Bentonitas para la fijación de impurezas en la fabricación de papel.

Procedimiento para la fijación de impurezas en la fabricación de papel,

que abarca las siguientes etapas:

a) Puesta a disposición de una bentonita, realizándose que la proporción de los cationes monovalentes en la capacidad de intercambio de cationes (CEC) de la bentonita se sitúa en por lo menos 0,7 y la CEC es de más que 85 meq/100 g, de manera preferida de más que 90 meq/100 g, en particular de más que 95 meq/100 g.

b) Adición de la bentonita de acuerdo con a) a una pasta papelera o respectivamente a una suspensión de pasta fibrosa;

c) Fijación de las impurezas a la bentonita en la pasta papelera o respectivamente en la suspensión de pasta fibrosa.

Bentonitas para la fijación de impurezas en la fabricación de papel

El presente invento se refiere a la utilización de unas bentonitas especiales que tienen una alta capacidad de intercambio de cationes en el caso de la fijación o eliminación de impurezas en la fabricación de papel.

La eliminación o respectivamente la fijación de impurezas en la fabricación de papel está adquiriendo cada vez mayor importancia. La problemática se basa también en el hecho que el agua que resulta en el caso de la fabricación de papel es conducida en circuito, enriqueciéndose progresivamente entonces ciertas impurezas. Estas impurezas pueden conducir de esta manera a las perturbaciones más diversas de los productos, tales como p.ej. la formación de deposiciones sobre los rodillos de la máquina para la fabricación de papel, al pegamiento de las telas, etc. Estos efectos dan lugar a unas interrupciones en la fabricación de papel. Con el fin de minimizar el número de paradas durante la producción, es deseable fijar a las impurezas resultantes en el agua conducida en circuito empleando unos polímeros o agentes adsorbentes ya en la entrada de la pasta papelera. En este caso, la mayoría de las impurezas relevantes están cargadas negativamente. En este contexto se trata, por ejemplo, de ácidos húmicos, de coloides de resina de pino (miera), de derivados de lignina, de lignina sulfonatos, que se introducen a partir de las fibras en el circuito del papel. A esto se agregan unas impurezas aniónicas, que son introducidas en la máquina para la fabricación de papel por medio de un reciclaje de los despojos de papel. Típicamente, estos despojos de papel se dispersan de nuevo y se introducen en la máquina para la fabricación de papel. De esta manera, las sustancias constituyentes y los agentes auxiliares, que están contenidas/os en ellos, se devuelven por completo al circuito. De este modo se introducen adicionalmente p.ej. unas carboximetilcelulosas, unos poliacrilatos, unos polifosfonatos y unos silicatos. Otras impurezas cargadas negativamente son los latexes, que se utilizan en el estucado de papel, los cuales, si bien ellos son típicamente hidrófobos, pero llevan también cargas aniónicas. Éstas tienen una fuerte tendencia a provocar aglomeraciones, depositándose los aglomerados como unos residuos pegajosos de color blanco sobre la máquina para la fabricación de papel (la denominada "White Pitch" = pez blanca).

Dentro del estado de la técnica ya se ha descrito extensamente la descarga de sustancias pegajosas (las denominadas en inglés "Stickys") mediante el empleo de talco. Así, de acuerdo con P. Biza, E. Gaksch y P. Kaiser "Verbesserter Austrag von Stickys durch den Einsatz von Talkum " (Descarga mejorada de sustancias pegajosas mediante el empleo de talco), Wochenblatt für Papierfabrikation 11/12 (22), páginas 759 y siguientes. A más tardar desde principios del último siglo se ha documentado el efecto del talco para la reducción de unas deposiciones pegajosas. Casi todas las conocidas sustancias pegajosas naturales y sintéticas son hidrófobas. El talco se adecúa óptimamente para este fin por cuanto que tiene por naturaleza una superficie hidrófoba, que hace que él sea fácilmente adsorbido por unas superficies pegajosas, y que lo haga menos pegajoso por medio de esta envoltura.

Por lo demás, por ejemplo, en el documento de patente de los EE.UU. US 5.368.692 se ha descrito la utilización de ciertas montmorillonitas tales como una bentonita, para la represión de impurezas en la masa de papel. También se ha abordado como una posibilidad el tratamiento de las bentonitas con unos álcalis.

En el documento de patente de los EE.UU. US 4.964.955 se ha descrito asimismo un procedimiento para la disminución de las impurezas en el caso de la fabricación de papel. En éste, para la fijación de las impurezas se utiliza una composición en forma de partículas, que contiene (a) un polímero catiónico soluble en agua, que es aplicado sobre (b) un substrato en forma de partículas, que es esencialmente insoluble en agua. El polímero debe de ser lo suficientemente electropositivo, de tal manera que la composición en forma de partículas tenga un potencial zeta de por lo menos aproximadamente +3 mV. En el caso del polímero se trata de manera preferida de un poli(halogenuro de dialquil-dialil-amonio). En el caso del substrato se trata, por ejemplo, de un mineral de filosilicato.

De un modo similar, el documento de solicitud de patente europea EP 76 46 A2 se refiere a una combinación de una poli(dadmac/acrilamida) y de una bentonita en el caso de la fijación de impurezas.

En el documento de solicitud de patente británica GB 2 297 334 A se divulga, por su parte, la utilización de una arcilla esmectítica para la represión de impurezas siendo modificada la arcilla esmectítica de la siguiente manera: unos cationes monovalentes Intercambiables están presentes en una proporción equivalente de iones en el intervalo de ,2 a ,6; un primer tipo de cationes bivalentes intercambiables está presente en una proporción equivalente de iones situada dentro del Intervalo de ,4 a ,8; y un segundo tipo de cationes bivalentes Intercambiables está presente en una proporción equivalente de iones situada en el Intervalo de , a ,2, abarcando calcio el primer tipo de cationes bivalentes Intercambiables, y abarcando magnesio el segundo tipo de cationes bivalentes intercambiables.

Unos procedimientos para la disminución de la cantidad de impurezas se han descrito también en el documento de patente europea EP 586 755 y en el documento de patente de los EE.UU. US 6 45 657.

Muchos de los agentes empleados en el estado de la técnica para la fijación de Impurezas son bastante caros y no son óptimamente adecuados para determinadas composiciones de las impurezas. Por consiguiente, subsiste una necesidad permanente de unos agentes destinados a la fijación de impurezas en la fabricación de papel.

Una misión del presente invento fue, por lo tanto, poner a disposición un procedimiento mejorado para la fijación de impurezas en la fabricación de papel, en cuyo caso se pueda emplear un agente que sea producible de un modo sencillo y barato, y que haga posible un alto grado de fijación de las impurezas, y también de las proporciones hidrófobas.

De acuerdo con un aspecto del invento, el problema planteado por esta misión se resuelve mediante el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1.

Así, dentro del marco del presente invento se encontró sorprendentemente que, mediante la utilización de una bentonita, que tiene una proporción de los cationes monovalentes en la capacidad de intercambio de cationes (designada en este contexto por el acrónimo CEC (del inglés) o respectivamente KAK (del alemán) de por lo menos aproximadamente ,7 (es decir de un 7 %) y una CEC (global) de por lo menos 85 meq/1 g, se puede poner a disposición una fijación sorprendentemente buena de las impurezas en un procedimiento para la fijación de impurezas en la fabricación de papel.

Por el concepto de "impurezas", dentro del marco del presente invento se entienden tanto unas sustancias pegajosas, que se designan en la bibliografía también como "pegamentos" o respectivamente "Stickies", así como también la denominada pez (en inglés "Pitch"), es decir en primer término unos componentes de la resina de pino. En este contexto se puede remitir a las exposiciones proporcionadas en la introducción a la descripción con respecto a las impurezas. Unas enumeraciones detalladas de los componentes de la "pez" y de las "sustancias pegajosas" se encuentran, por ejemplo, en el documento de patente internacional WO 1/7192, en las páginas 1 y 2, y la divulgación en aquel documento es convertida expresamente mediante su referencia en el contenido de la presente descripción.

Tal como se ha expuesto precedentemente, las impurezas son por consiguiente en primer término aniónicas (es decir que están cargadas negativamente) o son hidrófobas. Por consiguiente fue tanto más sorprendente el hecho de que las bentonitas muy activas, que se emplean conforme al invento, con una alta CEC fijan muy bien a unas ciertas proporciones de impurezas tanto aniónicas como también hidrófobas y las pueden neutralizar en su efecto nocivo. Las bentonitas empleadas conforme al invento tienen por sí mismas una carga estratificada negativa relativamente alta y ponen a disposición esta alta carga superficial (negativa) entonces en la forma exfoliada de la masa de papel. Por ello, no se debería de esperar ninguna fijación buena de impurezas para unas impurezas aniónicas o hidrófobas. También se debería esperar que una bentonita de calcio fijara mejor a tales impurezas, puesto que una gran parte de las cargas de las bentonitas es saturada por los iones... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la fijación de impurezas en la fabricación de papel, que abarca las siguientes etapas:

a) Puesta a disposición de una bentonita, realizándose que la proporción de los cationes monovalentes en la capacidad de intercambio de cationes (CEC) de la bentonita se sitúa en por lo menos ,7 y la CEC es de más que 85 meq/1 g, de manera preferida de más que 9 meq/1 g, en particular de más que 95 meq/1 g.

b) Adición de la bentonita de acuerdo con a) a una pasta papelera o respectivamente a una suspensión de pasta fibrosa;

c) Fijación de las impurezas a la bentonita en la pasta papelera o respectivamente en la suspensión de pasta fibrosa.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la proporción de los cationes monovalentes en la CEC de la bentonita se sitúa en más que ,7, en particular en más que ,8, de manera preferida en más que ,85.

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la proporción de iones de calcio y/o magnesio en la CEC de la bentonita es de menos que ,2, en particular de menos que ,18, de manera preferida de menos que ,15.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el tamaño de partículas de la bentonita se escoge de tal manera que el residuo de tamizado en húmedo a 45 pm sea más pequeño que 2 %, de manera preferida más pequeño que 1 % en peso, en particular más pequeño que ,5 % en peso.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que en el caso de los cationes monovalentes se trata de los de sodio, potasio y/o litio, en particular de los de sodio.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la bentonita se presenta en forma de partículas con un tamaño medio de partículas (D5, referido al volumen) que está comprendido entre ,5 y 1 pin, en particular entre 2 y 6 pm, de manera especialmente preferida entre 3 y 5 pm.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la adición de la bentonita se efectúa en ausencia de talco.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la bentonita tiene una capacidad de hinchamiento de por lo menos 25 ml/2 g, en particular de por lo menos 3 ml/2 g, de manera aún más preferida de por lo menos 35 ml/2 g.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la bentonita tiene una proporción de iones de hierro en la CEC que de manera preferida está situada por debajo de aproximadamente ,5.

1. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por t|ue la bentonita tiene una superficie específica según BET de menos que 1 m2/g, en particular de menos que 9 m2/g.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se añade aproximadamente entre ,5 y 1 kg de la bentonita por tonelada de la pasta papelera o respectivamente de la suspensión de pasta fibrosa (peso en seco), en particular entre 1 y 7 kg/t de pasta papelera o respectivamente de la suspensión de pasta fibrosa.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la pasta papelera o respectivamente la suspensión de pasta fibrosa contiene unas ciertas proporciones de material desfibrado de madera.

13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la proporción de material desfibrado de madera en la pasta papelera o respectivamente en la suspensión de pasta fibrosa es de por lo menos 1 % en peso, en particular de por lo menos 3 % en peso, referida a la pasta papelera o respectivamente a la suspensión de pasta fibrosa total (peso en seco).

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que no se efectúa ninguna adición adicional de talco a la pasta papelera o respectivamente a la suspensión de pasta fibrosa.

15. Utilización de una bentonita tal como se ha definido en la reivindicación 1. a) para la fijación de impurezas en la fabricación de papel.

16. Utilización de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizada por que el empleo se efectúa en una pasta papelera o respectivamente en una suspensión de pasta fibrosa con unas ciertas proporciones de material desfibrado de madera.

17. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 15 o 16, caracterizada por que el empleo se efectúa sin la utilización adicional de talco.

18. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 15 hasta 17 como un reemplazo parcial o total de otros 1 agentes destinados a la eliminación de impurezas tales como unos polielectrólitos o un talco.