MXPA00010570A - Proceso para la produccion de papel - Google Patents
Proceso para la produccion de papelInfo
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Abstract
La presente invencióse refiere a un proceso para la producción de papel a partir de una suspensión que contiene fibras celulósicas y opcionalmente rellenos o cargas, que comprende agregar a la suspensión un auxiliar de descarga y retención que comprende un polisacárido catiónico o anfot6rico, formar y deshidratar la suspensión en un alambre, en donde el polisacárido catiónico tiene un grupo hidrofóbico. La invención además se refiere a un proceso para la producción de papel a partir de una suspensión que contiene fibras celu1ósicas y opcionales cargas o rellenos, que comprende agregar a la suspensión un agente de resistencia en seco que contiene un polisacárido catiónico o anfotérico, formar y deshidratar la suspensión en un alambre en donde el polisacárido tiene un grupo hidrofóbicco.
Description
PROCESO PAF LA PRODUCCIÓN DE PAPEL Esta invención se refiere a la producción de papel y más específicamente a un proceso para la producción de papel en donde un polisacárido catiónico o anfotérico que contiene substitución hidrofóbica se agrega a la materia prima de producción de papel. El proceso permite mejorada descarga y retención así como mejorada resistencia en seco del papel producido por el proceso. Antecedentes s_ En la técnica de producción de papel, una suspensión acuosa que contiene fibras celulósicas y rellenos opcionales y aditivos, referido como suministros o materias primas se alimenta en una caja de cabeza que expulsa las materias primas en un alambre de formación. El agua se descarga de las materias primas a través del alambre de formación de manera tal que una trama húmeda de papel se forma en e'l alambre y la trama se deshidrata y seca adicionalmente en la sección de secado de la máquina de papel . El agua obtenida al deshidratar la materia prima, referida como agua blanca, que usualmente contiene partículas finas, por ejemplo fibras finas, rellenos o cargas y aditivos, usualmente se recirculan en el proceso de producción de papel. Auxiliares de retención y descarga e introducen convencionalmente en las materias primas, a fin de facilitar descarga e incrementar absorción de
partículas finas sobre las fibras celulósicas, de manera tal que se retengan con las fibras en el alambre. Polisacáridos catiónicos y anfotéricos como almidón catiónico y gomas guar catiónicas se emplean ampliamente como auxiliares de descarga y retención. Los polisacáridos pueden emplearse solos o en combinación con otros polímeros y/o con materiales de micropartículas aniónicos tales como, por ejemplo partículas inorgánicas aniónicas como sílice coloidal. Polisacáridos catiónicos y anfotéricos también se emplean ampliamente como agentes de resistencia en seco que se introducen en la materia prima para producir papel con mejorada resistencia en seco. Polisacáridos catiónicos usualmente se preparan por la reacción de un polisacárido con un agente cuaternizante, por ejemplo cloruro de 3-cloro-_-hidroxipropil trimetilamonio, cloruro de 2 , 3-epoxipropil trimetil amonio y cloruro de 2-cloroetil trimetil amonio.
Las Patentes de los E.U.A. Nos. 4, .88, 150; , 755, .59; 4,961,825; 5,127,994; 5,643,414; 5,447,604; 5,277,764; 5,6047,552; 5,603,805 y 5,858,174; y la solicitud de patente europea No. 500,770, describen el uso de polisacáridos catiónicos y anfotéricos y partículas inorgánicas aniónicas como aditivos de materias primas en producción de papel. Estos aditivos están entre los auxiliares .de descarga y retención más eficientes ahora en
uso. La Invención De acuerdo con la presente invención, se ha encontrado que en la fabricación de papel pueden obtenerse retención y descarga mejorados, al utilizar un auxiliar de descarga y retención que comprende un polisacárido catiónico y/ anfotérico que contiene un substituyente de grupo hidrófobico, es decir un hidrófobo. También se ha encontrado que el polisacárido catiónico y/o anfotérico que contiene un grupo hidrofóbico proporciona mejorada resistencia del papel. Más específicamente, la presente invención se refiere a un proceso para la producción de papel a partir de una suspensión que contiene fibras celulósicas, y opcionalmente rellenos o cargas, que comprende agregar a la suspensión un auxiliar de descarga y retención que comprende un polisacárido catiónico o anfotérico, formar y deshidratar la suspensión en un alambre, en donde el polisacárido tiene un grupo hidrofóbico. La invención además se refiere a un proceso para la producción de papel a partir de una suspensión que contiene fibras celulósicas y rellenos o cargas opcionales, que comprende agregar a la suspensión un agente de resistencia en seco que comprende un polisacárido catiónico o anfotérico, formación y deshidratación de la suspensión en un alambre, en donde el polisacárido tiene un grupo
hidrófobico. La invención además se refiere a un proceso para la producción de jíapel a partir de una suspensión que contiene fibras celulósicas y opcionalmente cargas o rellenos, que comprende agregar a la suspensión un agente de resistencia en seco que comprende un polisacárido catiónico o anfotérico, formar y deshidratar la suspensión en un alambre, en donde el polisacárido tiene un grupo hidrofóbico. En un aspecto preferido de la invención, el proceso además comprende formar y deshidratar la suspensión en un alambre para obtener una trama húmeda que contiene fibras celulósicas, o^apel, y agua blanca, recircular el agua blanca y opcionalmente introducir agua fresca para formar una suspensión que contiene fibras celulósicas y opcionalmente cargas o rellenos, para deshidratarse para formar papel, en donde la cantidad de agua fresca introducida es menos que .0 toneladas por tonelada de papel seco producido. La invención además se refiere a un proceso como se*' define adicionalmente en las reivindicaciones . El proceso dk esta invención resulta en descarga y/o retención mejorados y por lo tanto el presente procedimiento hace posible incrementar la velocidad de la máquina de papel y utilizar menores dosis de adhesivos para dar un efecto de retención y descarga correspondientes, de esta manera conduciendo a un proceso de producción de papel
mejorado y beneficios económicos Además, beneficios observados con la presente invención incluyen resistencia en seco mejorada del papel producido utilizando el polisacá ido que tiene un grupo hidrofóbico Por lo tanto es posible el utilizar una dosis menor de agente de resistencia en seco para dar un efecto de resistencia en seco de papel correspondiente El proceso de esta invención se emplea convenientemente para el tratamiento de suspensiones celulósicas en molinos cerrados en donde el agua blanca se recicla repetidamente con la introducción de solo bajas cantidades de agua fresca El proceso además se aplica convenientemente a los procesos de producción de papel utilizando suspensiones celulósicas que tienen altos contenidos de sal, y detesta manera tienen altos niveles de conductividad, por ejemplo procesos con reciclado de agua blanca extenso y limitado suministro de agua fresca y/o procesos que utilizan agua fresca que tiene altos contenidos de sal El polisacárido de acuerdo con esta invención puede seleccionarse de cualquier polisacárido conocido en la técnica incluyendo por ejemplo almidones, gomas guar, celulosas, quitinas, quitosanos, glicanos, galactanos, glucanos, gomas xantano, pectmas, mananos, dextrinas, de preferencia almidones y gomas guar Ejemplos de almidones convenientes incluyen de papa, maíz, trigo, tapioca, arroz,
maíz ceroso, etc. Convenientemente, el polisacárido catiónico es dispersable en agua o de preferencia soluble en agua. En una modalidad preferida de esta invención, el polisacárido es capaz de funcionar como un auxiliar de descarga y retención (agente) . El término "auxiliar de descarga y retención" como se emplea aquí, se refiere a uno o más componentes ('auxiliares, agentes o aditivos) que, cuando se agregan a una materia prima, dan mejor descarga y/o retención que lo que se obtiene cuando no se agrega uno o mas componentes. En otra modalidad preferida de esta invención, el polisacárido es capaz de funcionar como un agente de resistencia en seco. El término "agente de resistencia en seco", como se emplea aquí, se refiere al menos a un componente (auxiliar, agente o aditivo) que, cuando se agrega a una materia prima, da mejor resistencia en seco del papel producido que el que se obtiene cuando no se agrega dicho componente . es El polisacárido es un polisacárido substituido con hidrófobo, catiónico o anfotérico, es decir un polisacárido que tiene uno o más grupos hidrofóbicos y uno o más grupos catiónicos, los grupos catiónicos convenientemente son grupos amino terciarios, o de preferencia grupos amonio cuaternarios. El polisacárido también puede contener uno o más grupos aniónicos que por ejemplo pueden ser fosfato, fosfonato, sulfato, sulfonato
o grupos de ácido carboxílico, y de preferencia son grupos fosfato. De estar presentes, los grupos aniónicos pueden ser nativos o introducirse mediante tratamiento químico de manera convencional; almidón de papa nativo contiene una cantidad substancial de grupos monoéster fosfato ligados covalentemente. En polisacáridos anfotéricos, grupos catiónicos de preferencia están presentes en una cantidad predominante . El grupo hidrofóbico del polisacárido puede conectarse a un heteroátomo como oxígeno presente en el polisacárido. De preferencia, el grupo hidrofóbico se conecta a un heteroátom , por ejemplo nitrógeno u oxígeno, el heteroátomo opcionalmente está cargado, por ejemplo cuando es un nitrógeno o un grupo que comprende este heteroátomo, por ejemplo, amida, éster o éter, que a su vez puede conectarse a la estructura principal polisacárido (cadena principal) , por ejemplo mediante una cadena de átomos. El grupo hidrofóbico tiene al menos 2, usualmente al menos 3, convenientemente al menos 4 y de preferencia cuando menos 6 átomos de carbono; y usualmente hasta 20, convenientemente hasta?14 y de preferencia hasta 12 átomos de carbono. El grupo hidrofóbico puede seleccionarse de grupos (arilo) aromáticos, grupos hidrocarburo alifático, y mezclas de estos grupos. Ejemplos de grupos alifáticos hidrofóbicos convenientes incluyen grupos alquilo lineal,
ramificado y cíclico como etilo, propilo, por ejemplo n-propilo e iso-propilo, butilo, por ejemplo n-butilo, íso-butilo y t-butilo, pentilo, por ejemplo n-pentilo, neo-pentilo e iso-pent lo, hexilo, por ejemplo n-hexilo y ciclohexilo, octilo, por ejemplo n-octilo, decilo, por ejemplo n-decilo, y dodecilo, por ejemplo n-dodecilo, y tetradecilo Ejemplos de grupos aromáticos convenientes y grupos que comprenden un grupo aromático, incluyen grupos arilo y aralquilo, por ejemplo fenilo, fenileno, naftilo, fenileno, xilileno, bencilo y feniletilo, grupos (arilo) aromático que contiene nitrógeno, por ejemplo piridinio y qumolinio, así como derivados de estos grupos en donde uno o más substituyentes conectados a los grupos aromáticos, pueden seleccionarse de hidroxilo, haluros, por ejemplo cloruro, nitro y grupos hidrocarburo que tienen de 1 a 4 átomos de carbono Polisacápdos particularmente convenientes de acuerdo con la invención incluyen aquellos que comprenden la fórmula estructural general (I)
(I) R2)„
en donde P es un residuo de un polisacárido; A es un grupo que conecta N al residuo polisacárido, convenientemente una cadena de átomos, que comprende átomos de C y H, y opcionalmente O y/o N, usualmente un grupo alquileno con 2 a 18 y convenientemente 2 a 8 átomos de carbono, opcionalmente interrumpido o substituido por 1 o más heteroátomos por ejemplo O o N, por ejemplo un grupo alquilenoxi o un grupo hidroxi propileno (-CH2-CH(OH) -CH2-) ; Ri y R2 cada uno es H o de preferencia un grupo hidrocarburo convenientemente alquilo que tiene de 1 a 3 átomos de carbono, convenientemente 1 o 2 átomos de carbono; R3 es un grupo hidrocarburo hidrofóbico que contiene cuando menos 2 átomos de carbono, convenientemente 4 a 14 y de preferencia 6 a 12 átomos de carbono, el grupo hidrofóbico convenientemente es como se define con anterioridad, de preferencia un grupo seleccionado de grupos alquilo y aralquilo, por ejemplo grupos bencilo y feniletilo; n es un entero de aproximadamente 2 a aproximadamente 300,000, convenientemente de 5 a 200,000 y de preferencia 6 a 125,000 o en forma alterna, Rlf R2 y R3 junto con N forman un grupo aromático que contiene de 5 a 12 átomos de carbono; y X~ es un contraión aniónico, usualmente un haluro como cloruro . El polisacárido catiónico o anfotérico modificado con grupo hidrofóbico, puede tener un grado de substitución
variante sobre un amplio rango; el grado de substitución catiónica (Dsc) puede ser de 0.01 a 0.5, convenientemente
0.02 a 0.3, de preferencia de 0.025 a 0.2 el grado de substitución hidrofóbi Pca (DS„) puede ser de 0.01 a 0.5, convenientemente 0.02 a 0.3, de preferencia 0.025 a 0.2 y el grado de substitución aniónica (DSA) puede ser de 0 a
0.2, convenientemente de 0 a 0.1, de preferencia de 0 a
0.05. Los polisacáridos de acuerdo con la invención pueden prepararse al someter un polisacárido a modificación catiónica e hidrofóbica, de manera conocida utilizando uno o más agentes que contienen un grupo catiónico y/o un grupo hidrofóbico, por ejemplo al reaccionar el agente con el polisacárido en la presencia de una substancia alcalina tal como un hidróxido de metal alcalino o de metal alcalino terreo. El polisacárido a someterse a modificación catiónica e hidrofóbica puede ser no iónico, aniónico, anfotérico o catiónico. Agentes de modificación convenientes incluyen agentes no iónicos tales como por ejemplo anhídridos succínicos substituidos con hidrófobo; óxidos de alquileno, por ejemplo óxido de propileno y óxido de butileno; haluros de alquilo, por ejemplo bromuro de decilo y bromuro de dodecilo; haluros de aralquilo, por ejemplo cloruro de benilo y bromuro de bencilo; los productos de reacción de epiclorhidrina y dialquilaminas
que tiene cuando menos un substituyente que comprende un grupo hidrofóbico como se definió anteriormente, incluyendo 3-dialquil-amino-l, 2-epoxipropanos; y agentes catiónicos tales como por ejemplo el producto de reacción de epiclorhidrina y aminas terciarias que tienen al menos un substituyente que comprende un grupo hidrofóbico como se definió anteriormenSfe, incluyendo trialquilaminas, alcarildialquilaminas, por ejemplo dimetilbencilamina; arilaminas, por ejemplo piridina y quinolina. Agentes catiónicos convenientes de ese tipo incluyen haluros de 2 , 3 -epoxipropil trialquilamonio y haluros de halohidroxipropil trialquilamonio, por ejemplo cloruro de N(3-cloro-2-hidroxipropil) -N- (alquilo hidrofóbico) -N,N-di (alquilo inferior) -amonio y cloruro de N-glicidil-N-(alquilo hidrofóbico) -N,N-di (alquilo inferior) amonio en donde el grupo alqui?b hidrofóbico es como se definió anteriormente, notablemente octilo, decilo y dodecilo, y el alquilo inferior es metilo o etilo; y haluros de halohidroxipropil-N,N-dialquil-N-alcaril-amonio y cloruro de N-glicidil-N- (alcaril) -N,N-dialquilamonio, por ejemplo cloruro de N- (3-cloro-2-hidroxipropil) -N- (alcaril) -N,N-di (alquilo inferior) amonio en donde los grupos alcarilo y alquilo inferior son como se definió anteriormente, en particular cloruro de N- (3-cloro-2-hidroxipropil) -N-bencil-N,N-dimetilamonio; y c??iruro de N- (3-cloro-2-hidroxipropil)
piridinio En general, cuando se utiliza un agente hidrofóbico no-iónico, el polisacápdo se hace convenientemente catiónico al utilizar cualquiera de los agentes catiónicos conocidos en la especialidad, antes o después de la modificación hidrofóbica Ejemplos de agentes de modificación hidrofóbica y/o catiónica convenientes, polisacápdos modificados con grupo hidrofóbico y métodos para su preparación incluyen aquellos descritos en las patentes de los E U A Nos 4,687,519 y 5,46., 127, en la solicitud de patente Internacional WO 94/24169, en la solicitud de patente Europea No 189 9.5, y S P Patel, R G Patel y V S Patel, Starch/Starke, 41(1989), No 5, págs 192-196, las enseñanzas de las cuales aquí se incorporan por referencia En una modalidad preferida, el polisacápdo de acuerdo con la invención, se utiliza en conjunto con cuando menos un aditivo de materia prima adicional, en particular para mejorar adicionalmente la descarga y/o retención, de esta manera formando íín auxiliar de descarga y retención que comprende dos o más componentes, usualmente referidos como auxiliares de descarga y retención El término "auxiliares de descarga y retención" como se emplea aquí, se refiere a dos o más componentes (auxiliares, agentes o aditivos) que cuando se agregan a una materia prima, dan mejor descarga y/o retención que la que se obtiene cuando
no se agregan los componentes Ejemplos de aditivos de materia prima convenientes de este tipo incluyen materiales de micropartículas amónicos, por ejemplo partículas orgánicas amónicas ya partículas inorgánicas amónicas, polímeros de adición de vinilo a ónicos solubles en agua, polímeros orgánicos catiónicos de bajo peso molecular, compuestos de aluminio y sus combinaciones En un aspecto preferido de esta modalidad, el polisacárido se emplea en conjunto con un material de micropartículas amónico, notablemente con partículas inorgánicas amónicas En otro aspecto preferido de esta modalidad, el polisacárido se emplea en conjunto con partículas inorgánicas amónicas y un polímero orgánico Ccatiómco de bajo peso molecular Todavía en otro aspecto preferido de esta modalidad, el polisacárido se emplea en conjunto con partículas inorgánicas amónicas y un compuesto de aluminio El material de micropartículas amónicas de acuerdo con la invención puede seleccionarse de partículas inorgánicas y orgánicas Partículas inorgánicas amónicas que pueden emplearse de acuerdo con la invención incluyen partículas basadas en sílice amónicas y arcillas del tipo esmectita Se prefiere que las partículas inorgánicas y amónicas están en el rango coloidal de parte de tamaño de partículas Partículas de base de sílice amónica, es
decir partículas basadas en un Si02 o ácido silícico de preferencia se utilizan y estas partículas usualmente se suministran en la forma de dispersiones coloidales acuosas, así denominadas soles. Ejemplos de partículas basadas en sílice convenientes .incluyen sílice coloidal y diferentes tipos de ácido polisilícico. Los soles basados en sílice también pueden modificarse y contener otros elementos, por ejemplo aluminio y/o boro, que pueden estar presentes en la fase acuosa y/o en las partículas basadas en sílice. Las partículas en sílice convenientes de este tipo incluyen sílice modificada con aluminio coloidal y silicatos de aluminio. Mezclas de estas partículas basadas en sílice convenientes también pueden emplearse. Auxiliares de descarga y retención que comprenden partículas basadas en sílice aniónicas convenientes se describen en las Patentes de los E.U.A. Nos. ft4, 388, 150; 4, 927,49c 4,954,220
4,961,825 4,980,025; 5,127,994; 5,176,891 5,368,833 5,447, 604 5,470,435; 5,543,014; 5,571,494 5,573,674 5,584,966 5,603,805; 5,688,482; y 5,707,493, que aquí se incorporan por referencia. Partículas basadas en sílices aniónicas convenientemente tienen un tamaño de partículas promedio inferior a aproximadamente 50 nm, de preferencia inferior a 20 nm y más preferiblemente en el rango de 1 a aproximadamente 10 nm.^Como es convencional en la química
de sílice, el tamaño '-He partículas se refiere al tamaño promedio de las partículas primarias, que puedan estar agregadas o no agregadas. El área superficial específica de las partículas basadas en sílice convenientemente sobre 50 m2/g y de preferencia sobre 100 m2/g. En general, el área superficial específica puede ser hasta aproximadamente 1700 m2/g y de preferencia hasta 1000 m2/g. El área superficial específica puede medirse mediante titulación con NaOH en forma conocida, por ejemplo como se describe por Sears en Analyt_%al Chemistry (Química Analítica) 28(1956) :12, 1981-1983 y en la Patente de los E.U.A. No. 5,176,891. El área determinada de esta manera representa el área superficial específica promedio de las partículas.
En una modalidad preferida de la invención, las partículas inorgánicas aniónicas son partículas basadas en sílice que tienen un área superficial específica en el rango de 50 a 1000 pí/g, de preferencia de 100 a 950 m2/g. Soles de partículas basadas en sílice de estos tipos también abarcan soles**modificados como soles basados en sílice que contienen aluminio y los soles basados en sílice que contienen boro. De preferencia, las partículas basadas en sílice están presentes en un sol que tiene un valor S en el rango de 8 a 45%, de preferencia 10 a 30%, que contienen partículas basadas en sílice con un área superficial específica en el rango de 300 a 1000 m2/g, convenientemente
de 500 a 950 m2/g, y de preferencia de 750 a 950 m2/g, estos soles pueden modificarse con aluminio y/o boro como se mencionó anteriormente Por ejemplo, las partículas pueden modificarse superficialmente con aluminio a un grado de 2 a 25% de substitución de átomos de silicio El valor S puede medirse y calcularse como se describe por 11er & Dalton en J Phys Chem 60(1956), 955-957 El valor S indica el grado de formación de agregados o microgel y un menor valor S es indicativo de un grado superior de agregación Todavía en otra modalidad preferida de la invención, las partículas basadas en sílice se eligen de ácido polisilícico y ?ácido polisilícico modificado que tiene una elevada área superficial específica, convenientemente sobre aproximadamente 1000 m2/g El área superficial específica puede estar en el rango de 1000 a 1700 m2/g y de preferencia de 1050 a 1600 m2/g Los soles de ácido polisilícico modificado pueden contener otros elementos, por ejemplo aluminio y/o boro, que puede estar presente en la fase acuosa y/o en las patículas basadas en sílice En la técnica, el ácido polisilícico también se refiere como ácido silícico pol mépco, microgel de ácido polisilico, microgel de polisilicato y poli silicato, todos abarcados por el término polisilícico aquí empleado Compuestos que contienen aluminio de este tipo componente
también son referidos como polialumimo silicato y microgel de polialumimo silicato, ambos abarcados por los términos sílice modificada con aluminio coloidal y silicato de aluminio empleado aquí Arcillas del tipo esmectita que pueden emplearse en el proceso de la invención se conocen en la técnica e incluyen materiales <8e origen natural, sintéticos y tratados químicamente Ejemplos de arcillas de esmectita convenientes incluyen montmorillonita/bentomta, hectorita, beidelita nontromta y saponita, de preferencia bentonita y especialmente la bentonita que después de iniciado de preferencia tiene un área superficial de 400 a 800 m/g Arcillas convenientes se describen en las Patentes de los E U A Nos 4,753,710, 5,071,512, y 5,607,552, que aquí se incorporan por referencia Partículas orgánicas amónicas que pueden emplearse de acuerdo con la invención incluyen polímeros de adición de vmilo amónicos altamente entrelazados, convenientemente polímeros que comprenden un monómero amónico como ácido acrílico, ácido metacrílico y monómeros de adición de vimlo sulfonados o fosfonados, usualmente copolimerizados con monómeros no iónicos como (met) acplamida, alquil (met) acplatos, etc Partículas orgánicas amónicas útiles también incluyen polímeros de condensación amónica, ?or ejemplo soles de ácido melamma
sulfónico. es Polímeros orgánicos catiónicos de bajo peso molecular (a continuación LMW = Low Molecular Weight) que pueden emplearse incluyen aquellos comúnmente referidos y utilizados como atrapadores de basura aniónica (ATC = Anionic Trash Catchers) . Los ATC ' s se conocen en la técnica como agentes de neutralización y/o fijación para substancias anióniqas detrimentales presentes en las materias primas, y su uso en combinación con auxiliares de descarga y retención, a menudo proporciona adicional descarga y/o retención mejorada. El polímero orgánico catiónico LMW puede derivarse de fuentes naturales o sintéticas y de preferencia es un polímero sintético LMW. Polímeros orgánicos convenientes de este tipo incluyen polímeros orgánicos catiónicos altamente cargados LMW, tales como poliaminas, poliamido, aminas, polietileniminas, homo- y co-polímeros; con base en cloruro de dialildimetil amonio, (met) acrilamidas y (met) acrilatos . En relación al peso molecular del poMmero principal, el peso molecular del polímero orgánico catiónico LMW es usualmente menor; convenientemente cuando menos 2,000 y de preferencia al menos 10,000. El limite superior del peso molecular usualmente es aproximadamente 700,000, convenientemente aproximadamente 500,000 y de preferencia aproximadamente 200,000.
Compuestos de aluminio que pueden emplearse de acuerdo con la invención incluyen alumbre, alummatos, cloruro de aluminio, nitrato de aluminio y compuestos de polialumimo, tales como cloruros de polialumimo, sulfatos de polialumimo, compuestos de polialumimo que contienen tanto iones cloruro como sulfato, silicatos-sulfatos de polialumimo y sus mezclas Los compuestos de polialuminio también pueden contener otros amones que iones cloruro, por ejemplo amones de ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácidos orgánicos tales como ácido cítrico y ácido oxálico Los componentes de auxiliares de descarga y retención de acuerdo con la invención pueden agregarse al material en forma cgivencional y en cualquier orden Cuando se utiliza un material en micropartículas amónico, se prefiere el agregar el polisacárido anfotérico o catiónico, substituido con hidrófobo, a la materia prima antes de agregar el material en micropartículas, incluso si el orden opuesto de adición puede emplearse Además se prefiere agregar el polisacápdo antes de una etapa de cizalla, que puede r seleccionarse de bombeo, mezclado, limpieza, etc, y agregar las partículas amónicas después de la etapa de cizaHs Cuando se utiliza un polímero orgánico catiónico LMW y/o un compuesto de aluminio, estos componentes de preferencia se introducen en el material antes de introducir el polisacápdo y el material de micro
partículas amónico, si se emplea En forma alterna, el polímero orgánico catiónico LMW y el polisacárido pueden introducirse al material esencialmente en forma simultánea, ya sea por separado o en mezcla, por ejemplo como se describe en la Patente de los E U A No 5,858,174, que aquí se incorpora por referencia El agente ds resistencia en seco y el o los auxiliares de descarga y retención de acuerdo con la invención se agregan en el material al deshidratarse en cantidades que pueden variar dentro de amplios limites dependiendo entre otros del tipo y número de componentes, tipo de materia prima, contenido de carga, tipo de carga, punto de adición, contenido de sal, etc En general, los componentes se agregan en una cantidad que da mejor resistencia en seco de papel y/o descarga y/o retención que el que se obtiene cuando no se agregan el o los componentes El polisacárido catiónico o anfotérico substituido con hidrófobo, usualmente se agrega en una cantidad de al menos 0 001% a menudo al menos 0 1% en peso con base en la substancia de materias primas secas, y el límite superior usualmente es 10% y convenientemente 2% en peso Cuando se utiliza un material de micro partículas amónico, usualmente se agrega en una cantidad de al menos 0 001% en peso, a menudo al menos 0 005% en peso, con base en la substancia secaedel material, y el límite superior
usualmente es 1.0% en ggso y convenientemente 0.6% en peso. Cuando se utilizan partículas basadas en sílice amónica, la cantidad total agregada convenientemente está en el rango desde 0.005 a 0.5% en peso, calculado como S?02 y con base en substancia Materias primas seca, de preferencia dentro del rango de 0.01 a 0.2% en peso. Cuando se utiliza un polímero orgánico catiónico LMW en el proceso, puede agregarse una cantidad de al menos 0 05%, con base en substancia seca días materias primas a deshidratar Convenientemente, la cantidad está en el rango de 0.07 a 0.5%, de preferencia en el rango de 0 1 a 0.35%. Cuando se utiliza un compuesto de aluminio en el proceso, la cantidad total introducida en las materias primas a deshidratarse depende del tipo de compuesto de aluminio utilizado y de otros efectos deseados de él. Por ejemplo es bien conocido en la técnica el utilizar compuestos de aluminio como precipitantes para agentes de apresto basados en resma de trementina. La cantidad total agregado usualmente es cuando menos 0 05%, calculado como A1203 y basado en la substancia Materias primas seco Convenientemente, la cantidad está en el rango de 0 5 a 3 0%, de preferencia en el rango de 0.1 a 2 0%. El proceso de la invención de preferencia se utiliza en la fabricación de papel a partir de una suspensión que contiene fibras celulósicas y opcionalmente
cargas que tienen alta conductividad Usualmente, la conductividad de las materias primas que se deshidrata en el alambre es cuando menos 0 75 mS/cm, convenientemente al menos 2 0 mS/cm, de prgferencia al menos 3 5 mS/cm Se han observado muy buenos resultados de descarga y retención a niveles de conductividad sobre 5 0 mS/cm e incluso sobre 7 5 mS/cm La conductividad puede medirse por equipo estándar tal como por ejemplo un instrumento WTW LF 539 suministrado por Chpstian Berner Los valores referidos anteriormente se determinan convenientemente al medir la conductividad de la suspensión celulósica que se alimenta en o presente en caja de cabeza de la máquina de papel, o en forma alterna, al medir la conductividad del agua blanca que se obtiene al deshidratar la suspensión Altos niveles de conductividad significan altos contenidos de sales (electrólitos) en donde las diversas sales pueden basarse en cationes mono y di multivalentes como metales alcalinos, por ejemplo Na y K , alcalinos térreos, por ejemplo Ca2 y Mg2 , iones aluminio, por ejemplo Al3+, Al (OH)2 y iones polialumimo, y aniones mono , di y multivalentes como haluros, por ejemplo Cl , sulfatos, por ejemplo SO,2 y HS04 , qarbonatos, por ejemplo C032 y HC03 , silicatos y ácidos orgánicos inferiores La invención es particularmente útil en la fabricación de papel a partir de materias primas que tiene altos contenidos de sales de
cationes di- y multivalentes y usualmente están contenidos al menos 200 ppm, convenientemente al menos 300 ppm y de preferencia cuando menos 400 ppm. Las sales pueden derivarse de fibras celulósicas y rellenos utilizados para formar las materias primas, en particular en molinos integrados en donde una suspensión de fibras acuosas concentradas del molinp de pulpa, normalmente se mezclan con agua para formar una suspensión diluida conveniente para la fabricación de papel en el molino de papel. La sal también puede derivarse de diversos aditivos introducidos en el material a partir de agua fresca suministrada al proceso, o agregarse deliberadamente, etc. Además, el contenido de sales es usualmente superior en procesos en donde se re-circula, extensamente agua blanca, que puede conducir a considerable acumulación de sales en el agua que circula en el proceso .a La presente invención además abarca procesos de producción de papel en donde el agua blanca se re-circula extensamente (recicla) , es decir con un alto grado de cierre de agua blanca, por ejemplo cuando se utilizan de 0 a 30 toneladas de agua fresca por tonelada de papel seco producido, usualmente menos de 20, conveniente menos de 15, de preferencia menqs de 10 y notablemente menos de 5 toneladas de agua fresca por tonelada de papel. La recirculación del agijta blanca obtenida en el proceso
convenientemente compßende mezclar el agua blanca con fibras celulósicas y/u opcionalmente rellenos para formar una suspensión a deshidratar, de preferencia comprende mezclar el agua blanca con una suspensión que contiene fibras celulósicas y opcionalmente rellenos, antes que la suspensión entre al alambre de formación para deshidratación. El agua blanca puede mezclarse con la suspensión antes, entre o después de introducción de los auxiliares de descarga y retención. Puede introducirse agua fresca en el proceso de cualquier etapa; por ejemplo, pueden mezclarse con fibras celulósicas a fin de formar una suspensión, y pueden mezclarse con una suspensión que contiene fibras celulósicas para diluirla a fin de formar la suspensión a deshidratar, antes o después de mezclar las materias primas con agua blanca y antes, entre, simultáneamente con o después de introducción de los componentes auxiliares de descarga y retención, si se emplean, y antes, simultáneamente con o después de introducir el polisacáFido. Adicionales aditivos que son convencionales en producción de papel por supuesto pueden emplearse en combinación con los aditivos de acuerdo con la invención, tal como por ejemplo agentes de refuerzo en seco, agentes de refuerzo en húmedo, agentes de apresto, por ejemplo aquellos basados en resina de trementina, dímeros ceteno y
anhídridos ácido, agentes abrillantadores ópticos, colorantes, etc. La suspensión celulósica o Materias primas también puede contener rellenos o cargas minerales de tipos convencionales tales como por ejemplo caolín, caolín, dióxido de titanio, yeso, talco y carbonatos de calcio naturales y sintéticos tales como greda, mármol molido y carbonato de calcio precipitado. El proceso de esta invención se utiliza para la producción de papel. El término "papel" como se emplea aquí, por supuesto no solo incluye agua y su producción sino también otros productos laminares o tipo trama, tales como por ejemplo cartón y cartulina y su producción. El proceso puede emplearse en la producción de papel a partir de diferentes tipos de suspensiones de fibras que contienen celulosa y las suspensiones convenientemente deberán contener cuando menos 25% y de preferencia cuando menos 50% en peso de estas fibras, con base en las substancias secas. Las suspensiones pueden basarse en fibras a partir de pulpa química pulpas de sulfato, sulfito y organosolv, pulpa mecánica, tal qomo pulpa termomecánica, pulpa quimiotermomecánica, pulpa de refinador, y pulpa de madera molida, tanto de madera dura como de madera suave, y también pueden basarse en fibras recicladas, opcionalmente a partir de pulpas desprendidas de tinta y sus mezclas. La invención es particularmente útil en la fabricación de
papel a partir de suspensiones con base en pulpas que comprenden fibras recicladas y pulpa separada de tinta, y el contenido de fibras celulósicas de este origen puede ser hasta 100%, convenientemente de 20 a 100% La invención además se ilustra en los siguientes
Ejemplos, que sin embargo, no se pretende que limiten la misma Partes y % sa¡>,refíeren a partes por peso y % en peso, respectivamente, a menos que de otra forma se establezca El emplo 1 Polisacápdos catiomzados se prepararon al reaccionar almidón de papa nativo con un agente cuaternizante, de acuerdo con el procedimiento general descrito en la solicitud de patente europea No 189 935 Los agentes cuatermzantes están comercialmente disponibles de por ejemplo Degussaa o se prepararon de acuerdo con el procedimiento general descrito en la patente de los E U A No 5,463,127 Los almidones se disolvieron en agua y utilizaron como soluciones acuosas al 0 5% Los polisacáridos de acuerdo con la invención, Pl a P3, y polisacáridos pretendidos para propósitos de comparación, Ref 1 y Ref 2, se prepararon a partir de los siguientes materiales de partida Pl Almidón catiomzado que se obtiene al cuatermzar almidón de papa nativo con cloruro de 3-cloro-2-
hidroxipropi¿ dimetil bencil amonio al 0.8% de N.
P2 : Almidón cationizado que se obtiene por cuaternización de almidón de papa nativo con cloruro de 3-cloro-2-hidroxipropil dimetil bencil amonio a 1.3% de N. P3 : Almidón cationizado que se obtiene por cuaternización de almidón de papa nativo con cloruro de.3-cloro-2-hidroxipropil dimetil octil amonio a 0.9% de N. Ref. 1: Almidón cationizado que se obtiene por cuaternización almidón de papa nativo con cloruro de 3-cloro-2-hidroxipropil trimetil amonio a 0.8% de N. Ref. 2: Almidón cationizado que se obtiene por cuaternización de almidón de papa nativo con cloruro de 2 , 3-epoxipropil trimetil amonio a 1.3% de N. Ejemplo 2 Desempeño des descarga se evalúa mediante una Analizador de Descarga Dinámica (DDA = Dynamic Drainage
Analyser) , disponible de Akribi, Suecia, que mide el tiempo de descarga de un volumen determinado de materias primas a través de un alambre cuando se retira un tapón y aplicar vacío a ese lado del alambre opuesto al lado en el que está presente materias primas. Retención de primer paso se
evaluó al medir, con un nefelómetro, la turbidez del filtrado, el agua blanca que se obtiene al descargar la materia prima La materia peima utilizada se basa en 56% en peso de pulpa TMP/SGW blanqueada con peróxido (80/20) , 14% en peso de pulpa al sulfato de pino/abedul blanqueado (60/40) refinado a 200° CSF y 30% en peso de arcilla de china A Materias primas se agregan 40 g/1 de una fracción coloidal, agua de blanqueo de un molino SC, filtrado a través de un tamiz de 5 µm y concentra con un filtro de UF, corte de 200,000 El volumen de materias primas fue 800 ml, y pH de aproximadamente 7 Se agregó cloruro de calcio a la materia prima para ajßstar la conductividad a 5 0 mS/cm (Pruebas Nos 1-3) y 7 5 mS/cm (Pruebas Nos 4-6) Las materias primas se agita en un tarro con separación a una velocidad de 1500 rpm a través de la prueba y se realizaron adiciones como sigue i) agregar polímero catiónico a materias primas seguido por agitación por 30 segundos, n) agregar partículas inorgánicas amónicos a la materia prima seguido por agitación por 15 segundos, m) descargar el material mientras que se registra automáticameraSe el tiempo de descarga Los polisacáridos empleados en la serie de pruebas fueron Pl y Ref 1 de acuerdo con el Ejemplo 1 Las partículas inorgánicas amónicas empleadas fueron
partículas basadas en sílice del tipo descrito en la Patente de los E.U.A. No. 5,368,833. El sol tuvo un valor S de aproximadamente 25% y contiene partículas de sílice con un área superficial específica de aproximadamente 900 m2/g que es modificada superficialmente con aluminio a un grado de 5%. La Tabla 1 muestra el efecto de deshidratación y retención en diversas dosis de almidón cationizado, calculado como almidón seco en el sistema de materia prima seca, y partículas basadas en sílice, calculadas como Si02 y basadas en el sistema de materia prima seca. Tabla 1
Ejemplo 3 En esta serie de pruebas, el desempeño de deshidratación y retención se valora de acuerdo con el procedimiento descrito en el Ejemplo 2. La materia prima (furnish) fue igual que la empleada en el Ejemplo 2. El volumen de materias primas fue 800 ml, y el pH de aproximadamente 7. Se agrega cloruro de calcio a ^ -os ingredientes para ajustar la conductividad a 1.5 mS/cm (Pruebas 1-3); 3.5 mS/cm (Pruebas 4-5); y 5.0 mS/cm (Pruebas 6-7). Los polisacáridos empleados en esta serie de pruebas fueron P2 y Ref. 2 de acuerdo con el Ejemplo 1. Las partículas inorgánicas aniónicas de acuerdo con el Ejemplo 2 se emplearon similarmente en esta serie de
pruebas . La Tabla 2; muestra el efecto de deshidratación a diversas dosis de auxiliares de descarga y retención, calculadas como almidóaa seco y Si02 en sistema de materia prima seca. Tabla 2
Ejemplo 4 En esta serie de pruebas, el desempeño de deshidratación se valora de acuerdo con el procedimiento descrito en el Ejemplo 2, excepto porque los auxiliares de descarga y retencióní_ también comprenden una poliamina catiónica de bajo peso molecular; ATC. La poliamina se agrega a la materia prima seguido por agitación por 30 segundos antes de adición de polisacárido cationizado y
luego partículas inorgánicas aniónicas. La materia prima empleada se basa en pulpa separada de tinta al 70%, 15% en peso de pulpa TMP/SGW blanqueada con peróxido (80/20) y 15% en peso de pulpa de sulfato de pino/abedul blanqueada (60/40) refinada a 200°CSF. El volumen de materia prima fue 800 ml y el pH aproximadamente 7. Se ¡¡agregó cloruro de calcio al material para ajustar la conductividad a 1.0 mS/cm (Prueba No.l), 2.0 mS/cm (Prueba No. 2), .0 mS/cm (Pruebas Nos. 3-4) y 7.5 mS/cm (Prueba No. 5). Los polisacáridos empleados para la serie de pruebas fueron Pl, P2, Ref. 1 y Ref. 2 de acuerdo con el Ejemplo 1. Las partículas inorgánicas aniónicas de acuerdo con el Ejemplo 2 fueron empleadas de manera semejante La Tabla 3 muestra el efecto de deshidratación en diversas dosis de auxiliares de descarga y retención, que se calculan como poliamida seca, almidón y Si02 en el sistema de materia prima seca.
i? Tabla 3
Ejemplo 5 El desempeño de resistencia en seco se evalúa con un formador de hojas dinámico (Formette Dynamique) , suministrado por Fibertech AB, Suecia, y un Probador de Resistencia a la Tracción suministrado por Lorentzen & Wettre, Suecia. El efecto de deshidratación se evalúa de acuerdo con el procedimiento descrito en el Ejemplo 4. La materia prima de acuerdo con el Ejemplo 2 se empleó. La consistencia del material fue 0.3%. La conductividad del material se ajustó por adición de cloruro de calcio. Aditivos y el orden de adición de acuerdo con el Ejemplo 4 se emplearon en esta serie de pruebas. La poliamina se agrega en una cantidad de 3 kg/ton, que se calcula como poliamina seca en el sistema de materia prima
seca. Las partículas basadas en sílice se agregaron en una cantidad de 3 kg/ton, calculadas como Si02 y basadas en el sistema de materia prima seca. Hojas de pagel se formaron en el Formador de Hojas Dinámico al agregar los productos químicos a la materia prima en el recipiente de mezclado, bombear el material a través de una boquilla de recorrido en el tambor rotatorio sobre la película de agua por encima del alambre, descargar el material para formar una hoja, prensar y secar la hoja. Las hojas se cortaron en tiras que se evaluaron en el probador de resistencia a la tracción. El valor medio cuadrático del índice de resistencia a la tracción de la máquina y la dirección transversal de las hojas de papel se calcularon y compararon. La Tabla 4 muestra el tiempo de deshidratación y la resistencia a la tracción de las hojas que se obtienen en diversas dosis de almidón, calculado como almidón seco en el sistema de materia prima seca.
Tabla 4
Claims (18)
- REIVINDICACIONES 1. - Un procedimiento para la producción de papel a partir de una suspensión que contiene fibras celulósicas y opcionalmente cargas o rellenos, que comprende agregar a la suspensión un auxiliar de descarga y retención, que comprende un polisacárido catiónico o anfotérico, formar y deshidratar la suspensión en un alambre, caracterizado porque el polisacárido tiene un grupo hidrofóbico que comprende un grupo aromático.
- 2.- Procedipftento para la producción de papel a partir de una suspensión que contiene fibras celulósicas y opcionalmente cargas o rellenos, que comprende agregar a la suspensión un auxiliar de descarga y retención, que comprende un polisacárido catiónico o anfotérico, y un componente seleccionado de materiales de micropartículas aniónicos, polímeros de adición de vinilo aniónicos solubles en agua y sus combinaciones, formar y deshidratar la suspensión en un alambre, caracterizado porque el polisacárido tiene un grupo hidrofóbico que comprende un grupo aromático o el polisacárido tiene la formula general (I) : , (i) R2)„ en donde P es un residuo de un polisacárido; A es un grupo que conecta N al residuo polisacárido; Rj y R2 cada uno son H o alquilo con 1 a 3 átomos de carbono; R3 es un grupo hidrocarburo hidrofóbigo que contiene cuando menos 2 átomos de carbono; n es un entero de aproximadamente 2 a aproximadamente 300,000, o en forma alterna, R1# R2 y R3 junto con N forman un grupo aromático que contiene de 5 a 12 átomos de carbono; y X" es un contra ion aniónico.
- 3. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el grupo hidrofóbico comprende un grupo aromático.
- 4. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, 2 as 3, caracterizado porque el grupo hidrofóbico es un grupo bencilo.
- 5. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el grupo hidrofóbico comprende un grupo alquilo.
- 6. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el grupo hidrofóbico es butilo, pentilo, ,hexilo, octilo o decilo.
- 7. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de lasa reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el grupo hidrofóbico contiene de 4 a 14 átomos de carbono.
- 8. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el grupo hidrofóbico contiene de 6 a 12 átomos de carbono.
- 9. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el polisacárido se elige de almidones y gomas guar . ti
- 10. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el polisacárido contiene uno o más grupos aniónicos.
- 11. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el polisacárido se agrega en una cantidad de al menos 0.1% en peso con base en la substancia de materia prima seca.ft
- 12. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el auxiliar de descarga y retención comprende un material en micropartículas aniónico.
- 13. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el material de micropartículas aniónico se elige de partículas basadas en sílice o bentonita.
- 14. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 12 o 13 ¡ß caracterizado porque el material en micropartículas aniónico se elige de partículas basadas en sílice que tienen un área superficial específica sobre 50m2/g.
- 15. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el auxiliar de descarga y retención además comprende un, polímero orgánico catiónico de bajo peso molecular.
- 16. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la suspensión comprende fibras celulósicas recicladas.
- 17. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la suspensión comprende pulpa separada de tinta. ,
- 18. Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las* reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la suspensión que se deshidrata en el alambre tiene una conductividad de al menos 0.75 mS/cm.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| EP98850067 | 1998-04-27 | ||
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