MXPA98001352A - Metodos y agentes para mejorar la capacidad de ser impreso y resistencia del papel - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a composiciones que contienen agentes de poliacrilamida hidrofílicos y agentes de apresto de superficie hidrofóbicos y el uso de tales composiciones en panel y cartón para mejorar la capacidad de ser impreso, apresto y resistencia.

Description

MÉTODOS Y AGENTES PARA MEJORAR IA CAPACIDAD DE SER IMPRESO Y RESISTENCIA DEL PAPEL CAMPO PS LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con composiciones y métodos para mejorar la capacidad de ser impreso y/o resistencia de diversos tipos de papel y cartón. De manera más específica, esta invención se relaciona con mezclas de aprestos superficiales hidrofóbicos y de poliacrilamida hidrofílica los cuales, cuando se agregan al papel o al cartón, mejoran la calidad de impresión, el apresto o acondicionamiento así como la resistencia de superficie del papel o el cartón.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los agentes de apresto han adquirido gran aceptación en la industria del papel para modificar el papel y modificar su resistencia a penetración por líquidos, generalmente agua, y mejorar varios aspectos de su capacidad de ser impreso. Por ejemplo, las patentes norteamericanas números 5,122,568 y 5,139,614 describen el uso de copolímeros acrílicos de estireno para mejorar el apresto, el contraste de la impresión de tinta, incrementar los REF: 26662 tiempos de penetración de tinta y reducir el plumeado o corrimiento. La patente norteamericana número 3,562,102 describe productos de reacción de amina de esteres mezclados de alquilglicidilo los cuales son utilizados en la preparación de sustrato de papel celulósicos con apresto, películas curadas y composiciones de rellenado resinosas sólidas . Se han hecho esfuerzos por desarrollar agentes de apresto mejorados. En la patente norteamericana número 4,855,343 se copolimerizan monómeros de acrilato de acrilonitrilo por polimerización por emulsión en presencia de almidón degradado y un iniciador que contiene peróxido para proporcionar agentes de apresto de papel mejorados. La patente norteamericana número 5,362,573 describe el uso de sales de titanio, hafnio y zirconio tales como carbonato de amonio y zirconio junto con un compuesto de apresto de superficie que contiene un polímero hidroxilado soluble en agua para mejorar la eficiencia del apresto. Existen muchos agentes de apresto diferentes utilizados en la elaboración de papel tales como jabón de colofonia, almidón, silicato de sodio, productos de reacción de amina de esteres mezclados de alquilglicidilo, tales como los descritos en la patente norteamericana número 3,562,102, por ejemplo, y el apresto se puede llevar a cabo ya sea por un proceso de apresto interno, el cual típicamente involucra la adición de extremo húmedo, o procesos de apresto en superficie los cuales típicamente involucran la adición en la prensa de apresto. El tratamiento de superficie en la prensa de apresto típicamente con agentes de apresto altera la red de papel principalmente al impartir un grado mayor de hidrofobicidad. A su vez, el efecto de apresto genera valores más elevados de tiempo de penetración de tinta, reduce la dispersión lateral de tintas de impresión, y al mismo tiempo mejora la formación de imágenes y contraste con diversas tecnologías de impresión. Por lo tanto, los agentes de apresto de superficie hidrofóbicos mejoran la capacidad de ser impreso, principalmente al disminuir la capacidad de absorción de la hoja de papel e incrementar la resistencia de superficie a penetración por líquidos (tinta) . La capacidad de ser impreso del papel y otras calidades se han mejorado mediante el uso de papel revestido y diversas hojas de registro de chorro de tinta. En la patente norteamericana número 4,442,172 se realiza una hoja de registro de chorro de tinta al recubrir un polímero soluble en agua sobre la superficie de una hoja base que contiene silicato sintético, un aditivo de resistencia en húmedo y fibra de vidrio, el cual se describe que tiene una absorbencia superior a tinta y una densidad de registro elevada, sin plumeado o corrimiento. Las combinaciones del agente de apresto interno del dímero de alquilceteno, carbonato de calcio precipitado y ciertos agentes fijadores sintéticos catiónicos también se han incorporado en las capas de base de registro de chorro de tinta, véase la patente norteamericana número 5,126,010. El papel de registro de chorro de tinta descrita en JP 06143799 se prepara al aplicar un tratamiento de apresto de superficie de un adhesivo de peso molecular elevado y un copolímero de estireno-anhídrido maleico en ambos lados del papel base y depositar un revestimiento receptor de tinta que contiene un pigmento blanco y un adhesivo en un lado del papel. Las hojas de transferencia de registro de chorro de tinta contienen carbonato de calcio como material de relleno y el dímero de alquilceteno o anhídrido alquenilsuccínico como agentes de apresto, los cuales se describen en JP 06008617. Se pueden incluir en la hoja de transferencia agentes auxiliares tales como almidón, poliacrilamida y alcohol polivinílico. La patente J56109783-A describe papel para un registro de chorro de tinta obtenido al aplicar un polímero hidrofílico, por ejemplo, almidón oxidado y alcohol polivinílico a papel sin tratar de un grado de absorción de agua específico para proporcionar papel con propiedades de secado de tinta equilibradas y resistencia al manchado para impresora de chorro de tinta. Y la patente norteamericana número 4,900,620 describe hojas de registro de chorro de tinta que tienen buena absorción de tinta, resolución y brillantez de color las cuales se fabrican de pulpa de madera y un sustrato de carbonato de calcio precipitado recubierto con una capa de pigmento blanco. Las hojas de registro de chorro de tinta constituidas de un soporte y una capa receptora de tinta que contiene silica coloidal acicular o fibrosa modificada por cationes se describen en la patente norteamericana número 5,372,884; se pueden incluir diversos polímeros en la capa receptora de tinta para mejorar las propiedades de secado de tinta, propiedades formadoras de película y claridad de imagen. En la patente norteamericana número 4,294,704 se recubre papel y cartón con composiciones que contienen aglutinantes de látex acuoso de polímero sintético tal como copolímeros de estireno-butadieno, copolímeros de carboxilestireno-butadieno, poliacetatos de vinilo, poliacetatos de carboxilo y vinilo, copolímeros de acrilato de alquilo-acetato de vinilo y copolímeros de acrilato de carboxilo y alquilo-acetato de vinilo con el fin de proporcionar una resistencia mejorada al desgarre en seco y en húmedo. En la patente norteamericana número 4,439,496 un sustrato fotográfico resistente al agua que contiene un dímero de alquilceteno, una poliacrilamida catiónica y una poliacrilamida aniónica se recubren con una poliolefina resistente al agua.

La patente JP05173287 describe papel de base para uso en papel de impresión fotográfico el cual se fabrica al agregar poliacrilamida catiónica a una suspensión o lechada de pulpa, y después agregar un agente de apresto el cual tiene un efecto en la región de pH débilmente ácido a débilmente alcalino, por ejemplo, de dímeros de centeno orgánicos elevados, y finalmente se agrega una poliacrilamida aniónica; el papel de base se describe como útil para inhibir la permeación de líquidos de revelado desde las superficies de extremo de corte del papel de impresión fotográfica. Otra hoja de registro de chorro de tinta se describe en la EP 600245. Conforme continúan surgiendo tecnologías nuevas de impresión y aumenta la aceptación en el mercado, se incrementa la necesidad de desarrollar superficies de papel de alta resolución que tengan características en cuanto a capacidad de impresión. Pese a los beneficios obtenidos del uso de papel recubierto o de hojas de registro de hojas de tinta, estos materiales tienen ciertas desventajas, por ejemplo, requieren dos capas separadas y por lo tanto su fabricación involucra numerosas etapas de procesamiento de papel y operaciones de conversión especiales. Además, muchas de las hojas de papel recubiertas existentes muestran una imagen a color, resolución de color y corrimiento de color inadecuados. Además, conforme los productos de papel se incrementa el uso de tintas de colores múltiples, los papeles muestran absorción controlada de tinta, densidad de color óptima y corrimiento de color reducido, y ha sido difícil elaborar un plumeado y capilaridad reducidos. En muchos casos, es deseable utilizar hojas de papel únicas que tengan tasas de absorción de color, densidad de color y resolución superiores con corrimiento y plumeado de color reducidos . En consecuencia, se ha desarrollado una necesidad, no satisfecha por la tecnología actual, por un aditivo de papel que proporcione los beneficios descritos antes en cuanto a la capacidad de impresión y apresto y que aún muestre una resistencia superior en seco. Los aditivos existentes de resistencia en seca no han satisfecho esta necesidad. Las N- (cloroalcoximetil) -acrilamidas y derivados cuaternarios de los mismos son aditivos de resistencia en seco descritos en la patente norteamericana número 3,980,800. La patente canadiense 1101158 describe propiedades mejoradas de resistencia en seco obtenidas al mezclar una suspensión de fibra con polímeros de acrilamida cuaternarios. La adición de un polímero de acetona-trietilentetraamina-dietilentriamina-formaldehído y copolímero de acrilamida-anhídrido maleico a pulpa de celulosa se ha descrito en la patente norteamericana número 4,036,682 lo cual ha proporcionado propiedades mejoradas de resistencia. Se han aplicado al papel alcohol polivinílico y almidón para mejorar las características de superficie de hoja las cuales pueden incluir resistencia de superficie y una porosidad regular. En la JP 57139599 y JP 139598, se agrega poliacrilamida aniónica en el extremo húmedo y el agente de apresto se selecciona del dímero de alquilceteno, agente de apresto catiónico y anhídrido dicarboxílico cíclico sustituido los cuales se utilizan junto con sal de aluminio para fabricar papel neutro que se propone tiene buena tenacidad en húmedo y en seco . Continúan varias tecnologías de impresión que requieren superficies de papel con integridad elevada y resistencia a los efectos abrasivos del proceso de impresión. El repelado, la formación de partículas y la pulverización de material de relleno contribuyen, todos, a un funcionamiento disminuido del papel en el proceso de impresión por impacto. Por lo tanto, existe la necesidad de agentes para tratamiento de superficies los cuales resuelvan estos defectos. Ahora se ha descubierto que un aditivo de apresto de superficie generalmente hidrofóbico y un agente de resistencia en seco de poliacrilamida hidrofílica se pueden combinar en una composición única para proporcionar, cuando se agregan al papel o superficies de hoja de cartón en la prensa de apresto, lo cual proporciona un apresto mejorado de manera sinergística así como resistencia e igualmente una amplia gama de propiedades mejoradas en la capacidad de impresión del papel. Ha sido sorprendente encontrar que se puede combinar un agente hidrofílico tal como poliacrilamida con un apresto de superficie hidrofóbico tal como una premezcla y que resulten mejoras en cuanto a resistencia, apresto y capacidad de impresión del uso de tal premezcla en el papel o en cartón que incluye cartulina. Esto es particularmente inesperado dado que, en teoría, los agentes de apresto de superficie hidrofóbicos incrementan el grado de hidrofobicidad de la hoja y por lo tanto disminuyen la capacidad de absorción del papel, mientras que los materiales hidrofílicos tales como poliacrilamida incrementan el grado de unión de hidrógeno en la hoja de papel y mantienen la capacidad de absorción de líquidos de la hoja de papel. El papel o cartón fabricado utilizando las composiciones de la presente invención muestra propiedades de apresto las cuales son superiores al uso de un solo agente de apresto de superficie hidrofóbico. Por lo tanto, al mezclar poliacrilamida con un agente de apresto de superficie, se mejora de manera inesperada la función de apresto. Un beneficio adicional proporcionado por las composiciones de la presente invención es en que se mejoran de manera sinergística las propiedades de resistencia, tales como la resistencia de unión interna y el repelado de cera. Además, el papel y el cartón que comprenden las mezclas de poliacrilamida de apresto de superficie de la presente invención muestran mejoras sinergísticas en cuanto a calidad de impresión, por ejemplo, absorbencia controlada de tinta, tiempo de secado de tinta y densidad óptica de color; los puntos de medio tono más definidos producidos con dispersión de luz maximizada para un contraste de impresión mejorado. Los productos de la presente invención imparten resistencia sustancial a la penetración de tinta y líquidos acuosos al papel, proporcionan flexibilidad de procesamiento al permitir que el fabricante de papel equilibre los requerimientos de apresto entre el apresto interno y de superficie, incrementan el ángulo de contacto y la resistencia de superficie, mantienen el nivel de apresto con respecto al tiempo y el impacto de coeficiente de fricción. También se obtienen por medio de la presente invención otros beneficios en relación a la capacidad de impresión tales como una resolución de imagen mejorada y un corrimiento reducido de color, un corrimiento a través de la hoja, plumeado, capilaridad, repelado, formación de partículas y pulverización. La resolución de imagen superior y las propiedades de corrimiento a través de la hoja proporcionadas por las composiciones de la presente invención son particularmente deseables para uso en relación - Íl eon tecnologías de impresión modernas las cuales utilizan una variedad de diferentes tintas de color. De manera ventajosa, los beneficios anteriores se proporcionan por una sola hoja de papel o cartón no recubiertos sin tener que producir un papel o cartón más complicados o de capas múltiples, costoso, por ejemplo, papel recubierto o papel de base con una capa para recepción de tinta. Los materiales de apresto de superficie utilizados en la presente invención generalmente son sintéticos, de manera preferible, aunque no necesariamente, solubles en agua y son principalmente hidrofóbicos, de manera preferible contienen por lo menos aproximadamente 40 moles por ciento de grupos hidrofóbicos, mientras que los polímeros de acrilamida con los cuales se combinan son sustancialmente hidrofílicos, de manera preferible contienen por lo menos aproximadamente 25 moles por ciento, de manera más preferible por lo menos aproximadamente 50 moles por ciento de grupos monoméricos hidrofílicos tales como el grupo amida en poliacrilamida. El apresto de superficie y el material de poliacrilamida se pueden premezclar antes de su aplicación al papel. Las mezclas de apresto de superficie de poliacrilamida de la presente invención se pueden agregar solas como solución en agua en dispersión, o bien en combinación con aditivos para papel aplicados comúnmente tales como almidones de prensa de apresto. Las composiciones de la presente invención se pueden utilizar en la producción de cartón tal como cartón para caja, cartón de revestimiento y cartón blanqueado, por ejemplo, cartón para leche así como diversos tipos de papel tales como, por ejemplo, papeles de madera fina, no recubiertos, para empacado, para periódicos y libros de coestabilidad. El papel y cartón de la presente invención es especialmente útil para papel o cartón el cual está diseñado para ser capaz de ser impreso en su uso final, es decir, papel o cartón de impresión. En una modalidad adicional de la presente invención se proporcionan composiciones que comprenden un agente de apresto de superficie hidrofóbico, una poliacrilamida hidrofílica y un agente de reticulación tal como, por ejemplo, carbonato de zirconio y amonio, y cuando se aplican a papel o cartón, en una prensa de apresto o similar, mejoran adicionalmente la capacidad de impresión, tanto en impresión por impacto como sin impacto, la resistencia seca interna y la resistencia de superficie, por ejemplo, resistencia a la tensión, descarga y repelado de cera.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un sentido amplio, la presente invención proporciona composiciones que comprenden un apresto de superficie sustancialmente hidrofóbico y un material sustancialmente hidrofílico tal como poliacrilamida el cual se puede utilizar en la elaboración de papel o cartón para impartir un apresto mejorado, resistencia de unión interna y características de impresión. La presente invención proporciona composiciones, de manera preferible composiciones acuosas que comprenden una mezcla, de manera preferible una dispersión de un apresto de superficie sintético preferiblemente carboxilado que contiene por lo menos aproximadamente 40 moles por ciento de grupos hidrofóbicos y una poliacrilamida soluble en agua, en donde la proporción del apresto de superficie respecto a la poliacrilamida es desde aproximadamente 30-95 partes en peso de apresto de superficie respecto a aproximadamente 70-5 partes en peso de poliacrilamida. Los agentes de apresto de superficie preferidos incluyen copolímeros de estireno hidrolizado y anhídrido maleico, copolímeros de estireno y sal de ácido maleico, copolímeros de estireno y éster maleico, copolímeros de (met) acrilato de estireno, copolímeros de éster de (met ) acrilato de estireno, terpolímeros de estireno-éster de acrilato-acrilonitrilo, copolímeros de sal de (met ) acrilato de acrilonitrilo y poliuretanos. Una modalidad adicional de la presente invención proporciona composiciones, de manera preferible composiciones acuosas que comprenden una mezcla de apresto de superficie polimérico carboxilado, sintético, que contiene por lo menos aproximadamente 40 moles por ciento de grupos hidrofóbicos y poliacrilamida hidrofílica en las proporciones descritas junto con una cantidad efectiva de agente estabilizante y/o agente de reticulación. También se proporciona papel o cartón que comprende las composiciones descritas antes de la presente invención. En una modalidad preferida, se proporciona papel o cartón, de manera preferible papel o cartón sin recubrimiento, que comprende: (i) un apresto de superficie carboxilado, sintético, que contiene por lo menos 40 moles por ciento de grupos hidrofóbicos, y (ii) poliacrilamida sustancialmente hidrofílica, en la que la proporción de apresto de superficie respecto a poliacrilamida es de aproximadamente 30-95 partes en peso de apresto de superficie respecto a aproximadamente 70-5 partes en peso de poliacrilamida . Además, también se proporciona un método para mejorar la capacidad de ser impreso y/o resistencia de papel o cartón de impresión, de manera preferible papel o cartón sin recubrimientos, el cual comprende: aplicar a la superficie de papel o cartón, utilizando una prensa de apresto, calandrado o aspersión, una mezcla que comprende: (i) un apresto de superficie sintético que contiene por lo menos aproximadamente 40 moles por ciento de grupos hidrofóbicos; y (ii) poliacrilamida sustancialmente hidrofílica; en donde la proporción del apresto de superficie respecto a la poliacrilamida es desde aproximadamente 30-95 partes en peso de apresto de superficie respecto a aproximadamente 70-5 partes en peso de poliacrilamida. También se proporcionan métodos para mejorar la capacidad de ser impreso y/o resistencia de papel o cartón no recubierto, los cuales comprenden: 1) agregar a un medio líquido, en cualquier orden: (a) una mezcla que comprende: (i) apresto de superficie polimérico carboxilado, sintético, que contiene por lo menos 40 moles por ciento de grupos hidrofóbicos; y (ii) poliacrilamida sustancialmente hidrofílica; en la que la proporción del apresto de superficie respecto a la poliacrilamida es desde aproximadamente 30-95 partes en peso de apresto de superficie con respecto a aproximadamente 70-5 partes en peso de poliacrilamida; y (b) una cantidad efectiva de agentes de reticulación para formar una mezcla diluida; en la que la proporción en peso del medio líquido respecto a la mezcla varía desde aproximadamente 70-99 partes de medio líquido respecto a aproximadamente 30-1 partes de mezcla; y 2) aplicar la mezcla diluida formada en la etapa (i) a la superficie del papel o cartón utilizando una prensa de apresto, calandrado o aspersión.

DESC I CIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Los objetivos anteriores y relacionados de la presente invención se obtienen al producir una mezcla, de manera preferible una mezcla acuosa, de manera preferible una dispersión constituida de apresto de superficie que contiene por lo menos aproximadamente 40 moles por ciento de grupos hidrofóbicos, en base a las moles totales en el agente de apresto y al agente de resistencia seco, generalmente una poliacrilamida soluble en agua o hidrofílica. Los materiales de apresto de superficie son cualquier polímero que imparta apresto o impermeabilidad a líquidos. El apresto de superficie generalmente es no iónico o aniónico, de manera preferible aniónico. Los aprestos de superficie adecuados son de manera preferible poliméricos, habitualmente carboxilados, es decir, que contiene grupos carboxilo, generalmente por lo menos aproximadamente 25 moles por ciento de grupos carboxilo, de manera preferible por lo menos aproximadamente 50 moles por ciento, de manera más preferible por lo menos aproximadamente 60 moles por ciento de grupos carboxilo, en base al agente de apresto. Se puede utilizar cualquier apresto de superficie sintético que incluye agentes no poliméricos, por ejemplo dímeros de alquilceteno en la medida en que impartan características hidrofóbicas a la superficie del papel. Los ejemplos representativos de polímeros de apresto de superficie adecuados útiles en la presente invención incluyen copolímeros de estireno y anhídrido maleico o copolímeros derivados de anhídrido estirenmaleico tales como sales de ácido estirenmaleico, anhídrido estirenmaleico hidrolizado y copolímero de éster estirenmaleico, así como copolímeros de (met) acrilato de estireno, copolímeros de éster de (met) acrilato de estireno, terpolímeros de estireno-éster de (met) acrilato y acrilonitrilo, copolímeros de ácido estiren (met) acrílico, copolímeros de sal de (met) acrilato de acrilonitrilo, poliuretanos, mezclas de los mismos y similares. Habitualmente, los materiales de apresto de superficie contienen por lo menos aproximadamente 40 moles por ciento de grupos hidrofóbicos, de manera preferible por lo menos aproximadamente 50 moles por ciento de grupos hidrofóbicos, de manera más preferible por lo menos aproximadamente 53 moles por ciento de grupos hidrofóbicos. Los ejemplos representativos de grupos hidrofóbicas incluyen subunidades tales como estireno y a-metilestireno, mezclas de los mismos y similares. Los materiales de apresto de superficie de manera preferible son solubles en agua. El peso molecular de los polímeros de apesto de superficie utilizados en la presente invención no es crítico y generalmente varía desde por lo menos aproximadamente 30, 000, determinado por cromatografía de exclusión de tamaño de alta presión. Los polímeros de acrilamida útiles en la presente invención generalmente son solubles en agua y pueden ser hinchables en agua. En la presente invención se abarcan todos los polímeros de (alq) acrilamida tales como acrilamida, metacrilamida, etacrilamida y similares. Para propósitos de esta invención, el término poliacrilamida incluye todos los homopolímeros de (alq) acrilamida así como copolímeros y poliacrilamida funcionalizadas . Las poliacrilamidas pueden ser aniónicas, catiónicas o no iónicas, aunque generalmente se prefieren más las catiónicas y aniónicas. Se pueden copolimerizar diversos monómeros, de manera preferible monómeros etilénicamente insaturados con monómeros de (alq) acrilamida para formar las poliacrilamidas utilizadas en la presente invención. Los monómeros catiónicos representativos incluyen cloruros de dialquilamonio, (met) acrilatos de N,N-dialquilaminoalquilo, (met) acrilamidas de N,N-dialquilaminoalquilo, sales cuaternarias y mezclas de los mismos. Los monómeros aniónicos útiles en la práctica de esta invención pueden comprender ácido acrílico o metacrílico, ácido fumárico, ácido crotónico, ácido maleico, sales de los mismos, ácido 2-acrilamida o 2 -met ilpropansulfónico , ácido estirensulfónico y sus sales, y similares. Los monómeros no iónicos solubles en agua adecuados en la práctica de esta invención comprenden generalmente N-vinilpirrolidona, N,N-dialilmetacrilamidas, metacrilatos de hidroxialquilo, N-vinilformamida y similares. También se pueden utilizar pequeñas cantidades de otros monómeros copolimerizables tales como acrilato de metilo; metacrilato de metilo, acrilonitrilo; acetato de vinilo; estireno, etc. Los comonómeros generalmente aniónicos y no iónicos se pueden incluir en los copolímeros de acrilamida en cantidades de hasta aproximadamente 20 moles por ciento, de manera preferible aproximadamente 10 moles por ciento, en base al copolímero. Se pueden incluir comonómeros catiónicos en los copolímeros de acrilamida en cantidades de hasta aproximadamente 15 moles por ciento, de manera preferible hasta aproximadamente 10 moles por ciento, en base en el copolímero. Las poliacrilamidas preferibles incluyen homopolímeros de acrilamida, copolímeros de acrilamida los cuales de manera preferible contienen desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 20 moles por ciento de comonómeros aniónicos o catiónicos así como poliacrilamida hidrolizada. Los ejemplos representativos de poliacrilamidas preferidas incluyen copolímeros de acrilamida con esteres de acrilato, sales de acrilato que incluyen sales de sodio, potasio y amonio, ácido acrílico, cloruro de dialildimetilamonio y similares. Se pueden utilizar diversos tipos de poliacrilamidas solas o en combinaciones de dos o más. Generalmente se prefieren adicionalmente los copolímeros de acrilamida y acrilato de sodio, prefiriéndose más aquellos que contiene desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 20 sales de acrilato, de manera preferible aproximadamente 5 a aproximadamente 10 sales de acrilato. Es deseable que las poliacrilamidas utilizadas en la presente sean sustancialmente hidrofílicas, que generalmente contengan por lo menos aproximadamente 30 moles por ciento de grupos hidrofíbicos, de manera preferible por lo menos aproximadamente 50 moles por ciento de grupos hidrofílicos, en base a la poliacrilamida, de manera más preferible por lo menos aproximadamente 75 moles por ciento de grupos hidrofílicos, por ejemplo de acrilamida no alquilada. El peso molecular de las poliacrilamidas utilizadas en la presente no es crítico, aunque habitualmente se prefieren peso molecular tan elevado como sea posible, típicamente de por lo menos aproximadamente 50,000, de manera preferible por lo menos aproximadamente 300,000 y las poliacrilamidas típicamente pueden tener un peso molecular de hasta aproximadamente 500,000, de manera preferible de hasta aproximadamente 100,000. Las poliacrilamidas se pueden reticular con agentes de reticulación conocidos en la técnica tales como, por ejemplo, aquellos agentes descritos en lo siguiente. Al proporcionar los beneficios de la presente invención es importante que la poliacrilamida y el apresto de superficie se mezclen previamente antes de la aplicación al papel o cartón. Las poliacrilamidas típicamente están disponibles en forma de solución acuosa y al preparar las composiciones de la presente invención, se prefiere ajustar el pH de la solución acuosa que contiene poliacrilamida a un pH alcalino, generalmente un pH de por lo menos aproximadamente 8, de manera preferible por lo menos aproximadamente 9, antes de mezclarlo con el apresto de superficie. De manera preferible, se ajusta el pH de la solución acuosa de poliacrilamida a un pH que varía desde aproximadamente 8 hasta aproximadamente 11, de manera más preferible desde aproximadamente 9 hasta aproximadamente 10. Es más deseable ajustar el pH de la solución acuosa de poliacrilamida a un pH que sea sustancialmente el mismo del apresto de superficie, el cual típicamente también está disponible en forma de solución, de manera preferible acuosa. Generalmente, este tiene un pH que se encuentra dentro de aproximadamente 1 unidad de pH. Aunque no es esencial combinar la poliacrilamida y el apresto de superficie como soluciones acuosas, se prefiere esto último. De manera similar, no es esencial ajustar el pH de las soluciones de polímero anteriores de manera que sean sustancialmente similares, pero se prefiere. Cuando el pH de la solución de poliacrilamida es sustancialmente diferente del de la solución acuosa del apresto de superficie, tiende a presentarse formación de gel o aglomeración. Aunque el pH de las composiciones que contienen apresto de superficie/polímero de acrilamida de la presente invención no es crítico para su funcionamiento, el pH parece afectar las propiedades físicas de la composición; por lo tanto, se prefiere generalmente que el pH de la composición sea de por lo menos aproximadamente 8 o superior a aproximadamente 8, de manera preferible de por lo menos aproximadamente 9 y superior, hasta aproximadamente 11, de manera preferible hasta aproximadamente 10. Al ajustar el pH de la composición final dentro de este intervalo, la composición es menos viscosa, más fácil de manejar y más estable. Por lo tanto, las composiciones de la presente invención de manera preferible tiene un pH que varía desde aproximadamente 8 hasta aproximadamente 11, de manera más preferible desde aproximadamente 9 hasta aproximadamente 10; se pueden realizar ajustes de pH antes de agregar la composición al papel o al cartón, pero de manera preferible se realizan después o durante la preparación de la composición. Típicamente se puede utilizar para ajustes de pH cualquier base (o ácido si este es el caso) los cuales sean compatibles con el apresto de superficie particular y los polímeros de acrilamida, de manera preferible las bases de hidróxido, carbonato y bicarbonato tales como, por ejemplo, hidróxido de sodio, bicarbonato de sodio, carbonato de sodio, hidróxidos de litio, mezclas de hidróxido de potasio de los mismos y similares. Generalmente, la cantidad de poliacrilamida que se va a combinar con el apresto de superficie no es crítica. Habitualmente, el apresto de superficie y la poliacrilamida se mezclan en una proporción desde aproximadamente 30-95 partes en peso de apresto de superficie respecto a aproximadamente 70-5 partes en peso de poliacrilamida, de manera preferible desde aproximadamente 40-70 partes en peso de apresto de superficie hasta aproximadamente 60-30 partes en peso de poliacrilamida, de manera más preferible desde aproximadamente 50-60 partes en peso de apresto de superficie con respecto a aproximadamente 50-60 partes en peso de poliacrilamida. Aunque la mezcla de los materiales dentro de las proporciones descritas antes tiende a proporcionar una mezcla homogénea la cual tiende a no mostrar separación de fases, las proporciones descritas en la presente no son críticas y pueden variar en base al tipo de papel, las propiedades deseadas y materiales adicionales agregados a la composición acuosa; se pueden determinar las proporciones óptimas para cada sistema de elaboración de papel utilizando experimentación sencilla. Al mezclar el agente de apresto de superficie con poliacrilamida para preparar las composiciones de esta invención, el orden de adición no es crítico, aunque se prefiere agregar el apresto de superficie a la poliacrilamida. Las composiciones pueden contener aproximadamente 100 por ciento de polímero o de aprestos de superficie el cual comprende la mayor parte, en caso de no comprender la totalidad de los sólidos, aunque las composiciones de manera preferible son acuosas. El contenido de sólidos de la composición acuosa debe ser de por lo menos aproximadamente 0.5 por ciento en peso, en base al peso total de la composición y varía ampliamente desde aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 30 por ciento en peso, de manera preferible desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 22 por ciento en peso, en base al peso total de la composición. Se prefiere adicionalmente diluir la composición que contiene el apresto de superficie y polímero de acrilamida con agua para obtener por lo menos aproximadamente 12 por ciento de sólidos, de manera general desde aproximadamente 12 hasta aproximadamente 17 por ciento de sólidos, de manera preferible desde aproximadamente 13 hasta aproximadamente 15 por ciento de sólidos, en peso, en base al peso total de la composición. Generalmente, las composiciones de la presente invención consisten esencialmente del apresto de superficie descrito antes y poliacrilamida, de manera preferible las composiciones consisten del apresto de superficie descrito previamente y poliacrilamida en las proporciones descritas antes. De manera opcional, las composiciones que obtienen apresto de superficie/poliacrílamida de manera preferible contienen adicionalmente una cantidad efectiva de agente estabilizante suficiente para reducir la separación de fases. Cualquier agente que reduzca la separación de fases es adecuado como un agente estabilizante. Generalmente se prefieren poliacrilamidas catiónicas, homopolímeros catiónicos tales como cloruro de polidialildimetilamonio, polihidroxialquilaminas y almidón. También son agentes estabilizantes adecuados los polímeros aniónicos tales como, por ejemplo, carboximetilcelulosa y almidones fosforalados . Se pueden agregar agentes estabilizantes en cantidades suficientes para evitar la separación de fases, generalmente por lo menos aproximadamente 0.3 por ciento, de manera preferible por lo menos aproximadamente 0.5 por ciento en peso, en base en el peso del apresto de superficie y polímero de acrilamida, y hasta aproximadamente 5.0 por ciento, de manera preferible hasta aproximadamente 3.0 por ciento en peso, en base al peso del apresto de superficie y el polímero de acrilamida. En consecuencia, las cantidades preferidas del agente estabilizante se encuentran entre aproximadamente 0.3 por ciento y aproximadamente 5.0 por ciento, en base al peso total del apresto de superficie y la poliacrilamida. El papel y cartón que se producen de acuerdo con la presente invención pueden contener materiales auxiliares conocidos en la técnica que serán útiles para la incorporación en el papel o cartón al agregarlos a la pulpa en el extremo húmedo, directamente al papel o al cartón o a un medio líquido, por ejemplo, una solución de almidón la cual después se utiliza para impregnar las hojas de papel o el cartón. Los ejemplos representativos de agentes auxiliares incluyen desespumantes, bactericidas, pigmentos, materiales de relleno y similares. Además de un agente de reticulación, se prefiere particularmente un agente de reticulación soluble en agua. Se ha encontrado que el agente de reticulación tiende a una mejor función del apresto mejorado, resistencia y beneficios en cuanto a capacidad de impresión proporcionados por las composiciones de apresto de superficie/poliacrilamida. Generalmente, cualquier agente de reticulación conocido es útil en la presente invención e incluye a aquellos de sales de zirconio, hafnio o titanio descritos en la patente norteamericana número 5,362,573 la cual se, incorpora en la presente como referencia, polímeros glioxilados tales como polímeros glioxilados de vinilamida, formaldehído, polímeros de condensación de melamina-formaldehído y materiales extendidos de glioxilo tales como dihidroxietilenurea. Se prefiere particularmente el carbonato de zirconio y amonio (AZC) . El agente de reticulación se puede agregar directamente a la composición o a la mezcla que contiene el apresto de superficie y polímero de acrilamida o, cuando se aplica a papel o cartón durante el proceso de elaboración de papel/cartón, por ejemplo, se agrega directamente al papel a través del uso de un medio líquido tal como agua a una solución acuosa de almidón en la prensa de apresto. Se pueden agregar agentes de reticulación al medio líquido antes, después o de manera simultánea con la mezcla de poliacrilamida/apresto de superficie. Se puede utilizar una cantidad efectiva de agente de reticulación suficiente para proporcionar propiedades mejoradas en cuanto a resistencia, capacidad de apresto o capacidad de impresión, generalmente una cantidad de por lo menos aproximadamente 0.3 por ciento, de manera preferible aproximadamente 2.0 por ciento en peso, en base al peso total del apresto de superficie y el polímero de acrilamida; y generalmente no más de aproximadamente 10.0 por ciento, de manera preferible no más de aproximadamente 5.0 por ciento en peso, en base al total de apresto de superficie y polímero de acrilamida; por lo tanto, el intervalo de agente de reticulación generalmente está entre aproximadamente 0.3 y aproximadamente 10.0 por ciento en peso, en base al total de apresto de superficie y polímeros de acrilamida, de manera preferible desde aproximadamente 2.0 hasta aproximadamente 5.0 por ciento en peso, en base al apresto total de superficie y el polímero de acrilamida. Cuando se agrega un reticulador a un medio líquido tal como una solución acuosa de almidón o al agua, la cantidad de agente de reticulación utilizado puede variar en base a la captación de almidón o captación de agua; típicamente, las cantidades de reticulante aplicado al papel o cartón son aquellas conocidas en la técnica y de manera preferible las cantidades varían desde aproximadamente 0.02 hasta aproximadamente 4.5 kg (10 libras) de agente de reticulación por tonelada de papel o de cartulina, aunque este intervalo puede variar. Generalmente, el tratamiento de superficie se puede aplicar a papel ya sea como una operación posterior a la producción o como una porción del proceso de elaboración de papel mismo. El apresto de superficie se aplica típicamente en el proceso de elaboración de papel después de que se ha formado y secado la hoja de papel, pero cuando aún no ha pasado a través de un apilado de calandrado. La hoja (red) formada y seca se transporta a través de una prensa de apresto (en realidad un revestidor de cuchilla, de vastago o de rollo de diversas configuraciones) el cual vuelve a humedecer la hoja en cierto grado (en base al tipo de prensa de apresto) con un medio líquido tal como una solución de almidón o una solución de almidón/apresto de superficie o una solución de agua/apresto de superficie. Al humedecer la red, se seca nuevamente y posteriormente se hace pasar a través de una serie de estrechamientos en el calandrado para controlar el calibre y regularidad o acabado en la hoja terminada antes de su enrollado, ranurado o laminado. En otra modalidad adicional de la presente invención, se proporcionan métodos para mejorar la capacidad de ser impreso y/o resistencia del papel o cartón, generalmente papel o cartón de impresión al aplicar a la superficie del papel o cartón las mezclas de los compuestos de apresto de superficie descritos en lo anterior y poliacrilamida sustancialmente hidrofílica en las proporciones indicadas antes . Las composiciones de poliacrilamida/apresto de superficie generalmente se aplican a hojas de base de papel o cartón preformado (o redes) en el extremo seco del proceso de elaboración de papel utilizando una prensa de apresto, calandrado, aspersión o similar. La prensa de apresto es lo más común; sin embargo, se ha utilizado con cartulina, calandrado o apilado de calandrado. Se puede utilizar cualquiera de los diseños de prensa de apresto que incluyen, pero que no se limitan a prensa horizontal, prensa vertical, prensa de apresto de rollo de compuerta y prensa de apresto de cuchilla dosificadora, vastago, de tipo de baño de inmersión o combinaciones de las mismas. Las composiciones pueden ser rociadas sobre la superficie del papel o cartón, opcionalmente con un material reticulante u otro auxiliar. Es importante que las composiciones de la presente invención se agreguen después de que se forma el papel o cartón en el proceso de elaboración de papel, por ejemplo, en la prensa de apresto. Cuando se aplica al papel o cartón utilizando un medio líquido, tal como una solución de almidón o agua, la cantidad de mezcla de poliacrilamida/apresto de superficie que se va a utilizar depende generalmente de la captación de almidón o captación de agua, y puede variar, aunque de manera preferible las cantidades son suficientes para proporcionar desde aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 6.8 kg (15 libras) de poliacrilamida/apresto de superficie por tonelada de papel o cartón, de manera preferible desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 10 libras de poliacrilamida/apresto de superficie por tonelada de papel o cartón. En base a los medios utilizados para aplicar las mezclas de apresto de superficie/poliacrilamida al papel o cartón (por ejemplo prensa de apresto o calandrado) y el diseño de tales materiales, las composiciones o mezclas agregadas al papel o cartón se pueden diluir hasta aproximadamente 0.5 a aproximadamente 6 por ciento de sólidos. Opcionalmente, las composiciones que contienen poliacrilamida/apresto de superficie de la presente invención pueden mezclarse, antes de la adición al papel o al cartón, con un medio líquido tal como agua. Las composiciones de apresto de superficie/poliacrilamida se agregan al medio líquido, y típicamente están contenidos en una prensa de apresto o similar, para formar una mezcla diluida y hojas de papel o cartón preformado que se pone en contacto con la mezcla diluida o medio líquido que contiene el apresto de superficie/poliacrilamida y opcionalmente un agente de reticulación. De manera preferible, el medio líquido es agua, de manera más preferible es una solución acuosa de almidón. Se puede utilizar cualquier tipo de almidón, que incluye almidón catiónico, no iónico o aniónico. Las soluciones típicas de almidón varían en una concentración desde aproximadamente 3 hasta aproximadamente 13 por ciento en peso, de manera preferible desde aproximadamente 6 hasta aproximadamente 8 por ciento en peso de sólidos de almidón; sin embargo, estas concentraciones pueden variar en base al tipo de prensa de apresto. También puede variar la proporción de medio líquido respecto a la mezcla de poliacrilamida/apresto de superficie en base al grado de papel y tipo de prensa de apresto así como el tipo líquido y propiedades de la hoja que se deseen. Sin embargo, de manera general la proporción en peso del medio líquido respecto a la mezcla que comprende la poliacrilamida/apresto de superficie varía desde aproximadamente 70-99 partes de medio líquido con respecto a aproximadamente 30-1 partes de mezcla que comprende la poliacrilamida/apresto de superficie, de manera preferible desde aproximadamente 90-99 partes en peso de medio líquido con respecto a aproximadamente 10-1 partes en peso de mezcla. De manera preferible, la proporción en peso de solución acuosa de almidón (medio líquido) respecto a la composición que contiene apresto de superficie/poliacrilamida es de aproximadamente 95-99 partes de solución de almidón con respecto a aproximadamente 5-1 partes de mezcla que comprende el apresto de superficie/poliacrilamida . Si se utiliza agua como el medio líquido, las proporciones preferidas son de aproximadamente 90-95 partes de agua hasta aproximadamente 10-5 partes de composición que contiene apresto de superficie/poliacrilamida. Después o antes de agregar la mezcla de poliacrilamida/apresto de superficie a un medio líquido tal como agua o una solución acuosa de almidón para formar la mezcla diluida, sería preferible ajustar el pH de la mezcla diluida desde aproximadamente 6 hasta aproximadamente 11, de manera preferible, desde aproximadamente 7 hasta aproximadamente 10, antes de poner en contacto la mezcla diluida con el papel o cartón preformado. El pH de la mezcla diluida también debe ser superior a aproximadament 8 hasta aproximadamente 11. Después de la aplicación de las mezclas de poliacrilamida/apresto de ¡superficie o las mezclas diluidas (que contienen adicionalmente agua o una solución de almidón) al papel o cartón, el papel o cartón típicamente se seca utilizando medios de secado conocidos en la técnica tales como, por ejemplo, cilindros secadores calentados por vapor. Se puede implementar cualquier temperatura de secado adecuada y generalmente se utilizan temperaturas que varían desde aproximadamente 220 °F hasta aproximadamente 260°F, de manera preferible desde aproximadamente 235°F hasta aproximadamente 124 °C (255 °F) . Por la presente invención también se proporciona papel y cartón fabricado de acuerdo con los métodos descritos antes así como papel y cartón el cual comprende las composiciones de poliacrilamida/apresto de superficie o mezclas descritas en lo anterior que incluyen aquellas las cuales contienen adicionalmente una cantidad efectiva de agente reticulante y/o agente estabilizante como se describe en lo anterior. El papel y cartón comprenden sustancialmente cerca de la superficie apresto de superficie que comprende por lo menos aproximadamente 40 moles por ciento de grupos hidrofóbicos y poliacrilamida sustancialmente hidrofílica generalmente en una proporción desde aproximadamente 30-95 partes en peso de apresto de superficie respecto a aproximadamente 70-5 partes en peso de poliacrilamida. Como un resultado de la adición en el extremo seco, el apresto de superficie y la poliacrilamida generalmente se localizan sustancialmente sobre la superficie del papel o cartón, en oposición con una distribución uniforme a través del papel o cartón. El papel o cartón de la presente invención están diseñados especialmente para impresión y de preferencia no están recubiertos. El papel y cartón de la presente invención pueden ser papel ácido, alcalino y neutro, aunque de manera preferible alcalino. Las cantidades preferibles de poliacrilamida/apresto de superficie varían desde aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 6.8 kg (15 libras) de poliacrilamida/apresto de superficie por tonelada de papel o cartón, de manera preferible desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 4.5 kg (10 libras) de poliacrilamida/apresto de superficie por tonelada de papel o cartón. La invención se ilustra adicionalmente por los siguientes ejemplos.

DESCRIPCIÓN DE IAS MODALIDADES PREFERIDAS Preparación de medio líquido (solución acuosa de almidón) A un vaso de precipitados de acero inoxidable, se forma una suspensión de 233 gramos (en la presente "partes") de un almidón de prensa de apresto típico (que contiene aproximadamente 0.17 moles por ciento de grupos catiónicos) en 767 partes de agua con buena agitación para formar una suspensión acuosa de almidón que contiene aproximadamente 20 por ciento en peso de almidón. Posteriormente se ajusta la temperatura de la suspensión resultante con vapor a aproximadamente 90-95°C. Una vez que se alcanza el estado estable, se mantiene la temperatura durante aproximadamente 30 minutos. Después de este tiempo, se retira el calor del recipiente con almidón y el almidón resultante se coloca en un baño de agua y hielo. Se reduce la temperatura de la solución resultante a menos de aproximadamente 40°C. Posteriormente se ajustan los sólidos de almidón hasta una concentración final de aproximadamente 3 por ciento, en peso, con agua. Todas las aplicaciones de baño de apresto en la presente (a menos que se indique de otra manera) se realizan utilizando una solución de almidón cocinado al 3 por ciento en peso.

Ejemplo 1: Se prepara un recipiente adecuado con un aparato de agitación, termómetro, una entrada de nitrógeno y un condensador de reflujo enfriado con agua y después se coloca en un baño de calentamiento. Se colocan orificios de adición para proporcionar alimentación de monómero en el matraz utilizando un tubo de caucho. El recipiente de reacción se carga con la cantidad indicada de agua para tener una cantidad de sólidos totales de aproximadamente 15 por ciento, en peso. Posteriormente el recipiente se calienta a reflujo, en cuyo momento se alimenta el monómero, que consiste de acrilamida (90 partes en peso) y ácido acrílico (10 partes en peso) que se alimentan en el reactor sometido a reflujo durante un período de 90 minutos. De manera concurrente, se agrega simultáneamente un sistema catalizador al reactor para llevar a cabo la polimerización. Después de que se completa la adición, se mantiene la temperatura a reflujo durante 30 minutos adicionales . Posteriormente se enfría el reactor hasta la temperatura ambiente. El polímero resultante contiene aproximadamente 10 por ciento en peso de ácido acrílico o aproximadamente 8 moles por ciento de ácido acrílico y tiene un pH en solución de aproximadamente 4.5-5.5. El copolímero de estireno/ácido acrílico se prepara de acuerdo con los procedimientos conocidos descritos en la patente norteamericana 5,138,004, la cual se incorpora en la presente como referencia. El copolímero contiene aproximadamente 50 moles por ciento de estireno y aproximadamente 50 moles por ciento de ácido acrílico. Están presentes aproximadamente 50 moles por ciento de grupos hidrofóbicos en el copolímero de estireno/ácido acrílico. La composición de apresto de superficie/poliacrilamida de la presente invención se prepara al agregar la solución de poliacrilamida anterior al copolímero de estireno/acrílico . Las proporciones en peso de estireno/apresto de superficie acrílico respecto a poliacrilamida son de aproximadamente 55 partes de estireno/acrílico respecto a aproximadamente 45 partes en peso de poliacrilamida. Se agrega agua para ajustar los sólidos de polímero a aproximadamente 14 por ciento en peso, de sólidos totales y se busca el pH a aproximadamente 9.5.

Ejemplo 2: Se aplica una solución de almidón que contiene la mezcla de poliacrilamida y apresto de superficie preparada en el ejemplo 1 a una hoja de papel base que no contiene aditivos en la superficie, de acuerdo con el siguiente procedimiento .

Procedími ento de Aplicación: Se pesan 600 partes de la solución de almidón al 3 por ciento anterior en un recipiente rectangular de acero inoxidable. Después se estira una hoja de papel de base alcalina de 21.6 x 28 cm (8.5 x 11 pulgadas) a través de la solución de almidón a una velocidad regular para depositar almidón sobre las superficies (superior e inferior) de la hoja de papel base. La hoja pesa aproximadamente 3.9 partes. Posteriormente la hoja se transfiere utilizando papel no encolado (papel secante) y posteriormente se registra la hoja de papel secante. El peso de captación de la hoja tratada con almidón se calcula al determinar la diferencia entre el peso de la hoja seca y la hoja húmeda. El peso de captación de almidones 2.3 partes en peso. El peso de captación para el blanco posteriormente se utiliza para calcular la cantidad de resina necesaria que se debe agregar durante el resto de la prueba. Se agregan a la solución de almidón 5.5 partes de una solución de 24 por ciento en peso de la mezcla de apresto de superficie y poliacrilamida para proporcionar aproximadamente 1.0 partes en peso de apresto de superficie/poliacrilamida a la solución de almidón. Posteriormente la hoja se prensa en una prensa Noble and Wood y un tambor de secado a una temperatura de aproximadamente 118°C (245°F) durante 30 segundos. Todas las mediciones de resistencia y apresto se realizan después de acondicionar el papel durante 24 horas a temperatura y humedad constantes. Posteriormente se prueban las hojas para determinar la fuerza utilizando un probador de unión Scott, TAPPI procedimiento #541, el cual se incorpora en la presente como referencia. La unión interna del papel promedia 48,461 µm-cm-g (138 milésimas de pulgada-pie-libras) .

Ejaqplo 3; Se obtiene una sal de sodio de copolímero de ácido estirenmaleico ("SMA"), disponible comercialmente, el cual se fabrica de estireno y comonómeros de anhídrido maleico, el cual contiene aproximadamente 50 moles por ciento de grupos hidrofóbicos. Se prepara un copolímero de acrilamida/ácido acrílico como en el ejemplo 1 el cual se agrega al SMA; la proporción de SMA respecto a poliacrilamida es de 65 partes en peso de SMA respecto a 35 partes en peso de poliacrilamida. Se sigue el procedimiento en el ejemplo 1 excepto que se ajustan los sólidos de polímero a aproximadamente 15 por ciento en peso y se ajusta el pH de la mezcla a aproximadamente 9.5.

Ejeiqplo 4: A 600 partes de la solución de almidón acuosa de 3 por ciento en peso descrita antes, se agregan 5.5 partes de una solución al 24 por ciento (1.0 partes en peso activo) de la mezcla de SMA/poliacrilamida preparada en el ejemplo 3. La captación de almidones de aproximadamente 2.3 partes en peso. Posteriormente, la mezcla anterior se aplica a un papel de lámina base, de acuerdo con el procedimiento de aplicación en el ejemplo 2. Después se prueban las hojas para determinar resistencia utilizando un probador de unión Scott, TAPPI procedimiento #541. La unión interna del papel promedió 54,431 µm-cm-g (155 milésimas de pulgada-pie-libras) .

Ejepqplo 5: Al seguir el procedimiento del ejemplo 2, se agregaron diversos agentes de apresto de superficie a 600 partes de muestras de solución acuosa de almidón al 3 por ciento en peso y lo anterior se aplico a un papel de lámina base de acuerdo con el procedimiento de aplicación descrito antes. La captación de almidón es de aproximadamente 2.3 partes en peso. La cantidad de apresto de superficie agregada es de 1.0 partes en peso. Se mide la resistencia de unión interna de las muestras de papel resultantes y se muestran en la tabla 1 junto con las mediciones de resistencia de unión interna para papel con apresto con mezclas de apresto de superficie de poliacrilamida de la presente invención. Los resultados demuestran que el uso de apresto de superficie/poliacrilamida proporciona una resistencia mejorada de manera significativa en comparación con el uso de agentes de apresto de superficie solos.

Tabla 1 Aditivo de papel Unión interna ro-qn-g (milésimas de pulgada- pie-libras) *SMA 40,384 (115) *Acrílico estireno 42,842 (122) *Sal de sodio de acrilato de estireno 41,438 (118) Ejemplo 3 54,431 (155) Ejemplo 1 48,461 (138) *COMPARATIVO Ejemplo 6 Se siguieron los procedimientos en los ejemplos 1 y 2 para producir papel impregnado con una mezcla de estireno/poliacrilamida de ácido acrílico de la presente invención, excepto que se agregaron a la solución de almidón 5.6 partes en peso de carbonato de zirconio y amonio (AZC) . Se agregó el apresto de superficie/poliacrilamida a la solución de almidón primero seguido por AZC. La captación de almidón es de 2.3 partes en peso. La resistencia de unión interna del papel resultante es de 134,145 µm-cm-g (182 milésimas de pulgada-pie-libras) .

Ejemplo 7: Se siguieron los procedimientos de los ejemplos 3 y 4 para producir papel con una mezcla de SMA/poliacrilamida de la presente invención, excepto que se agregaron 5.6 partes de AZC a la solución de almidón después de la adición de SMA/poliacrilamida. La captación es de 2.3 partes en peso. La resistencia de unión interna del papel resultante es de 68,478 µm-cm-g (195 milésimas de pulgada-pie-libra) .

Ejemplo 8: Siguiendo el procedimiento en el ejemplo 5, se agregaron SMA, copolímero de estireno y ácido acrílico y agentes de apresto de superficie de sal de acrilato de estireno en cantidades de 1.0 parte en peso de apresto de superficie, a 600 partes de una solución acuosa de almidón al 3 por ciento, excepto que se agregaron 5.6 partes en peso de AZC a la solución de almidón después de la adición del apresto de superficie. La mezcla diluida se aplica a papel de acuerdo con el procedimiento de aplicación anterior y la unión interna se mide utilizando un probador de unión Scott.

Las mediciones de unión interna aparecen en la tabla 2, junto con las mediciones de unión interna para mezclas preparadas en los ejemplos 6 y 7. Los resultados demuestran que el reticulante incrementa de manera significativa la fuerza de unión mejorada producida por las mezclas de apresto de superficie/poliacrilamida de la presente invención.

Tabla 2 Aditivo de papel Unión interna *SMA 41,438 (118) *Acrílico de estireno 42,842 (122) *Sal de sodio de acrilato de estireno 42,842 (122) Ejemplo 7 68,478 (195) Ejemplo 6 63,912 (182) *EJEMPLOS COMPARATIVOS Ejemplos 9-10: Se siguió el procedimiento general del ejemplo 2 para incorporar diversos aprestos de superficie o resinas que mejoran la resistencia en seco a muestras de papel utilizadas para pruebas comparativas. Para los ejemplos 9 y 10 se prepararon dos mezclas de apresto de superficie y poliacrilamida siguiendo los procedimientos en el ejemplo 3 y 1, respectivamente. El ejemplo 9 contiene 65 partes de SMA y 35 partes en peso de copolímero de acrilamida y ácido acrílico. El ejemplo 10 contiene 55 partes de acrílico de estireno y 45 partes en peso de copolímero de acrilamida y ácido acrílico. El copolímero de acrilamida/ácido acrílico utilizado en ambos ejemplos se prepara como en el ejemplo 1 y contiene aproximadamente 8 a aproximadamente 10 moles por ciento de ácido acrílico. En ciertos casos se agregan 5.6 partes de AZC después de la adición del apresto de superficie, poliacrilamida o mezcla de apresto de superficie y poliacrilamida. Se mide el repelado de cera, un iniciador de resistencia de superficie (un número más elevado indica mayor resistencia de repelado en la superficie) para cada muestra de papel al igual que en el procedimiento de prueba TAPPI : T459, el cual se incorpora en la presente como referencia. Los datos se establecen en la tabla 3.

ADITIVO DE PAPEL AZC (Si/No) Número de Repelado de cera *Sin apresto o resistencia en seco Si 13 *Sal de sodio de acrilato de estireno No 12 *Sal de sodio de acrilato de estireno Si 16 Poliacrilamida No 14 * Poliacrilamida Si 16 Ejemplo 9 No 12 Ejemplo 9 Si 16 Ejemplo 10 No 16 Ejemplo 10 Si 18 *COMPARATIVO Ejemlos 11 - 12; Para los ejemplos 11 y 12, se prepararon dos composiciones de apresto de superficie/poliacrilamida siguiendo los ejemplos 3 y 1 y se incorporaron en papel de acuerdo con el procedimiento en los ejemplos 4 y 2, respectivamente. El ejemplo 11 contiene 65 partes de SMA y 35 partes en peso de copolímero de poliacrilamida/ácido acrílico. El ejemplo 12 contiene 55 partes de estireno acrílico y 45 partes en peso de copolímero de acrilamida/ácido acrílico. El copolímero de acrilamida/ácido acrílico se prepara de acuerdo con el procedimiento en el ejemplo 1 y contiene aproximadamente 8 moles por ciento de ácido acrílico. Se incorporaron los apresto de superficie sal de sodio de acrilato de estireno ("SA"), poliuretano y dímero de alquilceteno ("AKD") en muestras de papel al agregar una cantidad de 1.0 partes en peso del medio líquido siguiendo el procedimiento en el ejemplo 2. Las muestras de papel resultante después se imprimen utilizando técnicas de impresión sin impacto (impresora Hewlett Packard DeskJet 500C) . Las hojas se imprimieron con tinta tanto monocromática como de color utilizando el criterio de aceptación de papel de Hewlett Packard para las impresoras HP DeskJet 500L, 500C, 560C. Las hojas impresas después se someten a pruebas para diversos parámetros de calidad de impresión. Se midieron la densidad óptica, tiempo de secado y criterio de prueba de corrimiento de acuerdo con el libro de aceptación de papel de Hewlett Packard. El corrimiento de color de la hoja se mide utilizando un programa de morfometría Olympus Cue-2. Esta prueba mide el por ciento de una letra negra específica en una hoja de prueba de color sobre un fondo amarillo. El corrimiento a través del papel se analiza cuantitativamente al observar el lado trasero del 100 por ciento del rectángulo en la hoja de prueba monocromática. Para cada una de las pruebas se asigna un número de 1 a 5, considerando 1 como pobre y 5 como excelente. Una hoja que proporciona un número 3 para cualquier prueba se considera en el promedio. La tabla 4 resume los diversos parámetros de calidad de impresión para cada muestra de papel.

Tabla 4 Ejemplo 11 Ejemplo 12 J_\ 'Poliuretano __ Tiempo de secado 4 5 3 4 1 Corrimiento a través de la hoja 3 5 2 3 5 Densidad óptica 5 5 5 5 4 Corrimiento de color 4 5 5 3 2 *COMPARATIVO Ejemplo 13: Se utiliza el procedimiento en el ejemplo 2 para impregnarlo en muestras de papel de diversos materiales de apresto de superficie así como composiciones de apresto de superficie/poliacrilamida preparado de acuerdo con los ejemplos 1 y 3. Las cantidades de la mezcla de apresto de superficie/poliacrilamida, ha sido estirenacrílico, dímero de poliuretano y alquenoceteno es de aproximadamente 1.0 partes en peso. Las muestras de papel después se prueban para determinar adhesión de pigmento orgánico o toner. La prueba de adhesión de pigmento orgánico mide la cantidad de pigmento orgánico reprográfico que permanece después de la distorsión en una imagen copiada. La prueba se realiza utilizando un programa de morfometría Olympus Cue-2 que mide cualitativamente el área blanca realizada al doblar y arrugar la imagen copiada. Se asigna un número de 1 a 5 para cada una de las pruebas, considerando a una pobre y 5 excelente. Se considera promedio una hoja que proporciona un número de 3 para cualquiera de las pruebas. La tabla 5 resume los resultados y demuestra que los agentes de apresto del apresto de superficie/poliacrilamida de esta invención proporcionan una adhesión mejorada del pigmento orgánico.

Tabla 5 Aditivo de Papel Adhesión de pigmento orgánico Ejemplo 3 5 Ejemplo 1 5 *Estireno acrílico 5 *Poliuretano 2 *Dímero de alquenoceteno 2 *COMPARATIVO Ejemplo 14: Se sigue el procedimiento en los ejemplos 1 y 2 para producir papel impregnado con una composición que contiene un copolímero de estireno acrílico y poliacrilamida, excepto que se utilizan 600 partes de agua como el medio líquido en vez de la solución de almidón al 3 por ciento. Se agregan al agua cuatro dosificaciones diferentes de estireno acrílico/poliacrilamida. La mezcla contiene 55 partes de estireno acrílico y 45 partes en peso de copolímero de poliacrilamida/ácido acrílico. Se realiza el apresto utilizando una prueba de caída de absorbencia de agua, de acuerdo con el siguiente procedimiento general: se aplica agua (pH 7) al papel utilizando una microjeringa (5.0 microlitos) para formar una gota en el papel. Se mide en segundos el período de tiempo en el cual la gota de agua se absorbe completamente en el papel*. La tabla 6 resume los resultados, los cuales demuestran que las composiciones de apresto de superficie/poliacrilamida de la presente invención proporcionan un apresto mejorado, particularmente cuando se comparan con los datos en la tabla 7 a continuacion .

Tabla 6 Dosificación (partes Gota de agua de polímero) (segundos) 0.2 32 0.4 29 0.8 40 1.4 57 2.8 70 Ejemplo 15: Se repite el ejemplo 14 excepto que el copolímero de estireno y la poliacrilamida se aplican individualmente a muestras de papel separadas, en vez de la mezcla de estireno acrílico/poliacrilamida. Se obtienen los datos de la prueba de gota de agua descrito en el ejemplo 14 y los resultados, los cuales se presentan en la tabla 7 demuestran que el uso de las mezclas de apresto de superficie/poliacrilamida de la presente invención (como se muestra en la tabla 6) proporcionan un apresto superior en comparación con los componentes individuales.

Tabla 7 Dosificación Penetración de gota de agua Penetración de gota de agua (Partes de polímero) (Estireno acrílico (segundos) Poliacrilamida (segundos) 0.2 29 21 0.4 24 26 0.8 33 32 1.4 34 28 2.8 38 35 Todas las patentes y publicaciones mencionadas en lo anterior se incorporan en la presente como referencia. Las variaciones de la presente invención se sugerirán por si mismas para aquellos familiarizados con la técnica a la luz de la descripción detallada. Se pueden realizar variaciones y modificaciones a las composiciones y métodos de la presente invención por una persona familiarizada en la técnica sin apartarse del espíritu o alcance de la invención, como se define en las reivindicaciones que se establecen a continuación.

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 convencional para la manufactura de los objetos a que la misma se refiere. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Una composición que consiste esencialmente de una mezcla de: (i) un apresto de superficie carboxilado, sintético, que contiene por lo menos aproximadamente 40 moles por ciento de grupos hidrofóbicos, y (ii) una poliacrilamida sustancialmente hidrofílica, en la que la proporción del apresto de superficie respecto a la poliacrilamida es desde aproximadamente 30-95 partes en peso de apresto de superficie respecto a aproximadamente 70-5 partes en peso de poliacrilamida.

2. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el apresto de superficie se selecciona del grupo que consiste de: copolímeros hidrolizados de estireno y anhídrido maleico, copolímeros de la sal de ácido estirenmaleico, copolímeros de éster de estirenmaleico, copolímeros de (met ) acrilato de estireno, copolímeros de éster de (met) acrilato de estireno, terpolímeros de estireno, éster de (met ) acrilato y acrilonitrilo, copolímeros de ácido estiren (met ) acrílico, copolímeros de sal de (met) acrilato de acrilonitrilo y poliuretanos.

3. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la poliacrilamida se selecciona del grupo que consiste de copolímeros de acrilamida y una sal de acrilato, copolímeros de acrilamida y ácido acrílico, homopolímero de acilamida, poliacrilamida reticulada y copolímeros de acrilamida y cloruro de dialildimetilamonio .

4. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque consiste además esencialmente de una cantidad efectiva de un agente estabilizante.

5. La composición de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque el agente estabilizante es almidón catiónico, polihidroxialquilaminas, cloruro de polidialildimetilamonio, carboximetilcel-ulosa, poliacrilamidas catiónicas o almidones fosforalados .

6. La composición de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque comprende de manera adicional un agente estabilizante en una cantidad desde aproximadamente 0.3 por ciento hasta aproximadamente 5.0 por ciento en peso, en base al apresto de la superficie total y la poliacrilamida.

7. Un papel o cartón no recubierto, caracterizado porque comprende: (i) un apresto de superficie carboxilado, sintético, que contiene por lo menos 40 moles por ciento de grupos hidrofóbicos, y (ii) poliacrilamida sustancialmente hidrofílica, en la que la proporción del apresto de superficie respecto a la poliacrilamida es desde aproximadamente 30.95 partes en peso de apresto de superficie respecto a aproximadamente 70-5 partes en peso de poliacrilamida, en el que el apresto de superficie y la poliacrilamida se localizan sustancialmente cerca de la superficie del papel o cartón.

8. El papel o cartón de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el apresto de superficie se selecciona del grupo que consiste de: copolímeros hidrolizados de estireno y anhídrido maleico, copolímeros de la sal de ácido estirenmaleico, copolímeros de éster de estirenmaleico, copolímeros de (met) acrilato de estireno, copolímeros de éster de (met) acrilato de estireno, terpolímeros de estireno, éster de (met ) acrilato y acrilonitrilo, copolímeros de ácido estiren (met) acrílico, copolímeros de sal de (met) acrilato de acrilonitrilo y poliuretanos .

9. El papel o cartón de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque comprende de manera adicional una cantidad efectiva de un agente de reticulación que se selecciona del grupo de sales de zirconio, sales de hafnio, sales de titanio, dihidroxietilenurea, formaldehído, polímeros de vinilamida glioxilada y copolímeros de melamina-formaldehído.

10. El papel o cartón de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la cantidad de agente reticulante es desde aproximadamente 0.3 hasta aproximadamente 10 por ciento en peso, en base al peso total de la superficie y la poliacrilamida.

11. Un método para mejorar la capacidad de ser impreso y/o resistencia de papel o cartón de impresión, caracterizado porque comprende: aplicar a la superficie del papel o cartón, utilizando una prensa de apresto, calandrado o aspersión, una mezcla que comprende: (i) un apresto de superficie sintético que contiene por lo menos aproximadamente 40 moles por ciento de grupos hidrofóbicos; y (ii) poliacrilamida sustancialmente hidrofílica; en donde la proporción del apresto de superficie respecto a la poliacrilamida es desde aproximadamente 30-95 partes en peso de apresto de superficie respecto a aproximadamente 70-5 partes en peso de poliacrilamida.

12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el apresto de superficie se selecciona del grupo que consiste de: copolímeros hidrolizados de estireno y anhídrido maleico, copolímeros de la sal de ácido estirenmaleico, copolímeros de éster de estirenmaleico, copolímeros de (met ) acrilato de estireno, copolímeros de éster de (met) acrilato de estireno, terpolímeros de estireno, éster de (met) acrilato y acrilonitrilo, copolímeros de ácido estiren (met) acrílico, copolímeros de sal de (met) acrilato de acrilonitrilo y poliuretanos .

13. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la poliacrilamida se selecciona del grupo que consiste de polímeros de poliacrilamida y sal de acrilato, copolímeros de acrilamida y ácido acrílico, homopolímeros de acrilamida, poliacrilamida reticulada y copolímeros de acrilamida y cloruro de dialquildimetilamonio.

14. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la mezcla comprende de manera adicional una cantidad efectiva de un agente estabilizante .

15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el agente estabilizante es almidón catiónico, polihidroxialquilaminas, cloruro de polidialildimetilamonio, carboximetilcelulosa, poliacrilamidas catiónicas o almidones fosforalados .

16. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la cantidad de agente estabilizante es desde aproximadamente 0.3 por ciento hasta aproximadamente 5.0 por ciento en peso, en base al peso total del apresto de superficie y la poliacrilamida.

17. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la mezcla se aplica sobre papel o cartón al agregar la mezcla a un medio líquido para formar una mezcla diluida y posteriormente poner en contacto el papel o cartón con la mezcla diluida, en donde la proporción en peso del medio líquido respecto a la mezcla es desde aproximadamente 70-99 partes en peso de medio líquido respecto a 30-1 partes en peso de la mezcla, y en donde el medio líquido es agua o una solución acuosa de almidón.

18. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la mezcla se aplica a papel o cartón utilizando una prensa de apresto.

19. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la cantidad de mezcla aplicada al papel o cartón es una cantidad suficiente para proporcionar desde aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 6.8 kg (15 libras) de apresto de superficie total y de poliacrilamida por tonelada de papel o cartón.

20. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el porcentaje de sólidos en la mezcla varía desde aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 30 por ciento en peso de sólidos, en base al peso total de la mezcla.