60 ml/min después de los cual el mezclado con agua correspondió a 320, 640 y 960 ppm, respectivamente. Inmediatamente después de la adición del tratamiento a la superficie del rodillo, un arrastre se ha reducido para compensar la reducción en adhesión de cinta de papel a la superficie del rodillo. Además, un cambio en posición en el cual la cinta de papel se desprende de la superficie de cerámica se ha observado visualmente.

En la siguiente operación, se añadió producto E-55 a velocidades de 20 ml/min y después de 40 ml/min. Se han observado reducciones adicionales en el arrastre (similares a los resultados observados a escala de laboratorio) .

Finalmente, el producto E-51 se ha probado a una velocidad de adición de 40 ml/min. El arrastre fue aún más bajo comparado con los valores de linea basal originales. Sin embargo, se ha incrementado en comparación con el del producto E-55 más eficiente.

Tabla G Aunque la presente invención se ha descrito con respecto a modalidades particulares de la misma, es evidente que muchas otras formas y 'modificaciones serán obvias para los expertos en la técnica. Generalmente se debe considerar que la invención descrita, en esta solicitud cubre todas aquellas formas y modificaciones obvias, que están dentro del alcance verdadero de la presente invención.

Claims (20)

REIVI DICACIONES

1. Un método de reducción de adhesión de cinta de papel- sobre un rodillo de prensado y liberación mejorada de la superficie del rodillo en un proceso de fabricación de papel que comprende aplicar a las superficies del rodillo una composición que comprende por lo menos una imidazolina hidrófoba de peso molecular bajo.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la imidazolina hidrófoba comprende por lo menos un grupo hidrófobo y una estructura de imidazolina cíclica.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la composición además comprende uno o más compuestos seleccionados del grupo que consiste de a) aminas hidrófobamente modificadas, b) materiales hidrófobos, c) agentes tensoactivos no iónicos y d) mezclas de los mismos.

4. El método de conformidad con la reivindicación 3, en donde los materiales hidrófobos se seleccionan del grupo que consiste de aceite vegetal, aceite mineral, éster alquílico de aceite vegetal, derivado de aceite vegetal, éster de ácido graso y material de hidrocarburo o fluorado.

- 5. El- método de conformidad con la reivindicación 3, en donde la composición comprende por lo menos una amina hidrófobamente modificada que es una amina primaria, secundaria, terciaria o cuaternaria o compuesto de amonio que contiene uno, dos o varios grupos hidrófobos como cadenas de hidrocarburo lineales, ramificadas, aromáticas o grupos perfluorados .

6. El método de conformidad con la reivindicación 3, en donde la composición comprende por lo menos un agente tensoactivo no iónico en donde el agente tensoactivo no iónico se selecciona del grupo que consiste de un etoxilato de alcohol lineal, etoxilato de alcohol ramificado, mono- o di-éster de poli (etilenglicol) de ácido graso, éster alquilico de poli (etilenglicol) , homo- y copolimeros de óxido de etileno/óxido de propileno, o éster o éter alquilico de poli (óxido de etileno-óxido de co-propileno) , aceite de ricino etoxilado, o polimetil-alquilsiloxanos etoxilados, derivados de sorbitán etoxilados, ésteres de ácido graso de sorbitán y combinaciones de los mismos.

. El método de conformidad con la reivindicación 3, en donde la composición comprende el material hidrófobo en donde el material hidrófobo comprende aceite vegetal y el agente tensoactivo no iónico comprende alcohol lineal o ramificado etoxilado.

8. El método de conformidad con la reivindicación 3, en donde la composición comprende amina hidrófobamente modificada, material hidrófobo y agente tensoactivo no iónico, en donde la amina hidrófobamente modificada comprende aminoamida no cíclica hidrófoba; el material hidrófobo comprende uno o más ésteres alquilicos de ácido graso o éster alquilico de aceite vegetal; y el agente tensoactivo no iónico- comprende alcohol lineal o ramificado etoxilado.

9. El método de conformidad con la reivindicación 3, en donde la composición comprende amina hidrófobamente modificada, material hidrófobo y agente tensoactivo no iónico en donde la amina hidrófobamente modificada comprende aminoamida no cíclica hidrófoba; el material hidrófobo comprende uno o más ésteres alquilicos de ácido graso o éster alquilico de aceite vegetal; y el agente tensoactivo no iónico comprende una combinación de éster de ácido graso de sorbitán y éster de ácido graso de sorbitán etoxilado.

10. El método de conformidad con la reivindicación 3, en donde la imídazolina hidrófoba, amina hidrófobamente modificada, material hidrófobo y agente tensoactivo no iónico se mezclan entre si y en donde la cantidad de material hidrófobo varia de 33.3 % a 96.8%.

11. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la composición además comprende aceite vegetal y agente tensoactivo no iónico.

12. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la composición además comprende aminoamida lineal; éster alquilico de ácido graso o éster de aceite vegetal; y agente tensoactivo no iónico.

13. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la composición además comprende aceite vegetal, etoxilato de alcohol lineal o ramificado, y polibuteno.

14. El método de conformidad con la reivindicación. 13, en donde la cantidad de polibuteno varia de 0.5 a 12% en peso seco de la composición.

15. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la composición además comprende aceite vegetal, etoxilato de alcohol lineal y material fluorado.

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, en donde la cantidad de material fluorado es de 0.5% a 15.0% en peso seco de la composición.

. .17. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la composición además comprende aceite vegetal, etoxilato de alcohol lineal y compuestos de sílice o silicón hidrófobamente modificados.

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, en donde la cantidad de material de sílice o silicón hidrófobamente modificado es de 0.5% a 15% en peso seco de la composición.

19. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la superficie del rodillo está compuesta de uh material seleccionado del grupo que consiste de granito, cerámica, hule, resina, material mixto y poliuretano.

20. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la composición es en forma de una emulsión y se aplica a las superficies del rodillo mediante regaderas, cepillos o aspersores.