Proceso para incrementar la resistencia en seco del papel.

Un proceso para fabricar papel con mejor resistencia en seco, que comprende:

(a) añadir a una suspensión acuosa de pasta papelera una mezcla acuosa de resina aniónica de resistencia enseco y almidón catiónico o anfótero que tiene una carga neta catiónica, en la que la proporción de resina deresistencia en seco a almidón catiónico o anfótero es tal que la mezcla acuosa tiene una carga netacatiónica, para formar una suspensión de pasta tratada, y en la que la resina aniónica de resistencia enseco es un copolímero aniónico de poliacrilamida, y

(b) formar una hoja continua y secar la suspensión de pasta tratada para formar papel.

Proceso para incrementar la resistencia en seco del papel

Campo de la invención Esta invención se refiere a procesos para incrementar la resistencia en seco del papel usando mezclas de resina aniónica de resistencia en seco y almidón catiónico o anfótero.

Antecedentes de la invención En procesos de fabricación de papel, frecuentemente se añade almidón a la suspensión de fibras de pasta celulósica antes de la operación de formación de la hoja continua de papel para incrementar la resistencia final, particularmente la resistencia en seco del papel o cartón. El almidón se puede añadir en forma de suspensión de almidón no modificado ni cocido. Sin embargo, la adición en esta forma origina usualmente mala retención del almidón en el papel, hinchamiento incompleto de los gránulos de almidón y el correspondiente desarrollo de baja resistencia. Por lo tanto, la mayoría del almidón añadido a las suspensiones de pastas papeleras es almidón catiónico, que generalmente se prepara por reacción del almidón con un modificador catiónico, como cloruro de 2, 3epoxipropiltrimetilamonio. El almidón modificado catiónicamente se cuece para disolverlo y suministrarlo a la fábrica de papel en forma de solución con un contenido alto de sólidos (15-30%) . En otros casos, el almidón modificado catiónicamente se suministra en forma de polvo seco y cocido in situ en la fábrica de papel para preparar una solución con un contenido bajo de sólidos (0, 5-4, 0%) , que se añade después a la suspensión de pasta. Las moléculas de almidón catiónico se pueden adherir por atracción electrostática a las fibras de pasta de naturaleza aniónica y quedar así retenidas en la hoja continua húmeda de fibras y permanecer en el papel final.

Hay dos problemas importantes con almidones modificados catiónicamente utilizados como aditivos de suspensiones de pastas papeleras. El primero es que las moléculas de almidón catiónico pueden neutralizar la carga aniónica de las fibras de celulosa, limitando así la cantidad de almidón catiónico que puede ser añadido a la suspensión. Si se añade demasiado almidón catiónico y las fibras de pasta se vuelven catiónicas, sólo una porción del almidón añadido quedará retenido en la hoja continua de papel. El resto circulará en el sistema de aguas blancas de la máquina de papel y causará problemas como espuma, depósitos en la maquinaria de fabricación de papel y obturación de los fieltros usados para eliminar agua por prensado de la hoja continua húmeda de papel. Además, en el papel final no habrá beneficio alguno de resistencia adicional debido al almidón extra añadido porque éste no ha quedado retenido en la hoja continua.

Un segundo problema es que las fibras que se han vuelto catiónicas por adición excesiva de almidón catiónico a la suspensión de pasta no podrán adsorber otros aditivos catiónicos que se añaden comúnmente a la suspensión de pasta, como agentes de encolado, colorantes catiónicos, resina y fijadores adherentes catiónicos, resinas de resistencia en húmedo, resinas sintéticas de resistencia en seco y adyuvantes catiónicos de retención y drenaje. Debido a este problema, hay un límite superior de la cantidad de almidón que puede ser añadido. Este límite depende del nivel de la naturaleza aniónica de las fibras, densidad de carga catiónica del almidón y cantidad y tipo de otros aditivos catiónicos. Este límite está típicamente entre aproximadamente 0, 5 y aproximadamente 2, 5% en peso de almidón sobre base seca, basado en el peso de fibras secas de pasta. Para resolver este problema, los fabricantes de almidón han introducido almidones anfóteros (que contienen grupos funcionales catiónicos y aniónicos) . Se ha encontrado que para que el almidón catiónico sea retenido eficazmente debe contener todavía una carga neta catiónica. Así, el límite superior de la cantidad de almidón anfótero que puede ser añadido para que no se presenten los problemas antes enumerados es mayor que el de almidones catiónicos no tratados, pero todavía hay un límite debido a la carga neta catiónica de los almidones anfóteros. Además, los almidones anfóteros son más difíciles de preparar y más costosos que los almidones catiónicos.

Otra clase de aditivos de resistencia del papel que pueden ser añadidos a la suspensión de fibras de pasta son resinas aniónicas de poliacrilamidas. Las de más éxito comercial son productos de la reacción de ácido acrílico con acrilamida para formar una cadena lineal de acrilamida con grupos laterales aniónicos de ácido carboxílico. Estos productos también se pueden reticular por reacción con un agente de reticulación como, por ejemplo, metilenobis (acrilamida) . Estos agentes aniónicos de resistencia en seco quedan retenidos muy poco en la suspensión de fibras a menos que se haga también una adición separada de un aditivo muy catiónico. Aditivos catiónicos son, por ejemplo, poli (cloruro de dialildimetilamonio) , resinas de dimetilamina/epiclorhidrina, resinas de epiclorhidrina/poliamidoamina y polietilenimina. También se pueden usar compuestos de aluminio, como policloruro de aluminio, para retener aditivos aniónicos de resistencia en seco, pero normalmente son útiles sólo si el pH de la fabricación del papel es menor que 6, 0 y preferiblemente menor que 4, 5. También se ha ensayado almidón catiónico como adyuvante de retención de agentes aniónicos de resistencia en seco, pero no se ha demostrado que sean muy eficaces.

Generalmente se cree que, para retener eficazmente un agente aniónico de resistencia en seco, el fijador catiónico debe tener una densidad alta de carga catiónica para formar un punto localizado de carga catiónica muy alta en la superficie de las fibras como sitio de unión del aditivo aniónico de resistencia en seco. Típicamente los almidones catiónicos o anfóteros catiónicos netos tienen densidades de carga catiónica entre 0, 10 y 0, 5 miliequivalentes por gramo de almidón, sobre base seca, y típicamente 0, 20 miliequivalentes por gramo de almidón, sobre base seca. Estos valores son mucho menores que la densidad de carga de fijadores catiónicos sintéticos que tienen densidades de carga de 1, 8 a 20, 0 miliequivalentes por gramo, sobre base seca, y típicamente de 6, 0 miliequivalentes por gramo, sobre base seca. Los compuestos de aluminio también presentan densidades altas de carga catiónica bajo condiciones ácidas apropiadas, aunque es difícil medirlas debido a la inestabilidad de estos compuestos en agua. Es práctica común añadir el fijador catiónico a la suspensión de fibras primero, como en la tina de máquina (última tina de alta consistencia antes de diluir la suspensión de pasta con aguas blancas de la máquina de papel) , o a la bomba que alimenta la suspensión desde la tina de máquina, o a la caja de pasta (o caja niveladora de la presión) antes de diluir la suspensión de pasta de alta consistencia con aguas blancas de la máquina de papel. Después se añade el agente aniónico de resistencia en seco a la suspensión de pasta en un punto posterior del sistema, separado del fijador catiónico por un punto de mezclado como la bomba de pasta de la tina de máquina, la bomba del depurador centrífugo principal o la bomba de cabeza de máquina. Puntos adicionales para la resina aniónica de resistencia en seco incluyen todos los puntos de adición antes mencionados y, además, un punto anterior a la válvula de control del gramaje, aspiración de la bomba del depurador centrífugo principal, aspiración de la bomba de cabeza de máquina y puntos antes o después del depurador principal de la máquina.

Hay varios problemas que pueden surgir relativos al uso de agente aniónico de resistencia en seco y fijador catiónico. Primero, se debe controlar cuidadosamente la proporción de estos compuestos. Si se añade un exceso de agente aniónico de resistencia en seco, éste queda poco retenido y el exceso se mantiene en el circuito de aguas blancas de la máquina de papel causando espuma y depósitos. Si se añade demasiado fijador catiónico, puede cationizar en exceso las fibras y perjudicar la retención de todos los aditivos. Segundo, cambios en la calidad de la suspensión de pasta, del pH del sistema de la máquina de papel y de las proporciones de los diversos tipos de fibras papeleras afectarán a la proporción óptima de fijador catiónico a resina aniónica de resistencia en seco. Tercero, la determinación de la proporción apropiada de fijador a resina aniónica de resistencia en seco se debe hacer usando equipos sofisticados de ensayo, como un detector del flujo circulante o medidor del potencial zeta, que son instrumentos de laboratorio sensibles, sujetos a errores del operario y no totalmente adecuados para control de procesos industriales. Cuarto,... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para fabricar papel con mejor resistencia en seco, que comprende:

(a) añadir a una suspensión acuosa de pasta papelera una mezcla acuosa de resina aniónica de resistencia en seco y almidón catiónico o anfótero que tiene una carga neta catiónica, en la que la proporción de resina de resistencia en seco a almidón catiónico o anfótero es tal que la mezcla acuosa tiene una carga neta catiónica, para formar una suspensión de pasta tratada, y en la que la resina aniónica de resistencia en seco es un copolímero aniónico de poliacrilamida, y

(b) formar una hoja continua y secar la suspensión de pasta tratada para formar papel.

2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la resina aniónica de resistencia en seco es un copolímero de monómeros seleccionados del grupo que consiste en acrilamida, metacrilamida, ácido acrílico, ácido metacrílico y 2-acrilamido-2-metilpropanosulfonato sódico.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la resina aniónica de resistencia en seco es un copolímero de monómeros que comprende acrilamida y ácido acrílico.

4. El proceso de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la resina aniónica de resistencia en seco es una resina reticulada.

5. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la mezcla acuosa se añade en una cantidad tal que el nivel de almidón es de aproximadamente 0, 25 a aproximadamente 2, 25% en peso de fibras de pasta, sobre base seca, basado en el peso seco de las fibras de pasta.

6. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la mezcla acuosa se añade en una cantidad tal que el nivel de almidón es de aproximadamente 0, 5 a aproximadamente 1, 5% en peso de fibras de pasta, sobre base seca.

7. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la mezcla acuosa se añade en una cantidad tal que el nivel de resina aniónica de resistencia en seco es de aproximadamente 0, 05 a aproximadamente 0, 25 en peso de fibras de pasta, sobre base seca.

8. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la mezcla acuosa se añade en una cantidad tal que el nivel de resina aniónica de resistencia en seco es de aproximadamente 0, 1 a aproximadamente 0, 2% en peso de fibras de pasta, sobre base seca.

9. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la proporción ponderal, sobre base seca, de almidón a resina aniónica de resistencia en seco en la mezcla acuosa es de aproximadamente 2:1 a aproximadamente 40:1.

10. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la proporción ponderal, sobre base seca, de almidón a resina aniónica de resistencia en seco en la mezcla acuosa es de aproximadamente 5:1 a aproximadamente 20:1.

11. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el almidón catiónico se selecciona del grupo que consiste en almidón catiónico de maíz céreo, patata, maíz, trigo y tapioca.

12. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el almidón anfótero se selecciona del grupo que consiste en almidón anfótero de maíz céreo, patata, maíz, trigo y tapioca.

13. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la resina aniónica de resistencia en seco es un copolímero de monómeros seleccionados del grupo que consiste en acrilamida, metacrilamida, ácido acrílico, ácido metacrílico y 2-acrilamido-2-metilpropanosulfonato sódico, el almidón catiónico se selecciona del grupo que consiste en almidón catiónico de maíz céreo, patata, maíz, trigo y tapioca, y el almidón anfótero se selecciona del grupo que consiste en almidón anfótero de maíz céreo, patata, maíz, trigo y tapioca.

14. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que antes de las etapas (a) y (b) , se proporciona lo siguiente:

(i) la suspensión acuosa de pasta, y

(ii) la mezcla acuosa de resina aniónica de resistencia en seco y almidón catiónico o anfótero que tiene una carga neta catiónica.

15. El proceso de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el papel tiene mayor resistencia en seco que papel igual excepto que la resina aniónica de resistencia en seco y el almidón catiónico o anfótero se añaden por separado a la suspensión acuosa de pasta.