ES2643699T3 - Composiciones y métodos para elaborar productos de papel - Google Patents

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ES2643699T3 ES12860322.2T ES12860322T ES2643699T3 ES 2643699 T3 ES2643699 T3 ES 2643699T3 ES 12860322 T ES12860322 T ES 12860322T ES 2643699 T3 ES2643699 T3 ES 2643699T3
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Description

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descripcion
Composiciones y metodos para elaborar productos de papel
Antecedentes
Campo de la tecnica
Los presentes modos de realizacion se refieren al papel y la elaboracion de papel.
Descripcion de la tecnica relacionada
El papel es un material en hojas que contiene fibras discretas, pequenas, interconectadas Las fibras se forman generalmente en una hoja sobre una pantalla fina a partir de una suspension acuosa diluida o una lechada. El papel se elabora habitualmente a partir de fibras de celulosa, aunque ocasionalmente se usan fibras sinteticas. Los productos de papel elaborados a partir de fibras de celulosa sin tratar pierden su resistencia rapidamente cuando se humedecen, es decir tienen una resistencia en humedo muy pequena. Para producir productos de papel mas fuertes, se puede anadir resina una de resistencia en humedo al papel. Los tipos de resinas de resistencia en humedo que se pueden aplicar al papel pueden ser bien de tipo “permanente” o bien de tipo “temporal” que se definen, en parte, por cuanto tiempo conserva el papel su resistencia en humedo despues de la inmersion en agua.
Una resina de resistencia en humedo permanente habitual es una resina de resistencia en humedo basada en la epiclorhidrina, tal como la poliamidoamina epiclorhidrina (PAE). Las resinas de PAE convencionales pueden prepararse haciendo reaccionar poliamidoamina con epiclorhidrina en una relacion molar entre la epiclorhidrina y los grupos amina secundarios que es de aproximadamente 0,5 a 1 a aproximadamente 1,8 a 1 (por ejemplo, como se describe en los documentos US 2926116, 2026154, US 5171795, 5614597, 5017642, 5019606 y 7081512). La resistencia en humedo permanente elevada a menudo lleva a problemas de desfibrado durante la produccion en la elaboracion de papel. Ademas, los productos de papel sanitario con resistencia en humedo permanente elevada pueden atascar los sistemas de aguas residuales y/o tanques septicos.
La poliacrilamida glioxalada (GPAM) es una resina de resistencia en humedo temporal habitual. La GPAM se prepara habitualmente haciendo reaccionar glioxal y un polfmero con base de poliacrilamida cationica (por ejemplo, como se describe en los documentos US 3556932, 4605702, 7828934 y la publicacion de la solicitud de patente estadounidense N0 2008/0308242). La GPAM se anade habitualmente a la suspension de pulpa antes de la formacion de la hoja de papel. Durante el secado de la hoja de papel tratado, se cree que la GPAM forma enlaces covalentes con la celulosa del papel para aumentar la resistencia en seco del papel. Como el enlace covalente entre la GPAM y la celulosa es reversible en agua, esta resistencia en humedo puede disminuir a lo largo del tiempo. Las prestaciones de resistencia de la GPAM tambien pueden verse afectadas adversamente por un pH relativamente elevado y por niveles elevados de alcalinidad cuando esta presente como iones bicarbonato.
El documento US2007/056706 describe un procedimiento para elaborar un papel que tiene resistencia en seco, que comprende las etapas de formar una suspension acuosa de fibras de celulosa, anadir una resina de poliamidoamina- epihalohidrina reticulada no termoendurecible a la suspension acuosa de fibras de celulosa y laminar y secar la suspension acuosa de fibras de celulosa para formar papel. La resina de poliamidoamina-epihalohidrina reticulada no termoendurecible comprende un producto de reaccion de una poliamidoamina y una epihalohidrina. La relacion entre la epihalohidrina y la amina es de menos de 0,10:1 en una base molar, y la poliamidoamina tiene un peso molecular, medido por su viscosidad espedfica reducida (VER), mayor de 0,l3 dL/g antes de la reaccion con la epihalohidrina.
El documento US2006/124264 describe un producto de papel que comprende al menos un componente celulosico que posee sitios anionicos, el producto de reaccion de
i. una resina de resistencia en humedo cationica que posee sitios cationicos como una resina de amina polimerica epiclorhidrina elegida entre una resina de poliamida-epiclorhidrina, resina de polialquilenpoliamina- epiclorhidrina, resina de poliamidoamina-epiclorhidrina y resina de polfmero de amina-epiclorhidrina, y
ii. un polielectrolito anionico, tal como un producto de reaccion de un compuesto polimerico que tiene grupos anhudrido y una amina que posee sitios anionicos y grupos hidrofobos.
El documento US2006183816 describe un sistema aditivo que comprende un latex cationico y un polfmero anionico, en el que el latex cationico comprende un polfmero cationico absorbido sobre una superficie de una pardcula de latex anionico y/o no-ionico. El polfmero cationico comprende resinas de poliamidoamina-epihalohidrina, poliaminas, resinas de epiclorhidrina y mezclas de ellas. Describe ademas un procedimiento que usa el sistema aditivo para elaborar papel en el que el procedimiento es efectivo para todos los grados de papel, particularmente los grados usados para imprimir y escribir.
El documento US5902862 describe un procedimiento para preparar una poliamidoamina intrarreticulada que es no termoendurecible y con grupos terminales protegidos, que comprende hacer reaccionar al menos un acido
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dicarboxflico o un derivado de un acido dicarbox^lico; al menos una poliamina tal como dietilentriamina, trietilentetramina, tetraetilenpentamina o N-metil-bis(aminopropil)amina; al menos un agente protector de los grupos terminales y al menos un intrarreticulante tal como la epiclorhidrina.
El documento US5660687 describe un metodo para el crespado de bandas continuas fibrosas. El metodo comprende proporcionar una banda continua fibrosa; aplicar a una superficie secante para la banda continua fibrosa al menos una adhesivo de crespado de resina de poliamina/epihalohidrina, y al menos un agente de iniciacion del crespado que es un plastificante para la resina de poliamidoamina/epihalohidrina. La poliamidoamina es un producto de reaccion de una polialquilenpoliamina y un acido dicarboxfiico alifatico saturado o un ester de dicho acido. La banda continua fibrosa se prensa contra la superficie de secado para adherir la banda continua a la superficie de secado, y se retira de la superficie de secado por medio de un dispositivo de crespado para crespar la banda continua fibrosa.
La descripcion en la presente memoria de algunas ventajas y desventajas de metodos y composiciones conocidos no pretende limitar el alcance de la presente descripcion. Ciertamente, los presentes modos de realizacion pueden incluir algunas o todas las prestaciones descritas anteriormente sin presentar las mismas desventajas.
Compendio
A la vista de lo anterior, uno o mas modos de realizacion incluyen papel, metodos de elaboracion de papel, composiciones y similares.
Al menos un modo de realizacion proporciona un papel elaborado mediante un metodo que comprende las etapas de tratar una fibra celulosica con un producto de reaccion de una resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina y una resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo, y formar un papel en el que la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina tiene una relacion epi/amina de menos de 0,5 calculada como moles por epiclorhidrina frente al numero de aminas primarias y secundarias disponibles del poUmero de poliamidoamina, y en el que la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina tiene un peso molecular medio en peso de 350 Dalton a 10 millones de Dalton.
Al menos un modo de realizacion proporciona un metodo de elaboracion de papel que comprende las etapas de introducir en una fibra celulosica un sistema de resistencia que comprende una resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina y una resina de polfmero funcionalizado con aldefudo, formando el papel,
en el que la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina es el producto de reaccion de una poliamidoamina, una primera poliamina y una epihalohidrina,
en el que la poliamidoamina se prepara mediante un procedimiento que comprende hacer reaccionar un acido policarboxflico, un derivado de un acido policarboxflico o una combinacion de ellos, con una segunda poliamina para formar la poliamidoamina,
en el que la relacion molar entre la segunda poliamina y el acido policarboxflico, el derivado del acido policarboxflico o una combinacion de ellos es de 1,05 a 2,0,
en el que la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina tiene una relacion epi/amina de menos de 0,5 calculada como moles por epiclorhidrina frente al numero de aminas primarias y secundarias disponibles del polfmero de poliamidoamina, y
en el que la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina tiene un peso molecular medio en peso de 350 Dalton a 10 millones de Dalton.
Tambien se describe una composicion que comprende una mezcla de una resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina y una resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo, en el que la relacion en peso entre la resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo y la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina es de aproximadamente 100:1 a aproximadamente 1:100.
Breve descripcion de Ios dibujos
La figura 1 ilustra graficamente la correlacion entre la cantidad molar de sitios reactivos de epiclorhidrina en la poliamidoamina y la cantidad molar de epiclorhidrina cargada.
Descripcion detallada de los modos de realizacion
Antes de describir en detalle los modos de realizacion de la presente memoria descriptiva, se debe entender que, a menos que se indique lo contrario, la presente memoria descriptiva no se limita a materiales particulares, reactivos, materiales de reaccion, procedimientos de elaboracion o similares, y estos pueden variar. Tambien se debe entender que la terminologfa usada en la presente memoria es solo con el objetivo de describir modos de realizacion particulares y no pretende ser limitante. Tambien es posible en la presente memoria descriptiva que las etapas se puedan realizar en una secuencia diferente si es posible logicamente.
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Cuando se proporciona un intervalo de valores, se entiende que cada valor intermedio, hasta la decima de unldad del Kmite inferior (a menos que el contexto indique claramente de otro modo), entre el Ifmite superior e inferior del intervalo, y cualquier otro valor indicado o intermedio en el intervalo indicado esta incluido en la memoria descriptiva. Los Ifmites superior e inferior de estos intervalos menores pueden estar incluidos independientemente en los intervalos menores y tambien estan incluidos en la memoria descriptiva, sometidos a cualquier Ifmite excluido espedficamente en el intervalo indicado. Cuando el intervalo indicado incluye uno o ambos Kmites, los intervalos que excluyen cualquiera o ambos de los Ifmites incluidos tambien estan incluidos en la memoria descriptiva.
A menos que se defina de otro modo, todos los terminos tecnicos y cientfficos usados en la presente memoria tienen el mismo significado que el entendido habitualmente por un experto en la tecnica a la que esta memoria descriptiva pertenece. Aunque cualquier metodo y material similar o equivalente a los descritos en la presente memoria tambien puede ser utilizado, en la practica o en el ensayo en la presente memoria descriptiva, los metodos y materiales preferidos se describen a continuacion.
La citacion de cualquier publicacion es para su divulgacion antes de la fecha de presentacion y no de entenderse como una admision de que la presente memoria descriptiva no tiene derecho a preceder a dicha publicacion en virtud de su divulgacion anterior. Ademas, las fechas de publicacion proporcionadas pueden ser diferentes de las fechas de publicacion reales que pueden necesitar ser confirmadas independientemente.
Como sera evidente para los expertos en la tecnica mediante la lectura de esta memoria descriptiva, cada uno de los modos de realizacion individuales descritos e ilustrados en la presente memoria tienen componentes y prestaciones individuales que pueden ser separadas o combinadas con las prestaciones de cualquiera de los otros varios modos de realizacion sin salirse del alcance ni del espmtu de la presente memoria descriptiva. Cualquier metodo enumerado puede realizarse con el orden de eventos enumerado o en cualquier otro orden que sea logicamente posible.
Los modos de realizacion de la presente memoria descriptiva emplearan, a menos que se indique de otra forma, tecnicas de qmmica, qmmica de smtesis organica, qmmica del papel y similares, que estan dentro de la destreza de la tecnica. Dichas tecnicas se explican completamente en la bibliograffa.
Los ejemplos se proponen para proporcionar a los expertos en la tecnica una descripcion y divulgacion completa de como realizar los metodos y usar las composiciones y compuestos descritos y reivindicados en la presente memoria. Se han hecho esfuerzos para asegurar la precision con respecto a los numeros (p. ej., cantidades, temperaturas, etc.) pero se deben tener en cuenta algunos errores y desviaciones. A menos que se indique lo contrario, las partes son partes en peso, la temperatura es en 0C, y la presion es a presion atmosferica o cercana a ella. La temperatura y presion normales se definen como 20oc y 1 atmosfera.
Se debe tener en cuenta que, como se usa en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, las formas singulares “un”, “uno/a” y “el/la” incluyen los referentes en plural a menos que el contexto indique claramente de otra forma. Asf, por ejemplo, la referenda a “un soporte” incluye varios soportes. En esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones que siguen, se hara referenda a varios terminos y frases que se deben definir como teniendo los siguientes significados a menos que sea evidente una intencion contraria.
Definiciones
El termino “sustituido” se refiere a uno o mas hidrogenos cualesquiera en el atomo indicado o en un compuesto que puede remplazarse con una seleccion en el grupo indicado, con tal de que la Valencia normal del atomo indicado no sea superada y que la sustitucion produzca un compuesto estable.
“Monomero de acrilamida” se refiere a un monomero de formula: H2C=C(Ri)C(O)NR2R3, en la que Ri es H o alquilo de C1-C4, R2 y R3 son H, alquilo de C1-C4, arilo 0 arilalquilo. Los monomeros de acrilamida ilustrativos incluyen la acrilamida y la metacrilamida.
“Aldehndo” se refiere a un compuesto que contiene uno 0 mas grupos aldehndo (-CHO), donde los grupos aldehndo son capaces de reaccionar con los grupos amino 0 amido de un polfmero que comprende grupos amino 0 amido como se describe en la presente memoria. Los aldehndos ilustrativos pueden incluir formaldehndo, paraformaldehndo, glutaraldehndo, glioxal y similares.
“Grupo alifatico” se refiere a un grupo hidrocarbonado saturado 0 insaturado, lineal 0 ramificado e incluye los grupos alquilo, alquenilo y alquinilo, por ejemplo.
“Alquilo” se refiere a un grupo monovalente derivado de un hidrocarburo saturado de cadena lineal 0 ramificada mediante la eliminacion de un solo atomo de hidrogeno. Grupos alquilo ilustrativos incluyen metilo, etilo, n- e iso- propilo, cetilo y similares.
“Alquileno” se refiere a un grupo divalente obtenido a partir de un hidrocarburo saturado de cadena lineal 0 ramificada mediante la eliminacion de dos atomos de hidrogeno. Grupos alquileno ilustrativos incluyen metileno, etileno, propileno y similares.
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“Grupo amido” y “amida” se refieren a un grupo de formula -C(O)NYiY2, en la que Yi eY2 se ellgen Independlentemente entre H, alquilo, alquileno, arilo y arilalquilo.
“Grupo amino” y “amina” se refieren a un grupo de formula -NY3Y4, en la que Y3 e Y4 se eligen independlentemente entre H, alquilo, alquileno, arilo y arilalquilo.
“Arilo” se refiere a un sistema de anillo aromatico, monodclico 0 multidclico, de aproximadamente 6 a aproximadamente 10 atomos de carbono. El arilo esta opcionalmente sustituido con uno 0 mas grupos alquilo de Ci- C20, alquileno, alcoxi 0 haloalquilo. Los ejemplos de grupos alquilo incluyen fenilo 0 naftilo, 0 fenilo sustituido 0 naftilo sustituido.
“Arilalquilo” se refiere a un grupo aril-alquileno, en el que arilo y alquileno son como se han definido en la presente memoria. Grupos arilalquilo ilustrativos incluyen bencilo, feniletilo, fenilpropilo, 1-naftilmetilo y similares.
“Alcoxi” se refiere a un grupo alquilo como se ha definido anteriormente con el numero indicado de atomos de carbono unidos mediante un puente de ox^geno Grupos alcoxi ilustrativos incluyen metoxi, etoxi, n-propoxi, i-propoxi, n-butoxi, s-butoxi, t-butoxi, n-pentoxi y s-pentoxi.
“Halogeno” se refiere a fluor, cloro, bromo 0 yodo.
“Compuestos de acido dicarbox^lico” incluye los acidos dicarboxfiicos organicos alifaticos y aromaticos (arilo) y sus correspondientes cloruro de acido, anhfdridos y esteres, y sus mezclas. Compuestos de acido dicarboxflico ilustrativos incluyen el acido maleico, acido sucdnico, acido glutarico, acido ad^pico, acido pimelico, acido suberico, acido azelaico, acido sabasico, acido ftalico, acido isoftalico, acido tereftalico, acido naftalendicarbox^lico, maleato de dimetilo, malonato de dimetilo, malonato de dietilo, succinato de dimetilo, succinato de di-isopropilo, glutarato de dimetilo, glutarato de dietilo, adipato de dimetilo, adipato de metiletilo, sebacato de dimetilo, ftalato de dimetilo, isoftalato de dimetilo, tereftalato de dimetilo, naftalendicarboxilato de dimetilo, esteres dibasicos (DBE), poli(etilenglicol), bis(carboximetil)eter, cloruro de succinilo, dicloruro de glutarilo, cloruro de adipoilo, cloruro de sebacoilo, sebacato, cloruro de ftaloilo, cloruro de isoftaloilo, cloruro de tereftaloilo, naftalendicarboxilato, antndrido maleico, antndrido sucdnico, antndrido glutarico, antndrido ftalico, antndrido 1,8-naftalico y similares.
“Polialquileno poliamina” pueden incluir poliaminas tales como polietileno poliamina, polipropileno poliamina y polioxibutileno poliamina. En un modo de realizacion, las “polialquileno poliaminas” se refieren a aquellos compuestos organicos que tienen dos grupos amina primaria (-NH2) y al menos un grupo amina secundaria, donde los atomos de nitrogeno del grupo amino estan unidos juntos mediante grupos alquileno, con tal de que no haya dos atomos de nitrogeno unidos al mismo atomo de carbono. Polialquileno poliaminas ilustrativas incluyen dietilentriamina (DETA), trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TEPA), dipropilentriamina y similares.
“Poliamidoamina” se refiere a un producto de condensacion de uno 0 mas de los acidos policarboxflicos y/o derivados de acidos policarboxflicos con una 0 mas polialquileno poliaminas.
“Resistencia del papel” significa una propiedad de un material de papel y se puede expresar, entre otros, en terminos de resistencia en seco y/o resistencia en humedo. La resistencia en seco es la resistencia a la traccion que presenta una hoja de papel seca, habitualmente acondicionada en condiciones de humedad uniforme y temperatura ambiente antes del ensayo. La resistencia en humedo es la resistencia a la traccion que presenta una hoja de papel que ha sido humedecida con agua antes del ensayo.
Como se usa en la presente memoria, los terminos “papel” 0 “producto de papel” (estos dos terminos se pueden usar de forma intercambiable en la presente memoria) se entiende que incluyen una material en hojas que contiene fibras de papel, que tambien puede contener otros materiales. Las fibras de papel adecuadas incluyen fibras naturales y sinteticas, por ejemplo, fibras celulosicas, fibras de madera y todas las variedades usadas en la elaboracion del papel, otras fibras vegetales tales como fibras de algodon, fibras obtenidas a partir de papel reciclado; y las fibras sinteticas, tales como rayon, nilon, fibra de vidrio y fibras de poliolefina. El producto de papel puede estar compuesto solo por fibras sinteticas. Las fibras naturales pueden mezclarse con fibras sinteticas. Por ejemplo, en la preparacion del producto de papel, la banda continua de papel, 0 el material de papel puede reforzarse con fibras sinteticas, tales como nilon 0 fibra de vidrio, 0 impregnarse con materiales no fibrosos, tales como plasticos, polfmeros, resinas 0 lociones. Como se usa en la presente memoria, se entiende que los terminos “banda continua de papel” 0 “banda continua” incluyen materiales laminados de papel tanto elaborados como en proceso de elaboracion, papeles y materiales de papel que contienen fibras de papel. El producto de papel puede ser un material de papel revestido, laminado 0 compuesto. El producto de papel puede estar blanqueado 0 sin blanquear.
El papel puede incluir, pero sin limitarse a ellos, papeles para escritura y papeles para impresion (p. ej., papel de pasta mecanica no revestido, papel totalmente revestido, papel en hojas revestido, papel de pasta mecanica revestido, papel en hojas no revestido y similares), papeles industriales, papeles tisu de todas las variedades, cartoncillo, carton, papeles de embalaje (p. ej., papel kraft no blanqueado, papel kraft blanqueado), papel de envolver, cintas de papel adhesivo, bolsas de papel, papeles entelados, toallas, papeles pintados para decoracion,
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entramado de fondo para alfombras, filtros de papel, alfombrillas de papel, papeles decorativos, ropa y prendas desechables y similares.
El papel puede incluir productos de papel tisu. Los productos de papel tisu incluyen papeles tisu sanitarios, papeles tisu de uso domestico, papeles tisu industriales, papeles tisu faciales, papeles tisu cosmeticos, papeles tisu suaves, papeles tisu absorbentes, papeles tisu medicados, papeles higienicos, toallas de papel, servilletas de papel, papel entelado, ropas de papel y similares. Los productos de papel usuales incluyen el grado de impresion (p. ej., papel- prensa, catalogos, rotograbado, publicaciones, billetes de banco, documentos, biblia, bonos, libros de comercio, material de oficina), grado industrial (p. ej., bolsas, cartulina, papel corrugado, papel de construccion, impermeable a la grasa, papel traslucido), y grado de tisu (sanitario, toallas, condensador, embalaje).
En un modo de realizacion ilustrativo, los papeles tisu pueden ser un papel tisu afieltrado, un papel tisu densificado con patron o un papel tisu no compactado de elevado volumen. En un modo de realizacion ilustrativo, el papel tisu puede ser crespado o no crespado, o tener una estructura homogenea o multicapas, estratificado o no estratificado (mezclado) y de una capa, dos capas o tres o mas capas. En un modo de realizacion ilustrativo, el papel tisu incluye productos de papel tisu suave y absorbente que son productos de papel tisu de consumo.
El “carton” es un papel que es mas grueso, mas pesado y menos flexible que el papel convencional. Muchas especies de arbol de madera dura y de madera blanda se usan para producir pulpa de papel mediante procedimientos mecanicos y qmmicos que separan las fibras de la matriz de madera. El carton puede incluir, pero sin limitarse a ellos, carton semiqmmico, carton de revestimiento, carton para embalajes, medios corrugados, carton para la fabricacion de cajas plegables y cartoncillo.
En un modo de realizacion ilustrativo, papel se refiere a un producto de papel tal como cartulina seca, papel fino, toalla, papel tisu y productos de papel prensa. Las aplicaciones de cartulina seca incluyen cubiertas, medios corrugados y cartulina seca blanqueada y no blanqueada.
En un modo de realizacion, el papel puede incluir carton, carton para contenedores y carton/papel especiales. El papel puede incluir carton para la fabricacion de cajas, carton para la fabricacion de cajas plegables, carton kraft no blanqueado, carton reciclado, carton para el envasado de alimentos, cartoncillo de tercera, carton blanqueado homogeneo, carton no blanqueado homogeneo, carton para el envasado de Ifquidos, carton para revestimiento, carton corrugado, carton para tubos, papel base para papeles pintados, carton yeso, carton para la encuadernacion de libros, carton de pulpa de madera, carton para sacos, carton recubierto y similares.
“Pulpa” se refiere a un material celulosico fibroso. Las fibras adecuadas para la produccion de las pulpas son de todos los grados convencionales, por ejemplo pulpa mecanica, pulpa qmmica blanqueada y no blanqueada, pulpa reciclada y papel base obtenido de cualquier anuario. La pulpa mecanica incluye, por ejemplo, pulpa mecanica de residuos forestales, pulpa termomecanica (TMP), pulpa quimiotermomecanica (CtMP), pulpa mecanica de residuos forestales producida por trituracion a presion, pulpa semiqmmica, pulpa qmmica de alto rendimiento y pulpa mecanica de refinador (RMP). Los ejemplos de pulpas qmmicas adecuadas son pulpas de sulfato, sulfito y sosa. Particularmente se pueden usar pulpas qmmicas no blanqueadas, que tambien se denominan pulpa kraft no blanqueada.
“Lechada de pulpa” se refiere a una mezcla de pulpa y agua. La lechada de pulpa se prepara en la practica usando agua, que puede ser reciclada parcial o totalmente en la maquina de papel. Puede ser agua blanca, bien tratada o bien no tratada o una mezcla de dichas calidades de agua. La lechada de pulpa puede contener sustancias interferentes (p. ej., relleno). El contenido de relleno del papel puede ser de hasta aproximadamente 40% en peso. Los rellenos adecuados son, por ejemplo, arcilla, caolm, yeso natural y precipitado, dioxido de titanio, talco, sulfato de calcio, sulfato de bario, alumina, bianco saten o mezclas de los rellenos indicados.
El “procedimiento de elaboracion de papel” es un metodo de elaboracion de productos de papel a partir de pulpa que comprende, entre otros, formar una lechada de pulpa acuosa que puede incluir una fibra celulosica, drenar la lechada de pulpa para formar una hoja y secar la hoja. Las etapas de elaborar la composicion de fabricacion para la elaboracion de papel, drenar y secar se pueden realizar de cualquier manera convencional conocida generalmente por los expertos en la tecnica.
Discusion general
En varios modos de realizacion ilustrativos descritos en la presente memoria, se puede elaborar un material de papel tratando una fibra celulosica o una lechada de pulpa acuosa, con un sistema de resistencia para papel que comprende una resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina.
En un modo de realizacion ilustrativo, la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina puede incluir, por ejemplo, aquellas elaboradas usando uno o mas procedimientos como se describen en la solicitud estadounidense numero de serie 13/074.469 y presentada el 29 de marzo de 2011. En un modo de realizacion ilustrativo, la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina puede ser el producto de reaccion de tres componentes: una poliamina, una poliamidoamina y una epihalohidrina. En un modo de realizacion ilustrativo, bien la poliamidoamina o bien la poliamina o ambas pueden incluir una amina primaria o secundaria que puede reaccionar con la epihalohidrina. La
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epihalohidrina puede reticular la poliamidoamina y la poliamina durante la reaccion para formar la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina, dando lugar a una estructura polimerica ramificada.
En un modo de realizacion ilustrativo, la poliamina puede incluir un amonio, una amina alifatica, una amina aromatica, o una polialquilenpoliamina. En un modo de realizacion ilustrativo, la polialquilenpoliamina puede incluir una polietilenpoliamina, una polipropilenpoliamina, una polibutilenpoliamina, una polipentilenpoliamina, una polihexilenpoliamina, o una mezcla de ellos. En un modo de realizacion ilustrativo, la poliamina puede incluir etilendiamina (EDA), dietilentriamina (DETA), trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TEPA), dipropilentriamina (dPTA), bis-hexametilentriamina (BHMT), N-metilbis(aminopropil)amina (MBAPA), aminoetilpiperazina (AEP), pentaetilenhexamina (PEHA) o una mezcla de ellos.
En un modo de realizacion ilustrativo, la poliamidoamina se puede preparar generalmente haciendo reaccionar un acido poIicarbox^Iico y/o un derivado de acido policarboxflico con una o mas de las poliaminas, tales como, por ejemplo, las descritas anteriormente. Los reactivos se pueden calentar hasta una temperatura elevada, por ejemplo aproximadamente 125 a 200oC. Los reactivos pueden dejarse reaccionar durante un tiempo predeterminado, por ejemplo aproximadamente 1 a 10 horas. Durante la reaccion, se puede recoger la condensacion del agua. Se puede dejar que la reaccion prosiga hasta que se recoja la cantidad teorica de agua destilada. En un modo de realizacion ilustrativo, la reaccion se puede realizar a presion atmosferica.
En modos de realizacion alternativos, la reaccion puede proceder a presion reducida. Cuando se emplea presion reducida, se puede utilizar una temperatura inferior de aproximadamente 75oc a 180oc. Al final de esta reaccion, el producto resultante se puede disolver en agua a una concentracion de aproximadamente 20 a 90% en peso de solidos polimericos totales, o aproximadamente 30 a 80% en peso de solidos polimericos totales, o aproximadamente 40 a 70% en peso de solidos polimericos totales. En la preparacion de las poliamidoaminas, la relacion molar entre la poliamina y el acido policarboxflico y/o el derivado del acido policarboxflico puede ser de aproximadamente 1,05 a 2,0.
En un modo de realizacion ilustrativo, el acido policarboxflico y/o sus derivados de acido policarboxflico (p. ej., un ester del acido policarboxflico, un halogenuro de acido del acido policarboxflico, un antndrido de acido del acido policarboxflico y similares) pueden incluir acido malonico, acido glutarico, acido ad^pico, acido azelaico, acido dtrico, acido tricarbaKIico (acido 1,2,3-propanotricarboxflico), acido 1,2,3,4-butanotetracarbox^lico, acido nitrilotriacetico, N,N,N',N'-etilendiaminotetracetato, acido 1,2-ciclohexanodicarbox^lico, acido 1,3-ciclohexanodicarboxflico, acido 1,4- ciclohexanodicarbox^lico, acido ftalico, acido isoftalico, acido tereftalico, acido 1,2,4-bencenotricarboxflico (acido trimelttico), acido 1,2,4,5-bencenotetracarboxflico (acido piromelftico), un ester de carboxilato de cualquiera de ellos, un halogenuro de acido de cualquiera de ellos, un antndrido de acido de cualquiera de ellos, o una mezcla de ellos.
En un modo de realizacion ilustrativo, un ester de los acidos policarboxflicos puede incluir adipato de dimetilo, malonato de dimetilo, malonato de dietilo, succinato de dimetilo, glutarato de dimetilo y glutarato de dietilo. En un modo de realizacion ilustrativo, el antndrido de acido puede incluir antndrido sucdnico, antndrido maleico, N,N,N',N'- etilendiaminotetracetato diantndrido, antndrido ftalico, antndrido melttico, antndrido piromelftico o una mezcla de ellos. En un modo de realizacion ilustrativo, el halogenuro de acido puede incluir cloruro de adipoilo, cloruro de glutarilo, cloruro de sebacoilo o una mezcla de ellos.
En un modo de realizacion ilustrativo, la poliamidoamina puede tener una relacion molar entre la polialquilenpoliamina y el acido dicarboxfiico de aproximadamente 2:1 a 0,5:1, aproximadamente 1,8:1 a 0,75:1 o aproximadamente 1,6:1 a 0,85:1.
En un modo de realizacion ilustrativo, la resina de poliamidoamina puede tener una viscosidad espedfica reducida de aproximadamente 0,02 dL/g a 0,25 dL/g, aproximadamente 0,04 dL/g a 0,20 dL/g, o aproximadamente 0,06 dL/g a 0,18 dL/g. La viscosidad espedfica reducida (VER) se puede medir usando un viscometro capilar de vidrio a 30oc. El tiempo de derrame de cada muestra se puede determinar tres veces y calcular el tiempo de derrame medio. La VER se puede calcular usando la siguiente formula (1):
VER = [(t-t0)]/(t0c) (1)
donde t es el tiempo de derrame medio de la muestra de poliamidoamina diluida con una disolucion de NaCI 1M, to es el tiempo de derrame medio de la disolucion de NaCI 1M y c es la concentracion de la muestra de poliamidoamina diluida que es de 5 g/dL.
En un modo de realizacion ilustrativo, la epihalohidrina puede ser un reticulante difuncional que se usa para preparar la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina. En un modo de realizacion ilustrativo, la epihalohidrina puede incluir epiclorhidrina, epifluorhidrina, epibromhidrina o epiyodhidrina, epihalohidrinas sustituidas con alquilo, o una mezcla de ellas. En un modo de realizacion ilustrativo, el reticulante difuncional para preparar la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina es la epiclorhidrina.
En un modo de realizacion ilustrativo, la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina puede estar generalmente elaborada haciendo reaccionar la poliamina, la poliamidoamina y la epihalohidrina, en un medio acuoso.
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En un modo de realizacion ilustrativo, la relacion en peso entre la pollamlna y la pollamldoamlna puede ser de aproxlmadamente 1:100 a 100:1, aproximadamente 1:5o a 50:1, o aproximadamente 1:20 a 20:1. En un modo de realizacion ilustrativo, la temperatura de reaccion puede ser aproximadamente 25 a 1000C, aproximadamente 40 a 900C, o aproximadamente 50 a 80oc.
En un modo de realizacion ilustrativo, los solidos totales de la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina pueden ser aproximadamente 5 a 80%, aproximadamente 10 a 50%, o aproximadamente 15 a 30%. En un modo de realizacion ilustrativo, los valores de pH de la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina pueden ser de aproximadamente 2 a 10, aproximadamente 3 a 9, o aproximadamente 3 a 8. En un modo de realizacion ilustrativo, el peso molecular medio en peso de la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina puede ser de aproximadamente 350 Dalton (Da) a 10 millones de Da, aproximadamente 1.000 Da a 5 millones de Da, o aproximadamente 5.000 Da a 3 millones de Da. En un modo de realizacion ilustrativo, la viscosidad Brookfield de la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina puede ser de aproximadamente 3 a 1.000 cps, aproximadamente 5 a 500 cps, o aproximadamente 8 a 300 cps, para una disolucion acuosa de 20% en peso.
En un modo de realizacion ilustrativo, la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina tiene una relacion epihalohidrina/amina (tambien denominada en la presente memoria como “epi/amina” o “E/N”) de aproximadamente 0,8 o menos, aproximadamente 0,5 o menos, aproximadamente 0,45 o menos, aproximadamente 0,4 o menos, o aproximadamente 0,3 o menos. La relacion epi/amina se calcula como la relacion molar entre el contenido de epiclorhidrina y el contenido de amina. En un modo de realizacion, la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina tiene una relacion E/N de aproximadamente 0,01 a 0,8, aproximadamente 0,01 a 0,5, aproximadamente 0,01 a 0,45, aproximadamente 0,01 a 0,4 o aproximadamente 0,01 a 0,3.
En un modo de realizacion ilustrativo, puede incluirse un sistema de resistencia para papel tanto en la resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo como en la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina (p. ej., resina de poliamina poliamidoamina epiclorhidrina (PPAE)).
En un modo de realizacion ilustrativo, la resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo puede elaborarse haciendo reaccionar un polfmero que incluye uno o mas grupos hidroxilo, amina o amida con uno o mas aldefndos. En un modo de realizacion ilustrativo, la resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo polimerica puede comprender poliacrilamidas glioxiladas, celulosa rica en aldehfdo, polisacaridos con funcion aldehfdo o almidones cationicos, anionicos o no ionicos con funcion aldehfdo. Los materiales ilustrativos incluyen los descritos en la patente estadounidense No 4.129.722. Un ejemplo de almidon con funcion aldefndo, cationico, soluble, disponible comercialmente es Cobond® 1000 comercializado por National Starch. Polfmeros funcionalizados con aldefndo ilustrativos adicionales pueden incluir pokmeros aldefndos tales como los descritos en la patente estadounidense No 5.085.736; patente estadounidense No 6.274.667; y patente estadounidense No 6,224,714; asf como los del documento WO 00/43428 y la celulosa con funcion aldefndo descrita en los documentos WO 00/50462 A1 y WO 01/34903 A1. En un modo de realizacion ilustrativo, las resinas polimericas con funcion aldefndo pueden tener un peso molecular de aproximadamente 10.000 Da o mayor, aproximadamente 100.000 Da o mayor, o aproximadamente 500.000 Da o mayor. Alternativamente, las resinas de polfmero funcionalizado con aldefndo pueden tener un peso molecular por debajo de aproximadamente 200.000 Da, tal como por debajo de aproximadamente 60.000 Da.
En un modo de realizacion ilustrativo, ejemplos adicionales de polfmeros funcionalizados con aldefndo pueden incluir guar dialdefndo, aditivos de resistencia en humedo con funcion aldefndo que comprenden ademas grupos carbox^licos como se describe en el documento WO 01/83887, inulina dialdefndo, y las poliacrilamidas anionicas y anfoteras modificadas con dialdefndo del documento WO 00/11046. Otro pokmero funcionalizado con aldefndo ilustrativo es un tensioactivo que contiene aldefndo tal como los descritos en la patente estadounidense No 6.306.249.
Cuando se usa en un modo de realizacion ilustrativo, el polfmero funcionalizado con aldefndo puede tener al menos 5 miliequivalentes (meq) de aldefndo por 100 gramos de pokmero, mas espedficamente al menos aproximadamente 10 meq, mas espedficamente aproximadamente 20 meq o mas, o mas espedficamente aproximadamente 25 meq, por 100 gramos de polfmero o mas.
En un modo de realizacion ilustrativo, el polfmero funcionalizado con aldefndo polimerico puede ser una poliacrilamida glioxilada, tal como una poliacrilamida glioxilada cationica, como se describe en la patente estadounidense No 3.556.932, la patente estadounidense No 3.556.933, la patente estadounidense No 4.605.702, la patente estadounidense No 7.828.934 y la solicitud de patente estadounidense 20080308242. Dichos coimpuestos incluyen FENNOBOND™ 3000 y PAREZ™ 745 de Kemira Chemicals de Helsinki, Finlandia, HERCOBOND™ 1366, elaborado por Hercules Incl. De Wilmington, Del.
En un modo de realizacion ilustrativo, el polfmero funcionalizado con aldefndo es una resina de poliacrilamida glioxalada que tiene una relacion entre el numero de grupos glioxal sustituidos y el numero de grupos amida reactivos con el grupo glioxal que esta en un exceso de aproximadamente 0,03:1, esta en un exceso de aproximadamente 0,10:1 o esta en un exceso de aproximadamente 0,15:1.
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En un modo de realizacion ilustrativo, el pokmero funcionalizado con aldefndo puede ser una resina de poliacrilamida glioxalada que tiene un esqueleto de poliacrilamida con una relacion molar entre la acrilamida y el cloruro de dimetildialilamonio de aproximadamente 99:1 a 50:50, aproximadamente 98:1 a 60:40, o aproximadamente 96:1 a 75:25. En un modo de realizacion ilustrativo, el peso molecular medio en peso del esqueleto de poliacrilamida puede ser de aproximadamente 250.000 Da o menos, aproximadamente 15O.0OO Da o menos, o aproximadamente 100.000 Da o menos. La viscosidad Brookfield del esqueleto de poliacrilamida puede ser de aproximadamente 10 a 10.000 cps, aproximadamente 25 a 5.000 cps, aproximadamente 50 a 2.000 cps, para una disolucion acuosa de 40% en peso.
En un modo de realizacion ilustrativo, la relacion en peso entre la resina de polfmero funcionalizado con aldefndo y la poliamina poliamidoamina epihalohidrina puede ser de aproximadamente 1:100 a 100:1, o aproximadamente 1:50 a 50:1, o aproximadamente 1:20 a 20:1. Notese que en un modo de realizacion ilustrativo la relacion puede modificarse para proporcionar caractensticas de prestaciones y/o de coste segun sea necesario o se desee.
En un modo de realizacion ilustrativo, el sistema de resistencia para papel (p. ej., bien resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina o bien resina de polfmero funcionalizado con aldefndo y resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina) puede suministrarse a una lechada de pulpa que puede utilizarse para producir un producto de papel. Como resultado el sistema de resistencia se dispersa por todo el producto de papel resultante.
En un modo de realizacion ilustrativo, el sistema de resistencia (o uno de sus componentes) puede aplicarse como una(s) disolucion(ones) acuosa(s) a una banda continua celulosica, lechada fibrosa o fibras individuales. Ademas de ser aplicada como una disolucion acuosa, el sistema de resistencia (o uno de sus componentes) tambien puede aplicarse en forma de una suspension, una lechada o como un reactivo seco dependiendo de la aplicacion particular. En un modo de realizacion ilustrativo, se pueden suministrar PPAE y un polfmero funcionalizado con aldefndo como un reactivo seco, con suficiente agua para permitir la interaccion entre el pokmero de PPAE con las moleculas del polfmero funcionalizado con aldefndo.
En un modo de realizacion ilustrativo, un sistema de resistencia que incluye un polfmero de PPAE y el polfmero funcionalizado con aldefndo, los componentes individuales pueden combinarse en primer lugar y luego aplicarse a la banda continua o las fibras, o Ios dos componentes pueden aplicarse secuencialmente en cualquier orden. Despues de que Ios dos componentes hayan sido aplicados a la banda continua, la banda continua o las fibras se secan y se calientan suficientemente para obtener la interaccion deseada entre Ios dos compuestos.
Unicamente a modo de ejemplo, la aplicacion del sistema de resistencia (o uno de sus componentes) pueden aplicarse por cualquiera de Ios siguientes metodos o combinaciones de ellos.
En un modo de realizacion ilustrativo, el metodo puede incluir la adicion directa del sistema de resistencia (o uno de sus componentes) a una lechada fibrosa, tal como por inyeccion del compuesto en la lechada antes de introducirla en caja de entrada. En un modo de realizacion ilustrativo, la lechada puede tener aproximadamente 0,1% a aproximadamente 50%, aproximadamente 0,2% a 10%, aproximadamente 0,3% a aproximadamente 5% o aproximadamente 0,4% a aproximadamente 4%.
En un modo de realizacion ilustrativo, el metodo puede incluir pulverizar el sistema de resistencia (o uno de sus componentes) a una banda continua fibrosa. Por ejemplo, se pueden montar boquillas de pulverizacion sobre una banda continua de papel en movimiento para aplicar una dosis deseada de una disolucion a una banda continua que puede estar humeda o esencialmente seca.
En un modo de realizacion ilustrativo, el metodo puede incluir la aplicacion del sistema de resistencia (o uno de sus componentes) por pulverizacion o por otros medios a una banda o tejido en movimiento, que a su vez se pone en contacto con la banda continua de papel tisu para aplicar el producto qmmico a la banda continua, tal como se describe en el documento WO 01/49937.
En un modo de realizacion ilustrativo, el metodo puede incluir imprimir el sistema de resistencia (o uno de sus componentes) sobre una banda continua, tal como mediante impresion por offset, impresion por grabado, impresion flexografica, impresion por inyeccion de tinta, impresion digital de cualquier tipo y similares.
En un modo de realizacion ilustrativo, el metodo puede incluir revestir el sistema de resistencia (o uno de sus componentes) sobre una o ambas superficies sobre una banda continua, tal como recubrimiento con cuchilla, recubrimiento por chorro de aire, recubrimiento de corta duracion, recubrimiento de alto brillo, y similares.
En un modo de realizacion ilustrativo, el metodo puede incluir la extrusion a partir de un cabezal del sistema de resistencia (o uno de sus componentes) en forma de una disolucion, una dispersion o emulsion o una mezcla viscosa.
En un modo de realizacion ilustrativo, el metodo puede incluir la aplicacion del sistema de resistencia (o uno de sus componentes) a fibras individualizadas. Por ejemplo, fibras trituradas o secadas en copos pueden ser arrastradas en una corriente de aire combinada con un aerosol o pulverizado del compuesto para tratar las fibras individuales antes de su incorporacion en la banda continua o en otro producto fibroso.
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En un modo de realizacion ilustrativo, el metodo puede incluir la impregnacion de una banda contlnua humeda o seca con una disolucion o lechada del sistema de resistencia (o uno de sus componentes), donde el sistema de resistencia (o uno de sus componentes) penetra una distancia significativa en el grosor de la banda continua, tal como aproximadamente 20% o mas del grosor de la banda continua, aproximadamente 30% o mas del grosor de la banda continua y aproximadamente 70% o mas del grosor de la banda continua, incluyendo penetrar completamente la banda continua a lo largo de la extension completa de su grosor.
En un modo de realizacion, el metodo de impregnacion de una banda continua humeda puede incluir el uso del sistema Hydra-Sizer®, producido por Black Clawson Corp., Watertown, N. Y., como se describe en “New Technology to Apply Starch and Other Additives’’, Pulp and Paper Canada, 100 (2): T42-T44 (febrero 1.999). Este sistema incluye una boquilla, una estructura de soporte ajustable, una bandeja de captacion y un sistema de suministro de aditivo. Se crea una fina cortina descendente de Kquido o lechada que se pone en contacto con la banda continua en movimiento por debajo de ella. Se indica que se pueden obtener amplios intervalos de dosis aplicadas de material de revestimiento con buena ejecutabilidad. El sistema tambien puede aplicarse a un recubrimiento por cortina de una banda continua relativamente seca, tal como una banda continua inmediatamente o despues del crespado.
En un modo de realizacion ilustrativo, el metodo puede incluir la aplicacion de una espuma del sistema de resistencia (o uno de sus componentes) a una banda continua fibrosa (p. ej., acabado de espuma) bien por aplicacion topica o bien por impregnacion del aditivo en la banda continua bajo la influencia de una presion diferencial (p. ej., impregnacion de la espuma mediante vado). Los principios de la aplicacion de la espuma de aditivo tal como agentes ligantes se describen en las siguientes publicaciones: F. Clifford, “Foam Finishing Technology: The Controlled Application of Chemicals to a Moving Substrate", Textile Chemist and Colorist, VoI. 10, N0 12, 1978, paginas 37-40; C. W. Aurich, “Uniquennes in Foam Application", Proc. 1992 Tappi Nonwovens Conference, Tappi Press, Atlanta, Georgia, 1992, pags.. 15-19; W. Hartmann, “Application Techniques for Foam Dyeing & Finishing", Canadian Textile Journal, Abril 1980, pag. 55; patente estadounidense No 4.297.860 y patente estadounidense No 4.773.110.
En un modo de realizacion ilustrativo, el metodo puede incluir rellenar una disolucion que contiene el sistema de resistencia (o uno de sus componentes) en una banda continua fibrosa existente.
En un modo de realizacion ilustrativo, el metodo puede incluir la alimentacion por rodillos de un fluido de una disolucion de un sistema de resistencia (o uno de sus componentes) para aplicacion a la banda continua.
Cuando se aplica a la superficie de una banda continua de papel, un modo de realizacion ilustrativo de la presente memoria descriptiva puede incluir la aplicacion topica del sistema de resistencia para papel (p. ej., el polfmero de PPAE y, opcionalmente, la resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo) puede producirse en una banda continua embrionaria antes del secado Yankee o durante todo el secado y opcionalmente despues de que se ha aplicado la deshidratacion a vado final.
En un modo de realizacion ilustrativo, el nivel de aplicacion del sistema de resistencia para papel puede ser aproximadamente 0,05% a aproximadamente 10% en peso con respecto a la masa seca de la banda continua para cualquier sistema de resistencia para papel. En un modo de realizacion ilustrativo, el nivel de aplicacion puede ser aproximadamente 0,05% a aproximadamente 4%, o aproximadamente 0,1% a aproximadamente 2%. Niveles de aplicacion mayores y menores tambien estan dentro del alcance de Ios modos de realizacion. En algunos modos de realizacion, por ejemplo, se pueden considerar niveles de aplicacion de aproximadamente 5% a aproximadamente 50% o superiores.
En un modo de realizacion ilustrativo, el sistema de resistencia para papel cuando se combina con la banda continua o con fibras celulosicas puede tener cualquier pH, aunque en muchos modos de realizacion se desea que el sistema de resistencia para papel que esta en disolucion en contacto con la banda continua o con las fibras tenga un pH por debajo de aproximadamente 10, aproximadamente 9, aproximadamente 8, aproximadamente 7, tal como aproximadamente 2 a aproximadamente 8, aproximadamente 2 a aproximadamente 7, aproximadamente 3 a aproximadamente 6 y aproximadamente 3 a aproximadamente 5,5. Alternativamente, el intervalo de pH puede ser de aproximadamente 5 a aproximadamente 9, aproximadamente 5,5 a aproximadamente 8,5 o aproximadamente 6 a aproximadamente 8. Estos valores de pH pueden ser aplicables al polfmero de PPAE antes de ponerlo en contacto con la banda continua o las fibras, o a una mezcla del sistema de resistencia para papel en contacto con la banda continua o con las fibras antes del secado.
En un modo de realizacion ilustrativo, antes de que el sistema de resistencia para papel se aplica a una banda continua existente, tal como una banda continua embrionaria humeda, el nivel de solidos de la banda continua puede ser de aproximadamente 10% o mayor (es decir, la banda continua comprende aproximadamente 10 gramos de solidos secos y 90 gramos de agua, tal como cualquiera de Ios siguientes niveles de solidos o superior: aproximadamente 12%, aproximadamente 15%, aproximadamente 18%, aproximadamente 20%, aproximadamente 25%, aproximadamente 30%, aproximadamente 35%, aproximadamente 40%, aproximadamente 45%, aproximadamente 50%, aproximadamente 60%, aproximadamente 75%, aproximadamente 80%, aproximadamente 90%, aproximadamente 95%, aproximadamente 98% y aproximadamente 99%, con intervalos ilustrativos de aproximadamente 30% a 100% o aproximadamente 65% a aproximadamente 90%).
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Ignorando la presencia de otros compuestos qmmicos distintos de Ios del slstema de reslstencla para papel y centrandose en la distribucion del sistema de resistencia para papel en la banda continua, un experto en la tecnica puede reconocer que el sistema de resistencia para papel (incluyendo sus componentes y/o derivados) puede distribuirse en una gran variedad de formas. Por ejemplo, el sistema de resistencia para papel puede estar distribuido uniformemente, o estar presente con un patron en la banda continua, o estar presente de forma selectiva en una superficie o en una capa de una banda continua multicapas. En bandas continuas multicapas, el grosor completo de la banda continua de papel puede estar sometida a la aplicacion del sistema de resistencia para papel y de otros tratamientos qmmicos descritos en la presente memoria, o cada capa individual puede ser tratada o no tratada de forma independiente con el sistema de resistencia para papel y los otros tratamientos qmmicos de la presente invencion. En un modo de realizacion ilustrativo, el sistema de resistencia para papel se aplica predominantemente en una capa de una banda continua multicapas. Alternativamente, al menos una capa se trata con significativamente menos sistema de resistencia para papel que las otras capas. Por ejemplo, una capa interior puede servir como una capa tratada con resistencia en humedo u otras propiedades aumentadas.
En un modo de realizacion ilustrativo, el sistema de resistencia para papel tambien puede estar asociado selectivamente con uno o varios tipos de fibras y puede estar adsorbido o quimisorbido sobre la superficie de uno o mas tipos de fibras. Por ejemplo, fibras kraft blanqueadas pueden tener una mayor afinidad por el sistema de resistencia para papel que las fibras sinteticas que pueden estar presentes.
En un modo de realizacion ilustrativo, algunas distribuciones qmmicas pueden producirse en bandas continuas que estan densificadas con patron, tal como las bandas continuas descritas en cualquiera de los siguientes documentos: patente estadounidense N0 4.514.345; patente estadounidense N0 4.528.239; patente estadounidense N0 5.098.522;
patente estadounidense No 5.260.171; patente estadounidense No 5.275.700; patente estadounidense No 5.328.565;
patente estadounidense No 5.334.289; patente estadounidense No 5.431.786; patente estadounidense No 5.496.624;
patente estadounidense No 5.500.277; patente estadounidense No 5.514.523; patente estadounidense No 5.554.467;
patente estadounidense No 5.566.724; patente estadounidense No 5.624.790 y patente estadounidense No 5.628.876.
En un modo de realizacion ilustrativo, el sistema de resistencia para papel u otros productos qmmicos se pueden concentrar selectivamente en las regiones densificadas de la banda continua (p. ej., una red densificada que corresponde a las regiones de la banda continua comprimidas mediante un tejido de impresion que presiona la banda continua contra el secador Yankee, donde la red densificada puede proporcionar buena resistencia a la traccion a la banda continua tridimensional). Esto es particularmente asf cuando las regiones densificadas se han impreso contra una superficie de secado caliente mientras que la banda continua esta todavfa suficientemente humeda para permitir que se produzca la migracion de Ifquido entre las fibras por medio de fuerzas de capilaridad cuando una parte de la banda continua se seca. En este caso, la migracion de una disolucion acuosa del sistema de resistencia para papel puede mover el sistema de resistencia para papel hacia las regiones densificadas que experimentan el secado mas rapido o mayores niveles de transferencia de calor.
El principio de la migracion qmmica a nivel microscopico durante el secado esta bien avalado en la bibliograffa. Vease, por ejemplo, A. C. Dreshfield, “The Drying of Paper" Tappi Journal, VoI. 39, No 7, 1956, pags. 449-455; A. a. Roberston, “The Physical Properties of Wet Webs. Part /’’, Tappi Journal, VoI. 42, No 12, 1959, pags. 969-978; la patente estadounidense No 5.336.373 y la patente estadounidense No 6.210.528.
Sin pretender estar vinculado con la teona, se cree que puede producirse migracion qmmica durante el secado cuando el contenido de solidos inicial (nivel de secado) de la banda continua esta por debajo de aproximadamente 60% (p. ej., menos de cualquiera entre aproximadamente 65%, aproximadamente 63%, aproximadamente 60%, aproximadamente 55%, aproximadamente 50%, aproximadamente 45%, aproximadamente 40%, aproximadamente 35%, aproximadamente 30%, y aproximadamente 27%, tal como aproximadamente 30% a 60%, o aproximadamente 40% a aproximadamente 60%). El grado de migracion qmmica puede depender, por ejemplo, de la qmmica superficial de las fibras, los productos qmmicos implicados, los detalles del secado, la estructura de la banda continua, etc. Por otra parte, si la banda continua con un contenido de solidos por debajo de aproximadamente 60% se seca por completo hasta un nivel de sequedad elevado, tal como al menos cualquiera de aproximadamente 60% de solidos, aproximadamente 70% de solidos y aproximadamente 80% de solidos (p. ej., de 65% a 99% de solidos, o de 70% de solidos a 87% de solidos), entonces las regiones de la banda continua dispuestas por encima de los conductos de deflexion (es decir, las “bovedas" voluminosas de la banda continua densificada con patron) pueden tener una mayor concentracion de sistema de resistencia para papel u otros productos qmmicos solubles en agua que las regiones densificadas, para el secado tendera a producirse primero en las regiones de la banda continua a traves de las que el aire puede pasar facilmente, y el drenaje capilar puede llevar fluido desde las partes adyacentes de la banda continua a las regiones en las que el secado se produce mas rapidamente. En resumen, dependiendo de como se realiza el secado, los reactivos solubles en agua pueden estar presentes en una concentracion relativamente mayor (en comparacion con otras partes de la banda continua) en las regiones densificadas o las regiones menos densificadas (“bovedas").
El sistema de resistencia para papel (o sus componentes o derivados) tambien puede estar presente de forma esencialmente uniforme en la banda continua, o al menos sin una concentracion selectiva bien en las regiones densificadas o bien en las no densificadas.
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Segun un metodo ilustrativo, las condiciones (p. ej., temperatura de la lechada de pulpa, temperatura de premezcla de los componentes, tiempo de premezcla de los componentes, concentracion de la disolucion de papel, co-mezcla de los solidos y similares) de la lechada de pulpa y del procedimiento pueden variar, como sea necesario o como se desee, dependiendo del producto de papel particular que se va a elaborar, caractensticas del producto de papel elaborado y similares. En un modo de realizacion, la temperatura de la lechada de pulpa puede ser de aproximadamente 10 a 80oC cuando el sistema de resistencia para papel se anade a la lechada de pulpa. En un modo de realizacion, las variables del procedimiento pueden modificarse como sea necesario o como se desee, incluyendo por ejemplo, la temperatura de premezcla de los componentes, el tiempo de premezcla de los componentes y la concentracion de la lechada de pulpa.
En varios modos de realizacion ilustrativos se puede elaborar un papel mediante el tratamiento de una fibra celulosica o una lechada de pulpa acuosa con un sistema de resistencia como se ha descrito en la presente memoria. El papel se puede elaborar usando uno o mas metodos, incluyendo los descritos en la presente memoria.
La presente descripcion se describe adicionalmente mediante los siguientes modos de realizacion en forma de clausulas.
Un modo de realizacion ilustrativo segun la clausula 1 describe un papel formado por un metodo que comprende tratar una fibra celulosica con un sistema de resistencia que comprende una resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina, en el que el papel tiene una resistencia en seco mayor en comparacion con un papel que no ha sido tratado con el sistema de resistencia.
Un modo de realizacion ilustrativo segun la clausula 2 describe un papel formado por un metodo que comprende tratar una fibra celulosica con un sistema de resistencia que comprende una resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina, en el que el papel tiene una resistencia en humedo permanente mayor en comparacion con un papel que no ha sido tratado con el sistema de resistencia.
Un modo de realizacion ilustrativo segun la clausula 3 describe un metodo de elaboracion de un papel que comprende: introducir en una fibra celulosica un sistema de resistencia que comprende una resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina, en el que el sistema de resistencia comprende una resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo y en el que la resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo y la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina se anaden a la fibra celulosica simultaneamente.
Un modo de realizacion ilustrativo segun la clausula 4 describe un metodo de elaboracion de un papel que comprende: introducir en una fibra celulosica un sistema de resistencia que comprende una resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina, en el que el sistema de resistencia comprende una resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo y en el que la resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo y la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina se anaden a la fibra celulosica secuencialmente.
Un modo de realizacion ilustrativo segun la clausula 5 describe un metodo de elaboracion de un papel que comprende: introducir en una fibra celulosica un sistema de resistencia que comprende una resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina, en el que el sistema de resistencia comprende una resina funcionalizada con aldehfdo y una resina polimerica, y en el que la resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo se anade bien
directamente a una lechada de pulpa o se pulveriza sobre una banda continua de papel antes de secar la banda
continua de papel.
Un modo de realizacion ilustrativo segun la clausula 6 describe un metodo de elaboracion de un papel que comprende: introducir en una fibra celulosica un sistema de resistencia que comprende una resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina, en el que la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina se anade bien
directamente a una lechada de pulpa o se pulveriza sobre una banda continua de papel antes de secar la banda
continua de papel.
Un modo de realizacion ilustrativo segun la clausula 7 describe una composicion que comprende una mezcla de una resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina y una resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo, en la que la relacion en peso entre la resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo y la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina es de aproximadamente 1:1 a aproximadamente 100:1.
Un modo de realizacion ilustrativo segun la clausula 8 describe una composicion que comprende una mezcla de una resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina y una resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo, en la que la relacion en peso entre la resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo y la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina es de aproximadamente 100:1 a aproximadamente 1:100, en la que la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina es el producto de reaccion de: una poliamidoamina, una primera poliamina y una epihalohidrina; en la que la poliamidoamina se prepara mediante un procedimiento que comprende hacer reaccionar un acido policarboxfiico, un derivado de acido policarboxfiico, o una combinacion de ellos, con una segunda poliamina para formar la poliamidoamina, donde la relacion molar entre la segunda poliamina y el acido policarboxfIico, el derivado de acido policarboxfIico, o una combinacion de ellos, es de aproximadamente 1,05 a aproximadamente 2,0, y donde la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina tiene un peso molecular medio en peso de 350 Dalton (Da) a 10 millones de Da.
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Un modo de realizacion ilustrativo segun la clausula 9 describe una composicion que comprende una mezcla de una reslna de poliamina poliamidoamina epihalohidrina y una resina de poKmero funcionalizado con aldetudo, en la que la relacion en peso entre la resina de polfmero funcionalizado con aldetudo y la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina es de aproximadamente 100:1 a aproximadamente 1:100, en la que la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina es el producto de reaccion de: una poliamidoamina, una primera poliamina y una epihalohidrina; en la que la poliamidoamina se prepara mediante un procedimiento que comprende hacer reaccionar un acido policarbox^lico, un derivado de acido policarbox^lico, o una combinacion de ellos, con una segunda poliamina para formar la poliamidoamina, donde la relacion molar entre la segunda poliamina y el acido policarboxflico, el derivado de acido policarboxflico, o una combinacion de ellos, es de aproximadamente 1,05 a aproximadamente 2,0, y donde la relacion en peso entre la segunda poliamina y la poliamidoamina es de aproximadamente 1:100 a aproximadamente 100:1.
Ejemplos
Habiendo descrito ahora los modos de realizacion, en general, los ejemplos describen algunos modos de realizacion adicionales. Aunque los modos de realizacion se describen en conexion con los ejemplos y los correspondientes textos y figuras, no se pretende limitar los modos de realizacion de la memoria descriptiva a estas descripciones. Por el contrario, se pretende cubrir todas las alternativas, modificaciones y equivalentes incluidos en el espmtu y el alcance de los modos de realizacion ilustrativos.
Metodos de ensayo
Ensayo de resistencia a la traccion en seco
La resistencia a la traccion se mide aplicando una velocidad de alargamiento constante a una muestra y registrando la fuerza por unidad de anchura necesaria para romper el especimen. Este procedimiento se refiere al metodo de ensayo tApPI T494 (2001) y se modifica como se describe.
Ensayo de resistencia a la traccion en humedo inicial
Este metodo de ensayo se usa para determinar la resistencia a la traccion en humedo inicial de un papel o carton que ha estado en contacto con agua durante 2 segundos. Una banda de papel de 1 pulgada (2,54 cm) de ancho se coloca en una maquina de ensayo de traccion y se humedecen ambos lados de la banda con agua destilada mediante una brocha de pintar. Despues de un tiempo de contacto de 2 segundos, la banda se alarga con se describe en los apartados 6.8-6.10 del metodo de ensayo TAPPI 494 (2001). La traccion en humedo inicial es util para la evaluacion de las caractensticas de funcionamiento de los productos de tisu, toallas de papel y otros papeles sometidos a estres durante el procesamiento o el uso cuando se humedecen instantaneamente. Este metodo se refiere a la patente estadounidense 4.233.411, modificada como se describe.
Ensayo de resistencia a la traccion en humedo permanente
Este metodo de ensayo se utiliza para determinar la resistencia a la traccion en humedo de un papel o carton que ha estado en contacto con agua durante un periodo prolongado de 30 minutos. Una muestra de una banda de papel de 1 pulgada (2,54 cm) de ancho se sumerge en agua durante 30 minutos y se coloca en la maquina de ensayo de traccion. La banda se alarga como se indica en los apartados 6.8-6.10 del metodo de ensayo TAPPI 494 (2001). Una resistencia a la traccion en humedo permanente baja indica que el producto de papel puede ser desfibrado sin una energfa mecanica importante o dispersado en agua facilmente sin atasco de los sistemas de alcantarillado.
Perdida de traccion en humedo
La perdida de tension en humedo es el porcentaje de perdida de traccion en humedo de la hoja de ensayo despues de estar sumergida en agua durante un periodo prolongado de tiempo. El calculo se puede expresar como en la siguiente formula (2):
AT% = (T,-Tp) / Ti (2)
Donde AT% es la perdida de traccion en humedo, Ti es la resistencia a la traccion en humedo inicial medida usando el metodo anterior y Tp es la traccion en humedo permanente medida usando el metodo anterior.
Preparacion de la hoja de ensayo
En los siguientes ejemplos, las hojas de ensayo se prepararon usando una mezcla de pulpa de madera de frondosas blanqueada y de pulpa de madera de comferas blanqueada. Se uso agua desionizada para suministrar la preparacion y se anadieron 150 ppm adicionales de sulfato de sodio y 35 ppm de cloruro de calcio. Mientras se agita con un agitador de cabezal, se trato un lote de 0,6% de solidos que contema 8,7 g de fibras de celulosa con varias muestras de agentes de resistencia (descritas a continuacion) que se diluyeron hasta 1% en peso con agua desionizada. Despues de la adicion del agente de resistencia, la lechada de pulpa se mezclo durante 30 segundos. A continuacion, se elaboraron cuatro hojas de papel de 3 g usando un molde de hojas de ensayo Nobel & Woods
(8”x8”, 20,3 cm x 20,3 cm) estandar, buscando un peso base de 24 kg (52 libras)/280 m2 (3.000 pies2). Las hojas de ensayo se prensaron entre fieltros en la lmea de contacto entre los rodillos de una prensa neumatica de rodillos a aproximadamente 103 kPa (15 psig) y se secaron en un secador rotatorio a 110oC. Las muestras de papel se curaron en horno durante 10 minutos a la temperatura de 110oc y a continuacion se acondicionaron en una sala 5 controlada TAPPI estandar durante la noche.
Ejemplos 1-4: Preparacion de las poliamidoaminas
La poliamidoamina se preparo primero mediante una reaccion de condensacion de una cantidad en exceso de dietilentriamina con acido ad^pico. En particular, se anadio la dietilentriamina en un matraz de tres cuellos. A continuacion se anadio el acido adfpico lentamente al matraz y se calento la mezcla de reaccion a 165-170oc y se 10 mantuvo durante un periodo de 5 horas. Al final de la reaccion, el producto se diluyo con agua para ajustar la concentracion a 60% y se disminuyo la temperatura hasta temperatura ambiente. La tabla 1 muestra las relaciones de carga de la dietilentriamina y el acido adfpico.
Tabla 1. Relaciones de carga de las poliamidoaminas de los ejemplos 1-4
Ejemplo
Relacion molar dietilentriamina/acido ad^pico
1
1,4
2
1,6
3
1,8
4
1,0
15 Ejemplos 5-17: Preparacion de las resinas de PPAE
Se anadieron en primer lugar poliamidoamina poliamina y agua en un reactor de un litro con reflujo. El reactor se calento a 70oc y se mantuvo a esta temperatura durante la reaccion. A continuacion se anadio la epiclorhidrina lentamente al reactor para aumentar la viscosidad del producto. Se anadio agua paso a paso durante la reaccion para reducir la velocidad de aumento de la viscosidad para evitar la gelificacion del producto. Una vez que el 20 producto alcanzo el intervalo de viscosidad deseado, se anadio al reactor una carga final de agua y se ajusto el pH a aproximadamente 5,0 usando acido sulfurico concentrado (95%). Los solidos totales de los productos fueron de aproximadamente 15%. La tabla 2 muestra las relaciones de carga y las propiedades de los productos de PPAE.
Tabla 2. Relaciones de carga y propiedades de las resinas de PPAE
Ej. No
Poliamidoamina Poliamina Relacion en peso poliamina/poliamidoamina ph Viscosidad Brookfield a 23oc [mPa s (cP)]
5
Ejemplo 1 teta 0,22 5,0 24
6
Ejemplo 1 teta 0,22 5,0 55
7
Ejemplo 1 teta 0,22 5,0 95
8
Ejemplo 2 deta 0,07 4,9 24
9
Ejemplo 2 deta 0,07 4,9 52
10
Ejemplo 2 deta 0,07 4,9 69
11
Ejemplo 2 deta 0,07 5,0 96
12
Ejemplo 3 deta 0,07 5,0 26
13
Ejemplo 3 deta 0,07 5,0 82
14
Ejemplo 3 deta 0,07 5,0 96
15
Ejemplo 3 teta 0,24 5,0 4
16
Ejemplo 3 teta 0,24 5,0 26
17
Ejemplo 3 teta 0,24 5,0 92
Ejemplos comparativos A-J: resinas de PAE
Se anadieron la poliamidoamina y agua a un reactor de un litro con reflujo. El reactor se calento a 70oC y se mantuvo a esta temperatura durante la reaccion. A continuacion se anadio la epiclorhidrina lentamente al reactor para 5 aumentar la viscosidad del producto. Se anadio agua paso a paso durante la reaccion para reducir la velocidad de aumento de la viscosidad para evitar la gelificacion del producto. Una vez que el producto alcanzo el intervalo de viscosidad deseado, se anadio al reactor una carga final de agua y se ajusto el pH a aproximadamente 5,0 usando acido sulfurico concentrado (95%). Los solidos totales de los productos fueron de aproximadamente 15%. La tabla 3 muestra las relaciones de carga y las propiedades de los ejemplos comparativos. El adhesivo Omnicrepe 681 AX 10 referenciado en la tabla 3 siguiente era un producto adhesivo de crespado comercial disponible en Kemira Chemicals.
Tabla 3. Relaciones de carga y propiedades de los ejemplos comparativos A-J
Ejemplos comparativos
Poliamidoamina Relacion molar DETA/acido adfpico ph Viscosidad Brookfield a 23oc [mPa s (cP)]
a
Ejemplo 1 1,4 5,0 23
b
Ejemplo 1 1,4 5,0 64
c
Ejemplo 3 1,8 5,0 7
d
Ejemplo 3 1,8 5,0 40
e
Ejemplo 3 1,8 5,0 93
f
Ejemplo 2 1,6 5,0 37
g
Ejemplo 2 1,6 5,0 97
h
Ejemplo 2 1,6 5,0 140
j
Ejemplo 4 1,0 4,0 90
Omnicrepe 6801 ax
~ 1,0 4,0
CUcuIo de Ios sitios reactivos para la epiclorhidrina en la poliamidoamina
15 Las muestras de poliamidoamina contienen tanto grupos amina primarios como grupos amina secundarios. Generalmente se acepta que cada grupo amina secundario reacciona con una molecula de epiclorhidrina, mientras que cada grupo primario reacciona con dos moleculas de epiclorhidrina. Por lo tanto, el numero total de sitios reactivos para la epiclorhidrina en una poliamidoamina se pueden expresar como sigue:

N = al + 2 x a2 (3)
20 N es la cantidad molar de sitios reactivos para la epiclorhidrina, al es la cantidad molar de grupos amina secundarios y a2 es la cantidad molar de grupos amina primarios, al y a2 se pueden expresar como sigue:
al = n

n ( ml m2\ n

a2 = (---------------) x 2
VPMl PM2J
(4)
(5)
donde ml es la masa de la poliamina usada para preparar la muestra de poliamidoamina, m2 es la masa del acido 25 dicarboxfiico y/o su derivado usado para preparar la muestra de poliamidoamina, PM1 es el peso formula de la poliamina, PM2 es el peso formula del acido dicarboxflico o su derivado y n es el numero de aminas secundarias en la poliamina.
CUcuIo de la viscosidad espedfica reducida de la poliamidoamina
5
10
15
20
25
La viscosidad espedfica reducida (VER) se midio usando un viscos^etro capilar de vidrio a 30oC. El tiempo de derrame de cada muestra se determino tres veces y se calculo el tiempo de derrame medio. Se calculo la VER segun la siguiente formula (6):
VER = (t -to) / (too) (6)
Donde t es el tiempo de derrame medio de la muestra de poliamidoamina diluida con una disolucion de NaCI 1M, to es el tiempo de derrame medio de una disolucion de NaCI 1M, o es la concentracion de la muestra de poliamidoamina diluida, que fue de 5% en peso.
La tabla 4 recoge la masa de poliamidoamina activa (masa PA), las cantidades molares calculadas de los sitios reactivos para la epiclorhidrina en la poliamidoamina (sitios EPI), Ios valores de la VER de las muestras de poliamidoamina (VER) y tambien las cantidades en masa de la epiclorhidrina cargada para aumentar la viscosidad final de la muestra por encima de 50 cps a 23oc (masa EPI). Como se muestra en la figura 1, el eje x es la relacion entre los sitios EPI y el producto de la VER y la masa PA, el eje y es la relacion entre la masa EPI y la masa PA. Para cuatro resinas de PaE, la correlacion entre el eje x y el eje y es lineal con un R2 de 0,999. Por el contrario, los puntos de los datos para las resinas de PPAE muestran una correlacion no lineal compleja y no se ajustan a la correlacion lineal de las de PAE. Ademas, los puntos de los datos de las resinas de PPAE estan todos por encima de la Imea de ajuste de las resinas de PAE, lo que sugiere que es necesaria una mayor cantidad de epiclorhidrina para obtener el intervalo de viscosidad deseado en comparacion con las resinas de PAE. En teona, la relacion entre la masa EPI y la masa PA (eje y) de las resinas de PPAE se hara infinitamente grande cuando la relacion entre la masa PA y la masa de poliamina extra se hace infinitamente pequena. En general, estas diferencias demuestran que la estructura molecular de las resinas de PPAE es fundamentalmente diferente de la de las resinas de PAE.
Tabla 4. Propiedades de los sistemas de resistencia de PAE y PPAE
Sistema de
Qmmica Relacion molar Masa PA Sitios EPI ver Masa EPI
resistencia
esqueleto DETA/ac. adfpico (g) (moles) (dL/g) (g)
Ej. Comp. B
pae 1,4 107,7 1,27 0,083 21,5
Ej. Comp. E
pae 1,8 77,0 1,30 0,066 29,3
Ej. Comp. G
pae 1,6 53,6 0,781 0,074 15,4
Ej. Comp. J
pae 1,0 129,6 0,608 0,156 5,3
Ejemplo 7
ppae 1,4 58,2 0,690 0,083 24,5
Ejemplo 11
ppae 1,6 68,7 1,00 0,074 25,6
Ejemplo 14
ppae 1,8 87,2 1,48 0,066 40,4
Ejemplo 17
ppae 1,8 82,6 1,40 0,066 48,2
Ejemplos 18-24: evaluacion de Ios sistemas de resistencia para papel a 0 ppm de alcalinidad
En estos ejemplos se compara las prestaciones de sistemas de rendimiento de papel, incluyendo la resina de PPAE del ejemplo 10 (sola y en combinacion con un producto comercial de GPAM, FENNOBOND 3000 de Kemira Chemicals) con las prestaciones de otros sistemas de resistencia comparativos a 0 ppm de alcalinidad. Las hojas de ensayo se prepararon como se ha descrito anteriormente, a un pH de 8, y se trataron con la dosis del sistema de resistencia descrita en la tabla 5 siguiente. Wetres 4063 era una resina de PaE comercial de Kemira Chemicals.
Tabla 5. Sistemas de resistencia para papel - Ejemplos 18-24
ej. no
Componente A del sistema de resistencia Cantidad del Comp. A Componente B del sistema de resistencia Cantidad del Comp. B Premezclado o anadido secuencialmente
18
Ninguno n/a Ninguno n/a n/a
19
GPAM (FB 3000) 3,6 kg (8 lb)/ 907 kg (ton) Ninguno n/a n/a
20
PAE (Wetres 4063) 3,6 kg (8 lb)/ Ninguno n/a n/a
5
10
15
20
25
907 kg (ton)
21
PPAE (Ejemplo 10) 3,6 kg (8 lb)/ 907 kg (ton) Ninguno n/a n/a
22
PPAE (Ejemplo 10) 0,9 kg (2 lb)/ 907 kg (ton) GPAM (FB 3000) 2,7 kg (6 lb)/ 907 kg (ton) Premezclado
23
PPAE (Ejemplo 10) 0,9 kg (2 lb)/ 907 kg (ton) GPAM (FB 3000) 2,7 kg (6 lb)/ 907 kg (ton) Secuencial PPAE seguido por GPAM
24
PPAE (Wetres 4063) 0,9 kg (2 lb)/ 907 kg (ton) GPAM (FB 3000) 2,7 kg (6 lb)/ 907 kg (ton) Premezclado
Se midieron las propiedades de resistencia a la traccion en seco, reslstencla a la traccion en humedo inicial y la reslstencla a la traccion en humedo permanente, de cada muestra, segun los metodos descritos anteriormente. Los resultados se recogen en la tabla 6 siguiente.
Tabla 6. Prestaciones de los sistemas de resistencia para papel a 0 ppm de alcalinidad
Ej. N0
Resistencia a la traccion en seco (lb/pulg) kg/m Aumento de la resistencia a la traccion en seco (%) con respecto al control (Ej. 18) Resistencia a la traccion en humedo inicial (lb/pulg) kg/m Resistencia a la traccion en humedo perm. (lb/pulg) kg/m Disminucion de la resistencia a la traccion en humedo (%) Relacion Res. en humedo permanente/Res. en seco (%)
18 (control)
386 (21,6) n/a 16 (0,9) 7 (0,4) 56 1,9
19 (GPAM)
455 (25,5) 18,1 55 (3,1) 34 (1,9) 39 7,5
20 (PAE)
536 (30,0) 38,9 154 (8,6) 123 (6,9) 20 23
21 (PPAE)
473 (26,5) 22,7 61 (3,4) 55 (3,1) 8,8 12
22 (ppae+gpam)
494 (27,7) 28,2 73 (4,1) 52 (2,9) 29 11
23 (ppae+gpam)
502 (28,1) 30,1 86 (4,8) 57 (3,2) 33 11
24 (pae+gpam)
516 (28,9) 33.8 104 (5,8) 79 (4,4) 24 15
La resistencia a la traccion en seco, la disminucion de la resistencia a la fraccion en humedo y la relacion entre en humedo permanente/en seco son tres indicadores de las prestaciones de la resistencia para un producto de papel tisu de bano. Por ejemplo, una resistencia a la traccion en seco elevada indica un producto de tisu fuerte. La disminucion de la resistencia a la traccion en humedo elevada, resistencia a la traccion en humedo permanente baja y relacion en humedo permanente/en seco baja indica buenos desfibrado y dispersibilidad en agua de los productos de papel.
Como se muestra en la tabla 6 anterior, el sistema de resistencia con solo GPAM del ejemplo 19 proporciona un aumento de la resistencia a la traccion en seco de solo 18% aproximadamente y una resistencia a la traccion en humedo permanente baja de aproximadamente 34 kg/m (1,9 lb/pulg) a pH = 8,0. En comparacion, el sistema de resistencia con solo PAE del ejemplo 20 proporciono un aumento de la resistencia a la traccion en seco importante de aproximadamente 39%, pero tambien produjo una resistencia a la traccion en humedo permanente elevada de aproximadamente 123 kg/m (6,9 lb/pulg) y una relacion entre en humedo permanente/en seco elevada de aproximadamente 23%, lo que indica un desfibrado y dispersibilidad en agua bajos. En comparacion el sistema de resistencia con solo PPAE del ejemplo 21 proporciono una resistencia a la traccion en seco inferior (un aumento de aproximadamente 23% sobre el control) en combinacion con una relativamente baja resistencia a la traccion en humedo permanente (aproximadamente 55 kg/m (3,1 lb/pulg)). Esto es una mejora sobre los sistemas con solo GPAM o solo PAE. Ademas, el sistema de resistencia que incluye una combinacion de PPAE y GPAM (ejemplos 2223) lleva tanto a una resistencia a la traccion en seco elevada como una disminucion de la resistencia a la traccion en humedo elevada en los papeles tratados. Por ejemplo, el sistema de resistencia del ejemplo 23 proporciono un aumento de la resistencia a la traccion en seco de aproximadamente 30%, considerablemente mayor que el GPAM
soIo. La disminucion de la traccion en humedo fue de aproximadamente 33% que es comparable a la de Ios papeles tratados con GPAM soIo.
Ejemplos 25-30: Evaluacion de Ios sistemas de resistencia para papel a 100 ppm de alcalinidad
En estos ejemplos, las prestaciones de Ios sistemas de resistencia para papel que incluyen la resina de PPAE del 5 ejemplo 10 (sola y en combinacion con un producto con GPAM comercial, FB 3000 de Kemira Chemicals) se compararon con las prestaciones de otros sistemas de resistencia comparativos a 100 ppm de alcalinidad. Se sabe que Ios elevados niveles de alcalinidad afectan de forma adversa a las prestaciones de muchos aditivos de resistencia, incluyendo las resinas de GPAM. Las hojas de ensayo se prepararon como se ha descrito anteriormente, a un pH de 8, y se trataron con las dosis de Ios sistemas de resistencia descritos en la tabla 7 10 siguiente.
Tabla 7. Sistemas de resistencia para papel - ejemplos 25-30
ej. no
Componente A del sistema de resistencia Cantidad del Comp. A Componente B del sistema de resistencia Cantidad del Comp. B Premezclado o anadido secuencialmente
25
Ninguno n/a Ninguno n/a n/a
26
GPAM (FB 3000) 3,6 kg (8 lb)/ 907 kg (ton) Ninguno n/a n/a
27
PAE (Wetres 4063) 3,6 kg (8 lb)/ 907 kg (ton) Ninguno n/a n/a
28
PPAE (Ejemplo 10) 3,6 kg (8 lb)/ 907 kg (ton) Ninguno n/a n/a
29
PPAE (Ejemplo 10) 0,9 kg (2 lb)/ 907 kg (ton) GPAM (FB 3000) 2,7 kg (6 lb)/ 907 kg (ton) Premezclado
30
PAE (Wetres 4063) 0,9 kg (2 lb)/ 907 kg (ton) GPAM (FB 3000) 2,7 kg (6 lb)/ 907 kg (ton) Premezclado
Se midieron las propiedades de resistencia a la traccion en seco y resistencia a la traccion en humedo inicial de cada muestra, segun Ios metodos descritos anteriormente. Los resultados se resumen en la tabla 8.
15 Tabla 8. Prestaciones de Ios sistemas de resistencia para papel a 100 ppm de alcalinidad
Ej. no
Resistencia a la traccion en seco (lb/pulg) kg/m Aumento de la resistencia a la traccion en seco (%) con respecto al control (Ej. 25) Resistencia a la traccion en humedo inicial (lb/pulg) kg/m Resistencia a la traccion en humedo permanente (lb/pulg) kg/m Disminucion de la resistencia la traccion en humedo (%) Relacion Resist. en humedo permanente/Resist. en seco (%)
25 (control)
413 (23,1) n/a 18 (1,0) 4 (0,2) 80 0,87
26 (GPAM)
405 (22,7) 0 18 (1,0) 5 (0,3) 70 1,3
27 (PAE)
555 (31,1) 34,6 150 (8,4) 132 (7,4) 12 24
28 (PPAE)
443 (24,8) 7,4 64 (3,6) 48 (2,7) 25 11
29 (ppae+gpam)
475 (26,6) 15,2 32 (1,8) 23 (1,3) 28 4,9
30 (ppae+gpam)
504 (28,2) 22,1 82 (4,6) 68 (3,8) 17 13
Los resultados encontrados en la tabla 8 indican que a elevada alcalinidad (100 ppm, pH = 8), el sistema de resistencia que incluye una combinacion de PPAE y GpAM (ejemplo 29) proporciona una resistencia a la traccion en seco mejorada con baja resistencia a la traccion en humedo permanente. El aumento de la resistencia en seco fue
de aproximadamente 15%, la resistencia a la traccion en humedo permanente fue de aproxlmadamente 23 kg/m (1,3 lb/pulg) y la relacion en humedo permanente/en seco fue de solo aproximadamente 4,9%.
Notese que las relaciones, concentraciones, cantidades y otros datos numericos se pueden expresar en la presente memoria en formato de intervalo. Se debe entender que dicho formato de intervalo se usa por conveniencia y 5 brevedad y, por lo tanto, deben interpretarse de forma flexible para incluir no solo los valores numericos expkcitos indicados como los Kmites del intervalo, sino para incluir tambien todos los valores numericos individuales o subintervalos incluidos dentro de dicho intervalo como si cada valor numerico y subintervalo estuviera indicado expUcitamente. A modo de ilustracion, un intervalo de concentracion de “aproximadamente 0,1% a aproximadamente 5%” debe interpretarse que incluye no solo la concentracion indicada explfcitamente de aproximadamente 0,1% en 10 peso a aproximadamente 5% en peso, sino que tambien incluye las concentraciones individuales (p. ej., 1%, 2%, 3% y 4%) y los subintervalos (p. ej., 0,5%, 1,1%, 2,2%, 3,3% y 4,4%) en el intervalo indicado. En un modo de realizacion, el termino “aproximadamente” puede incluir el redondeo tradicional segun las cifras significativas del valor numerico. Ademas, la frase “aproximadamente 'x' a 'y'” incluye “aproximadamente 'x' a aproximadamente 'y'”.

Claims (10)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    reivindicaciones
    1. - Un papel, caracterizado por que esta elaborado por un metodo que comprende las etapas de:
    tratar una fibra celulosica con un producto de reaccion de una resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina y una resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo, y
    elaborar un papel
    en el que la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina tiene una relacion epi/amina de menos de 0,5 calculada como moles por epiclorhidrina frente al numero de aminas primarias y secundarias disponibles del poKmero de poliamidoamina, y
    en el que la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina tiene un peso molecular medio en peso de 350 Dalton a 10 millones de Dalton.
  2. 2. - El papel segun la reivindicacion 1, en el que la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina es de aproximadamente 0,01 a 2,5% en peso de una lechada de pulpa acuosa que incluye la fibra celulosica.
  3. 3. - El papel segun la reivindicacion 1, en el que la relacion en peso entre la resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo y la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina es de aproximadamente 1:100 a aproximadamente 100:1.
  4. 4. - El papel segun la reivindicacion 1, en el que el papel es un producto de papel que se elige entre el grupo que consiste en una cartulina seca, un papel fino, una toalla, un papel tisu y un producto de papel prensa.
  5. 5. - Un metodo de elaboracion de un papel, caracterizado porque comprende las etapas de:
    introducir en una fibra celulosica un sistema de resistencia que comprende una resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina y una resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo,
    elaborar el papel,
    en el que la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina es el producto de reaccion de una poliamidoamina, una primera poliamina y una epihalohidrina,
    en el que la poliamidoamina se prepara mediante un procedimiento que comprende hacer reaccionar un acido policarboxflico, un derivado de un acido policarboxflico o una combinacion de ellos, con una segunda poliamina para formar la poliamidoamina,
    en el que la relacion molar entre la segunda poliamina y el acido policarboxflico, el derivado del acido policarboxflico o una combinacion de ellos es de 1,05 a 2,0,
    en el que la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina tiene una relacion epi/amina de menos de 0,5 calculada como moles por epiclorhidrina frente al numero de aminas primarias y secundarias disponibles del polfmero de poliamidoamina, y
    en el que la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina tiene un peso molecular medio en peso de 350 Dalton a 10 millones de Dalton.
  6. 6. - El metodo segun la reivindicacion 5, en el que la poliamina poliamidoamina epihalohidrina tiene una relacion epihalohidrina/amina de aproximadamente 1:100 a aproximadamente 100:1.
  7. 7. - El metodo segun la reivindicacion 5, en el que el papel es un producto de papel que se elige entre el grupo que consiste en una cartulina seca, un papel fino, una toalla, un papel tisu y un producto de papel prensa.
  8. 8. - El metodo segun la reivindicacion 5, en el que la resina de polfmero funcionalizado con aldehfdo y la resina de poliamina poliamidoamina epihalohidrina se mezclan Juntas antes de mezclarse con la lechada de pulpa.
  9. 9. - El metodo segun la reivindicacion 5, en el que el acido policarboxflico y el derivado del acido policarboxflico se eligen independientemente entre el grupo que consiste en: acido malonico, acido glutarico, acido adfpico, acido azelaico, acido cftrico, acido tricarbalflico (acido 1,2,3-propanotricarboxflico), acido 1,2,3,4-butanotetracarboxflico, acido nitrilotriacetico, N,N,N',N'-etilendiaminotetracetato, acido 1,2-ciclohexanodicarboxflico, acido 1,3- ciclohexanodicarboxflico, acido 1,4-ciclohexanodicarboxflico, acido itaconico, acido ftalico, acido isoftalico, acido tereftalico, acido 1,2,4-bencenotricarboxflico (acido trimelttico) y acido 1,2,4,5-bencenotetracarboxflico (acido piromeittico), adipato de dimetilo, malonato de dimetilo, malonato de dietilo, succinato de dimetilo, glutarato de dimetilo, glutarato de dietilo, anhfdrido succmico, anhfdrido maleico, N,N,N',N'-etilendiaminotetracetato dianhfdrido, antudrido ftalico, antudrido melttico, antudrido piromelttico cloruro de adipoilo, cloruro de glutarilo, cloruro de sebacoilo, y una mezcla de ellos.
  10. 10.- El metodo segun la reivindicacion 5, en el que la prlmera pollamlna y la segunda pollamlna se ellgen Independlentemente entre el grupo que consiste en: amonio, urea, aminas alifaticas, aminas aromaticas, etielendiamina (EDA), dietilentriamina (DETA), trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TEPA), dipropilentriamina (DPTA), bis-hexametilentriamina (BHMT), N-metilbis(aminopropil)amina (mBAPA), aminoetil- 5 piperazina (AEP), pentaetilenhexamina (PEHA) y una mezcla de ellos.
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