ES2977122T3 - Composición que comprende micropartículas poliméricas orgánicas aniónicas reticuladas, su preparación y uso en procesos de fabricación de papel y cartón - Google Patents

Composición que comprende micropartículas poliméricas orgánicas aniónicas reticuladas, su preparación y uso en procesos de fabricación de papel y cartón Download PDF

Info

Publication number
ES2977122T3
ES2977122T3 ES18762534T ES18762534T ES2977122T3 ES 2977122 T3 ES2977122 T3 ES 2977122T3 ES 18762534 T ES18762534 T ES 18762534T ES 18762534 T ES18762534 T ES 18762534T ES 2977122 T3 ES2977122 T3 ES 2977122T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
mol
acid
ethylenically unsaturated
salt
monomer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES18762534T
Other languages
English (en)
Inventor
Christian Jehn-Rendu
Anja Thomas
Roc Rosa Corberan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Solenis Technologies Cayman LP
Original Assignee
Solenis Technologies Cayman LP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Solenis Technologies Cayman LP filed Critical Solenis Technologies Cayman LP
Application granted granted Critical
Publication of ES2977122T3 publication Critical patent/ES2977122T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52—Amides or imides
    • C08F220/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F220/56—Acrylamide; Methacrylamide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/04—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C08F220/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/62—Monocarboxylic acids having ten or more carbon atoms; Derivatives thereof
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/34—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/37—Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. polyacrylates
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/34—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/37—Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. polyacrylates
    • D21H17/375—Poly(meth)acrylamide
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/34—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/38—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing crosslinkable groups
    • D21H17/40—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing crosslinkable groups unsaturated
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/34—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/41—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing ionic groups
    • D21H17/44—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing ionic groups cationic
    • D21H17/45—Nitrogen-containing groups
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/71—Mixtures of material ; Pulp or paper comprising several different materials not incorporated by special processes
    • D21H17/74—Mixtures of material ; Pulp or paper comprising several different materials not incorporated by special processes of organic and inorganic material
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/06—Paper forming aids
    • D21H21/10—Retention agents or drainage improvers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/50—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by form
    • D21H21/52—Additives of definite length or shape
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/04—Addition to the pulp; After-treatment of added substances in the pulp
    • D21H23/06—Controlling the addition
    • D21H23/14—Controlling the addition by selecting point of addition or time of contact between components
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/04—Addition to the pulp; After-treatment of added substances in the pulp
    • D21H23/06—Controlling the addition
    • D21H23/14—Controlling the addition by selecting point of addition or time of contact between components
    • D21H23/18—Addition at a location where shear forces are avoided before sheet-forming, e.g. after pulp beating or refining
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/22—Addition to the formed paper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2810/00—Chemical modification of a polymer
    • C08F2810/20—Chemical modification of a polymer leading to a crosslinking, either explicitly or inherently

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Machines For Manufacturing Corrugated Board In Mechanical Paper-Making Processes (AREA)

Abstract

La presente invención se refiere a una composición que es una emulsión inversa que comprende micropartículas poliméricas orgánicas aniónicas reticuladas, teniendo dichas micropartículas un diámetro de tamaño de partícula promedio z no hinchado de menos de 0,75 μm, en donde las micropartículas poliméricas orgánicas se forman a partir de una mezcla de monómeros que comprende (a) un ácido carboxílico etilénicamente insaturado, o una sal del mismo; (b) un monómero no iónico etilénicamente insaturado; y (c) de 1 a 10 % en moles de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, o una sal del mismo. La invención también proporciona un proceso para preparar la composición, el uso de la composición en un proceso de fabricación de papel o cartón y métodos para fabricar papel o cartón empleando dicha composición. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Composición que comprende micropartículas poliméricas orgánicas aniónicas reticuladas, su preparación y uso en procesos de fabricación de papel y cartón
Antecedentes de la invención
Campo de la invención
La presente invención de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas se refiere a micropartículas poliméricas aniónicas orgánicas reticuladas y a un método para la preparación. La presente invención también se refiere a procesos de fabricación de papel y cartón en los que se emplean las micropartículas poliméricas aniónicas y al uso de dichas micropartículas poliméricas aniónicas en procesos de fabricación de papel y cartón.
Descripción de la técnica anterior
El documento EP 235893 proporciona un proceso en donde se aplica un polímero catiónico sustancialmente lineal soluble en agua a la pasta de papel de fabricación de papel antes de una etapa de cizallamiento y a continuación se vuelve a flocular la pasta de papel introduciendo bentonita después de esa etapa de cizallamiento.
Se sabe que las composiciones poliméricas orgánicas, aniónicas reticuladas son útiles en una variedad de aplicaciones. Es conocido el empleo de dichas composiciones en una variedad de procesos de separación sólidolíquido, particularmente en la floculación de diversas dispersiones de sólidos suspendidos, tales como lodos de aguas residuales y en el tratamiento de suspensiones de pasta papelera celulósica. Existe el deseo de mejorar la eficacia de los agentes floculantes con respecto a su capacidad para lograr una separación eficiente de sólidos y líquidos.
El documento EP 0202780 describe la preparación de partículas de polímero de acrilamida catiónicas, reticuladas y poliméricas mediante un proceso de polimerización en emulsión inversa convencional. La reticulación se logra mediante la incorporación de un monómero multifuncional, tal como metilenbisacrilamida, al polímero. Las partículas poliméricas reticuladas son útiles como floculantes.
Típicamente, el tamaño de partícula de los polímeros preparados mediante procesos de polimerización en emulsión inversa de agua en aceite convencional está limitado a un intervalo de aproximadamente 1-5 |im. El tamaño de partícula preciso que se puede conseguir en emulsiones inversas está determinado por la concentración y la actividad de tensioactivo(s) empleados y éstos se eligen habitualmente basándose en la estabilidad de la emulsión y en factores económicos.
Leong et al, en Inverse Microemulsion Polymerisation, J. of Phys. Chem., Vol 86, No 23, 6-24-82, págs. 2271-3, divulga la polimerización de acrilamida en una microemulsión inversa. El autor también divulga haber preparado retícula o microgeles de poliacrilamida reticulados usando una mezcla 100:1 de acrilamida-metilenbisacrilamida. El documento EP 0173605 enseña la producción de microperlas que tienen un diámetro que oscila entre aproximadamente 49-87 nm y producidas a partir de 10 polímeros de acetato de vinilo (84,6), acrilato de etilo (65,4) y ácido acrílico (4,5) o metacrilonitrilo (85), acrilato de butilo (65) y ácido acrílico (3). Estas perlas poliméricas se describen como añadidas a una suspensión de pasta LBKP para evaluar el grado de encolado del papel resultante, la mejora de la fuerza del papel y la capacidad de batir de nuevo la pasta.
Además, el documento US 4.681.912 divulga la producción de micropartículas de acrilamida y ácido acrílico, por ejemplo utilizando un proceso de microemulsión. No parece haber ninguna enseñanza sobre la reticulación de las partículas o su uso en la fabricación de papel.
Además, el documento EP 0484617 divulga una composición que comprende micropartículas poliméricas orgánicas, aniónicas o anfóteras, reticuladas. Se dice que estas micropartículas tienen un diámetro de tamaño de partícula promedio en número sin hinchar inferior a aproximadamente 0,75 |im, una viscosidad de la solución de al menos aproximadamente 1,1 mPas y un contenido de agente reticulante superior a aproximadamente 4 partes molares por millón, basado en las unidades de monómero. presente en el polímero, y una ionicidad de al menos aproximadamente el 5,0 %. Se indica que la micropartícula puede estar compuesta por al menos un monómero aniónico seleccionado entre ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etacrílico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico o mezclas o sales de los mismos. No se indica cómo se debe combinar dicha mezcla de monómeros aniónicos ni en qué proporciones. Además, los únicos ejemplos que emplean ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, como su sal sódica, no emplean un ácido carboxílico etilénicamente insaturado en la mezcla de monómeros.
El documento EP 462365 describe un método para fabricar papel que comprende añadir, a una materia prima de papel acuosa, microperlas poliméricas orgánicas iónicas. Se indica que estas microperlas tienen un diámetro de partícula sin hinchar inferior a 700 nm si están reticuladas e inferior a 60 mm si no están reticuladas y son insolubles en agua. La ionicidad se describe como al menos el 1 %, pero al menos el 5 % si están reticuladas, son aniónicas y se usan como único aditivo de retención.
El documento WO 02/33171 proporciona un proceso para fabricar papel o cartón en el que se flocula una suspensión celulósica y a continuación se drena sobre una criba para formar una hoja que se seca. La suspensión se flocula usando un sistema de floculación que comprende un material silíceo y micropartículas orgánicas que tienen un diámetro de partícula sin hinchar inferior a 750 nm. Una realización preferida emplea adicionalmente al menos un floculante/coagulante que es preferentemente un polímero catiónico soluble en agua en el sistema de floculación.
El documento WO 2015/158668 describe un método para elaborar una emulsión directa de un copolímero en agua, en el que el copolímero está basado en a) 10-80 % en peso de ácido metacrílico y, opcionalmente, de ácido acrílico; b) 15-80 % en peso de al menos un monómero vinílico no iónico; c) 0,05-9,5 % en peso de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico o una sal del mismo; d) 0,5-30 % en peso de al menos un monómero que contiene al menos un grupo hidrófobo; y e) 0,01-5 % en peso de al menos un monómero reticulante. La emulsión está indicada por ser útil para espesar sistemas acuosos, tal como espesar formulaciones cosméticas o de cuidado personal en condiciones ácidas.
En los documentos WO 2008/049748 A1 y JP 2003246909 A se divulgan otras partículas poliméricas también para la fabricación de papel.
Los productos de micropartículas antes mencionados han sido productos auxiliares de retención eficaces durante los años transcurridos desde su desarrollo. Sin embargo, existe el deseo de proporcionar productos auxiliares de retención mejorados para procesos de fabricación de papel y cartón. Además, con los procesos modernos de fabricación de papel y cartón existe un mayor deseo de mejorar la retención y especialmente la retención de cenizas. Descripción de la invención
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona una composición que es una emulsión inversa que comprende micropartículas poliméricas orgánicas aniónicas reticuladas, teniendo dichas micropartículas un diámetro de tamaño de partícula promedio z sin hinchar inferior a 0,75 |im, en donde las micropartículas poliméricas orgánicas se forman a partir de una mezcla de monómeros que comprende
(a) un ácido carboxílico etilénicamente insaturado, o una sal del mismo;
(b) un monómero no iónico etilénicamente insaturado; y
(c) del 2 al 8 % en moles de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, o una sal del mismo.
En un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un proceso para preparar la composición mencionada anteriormente que comprende micropartículas poliméricas orgánicas, aniónicas reticuladas, teniendo dichas micropartículas un diámetro de tamaño de partícula promedio z sin hinchar inferior a 0,75 |im, que comprende:
(A) mezclar
(i) una solución acuosa de una mezcla de monómeros que comprende
(a) un ácido carboxílico etilénicamente insaturado, o una sal del mismo;
(b) un monómero no iónico etilénicamente insaturado; y
(c) del 2 al 8 % en moles de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, o una sal del mismo;
(ii) una fase oleosa que comprende al menos un hidrocarburo líquido;
(iii) una cantidad eficaz de tensioactivo o mezcla de tensioactivos, para formar una emulsión inversa; y (B) someter la emulsión inversa obtenida en la etapa (A) a condiciones de polimerización.
Por emulsión inversa se entiende una emulsión de agua en aceite. El término "emulsión" usado a lo largo de esta memoria descriptiva pretende incluir tanto emulsiones convencionales como microemulsiones, a menos que se estipule lo contrario. Cuando se utiliza el término microemulsión, se pretende hacer referencia únicamente a microemulsión, tal como se define en el presente documento. Preferentemente el aceite en la emulsión inversa es un hidrocarburo.
Por sin hinchar se entiende que el diámetro del tamaño de partícula promedio z se basa en micropartículas que contienen solo agua procedente de los monómeros polimerizados para formar las micropartículas.
Los tamaños de partícula se pueden determinar mediante dispersión dinámica de la luz (DLS), por ejemplo, usando un Zetasizer Nano de Malvern). El tamaño de partícula promedio z dado es el tamaño medio armónico ponderado por intensidad (véase también la norma ISO 22412) calculado mediante los métodos de cumulantes a partir del segundo momento de expansión del cumulante. El cálculo se define en las normas ISO 13321 e ISO 22412.
La composición inventiva es útil como auxiliar de retención en procesos de fabricación de papel y cartón. Esto normalmente se logra preparando una formulación acuosa a partir de la composición de emulsión inversa.
Por tanto, la invención también proporciona un método para producir papel o cartón en el que se proporciona una suspensión celulósica y se drena sobre una criba para formar una hoja que se seca, en donde el método emplea un sistema de retención que se aplica a la suspensión celulósica. El sistema de retención debe comprender un producto acuoso preparado a partir de la composición mencionada anteriormente, que comprende las micropartículas poliméricas orgánicas, aniónicas y reticuladas descritas anteriormente que tienen un diámetro de tamaño de partícula promedio z sin hinchar inferior a 0,75 |im.
Las micropartículas poliméricas orgánicas reticuladas pueden reticularse mediante cualquier medio adecuado usado habitualmente en la reticulación de polímeros acrílicos y descrito en la bibliografía. Puede ser deseable, por ejemplo, someter las micropartículas poliméricas orgánicas formadas a radiación o tratamiento térmico para inducir la reticulación. Como alternativa, puede ser deseable aplicar un agente químico de reticulación a las micropartículas poliméricas orgánicas formadas.
Preferentemente, sin embargo, se incluye un agente químico de reticulación adecuado en la mezcla de monómeros antes o durante la polimerización de modo que las micropartículas poliméricas orgánicas se formen como entidades reticuladas. De manera adecuada, dicho agente químico de reticulación debe ser un multifuncional que reaccione con grupos funcionales en al menos dos cadenas poliméricas para provocar enlaces químicos entre las al menos dos cadenas poliméricas. Preferentemente, la mezcla de monómeros comprende al menos un compuesto multifuncional seleccionado del grupo que consiste en N,N'-metilenbisacrilamida, N,N'-metilenbismetacrilamida, dimetacrilato de polietilenglicol, diacrilato de polietilenglicol, N-vinilacrilamida, acrilato de glicidilo, divinilbenceno, sales de di-, tri - o tetraalil amonio, acroleína, aldehídos, glioxal, compuestos diepoxi, epiclorhidrina y mezclas de los mismos.
Dichos compuestos multifuncionales tenderían a combinar al menos dos cadenas polimerizantes durante el proceso de polimerización. Un compuesto multifuncional particularmente preferido para preparar las micropartículas poliméricas orgánicas, aniónicas y reticuladas de la composición inventiva es la N,N'-metilenbisacrilamida.
El componente de ácido carboxílico etilénicamente insaturado (a) de la mezcla de monómeros se puede seleccionar de cualquier compuesto adecuado en esta categoría. Típicamente, los compuestos adecuados para esta aplicación incluyen uno o más de ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etacrílico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacónico, ácido crotónico, incluyendo sus sales. Las sales adecuadas incluyen sales de amonio o de iones metálicos, tales como sales de metales alcalinos, sales de metales alcalinotérreos o sales de aluminio, etc. Son más adecuadas las sales de amonio, litio, sodio o potasio. Sales particularmente adecuadas son las sales de amonio y sodio.
Los compuestos preferidos como componente de ácido carboxílico etilénicamente insaturado (a) son ácido acrílico o ácido metacrílico o sus sales, especialmente ácido acrílico, particularmente como sales de amonio o sodio.
Típicamente, los monómeros no iónicos etilénicamente insaturados usados como componente (b) son monómeros adecuadamente hidrófilos y, deseablemente, monómeros solubles en agua. Por soluble en agua se entiende que tiene una solubilidad en agua de al menos 5 g por 100 ml de agua a 25 °C. Los monómeros no iónicos etilénicamente insaturados deseables para su uso como componente (b) en la mezcla de monómeros incluyen cualquiera de los compuestos seleccionados del grupo que consiste en acrilamida, metacrilamida, N,N-dialquilacrilamidas, N-alquilacrilamidas, N,N-dialquilmetacrilamidas, N-alquilmetacrilamidas, N-vinilmetacetamida, N-vinilmetilformamida, acetato de vinilo, N-vinilpirrolidona y mezclas de los mismos. Más deseablemente, el monómero no iónico etilénicamente insaturado se selecciona entre cualquiera de acrilamida, metacrilamida o mezclas de las mismas. Más preferentemente se emplea acrilamida como el monómero no iónico.
Deseablemente, la cantidad de ácido carboxílico etilénicamente insaturado, o sal del mismo, (componente (a)) debería ser al menos un 1 % en moles, y típicamente al menos un 10 % en moles. Habitualmente la cantidad es de al menos un 20 % en moles, por ejemplo hasta un 98 % en moles. Sin embargo, típicamente, el ácido carboxílico etilénicamente insaturado debe ser del 30 al 94 % en moles, o del 40 al 90 % en moles, por ejemplo del 40 al 80 % en moles, o del 40 al 70 % en moles, más preferentemente del 45 al 65 % en moles.
Adecuadamente, la cantidad de monómero no iónico etilénicamente insaturado (componente (b)) debe ser de al menos un uno % en moles, por ejemplo hasta un 98 % en moles. Habitualmente la cantidad sería de hasta un 75 % en moles, por ejemplo hasta un 65%en moles. Sin embargo, típicamente, el monómero no iónico etilénicamente insaturado debe ser del 1 al 65 % en moles, preferentemente del 5 al 55 % en moles, tal como del 10 al 55 % en moles, o del 20 al 55 % en moles, más preferentemente del 30 al 50 % en moles.
Preferentemente, la composición de la presente invención emplea una mezcla de monómeros que comprende: (a) del 40 al 90 % en moles de un ácido carboxílico etilénicamente insaturado, o una sal del mismo;
(b) del 5 al 55 % en moles de un monómero no iónico etilénicamente insaturado; y
(c) del 2 al 8 % en moles de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, o una sal del mismo.
Más preferentemente la mezcla de monómeros comprende:
(a) del 45 al 65 % en moles de ácido carboxílico etilénicamente insaturado, o sales del mismo;
(b) del 30 al 50 % en moles de monómero no iónico etilénicamente insaturado; y
(c) del 2 al 8 % en moles de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, o una sal del mismo.
Se prefiere particularmente que la mezcla de monómeros comprenda:
(a) del 45 al 65 % en moles de ácido acrílico, o sales del mismo, especialmente la sal de amonio o la sal de sodio;
(b) del 30 al 50 % en moles de acrilamida; y
(c) del 2 al 8 % en moles de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, o una sal del mismo.
El ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, o una sal del mismo (componente (c)) puede estar en forma de cualquier sal adecuada, típicamente como la sal de amonio o una sal metálica. Una sal metálica puede ser, por ejemplo, una sal de un metal alcalino, una sal de un metal alcalinotérreo o una sal de aluminio. Son sales especialmente adecuadas las sales de amonio, sodio, litio o potasio, especialmente la sal de sodio.
El ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, o una sal del mismo (componente (c)) está presente en la mezcla de monómeros en una cantidad del 2 al 8 % en moles, más preferentemente del 2,5 al 7,5 % en moles.
El diámetro del tamaño de partícula promedio z sin hinchar es inferior a 0,75 |im. Deseablemente, el diámetro del tamaño de partícula promedio z sin hinchar es inferior a 0,5 |im, y típicamente está en el intervalo de 0,08 a 0,5 |im, por ejemplo de 0,1 a 0,4 |im.
En la forma preferida del proceso para la preparación de la composición inventiva, la solución acuosa de la mezcla de monómeros también contiene al menos uno de los compuestos multifuncionales mencionados anteriormente. Más preferentemente, el compuesto multifuncional incluido en la solución acuosa de la mezcla de monómeros es N,N'-metilenbisacrilamida. Preferentemente aún, el monómero aniónico incluido en esta mezcla acuosa de monómeros es ácido acrílico, acrilato de amonio o acrilato de sodio. Igualmente preferentemente, el monómero no iónico incluido en esta mezcla de monómeros acuosa es acrilamida.
En una forma preferida de la invención, se combinan la solución acuosa de la mezcla de monómeros, que comprende opcionalmente el compuesto multifuncional; una fase oleosa que comprende un hidrocarburo saturado; y una cantidad eficaz de una mezcla de tensioactivos. Preferentemente, el tensioactivo puede incluir monooleato de polioxietilen (20) sorbitán, hexaoleato de polioxietilen sorbitol, sesquioleato de sorbitán o mezclas de los mismos. La cantidad de tensioactivo particular empleada debe ser suficiente para producir partículas de menos de 0,75 |im de diámetro de tamaño de partícula promedio z sin hinchar.
También puede ser deseable emplear un agente secuestrante en la solución acuosa de la mezcla de monómeros para eliminar sustancias que pueden inhibir la polimerización, tales como iones de metales pesados, por ejemplo iones de cobre. Los agentes secuestrantes adecuados incluyen nitrilotriacetato trisódico, ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) incluyendo sales tales como las sales de sodio, ácido dietilentriaminopentaacético (DTPA) incluyendo sales tales como las sales de sodio, ácido metilglicinadiacético (MGDA) incluyendo sales tales como las sales de sodio.
También puede ser deseable incluir otros aditivos en la solución acuosa de la mezcla de monómeros. Un aditivo adicional de este tipo puede incluir, por ejemplo, agentes de transferencia de cadena. Los agentes de transferencia de cadena típicos empleados habitualmente pueden incluir, por ejemplo, un alcohol, mercaptano, fosfito, sulfito o mezclas de los mismos. Los ejemplos específicos incluyen hipofosfito de sodio o 2-mercaptoetanol.
La polimerización de la emulsión inversa se puede llevar a cabo añadiendo un iniciador de polimerización, tal como un sistema iniciador redox que emplea una combinación de un agente oxidante y el agente reductor. Los agentes reductores adecuados incluyen metabisulfito de sodio, bisulfito de sodio o dióxido de azufre y los agentes oxidantes adecuados incluyen hidroperóxido de butilo terciario. El dióxido de azufre puede, por ejemplo, disolverse en un aceite adecuado, típicamente el mismo aceite que el aceite usado en la emulsión inversa. Como alternativa, la polimerización puede iniciarse sometiendo la emulsión inversa a irradiación ultravioleta que también puede implicar la inclusión de un compuesto iniciador de UV, típicamente en la solución acuosa de la mezcla de monómeros. Preferentemente, la polimerización en emulsión inversa se lleva a cabo usando un sistema iniciador redox. En un caso, el agente oxidante se incluiría en la solución acuosa de la mezcla de monómeros y posteriormente se añadiría el agente reductor a la fase oleosa de la emulsión. Esto es particularmente cierto cuando el agente reductor es un compuesto soluble en aceite tal como dióxido de azufre. Como alternativa, ambos iniciadores del par redox se pueden alimentar a la emulsión una vez formada. Deseablemente, en este caso, el agente reductor y el agente oxidante pueden introducirse ambos en la emulsión, cada uno de ellos como soluciones acuosas. Esto es particularmente cierto cuando el agente reductor es un compuesto soluble en agua tal como metabisulfito de sodio o bisulfito de sodio. Por soluble en agua se entiende que tiene una solubilidad en agua de al menos 5 g por 100 ml de agua a 25 °C.
La forma preferida de lograr la reticulación de las micropartículas poliméricas orgánicas aniónicas es incluyendo uno o más de los compuestos multifuncionales mencionados anteriormente, particularmente N,N'-metilenbisacrilamida. Típicamente, el compuesto multifuncional se puede incluir en la mezcla de monómeros en una cantidad de al menos 4 ppm, determinada sobre el peso seco de la mezcla de monómeros. Adecuadamente, la cantidad de compuesto multifuncional puede ser de 4 a 12.000 ppm, por ejemplo de 4 a 9.000 ppm, tal como de 4 a 6.000 ppm, preferentemente de 20 a 6.000 ppm, más preferentemente de 20 a 4.000 ppm, aún más preferentemente de 50 a 2000 ppm, de la forma más preferente de 50 a 1000 ppm.
Un método para obtener las micropartículas poliméricas de esta invención es polimerizar los monómeros en una microemulsión. Los expertos en la materia conocen la polimerización en microemulsiones y microemulsiones inversas. P Speiser informó en 1976 y 1977 sobre un proceso para fabricar "nanopartículas" esféricas con diámetros inferiores a 800 A mediante (1) solubilización de moléculas polimerizantes, por ejemplo, acrilamida y metilenbisacrilamida y otros materiales, por ejemplo, fármacos en micelas y (2) polimerización del monómero en las micelas. J. Pharm. Sa., 65(12), 7063 (1976) y patente de Estados Unidos n.° 4.021.364. Mediante este proceso se prepararon "nanopartículas" inversas de agua en aceite y de aceite en agua. Si bien el autor no lo llama específicamente polimerización en microemulsión, este proceso contiene todas las características que se usan actualmente para definir la polimerización en microemulsión. Estos informes también constituyen los primeros ejemplos de polimerización de acrilamida en una microemulsión. Desde entonces, han aparecido numerosas publicaciones que informan sobre la polimerización de polímeros hidrófobos en la fase oleosa de microemulsiones. Véase, por ejemplo, Stoffer y Bone, J. Dispersion Sci. and Tech., 1(1), 37, 1980 y Atik y Thomas, J. Am. Chem. Soc'y, 103(14), 4279 (1981); y GB 2161492A.
El proceso de polimerización en microemulsión se puede llevar a cabo (i) preparando una microemulsión de monómero añadiendo una solución acuosa de la mezcla de monómeros a un líquido de hidrocarburo que contiene tensioactivo o mezcla de tensioactivos apropiados para formar una microemulsión de monómero inversa que consiste en pequeñas gotitas acuosas que, cuando se polimerizan, dan como resultado partículas de polímero de menos de 0,75 |im de tamaño, dispersas en la fase oleosa continua y (ii) sometiendo la microemulsión de monómero a polimerización por radicales libres.
Para obtener una microemulsión inversa, generalmente es necesario usar condiciones particulares cuyos principales parámetros son los siguientes: concentración de tensioactivo, HLB del tensioactivo o de la mezcla sustraída, temperatura, naturaleza de la fase orgánica y composición de la fase acuosa.
La fase acuosa comprende una mezcla acuosa de los monómeros de la mezcla de monómeros y opcionalmente el compuesto multifuncional, para lograr la reticulación durante la polimerización, como se definió anteriormente. La mezcla de monómeros acuosa también puede comprender los aditivos convencionales que se deseen. Por ejemplo, la mezcla puede contener agentes secuestrantes para eliminar inhibidores de la polimerización, tales como iones de metales pesados, tales como iones de cobre, como se indicó anteriormente. La mezcla de monómeros acuosa también puede incluir ajustadores de pH, iniciadores y otros aditivos convencionales como se proporcionó anteriormente.
Para la formación de la microemulsión, que puede definirse como una solución micelar hinchada, transparente y termodinámicamente estable sin agitación, que comprende dos líquidos insolubles entre sí y un tensioactivo, en la que las micelas son mucho más pequeñas que en una emulsión convencional, es importante la selección de fase orgánica y tensioactivo apropiados.
La selección de la fase orgánica tiene un efecto sustancial sobre la concentración mínima de tensioactivo necesaria para obtener la microemulsión inversa. Esta fase orgánica puede estar compuesta de un hidrocarburo o una mezcla de hidrocarburos. Los hidrocarburos saturados o sus mezclas son los más adecuados para obtener formulaciones económicas (menor contenido en tensioactivo) de microemulsiones inversas. Típicamente, la fase orgánica puede comprender cualquiera de benceno, tolueno, fueloil, queroseno, alcoholes minerales inodoros y mezclas de cualquiera de los anteriores. Los hidrocarburos preferidos para su uso como fase orgánica incluyen Exxsol D 100S o Exxsol D100.
La proporción en peso entre las cantidades de fases acuosa e hidrocarbonada se elige lo más alta posible para obtener, después de la polimerización, una microemulsión de alto contenido en polímero. En la práctica, esta proporción puede variar, por ejemplo, de 0,5:1 a 3:1, típicamente de 1,5:1 a 2,5:1 y deseablemente puede ser aproximadamente 2:1.
El uno o más tensioactivos pueden seleccionarse deseablemente para obtener un valor de HLB (equilibrio hidrófilolipófilo) que oscila entre 8 y 11. Además del valor de HLB apropiado, también se debe optimizar la concentración de tensioactivo, es decir, suficiente para formar una emulsión inversa que tiene el tamaño de partícula correcto. Los tensioactivos típicos útiles en la práctica de esta invención, además de los analizados específicamente anteriormente, pueden ser aniónicos, catiónicos o no iónicos y se seleccionan entre trioleato de polioxietilen (20) sorbitán, trioleato de sorbitán, di-2-etilhexilsulfosuccinato de sodio, oleamido propil dimetil amina, isoestearil-2-lactato de sodio, sesquioleato de sorbitán, hexaoleato de polioxietilensorbitol y similares.
La polimerización de la emulsión se puede llevar a cabo de cualquier manera indicada por los expertos en la materia. La iniciación puede verse afectada con una variedad de iniciadores de radicales libres térmicos y redox, incluidos compuestos azo tales como azobisisobutironitrilo; peróxidos, tales como peróxidos de butilo terciario; hidroperóxido de butilo terciario; compuestos inorgánicos, tales como persulfato de potasio y pares redox, tales como sulfato de amonio ferroso/persulfato de amonio, hidroperóxido de butilo terciario/(meta)bisulfito de sodio o hidroperóxido de butilo terciario/dióxido de azufre. La polimerización también puede verse afectada por procesos de irradiación fotoquímica, irradiación o radiación ionizante con una fuente de 60 Co.
En una forma alternativa de esta invención, la emulsión o microemulsión se puede preparar en un proceso de dos etapas.
En una primera etapa, la fase oleosa que contiene el tensioactivo se combina con una porción de la solución acuosa de la mezcla de monómeros para formar una emulsión inversa o microemulsión inversa y se lleva a cabo una polimerización de primera etapa. En una segunda etapa, el resto de la solución acuosa de la mezcla de monómeros se combinaría con la emulsión inversa o microemulsión inversa y la emulsión inversa o microemulsión inversa formada posteriormente se sometería a una etapa de polimerización adicional en la que el monómero contenido en su interior se polimeriza. Este proceso de dos etapas es particularmente útil para formar emulsiones y microemulsiones que contienen un alto contenido de sólidos de micropartículas poliméricas.
La preparación de una formulación acuosa a partir de la emulsión inversa se puede efectuar mediante inversión agregándola a agua que puede contener un tensioactivo rompedor. Los tensioactivos adecuados para invertir la emulsión en agua para formar el producto acuoso incluyen, por ejemplo, Lutensol® T089 producido por BASF o Etoxilato Alfonic® 1412-7 disponible de Sasol Chemicals. Opcionalmente, el polímero se puede recuperar a partir de la emulsión inversa mediante extracción o añadiendo la emulsión a un disolvente que precipita el polímero, por ejemplo, isopropanol, filtración de los sólidos resultantes, secado y redispersión en agua. Adecuadamente, la formulación acuosa puede contener del 0,01 al 5 % en peso de micropartículas poliméricas orgánicas aniónicas reticuladas basándose en el peso total de la formulación acuosa. Deseablemente, la formulación acuosa puede contener del 0,05 al 2% en peso de las micropartículas poliméricas, típicamente del 0,1 al 1 % en peso de las micropartículas poliméricas, por ejemplo del 0,5 al 1 % en peso de las micropartículas poliméricas.
La emulsión inversa se puede producir con cualquier contenido de sólidos adecuado. Este puede ser, por ejemplo, hasta el 50 % del peso total de la emulsión. En general, el contenido de sólidos de las micropartículas dispersas puede ser del 15 al 50 % en peso total de la emulsión, adecuadamente del 20 al 50 % en peso, generalmente del 30 al 45 % en peso, por ejemplo del 30 al 40 % en peso. Las micropartículas de polímero dispersas dentro de la emulsión pueden tener un contenido de polímero activo de hasta un 50 % en peso. Adecuadamente, este puede ser del 20 al 45 % de polímero activo en peso y habitualmente del 25 al 45 % de polímero activo y típicamente del 25 al 40 % en peso, por ejemplo del 30 al 35 % en peso.
Deseablemente, las micropartículas poliméricas orgánicas aniónicas reticuladas de la presente invención tienen una viscosidad estándar de al menos 1,1, preferentemente de 1,1 a 2,2 mPas, más preferentemente de 1,5 a 2,0 mPas. La viscosidad estándar se determina usando el 0,1 % en peso de micropartículas poliméricas orgánicas aniónicas reticuladas en cloruro de sodio acuoso uno molar a 25 °C usando un viscosímetro Brookfield LVT con adaptador UL. El producto de esta invención es adecuado para facilitar una amplia variedad de procesos de separación de sólidos y líquidos. Típicamente, este puede ser, por ejemplo, para deshidratar suspensiones tratadas biológicamente, tales como aguas residuales y otros lodos municipales o industriales, el drenaje de suspensiones celulósicas, tales como las que se encuentran en la producción de papel y cartón o en el tratamiento de residuos de producción de papel o cartón; y en la sedimentación y deshidratación de una variedad de suspensiones inorgánicas, por ejemplo, desechos de refinería, desechos de carbón, etc.
La composición de esta invención es particularmente adecuada como auxiliar de retención en un proceso para producir papel o cartón.
Como se describió anteriormente, la presente invención también proporciona un método para producir papel o cartón. El método implica proporcionar una suspensión celulósica que se drena sobre una criba para formar una hoja que se seca. En este método, se aplica un sistema de retención a la suspensión celulósica y en el que el sistema de retención comprende la composición inventiva, particularmente como una formulación acuosa preparada a partir de la composición inventiva, que comprende las micropartículas poliméricas orgánicas, aniónicas y reticuladas.
En una forma preferida de esta realización, el sistema de retención comprende (i) una formulación acuosa preparada a partir de la composición inventiva; y (ii) un polímero catiónico. Típicamente, el polímero catiónico puede ser cualquier polímero catiónico adecuado usado convencionalmente como parte de un sistema de retención en procesos de fabricación de papel o cartón. Deseablemente, dicho polímero catiónico sería frecuentemente un polímero catiónico soluble en agua. Por soluble en agua se entiende que el polímero catiónico tendría una solubilidad en agua a 25 °C de menos de 10 grumos por 1 g de polímero catiónico determinado mediante el método de recuento de grumos. Se pueden seleccionar polímeros catiónicos particularmente adecuados del grupo que consiste en poliacrilamidas catiónicas, polímeros que contienen unidades de vinilamina, poliacrilatos catiónicos y polímeros de cloruro de dialildimetilamonio. Los polímeros catiónicos pueden ser, por ejemplo, un polímero catiónico adecuado que tenga una densidad de carga inferior a 4 meq/g, típicamente inferior a 3,5 meq/g y habitualmente inferior a 3,0 meq/g.
El método de recuento de grumos requiere colocar 1,000 g ± 0,005 g del polímero en un frasco de 8 onzas (236,58 ml) y añadir 5 ml ± 0,1 ml de acetona al frasco para humedecer el polímero, seguido de añadir 95 ml de agua desionizada al frasco. El frasco que contiene el polímero, la acetona y el agua desionizada se voltea durante dos horas para formar una solución del polímero. A continuación se vierte la solución de polímero sobre un tamiz de acero inoxidable de 150 |im. Cuando la mayor parte de la solución de polímero ha pasado por el tamiz, el frasco se llena con agua y a continuación se vierte sobre el tamiz para garantizar que se elimine toda la solución de polímero del frasco. A continuación, se hace pasar agua corriente fría a través del tamiz para eliminar cualquier exceso de solución de polímero y a continuación se seca la parte posterior del tamiz. A continuación se cuenta el número de grumos retenidos en el tamiz. El método se lleva a cabo a 25 °C.
Deseablemente, el polímero catiónico se puede preparar usando un monómero etilénicamente insaturado soluble en agua o una mezcla de monómeros etilénicamente insaturados solubles en agua en la que al menos uno de los monómeros es catiónico. Por soluble en agua se entiende que el monómero o la mezcla de monómeros tendría una solubilidad en agua de al menos 5 g del monómero en 100 ml de agua a 25 °C.
Cuando los polímeros se forman a partir de más de un monómero, los otros monómeros pueden ser catiónicos o no iónicos o una mezcla. Sin embargo, se prefiere que el polímero catiónico esté formado enteramente a partir de monómero catiónico o una mezcla de monómeros que contenga al menos un monómero catiónico y al menos un monómero no iónico.
Los monómeros catiónicos adecuados incluyen (met)acrilatos de dialquilaminoalquilo, dialquilaminoalquil(met)acrilamidas, incluyendo sales de adición de ácido y de amonio cuaternario de los mismos, y cloruro de dialildimetilamonio. Los monómeros catiónicos preferidos incluyen las sales de cloruro de metilo y amonio cuaternario de acrilato de dimetilaminoetilo y metacrilato de dimetilaminoetilo. Los monómeros no iónicos adecuados incluyen monómeros no iónicos etilénicamente insaturados, por ejemplo acrilamida, metacrilamida, acrilato de hidroxietilo y N-vinilpirrolidona. Un polímero particularmente preferido incluye el copolímero de acrilamida con las sales de cloruro de metilo y amonio cuaternario de acrilato de dimetilaminoetilo.
Generalmente, los polímeros catiónicos adecuados tenderán a tener una masa molar elevada, habitualmente superior a 500.000 Da y, a menudo, al menos 1 millón de Dalton. Típicamente, los polímeros catiónicos adecuados presentarían una viscosidad intrínseca de al menos 3 dl/g y preferentemente al menos 4 dl/g. En casos frecuentes, los polímeros pueden presentar viscosidades intrínsecas de al menos 5 y frecuentemente al menos 6 dl/g. En muchos casos, la viscosidad intrínseca puede ser al menos 7 o incluso al menos 8,5 o 9 dl/g, y a menudo al menos 10 dl/g y más preferentemente al menos 12 dl/g y particularmente al menos 14 o 15 dl/g. No existe un peso molecular máximo para este polímero catiónico y, por lo tanto, no existe un valor superior particular de viscosidad intrínseca. De hecho, la viscosidad intrínseca puede llegar incluso a 30 dl/g o más. Sin embargo, en general, el polímero catiónico suele tener una viscosidad intrínseca de hasta 25 dl/g, por ejemplo hasta 20 dl/g.
La viscosidad intrínseca de los polímeros se puede determinar preparando una solución acuosa del polímero (0,5 1 % p/p) basándose en el contenido activo del polímero. En una primera etapa, se diluyen 2 g de esta solución de polímero al 0,5-1 % hasta 100 ml en un matraz volumétrico con 50 ml de solución de cloruro de sodio 2 M que está tamponada a pH 7,0 (usando 1,56 g de dihidrógenofosfato de sodio y 32 puntos a 6). g de hidrogenofosfato de disodio por litro de agua desionizada) y el conjunto se diluye hasta la marca de 100 ml con agua desionizada. La viscosidad intrínseca de los polímeros se mide usando un viscosímetro de nivel suspendido Número 1 a 25 °C en una solución salina tamponada 1 M. Los valores de viscosidad intrínseca indicados se determinan de acuerdo con este método a menos que se indique lo contrario.
Otra clase adecuada de polímero catiónico incluiría polímeros de vinilcarboxamidas. De manera adecuada, estos pueden prepararse como homopolímero o copolímero, por ejemplo con acrilamida. Deseablemente, las vinilcarboxamidas incluyen N-vinilformamida y N-vinilacetamidas. Típicamente, los polímeros de vinilcarboxamida se hidrolizarían para generar unidades de vinilamina. El grado de hidrólisis puede ser, por ejemplo, suficiente para generar del 5 al 90 % en moles de unidades de vinilamina, preferentemente del 5 al 50 % en moles, más preferentemente del 10 al 40% en moles, particularmente del 10 al 30% en moles, tal como del 10 al 20% en moles. Los polímeros catiónicos más preferidos de esta categoría pueden tener una cationicidad inferior a 4 meq/g, por ejemplo de 0,5 a 3 meq/g, preferentemente de 1,0 a 2,5 meq/g, tal como de 1,0 a 2,0 meq/g. Los polímeros catiónicos de esta clase pueden tener masas molares de hasta 3 millones de Dalton, pero generalmente hasta 2 millones de Dalton o 2,5 millones de Dalton. De manera adecuada, la masa molar puede ser de al menos 50.000 Da y de manera adecuada puede ser de al menos 100.000 Da. Con frecuencia, la masa molar puede ser tan alta como 200.000 Da o incluso al menos 500.000 Da, y deseablemente al menos 750.000 Da, a menudo al menos 800.000 Da. Típicamente, la masa molar será de al menos 900.000 Da o incluso de al menos 1 millón de Dalton o en algunos casos de al menos 1,1 millones de Dalton. La masa molar puede ser, por ejemplo, de 1 millón de Dalton a 2 millones de Dalton, por ejemplo de 1,1 millones de Dalton a 1,8 millones de Dalton.
Otros polímeros catiónicos adecuados que pueden añadirse como polímero catiónico en el sistema de retención o adicionalmente al polímero catiónico del sistema de retención incluyen polímeros de masa molar relativamente menor. Otros polímeros catiónicos típicos incluyen polietileniminas, aductos de amina-epiclorhidrina, homopolímeros de cloruro de dialildimetilamonio y poliamidoaminas.
En otra forma preferida del proceso de fabricación de papel o cartón, el sistema de retención comprende (i) una formulación acuosa preparada a partir de la composición inventiva; (ii) un polímero catiónico; y (iii) y micropartículas inorgánicas.
La micropartícula inorgánica puede ser, por ejemplo, cualquier material particulado inorgánico finamente dividido adecuado. La micropartícula inorgánica puede ser, por ejemplo, una arcilla hinchable o, como alternativa, puede ser un material a base de sílice. Adecuadamente, la micropartícula inorgánica se puede seleccionar del grupo que consiste en partículas a base de sílice, microgeles de sílice, sílice coloidal, soles de sílice, geles de sílice, polisilicatos, sílice catiónica, aluminosilicatos, polialuminosilicatos, borosilicatos, poliborosilicatos, zeolitas, bentonita, hectorita, esmectitas, montmorillonitas, nontronitas, saponita, sauconita, hormitas, atapulgitas y sepiolitas.
La suspensión celulósica típicamente puede estar hecha de fibras celulósicas adecuadas tales como fibra mecánica, fibra libre de madera, fibra de papel reciclado o mezclas de las mismas. Por fibra mecánica se entiende que la suspensión celulósica comprende pasta mecánica, indicando cualquier pasta de madera fabricada total o parcialmente mediante un proceso mecánico, incluyendo madera molida a la piedra (SGW), madera molida a presión (PGW), pasta termomecánica (TMP), pasta quimiotermomecánica (CTMP) o pasta quimiotermomecánica blanqueada (BCTMP). Los grados de papel mecánico contienen diferentes cantidades de pasta mecánica, que habitualmente se incluye para proporcionar las propiedades ópticas y mecánicas deseadas. En algunos casos, la pasta usada para fabricar papel cargado puede estar formada enteramente por una o más de las pastas mecánicas mencionadas anteriormente. Además de las pastas mecánicas, a menudo se incluyen otras pastas en la suspensión celulósica. Típicamente, las otras pastas pueden constituir al menos el 10 % en peso del contenido total de fibra. Estas otras pastas incluidas en la receta de fabricación de papel incluyen pasta destintada y pasta al sulfato (a menudo denominada pasta Kraft). Pasta libre de madera significa pasta química en lugar de pasta mecánica. Dicha pasta libre de madera o química típicamente se fabrica a partir de pasta de madera, pero no se consideraría dura ya que la mayor parte de la lignina se elimina de las fibras celulósicas durante el procesamiento mecánico.
La suspensión celulósica también puede contener carga. La carga puede ser cualquier material de carga usado tradicionalmente, por ejemplo una arcilla tal como caolín, o la carga puede ser un carbonato de calcio que podría ser carbonato de calcio molido o en particular carbonato de calcio precipitado, o puede preferirse usar dióxido de titanio como material de carga. Ejemplos de otros materiales de carga incluyen cargas poliméricas sintéticas.
La suspensión celulósica puede tener deseablemente una alta conductividad, por ejemplo al menos 1.500 |iS/cm, adecuadamente al menos 2.000 |iS/cm, tal como al menos 2.500 |iS/cm o al menos 3.000 |iS/cm, o incluso al menos 3.500 |iS/cm.
Además de los otros aditivos mencionados en el presente documento, la suspensión celulósica también puede contener agentes blanqueadores, agentes abrillantadores ópticos o colorantes, etc.
Generalmente, la suspensión celulósica puede comprender al menos un 5 % en peso de material de carga, basándose en el peso seco de la suspensión celulósica. Típicamente, la cantidad puede ser hasta un 40 % de carga, preferentemente del 10 % al 40 % de carga. Deseablemente, la hoja final de papel o cartón puede comprender hasta un 40 % en peso de carga. Como alternativa, puede ser deseable proporcionar un producto de papel o cartón que esté sustancialmente libre de carga. En este caso, la cantidad de carga puede ser no más del 8 % en peso de material de carga, típicamente no más del 5 % en peso de carga, por ejemplo del 0 % al 5 % en peso, típicamente del 0,5 al 5 % en peso.
Habitualmente, la suspensión celulósica se forma primero como una pasta de papel de alta consistencia, a menudo denominada pasta de papel espesa. Típicamente, la concentración de la pasta de papel espesa sería al menos del 3%y generalmente superior a esta. Frecuentemente, una suspensión de pasta de papel espesa puede tener una concentración de más del 3 % al 6 %, por ejemplo del 4 % al 5 %.
Típicamente, en los procesos de fabricación de papel de la presente invención, la suspensión de pasta de papel espesa habitualmente se diluiría para formar una pasta de papel de baja consistencia, a menudo denominada pasta de papel diluida. De manera adecuada, la pasta de papel espesa se puede diluir con agua de dilución, por ejemplo, agua blanca drenada que se ha reciclado de la sección de formación de hojas de la máquina papelera. Por tanto, como es habitual en los procesos de fabricación de papel, la pasta de papel diluida sería la suspensión celulósica que fluye como una corriente desde la etapa de dilución mencionada anteriormente hasta el alambre de la máquina, a través del cual se drenaría la suspensión celulósica. Deseablemente la pasta de papel diluida puede tener una concentración del 0,01 % al 2 %, el 2,5 % o en algunos casos incluso el 3 %, basándose en el peso seco del sólido sobre el peso total de la pasta de papel diluida. A menudo la concentración puede ser del 0,05% al 2,5% o del 0,1 % al 2 % o al 2,5 %, por ejemplo del 0,2 % al 2 % del 2,5 % o del 0,5 % al 2 % o al 2,5 %, frecuentemente del 1 % al 2 % o al 2,5 %.
Típicamente, la suspensión celulósica se puede hacer pasar a través de una o más etapas de cizallamiento y antes de fluir hacia el alambre de la máquina.
Por etapas de cizallamiento se entiende etapas del proceso de fabricación de papel en las que la suspensión celulósica se somete a fuerzas de cizallamiento significativas. Típicamente, esta puede ser al menos una de etapas de bombeo, limpieza o cribado. Esta puede ser, por ejemplo, una o más bombas de ventilador o la criba de presión, a veces denominada criba de centrifugado.
La etapa de cizallamiento final o última antes de que la suspensión celulósica se alimente a la caja de entrada, a la que se puede hacer referencia como caja de flujo constante, es típicamente la criba de presión mencionada anteriormente. Desde la caja de entrada, la suspensión celulósica habitualmente fluiría hacia el alambre de la máquina, que típicamente es una malla de alambre que habitualmente se mueve.
En una realización preferida adicional de la presente invención, el polímero catiónico (ii) del sistema de retención se añade a la suspensión celulósica antes de una etapa de cizallamiento y la formulación acuosa preparada a partir de la composición de la invención (i) se añade después de esa etapa de cizallamiento.
En una realización aún más preferida de la presente invención, el polímero catiónico (ii) del sistema de retención se añade a la suspensión celulósica antes de una etapa de cizallamiento y la formulación acuosa se prepara a partir de la composición inventiva (i) y las micropartículas inorgánicas mencionados anteriormente se añaden, cada una, después de esa etapa de cizallamiento.
Por adición "después de esa etapa de cizallamiento" se entiende que la composición inventiva o la composición inventiva y la micropartícula inorgánica se pueden añadir a la suspensión celulósica en cualquier lugar después de "esa etapa de cizallamiento". Por tanto, se contemplaría dentro del alcance de la presente invención que la suspensión celulósica, así tratada por el polímero catiónico, pueda pasar a través de una o más etapas de cizallamiento antes de que se añada la composición inventiva y, cuando se añada, se añaden cada una de las micropartículas inorgánicas. Por ejemplo, puede ser deseable que el polímero catiónico se añada antes de una etapa de cizallamiento y a continuación, entre esa etapa de cizallamiento y la siguiente etapa de cizallamiento, se añade una de la composición inventiva o la micropartícula inorgánica y a continuación, después de hacer pasar la suspensión celulósica a través de la siguiente etapa de cizallamiento, adición de la otra de la composición inventiva o de la micropartícula inorgánica. Por tanto, la composición inventiva y la micropartícula inorgánica se pueden añadir a la suspensión celulósica secuencialmente en cualquier orden o, como alternativa, se pueden añadir simultáneamente.
Como se analizó anteriormente, adecuadamente la composición de la presente invención se prepararía en forma de una emulsión de agua en aceite o una microemulsión de agua en aceite. Aunque sería concebible que dicha emulsión de agua en aceite o una microemulsión de agua en aceite se pudiera usar directamente, por ejemplo como parte del sistema de retención en el proceso de fabricación de papel o cartón, se prefiere que dicha emulsión o microemulsión se invierta en agua de modo que la composición inventiva que contiene las micropartículas estaría en forma de una formulación acuosa que contenga las micropartículas inventivas.
Por tanto, la composición inventiva, por ejemplo como formulación acuosa, que contiene las micropartículas inventivas se puede emplear en el proceso de fabricación de papel o cartón mediante adición a la suspensión celulósica en una cantidad de al menos 20 ppm en peso de micropartículas sin hinchar sobre el peso de la suspensión seca, aunque preferentemente la cantidad es de al menos 50 ppm en peso, particularmente de 100 a 2000 ppm en peso. Son más preferidas dosis de 150 a 600 ppm en peso, especialmente de 200 a 400 ppm en peso. La micropartícula inorgánica se puede añadir a una dosis de al menos 100 ppm, basándose en el peso seco del material inorgánico sobre el peso de la suspensión seca. Deseablemente, la dosis de la micropartícula inorgánica puede estar en el intervalo de 500 o 750 ppm a 10.000 ppm en peso. Se ha demostrado que son especialmente adecuadas dosis de 1.000 a 2.000 ppm en peso.
El polímero catiónico del sistema de retención generalmente se puede añadir en una cantidad de aproximadamente 20 ppm, en peso seco de polímero catiónico basándose en el peso seco de la suspensión celulósica. Preferentemente, el polímero catiónico se añade en una cantidad de al menos 50 ppm en peso, por ejemplo de 100 a 2.000 ppm en peso. Típicamente, la dosis de polímero catiónico puede ser de 150 ppm a 600 ppm en peso, especialmente de 200 a 400 ppm.
Descripción de los dibujos
La figura 1 representa la Retención de Primer Paso (FPR) y la Retención de Cenizas de Primer Paso (FPAR) usando un 0,02% (basándose en el contenido de polímero activo) de composiciones que contienen las micropartículas poliméricas orgánicas con cantidades variables de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico (ATBS).
Ejemplos
Los siguientes ejemplos ilustran la presente invención. No deben interpretarse como limitaciones de la presente invención, excepto como se establece en las reivindicaciones adjuntas.
Procedimiento para la preparación de microemulsión aniónica:
La polimerización se realiza en dos etapas.
Para la primera etapa, la fase oleosa que consiste en Exxsol D100S (333,3 partes), hexaoleato de polioxietilensorbitol (50,0 partes) y sesquioleato de sorbitán (8,5 partes) se carga en un reactor de vidrio (3 aberturas 2 adaptadores Claisen) equipado con control de temperatura, agitador mecánico (tipo ancla), condensador, entrada de nitrógeno y tabique para dosificación de iniciador.
La fase acuosa se prepara mezclando secuencialmente ácido acrílico (AA), agua desionizada, ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, sal sódica (Na-ATBS), Trilon C (DTPA), metilenbisacrilamida y acrilamida (AMD) en un matraz de 4 bocas equipado con termómetro, agitador, embudo de decantación y condensador. Se añade lentamente solución de hidróxido de amonio hasta alcanzar un pH final de 8,1-8,3, manteniendo la temperatura entre 15-20 °C. La fase acuosa preparada corresponde al 110% de la fase acuosa requerida, ya que se necesita un exceso para el sistema de dosificación.
Para la polimerización de la primera etapa, se cargan 379 partes de la fase acuosa en el reactor que ya contiene 391,8 partes de la fase oleosa. La microemulsión resultante se desgasifica burbujeando con nitrógeno durante al menos 45 min. Al final, la temperatura de la microemulsión se ajusta a 20 °C. El burbujeo con nitrógeno se continúa durante todo el tiempo de polimerización.
La polimerización se inicia añadiendo hidroperóxido de tere-butilo (tBHP, solución al 0,05 % en agua desionizada) y metabisulfito de sodio (SMBS, solución al 0,05 % en agua desionizada) a una velocidad de alimentación de 20 ml/h hasta que se observa un aumento de temperatura de 1 °C. A continuación, la velocidad de alimentación se reduce a 3 ml/h y la alimentación continúa hasta que se alcanza Tmáx y la temperatura comienza a disminuir.
Para la polimerización de segunda etapa, el reactor se enfría a temperatura ambiente y el resto de la fase acuosa (296 partes) se carga en el reactor seguido de desgasificación con nitrógeno durante otros 45 min. Al final, la temperatura de la microemulsión se ajusta a 20 °C. El burbujeo con nitrógeno se continúa durante todo el tiempo de polimerización.
La polimerización se inicia añadiendo hidroperóxido de tere-butilo (tBHP, solución al 0,05 % en agua desionizada) y metabisulfito de sodio (SMBS, solución al 0,05 % en agua desionizada) a una velocidad de alimentación de 20 ml/h hasta que se observa un aumento de temperatura de 1 °C. A continuación, la velocidad de alimentación se reduce a 6 ml/h y la alimentación continúa hasta alcanzar Tmáx. La alimentación del iniciador continúa a una velocidad de alimentación de 6 ml/h hasta que la temperatura haya disminuido a 10 °C por debajo de Tmáx.
Ejemplo 1
40 AMD/ 59 AA/ 1 Na-ATBS, 99 ppm MBA (sobre peso total de monómero): Producto 1
La reacción es una polimerización de 40/59/1 (% en moles) de acrilamida/sal de amonio del ácido acrílico/Na-ATBS en microemulsión inversa.
La fase acuosa se prepara mezclando ácido acrílico (100%, 187,1 partes), agua desionizada (126,8 partes), Na-ATBS (50%, 20,6 partes), Trilon C (40%, 1,6 partes), metilenbisacrilamida (1 %, 3,2 partes) y acrilamida (50%, 248,4 partes) en un matraz de 4 bocas equipado con termómetro, agitador, embudo de decantación y condensador. Se añade lentamente solución de hidróxido de amonio (29%, 162,5 partes) hasta alcanzar un pH final de 8,1-8,3, manteniendo la temperatura a 15-20 °C. La fase acuosa preparada corresponde al 110% de la fase acuosa requerida, ya que se necesita un exceso para el sistema de dosificación.
La polimerización se realiza como se describe en el procedimiento para la preparación de microemulsión aniónica. Ejemplo 2
40 AMD/ 57,5 AA/ 2,5 Na-ATBS, 96 ppm MBA (sobre peso total de monómero): Producto 2
La reacción es una polimerización de 40/57,5/2,5 (% molar) de acrilamida/sal de amonio del ácido acrílico/Na-ATBS en microemulsión inversa.
La polimerización se realiza en dos etapas.
La fase acuosa se prepara mezclando ácido acrílico (100%, 180,8 partes), agua desionizada (101,8 partes), Na-ATBS (50%, 50,2 partes), Trilon C (40%, 1,7 partes), metilenbisacrilamida (1 %, 3,2 partes) y acrilamida (50%, 248.5 partes) en un matraz de 4 bocas equipado con termómetro, agitador, embudo de decantación y condensador. Se añade lentamente solución de hidróxido de amonio (29%, 156,4 partes) hasta alcanzar un pH final de 8,1-8,3, manteniendo la temperatura a 15-20 °C. La fase acuosa preparada corresponde al 110% de la fase acuosa requerida, ya que se necesita un exceso para el sistema de dosificación.
La polimerización se realiza como se describe en el procedimiento para la preparación de microemulsión aniónica. Ejemplo 3
40 AMD/ 55 AA/ 5 Na-ATBS, 91 ppm MBA (sobre peso total de monómero): Producto 3
La reacción es una polimerización de 40/55/5 (% en moles) de acrilamida/sal de amonio del ácido acrílico/Na-ATBS en microemulsión inversa.
La polimerización se realiza en dos etapas.
La fase acuosa se prepara mezclando ácido acrílico (100%, 173,1 partes), agua desionizada (62,5 partes), Na-ATBS (50%, 100,1 par^ tes), Trilon C (40%, 1,6 partes), metilenbisacrilamida (1 %, 3,2 partes) y acrilamida (50%, 248.5 partes) en un matraz de 4 bocas equipado con termómetro, agitador, embudo de decantación y condensador. Se añade lentamente solución de hidróxido de amonio (29%, 153 partes) hasta alcanzar un pH final de 8,1-8,3, manteniendo la temperatura a 15-20 °C. La fase acuosa preparada corresponde al 110% de la fase acuosa requerida, ya que se necesita un exceso para el sistema de dosificación.
La polimerización se realiza como se describe en el procedimiento para la preparación de microemulsión aniónica. Ejemplo 4
40 AMD/ 50 AA/ 10 Na-ATBS, 83 ppm MBA (sobre peso total de monómero): Producto 4
La reacción es una polimerización de 40/50/10 (% en moles) de acrilamida/sal de amonio del ácido acrílico/Na-ATBS en microemulsión inversa.
La fase acuosa se prepara mezclando ácido acrílico (100 %, 157,3 partes), Na-ATBS (50 %, 200,4 partes), Trilon C (40 %, 1,7 partes), metilenbisacrilamida (1 %, 3 ,2 partes) y acrilamida (50 %, 249,0 partes) en un matraz de 4 bocas equipado con termómetro, agitador, embudo de decantación y condensador. Se añade lentamente solución de hidróxido de amonio (29 %, 138,0 partes) hasta alcanzar un pH final de 8,1-8,3, manteniendo la temperatura a 15 20 °C. La fase acuosa preparada corresponde al 110 % de la fase acuosa requerida, ya que se necesita un exceso para el sistema de dosificación.
La polimerización se realiza como se describe en el procedimiento para la preparación de microemulsión aniónica. Evaluación en una pasta para fabricación de papel
Las composiciones preparadas mediante los ejemplos 1-4, identificadas como productos 1-4, se evaluaron en una simulación de laboratorio de un proceso de fabricación de papel y se compararon con una composición de acuerdo con el documento EP 484617, que no contenía ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico e identificada como Producto 0. Cada una de las composiciones respectivas se puso a prueba como formulaciones acuosas a dosis del 0,005 %, 0,01 % y 0,02 % basándose en el contenido de micropartículas activas de cada producto sobre los sólidos secos de la suspensión celulósica.
La pasta para fabricación de papel usada en la evaluación fue un papel estucado que consistía en un 70 % de madera dura Kraft blanqueada y un 30 % de madera blanda Kraft blanqueada. Tenía una consistencia de pasta de papel de 10,12 g/l, contenía una cantidad de carga de 3,90 g/l y presentaba una conductividad de aproximadamente 4000 |iS/cm.
Descripción de los demás aditivos de retención usados
Percol PR 8397 X - Polvo de poliacrilamida catiónica (contenido de sólidos: aproximadamente el 90 %) que consiste en un 10 % en moles de sales de amonio cuaternario de cloruro de metilo de acrilato de dimetilaminoetilo y un 90 % en moles de acrilamida con una viscosidad intrínseca de 13,3 dl/g. (solución preparada al 0,05 % de polímero activo usando agua desionizada antes de dosificarla a la materia prima)
OC - Hydrocol® OC - polvo de bentonita sódica (contenido de sólidos: aproximadamente 90 %) (solución preparada al 0,1 % de sólidos usando agua desionizada antes de dosificarla a la materia prima)
Las pruebas de retención se realizaron usando un DFR 05 de la compañía BTG (criba de cobre de malla 60). Se introducen 1000 ml de materia prima de pasta de papel diluida en el DFR 05 y los polímeros se introducen siguiendo la siguiente secuencia de dosificación química.
Las pruebas de deshidratación se llevaron a cabo en un Shopper Riegler modificado que tenía un tapón en la parte inferior. En un vaso de precipitados de plástico de 1.500 ml, se agitan 1.000 ml de materia prima de pasta de papel diluida usando una hélice de tipo marino y los productos químicos se dosifican siguiendo la siguiente secuencia de introducción de productos químicos. Al final de la secuencia, se coloca la pasta de papel en el Shopper Riegler modificado y se mide el tiempo para recoger 700 ml de agua blanca deshidratada en el costado del equipo.
Ambas pruebas (retención y deshidratación) se realizarían en una materia prima a temperatura ambiente.
Secuencia de introducción de adición química:
- a t= 0 segundos, arranque del agitador a 1.000 rpm
- a t= 10 segundos, adición del Percol PR 8397 X (véase la tabla 1)
- a t= 60 segundos, reducción de la velocidad del agitador a 750 rpm e introducción simultánea de la microemulsión (productos 0 a 4) y la micropartícula de Bentonita (véase la tabla 1)
- a t=65 segundos, se recogen 200 ml de agua blanca procedente del DFR 05
La retención se evalúa mediante la medición de la concentración de sólidos totales encontrados en una muestra de 100 ml de agua blanca (filtración del agua blanca realizada con un papel de filtro libre de cenizas tipo Whatmann 542).
La retención de primer paso se determina a continuación mediante la siguiente proporción:
FPR (%) = ([% de concentración de materia prima] - [concentración de agua blanca]) / [concentración de materia prima]
La retención de cenizas de primer paso se determina quemando los filtros producidos por la determinación de FPR en un horno a 550 °C durante 4 horas, lo que permite calcular la concentración de cenizas en el agua blanca, a continuación la FPAR se determina mediante la siguiente proporción:
FPAR (%) = [(% de concentración de materia prima en cenizas] - [concentración de agua blanca en cenizas]) / [concentración de materia prima en cenizas]
Los resultados del trabajo de prueba se presentan en la tabla 1 y en la figura 1.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Una composición que comprende micropartículas poliméricas orgánicas aniónicas reticuladas, teniendo dichas micropartículas un diámetro de tamaño de partícula promedio z sin hinchar inferior a 0,75 |im según se determina mediante el método descrito en la descripción, en donde las micropartículas poliméricas orgánicas se forman a partir de una mezcla de monómeros que comprende
(a) un ácido carboxílico etilénicamente insaturado, o una sal del mismo;
(b) un monómero no iónico etilénicamente insaturado; y
(c) del 2 al 8 % en moles de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, o una sal del mismo.
2. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la mezcla de monómeros comprende además un compuesto multifuncional seleccionado de cualquiera del grupo que consiste en N,N'-metilenbisacrilamida, N,N'-metilenbismetacrilamida, dimetacrilato de polietilenglicol, diacrilato de polietilenglicol, N-vinilacrilamida, acrilato de glicidilo, divinilbenceno, cloruro de tetraalilamonio, acroleína, aldehidos, glioxal, compuestos diepoxi, epiclorhidrina y mezclas de los mismos.
3. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que el ácido carboxílico etilénicamente insaturado (a) se selecciona de cualquiera del grupo que consiste en ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etacrílico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacónico, ácido crotónico, mezclas de los mismos y sales de los mismos.
4. Una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el monómero no iónico etilénicamente insaturado (b) se selecciona entre cualquiera de acrilamida, metacrilamida o mezclas de las mismas.
5. Una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la mezcla de monómeros comprende,
(a) del 40 al 90 % en moles de un ácido carboxílico etilénicamente insaturado, o una sal del mismo;
(b) del 5 al 55 % en moles de un monómero no iónico etilénicamente insaturado; y
(c) del 2 al 8 % en moles de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, o una sal del mismo.
6. Una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el componente (c) de la mezcla de monómeros está presente en una cantidad del 2,5 al 7,5 % en moles.
7. Una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que la mezcla de monómeros comprende,
(a) del 45 al 65 % en moles de ácido acrílico, o sales del mismo;
(b) del 30 al 50 % en moles de acrilamida; y
(c) del 2 al 8 % en moles de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, o una sal del mismo.
8. Una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el diámetro de tamaño de partícula promedio en número sin hinchar es inferior a 0,5 |im.
9. Un proceso para la preparación de una composición definida en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, comprendiendo dicho proceso:
(A) mezclar
(i) una solución acuosa de una mezcla de monómeros que comprende
(a) un ácido carboxílico etilénicamente insaturado, o una sal del mismo;
(b) un monómero no iónico etilénicamente insaturado; y
(c) del 2 al 8 % en moles de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, o una sal del mismo;
(ii) una fase oleosa que comprende al menos un hidrocarburo líquido;
(iii) una cantidad eficaz de tensioactivo o mezcla de tensioactivos, para formar una emulsión inversa; y (B) someter la emulsión inversa obtenida en la etapa (A) a condiciones de polimerización.
10. Un método para producir papel o cartón en el que se proporciona una suspensión celulósica y se drena sobre una criba para formar una hoja que se seca, en donde el método emplea un sistema de retención que se aplica a la suspensión celulósica, en donde el sistema de retención comprende una formulación acuosa preparada a partir de la composición definida en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
11. Un método de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el sistema de retención comprende (i) la formulación acuosa; y (ii) un polímero catiónico.
12. Un método de acuerdo con la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en el que el sistema de retención comprende (i) la formulación acuosa; (ii) un polímero catiónico; y (iii) una micropartícula inorgánica.
13. Un método de acuerdo con la reivindicación 11 o la reivindicación 12, en el que el polímero catiónico (ii) se añade a la suspensión celulósica antes de una etapa de cizallamiento y la formulación acuosa (i) se añade después de esa etapa de cizallamiento.
14. Un método de acuerdo con la reivindicación 12 o la reivindicación 13, en el que el polímero catiónico (ii) se añade a la suspensión celulósica antes de una etapa de cizallamiento y la formulación acuosa (i) y la micropartícula inorgánica se añaden, cada una, después de esa etapa de cizallamiento.
15. Uso de la composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 como auxiliar de retención en un proceso para producir papel o cartón.
ES18762534T 2017-09-08 2018-09-07 Composición que comprende micropartículas poliméricas orgánicas aniónicas reticuladas, su preparación y uso en procesos de fabricación de papel y cartón Active ES2977122T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17190180 2017-09-08
PCT/EP2018/074085 WO2019048587A1 (en) 2017-09-08 2018-09-07 COMPOSITION COMPRISING CROSS-LINKED ORGANIC, ANIONIC POLYMER MICROPARTICLES, PREPARATION THEREOF, AND USE IN PAPER AND CARDBOARD MANUFACTURING PROCESSES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2977122T3 true ES2977122T3 (es) 2024-08-19

Family

ID=59982235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES18762534T Active ES2977122T3 (es) 2017-09-08 2018-09-07 Composición que comprende micropartículas poliméricas orgánicas aniónicas reticuladas, su preparación y uso en procesos de fabricación de papel y cartón

Country Status (10)

Country Link
US (1) US11306441B2 (es)
EP (1) EP3679076B1 (es)
KR (1) KR20200052339A (es)
CN (1) CN111386289A (es)
CA (1) CA3074771A1 (es)
CL (1) CL2020000583A1 (es)
ES (1) ES2977122T3 (es)
FI (1) FI3679076T3 (es)
PL (1) PL3679076T3 (es)
WO (1) WO2019048587A1 (es)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230116829A (ko) 2020-12-04 2023-08-04 에이지씨 케미컬스 아메리카스 인코포레이티드 처리된 물품, 처리된 물품을 제조하는 방법, 및 처리된 물품을 제조하는 데 이용하기 위한 분산액
CN118843606A (zh) * 2022-02-08 2024-10-25 索理思科技开曼公司 对污泥进行脱水的方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH594444A5 (es) 1972-12-04 1978-01-13 Gerd Birrenbach
DE3468458D1 (en) 1983-06-15 1988-02-11 American Cyanamid Co Manufacture of paper using copolymers of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid for increasing rate of dewatering of high mechanical/thermomechanical pulp furnishes
NO165879C (no) * 1984-06-07 1991-04-24 Inst Francais Du Petrole Fremgangsmaate for fremstilling av en invers, stabil mikrolateks.
FR2567525B1 (fr) 1984-07-13 1987-03-20 Inst Francais Du Petrole Procede de preparation de microlatex inverses et les microlatex inverses obtenus
US4600838A (en) 1984-07-20 1986-07-15 Schlumberger Technology Corporation Methods and apparatus for measuring thermal neutron decay characteristics of earth formations
EP0201237B1 (en) 1985-04-25 1991-01-23 Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Limited Flocculation processes
GB8602121D0 (en) 1986-01-29 1986-03-05 Allied Colloids Ltd Paper & paper board
ATE139545T1 (de) 1990-06-11 1996-07-15 Cytec Tech Corp Vernetzte, anionische und amphotere polymer- mikroperlen
US5167766A (en) 1990-06-18 1992-12-01 American Cyanamid Company Charged organic polymer microbeads in paper making process
US5985992A (en) * 1997-12-10 1999-11-16 Cytec Technology Corp. Anionic polymer products and processes
US6265477B1 (en) * 1999-09-08 2001-07-24 Nalco Chemical Company Aqueous dispersion of a particulate high molecular weight anionic or nonionic polymer
TW527457B (en) 1999-11-08 2003-04-11 Ciba Spec Chem Water Treat Ltd Manufacture of paper and paperboard
MY140287A (en) * 2000-10-16 2009-12-31 Ciba Spec Chem Water Treat Ltd Manufacture of paper and paperboard
JP3642566B2 (ja) * 2001-03-22 2005-04-27 ハイモ株式会社 抄紙方法
JP2003246909A (ja) 2002-02-26 2003-09-05 Hymo Corp 高分子分散液及びその製造方法
US7641766B2 (en) 2004-01-26 2010-01-05 Nalco Company Method of using aldehyde-functionalized polymers to enhance paper machine dewatering
FR2869626A3 (fr) * 2004-04-29 2005-11-04 Snf Sas Soc Par Actions Simpli Procede de fabrication de papier et carton, nouveaux agents de retention et d'egouttage correspondants, et papiers et cartons ainsi obtenus
BRPI0717984B1 (pt) 2006-10-25 2020-11-10 Ciba Holding Inc. processo para preparação de um papel ou um papelão
KR20130011713A (ko) * 2011-07-22 2013-01-30 코오롱생명과학 주식회사 수용성 음이온성 고분자 분산액 및 그 제조 방법
EP2933280B1 (en) 2014-04-18 2016-10-12 Rhodia Opérations Rheology modifier polymer

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200052339A (ko) 2020-05-14
CN111386289A (zh) 2020-07-07
BR112020004516A2 (pt) 2020-09-08
CL2020000583A1 (es) 2020-09-11
RU2020111716A3 (es) 2022-02-22
EP3679076B1 (en) 2024-01-24
FI3679076T3 (fi) 2024-04-02
EP3679076A1 (en) 2020-07-15
US11306441B2 (en) 2022-04-19
US20200217015A1 (en) 2020-07-09
PL3679076T3 (pl) 2024-04-29
CA3074771A1 (en) 2019-03-14
RU2020111716A (ru) 2021-10-08
WO2019048587A1 (en) 2019-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2378864T3 (es) Polímeros de emulsión inversa que contienen un coagulante polimérico
RU2265097C2 (ru) Изготовление бумаги и картона
ES2542739T3 (es) Polímero en emulsión inversa bimolecular
AU2002221646A1 (en) Manufacture of paper and paperboard
EP0462365A1 (en) Charged organic polymer microbeads in paper making process
FI105563B (fi) Verkkoutettuja anionisia ja amfoteerisia orgaanisia polymeerimikrohiukkasia sisältävä koostumus ja menetelmä sen valmistamiseksi
ES2977122T3 (es) Composición que comprende micropartículas poliméricas orgánicas aniónicas reticuladas, su preparación y uso en procesos de fabricación de papel y cartón
ES2327661T3 (es) Retencion y drenaje mojados en la fabricacion de papel.
RU2775389C2 (ru) Композиция, содержащая сшитые анионогенные органические полимерные микрочастицы, ее получение и применение в способах изготовления бумаги и картона
BR112020004516B1 (pt) Composição que compreende micropartículas poliméricas orgânicas aniônicas reticuladas, método para produzir papel ou cartão