Polímeros de peine metacrílicos que tienen una función hidroxi polialquilen glicol, uso de los mismos como un agente de fluidificación por cizallamiento en dispersiones de revestimiento y dispersiones que contienen a los mismos.

Polímero de peine caracterizado por que consiste en, expresado como porcentajes molares de cada uno de sus constituyentes:

a) de un 60 % a un 90 % de ácido acrílico y/o metacrílico, y preferentemente ácido acrílico y ácido metacrílico,

b) de un 10 % a un 40 % de un monómero con la fórmula:

R - (EO)m - (PO)n - R'

en la que:

- m y n son números enteros distintos de cero menores o iguales que 150,

- EO y PO designan respectivamente óxido de etileno y óxido de propileno,

- R designa la función metacrilato,

- R' designa un grupo hidroxi.

Polïmeros de peine metacrïlicos que tienen una funciïn hidroxi polialquilen glicol, uso de los mismos comoun agente de fluidificaciïn por cizallamiento en dispersiones de revestimiento y dispersiones que contienen a los mismos La presente invenciïn se refiere al campo del papel y, mïs particularmente, se centra en determinados aditivos conocidos con la expresiïn "modificadores de la reologïa". Estos se usan en la formulaciïn de dispersiones de revestimiento que son formulaciones acuosas diseïadas para su aplicaciïn a la superficie de la hoja de papel.

Se basa en una tecnologïa que ahora se incluye en el estado de la tïcnica: la de polïmeros de peine que presentan un esqueleto (met) acrïlico con cadenas laterales del tipo hidroxi o alcoxi polialquilen glicol, y que entran en la composiciïn de dispersiones para revestimiento de papel. Ofrece una mejora en base a la elecciïn en particular de un grupo hidroxi en el extremo de la cadena lateral.

En comparaciïn con sus predecesores de la tïcnica anterior, los polïmeros de peine de la presente invenciïn conducen a un mantenimiento de la retenciïn de agua y la viscosidad con bajo gradiente de cizallamiento, pero reducen de forma muy significativa la viscosidad bajo alta tensiïn. Esta ïltima propiedad, que pone de manifiesto los polïmeros de la invenciïn como agentes de fluidificaciïn por cizallamiento, es particularmente interesante para la compensaciïn del fenïmeno de aumento de la presiïn de la cuchilla. Esto permite un revestimiento de depïsito elevado de extracto seco y/o alta velocidad que corresponde con las necesidades actuales del fabricante de papel.

En la fabricaciïn de la hoja de papel por revestimiento, se deposita sobre la superficie del papel base una composiciïn acuosa denominada "dispersiïn de revestimiento", cuya funciïn es la de transmitir a dicha lïmina un nïmero de propiedades tales como opacidad, brillo, blancura o de nuevo, capacidad de impresiïn mediante procesos de grabado o de impresiïn con dispositivos de desvïo.

Estas dispersiones de revestimiento consisten en agua, una o mïs cargas minerales, tales como carbonato cïlcico natural o sintïtico, caolïn, talco, o de nuevo, ïxido de titanio, uno o mïs aglutinantes de un origen natural (tales como los hidratos de carbono tales como almidïn, caseïna, carboximetilcelulosa -CMC) , o de un origen sintïtico (tales como lïtex de estireno-butadieno, estireno-acrïlico, copolïmeros de vinilo) , asï como diversos aditivos (dispersantes, agentes de retenciïn de agua, abrillantadores ïpticos, etc.) .

Entre estos aditivos, existe una categorïa especial que permite la optimizaciïn de las caracterïsticas reolïgicas de la dispersiïn en relaciïn con los parïmetros del proceso de revestimiento y las propiedades buscadas para la dispersiïn mencionada: la de los modificadores de la reologïa. Tal como se indica por su nombre, estos productos tienen la funciïn de controlar la reologïa de la dispersiïn, es decir, de ajustar su viscosidad como una funciïn de la tensiïn que se aplica a la misma.

A este respecto, en primer lugar es importante tener una dispersiïn que se pueda bombear y filtrar fïcilmente en los circuitos de alimentaciïn del proceso de revestimiento, que no tenga tendencia a la formaciïn de espuma o salpicaduras de revestimiento asï como una sedimentaciïn demasiado rïpida. Este requisito se corresponde con un aumento de la viscosidad con gradiente de cizallamiento bajo, o una viscosidad de Brookfield™ medida a 100 RPM y a 25 ïC con el dispositivo del mismo nombre, sin el cual la dispersiïn es demasiado lïquida.

Otra caracterïstica reolïgica importante es la viscosidad bajo un gradiente de cizallamiento elevado, tal como se expresa con una viscosidad ACAV a 25 ïC, medida en un viscosïmetro capilar en el que la dispersiïn se puede someter a gradientes de cizallamiento elevado (de 105 a3 x 106 s-1) del mismo orden de magnitud que los observados durante el proceso de revestimiento en la aplicaciïn de la cuchilla de revestimiento que retira por raspado el exceso de dispersiïn depositada. La viscosidad con gradiente de cizallamiento elevado es un factor determinante de la presiïn a aplicar en la cuchilla. Cuanto mayor sea la viscosidad con gradiente de cizallamiento elevado, mayor debe ser la presiïn de la cuchilla para controlar el peso de la capa depositada.

Sin embargo, el aumento del extracto seco de las dispersiones de revestimiento y el aumento de las velocidades de revestimiento son las tendencias que se han observado en los ïltimos aïos, debido a que tienen ventajas econïmicas y/o de calidad. De hecho, un aumento en el extracto seco de la dispersiïn de revestimiento permite una reducciïn de los costes: por lo tanto, la cantidad de energïa necesaria para el secado de la dispersiïn se reduce. Esto tambiïn permite una mejora de la calidad del papel: la penetraciïn de la dispersiïn en el papel base se reduce, lo que es favorable para el desarrollo del brillo. Pero este aumento en el extracto seco conduce a un aumento de la viscosidad bajo cizallamiento y, como consecuencia, a un aumento de las presiones requeridas en la cuchilla.

Las velocidades de revestimiento mïs elevadas generan un aumento de la fuerza hidrïulica sobre la cuchilla y por lo tanto en la presiïn a ejercer. Por lo tanto, los aumentos en la presiïn de la cuchilla pueden alcanzar niveles inaceptables y unos que normalmente van acompaïados de excesos de flujo de dispersiïn conocidos con los tïrminos "espumas" o "perlas".

Por lo tanto, es ïtil para el experto en la materia tener un modificador de la reologïa para obtener la viscosidad con gradiente de cizallamiento bajo y para reducir la viscosidad con gradiente elevado para explotar los beneficios de un aumento en la velocidad o de un aumento del extracto seco en las dispersiones de revestimiento sin superar los lïmites de su proceso y evitar la formaciïn de excesos de flujo. Este problema se informa en el documento WO 84 /

04491. Este problema doble de aumentar la Viscosidad de Brookfield™ y de reducir la viscosidad ACAV se pueden resumir como una bïsqueda de un denominado agente de "fluidificaciïn por cizallamiento".

En paralelo con estos aspectos reolïgicos aparece otra propiedad fundamental de la dispersiïn de revestimiento: su retenciïn de agua: Despuïs del depïsito sobre el papel base, la dispersiïn tiene una tendencia natural a transferir parte o todas las sustancias solubles en agua que contiene en el papel base. Por lo tanto, se hace un intento para reducir tanto como sea posible la migraciïn de agua y de sustancias solubles en agua para evitar una evoluciïn de la reologïa de la dispersiïn de revestimiento sin usar que se recicla en el proceso de revestimiento. Esto se denomina fenïmeno de retenciïn de agua, que se busca mejorar, es decir, aumentar.

Durante dïcadas se ha conocido una categorïa especial de modificadores de la reologïa, una que permite un aumento de la viscosidad de Brookfield™ de las dispersiones de revestimiento a la vez que mejora su retenciïn de agua. Estas son polïmeros de peine con un esqueleto (met) acrïlico con cadenas laterales de alcoxi polialquilen glicol con la siguiente fïrmula general:

R – (AO) m – (BO) n –R’

en la que:

-m y n son nïmeros enteros que son menores o iguales que 150, con al menos uno siendo distinto de cero.

- A y B designan grupos alquilos que difieren entre sï y que tienen de 2 a 4 ïtomos de carbono, el grupo AO designa preferentemente ïxido de etileno y el grupo BO designa preferentemente ïxido de propileno. -R designa una funciïn insaturada polimerizable, -R' designa un grupo hidroxi o alquilo con 1 a 5 ïtomos de carbono.

Estas estructuras se describen ampliamente en el documento WO 01/96007 A1, el documento WO 04 / 044022 A1, el documento WO 04 / 041883 A1, el documento WO 07 / 069037 A1 y el documento WO 08 / 149226 A1. Estos polïmeros se pueden introducir en la dispersiïn de revestimiento a travïs de la suspensiïn de sustancias minerales en las que mejoran la reologïa (documento WO 01/96007 A1) . Ademïs de su capacidad para aumentar la viscosidad de Brookfield™ de la dispersiïn, ayudan a mejorar la azuraciïn ïptica (documento WO 04 / 044022 A1) y el brillo (documento WO 04 / 041883 A1) de la misma. Tambiïn se sabe que aumentan la retenciïn de agua de la dispersiïn (documento WO 07 / 069037 A1) . Sin embargo, tambiïn se sabe que aumentan muy significativamente la viscosidad con gradiente de alto cizallamiento (documento WO 08 / 149226 A1) que no es compatible con un revestimiento de extracto seco a alta velocidad y/o elevado.

Ademïs, estos polïmeros aparecen como estructuras complejas,... [Seguir leyendo]

1. Polïmero de peine caracterizado por que consiste en, expresado como porcentajes molares de cada uno de sus constituyentes:

a) de un 60 % a un 90 % de ïcido acrïlico y/o metacrïlico, y preferentemente ïcido acrïlico y ïcido metacrïlico, b) de un 10 % a un 40 % de un monïmero con la fïrmula:

R – (EO) m – (PO) n –R’ 10 en la que:

- m y n son nïmeros enteros distintos de cero menores o iguales que 150, -EO y PO designan respectivamente ïxido de etileno y ïxido de propileno, -R designa la funciïn metacrilato,

- R’ designa un grupo hidroxi.

2. Polïmero de acuerdo con la reivindicaciïn 1, caracterizado por que presenta una masa molar media en peso entre 1.000.000 y 6.000.000 g/mol, tal como se determina por GPC.

3. Soluciïn acuosa, caracterizada por que contiene agua y el polïmero de peine de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2.

4. Soluciïn de acuerdo con la reivindicaciïn 3, caracterizada por que presenta un extracto seco entre un 10 % y un 45 % en peso seco del polïmero de peine mencionado en relaciïn con su peso total. 25

5. Soluciïn de acuerdo con la reivindicaciïn 4, caracterizada por que contiene otro aditivo reolïgico que es preferentemente una emulsiïn del tipo ASE (emulsiïn hinchable en bases) constituida por ïcido (met) acrïlico y un ïster de este ïcido (met) acrïlico elegido entre acrilato de etilo y/o butilo, o una emulsiïn del tipo HASE (emulsiïn soluble en bases modificada de forma hidrofïbica) .

6. Uso, en una dispersiïn de revestimiento de papel como un agente de fluidificaciïn por cizallamiento de la dispersiïn mencionada, del polïmero de peine de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2.

7. Dispersiïn de revestimiento que contiene el polïmero de peine de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2. 35

8. Dispersiïn de acuerdo con la reivindicaciïn 7, caracterizada por que contiene:

(a) de 3 partes a 20 partes, preferentemente de 5 partes a 15 partes en peso seco de aglutinante por 100 partes en peso seco de sustancias minerales.

(b) de 0, 1 partes a 2 partes, preferentemente de 0, 1 partes a 1, 5 partes en peso seco de polïmero de peine por 100 partes en peso seco de sustancias minerales.

(c) agua en una cantidad en peso entre un 20 % y un 80 %, en relaciïn al peso total de la dispersiïn de revestimiento.

9. Dispersiïn de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 o 8, caracterizada por que contiene otros aditivos elegidos entre biocidas, agentes antiespumantes, abrillantadores ïpticos y medios para abrillantador ïptico.

10. Dispersiïn de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizada por que la sustancia mineral se selecciona entre carbonato cïlcico natural o sintïtico, caolïn, talco y mezclas de estas sustancias. 50

11. Dispersiïn de acuerdo con las reivindicaciones 7 a 10, caracterizada por que el aglutinante se elige entre los aglutinantes solubles en agua y en particular almidïn, o entre los aglutinantes de polïmero de lïtex sintïtico tales como estireno-acrïlico y estireno-butadieno o sus mezclas, o mezclas de estos aglutinantes.

12. Dispersiïn de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizada por que contiene de un 20 % a un 35 % en peso de agua.

13. Proceso de revestimiento para una hoja de papel, mediante aplicaciïn de la dispersiïn a la superficie de la hoja mencionada de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 12.