Pigmentos modificados con resina catiónica de resistencia a la humedad de aplicaciones en revestimientos de látex a base de agua.

Un método de revestimiento de una hoja de papel o cartón, que comprende:

(a) revestir al menos un lado de la hoja de papel o cartón con una dispersión que tiene un potencial zeta catiónico que comprende (1) una mezcla que contiene uno o más pigmentos aniónicos seleccionados del grupo que consiste en talco, arcilla de caolín, arcilla de bentonita y laponite, en una cantidad de al menos aproximadamente 20% del peso seco de la mezcla y (2) una o más resinas catiónicas de resistencia a la humedad de poliaminaepihalohidrina, en un peso de revestimiento de aproximadamente 0,1 g/m2 a aproximadamente 20 g/m2, y

(b) secar la hoja de papel o cartón revestida,

en donde la razón en peso de resina catiónica de resistencia a la humedad de poliamina-epihalohidrina:pigmento aniónico es de aproximadamente 0,01:1 a aproximadamente 2:1, y en donde la epihalohidrina es epiclorhidrina.

Pigmentos modificados con resina catiónica de resistencia a la humedad de aplicaciones en revestimientos de látex a base de agua

Antecedentes de la invención

El cartón se emplea habitualmente en todo el mundo en aplicaciones de envasado. El cartón puede imprimirse y doblarse proporcionando recipientes tanto interesantes como funcionales que son baratos, protegen sus contenidos y están basados en materias primas renovables y que pueden reciclarse. Las propiedades de escasa barrera del cartón limitan su utilidad en el envasado de alimentos, en especial en aplicaciones que precisan una resistencia alta al agua líquida, vapor de agua, permeabilidad a gases, aceite y grasas, deslizamiento y estática. Para superar esta limitación, se han añadido al cartón capas funcionales adicionales, para aumentar de este modo las propiedades de barrera del cartón. Por ejemplo, se conocen películas estratificadas, revestimientos de polímeros con extrusión, y revestimientos céreos que mejoran la resistencia del cartón tanto al agua líquida como al vapor de agua. Estos revestimientos necesitan un tratamiento adicional, son costosos con respecto al coste del cartón sin tratar, y hacen mas difícil reciclar el cartón.

Recientemente, sin embargo, han llegado a obtenerse revestimientos de barrera de latex a base de agua, que pueden reciclarse, y que mejoran las propiedades de barrera del cartón al tiempo que mantienen la capacidad de reciclo del cartón-Estos materiales de barrera que pueden reciclarse forman una película continua que cubre el papel o el cartón y les comunica las propiedades requeridas que piden las aplicaciones de envasado. Los revestimientos de barrera a base de agua están compuestos generalmente por un látex aniónico y, opcionalmente, un pigmento. Los compuestos de látex a base de agua empleados más habitualmente son látex de estireno butadieno y látex de estireno acrilato. Los pigmentos empleados más habitualmente son la arcilla de caolín, el carbonato cálcico molido. el talco y la mica-Ejemplos de revestimientos de barrera de látex a base de agua pueden adquirirse con facilidad de Michelman Inc., Cincinnati, OH and Spectra-Kote, Gettysburg, PA. Estos revestimientos de polímeros funcionales que pueden reciclarse necesitan todavía un tratamiento adicional y son costosos con respecto al coste del cartón sin tratar.

Para muchas exigencias del envasado de alimentos y otras aplicaciones solicitadas, deben aplicarse al menos dos capas de revestimiento superior de barrera, funcional, lo que aumenta más el coste del producto final. Revestimientos subsiguientes son necesarios para eliminar los pequeños orificios y aumentar la resistencia global y el comportamiento del cartón. Es bien sabido en la industria que puede aplicarse una capa de base barata y menos 30 funcional para reducir tanto la porosidad global del cartón como la cantidad de capa superior funcional requerida. Las capas de base empleadas más comúnmente incluyen, pero no se limitan a, arcilla de caolín, talco, o arcilla calcinada modificadas con un aglomerante de látex, tal como compuestos de látex modificados de estireno butadieno, estireno-acrilato y poliuretano. Por ejemplo, una capa de base de arcilla de caolín y látex de estirenobutadieno requiere un peso de revestimiento de entre 9 a 27 g/m2 para mejorar la valoración Cobb de una capa superior funcional de Popil.

También se conocen en la industria pigmentos catiónicos y se sabe que comunican propiedades mejoradas al mismo pigmento en forma aniónica. En la industria, la mayoría de los pigmentos tratados con una resina catiónica de resistencia a la humedad, han sido tratados con un nivel de adición de resina de menos que 10%, basado en el peso seco del pigmento. En general, estos revestimientos han sido empleados como capas superiores. Es decir, no obstante, todavía existe necesidad en la industria de modos eficaces en cuanto al coste, para proporcionar un producto de cartón para procesos que requieran propiedades de barrera altamente resistentes.

Revestimientos de pigmentos a base de agua también se añaden a uno o a ambos lados de papel o cartón para mejorar el aspecto del papel o del cartón, o para mejorar la calidad de la impresión. Como un ejemplo, una hoja terminada revestida con un peso ligero, que contiene pasta de madera desfibrada No. 5, está revestida con una 45 mezcla de caolín/GCC/látex que proporciona brillantez de 70%, lustre de 50% y una suavidad Parker Print Surf de 1, 20. Los revestimientos de pigmentos a base de agua están comprendidos generalmente por un pigmento o mezcla de pigmentos aniónicos, y un aglomerante de un látex aniónico. Los pigmentos más ampliamente utilizados son la arcilla de caolín, el carbonato cálcico molido y el dióxido de titanio. Los aglomerantes sintéticos más ampliamente utilizados son el látex de estireno butadieno (SB) y el látex de estireno acrilato (SA) . Como ejemplos de algunos 50 látex SB comúnmente empleados se incluyen Dow RAP316, Dow 620, BASF Styronal 4681 y de látex SA, BASF Acronal S504. En aplicaciones que se solicitan se necesitan dos o tres capas de revestimiento de pigmentos para obtener el aspecto y la calidad de impresión que se desean. Asimismo, existe la necesidad de reducir el número de etapas de revestimiento y la cantidad de revestimiento de pigmento que se necesitan para obtener el aspecto y la calidad de impresión que se desean.

Compendio breve de la invención La presente invención se refiere, en general, al descubrimiento sorprendente de que una adición significativamente aumentada de resinas de un polímero catiónico de resistencia a la humedad a pigmentos aniónicos, pueden crear una dispersión de empleo en procesos de revestimiento que tiene propiedades de barrera superiores cuando se

utilizan como revestimiento de base de papel o cartón. Este descubrimiento permite la producción eficaz en cuanto al coste, de cartón altamente resistente para aplicaciones que requieren durabilidad y alta resistencia de barrera al agua líquida, al vapor de agua, permeabilidad a gases, aceite y grasa, deslizamiento y estática. El descubrimiento permite también la producción de papel o cartón revestidos con pigmento con aspecto y calidad de impresión mejorados. La presente invención se refiere también a un método nuevo de mejoría del comportamiento y a la disminución del coste del papel y cartón por el uso de la dispersión de pigmento catiónico como la capa de base por debajo de un revestimiento de barrera funcional o capa superior de revestimiento de pigmento.

Una realización de la presente invención incluye un método para aumentar una o más propiedades de barrera de una hoja de papel o cartón, que comprende revestir al menos un lado de la hoja de papel o cartón con una 10 dispersión que tiene un potencial zeta catiónico que comprende (1) una mezcla que contiene uno o más pigmentos aniónicos, seleccionados del grupo que consiste en talco, arcilla de caolín, arcilla de bentonita y laponite en una cantidad de al menos aproximadamente el 20% del peso seco de la mezcla, y (2) una o más resinas catiónicas de resistencia a la humedad de poliamina-epihalohidrina en un peso de revestimiento de aproximadamente 0, 1 g/m2 a aproximadamente 20 g/m2, en donde la razón en peso de resina catiónica de resistencia a la humedad de poliamina

epihalohidrina:pigmento aniónico es de aproximadamente 0, 01:1 a aproximadamente 2:1, y en donde la epihalohidrina es epiclorhidrina, secar la hoja revestida de papel o cartón; y revestir la hoja de papel o cartón con un revestimiento superior de barrera funcional a base de látex formulado para proporcionar resistencia a uno o más de los siguientes (1) agua líquida, (2) vapor de agua, (3) aceites alimentarios, (4) grasa. (5) permeabilidad de gases, (6) deslizamiento, o (7) estática.

Una segunda realización de la presente invención incluye un método para mejorar el aspecto o la capacidad de impresión de una hoja de papel o cartón, que comprende: revestir al menos un lado de la hoja de papel o cartón con una dispersión que tiene un potencial zeta catiónico que comprende: (1) una mezcla que contiene uno o más pigmentos aniónicos, seleccionados del grupo que consiste en talco, arcilla de caolín, arcilla de bentonita, y laponite en una cantidad de al menos aproximadamente el 20% del peso seco de la mezcla, y (2) una o más resinas catiónicas de resistencia a la humedad de poliamina-epihalohidrina en un peso de revestimiento de aproximadamente 0, 1 g/m2 a aproximadamente 20 g/m2, en donde la razón en peso de resina catiónica de resistencia a la humedad de poliamina-epihalohidrina:pigmento aniónico es aproximadamente 0, 01:1 a aproximadamente 2:1 y en donde la epihalohidrina es epiclorhidrina, secar la hoja de... [Seguir leyendo]

1. Un método de revestimiento de una hoja de papel o cartón, que comprende:

(a) revestir al menos un lado de la hoja de papel o cartón con una dispersión que tiene un potencial zeta catiónico que comprende (1) una mezcla que contiene uno o más pigmentos aniónicos seleccionados del grupo que consiste en talco, arcilla de caolín, arcilla de bentonita y laponite, en una cantidad de al menos aproximadamente 20% del peso seco de la mezcla y (2) una o más resinas catiónicas de resistencia a la humedad de poliaminaepihalohidrina, en un peso de revestimiento de aproximadamente 0, 1 g/m2 a aproximadamente 20 g/m2, y (b) secar la hoja de papel o cartón revestida, en donde la razón en peso de resina catiónica de resistencia a la humedad de poliamina-epihalohidrina:pigmento 10 aniónico es de aproximadamente 0, 01:1 a aproximadamente 2:1, y en donde la epihalohidrina es epiclorhidrina.

2. El método según la reivindicación 1, que comprende además:

revestir la hoja seca de papel o cartón con un revestimiento superior de barrera funcional formulado para proporcionar resistencia a uno o más de lo siguiente : (1) agua líquida, (2) vapor de agua, (3) aceite, (4) grasa,

(5) permeabilidad a gases, (6) deslizamiento, o (7) estática.

3. El método según la reivindicación 1, que comprende además revestir la hoja seca de papel o cartón con un revestimiento de un pigmento a base de agua.

4. El método según la reivindicación 1, en donde un aglomerante soluble en agua comprende hasta aproximadamente 80% del peso seco de la mezcla que contiene pigmento aniónico, y dicho aglomerante, se selecciona del grupo que consiste en: aglomerantes de polímeros solubles en agua naturales neutros; aglomerantes de polímeros solubles en agua naturales catiónicos; aglomerantes de polímeros solubles en agua sintéticos neutros; y aglomerantes de polímeros sintéticos catiónicos.

5. El método según la reivindicación 1, en donde la mezcla que contiene pigmento aniónico es de aproximadamente 25% a aproximadamente 100% del peso seco de la mezcla de uno u otro de arcilla de bentonita o laponite, o al menos aproximadamente 25% del peso seco de la mezcla de uno u otro de caolín o talco, o de aproximadamente 50% a aproximadamente 100% del peso seco de la mezcla de uno u otro de arcilla de caolín o talco.

6. El método según la reivindicación 1, en donde la razón en peso de resina catiónica de resistencia a la humedad de poliamina-epihalohidrina:pigmento aniónico, es de aproximadamente 0, 01:1 a aproximadamente 1, 5:1, o de aproximadamente 0, 6:1 a aproximadamente 0, 8:1, o de aproximadamente 0, 01:1 a aproximadamente 0, 2:1.

7. El método según la reivindicación 4, en donde el aglomerante de polímero soluble en agua es uno o más del grupo que consiste en. almidón; almidón etilado; almidón catiónico; almidón oxidado; almidón convertido en enzima; alginatos; caseína; derivados de celulosa, preferiblemente uno o más del grupo que consiste en hidroxietilcelulosa, metilhidroxietilcelulosa, metil celulosa, hidroxipropil celulosa e hidroxipropilguar; poli (alcohol vinílico) ; copolímeros de etileno/alcohol vinílico; polivinilamina; poliacrilamida; copolímeros de poliacrilamida; poliacrilamida glioxilada; polidialilamina; copolímeros de polidialilamina; polidimetildialilamina; y copolímeros de polidimetildialilamina.

8. El método según la reivindicación 2, donde el revestimiento superior de barrera funcional contiene un látex de un polímero a base de agua y contiene opcionalmente uno o más de lo siguiente: (1) un polímero soluble en agua natural o sintético, (2) un pigmento, (3) una cera, (4) un agente reticulante, y (5) un agente de encolado.

9. El método según la reivindicación 2, en donde el revestimiento superior de barrera funcional se aplica en un peso de revestimiento de no más que aproximadamente 25 g/m2.

10. El método según la reivindicación 3, en donde dicho revestimiento de pigmento a base de agua comprende un aglomerante de un látex polimérico aniónico y al menos un pigmento.

11. Una dispersión que tiene un potencial zeta catiónico de uso como un revestimiento de base sobre una hoja de papel o cartón como un cebador de un revestimiento superior de barrera funcional o revestimiento de pigmento, que comprende:

(a) una mezcla que contiene pigmento aniónico que comprende uno o más pigmentos aniónicos seleccionados del grupo que consiste en talco, arcilla de caolín, arcilla de bentonita, y laponite, en una cantidad de al menos aproximadamente 20% del peso seco de la mezcla, y (b) una o más resinas catiónicas de resistencia a la humedad de poliamina-epihalohidrina, en donde la razón en peso de resina catiónica de resistencia a la humedad de poliamina-epihalohidrina:pigmento 50 aniónico es de aproximadamente 0, 01:1 a aproximadamente 2:1 y en donde la epihalohidrina es epiclorhidrina..

12. La dispersión según la reivindicación 14, en donde el pigmento aniónico es talco o arcilla de caolín y la razón en peso de resina catiónica de resistencia a la humedad:pigmento aniónico es de aproximadamente 0, 03:1 a aproximadamente 0, 2:1, o el pigmento aniónico es arcilla de bentonita y la razón en peso de resina catiónica de resistencia a la humedad:pigmento aniónico es de aproximadamente 0:6:a a aproximadamente 0:8:1.

13. La dispersión según la reivindicación 11 o el método según la reivindicación 1, en donde la resina catiónica de resistencia a la humedad de poliamina-epihalohidrina se selecciona del grupo que consiste en: resinas de poliaminopoliamida-epiclorhidrina, tales como resinas de poliaminoamida-epiclorhidrina, resinas de poliamidopoliamina-epiclorhidrina, resinas de poliaminopoliamida-epiclorhidrina, resinas de aminopoliamidaepiclorhidrina, y resinas de poliamida-epiclorhidrina; resinas de polialquileno poliamina-epiclorhidrina; resinas de poliaminourileno-epiclorhidrina; resinas de copoliamida--poliurileno-epiclorhidrina; y resinas de poliamida-poliurilenoepiclorhidrina.

14. Un estratificado que comprende una primera capa de papel revestida con una segunda capa de (a) una dispersión que tiene un potencial zeta catiónico que comprende uno o más pigmentos aniónicos seleccionados del grupo que consiste en talco, arcilla de caolín, arcilla de bentonita, y laponite, en una cantidad de al 15 menos aproximadamente 20% del peso seco de la mezcla, y (b) una o más resinas catiónicas de resistencia a la humedad de poliamina-epihalohidrina, en donde dicha segunda capa se reviste opcionalmente con una tercera capa que comprende un revestimiento de barrera funcional de un látex formulado para proporcionar resistencia a uno o más de lo siguiente: (1) agua líquida, (2) vapor de agua, (3) aceite, (4) grasa, (5) permeación de gases, (6) deslizamiento, (7) estática, .o dicho estratificado comprende opcionalmente además una tercera capa sobre dicha segunda capa, comprendiendo dicha tercera capa un revestimiento de pigmento de látex aniónico, en donde la razón en peso de resina catiónica de resistencia a la humedad de poliamina-epihalohidrina:pigmento aniónico es de aproximadamente 0, 01:1 a aproximadamente 2:1, y en donde la epihalohidrina es epiclorhidrina.