Uso de un carbonato cálcico tratado en superficie en el papel de seda, proceso para preparar un producto de papel de seda de suavidad mejorada y productos de papel de seda de suavidad mejorada resultantes.

El uso de un carbonato cálcico natural tratado en superficie como relleno en productos de papel de seda,

en elque dicho carbonato cálcico natural tratado en superficie es el producto de la reacción de un carbonato cálciconatural con un ácido y con dióxido de carbono, que se forma in situ mediante el tratamiento con ácido y/o se aportade forma externa, y en el que el carbonato cálcico natural tratado en superficie se prepara en forma de suspensiónacuosa con un pH superior a 6,0, medido a 20 ºC.

Uso de un carbonato cálcico tratado en superficie en el papel de seda, proceso para preparar un producto de papel de seda de suavidad mejorada y productos de papel de seda de suavidad mejorada resultantes.

La presente invención hace referencia al uso de un carbonato cálcico natural tratado en superficie como relleno en productos de papel de seda, a un proceso para preparar productos de papel de seda y a un producto de papel de seda que presenta una suavidad mejorada.

Los productos habituales de papel de seda son productos de gran consumo entre los que se incluyen pañuelos, papel higiénico, papel decorativo y para envolver regalos como el papel crepé, toallas de papel de seda de uso doméstico e industrial, servilletas de papel de seda y paños de papel, como los manteles de papel de seda.

Los papeles de seda se caracterizan y distinguen normalmente de los papeles normales para copias o impresión en que pueden compararse con los materiales textiles y tienen que lograr un grado de suavidad especialmente elevado, una sencilla desechabilidad, un escaso peso (un gramaje inferior a 65 g/m2 o, en ciertos casos, a 40 g/m2 e incluso 32 g/m2 o menos) y, en ocasiones, unos requisitos concretos en cuanto a resistencia en estado húmedo. También se diferencian en que, con frecuencia, están compuestos por múltiples estratos de tejido denominados "capas". Es más, los papeles de seda se producen normalmente mediante un proceso que se conoce en este campo como el proceso de creación de papel crepé, aunque existen otros procesos de producción menos habituales.

El papel higiénico normalmente presenta un gramaje de entre 14 y 22 g/m2 y puede estar formado por entre una y hasta cuatro capas.

Los pañuelos a menudo presentan un gramaje ligeramente inferior de entre 14 y 18 g/m2 y en la mayoría de los casos cuentan con dos o tres capas.

Las toallas de papel de uso doméstico, también conocidas como papel de cocina, presentan un gramaje más elevado de entre 20 y 24 g/m2 y es raro que tenga más de dos capas.

Las toallas de papel de una capa de uso industrial presentan un gramaje de entre 33 y 50 g/m2, mientras que las de dos capas tienen un gramaje de entre 22 y 24 g/m2.

Estos papeles se pueden distinguir entre ellos también por el tipo de fuente de fibra (y especialmente en función de la cantidad de pasta química y de fibras recicladas que contengan) y por la presencia de aditivos añadidos, como las resinas para la resistencia en estado húmedo.

Para todos estos tipos de papel, pero especialmente para los pañuelos, las servilletas de papel, el papel higiénico y los paños de papel, la suavidad supone una de sus características comerciales más importantes.

Normalmente se define la suavidad tanto en términos de suavidad en superficie como de volumen y se considera que es una función de la lisura, compresibilidad, rigidez y "arrugabilidad". Tradicionalmente, el grado de suavidad del papel se ha evaluado a través de la sensación en la mano, pero en la actualidad contamos con técnicas cuantitativas de medición. En lo que se refiere a esta aplicación, la suavidad del papel se evalúa utilizando la tecnología Tissue Softness Analyzer de Emtec, tal y como se describe más adelante.

Técnica anterior

Se han propuesto varias soluciones para responder a la demanda de una suavidad mayor del papel de seda.

Un primer tipo de soluciones implica la adición de humectantes durante la producción del papel de seda. La patente WO 96/25557, por ejemplo, describe la aplicación de un compuesto polihidroxi soluble a la banda húmeda de papel de seda antes de secar y crespar esta banda para formar el papel de seda final. La patente US 4.764.418 prevé la adición de humectantes como polietilenglicol a la banda seca.

Un segundo enfoque parte de la adición de aceites y/o ceras concretas al papel de seda, como se describe en las patentes WO 96/24723, WO 97/30216, WO 02/057547 y EP 1 029 977. Sin embargo, estos dos enfoques pueden suponer el desarrollo de un olor no deseado asociado con el producto final de papel de seda y suponen una forma relativamente costosa para incrementar la suavidad del papel de seda.

Un tercer enfoque supone la puesta en práctica de agentes tensioactivos, posiblemente combinados con otros aditivos, tal y como se describe, entre otras, en las patentes US 4.940.513, US 4.351.699 y US 4.441.962.

Un cuarto enfoque se refiere a la puesta en práctica de desaglomeradores químicos concretos, tal y como se describe, entre otras, en las patentes US 5.217.576; US 5.223.096; US 5.240.562; US 5.262.007 y US 5.279.767. La puesta en práctica de aditivos químicos de los dos grupos mencionados anteriormente en los productos de papel de seda supone una forma relativamente costosa de mejorar la suavidad del papel de seda.

Otro enfoque implica modificar aspectos concretos del proceso de fabricación del papel, por ejemplo, añadiendo pasos al proceso, como calandrando tras el secado de la banda de papel de seda y/o modificando el equipamiento para la fabricación del papel de seda utilizado. En su búsqueda de una suavidad mejorada, un experto también puede realizar selecciones concretas en cuanto al tipo y/o grado de refinamiento de las fibras utilizadas para formar la banda de papel de seda. Sin embargo, todos estos enfoques hacen que el experto necesite una solución sencilla y económica que se pueda poner en práctica fácilmente en un amplio abanico de procesos de fabricación de papel de seda y le obligan a que use numerosos aditivos e incluya fibras estándar.

Si tenemos en cuenta los inconvenientes de las soluciones conocidas mencionadas anteriormente para resolver el problema de ofrecer suavidad al papel de seda, uno de los objetivos de esta invención es ofrecer una nueva solución a este problema.

Dicho objetivo se ha resuelto de forma sorprendente mediante el uso de un carbonato cálcico natural tratado en superficie como relleno en un producto de papel de seda, ya que el carbonato cálcico natural tratado en superficie es el producto de la reacción de un carbonato cálcico natural con un ácido y con dióxido de carbono, que se forma in situ a través del tratamiento del ácido y/o se incorpora de forma externa. El carbonato cálcico natural tratado en superficie se prepara en forma de suspensión acuosa que tiene un pH superior a 6, 0, medido a 20 ºC.

Por lo que respecta a los rellenos a base de carbonato cálcico para productos de papel de seda, el experto conoce la patente WO 98/28491 que enseña que se puede obtener un papel de seda fuerte, suave y con relleno, bajo en pelusa y polvo, mediante la formación de un papel de seda con relleno que presente características superficiales polarizadas. Mientras que los rellenos preferidos incluyen materiales inorgánicos como arcilla y carbonato cálcico, las realizaciones preferidas se centran exclusivamente en la arcilla. No se ofrece información detallada sobre la naturaleza del carbonato cálcico.

La patente relacionada WO 97/17494 hace referencia, de forma similar, a la necesidad de propiedades adhesivas de las superficies polarizadas en un papel de seda que contenga un relleno particulado, que puede incluir carbonato cálcico.

La patente WO 97/37081 hace referencia a un proceso para incorporar un relleno particulado fino no celulósico en un papel de seda crespado, en el que dicho proceso se caracteriza por incluir los siguientes pasos:

a) el contacto de una dispersión acuosa de un relleno particulado no celulósico con una dispersión acuosa de un polímero polielectrolito aniónico,

b) la mezcla de la dispersión acuosa del relleno en contacto con el polímero con fibras para la fabricación de papel que forman una composición de fabricación de papel que incluye el relleno en contacto con el polímero y las fibras para la fabricación de papel,

c) el contacto de dicha composición acuosa de fabricación de papel con un agente catiónico favorecedor de la retención,

d) la formación de una banda embriónica de papel a partir de la composición acuosa de fabricación de papel en las vestiduras con orificios para la fabricación de papel,

e) la retirada del agua de dicha banda embriónica para formar una banda semiseca para la fabricación de papel,

f) la adhesión de la banda semiseca para la fabricación de papel a un secador Yankee y el secado de dicha banda hasta una condición básicamente seca,

g) el crespado de la banda básicamente seca desde el secador Yankee mediante una cuchilla flexible de crespado, que en consecuencia forma un papel de seda crespado.

Entre otras opciones, este relleno particulado no celulósico puede ser carbonato cálcico. Aparte de describir el diámetro esférico... [Seguir leyendo]

1. El uso de un carbonato cálcico natural tratado en superficie como relleno en productos de papel de seda, en el que dicho carbonato cálcico natural tratado en superficie es el producto de la reacción de un carbonato cálcico natural con un ácido y con dióxido de carbono, que se forma in situ mediante el tratamiento con ácido y/o se aporta de forma externa, y en el que el carbonato cálcico natural tratado en superficie se prepara en forma de suspensión acuosa con un pH superior a 6, 0, medido a 20 ºC.

2. El uso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el carbonato cálcico natural tratado en superficie se prepara en forma de suspensión acuosa con un pH superior a 6, 5, preferiblemente superior a 7, 0 y aún mejor superior a 7, 5, medido a 20 ºC.

3. El uso de conformidad con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el carbonato cálcico natural tratado en superficie se prepara en forma de suspensión acuosa con un pH superior a 6, 5, preferiblemente superior a 7, 0 y aún mejor superior a 7, 5, medido a 20 ºC.

4. El uso de conformidad con las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el carbonato cálcico natural se escoge entre un mármol, una calcita, una creta, una dolomita, una piedra caliza o una mezcla entre ellos.

5. El uso de conformidad con una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el carbonato cálcico natural está suspendido en agua de tal manera que se forma una suspensión de cargas con un contenido de sólidos de carbonato cálcico natural dentro del intervalo 1-80 % en peso, preferiblemente 3-60 % en peso y más preferiblemente 5-40 % en peso basado en el peso de la suspensión de cargas.

6. El uso de conformidad con una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que el ácido tiene una pKa a 25 ºC de 2, 5 o inferior.

7. El uso de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el ácido tiene una pKa a 25 ºC de 0 o inferior.

8. El uso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el ácido es ácido sulfúrico, ácido clorhídrico

o la mezcla de ambos.

9. El uso de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el ácido tiene una pKa a 25 ºC de entre 0 y 2, 5.

10. El uso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el ácido es H2SO3, HSO4-, H3PO4, ácido oxálico o las mezclas entre ellos.

11. El uso de conformidad con la reivindicación 10, en la que la fracción molar del ácido con respecto al carbonato cálcico natural es de entre 0, 05 y 4, preferiblemente de entre 0, 1 y 2.

12. El uso de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se reacciona el carbonato cálcico natural con el ácido y/o el dióxido de carbono en presencia de al menos un compuesto elegido entre el grupo formado por silicato, sílice, hidróxido de aluminio, aluminato de metal alcalinotérreo, óxido de magnesio o las mezclas entre ellos.

13. El uso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque al menos uno de los silicatos se elige entre el silicato de aluminio, el silicato de calcio o un silicato de metal alcalinotérreo.

14. El uso de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se trata el carbonato cálcico natural tratado en superficie, antes y/o durante y/o después de esta reacción con ácido y/o dióxido de carbono, con uno o varios compuestos de fórmula R-X, en la que el radical R representa un radical carbonoso, saturado o no, que tiene entre 8 y 24 átomos de carbono, como el alquilo, alquilarilo, arilalquilo, arilo, poliarilo lineal o ramificado o de nuevo grupos cíclicos o sus mezclas y en la que el grupo X representa grupos como carboxílicos, aminas, hidróxilos, fosfónicos o sus mezclas.

15. El uso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque R-X se eligen entre los ácidos grasos, las aminas grasas o los alcoholes grasos, saturados o no, que tengan preferiblemente entre 8 y 24 átomos como, en particular, los tipos esteárico, oleico, linoleico, mirístico u octílico, o sus propias mezclas, más preferiblemente entre 16 y 18 átomos de carbono, o sus mezclas, con compuestos grasos sintéticos o naturales, preferentemente compuestos de origen vegetal, como el aceite de coco, o de origen animal, como el sebo, y más preferiblemente de origen vegetal.

16. El uso de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el carbonato cálcico natural tratado en superficie tiene una superficie específica de entre 5 m2/g y 200 m2/g, preferiblemente de entre 20 m2/g y 80 m2/g y aún mejor de entre 30 m2/g y 60 m2/g.

17. El uso de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el carbonato cálcico natural tratado en superficie tiene un diámetro medio de grano por peso de entre 0, 1 y 50 µm, preferiblemente de entre 0, 5 y 25 µm y aún mejor de entre 0, 7 y 7 µm.

18. El uso de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el carbonato cálcico natural tratado en superficie se estabiliza con un dispersante.

19. El uso de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el disolvente es catiónico o aniónico.

20. El uso de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la concentración de dióxido de carbono gaseoso en la suspensión es tal, en términos de volumen, que la proporción (volumen de suspensión) : (volumen de CO2 gaseoso) está entre 1:0, 05 y 1:20, más preferiblemente entre 1:0, 05 y 1:5.

21. El uso de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tratamiento con ácido y/o el tratamiento con dióxido de carbono se repite al menos una vez, más preferiblemente varias veces.

22. El uso de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tratamiento con ácido y/o el tratamiento con dióxido de carbono se produce a una temperatura de la suspensión de cargas que supere al menos los 60 ºC.

23. El uso de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el carbonato cálcico natural tratado en superficie tiene un brillo de entre el 75 y el 97 % del brillo ISO.

24. El uso de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el carbonato cálcico natural tratado en superficie tiene una abrasión inferior a 3 mg, preferiblemente inferior o igual a 2 mg y más preferiblemente inferior o igual a 1 mg.

25. El proceso de fabricación del papel de seda, caracterizado porque el carbonato cálcico natural tratado en superficie como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24 se introduce durante el proceso de fabricación del papel de seda para formar un producto de papel de seda.

26. El proceso de fabricación de papel de seda de la reivindicación 25, caracterizado porque el carbonato cálcico natural tratado en superficie se añade en forma de una suspensión de cargas con relleno mineral.

27. El proceso de fabricación del papel de seda de las reivindicaciones 25 o 26, en el que, además del carbonato cálcico tratado en superficie, se añaden otros rellenos minerales durante el proceso de fabricación de papel de seda para formar un producto de papel de seda.

28. El proceso de fabricación del papel de seda de la reivindicación 26, caracterizado porque dicha suspensión presenta preferiblemente un contenido total de sólidos de relleno mineral de entre el 1 y el 80 % de los sólidos.

29. El proceso de fabricación del papel de seda de la reivindicación 26, caracterizado porque dicha suspensión presenta una viscosidad de entre 1 y 3000, preferiblemente de entre 1 y 1000 mPas y más preferiblemente de entre 1 y 500 mPas.

30. El proceso de fabricación del papel de seda de una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incluye al menos un paso de deshidratación de una suspensión de cargas de la composición de fabricación de la fibra para fabricar el papel de seda, añadida a la máquina para fabricar papel de seda a través de una caja de entrada, en una superficie agujereada.

31. El proceso de fabricación del papel de seda de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el carbonato cálcico natural tratado en superficie se añade y mezcla con la suspensión de cargas de las fibras para fabricar papel de seda para formar una composición de fabricación previa a la introducción en la máquina de fabricación del papel de seda y, en particular, antes de la deshidratación.

32. El proceso de fabricación del papel de seda de conformidad con las reivindicaciones 30 o 31, caracterizado porque se añaden múltiples capas superpuestas de composición de fabricación a la superficie agujereada para formar una banda de papel de seda en capas.

33. El proceso de fabricación del papel de seda de una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque a la deshidratación de una superficie agujereada le sigue la deshidratación de una sección prensada mediante una compactación mecánica de la banda de papel de seda o mediante un secador con circulación de aire caliente a través del papel de seda.

34. El proceso de fabricación del papel de seda de una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la banda de papel de seda se seca para formar un papel de seda.

35. El proceso de fabricación del papel de seda de la reivindicación 34, caracterizado porque la banda de papel de seda se seca al exponerla a la superficie de un secador Yankee.

36. El proceso de fabricación del papel de seda de una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el papel de seda está crespado.

37. El proceso de fabricación del papel de seda de una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se añaden productos químicos funcionales durante el proceso de fabricación del papel de seda o al papel de seda ya formado.

38. El proceso de fabricación del papel de seda de una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el proceso de fabricación del papel de seda incluye pasos de calandrado y/o revestimiento y/o estampado y/o impregnado con un líquido del papel de seda para formar el producto de papel de seda.

39. Un producto de papel de seda, caracterizado porque se obtiene a través del proceso de fabricación del papel de seda reivindicado anteriormente.

40. Un producto de papel de seda, caracterizado porque incluye un carbonato cálcico natural tratado en superficie obtenido a través de la reacción de un carbonato cálcico natural con un ácido y con dióxido de carbono, en la que el dióxido de carbono se forma in situ a través del tratamiento con ácido y/o se aporta desde una fuente externa.

41. Un producto de papel de seda de conformidad con las reivindicaciones 39 o 40, caracterizado porque contiene entre el 2 y el 20 % en peso, preferiblemente entre el 3 y el 15 % en peso, del carbonato cálcico natural tratado en superficie, en relación con el peso total del producto de papel de seda.

42. Un producto de papel de seda de conformidad con una las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el contenido total de relleno mineral del papel es preferiblemente entre el 1 y el 50 % en peso, más preferiblemente entre el 1 y el 25 % en peso y, lo más preferiblemente, entre el 1 y el 15 % en peso, en relación con el peso del producto de papel de seda.

43. Un producto de papel de seda de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gramaje por capa de papel de seda es de entre 5 y 50 g/m2.

44. Un producto de papel de seda de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incluye entre 1 y 3 capas de papel de seda.

45. Un producto de papel de seda de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque presenta una suavidad inferior a 6, 0 TSA, preferiblemente inferior a 5, 5 TSA y más preferiblemente inferior a 3, 5 TSA.

46. Un producto de papel de seda de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque presenta una suavidad que es al menos 2 desviaciones típicas inferior que el valor TSA de un producto de papel de seda equivalente en el que el carbonato cálcico natural tratado en superficie es sustituido por un carbonato cálcico estándar que presenta un diámetro medio por peso dentro del 10 % del diámetro medio por peso del carbonato cálcico natural tratado en superficie y cuyo gramaje del producto de papel de seda, incluido el carbonato cálcico estándar, está dentro del 5 % del gramaje del producto de papel de seda incluido el carbonato cálcico natural tratado en superficie.

47. Un producto de papel de seda de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque presenta una suavidad que es al menos 2 desviaciones típicas inferior que el valor TSA de un producto de papel de seda equivalente que no contiene ningún relleno y en el que el gramaje del producto de papel de seda sin relleno está dentro del 5 % del gramaje del producto de papel de seda incluido el carbonato cálcico natural tratado en superficie.

48. Un producto de papel de seda de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque es un pañuelo, papel higiénico, papel decorativo y/o para envolver regalos, toallas de papel de seda de uso doméstico y/o industrial, servilletas de papel de seda y paños de papel de seda.