MXPA02001298A - Metodo para incrementar la retencion y el desgote en la fabricacion de papel usando polimeros de dispersion anionca o no ionica, solubles en agua, de elevado peso molecular. - Google Patents

Abstract

Esta invencion se dirige a un metodo para incrementar la retencion y desgote en una pasta papelera para fabricacion de papel que comprende adicionar a la pasta papelera una cantidad floculante efectiva de un polimero anionico o no ionico, soluble en agua, de elevado peso molecular.

Description

MÉTODO PARA INCREMENTAR LA RETENCIÓN Y EL DESGOTE EN LA FABRICACIÓN DE PAPEL USANDO • POLÍMEROS DE DISPERSIÓN ANIONICA O NO IÓNICA, SOLUBLES EN AGUA, DE ELEVADO PESO MOLECULAR Campo Técnico Esta invención se refiere a un método para incrementar la retención y desgote en la fabricación de papel usando polímeros de dispersión aniónica o no iónica, solubles en agua, de elevado peso molecular.

Antecedentes de la Invención En la fabricación de papel, una pasta papelera para la fabricación de papel está formada en una hoja de papel. La pasta papelera para fabricación de papel es una lechada acuosa de fibra celulósica que tiene un contenido de fibra de aproximadamente 4 por ciento en peso (porcentaje de peso en seco de sólidos en la pasta papelera) o menos, y generalmente alrededor de 1.5% o menos, y frecuentemente por debajo de 1.0% por delante de la máquina de papel, en tanto que la hoja terminada típicamente tiene menos de 6 por ciento en peso de agua. Por consiguiente, los aspectos de deshidratación y retención de la fabricación de papel son extremadamente importantes para la eficiencia y costo de la fabricación.

Ref. No. : 135507 La deshidratación por gravedad es el método preferido de desgote a causa de su costo relativamente bajo. Después del desgote por gravedad más métodos costosos son usados para deshidratar, por ejemplo por vacío, prensado, secado y prensado del manto de fieltro, evaporación y semejantes. En la práctica real una combinación de tales métodos se emplea en la deshidratación, o secado, de la hoja hasta el contenido de agua deseado. Puesto que el desgote por gravedad es tanto el primer método de deshidratación empleado como el menos costoso, una mejora en la eficiencia de este proceso de desgote disminuirá la cantidad de agua requerida para que sea removida por otros métodos y por consiguiente mejora la eficiencia total de deshidratación y reduce el costo de éste. Otro aspecto de la fabricación de papel que es extremadamente importante para la eficiencia y costo, es la retención de componentes de pasta papelera en y dentro de la estera de fibra. La pasta papelera para fabricación de papel representa un sistema que contiene cantidades significantes de pequeñas partículas estabilizadas por fuerzas coloidales. La pasta papelera para fabricación de papel generalmente contiene, además de fibras celulósicas, partículas que varían en tamaño desde aproximadamente 5 a en forma aproximada 1000 nm que consiste de, por ejemplo, partículas finas celulósicas, rellenadores minerales (empleados para incrementar la opacidad, brillantez y otras características del papel) y otras partículas pequeñas que generalmente, sin la inclusión de uno o más adyuvantes de retención, podría pasar en la porción significante a través de los espacios (poros) entre la estera formada por las fibras celulósicas en la máquina para fabricar papel. La mayor retención de partículas finas, rellenadores, y otros componentes de la pasta papelera, permite, para un grado de papel dado, una reducción en el contenido de fibra celulósica de tal papel. Cuando se emplean pulpas de calidad inferior para reducir los costos de fabricación de papel, el aspecto de retención de la fabricación de papel llega a ser más importante a causa de que el contenido de partículas finas de tales pulpas de baja calidad es generalmente mayor. La mayor retención también disminuye la cantidad de tales substancias perdidas para el agua de vertido y por consiguiente reduce la cantidad de costos de material, el costo de productos residuales y los efectos ambientales adversos de los mismos. Es generalmente deseable reducir la cantidad de material empleado en un proceso de fabricación de papel para un propósito dado, sin disminuir el resultado buscado. Tales reducciones de complemento pueden realizar tanto un ahorro de costo de material como beneficios de manipulación y procesamiento. Otra característica importante de un proceso para fabricación de papel dado es la formación de la hoja de papel producida. La formación se puede determinar por la variación en transmisión de luz dentro de una hoja de papel, y una alta variación es indicativa de formación pobre. Cuando se incrementa la retención a un alto nivel, por ejemplo, un nivel de retención de 80 ó 90%, el parámetro de formación generalmente se declina. Varios aditivos químicos se han utilizado en un intento por incrementar la velocidad a la cual se drena el agua de la hoja formada, y para incrementar la cantidad de partículas finas y rellenadores retenidos en la hoja. El uso de polímeros solubles en agua de alto peso molecular es una mejora significante en la fabricación de papel. Estos polímeros de elevado peso molecular actúan como floculantes, que forman grumos grandes los cuales se depositan en la hoja. Los mismos también ayudan en la deshidratación de la hoja. Para que sea efectivo, los programas de desgote y retención de polímeros duales y únicos, convencionales, requieren la incorporación de un componente de muy alto peso molecular como parte del programa. En estos programas convencionales, se adiciona el componente de peso molecular elevado después de un punto de corte elevado en el sistema de flujo de la materia prima que se conduce hasta la caja de cabeza de la máquina para papel. Esto es necesario puesto que los grumos están formados principalmente por un mecanismo de derivación y su interrupción es un proceso en gran parte irreversible. Por esta razón, la mayoría del funcionamiento de retención y desgote de un floculante se pierde por la alimentación antes de un punto de alto corte. Para su perjuicio, la alimentación de polímeros de elevado peso molecular después del punto de alto corte frecuentemente conduce a los problemas de formación. Los requerimientos de alimentación de los polímeros y copolímeros de elevado peso molecular los cuales proporcionan la retención mejorada, con frecuencia conducen a un compromiso entre la retención y la formación. Aunque exitosos, los programas de floculantes de elevado peso molecular se mejoran por la adición de las así llamadas "micropartículas" inorgánicas. Un programa empleado para proporcionar una combinación mejorada de retención y deshidratación se describe en las Patentes Norteamericanas Nos. 4,753,710 y 4,913,775 incorporadas aquí como referencia, en la cual se adiciona un polímero catiónico lineal de _ü_x -^J- --->...-..- .. J-.--... -elevado peso molecular a la suspensión para fabricación de papel celulósico acuoso antes de que se aplique el corte a la suspensión, seguido por la adición de bentonita después de la aplicación de corte. El corte generalmente se proporciona por una o más de las etapas de limpieza, mezclado y bombeado del proceso de fabricación de papel, y el corte descompone los grumos grandes formados por el polímero de peso molecular elevado en microgrumos. Además la aglomeración luego se asegura con la adición de partículas de arcilla de bentonita. Aunque, como se describió anteriormente, la micropartícula típicamente se adicionan a la pasta papelera después del floculante y después de al menos una zona de corte, el efecto de micropartícula también se puede observar si la micropartícula se adiciona antes del floculante y la zona de corte (Patente Norteamericana No. 4,305,781). Otro programa en donde se inyecta un aditivo previo al floculante es el así llamado tratamiento "intensificador/floculante" . Los programas intensificadores están comprendidos de la adición de un intensificador, tal como resina de fenolformaldehído, a la pasta papelera, seguido por la adición de un floculante no iónico de elevado peso molecular, tal como óxido de polietileno (Patente .__u_*_.*______..~ . „_<*__-..__ *_- *. ¿,.a_,~~.. ^.-^-—- «^..^A.,,». ^_.__l_Í?_^____i..______li?.Á..

Norteamericana No. 4,070,236). En tales sistemas, el intensificador mejora el funcionamiento del floculante. En un programa de ayuda de retención y desgote de polímero/micropartículas, único, un floculante, típicamente 5 un polímero catiónico, es el único material polimérico adicionado junto con la micropartícula. Otro método para intensificar la floculación de rellenadores minerales, partículas finas celulósicas, y otros componentes de pasta papelera en la estera de fibra usando una micropartícula, 10 está en combinación con un programa de polímero dual el cual usa, además de la micropartícula, un sistema coagulante y floculante. En un sistema se adiciona primero un coagulante, por ejemplo un almidón catiónico o polímero catiónico sintético de bajo peso molecular. El coagulante también puede 15 ser un coagulante inorgánico tal como cloruros de polialuminio o alumbre. Esta adición puede realizarse en uno o varios puntos dentro del sistema para preparar la pasta papelera, que incluye pero sin limitarse al sistema de agua de vertido de materia prima gruesa, o materia prima delgada 20 de una máquina. Este coagulante generalmente reduce las cargas de superficie negativa presentes en las partículas en la pasta papelera, tal como rellenadores minerales y partículas finas celulósicas, y por lo tanto logra un grado ÍSKSS. de aglomeración de tales partículas. Sin embargo, en la presencia de otras especies aniónicas perjudiciales, el coagulante sirve para neutralizar las especies de interferencia que permiten la agregación con la adición subsecuente de un floculante. Un floculante generalmente es un polímero sintético de elevado peso molecular el cual deriva las partículas y/o aglomerados, de una superficie a otra, que deriva las partículas en aglomerados más grandes. La presencia de grandes aglomerados en la pasta papelera, tal como la estera de fibra de la hoja de papel que es formada, incrementa la retención. Los aglomerados se filtran del agua en la trama de fibra, mientras que las partículas no aglomeradas podrían pasar, a una gran extensión, a través de una trama papelera. En tal programa el orden de adición de la micropartícula y floculante se puede invertir exitosamente. Sin embargo, continuamente existe la necesidad por desarrollar nuevos adyuvantes de retención para incrementar la eficiencia de la fabricación de pulpa o papel. La Patente Norteamericana No. 5,605,970 comúnmente asignada, describe un proceso para preparar ciertas dispersiones poliméricas aniónicas de elevado peso molecular. La Patente Norteamericana No. 5,837,776 comúnmente asignada, describe ciertos floculantes aniónicos de elevado peso * Pis?S** _.__..___já _ *__,- s1-lí^ftf.t -fr molecular y un proceso para su preparación. Un proceso para la producción de una dispersión polimérica soluble en agua en la presencia de un dispersante, en donde el dispersante puede ser un ácido poli (2-acrilamido-2-metil propan sulfónico (AMPS) ) o un copolímero que tiene 30 o más por ciento en mol de AMPS se describe en EP 0 183 466.

Breve Descripción de la Invención Esta invención está dirigida a un método para incrementar la retención y desgote en una pasta papelera para fabricar papel que comprende adicionar a la pasta papelera una cantidad floculante efectiva de un polímero de dispersión soluble en agua de elevado peso molecular en donde el polímero de dispersión tiene una viscosidad de Brookfield volumétrica desde aproximadamente 10 a en forma aproximada 25,000 cps a 25°C y comprende desde aproximadamente 5 a en forma aproximada 50 por ciento en peso de un polímero soluble en agua preparado por la polimerización bajo condiciones de formación de radicales libres en una solución acuosa de una sal soluble en agua en la presencia de un estabilizador: i. 0-100 por ciento en mol de al menos un monómero aniónico, y, ii. 100-0 por ciento en mol de al menos un monómero vinílico no iónico; en donde el estabilizador es un polímero soluble en agua aniónico que tiene una viscosidad intrínseca en NaN03 1M desde aproximadamente 0.1-10 dl/g y comprende desde aproximadamente 0.1 a en forma aproximada 5 por ciento en peso basado en el peso total de la dispersión, y la sal soluble en agua se selecciona a partir del grupo que consiste de amonio, haluros de metal alcalino y metal alcalinotérreo, sulfatos, y fosfatos y comprende desde aproximadamente 5 a en forma aproximada 40 por ciento en peso basado en el peso de la dispersión.

Descripción Detallada de la Invención "Monómero" significa un compuesto polimerizable alílico, vinílico o acrílico. "Monómero aniónico" significa un monómero como se define aquí el cual posee una carga negativa de red. Los monómeros aniónicos representativos incluyen ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propansulfónico, ácido acrilamidometilbutanoico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacónico, ácido vinil sulfónico, ácido estiren sulfónico, ácido vinil fosfónico, ácido alil sulfónico, ácido alil fosfónico, acrilamida sulfometilada, acrilamida fosfonometilada y metal alcalino soluble en agua, metal alcalinotérreo, y sales de amonio de los mismos. La elección del monómero ani ónico se basa en varios factores incluyendo la capacidad del monómero para polimerizar con el comonómero deseado, el uso del polímero producido, y costo. Un monómero aniónico preferido es el ácido acrílico. En ciertos casos, puede ser posible modificar químicamente un componente de monómero no iónico contenido en el polímero de dispersión de la invención después de la polimerización para obtener un grupo funcional aniónico, por ejemplo, la modificación de una unidad mer de acrilamida incorporada al sulfonato o fosfonato correspondientes. "Monómero no iónico" significa un monómero como se define aquí el cual es eléctricamente neutral. Los monómeros no iónicos representativos incluyen acrilamida, metacrilamida, N-metilacrilamida, N-isopropilacrilamida , N-t- butil acrilamida, ?/-metilolacrilamida, N, N- dimetil (met ) acrilamida, _V-isopropil (met ) acrilamida, N-(2- hidroxipropil) metacrilamida, ?J-metilolacrilamida, N- vinilformamida, N-vinilacetamida , N-vinil-N-metilacetamida , poli (etilenglicol) (met ) acrilato, poli (etilenglicol) monometil éter mono (met) acrilato, ?7-vinil-2-pirrolidona, glicerol mono ( (met) acrilato) , 2-hidroxietil (met ) acrilato, vinil metilsulfona, acetato de vinilo, y semejantes. Los monómeros no iónicos preferidos incluyen acrilamida, metacrilamida, N-isopropilacrilamida , N-t-butil acrilamida, y N-metilolacrilamida . Los monómeros no iónicos más preferidos incluyen acrilamida y metacrilamida. La acrilamida es todavía más preferida. RSV significa Viscosidad Específica Reducida. La Viscosidad Específica Reducida es una indicación de la longitud de cadena polimérica y peso molecular promedio. La longitud de cadena polímerica y el peso molecular promedio son indicativos de la extensión de polimerización durante la producción. La RSV se mide a una concentración de polímeros y temperatura dada y se calcula como sigue: RSV= [(?/?0)-l] ? = viscosidad de la solución polimérica ?s = viscosidad del solvente a la misma temperatura c = concentración de polímero en la solución. ..... . __^____^,?i... ,_ ^__- .-.i." - *-- -"*-* - '? £ ****-—**-««- .****-* -JAI i En esta solicitud de patente, las unidades de concentración "c" son (gramos/100 ml o g/decilitro) . Por lo tanto, las unidades de RSV son dl/g. En esta solicitud de patente, para medir RSV, el solvente usado es solución de nitrato de sodio 1.0 Molar. La concentración polimérica en este solvente es 0.045 g/dl. La RSV se mide a 30°C. Las viscosidades ? y ?0 se midieron usando un viscómetro de dilución semimicro de Cannon Ubbelohde, tamaño 75. El viscómetro está montado en una posición perfectamente vertical en un baño de temperatura constante ajustado a 30 + 0.02°C. El inherente error en el cálculo de RSV es aproximadamente 2 dl/gramos. Cuando dos polímeros de la misma composición tienen RSV' s similares medidas bajo condiciones idénticas esto es una indicación de que los mismos tienen pesos moleculares similares. IV significa viscosidad intrínseca, la cual es RSV cuando el límite de concentración de polímero es cero. "Polímero de emulsión inversa" y "polímero de látex" significan una emulsión de polímero de agua en aceite de autoinversión que comprende un polímero de conformidad con esta invención, en la fase acuosa, un aceite de hidrocarburo para la fase aceitosa, un agente emulsionante de agua en aceite y un tensioactivo de inversión. Los polímeros de »»-¿ ,w.w«a-t..¿.-¡t* J-—, 8¿ -_*,4-ifa-fc-. ____ emulsión invertida son hidrocarburos continuos con los polímeros solubles en agua dispersados como partículas dimensionadas en mieras dentro de la matriz de hidrocarburo. Los polímeros de emulsión inversa son entonces "invertidos" o activados para el uso por la liberación del polímero a partir de las partículas que usan corte, dilución, y generalmente, otro tensioactivo. Los polímeros de emulsión inversa se preparan al disolver los monómeros requeridos en la fase acuosa, disolver el agente emulsionante en la fase aceitosa, emulsificar la fase acuosa en la fase aceitosa para preparar una emulsión de agua en aceite, homogeneizar la emulsión de agua en aceite, polimerizar los monómeros disueltos en la fase acuosa de la emulsión de agua en aceite para obtener el polímero y luego adicionar el tensioactivo de autoinversión para obtener la emulsión de agua en aceite de autoinversión a agua en aceite. "Polímero de dispersión" significa un polímero soluble en agua dispersado en una fase continua acuosa que contiene una o más sales inorgánicas. En el proceso de polimerización por dispersión, el monómero y el iniciador son ambos solubles en el medio de polimerización, pero el medio es un solvente pobre para el polímero resultante. Por consiguiente, la mezcla de reacción es homogénea al comienzo, y la polimerización se inicia en una solución homogénea. Dependiendo de la solvencia del medio para los oligómeros o macroradicales y macromoléculas resultantes, la separación de fase ocurre en una etapa más temprana. Esto conduce a la nucleación y la formación de partículas primarias llamadas "precursores" y los precursores se estabilizan coloidalmente por la adsorción de estabilizadores. Se cree que las partículas se hinchan por el medio de polimerización y/o el monómero, que conduce a la formación de partículas esféricas que tienen un tamaño en la región de -0.1-10.0 mieras. "Polímero de dispersión aniónica" significa un polímero de dispersión como se define aquí el cual posee una carga negativa de red. "Polímero de dispersión no iónica" significa un polímero de dispersión como se define aquí el cual es eléctricamente natural. En cualquier polimerización de dispersión, las variables que son usualmente controladas son las concentraciones del estabilizador, el monómero y el iniciador, solvencia del medio de dispersión, y la temperatura de reacción. Se ha encontrado que estas variables pueden tener un efecto significante en el tamaño de partícula, el peso molecular de las partículas de polímero finales, y la cinética del proceso de polimerización. Las partículas producidas por la polimerización por dispersión en la ausencia de cualquier estabilizador no son suficientemente estables y pueden coagularse después de su formación. La adición de un pequeño porcentaje de un estabilizador adecuado a la mezcla de polimerización produce partículas de dispersión estables. La estabilización de partículas en la polimerización por dispersión usualmente es referida como "estabilización estérica". Los buenas estabilizadores para la polimerización por dispersión son compuestos de polímeros u oligómeros con baja solubilidad en el medio de polimerización y afinidad moderada para las partículas de polímeros. Cuando se incrementa la concentración del estabilizador, el tamaño de partículas disminuye, lo cual implica que el número de núcleos formados se incrementa con el incremento de la concentración del estabilizador. La teoría de nucleación de coagulación interpreta muy bien la dependencia observada del tamaño de partícula en la concentración del estabilizador, puesto que cuanto mayor es la concentración del estabilizador adsorbido tanto menor será el paso de coagulación. Esto resulta en más precursores que llegan a ser partículas maduras, reduciendo así el tamaño de partículas producido. Cuando la solvencia del medio de dispersión se incrementa, (a) los oligómeros crecerán a un PM mayor antes de que los mismos lleguen a núcleos precursores, (b) el anclaje de la porción de estabilizador probablemente se reducirá y (c) el tamaño de partícula se incrementará. Cuando la concentración del iniciador se incrementa, se ha observado que el tamaño de partícula fina se incrementa. En cuanto para la cinética, se reporta que cuando el medio de dispersión no es un solvente para el polímero que está formado, entonces el lugar de polimerización está ampliamente dentro de las partículas de crecimiento y el sistema sigue la cinética de polimerización volumétrica, n (la longitud de cadena cinética) = Rp/Rt, en donde Rp es la velocidad de propagación y Rt es la velocidad de terminación. Cuando la solvencia del medio de dispersión para la partícula polimérica de crecimiento se incrementa, el crecimiento del polímero procede en la solución. Los radicales poliméricos que se forman en la solución son capturados entonces por partículas de crecimiento. En consecuencia, el lugar del proceso de polimerización de partículas cambia y existe un cambio concomitante en la cinética de polimerización.

Los polímeros de dispersión de la presente invención contienen desde aproximadamente 0.1 a en forma aproximada 5 por ciento en peso basado en el peso total de la dispersión de un estabilizador. Los estabilizadores cuando se usan aquí incluyen polímeros solubles en agua aniónicamente cargados que tienen un peso molecular desde aproximadamente 100,000 a en forma aproximada 5,000,000 y en forma preferible desde aproximadamente 1,000,000 a en forma aproximada 3,000,000. El polímero estabilizador debe ser soluble o ligeramente soluble en la solución de sal, y debe ser soluble en agua. Los polímeros estabilizadores generalmente tienen una viscosidad intrínseca en NaN03 1M desde aproximadamente 0.1-10 dl/g, en forma preferible desde aproximadamente 0.5-7.0 dl/g y en forma más preferida desde aproximadamente 2.0-6.0 dl/g a 30°C. Los estabilizadores preferidos son ácido poliacrílico, ácido poli (met ) acrílico, poli (ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propansulfónico) y copolímeros del ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propansulfónico y un comonómero aniónico seleccionado de ácido acrílico y ácido metacrílico. Los polímeros estabilizadores se preparan usando técnicas de polimerización de solución convencionales, se preparan en la forma de emulsión de agua en aceite o se preparan de acuerdo con las técnicas de polimerización por dispersión descritas aquí. La elección de un polímero estabilizador particular se basará en el polímero particular que sea producido, las sales particulares contenidas en la solución de sal, y las otras condiciones de reacción a la cual se somete la dispersión durante la formación del polímero . En forma preferible desde aproximadamente 0.1 a en forma aproximada 5 por ciento en peso, en forma más preferida desde aproximadamente 0.25 a en forma aproximada 1.5 por ciento y todavía más preferible, desde aproximadamente 0.4 a en forma aproximada 1.25 por ciento en peso de estabilizador, basado en el peso de la dispersión total o producto terminado, es utilizado. Las dispersiones de polímeros preparadas en la ausencia del componente estabilizador resulta en lechadas semejantes a pastas que indican que una dispersión estable no se forma. Los productos semejantes a la pasta generalmente espesada dentro de un periodo relativamente corto de tiempo en una masa que podría no ser bombeada o manipulada dentro de las aplicaciones generales en las cuales los polímeros de este tipo son empleados.

El remanente de la dispersión consiste de una solución acuosa que comprende desde aproximadamente 2 a en forma aproximada 40 por ciento en peso basado en el peso total de la dispersión de una sal soluble en agua seleccionada del grupo que consiste de amonio, haluros de metal alcalino y de metal alcalinotérreo, sulfatos, y fosfatos . La sal es importante porque el polímero producido en tal medio acuoso se volverá insoluble en la formación, y la polimerización por consiguiente producirá partículas de polímero solubles en agua cuando se proporcione la agitación adecuada. La selección de la sal particular a ser utilizada es dependiente del polímero particular a ser producido, y el estabilizador a ser empleado. La selección de sal, y la cantidad de sal presente se deberá hacer de modo que el polímero que es producido será insoluble en la solución de sal. Las sales particularmente útiles incluyen una mezcla de sulfato de amonio y sulfato de sodio en tal cantidad para saturar la solución acuosa. En tanto que el sulfato de sodio se puede utilizar solo, se ha encontrado que altera el proceso de precipitación durante la polimerización. Las sales que contienen aniones di- o trivalentes son preferidas a causa de su solubilidad reducida en agua cuando se compara con, por ejemplo, sales de haluro alcalinas, alcalinotérreas o de amonio, aunque las sales de aniones monovalentes se pueden emplear en ciertas circunstancias. El uso de sales que contienen aniones di- o trivalentes generalmente resulta en dispersiones de polímeros que tienen bajos porcentajes de materiales de sal cuando se comparan con sales que contienen aniones monovalentes. La sal particular a ser utilizada se determina preparando una solución saturada de la sal o sales, y determinando la solubilidad del estabilizador deseada y el polímero deseado. En forma preferible es utilizada desde aproximadamente 5 a en forma aproximada 30, en forma más preferida desde aproximadamente 5 a en forma aproximada 25 y todavía en forma más preferida desde aproximadamente 8 a en forma aproximada 20 por ciento en peso basado en el peso de la dispersión de la sal. Cuando se utilizan cantidades mayores de monómeros menos sal será requerida. Además de lo anterior, otros ingredientes se emplearán en la fabricación de dispersiones poliméricas de la presente invención. Estos ingredientes adicionales pueden incluir agentes quelantes designados para remover impurezas metálicas a partir de la interferencia con la actividad del catalizador de radical libre empleado, los agentes de _ --.-.__- .._..____,_.,.^ __. í_~,_.. __..._-_.i______?&^ «*. transferencia de cadena para regular el peso molecular, agentes de nucleación, y materiales codispersantes . Los agentes de nucleación cuando se utilizan generalmente abarcan una pequeña cantidad del mismo polímero a ser producido. Por consiguiente si un polímero que contiene 70 por ciento en mol de ácido acrílico (o sus sales solubles en agua) y 30 por ciento de acrilamida son producidos, se puede utilizar un agente de nucleación o "sembrado" de la misma composición o composición polimérica similar. Generalmente se utiliza hasta aproximadamente 10 por ciento en peso, de forma preferida aproximadamente 0.1 a en forma aproximada 5, en forma más preferida desde aproximadamente 0.5 a en forma aproximada 4 y todavía en forma más preferida desde aproximadamente 0.75 a en forma aproximada 2 por ciento en pese de un agente de nucleación basado en el polímero contenido en la dispersión. Los materiales codispersantes a ser utilizados incluyen dispersantes de las clases que consisten de azúcares solubles en agua, polietilenglicoles que tienen un peso molecular desde aproximadamente 2000 a en forma aproximada 50,000, y otros materiales de tipo alcohol polihídrico. Las aminas y poliaminas que tienen desde 2-12 átomos de carbono también son utilizados frecuentemente como materiales codispersantes, pero, deben ser usados con precaución a causa de que los mismos también pueden actuar como agentes de transferencia de cadena durante la polimerización. La función de un codispersante es actuar como un estabilizador coloidal durante las etapas más tempranas de polimerización. El uso de materiales codispersantes es opcional, y no requiere obtener las dispersiones poliméricas de la invención. Cuando se utiliza, el codispersante está presente a un nivel de hasta aproximadamente 10, en forma preferible desde aproximadamente 0.1-4 y en forma más preferida desde aproximadamente 0.2-2 por ciento en peso basado en la dispersión. La cantidad total de polímero soluble en agua preparado a partir de los monómeros solubles en agua aniónicos y no iónicos en la dispersión puede variar desde aproximadamente 5 a en forma aproximada 50 por ciento en peso del peso total de la dispersión, y de manera preferible desde aproximadamente 10 a en forma aproximada 40 por ciento en peso de la dispersión. En forma más preferible la dispersión contiene desde aproximadamente 15 a en forma aproximada 30 por ciento en peso del polímero preparado a partir de los monómeros solubles en agua no iónicos y aniónicos. Las reacciones de polimerización descritas aquí se h inician por cualquier medio el cual resulta en la generación de un radical libre adecuado. Los radicales térmicamente Í jfeaii^**^*^ derivados, en los cuales las especies de radicales resultan de la disociación homolítica, térmica, de un compuesto azo, peróxido, hidroperóxido y peréster son preferidos. Los iniciadores especialmente preferidos son los compuestos azo que incluyen diclorhidrato de 2, 2' -azobis (2-amidinopropano) , diclorhidrato de 2, 2 ' -azobis [2- (2-imidazolin-2-il) propano] , 2,2'-azobis (isobutironitrilo) (AIBN) , 2, 2' -azobis (2, 4- dimetilvaleronitrilo) (AIVN) , y semejantes. Los monómeros se pueden mezclar conjuntamente con el agua, sal y estabilizador previo a la polimerización, o alternativamente, uno o ambos monómeros se pueden adicionar gradualmente durante la polimerización para obtener la incorporación apropiada de los monómeros en el polímero de dispersión resultante. Las polimerizaciones de esta invención se pueden realizar a temperaturas que varían desde -10°C tan alto como el punto de ebullición de los monómeros empleados. Preferiblemente, la polimerización por dispersión se conduce desde -10°C a en forma aproximada 80°C. En forma más preferida, la polimerización se conduce desde aproximadamente 30°C a en forma aproximada 45°C. Los polímeros de dispersión de esta invención son preparados a un pH desde aproximadamente 3 a en forma aproximada 8. Después de la polimerización el pH de la dispersión se puede ajustar a cualquier valor deseado mientras el polímero permanece insoluble para mantener la naturaleza dispersa. Preferiblemente, la polimerización se conduce bajo atmósfera inerte con suficiente agitación para mantener la dispersión. Los polímeros de dispersión de la presente invención típicamente tienen viscosidades de solución volumétrica de menos de aproximadamente 25,000 cps a 25°C (Brookfield), en forma más preferible menos que 5,000 cps y en forma todavía más preferida menos de aproximadamente 2,000 cps. A estas viscosidades, las dispersiones poliméricas son manipuladas fácilmente en equipo de polimerización convencional . Los polímeros de dispersión de esta invención típicamente tienen pesos moleculares que varían desde aproximadamente 50,000 hasta el límite de solubilidad acuosa del polímero. Preferiblemente, las dispersiones tiene un peso molecular desde aproximadamente 1,000,000 a en forma aproximada 50 millones. En un aspecto preferido de esta invención, el estabilizador tiene una concentración desde aproximadamente 0.25 a en forma aproximada 2 por ciento en peso basado en el peso de la dispersión total y una viscosidad intrínseca en NaN03 1M desde aproximadamente 0.5-7.0 dl/g. En otro aspecto preferido de esta invención, el estabilizador es ácido poliacrílico; poli (ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propansulfónico) ; un copolímero soluble en agua aniónico formado por la polimerización de radicales libres del ácido 2-acrilamido-2-metil-1-propansulfónico con ácido acrílico, en donde el copolímero comprende desde aproximadamente 3 a en forma aproximada 60 por ciento en peso de ácido 2-acrilamido-2-metil-1-propansulfónico y desde aproximadamente 97 a en forma aproximada 40 por ciento en peso de ácido acrílico; o un copolímero soluble en agua aniónico formado por la polimerización de radicales libres del ácido 2-acrilamido-2-metil-1-propansulfónico con ácido metacrílico, en donde el copolímero comprende desde aproximadamente 11 a en forma aproximada 95.5 por ciento en peso del ácido 2-acrilamido-2-metil-1-propansulfónico y desde aproximadamente 89 a en forma aproximada 4.5 por ciento en peso de ácido metacrílico. En un aspecto más preferido de esta invención, el polímero soluble en agua es poli (ácido acrílico/acrilamida) que tiene una relación en peso de 7:93 para el ácido acrílico a acrilamida y el estabilizador es poli (ácido 2-acrilamido-2- µ JJJ_t.i?i-t- -sS^ga-- j^_Sfe_ fe_ metil-1-pro?ansulfónico/ácido acrílico) que tiene una relación en peso de 13:87 de ácido 2-acrilamido-2-metil-l- propansulfónico: ácido acrílico. En otro aspecto más preferido de esta invención, el polímero soluble en agua es poli (ácido acrílico/acrilamida) que tiene una relación en peso de 7:93 para ácido acrílico a acrilamida y el estabilizador es poli (ácido 2-acrilamido-2- metil-1-propansulfónico/ácido acrílico) que tiene una relación en peso de 51:49 para ácido 2-acrilamido-2-metil-l- propansulfónico: ácido metacrílico. En otro aspecto más preferido de esta invención, el polímero soluble en agua es poli (ácido acrílico/acrilamida) que tiene una relación en peso de 30:70 para ácido acrílico a acrilamida y el estabilizador es poli (ácido 2-acrilamido-2- metil-1-propansulfónico/ácido metacrílico) que tiene una relación en peso de 84.7:15.3 para ácido 2-acrilamido-2- metil-1-propansulfónico : ácido metacrílico. En un aspecto más preferido de esta invención, el polímero soluble en agua es poli (ácido acrílico/acrilamida) que tiene una relación en peso de 30:70 para ácido acrílico a acrilamida y el estabilizador es poli (ácido 2-acrilamido-2- metil-1-propansulfónico/ácido metacrílico) que tiene una relación en peso de 90.6:9.4 para ácido 2-acrilamido-2-metil-1-propansulfónico : ácido metacrílico. En otro aspecto más preferido de esta invención, desde aproximadamente 0.02 lbs de polímero/ton a en forma aproximada 20 lbs de polímero/ton, preferiblemente desde aproximadamente 1 lb de polímero/ton a en forma aproximada 15 lbs de polímero/ton y en forma más preferida, desde aproximadamente 1 lb de polímero/ton a aproximadamente 4 lbs de polímero/ton del polímero de dispersión soluble en agua de elevado peso molecular se adiciona a la pasta papelera para la fabricación de papel. "Libras de polímero/ton" significan libras de polímero real por 2000 libras de sólidos presentes en la lechada. La abreviación para libras de polímero real por 2000 libras de sólidos presentes en la lechada es "lbs de polímero/ton" . En otro aspecto más preferido de esta invención, una micropartícula se adiciona a la pulpa. "Micropartículas" significa materiales altamente cargados que mejoran la floculación cuando se usan conjuntamente con macromoléculas naturales y sintéticas. Las mismas constituyen una clase de químicos de retención y desgote definidos principalmente por su tamaño de submicra.

Una estructura tridimensional, una superficie iónica, y un tamaño de submicras son los requerimientos generales para micropartículas efectivas. "Micropartículas" abarca un conjunto amplio de substancias químicas que incluyen microgel de polisilicato, sílices estructurados, alumina coloidal, polímeros, y semejantes. Los programas de micropartículas mejoran el funcionamiento de los programas de retención de corriente y optimizan la humedad de la substancia química final, calidad de papel y eficiencia de la máquina para fabricar papel. Las micropartículas no están diseñadas para ser usadas como un tratamiento solo. Además, las mismas son usadas en combinación con otros aditivos finales de humedad para mejorar la retención y desgote en la máquina para fabricar papel. Las micropartículas comúnmente usadas incluyen: i) copolímeros de ácido acrílico y acrilamida; ii) bentonita y otras arcillas; iii) materiales a base de sílice dispersado; y iv) polímeros condensados de sulfonato de naftaleno/formaldehído .

Los copolímeros de ácido acrílico y acrilamida útiles como micropartículas incluyen: un copolímero representativo de ácido acrílico y acrilamida es Nalco® 8677 PLUS, disponible de Nalco Chemical Company, Naperville, IL, USA. Otros copolímeros de ácido acrílico y acrilamida se describen en la Patente Norteamericana No. 5,098,520, incorporada aquí como referencia. Las bentonitas útiles como la micropartícula para este proceso incluyen: cualquiera de los materiales comercialmente referidos como bentonitas o como arcillas de tipo bentonita, es decir, arcillas aniónicas que aumentan de volumen tales como sepialita, atapulgita y montmorillonita . Además, las bentonitas descritas en la Patente Norteamericana No. 4,305,781 son adecuadas. Una bentonita preferida es una suspensión hidratada de bentonita en polvo en agua. La bentonita en polvo está disponible como Nalbrite™, de Nalco Chemical Company. Los sílices dispersados representativos tienen un tamaño de partícula promedio desde aproximadamente 1 a en forma aproximada 100 nanómetros (nm) , de manera preferible desde aproximadamente 2 a en forma aproximada 25 nm, y en forma más preferida desde aproximadamente 2 a en forma aproximada 15 nm. Este sílice dispersado, puede estar en la forma de ácido silícico, coloida, soles de sílice, sílice humeante, ácido silícico aglomerado, geles de sílice, sílices precipitados, y todos los materiales descritos en la Solicitud de Patente del Tratado de Cooperación de Patentes No. PCT/US98/19339, mientras que el tamaño de partícula o tamaño de partícula final está dentro de los intervalos anteriores. El sílice dispersado en agua con un tamaño de partícula típico de 4 nm está disponible como Nalco® 8671, de Nalco Chemical Company. Otro tipo de sílice dispersado, es un borosilicato en agua; disponible como Nalco® 8692, de Nalco Chemical Company. Los polímeros del condensado de sulfonato de naftaleno/formaldehído, representativos, útiles como micropartículas están disponibles como Nalco® 8678 de Nalco Chemical Company. La cantidad de micropartícula adicionada es desde aproximadamente 0.05 a en forma aproximada 5.0, en forma preferible desde aproximadamente 1.5 a en forma aproximada 4.5 y en forma más preferida desde aproximadamente 2 a en forma aproximada 4.5 libras de micropartícula/ton . "Libras de micropartículas/ton" significa libras de micropartícula real por 2000 libras de sólidos presentes en la lechada. La abreviación para libras de micropartícula real j_t_^_ _J^__B ^¿5a-__ -i-a-_._-^__^__--a-B-t_rr _? ._ _ .a-_^^-^ a_iHltf .»-MÍ por 2000 libras de sólidos presentes en la lechada es "lbs de micropartículas/ton" . La micropartícula se adiciona a la pasta papelera para fabricar papel ya sea antes o después de que el polímero de dispersión se adicione a la pasta papelera. La elección de si adicionar la micropartícula antes o después del polímero se puede hacer por una persona de experiencia ordinaria en la técnica basada en los requerimientos y especificaciones de la pasta papelera para fabricar papel. En otro aspecto preferido de esta invención, se adiciona un coagulante a la pasta papelera previo a la adición del polímero de dispersión aniónica o no iónica. En otro aspecto preferido, el coagulante es un polímero catiónico soluble en agua. En otro aspecto preferido, el polímero catiónico soluble en agua es cloruro de polidialildimetilamonio o epiclorohidrindimetilamina . En otro aspecto preferido, el coagulante se selecciona de cloruros de polialuminio o alumbre. En otro aspecto preferido, el coagulante es un almidón catiónico. Lo anterior se puede entender mejor con referencia a los siguientes ejemplos, los cuales se presentan únicamente jfr_-.. »-..-,- .¡^¡-«s ..__ .-.__.. Ait... . .. . para ilustración. Se pueden hacer cambios en la composición, operación y arreglo de esta invención sin apartarse del concepto y alcance de la invención como se define en las reivindicaciones .

PREPARACIÓN DE ESTABILIZADORES DE COPOLIMEROS AA/AMPS Y MAA/AMPS Ejemplo 1 A un reactor de resina de 1.5 litros equipado con agitador, controlador de la temperatura, y condensador enfriado con agua se adicionan 906.79 g de agua desionizada, 200 g de ácido acrílico, 220.34 g de una solución al 50% de hidróxido de sodio (pH=7.0) y 0.20 g de EDTA. La solución resultante se rocía con 1000 cc/min. de nitrógeno, se calienta a 45°C y se adicionan 1.00 g de una solución al 12% de bisulfito de sodio y 5.00 g de una solución al 10% de diclorhidrato de 2, 2' azobis (N, N' 2-amidinopropano) (V-50, disponible de Wako Chemicals USA, Inc., Richmond, VA, USA). La polimerización comienza en 5 minutos y después de 20 minutos, la solución llega a ser viscosa y la temperatura de la reacción se eleva a 80°C. La reacción se continúa por un total de 16 horas a 78-82°C. El polímero resultante tiene una viscosidad de Brookfield de 60000 cps a 25°C y contiene 15% de un homopolímero de ácido acrílico con una viscosidad intrínseca de 2.08 dl/gm en NaN03 1.0 molar.

Ejemplo 2 A un reactor de resina de 1.5 litros equipado con agitador, controlador de la temperatura, y condensador enfriado con agua se adicionan 910.75 g de agua desionizada, 49.45 g de una solución al 58% de la sal de sodio del ácido 2-acrilam?do-2-metil-l-propansulfónico (AMPS), 171.32 g de ácido acrílico, 187.17 g de una solución al 50% de hidróxido de sodio (pH=7.0) y 0.20 g de EDTA. La solución resultante se rocía con 1000 cc/min. de nitrógeno, se calienta a 45°C y se adicionan 1.00 g de una solución al 25% de bisulfito de sodio y 5.00 g de una solución al 10% de V-50. La polimerización comienza en 5 minutos y después de 15 minutos, la solución llega a ser viscosa y la temperatura de la reacción se eleva a 80°C. La reacción se continúa por un total de 16 horas a 78-82°C. El polímero resultante tuvo una viscosidad de Brookfield de 15100 cps a 25°C y contiene 15% de un copolímero de ácido acrílico/AMPS 87/13 con una viscosidad intrínseca de 1.95 dl/gm en NaN03 1.0 molar.

¡U^¿_M_________ _______j Las propiedades de los estabilizadores de AA, AMPS y AA/AMPS preparados en los Ejemplos 1-8 se resumen en la Tabla 1. Los estabilizadores 3-7 se preparan como se describe en el Ejemplo 2. El estabilizador 8 se prepara como se describe en la Patente Norteamericana No. 5,837,776. Tabla 1 Estabilizadores de Copolímeros de AA y AA/AMPS Ejemplo 9 A un reactor de resina de 1.5 litros equipado con agitador, controlador de la temperatura, y condensador enfriado con agua, se adicionan 945.59 g de agua desionizada, 141.96 g de una solución al 58% de la sal de sodio de ácido 2-acrilamido-2-met?l-l-propansulfón?co (AMPS), 126.18 g de ácido metacrílico al 99%, 114.9 g de una solución al 50% de hidróxido de sodio (pH=7.0) y 0.20 g de EDTA. La solución resultante se rocía con 1000 cc/min. de nitrógeno, se calienta a 45°C y se adicionan 0.50 g de V-50. La polimerización comienza en 15 minutos y después de 60 minutos, la solución llega a ser viscosa y la temperatura de la reacción se eleva a 50°C. La reacción se continúa por un total de 72 horas a 48-52°C. La solución de polímero resultante tiene una viscosidad de Brookfield de 61300 cps a 25°C y contiene 15% de un copolímero de ácido metacrílico/AMPS 62.5/37.5 p/p (80/20 M/M) con una viscosidad intrínseca de 4.26 dl/gm en NaN03 1.0 molar.

Ejemplo 10 A un reactor de resina de 1.5 litros equipado con agitador, controlador de la temperatura, y condensador enfriado con agua, se adicionan 939.21 g de agua desionizada, 191.92 g de una solución al 58% de la sal de sodio de ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propansulfónico (AMPS), 99.5 g de ácido metacrílico al 99%, 92.0 g de una polución al 50% de hidróxido de sodio (pH=7.0) y 0.20 g de EDTA. La solución resultante se rocía con 1000 cc/min. de nitrógeno, se calienta a 45°C y se adicionan 0.50 g de V-50. La polimerización comienza dentro de 15 minutos y después de 60 minutos, la solución llega a ser viscosa y la temperatura de la reacción se eleva a 50°C. La reacción se continúa por 18 ??tr??i-1-. --"•A*" ¡^^^^^ _ _.^__^____..._____& *?_* ^ ^ ¡ _#- horas a 48-52°C. La mezcla de reacción se calienta entonces a 80°C y se mantiene a 78-82°C por 24 horas. La solución de polímero resultante tiene una viscosidad de Brookfield de 43200 cps a 25°C y contiene 15% de un copolímero de ácido metacrílico/AMPS 49/51 p/p (70/30 M/M) con una viscosidad intrínseca de 4.28 dl/gm en NaN03 1.0 molar. Las propiedades de los estabilizadores de MAA/AMPS preparados en los Ejemplos 9-19 se resumen en la Tabla 2. Los estabilizadores 11-19 se preparan como se describe en los Ejemplos 9 y 10.

Tabla 2 Estabilizadores de Copolímeros MAA/AMPS PREPARACIÓN DE LOS POLÍMEROS DE DISPERSIÓN ANIONICA Ejemplo 20 A un reactor de resina de 1.5 litros equipado con agitador, controlador de la temperatura, y condensador enfriado con agua, se adicionan 442.44 g de agua desionizada, 126 g de sulfato de sodio, 84 g de sulfato de amonio, 0.40 g de formiato de sodio, 40 g de una solución al 15% de un copolímero de ácido acrílico/AMPS 87/13 p/p, 280.99 g de una solución al 49.6% de solución de acrilamida (139.36 g) , 10.64 g de ácido acrílico, 11.65 g de hidróxido de sodio acuoso al 50%, 0.40 g de formato de sodio y 0.25 g de EDTA. La mezcla se calienta a 35°C y se adicionan 0.30 g de una solución al 4% de diclorhidrato de 2 , 2 ' azobis (N, N' -dimetilen isobutriramidina) (VA-044, disponibles de Wako Puré Chemical Industries Ltd, Osaka, Japón) . La solución resultante se rocía con 1000 cc/min. de nitrógeno. Después de 30 minutos, la polimerización empieza y la solución llega a ser viscosa. Después de 2 horas, la mezcla es una dispersión lechosa y se adicionan 0.30 g de una solución al 4% de VA-044. Después de 4 horas, 0.30 g de una solución al 4% de VA-044 se adiciona. Después de 5 horas, 1.20 g de una solución al 4% de VA-044 se adiciona. Después de 8 horas, se adicionan 2.90 g de una solución al 4% de VA-044. La reacción se continúa por un total de 16 horas a 34-36°C. La dispersión del polímero resultante tiene una viscosidad de Brookfield de 2950 cps. Al polímero de dispersión resultante se adicionan 6 g de sulfato de sodio y 4 g de sulfato de amonio. La dispersión del polímero resultante tuvo una viscosidad de Brookfield de 1200 cps, a pH de 7.0, y contiene 15% de un copolímero de 93/7 de acrilamida/ácido acrílico con una viscosidad específica reducida de 23.1 dl/gm a 0.045% en NaN03 1.0 N.

Ejemplo 21 A un reactor de resina de 1.5 litros equipado con agitador, controlador de la temperatura, y condensador enfriado con agua, se adicionan 443.42 g de agua desionizada, 126 g de sulfato de sodio, 84 g de sulfato de amonio, 0.40 g de formiato de sodio, 40 g de una solución al 15% de un copolímero de ácido metacrílico/AMPS 62.5/37.5 p/p, 280.99 g de una solución al 49.6% de acrilamida (139.36 g) , 10.64 g de ácido acrílico, 11.8 g de hidróxido de sodio acuoso al 50% y 0.25 g de EDTA. La mezcla se calienta a 35°C y se adicionan 0.30 g de una solución al 1% de VA-044. La solución resultante se rocía con 1000 cc/min. de nitrógeno. Después de 30 minutos, la polimerización empieza y la solución llega a ser viscosa. Después de 2 horas, la mezcla es una dispersión lechosa y se adicionan 0.30 g de una solución al 1% de VA- 044. Después de 4 horas, se adicionan 0.30 g de una solución al 1% de VA-044. Después de 5 horas, se adicionan 1.2 g de una solución al 1% de VA-044. Después de 6 horas, se adicionan 2.9 g de una solución al 1% de VA-044. Después de 7 horas, se adicionan 5.0 g de una solución al 1% de VA-044. La reacción se continúa por un total de 16 horas a 34-36°C. Al polímero de dispersión resultante se adicionan 6 g de sulfato de sodio y 4 g de sulfato de amonio. La dispersión del polímero resultante tiene una viscosidad de Brookfield de 825 cps a pH de 7.0, y contiene 15% de un copolímero de acrilamida/ácido acrílico 93/7 con una viscosidad específica reducida de 22.9 dl/gm a 0.045% en NaN03 1.0 N.

Ejemplo 22 A un reactor de resina de 1.5 litros equipado con agitador, controlador de la temperatura, y condensador enfriado con agua, se adicionan 535.81 g de agua desionizada, 71.27 g de sulfato de sodio, 92.78 g de sulfato de amonio, 0.80 g de formiato de sodio, 40 g de una solución al 15% de un copolímero de ácido metacrílico/AMPS 29.4/70.6 p/p, 210.81 g de una solución al 49.6% de acrilamida (104.56 g) , 45.44 g de ácido acrílico, 1.50 g de hidróxido de sodio al 50% y 0.25 g de EDTA. La mezcla se calienta a 35°C y se adiciona 1.0 g de una solución al 2% de VA-044. La solución resultante se rocía con 1000 cc/min. de nitrógeno. Después de 1.5 horas, la mezcla es una dispersión lechosa. Después de 4 horas, 1.0 g de una solución al 2% de VA-044 se adiciona. Después de 7 horas, se adicionan 3.0 g de una solución al 2% de VA-044. La reacción se continúa por un total de 27 horas a 34-36°C. La dispersión de polímeros resultante tiene una viscosidad de Brookfield de 10000 cps a pH de 3.62, y contiene 15% de un copolímero de acrilamida/ácido acrílico 70/30 con una viscosidad específica reducida de 18.78 dl/gm a 0.045% en NaN03 1.0 N. Las propiedades de dispersiones poliméricas aniónicas representativas se listan en la Tabla 3. En la Tabla 3, el Polímero I se prepara como se describe en el Ejemplo 20, los Polímeros II, III y IV son preparados como se describe en el Ejemplo 21 y Polímeros V, VI, VII, VIII, IX, X y XI se preparan como se describe en el Ejemplo 22 usando el estabilizador apropiado. -¿^^¡¡¡g li^&^g Tabla 3 Polímero de Dispersión Amónica con Estabilizadores de AA/AMPS y MAA/AMPS.

PREPARACIÓN EN POLÍMEROS DE DISPERSIÓN NO IÓNICA Ejemplo 23 A un reactor de resma de 1.5 litros equipado con un agitador, controlador de la temperatura, y condensador enfriado con agua, se adicionan 403.75 g de agua desionizada, 131.25 g de sulfato de sodio, 87.5 g de sulfato de amonio, 64 g de una solución al 15% de un copolímero de ácido metacrílico/AMPS 80/20 m/m (IV=1.94 dl/gm), 481.72 g de una 5 solución al 48.6% de acrilamida (234.1 g) , 0.60 g de formiato de sodio y 0.33 g de EDTA. La mezcla se calienta a 35°C y se adicionan 0.30 g de una solución al 2% de VA-044. La solución resultante se rocía con 1000 cc/min. de nitrógeno. Después de 60 minutos, la polimerización comienza y la solución llega a 10 ser viscosa. Después de 2.75 horas, la mezcla es una pasta lechosa a la cual se adicionan 0.30 g de una solución al 2% de VA-044. Después de 3.75 horas, se adicionan 0.30 g de una solución al 2% de VA-044. Después de 4.75 horas, la mezcla es una dispersión lechosa y se adicionan 1.2 g de una solución 15 al 2% de VA-044. Después de 6.5 horas, se adicionan 2.90 g de una solución al 2% de VA-044. La reacción se continúa por un total de 24 horas a 34-36°C. Al final de la reacción la dispersión (4484-039) tiene una viscosidad de Brookfield de 2770 cps. A esta dispersión se adicionan 15 g de sulfato de 20 sodio y 10 g de sulfato de amonio. La dispersión resultante tiene una viscosidad de Brookfield de 487.5 cps y contiene 20% de un homopolímero de acrilamida con una viscosidad intrínseca de 15.26 dl/gm en NaN03 1.0 molar.

Las propiedades de los polímeros de dispersión no iónica representativos se muestran en la Tabla 4. Los polímeros mostrados en la Tabla 4 se preparan de acuerdo con el método del Ejemplo 23.

Tabla 4 Polímeros de Dispersión de Poli (acrilamida) No Iónica.

Estas dispersiones eventualmente se gelifican.

LA PRUEBA DE RETENCIÓN La Prueba de Retención usa una Jarra de Desecación Dinámica Britt CF desarrollada por K. W. Britt de New York State University. La Jarra de Britt generalmente consiste de _..í^í^á_.i____t _ ___ ___.-.^ ..fr-...^.1^-- ^- _. . una cámara superior de aproximadamente 1 litro de capacidad y una cámara de desecación inferior, la cámara es separada por un tamiz de soporte y un tamiz de desgote. Por debajo de la cámara de desgote está un tubo flexible que se extiende hacia abajo con una abrazadera para cerrar. La cámara superior se proporciona con una velocidad variable, motor de gran par de arranque equipado con un propulsor de 3 palas de 2 pulgadas para crear las condiciones de corte controladas en la cámara superior. La prueba se conduce colocando la lechada celulósica en la cámara superior y luego se somete la lechada a las siguientes secuencias: Tabla 5 Secuencia para la Evaluación del Funcionamiento del Polímero Tabla 6 Secuencia para la Evaluación del Funcionamiento de Polímero Más Micropartícula El material desecado de la Jarra Britt (el "filtrado") se colecta y diluye con agua a un quinto de su volumen inicial. La turbidez de tal filtrado diluido, se mide en Unidades de Turbidez Formazin o FTU's, es entonces determinada. La turbidez de un filtrado es inversamente proporcional al funcionamiento de retención para fabricación de papel; cuanto más inferior es el valor de turbidez, tanto mayor es la retención del rellenador y/o partículas finas. Los valores de turbidez se determinan usando un Espectrofotómetro Hach, modelo DR2000. Los valores de turbidez (en FTU) que se determinan son convertidos a (Porcentaje de Mejoramiento) valores que usan la fórmula: Porcentaje de Mejoramiento = 100 x ( Turbidez, -Turbidez r) /Turbidez,, _,__<&_*. *._ ***._. _-_fc, ~&_ _________\.__VA 1 en donde Turbidez? es el resultado de lectura de turbidez para el blanco para no contener polímero o micropartícula, y en donde Turbidezt es el resultado de lectura de la turbidez de la prueba que usa polímero, o polímero y micropartícula. Las lechadas celulósicas usadas en las pruebas de retención son como sigue: La LECHADA DE PRUEBA 1 es de un molino de papel de la región central de Estados Unidos que hace el papel fino ácido. Los sólidos en la lechada se hacen de aproximadamente 90 por ciento en peso de fibras químicas (mezcla 50/50 en peso de papel kraft de madera dura blanqueado y papel kraft de madera blanda blanqueado) , aproximadamente 2 por ciento en peso de papel con defectos de fabricación (o papel reciclado del molino por él mismo) y aproximadamente 8 por ciento en peso de rellenador (dióxido de titanio) . El almidón catiónico esté presente a un nivel de 23 libras por ton de sólidos y alumbre a un nivel de aproximadamente 25 libras por ton de sólidos. La consistencia total de los sólidos en la lechada es de aproximadamente 0.9 por ciento y el pH es en forma aproximada 4.8. La LECHADA DE PRUEBA 2 es a partir de un molino de papel de la región central de Estados Unidos que fabrica el papel fino alcalino. Los sólidos en la lechada se hacen de aproximadamente 70 por ciento en peso de fibras químicas (mezcla 60/40 en peso de papel kraft de madera dura blanqueado y papel kraft de madera blanda blanqueado) , aproximadamente 25 por ciento en peso de papel con defectos de fabricación (o papel reciclado del molino por él mismo) y aproximadamente 5 por ciento en peso de rellenador (una mezcla de dióxido de titanio y carbonato de calcio) . El almidón catiónico está presente a un nivel de 24 libras por ton de sólidos. La consistencia total de los sólidos en la lechada es de aproximadamente 0.55 por ciento y el pH es en forma aproximada 8.0. La LECHADA DE PRUEBA 3 comprende sólidos los cuales están hechos de aproximadamente 80 por ciento en peso de fibras y en forma aproximada 20 por ciento en peso de rellenador, diluido a una consistencia total de 0.5 por ciento con agua de formulación. La fibra es una mezcla 60/40 por ciento en peso de papel kraft de madera dura blanqueado (pulpa química de sulfato) y papel kraft de madera blanda blanqueado (pulpa química de sulfato) . A esta lechada se adiciona un rellenador mineral. El rellenador es un carbonato de calcio comercial, provisto en la forma seca. El agua de formulación contiene 60 ppm de solidez de calcio (adicionado como CaCl2) , 18 ppm de solidez de calcio (adicionado como MgS04) y 134 ppm de alcalinidad de bicarbonato (adicionada como NaHC03) . El pH de la materia prima delgada final (lechosa celulósica más rellenador y otros aditivos iguales a "materia prima") está entre aproximadamente 7.5 y en forma aproximada 8.0. La LECHADA DE PRUEBA 4 es a partir de un molino de papel de la región sur, que fabrica el papel fino ácido. Los sólidos en la lechada están hechos de aproximadamente 90 por ciento en peso de fibras químicas (mezcla 50/50 en peso de papel kraft de madera dura blanqueado y papel kraft de madera blanda blanqueado) y aproximadamente 10 por ciento en peso de rellenador (una mezcla de dióxido de titanio y arcilla) . El almidón catiónico está presente a un nivel de aproximadamente 4 libras por ton de sólidos y alumbre a un nivel de aproximadamente 7 libras por tonelada de sólidos. La consistencia total de los sólidos en la lechada es de aproximadamente 0.5 por ciento y el pH es en forma aproximada 4.8.

DATOS DE RETENCIÓN EN TÉRMINOS DE PORCENTAJE DE MEJORAMIENTO Los datos de retención para los polímeros de dispersión representativos de acuerdo con esta invención, se . z " -"„ **~ <"J s* muestran en las Tablas 7-14. Los datos están presentes en términos de por ciento de mejoramiento calculado como se .,, _ describe aquí. Todas las dosificaciones de polímeros, coagulante y micropartícula se basan en libras por tonelada de sólidos en la lechada.

Tabla 7 (Lechada de Prueba 1, Polímeros I y XXIII, Sin Coagulante adicional) aPolímero XXIII es un copolímero de látex aniónico que comprende aproximadamente 7% en mol de acrilato de sodio y aproximadamente 93% en mol de AcAm con una RSV de aproximadamente 30 dl/g, disponible como Nalco®623 de Nalco Chemical Company, Naperville, IL, USA.

Tabla 8 ¡Lechada de Prueba 1, Polímeros I, II, III y XXIII, Sin Coagulante Adicional) Tabla 9 (Lechada de Prueba 2, Polímeros I, V, XXIV y XXIII, Sin Coagulante Adicional) aPolímero XXIV es un copolímero de látex aniónico que comprende aproximadamente 30% en mol de acrilato de sodio y aproximadamente 70% en mol de AcAm con una RSV de aproximadamente 30 dl/g, disponible como Nalco®625 de Nalco Chemical Company, Naperville, IL, USA. lfrJiHift*- —^-¡&*..^~?.J^-^— *. _~~_~*....-.«-..-a..

Tabla 10 ¡Lechada de Prueba 4, Polímeros III, IV y XXIII, Coagulante Áa presente a una dosificación de 10 lb/ton sólidos en lechada) Coagulante A es un almidón de papa catiónico, el cual está comercialmente disponible como Solvitose N™, de Nalco Chemical Company, Naperville, IL, USA.

Tabla 11 (Lechada de Prueba 3, Polímeros III y XXIII, Coagulante A presente en una dosificación de 10 lb/ton sólidos en lechada; Coagulante Ba presente a una dosificación de 0.5 lb/ton sólidos en lechada) aCoagulante B es un polímero de solución de epiclorohidrin-dimetilamina; disponible como Nalco® 7607 de Nalco Chemical Company, Naperville, IL, USA.

Tabla 12 (Lechada de Prueba 3, Polímeros VI, VII y XXIV, Coagulante A presente en una dosificación de 10 lb/ton sólidos en lechada; Coagulante B presente en una dosificación de 0.5 lb/ton sólidos en lechada) Tabla 13 (Lechada de Prueba 1, Polímeros I y XXIII, (Dosificación de 1.1 lb/ton sólidos en lechada) con Micropartículas, Sin Coagulante Adicional) aMicropartícula Roja es un polímero de condensado de sulfonato de naftaleno/formaldehído en agua disponible como Nalco® 8678 de Nalco Chemical Company. bMicropartícula Azul es un borosilicato en agua; el cual está disponible como Nalco® 8692 de Nalco Chemical Company.

Tabla 14 (Lechada de Prueba 3, Polímeros VIII y IX (Dosificación de 0.5 lb/ton sólidos en lechada) con Micropartícula Azul, Coagulante A presente en una dosificación de 10 lb/ton sólidos en lechada; Coagulante B presente en una dosificación de 0.5 lb/ton sólidos en lechada) Tabla 15 (Lechada de Prueba 3; Polímero XII; Coagulante A presente en una dosificación de 10 lb/ton sólidos en lechada, Coagulante B presente en una dosificación de 0.5 lb/ton sólidos en lechada) Los datos presentados en las Tablas 7-15 demuestran que los polímeros de dispersión descritos aquí son adyuvantes de retención efectivos en un proceso de fabricación de papel. Además, los polímeros de dispersión aniónica descritos aquí son inesperadamente más efectivos en el mejoramiento de la retención en un proceso de fabricación de papel que el polímero de látex correspondiente. Esta mejora también se observa cuando los polímeros de dispersión se usan conjuntamente con adyuvantes de retención de micropartículas. ¡¡¡^ -^ii Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención. ií___. *U___~*^._* ^_.._ . ________

Claims (19)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un método para incrementar la retención y desgote en una pasta papelera para fabricar papel caracterizado porque comprende adicionar a la pasta papelera una cantidad floculante efectiva de un polímero de dispersión soluble en agua de elevado peso molecular en donde el polímero de dispersión tiene una viscosidad de Brookfield volumétrica desde aproximadamente 10 a en forma aproximada 25,000 cps a 25°C y comprende desde aproximadamente 5 a en forma aproximada 50 por ciento en peso de un polímero soluble en agua preparado por polimerización bajo condiciones de formación de radicales libres en una solución acuosa de una sal soluble en agua en la presencia de un estabilizador; i. 0-100 por ciento en mol de al menos un monómero amónico, y ii. 100-0 por ciento en mol de al menos un monómero de vinilo no iónico; en donde el estabilizador es un polímero soluble en agua aniónico que tiene una viscosidad intrínseca en NaNO3 1M desde aproximadamente 0.1-10 dl/g y comprende desde aproximadamente 0.1 a en forma aproximada 5 por ciento en peso basado en el peso total de la dispersión, y la sal soluble en agua se selecciona del grupo que consiste de amonio, haluros de metal alcalino y metal alcalinotérreo, sulfatos, y fosfatos y comprende desde aproximadamente 5 a en forma aproximada 40 por ciento en peso basado en el peso de la dispersión.
2. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque el monómero aniónico se selecciona del grupo que consiste de ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propansulfónico, ácido acrilamidometilbutanoico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itáconico, ácido vinil sulfónico, ácido estiren sulfónico, ácido vinil fosfónico, ácido alil sulfónico, ácido alil fosfónico, acrilamida sulfometilada, acrilamida fosfono etilada y las sales de amonio, metal alcalino y metal alcalinotérreo solubles en agua de los mismos y el monómero no iónico se selecciona del grupo que consiste de acrilamida, metacrilamida, N-isopropilacrilamida, N-t-butil acrilamida, y N-metilolacrilamida.
3. 3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el monómero aniónico se selecciona del ácido acrílico, ácido metacrílico y las sales de metal _._*_a- _¿. -.. ^ _ _. ji»*5_v ^t^___-_?__a_^a_.-_t_fa'^afc. -ii^^_á-^^__--£_aaaaá_a ¿la^fe ^l alcalino, metal alcalinotérreo y amonio de los mismos y el monómero no iónico es acrilamida.
4. 4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el estabilizador tiene una concentración desde aproximadamente 0.25 a en forma aproximada 2 por ciento en peso basado en el peso de la dispersión total y una viscosidad intrínseca en NaN03 1M de aproximadamente 0.5-7.0 dl/g.
5. 5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el estabilizador es un polímero aniónico seleccionado del ácido poliacrílico, ácido poli (met) acrílico, poli (ácido 2-acrilamido-2-metil-l- propansulfónico) ; poli (ácido 2-acrilamido-2-metil-l- propansulfónico/ácido acrílico) y poli (ácido 2-acrilamido-2- metil-1-propansulfónico/ácido metacrílico) .
6. 6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el polímero soluble en agua es poli (ácido acrílico/acrilamida) que comprende desde aproximadamente 7 a en forma aproximada 30 por ciento en peso de ácido acrílico y desde aproximadamente 93 a en forma aproximada 70 por ciento en peso de acrilamida.
7. 7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el polímero soluble en agua es poli (ácido acrílico/acrilamida) que tiene una relación en peso de 7:93 para ácido acrílico a acrilamida y el estabilizador es poli (ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propansulfónico/ácido acrílico) que tiene una relación en peso de 13:87 ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propansulfónico: ácido acrílico.
8. 8. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el polímero soluble en agua es poli (ácido acrílico/acrilamida) que tiene una relación en peso de 7:93 para ácido acrílico a acrilamida y el estabilizador es poli (ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propansulfónico/ácido metacrílico) que tiene una relación en peso de 37.5:62.5 ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propansulfónico : ácido metacrílico .
9. 9. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el polímero soluble en agua es poli (ácido acrílico/acrilamida) que tiene una relación en peso de 7:93 para ácido acrílico a acrilamida y el estabilizador es poli (ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propansulfónico/ácido acrílico) que tiene una relación en peso de 51:49 de ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propansulfónico : ácido metacrílico . __f_______-¡__-%«rt__-Jjjlí £l ut.--_?_____«¡ut_-— •> - -
10. 10. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el polímero soluble en agua es poli (ácido acrílico/acrilamida) que tiene una relación en peso de 30:70 para ácido acrílico a acrilamida y el estabilizador es poli (ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propansulfónico/ácido metacrílico) que tiene una relación en peso de 84.7:15.3 para ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propansulfónico : ácido metacrílico .
11. 11. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el polímero soluble en agua es poli (ácido acrílico/acrilamida) que tiene una relación en peso de 30:70 para ácido acrílico a acrilamida y el estabilizador es poli (ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propansulfónico/ácido metacrílico) que tiene una relación en peso de 90.6:9.4 ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propansulfónico : ácido metacrílico .
12. 12. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque desde aproximadamente 0.02 lbs de polímero/ton a en forma aproximada 20 lbs de polímero/ton del polímero de dispersión soluble en agua de elevado peso molecular se adiciona a la pasta papelera. f A. & ,í-...i.k_á__t_iL__, ________¿___ i... .,., h___. _—_____ _, . _. _^^_._j,A__,,..^. <_^^..BtA.F..-k^^t______J_g.A-iai, AJ__..jd £á
13. 13. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende adicionar una ., , micropartícula a la pasta papelera. "*'-#
14. 14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la micropartícula se selecciona a partir de copolímeros de ácido acrílico y acrilamida; bentonitas; polímeros de condensado de naftalen , sulfonato/formaldehído y sílices dispersados.
15. 15. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende adicionar un coagulante a la pasta papelera previo a la adición del polímero de dispersión soluble en agua de elevado peso molecular.
16. 16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el coagulante es un polímero catiónico soluble en agua.
17. 17. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el polímero catiónico soluble en agua es cloruro de polidialildimetilamonio o epiclorohidrin-dimetilamina.
18. 18. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el coagulante se selecciona de cloruros de polialuminio o alumbre. * " ^"^^tS
19. 19. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el coagulante es un almidón catiónico. •^ ^ ihi?ái anuMátm?^^______^?^^?_.._?___t. - -_.?_t---?-f-*t.-a-nC-j»?. — «AA.at^ta8,-5-»_B- ,r?