ES2663702T3 - Procedimiento para el aumento de la resistencia en seco de papel, cartulina y cartón - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de papel, cartulina y cartón con una elevada resistencia en seco mediante la adición de (a) al menos un catión trivalente en forma de una sal, (b) al menos un polímero catiónico soluble en agua y (c) al menos un polímero anfótero soluble en agua a la pasta de papel, extracción del agua de la pasta de papel con la formación de la hoja y posterior secado de los productos de papel, caracterizado porque el polímero catiónico soluble en agua (b) está seleccionado del grupo de los (i) polímeros que contienen unidades de vinilamina y (ii) polímeros que contienen unidades de etilenimina.
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presencia de un ácido. Tales polímeros se conocen por ejemplo por los documentos EP 0 377 313 y WO 2006/075115 A1. La preparación de polímeros que contienen grupos vinilamina se trata de forma exhaustiva por ejemplo en el documento WO 2006/075115 A1, página 4, línea 25 a página 10, línea 22 así como en los ejemplos en las páginas 13 y 14. Las indicaciones que allí se hacen se aplican a la caracterización de los polímeros que contienen unidades de vinilamina preparados mediante la degradación de Hofmann.
A este respecto se parte de polímeros que contienen unidades de acrilamida y/o metacrilamida. A este respecto se trata de homo-o copolímeros de acrilamida y metacrilamida. Como comonómeros se consideran por ejemplo dialquilaminoalquil(met)acrilamidas, dialilamina, metildialilamina así como las sales de las aminas y las aminas cuaternizadas. Además son adecuados como comonómeros sales de dimetildialilamonio, cloruro de acrilamidopropiltrimetilamonio y/o cloruro de metacrilamidopropiltrimetilamonio, N-vinilformamida, N-vinilacetamida, N-vinilpirrolidona, acetato de vinilo y éster de ácido acrílico y de ácido metacrílico. Como comonómeros se consideran dado el caso también monómeros aniónicos tales como ácido acrílico, ácido metacrílico, anhídrido de ácido maleico, ácido maleico, ácido itacónico, ácido acrilamidometilpropanosulfónico, ácido metalilsulfónico y ácido vinilsulfónico así como las sales de metal alcalino, de metal alcalinotérreo y de amonio de los mencionados monómeros ácidos, empleándose no más del 5 % en moles de estos monómeros en la polimerización. La cantidad de los monómeros insolubles en agua se selecciona en la polimerización de tal modo que los polímeros producidos son solubles en agua.
Como comonómeros se pueden emplear dado el caso también reticulantes, por ejemplo monómeros etilénicamente insaturados que contienen al menos dos dobles enlaces en la molécula tales como trialilamina, metilenbisacrilamida, diacrilato de etilenglicol, dimetacrilato de etilenglicol, dimetacrilato de polietilenglicol y trimetracrilato de trimetilol. En caso de que se aplique un reticulante, las cantidades empleadas ascienden por ejemplo a de 5 a 5000 ppm. La polimerización de los monómeros se puede realizar según todos los procedimientos conocidos, por ejemplo, mediante polimerización en solución, precipitación o suspensión iniciada por radicales. A este respecto se puede trabajar dado el caso en presencia de agentes de regulación de la polimerización habituales.
En el caso de la degradación de Hofmann se parte, por ejemplo, de soluciones acuosas al 20 al 40 % en peso de al menos un polímero que contiene unidades de acrilamida y/o metacrilamida. La relación de hipoclorito de metal alcalino a unidades de (met)acrilamida en el polímero es determinante del contenido que se produce de grupos amino en el polímero. La relación molar de hidróxido de metal alcalino a hipoclorito de metal alcalino asciende por ejemplo de 2 a 6, preferentemente de 2 a 5. Para un determinado contenido en grupos amino en el polímero degradado se calcula la cantidad necesaria para la degradación del polímero de hidróxido de metal alcalino.
La degradación de Hofmann del polímero se realiza por ejemplo en el intervalo de temperatura de 0 a 45 ºC, preferentemente de 10 a 20 ºC en presencia de sales de amonio cuaternario como estabilizante para evitar una reacción secundaria de los grupos amino producidos con los grupos amida del polímero de partida. Después de la finalización de la reacción con hidróxido de metal alcalino/hipoclorito de metal alcalino se conduce la solución acuosa de reacción a un reactor en el que está dispuesto un ácido para la descarboxilación del producto de reacción. El valor de pH del producto de reacción que contiene unidades de vinilamina se ajusta a un valor de 2 a 7. La concentración del producto de degradación que contiene unidades de vinilamina asciende por ejemplo a más del 3,5 % en peso, la mayoría de las veces se encuentra por encima del 4,5 %. Las soluciones de polímero acuosas se pueden concentrar por ejemplo con ayuda de una ultrafiltración.
A los polímeros que contienen unidades de etilenimina (ii) pertenecen todos los polímeros que se pueden obtener mediante la polimerización de etilenimina en presencia de ácidos, ácidos de Lewis o haloalcanos tales como los homopolímeros de la etilenimina o polímeros de injerto de etilenimina, comparase por ejemplo con el documento US
2.182.306 o US 3.203.910. Estos polímeros dado el caso se pueden someter posteriormente a una reticulación. Como reticulantes se consideran por ejemplo todos los compuestos multifuncionales que contienen grupos reactivos con respecto a grupos amino primarios, por ejemplo epóxidos multifuncionales tales como bis-glicidiléter de oligo-o poli(óxidos de etileno) u otros alcoholes multifuncionales tales como glicerina o azúcares, ésteres de ácido carboxílico multifuncionales, isocianatos multifuncionales, ésteres de ácido acrílico o de ácido metacrílico multifuncionales, amidas de ácido acrílico o de ácido metacrílico multifuncionales, epiclorhidrina, halógenos de ácido multifuncionales, nitrilos multifuncionales, éteres de α, ω-clorohidridina de oligo-o poli(óxidos de etileno) o de otros alcoholes multifuncionales tales como glicerina o azúcares, divinilsulfona, anhídrido de ácido maleico o cloruros de ácido ω-halocarboxílico, haloalcanos multifuncionales en particular α, ω-dicloroalcanos. Están descritos otros reticulantes en el documento WO 97/25367 A1, páginas 8 a 16.
Los polímeros que contienen unidades de etilenimina se conocen por ejemplo por los documentos EP 0 411 400 A1, DE 24 34 816 A1 y US 4.066.494.
Como (ii) polímeros que contienen unidades de etilenimina se usan por ejemplo en el procedimiento de acuerdo con la invención al menos un polímero catiónico soluble en agua del grupo de los
-homopolímeros de la etilenimina, -polietileniminas que se han hecho reaccionar con reticulantes al menos bifuncionales, -poliamidoaminas injertadas con etilenimina que se han hecho reaccionar con reticulantes al menos bifuncionales,
8
Tablas 1, 2a y 2b, estando representadas las indicaciones para la presión de rotura, SCT y CMT en cada caso como aumento en % con respecto a la determinación del valor cero (comparación 0). Los valores de la longitud de desgarro en húmedo están indicados en m y, de hecho, como medición de diferencia con respecto a la determinación del valor cero (comparación 0).
5 Formación de hoja
En los ejemplos y en los ejemplos comparativos se añadieron sucesivamente a la pasta de papel que se ha descrito anteriormente con agitación los cationes trivalentes y polímeros indicados en las tablas. La concentración del polímero de las soluciones acuosas de los polímeros catiónicos y aniónicos ascendió en cada caso al 1 % y la del catión trivalente en solución acuosa ascendió en cada caso al 10 %. Además se emplearon en todos los ejemplos y 10 ejemplos comparativos 0,27 % de un antiespumante disponible en el mercado (Afranil® SLO de la empresa BASF SE). En la tabla están indicadas las cantidades en cada caso empleadas de los cationes trivalentes y de los polímeros en porcentaje en peso con respecto al contenido de sólidos de la pasta de papel. Después de la última adición de un polímero soluble en agua a la pasta de papel se retiró tanta pasta (aproximadamente 500 ml) para producir en un dispositivo formador de hoja Rapid-Köthen una hoja con un gramaje de 120 g/m2. Las hojas, tal como
15 es habitual en el procedimiento de Rapid-Köthen se extrajeron de la tela y se secaron durante 8 minutos a 110 ºC en un cilindro de secado. Los resultados están indicados en las tablas 1, 2a y 2b, estando representadas las indicaciones para la presión de rotura SCT y CMT en cada caso como aumento en % con respecto a la determinación de valor cero (comparación 0). Los valores de la longitud de desgarro en húmedo están indicados en m y, de hecho, asimismo, como aumento con respecto a la determinación de valor cero (comparación 0).
20 Mediante los ensayos de acuerdo con la invención los ejemplos 1 a 10 se muestra en particular el efecto sorprendentemente bueno del sistema compuesto por tres componentes sobre la resistencia en seco y al mismo tiempo sobre la extracción de agua.
14
Tabla 2b: Resultados para la Tabla 2a
- Ejemplo
- Aumento de presión de rotura [%] Aumento de SCT [%] Aumento de CMT [%] Aumento de longitud de desgarro en húmedo [m] Contenido de cenizas [%] Tiempo de extracción de agua [s]
- Comparación 0
- - - - - 7,6 58
- Comparación 4
- 19 17 10 136 7,8 51
- Comparación 5
- 15 8 9 123 8,0 50
- Comparación 6
- 24 22 13 34 6,8 78
- Comparación 7
- 13 18 14 60 7,1 60
- Comparación 8
- 17 25 17 75 7,5 82
- Comparación 9
- 7 9 16 98 7,9 50
- Comparación 10
- 8 7 9 126 8,2 38
- Ejemplo 6
- 24 26 23 110 8,0 30
- Ejemplo 7
- 22 23 21 140 7,8 33
- Ejemplo 8
- 23 24 23 135 7,9 40
- Ejemplo 9
- 19 20 19 83 8,2 41
- Ejemplo 10
- 21 19 20 91 7,9 47
17
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