COMPOSICIÓN ADITIVA PARA LA FABRICACIÓN DE PAPEL.

Una composición aditiva para la fabricación de papel que ha de añadirse a la pasta papelera antes de la formación de la banda de papel,

conteniendo dicha composición, como su componente básico, un componente preparado a partir de almidón, cuyo tamaño molecular ha sido reducido para conseguir un nivel de viscosidad de 10 a 400 mPas (5%, 60º C, Brookfield), y que ha sido cationizado mediante una solución cationizante empleando un compuesto de nitrógeno cuaternario a una carga de 1,0 dl/g, b) 60 a 95% de una mezcla monómera que contiene al menos un monómero vinílico y que tiene una temperatura de formación de película de 0 a 70º C de un polímero formado a partir de la misma, y agua, 2) resina de poliamida epiclorhidrina (PAAE)

En la publicación de la solicitud de patente internacional No. WO97/46591 se describe un método para la fabricación de papel que comprende añadir, a las materias primas del papel, un almidón modificado preparado mediante un procedimiento que comprende hinchar un almidón reticulado cationizado para producir un almidón 5 reticulado, cationizado, hinchado, con una viscosidad menor de 400 cps.

La invención se refiere a una composición aditiva para la fabricación de papel que se ha de añadir a la pasta de fibra en una etapa precedente a la etapa de formación de la banda de papel del procedimiento de fabricación de papel. El aditivo mejora esencialmente la resistencia de la banda de papel húmeda, lo cual es importante en relación con la parte húmeda de la máquina para la fabricación de papel, debido a que una resistencia 10 mejorada disminuye roturas y hace posible el uso de mayores velocidades en la máquina.

El componente básico de la composición aditiva es almidón, el cual ha sido modificado para satisfacer mejor los requisitos de la invención, mediante la reducción de su tamaño molecular y reacción del mismo con un compuesto nitrogenado adecuado con el fin de conseguir una carga catiónica apropiada en el almidón.

La reducción del tamaño molecular ha sido efectuada preferentemente por medio de oxidación, tal 15 como oxidación con peróxido. La reducción del tamaño molecular se efectúa preferentemente de manera que una suspensión de almidón con una consistencia de 5% posea una viscosidad de 10 a 400 mPas (Brookfield), con preferencia de 100 a 400 mPas y con suma preferencia de 100 a 200 mPas a una temperatura de 60º C. Estos valores se pueden conseguir, por ejemplo, empleando una cantidad de peróxido de hidrógeno de alrededor de 0,02 a 0,3% basado en la materia seca del almidón en condiciones de reacción alcalinas suaves. El grado de 20 degradación a conseguir depende también de la carga catiónica del producto final, debido a que un incremento en la carga catiónica tiene el efecto de disminuir la viscosidad del producto final. También prevalece una dependencia entre el tamaño molecular y la carga catiónica, lo cual tiene influencia sobre el comportamiento del almidón en la máquina de fabricación de papel.

El almidón, que ha sido modificado a un nivel de viscosidad apropiada, se procesa entonces con un 25 compuesto de nitrógeno cuaternario de acuerdo con la invención, de manera que posea una carga catiónica del orden de <4, con preferencia de 0,36 a 2,6, más preferentemente de 0,72 a 1,10 m Eq/g. El producto se prepara empleando preferentemente un procedimiento de cationización en solución en donde el almidón se introduce en el procedimiento de cationización en una forma granulada, y las condiciones del procedimiento se eligen para solubilizar el almidón totalmente durante el procedimiento. Los parámetros esenciales para el procedimiento a este 30 respecto son el porcentaje del almidón a cationizar, una alcalinidad adecuada y una temperatura elevada.

Una carga alcalina adecuada (NaOH) es de 1,5-3% aproximadamente de la materia seca del almidón, y una temperatura adecuada es de 60 a 80º C aproximadamente. El contenido en materia seca de la mezcla de reacción deberá estar preferentemente por encima de 50% aproximadamente, lo cual, inter alia, proporciona un buen rendimiento en el producto final. Un compuesto químico cationizante cuaternario apropiado es cloruro de 2,3-35 epoxipropil-trimetilamonio, el cual ha de utilizarse en una cantidad de alrededor de 10 a 40% del almidón.

Además del componente básico, la composición aditiva contiene al menos otro componente, por medio del cual las propiedades del componente básico, que resultan ventajosas como tales para el procedimiento de fabricación de papel, pueden ser modificadas en una dirección hacia el efecto deseado, y/o proporciona una composición en donde el efecto sinérgico del componente da lugar a propiedades claramente diferentes de las 40 propiedades del componente básico.

Otro componente posible es una dispersión polimérica a base de almidón que contiene un copolímero de injerto de almidón y monómeros, denominado de aquí en adelante el componente de injerto. Este componente contiene, calculado como el peso en seco del producto, lo siguiente:

a) 5 a 40% de almidón que tiene una carga catiónica de 0,01 a 1 y una viscosidad intrínseca de >1,0 dl/g, 45

b) 60 a 95% de una mezcla monómera que contiene al menos un monómero vinílico y que proporciona un polímero que tiene una temperatura de formación de película de 0 a 70º C, y agua.

La composición detallada de dicho componente de injerto y la preparación del mismo se han descrito en la Patente europea EP 1 165 642 B1, cuya fecha de prioridad es 5 de febrero de 1999.

Otro componente alternativo para la composición aditiva es resina de poliamida epiclorhidrina (PAAE) 50 utilizada como una resina que aporta resistencia en húmedo en la industria del papel, el cual se denominará de aquí en adelante como el componente de resina.

La composición aditiva se puede preparar a partir de estos componentes de forma alternativa dependiendo del uso proyectado, de manera que o bien el componente de injerto o bien el componente de resina, o

bien ambos, se añaden al componente básico.

Las relaciones cuantitativas entre el componente básico y el componente de injerto se pueden elegir en el intervalo de 30 a 70/70 a 30%, con preferencia 40 a 60/60 a 40%. En especial se prefiere una composición que contiene partes iguales.

De manera correspondiente, las relaciones cuantitativas entre el componente básico y el componente 5 de resina pueden variar en los intervalos de 25 a 75/75 a 25%, con preferencia 40 a 60/60 a 40%. Igualmente, en este caso, se prefiere especialmente una composición que contiene partes iguales.

En el caso de que el aditivo esté constituido por los tres componentes, las proporciones de los componentes pueden estar dentro de los intervalos:

componente básico 10 a 50%, preferentemente 20 a 40% 10

componente de injerto 10 a 50%, preferentemente 20 a 40%

componente de resina 10 a 50%, preferentemente 20 a 40%

de manera que la composición constituya el 100%.

Se ha observado que pueden obtenerse resultados ventajosos con la composición aditiva de acuerdo con la invención, por ejemplo de manera que el componente básico junto con el componente de injerto conducen a 15 una retención mejorada en la máquina de fabricación de papel. Se ha comprobado que se mejoran las características de impresión de un papel producido empleando esta composición aditiva y también se ha comprobado características de impresión mejoradas del papel así como una estabilidad dimensional mejorada.

El componente básico y el componente de resina disminuyen la tendencia a la formación de borra en el papel fabricado. En la etapa de fabricación se han observado, como efectos ventajoso, una retención mejorada y 20 una capacidad de deshidratación también mejorada. Igualmente, se ha comprobado que el aditivo tiene propiedades de fijación, lo cual es importante desde el punto de vista de eliminar de la circulación sustancias perjudiciales.

Se ha comprobado que la resistencia de la banda de papel en la etapa húmeda ha incrementado especialmente con una composición aditiva que, además del componente básico, incluye tanto un componente de injerto como un componente de resina. 25

La capacidad de puesta en práctica de la invención se ilustra en el siguiente ejemplo.

Ejemplo 1

Se produjo papel de periódico en una máquina de fabricación de papel a escala piloto, en donde la materia prima de fibra consistía en 50% de madera molida a presión y 50% de pasta termo-mecánica, que había sido blanqueada con ditionito. En el experimento de ensayo, se añadió a la pasta, antes de la formación de la banda, 30 la composición aditiva en una cantidad de 1, 2 y 3 kg/ton de papel (seco/seco).

El componente básico en la composición aditiva utilizada en los ensayos fue almidón diluido, que había sido cationizado empleando 25%, calculado en base a la cantidad de almidón, del compuesto químico...

1. - Una composición aditiva para la fabricación de papel que ha de añadirse a la pasta papelera antes de la formación de la banda de papel, conteniendo dicha composición, como su componente básico, un componente preparado a partir de almidón, cuyo tamaño molecular ha sido reducido para conseguir un nivel de viscosidad de 10 a 400 mPas (5%, 60º C, Brookfield), y que ha sido cationizado mediante una solución cationizante empleando un compuesto de nitrógeno cuaternario a una carga de <4 mEq/g, y al menos un componente adicional, que es 5

1) una dispersión polimérica a base de almidón que contiene almidón y un copolímero de injerto monomérico de, calculado sobre el contenido en materia seca del producto,

a) 5 a 40% de almidón, cationizado para tener un grado de sustitución de 0,01 a 1 y una viscosidad intrínseca de >1,0 dl/g,

b) 60 a 95% de una mezcla monómera que contiene al menos un monómero vinílico y que tiene una 10 temperatura de formación de película de 0 a 70º C de un polímero formado a partir de la misma, y agua,

2) resina de poliamida epiclorhidrina (PAAE).

2. - Una composición aditiva según la reivindicación 1, caracterizada porque en el componente básico de almidón, el tamaño molecular ha sido reducido para conseguir un nivel de viscosidad de 100 a 400 mPas (5%, 60º C, Brookfield). 15

3. - Una composición aditiva según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque en el componente básico de almidón, el tamaño molecular ha sido reducido para conseguir un nivel de viscosidad de 100 a 200 mPas (5%, 60º C, Brookfield).

4. - Una composición aditiva según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 anteriores, caracterizada porque el componente básico de almidón ha sido cationizado a un nivel de carga de 0,36 a 2,5 mEq/g. 20

5. - Una composición aditiva según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 anteriores, caracterizada porque el componente básico de almidón ha sido cationizado a un nivel de carga de 0,72 a 1,10 mEq/g.

6. - Una composición aditiva según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 anteriores, caracterizada porque las relaciones cuantitativas entre el componente básico y el componente 1) son del orden de 30 a 70/70 a 30%, con preferencia 40 a 60/60 a 40%, con suma preferencia en partes iguales. 25

7. - Una composición aditiva según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 anteriores, caracterizada porque las relaciones cuantitativas entre el componente básico y el componente 2) son del orden de 25 a 75/75 a 25%, especialmente 40 a 60/60 a 40%, con suma preferencia en partes iguales.

8. - Una composición aditiva según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 anteriores, caracterizada porque las relaciones cuantitativas entre el componente básico y los componentes 1) y 2) son del orden de: 30

componente básico 10 a 50%, preferentemente 20 a 40%

componente de injerto 10 a 50%, preferentemente 20 a 40%

componente de resina 10 a 50%, preferentemente 20 a 40%

de manera que la composición constituya el 100%.

9. - Método para incrementar la resistencia de una banda de papel húmedo mediante la adición a la 35 suspensión de fibras, antes de la formación de la banda, de cualquiera de las composiciones según las reivindicaciones 1 a 8 anteriores.

10. - Método según la reivindicación 9, caracterizado porque la composición que incrementa la resistencia en húmedo se añade en una cantidad de 1,0 a 3,0 kg/ton.

11. - Uso de la composición aditiva según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 para incrementar la 40 resistencia de la banda húmeda en la fabricación de papel.

Siguen 2 hojas de dibujos.