MXPA98003266A - Proceso mejorado para fabricacion de papel - Google Patents

Abstract

La invención reivindicada comprende un proceso para fabricación de papel que comprende formar una lechada celulósica acuosa para fabricación de papel, someter la lechada a una o más etapas de corte, agregar a la lechada una carga mineral antes de por lo menos una de tales etapas de corte, agregar a la lechada después de la adición de la carga mineral y antes de por lo menos una de las etapas de corte una cantidad efectiva de un polímero de dispersión que se selecciona del grupo que consiste de copolímeros de acrilamida y sal cuaternaria de cloruro de dimetilaminometilacrilato de metilo (DMAEA.MCQ), sal cuaternaria de cloruro de dimetilaminoetilmetacrilato de metilo (DMAEM.MCQ), sal cuaternaria de cloruro de dimetilaminoetilacrilato de bencilo (DMAEA.BCQ), y sal cuaternaria de cloruro de dimetilaminoetilmetacrilato de bencilo (DMAEM.BCQ) y cloruro de dialildimetilamonio (DADMAC), someter a corte la lechada, agregar una micropartícula que se selecciona del grupo de sustancias orgánicas tales como copolímeros yácido poliacrílico, sustancias inorgánicas tales como bentonita y solución de sílice, escurrir la lechada para formar una hoja y secar la hoja para formar una hoja de papel.

Description

PARA FABRICA ICW DE PAPEL 1.

La presente invención se relaciona con el campo técnico de la fabricación de papel, y más particularmente con el campo técnico de los aditivos de extremo húmedo para la materia prima de la fabricación de papel. 2. -|CSBBj£M--B^pUßJH-MB^^_MBE—Mjll?-M_^lkS En la fabricación de papel, se forma una suspensión celulósica acuosa o lechada en una hoja de papel. La lechada celulósica generalmente se diluye hasta una consistencia (por ciento en peso seco de sólidos en la lechada) de menos de 1 por ciento y con frecuencia menos de 0.5 por ciento adelante de la máquina de papel, mientras que la hoja terminada debe tener menos de 6 por ciento en peso de agua. Por lo tanto, los aspectos de deshidratación de la fabricación de papel son extremadamente importantes para la eficiencia y costo de la fabricación. El método de deshidratación del menor costo en el proceso es el escurrido, y posteriormente se utilizan REP: 27298 métodos más costosos, por ejemplo vacío, presionado, evaporación y similares, y en la práctica, se utilizan una combinación de tales métodos para deshidratar, o secar la hoja hasta el contenido deseado de agua. Puesto que el escurrido es tanto el primer método de deshidratado utilizado y el menos costoso, una mejoría en la eficiencia de drenaje disminuirá la cantidad de agua requerida a removerse por los otros métodos y por lo tanto mejorará la eficiencia total de la deshidratación y reducirá los costos de la misma. Otro aspecto en la fabricación de papel es que es extremadamente importante para la eficiencia y costos de fabricación la retención de componentes de materia prima sobre y dentro de la felpa de fibra que se forma durante la fabricación de papel. Una materia prima para fabricación de papel generalmente contiene partículas que varían en tamaño desde aproximadamente 2 a 3 milímetros de tamaño de fibras celulósicas, hasta cargas de algunas mieras, y a coloides. Dentro de este intervalo están los finos celulósicos, cargas minerales (utilizadas para incrementar la opacidad, brillantes y otras características del papel) y otras partículas pequeñas que generalmente, sin la inclusión de uno o más auxiliares de retención, pasarían en una porción significativa a través de los espacios (poros) entre las fibras celulósicas en la felpa de fibra que se forma durante la fabricación de papel. Un método para mejorar la retención de finos celulósicos, cargas minerales y otros componentes de materia prima en la felpa de fibra es el uso de un sistema coagulante/floculante, agregado posteriormente de la máquina de papel. En tal sistema, primero se agrega un coagulante, por ejemplo, un polímero sintético catiónico de bajo peso molecular o un almidón catiónico a la materia prima, coagulante el cual generalmente reduce las cargas superficiales negativas presentes en las partículas en la materia prima, particularmente finos celulósicos y cargas minerales, y de esta manera se lleva a cabo un grado de aglomeración de tales partículas, seguido por la adición de un floculante. Tal floculante generalmente es un polímero sintético aniónico de peso molecular elevado el cual forma puentes entre las partículas y/o aglomerados, desde una superficie a otra, uniendo las partículas en aglomerados grandes. La presencia de tales aglomerados grandes en la materia de fibra conforme se constituye la felpa de fibra de la hoja de papel, incrementa la retención. Los aglomerados son separados por filtración del agua sobre la red de fibra, en donde las partículas no aglomeradas pasan, en mayor grado, a través de la red de papel.

Aunque un aglomerado floculado generalmente no interfiere con el escurrimiento de la felpa de fibra en la medida en que se presentaría si la materia prima estuviera gelificada o contuviera una cantidad de material gelatinoso, cuando tales grumos son filtrados por la red de fibra, los poros de la misma se reducen en cierta medida, lo cual reduce la eficiencia de escurrimiento desde la misma. Por lo tanto, se incrementa la retención en cierto grado de efecto dañino respecto al escurrimiento. Otro sistema utilizado para proporcionar una combinación mejorada de retención y deshidratación se describe en la patente de los Estados Unidos número 4,753,710 y la patente de los Estados Unidos número 4,913,775, los inventores Langley et al., otorgadas, respectivamente el 28 de junio de 1988 y el 3 de abril de 1990, incorporadas en la presente como referencia. Brevemente, tal método agrega a la suspensión celulósica acuósica para fabricación de papel primero un polímero catiónico lineal de peso molecular elevado antes de cortar la suspensión, seguido por la adición de bentonita después del corte. El corte generalmente se proporciona por una o más etapas de limpieza, mezclado y bombeado del proceso para fabricación de papel, y el corte descompone los grumos grandes formados por el polímero de peso molecular elevado en microgrumos, y la aglomeración adicional después resulta con la adición de partículas de arcilla bentonita. Otro sistema utiliza la combinación de almidón catiónico seguido por sílice coloidal para incrementar la cantidad de material retenido en la red por el método de neutralización de carga y adsorción de aglomerados más pequeños. Este sistema se describe en la patente de los Estados Unidos número 4,388,150, inventores Sundern et al., otorgada el 14 de junio de 1983. Generalmente la deshidratación, y en particular la deshidratación por escurrimiento, se considera que mejora cuando los poros de la red de papel se tapan menos, y se considera que la retención por absorción, en comparación con la retención por filtración, reduce tal atoramiento de poros. Una mayor retención de finos y cargas permite, para un grado de papel dado, una reducción en el contenido de fibra celulósica de tal papel. Puesto que las pulpas de menor calidad se utiliza para reducir los costos en la fabricación de papel, el aspecto de retención para la fabricación de papel se vuelve incluso más importante debido al contenido de cargas de tales pulpas de calidad inferior el cual es mayor generalmente que el de las pulpas de calidad superior.

Una mayor retención de finos, cargas y otros componentes de la lechada reducen la cantidad de tales sustancias perdidas en las aguas blancas y por lo tanto reduce la cantidad de desechos materiales, el costo del desecho desperdiciado y los efectos ambientales adversos a partir de lo mismo. Otra característica importante de un proceso dado para fabricación de papel es la formación de la hoja de papel producida. La formación se determina por la varianza en la transmisión de la luz dentro de una hoja de papel, y una varianza elevada es indicativa de una formación pobre. Conforme se incrementa la retención a un nivel elevado, por ejemplo un nivel de retención de 80 a 90 por ciento, el parámetro de formación generalmente declina súbitamente de una buena formación a una formación pobre. Se cree, por lo menos teóricamente, que conforme los mecanismos de retención de un proceso dado para fabricación de papel se desplazan de la filtración a la adsorción, disminuirán los efectos dañinos en la formación como niveles de retención elevados alcanzados, y se atribuye una buena combinación de retención elevada y buena formación al uso de bentonita en la patente norteamericana número 4,913,775. Generalmente es deseable reducir la cantidad de material utilizado en un proceso para fabricación de papel para un propósito dado, sin disminuir el resultado buscado.

Tales reducciones de tipo aditivo pueden generar beneficios tanto en ahorros de costos de material como de manejo y procesamiento . También es deseable utilizar aditivos que puedan ser suministrados a la máquina de papel sin problemas indebidos. Un aditivo que es difícil de disolver, de constituir en lechada o dispersar de alguna otra manera en el medio acuoso puede requerir un equipo costoso para alimentarlo a la máquina de papel. Cuando se encuentran dificultades en el suministro a la máquina de papel, el aditivo con frecuencia se mantiene en forma de suspensión acuosa en virtud del equipo de entrada de alta energía. En contraste, los aditivos que se disuelven o dispersa fácilmente en agua requieren menos energía y gastos, y su uniformidad de suministro es más confiable.

La invención reivindicada comprende un proceso para fabricación de papel que comprende formar una lechada celulósica acuosa para fabricación de papel, someter la lechada a una o más etapas de corte, agregar a la suspensión una carga mineral antes de por lo menos una de tales etapas de corte, agregar a la lechada después de la adición de la carga mineral y antes de por lo menos una de las etapas de corte una cantidad efectiva de un polímero de dispersión que se selecciona del grupo que consiste de copolímeros de acrilamida y sal cuaternaria de cloruro de dimetilaminoetilacrilato de metilo (DMAEA.MCQ) , sal cuaternaria de cloruro de dimetilaminoetilmetacrilato de metilo (DMAEM.MCQ) , sal cuaternaria de cloruro de dimetilaminoetilacrilaro de bencilo (DMAEA.BCQ) , sal cuaternaria de cloruro de dimetilaminoetilmetacrilato de bencilo (DMAEM.BCQ) y cloruro de dialildimetilamonio (DADMAC) , someter a corte la lechada, agregar una micropartícula que se selecciona del grupo de sustancias orgánicas tales como copolímeros y ácido poliacrílico, sustancias inorgánicas tales como bentonita y solución de sílice, escurrir la lechada para formar una hoja y secar la hoja para formar una hoja de papel.

De acuerdo con la invención, se agrega un polímero soluble en agua a una lechada celulósica antes de la formación de un producto de papel. El polímero soluble en agua debe estar disperso sustancialmente dentro de la lechada antes de la formación del producto de papel, en cualquier caso. La micropartícula de la invención se agrega después del corte de la lechada. La adición del polímero en un medio acuoso, por ejemplo como una solución o dispersión acuosa, facilita la dispersión del polímero de la lechada. En una modalidad preferida, se agrega el polímero a la lechada celulósica antes de las etapas de procesamiento de escurrimiento y formación de la hoja de papel. El presente proceso se considera que es aplicable a todos los grados y tipos de productos de papel y además es aplicable para uso en todos los tipos de pulpas que incluyen, sin limitación, pulpas químicas, que incluyen pulpas de sulfato y sulfito, tanto de maderas duras como suaves y pulpas acidas, pulpas termomecánicas, pulpas mecánicas, pulpas de reciclado y pulpas de madera triturada, aunque se considera que las ventajas del proceso de la presente invención se obtienen de mejor manera cuando la pulpa utilizada es del tipo de pulpa química, particularmente pulpa química alcalina. En una modalidad preferida, la carga utilizada en la lechada celulósica es aniónica, o por lo menos parcialmente aniónica. Sin embargo, se pueden utilizar cargas de otros minerales, inorgánicas tales como carbonato de calcio, arcilla, dióxido de titanio o talco, o puede estar presente una combinación de las mismas. La cantidad de carga inorgánica alcalina, tal como uno de los carbonatos alcalinos, utilizados generalmente en la materia prima para fabricación de papel es desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 30 partes en peso de la carga, como CaC03, por 100 partes en peso de pulpa seca en la lechada, pero la cantidad de la carga puede, algunas veces, ser tan baja como aproximadamente 5, o incluso aproximadamente 2 partes en peso, y tan elevada como aproximadamente 40 o incluso 50 partes en peso, en la misma base. Las viscosidades específicas reducidas de los polímeros y copolímeros como se informa en la presente, se determinan en una solución de nitrato de sodio 0.125M a partir de datos publicados. Similarmente, todos los pesos moleculares de los polímeros como se informan en la presente son pesos promedio de pesos moleculares aproximados de los polímeros . El proceso de polimerización de dispersión utilizado para fabricar los polímeros de la invención ofrece numerosas ventajas las cuales previamente no estaban disponibles. Puesto que los polímeros de la invención no se sintetizan completamente en agua, no se requiere un solvente oleoso. Esto es importante puesto que: 1) los polímeros de la invención no representan un peligro de incendio; 2) no se agrega aceite al agua, la cual va a ser tratada (menos dañina ambientalmente) ; 3) la disolución de los polímeros de la invención requiere únicamente la adición de agua, no se requieren activadores especiales; 4) la capacidad de los polímeros de la invención para disolver/invertir es superior a la de los látex de dispersión oleosa; y ) los polímeros de la invención se pueden diluir a virtualmente cualquier concentración utilizando agua con sales concentradas apropiadamente. Otra ventaja principal es que la viscosidad en volumen del polímero es baja, a diferencia de algunos polímeros de látex en dispersión oleosa. Esta propiedad física permite que cualquier bomba química estándar suministre el material en el sitio de aplicación. Se ha descubierto una nueva clase de polímeros de dispersión solubles en agua los cuales son más efectivos para incrementar el escurrimiento y la retención en comparación con los tratamientos químicos disponibles actualmente. Como se discutirá con mayor detalle en lo siguiente, la dispersión del polímero de la invención se prepara en una solución acuosa de una sal aniónica polivalente. La dispersión del polímero de la invención alcanza tamaños de partícula finos y solubilidades acuosas no disponibles con otros polímeros utilizados para esta aplicación. Además, no parece haber problema con sobrealimentación de la dispersión de polímero, lo cual es un inconveniente con los polímeros de látex. De acuerdo con el método, el polímero de dispersión de la invención se agrega a una lechada celulósica para fabricación de papel. El polímero se agrega en una cantidad efectiva desde 0.5 hasta aproximadamente 100 ppm. De manera más preferible, la cantidad de polímero agregada es desde 2 hasta aproximadamente 40 ppm, y de manera más preferible, desde aproximadamente 4 hasta aproximadamente 25 ppm. Se considera que no parece haber una dosificación máxima a la cual el polímero afecte de manera adversa al sistema. A dosis algo mayores, el efecto benéfico puede alcanzar una condición estable, y en una base en costos a dosis más elevadas, probablemente por encima de aproximadamente 100 ppm, no son efectivas en cuanto a costos. Los polímeros de la invención se agregan preferiblemente al sistema en forma pura. Sin embargo, en algunas aplicaciones, los polímeros se pueden agregar como una solución acuosa. Los polímeros preferidos de la invención se fabrican por Hymo Corporation, Japón. Los métodos para fabricación de la dispersión de polímero utilizada en la invención se describe con detalle en la patente norteamericana número 5,006,590 y en la patente norteamericana número 4,929,655, cedidas a Kyoritsu Yu i Co . , Ltd., Tokio, Japón. Las descripciones de estas dos patentes se incorpora en la presente como referencia. En la modalidad preferida de la invención, se agrega a la suspensión micropartículas orgánicas y inorgánicas después de la introducción de corte. Preferiblemente, la micropartícula orgánica es un polímero aniónico de peso molecular medio tal como los copolímeros de ácido acrílico descritos en la patente norteamericana número 5,098,520, la descripción de la cual se incorpora en la presente como referencia, o polímeros sulfonados aniónicos de peso molecular medios tales como los descritos en la patente norteamericana número 5,185,062, la descripción de la cual se incorpora en la presente como referencia. Las micropartículas orgánicas de manera preferible se eligen de entre bentonita y sol de sílice. De acuerdo con la invención, el polímero de dispersión utilizado para tratar la suspensión celulósica para la fabricación de papel se puede preparar adicionalmente a partir de una mezcla de monómero soluble en agua que contiene por lo menos 5 moles % de un monómero catiónico representado por la fórmula general (I) : en donde Rx es H o CH3; R2 y R3 son cada uno un grupo alquilo que tiene 1 a 2 átomos de carbono; Ax es un átomo de oxígeno o NH; Bx es un grupo alquilo que tiene 2 a 4 átomos de carbono o un grupo hidroxipropilo y Xx es un anión con carga contraria. La mezcla de monómero soluble en agua anterior es soluble en la solución acuosa de la sal aniónica polivalente. El polímero generado a partir de la mezcla de monómero, sin embargo, es insoluble en la solución salina aniónica polivalente acuosa. El polímero de la mezcla de monómero también se puede utilizar como un polímero de siembra. El polímero de siembra se describe con detalle en lo siguiente. El monómero catiónico anterior representado por la fórmula general (I) preferiblemente es una sal de amonio cuaternario obtenida por la reacción de cloruro de metilo o cloruro de bencilo y acrilato de dimetilaminoetilo, acrilato de diet ilaminoet i lo , acrilato de dimetilaminohidroxipropilo, dimetilaminopropilacrilamida, metacrilato de dimetilaminoetilo, metacrilato de dimetilaminoetilo, metacrilato de dietilaminoetilo y dimetilaminopropilmetacrilamida. La concentración de los monómeros mencionados antes en la mezcla de reacción de polimerización adecuadamente sea en el intervalo de 1.0 a 30% en peso de la sal de amonio cuaternaria de cloruro de metilo. Preferiblemente, la concentración es desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 20% en peso. Para las sales de amonio cuaternario de cloruro de bencilo, la concentración en la mezcla de reacción de polimerización adecuadamente está en el intervalo desde aproximadamente 1.0 hasta aproximadamente 35% en peso. Preferiblemente, la concentración está entre aproximadamente 10 y aproximadamente 20% en peso. Preferiblemente, los monómeros copolimerizados con el monómero catiónico están representados por la fórmula general (I) e incluyen acrilamida, metacrilamida y los monómeros catiónicos representados por la fórmula general (II) : di: en la que R4 es H o CH3; R5 y R6 son cada uno un grupo alquilo que tiene 1 a 2 átomos de carbono; A7 es H o un grupo alquilo que tiene 1 a 2 átomos de carbono; A2 es un átomo de oxígeno o NH; B2 es un grupo alquilo que tiene 2 a 4 átomos de carbono o un grupo hidroxipropilo, y X2 es un anión con carga contraria. Los monómeros preferibles representados por la fórmula (II) incluyen las sales de amonio de acrilato de dimetilaminoetilo, acrilato de dietilaminoetilo, dimetilaminopropilacrilamida, dietilaminopropilacrilamida y acrilato de dimetilhidroxipropilo, metacrilato de dimetilaminoetilo, metacrilato de dietilaminoetilo, dimetilaminopropilmetacrilamida, die ilaminopropilmetil-acrilamida y metacrilato de dimetilhidroxipropilo, así como las sales cuaternarias metiladas y etiladas. Entre los monómeros catiónicos más preferibles representados por la fórmula general (II) están las sales y sales cuaternarias metiladas de acrilato de dialquilaminoetilo y metacrilato de dialquilaminoetilo. La sal aniónico polivalente que se va a incorporar en la solución acuosa, de acuerdo con la presente invención, adecuadamente es un sulfato, un fosfato o una mezcla de los mismos. Las sales preferibles incluyen sulfato de amonio, sulfato de sodio, sulfato de magnesio, sulfato de aluminio, fosfato ácido de amonio, fosfato ácido de sodio y fosfato ácido de potasio. En la presente invención, estas sales pueden ser utilizadas, cada una, como una solución acuosa de la misma que tiene una concentración de 15% o mayor. Esta presente un dispersante en la solución salina aniónica acuosa en la cual se lleva a cabo la polimerización de los monómeros anteriores. El dispersante es un polímero catiónico de peso molecular elevado, soluble en agua. El dispersante es soluble en la solución de sal acuosa mencionada antes. El dispersante se utiliza preferiblemente en una cantidad desde 1 hasta 10% en peso en base al peso total de los monómeros. El dispersante está constituido de 20 moles % o más de unidades de monómero catiónico representadas por la fórmula (II) . Preferiblemente, las moles % residuales son acrilamida o metacrilamida. El funcionamiento del dispersante no es afectado en gran medida por el peso molecular. Sin embargo, el peso molecular del dispersante preferiblemente está en el intervalo desde 10,000 hasta 10,000,000 de unidades dalton. De acuerdo con una modalidad de la invención, un alcohol multifuncional tal como glicerina o polietilenglicol, coexiste en el sistema de polimerización. La deposición de las partículas finas se lleva a cabo regularmente en presencia de estos alcoholes. Para las polimerizaciones, se puede utilizar un agente formador de radicales, soluble en agua, habitual, pero de manera preferible los compuestos azo solubles en agua tales como clorhidrato de 2, 2 ' -azobis (2-amidinopropano) y clorhidrato de 2 , 2 ' -azobis (N, N' -dimetilenoisobutilamina) . De acuerdo con una modalidad de la invención, se agrega un polímero de semilla antes del inicio de la polimerización de los monómeros anteriores con el propósito de obtener una dispersión fina. El polímero de semilla es un polímero catiónico soluble en agua, insoluble en la solución acuosa de la sal aniónica polivalente. El polímero de semilla preferiblemente es un polímero preparado a partir de la mezcla de monómero anterior por el proceso descrito en la presente. No obstante, la composición de monómero del polímero de semilla no siempre necesita ser igual a la del polímero catiónico soluble en agua formado durante la polimerización. Sin embargo, al igual que el polímero soluble en agua formado durante la polimerización el polímero de semilla debe contener por lo menos 5 moles por ciento de unidades de monómero catiónico representadas por la fórmula general (I) . De acuerdo con una modalidad de la invención, el polímero de semilla utilizado en una reacción de polimerización es un polímero soluble en agua preparado en una reacción previa la cual utiliza la misma mezcla de monómero .

Ejemplos Se presentan los siguientes ejemplos para describir modalidades preferidas y utilidades de la invención y no significa que se limite la invención, a menos que se establezca de otra manera en las reivindicaciones anexas a la misma. En los siguientes ejemplos, los términos comunes utilizados a través de la misma tienen los siguientes significados.

Micropartícula A (ßílice coloidal) Sílice dispersa en agua, con un tamaño de partícula de 4 nm Micropartícula B Copolímero de ácido acrílico Micropartícula C (bentonita) Suspensión hidratada de bentonita pulverizada, en agua.

Polímeros de Dispersión Polímero A 10 moles % de DMAEA.BCQ RSV 19.6 dl/g Polímero B 10 moles % de DMAEA.MCQ RSV 21.4 dl/g Polímero C 20 moles % de DMAEA.MCQ RSV 27.6 dl/g Polímero de Látex Polímero D 10 moles % de DMAEA.MCQ RSV 19.7 dl/g La viscosidad específica reducida (RSV) se mide a una concentración de 0.045% de polímero en una solución de una solución de NaN03 0.125M.

Prueba de la Jarra Britt La prueba de jarra Britt utilizada en los ejemplos 1 a 3, utiliza la jarra de escurrimiento dinámico CF Britt desarrollada por K. . Britt de New York State University, la cual generalmente consiste de una cámara superior de aproximadamente 1 litro de capacidad y una cámara de escurrimiento inferior, la cámara está separada por una malla de soporte y una malla de escurrimiento. Debajo de la cámara de escurrimiento está un tubo flexible que se extiende hacia abajo equipado con una pinza para cierre. La cámara superior se proporciona con un motor de momento de torsión elevado, de velocidad variable equipado con una propela de tres aspas de 5 cm (2 pulgadas) para crear condiciones de corte controladas en la cámara superior. La prueba se lleva a cabo al colocar la materia prima celulósica en la cámara superior y después someter la materia prima a la siguiente secuencia: Tiempo Acción 0 segundos Comenzar agitación de corte a 750 rpm (agregar almidón, en caso de ser necesario) . segundos Agregar el polímero catiónico, incrementar la velocidad a 2000 rpm 40 segundos Reducir la agitación de corte a 750 rpm. 50 segundos Agregar la micropartícula 60 segundos Abrir la pinza del tubo y comenzar el escurrimiento, y continuar el escurrimiento durante 30 segundos El material escurrido de esta manera de la jarra Britt (el "filtrado") se recolecta y diluye con agua hasta un cuarto de su volumen inicial. Posteriormente se determina la turbidez de tal filtrado diluido, medido por unidades de turbidez formazina o FTU. La turbidez de tal filtrado es inversamente proporcional al funcionamiento de retención de la fabricación de papel; cuanto menor es el valor de turbidez mayor es la retención de la carga y/o los finos. Los valores de turbidez se determinan utilizando un espectrofotómetro Hach modelo DR2000. Los valores de turbidez (en FTU) que fueron determinados se convierten a valores (Por ciento de mejoría) utilizando la fórmula: Por ciento de mejoría = 100 X (t ?ide?u - turbidez )/turbidezu en donde Turbidezu es la lectura de turbidez resultado del blanco para el cual no se agrego polímero o micropartícula, y en donde Turbidezt es la lectura de turbidez resultado de la prueba utilizando polímero, o polímero y micropartícula.

Prueba de Filtración Las pruebas de filtración utilizadas en los ejemplos 1 a 8 miden la taza de escurrimiento (remoción de agua) de la materia prima de prueba sometida a los diversos tratamientos químicos. Se utiliza una celda de filtración, montada verticalmente en un soporte. La capacidad de esta celda es de aproximadamente 220 mililitros. Un tamiz de escurrimiento de malla 200 (tamiz de 76 µm con 8% de abertura) sirve como el medio de filtro. La materia prima se filtra por gravedad. El filtrado se recolecta en un recipiente colocado sobre una báscula por debajo de la celda. Esta báscula está interconectada con una computadora de manera que se registra el peso exhibido continuamente con respecto al tiempo. La computadora registra automáticamente el cambio de peso con respecto al tiempo. La materia prima celulósica se trata en la jarra Britt mencionada antes. La materia prima tratada se transfiere a la celda y se filtra hasta completar. La velocidad de recolección de filtrado es una indicación del funcionamiento de escurrimiento. Cuanto mayor es la velocidad de recolección de filtrado, más elevada es la mejoría en el escurrimiento.

Materias Primas de Prueba Materia Prima de Prueba Alcalina La materia prima celulósica o suspensión utilizada en los ejemplos 1 a 3 y 8 está constituida de 70 por ciento en peso de fibra y 30 por ciento en peso de carga, diluida hasta una consistencia total de 0.5% con formulación de agua. La fibra tiene una mezcla 60/40 en peso de material Kraft de madera dura blanqueada y material Kraft de madera suave blanqueada, batidos separadamente con un valor Canadian Freeness en el intervalo de 320 a 360 C.F.S. La carga es carbonato de calcio comercial proporcionado en forma seca. El agua de la formulación contiene una dureza de calcio de 60 ppm (agregado como CaCl2) , una dureza de magnesio de 18 ppm (agregado como MgS04) y una alcalinidad de bicarbonato de 134 ppm (agregado como NaHC03) . El pH de la materia prima delgada final es de pH 7.2.

Materia Prima de Prueba Acida La materia prima celulósica o la lechada utilizada en los ejemplos 4 a 5 está constituida de 93 por ciento en peso de fibra y 7 por ciento en peso de carga, diluida hasta una consistencia total de 0.54 por ciento con agua de formulación. La fibra tiene una mezcla 50/50 en peso de material Kraft de madera dura blanqueada y material Kraft de madera suave blanqueada, triturados por separado hasta un intervalo de valor Canadian Freeness de 320 a 360 C.F.S. Las cargas son arcillas tal como caolín predispersado y dióxido de titanio, proporcionados comercialmente en forma seca. El pH se ajusta a pH 4.00 utilizando ácido sulfúrico diluido, seguido con alúmina (0.005% de la lechada final) y se agrega un agente de apresto de colofonia (0.0025% en peso de la lechada final) . El agua de la formulación contiene una dureza de calcio de 60 ppm (agregado como CaCl2) , una dureza de magnesio de 18 ppm (agregado como MgS04) y una alcalinidad de bicarbonato de 134 ppm (agregado como NaHC03) .

Materia Prima de Prueba Revestida Corrugada La materia prima utilizada en los ejemplos 6 y 7 se obtiene como materia prima gruesa (consistencia de 4.11%) de un molino de papel. Es una mezcla de OCC, impresión de papel y cartoncillo de caja. Se diluye hasta una consistencia total de 0.8% con agua de formulación que contiene una dureza de calcio de 60 ppm (agregado como CaCl2) , una dureza de magnesio de 18 ppm (agregado como MgS04) y una alcalinidad de bicarbonato de 134 ppm (agregado como NaHC03) . El pH de la materia prima delgada final diluida es pH 6.5. El por ciento de cenizas de la materia prima diluida es de 7.3% en peso.

Senplfí 1 Utilizando la materia prima de prueba alcalina descrita antes, se utiliza la prueba de jarra de Britt, también descrita antes, para determinar los funcionamientos de retención del polímero A de dispersión en comparación con el polímero D de emulsión inversa, con la micropartícula A como la micropartícula. En cada prueba, se carga almidón de papa catiónico a la materia prima de prueba en una cantidad de 4.5 kg/ton (10 libras/ton) de peso seco de sólidos de lechada. Los diversos programas probados se muestran a continuación en la tabla 1. Los resultados de prueba se presentan en la tabla 1 a continuación como valores de turbidez de filtrado diluido (FTU) y (por ciento de mejoría) , como se define anteriormente, para cada uno de los programas probados . El funcionamiento de escurrimiento de estos programas se mide para la misma materia prima alcalina utilizando la prueba de filtración descrita antes. En cada prueba, se carga almidón a la materia prima de prueba en la cantidad de 4.5 kg/ton (10 libras/ton) del peso seco de los sólidos de la lechada. Los resultados se muestran para cada uno de los programas probados en la figura 1 como gráficas de peso de filtrado recolectado versus tiempo.

Ejßjplft 2 Utilizando la materia prima de prueba alcalina descrita antes, también se utilizó la prueba de jarra de Britt, también descrita antes, para determinar los funcionamientos de retención del polímero B de dispersión en comparación con el polímero D de emulsión inversa, con la micropartícula A como la micropartícula. En cada prueba, se carga almidón de papa catiónico a la materia prima de prueba en una cantidad de 4.5 kg/ton (10 libras/ton) de peso seco de sólidos de lechada. Los diversos programas probados se muestran a continuación en la tabla 2. Los resultados de prueba se presentan en la tabla 2 a continuación como valores de turbidez de filtrado diluido (FTU) y (por ciento de mejoría) , como se define anteriormente, para cada uno de los programas probados . El funcionamiento de escurrimiento de estos programas se mide para la misma materia prima alcalina utilizando la prueba de filtración descrita antes. En cada una de las pruebas, se carga almidón a la materia prima de prueba en la cantidad de 4.5 kg/ton (10 libras/ton) del peso seco de los sólidos de la lechada. Los resultados se muestran para cada uno de los programas probados en la figura 2 como gráficas de peso de filtrado recolectado versus tiempo.

Ejemplo 3 Utilizando la materia prima de prueba alcalina descrita antes, se utilizó la prueba de jarra de Britt, también descrita antes, para determinar los funcionamientos de retención del polímero C de dispersión en comparación con el polímero D de emulsión inversa, con la micropartícula A como la micropartícula. En cada prueba, se carga almidón de papa catiónico a la materia prima de prueba en una cantidad de .5 kg/ton (10 libras/ton) de peso seco de sólidos de lechada. Los diversos programas probados se muestran a continuación en la tabla 3. Los resultados de prueba se presentan en la tabla 3 a continuación como valores de turbidez de filtrado diluido (FTU) y (por ciento de mejoría) , como se define anteriormente, para cada uno de los programas usados .

Ejenplo 4 Utilizando la materia prima de prueba acida descrita antes, se utilizó la prueba de filtración, también descrita antes, para determinar los funcionamientos de escurrimiento del polímero A de dispersión en comparación con el polímero D de emulsión inversa, con la micropartícula A como la micropartícula. Los resultados se muestran para cada uno de los programas probados en la figura 3 como gráficas de peso de filtrado recolectado versus tiempo. lo 5 Utilizando la materia prima de prueba acida descrita antes, se utilizó la prueba de filtración, también descrita antes, para determinar los funcionamientos de drenaje de dispersión del polímero A en comparación con el polímero D de emulsión inversa, con la micropartícula B como la micropartícula. Los resultados se muestran para cada uno de los programas probados en la figura 4 como gráficas de peso de filtrado recolectado versus tiempo. jejflQ_£ Utilizando la materia prima de prueba revestida corrugada descrita antes, se utilizó la prueba de filtración, también descrita antes, para determinar los funcionamientos de escurrimiento del polímero A de dispersión, con micropartícula A como la micropartícula. Los resultados se muestran para cada uno de los programas probados en la figura 5 como gráficas de peso de filtrado recolectado versus tiempo.

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Utilizando la materia prima de prueba revestida corrugada descrita antes, se utilizó la prueba de filtración, también descrita antes, para determinar los funcionamientos de escurrimiento del polímero A de dispersión, con micropartícula B como la micropartícula. Los resultados se muestran para cada uno de los programas probados en la figura 6 como gráficas de peso de filtrado recolectado versus tiempo.

Ejemplo 8 Utilizando la materia prima de prueba alcalina descrita antes, se utilizó la prueba de filtración también descrita antes, para determinar los funcionamientos de drenaje del polímero A de dispersión en comparación con el polímero D de emulsión inversa, con la micropartícula C como la micropartícula. En cada prueba, se carga almidón de papa catiónico a la materia prima de prueba en una cantidad de 4.5 kg/ton (10 libras/ton) de peso seco de sólidos de lechada. Los resultados se muestran para cada uno de los programas probados en la figura 7 como gráficas de peso de filtrado recolectado versus tiempo.

Se pueden realizar cambios en la composición, operación y arreglo del método de la presente invención descrito en la presente sin apartarse del concepto y alcance de la invención como se define en las siguientes reivindicaciones. 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 (10)

REIVINDIGftCIQNES

1. Un proceso para fabricación de papel, caracterizado porque comprende formar una lechada celulósica acuosa para fabricación de papel, someter la lechada a una o más etapas de corte, agregar a la lechada una carga mineral antes de por lo menos una de las etapas de corte, agregar a la lechada, después de la adición de la carga mineral y antes de por lo menos una de las etapas de corte, una cantidad efectiva de un polímero de dispersión catiónico que se selecciona del grupo que consiste de copolímeros de acrilamida y sal cuaternaria de cloruro de dimetilaminometilacrilato de metilo, sal cuaternaria de cloruro de dimetilaminoetilmetacrilato de metilo, sal cuaternaria de cloruro de dimetilaminoetilacrilato de bencilo, sal cuaternaria de cloruro de dimetilaminoetilmetacrilato de bencilo y cloruro de dialildimetilamonio; cortar la suspensión; agregar una micropartícula que se selecciona del grupo que consiste de un copolímero de ácido acrílico, bentonita y sol de sílice; escurrir la lechada para formar una hoja; y secar la hoja para formar una hoja de papel.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el polímero de dispersión tiene un peso molecular desde aproximadamente 10,000 hasta 10,000,000 de unidades dalton.

3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la lechada se escurre en un tamiz para la fabricación de papel y se bombea al sitio del tamiz para fabricar papel antes del escurrimiento.

4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la lechada se selecciona del grupo que consiste de una lechada de pulpa acida, una lechada de pulpa química alcalina, una lechada de pulpa termomecánica, una lechada de pulpa mecánica, una lechada de pulpa reciclada y una lechada de pulpa de madera triturada.

5. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la carga mineral se selecciona del grupo que consiste de dióxido de titanio, arcilla y carbonato alcalino de calcio talco.

6. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la carga mineral se agrega a la lechada en una cantidad desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 50 partes en 100 partes en peso de pulpa seca contenida en la lechada.

7. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la concentración de la sal cuaternaria de cloruro de metilo está entre aproximadamente 1.0 y aproximadamente 30 moles por ciento.

8. El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la concentración de la sal cuaternario de cloruro de metilo está entre aproximadamente 10 y aproximadamente 20 moles por ciento.

9. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la concentración de la sal cuaternaria de cloruro de bencilo está entre aproximadamente 1.0 y aproximadamente 35 moles por ciento.

10. El proceso de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la concentración de la sal cuaternaria de cloruro de bencilo está entre aproximadamente 10 y aproximadamente 20 moles por ciento.