Polímeros funcionalizados con aldehído y su uso para aumentar la eliminación de agua de una máquina de papel.

Una composición que comprende: (1) uno o más polímeros funcionalizados con aldehído que tienen grupos aminoy/o amido,

donde al menos un 15 por ciento molar de los grupos amino y/o amido están funcionalizados por reaccióncon uno o más aldehídos, y (2) al menos un 60 por ciento molar de aldehído no reaccionado.

Polímeros funcionalizados con aldehído y su uso para aumentar la eliminación de agua de una máquina de papel

Campo de la invención La invención se relaciona con polímeros funcionalizados con aldehído que tienen un nivel específico de funcionalización y con su uso en un método para aumentar la eliminación de agua de una máquina de papel.

Antecedentes de la invención La elaboración del papel consiste en tomar una suspensión de materias primas para la elaboración del papel con una consistencia (porcentaje en peso de sólidos) del 0, 1 al 1, 0 por ciento en peso y en eliminar el agua de la mima para formar una hoja con una consistencia final del 95 por ciento en peso. Las máquinas de papel consiguen esta eliminación del agua a través de una serie de diferentes procesos, que incluyen de principio a fin: 1) eliminación de agua por gravedad o inercia (sección de formación inicial de la máquina) , 2) eliminación de agua a vacío (sección de formación tardía de la máquina) , 3) eliminación de agua por prensado (sección de prensado de la máquina) y 4) evaporación térmica del agua (sección de secado de la máquina) . El coste de la eliminación del agua aumenta al avanzar de 1 a 4, lo que hace ventajoso eliminar tanta agua como sea posible en las etapas iniciales. La velocidad de la producción del papel o, lo que es equivalente, la velocidad de la máquina viene dictada por la velocidad a la que se puede eliminar el agua, y, en consecuencia, cualquier tratamiento químico que pueda aumentar la velocidad de eliminación del agua tiene valor para el fabricante de papel. Muchos grados de papel requieren el uso de agentes químicos de ayuda de retención para su fabricación con objeto de retener las partículas finas que se encuentran en las materias primas usadas para elaborar el papel. Es bien sabido en la industria del papel que estas ayudas de retención también pueden aumentar la velocidad de la eliminación de agua o drenaje, como comúnmente se llama, por gravedad, inercia y vacío. Dichos agentes químicos de retención incluyen los bien conocidos floculantes, coagulantes y micropartículas usados en la industria. Las pruebas existentes de laboratorio de drenaje libre y a vacío pueden identificar fácilmente los efectos sobre el drenaje de estos agentes químicos de ayuda de retención.

La velocidad de producción para la inmensa mayoría de las máquinas de papel está limitada por la capacidad de secado de la sección de secado de la máquina. Por consiguiente, la consistencia de la hoja de papel que abandona la sección de prensado y que se dirige a la sección de secado es con la mayor frecuencia crítica en la determinación de la velocidad de la máquina de papel o la velocidad de producción. Los efectos de los aditivos químicos sobre la eliminación del agua por prensado no están claros con la poca información de la que se dispone sobre este tema. Con frecuencia se dice que el efecto de los agentes químicos de ayuda de retención sobre la eliminación del agua por prensado es perjudicial como consecuencia de la menor consistencia que entra en la prensa como resultado de una mayor retención de agua o de una reducción en la eficacia de la prensa, resultado de una pérdida en la formación de hojas. Ambos factores surgen de la floculación de las partículas de la elaboración del papel por los agentes químicos de retención. Dado que la consistencia de la hoja que abandona la sección de prensado es con la mayor frecuencia el factor más crítico en la determinación de la velocidad de la máquina, cualquier tratamiento capaz de aumentar esta consistencia sería obviamente altamente deseable. Actualmente, no se conoce ningún tratamiento químico que esté comercializado como ayuda de eliminación de agua por prensado comercial, aunque reportes informales sugieren que algunos polímeros pueden tener un efecto favorable sobre la consistencia a la salida de la prensa. Por consiguiente, existe una continua necesidad de desarrollar composiciones que tengan una actividad de eliminación de agua por prensado efectiva.

Se describen polivinilamidas glioxiladas preparadas a partir de glioxal y polivinilamida en una proporción molar de 0, 1 a 0, 2 como resinas de resistencia en húmedo en la Patente EE.UU. Nº 3.556.932.

Se describen poliacrilamidas catiónicas glioxiladas de bajo peso molecular preparadas a partir de glioxal y polivinilamida catiónica en una proporción de 0, 1-0, 5:1 como resinas de resistencia en húmedo temporal en la Patente EE.UU. Nº 4.605.702.

Se describe un método para impartir resistencia al papel añadiendo a una suspensión de pulpa una resina mixta consistente en una resina de aminopoliamida-epiclorohidrina y una resina de acrilamida-cloruro de dimetildialilamonio glioxilada preparada a partir de glioxal y copolímero de acrilamida-cloruro de dimetildialilamonio en una proporción molar de 2-0, 5:1 en la Patente EE.UU. Nº 5.674.362.

La Patente EE.UU. Nº 5.674.362 describe un método para impartir resistencia al papel añadiendo a una suspensión de pulpa durante un proceso de elaboración del papel una solución de resina mixta que contiene (i) una resina de aminopoliamida-epiclorohidrina y (ii) una resina de acrilamida-cloruro de dimetildialilamonio glioxilada.

La Patente EE.UU. Nº 4.603.176 muestra resinas para impartir resistencia en húmedo temporal, cuyas resinas están constituidas por polímeros iónicos hidrosolubles rematados con glioxal.

Resumen de la invención Esta invención se relaciona, en general, con un método para aumentar la eliminación de agua de una hoja de papel en una máquina de papel, el cual consiste típicamente en añadir a la hoja de papel de 0, 25 a 1, 5 kg/tonelada (de 0, 05 a 15 lb/ton) , en base a la fibra seca, de uno o más polímeros funcionalizados con aldehído que tienen grupos amino o amido, donde al menos un 15 por ciento molar de los grupos amino o amido son funcionalizados por reacción con uno o más aldehídos, y donde los polímeros funcionalizados con aldehído tienen un peso molecular

medio ponderal de al menos 100.000 g/mol.

Concretamente, según un primer aspecto de la invención, se proporciona una composición que consiste en: (1) uno o más polímeros funcionalizados con aldehído que tienen grupos amino y/o amido, donde al menos un 15 por ciento molar de los grupos amino y/o amido son funcionalizados por reacción con uno o más aldehídos, y (2) al menos un 15 60 por ciento molar de aldehído no reaccionado.

Según otro aspecto de la invención, se proporciona un método de mejora de un procedimiento de elaboración de papel, cuyo método consiste en añadir la composición según el primer aspecto de la invención en el procedimiento de elaboración de papel.

Descripción detallada de la invención "Monómero de acrilamida" significa un monómero de fórmula "Aldehído" significa un compuesto que contiene uno o más grupos aldehído (-CHO) , donde los grupos aldehído son capaces de reaccionar con los grupos amino o amido de un polímero que tiene grupos amino o amido según aquí se describe. Como aldehídos representativos, se incluyen formaldehído, paraformaldehído, glutaraldehído, glioxal y similares. Se prefiere el glioxal.

"Alquilo" significa un grupo monovalente derivado de un hidrocarburo saturado de cadena lineal o ramificada por eliminación de un solo átomo de hidrógeno. Como grupos alquilo representativos, se incluyen metilo, etilo, n-e isopropilo, cetilo y similares.

"Alquileno" significa un grupo divalente derivado de un hidrocarburo saturado de cadena lineal o ramificada por

eliminación de dos átomos de hidrógeno. Como grupos alquileno representativos, se incluyen metileno, etileno, propileno y similares.

"Grupo amido" significa un grupo de fórmula -C (O) NHY1, donde Y1 es seleccionado entre H, alquilo, arilo y arilalquilo.

"Grupo amino" significa un grupo de fórmula -NHY2, donde Y2 es seleccionado entre H, alquilo, arilo y arilalquilo.

"Anfotérico" significa un polímero derivado tanto de monómeros catiónicos como de monómeros aniónicos y, posiblemente, de otro (s) monómero (s) no iónico (s) . Como polímeros anfotéricos representativos, se incluyen 50 copolímeros compuestos por ácido acrílico y DMAEA MCQ, terpolímeros compuestos por ácido acrílico, DADMAC y acrilamida y similares.

"Arilo" significa un sistema de anillo aromático monocíclico o multicíclico de 6 a 10 átomos de carbono. El arilo está eventualmente substituido con uno o más grupos alquilo, alcoxi o haloalquilo C1-C20. Como grupos arilo 55 representativos, se incluyen fenilo o naftilo, o fenilo substituido o naftilo substituido.

"Arilalquilo" significa un grupo arilalquileno, donde el arilo y el alquileno... [Seguir leyendo]

1. Una composición que comprende: (1) uno o más polímeros funcionalizados con aldehído que tienen grupos amino y/o amido, donde al menos un 15 por ciento molar de los grupos amino y/o amido están funcionalizados por reacción 5 con uno o más aldehídos, y (2) al menos un 60 por ciento molar de aldehído no reaccionado.

2. La composición de la Reivindicación 1, donde los polímeros funcionalizados con aldehído son seleccionados entre el grupo consistente en: una o más poliaminas funcionalizadas con aldehído, una o más poliamidas funcionalizadas con aldehído y sus combinaciones, y los aldehídos son seleccionados entre formaldehído, paraformaldehído, glioxal

y glutaraldehído.

3. La composición de la Reivindicación 1 ó 2, donde la poliamida funcionalizada con aldehído es seleccionada entre el grupo consistente en: un polímero funcionalizado con aldehído que tiene un 100 por ciento molar de uno o más monómeros no iónicos, un copolímero funcionalizado con aldehído que tiene de un 5 a un 99 por ciento molar de uno o más monómeros de acrilamida y de un 95 por ciento molar a un 1 por ciento molar de uno o más monómeros catiónicos, aniónicos o zwitteriónicos o cualquier mezcla de los mismos, y cualesquiera combinaciones de los anteriores.

4. La composición de la Reivindicación 1 ó 2, donde el polímero funcionalizado con aldehído es un copolímero funcionalizado con aldehído que tiene de un 1 a un 50 por ciento molar de uno o más monómeros aniónicos y de un 99 a un 50 por ciento molar de uno o más monómeros no iónicos.

5. La composición de la Reivindicación 4, donde el polímero funcionalizado con aldehído es un copolímero funcionalizado con aldehído que tiene de un 1 a un 30 por ciento molar de uno o más monómeros aniónicos y de un 25 99 a un 70 por ciento molar de uno o más monómeros no iónicos.

6. La composición de la Reivindicación 3, donde el polímero funcionalizado con aldehído es un polímero anfotérico funcionalizado con aldehído que tiene hasta un 40 por ciento molar de uno o más monómeros catiónicos y hasta un 20 por ciento molar de uno o más monómeros aniónicos.

7. La composición de la Reivindicación 3, donde el polímero funcionalizado con aldehído es un polímero anfotérico funcionalizado con aldehído que tiene de un 5 a un 10 por ciento molar de uno o más monómeros catiónicos y de un 0, 5 a un 4 por ciento molar de uno o más monómeros aniónicos.

8. La composición de la Reivindicación 3, donde el polímero funcionalizado con aldehído es un polímero zwitteriónico funcionalizado con aldehído que tiene de un 1 a un 95 por ciento molar de uno o más monómeros zwitteriónicos.

9. La composición de la Reivindicación 3, donde el polímero funcionalizado con aldehído es un copolímero funcionalizado con aldehído que tiene de un 50 a un 99 por ciento molar de uno o más monómeros de acrilamida y de un 50 a un 1 por ciento molar de uno o más monómeros catiónicos, y donde al menos un 20 por ciento molar de los grupos amida han reaccionado con aldehído.

10. La composición de la Reivindicación 1 ó 2, donde el polímero funcionalizado con aldehído es un copolímero que 45 tiene de un 50 a un 99 por ciento molar de uno o más monómeros de acrilamida y de un 50 a un 1 por ciento molar de uno o más monómeros catiónicos, donde el copolímero está funcionalizado con glioxal.

11. La composición de la Reivindicación 10, donde el monómero catiónico es un monómero de haluro de dialil

amonio N, N-disubstituido. 50

12. La composición de la Reivindicación 11, donde el monómero no iónico es acrilamida y el monómero de haluro de dialil-amonio N, N-disubstituido es cloruro de dialildimetilamonio.

13. La composición de la Reivindicación 1 ó 2, donde de un 20 a un 50 por ciento molar de los grupos amida del 55 copolímero han reaccionado con glioxal.

14. La composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el polímero funcionalizado con aldehído tiene un peso molecular de al menos 100.000 g/mol.

15. La composición de la Reivindicación 9, donde el polímero funcionalizado con aldehído es un copolímero que tiene de un 70 a un 99 por ciento molar de acrilamida y de un 1 a un 30 por ciento molar de cloruro de dialildimetilamonio.

16. La composición de la Reivindicación 1 ó 2, donde de un 20 a un 26 por ciento molar de los grupos amina y/o amida del copolímero han reaccionado con aldehído.

17. Un método para potenciar un proceso de elaboración de papel, cuyo método consiste en añadir la composición 5 de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 en el proceso de elaboración de papel.

18. El método de la reivindicación 17, donde el método consiste en añadir de 0, 025 a 7, 5 kg/tonelada (de 0, 05 a 15 lb/t) , en base a la fibra seca, de la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 a una máquina de papel.

19. El método de la reivindicación 17 ó 18, que además incluye la adición de dicha composición a (i) localizaciones del extremo húmedo usadas para aditivos de extremo húmedo convencionales y/o (ii) en una sección de prensado o en su proximidad.

20. El método de la reivindicación 17 ó 18, que además incluye la pulverización de dicha composición en el proceso 15 de elaboración de papel o sobre la hoja de papel antes de la eliminación de agua por prensado.

21. El método de la reivindicación 17, que además incluye la adición de dicha composición a un stock fino en el proceso de elaboración de papel.

22. El método de la reivindicación 17, que además incluye la adición de dicha composición a un stock grueso en el proceso de elaboración de papel.

23. El método de la reivindicación 17, que además incluye la adición de dicha composición en el proceso de elaboración de papel tras la formación de una hoja de papel. 25

24. El método de cualquiera de las 1. a 23, donde se añaden de 0, 25 a 1, 5 kg/tonelada (de 0, 5 a 3 lb/t) , en base a la fibra seca, de dicha composición a la máquina de papel o al proceso de elaboración de papel.

25. El método de cualquiera de las reivindicaciones 17 a 23, donde el método consiste en añadir en el proceso de

elaboración de papel de 0, 025 a 7, 5 kg/tonelada (de 0, 05 a 15 lb/t) , en base a la fibra seca, de una composición consistente en (i) uno o más polímeros funcionalizados con aldehído que tienen grupos amino o amido, donde más de un 20 por ciento molar de los grupos amino o amido están funcionalizados por reacción con uno o más aldehídos, y donde los polímeros funcionalizados con aldehído tienen un peso molecular medio ponderal de al menos 300.000 g/mol.