Aditivo de baño de estucado de papel que comprende monómero de ácido, monómero asociativo y monómero no iónico.

Aditivo de baño de estucado de papel formado mediante polimerización por radicales libres de

a) al menos un monómero de ácido seleccionado de ácidos carboxílicos C3 a C8 etilénicamente insaturados;

b) al menos un monómero asociativo de fórmula general

H2C≥CR1-COO-(OE)n-(OP)m-R2

en la que R1 es hidrógeno o metilo, n es al menos dos, m es desde cero hasta 50, OE es un grupo óxido de etileno, OP es un grupo óxido de propileno y R2 es un grupo alquilo C8-C30 o un grupo alcarilo C8-C30,

c) monómeros copolimerizables no iónicos distintos de a) y b);

en el que dicho aditivo tiene un peso molecular promedio en peso inferior a 200.000 y preferiblemente no superior a 150.000,

en el que se usa terc-dodecilmercaptano como agente de transferencia de cadena.

Aditivo de baño de estucado de papel que comprende monómero de ácido, monómero asociativo y monómero no iónico.

La presente invención se refiere a un aditivo de baño de estucado de papel que puede obtenerse mediante polimerización por radicales libres, a su preparación y a su uso en composiciones de estucado de papel. El aditivo se forma a partir de (a) determinados monómeros de ácido, (b) determinados monómeros asociativos y (c) monómeros copolimerizables no iónicos distintos de (a) y (b) , y tiene un peso molecular promedio en peso relativamente bajo debido al uso de terc-dodecilmercaptano como agente de transferencia de cadena.

Frecuentemente, tratan de mejorarse la imprimibilidad y el aspecto visual de papel y cartón mediante estucado superficial del papel y cartón, respectivamente, con composiciones de estucado de papel. Las composiciones de estucado de papel, además de agua, comprenden generalmente pigmentos, aglutinantes y agentes auxiliares para establecer las propiedades reológicas requeridas, espesantes por ejemplo. Las composiciones de estucado de papel dotan al papel sin estucar de las propiedades mecánicas y ópticas deseadas. El aglutinante está ahí para fijar los pigmentos al papel y garantizar la coherencia en el estucado obtenido. Los papeles estucados con composiciones de estucado de papel podrán imprimirse en particular de forma eficaz. Las composiciones de estucado de papel pueden aplicarse a una banda de papel en movimiento mediante rodillos adecuados, en cuyo caso puede retirarse mediante rascado la composición de estucado en exceso y recircularse a un recipiente de depósito de material para la composición de estucado. La reología de la composición acuosa de estucado de papel debe ser correcta si el procesamiento ha de ser sencillo y avanzar sin problemas. La viscosidad debe ser muy alta en la aplicación, que es una etapa de bajo cizallamiento, y muy baja en la operación de alto cizallamiento de retirada mediante rascado. Además, en el difícil entorno de procedimiento de aplicación continua con recirculación de material retirado mediante rascado, la reología debe permanecer constante durante tanto tiempo como sea posible. El efecto de absorción del papel retira agua de manera continua de la composición de estucado y esto puede conducir a aumentos no deseados de la viscosidad. Por tanto, se desea que las composiciones de estucado presenten una retención de agua muy buena. Debido a las altas presiones que ejercen los costes, los productores de papel intentan hacer funcionar sus plantas tan rápido como sea posible para lograr una alta producción por unidad de tiempo. Al mismo tiempo, un alto contenido en sólidos es ventajoso para los costes globales, puesto que ha de secarse menos cantidad de agua. Ambas medidas imponen requisitos más estrictos sobre el perfil de rendimiento de un baño de estucado, particularmente con respecto a la reología.

Los baños de estucado que tienen un alto contenido en sólidos tienen inherentemente una alta viscosidad. Para ajustarlos a la viscosidad objetivo deseada con un espesante polimérico sólo es necesario añadir cantidades muy bajas del mismo. Como resultado, existe una cantidad demasiado pequeña de polímero en el baño de estucado que puede unir agua. Como resultado, el baño de estucado se drena de agua con la aplicación a papel tan rápidamente que se forma una torta de filtración firme sobre la superficie, se desarrolla una presión bajo la cuchilla y conduce a un estucado en tiras. Los baños de estucado que tienen un alto contenido en sólidos requieren por tanto un aditivo que se espese sólo de forma mínima, si lo hace, pero que se une enormemente a agua en el baño de estucado para que pueda retardarse una absorción excesivamente rápida en el papel. La retención de agua puede verse afectada adversamente por la interacción con los demás constituyentes de una composición de papel. Se hace referencia en este caso a factores complejos, cuyos efectos son difíciles de prever. El uso de espesantes asociativos para establecer las propiedades reológicas de composiciones de estucado de papel se conoce a partir de los documentos WO 2004/076743, WO 2011/095444 y las referencias citadas en esos documentos. El efecto de espesamiento de los espesantes descritos en esos documentos es excesivo para los fines mencionados anteriormente.

El problema abordado por la presente invención era el de proporcionar aditivos para usos en composiciones de estucado de papel que tuvieran buenas propiedades de rendimiento reológico, un aumento muy bajo de la viscosidad y una retención de agua muy buena.

La presente invención proporciona un aditivo de baño de estucado de papel formado mediante polimerización por radicales libres de a) al menos un monómero de ácido seleccionado de ácidos carboxílicos C3 a C8 etilénicamente insaturados;

b) al menos un monómero asociativo de fórmula general H2C=CR1-COO- (OE) n- (OP) m-R2

en la que R1 es hidrógeno o metilo, n es al menos dos, m es desde cero hasta 50, OE es un grupo óxido de etileno, OP es un grupo óxido de propileno y R2 es un grupo alquilo C8-C30 o un grupo alcarilo C8-C30, c) monómeros copolimerizables no iónicos distintos de a) y b) ;

en el que dicho aditivo tiene un peso molecular promedio en peso inferior a 200.000 y preferiblemente no superior a 150.000, en el que se usa terc-dodecilmercaptano como agente de transferencia de cadena.

Los monómeros asociativos son monómeros útiles para preparar polímeros hidrófilos, solubles en agua o hinchables en agua que tienen grupos laterales o terminales hidrófobos. Los grupos laterales o terminales hidrófobos son insolubles en agua. La estructura de tales polímeros es similar a la de sustancias tensioactivas. La interacción entre grupos laterales o terminales hidrófobos da como resultado una alta viscosidad a bajo cizallamiento.

La cantidad de monómeros de ácido a) es preferiblemente de al menos el 25% en peso, por ejemplo desde el 25 hasta el 55 o desde el 30 hasta el 55% en peso o desde el 35 hasta el 50% en peso, más preferiblemente en el caso de ácido metacrílico de al menos el 40% en peso, por ejemplo del 40 al 55% en peso, basado en el total de todos los monómeros. Los monómeros de ácido son ácidos carboxílicos C3 a C8 etilénicamente insaturados, especialmente polimerizables por radicales libres, ácidos carboxílicos C3 a C8 etilénicamente alfa, beta-insaturados. Monómeros de ácido preferidos tienen la fórmula general RCH=CRCOOH

en la que R es H, CH3 o COOX, y R es H, alquilo C1-C4 o CH2COOX cuando R es H, o es H cuando R es CH3, o es H o CH2COOX cuando R es COOX, en la que X es H o alquilo C1-C4.

Los monómeros de ácido incluyen, por ejemplo, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacónico, ácido fumárico, ácido crotónico, ácido actonítico y ácido maleico y también en el caso de ácidos policarboxílicos, sus monoésteres o ésteres parciales correspondientes. Pueden usarse los monómeros de ácido individualmente o en mezclas. Se prefieren particularmente acido acrílico, ácido metacrílico y su mezcla.

La cantidad de monómeros asociativos b) es preferiblemente de desde el 0, 1 hasta el 10% en peso y más preferiblemente no superior al 5% en peso o no superior al 2% en peso, por ejemplo de desde el 0, 1 hasta el 5% en peso, desde el 0, 2 hasta el 5% en peso, desde el 0, 5 hasta el 5% en peso o desde el 0, 2 hasta el 2%, basado en el total de todos los monómeros. Los monómeros asociativos son productos químicos tensioactivos polimerizables por radicales libres que tienen grupos tanto hidrófilos como hidrófobos. Los grupos hidrófobos incluyen, por ejemplo, grupos alquilo C8-C30 o grupos alcarilo C8-C30. Los grupos hidrófilos incluyen, por ejemplo, grupos poli (óxido de etileno) que tienen dos o más unidades de óxido de etileno. Los monómeros asociativos tienen la fórmula general H2C=CR1-COO- (OE) n- (OP) m-R2

en la que R1 es hidrógeno o metilo, n es al menos dos, preferiblemente desde 6 hasta 100 o desde 10 hasta 40, m es desde cero hasta 50 y preferiblemente desde cero hasta 20, OE es un grupo óxido de etileno (-CH2-CH2-O-) , OP es un grupo óxido de propileno (-CH2-CH (CH3) -O-) y R2 es un grupo alquilo C8-C30 o un grupo alcarilo C8-C30, en la que n es preferiblemente no inferior a m y n+m es preferiblemente desde 6 hasta 100 o desde 10 hasta 40.

Monómeros asociativos b) son, por ejemplo, los de las fórmulas (III) a (VI) del documento EP 0011806. Son adecuados, por ejemplo, ésteres de (met) acrilato de alquilfenoxipoli (etilenoxi) etilo tensioactivos de fórmula Ar-O- (OE) n-CO-CR=CH2

en la que Ar es fenilo sustituido con alquilo C8-C16, R es H o CH3, OE es un grupo óxido de etileno -C2H4O-y n es desde 6 hasta 100... [Seguir leyendo]

1. Aditivo de baño de estucado de papel formado mediante polimerización por radicales libres de a) al menos un monómero de ácido seleccionado de ácidos carboxílicos C3 a C8 etilénicamente insaturados; b) al menos un monómero asociativo de fórmula general H2C=CR1-COO- (OE) n- (OP) m-R2

en la que R1 es hidrógeno o metilo, n es al menos dos, m es desde cero hasta 50, OE es un grupo óxido de etileno, OP es un grupo óxido de propileno y R2 es un grupo alquilo C8-C30 o un grupo alcarilo C8-C30, c) monómeros copolimerizables no iónicos distintos de a) y b) ; en el que dicho aditivo tiene un peso molecular promedio en peso inferior a 200.000 y preferiblemente no superior a 150.000, en el que se usa terc-dodecilmercaptano como agente de transferencia de cadena.

2. Aditivo según la reivindicación anterior, en el que la cantidad de monómero de ácido a) es de al menos el 25% en peso y preferiblemente del 30 al 55% en peso basado en el total de todos los monómeros.

3. Aditivo según cualquier reivindicación anterior, en el que la cantidad de monómero asociativo b) es de desde el 0, 1 hasta el 10% en peso y preferiblemente desde el 0, 5 hasta el 5% en peso basado en el total de todos los monómeros.

4. Aditivo según cualquier reivindicación anterior, en el que la cantidad de monómeros copolimerizables c) es de desde el 20 hasta el 70% en peso y preferiblemente desde el 25 hasta el 65% en peso basado en el total de todos los monómeros.

5. Aditivo según cualquier reivindicación anterior, en el que el al menos un monómero de ácido se selecciona de ácido acrílico, ácido metacrílico y su mezcla.

6. Aditivo según cualquier reivindicación anterior, en el que el al menos un monómero asociativo se selecciona de los de fórmula general

H2C=CR1-COO- (OE) n-R2

en la que R1 es hidrógeno o metilo, n es desde 10 hasta 40 y R2 es un grupo alquilo C10 a C30.

7. Aditivo según cualquier reivindicación anterior, en el que dicho monómeros copolimerizables no iónicos c) se seleccionan de los de fórmula general CH2=CYZ

en la que Y es H, CH3 o cloro; Z es COOR, CONH2, CONHR, CONR2, C6H4R, CN, Cl, -OCOR" o CH=CH2; R es alquilo C1-C8 o hidroxialquilo C2-C8; R es H, Cl, Br o C1-C4; y R" es alquilo C1-C8.

8. Aditivo según la reivindicación anterior, en el que se hizo reaccionar el producto de reacción después de la polimerización con iniciadores que forman radicales libres no iónicos, en el que dichos iniciadores forman preferiblemente radicales libres hidroxilo o radicales libres alcoxilo.

9. Aditivo según cualquier reivindicación anterior, en el que la temperatura a la que se hizo reaccionar el producto de reacción con iniciadores que forman radicales libres no iónicos después de la polimerización es de al menos 60ºC.

10. Aditivo según cualquier reivindicación anterior, en el que se usa el agente de transferencia de cadena tercdodecilmercaptano en una cantidad de 0, 15 a 2 partes en peso por 100 partes en peso de monómeros.

11. Aditivo según cualquier reivindicación anterior, formado mediante polimerización por radicales libres de a) el 25 al 55% en peso de al menos un monómero de ácido seleccionado de ácido acrílico, ácido metacrílico y su

mezcla; b) el 0, 1 al 5% en peso de al menos un monómero asociativo de fórmula general H2C=CR1-COO- (OE) n-R2

en la que R1 es hidrógeno o metilo, n es desde 10 hasta 40 y R2 es un grupo alquilo C10 a C30, c) el 20 al 70% en peso de monómeros copolimerizables no iónicos distintos de a) y b) y seleccionados de los de fórmula general CH2=CYZ

en la que Y es H, CH3 o cloro; Z es COOR, CONH2, CONHR, CONR2, C6H4R, CN, Cl, -OCOR" o CH=CH2;

R es alquilo C1-C8 o hidroxialquilo C2-C8; R es H, Cl, Br o C1-C4; y R" es alquilo C1-C8, en el que se usa terc-dodecilmercaptano como agente de transferencia de cadena en una cantidad de 0, 15 a 2 partes en peso por 100 partes en peso de monómeros.

12. Procedimiento para preparar un aditivo de baño de estucado de papel según cualquier reivindicación anterior, procedimiento que comprende una mezcla de monómeros de a) al menos un monómero de ácido seleccionado de ácidos carboxílicos C3 a C8 etilénicamente insaturados; b) al menos un monómero asociativo de fórmula general H2C=CR1-COO- (OE) n- (OP) m-R2

en la que R1 es hidrógeno o metilo, n es al menos dos, m es desde cero hasta 50, OE es un grupo óxido de etileno, OP es un grupo óxido de propileno y R2 es un grupo alquilo C8-C30 o un grupo alcarilo C8-C30, y c) monómeros copolimerizables no iónicos distintos de a) y b) ; polimerizándose por radicales libres y usándose tercdodecilmercaptano como agente de transferencia de cadena en una cantidad tal que el aditivo tenga un peso molecular promedio en peso inferior a 200.000 y preferiblemente no superior a 150.000.

13. Composición de estucado de papel que comprende al menos un aditivo de baño de estucado de papel según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, pigmentos inorgánicos, al menos un aglutinante y agua.

14. Composición de estucado de papel según la reivindicación anterior, en la que el contenido en sólidos es mayor del 65% y preferiblemente mayor del 68% y el pH es mayor de 7.

15. Composición de estucado de papel según cualquier reivindicación anterior, que comprende

(i) de 0, 05 a 2 partes en peso, basado en 100 partes en peso de pigmentos, de al menos un aditivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11,

(ii) del 80 al 95% en peso, basado en el contenido en sólidos totales, de pigmentos seleccionados de sulfato de calcio, aluminato-sulfato de calcio, sulfato de bario, carbonato de magnesio, carbonato de calcio, sílices, alúminas, aluminio hidratado, silicatos, dióxido de titanio, óxido de zinc, caolín, tierra arcillosa, talco y dióxido de silicio,

(iii) de 1 a 25 partes en peso de al menos un aglutinante y opcionalmente al menos un espesante.

16. Papel o cartón estucado con una composición de estucado de papel según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15.