Tratamiento de resinas para reducir los niveles de especies que producen CPD y mejorar la estabilidad a la gelificación.

Un procedimiento para producir una composición que comprende una resina de poliamina-epihalohidrina que tiene un bajo nivel de especies que forman 3-cloropropanodiol y una buena estabilidad a la gelificación,

que comprende las etapas:

(A) preparar la resina con una razón de epihalohidrina : amina de menos de 1,1 : 1,0;

(B) tratar una composición que comprende una resina de poliamina-epihalohidrina que incluye especies que forman 3-cloropropanodiol a una temperatura de al menos 20°C, a un pH entre 10,5 a 12,5, y durante al menos 5 minutos, con al menos un agente alcalino hasta al menos uno de reducir y eliminar las especies que forman 3-cloropropanodiol;

(C) después del tratamiento con álcali, tratar la composición que comprende una resina de poliaminaepihalohidrina a una temperatura de al menos 35°C durante 20 minutos a 5 horas con al menos un agente ácido para obtener una composición estable a la gelificación durante el almacenamiento; y

en donde la composición estable a la gelificación durante el almacenamiento, con formación reducida de 3- cloropropanodiol resultante produce menos de 250 ppm en una base seca de 3-cloropropanodiol, cuando se almacena a pH 1 durante 24 horas a 50°C y se mide a las 24 horas.

Tratamiento de resinas para reducir los niveles de especies que producen CPD y mejorar la estabilidad a la gelificación

Campo de la invención

Esta invención se refiere a resinas y composiciones acuosas que contienen resinas, y a los procedimientos de formación de composiciones de resina, especialmente para la industria del papel, incluyendo agentes de resistencia. La presente invención también se refiere a resinas, así como a procedimientos para su producción, en donde en las resinas y composiciones y productos, tales como productos de papel, que contienen las resinas se han reducido los residuos, tales como epihalohidrinas y productos de hidrólisis de epihalohidrinas. Aún más, la presente invención se refiere a resinas, y composiciones y productos, tales como productos de papel, que mantienen niveles bajos de residuos, tales como epihalohidrinas y productos de hidrólisis de epihalohidrinas, cuando se almacenan. Aún más, cada aspecto de la presente invención se refiere a composiciones que tienen la resina a diferentes contenidos de sólidos, especialmente alto contenido de sólidos.

Antecedentes de la invención

Las resinas de resistencia en húmedo se añaden a menudo al papel y cartón en el momento de la fabricación. En ausencia de resinas de resistencia en húmedo, el papel conserva normalmente solo 3% a 5% de su resistencia después de ser humedecido con agua. Sin embargo, el papel elaborado con la resina de resistencia en húmedo generalmente retiene al menos 1% - 5% de su resistencia cuando está mojado. La resistencia en húmedo es útil en una amplia variedad de aplicaciones de papel, algunos de cuyos ejemplos son las toallas, los envases de leche y zumo, las bolsas de papel y los forros para recipientes corrugados.

La resistencia en seco es también una propiedad de papel crítica, particularmente a la luz de la reciente tendencia de los fabricantes de papel para usar pastas de madera de alto rendimiento en el papel con el fin de lograr costes más bajos. Estas pastas de madera de alto rendimiento generalmente rinden papel con resistencia reducida significativamente en comparación con el papel elaborado a partir de pastas altamente refinadas.

Las resinas de resistencia en húmedo también proporcionan una mayor resistencia en seco al papel.

El documento EP 335 157 describe compuestos poliméricos entrecruzables solubles en agua que se utilizan para conferir resistencia en húmedo al papel.

También se utilizan a menudo resinas similares a las utilizadas para conferir resistencia al papel como adhesivos de crepado. En la fabricación de algunos productos de papel tales como papel facial, papel de baño, o toallas de papel, la banda de papel es sometida convencionalmente a un procedimiento de plisado con el fin de proporcionarle unas características de textura deseables, tales como suavidad y volumen. El procedimiento de plisado implica típicamente adherir la banda, una banda de celulosa en el caso del papel, a un cilindro de crepado rotativo, tal como el aparato conocido como secador Yankee, y a continuación separar la banda adherida con una racleta. El impacto de la banda contra la racleta rompe algunos de los enlaces de fibra a fibra dentro de la banda y hace que la banda se arrugue o frunza.

Las resinas de poliamina-epihalohidrina, tales como las resinas de poliaminopoliamida-epihalohidrina a menudo contienen grandes cantidades de productos de hidrólisis de epihalohidrina. Por ejemplo, las resinas de poliaminopoliamida-epiclorhidrina comerciales contienen típicamente ,5-1% en peso (base seca) de subproductos de epiclorhidrina (epi), 1,3-dicloropropanol (1,3-DCP), 2,3-dicloropropanol (2,3-DCP) y 3-cloropropanodiol (CPD). Los subproductos de epi también son conocidos como los residuos de epi. La producción de tales resinas con niveles reducidos de subproductos epi ha sido el objeto de mucha investigación. Las presiones ambientales para producir resinas con niveles más bajos de especies de halógeno orgánico adsorbióle (AOX) han ido en aumento. "AOX" se refiere al contenido de halógeno orgánico adsorbióle de la resina, que se puede determinar por medio de adsorción sobre carbono. AOX incluye epiclorhidrina (epi) y subproductos de epi (1,3-dicloropropanol, 2,3-dicloropropanol y 3- cloropropanodiol), así como halógeno orgánico unido a la cadena principal del polímero.

Se han ideado varios métodos para reducir las cantidades de productos de hidrólisis de epihalohidrina. La reducción de la cantidad de epihalohidrina usada en la etapa de síntesis es una alternativa. El control sobre el proceso de fabricación es otra opción produciendo composiciones de concentración reducida de productos de hidrólisis. Se conoce el tratamiento con amina no polimérica durante el procedimiento de fabricación para producir composiciones de concentración reducida de productos de hidrólisis. También se sabe que los residuos de clorhidrina se pueden eliminar añadiendo tanto bases inorgánicas como aminas. La etapas de eliminación de clorhidrina se inician después de que haya tenido lugar el aumento de la viscosidad.

También son conocidos los tratamientos post-síntesis. También se sabe que la epihalohidrina y los productos hidrolizados de epihalohidrina pueden hacerse reaccionar con bases para formar iones de cloruro y alcoholes polihidroxilados. Las bases se pueden utilizar durante la etapa de síntesis para reducir el contenido de cloro orgánico de la composición resistencia en húmedo a niveles moderados íp. e¡.. a niveles moderados de aproximadamente ,11 a aproximadamente ,16%) basado en el peso de la composición. La Patente de los Estados Unidos Núm. 5.19.66 ilustra la reacción de composiciones de resistencia en húmedo con una base orgánica o inorgánica.

La Patente de los Estados Unidos Núm. 5.256.727 ilustra que la reacción de la epihalohidrina y sus productos de hidrólisis con sales de fosfato dibásico o alcanolaminas en proporciones equimolares convierte los compuestos orgánicos clorados en especies no cloradas. Para hacer esto, es necesario llevar a cabo una segunda etapa de reacción durante al menos 3 horas, que se suma significativamente a los costes y genera cantidades de materiales orgánicos o inorgánicos no deseados en la composición de resistencia en húmedo. En las composiciones que contienen grandes cantidades de epihalohidrina y productos de hidrólisis de epihalohidrina íp. ei.. aproximadamente 1-6% en peso de la composición), la cantidad de material orgánico formado está Igualmente presente en cantidades indeseablemente grandes.

Aún más, la Patente de los Estados Unidos Núm. 5.972.691 describe el tratamiento de composiciones de resistencia en húmedo con una base inorgánica después de que se ha completado la etapa de síntesis (es decir, después de la reacción de polimerización para formar la resina) y la resina se ha estabilizado a un pH bajo, para reducir el contenido de halógeno orgánico de las composiciones de resistencia en húmedo (p. ej., productos de hidrólisis clorados) a niveles moderados (p. ej., aproximadamente ,5% basado en el peso de la composición). La composición así formada puede ser tratada a continuación con microorganismos o enzimas para producir económicamente composiciones de resistencia en húmedo con niveles muy bajos de epihalohidrinas y productos de hidrólisis de epihalohidrina.

Otros métodos de tratamiento de las resinas para reducir el contenido de AOX incluyen tratamientos con adsorbentes de carbono, o ultrafiltración para producir resinas de poliaminoamida-epiclorhidrina con bajo AOX.

Los subproductos halogenados se pueden retirar de los productos que contienen altos niveles de subproductos halogenados, así como bajos niveles de subproductos halogenados mediante el uso de resinas de intercambio iónico alcalinas. Sin embargo, no puede haber pérdidas de rendimiento significativas en la composición de resistencia en húmedo y una reducción en la eficacia de la resistencia en húmedo con este método.

Se sabe que los compuestos que contienen organohalógeno sin nitrógeno se pueden convertir en una sustancia relativamente inocua. Por ejemplo, el 1,3-dicloro-2-propanol, el 3-cloro-1,2-propanodiol (también conocido como 3- cloropropanodiol, 3-monocloropropanodiol, monocloropropandiol, cloropropandiol, CPD, 3-CPD, MCPD y 3-MCPD) y la epiclorhidrina se han tratado con álcali para producir glicerol.

Las Patentes de los Estados Unidos Núms. 5.47.742, 5.843.763 y 5.871.616, describen el uso de microorganismos o enzimas derivadas de microorganismos para eliminar las epihalohidrina y los productos de hidrólisis de epihalohidrina de composiciones de resistencia en húmedo sin reducción de la eficacia de la resistencia

en húmedo.

Por otra parte, la Patente... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para producir una composición que comprende una resina de poliamina-epihalohidrina que tiene un bajo nivel de especies que forman 3-cloropropanodiol y una buena estabilidad a la gelificación, que comprende las etapas:

(A) preparar la resina con una razón de epihalohidrina : amina de menos de 1,1 : 1,;

(B) tratar una composición que comprende una resina de poliamina-epihalohidrina que incluye especies que forman 3-cloropropanodiol a una temperatura de al menos 2°C, a un pH entre 1,5 a 12,5, y durante al menos 5 minutos, con al menos un agente alcalino hasta al menos uno de reducir y eliminar las especies que forman 3-cloropropanodiol;

(C) después del tratamiento con álcali, tratar la composición que comprende una resina de poliamina- epihalohidrina a una temperatura de al menos 35°C durante 2 minutos a 5 horas con al menos un agente ácido para obtener una composición estable a la gelificación durante el almacenamiento; y

en donde la composición estable a la gelificación durante el almacenamiento, con formación reducida de 3- cloropropanodiol resultante produce menos de 25 ppm en una base seca de 3-cloropropanodiol, cuando se almacena a pH 1 durante 24 horas a 5°C y se mide a las 24 horas.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde la razón de epihalohidrina : amina es menor de 1,5: 1,.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde la razón de epihalohidrina : amina es menor de 1,: 1,.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde la resina de poliamina-epihalohidrina es una resina de poliamina-poliamida-epihalohidrina.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde la epihalohidrina es epiclorhidrina.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde el contenido de azetidinio de la resina es mayor de 4% en moles.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde la composición de resina tiene un contenido de sólidos activos

de mayor de 13%.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde la composición de resina tiene un contenido de sólidos activos de mayor de 15%.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde la temperatura de la etapa (B) es de 35°C a 55°C.

1. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde el tiempo para la etapa (B) es de 1 minutos a 2 horas.

11. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde el agente alcalino se selecciona entre hidróxido de sodio, hidróxido de potasio y combinaciones de los mismos.

12. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde el pH de la etapa (C) se encuentra entre 1, y 4,.

13. El procedimiento de la reivindicación 12, en donde el pH de la etapa (C) se encuentra entre 1,8 y 3,5.

14. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde el valor de pH para la etapa (C) se mantiene en o cerca del pH

ácido de partida durante el tratamiento ácido mediante la adición periódica o continua del agente ácido.

15. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde el agente ácido es un no-halógeno que contiene ácido.

16. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde el agente ácido es el ácido sulfúrico.

17. El procedimiento de la reivindicación 1 que comprende adicionalmente el tratamiento de la resina, ya sea antes o después de las etapas (B) y (C), en donde el tratamiento adicional es por intercambio iónico, separación con membrana, biodehalogenación o absorción de carbono.

18. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde la resina resultante tiene un contenido de halógeno orgánico adsorbióle (AOX) de menos de 75% del valor inicial del contenido de AOX en la resina sin tratar en una base igual de sólidos activos.

19. Un producto de papel producido que comprende la resina de la reivindicación 1.