NUEVA COMPOSICIÓN Y PROCEDIMIENTO PARA EL TRATAMIENTO DE MATERIAL DE FIBRA.

Una composición estabilizante que comprende los siguientes componentes (A) un polímero que tiene la siguiente fórmula en la que R1 es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que contiene 1 a 12 átomos de carbono,

10 R2 es -COOM o -CH2COOM, M es un átomo de hidrógeno, un ión de metal alcalino, un ión de metal alcalinotérreo, un ión amonio o una mezcla de los mismos, n, m y k son relaciones molares de monómeros correspondientes, en la que n es 0 a 0,95, preferentemente 0,4 a 0,9, m es 0,05 a 0,9, 15 preferentemente 0,1 a 0,5, y k es 0 a 0,8, preferentemente 0 a 0,5, y (n+m+k) es igual a 1, y el peso molecular promedio en peso está entre 500 y 20.000.000 g/mol, preferentemente entre 1.000 y 1.000.000 g/mol, y más preferentemente entre 2.000 g/mol y 500.000 g/mol, 20 (B) un agente quelante, (C) un ácido poli-alfa-hidroxiacrílico o una sal alcalina del mismo o la polilactona correspondiente del mismo, y null (D) opcionalmente un polímero de ácido policarboxílico o una sal alcalina del mismo

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a una composición que comprende al menos dos polímeros y un agente quelante y a un procedimiento para el tratamiento de un material de fibra, especialmente un material de fibra celulósica en presencia de al menos dos polímeros y un agente quelante. La composición puede usarse como tratamiento en el blanqueo con un compuesto de peroxígeno de pastas químicas, mecánicas, quimiomecánicas y destintadas y como tratamiento en el destintado de fibras recicladas y en el blanqueo con peróxido alcalino de pastas mecánicas, químicas, quimiomecánicas y destintadas. La composición también puede usarse en el destintado de fibras recicladas. La composición sustituye parcial o totalmente silicato como estabilizador, especialmente en el tratamiento de pastas mecánicas y destintadas. La presente invención también se refiere a un procedimiento para blanquear un material de fibra celulósica con un compuesto de peróxido en un medio alcalino acuoso usando dicha composición. Descripción de la técnica relacionada

Es muy conocido que los agentes quelantes pueden usarse como pretratamiento para eliminar iones metálicos perjudiciales, es decir, generalmente iones de metales de transición tales como hierro y manganeso antes de que la pasta se blanquee con un compuesto de peroxígeno, tal como peróxido de hidrógeno, ácido peracético o ácido de Caro. En el blanqueo con peróxido alcalino de pastas mecánicas, en el blanqueo de pasta destintada (DIP) preparada a partir de papel de desecho recuperado y en el destintado de papel de desecho recuperado puede añadirse vidrio soluble (silicato alcalino) y un agente quelante.

Como los agentes quelantes comunes tales como poliaminopolicarboxilatos, por ejemplo EDTA y DTPA, y los derivados de ácido metilenfosfónico correspondiente de las poliaminas son no biodegradables o muestran una baja biodegradación, hay una objetivo para disminuir el uso de los agentes quelantes comunes como pretratamiento o como agentes de tratamiento.

Las disoluciones de silicato alcalino normalmente llamadas vidrio soluble se han usado en la estabilización de disoluciones de peróxido de hidrógeno que se usan en el blanqueo con peróxido alcalino de pastas mecánicas.

El vidrio soluble se usa solo o junto con peróxido en el destintado de papeles recuperados. Algunas veces, la pasta destintada también se blanquea con peróxido alcalino.

Se ha publicado el uso de vidrio soluble en el blanqueo con peróxido alcalino de pastas químicas, pero el procedimiento no puede utilizarse a gran escala ya que el silicato puede producir problemas de precipitación muy graves. Otra desventaja con el vidrio soluble es que cuando las aguas de blanqueo se recirculan y al final se alimentan a la caldera de recuperación, en la que se calcinan las llamadas aguas negras del procedimiento de cocción después de la concentración, el silicato producirá una grave incrustación y, por tanto, disminuirá la transferencia de calor en la caldera de recuperación, que en el peor caso puede producir una explosión de la caldera de recuperación. También se sabe que los silicatos perturban la operación en el horno de cal. Lo mismo aplica para el caso en el que una planta mecánica o quimiomecánica esté integrada con un molino de pasta química de tal forma que el efluente que contiene silicatos se dirige al ciclo de recuperación del molino de pasta química. Por tanto, si un molino de CTMP tiene una propia planta de evaporación, los precipitados de silicato son problemáticos ya que precipitan en unidades de evaporación, disminuyendo la capacidad de transferencia de calor.

Si los silicatos, por ejemplo en forma del remanente de agua, entran en el procedimiento de fabricación de papel, perturbarán el procedimiento de fabricación de papel, por ejemplo, precipitando sobre la superficie caliente, produciendo orificios en la bobina de papel, etc.

Se sabe que el peróxido de hidrógeno se descompondrá muy rápidamente en un medio alcalino en presencia de iones de metales de transición. Los más abundantes de estos iones en pastas son hierro y manganeso. El ión cobre también es muy perjudicial para el peróxido de hidrógeno alcalino, pero normalmente sólo puede entrar en el procedimiento mediante las aguas de procedimiento usadas.

Se sabe que el hierro ya empezará a precipitar por debajo de pH 7, primero en forma coloidal. Los hidróxidos de hierro formados, oxihidróxidos, etc., son mucho más catalíticamente activos que los iones hierro. El manganeso también puede estar, al menos en parte, en forma precipitada, pero se ha reivindicado que en presencia de peróxido de hidrógeno el manganeso debe estar en forma disuelta.

La teoría de la función del vidrio soluble varía, pero una teoría es que el vidrio soluble desactivará la superficie catalítica del hierro y otros “precipitados” de iones de metales pesados. Con el fin de evitar el efecto perjudicial de los iones manganeso, un agente quelante se introduce frecuentemente en el procedimiento de blanqueo o la pasta se pretrata con un agente quelante. Los agentes quelantes más comunes son EDTA y DTPA, que pertenecen al grupo de los poliaminopolicarboxilatos. También pueden usarse los fosfonatos correspondientes, EDTMPA y DTPMPA, pero son mucho más caros que los poliaminopolicarboxilatos. También tienen la desventaja que contienen fósforo, que no es un componente querido, ya que las reglamentaciones medioambientales están siendo cada vez más estrictas.

En el destintado de papel de desecho, el vidrio soluble también tiene otras funciones, por ejemplo, el vidrio soluble mejora el desprendimiento de tinta, dispersará la tinta y actuará de tampón manteniendo el pH constante. Por tanto, también sería ventajosa una sustitución parcial del vidrio soluble y al mismo tiempo disminuyen los problemas de precipitación conectados al uso de vidrio soluble.

Según lo anterior, existe la necesidad de sustituir parcial o totalmente el vidrio soluble (silicatos) en los procedimientos de blanqueo con peróxido alcalino y en los procedimientos de producción de pasta que usan vidrio soluble, por ejemplo, en el blanqueo con peróxido alcalino de pastas mecánicas y destintadas y en el destintado de papel recuperado. Ha habido indicios de uso de fosfonatos, pero deberían usarse en dosificaciones bastante altas y todavía sigue el problema del fósforo en las aguas residuales. Como los fosfonatos comunes no son biodegradables, hay muchos estudios sobre su efecto adverso sobre la movilización de metales pesados, por ejemplo, de sedimentos en vías fluviales. Si se usaran fosfonatos, la dosificación de estas sustancias debería disminuirse.

La publicación de patente japonesa JP 1266295 (publicada el 24 de octubre de 1989) describe un procedimiento de pretratamiento para blanquear pasta con peróxido de hidrógeno en condiciones alcalinas en presencia de silicato de sodio y añadiendo el 0,05-1% en peso (basado en pasta seca) de un copolímero de ácido 3-aliloxi-2-hidroxipropanosulfónico (AHPS) y ácido (met)acrílico en el pretratamiento.

Según la solicitud de patente japonesa JP 1148890 (publicada el 12 de junio de 1989), el mismo tipo de polímero en una cantidad del 0,05-1% en peso (basado en pasta seca) se ha usado en lugar de, por ejemplo, DTPA en el blanqueo con peróxido alcalino. En el documento JP 1148890, el rendimiento del blanqueo de varios copolímeros diferentes de AHPS-ácido acrílico se muestra y se compara, por ejemplo, con el rendimiento de DTPA.

En ambas solicitudes de patente JP, las cantidades probadas son muy grandes, ya que normalmente los agentes quelantes se usan en una cantidad de 0,5 a 2 kg por tonelada de pasta como sal de sodio al 100%.

El documento EP 0 814 193 desvela un agente estabilizante libre de silicato para los procedimientos de blanqueo con peróxido que comprende a) un primer componente seleccionado de homopolímeros de ácido alfahidroxiacrílico y copolímeros de ácido alfa-hidroxiacrílico con otros comonómeros, y sales solubles en agua y polilactonas de los homo o copolímeros mencionados en combinación con b) un segundo componente seleccionado de homopolímeros y copolímeros de ácido acrílico, ácido metacrílico y ácido maleico, copolímeros de al menos uno de los ácidos anteriormente mencionados con otros comonómeros y sales de homopolímeros y copolímeros anteriormente mencionados, y c) un tercer componente seleccionado de los agentes quelantes comunes DTPA y TTHA y sales de los mismos, y opcionalmente d) un cuarto...

1. Una composición estabilizante que comprende los siguientes componentes

(A) un polímero que tiene la siguiente fórmula

**(Ver fórmula)**

en la que R1 es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que contiene 1 a 12 átomos de carbono, R2 es -COOM o -CH2COOM, M es un átomo de hidrógeno, un ión de metal alcalino, un ión de metal alcalinotérreo, un ión amonio o una mezcla de los mismos, n, m y k son relaciones molares de monómeros correspondientes, en la que n es 0 a 0,95, preferentemente 0,4 a 0,9, m es 0,05 a 0,9, preferentemente 0,1 a 0,5, y k es 0 a 0,8, preferentemente 0 a 0,5, y (n+m+k) es igual a 1, y el peso molecular promedio en peso está entre 500 y 20.000.000 g/mol, preferentemente entre 1.000 y 1.000.000 g/mol, y más preferentemente entre 2.000 g/mol y 500.000 g/mol,

20 (B) un agente quelante,

(C) un ácido poli-alfa-hidroxiacrílico o una sal alcalina del mismo o la polilactona correspondiente del mismo, y

(D) opcionalmente un polímero de ácido policarboxílico o una sal alcalina del mismo.

2. La composición según la reivindicación 1, en la que los componentes (A), (B) y (C) están presentes en las siguientes relaciones de peso 0,1 a 1 : 0,1 a 1 : 1, preferentemente 0,25 a 1 : 0,25 a 1 : 1, más preferentemente 0,5 a 1 : 0,5 a 1 : 1, calculadas como sustancia activa.

3. La composición según la reivindicación 1 ó 2, en la que el polímero (A) es un copolímero de ácido 3-aliloxi-2-hidroxipropanosulfónico y al menos uno de los monómeros ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maleico y ácido itacónico o una sal de los mismos.

4. La composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que 15 el agente quelante es un compuesto que tiene la siguiente fórmula general

**(Ver fórmula)**

en la que p es 0 o un número entero de 1 a 10, R3, R4, R5, R6 y R7 son independientemente un átomo de hidrógeno o una cadena de alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono y que contiene uno o más ligandos quelantes activos tales como grupo(s) carboxílico(s), fosfónico(s) o de hidroxilo o una sal de los mismos, o

el agente quelante es un compuesto que tiene la siguiente fórmula general

**(Ver fórmula)**

en la que q es un número entero de 3 a 10, R3, R4, R5 y R6 son independientemente un átomo de hidrógeno o una cadena de alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono y que contiene uno

o más ligandos quelantes activos tales como grupo(s) carboxílico(s), fosfónico(s) o de hidroxilo o una sal de los mismos, o el agente quelante es un compuesto que tiene la siguiente fórmula general

**(Ver fórmula)**

en la que R8 es un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo que contiene 1 a 6 átomos de carbono o una cadena de alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono y que contiene un grupo carboxílico, fosfónico o de hidroxilo, R9 es un átomo de hidrógeno, grupo hidroxilo, grupo fosfónico, grupo carboxílico o cadena de alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono y que contiene uno o dos grupos carboxílicos, y R10 es un átomo de hidrógeno, grupo hidroxilo, grupo carboxílico, grupo alquilo que contiene 1 a 6 átomos de carbono o cadena de alquilo que

20 tiene 1 a 6 átomos de carbono y que contiene un grupo carboxílico, o una sal del mismo, o el agente quelante es un compuesto que tiene la siguiente fórmula general

**(Ver fórmula)**

en la que R11 es

un átomo de hidrógeno una cadena de alquilo que contiene 1-30 átomos de carbono, una cadena de alquilo que contiene 1-30 átomos de carbono y 1-10 grupos ácido carboxílico unidos a dicha cadena, o sal de metal alcalino o alcalinotérreo de los mismos, una cadena de alquilo que contiene 1-30 átomos de carbono y 1-10 ésteres de ácido carboxílico unidos a dicha cadena, una cadena de hidrocarburo (poli)etoxilado que contiene 1-20 grupos etoxilo, o una amida de ácido carboxílico que contiene 1-30 átomos de carbono, en la que el enlace N-R11 es un enlace amida, R12 y R13 son: hidrógeno, un ión de metal alcalino o un ión de metal alcalinotérreo o un grupo alquilo que contiene 1-30 átomos de carbono, r es 0 ó 1, y s es 0 ó 1.

5. La composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la composición comprende el componente (D) que comprende un homopolímero de ácido acrílico o ácido metacrílico o un copolímero de ácido (met)acrílico y otro ácido carboxílico o dicarboxílico insaturado, y en la que los componentes (A), (B), (C) y (D) están preferentemente presentes en las siguientes relaciones de peso 0,1 a 1 : 0,1 a 1 : 1 : 0,1 a 1, más preferentemente 0,25 a 1 : 0,25 a 1 : 1 : 0,25 a 1, y lo más preferentemente 0,5 a 1 : 0,5 a 1 : 1 : 0,5 a 1, calculadas como sustancia activa.

6. Uso de una composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 como estabilizador en el blanqueo de un material de fibra en un medio acuoso,

o como estabilizador en el destintado de un material de fibra reciclado.

7. Un procedimiento para el tratamiento de un material de fibra tal como un material de fibra celulósica que comprende una pasta mecánica o quimiomecánica o un material de fibra reciclado que comprende la etapa de poner en contacto el material de fibra en un medio acuoso con los siguientes componentes

(A) un polímero que tiene la siguiente fórmula general

**(Ver fórmula)**

10 en la que R1 es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que contiene 1 a 12 átomos de carbono, R2 es -COOM o -CH2COOM, M es un átomo de hidrógeno, un ión de metal alcalino, un ión de metal alcalinotérreo, un ión amonio o una mezcla de los mismos, n, m y k son relaciones molares de monómeros correspondientes, en la que n es 0 a 0,95, preferentemente 0,4 a 0,9, m es 0,05 a 0,9, preferentemente 0,1 a 0,5, y k es 0 a 0,8, preferentemente 0 a 0,5, y (n+m+k) es igual a 1, y el peso molecular promedio en peso está entre 500 y 20.000.000 g/mol, preferentemente entre 1.000 y 1.000.000 g/mol, y más preferentemente entre 2.000 g/mol y 500.000 g/mol,

(B) un agente quelante,

(C) un ácido poli-alfa-hidroxiacrílico o una sal alcalina del mismo o la polilactona correspondiente del mismo,

(D) opcionalmente un polímero de ácido policarboxílico o una sal alcalina del mismo.

8. El procedimiento según la reivindicación 7, en el que los componentes (A), (B) y (C), y opcionalmente el componente (D), se introducen como una mezcla o los componentes (A), (B) y (C), y opcionalmente el componente (D), se introducen por separado

9. El procedimiento según la reivindicación 7 u 8, en el que el tratamiento comprende blanquear el material de fibra con una disolución de peróxido alcalino en presencia de los componentes (A), (B) y (C), y opcionalmente el componente (D), en el que el pH de la disolución de peróxido alcalino está preferentemente entre 7 y 13, más preferentemente entre 7 y 12, y lo más preferentemente entre 7 y 11.

10. El procedimiento según la reivindicación 9, en el que el blanqueo va precedido de un tratamiento con un agente quelante.

11. El procedimiento según la reivindicación 7 u 8, en el que el material de fibra comprende un material de fibra reciclado, y en el que el tratamiento comprende destintar el material de fibra reciclado en el medio acuoso que comprende los componentes (A), (B) y (C), y opcionalmente el componente (D).

12. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en el que el polímero (A) es un copolímero de ácido 3-aliloxi-2hidroxipropanosulfónico y al menos uno de los monómeros ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maleico y ácido itacónico o una sal de los mismos.

13. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, en el

que el agente quelante (B) es como se define en la reivindicación 4.

14. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 13, en el que los componentes (A), (B) y (C) están presentes en las siguientes relaciones

5 de peso 0,1 a 1 : 0,1 a 1 : 1 preferentemente 0,25 a 1 : 0,25 a 1 : 1, más preferentemente 0,5 a 1 : 0,5 a 1 : 1, calculadas como sustancia activa.

15. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 14, en el que el componente (D) está presente y comprende un homopolímero de ácido 10 acrílico o ácido metacrílico o un copolímero de ácido (met)acrílico y otro ácido carboxílico o dicarboxílico insaturado, y en el que los componentes (A), (B), (C) y (D) están preferentemente presentes en las siguientes relaciones de peso 0,1 a 1 : 0,1 a 1 : 1 : 0,1 a 1, más preferentemente 0,25 a 1 : 0,25 a 1 : 1 : 0,25 a 1, y lo más preferentemente 0,5 a 1 : 0,5 a 1 : 1 : 0,5 a 1, calculadas como

15 sustancia activa.