Composición de recubrimiento de papel con suspensión polimérica fluida medioambientalmente aceptable.

Una composición de recubrimiento de papel que comprende: un pigmento,

un aglutinante y una composición de suspensión polimérica fluidizada (FPS) basada en aceite, no acuosa, para uso como modificador de la reología en el recubrimiento de papel, comprendiendo dicha composición de FPS:

a) un polímero hidrófilo soluble en agua;

b) arcilla organofílica de auto-activación, en el intervalo de 0,5 a 5% en peso basado en el peso total de la composición;

c) un tensioactivo estabilizante, con un límite inferior de 0,5% en peso basado en el peso total de la composición y d) un aceite mineral blanco ligero no tóxico, no acuoso, con una viscosidad cinética a 40°C en el intervalo de 2 a 17 mm2 s-1, un límite superior de contenido aromático de 100 ppm, un punto de inflamación por encima de 100°C y un límite inferior de punto de fluencia menor que 0°C y

en la que la composición presenta una viscosidad de Brookfield baja estable de 3.000 mPa.s (3.000 cps) o menor en un estado no diluido.

Composición de recubrimiento de papel con suspensión polimérica fluida medioambientalmente aceptable Campo de la invención Esta invención se refiere a una suspensión polimérica fluidizada, no acuosa, para uso como modificador de la reología en recubrimientos de papel. Más en particular, esta invención se refiere al uso de una suspensión polimérica fluidizada medioambientalmente aceptable de carboximetilcelulosa en un aceite mineral blanco ligero para uso en aplicaciones de recubrimiento de papel.

Antecedentes de la invención La carboximetilcelulosa (CMC) es conocida por su uso industrial en recubrimientos de papel. La CMC se ha usado en su forma seca como un aditivo directo para formulaciones de recubrimiento de papel, aunque este uso se ha limitado principalmente en el pasado a tipos de CMC de bajo peso molecular, es decir, baja viscosidad. Esta limitación es debida al hecho de que el polvo seco de CMC de mayor peso molecular tiende a formar grumos que son problemáticos de disolver cuando se añaden a recubrimientos de papel. De hecho, incluso el polvo de CMC de menor peso molecular puede formar grumos cuando se añade a recubrimientos de papel sin especiales precauciones. También, otra dificultad con la manipulación de CMC en polvo seco es el espolvoreado que puede causar peligros para la salud tales como suelos resbaladizos y problemas respiratorios debido a la inhalación de las partículas poliméricas.

Por lo tanto, para superar dichos problemas con CMC en polvo seca, la industria de recubrimiento de papel ha adoptado en algunos sitios el uso de suspensiones líquidas de CMC dispersadas en portador líquido orgánico de ácidos grasos. Otra práctica habitual general en la industria de recubrimientos es usar CMC de bajo peso molecular disuelta primero en agua para formar una disolución de base antes de que se incorpore a recubrimientos de papel.

El uso de polvo de CMC para preparar disoluciones acuosas diluidas también crea problemas. Uno de dichos problemas de usar disoluciones de CMC es que primero el polímero se tiene que disolver de manera adecuada en agua. Este procedimiento adolece de la limitación de que es trabajoso y lleva tiempo y son difíciles de preparar, almacenar y manipular las disoluciones de CMC acuosas muy viscosas. Otro problema con las disoluciones acuosas de CMC es que hay una limitación en cuánta CMC se puede disolver en esta disolución debido al excesivo desarrollo de viscosidad. Además, otro problema con estas disoluciones acuosas es que con frecuencia se pueden formar numerosos grumos de gel no disueltos debido a la tendencia de la CMC a formar grumos cuando se añade al agua de la disolución. Estos grumos de gel se tienen que retirar por agitación durante un periodo de tiempo prolongado o eliminándolos físicamente antes de adición al recubrimiento de papel. A veces se tiene que usar equipo de mezcla especial para preparar disoluciones de CMC concentradas en agua debido a la naturaleza muy viscosa de estas disoluciones.

Debido a los problemas con polvo seco y disoluciones acuosas de CMC, se desarrollaron suspensiones poliméricas fluidas y en la actualidad se están usando comercialmente para suministrar estos polímeros a composiciones de recubrimiento de papel. El uso de portador líquido de ácido graso como un vehículo para estas suspensiones fue una mejora significativa sobre la manipulación y realización de la técnica anterior de la CMC seca para aplicaciones de espesamiento de recubrimientos de papel. Sin embargo, el uso de ácido graso como medio de suspensión de CMC ha sido también problemático históricamente. La fabricación, el transporte y la aplicación de suspensiones poliméricas fluidas de CMC basadas en ácido graso han demostrado ser difíciles. Se ha observado inestabilidad, alta viscosidad, fluidez marginal y/o formación de residuo con estos productos. Además, algunas de estas suspensiones poliméricas fluidizadas de CMC a base de ácido graso u otras suspensiones de CMC han contenido ingredientes menos favorables medioambientalmente.

La contaminación de las plantas de fabricación de papel ha amenazado supuestamente la vida de peces y plantas en masas de agua cerca de fábricas de papel y puede amenazar al equilibrio ecológico de estos sistemas. Por esta razón en los últimos años, las sanciones legales y las restricciones medioambientales en la industria de fabricación de papel han requerido cambios en el uso químico en la fabricación de papel y los sistemas de recubrimiento. En esta categoría, los sistemas de fluidos a base de agua son los más preferidos asumiendo que todos los productos químicos contenidos en los sistemas fluidos presentan baja toxicidad y alta biodegradabilidad. Los productos químicos usados en estos sistemas fluidos se consideran como componentes separados que deberían satisfacer las regulaciones medioambientales para fluidos de recubrimiento de papel no contaminantes.

Además del uso de ácido graso como portador para suspensiones fluidas de CMC, otros portadores líquidos citados en la técnica anterior incluyen aceite mineral, queroseno, combustible diesel y glicoles. Estos disolventes a base de hidrocarburos que están comercialmente disponibles pueden no ser aceptables desde el punto de vista medioambiental por la mayor parte de la industria del papel.

La patente de EE.UU. Nº 5.001.231 (J. Zapico) desvela una suspensión de polisacáridos en emulsión invertida para uso industrial que contiene: (1) diesel, aceite mineral o de parafina, (2) tensioactivo, (3) agua, (4) arcilla organofílica y

(5) un polisacárido (se desvela CMC) .

La Patente de EE.UU. Nº 5.151.131 (J. Burkhalter et al.) desvela una suspensión polimérica fluidizada anhidra para uso como un aditivo de control de pérdida de fluido líquido para una composición de cemento para pozos acuosa que contiene: (1) hidrocarburo líquido (por ej., queroseno, gasoil, aceites minerales blancos ligeros y aceites hidrocarbonados alifáticos) , (2) tensioactivo, (3) arcilla organofílica y (4) un polímero hidrófilo, por ej., CMC.

La Patente de EE.UU. Nº 5.096.490 (C. L. Burdick) desvela una suspensión polimérica fluida para uso en recubrimientos de papel que contiene: (1) al menos un polímero soluble en agua tal como CMC, dispersado y suspendido en (2) un ácido graso y (3) un agente de estabilización de organoarcilla y (4) un emulsionante de aceite en agua.

La Solicitud de Patente de EE.UU. Nº de Serie 09/717884 desvela una suspensión polimérica fluida a base de aceite para uso en fluidos de mantenimiento de pozos de petróleo o gas que contienen: a) un polímero hidrófilo, b) una arcilla organofílica, c) un estabilizante y d) un aceite medicinal blanco que i) presenta una baja viscosidad, ii) no presenta contenido aromático, iii) presenta un alto punto de inflamación, iv) presenta un bajo punto de fluencia, v) está homologado para contacto con alimentos, vi) no es tóxico y vii) es biodegradable, según lo cual esta composición de FPS es aceptable desde el punto de vista medioambiental para uso en fluidos de mantenimiento de yacimientos de petróleo en alta mar.

Las Patentes de EE.UU. Nos 5.494. 509, 5.725.648 y 6.030.443 desvelan composiciones de recubrimiento de papel que usan polisacáridos.

Sumario de la invención La presente invención se refiere a una composición de recubrimiento de papel que comprende un pigmento, un aglutinante, agua, otros adyuvantes de recubrimiento de papel clásicos y una composición de suspensión polimérica fluidizada a base de aceite mineral blanco ligero para uso como modificador de la reología en el recubrimiento de papel que comprende un polímero hidrófilo, una arcilla organofílica, un estabilizante y un tipo específico de aceite mineral blanco ligero. El componente de aceite mineral blanco ligero de la presente invención debe presentar una viscosidad relativamente baja, presentar un bajo contenido aromático, presentar un punto de inflamación relativamente alto, presentar un bajo punto de fluencia, estar homologado para contacto con alimentos, no ser tóxico, y ser biodegradable, haciendo de ese modo la composición de FPS completa aceptable desde el punto de vista medioambiental para uso en recubrimientos de papel.

Así la invención según las reivindicaciones adjuntas se refiere a una composición de recubrimiento de papel que comprende un pigmento, un aglutinante y una composición de suspensión (FPS) polimérica fluidizada a base de aceite, no acuosa, para uso como modificador de la reología en el recubrimiento de papel, comprendiendo dicha composición de FPS:

a) un polímero hidrófilo soluble en agua;

b) arcilla organofílica de auto-activación, en el intervalo de 0, 5 a 5% en peso basado en el peso total de la composición;... [Seguir leyendo]

1. Una composición de recubrimiento de papel que comprende: un pigmento, un aglutinante y una composición de suspensión polimérica fluidizada (FPS) basada en aceite, no acuosa, para uso como modificador de la reología en el recubrimiento de papel, comprendiendo dicha composición de FPS:

a) un polímero hidrófilo soluble en agua;

b) arcilla organofílica de auto-activación, en el intervalo de 0, 5 a 5% en peso basado en el peso total de la composición;

c) un tensioactivo estabilizante, con un límite inferior de 0, 5% en peso basado en el peso total de la composición y

d) un aceite mineral blanco ligero no tóxico, no acuoso, con una viscosidad cinética a 40°C en el intervalo de 2 a 17 mm2 s-1, un límite superior de contenido aromático de 100 ppm, un punto de inflamación por encima de 100°C y un límite inferior de punto de fluencia menor que 0°C y

en la que la composición presenta una viscosidad de Brookfield baja estable de 3.000 mPa.s (3.000 cps) o menor en un estado no diluido.

2. La composición de recubrimiento de papel según la reivindicación 1, en la que la cantidad límite inferior del aceite mineral blanco ligero es 20% en peso basado en el peso total de la composición.

3. La composición de recubrimiento de papel de una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en la que la cantidad límite inferior del aceite mineral blanco ligero es 30% en peso basado en el peso total de la composición.

4. La composición de recubrimiento de papel según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la cantidad límite inferior del aceite mineral blanco ligero es 40% en peso basado en el peso total de la composición.

5. La composición de recubrimiento de papel según cualquier reivindicación precedente, en la que la cantidad límite superior del aceite mineral blanco ligero es 60% en peso basado en el peso total de la composición.

6. La composición de recubrimiento de papel según la reivindicación 1, en la que la cantidad límite superior del aceite mineral blanco ligero es 55% en peso basado en el peso total de la composición.

7. La composición de recubrimiento de papel según cualquier reivindicación precedente, en la que la cantidad límite superior del aceite mineral blanco ligero es 50% en peso basado en el peso total de la composición.

8. La composición de recubrimiento de papel según la reivindicación 1, en la que el límite inferior de la viscosidad cinética del aceite mineral blanco ligero a 40°C es 5 mm2 s-1 (cSt) .

9. El recubrimiento de papel según la reivindicación 1, en el que el límite inferior de la viscosidad cinética del aceite mineral blanco ligero a 40°C es 7, 5 mm2 s-1 (cSt) .

10. La composición de recubrimiento de papel según la reivindicación 1, en la que el límite superior de la viscosidad cinética del aceite mineral blanco ligero a 40°C es un límite superior de 14 mm2 s-1 (cSt) .

11. La composición de recubrimiento de papel según la reivindicación 1, en la que el límite superior de la viscosidad cinética del aceite mineral blanco ligero a 40°C es 10 mm2 s-1 (cSt) .

12. La composición de recubrimiento de papel según la reivindicación 1, en la que el aceite mineral blanco ligero tiene un contenido aromático menor que 50 ppm.

13. La composición de recubrimiento de papel según la reivindicación 1, en la que el aceite mineral blanco ligero tiene un contenido aromático menor que 30 ppm.

14. La composición de recubrimiento de papel según la reivindicación 1, en la que el aceite mineral blanco ligero tiene un límite inferior de punto de fluencia menor que -5°C.

15. La composición de recubrimiento de papel según la reivindicación 1, en la que la arcilla organofílica es una montmorillonita modificada.

16. La composición de recubrimiento de papel según la reivindicación 1, en la que la dispersión y gelificación de la arcilla organofílica es ayudada por disolventes polares.

17. La composición de recubrimiento de papel según cualquier reivindicación precedente, en la que la arcilla organofílica presenta un límite inferior de 1, 0% en peso basado en el peso total de la composición.

18. La composición de recubrimiento de papel según cualquier reivindicación precedente, en la que la arcilla

organofílica presenta un límite inferior de 2, 0% en peso basado en el peso total de la composición.

19. La composición de recubrimiento de papel según cualquier reivindicación precedente, en la que la arcilla organofílica tiene un límite superior de 4, 0% en peso basado en el peso total de la composición.

20. La composición de recubrimiento de papel según cualquier reivindicación precedente, en la que la arcilla organofílica tiene un límite superior de 3, 4% en peso basado en el peso total de la composición.

21. La composición de recubrimiento de papel según cualquier reivindicación precedente, en la que el estabilizante tensioactivo es un tensioactivo no iónico.

22. La composición de recubrimiento de papel según la reivindicación 21, en la que el tensioactivo no iónico presenta un límite inferior de 2, 0% en peso basado en el peso de la composición total.

23. La composición de recubrimiento de papel de las reivindicaciones 21 ó 22, en la que el tensioactivo no iónico presenta un límite inferior de 3, 0% en peso basado en el peso total de la composición.

24. La composición de recubrimiento de papel según la reivindicación 21, en la que el tensioactivo no iónico tiene un límite superior de 6, 0% en peso basado en el peso total de la composición.

25. La composición de recubrimiento de papel según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 24, en la que el tensioactivo no iónico presenta un límite superior de 4, 0% en peso basado en el peso total de la composición.

26. La composición de recubrimiento de papel según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 25, en la que el tensioactivo no iónico presenta un límite superior de 3, 4% en peso basado en el peso total de la composición.

27. La composición de recubrimiento de papel según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 26, en la que el tensioactivo no iónico es seleccionado del grupo que consiste en: ésteres de sorbitán, ésteres de sorbitán etoxilados, alcoholes grasos etoxilados, ácidos grasos etoxilados y mezclas de los mismos.

28. La composición de recubrimiento de papel según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 27, en la que el tensioactivo no iónico es seleccionado del grupo que consiste en ésteres de polietoxietileno y sorbitán.

29. La composición de recubrimiento de papel según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 27, en la que el tensioactivo no iónico es seleccionado del grupo que consiste en: ésteres de sorbitán, ésteres de sorbitán etoxilados y mezclas de los mismos.

30. La composición de recubrimiento de papel según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 29, en la que el tensioactivo no iónico es una mezcla de trioleato de sorbitán y trioleato de sorbitán etoxilado.

31. La composición de recubrimiento de papel según cualquier reivindicación precedente, en la que la cantidad límite inferior del polímero hidrófilo soluble en agua es 40% en peso basado en el peso total de la composición.

32. La composición de recubrimiento de papel según cualquier reivindicación precedente, en la que la cantidad límite inferior del polímero hidrófilo soluble en agua es 45% en peso basado en el peso total de la composición.

33. La composición de recubrimiento de papel según cualquier reivindicación precedente, en la que la cantidad límite superior del polímero hidrófilo soluble en agua es 80% en peso basado en el peso total de la composición.

34. La composición de recubrimiento de papel según la reivindicación 1, en la que la cantidad límite superior del polímero hidrófilo soluble en agua es 55% en peso basado en el peso total de la composición.

35. La composición de recubrimiento de papel según cualquier reivindicación precedente, en la que la cantidad límite superior del polímero hidrófilo soluble en agua es 50% en peso basado en el peso total de la composición.

36. La composición de recubrimiento de papel según cualquier reivindicación precedente, en la que el polímero hidrófilo soluble en agua es un polímero sintético.

37. La composición de recubrimiento de papel según cualquier reivindicación precedente, en la que el polímero hidrófilo soluble en agua es una combinación de un polisacárido y un polímero sintético.

38. La composición de recubrimiento de papel según la reivindicación 37, en la que el polisacárido es seleccionado del grupo que consiste en: éteres de celulosa, biopolímeros, almidón y derivados de almidón, goma guar y derivados de goma guar y mezclas de los mismos.

39. La composición de recubrimiento de papel según la reivindicación 38, en la que el éter de celulosa es seleccionado del grupo que consiste en: carboximetilcelulosa (CMC) , hidroxietilcelulosa (HEC) , carboximetilhidroxietilcelulosa (CMHEC) , celulosa polianiónica (PAC) y mezclas de los mismos.

40. La composición de recubrimiento de papel según una cualquiera de las reivindicaciones 38 y 39, en la que el

derivado de goma guar es seleccionado del grupo que consiste en: carboximetilguar (CMG) , hidroxipropilguar (HPG) , carboximetilhidroxietilguar (CMHEG) , guar catiónico (Guar Cat.) y mezclas de los mismos.

41. La composición de recubrimiento de papel según la reivindicación 38, en la que el derivado de almidón es

seleccionado del grupo que consiste en: carboximetilalmidón, hidroxietilalmidón, hidroxipropilalmidón y mezclas de 5 los mismos.

42. La composición de recubrimiento de papel según la reivindicación 38, en la que el biopolímero es seleccionado del grupo que consiste en: goma xantana, escleroglucano, goma welan, gelan y mezclas de los mismos.

43. La composición de recubrimiento de papel según la reivindicación 37, en la que el polímero sintético es seleccionado del grupo que consiste en poliacrilamida y poliacrilato.