Un procedimiento para la fabricación de papel, en el que una carga se pre-trata con partículas coloidales inorgánicas mediante la combinación de una suspensión acuosa o un sol de partículas coloidales inorgánicas y una suspensión de carga acuosa,

se combina la suspensión acuosa obtenida con una suspensión acuosa que contiene fibras de celulosa para formar una pasta diluida, se trata la pasta diluida obtenida al menos con un agente de retención catiónico, y se filtra la pasta diluida tratada y se seca en forma de papel, que se caracteriza porque la carga se pre-trata con partículas coloidales aniónicas que presentan un tamaño medio de partícula en agua menor que 100 nm

Procedimiento de fabricación de papel La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de papel, en el que una carga se somete a pre-tratamiento y se suspende en forma de suspensión de agua, se combina la suspensión de agua obtenida con una suspensión acuosa que contiene fibras de celulosa con el fin de formar una pasta diluida, se trata la pasta diluida obtenida al menos con un agente de retención de catión y se filtra la pasta diluida tratada y se seca para formar papel. La invención también se refiere al uso de partículas coloidales inorgánicas en la producción de papel.

Con frecuencia, se usan las fibras basadas en celulosa y también una carga en forma de partículas como materias primas en la producción de papel. La carga sustituye a fibras más costosas y normalmente mejora las propiedades ópticas del papel.

El uso de una carga supone el problema de la pobre retención sobre la red de papel formada. Las partículas de la carga presentan un diámetro medio típicamente menor que 0, 1 mm, mientras que las fibras basadas en celulosa presentan un tamaño típico de más que 1 mm. De este modo, las partículas de carga pasan a través de la cinta sinfín metálica de la máquina de preparación de papel, cuyas aberturas típicamente presentan un diámetro del orden de 0, 2 mm, y de este modo las partículas presentan una pobre retención. De nuevo, la pobre retención tiende a provocar la obstrucción de la máquina, y de otro modo también resulta ineconómico, ya que se tiene que bombear el mismo material a través del sistema varias veces.

Se han desarrollado varios agentes de retención para una retención mejorada. Dichos agente comprenden, por ejemplo compuesto de aluminio, tales como sulfato de aluminio y poli (cloruro de aluminio) , almidón catiónico, polielectrolitos catiónicos de cadena corta, tales como poli (cloruro de dialildimetil amonio) (poliDADMAC) , polielectrolitos de cadena larga tales como poliacrilamidas de carga catiónica o aniónica y los denominados sistemas coloidales aniónicos tales como bentonita y soles de sílice. Entre éstos, las poliacrilamidas presentan la acción de retención más eficaz.

Típicamente, estos coloides aniónicos se usan juntos con un polímero de retención catiónico, tal como poliacrilamida y/o almidón catiónico. Estos sistemas presentan la característica típica de la adición inicial de un polímero a la pasta diluida que contiene partículas de carga y fibras de celulosa, floculando el polímero la sustancia finalmente dividida presente en la pasta diluida, incluyendo la carga. A medida que la pasta diluida avanza hacia la cinta sinfín metálica, es sometida a fuerzas de cizalladura, que descomponen los flóculos. Esto da lugar a flóculos descompuestos, que presentan sobre su superficie la carga de superficie catiónica generada por medio del polímero de retención. Posteriormente, cuando se añade un coloide cargado aniónicamente a la pasta diluida, reúne los flóculos descompuestos juntos, mejorando de este modo tanto la retención de finos como la eliminación de agua de la red.

Dichos sistemas conocidos basados en el polímero catiónico y el coloide aniónico comprenden el sistema Hydrocol de Ciba, entre otros el documento de EE.UU. 4 753 710, 4 913 775, el documento de EP 707673 y el documento de EE.UU. 6 063 240, en los que el coloide aniónico es típicamente bentonita, y el sistema de Compozil de Akzo Nobel, en el que el coloide aniónico es típicamente un sol de sílice coloidal. En algunos sistemas, tal como en sistemas de Organosorb, por ejemplo en el documento EP 17353 y documento de EE.UU. 4 305 871, se añade el coloide aniónico a la pasta diluida antes que el polímero de retención catiónico.

No obstante, en esta aplicación sola, los coloides aniónicos presentan el inconveniente de que los flóculos duros tienden a formarse alrededor de ellos, dando lugar estoa flóculos a manchas bien definidas detectables visualmente sobre el papel. También, en la presente solicitud, los coloides aniónicos no funcionan de manera apropiada en todos los procedimientos de fabricación de papel.

Típicamente, las cargas no solo sustituyen fibras de celulosa más costosas sino que también mejoran las propiedades ópticas del papel. No obstante, existen también cargas más caras con propiedades ópticas excelentes en uso. El óxido de titanio TiO2 es un buen ejemplo de dicha carga. Presenta un diámetro medio de partícula muy pequeño, del orden de 200 nm únicamente, de manera que presenta una retención particularmente problemática. Debido a que también es un material eficaz y costoso, se han llevado a cabo esfuerzos satisfactorios para minimizar su consumo. Para garantizar la retención de dióxido de titanio, se tienen que usar sistemas de retención eficaces. No obstante, este supone el riesgo de demasiada floculación eficaz de las partículas de dióxido de titanio, de manera que no se distribuyen de manera uniforme en el papel y presentan un impacto menos eficaz sobre las propiedades ópticas del papel. De nuevo, esto requiere dosificaciones mayores.

Se conoce previamente el hecho de someter una carga a pre-tratamiento con diferentes sustancias para lograr una mejor eficacia de retención. Los procedimientos normales comprenden el tratamiento de la carga con un polímero catiónico orgánico, bien un polímero catiónico con elevado contenido de cadenas cortas o bien un polímero de retención con cadenas largas. Wilengowski et al, discuten en su artículo Zellst. Pap (Leipzig) (1987) , 36 (1) , 21-4, el tratamiento de caolín con polyDADMAC. Gill también usó polímeros catiónicos para el pre-tratamiento de cargas en su patente EP 445953, igual que Tajiri y Araki en su patente JP 08041798. Kim y Jo informaron sobre el uso de polímeros de retención para el pre-tratamiento de cargas en su artículo Paplu, Chong Gisul (1993) , 25 (2) , 31-31.

También se sabe que el almidón catiónico se ha usado como pre-tratamiento de cargas, entre otros, Stepankova y Moranova describen en su artículo Pap. Celul. (1988) , 43 (6) , 123-6 un pre-tratamiento de caolín con almidón cerámico y el efecto de mejora del pre-tratamiento sobre la retención de la carga.

También se conoce el uso de otros agentes de pre-tratamiento de carga catiónicos para una retención de carga mejorada: Tang y Chen describieron en su artículo Wujiyan Gongye (2000) , 32 (5) , 26-27 el pre-tratamiento de carbonato molido con un agente de modificación de superficie catiónica. Tomney et al. describieron en su artículo Pulp Pap. Can. (1998) , 99 (8) , 66-69, el pre-tratamiento de carga con un coagulante. Lauzon dibujó en su patente EP 491346 el pre-tratamiento de una carga con derivados de polímero catiónico. Roick y LLoyd describieron en su artículo Appita J. (1994) , 47 (1) , 55-8, como mejoró la retención de caolín calcinado cuando se sometió a pretratamiento con un compuesto de aminosilano. La patente GB 1204511 comprende el tratamiento de una carga mediante la formación de una suspensión acuosa de la carga, que se estabiliza por ejemplo con una sal de poli (ácido silícico) .

Estos ejemplos, muestran que la retención mejorada del pigmento inorgánico se ha conseguido normalmente mediante la adición de compuestos catiónicos orgánicos o compuestos solubles al pigmento.

El uso de partículas inorgánicas en la preparación de los productos de pigmento ha sido sugerida en el documento de EE.UU. 2003/024437, que divulga composiciones para modificar las características de pigmentos mediante la precipitación de sólidos inorgánicos en presencia de un tensioactivo apropiado, por ejemplo partículas de forma esférica de carbonato de calcio depositadas sobre partículas de base de TiO2. El documento WO 97/18268 divulga partículas de pigmento de TiO2 que comprenden partículas inorgánicas considerablemente discretas, tales como óxidos de silicio, titanio o silicatos de cinc, calcio o magnesio, que se dispersan sobre la superficie de TiO2. El documento de EE.UU. 6. 143 064 divulga un producto de pigmento en forma de partículas, formado por 30 a 90 % en peso de partículas de carbonato de calcio precipitado unidas a las superficies de las partículas de pigmento de dicho producto.

El documento FR 2 773 167 (o el documento 99/35193) divulgan el uso de espaciadores inorgánicos en un sistema de agente opacificante con el objetivo de mejorar también la retención de TiO2. El procedimiento comprende mezclar con una dispersión acuosa de TiO2 una dispersión acuosa de espaciador inorgánico, en condiciones tales que las dos especies minerales se combinan... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la fabricación de papel, en el que una carga se pre-trata con partículas coloidales inorgánicas mediante la combinación de una suspensión acuosa o un sol de partículas coloidales inorgánicas y una suspensión de carga acuosa, se combina la suspensión acuosa obtenida con una suspensión acuosa que contiene fibras de celulosa para formar una pasta diluida, se trata la pasta diluida obtenida al menos con un agente de retención catiónico, y se filtra la pasta diluida tratada y se seca en forma de papel, que se caracteriza porque la carga se pre-trata con partículas coloidales aniónicas que presentan un tamaño medio de partícula en agua menor que 100 nm.

2. El procedimiento definido en la reivindicación 1, que se caracteriza porque la carga se trata con partículas coloidales aniónicas de manera que la superficie de las partículas de carga consista al menos parcialmente en partículas coloidales aniónicas.

3. El procedimiento definido en la reivindicación 2, que se caracteriza porque las partículas coloidales aniónicas consisten en silicato sintético y/o hectorita.

4. El procedimiento definido en la reivindicación 2, que se caracteriza porque las partículas coloidales aniónicas consisten en esmectita o en silicato (bentonita) basado en montmorillonita.

5. El procedimiento definido en la reivindicación 2, que se caracteriza porque las partículas coloidales aniónicas consisten en sol de sílice coloidal y/o poli (ácido silícico) .

6. El procedimiento definido en la reivindicación 2 ó 3, que se caracteriza porque las partículas coloidales aniónicas consisten en silicato de metal alcalino que pertenece a silicatos sintéticos y que preferentemente presentan magnesio como catión predominante.

7. El procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque las partículas coloidales aniónicas presentan un diámetro medio de partícula dentro del intervalo de 1-80 nm, preferentemente dentro del intervalo de 1-50 nm, de la manera más ventajosa dentro del intervalo de 1-25 nm.

8. El procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el polvo formado por partículas coloidales aniónicas presenta un área específica (BET) dentro del intervalo d.

3. 1.000 m2/g, preferentemente dentro del intervalo d.

10. 1.000 m2/g.

9. El procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la carga se pre-trata con partículas coloidales aniónicas en una cantidad que varía dentro del intervalo d.

5. 10.000 g/t, preferentemente dentro del intervalo d.

50. 5.000 g/t, calculado sobre la cantidad total de carga seca.

10. El procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la cantidad de carga total que se pretende para la pasta diluida se pre-trata con partículas coloidales aniónicas.

11. El procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque únicamente una parte de la cantidad de carga que se pretende para la pasta diluida se pre-trata con partículas coloidales aniónicas, mientras que la otra parte preferentemente es una suspensión acuosa de celulosa.

12. El procedimiento definido en la reivindicación 11, que se caracteriza porque la proporción en peso de partículas coloidales aniónicas en el peso total de estas partículas y la parte pre-tratada de la cantidad de carga se encuentran dentro del intervalo de 0, 5-20 kg/t, preferentemente dentro del intervalo de 1-10 kg/t.

13. El procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la suspensión o el sol de partículas coloidales aniónicas presenta una concentración de 0, 5-30 %, preferentemente de 1-10 %.

14. El procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la carga es una sustancia aniónica en forma de partículas.

15. El procedimiento definido en la reivindicación 14, que se caracteriza porque la sustancia aniónica en forma de partículas se escoge entre el grupo que comprende caolín, caolín calcinado, carbonato de calcio, talco, dióxido de titanio, sulfato de calcio, silicato sintético y cargas de hidróxido de aluminio y mezclas de éstos.

16. El procedimiento definido en la reivindicación 15, que se caracteriza porque la sustancia aniónica en forma de partículas es dióxido de titanio.

17. El procedimiento definido en la reivindicación 16, que se caracteriza porque el dióxido de titanio presenta un diámetro medio de partículas dentro del intervalo d.

15. 350 nm, de manera más ventajosa de aproximadamente 200 nm.

18. El procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la

cantidad total de carga representa de 10-60 %, preferentemente d.

2. 50 %, de la cantidad total de peso seco de la pasta diluida.

19. El procedimiento definido en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la suspensión de carga acuosa presenta una concentración de 5-70 %, preferentemente d.

2. 50 %.

20. El procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la celulosa de la suspensión acuosa de celulosa procede de pasta papelera química, mecánica o quimio-mecánica, fibras recicladas o una mezcla de éstas.

21. El procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la suspensión acuosa de celulosa presenta una consistencia dentro del intervalo de 1-50 g/l, preferentemente dentro del intervalo de 5-15 g/l.

22. El procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la suspensión acuosa se combina con una suspensión acuosa de celulosa para formar una pasta diluida que presenta una consistencia total dentro del intervalo de 3-20 g/l, preferentemente de 5-15 g/l, de la manera más ventajosa de 7-13 g/l.

23. El procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el agente de retención catiónico es un polímero catiónico que presenta un peso molecular de al menos 500.000 g/mol, preferentemente de al menos 1.000.000 g/mol.

24. El procedimiento definido en la reivindicación 23, que se caracteriza porque el polímero catiónico es almidón catiónico o un copolímero de acrilamida y un comonómero catiónico.

25. El procedimiento definido en la reivindicación 24, que se caracteriza porque el copolímero de acrilamida y el comonómero catiónico son un copolímero de acrilamida y cloruro de acriloiloxietiltrimetil amonio que presentan preferentemente un peso molecular por encima de 500.000 g/mol.

26. El procedimiento definido en cualquiera de las reivindicacione.

2. 25, que se caracteriza porque la cantidad de polímero catiónico se encuentra dentro del intervalo d.

2. 10.000 g/t, preferentemente dentro del intervalo de 50

1.000 g/t de materia seca de dicha pasta diluida.

27. El procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la pasta diluida se trata con partículas coloidales aniónicas, que pueden ser idénticas o diferentes de dichas partículas coloidales aniónicas usadas para el pre-tratamiento de la carga.

28. El procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la pasta diluida se filtra a través de una cinta sinfín metálica de acero que presenta un tamaño de aberturas de malla de 100300 para formar papel.

29. El procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por el uso de otros agentes de mejora del papel, preferentemente otras sustancias químicas de retención y aglutinantes de tamaño, colorante y fibra.

30. El procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el dióxido de titano se pre-trata con silicato de metal coloidal que pertenece a silicatos sintéticos y que presentan magnesio como metal predominante y un diámetro medio de partícula dentro del intervalo de 1-25 nm.

31. El uso de partículas coloidales aniónicas que presentan un tamaño medio de partícula en agua menor que 100 nm en la fabricación de papel para el pre-tratamiento de la carga antes de la adición de la carga al interior de una suspensión acuosa que contiene fibras de celulosa, combinándose dichas partículas coloidales aniónicas en forma de suspensión acuosa o de sol con una suspensión acuosa de carga, seguido de la adición de la carga al interior de una suspensión acuosa que contiene fibras de celulosa para formar una pasta diluida y el tratamiento de dicha pasta diluida con al menos un agente de retención catiónico.