Composición de relleno para papel.

Un método para preparar una suspensión acuosa que comprende celulosa microfibrilada y material inorgánico en partículas,

comprendiendo el método una etapa de trituración de un sustrato fibroso que comprende celulosa en un ambiente acuoso en presencia de un material inorgánico en partículas y un medio de trituración para obtener celulosa microfibrilada que tiene una tendencia de la fibra de 20 a 50, en donde el término "medio de trituración" significa un medio diferente al material inorgánico en partículas.

Composición de relleno para papel Campo de la invención

La presente invención se relaciona con un método para preparar una suspensión acuosa que comprende celulosa mlcroflbrllada y material inorgánico en partículas adecuado para uso en un método para hacer papel o recubrir papel, y papeles rellenos o recubiertos hechos a partir de dicha suspensión acuosa.

Antecedentes de la invención

Materiales inorgánicos en partículas, por ejemplo un carbonato de metal alcalinotérreo (por ejemplo carbonato de calcio) o caolín, son ampliamente utilizados en un cierto número de aplicaciones. Estas incluyen la producción de composiciones que contienen minerales que pueden utilizarse en la manufactura de papel o de recubrimiento de papel. En productos de papel tales rellenos se agregan típicamente para reemplazar una porción de otros componentes más costosos del producto de papel. Los agentes de relleno también se pueden agregar con el objetivo de modificar los requerimientos físicos, mecánicos y/u ópticos de productos de papel. Claramente, cuanto mayor es la cantidad de agente de relleno que se puede incluir, mayor es el potencial de ahorro de costes. Sin embargo, la cantidad de relleno y el ahorro de costes asociado deben equilibrarse con las necesidades físicas, mecánicas y ópticas del producto de papel final. Así, hay una necesidad continua para el desarrollo de agentes de relleno para el papel que se pueden utilizar en un alto nivel de carga sin afectar negativamente a los requisitos físicos, mecánicos y/u ópticos de productos de papel. También hay una necesidad para el desarrollo de métodos para la preparación de tales agentes de relleno económicamente.

La presente invención busca proveer agentes de relleno alternativos y/o mejorados para productos de papel que pueden ser incorporados en el producto de papel a niveles de carga relativamente altos manteniendo al mismo tiempo o Incluso mejorando las propiedades físicas, mecánicas y/u ópticas del producto de papel. La presente invención también busca proveer un método económico para la preparación de tales agentes de relleno. Como tal, los presentes Inventores han encontrado sorprendentemente que un agente de relleno que comprende celulosa mlcroflbrllada y un material inorgánico en partículas se puede preparar por métodos económicos y se puede cargar en productos de papel a niveles relativamente altos, mientras que se mantienen o incluso se mejoran las propiedades físicas, mecánicas y/u ópticas del producto final de papel.

Además, la presente invención busca abordar el problema de la preparación de celulosa microfibrilados de forma económica a escala industrial. Los métodos actuales de material de celulosa microfibrilada requieren cantidades relativamente altas de energía, debido en parte a la viscosidad relativamente alta del material de partida y el producto microfibrilado, y un proceso comercial mente viable para preparar celulosa microfibrilada a escala industrial ha demostrado ser difícil de alcanzar hasta ahora.

Resumen de la invención

De acuerdo con un primer aspecto, la presente invención está dirigida a un método para preparar una suspensión acuosa que comprende celulosa microfibrilada y material inorgánico en partículas, el método comprende una etapa de molienda de un sustrato fibroso que comprende celulosa en un medio acuoso en presencia de un material inorgánico en partículas y un medio de molienda para obtener celulosa microfibrilada que tiene una tendencia de fibra de 2 a 5. El término "medio de trituración" significa un medio diferente al material inorgánico en partículas.

De acuerdo con un segundo aspecto, la presente invención está dirigida a una suspensión acuosa adecuada para uso en un método para hacer papel o recubrir papel de recubrimiento obtenido por un método de acuerdo con el primer aspecto.

De acuerdo con un tercer aspecto, la presente invención está dirigida a una composición de hacer papel que comprende la suspensión acuosa del segundo aspecto.

De acuerdo con un cuarto aspecto, la presente invención está dirigida a un producto de papel preparado a partir de la composición de fabricación de papel del tercer aspecto.

De acuerdo con un quinto aspecto, la presente invención está dirigida a una composición de recubrimiento de papel que comprende la suspensión acuosa del segundo aspecto y otros aditivos opcionales.

De acuerdo con un sexto aspecto, la presente invención está dirigida a un producto de papel, por ejemplo cartón, recubierto con la composición de recubrimiento de papel del quinto aspecto.

De acuerdo con un séptimo aspecto, la presente invención está dirigida a un proceso para hacer un producto de papel que comprende: (i) obtener o preparar un sustrato fibroso que comprende celulosa en la forma de una pulpa

adecuada para hacer un producto de papel; (ii) preparar una composición de fabricación de papel de la pulpa en la etapa (i), la suspensión acuosa de acuerdo con el segundo aspecto de la invención, y otros aditivos opcionales; y (iii) formar un producto de papel a partir de dicha composición de fabricación de papel.

También se describe un proceso integrado para hacer un producto de papel que comprende: (i) obtener o preparar 5 un sustrato fibroso que comprende celulosa en la forma de una pulpa adecuada para hacer un producto de papel; (ii) microfibrilar una porción de dicho sustrato fibroso que comprende celulosa de acuerdo con el método del primer aspecto de la invención para preparar una suspensión acuosa que comprende material microfibrilado e inorgánico en partículas; (iii) preparar una composición para hacer papel de la pulpa en la etapa (i), la suspensión acuosa preparada en la etapa (ii), y otros aditivos opcionales; y (iv) formar un producto de papel a partir de dicha 1 composición de fabricación de papel.

También se describe el uso de una suspensión acuosa de acuerdo con el segundo aspecto de la invención como agente de relleno en una composición de fabricación de papel.

También se describe el uso de una suspensión acuosa de acuerdo con el segundo aspecto de la invención en una composición de recubrimiento de papel.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una micrografía SEM de la celulosa microfibrilada preparado con GCC de acuerdo con los métodos de la presente invención.

Descripción detallada de la invención

El sustrato fibroso que comprende celulosa

El sustrato fibroso que comprende celulosa se puede derivar de cualquier fuente adecuada, tal como madera, plantas (por ejemplo, caña de azúcar, bambú) o trapos (por ejemplo, residuos textiles, algodón, cáñamo o lino). El sustrato fibroso que comprende celulosa puede estar en forma de una pulpa (esto es, una suspensión de fibras de celulosa en agua), que se pueden preparar por cualquier tratamiento químico o mecánico adecuado, o combinación de los mismos. Por ejemplo, la pulpa puede ser una pulpa química o una pulpa quimiotermomecánica, o una pulpa 25 mecánica, o una pulpa reciclada, o recortes de la fábrica de papel, o una corriente de residuos de la fábrica de papel, o residuos procedentes de una fábrica de papel, o una combinación de los mismos. La pulpa de celulosa puede ser batida (por ejemplo, en una batidora Valley) y/o de otra forma refinada (por ejemplo, el procesamiento en un refinador cónico o de placa) a cualquier grado de refinación predeterminado, reportado en la técnica como Canadian Standard Freeness (CSF) en cm3. CSF significa un valor para la rata de grado de refinación o de drenaje 3 de la pulpa medida por la rata que puede ser drenada una suspensión de pulpa. Por ejemplo, la pulpa de celulosa puede tener un Canadian Standard Freeness de aproximadamente 1 cm3 o mayor antes de ser microfibrilada. La pulpa de celulosa puede tener un CSF de aproximadamente 7 cm3 o menos, por ejemplo, igual a o menor que aproximadamente 65 cm3, o igual a o menor que aproximadamente 6 cm, o igual a o menor que

aproximadamente 55 cm3, o igual o menos que aproximadamente 5 cm3, o igual a o menor que

aproximadamente 45 cm3, o igual a o menor que aproximadamente 4 cm3, o igual a o menor que aproximadamente 35 cm3, o igual a o menor que aproximadamente 3 cm3, o igual o menor que

aproximadamente 25 cm3, o igual a o menor que aproximadamente 2 cm3, o igual a o menor que

aproximadamente 15 cm3, o igual a o menor que aproximadamente 1 cm3, o igual a o menor que

aproximadamente 5 cm3. La pulpa de celulosa puede ser entonces desaguada por métodos bien conocidos en la 4 técnica, por ejemplo, la pulpa puede ser filtrada a través de un tamiz con el fin de obtener una hoja húmeda que comprende al menos aproximadamente 1% de sólidos, por ejemplo... [Seguir leyendo]

1. Un método para preparar una suspensión acuosa que comprende celulosa microfibrilada y material Inorgánico en partículas, comprendiendo el método una etapa de trituración de un sustrato fibroso que comprende celulosa en un ambiente acuoso en presencia de un material inorgánico en partículas y un medio de trituración para obtener celulosa microfi brilada que tiene una tendencia de la fibra de 2 a 5, en donde el término "medio de trituración" significa un medio diferente al material inorgánico en partículas.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el material inorgánico en partículas es un carbonato o sulfato de metal alcallnotérreo, tales como carbonato de calcio, carbonato de magnesio, dolomita, yeso, una arcilla de candita hidratada tal como caolín, haloisita o arcilla de bola, una arcilla candlta anhidra (calcinada) tales como metacaolín o caolín completamente calcinado, talco, mica, perlita o tierra de diatomáceas, o combinaciones de los mismos.

3. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde la trituración se realiza en un molino de torre que comprende una zona de reposo por encima de una o más zonas de trituración.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la trituración se realiza bajo condiciones de flujo de tapón.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, en donde se agrega agua próxima a la zona de reposo en la parte superior del molino de torre para reducir la viscosidad de la suspensión acuosa que comprende celulosa mlcrofibrilada y material Inorgánico en partículas.

6. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en donde se agrega agua a una o más zonas de trituración a través de uno o más puntos de Inyección de agua situados a lo largo de la longitud del molino de torre.

7. Un método de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en donde la trituración se realiza en un detrítico de medios en agitación.

8. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 y 7, en donde la trituración se realiza en un triturador de tamizado que comprende un o más tamices que tienen un tamaño de abertura nominal de al menos 25 pm.

9. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde el medio de trituración comprende partículas que tienen un diámetro promedio en el rango de.5 mm a 6 mm.

1. Un método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el medio de trituración tiene una gravedad específica de al menos 2.5.

11. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde el sustrato fibroso que comprende celulosa y el material inorgánico en partículas están presentes en el ambiente acuoso con un contenido de sólidos iniciales de al menos 4% en peso, de los cuales al menos 2% en peso es sustrato fibroso que comprende celulosa, opcionalmente en donde el contenido inicial de sólidos es de al menos 1% en peso, o al menos 2% en peso.

12. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde, después de la etapa de trituración, la suspensión acuosa que comprende celulosa microfibrilada y material inorgánico en partículas se seca para remover al menos una porción del agua para formar un producto parcialmente seco, o en donde la suspensión acuosa se seca para remover aproximadamente 1% en volumen de agua para formar un producto esencialmente completamente seco.

13. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde el material inorgánico en partículas tiene una distribución de tamaño de partícula, medido por dispersión de luz láser, de tal forma que al menos 1% en volumen de las partículas tiene un e.s.d. de menos de 2 pm con base en el peso seco del material inorgánico en partículas.

14. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde la celulosa microfibrilada tiene un dso de 5 pm a 5 pm, medido por dispersión de luz láser.

15. Una suspensión acuosa obtenida por un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, adecuada para usar en un método para hacer papel o recubrir papel.

16. Un producto parcialmente seco o esencialmente completamente seco que comprende celulosa microfibrilada y material inorgánico en partículas obtenido por el método de la reivindicación 12.

17. Una composición de fabricación de papel que comprende la suspensión acuosa de la reivindicación 15, que comprende además opcionalmente un agente de encolado o almidón.

18. Un producto de papel preparado a partir de la composición de fabricación de papel de la reivindicación 17.

19. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la trituración se realiza en un molino de torre.

2. El producto de papel de la reivindicación 18, que comprende adicionalmente una composición de recubrimiento

que incluye la suspensión acuosa de la reivindicación 15 y un aglomerante.

21. Un proceso para hacer un producto de papel, que comprende:

(i) obtener o preparar un sustrato fibroso que comprende celulosa en la forma de una pulpa adecuada para hacer un producto de papel;

(ii) preparar una composición de fabricación de papel de la pulpa en la etapa (i), la suspensión acuosa de acuerdo con la reivindicación 15, y otros aditivos opcionales; y

(iii) formar un producto de papel a partir de dicha composición de fabricación de papel.

22. Un producto de papel que comprende: un cartón; y

un recubrimiento aplicado a al menos una superficie del cartón, en donde el recubrimiento comprende la suspensión acuosa de acuerdo con la reivindicación 15.

23. El producto de papel de la reivindicación 22, en donde el recubrimiento comprende adicionalmente almidones, un aglomerante o un espesante.

24. Un proceso para hacer un cartón recubierto, que comprende:

proveer un cartón; y

aplicar a al menos una superficie del cartón un recubrimiento que comprende la suspensión acuosa de acuerdo con la reivindicación 15.

25. El proceso de la reivindicación 24, en donde la etapa de aplicación se realiza usando una prensa de encolado.