Proceso de separación por membrana para eliminar residuos de resinas de poliamina-epihalohidrina.

Un proceso para la preparación de resinas de poliamina-epihalohidrina que tienen niveles reducidos de residuosque comprende:

(a) la carga de un aparato de separación de membrana de nanofiltración con una composición acuosa quecomprende al menos una resina de poliamina-epihalohidrina; y

(b) la separación de dicha composición acuosa en un permeado y un retenido mediante el paso de dichacomposición acuosa a través de la membrana de nanofiltración de dicho aparato de separación de membrana,en el que dicho retenido comprende una composición acuosa que comprende al menos una resina de poliaminaepihalohidrinaque tiene niveles más bajos de residuos sobre la misma base del componente activo que lacomposición acuosa de (a)

en el que dicho permeado comprende residuos retirados de la composición acuosa de (a) y menos de 5% en pesodel componente activo de dicha al menos una resina de poliamina-epihalohidrina, y

en el que la membrana de nanofiltración tiene un valor nominal de corte de peso molecular de menos de 1000daltons.

Proceso de separación por membrana para eliminar residuos de resinas de poliamina-epihalohidrina La presente invención se refiere a procesos para la retirada de residuos, tales como especies de AOX, sales, y otras especies de bajo peso molecular, de resinas de poliamina-epihalohidrina y de composiciones que comprenden tales resinas. La pérdida de resina durante estos procesos se limita a menos de 5% en peso. La presente invención también se refiere a resinas de poliamina-epihalohidrina que tienen un bajo contenido de residuos que se preparan de acuerdo con el proceso de la presente invención, así como a composiciones y productos de las mismas, incluyendo agentes de resistencia húmeda, agentes de resistencia en seco, adhesivos de crepado para productos de papel, y agentes de endurecimiento para adhesivos de productos de madera. En ciertas realizaciones las resinas de poliamina-epihalohidrina preparadas de acuerdo con el proceso de la presente invención, y las composiciones y los productos de las mismas, mantienen bajos niveles de residuos durante el almacenamiento y poseen niveles reducidos de especies de AOX y de cloruros inorgánicos.

Antecedentes Las resinas de resistencia húmeda se añaden a menudo en la fabricación del papel y del cartón para aumentar la resistencia de estos productos cuando se humedecen. El papel fabricado con resinas de resistencia húmeda retiene al menos de 10 a 50 por ciento de su resistencia cuando se humedecen. Por el contrario, el papel fabricado sin tales resinas normalmente solo mantiene de 3 a 4 por ciento de su resistencia después de humedecerse. El papel que tiene un aumento de resistencia húmeda es útil en una amplia variedad de aplicaciones, tales como tela para toallas, cartones de leche y zumo, bolsas de papel, y cubiertas de cartón para envases ondulados.

Las resinas de resistencia húmeda también aumentan la resistencia en seco del papel. La resistencia en seco es una propiedad crucial del papel, particularmente a la luz de la reciente tendencia de los productores de papel de utilizar pulpa de madera de alto rendimiento en el papel para conseguir una disminución de los costes. Estas pulpas de madera de alto rendimiento proporcionan generalmente papel con una considerable reducción de la resistencia en seco en comparación con el papel fabricado a partir de pulpa altamente refinada.

Las resinas similares a las utilizadas para aumentar la resistencia del papel también se utilizan a menudo como adhesivos de crepado. En la fabricación de productos de papel tales como pañuelos faciales, pañuelos para baño, o toallas de papel, la tira de papel se somete convencionalmente a un proceso de crepado para darle unas características de textura deseables, tales como suavidad y grosor. El proceso de crepado involucra típicamente adherir una tira (una tira de celulosa en el caso del papel) a un cilindro rotatorio de crepado, tal como un secador Yankee, y a continuación desalojar la tira adherida con una rasqueta. El impacto de la tira contra la rasqueta rompe algunos de los enlaces fibra-fibra en la tira y causa que la tira se arrugue o se pliegue.

La extensión de esta ruptura depende de una diversidad de factores, incluyendo el grado de adhesión entre la tira y la superficie del cilindro de crepado. Una mayor adhesión resulta en un aumento de la suavidad, aunque generalmente con cierta pérdida de resistencia. Para aumentar la adhesión, se puede utilizar un adhesivo de crepado para aumentar cualquier adhesión de origen natural que pueda tener la tira debido a su contenido en agua, que puede variar ampliamente dependiendo del grado de secado previo de la tira.

Un adhesivo de crepado deseable es el que adhiere la hoja con la suficiente firmeza al tambor para conseguir un buen crepado, a la vez que le confiere absorbancia y suavidad con la menor pérdida posible de resistencia del papel. Si la adhesión al tambor del secador es demasiado fuerte, la hoja puede forzar o incluso “obturar” la rasqueta (es decir, quedar empotrada) , y envolver el tambor del secador. Si la adhesión es insuficiente, la hoja se despegará con demasiada facilidad y experimentará muy poco crepado. Además de controlar el grado de crepado, los adhesivos de crepado también previenen el deterioro de la superficie del secador, proporcionan lubricación entre la rasqueta y la superficie del secador y reducen la corrosión química.

La resinas también se pueden utilizar como adhesivos o agentes de endurecimiento para formulaciones adhesivas utilizadas en la producción de productos modificados de la madera, tales como tablones prensados, tablones de fibra orientada (OSB) , tablones de oblea, fibra vulcanizada (incluyendo fibra vulcanizada de densidad media y de densidad alta) , madera de hebra paralela (PSL) , madera de hebra laminada (LSL) , y productos similares. Tales composiciones adhesivas también se pueden utilizar para producir madera contrachapada o madera chapada laminada (LVL) . Los productos modificados de la madera también se pueden describir como composiciones de base lignocelulósica, que se basan en partículas de madera más pequeñas unidas entre sí mediante un adhesivo. La aplicación de estos adhesivos cuando se fabrican productos modificados de la madera y otros tipos de materiales útiles se puede conseguir mediante revestimiento por rodillo, revestimiento por cuchillo, extrusión, revestimiento por cortina, revestidores de espuma, y revestidores de pulverización, por ejemplo, un aplicador de resina de disco giratorio. Las resinas se combinan con una fuente de proteína, tal como harina de soja o aislados de proteína de soja para formar un adhesivo. Las resinas de poliamina-epihalohidrina contienen típicamente funcionalidades tanto azetidinio como aminoclorohidrina y estos grupos funcionales reaccionan con aminas, alcoholes, y ácidos carboxílicos disponibles en el sistema adhesivo/lignocelulósico cuando se calientan.

Las resinas de poliamina-epihalohidrina, tales como las resinas de poliaminopoliamida-epihalohidrina (PAE) , se emplean de forma común en la industria de la fabricación del papel como resinas de resistencia húmeda, resinas de resistencia en seco, y adhesivos de crepado. Tales resinas a menudo contienen grandes cantidades de productos de hidrólisis de las epihalohidrinas y cloruros inorgánicos, que no son deseables por razones medioambientales y de seguridad en el puesto de trabajo. Por ejemplo, las resinas comerciales de poliamida-epiclorohidrina contienen típicamente de 0, 5 a 10 por ciento en peso (en base seca) de productos secundarios de epiclorohidrina tales como 1, 3-dicloropropanol (1, 3-DCP) , 2, 3-dicloropropanol (2, 3-DCP) , y 3-cloropropanodiol (CPD) . La producción de tales resinas con niveles reducidos de productos secundarios de epiclorohidrina ha sido sujeto de una intensa investigación. Se han incrementado las presiones medioambientales y de la seguridad en el puesto de trabajo para producir resinas con niveles más bajos de productos secundarios de epiclorohidrina y de otras especies de halógenos orgánicos adsorbibles (AOX) . AOX es el contenido de halógenos orgánicos adsorbibles de la resina, que se puede determinar por medio de adsorción sobre carbono. Las especies de AOX incluyen epiclorohidrina y sus productos secundarios 1, 3-DCP, 2, 3-DCP, y CPD, así como halógenos orgánicos unidos al esqueleto de polímero de la resina. La retirada de los cloruros inorgánicos (por ejemplo, las sales de cloruro) reduce la corrosividad de las resinas de poliamina-epihalohidrina y minimiza la pérdida de la funcionalidad reactiva deseada (es decir, los restos de azetidinio del esqueleto de polímero de la resina) .

Se han ideado varios métodos para la reducción de la cantidad de especies de AOX en las resinas de poliaminaepihalohidrina en el curso de su fabricación. Un método es reducir la cantidad de epihalohidrina utilizada en la síntesis de la resina, como se desvela en los documentos de Patente de los Estados Unidos de América números 5.171.795 y 5.714.552. Otro es mantener el control sobre el proceso de fabricación de la resina, como se desvela en el documento de Patente de los Estados Unidos de América Nº 5.017.642. Aún otro es el tratamiento de la resina con una amina no polimérica durante su proceso de fabricación, como se desvela en el documento de Patente de los Estados Unidos de América Nº 5.614.597. Los residuos de clorohidrina también se pueden retirar mediante la adición tanto de bases inorgánicas como de aminas después de que tenga lugar un aumento de la viscosidad, como se desvela en el documento de Patente de los Estados Unidos de América Nº 5.019.606; el documento de Publicación de Patente de Alemania Nº 41 14 657; y el documento de Patente Europea Nº 0 512 423. Además, los documentos de Patente de los Estados Unidos... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la preparación de resinas de poliamina-epihalohidrina que tienen niveles reducidos de residuos que comprende:

(a) la carga de un aparato de separación de membrana de nanofiltración con una composición acuosa que comprende al menos una resina de poliamina-epihalohidrina; y

(b) la separación de dicha composición acuosa en un permeado y un retenido mediante el paso de dicha composición acuosa a través de la membrana de nanofiltración de dicho aparato de separación de membrana,

en el que dicho retenido comprende una composición acuosa que comprende al menos una resina de poliaminaepihalohidrina que tiene niveles más bajos de residuos sobre la misma base del componente activo que la composición acuosa de (a)

en el que dicho permeado comprende residuos retirados de la composición acuosa de (a) y menos de 5% en peso del componente activo de dicha al menos una resina de poliamina-epihalohidrina, y

en el que la membrana de nanofiltración tiene un valor nominal de corte de peso molecular de menos de 1000 daltons.

2. El proceso de la reivindicación 1, en el que dichos residuos se seleccionan entre el grupo que consiste en epiclorohidrina, DCP, CPD, sales, especies de bajo peso molecular, y las combinaciones de los mismos.

3. El proceso de la reivindicación 2, en el que dichas sales comprenden iones cloruro.

4. El proceso de la reivindicación 1, en el que dicha resina de poliamina-epihalohidrina comprende resina de poliaminopoliamida-epiclorohidrina.

5. El proceso de la reivindicación 1, en el que el contenido de CPD de las resinas de poliamina-epihalohidrina que tienen niveles reducidos de residuos es menor de 50 ppm en 12, 5% de componente activo de dicha al menos una resina de poliamina-epihalohidrina.

6. El proceso de la reivindicación 1, en el que el contenido de DCP de las resinas de poliamina-epihalohidrina que tienen niveles reducidos de residuos es menor de 100 ppm en 12, 5% de componente activo de dicha al menos resina de poliamina-epihalohidrina.

7. El proceso de la reivindicación 1, que comprende de forma adicional la siguiente etapa:

(c) el tratamiento del retenido con al menos un agente básico en condiciones para la reducción y/o la retirada de especies formadoras de CPD,

en el que el retenido tratado con base produce menos de 250 ppm en base seca de CPD cuando se almacena a pH 1 durante 24 horas a 50°C.

8. El proceso de la reivindicación 1, que comprende la siguiente etapa anterior a la etapa (a) :

(0) el tratamiento de al menos una resina de poliamina-epihalohidrina con al menos un agente básico en condiciones para la reducción y/o la retirada de especies formadoras de CPD;

en el que el retenido produce menos de 250 ppm en base seca de CPD cuando se almacena a pH 1 durante 24 horas a 50°C.

9. El proceso de la reivindicación 7, en el que la resina de poliamina-epihalohidrina comprende resina de poliaminopoliamida-epiclorohidrina.

10. El proceso de la reivindicación 8, en el que la resina de poliamina-epihalohidrina comprende resina de poliaminopoliamida-epiclorohidrina.

11. El proceso de la reivindicación 7, que comprende de forma adicional el tratamiento del retenido de (c) con al menos un agente ácido en condiciones suficientes para obtener una composición de gelificación de almacenamiento estable.

12. El proceso de la reivindicación 8, que comprende de forma adicional tratamiento de la composición tratada con base de (0) anterior a (a) con al menos un agente ácido en condiciones suficientes para obtener una composición de gelificación de almacenamiento estable.

13. El proceso de la reivindicación 11, en el que el agente ácido de dicha etapa adicional es un ácido que no contiene halógenos.

14. El proceso de la reivindicación 12, en el que el agente ácido de dicha etapa adicional es un ácido que no contiene halógenos.

15. Un producto de papel o una composición adhesiva para su uso en la fabricación de productos de madera que comprende la resina preparada de acuerdo con el proceso de la reivindicación 1, 7 u 8.