Papel dimensionalmente estable y método de producción del mismo.

Papel dimensionalmente estable, que comprende un papel en bruto impregnado por al menos una cara con una mezcla de impregnación que comprende

- al menos un alcohol de azúcar de fórmula general HOCH2[CH

(OH)]nCH2OH en la que n≥2, 3, 4 o 5,

preferiblemente 3 o 4,

- urea y

- al menos una sustancia seleccionada de polialquilenglicol y glicerina.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12004946.

Solicitante: AHLSTROM CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Finlandia.

Dirección: Alvar Aallon katu 3 C 00100 Helsinki FINLANDIA.

Inventor/es: ULLMANN,BERND, ARNOLD,HOLGER.

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 parte caracterizados... > D21H17/06 (Alcoholes; Fenoles; Eteres; Aldehídos; Cetonas; Acetales; Cetales)
  • 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... > D21H17/08 (Isocianatos)
  • 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... > D21H17/53 (Poliéteres; Poliésteres)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA... > Papel especial no previsto en otro lugar, p. ej.... > D21H27/14 (Papel que tiene forma o dimensiones estables; Papel resistente al enrollado (soportes fotográficos que tienen medios para impedir el enrollado G03C 1/81))
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA... > Papel especial no previsto en otro lugar, p. ej.... > D21H27/20 (Estructuras flexibles aplicadas por el utilizador, p. ej. papel pintado (papeles pintados imprimidos B41M 3/18; adhesivos en forma de películas u hojas sobre papel o textiles C09J 7/04))

PDF original: ES-2548181_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Papel dimensionalmente estable y método de producción del mismo La presente invención se refiere a un papel dimensionalmente estable y a productos de papel, un método de producción para dicho papel y a usos de sustancias para transmitir, modificar o mejorar la estabilidad dimensional del papel.

Cuando el papel celulósico se pone en contacto con agua, por ejemplo, con pegamentos a base de agua, pegamento del papel pintado y colas de carteles, las fibras de celulosa se hinchan. Esto conduce a un cambio en el tamaño del papel por la expansión en el estado húmedo y la reducción en el estado seco.

Para la fabricación de papel en una máquina de Foudrinier, las fibras de celulosa están alineadas principalmente en la dirección de la producción, es decir, en la dirección longitudinal. Esta alineación se ve favorecida por la fuerza de tracción ejercida por la máquina papelera sobre la banda de papel. La hinchazón de las fibras de celulosa, por lo tanto, conduce a cambios dimensionales, también llamados expansión en húmedo, principalmente en dirección transversal de la banda de papel. Dicha expansión generalmente no es deseable; en cambio, la estabilidad dimensional en condiciones de humedad y de secado al aire se considera favorecida.

Tales cambios dimensionales son objetables en especial para este tipo de aplicaciones en las que la constancia dimensional en condiciones de humedad y de secado al aire es obligatoria. Particularmente para papeles pintados sólo se permite un cambio mínimo en las dimensiones. Los papeles para pared normalmente se adhieren a un vehículo sólido en estado húmedo, ya sea mediante la aplicación de un pegamento a base de agua al papel pintado antes de pegar el entonces húmedo papel pintado al vehículo sólido ("técnica de pasta húmeda" o "Naßklebetechnik") , o mediante la aplicación de un pegamento a base de agua directamente sobre el vehículo sólido y pegando el papel pintado todavía seco sobre el mismo ("Wandklebetechnik" o "técnica de pegado en la pared") . En cualquier caso, el papel pintado absorberá el agua de forma que las fibras de celulosa del papel se expandirán. Después de pegar el papel pintado sobre el vehículo sólido, normalmente se pega otro papel pintado adyacente al primer papel pintado. En dicha configuración, la reducción del tamaño de las bandas de papel pintado dará lugar a la formación de huecos entre las bandas de papel antes adyacentes, lo que es altamente indeseable. Y si la banda de papel pintado se pega sobre un vehículo sólido antes de que la banda de papel esté completamente expandida, la banda de papel seguirá expandiéndose, después la banda de papel continuará expandiéndose sobre el vehículo sólido, lo que conduce al desarrollo indeseable de pliegues, burbujas y bordes elevados.

Se producen problemas similares cuando se usan pegamentos basados en agua para la aplicación de pósteres y cuando se imprime en papel usando tintas Coldset. No obstante, también para otras aplicaciones, la expansión dimensional es indeseable, por ejemplo, para papel artístico, papel para grabado a buril y papel para mapas y tarjetas.

Para conseguir una estabilidad dimensional, se ha sugerido incluir fibras sintéticas para producir un papel no encolado ("Vliespapier") . Dado que las fibras sintéticas tienen una expansión en húmedo baja, la banda de papel se estabiliza internamente contra una expansión en húmedo importante. No obstante, una desventaja de la producción de papel no encolado es el elevado coste de producción. Para prevenir que las fibras sintéticas giren ("verspinnen") , las fibras tienen que diluirse en agua abundante. La concentración de la suspensión de las fibras en la caja de entrada generalmente no más de 0, 2% en peso. Esto tiene como resultado una elevada demanda de energía para la circulación del agua. Asimismo, las fibras sintéticas tienden a generar polvo y generalmente no son biológicamente degradables.

También en cuanto a papeles distintos a los papeles no encolados se ha intentado conseguir una mejor estabilidad dimensional mediante la inclusión de fibras sintéticas. Por ejemplo, el documento WO 2008040635 A1 describe un método para la producción de un sustrato de papel pintado que se pueda desprender en seco y que tenga una expansión en húmedo mínima. En este método se produce un sustrato multicapa que tiene una capa inferior que va dirigida a una pared y una capa superior que va dirigida a la estancia. Una capa fibrosa inferior de una mezcla de fibras celulósicas y sintéticas se recubre con una capa fibrosa superior que carece de fibras sintéticas. De nuevo, los costes de producción son desventajosos, el método se considera engorroso y el sustrato del papel pintado tiende a rizarse debido a las diferencias en la capacidad de expansión de las capas.

Otro sustrato del papel pintado se describe en EP-1914087 A1; este papel pintado también tiene un sustrato no tejido que comprende hasta 50% en peso de fibras sintéticas. De nuevo, el uso de fibras sintéticas es desventajoso como se ha descrito anteriormente.

En el documento JP-2009096108 A se ha sugerido producir un sustrato de papel pintado que comprende una capa de resina expandida. Una desventaja de una capa de superficie de resina expandida es que dichos papeles solo se pueden usar en aplicaciones limitadas y, en particular, generalmente no se pueden usar para papeles pintados.

De un modo similar, EP-98971 A2 divulga un papel pintado estructural con una superficie visible que es de tipo relieve y sobre la que se puede pintar. El papel pintado consiste en un sustrato de papel pintado con relieve provisto de un relieve en ambas caras, en el que en la cara opuesta del papel pintado con relieve se pega un papel liso, por ejemplo papel de desecho. Usando un pegamento insoluble en agua y en el que no puede penetrar

el agua se forman áreas que no absorben el agua y, por tanto, no se hinchan ni expanden. Una desventaja de dicho papel pintado es que el sustrato para papel pintado tiene necesariamente relieve, lo que limita la utilidad del papel pintado a solo aplicaciones para papel pintado y limita adicionalmente las posibilidades de realizar modificaciones adicionales en el papel pintado. Asimismo, el método de fabricación es bastante laborioso.

En el documento WO 2005095712 A1 se describe un papel pintado que está, preferiblemente, libre de fibras sintéticas. El papel pintado consiste en una serie de capas, en el que una capa de barrera hidrófoba está destinada a separar el papel pintado restante de una capa hidrófila para pegar el papel pintado a una pared. Esto suponía que la absorción de agua y la expansión en húmedo deberían limitarse únicamente a la capa usada para pegar el papel pintado a la pared. No obstante, una desventaja de este papel pintado es que el método de fabricación correspondiente es engorroso y el papel pintado resultante tiende de forma inherente a rizarse.

Por tanto, era un objeto de la presente invención proporcionar un papel y un producto de papel que tuviera una expansión en húmedo baja en estado húmedo. Las desventajas descritas anteriormente debían evitarse o reducirse en 15 la medida de lo posible. El papel debería ser útil en varios campos de aplicación, en particular para la producción de papeles pintados, pero también para papeles artísticos, papeles para póster, papeles para grabado a buril y papeles para mapas y tarjetas. El papel debería adherirse a una pared cuando se aplica usando la técnica de pasta en húmedo o la técnica de pegado en la pared. Además, el papel recién aplicado debería seguir siendo deslizable durante un tiempo y tener suficiente resistencia en húmedo y desprendibilidad en seco. El papel debería tener una buena capacidad de impresión y, preferiblemente, un... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Papel dimensionalmente estable, que comprende un papel en bruto impregnado por al menos una cara con una mezcla de impregnación que comprende 5

- al menos un alcohol de azúcar de fórmula general HOCH2[CH (OH) ]nCH2OH en la que n=2, 3, 4 o 5, preferiblemente 3 o 4, - urea y - al menos una sustancia seleccionada de polialquilenglicol y glicerina.

2. Papel según la reivindicación 1, en el que el papel en bruto se impregna mediante una aplicación de sólidos de al menos 10% en peso respecto al peso seco del papel en bruto, preferiblemente 15-40% en peso. 15

3. Papel según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el papel se impregna en la o las caras impregnadas también con

(a) un látex, o

(b) un agente de resistencia en seco.

4. Papel según la reivindicación 3, en el que el látex se selecciona del grupo que consiste en poliacrilonitrilos, poliacrilatos, polivinilacetatos, copolímeros de estirol-acetato, copolímeros de estirol-acrilato, copolímeros 25 de estirol-butadieno, polietilentereftalatos y poliuretanos, y mezclas de dos o más de estas sustancias.

5. Papel según la reivindicación 3, en el que el agente de resistencia en seco es un polímero

(a) hecho con uno o más de los monómeros ácido acrílico y acrilamida, o es

(b) un terpolímero que comprende grupos hidroxi hechos con los monómeros de ácido acrílico, acrilamida e (hidroxietil) metacrilato, o es

(c) una mezcla de polímeros de acuerdo con (a) , una mezcla de polímeros de acuerdo con (b) o una 35 mezcla de polímeros de acuerdo con (a) y polímeros de acuerdo con (b) .

6. Papel según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, también impregnado al menos en la cara impregnada con (a) un agente humectante, seleccionado preferiblemente de agentes humectantes terpénicos y sales di (2etilhexil) sulfosuccinato y/o b) un coagulante que libera iones de aluminio, preferiblemente cloruro de polialuminio y/o sulfato de aluminio.

7. Papel según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la proporción del total de alcoholes de azúcar o, si solo está un alcohol de azúcar presente, la proporción de alcohol de azúcar a urea es (pesos secos) de 80:20 a 20:80, preferiblemente de 75:25 a 30:70.

8. Papel según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, en el que la proporción (pesos secos) de i) látex a a) el total de alcoholes de azúcar es de 5:95 a 15:85, preferiblemente de 8:92 a 12:88, y/o 55 b) urea es de 15:85 a 30:70, preferiblemente de 22:78 a 28:72, ii) y/o la proporción (pesos secos) del agente de resistencia en seco a a) el total de alcoholes de azúcar es de 5:95 a 20:80, preferiblemente de 8:92 a 15:85, y/o b) urea es de 12:88 a 21:79, preferiblemente de 13:87 a 18:82.

9. Papel según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el polialquilenglicol es polietilenglicol de un peso molecular de 300 a 800 g/mol, preferiblemente de 400 a 600 g/mol, y en el que el total de 65 polietilenglicol es de 4-8% en peso en base al total de alcoholes de azúcar de C5 y C6 y urea (pesos secos) , preferiblemente de 5% a 6% en peso.

10. Método para producir un papel que tiene una buena estabilidad dimensional, que comprende las etapas:

- producir una mezcla de impregnación a base de agua que comprend.

5. un alcohol de azúcar de fórmula general HOCH2[CH (OH) ]nCH2OH en la que n=2, 3, 4 o 5, preferiblemente 3 o 4, -urea .

10. un polialquilenglicol y/o glicerina; e - impregnar un papel en bruto con la mezcla de impregnación.

11. Método según la reivindicación 10, que comprende las etapas:

i) producir una mezcla de impregnación a base de agua que comprende al menos -un alcohol de azúcar de fórmula general HOCH2[CH (OH) ]nCH2OH en la que n=2, 3, 4 o 5, 20 preferiblemente 3 o 4, - urea y -un polialquilenglicol y/o glicerina, y 25

a) un látex disperso en la mezcla, en la que el látex se selecciona, preferiblemente, del grupo que consiste en poliacrilonitrilos, poliacrilatos, polivinilacetatos, copolímeros de estirolacetato, copolímeros de estirol-acrilato, copolímeros de estirol-butadieno, y mezclas de dos o más de estas sustancias, y en la que la mezcla de impregnación tiene un pH de más de 7, preferiblemente un pH de 7, 8 a 10, o b) un agente de resistencia en seco, comprendiendo preferiblemente el agente de resistencia en seco un polímero hecho con uno o más de los monómeros ácido acrílico y acrilamida o un terpolímero que tiene grupos hidroxi y que se fabrica usando los monómeros ácido acrílico, acrilamida e (hidroxietil) metacrilato, en el que la mezcla de impregnación tiene un pH de como máximo 7, preferiblemente de como máximo 6, 8 y particularmente preferido de 6 a 6, 5.

ii) disminuir el pH de la mezcla de impregnación a, como máximo, 5, 5 mediante la adición de un 40 coagulante que libera iones de aluminio, preferiblemente cloruro de polialuminio y/o sulfato de aluminio, preferiblemente a un pH de 3 a 5, 0, y iii) elevar el pH al menos a los valores indicados en la etapa i) para alternativa a) o b) , respectivamente, e 45 iv) impregnar un papel en bruto con la mezcla de impregnación de la etapa iii) .

12. Método según la reivindicación 10 u 11, en el que en la etapa iv) el papel en bruto se impregna mediante una aplicación de sólidos de al menos 10% en peso respecto al peso seco del papel en bruto, 50 preferiblemente de 15-40% en peso.

13. Método según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que la mezcla de impregnación en la etapa i) comprende además un agente humectante, seleccionado preferiblemente de agentes humectantes terpénicos y sales de di (2-etilhexil) sulfosuccinato.

14. Método según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que inmediatamente antes de la etapa ii) la proporción (pesos secos)

i) de látex a 60 a) el total de alcoholes de azúcar es de 5:95 a 15:85, preferiblemente de 8:92 a 12:88, y/o b) urea es de 15:85 a 30:70, preferiblemente de 22:78 a 28:72, 65 ii) o de agente de resistencia en seco a 13

a) el total de alcoholes de azúcar es de 5:95 a 20:80, preferiblemente de 8:92 a 15:85, y/o b) urea es de 12:88 a 21:79, preferiblemente de 13:87 a 18:82.

15. Método según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en el que la proporción del alcohol de azúcar o, si está más de un alcohol de azúcar presente en la mezcla de impregnación, la proporción de los alcoholes de azúcar a urea (pesos secos) es de 80:20 a 20:80, preferiblemente de 75:25 a 30:70.

16. Método según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, en el que el papel en bruto se produce a partir de una mezcla de fibras que comprende una o más de las siguientes fibras: TMP (pulpa termomecánica) , CTMP (pulpa quimiotermomecánica) , fibras recicladas y celulosa, en el que la proporción de la celulosa a la TMP (pesos secos) es, preferiblemente, de 10:90 a 100:0, particularmente preferido de 30:70 a 60:40, y en el que, preferiblemente, el contenido en fibras sintéticas es, como máximo, 5% en peso del papel en bruto (peso seco en el equilibrio) , preferiblemente como máximo de 1% en peso.

17. Método según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, en el que el polialquilenglicol es polietilenglicol 20 de un peso molecular de 300 a 800 g/mol, preferiblemente de 400 a 600 g/mol, y en el que el total de polietilenglicol es de 4-8% en peso, en base al total de alcoholes de azúcar de C5 y C6 y urea (pesos secos) , preferiblemente de 5% a 6% en peso.

18. Papel obtenible u obtenido mediante un método según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 17.

19. Producto de papel que comprende un papel base, en el que el papel base es un papel según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 o 18 y en el que el producto de papel se selecciona del grupo que consiste en papeles pintados, papeles para pósteres, papeles para grabado a buril y papeles para mapas y/o tarjetas.

20. Uso de una mezcla de impregnación que comprende -un alcohol de azúcar de fórmula general HOCH2[CH (OH) ]nCH2OH con n=2, 3, 4 o 5, preferiblemente 3 o 4.

35. urea y -un polialquilenglicol, preferiblemente polietilenglicol, y/o glicerina para transmitir, modificar o mejorar la estabilidad dimensional de un papel, preferiblemente a una expansión en húmedo de 40 como máximo 0, 8% del tamaño del papel en el contenido en agua en equilibrio a 23 °C y una humedad relativa del 50%.