ES2282974T3 - Un procedimiento para la produccion de papel. - Google Patents

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Abstract

Un proceso para la producción de papel en una máquina de papel que contiene una caja de entrada de dilución, proceso que comprende: (a) introducir uno o más componentes de retención que comprenden por lo menos un polímero catiónico en una corriente acuosa principal que contiene fibras celulósicas y cargas, y alimentar la corriente acuosa principal a la caja de entrada, (b) mezclar en la caja de entrada la corriente acuosa principal con una corriente acuosa diluyente para formar una corriente acuosa resultante que se expulsa sobre una malla de formación y se desgota formando una banda continua de papel, caracterizado porque comprende además (c) introducir en la corriente acuosa diluyente un aditivo seleccionado de polímeros orgánicos no iónicos y alimentar a la caja de entrada la corriente acuosa diluyente.

Description

Un procedimiento para la producción de papel.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un proceso para la producción de papel en una máquina de papel que contiene una caja de entrada de dilución y, más particularmente, a un proceso en el que se introducen en una suspensión de pasta aditivos que afectan a la retención y desgote antes de que aquélla se expulse desde la caja de entrada sobre la malla y desgote formando una banda continua de papel.
Antecedentes
En la técnica de fabricación de papel se alimenta una suspensión acuosa que contiene fibras celulósicas, cargas y aditivos, denominada suspensión de pasta, a una caja de entrada que expulsa la suspensión de pasta sobre una malla de formación a través de una abertura de salida. De la suspensión de pasta drena agua a través de la malla de formación con lo que se forma sobre la malla una banda continua húmeda de papel que desgota aún más y se seca en la sección de secado de la máquina de papel. Usualmente se introducen en la suspensión de pasta agentes de retención para incrementar la adsorción de partículas finas, por ejemplo, fibras finas y cargas, sobre las fibras celulósicas para que queden retenidas con las fibras en la malla. En la técnica se conoce una gran variedad de agentes de retención, ejemplos de los cuales incluyen polímeros lineales, ramificados y reticulados de naturaleza aniónica, no iónica, anfótera y catiónica, polímeros orgánicos de diferentes pesos moleculares, materiales inorgánicos y muchas combinaciones de los mismos. Debido a una retención incompleta, el agua obtenida por desgote de la suspensión de pasta y de la banda continua húmeda, denominada agua blanca o agua de retorno, contiene partículas finas que no han sido retenidas en la malla y usualmente esta agua se recircula en diferentes circuitos de flujos.
Debido a una contracción no uniforme de la banda continua de papel en el proceso de secado, la banda continua seca resultante tiene usualmente un perfil de gramaje no uniforme en la dirección transversal. Especialmente, la contracción en la zona media de la banda continua de papel es menor que en las zonas laterales con lo que se produce un gramaje seco mayor en las dos zonas laterales de la banda continua de papel. En el pasado, se controlaba un labio que definía la abertura de salida a lo largo de toda su anchura para controlar el perfil del gramaje de la banda continua. Sin embargo, en la práctica, es muy difícil obtener un gramaje uniforme por todo el ancho de la banda continua usando este tipo de dispositivo de control. Además, los intentos de controlar el perfil del gramaje de esta manera afectan al perfil de orientación de las fibras de la banda continua de papel, lo cual origina usualmente efectos negativos sobre la calidad del papel producido, como anisotropía de la resistencia y alargamiento.
Se puede obtener un perfil mejorado del gramaje con un tipo diferente de diseño de la caja de entrada, denominada caja de entrada de dilución, en el que el perfil del gramaje de la banda continua de papel es controlado por dilución, con agua, de la suspensión de pasta alimentada a la caja de entrada. Usualmente, el agua usada en el proceso de dilución es agua blanca y, por lo tanto, la corriente de suspensión de pasta que tiene una consistencia alta se diluye con una corriente de baja consistencia resultante del agua blanca. Por ejemplo, la caja de entrada puede tener una serie de secciones mezcladoras o líneas de dilución distribuidas por todo el ancho de la caja de entrada. Se inyecta agua blanca en las secciones mezcladoras para controlar localmente la dilución de la suspensión de pasta con lo que se forma un perfil variable de la consistencia a la salida de la abertura de salida a un caudal volumétrico constante. Ajustando la cantidad de dilución, esto es, la relación de corriente de alta consistencia a corriente de baja consistencia, en una pluralidad de puntos de la caja de entrada por todo el ancho de la máquina, por ejemplo, en respuesta a un perfil del gramaje medido con analizadores en línea, el gramaje de la banda continua puede ser controlado de mejor manera haciéndolo esencialmente uniforme en la dirección transversal. Un caudal volumétrico constante en la dirección transversal también puede tener efectos beneficiosos sobre el perfil de orientación de las fibras.
Sin embargo, se ha comprobado que en máquinas de papel que emplean diseños de cajas de entrada de dilución, especialmente cuando se usan agentes de retención de alto rendimiento, la banda continua producida de papel tiene formación y composición variables por todo el ancho de la banda continua. Especialmente, se ha encontrado que la banda continua de papel tiene un perfil trasversal no uniforme del contenido de cenizas por lo que se produce papel que no cumple las especificaciones. En algunos casos, el contenido de cenizas es mucho más bajo en las zonas laterales que en la zona media de la banda continua.
La invención
De acuerdo con la presente invención, cuando se produce papel en una máquina de papel que contiene una caja de entrada de dilución, se ha encontrado que se puede obtener una banda continua de papel que tiene un perfil transversal más uniforme del contenido de cenizas por introducción de un sistema específico de aditivos en la suspensión de pasta de una cierta manera antes de desgotar aquélla sobre la malla para formar la banda continua de papel. Se ha encontrado además que el proceso de la invención puede proporcionar mejor formación de la banda continua producida de papel. Por lo tanto, de acuerdo con la presente invención, se proporciona un proceso para la producción de papel en una máquina de papel que comprende una caja de entrada de dilución en la que se mezcla una corriente acuosa principal que contiene fibras celulósicas y cargas con una corriente acuosa diluyente formándose una corriente acuosa resultante que es expulsada sobre la malla y desgotada para formar una banda continua de papel, proceso en el que se introducen en la corriente acuosa principal uno o más componentes que proporcionan mejor retención y se introduce en la corriente acuosa diluyente un aditivo adicional antes del desgote, aditivo adicional que origina un desgote más lento y/o que se selecciona de polímeros orgánicos no iónicos. La invención se refiere también a un proceso como el definido en las reivindicaciones.
Las cajas de entrada de dilución pueden ser definidas en general como dispositivos que comprenden por lo menos una entrada para una primera corriente volumétrica parcial, por lo menos una entrada para una segunda corriente volumétrica parcial, por lo menos una sección para mezclar las corrientes volumétricas parciales y formar una corriente volumétrica mezclada y por lo menos una salida para expulsar la corriente volumétrica mezclada. Preferiblemente la caja de entrada de dilución comprende una pluralidad de estas entradas, secciones y salidas por todo su ancho de trabajo. Ejemplos de cajas de entrada de dilución adecuadas incluyen las descritas en las patentes de los Estados Unidos números 4.909.904, 5.196.091, 5.316.383, 5.545.293 y 5.549.793.
En la presente memoria, el término "corriente acuosa principal" se refiere a la corriente principal de suspensión de pasta que contiene fibras celulósicas y cargas que entra en la caja de entrada y que tiene una alta consistencia (en lo sucesivo, "HC"), esto es, un contenido alto de sólidos, por lo que representa la corriente de alta consistencia (en lo sucesivo, "corriente HC"). La consistencia de la corriente HC puede estar en el intervalo de 0,1 a 3,5%, convenientemente de 0,3 a 2,2% y preferiblemente de 0,4 a 1,9% en peso. En la presente memoria, el término "corriente acuosa diluyente" se refiere a la corriente acuosa usada para diluir la corriente HC y que, comparada con la corriente HC, tiene una baja consistencia (en lo sucesivo "LC"), esto es, un contenido bajo de sólidos, por lo que representa la corriente de baja consistencia (en lo sucesivo, "corriente LC"). La consistencia de la corriente LC puede estar en el intervalo de 0 a 1,5, conveniente de 0,002 a 0,9% y preferiblemente de 0,005 a 0,8% en peso, con la condición de que la consistencia de la corriente LC sea menor que la de la corriente HC. En la caja de entrada, la corriente HC se mezcla y diluye con la corriente LC, por ejemplo, justo antes del generador de turbulencia, formándose una corriente resultante que se descarga a la malla para ser desgotada. La relación volumétrica de corriente HC a corriente LC puede estar en el intervalo de 99:1 a 50:50, convenientemente de 97:3 a 60:40, preferiblemente de 95:5 a 75:25 y típicamente es aproximadamente 85:15. Como es convencional en diseños de cajas de entrada de dilución, preferiblemente la relación volumétrica de corriente HC a corriente LC es variable en una pluralidad de puntos de la caja de entrada por todo el ancho de ésta para ajustar la cantidad de dilución con lo que se permite controlar el perfil transversal del gramaje de la banda continua formada de papel. Preferiblemente las corrientes volumétricas parciales, esto es, la corriente HC y la corriente LC, se mezclan en la caja de entrada formando una corriente volumétrica mezclada HC/LC que es expulsada de la caja de entrada y que es esencialmente constante en la dirección transversal.
La corriente acuosa LC usada para la dilución se puede seleccionar de agua limpia, agua blanca y otros tipos de corrientes acuosas que se reciclan en el proceso. La corriente diluyente LC puede contener fibras finas y cargas y puede ser tratada por medio de cualquier etapa de purificación antes de ser alimentada a la caja de entrada. Ejemplos de etapas adecuadas que se pueden usar para purificar o clarificar corrientes acuosas de estos tipos incluyen filtración, flotación, sedimentación y tratamiento anaerobio y aerobio. Preferiblemente, la corriente LC es agua blanca que puede contener finos, cargas y otros aditivos introducidos en la corriente HC y que no han sido retenidos en la malla. Preferiblemente el agua blanca usada se obtiene por desgote de la suspensión de pasta y/o de la banda continua húmeda en la malla y, como se ha mencionado anteriormente, puede ser clarificada antes de ser alimentada a la caja de entrada de dilución. En el presente proceso, convenientemente la corriente LC tendrá una composición diferente a la de la corriente HC y especialmente el contenido de cargas de la corriente LC difiere del contenido de cargas de la corriente HC. Preferiblemente la corriente LC tiene un contenido mayor de cargas, expresado como porcentaje de sustancia seca de la corriente, que la corriente HC.
Además de la corriente HC y la corriente LC antes descritas que entran en la caja de entrada, de acuerdo con la presente invención puede haber por lo menos una corriente adicional que entra en la caja de entrada. Preferiblemente la corriente adicional es una corriente que contiene sólo agua. La corriente adicional también puede ser una corriente de suspensión de pasta cuya consistencia y/o composición difiere de las de la corriente HC.
El o los componentes que proporcionan mejor retención de acuerdo con esta invención pueden ser un único agente de retención o un sistema de retención, por ejemplo, uno cualquiera de los definidos más adelante. El único componente puede ser cualquier componente que actúe como agente de retención, preferiblemente un polímero catiónico. En esta realización, la cantidad de componente introducido en la corriente acuosa principal debe ser suficiente para dar mejor retención que la obtenida cuando no se añade el componente.
En una realización preferida de esta invención, se usa un sistema de retención. En la presente memoria, el término "sistema de retención" se refiere a por lo menos dos componentes que, cuando se añaden a una suspensión de pasta, originan mejor retención que la obtenida cuando no se añaden los componentes. Los componentes de sistemas de retención se seleccionan de polímeros orgánicos y polímeros orgánicos combinados con compuestos de aluminio y/o micropartículas inorgánicas. En una realización particularmente preferida de la invención, se usa un sistema de retención constituido por micropartículas. En la presente memoria, el término "sistema de retención constituido por micropartículas" se refiere a un sistema de retención que comprende un material en micropartículas, o micropartículas, como, por ejemplo, partículas inorgánicas aniónicas, partículas inorgánicas catiónicas y micropartículas orgánicas. El material en micropartículas se usa combinado con por lo menos un componente adicional, usualmente un polímero orgánico, denominado también en la presente memoria polímero principal, preferiblemente un polímero catiónico. Preferiblemente las micropartículas aniónicas se usan combinadas con por lo menos un polímero catiónico. Preferiblemente las micropartículas son partículas inorgánicas aniónicas. Se prefiere además que las micropartículas tengan un tamaño dentro del intervalo de las partículas coloidales. El sistema de retención, por ejemplo, sistemas que comprenden micropartículas, puede comprender más de dos componentes; por ejemplo, puede ser un sistema de retención constituido por tres o cuatro componentes. Los componentes adicionales adecuados incluyen uno o más compuestos de aluminio y polímeros orgánicos catiónicos de peso molecular bajo. Usualmente los sistemas de retención, incluidos sistemas de retención constituidos por micropartículas, también dan mejor desgote que el obtenido cuando no se añaden los componentes por lo que estos sistemas se denominan comúnmente sistemas de retención y desgote.
Las partículas inorgánicas aniónicas que se pueden usar de acuerdo con la invención incluyen partículas aniónicas basadas en sílice y arcillas del tipo de las esmectitas. Preferiblemente se usan partículas aniónicas basadas en sílice, esto es, partículas basadas en SiO_{2} o ácido silícico, incluidas sílice coloidal, diferentes tipos de ácido polisilícico, sílice coloidal modificada por aluminio o silicatos de aluminio y mezclas de las mismas, solas o combinadas con otros tipos de partículas inorgánicas aniónicas. Usualmente las partículas aniónicas basadas en sílice se suministran en forma de dispersiones acuosas coloidales denominadas soles. Sistemas de retención y desgote que comprenden partículas aniónicas adecuadas basadas en sílice se describen en las patentes de los Estados Unidos números 4.388.150, 4.927.498, 4.954.220, 4.961.825, 4.980.025, 5.127.994, 5.176.891, 5.368.833, 5.447.604, 5.470.435, 5.543.014, 5.571.494, 5.584.966 y 5.603.805, todas las cuales se incorporan en la presente memoria como referencia.
Las partículas aniónicas basadas en sílice tienen un tamaño medio menor que aproximadamente 50 nm, preferiblemente menor que aproximadamente 20 nm y más preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 nm. Como es convencional en la química de la sílice, el tamaño de partículas se refiere al tamaño medio de las partículas primarias, que pueden estar o no agregadas. La superficie específica de las partículas basadas en sílice es convenientemente mayor que 50 m^{2}/g y preferiblemente mayor que 100 m^{2}/g. En general, la superficie específica puede ser de hasta aproximadamente 1.700 m^{2}/g y preferiblemente de hasta 1.000 m^{2}/g. La superficie específica se puede medir por medio de valoración con NaOH de manera conocida, por ejemplo, como se describe en Sears, Analytical Chemistry, 28 (1956), 12, 1.981-1.983, y en la patente de los Estados Unidos número 5.176.891. La superficie dada representa así la superficie específica media de las partículas.
En una realización preferida de la invención, las partículas inorgánicas aniónicas son partículas basadas en sílice, por ejemplo, sílice coloidal o sílice coloidal modificada por aluminio, que tienen una superficie específica en el intervalo de 50 a 1.000 m^{2}/g y preferiblemente de 100 a 950 m^{2}/g. Preferiblemente las partículas inorgánicas aniónicas están presentes en un sol de sílice que tiene un índice S en el intervalo de 8 a 45%, preferiblemente de 10 a 30%, y que contiene partículas de sílice con una superficie específica en el intervalo de 300 a 1.000 m^{2}/g, convenientemente 500 a 950 m^{2}/g y preferiblemente de 750 a 950 m^{2}/g, partículas que pueden estar o no modificadas por aluminio. Convenientemente las partículas son partículas de sílice modificadas por aluminio y preferiblemente modificadas por aluminio con un grado de sustitución de átomos de silicio de 2 a 25%. El índice S se puede medir y calcular como se describe en Iler y Dalton, J. Phys. Chem., 60 (1956), 955-957. El índice S indica el grado de formación de agregados o microgeles, siendo un índice S bajo indicativo de mayor grado de agregación.
También en otra realización preferida de la invención, las partículas inorgánicas aniónicas se seleccionan de ácido polisilícico y sílice coloidal modificada por aluminio o silicato de aluminio que tienen una superficie específica alta, convenientemente mayor que aproximadamente 1.000 m^{2}/g. La superficie específica puede estar en el intervalo de 1.000 a 1.700 m^{2}/g y preferiblemente de 1.050 a 1.600 m^{2}/g. En la técnica, el ácido polisilícico se denomina también ácido silícico polimérico, microgel de ácido polisilícico, polisilicato y microgel de polisilicato, todos los cuales están comprendidos en el término "ácido polisilícico" usado en la presente memoria. Los compuestos de este tipo que contienen aluminio también se denominan comúnmente poli(aluminosilicato) y microgel de poli(aluminosilicato), términos ambos que también están comprendidos en los términos "sílice coloidal modificada por aluminio" y "silicato de aluminio" usados en la presente memoria.
En el proceso de la invención también se pueden usar arcillas del tipo de las esmectitas, conocidas en la técnica y que incluyen materiales naturales, sintéticos y tratados químicamente. Ejemplos de arcillas esmectitas adecuadas incluyen montmorillonita/bentonita, hectorita, beidelita, nontronita y saponita, preferiblemente bentonita y especialmente las que, después de ser hinchadas, tienen una superficie específica de 400 a 800 m^{2}/g. Se describen arcillas adecuadas en las patentes de los Estados Unidos números 4.753.710, 5.071.512 y 5.607.552, que se incorporan en la presente memoria como referencia. La última de estas patentes describe mezclas de partículas aniónicas basadas en sílice y arcillas esmectitas, preferiblemente bentonitas naturales. Partículas inorgánicas catiónicas que se pueden usar incluyen partículas catiónicas basadas en sílice, alúmina catiónica y zirconia catiónica.
Los polímeros orgánicos adecuados para uso en esta invención son de naturaleza catiónica y pueden ser naturales o sintéticos y lineales, ramificados o reticulados, por ejemplo, en forma de partículas. Preferiblemente el polímero es soluble en agua o dispersable en agua. Ejemplos de polímeros principales adecuados incluyen almidones catiónicos, gomas guar catiónicas y polímeros catiónicos basados en acrilamida, así como quitosanos, poli(cloruro de dialildimetilamonio), polietileniminas, poliaminas, poliamidoaminas, resinas de melamina-formaldehído y resinas de urea-formaldehído. Los almidones catiónicos y los polímeros catiónicos basados en acrilamida son polímeros particularmente preferidos de acuerdo con la invención, como componentes únicos de retención y como sistemas de retención, con o sin partículas inorgánicas aniónicas. El peso molecular del polímero principal es usualmente mayor que 200.000, convenientemente mayor que 300.000, preferiblemente por lo menos 500.000 y lo más preferiblemente por lo menos 1.000.000. Usualmente el peso molecular es menor que aproximadamente 20.000.000.
Otros polímeros adecuados para uso en esta invención incluyen polímeros orgánicos catiónicos de peso molecular bajo, denominados también receptores de deshechos aniónicos ("ATC"). Los ATC son conocidos en la técnica como agentes neutralizantes de sustancias aniónicas perjudiciales presentes en la suspensión de pasta y el uso de los mismos, combinados con componentes o sistemas de retención, proporciona mejor retención. En consecuencia, los ATC son preferiblemente componentes de sistemas de retención que se usan con suspensiones de pasta que tienen una demanda catiónica alta. Los ATC adecuados incluyen polímeros orgánicos catiónicos muy cargados y de peso molecular bajo, como poliaminas, polietileniminas, homopolímeros o copolímeros basados en cloruro de dialildimetilamonio, (met)acrilamidas y (met)acrilatos. Con respecto al peso molecular del polímero principal, preferiblemente el peso molecular del polímero orgánico catiónico es bajo; convenientemente es por lo menos 2.000 y preferiblemente por lo menos 10.000. Usualmente el límite superior del peso molecular es aproximadamente 700.000 y convenientemente aproximadamente 500.000. Sistemas de retención adecuados que comprenden ATC incluyen los que comprenden un polímero principal de naturaleza catiónica. Los polímeros catiónicos de peso molecular bajo también se pueden usar como agentes de bloqueo para mejorar la conformación de polímeros adsorbidos de peso molecular alto y originar una floculación más eficiente.
Compuestos de aluminio que se pueden usar de acuerdo con la invención incluyen alúmina, aluminatos, cloruro de aluminio, nitrato de aluminio y compuestos de polialuminio, como cloruros de polialuminio, sulfatos de polialuminio, compuestos de polialuminio que contienen iones cloruro y sulfato, silicato-sulfatos de polialuminio y mezclas de los mismos. Los compuestos de polialuminio también pueden contener otros aniones, por ejemplo, aniones de ácido fosfórico, ácido sulfúrico y ácidos orgánicos, como ácido cítrico y ácido oxálico.
Sistemas de retención adecuados constituidos por micropartículas de acuerdo con la invención comprenden partículas aniónicas basadas en sílice combinadas con almidón catiónico, goma guar catiónica o un polímero catiónico basado en acrilamida (preferiblemente sílice coloidal aniónica o ácido polisilícico combinado con almidón catiónico, y sílice coloidal modificada por aluminio o silicato de aluminio combinado con un polímero catiónico basado en acrilamida) y opcionalmente también con ATC; partículas aniónicas basadas en sílice combinadas con un polímero aniónico basado en acrilamida y un polímero catiónico seleccionado de almidón catiónico, goma guar catiónica o un polímero catiónico basado en acrilamida; bentonita combinada con un polímero catiónico basado en acrilamida y opcionalmente también con ATC; y bentonita combinada con un polímero sustancialmente no iónico basado en acrilamida. Sistemas de retención adecuados que comprenden compuestos de aluminio incluyen los que comprenden polímeros catiónicos y partículas inorgánicas aniónicas, preferiblemente partículas aniónicas basadas en sílice.
Los componentes del sistema de retención también se pueden seleccionar de polímeros orgánicos y polímeros orgánicos combinados con compuestos de aluminio, por ejemplo, un polímero principal, un polímero principal combinado con un polímero de peso molecular bajo y un polímero principal combinado con un compuesto de aluminio, como se ha descrito anteriormente. En un primer aspecto de esta realización, el sistema de retención contiene dos polímeros con carga eléctrica opuesta, esto es, un polímero aniónico y un polímero catiónico, por ejemplo, un polímero aniónico combinado con un polímero principal catiónico y un polímero aniónico combinado con un polímero ATC catiónico. En un segundo aspecto de esta realización, el sistema de retención contiene dos polímeros anfóteros y/o catiónicos, por ejemplo, dos polímeros principales catiónicos y un polímero principal catiónico combinado con un polímero catiónico de peso molecular bajo. En otra realización, el sistema de retención comprende dos polímeros no iónicos, preferiblemente dos polímeros no iónicos capaces de interaccionar mediante enlaces de hidrógeno, por ejemplo, polímeros basados en óxidos de alquileno, como poli(óxido de etileno), y resinas fenólicas.
En el proceso de la invención, el o los componentes de retención se introducen en la corriente HC que se ha de mezclar con la corriente LC en la caja de entrada, con lo que se introducen los componentes en la corriente acuosa resultante en el proceso de dilución. Los componentes de sistemas de retención se pueden añadir a la corriente de suspensión de pasta de manera convencional en cualquier orden. Cuando se usa un sistema de retención que comprende partículas inorgánicas aniónicas y un polímero principal, por ejemplo, un polímero catiónico, se prefiere añadir el polímero a la corriente HC antes del material en micropartículas, aunque se puede usar el orden inverso de adición. Se prefiere además añadir el primer componente, por ejemplo, el polímero principal, antes de una etapa de cizalladura, que se puede seleccionar de bombeo, mezclado, depuración, etc., y añadir el segundo componente, por ejemplo, las micropartículas, después de la etapa de cizalladura. Cuando se usa un ATC o un compuesto de aluminio, preferiblemente estos componentes se introducen en la corriente HC antes o simultáneamente con otros componentes del sistema de retención, por ejemplo, para neutralizar sustancias aniónicas de deshecho. También es posible introducir una parte de uno o más componentes de retención en la corriente LC en caso de componentes que no afecten negativamente al comportamiento del aditivo adicional introducido en la corriente LC, como se describe más adelante. Este modo de adición parcial puede ser aplicado con componentes que puedan ser afectados negativamente por niveles altos de cizalladura. Añadiendo una parte de dicho componente a la corriente LC, el componente y los flóculos formados pueden ser sometidos a condiciones menos severas de cizalladura con lo que se mejoran los efectos para los fines de esta invención. Ejemplos de dichos componentes incluyen partículas inorgánicas aniónicas. En general, cuando se usa adición parcial a la corriente HC y a la corriente LC, preferiblemente la cantidad predominante del componente se añade a la corriente HC. El o los componentes de retención añadidos a la corriente HC tienen preferiblemente mayor capacidad de retención que el o los componentes añadidos a la corriente LC.
Los componentes del sistema de retención se introducen en la suspensión de pasta que ha de ser desgotada en cantidades que pueden variar dentro de amplios límites que dependen, inter alia, del tipo y número de componentes, tipo de pasta, tipo de cargas, contenido de cargas, punto de adición, corriente de adición, etc. En general, los componentes se añaden en cantidades que originen mejor retención que la obtenida cuando no se añaden los componentes. Cuando se usan partículas inorgánicas aniónicas como material en micropartículas, la cantidad total añadida es usualmente menor que 0,001% en peso, frecuentemente menor que 0,005% en peso, basado en sustancia seca de la suspensión de pasta. El límite superior es usualmente 1,0% y convenientemente 0,6% en peso. Cuando se usan partículas aniónicas basadas en sílice, la cantidad total está convenientemente en el intervalo de 0,005 a 0,5% en peso, preferiblemente en el intervalo de 0,01 a 0,2% en peso, calculado como SiO_{2} y basado en sustancia seca de la suspensión de pasta. Los polímeros orgánicos, por ejemplo, los polímeros principales, se añaden usualmente en cantidades totales de por lo menos 0,001%, frecuentemente de por lo menos 0,005% en peso, basado en sustancia seca de la suspensión de pasta. El límite superior es usualmente 3% y convenientemente 1,5% en peso. Cuando se usa en el proceso un polímero orgánico catiónico de peso molecular bajo, se puede añadir en una cantidad de por lo menos 0,05%, basado en sustancia seca de la suspensión de pasta que ha de ser desgotada. Convenientemente, la cantidad está en el intervalo de 0,07 a 0,5%, preferiblemente en el intervalo de 0,1 a 0,35%. Cuando se usa en el proceso un compuesto de aluminio, la cantidad total introducida en la suspensión de pasta que ha de ser desgotada depende del tipo de compuesto de aluminio usado y de otros efectos deseados. Por ejemplo, es bien conocido en la técnica utilizar compuestos de aluminio como precipitantes de agentes encolantes basados en colofonia. La cantidad total añadida es usualmente por lo menos 0,05%, calculado como Al_{2}O_{3} y basado en sustancia seca de la suspensión de pasta. Convenientemente la cantidad está en el intervalo de 0,8 a 2,8%, preferiblemente en el intervalo de 0,1 a 2,0%.
De acuerdo con la invención, en la corriente LC se introduce un aditivo adicional, denominado en lo sucesivo aditivo de la corriente LC. Preferiblemente este aditivo es tal que origina un desgote más lento que el obtenido cuando no se añade. Preferiblemente el aditivo de la corriente LC es un polimérico orgánico o inorgánico soluble en agua o dispersable en agua, que puede ser natural o sintético. El aditivo de la corriente LC se selecciona convenientemente de polímeros orgánicos aniónicos y no iónicos, que pueden ser lineales, ramificados o reticulados. Ejemplos de aditivos de la corriente LC incluyen polímeros no iónicos basados en acrilamida e hidratos de carbono, polisacáridos, gomas y alginatos, incluidos almidones naturales y modificados químicamente, como los obtenidos de patata, trigo, maíz, tapioca, cebada, avena y arroz, goma guar, goma de xantano, goma arábiga, goma de algarroba, derivados de celulosa, como carboximetilcelulosa, etc. En polímeros basados en acrilamida, el peso molecular debe ser convenientemente mayor que 1.000.000, preferiblemente mayor que 5.000.000 y lo más preferiblemente mayor que 10.000.000. Usualmente el peso molecular es menor que aproximadamente 40.000.000. En hidratos de carbono, el peso molecular debe ser convenientemente mayor que 200.000, preferiblemente mayor que 300.000 y lo más preferiblemente mayor que 500.000. Los hidratos de carbono son de naturaleza no iónica. El aditivo de la corriente LC se añade convenientemente en una cantidad suficiente para originar un desgote más lento de la suspensión de pasta, usualmente en una cantidad de por lo menos 0,01 ppm, basado en la masa de la corriente acuosa LC; se puede añadir en una cantidad de 0,01 a 50 ppm, convenientemente de 0,05 a 40 ppm y preferiblemente de 0,1 a 20 ppm, basado en la masa de la corriente
acuosa LC.
Las cantidades y puntos de adición de los componentes del sistema de retención y/o del aditivo de la corriente LC de la presente invención se pueden seleccionar y ajustar para conseguir el perfil transversal óptimo del contenido de cenizas y la formación óptima de la banda continua de papel, como puede ser apreciado fácilmente por los expertos en la técnica. En una realización preferida de la invención, se usan dispositivos de medición en línea, como, por ejemplo, Accuray, Measurex, Roibox, etc., para realizar mediciones en línea del perfil transversal del gramaje, perfil transversal del contenido de cargas y humedad. Analizando la información obtenida de dichas mediciones junto con información sobre adiciones, por ejemplo, por medio de un sistema informático, se pueden ajustar las cantidades y puntos de adición de los componentes de retención y/o del aditivo de la corriente LC, como los descritos anteriormente, para controlar y optimizar los perfiles transversales del gramaje y del contenido de cargas.
El proceso de acuerdo con la invención se usa para la producción de papel. En la presente memoria el término "papel" incluye no sólo papel y su producción, sino también otros productos en forma de banda continua, como cartón, y su producción. El proceso se puede usar en la producción de papel a partir de diferentes tipos de suspensiones de fibras celulósicas, suspensiones que deben contener convenientemente por lo menos 25% y preferiblemente por lo menos 50% en peso de dichas fibras, basado en sustancia seca. Las suspensiones pueden ser de fibras de pasta química, como pasta al sulfato y al bisulfito, pasta termomecánica, pasta quimicotermomecánica, pasta "organosolv", pasta de refinos o pasta mecánica de coníferas y frondosas, o fibras obtenidas de plantas anuales, como hierba de elefante (Typha elephantina), bagazo, lino, paja, etc., y fibras recicladas. La suspensión también puede contener cargas minerales de tipos convencionales como, por ejemplo, caolín, arcilla, dióxido de titanio, yeso, talco y carbonatos cálcicos naturales y sintéticos como, por ejemplo, creta, mármol molido, carbonato cálcico molido y carbonato cálcico precipitado. Por supuesto la suspensión también puede contener aditivos papeleros de tipos convencionales, como agentes de resistencia en húmedo y agentes encolantes, como los basados en colofonia, dímeros de cetenos o anhídridos
alquenilsuccínicos, etc.
Convenientemente la invención se aplica en máquinas de papel que producen papel que contiene fibras lignificadas y papel basado en fibras recicladas, como papel semiquímico (SC), papel estucado de bajo gramaje (LWC) y diferentes tipos de papeles de edición y periódicos, y en máquinas que producen papeles de impresión y escritura exentos de fibras lignificadas (el término "exento de fibras lignificadas" significa papel con menos de aproximadamente
15% de fibras lignificadas). La invención también es aplicable para la producción de cartón en máquinas de una sola capa así como en máquinas que producen papel o cartón con cajas de entrada de varias capas y en máquinas con varias cajas de entrada, en las que una o más capas del cartón consisten esencialmente en fibras recicladas. En máquinas que usan cajas de entrada de varias capas o varias cajas de entrada, en las que una o más capas se producen con una caja de entrada del tipo de dilución, la invención puede ser aplicada a una o más de estas capas. Convenientemente la invención se aplica en máquinas de papel que funcionan a una velocidad de 600 a 2.500 m/min y preferiblemente de 1.000
a 2.000 m/min.
La invención se ilustra adicionalmente en el siguiente ejemplo que, sin embargo, no la limita. La partes y porcentajes se refieren a partes y porcentajes en peso, respectivamente, salvo que se indique lo contrario.
Ejemplo
Se evaluó el proceso de la invención en una máquina de papel que tenía una caja de entrada de dilución y que producía papel neutro a una velocidad de 1.200 m/min usando una pasta semiquímica (SC) que contenía aproximadamente 30% de arcilla. Se hicieron ensayos introduciendo en la corriente principal de pasta (corriente HC) un sistema de retención constituido por micropartículas, con y sin introducción de un aditivo de la corriente LC al agua blanca (corriente LC) obtenida desgotando la suspensión de pasta en la malla de formación. El agua blanca se recicló e inyectó a la caja de entrada en una pluralidad de puntos situados por todo el ancho de ésta. Para conseguir una banda continua de papel seco con un perfil sustancialmente uniforme del gramaje, se ajustó la relación volumétrica de corriente HC a corriente LC por todo el ancho de la caja de entrada a un valor desde aproximadamente 80:20 en las zonas laterales a aproximadamente 95:5 en la zona central. Se analizó el perfil de formación y del contenido de cenizas en el papel producido midiendo estos parámetros en las zonas laterales y central de la banda continua.
Los componentes del sistema de retención en micropartículas consistían en una poliamina catiónica de peso molecular bajo (de aproximadamente 200.000), un polímero catiónico basado en acrilamida con un peso molecular de aproximadamente 5 millones y una sílice modificada por aluminio del tipo descrito en la patente de los Estados Unidos número 5.368.833 que tenía un índice S de aproximadamente 25% y contenía partículas con una superficie específica de aproximadamente 900 m^{2}/g cuya superficie había sido modificada por aluminio a un grado de 5%. Se introdujeron los componentes en la corriente HC en el orden citado, esto es, el polímero de peso molecular bajo se añadió corriente arriba en una cantidad de 0,5 kg/t, basado en pasta seca, seguido de la adición corriente abajo del polímero principal en una cantidad de 0,75 kg/t, basado en pasta seca, y adición posterior corriente abajo del sol de sílice en una cantidad de 1,0 kg/t, calculado como SiO_{2} y basado en pasta seca. El aditivo de la corriente LC fue un polímero no iónico basado en acrilamida, con un peso molecular de aproximadamente 20 millones, que se añadió en una cantidad de 0,75 kg/t, basado en pasta seca.
Cuando se añadieron los componentes del sistema de retención a la corriente HC pero no el aditivo de la corriente LC, el contenido de cenizas fue 29,5% en la zona central de la banda continua y 30,5% en las zonas laterales, esto es, aproximadamente 3,4% mayor en la zona central que en las zonas laterales. Sin embargo, cuando se usaron el sistema de retención y el aditivo de la corriente LC, el perfil del contenido de cenizas fue sólo aproximadamente 0,7% mayor en la zona central de la banda continua. En consecuencia, cuando no se usó aditivo de la corriente LC, la desviación del contenido de cenizas fue cinco veces mayor que cuando se empleó aditivo de la corriente LC. La introducción del aditivo de la corriente LC originó además un desgote más lento en la malla y la banda continua producida de papel tenía un perfil más uniforme de formación por todo su ancho. La desviación de la formación fue menor (0,05 unidades frente a 0,10 unidades) y el nivel medio fue mejor (0,46 unidades frente a 0,58 unidades), medida como formación normalizada, esto es, desviación estándar del gramaje dividido por el gramaje.

Claims (15)

1. Un proceso para la producción de papel en una máquina de papel que contiene una caja de entrada de dilución, proceso que comprende:
(a) introducir uno o más componentes de retención que comprenden por lo menos un polímero catiónico en una corriente acuosa principal que contiene fibras celulósicas y cargas, y alimentar la corriente acuosa principal a la caja de entrada,
(b) mezclar en la caja de entrada la corriente acuosa principal con una corriente acuosa diluyente para formar una corriente acuosa resultante que se expulsa sobre una malla de formación y se desgota formando una banda continua de papel,
caracterizado porque comprende además
(c) introducir en la corriente acuosa diluyente un aditivo seleccionado de polímeros orgánicos no iónicos y alimentar a la caja de entrada la corriente acuosa diluyente.
2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente acuosa principal tiene un volumen mayor que la corriente acuosa diluyente.
3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la relación volumétrica de la corriente acuosa principal a la corriente acuosa diluyente es de 95:5 a 75:25.
4. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque la corriente acuosa diluyente tiene un contenido de cargas mayor que la corriente acuosa principal, expresado como porcentaje de sustancia seca de la corriente.
5. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, 2, 3 ó 4, caracterizado porque la corriente acuosa diluyente es agua blanca obtenida desgotando la corriente acuosa resultante.
6. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los componentes de retención comprenden por lo menos un polímero catiónico y partículas aniónicas basadas en sílice.
7. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque las partículas aniónicas basadas en sílice se seleccionan de sílice coloidal, ácido polisilícico, sílice coloidal modificada por aluminio y silicato de aluminio.
8. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los componentes de retención comprenden un polímero catiónico y una bentonita.
9. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque el polímero catiónico es almidón catiónico o un polímero catiónico basado en acrilamida que tiene un peso molecular de por lo menos aproximadamente 1.000.000.
10. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los componentes de retención comprenden un polímero catiónico de peso molecular bajo, con un peso molecular de hasta aproximadamente 500.000.
11. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los componentes de retención comprenden un compuesto de aluminio.
12. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el aditivo introducido en la corriente acuosa diluyente origina un desgote más lento.
13. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el aditivo introducido en la corriente acuosa diluyente se selecciona de polímeros aniónicos y no iónicos basados en acrilamida y de polisacáridos aniónicos y no iónicos.
14. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el aditivo introducido en la corriente acuosa diluyente se selecciona de polímeros no iónicos basados en acrilamida que tienen un peso molecular mayor que 1.000.000.
15. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque el aditivo introducido en la corriente acuosa diluyente se añade en una cantidad de 0,01 a 50 ppm, basado en la masa de la corriente acuosa diluyente.
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