PRODUCTOS CELULÓSICOS Y PROCESO PARA SU PRODUCCIÓN
La presente invención se refiere a un proceso para la producción de un producto celulósico, dicho proceso comprende el tratamiento de fibras celulósicas con arcilla que tiene un apilamiento 3R2, y a un proceso para la producción de productos celulósico que comprende el tratamiento de fibras celulósicas con arcilla catiónica. La invención se refiere también a un producto celulósico que comprende arcilla que tiene un apilamiento 3R2. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las suspensiones de pulpa se emplean ampliamente para elaborar productos celulósicos/ por ejemplo, pulpa y papel, y contienen, aparte de fibras celulósicas, también compuestos qúe tienen un impacto negativo sobre el proceso de producción. Tales compuestos se encuentran en suspensiones celulósicas que se originan tanto de pulpa virgen como de pulpa reciclada. En suspensiones de pulpa virgen tales sustancias perturbadoras/perjudiciales son primariamente hemicelulosa, lignina asi como extractos lipofilicos e hidrofilicos . Aparte de la celulosa, estas sustancias están disueltas o dispersadas coloidalmente en varios grados en las aguas de proceso durante las operaciones de formación de pulpa y blanqueo. Compuestos liberados .durante las operaciones de formación de pulpa y blanqueo se conocen como depósitos indeseables. Ejemplos de depósitos indeseables incluyen resina de madera, por ejemplo, extractos lipofilicos (ácidos grasos y ácidos de resina, esteróles, ésteres estearilicos, triglicéridos) , y también grasas, terpenos, terpenoides, ceras, etc. En suspensiones de pulpa reciclada, los compuestos que tienen una influencia negativa sobre el proceso de fabricación de papel pueden consistir de pegamentos, tintas plásticas de fusión en caliente y látex, solamente por mencionar algunos compuestos - que se conocen comúnmente como grumos pegajosos. Aparte de depósitos indeseables y grumos pegajosos, la suspensión contiene también contaminantes cargados tales como sales y varios polímeros de madera cuyos compuestos cargados, con carga baja o no cargados compiten co la celulosa con relación a la adsorción e interacción con químicos de desempeño agregados tales como auxiliares de drenaje y retención, agentes de apresto, etc. Habitualmente dichos compuestos perturbadores se conocen como basura aníónica. Todos los compuestos mencionados arriba interfieren con los procesos de fabricación de pulpa y papel en varias formas. Por* ejemplo, algunos de ellos se precipitan debido a cambios en las propiedades de la suspensión de pulpa y se depositan eventualmente en varias partes mecánicas de la máquina para elaborar papel, por ejemplo, en mallas y fieltros. Con el paso del tiempo, los depósitos provocan fallas en la máquina para fabricar papel, frecuentemente en forma de ruptura del te ido de papel, por lo que la máquina de fabricación de papel debe ser parada para limpieza. Además, las fábricas de papel tienden a re-circular el agua blanca en mayor medida que previamente, lo que incrementa la presencia de sustancias perturbadoras y per udiciales en la suspensión. Varios aditivos se han utilizado con el objeto de disminuir el impacto negativo de las sustancias perturbadoras/perjudiciales mencionadas arriba. Por ejemplo, se ha utilizado ampliamente el talco para la adsorción de depósitos indeseables y grumos pegajosos. Asi mismo varios tipos de arcillas han sido empleadas para la reducción del impacto de compuestos per udiciales. La solicitud de patente abierta japonesa No. 1985-94687 se refiere a un agente absorbedor de depósitos indeseables que contienen hidrotalcita. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se enfoca generalmente a un proceso en el cual fibras celulósicas son tratadas con una arcilla que tiene un apilamiento 3R2. La presente invención se enfoca también generalmente a un proceso en donde fibras celulósicas son tratadas con una arcilla catiónica. Además, la invención se enfoca a un proceso para la producción de un producto celulósico que comprende la adición de una arcilla que tiene un apilamiento 3R2 a una suspensión acuosa que contiene fibras celulósicas. La presente invención se enfoca en general adicionalmente a un producto celulósico que comprende una arcilla que tiene un apilamiento 3R2. La presente invención se refiere además a un proceso para la producción de un producto celulósico que comprende (i) proporcionar una suspensión acuosa que contiene fibras celulósicas; (ii) agregar a la suspensión una arcilla que tiene un apilamiento 3RZ y opcionalmente uno o varios auxiliares de drenaje (removedores de agua) y auxiliares de retención (iii) remover agua de la suspensión obtenida. La invención se refiere además a un proceso para la producción de un producto celulósico que comprende (i) suministrar una suspensión acuosa que contiene fibras celulósicas; (ii) agregar a la suspensión una arcilla catiónica; (iii) agregar a la suspensión uno o varios auxiliares de drenaje (removedores de agua) y de retención que comprenden por lo menos un polímero catiónico; y (iv) remover agua de la suspensión obtenida* El producto celulósico producido es preferentemente pulpa y/o papel. DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Se ha encontrado de manera sorprendente que el impacto negativo sobre los procesos de fabricación de pulpa y papel por la presencia de sustancias perjudiciales y perturbadoras en suspensiones acuosas de pulpas celulósicas, específicamente problemas causados por depósitos indeseables y grumos pegajosos, pueden reducirse mediante el tratamiento de las fibras celulósicas con una arcilla de conformidad con< la invención. Se ha también encontrado sorprendentemente que la adición a suspensiones celulósicas de una arcilla de conformidad con la presente invención, específicamente una arcilla catiónica y/o 3R.2, en combinación con aditivos utilizados para la fabricación de pulpa y papel no solamente permite la absorción y remoción de sustancias perturbadoras sino que mejora también el desempeño de los aditivos suministrados en el proceso, en comparación con la situación cuando la arcilla no se ha agregado. Ejemplos de tales aditivos para los cuales se observa un desempeño mejorado incluyen auxiliares de retención y remoción de agua, agentes de apresto, etc., preferentemente la arcilla se utiliza junto con uno o varios auxiliares de drenaje y retención que comprenden por lo menos un polímero catiónico. Así, la presente invención ofrece un drenaje mejorado (remoción de agua) y una mejor retención en los procesos de fabricación de pulpa y papel asi como un apresto mejorado en procesos de fabricación de papel, mientras que reduce simultáneamente el contenido de sustancias perturbadoras y perjudiciales en la suspensión celulósica . La arcilla de conformidad con la presente invención puede ser derivada de arcillas que ocurren naturalmente, arcillas que ocurren naturalmente modificadas química y/o físicamente, y arcillas sintéticas. Las arcillas que ocurren naturalmente tienen normalmente una estructura esencialmente cristalina. Sin embargo, las arcillas obtenidas sintéticamente pueden también contener además un material amorfo que tiene esencialmente la misma composición química que las estructuras cristalinas. La cantidad de material amorfo presente en la arcilla sintética depende principalmente de los parámetros de reacción utilizados. El término "arcilla", como se emplea aquí, se refiere a arcillas que tienen esencialmente una estructura cristalina y también a arcillas' que contienen tanto estructuras cristalinas como amorfas. Las arcillas se caracterizan por una estructura de capas en donde átomos dentro de las capas (láminas) están reticulados a través de enlaces químicos, mientras que los átomos de capas subyacentes interactúan principalmente a través de fuerzas físicas. Las capas de arcilla pueden no estar cargadas o bien pueden estar cargadas según el tipo de átomos presentes en las capas. Si las capas están cargadas, entonces el espacio entre estas capas, que se conoce también como el espacio entre capas, contiene iones que tienen la carga opuesta con relación a la carga de las capas . El término "arcilla catiónica", co o se emplea aquí se refiere a arcillas que tienen capas cargadas positivamente y aniones presentes en el espacio entre las capas. El término "arcilla aniónica", como se emplea aquí, se refiere a arcillas que tienen capas cargadas negativamente y cationes presentes en el espacio entre las capas. Habitualmente, los iones en el espacio entre las capas son intercambiadas. Las arcillas de conformidad con la presente invención pueden tener hbitualmente cualquier anión, opcionalmente también moléculas de agua presentes en el espacio entre las capas . Ejemplos de aniones comunes que pueden estar presentes en el espacio entre las capas incluyen: NO3-, OH", Cl", Br~, I~ C03Z" , S042", Si032", Cr042_, B03z", Mn04~, HGa032_, HV0", y C104~, asi como aniones que forman pilares o intercalados tales como VIO02B5~ y ??7?24°", acetato de tipo monocarboxilatos, dicarboxilatos tales como oxalato y sulfonatos de alquilo tales como sulfonato de laurilo; habitualmente hidróxido y carbonato. Las arcillas que ocurren naturalmente de la invención tienen comúnmente aniones carbonatos en el espacio entre las capas . Las capas o láminas de la arcilla comprenden adecuadamente por lo menos dos átomos de metales diferentes que tienen valencias diferentes. Adecuadamente, un átomo de metal es divalente y el otro átomo de metal es adecuadamente trivalente. Sin embargo, la capa puede también comprender más que dos átomos de metal. La carga de la capa es regida por la proporción de átomos de metal que tienen valencias diferentes. Por ejemplo, una cantidad más elevada de metales trivalentes formarán una capa que tiene una densidad incrementada de carga positiva. Adecuadamente, la arcilla de la presente invención comprende capas que contienen metales divalentes y trivalentes en una proporción tal que la carga global de las capas sea catiónica, y las entrecapas comprenden aniones. Preferentemente, las capas consisten esencialmente de metales divalentes y trivalentes en una proporción tal que la carga global de las capas sea catiónica. Las arcillas sintéticamente producidas y que ocurren naturalmente de conformidad con la presente invención pueden caracterizarse a través de la fórmula general: [Wm^Mn3T(OH)2m+2n]Xn/z2- · b¾0, en donde m y n, independientemente entre ellos, son números enteros que tienen un valor tal que m/n se encuentra dentro de un rango de 1 a 10, preferentemente de 1 a 6, con mayor preferencia de 2 a 4, y especialmente valores alrededor de 3; b es un número entero que tiene un valor dentro de un rango de 0 a 10, adecuadamente un valor de 2 a 6, y frecuentemente un valor de aproximadamente 4; n/z^- es un anión en donde z es un número entero de 1 a 10, preferentemente de 1 a 6, X„/zZ~ adecuados incluyen N03", OH-, Cl-, Br-, T C03z~, S04z_, Si032"", Cr02~, B032_, Mn04~, HGa03z~, HV04~, y Cl04~, aniones que forman pilares y de intercalación tales como V10O280" y M070Z4D_, acetato de tipo monocarboxilatos, dicarboxilatos tales como oxalato, y sulfonatos de alquilo tales como sulfonatos de laurilo; ?t es un átomo de metal divalente, átomos de metales divalentes adecuados incluyen Be, Mg, Cu, Ni, Co, Zn, Fe, Mn, Cd, y Ca, preferentemente Mg; MJT es un átomo de metal trivalente, átomos de metal trivalentes adecuados incluyen Al, Ga, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti y In, preferentemente Al. Preferentemente, el metal divalente es magnesio y el metal trivalente es aluminio, lo que permite obtener la fórmula general : [Mgm2TAln3T(0H)2m+2n]Xn/z¿" · b¾0. De conformidad con una modalidad preferida de la invención, la arcilla es catiónica. Ejemplos de arcillas catiónicas adecuadas de conformidad con la presente invención incluyen hidrotalcita, manaseita, piroaurita, sjógrenita, stichtita, barbertonita, tacovita, reevesita, desautelsita, motucoreaita, wermlandita, meixnerita, coalingita, cloromagalumita, carrboidita, honesita, wood ardita, iowaita, hidrohonesita, mountqueitita, etc. Ejemplos de términos utilizados también para describir estas arcillas incluyen compuestos de tipo hidrotalcita y compuestos de hidróxido dobles en capas . De conformidad con otra modalidad preferida de la invención, la arcilla tiene un apilamiento especifico, específicamente apilamiento 3R2; este tipo de arcilla se conoce también como "arcilla 3R2". La arcilla 3R2 es preferentemente catiónica y la arcilla puede ser cualquiera de las mencionadas arriba. Preferentemente, la arcilla es una arcilla 3R2 q e contiene magnesio-aluminio . La arcilla 3R2 adecuadamente tiene una repetición de tres capas . El politipo de apilamiento 3R2 de arcilla tiene un arreglo/apilamiento de capas diferentes del politipo de apilamiento de 3Ri, que se conoce también aquí como "arcilla 3Ri". Las arcillas 3Ri y 3R2 pueden estar distinguidas entre ellas por patrones de difracción/refracción de rayos X por las intensidades de las reflexiones 107 y 108 dh¾i . La arcilla 3R2 tiene una reflexión dhki 107 más fuerte a 45° 2 theta {según Drits y Bookin) , en donde la arcilla 3Ri tiene una reflexión dhki más fuerte cerca de 47° 2 theta (la reflexión dhki 108) . La presencia de picos tanto en 45° 2 theta como en 47° 2 theta indica la presencia de una mezcla de arcilla 3Ri y 3R2. Se entiende que los valores 2 theta precisos para las reflexiones 107 y 108 dhki dependerán de los parámetros estructurales de los reticulados "a" y "c" para la arcilla, por ejemplo arcilla Mg-Al . Evidentemente, existen algunas otras diferencias en los patrones de difracción de rayos X también, pero se cree que esto es el mejor rango de las reflexiones dhki para hacer dicha distinción. Además, la arcilla que tiene el apilamiento 3R2 tiene una morfología diferente en comparación con la morfología de arcillas 3Rj. convencionales, como se puede detectar a través de los exámenes SEM. La arcilla 3R2 parece tener una estructura con placas de tipo escamas irregulares aglomeradas aleatoriamente, mientras que las arcillas 3Ri convencionales y de la técnica anterior tienen capas de plaquetas bien formadas de manera regular colocadas en la forma habitual de pila de libros . La arcilla que tiene él apilamiento 3R2 de conformidad con la presente invención puede prepararse mediante tratamiento hidrotérmico (solvo térmico) de una pasta que contiene una fuente de aluminio y una fuente de magnesio. Ejemplos de arcillas adecuadas tienen apilamiento 3R2, por ejemplo arcillas Mg-Al, de conformidad con la presente invención y métodos para su preparación incluyen las divulgadas en la Publicación de Solicitud de Patente Internacional número WO 01/12550 cuya divulgación se incorpora aqui por referencia. De conformidad con una modalidad preferida de la invención, la arcilla que tiene el apilamiento 3R¿ se agrega a una suspensión acuosa que contiene fibras celulósicas en un proceso para la producción de un producto celulósico, por ejemplo pulpa y papel. Se ha observado que si la arcilla 3R2 se agrega a dicha suspensión, se logra una remoción mejorada de las sustancias perturbadoras tales como depósitos indeseables y grumos pegajosos en comparación con la adición de arcilla convencional que tiene un apilamiento 3RX. La arcilla se mezcla adecuadamente con fibras celulósicas mediante su adición a una suspensión acuosa que contiene fibras celulósicas (se conoce también aquí como "suspensión celulósica acuosa" y "suspensión celulósica") ya sea en forma de una pasta (suspensión) o polvo, que puede dispersarse fácilmente en agua. La suspensión o polvo de arcilla puede contener además otros componentes como por ejemplo agentes de dispersión y/o protección que puede contribuir al efecto global de la arcilla. Tales agentes pueden tener un carácter no iónico, aniónico, o catiónico. Ejemplos de agentes protectores adecuados o coloides incluyen derivados de celulosas solubles en agua, por ejemplo hidroxietilcelulosa e hidroxipropil celulosa, metilhidroxipropil celulosa y etilhidroxietil celulosa, metilcelulosa y carboximetil celulosa, gelatina, almidón, goma guar, goma xantano, alcohol polivinílico, etc. Ejemplos de agente de dispersión adecuados incluyen agentes no iónicos, por ejemplo ácidos grasos etoxilados, ácidos grasos, alquilfenoloes o amidas de ácidos grasos, ésteres de glicerol etoxilados y no etoxilados, ésteres de sorbitano de ácidos grasos, surfactantes no iónicos, polioles y/o sus derivados, agentes aniónicos, por ejemplo sulfatos, sulfonatos, étersulfonatos de alquilo o alquilarilo, ácido poliacrílico; y agente catiónico, por ejemplo, esterquats obtenidos por reacción de alcanolaminas con mezclas de ácidos grasos y ácidos dicarboxílieos, opcionalmente alcoxilando los ésteres resultantes y cuatefnizando los productos, amidas de ácidos grasos cuaternizados, betainas, sales de dimetil dialquilamonio o dialquilarilamonio y agentes de dispersión gemini catiónicos. La arcilla puede agregarse cualquier punto en el proceso de producción del producto celulósico empezando desde el punto en donde las astillas de madera se desintegran hasta el punto en el proceso en donde se lleva a cabo la remoción de agua de la suspensión celulósica. El producto celulósico puede tener cualquier forma como por ejemplo, puede tener la forma de un tejido o una hoja, por ejemplo hojas de pulpa y hojas de papel. De conformidad con una modalidad preferida de la invención, la arcilla se agrega a una suspensión celulósica de un proceso para fabricar pulpa. La arcilla puede agregarse antes o después del proceso de formación de pulpa que puede ser un proceso de formación de pulpa tipo kraft, mecánico, termomecánico, quimiomecánico, quimiotermomecánico . La arcilla puede agregarse justo antes del proceso de formación de pulpa o directamente al proceso de formación de pulpa, como por ejemplo al digestor. Sin embargo, se prefiere que la arcilla se agregue a la suspensión celulósica después de la digestión química como por ejemplo después del lavador de suspensión celulósica café, o después de la refinación de la pulpa (quimio-) mecánica. Habitualmente, la pulpa celulósica es blanqueada en un proceso de blanqueo de etapas múltiples que incluye diferentes etapas de blanqueo y la arcilla puede agregarse en cualquier secuencia de blanqueo. Ejemplos de etapas de blanqueo adecuadas incluyen etapas de blanqueo adecuadas incluyen etapas de blanqueo con cloro, por ejemplo etapas de blanqueo con cloro elemental y dióxido de cloro, etapas de blanqueo sin cloro, por ejemplo etapas de peróxido de tipo ozono, peróxido de hidrógeno y ácido peracético, y combinaciones de etapas de blanqueo con cloro y sin cloro y de oxidación, opcionalmente en combinación con etapas reductoras como por ejemplo tratamiento con ditionita. La arcilla puede agregarse a la suspensión celulósica directamente en la etapa de blanqueo, preferentemente a la mezcladora antes de la torre de blanqueo, en cualquier punto entre las etapas de blanqueo y lavado, y también en una etapa de lavado en donde la arcilla puede estar parcial o totalmente removida, por ejemplo, en la sección de desplazamiento . De conformidad con otra modalidad preferida de la invención, la arcilla se agrega a la suspensión celulósica de un proceso para fabricar papel. La arcilla puede agregarse a la suspensión celulósica en cualquier punto del proceso de elaboración de papel, por ejemplo la suspensión celulósica espesa, la suspensión celulósica delgada, o bien el agua blanca antes de su reciclaje, por ejemplo, antes de la caja de alimentación de suspensión celulósica delgada. Preferentemente, la arcilla se agrega a la suspensión celulósica espesa. La arcilla catiónica puede también agregarse en más de un punto de los procesos de elaboración de pulpa y/o papel. Por ejemplo, en fabricas integradas de pulpa y papel, la arcilla puede agregarse al proceso para la producción de pulpa, y opcionalmente también en el proceso de producción de papel, y uno o varios auxiliares de drenaje y retención pueden agregarse en el proceso para la producción de papel . Tales procesos pueden incluir remoción de agua de la suspensión celulósica que contiene arcilla, la dilución de la suspensión obtenida, la adición a la suspensión diluida de uno o varios auxiliares de drenaje y retención, y la remoción de agua de la suspensión que contiene los auxiliares de drenaje y retención. El término "papel", como se emplea aquí, incluye no solamente papel y la producción del mismo, sino también otras hojas o productos de tipo tejido que contienen fibras celulósicas como por ejemplo cartón _y cartulina, y la producción de los mismos. El proceso puede utilizarse en la producción de papel de diferentes tipos de suspensiones acuosas de fibras celulósicas (que contienen celulosas) y las suspensiones deben contener adecuadamente por lo menos 25% en peso y preferentemente por lo menos 50% en peso de tales fibras, con base en una sustancia seca. Las fibras celulósicas pueden ser basadas en fibras vírgenes y/o recicladas, y la suspensión puede basarse en fibras de pulpa química como por ejemplo pulpas de sulfato, sulfito y organosolve, pulpa mecánica como por ejemplo pulpa termomecánica, pulpa quimio-termoniecánica, pulpa de refinador y pulpa de madera molida, a partir de madera dura y de madera blanda, y puede también basarse en fibras recicladas, opcionalmente a partir de pulpas de las cuales se removió la tinta, y mezclas de las mismas. Si se utilizan fibras recicladas, las fibras recicladas suspendidas son normalmente tratadas para separar los componentes que no son fibra, como por ejemplo tintas de impresión y varios compuestos para el tratamiento de la superficie de papel, por ejemplo látex de las fibras. En una modalidad preferida, la arcilla se agrega adecuadamente a dicho proceso de tratamiento para remover tinta. De conformidad con la presente invención, la arcilla es adecuadamente agregada a la suspensión celulósica en una cantidad de 0.01% en peso a aproximadamente 5% en peso, preferentemente de aproximadamente 0.05% en peso hasta aproximadamente 2% en peso, de conformidad con lo calculado como arcilla seca en una suspensión celulósica seca. La presente invención se refiere también a un proceso para la producción de un producto celulósico, por ejemplo, pulpa y papel, que comprende la adición a la suspensión de un arcilla que tiene apilamiento 3R2 y opcionalmente uno o varios auxiliares de drenaje (remoción de agua) y retención. En una modalidad preferida, los auxiliares de drenaje , y retención comprenden por lo menos un polímero catiónico . En otra modalidad preferida, el auxiliar de drenaje y retención comprende un polímero catiónico y un material aniónico. Ejemplos de materiales aniónicos incluyen materiales aniónicos en micropartículas, por ejemplo, partículas aniónicas orgánicas e inorgánicas, asi como polímeros orgánicos aniónicos, por ejemplo, polímeros de adición dé vinilo aniónicos tales como polímeros basados en acrilamida aniónicos. Se prefiere que la arcilla y los auxiliares de drenaje y retención se utilicen en un proceso para la producción de papel . El término "auxiliar de drenaje y retención", como se emplea aquí, se refiere a un componente (agente, aditivo) que, cuando se agrega una suspensión celulósica acuosa, proporciona un mejo relaje y/o retención de lo que se obtiene cuando no se agrega dicho componente. El térmico "polímero catiónico" como se utiliza aquí se refiere a un polímero orgánico que tiene uno o varios grupos catiónicos, preferentemente una carga catiónica global. El polímero catiónico puede también contener grupos aniónicos y tales polímeros se conocen comúnmente como polímeros anfotéricos. El polímero catiónico de conformidad con la presente invención puede derivarse de fuentes naturales y sintéticas . Ejemplos de polímeros catiónicos adecuados derivados de fuentes naturales incluyen polisacáridos, por ejemplo almidones, gomas guar, celulosa, quitinas, quitosanos, glicanos, galactanos, glucanos, gomas xantano, pectinas, mananos, dextrinas, preferentemente almidones y gomas guar. Ejemplos de almidones adecuados incluyen almidón de papa, maíz, trigo, tapioca, arroz, maíz seroso, cebada, etc. Ejemplos de polímeros catiónicos sintéticos adecuados incluyen polímeros de crecimiento de cadera, por ejemplo de adición de vinilo, como por ejemplo basados en acrilato, acrilamida, y vinilamida, y polímeros de crecimiento en etapas, por ejemplo poliuretanos . Adecuadamente, el polímero catiónico se selecciona entre polisacáridos por ejemplo almidones, y polímeros de adición de vinilo, por ejemplo polímeros basados en acrilo-amida, y mezclas de los mismos. El polímero catiónico, especialmente polisacáridos catiónicos y polímeros de adición de vinilo pueden también comprender grupos aromáticos que pueden estar presentes en la estructura de polímero o preferentemente, los grupos aromáticos pueden ser un grupo pendiente fijado sobre la estructura de polímero o extendiéndose a partir de la estructura de polímero o bien pueden estar presentes en un grupo pendiente fijado sobre la estructura del polímero (cadena principal) o extendiéndose a partir de dicha estructura de polímero. Ejemplos de grupos aromáticos adecuados incluyen grupos arilo, aralquilo, y alcarilo, por ejemplo fenilo, fenileno, naftilo, fenileno, xileno, bencilo y fenil etilo; grupos aromáticos (arilo) que contiene nitrógeno, por ejemplo piridinio y quinolinio/ asi como derivados de estos grupos, preferentemente bencilo. Ejemplos de polímeros orgánicos adecuados que tienen un grupo aromático que pueden utilizarse de conformidad con la presente invención incluyen los descritos en las Publicaciones de Solicitudes Internacionales de Patente números WO 99/55964, WO 99/55965, WO 99/67310 y WO 02/12626, que se incorporan aquí por referencia. Ejemplos de grupos cargados catiónicamente que pueden estar presentes en el polímero catiónico asi como en monómeros utilizados para al preparación del polímero catiónico incluyen grupos amonio cuaternarios, grupos aminoterciarios, y sales de adición de ácidos de los mismos. El término "polímero de crecimiento de cadena", como se emplea aquí, se refiere a un polímero obtenido por polimerización de crecimiento de cadena, que se conoce también como un polímero de reacción de cadena y polimerización y reacción de cadena, respectivamente. Ejemplos de polímeros de crecimiento de cadena catiónicos adecuadas incluyen polímeros de adición de vinilo preparados por polimerización de uno o varios monómeros que tienen un grupo vinilo o enlace etílénícamente insaturado, por ejemplo, un polímero obtenido por polimerización de un monómero catiónico o una mezcla de monómeros que comprende un monómero catiónico . Ejemplos de monómeros catiónicos adecuados incluyen haluros .de dialildialquilamonio, por ejemplo cloruro de dialildimetilamonio, sales de adición de ácido y sales cuaternarias de (met) acrilato de dialquilaminoalquilo por ejemplo, monómeros cuaternarios obtenidos por tratamiento de (met) acrilato de dimetilaminoetilo, (met) acrilato de dietilaminoetilo y (met) acrilato de dimetilaminohidroxipropilo, y (met) acrilamidas de dialquilaminoalquilo, por ejemplo (met) acrilamida de dimetilaminoetilo, (met) acrilamida de dietilaminoetilo, (met acrilamida de dietilaminopropilo, con ácidos, por ejemplo, ácidos orgánicos e inorgánicos , haluros de alquilo, por ejemplo cloruro de metilo, y haluros de arilo, por ejemplo cloruro de bencilo. Monómeros catiónicos preferidos incluyen sal cuaternaria de acrilato de dimetilaminoetilo y cloruro de bencilo y sal cuaternaria de metacrilato de dimetilaminoetilo y cloruro de bencilo. El monómero catiónico puede estar copolimerizado con uno o varios monómeros no iónicos y/o aniónicos. Monómeros no iónicos copolimerizables adecuados incluyen (met) acrilamida; monómeros basados en acrilamida tales como (met) acrilamida de N-alquilo, (met) acrilamida de ?,?-dial uilo y (met) acrilamida de dialquil aminoalquilo, monómeros basados en acrilato tales como (met) acrilato de dialquilaminoalquilo, y vinilamidas. Monómeros aniónicos copolimerizables adecuados incluyen ácido acrílico, ácido metacrilico y varios iaonómeros vinílicos sulfonados tales como sulfonatos de estireno. Monómeros copolimerizables preferidos incluyen acrilamida y metacrilamida, es decir, (met) acrilamida, y el polímero orgánico catiónico o anfotérico es preferentemente un polímero basado en acrilamida . El peso molecular promedio en peso del polímero catiónico puede variar dentro de límites amplios según, entre otras cosas, el tipo de polímero utilizado, y habitualmente es de por lo menos aproximadamente 5,000 y frecuenteme te por lo menos 10,000. Con mayor frecuencia, es mayor que 150,000, normalmente mayor que 500,000, adecuadamente mayor que aproximadamente 700, 000, preferentemente mayor que aproximadamente 1,000,000, y especialmente mayor que aproximadamente 2,000,000. El límite superior no es crítico; puede ser de aproximadamente 200,000,000, habitualmente 150,000,000, y adecuadamente 100,000,000. Materiales inorgánicos aniónicos en forma de microparticulas que pueden utilizarse de conformidad con la invención incluyen partículas aniónicas basadas en sílice y arcillas aniónicas del tipo esmectita. Se prefiere que las partículas inorgánicas aniónicas estén en el rango coloidal de tamaño de partículas. Partículas basadas en sílice aniónicas, es decir, partículas basadas en Si02 ó ácido silícico se utilizan preferentemente y tales partículas son habitualmente suministradas en forma de de dispersiones coloidales acuosas, que se conocen como soles. Ejemplos de partículas adecuadas basadas en sílice incluyen sílice coloidal y diferentes tipos de ácido polisilícico, ya sea homopolimerizado o copolimerizado . Los soles basados en sílice pueden ser modificados y pueden contener otros elementos, por ejemplo, aluminio, boro, nitrógeno, zirconio, galio, titanio y similares que pueden estar presentes en la fase acuosa y/o en las partículas basadas en sílice. Partículas basadas en sílice adecuadas de ese tipo incluyen sílice modificada por aluminio coloidal y silicatos de aluminio. Mezclas de tales partículas adecuadas basadas en sílice pueden también utilizarse. Los auxiliares de drenaje y retención que comprenden partículas aniónicas adecuadas basadas en sílice incluyen los auxiliares divulgados en las patentes norteamericanas números 4,388,150; 4,927,498/ 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; 5,571,49; 5,573,674; 5,584,966; 5, 603, 805; 5, 688,482; y 5,707,493; que se incorporan aquí por referencia. Partículas aniónicas basadas en sílice tienen adecuadamente un tamaño promedio de partículas inferior a aproximadamente 100 nm, preferentemente inferior a 20 nm y con mayor preferencia dentro de un rango de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 nm. Como es convencional en la química de la sílice, el tamaño de partículas se refiere al tamaño promedio de las partículas primarias, que puede estar agregadas o no agregados. El área de superficie específica de las partículas basadas en sílice es adecuadamente arriba de 50 mVg y preferentemente arriba de 100 mVg. Generalmente, el área de superficie específica puede ser de hasta aproximadamente 1700 mVg y preferentemente hasta 1000 mVg. El área de superficie especifica se mide a través de titulación con NaOH en forma bien donocida, por ejemplo, de conformidad con lo descrito por G.W. Sears en Analytical Chemistry 28(1956): 12, 1981-1983 y en la Patente Norteamericana No. 5,176,891. El área dada representa por consiguiente el área de superficie específica promedio de las partículas. De conformidad con una modalidad preferida de la invención, las partículas aniónicas basadas en sílice tienen un área de superficie específica dentro del rango de 50 a 1000 mVg, preferentemente de 100 a 950 m g. Soles de partículas basadas en sílice de estos tipos abarcan también modificaciones, por ejemplo, con cualquiera de los elementos mencionados arriba. Preferentemente, las partículas basadas en sílice están presentes en un sol que tiene un valor S en un rango de 8 a 50%, preferentemente de 10 a 40%, que contiene partículas basadas n sílice con un área de superficie especifica dentro de un rango de 300 a 1000 m2/g/ adecuadamente de 500 a 950 m2/g/ y p referentemente de 750 a 950 m2/g, dichos soles pueden ser modificados de conformidad con lo mencionado arriba. El valor S puede ser medido y calculado de conformidad con lo descrito por Iler & Dalton en J. Phys. Chem (60(1956), 955-957. El valor S indica el grado de agregación o formación de microgel y un valor S más bajo indica un grado de agregación más elevado. De conformidad con otra modalidad preferida de la invención, las partículas basadas en sílice se seleccionan entre ácido polisilícico, ya sea homopolimerizado y copolimerizado, que tiene una alta área de superficie especifica, adecuadamente ¦ arriba de aproximadamente 1000 mVg. El área de superficie específica puede estar dentro de un rango de 1000 a 1700 mVg y preferentemente de 1050 a 1600 m g. Los soles de ácido polisilícico modificado o copolimerizado pueden contener otros elementos de conformidad con lo mencionado arriba. En la técnica, al ácido polisilícico se conoce también como ácido silícico polimérico, microgel de ácido polisilícico, polisilicato y microgel de polisilicato, todos abarcados dentro del marco del término ácido polisilícico utilizado aquí. Compuestos que contienen aluminio de este tipo se conocen también comúnmente como polialuminosilicato y microgel de polialuminosilicato, ambos abarcados por los términos sílice modificada por aluminio coloidal y silicato de aluminio utilizados aquí. De conformidad con otra modalidad preferida de la invención, el auxiliar de drenaje y retención comprende arcilla aniónica del tipo esmectita. Ejemplos de arcillas de tipo esmectita adecuadas incluyen arcillas naturales tales como montmorillonita/bentonita, hectorita, baidelita, nontronita y saponita, asi como arcillas de tipo esmectita sintéticas tales como laponita, etc., prefiriéndose bentonita, y especialmente las bentonitas que después de hinchazón tienen preferentemente un área superficial de 20 a 800 mVg. Arcillas aniónicas adecuadas incluyen las arcillas divulgadas en las Patentes Norteamericanas Nos. 4,753,710; 5,071,512; y 5,607,552, que se incorporan aquí por referencia. Asi mismo, mezclas de partículas aniónicas basadas en sílice y arcillas aniónicas de tipo esmectita pueden emplearse. Polímeros orgánicos aniónicos de onformidad con la presente invención contienen uno o varios tipos cargados negativamente (aniónicos) . Ejemplos de grupos que pueden estar presentes en el polímero así como en los monómeros utilizados para la preparación del polímero incluyen grupos que llevan una carga aniónica y grupos ácidos que llevan una carga aniónica cuándo están disueltos o dispersados en agua, los grupos conociéndose aquí colectivamente como grupos aniónicos, por ejemplo, fosfato, fosfonato, sulfato, ácido sulfónico, sulfonato, ácido carboxílico, carboxilato, alcóxido y grupos fenólicos/ es decir, fenilos y naftilos sustituidos por idroxi. Grupos que llevan una carga aniónica son habitualmente sales de un metal alcalino, tierra alcalina o amonio . Partículas orgánicas aniónicas que pueden ser utilizadas de conformidad con la invención incluyen polímeros de adición de vinilo aniónicos reticulados, adecuadamente copolímeros que comprenden un monómero anióníco, por ejemplo, ácido acrílico, ácido metacrílico y monómeros de adición de vinilo fosfonados, copolimerizados habitualmente con monómeros no iónicos de tipo (met) acrilamida, (met) acrilatos de alquilo, etc. Partículas orgánicas aniónicas útiles incluyen también polímeros de condensación aniónicos, por ejemplo, soles de melamina-ácido sulfónicos. Polímeros aniónicos adicionales que pueden formar parte del sistema de drenaje y retención incluyen polímeros de crecimiento escalonado aniónicos, polímeros de crecimiento de cadena, polisacáridos, polímeros aromáticos que ocurren naturalmente y modificaciones de los mismos. El término "polímero de crecimiento escalonado", como se emplea aquí, se refiere a un polímero obtenido por polimerización de crecimiento escalonado, que se conoce también como polímero de reacción escalonada, y polimerización de la reacción escalonada, respectivamente. Los polímeros orgánicos aniónicos pueden ser lineales, ramificados, o reticulados.
Preferentemente, el polímero aniónico es soluble en agua o dispersable en agua. En una modalidad preferida, el polímero orgánico aniónico contiene también uno o varios grupos aromáticos . El grupo aromático del polímero aniónico puede estar presente en la estructura de polímero en un grupo sustituyente fijado sobre la estructura de polímero (cadena principal) . Ejemplos de grupos aromáticos adecuados incluyen grupos arilo,, aralquilo, y alcarilo y derivados de los mismos, por ejemplo, fenilo, tolilo, naftilo, fenileno, xileno, bencilo, feniletilo y derivados de estos grupos. Ejemplos de polímeros de crecimiento de cadena aniónicos adecuados incluyen polímeros de adición de vinilo que comprenden un monómero aniónico que tiene grupos carboxilato, por ejemplo ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etilacrílico, ácido crotónico, ácido itacónico, ácido maleico y sales de cualquiera de los anteriores, anhídridos de los diácidos, y monómeros de adición de vinilo sulfonado, por ejemplo, estireno sulfonado, habitualmente copolimerizados con monómeros no iónicos de tipo acrilamida, acrilatos de alquilo, etc., por ejemplo, los divulgados en las Patentes Norteamericanas Nos. 5,098,520 y 5,185,062, cuyas enseñanzas se incorporan aquí por referencia. Ejemplos de polímeros de crecimiento escalonado aromáticos aniónicos adecuados incluyen polímeros de condensación, es decir, polímeros obtenidos por polimerización por condensación de crecimiento escalonado/ por e emplo, poliuretanos aniónicos y condensados de un aldehido, por ejemplo, formaldehído con uno o varios compuestos (aromáticos) que contienen uno o varios grupos aniónicos y opcionalmente otros comonómeros útiles en la polimerización por condensación tales como urea y melamina. Ejemplos de polímeros de crecimiento escalonado aniónicos preferidos de conformidad con la presente invención incluyen polímeros de condensación aniónicos basados en benceno y basados en naftaleno, preferentemente polímeros de condensación basados en ácido naftalen-sulfónico y basados en sulfonato de naftaleno . Ejemplos de polisacáridos aniónicos adecuados incluyen almidones, gomas guar, celulosas, quitinas, quitosanos, glicanos, galactanos, glucanos, gomas xantano, pectinas, mananos, dextrinas, preferentemente almidones, gomas guar, y derivados de celulosa, almidones adecuados, incluyendo almidón de papa, de maiz, de trigo, de tapioca, de arroz, de maíz ceroso y de cebada, preferentemente almidón de papa. Ejemplos de polímeros orgánicos aniónicos adecuados incluyen los descritos en las Patentes Norteamericanas Nos. 4,070,236 y 5,755,930; y Publicaciones de Solicitudes de Patente Internacionales Nos. WO 95/21295, WO 95/21296, WO 99/67310, WO 00/49227 y WO 02/12626, que se incorporan aquí por referencia.
El peso molecular promedio en peso del polímero aniónico que tiene grupos aromáticos puede variar dentro de límites amplios según, entre otras cosas, el tipo de polímero utilizado y habitualmente es por lo menos de aproximadamente 500, adecuadamente mayor que aproximadamente 2000, y preferentemente arriba de aproximadamente 5000. Él límite superior no s crítico; puede ser de hasta 200,000,000, habitualmente 150,000,000, adecuadamente aproximadamente 100,000,000 y preferentemente aproximadamente 10,000,000. Además de los polímeros catiónicos mencionados arriba, partículas aniónicas orgánicas e inorgánicas así como polímeros orgánicos aniónicos, los auxiliares de drenaje y retención comprenden también polímeros orgánicos de bajo peso molecular, altamente cargados catiónicamente y/o compuestos de aluminio inorgánicos. De conformidad con una modalidad preferida de la invención, el auxiliar de drenaje y retención comprende un polímero catiónico y un material de micropartículas inorgánico aniónico, adecuadamente partículas basadas en sílice aniónica o arcilla aniónica de tipo esmectita. De conformidad con otra modalidad preferida de a invención, el auxiliar de drenaje y retención comprende un polímero catiónico y un polímero de adición de vinilo aniónico, adecuadamente un polímero basado en acrilamida aniónica. De conformidad con otra modalidad preferida de la invención, el auxiliar de drenaje y retención comprende un polímero catiónico que comprende grupos aromáticos. De conformidad con otra modalidad preferida de la invención, el auxiliar de drenaje y retención comprende un polímero catiónico que comprende grupos aromáticos y un polímero aniónico que comprende grupos aromáticos. Los componentes de auxiliares de drenaje y retención pueden ser agregados a la suspensión celulósica en forma convencional en cualquier orden. Cuando se utiliza un material aniónico en micropartículas, se agrega preferentemente el polímero catiónico a la suspensión antes de agregar el material en micropartículas, aún si el orden opuesto de adición puede utilizarse. Se prefiere adicionalmente agregar el polímero catiónico antes de una etapa de corte, que puede seleccionarse desde el bombeo, la mezcla, la limpieza, etc., y agregar el compuesto aniónico después de esta etapa de corte. Cuando se utiliza un polímero orgánico catiónico de bajo peso molecular y/o un compuesto de aluminio, dichos componentes se introducen preferentemente en la suspensión antes de la introducción del polímero catiónico y componente aniónico, si se utiliza. Alternativamente, el polímero orgánico catiónico de bajo peso molecular y el polímero catiónico pueden introducirse e la suspensión esencialmente . simultáneamente, ya sea separadamente o en mezcla, por ejemplo, de conformidad con lo divulgado en la Patente Norteamericana No. 5,858,174, que se incorpora aquí por referencia. Si la arcilla de conformidad con la presente invención se utiliza junto con un auxiliar de drenaje y retención, la arcilla puede agregarse a la suspensión antes o después de la adición del auxiliar de drenaje y retención. Sin embargo, se prefiere que la arcilla catiónica se agregue antes de la adición del auxiliar de drenaje y retención y otros agentes químicos de desempeño . Adecuadamente, la arcilla se agrega a la suspensión celulósica espesa, o a la suspensión celulósica delgada, y el auxiliar de drenaje y retención se agrega a la suspensión celulósica delgada. La arcilla puede también agregarse al agua blanca reciclada. Si dos o más auxiliares de drenaje y retención se utilizan, es decir, un polímero catiónico junto con un material aniónico, por ejemplo,' partículas basadas en sílice o un polímero orgánico aniónico, la arcilla puede agregarse a la suspensión celulósica (madre) antes, después o entre la adición de loa auxiliares de drenaje y retención o junto con cualquiera de los auxiliares de drenaje y retención. La arcilla puede también agregarse en varias ubicaciones en el proceso, por ejemplo, a la suspensión celulósica espesa y otra vez a la suspensión celulósica delgada antes de la adición del auxiliar de drenaje y retención. El (los) auxiliar (es) de drenaje y retención de conformidad con la presente invención puede agregarse a la suspensión celulósica a desaguar en cantidades que pueden variar dentro de límites amplios según, entre otras cosas, el tipo y número de componentes, tipo de suspensión celulósica, contenido de sal, tipo de sales, contenido de rellenador, tipo de rellenador, punto de adición, grado de cierre de aguas blancas, etc. Generalmente, el (los) auxiliar (es) de retención y drenaje se agregan en cantidades que proporcionan un mejor drenaje y/o una mejor retención de lo que se obtiene cuando no se agregan los componentes. El polímero catiónico se agrega habitualmente en una cantidad de por lo menos aproximadamente 0.001% por ciento en peso, frecuentemente por lo menos aproximadamente 0.005% en peso, con base en la suspensión celulósica seca, y el límite superior es igualmente de . aproximadamente 3% y adecuadamente aproximadamente 1.5% en peso. Cantidades de adición comúnmente aplicadas de polímero catiónico son de aproximadamente 0.01% a aproximadamente 0.5% en peso. Materiales aniónico, por ejemplo, partículas aniónicas basadas en sílice, arcillas aniónicas del tipo esmectita y polímeros orgánicos aniónicos se agregan habitualmente en una cantidad de por lo menos aproximadamente 0.001% en peso, frecuentemente por lo menos aproximadamente 0.005% en peso, con base en suspensión celulósica seca, y el límite superior es habitualmente de aproximadamente 1.0% y adecuadamente aproximadamente 0.6% en peso.
Cuando se utilizan polímeros orgánicos catiónícos de bajo peso molecular en el proceso, pueden agregarse en una cantidad de por lo menos aproximadamente 0.001% en peso con base en la suspensión celulósica seca Adecuadamente, la cantidad está dentro de un rango de aproximadamente 0.07 a aproximadamente 0.5%, preferentemente dentro de un rango de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 0.35%. Cuando se utiliza un compuesto de aluminio en el proceso, la cantidad total introducida en la suspensión celulósica a desaguar depende del tipo de compuesto de aluminio utilizado y de otros efectos deseados. Se sabe por ejemplo en la técnica que se utilizan compuestos de aluminio como agentes de precipitación para agentes de apresto basados en rosina. La cantidad total agregada es habitualmente por lo menos aproximadamente 0.05% en peso, que se calcula como A1203 y base en suspensión celulósica seca. Adecuadamente, una cantidad está dentro de un rango de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 3.0%, preferentemente dentro de un rango de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 2.0%. Aditivos adicionales convencionales en la fabricación de papel pueden evidentemente utilizarse en combinación con el (los) aditivo (s) de conformidad con la presente invención, por ejemplo, agentes de resistencia en estado seco, agentes de resistencia en estado húmedo, agentes abrillantadores ópticos, colorantes, agentes de apresto tales como agentes de apresto basados en rosina y agentes de apresto reactivos con celulosa, por ejemplo, dimeros de queteno y anhídridos succinicos, etc. La suspensión celulósica, o suspensión madre, puede también contener rellenadores minerales de tipos convencionales, por ejemplo, caolín, arcilla china, dióxido de titanio, yeso, talco, y carbonatos de calcio naturales y sintéticos tales como gis, mármol molido y carbonato de calcio precipitado. Además, el proceso puede también ser útil para la fabricación de papel a partir de suspensiones celulósicas que tienen una alta conductividad. En tales casos, la conductividad de la suspensión que es desaguada en la malla es habitualmente de por lo menos 1.0 mS/cm, adecuadamente 2.0 mS/cm, y preferentemente por lo menos 3.5 mS/cm. La conductividad puede medirse por equipo estándar, por ejemplo, un instrumento WrW LF 539 suministrado por Christian Berner. Los valores mencionados arriba son determinados adecuadamente mediante la medición de la conductividad de la suspensión celulósica alimentada o presente en la caja de alimentación de la máquina de papel o, alternativamente, mediante la medición de la conductividad del agua blanca obtenida por remoción de agua de la suspensión. La presente invención abarca además procesos para fabricar papel en donde agua blanca es extensivamente reciclada o recirculada, es decir, con un alto grado de cierre de agua blanca, por ejemplo, en donde de 0 a 30 toneladas de agua fresca se utilizan por tonelada de papel seco producido, habitualmente menos de 20, adecuadamente menos que 15, preferentemente menos que 10 y especialmente menos que 5 toneladas de agua fresca por tonelada de papel . La invención se ilustra adicionalmente en los Ejemplos siguientes que, sin embargo, no pretenden limitar dicha invención. Partes y porcentajes se refieren a partes en peso y porcentaje en peso, respectivamente, a menos que se indique lo contrario. Ej emplo 1 Una arcilla de Al-Mg que tiene el apilamiento 3R2 (CC-14, Akzo Nobel Catalyst B.V.) fue comparada con un talco comercial (Finnatlc P05 de Omya) en términos de adsorción de depósitos indeseables. El método de evaluación de adsorción de depósitos indeseables de polvo de mineral fue una variación de un procedimiento presentado por D.A. Hughes en Tappi (Julio de' 1977, volumen 60, No. 7, páginas 144-146) . Primero, muestras de depósitos indeseables sintéticas fueron preparadas mediante la adición de hidróxido de potasio (1 M) a una mezcla de 0.65 g de goma de rosina y 0.35 g de ácido oleico hasta obtener la saponificación. Se agrego subsiguientemente etanol desnaturalizado para disolver los depósitos sintéticos indeseables. Procedimiento de prueba de adsorción de depósitos indeseables: una cantidad de 35 mi de agua destilada fue agregada primero a un tubo de centrifugación de vidrio seguido por la adición de 1 mi de una solución de depósitos' sintéticos indeseables y 10 mi de arcilla con el apilamiento 3R2 (2.5% de contenido seco). El pH de la pasta de depósitos sintéticos indeseables fue ajustado a 6.5 con ácido sulfúrico. La mezcla fue subsiguientemente agitada durante 2 minutos y centrifugada durante 20 minutos a 4500 revoluciones por minuto. El sobrenadante fue removido después y desechado y el tubo fue secado durante la noche a 60° C. Después de secado, se agregaron 10 mi de cloroformo-anhídrido acético (1:1) al tubo y se agito hasta la liberación del depósito indeseable absorbido. El tubo fue después sometido a centrifugación durante 20 minutos logrando que el reactivo claro permaneciera en la parte superior del tubo. El reactivo fue después vaciado en un pequeño recipiente de laboratorio y se agregaron 10 gotas de ácido sulfúrico concentrado. Después de un periodo de 4 minutos, el liquido fue medido en espectrofotómetro UV-vis ajustado a 400 nm por lo que el valor de absorbancia fue comparado con valores de absorbancxa de cantidades conocidas de depósitos indeseables. Pruebas similares fueron también efectuadas para la muestra de Finntalc P05. Los resultados de adsorción de depósitos indeseables se resumen en la Tabla 1, en donde la "adición de depósitos indeseables" se refiere a una cantidad de depósitos indeseables, en mg, agregada por mg de adsorbente; talco o arcilla, y "Adsorción de Depósitos : Indeseables" se refiere a la cantidad de depósitos indeseables , en mg, adsorbidos por gramo de adsorbente, talco o arcilla. Adición de Adsorción de Depósitos Indeseables depósitos [mg/g] Prueba indeseables Talco Arcilla (CC-14) No. [mg/g] [0.16 mg/ml] [0.16 mg/ml] 1 0 0 0 2 2 1.2 2 3 4 2.3 4 4 6 3 6 5 8 3.1 7.5 6 10 4 9 7 12 4.3 10 8 14 4.2 10.1 9 16 4.5 10.1 10 18 4.7 11 (continuación de la tabla 1) Adsorción de Depósitos Indeseables [mg/g] Prueba Talco Arcilla (CC-14) No. [0.08 mg/ml] [0.08 mg/ml] 1 0 0 2 1.2 2 3 1.2 4 4 1.5 6 5 1.6 8 6 2 10 7 2.1 11.5 8 2,2 13 9 2 13 10 2.4 13 Como se muestra en la Tabla 1, la arcilla que tiene el apilamiento 3R2 tiene una capacidad de adsorción significativamente mejorada en comparación con un talco. Ejemplo 2 En este ejemplo, las características de adsorción de depósitos indeseables de una arcilla catiónica de Al-Mg que tiene el aspiramiento 3¾ (CC-8, Süd Chemie) fueron comparadas con las características de una arcilla catiónica de Al-Mg que tiene el apilamiento 3R2 (CC-17, Akzo Nobel Catalyst B.V. ) . Dos mezclas de depósitos sintéticos indeseables fueron preparadas, una conteniendo ácido oleico y goma rosina (depósito indeseable No. 1) - del ejemplo 1, y una mezcla sintética adicional de depósitos indeseables que contenia ácido abiético. El depósito indeseable que contenia ácido abiético (depósito indeseable No. 2) fue preparado mediante la mezcla de 1 g de ácido abiético e hidróxido de potasio 1M hasta obtener la saponificación. Se agrega etanol desnaturalizado (250 mi) para disolver el depósito sintético indeseable. Se utilizó el mismo procedimiento de prueba de adsorción de depósito indeseable que lo presentado en el Ejemplo 1. Los resultados se ofrecen en forma resumida en las tablas 1 y 2. Tabla 2 Adición de depósito indeseable (Depósito indeseable Adsorción de Depósito Indeseable Prueba No . 1 ) [mg/g] No. [mg/g] CC-8 (3Ri) CC-17 (3R2) 0 0 0 5.4 7.1 16 9.64 14.1 32 21.5 29 48 34.4 41 Tabla 3 Adición de depósito indeseable (Depósito indeseable Adsorción de Depósito Indeseable Prueba No . 2 ) [mg/g] No. [mg/g] CC-8 (3Rx) CC-17 (3R2) 1 0 0 0 2 8 4.45 6.07 3 16 11.1 13.8 4 32 26.5 30.3 5 48 40.3 47.5 Como se muestra en las tablas 2 y 3, la arcilla con apilamiento 3R2 adsorbió el ácido abiético y la goma rosina también como la mezcla de ácido oleico en un grado significativamente mayor que la arcilla catiónica que tiene el apilamiento 3Ri. Ejemplo 3 La adsorción de grumos pegajosos (fusión en caliente) de una arcilla catiónica de Al-Mg que tiene el apilamiento 3R2 (CC-4, Akzo Nobel Catalyst B.V.) se comparó con el talco (Finntalc P05, Omya) utilizando el instrumento TOC (Dohrman DC190) . El TOC (Carbono Orgánico Total) fue determinado por combustión a 800° C por lo que el carbono fue oxidado en dióxido de carbono y después analizado a través del método de espectroscopia IR. Los resultados se presentan en forma resumida en la Tabla 4, en donde la "Adición de Grumos Pegajosos" se refiere a la cantidad de grumos pegajosos, en mg, que se agrega por gramo de adsorbente; arcilla o talco, y la Adsorción de Grumos Pegajosos" se refiere a la cantidad de grumos pegajosos, en. g, adsorbida por gramo de adsorbente; talco o arcilla. Tabla 4 Adsorción de Grumos Pegajosos [mg/g] Adición de Talco {CC-14) grumo [0.16 mg/ml] [0.16 mg/ml] Prueba pegajosos fusión en fusión en No. [mg/g] caliente caliente 1 0 0 0 2 2 1.3 2 3 4 1.8 4 (continuación de la tabla 4) Adsorción de Grumos Pegajosos [mg/g] Talco (CC-14) [0.08 mg/ml] [0.08 mg/ml] Prueba fusión en fusión en No. caliente caliente 1 0 0 2 1.5 2 3 1.8 4 E emplo 4 Se evaluó el desempeño de drenaje mediante la incorporación de la arcilla que tiene el apilamiento 3R2 en un auxiliar de remoción de agua y retención a través de un Analizador de Drenaje Dinámico (DDA) , disponible en Akribi emikonsulter B, Suecia, que mide el tiempo para drenar un volumen establecido de suspensión celulósica a través de una malla cuando se remueve un tapón y aplicando' vacio (0.35 bar) a este lado de la malla que es opuesto al lado en el cual está presente la suspensión celulósica. Se evaluó la retención de primer pasaje a través de un nefelómetro mediante la medición de la turbidez del filtrado, el agua blanca, que se obtiene por drenaje de la suspensión. La pasta primaria utilizada fue basada en una pulpa con remoción de tinta de una fábrica de periódicos con una consistencia de 30 g/litro, conductividad de aproximadamente 1500 3/aa y pH de 7. Se agrego a la suspensión de pulpa una muestra de arcilla catiónica de Al-Mg con apilamiento 3R2 (CC-9, Akzo Nobel Catalyst B.V.). La pasta primaria fue después mezclada con un agitador magnético y el tiempo de permanencia/contacto de la suspensión celulósica y arcilla catiónica fue de 30 minutos hasta 1 hora. Después, la pasta primaria fue diluida con agua (aproximadamente 1:10) antes de llevar a cabo la prueba de DDA. Las muestras de suspensión celulósica/pasta primaria fueron colocadas en el recipiente de DDA desviado en el tiempo 0. Después se agregaron los químicos de retención/remoción de agua en el orden siguiente: i) después de 15 segundos, 0.8 mg/toneladas de pulpa seca de poliacrilamida (Eka PL 1510) , ii) después de 15 segundos adicionales (30 segundos desde el inicio), 0.4 kg/toneladas de pulpa seca de partículas aniónicas basadas en sílice (Eka NP 780) , iii) después de 15 segundos adicionales drenaje de la suspensión con registro automático del tiempo de drenaje. Las muestras de filtrado de las pruebas de drenaje fueron evaluadas con relación a la adsorción de depósitos indeseables. Se consideró que la adsorción se correlacionaba con la absorbancia de espectrofotómetro UV-vis a 280 nm del filtrado y la disminución de absorbancia de UV-vis se conoció como reducción de depósitos indeseables. Los resultados se presentan en la tabla 5. Tabla 5 Prueba Adición de Tiempo de Reducción de depósitos número CC-9[kg/t] drenaje [s] indeseables [%] 1 0 9.3 2 5 6.04 19.8 3 10 5.63 21.4 La Tabla 5 muestra claramente que la adición de CC-9 a la suspensión reduce el tiempo de drenaje y que el filtrado contiene menos depósitos indeseables conforme se agrega CC-9 a la suspensión. Ejemplo 5 En este ejemplo, se comparó una arcilla catiónica de Al-Mg que tiene un api] amiento 3¾ (CC-12) con una arcilla catiónica de Al-Mg que tiene el apilamiento 3R2(CC-18) con relación al drenaje. Se utilizan la misma pasta primaria y el mismo procedimiento que lo descrito en el Ejemplo 4. La Tabla 6 presenta los resultados en forma resumida. Tabla 6 Prueba Dosificación Tiempo de Drenaje [seg.] numero de CC [kg/Tj CC-12 (3¾) CC-18 (3R2)
1 0 16.2 16.2
2 2 15 13.1 3 5 14.9 13.2
4 10 14.8 . 11.9
A partir de la tabla 6 resulta evidente que la adición de la arcilla que tiene el apilamiento 3R2 mejora adicionalmente el drenaje en comparación con la arcilla catiónica que tiene el apilamiento 3Ri. Ejemplo 6 El efecto de mejora del drenaje de la arcilla catiónica de Al-mg con el apilamiento 3R2 (CC-22) se evaluó aquí. Se utilizaron la misma pasta primaria y el mismo procedimiento que lo descrito en el ejemplo 4, excepto que se emplearon auxiliares de drenaje y retención diferentes. En este ejemplo, se agregaron 0.4 kg/tonelada de pulpa seca de Percol 63 (una poliacrilamida catiónica de CIBA) y 2 kg/tonelada de pulpa seca de Hydrocol SW (arcilla de bentonita de tipo esmectita de CIBA) en formas similar.
Tabla 7 Dosificación de CC [kg/t] Tiempo de drenaje [seg.] CC-22 (3R2) 0 11.2 2 9.1 10 8.1 La Tabla 7 demuestra que el desempeño de un auxiliar de remoción de agua y retención que comprende la adición de PAM catiónico y arcilla de bentonita a una suspensión mejora mediante la adición de una arcilla catiónica de AL-Mg de tipo 3R2. Ejemplo 7 La adsorción de grumos pegajosos adhesivos sensibles a la presión de una arcilla catiónica de Al-Mg con el apilamiento 3R2 (CC-17, Akzo Nobel Catalyst B.V.) fue evaluada y comparada con el talco (Fintalc P05, Omya) . Los grumos pegajosos adhesivos sensibles a la presión se encuentran en pastas primarias de residuos de oficinas tales como etiquetas, cintas, sobres auto-sellables y notas de tipo Post-it®. Se cortaron 60 gramos de notas Post-it® con un lado totalmente cubierto con el adhesivo (Tappi journal vol. 79 no 7 de julio de 1996) en pequeños cuadrados y se sumergieron en 1.5 1 de agua de grifo fría durante 24 horas. Se agregó 0.5 1 de una solución de sal que contenia CaCl2 · 2H20, Na2S04 · 10 ¾0 y agua del grifo a la mezcla de agua-papel para simular las condiciones de la fábrica de papel, como por ejemplo pH y conductividad. La mezcla fue después desintegrada en un desintegrador de pulpa estándar durante 30000 revoluciones. Fibras y finas más gruesas de 25 um fueron removidas por filtración. El filtrado fue calentado en un baño maría a una temperatura de 60° C. El pH varió entre 6.8 y 7.4. A las muestras de filtrado se agregó arcilla Al-Mg con un apilamiento de 3R2 y Talco {POS} . Después de la adición de CC-17 y Talco, el filtrado fue mezclado con un agitador magnético y el tiempo de permanencia de CC-17 y Talco fue de 60 minutos. Se llevó acabo la prueba de adsorción mediante centrifugación durante 30 minutos a 4500 revoluciones por minuto. El sobrenadante fue después vaciado y se midió TOC. La tabla 8 muestra los resultados de adsorción de adhesivo sensible a la presión. Tabla 8 Prueba Talco [kg/t] CC-17 [Kg/t] TOC [ppm] número 1 0 550 2 5 525 3 10 498 4 20 400 5 5 401 6 10 292 7 20 115 Como se muestra mediante la Tabla 8, la adsorción de adhesivos sensibles a la presión es significativamente mejorada cuando se agrega CC-17 en comparación con talco. . Ejemplo 8 En este ejemplo, se evaluó el desempeño de apresto. Una pasta primaria de una fábrica de cartón de empaque de líquido fue tratada con una arcilla catiónica de Al-Mg que tiene el apilamiento 3R2 (CC-22, Akzo Nobel Catalyst B.V.) y con talco (Finntalc P05, Omya) respectivamente. Se agregaron químicos de apresto y retención y se elaboraron hojas (SCAN-C 26: 76).El apresto de las hojas fue medido como valores Cobb 60 (SCAN-P 12: 64) . La pasta primaria utilizada fue una suspensión celulósica gruesa proveniente de una fábrica de LPB, que contenía pulpa de madera dura y blanda blanqueada. La pasta primaria fue agitada y calentada a 50°C. Se agregaron los químicos y la pasta primaria fue tratada durante 30 minutos. La suspensión celulósica espesa fue después diluida con agua del grifo hasta una consistencia de 5 g/L. Esta pasta primaria tenía un pH de 8 y una conductividad de 0.7 mS/cm. Antes de la elaboración de hojas, se agregaron 0.3 kg/toneladas de pulpa seca de AKD (Keydime C223, Eka Chemicals) , 8 kg/tonelada de pulpa seca de almidón catiónico (Pelrbond 970) y 0.5 kg/tonelada de pulpa seda de partículas basadas en sílice (Eka NP 590, Eka Chemicals) . Las hojas presentaron un peso base de aproximadamente 73 g/m2. La Tabla 9 muestra los resultados de apresto obtenidos por adición de diferentes cantidades de talco y CC-22 a la pasta primaria del cartón de empaque de liquido . Tabla 9 Prueba Talco [kg/t] CC-22 [kg/t] Cobb 60 número 1 0 40 2 1 44 3 5 60 4 1 35 5 5 34 El desempeño de apresto mejoró cuando se utilizó CC-22 en comparación con talco. Ejemplo 9 Se evaluó el desempeño de apresto con adiciones más elevadas de arcilla catiónica de Al-Mg que presenta el apxlamiento 3R2 (CC-22, Akzo Nobel Catalyst B.V.) y talco (Finntalc P05, Omya) , respectivamente. Hojas fueron fabricadas, se midió el apresto como valores de Cobb 60 (SCAN-P 12:.64). La pasta primaria utilizad fue una suspensión celulósica espesa de una fábrica de LPB que contiene pulpa de sulfato de madera blanda y madera dura blanqueada con peróxido de hidrógeno a una consistencia de aproximadamente 4%. Esta pasta primaria fue agitada y calentada a 50° C. Se agregaron arcilla catiónica y talco y la pasta primaria fue tratada durante 20 minutos. La suspensión celulósica espesa fue después diluida con filtrado de blanqueador hasta una consistencia de aproximadamente 3.9 g/1. A la pasta primaria AKD, se agregaron 1.6 kg/tonelada de apresto de rosina, 1.6 kg/tonelada de alumbre, 5.0 kg/tonelada de almidón catiónico y 0.35 kg/tonelada de partículas basadas en sílice (Eka NP 590. Ela Chemicals) antes de fabricar las hojas (formador Rapid-Kóthen) . Las hojas presentaron un peso bajo de aproximadamente 100 g/m¿. La tabla 10 presenta en forma resumida los resultados de apresto obtenidos mediante el apresto de la pasta primaria para cartones de empaques de líquidos . Tabla 10 Prueba No. AKD [kg/t] Talco [kg/t] CC-22 [kg/t] COBB 60
1 0 0 0 258
2 0.5 0 0 250
3 0.8 0 0 131
4 1 0 0 59
5 1.4 0 0 39
6 0.5 5 0 211
7 0.8 5 0 115 9 1.4 5 O 39
10 0.5 0 10 198
11 0.8 0 10 87
12 1 0 10 45 13 1.4 0 10 33
La tabla 10 muestra que el desempeño de apresto fue mejorado (valores Cobb 60 inferiores) empleando CC-22 en comparación con talco. Ejemplo 10 Este ejemplo fue elaborado en una fábrica de pulpa. Pulpa química de la caja de alimentación de remoción de agua de la máquina de pulpa fue tratada con una arcilla catiónica de Al-Mg con el apilamiento 3R2 {CC-22, Akzo Nobel Catalyst B.V.). Se midió después la turbidez del filtrado de pulpa, véase Tabla 11. La pulpa fue utilizada fue una suspensión de fibras de eucalipto blanqueada a una consistencia de aproximadamente 1.2%. Esta pulpa fue agitada y calentada a 60° C. La arcilla catiónica fue agregada y la pulpa fue tratada durante 30 minutos. La pulpa fue después filtrada a través de un Britt-Jar con una malla 200 (diámetros de orificios de 76.2 um) . El filtrado fue analizado en cuanto a turbidez en un medidor de turbidez Hach 2100. La tabla 11 muestra los resultados en términos de turbidez del -filtrado. Tabla 11 Prueba No . CC-22 [kg/t] Turbidez [NTU] 1 0 53 2 2 43 3 5 23 La turbidez del filtrado mejoró (disminuyó) cuando se trató una pulpa química con CC-22. Ejemplo 11 Este ejemplo fue preparado en una fábrica de pulpa TMP. Se removió el agua de una pulpa termomecánica (TMP) o se lavó después de blanqueado con peróxido de hidrógeno. El filtrado se conoce frecuentemente como filtrado de blanqueo. El agua de filtrado del blanqueo de pulpa termomecánica fue agitada y calentada a 50° C. El agua del filtrado del blanqueo de pulpa termomecánica fue tratada durante 30 minutos con una arcilla catiónica de Al-Mg ,que tiene el apilamiento 3R2 (CC-22, Akzo Nobel Catalyst B.V.). Esta agua fue centrifugada y la fase clara fue medida en cuanto a turbidez mediante su análisis de absorción en un espectrofotómetro Lasa 10 a una longitud de onda de 700 nm. La tabla 12 muestra los resultados. Tabla 12 Prueba No. CC-22 [kg/t] Absorción [700 nm] 1 0 0.506 2 10 0.377 La absorción en la fase clara mejoró (disminuyó) cuando se trató el agua de blanqueo de pulpa termomecánica con CC-22.
Ejemplo 12 Este ejemplo fue elaborado en una fábrica de pulpa con remoción de tinta (DIP) . La pulpa de la planta de DIP fue tratada con una arcilla catiónica de Al-Mg que tiene el apilamiento 3R2 (CC-22, Akzo Mobel Catalyst B.V.). Se midió después la turbidez del filtrado de pulpa, véase tabla 13. La pulpa utilizada fue tomada a partir de la zona entre el filtro de disco y la prensa de tornillo en la planta de DIP. La pulpa presenta una consistencia de aproximadamente 7%, y fue diluida con agua del grifo a aproximadamente 4.2%. Esta pulpa fue agitada y calentada a 50° C. La arcilla fue agregada y se trató la pulpa durante 30 minutos. La pulpa fue después filtrada a través de un filtro de fibra de vidrio GF/A (diámetro de orificio aproximadamente 2 um) . El filtrado fue analizado en cuanto a turbidez en un medidor de turbidez Hach 2100P. La tabla 13 muestra los resultados. Tabla 13 Prueba No. CC-22 [kg/t] Turbidez [NTÜ] 1 0 71.8 2 2 63.5 3 5 42.3 La turbidez del filtrado mejoró (disminuyó) cuando se mezcló la pulpa de la cual se removió la tinta con CC-22 antes de la filtración. Ejemplo 13 Pulpa proveniente de una fábrica de pulpa de la cual se removió la tinta (DIP) fue tratada con una arcilla catiónica de Al-Mg que tiene el apilamiento 3R2 (CC-22, Akzo Nobel Catalyst B.V.), de una manera similar al ejemplo 12. La 5 turbidez del filtrado de pulpa fue después medida y se presenta en forma resumida en la tabla 14. Tabla 14 Prueba CC-22 [kg/t] Turbidez [NTU] 1 0 18 0 2 5 15 3 10 11 La turbidez del filtrado mejoró (disminuye) cuando se trata una pulpa de la cual se removió tinta mediante la adición de CC-22 antes de la filtración. 5
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