Uso de una combinación de un polisacárido carboxilado y un polímero catiónico,

en presencia de un compuesto conteniendo grupos aldehídos y/o epoxi, donde el número de grupos aldehídos y/o epoxi en la combinación es inferior a 1 por grupo carboxilo, como un agente de resistencia en estado húmedo para producir papel, toalla, tejido o cartón

Biopolímeros como aditivos de resistencia en estado húmedo.

La presente invención se refiere al uso de una combinación de biopolímeros aniónicos y catiónicos como agentes de resistencia en estado húmedo temporales para aplicaciones en papel y tejidos, al igual que en productos no tejidos.

Antecedentes

En productos de papel y de tejido, la resistencia en estado húmedo es una característica importante que determina el rendimiento global de los productos. La resistencia en estado húmedo de tales productos puede ser aumentada usando aditivos de resistencia en estado húmedo. Muchos aditivos de resistencia en estado húmedo usados para la industria papelera incluyen formaldehído de melamina y formaldehído de úrea. Hay una necesidad, no obstante, de apartarse de tales productos químicos basados en aceite, porque no son renovables y tienen una biodegradabilidad pobre.

WO 2001/077437 (EP-B 1282741) describe el uso de partículas de fibra que tienen revestimientos alternos de polímeros catiónicos y aniónicos para impartir resistencia en estado húmedo en productos de papel y no tejidos. La patente ilustra PAAE (poliaminoamida epiclorohidrina) y G-PAM (poliacril amida glioxilada) como polímeros catiónicos, mientras que guar catiónico, almidón catiónico, polivinil amina, y varios otros son mencionados también. PAAE está basado en aceite, y por lo tanto no un material sostenible, mientras que la migración de monómeros (epiclorohidrina) causa un problema de seguridad, que puede sólo ser resuelto a un coste elevado. Carboximetilcelulosa (CMC) con un grado de sustitución de 0,78 es el polímero aniónico de elección de WO 2001/077437, aunque almidón aniónico, guar aniónico, sulfonato de poliestireno y otros son mencionados también, pero no ilustrados. Ningún otro tipo específico de polisacáridos aniónicos o catiónicos aparte de CMC está descrito. No obstante, CMC es dependiente también parcialmente de materiales basados en aceite (ácido monocloroacético) y, por otra parte, es un material más bien caro. Además, la técnica multicapa de WO 2001/077437 es una desventaja del proceso.

WO 2001/083887 (EP-B 1278913) expone el uso de biopolímeros aniónicos que tienen más de 0,75 grupo aldehído por grupo aniónico, como un agente de resistencia en estado húmedo para ser combinado con un polímero catiónico tal como PAAE. Los biopolímeros aniónicos conteniendo aldehído pueden por ejemplo ser almidón dialdehído que es posteriormente oxidado con ácido peracético y bromuro, o almidón que se oxida con nitróxidos tales como TEMPO bajo condiciones controladas.

US 6,586,588 describe oxidación selectiva de polisacáridos con TEMPO para maximizar el contenido de aldehído (proporción de aldehído a ácido carboxílico de 0,5 o más alto) y minimizar el contenido de carboxilo. Los polisacáridos pueden también ser anfotéricos empezando por sustratos catiónicos. Los productos pueden ser usados como aditivos de papel de resistencia en estado húmedo.

WO 2005/080499 describe el uso de carbohidratos carboxilados de mezclas tales como almidón 6-carboxi con poliaminas tal como amina de polivinilo, como un revestimiento o un aditivo de producto de papel para proporcionar resistencia de unión, resistencia a la tracción en estado seco, o efectos de espesamiento.

WO 2005/080680 describe la producción de hidrolizados de proteínas (queratina) del pelo y sugiere su uso como un aditivo con extremo húmedo en la fabricación de papel.

El objeto de la invención es proporcionar procesos y medios para impartir resistencia en estado húmedo a productos de papel que son rentables, y al mismo tiempo evitar problemas técnicos y ecológicos de migración de monómeros, uso de productos químicos basados en aceite u otras materias primas no sostenibles, al igual que efectos tóxicos de papeles de desecho desechados o reutilizados.

Descripción de la invención

Se descubrió que una combinación de un biopolímero aniónico en presencia de grupos aldehídos y/o epoxídicos, y un polímero catiónico tiene propiedades excelentes como agentes de resistencia en estado húmedo, y se pueden aplicar simultáneamente o en únicas fases, así dando como resultado un proceso menos complicado.

El biopolímero aniónico es preferiblemente un polisacárido carboxilado. Ejemplos de polisacáridos incluyen a-glucanos que tienen 1,3-, 1,4- y/o 1,6- enlaces. Entre estos, la "familia de almidón", incluyendo amilosa, amilopectina y dextrinas, es especialmente preferida, pero pululano, elsinano, reuterano y otros a-glucanos, son también adecuados, aunque la proporción de 1,6-enlaces es preferiblemente inferior al 70%, más preferiblemente inferior al 60%. Otros polisacáridos adecuados incluyen ß-1,4-glucanos (celulosa), ß-1,3-glucanos, xiloglucanos, glucomananos, galactanos y galactomananos (guar y goma garrofín), otras gomas incluyendo gomas heterogéneas como xantano, ghatti, carragenanos, alginatos, pectina, ß-2,1- y ß-2,6-fructanos (inulina y levano), etc.

El polisacárido carboxilado debería contener al menos 0,1 grupo carboxílico por unidad de monosacárido, hasta p. ej. 1.0 grupo carboxílico por unidad. En particular, el contenido de carboxilo está entre 0,15-0,5 por unidad, de la forma más preferible entre 0,2 y 0,4. Además, o menos preferiblemente en vez de los grupos carboxílicos, otros grupos aniónicos, tales como grupos sulfato o fosfato pueden estar presentes.

Los grupos carboxilo son preferiblemente parte del polisacárido mismo, es decir preferiblemente grupos urónicos (p. ej. grupos 6-carboxi en polialdohexosas, grupos 5-carboxi en polialdofuranopentosas, grupos 2- y/o 6-carboxi en policetohexosas, etc.). Estos grupos urónicos pueden estar presentes como resultado de la biosíntesis natural o controlada, a través de la oxidación enzimática de grupos hidroximetilo. Galacturonanos naturales son ejemplos de esta clase. Como una alternativa prácticamente útil, estos se pueden producir por oxidación química o química/enzimática mezclada de los grupos hidroximetilo del polisacárido.

La oxidación selectiva de los grupos de hidroximetilo (es decir, funciones primarias de hidróxilo) a funciones de aldehído y/o de carboxilo se ha conocido durante varios años. Óxidos nítricos, es decir dióxido de nitrógeno y tetróxido de dinitrógeno o nitrito/nitrato se conocen en la técnica como oxidantes adecuados para estas oxidaciones, como se describe p. ej. en US 3,364,200 y NL 93,01172 y por Painter, Carbohydrate Research 55, 950193 (1977) e ibid. 140, 61-68 (1985). Esta oxidación se puede realizar en un solvente apolar, p. ej. halogenado, o en un solvente acuoso, tal como ácido fosfórico.

Un reactivo preferido para la oxidación selectiva de grupos de hidroximetilo se constituye por compuestos de nitroxilo, tal como TEMPO (2,2,6,6-tetrametil-piperidina-N-óxido) y compuestos relacionados tales como 2,2,5,5-tetrametilpirrolidina-N-oxilo, y 2,2,5-tetrametilimidazolina-N-oxilo, y 4-hidroxi TEMPO y derivados de los mismos tales como el 4-fosfonooxi, 4-acetoxi, 4-benzoiloxi, 4-oxo, 4-amino, 4-acetamino, 4-maleimido, 4-isotiocianato, 4-ciano y 4-carboxi TEMPO. TEMPO se usa en estas reacciones como un catalizador (p. ej. usando 0,1-25 mol% respecto al agente oxidante final) en presencia de un agente oxidante final tal como hipoclorito o peróxido de hidrógeno. Oxidación de TEMPO se ha descrito p. ej. en WO 95/07303. Además, oxidantes intermedios tales como complejos de metales de transición (véase WO 00/50388), enzimas tales como lacasa o peroxidasas (véase WO 99/23240, WO 99/23117 y WO 00/50621) pueden ser usados. La proporción de aldehído a carboxilo se puede controlar por condiciones apropiadas de selección: la formación de aldehídos se favorece a temperaturas bajas (0-20ºC) y a pH relativamente bajo (3-7) y por adición controlada y/o niveles bajos de agente oxidante. Detalles adicionales se pueden encontrar en WO 00/50463, WO 01/34657 y WO 01/00681.

Se prefiere que el carboxilado polisacárido y el polímero catiónico se usen en presencia de un compuesto conteniendo aldehído y/o compuestos conteniendo grupos epoxi. Donde se hace referencia aquí a grupos aldehídos, estos pueden ser grupos aldehídos libres, es decir con un grupo carbonilico libre, pero serán más frecuentemente grupos aldehídos unidos, especialmente unidos a hidróxilo, es decir en forma de funciones hemiacetales o hemiacilales. Los compuestos conteniendo grupos aldehídos y/o epoxi pueden ser compuestos diferentes tales como glioxal, glutardialdehído, butano diepóxido etc. La cantidad de estos compuestos es preferiblemente de...

1. Uso de una combinación de un polisacárido carboxilado y un polímero catiónico, en presencia de un compuesto conteniendo grupos aldehídos y/o epoxi, donde el número de grupos aldehídos y/o epoxi en la combinación es inferior a 1 por grupo carboxilo, como un agente de resistencia en estado húmedo para producir papel, toalla, tejido o cartón.

2. Uso según la reivindicación 1, donde el polisacárido carboxilado contiene al menos 0,1 grupo de ácido urónico por unidad de monosacárido.

3. Uso según la reivindicación 1 o 2, donde el polisacárido carboxilado es almidón 6-carboxi.

4. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde el polisacárido carboxilado tiene un contenido de carboxilo entre 0,2 y 0,4 por unidad de monosacárido.

5. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, donde el polisacárido carboxilado contiene grupos aldehídos y/o epoxi.

6. Uso según la reivindicación 5, donde el polisacárido carboxilado tiene un contenido de aldehído de 0,1-0,7 grupo aldehído por grupo carboxilo.

7. Uso según la reivindicación 5 o 6, donde polisacárido carboxilado tiene un contenido de aldehído entre 0,05 y 0,3 grupo aldehído por unidad de monosacárido.

8. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, donde el polímero catiónico se selecciona de polisacáridos catiónicos.

9. Uso según la reivindicación 8, donde el polímero catiónico es un almidón catiónico.

10. Uso según la reivindicación 8 o 9, donde el polisacárido catiónico contiene entre 0,1 y 0,3 grupo catiónico por unidad de monosacárido.

11. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, donde la proporción en peso entre el polisacárido aniónico y el polímero catiónico es entre 1:4 y 4:1.

12. Combinación de un polisacárido urónico con un contenido de carboxilo entre 0,2 y 0,4 por unidad de monosacárido y un contenido de aldehído inferior a 0,5 grupo aldehído por grupo de ácido aniónico, y un polisacárido catiónico.

13. Papel, toalla, tejido o producto de cartón conteniendo una combinación según cualquiera de las reivindicaciones 1-12.