Resinas catiónicas reactivas para usarse como agentes de resistencia secos y húmedos en sistemas de fabricación de papel que contienen iones sulfito.

Un proceso para la fabricación de papel con resistencia mejorada,

que comprende los pasos de:

a. formar una suspensión acuosa de fibras celulósicas en donde la suspensión acuosa contiene un nivel de sulfito en exceso de 20 ppm,

b. agregar una cantidad efectiva de una resina catiónica a la suspensión acuosa de fibras celulósicas,

c. formar las fibras celulósicas en una hoja, y

d. secar la hoja para producir un papel,

en donde la mejora a la resistencia se proporciona por la resina catiónica de la etapa (b) y en donde la resina catiónica de la etapa b) comprende un único componente de copolímero producido a partir de acrilamida, cloruro de dialildimetilamonio y glioxal, en donde el cloruro de dialildimetilamonio comprende más del 25% en mol del copolímero antes de la reacción con el dialdehído.

Resinas catiónicas reactivas para usarse como agentes de resistencia secos y húmedos en sistemas de fabricación de papel que contienen iones sulfito

Campo de la invención

La presente invención se refiere a copolímeros glioxalados de acrilamida que contienen cantidades significativas de comonómeros catiónicos, y su uso en operaciones de fabricación de papel. Estas resines, cuando se agregan como químicos para papel de acabado en húmedo, proporcionan resistencia en húmedo y seco en los sistemas de fabricación de papel que contienen iones sulfito. También, se ha encontrado que las resinas proporcionar beneficios de drenado en el papel de revestimiento reciclado.

Antecedentes de la invención

Ciertos sistemas de fabricación de papel contienen pulpas de papel blanqueadas o abrillantadas usando ditionita de sodio, también conocida como hidrosulfito de sodio. Las pulpas o las fibras mecánicas blanqueadas o abrillantadas resultantes se usan comúnmente en el segmento del mercado de papel para periódicos y grado de publicaciones, así como en otros segmentos del mercado de papel. Estas pulpas o fibras mecánicas contienen niveles significativos de residuos en el extremo húmedo de la fabricación del papel lo cual representa un reto para el proceso de fabricación del papel. Otras fuentes de sulfito incluyen los sistemas de aguas blancas compartidas y la adición deliberada de sulfito para eliminar las trazas de cloro. Un problema asociado con los niveles elevados de sulfito es que las resinas de resistencia sintéticas basadas en poli(acrilamida) glioxalada tienen efectividad limitada debido a que la acción de los Iones sulfito sobre la resina reduce o elimina su efectividad.

En la práctica comercial, las resinas de poli(acrilato) glicolatado se preparan haciendo reaccionar glioxal con un copolímero de acrilamida y una pequeña cantidad de comonómero catiónico, típicamente cloruro de dialilmetilamonio (DADMAC), para obtener resinas catiónicas suaves. Tales resinas se describen en las Patentes Norteamericanas 3,556,933, 4,65,72 y 5,723,22, las descripciones de las cuales se incorporan aquí como referencia.

Es bien sabido que las resinas glioxaladas pierden su efectividad para impartir resistencia al papel en ambientes que contienen sulfito. Los iones sulfito son reactivos hacia las funcionalidades gem-hidroxilo presentes en estas resinas.

Este problema se reconoce en la técnica de fabricación de papel, y se estableció claramente por C.E. Farley en una Monografía sobre las Resinas de Resistencia en Húmedo y su Aplicación (editor, L.L. Chan, 1994, ISBN -89852- 6-6, Capítulo 3 "Glioxalated polyacrylamida Resin"). Se cree que la siguiente cita representa la opinión aceptada generalmente sobre el efecto del sulfito sobre las resinas de poliacrilamida glioxaladas:

"La resina reacciona con los iones sulfito y bisulfito presentes en el extremo húmedo de la máquina de papel. El aducto de bisulfito aniónico que se forma puede compensar una porción de toda la carga catiónica en la resina, y se pierde eficiencia debido a la retención reducida de la resina en el papel. La presencia de sulfitos en el extremo húmedo de la máquina de papel se debe al traslado del blanqueo (hidroxisulfito) o la adición de anticloro. Cuando se controlan los niveles de sulfito a aproximadamente 2 ppm o menos, no se afecta la eficiencia de la PAM glioxalada". Con el fin de solucionar el problema del efecto perjudicial de los sulfitos sobre las resinas de resistencia, se han agregado oxidantes al extremo húmedo de las maquinas de papel, o se han agregado resinas altamente catiónicas para formar complejos con la poliacrilamida glioxalada ahora aniónica.

Las poli(acrilamidas) glioxaladas y las variantes de las mismas se han descrito en varias otras patentes Norteamericanas.

La US 3,556,932 muestra el uso de resinas de resistencia en húmedo de vinilamida glioxalada iónica, solubles en agua y el papel fabricado con la misma. Específicamente, US 3,556,932 muestra el uso de polímeros de vinilamida catiónica y copolímeros de acrilamida y cloruro de dialildimetilamonio en una relación de 99:1 a 75:25. US 3,556,933 muestra el uso de iones bisulfito para mejorar la estabilidad de almacenamiento de las resinas de 3,556,932, y la regeneración de tales resinas usando formaldehído.

La US 4,63,176 muestra el uso de terpolímeros glioxalados que contienen una unidad no nucleofílica, polar, la cual no hace que la resina se vuelva insoluble en agua; como un agente temporal de resistencia en húmedo. También se incluye un fragmento catiónico en las composiciones mostradas. US 4,65,72 enseña el uso de polímeros de peso molecular bajo como una base de resinas de resistencia en húmedo temporales, específicamente, US 4,65,72 enseña en uso de 1-3 %peso de un comonómero catiónico o una mezcla de comonómeros catiónicos copolimerizables con acrilamida. US 4,954,538 enseña el uso de micropartículas que consisten de acrilamida glioxalada que contiene material polimérico como agentes de resistencia en húmedo y en seco para usarse en la producción de papel. US 5,723,22 muestra composiciones de mezclas de las composiciones de US 3,566,932 y US 4,65,72.

Existe la necesidad en cuanto a resinas para impartir resistencia al papel, las cuales sean relativamente resistentes al nivel de Iones sulflto presentes en el proceso de fabricación del papel.

Breve Descripción de la Invención

La presente Invención se refiere a una resina catlónlca reactiva que comprende un copolímero producido a partir de un comonómero el cual es reactivo con dialdehído, un comonómero catiónico y un dialdehído, en donde el comonómero catiónico se selecciona del grupo que consiste de cloruro de dialildimetilamonio (DADMAC), 2- vlnllplrldlna, 4-vinilpiridina, cloruro de 2-vinil-N-metilpiridinio, cloruro de 2-(acriloiloxietil)-trimetilamonio, acrilato de 2- (dlmet¡lamlno)et¡lo, cloruro de 3-acrilamidopropll-trlmetllamonlo, dlmetllamino propil acrilamida, y cloruro de trimetil(p- vlnilbencll)amon¡o y en donde el comonómero catiónico comprende más de 1%mol del copolímero antes de la reacción con el dialdehído.

Breve Descripción de las Figuras

La FIG. 1 representa la estabilidad de gelificación, cuando se determina por los cambios en la viscosidad a través del tiempo, de una resina catiónica de acuerdo con el Ejemplo 2 relativo a una resina comercial comparativa.

Descripción Detallada de la Invención

Esta invención se refiere a una resina, su síntesis y su uso en aplicaciones se resistencia en húmedo y/o resistencia en seco. Las resinas de la presente invención son de uso particular en sistemas de fabricación de papel donde hay cantidades elevadas de iones sulfito presentes.

La presente invención se refiere a copolímeros de comonómeros reactivos con dialdehído, preferiblemente acrilamida, los cuales contienen una cantidad significativa de comonómeros catlónlcos los cuales han reaccionado con un dialdehído, preferiblemente glioxal, para producir una resina. Estas resinas, en forma de soluciones acuosas, son útiles en los sistemas de fabricación de papel que contienen Iones sulfito.

Como se define aquí, el término "comonómero" Incluye los materiales con pesos moleculares altos tales como los oligómeros, así como materiales monoméricos.

Un comonómero el cual es reactivo con dialdehídos para usarse en la formación de las resinas catiónicas reactivas de la invención puede ser cualquier comonómero el cual sea reactivo con dialdehídos, el cual puede reaccionar a través de polimerización en cadena por radicales con un comonómero para formar un copolímero reactivo con dialdehídos. Preferiblemente, el comonómero el cual es reactivo con dialdehídos se selecciona del grupo que consiste de acrilamida, metacrilamida, N-metil acrilamida, y N-metil metacrilamida. Más preferiblemente, el comonómero el cual es reactivo con dialdehídos es acrilamida o metacrilamida.

Un comonómero catiónico para usarse en la formación de las resinas catiónicas reactivas de la invención puede ser cualquier monómero catiónico el cual puede reaccionar a través de polimerización en cadena por radicales con el comonómero el cual es reactivo con dialdehídos, para formar un copolímero reactivo con dialdehídos. Los monómeros catiónicos incluyen derivados de dialil amino terciarios y cuaternarios, o derivados de amino terciarios y cuaternarios de ácido acrílico o ácido (met)acrílico o acrilamida o (met)acrilamida, vinilpiridenos y vinilpiridenos cuaternarios o derivados de para-estireno que contienen derivados de amino terciarios o cuaternarios.

Los comonómeros catiónicos pueden ser un miembro seleccionado del grupo que consiste de cloruro de dialildimetilamonio... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la fabricación de papel con resistencia mejorada, que comprende los pasos de:

a. formar una suspensión acuosa de fibras celulósicas en donde la suspensión acuosa contiene un nivel de sulfito en exceso de 2 ppm,

b. agregar una cantidad efectiva de una resina catiónica a la suspensión acuosa de fibras celulósicas,

c. formar las fibras celulósicas en una hoja, y

d. secar la hoja para producir un papel,

en donde la mejora a la resistencia se proporciona por la resina catiónica de la etapa (b) y

en donde la resina catiónica de la etapa b) comprende un único componente de copolímero producido a partir de acrilamida, cloruro de dialildimetilamonio y glioxal, en donde el cloruro de dialildimetilamonio comprende más del 25% en mol del copolímero antes de la reacción con el dialdehído.

2. El proceso para la fabricación de papel de conformidad con la reivindicación 1, en donde la suspensión acuosa contiene un nivel de sulfito de aproximadamente 7 ppm.

3. El proceso para la fabricación de papel de conformidad con la reivindicación 2, en donde la suspensión acuosa contiene un nivel de sulfito en un intervalo mayor de aproximadamente 2 ppm a aproximadamente 25 ppm.

4. El proceso para la fabricación de papel de conformidad con la reivindicación 3, en donde la suspensión acuosa contiene un nivel de sulfito en un intervalo mayor de aproximadamente 5 ppm a aproximadamente 2 ppm.

5. El proceso para la fabricación de papel de la reivindicación 1, en donde la resina catiónica reactiva tiene una densidad de carga mayor de 1. meq/g.

6. El proceso para la fabricación de papel de la reivindicación 1, en donde el cloruro de dialildimetilamonio comprende más de 25% en mol del copolímero antes de la reacción con dialdehído.

7. El proceso para la fabricación de papel de la reivindicación 1, en donde el cloruro de dialildimetilamonio comprende más de o igual a 3% en mol del copolímero antes de la reacción con dialdehído.