Uso, en colores de revestimiento de papel, de polímeros (met)acrílicos con forma de peine anfifílicos y no solubles en agua.

Uso, en un color de revestimiento de papel, como un agente de aumento de la viscosidad de BrookfieldTM,

que reduce la viscosidad ACAV, y como agente de retención de agua, de un polímero no soluble en agua formado, expresado en % en peso de cada uno de los monómeros, por:

a) de un 30 % a un 60 % de al menos un monómero de hidroxi- y/o metoxi-polialquilenglicol, con la fórmula R-(EO)m-(PO)n-R', en la que:

- m y n designan números enteros menores o iguales que 150, al menos uno de los cuales no es cero,

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

- R designa el grupo metacrilato o metacriluretano,

- R' designa un grupo hidroxi o metoxi,

b) de un 20 % a un 60 % de al menos un monómero hidrófobo escogido entre estireno y ésteres (met)acrílicos que tienen de 1 a 4 átomos de carbono,

c) de un 0,1 a un 10 % de al menos un monómero, que es ácido acrílico y/o metacrílico,

d) de un 0 a un 5 % de un monómero asociativo, cuya fórmula es R-(EO)m-(PO)n-R', en la que:

- m y n designan números enteros menores o iguales que 150, al menos uno de los cuales no es cero,

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

- R designa el grupo metacrilato o metacriluretano,

- R' designa un grupo alquilo o arilo o alquilarilo que tiene de 8 a 32 átomos de carbono lineales o ramificados,

e) de un 0 a un 5 % en peso de un monómero que tiene dos insaturaciones de etileno, siendo la suma de % de a), b), c), d) y e) igual a un 100 %.

Uso, en colores de revestimiento de papel, de polímeros (met) acrílicos con forma de peine anfifílicos y no solubles en agua La presente invención se refiere al campo del papel y, más particularmente, se refiere a determinados aditivos conocidos por medio de las expresiones "modificadores de reología" y "agentes de retención de agua". Estos aditivos se ven implicados en la formulación de colores para revestimiento de papel, que son formulaciones acuosas destinadas a la aplicación sobre la superficie de la hoja de papel.

Más específicamente, la invención se refiere a la puesta en práctica de determinados aditivos poliméricos que tienen la propiedad de aumentar las viscosidades de los revestimientos a una gradiente de cizalladura bajo y de disminuirlas a un gradiente elevado, al tiempo que mejoran la retención de agua de dichos revestimientos. Este compromiso corresponde a la obtención de un revestimiento:

- que es apto para procesado (aumenta la viscosidad a gradiente bajo) , -se puede usar en aplicaciones de alta velocidad o alto contenido de sólidos (reducir la viscosidad a gradiente elevado, con el fin de compensar el aumento de la presión de la cuchillas) , -cuyo agua y sustancias solubles en agua penetran poco en el interior de la hoja de papel (de esta forma, el cambio reológico en el revestimiento que queda sin usar y se recicla durante el proceso de aplicación es limitado) .

Estos aditivos son polímeros no solubles en agua y ramificados con forma de peine, con un esqueleto (met) acrílico, sobre los cuales se injertan cadenas laterales que contienen al menos un monómero hidrófobo de estireno o de tipo éster (met) acrílico C1-C4 y al menos un monómero de hidroxi-o metoxi-polialquilenglicol. Los contenidos de monómero son tales que dicho polímero es anfifílico, ya que es rico en monómeros hidrófobos y en monómeros de polialquilenglicol.

Dentro del contexto de la fabricación de la hoja de papel a través del revestimiento, se deposita una composición acuosa conocida en forma de revestimiento de papel sobre la superficie del papel de sustrato, siendo su función proporcionar a dicha hoja un cierto número de propiedades, tales como opacidad, brillo, blancura, o aptitud de impresión cuando se usa en métodos de impresión offset o de heliografía.

Estas formulaciones están formadas por agua, una o más cargas minerales, uno o más aglutinantes ya sean solubles en agua o no, así como varios aditivos tales como agentes de dispersión, agentes de retención de agua, abrillantadores ópticos, modificadores de reología, etc.

Dentro de la reología del revestimiento de papel, lo primero y más importante es disponer de un producto que resulte fácil de bombear y filtrar dentro de los sistemas de suministro del método de revestimiento, y que no presente tendencia a formar espumas o salpicaduras, ni que tampoco experimente sedimentación de forma excesivamente rápida. Este requisito corresponde al aumento de la viscosidad de baja cizalladura, o viscosidad de BrookfieldTM medida a 100 revoluciones/minuto y a 25 º C con el dispositivo del mismo nombre, sin la cual el revestimiento de papel es demasiado líquido.

Otra característica reológica principal es la viscosidad a tasa elevada de cizalladura, tal y como viene expresada a través del valor de viscosidad de ACAV a 25 º C, medida en un viscosímetro capilar en el que el revestimiento de papel se puede someter a tasas de cizalladura elevadas (de 105 a 3 x 106 s-1) del mismo orden de magnitud que el observado durante el método de revestimiento cuando se aplican cuchillas de revestimiento que retiran el exceso de revestimiento de papel depositado. La viscosidad a tasa de cizalladura elevada es un factor determinante en el que se aplica la presión de la cuchilla. Cuando mayor es la viscosidad, más elevada tiene que ser la presión de la cuchilla con el fin de controlar el peso de la capa depositada.

El aumento del contenido de sólidos secos de los revestimientos de papel y de las velocidades de revestimiento es una tendencia que se ha observado en los últimos años, ya que genera ventajas de tipo económico y/o cualitativo. No obstante, este aumento del contenido de sólidos secos conduce a un aumento de la viscosidad de cizalladura y, por consiguiente, a un aumento de las presiones de cuchilla necesarias. Las velocidades de revestimiento elevadas, al mismo tiempo, provocan un aumento de la fuerza hidráulica sobre la cuchilla, y por tanto sobre la presión que es preciso ejercer, lo que puede conducir a sobre-flujos del revestimiento de papel, conocidos por los términos "sangrado" o "formación de perlas". Esta cuestión se comenta en el documento WO 84/04491.

Este requisito doble se une a la necesidad de reducir el fenómeno de la migración de agua y especies solubles en agua a través del papel. Se pretende reducir esta migración tanto como resulte posible, con el fin de evitar un cambio reológico en el revestimiento de papel que queda sin usar y se recicla durante el método de aplicación. Esto se denomina fenómeno de "retención de agua", que se pretende mejorar, es decir, aumentar.

En términos de modificadores de reología y agentes de retención de agua, en los últimos años se ha usado una clase particular de polímeros ramificados con forma de peine que tienen un esqueleto (met) acrílico con cadenas laterales de hidroxi-o metoxi-polialquilenglicol que contienen potencialmente un monómero hidrófobo tal como acrilato de etilo o butilo. Estas son disoluciones acuosas de polímeros solubles en agua, en particular tal como los desarrollados por la compañía COATEXTM a través de la gama de productos RheocarbTM en el campo de papel.

Actualmente, varias patentes describen las propiedades de aplicación de estas estructuras en un revestimiento de papel: los documentos WO 01/96007 A1, WO 04/044022 A1, WO 04/041883 A1, WO 07/069037 A1 y WO 08/149226. Estos polímeros se pueden introducir en el revestimiento de papel por medio de la suspensión de materiales minerales cuya reología mejoran (documento WO 01/96007 A1) . Además de su capacidad para aumentar la viscosidad de BrookfieldTM de los revestimientos de papel, hacen posible la mejora de su brillo óptico (documento WO 04/044022 A1) y brillo (documento WO 04/041883 A1) . También son conocidos por aumentar no solo la retención de agua del revestimiento de papel (documento WO 07/069037 A1) , sino también su viscosidad a gradiente de cizalladura elevado (documento WO 08/149226 A1) .

El solicitante resalta que, estos documentos:

- el monómero de acrilato de etilo o estireno hidrófobo es siempre opcional (en particular como viene indicado en los documentos WO 01/96007 A1, WO 04/044022 A1, WO 04/041883 y WO 07/069037 A1) ;

- siempre que esté presente, su concentración en peso es siempre menor de un 20 % del peso total de los monómeros implicados (un 5 % en peso del acrilato de etilo en el ensayo Nº 13 del documento WO 04/044022 y de un 4, 5 % a un 19, 5 % en peso de acrilato de etilo en los ensayos Nº 4 a 7 del documento WO 01/96007 A1) ;

- no se hace mención alguna del posible papel desempeñado por dicho monómero; de manera adicional, no se podría prestar atención al mismo, ya que los 5 productos mencionados anteriormente aparecen de manera anecdótica entre los 225 ensayos de dichos documentos tomados de manera conjunta;

- el polímero que es el objeto de las correspondientes invenciones se describe siempre como soluble en agua;

- los ejemplos del documento WO 08/149226 A1 muestran un aumento de la viscosidad ACAV de los revestimientos de papel, que se asume convierten a los polímeros correspondientes en inapropiados para el revestimiento de papel con un elevado contenido de sólidos y/o velocidad de peso de revestimiento.

No obstante, continuando su investigación hacia el desarrollo de un polímero capaz de aumentar la viscosidad de BrookfieldTM de un revestimiento de papel y reducir su viscosidad ACAV al tiempo que se aumenta su retención de agua, el solicitante ha sido capaz de identificar una clase particular de polímeros (met) acrílicos no solubles en agua y ramificados con forma de peine, que son por un lado ricos en monómeros hidrófobos del tipo éster acrílico C1-C4 o estireno y por otro, ricos en monómeros de hidroxi-o metoxi-polialquilenglicol.

Por medio de la indicación de que los polímeros cuyo uso se describe en la presente invención son no solubles en agua, el solicitante pretende hacer referencia a que dichos polímeros, tal y como son, haciendo referencia a la forma ácida, son no solubles en agua (a diferencia de los polímeros que se ejemplifican en los documentos citados anteriormente, que son solubles en agua en forma ácida) . Por otra parte, una vez neutralizados... [Seguir leyendo]

1. Uso, en un color de revestimiento de papel, como un agente de aumento de la viscosidad de BrookfieldTM, que reduce la viscosidad ACAV, y como agente de retención de agua, de un polímero no soluble en agua formado, expresado en % en peso de cada uno de los monómeros, por:

a) de un 30 % a un 60 % de al menos un monómero de hidroxi-y/o metoxi-polialquilenglicol, con la fórmula R- (EO) m- (PO) n-RÂ, en la que:

- m y n designan números enteros menores o iguales que 150, al menos uno de los cuales no es cero, -EO y PO designan respectivamente óxido de etileno y óxido se propileno, -R designa el grupo metacrilato o metacriluretano, -RÂ designa un grupo hidroxi o metoxi, b) de un 20 % a un 60 % de al menos un monómero hidrófobo escogido entre estireno y ésteres (met) acrílicos que tienen de 1 a 4 átomos de carbono, c) de un 0, 1 a un 10 % de al menos un monómero, que es ácido acrílico y/o metacrílico, d) de un 0 a un 5 % de un monómero asociativo, cuya fórmula es R- (EO) m- (PO) n-RÂ, en la que:

- m y n designan números enteros menores o iguales que 150, al menos uno de los cuales no es cero, -EO y PO designan respectivamente óxido de etileno y óxido de propileno, -R designa el grupo metacrilato o metacriluretano, -RÂ designa un grupo alquilo o arilo o alquilarilo que tiene de 8 a 32 átomos de carbono lineales o ramificados, e) de un 0 a un 5 % en peso de un monómero que tiene dos insaturaciones de etileno, siendo la suma de % de a) , b) , c) , d) y e) igual a un 100 %.

2. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicho polímero exhibe una masa molecular media en peso de entre 1.000.000 y 6.000.000 g/mol, determinada por medio de GPC.

3. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que dicho polímero se obtiene por métodos conocidos de copolimerización por radicales convencional en una disolución, emulsión directa o inversa, suspensión o precipitación, o por medio de métodos de polimerización con mediación de radicales tal como el método conocido de Transferencia de Fragmentación con Adición Reversible (RAFT) , el método conocido como Polimerización por Radicales con Transferencia de Ã?tomos (ATRP) , el método conocido como Polimerización con Mediación de Nitróxido (NMP) o el método conocido como Polimerización de Radicales Libres con Mediación de Cobaloxima.

4. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que dicho polímero se obtiene en forma ácida, y se destila de forma potencial.

5. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que dicho polímero se neutraliza parcial o completamente por medio de uno o más agentes de neutralización, preferentemente escogidos entre hidróxidos de sodio y potasio y sus mezclas.

6. Color de revestimiento de papel que comprende:

1) de 3 partes a 20 partes, más preferentemente de 5 partes a 15 partes en peso seco de aglutinante, por cada 100 partes en peso seco de material mineral, 2) de 0, 1 partes a 2 partes, más preferentemente de 0, 1 partes a 1, 5 partes en peso seco del polímero, por cada 100 partes en peso seco del material mineral, 3) agua en una cantidad en peso de entre 20 % y 80 %, en comparación con el peso total del color de revestimiento de papel, caracterizado por que dicho polímero es un polímero no soluble en agua formado, expresado en % en peso de cada uno de los componentes, por:

a) de un 30 % a un 60 % de al menos un monómero de hidroxi-y/o metoxi-polialquilenglicol, con la fórmula R- (EO) m- (PO) n-RÂ, en la que:

- m y n designan números enteros menores o iguales que 150, al menos uno de los cuales no es cero,

- EO y PO designan respectivamente óxido de etileno y óxido se propileno, -R designa el grupo metacrilato o metacriluretano, -RÂ designa un grupo hidroxi o metoxi, b) de un 20 % a un 60 % de al menos un monómero hidrófobo escogido entre estireno y ésteres (met) acrílicos que tienen de 1 a 4 átomos de carbono, c) de un 0, 1 a un 10 % de al menos un monómero, que es ácido acrílico y/o metacrílico, d) de un 0 a un 5 % de un monómero asociativo, cuya fórmula es R- (EO) m- (PO) n-RÂ, en la que:

-m y n designan números enteros menores o iguales que 150, al menos uno de los cuales no es cero, -EO y PO designan respectivamente óxido de etileno y óxido de propileno, -R designa la función metacrilato o metacriluretano, -RÂdesigna un grupo alquilo o arilo o alquilarilo que tiene de 8 a 32 átomos de carbono lineales o ramificados, e) de un 0 a un 5 % en peso de un monómero que tiene dos insaturaciones de etileno, siendo la suma de % de a) , b) , c) , d) y e) igual a un 100 %. 20

7. Revestimiento de papel de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que contiene un material mineral escogido entre carbonato de calcio natural o sintético, caolín, talco y mezclas de estas cargas.

8. Revestimiento de papel de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado por que el aglutinante se

escoge entre aglutinantes solubles en agua, y en particular almidón, o entre aglutinantes poliméricos de látex sintético tales como estireno-acrílico y estireno-butadieno o sus mezclas, o mezclas de estos aglutinantes.

9. Revestimiento de papel de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado por que contiene de un 20% a un 35% en peso de agua.