Uso de un polímero de vinilamida glioxilado como auxiliar para mejorar la resistencia en seco y en húmedo del papel.

Uso de un aducto de polivinilamida funcionalizado, reactivo con celulosa,

como auxiliar para mejorar la resistencia en seco y en húmedo de papel o cartón, en donde dicho aducto de polivinilamida funcionalizado, reactivo con celulosa, se forma mediante un método que comprende reaccionar una mezcla de reacción acuosa que comprende un polímero de vinilamida y un agente reactivo con celulosa para formar el aducto, en donde la relación molar de amida a agente reactivo con celulosa es del orden de 2:1 a 12:1, en donde la mezcla de reacción tiene una viscosidad antes de la reacción y una segunda viscosidad y la segunda viscosidad se mide una vez que la reacción ha progresado hasta un punto en donde al menos el 50% en peso del total de agente reactivo con celulosa se ha consumido, y la diferencia entre la viscosidad antes de la reacción y la segunda viscosidad se caracteriza por un descenso de la viscosidad, por un cambio nulo en la viscosidad o por un incremento de menos de 50% de la viscosidad antes de la reacción, y en donde la formación del aducto se lleva a cabo en ausencia de aceites orgánicos.

Uso de un polímero de vinilamida glioxilado como auxiliar para mejorar la resistencia en seco y en húmedo del papel Campo de la invención La presente invención está dirigida al uso de un aducto funcionalizado, reactivo con celulosa, de polivinilamida como auxiliar para mejorar la resistencia en seco y en húmedo del papel o cartón, cuyo aducto puede aplicarse a celulosa en la parte húmeda o aplicarse directamente a una banda húmeda de papel o cartón.

Antecedentes de la invención Ya se ha puesto en práctica de forma amplia el uso de polímeros sintéticos solubles en agua como aditivos en la parte húmeda para aportar resistencia al papel y cartón. También es común el uso de copolímeros de vinilamida solubles en agua, reactivos con celulosa, como agentes que aportan resistencia al papel. Una clase particular de auxiliares a base de polímeros de vinilamida para mejorar la resistencia incluye polímeros de vinilamida que están modificados con glioxal o agentes reactivos con celulosa de tal modo que resulten termoendurecibles.

La Patente US No. 3.556.932 describe la síntesis de polímeros de vinilamida solubles en agua, reaccionados con glioxal, empleados como agentes para aportar resistencia en el papel. Los polímeros de vinilamida pueden contener comonómeros iónicos u otros comonómeros que imparten funcionalidades específicas en los polímeros para mejorar la afinidad por celulosa. El polímero de vinilamida, como espina dorsal, se hace reaccionar con suficiente glioxal para formar un aducto termoendurecible. La reacción es catalizada subiendo el pH de la solución de reacción a 8 aproximadamente y, cuando se observa un ligero incremento en la viscosidad de la solución, el pH se baja a 7 aproximadamente para moderar el progreso de la reacción. Cuando se busca una viscosidad diana predeterminada, la reacción se enfría rápidamente bajando el pH a un valor de 3, 5 a 4 aproximadamente. El grado de funcionalización del polímero de vinilamida con glioxal es controlado midiendo el incremento de viscosidad en la solución de reacción empleando viscómetros de burbuja Gardner-Holdt. La US 3.556.932 describe que después del enfriamiento ácido final, cuando se ha alcanzado el grado deseado de reacción, aproximadamente la mitad del glioxal original permanece sin reaccionar en el producto acabado y no funciona como un auxiliar aportador de resistencia.

La Patente US No. 3.556.932 describe que el producto acabado del estado de la técnica formará un gel insoluble cuando se envejece durante 8 días a 23º C (73º F) y a una concentración de 9% de sólidos.

La Patente US No. 4.217.425 describe un auxiliar aportador de resistencia preparado a partir de una mezcla acuosa de homopolímero de poliacrilamida, poliDADMAC (cloruro de polidialildimetilamonio) y glioxal. La mezcla de reacción es catalizada invocando condiciones suavemente alcalinas y la viscosidad de la solución es controlada hasta que se ha alcanzado un incremento predeterminado de la viscosidad; en cuyo momento la reacción es "matada" disminuyendo el pH a 4 aproximadamente. En el ejemplo 1 de la Patente US No. 4.217.425, se mezclan en solución, bajo condiciones alcalinas, polímero de acrilamida, polímero DADMAC y glioxal. Después de 360 minutos, se mide la viscosidad de la solución como 17 cps, después de 400 minutos la viscosidad es de 32 cps y después de 415 minutos la viscosidad es de 55 cps. El incremento de peso molecular es medido como un incremento de la viscosidad de la solución.

En la Patente US No. 4.605.702 se describe un agente para mejorar la resistencia del papel preparado por glioxalación de un polímero catiónico de acrilamida con un peso molecular del orden de 500 a 6.000. Esta patente alega una pérdida mejorada de la resistencia en húmedo en el transcurso del tiempo en comparación con las descripciones anteriores. Se emplea un viscómetro para medir el incremento en la viscosidad de la solución a medida que progresa la reacción de glioxalación.

En la Publicación US No. 20050187356 se describe una polivinilamida glioxalada que, según se alega, tiene una estabilidad mejorada en almacenamiento como resultado de múltiples adiciones de glioxal y de la adición de un barredor de aldehídos. La espina dorsal del polímero es glioxalada a un pH de 8 hasta que la viscosidad alcanza 12 cps, en cuyo momento se baja el pH de la reacción a un valor de 7, 1 a 7, 2. La reacción continúa a una velocidad moderada hasta que se alcanza una viscosidad de 54 cps, en cuyo momento la reacción se enfría rápidamente por adición de ácido sulfúrico para disminuir el pH a 3, 5 aproximadamente.

En la Solicitud Publicada PCT No. 2006/016906 se describe un polímero catiónico reticulado de vinilamida que se trata con un agente reactivo con celulosa, tal como glioxal, para impartir resistencia al papel.

En las Patentes US Nos. 4.954.538, 5.041.503 y 5.320711 se describen micropartículas de polivinilamida glioxalada reticulable preparada por polimerización en microemulsión en fase inversa y se describe la adición de glioxal al polímero en microemulsión para formar un polímero glioxalado.

Los métodos y productos descritos anteriormente presentan claros inconvenientes. La formación del aducto acuoso de polivinilamida glioxalada, como se describe en el estado de la técnica, es controlada siguiendo el incremento en la viscosidad de la solución a medida que progresa la reacción. Si la reacción se deja que proceda sin impedimento alguno, finalmente se formará un gel insoluble en agua. Las microemulsiones glioxaladas (Patentes US Nos. 4.954.538, 5.041.503 y 5.320711) contienen cantidades importantes de aceites portadores orgánicos que son costosos y dan lugar a compuestos orgánicos altamente volátiles (VOC) . Existen numerosas aplicaciones en donde están restringidas las altas cantidades de VOC.

Los diversos aductos de polivinilamida glioxalados comercialmente disponibles en la actualidad son conocidos comúnmente por tener un intervalo aproximado de vida en almacenamiento de alrededor de 4 a 6 semanas, dependiendo del pH, de la concentración de la solución de aducto polimérico y de la temperatura durante el almacenamiento.

Cuando se alcanza el grado deseado de glioxalación, aproximadamente la mitad del glioxal original permanece sin reaccionar en el producto acabado y no funciona como un auxiliar aportador de resistencia.

El inventor ha descubierto que de manera inesperada se forman aductos mejorados mediante la reacción acuosa de glioxal y polímero de vinilamida cuando la concentración del polímero de vinilamida, durante la reacción, se encuentra próxima a una Concentración Crítica que determina el punto o puntos de inflexión definidos más adelante.

Por otro lado, los aductos formados por el método de la invención no quedan limitados por los inconvenientes de pobre estabilidad en almacenamiento, no corren el riesgo de gelificación, contienen menos glioxal sin consumir que los productos de los procedimientos anteriores y esencialmente no contienen aceites. Además, las vinilamidas glioxaladas de la presente invención imparten una resistencia eficiente mejorada en húmedo y en seco en papel y cartón, en comparación con los aductos descritos en el estado de la técnica anteriormente descrito.

Resumen de la invención La presente invención se refiere a la reivindicación 1.

La concentración del polímero de vinilamida para la mezcla de reacción anterior se define de forma diversa como sigue: la concentración del polímero de vinilamida es inferior, igual a o no mayor de 1 punto de porcentaje (1%) por encima de una Concentración Crítica de la mezcla de reacción. A concentraciones por encima de la Concentración Crítica, la viscosidad de la mezcla de reacción incrementa con el progreso continuado de la formación del aducto, y a concentraciones por debajo de la Concentración Crítica, la viscosidad de la mezcla de reacción disminuye con el progreso continuado de la formación del aducto.

Para mayor claridad, lo que se quiere dar a entender por 1% aproximadamente de la mezcla de reacción por encima de una Concentración Crítica es, por ejemplo, si la Concentración Crítica es de 5% en peso, entonces 1% aproximadamente significaría 6% en peso.

En segundo lugar, la concentración del polímero de vinilamida se puede definir como menor de 5% en peso de la mezcla de reacción en cualquier etapa durante la reacción catalizada del aducto. Por ejemplo, la concentración del polímero de vinilamida se puede definir como menor de 4% en peso de la mezcla... [Seguir leyendo]

1. Uso de un aducto de polivinilamida funcionalizado, reactivo con celulosa, como auxiliar para mejorar la resistencia en seco y en húmedo de papel o cartón, en donde dicho aducto de polivinilamida funcionalizado, reactivo con celulosa, se forma mediante un método que comprende reaccionar una mezcla de reacción acuosa que comprende un polímero de vinilamida y un agente reactivo con celulosa para formar el aducto, en donde la relación molar de amida a agente reactivo con celulosa es del orden de 2:1 a 12:1, en donde la mezcla de reacción tiene una viscosidad antes de la reacción y una segunda viscosidad y la segunda viscosidad se mide una vez que la reacción ha progresado hasta un punto en donde al menos el 50% en peso del total de agente reactivo con celulosa se ha consumido, y la diferencia entre la viscosidad antes de la reacción y la segunda viscosidad se caracteriza por un descenso de la viscosidad, por un cambio nulo en la viscosidad o por un incremento de menos de 50% de la viscosidad antes de la reacción, y en donde la formación del aducto se lleva a cabo en ausencia de aceites orgánicos.

2. Uso según la reivindicación 1, en donde el agente reactivo con celulosa comprende más de una funcionalidad aldehído.

3. Uso según la reivindicación 1 o 2, en donde el agente reactivo con celulosa es glioxal, glutaraldehído, furan dialdehído, 2-hidroxiadipaldehído, succinaldehído, almidón de dialdehído, compuestos diepoxi y combinaciones de los mismos.

4. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el agente reactivo con celulosa es glioxal.

5. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el polímero de vinilamida es no iónico, catiónico, aniónico o anfótero.

6. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el polímero de vinilamida se forma a partir de al menos 10% en peso de monómeros de vinilamida empleados en conjunción con uno o más monómeros catiónicos.

7. Uso según la reivindicación 6, en donde el monómero catiónico se elige entre dialildialquilaminas, 2-vinilpiridina, (met) acrilatos de 2- (dialquilamino) alquilo, dialquilaminoalquil (met) acrilamidas, incluyendo sales de adición de ácido y sales de amonio cuaternario.

8. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el polímero de vinilamida tiene un peso molecular medio de al menos 500, pero con preferencia de al menos 10.000 a 5.000.000.

9. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el polímero de vinilamida es lineal, reticulado, transferido de cadena o reticulado y transferido de cadena (estructurado) .

10. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la reacción se lleva a cabo de forma continua

o de forma discontinua.