Composición para el tratamiento superficial de papel.

Una composición para el tratamiento superficial del papel, cartulina o similar, caracterizada por que la composición comprende - una fracción de nanopartículas formada por partículas de tamaño que oscila entre 5 y 500 nm y - una fracción portadora que consta de - partículas de pigmento laminar y - al menos un aglomerante

, La proporción de las partículas de pigmento laminar en la fracción portadora oscila entre el 20 - 80 % del contenido sólido y la proporción entre la fracción de nanopartículas y la fracción portadora se encuentra entre 20 / 80 - 80 / 20, calculada en materia seca.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FI2003/000209.

Solicitante: BASF SE.

Inventor/es: SUNDBERG, KENNETH, MASON,GEOFF, KIMPIMAKI,TOMI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA... > Materiales no fibrosos añadidos a la pasta, caracterizados... > D21H21/16 (Agentes de encolado o hidrófobos)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > IMPRENTA; MAQUINAS COMPONEDORAS DE LINEAS; MAQUINAS... > PROCESOS DE IMPRESION, DE REPRODUCCION, DE MARCADO... > B41M5/00 (Procesos de reproducción o de marcado; Materiales en hojas utilizadas con este fin (por empleo de materias fotosensibles G03; electrografía, magnetografía G03G))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > IMPRENTA; MAQUINAS COMPONEDORAS DE LINEAS; MAQUINAS... > PROCESOS DE IMPRESION, DE REPRODUCCION, DE MARCADO... > Procesos de reproducción o de marcado; Materiales... > B41M5/52 (Revestimientos macromoleculares)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA... > Papel cuché (cartón cuché D21J 1/08 ); Materiales... > D21H19/38 (caracterizados por los pigmentos)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA... > Papel cuché (cartón cuché D21J 1/08 ); Materiales... > D21H19/40 (silíceos, p. ej. arcillas)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA... > Materiales no fibrosos añadidos a la parte caracterizados... > D21H17/69 (modificados, p. ej. por asociación con otras composiciones previamente a la incorporación en la pasta o el papel)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA... > Materiales no fibrosos añadidos a la pasta, caracterizados... > D21H21/52 (Aditivos de longitud o forma definida)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA... > Papel cuché (cartón cuché D21J 1/08 ); Materiales... > D21H19/36 (Revestimientos que contienen pigmentos (D21H 19/66 tiene prioridad; polvo metálico D21H 19/06))

PDF original: ES-2289268_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Composición para el tratamiento superficial de papel.

La presente invención hace referencia a una composición destinada al tratamiento de la superficie del papel, cartulina o similares definidos en el preámbulo de la reivindicación independiente presentada a continuación, a un método para la fabricación de dicha composición, a una composición que se puede obtener mediante dicho método, a un método para el tratamiento superficial de papel, cartulina y similares, a una aplicación de dicha composición para el tratamiento superficial del papel y al papel, cartulina o similar tratados superficialmente.

Durante la última década la utilización de papel para impresoras por chorro de tinta ha aumentado de forma constante, junto con el cada vez mayor empleo de ordenadores, tanto en el hogar como en el lugar de trabajo. Al mismo tiempo, la necesidad de papel de calidad y precio asequible para impresoras por chorro de tinta también ha aumentado. Los usuarios de ordenadores están interesados en imprimir con impresoras domésticas y de oficina normales incluso documentos que precisan mayor calidad, como las fotografías, en los que las propiedades de impresión del papel, como una buena resolución o un corrimiento de la tinta mínimo, tienen una importancia crucial. Este hecho, así como el desarrollo de la tecnología de la impresión, ha acentuado la importancia de las propiedades de impresión del papel para impresoras por chorro de tinta.

Debido a la demanda existente en el mercado, los fabricantes de papel desean mejorar la calidad de su papel para impresoras por chorro de tinta. Los papeles convencionales para impresoras por chorro de tinta se pueden dividir grosso modo en dos grupos principales, a saber, en papel para impresión con encolado superficial y papel para impresión estucado. La finalidad del encolado superficial y del estucado consiste en modificar las propiedades del papel como la porosidad, la imprimabilidad, la lisura y el brillo.

El papel con encolado superficial para impresoras por chorro de tinta, como el papel para oficina normal, tiene una producción relativamente económica, pero sus propiedades de impresión son malas ya que la tinta penetra fácilmente en el papel causando corrimientos y una pérdida de la densidad y el brillo de la tinta. El encolado superficial normalmente se realiza en línea en un dispositivo de encolado dispuesto en la unidad de secado de la máquina de papel, pero puede llevarse a cabo también mediante una unidad de estucado independiente, p. ej. en los casos en los que la máquina de papel no dispone de unidad de encolado superficial.

Las composiciones de encolado superficial normalmente consisten en: almidón, carboximetilcelulosa (CMC) , alcohol polivinílico, glucomanano o proteínas hidrosolubles. Es posible utilizar también mezclas de las sustancias mencionadas. El almidón puede ser nativo, degradado o químicamente modificado. El glucomanano puede ser nativo, o químicamente modificado. La gelatina y la caseína, que pueden ser naturales, degradadas o químicamente modifica-das, son ejemplos de proteínas que se pueden utilizar.

El papel estucado tiene generalmente mejores propiedades de impresión que el papel encolado para impresión por chorro de tinta. Las composiciones de estucado coloreadas comprenden generalmente pigmentos, aglomerantes y aditivos. El estucado se lleva a cabo normalmente mediante una unidad de estucado separada y los costes de producción son relativamente elevados.

Las nanopartículas, como las partículas coloidales sintéticas de sílice metálica estratificada, han sido utilizadas como pigmento para los colores de estucado del papel para impresión por chorro de tinta. Por desgracia, las nanopartículas son tan pequeñas que pueden penetrar fácilmente en el papel base cuando se aplican los colores de estucado convencionales sobre el papel. Cuando las nanopartículas entran y se acumulan en el papel base, no funcionan como deberían y su efecto sobre las propiedades de superficie del papel disminuye. Del mismo modo, cuando el papel base absorbe una parte significativa de las nanopartículas aplicadas, es necesario aumentar la cantidad de nanopartículas aplicadas para conseguir las propiedades de superficie deseadas. Este hecho provoca un aumento inaceptable en los costes del estucado. Asimismo, la acumulación de nanopartículas ejerce también un impacto negativo sobre las propiedades del papel, provocando, por ejemplo, la destrucción del encolado interno que se manifiesta con una penetración más rápida del líquido hacia el interior del papel.

El documento EP 655 346 describe una composición para el estucado del papel que contiene sílice coloidal catiónica preferiblemente no esférica y un aglomerante que es preferiblemente el alcohol polivinílico. Además de la sílice coloidal catiónica no esférica, se pueden añadir pigmentos inorgánicos ultrafinos. Se pueden utilizar pigmentos orgánicos o inorgánicos junto con los pigmentos inorgánicos ultrafinos. No obstante, este documento no describe una fracción portadora separada.

El documento EP 759 365 presenta una composición de estucado para papel, dicha composición contiene una dispersión de sílice coloidal y un aglomerante hidrosoluble como el alcohol polivinílico. Se puede utilizar la sílice coloidal con un diámetro de partícula de 10 a 300 nm. También se pueden añadir otros pigmentos y una pequeña cantidad de látex de elevado peso molecular. No obstante, este documento tampoco revela una fracción portadora separada.

El documento JP 03199491 describe un método de producción de papel para impresión en el que la base de papel se hace a partir de suspensiones que comprenden fibras de pasta y una sustancia de carga. La base de papel se estuca con una composición que consta de pigmentos y aglomerantes. La sílice coloidal, que posee preferiblemente un tamaño medio de partícula de 1 a 20 nm, se añade a la composición en una cantidad en peso de como máximo 20 partes por cada 100 partes de pigmento.

El documento EP 524635 describe un tipo de hoja para impresión por chorro de tinta en la que una cara de la hoja está estucada con una capa de fondo que contiene un pigmento laminar y un aglomerante, y la otra cara de la hoja con una capa receptora de tinta que contiene partículas de almidón y aglomerante. El tamaño de las partículas de pigmento utilizadas, así como el de las partículas de almidón, se encuentra en el rango de las micras. Las partículas de pigmento laminar y las partículas de almidón se aplican en caras distintas de la hoja de soporte.

El documento JP 60219084 describe un material para impresión por chorro de tinta que comprende al menos una capa que consta de sílice coloidal catiónica y una sustancia de carga. La sílice coloidal se convierte al tipo catiónico utilizando una resina de intercambio iónico.

El documento JP 11302998 describe el estucado de papel con una composición que comprende carbonato cálcico precipitado y caolín delaminado en cantidades predeterminadas.

El documento JP 63028689 describe una capa de estucado que comprende un pigmento que consta de sílice de partícula fina, un aglomerante y un polímero catiónico. Esta capa de estucado se coloca sobre una hoja de base de papel sintética de poliolefinas que posee una estructura multilaminada y contiene un polvo fino inorgánico con tamaño de partícula medio de cómo máximo 20 μm.

En esta solicitud, el tratamiento de la superficie incluye el estucado y el encolado externo de papel, cartulina o similares. Por una composición de encolado superficial se entiende una composición para el tratamiento de una superficie en la que el contenido de materia seca está por debajo del 40%, la cantidad de aglomerante hidrosoluble es superior al 50%... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una composición para el tratamiento superficial del papel, cartulina o similar, caracterizada porque la composición comprende

- una fracción de nanopartículas formada por partículas de tamaño que oscila entre 5 y 500 nm y

- una fracción portadora que consta de

- partículas de pigmento laminar y

- al menos un aglomerante,

La proporción de las partículas de pigmento laminar en la fracción portadora oscila entre el 20 - 80% del contenido sólido y la proporción entre la fracción de nanopartículas y la fracción portadora se encuentra entre 20/80 - 80/20, calculada en materia seca.

2. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende además una fracción de encolado superficial que comprende un componente mayoritario hidrosoluble.

3. La composición de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque dicho componente mayoritario hidrosoluble se selecciona del grupo constituido por: almidón, alcohol polivinílico, carboximetilcelulosa, glucomanano, proteínas y mezclas de éstos.

4. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque las partículas de pigmento en la fracción portadora comprenden partículas minerales, partículas de pigmento orgánicas o mezclas de éstos.

5. La composición de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque dichas partículas de pigmento se seleccionan del grupo constituido por: partículas de silicato, partículas de mica, partículas de caolín, partículas de bentonita, partículas de trihidrato de alúmina, partículas de filosilicato, partículas de talco, partículas de pigmento plásticos y mezclas de éstos.

6. La composición de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque las partículas de pigmento en la fracción portadora se seleccionan del grupo constituido por: las partículas de caolín, partículas de talco y mezclas de éstos.

7. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el aglomerante en la fracción portadora se selecciona del grupo constituido por: látex poliméricos, aglomerantes hidrosolubles y mezclas de éstos.

8. La composición de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque el aglomerante en la fracción portadora es un látex polimérico seleccionado del grupo constituido por: estireno-butadieno, acrilato, estireno acrilato, acetato de polivinilo y mezclas de éstos.

9. La composición de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque el aglomerante en la fracción portadora se selecciona del grupo constituido por: almidón, proteína, carboximetilcelulosa, alcohol de polivinilo y mezclas de éstos.

10. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque las nanopartículas comprenden partículas de sílice sintéticas, partículas de carbonato cálcico precipitado o mezclas de éstos.

11. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el tamaño de la nanopartícula oscila entre 10-100 nm, más preferiblemente entre 15-50 nm.

12. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la proporción entre la fracción de nanopartículas y la fracción portadora es 20/80 - 60/40, calculada en materia seca.

13. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la proporción de las partículas de pigmento laminar en la fracción portadora oscila entre el 35% y el 75% del contenido sólido, habitualmente entre el 40% y el 70%.

14. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la proporción del aglomerante en la fracción portadora es normalmente del 5-75%, más habitualmente entre 15-45%, y especialmente habitual entre 20-40% del contenido sólido.

15. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la composición comprende además uno o varios componentes adicionales.

16. La composición de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizada porque dicho componente adicional se selecciona del grupo constituido por: agentes hidrófobos, agentes antiespumantes, sales antiespumantes, agentes desespumantes, sales desespumantes, agentes tensioactivos, modificadores reológicos, agentes plastificantes, lubricantes, blanqueadores ópticos, colorantes y formadores de enlaces covalentes.

17. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque:

- la fracción de nanopartículas comprende partículas de sílice sintética y

- la fracción portadora comprende

- partículas de talco y

- látex estireno-butadieno.

18. La composición de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque la proporción entre la fracción de encolado superficial y la suma de las fracciones de nanopartículas y portadora, calculadas en materia en seco, oscila normalmente entre 20/80 y 80/20, habitualmente entre 20/80 y 50/50.

19. El método para la fabricación de una composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque:

- la fracción portadora se prepara mediante la mezcla de partículas de pigmento laminar y al menos un aglomerante, en la que la proporción de las partículas de pigmento laminares oscila entre el 20% y 80% del contenido sólido,

- dicha fracción portadora se mezcla con la fracción de nanopartículas que comprende partículas con un tamaño que oscila entre 5 y 500 nm, la proporción entre la fracción de nanopartículas y la fracción portadora oscila entre 20/80 y 80/20, calculada en materia en seco.

20. El método para la fabricación de una composición de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque:

- la fracción portadora se prepara mediante la mezcla de partículas de pigmento laminar y al menos un aglomerante,

- se mezclan juntas dicha fracción portadora, la fracción de nanopartículas y la fracción de encolado superficial.

21. El método de acuerdo con la reivindicación 19 o 20, caracterizado porque la fracción de nanopartículas se mezcla con agua anteriormente a la mezcla con al menos otra fracción.

22. El método de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque la fracción de nanopartículas y la fracción portadora se mezclan entre sí antes de la incorporación de la fracción de encolado superficial.

23. El método de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque la fracción de nanopartículas y la fracción portadora se mezclan independientemente de la fracción para encolado superficial.

24. La composición para el tratamiento superficial del papel, cartulina o similares, comprende

- una fracción de nanopartículas que comprende partículas con un tamaño que oscila entre 5 y 500 nm y

- una fracción portadora que comprende

- partículas de pigmento laminar y

- al menos un aglomerante;

con una proporción de partículas de pigmento laminar en la fracción portadora que oscila entre un 20% y un 80% del contenido sólido, una proporción entre la fracción de nanopartículas y la fracción portadora que oscila entre el 20/80 y el 80/20, calculada en materia en seco, y que se obtiene mediante el método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 19-22.

25. El método para el tratamiento superficial del papel, cartulina o similares, caracterizado porque estos se tratan mediante la aplicación en su superficie de una composición formada por:

- una fracción de nanopartículas que comprende partículas con un tamaño que oscila entre 5 y 500 nm y

- una fracción portadora que comprende:

- partículas de pigmento laminar y

- al menos un aglomerante,

con una proporción de partículas de pigmento laminar en la fracción portadora que oscila entre un 20% y un 80% del contenido en sólido, una proporción entre la fracción de nanopartículas y la fracción portadora que oscila entre 20/80 y 80/20, calculada en materia en seco.

26. El método de acuerdo con la reivindicación 25, caracterizado porque la composición se aplica mediante unidades de tratamiento superficial.

27. El método de acuerdo con la reivindicación 26, caracterizado porque dicha unidad de tratamiento superficial es una prensa encoladora de balsa, una prensa encoladora de película o una unidad de estucado.

28. El método de acuerdo con la reivindicación 25, caracterizado porque la composición se aplica en la banda de papel, cartulina o similar, cuando la materia seca de la banda es >75%, preferiblemente >85%, la más preferida >90%.

29. El método de acuerdo con la reivindicación 25, caracterizado porque la cantidad de composición para el tratamiento superficial aplicada oscila preferiblemente entre 0, 5 y 15 g/m2, más preferiblemente entre 3 y 6 g/m2, calculada en materia en seco por lado.

30. El uso de la composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 18 para el tratamiento superficial del papel, cartulina o similares.

31. El papel, cartulina o similar tratado superficialmente, caracterizado porque se utiliza una composición para el tratamiento superficial del papel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 18.