MXPA98000482A - Polimeros cationicos sinteticos como promotores para el aprestamiento con anhidrido alquenil-succinico - Google Patents

Abstract

Los polímeros catiónicos sintéticos se utilizan como promotores para el aprestamiento con anhídrido alquenil-succínico. La adición de ciertos polímeros catiónicos sintéticos que son reactivos con el anhídrido alquenil-succínico, se muestra que mejora la eficiencia de aprestamiento del material hidrofóbico de aprestamiento de celulosa, en la elaboración de papel. Se pretende que los polímeros catiónicos sintéticos reemplacen el almidón como un promotor efectivo en la elaboración de papel.

Description

POLÍMEROS CATIONICOS SINTÉTICOS COMO PROMOTORES PARA EL APRESTAMIENTO CON ANHÍDRIDO ALQUENIL-SUCCÍNICO CAMPO TÉCNICO Esta invención se refiere a las emulsiones que utilizan polímeros catiónicos sintéticos, como promotores para el apresta iento con anhídrido alquenil-succinico, y más específicamente a una emulsión que contiene anhídrido alquenil-succinico y un polimero catiónico sintético que mejora la eficiencia de aprestamiento, y un método para utilizar el mismo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los agentes de aprestamiento en el proceso de fabricación del papel, son utilizados para promover la absorción reducida de agua y de tinta en el producto de papel, asi como para resistir las soluciones acuosas acidas y alcalinas. Como se utiliza en la presente, el término "papel" se contempla que incluya cualesquiera masas similares a hojas y productos moldeados elaborados a partir de materiales celulósicos fibrosos que pueden ser derivados de fuentes naturales y sintéticas.

REF: 26145 El papel es frecuentemente aprestado con diversos materiales para incrementar la resistencia al agua, asi como otros tipos de soluciones acuosas. Estos materiales son denominados como aprestos o aprestamientos, y pueden ser introducidos durante los procesos efectivos de fabricación de papel. Alternativamente, los aprestos o aprestamientos pueden ser aplicados a la superficie de la red u hoja acabada. Un ejemplo de un agente de aprestamiento es el anhídrido alquenil-succinico ("ASA") . El ASA, útil en el aprestamiento de materiales celulósicos, ha ganado éxito comercial considerable en la fabricación de papel, particularmente como una alternativa al sistema de aprestamiento convencional de resina de trementina-alumbre. El uso de ASA como un agente de aprestamiento es bien conocido en la técnica, como se describe en Farley y Wasser, "Sizing with Aikenyl Succinic Anhydride" en The Sizing of Paper, W.F. Reynolds, Ed., TAPPI, 1989, Capitulo 3. Ver también Patente Norteamericana No. 3,968,005, la cual se incorpora por referencia en la presente. El ASA es insoluble en agua e hidrolíticamente inestable. Por lo tanto, éste debe de ser emulsificado en el molino de papel antes del uso. Específicamente, la técnica requiere que para la retención, los agentes de aprestamiento sean utilizados en conjunto con un material que sea catiónico por naturaleza, o que sea capaz de producir uno o más cationes u otros grupos positivamente cargados. La emulsificación es normalmente lograda mediante el paso del ASA y un coloide protector, almidón y/o polimero sintético, a través de un dispositivo tal como un homogenizador, una bomba de turbina de alto corte, etc. El almidón catiónico juega varios papeles importantes en el aprestamiento con ASA. Primeramente, éste ayuda a la generación de emulsiones de ASA de tamaño de partícula pequeño. El tamaño de partícula pequeño, en el intervalo de mieras, es requerido para la buena eficiencia de aprestamiento. En segundo lugar, éste imparte buena estabilidad física a la emulsión. Las emulsiones de ASA deben de ser estables, con el fin de prevenir los depósitos y la adherencia en la prensa una vez que éstas han sido agregadas a la materia prima de papel. En tercer lugar, éste retiene la emulsión sobre las superficies de las fibras y promueve la eficiencia de aprestamiento. Los niveles de aprestamiento para una cantidad dada de ASA se encuentran que se incrementan varias veces conforme se incrementa la cantidad de almidón catiónico en la materia prima de pasta papelera. Normalmente, se utiliza almidón catiónico a una proporción de 2 a 4 veces a aquella del ASA para dar la eficiencia de aprestamiento óptima. No obstante, surgen ciertos problemas con el uso del almidón catiónico. Por ejemplo, el almidón debe ser cocido en el molino, requiriendo de este modo equipo de cocido a gran escala y tanques de almacenamiento. De manera más importante, el almidón es susceptible a la degradación biológica, dando como resultado crecimiento de limo y la creación de depósitos sobre el equipo del molino de papel, provocando problemas en la capacidad de corrida en la forma de adherencia a la prensa, rellenado de la correa sin fin y pobre control de la consistencia en el tanque cilindrico. Puede ser deseable, en algunos casos, realizar la función del sistema de aprestamiento con ASA independientemente del almidón catiónico. La variación en la viscosidad del almidón de lote a lote y de los sólidos, y la necesidad de enfriar el almidón antes de la emulsificación, puede conducir a la variación no deseada en el tamaño de partícula de la emulsión de ASA. Algunos molinos de papel no gustan de utilizar almidón debido a los difíciles requerimientos de cocción y manejo. Otros, donde se elaboran grados finos de papel, y donde muchos de los aprestos de ASA están actualmente siendo utilizados, requieren almidón cati.ónico para la resistencia en seco, pero los molinos prefieren utilizar almidones de maiz catiónicos de más bajo costo. En general, el almidón de papa catiónico más barato da mejores resultados para el aprestamiento con ASA. Se han estudiado los polímeros sintéticos como alternativas al almidón catiónico para la emulsificación del ASA, y específicamente para superar los problemas asociados con el almidón catiónico. Los polímeros catiónicos sintéticos de la técnica como alternativas al almidón no son reactivos con ASA. Por ejemplo, la Patente Norteamericana No. 4,657,946 enseña una emulsificación mejorada del agente de aprestamiento de ASA mediante el uso de polímeros de adición de vinilo solubles en agua, catiónica ente cargados. La patente '946 enseña un método de aprestamiento de papel y una emulsión utilizando polímeros de adición de vinilo, solubles en agua, catiónicamente cargados, y polímeros de condensación que proporcionan emulsificación mejorada de los agentes de aprestamiento de anhídrido alquenil-succinico. La Patente Norteamericana No. 5,224,993 enseña un agente de aprestamiento saponificado para el papel, derivado de la condensación de deshidratación de un anhídrido alquenil-succinico y un ácido carboxilico orgánico, con una polialquilen-poliamina y la saponificación de los grupos carboxilo remanentes con álcali después de la condensación de deshidratación. La Patente Norteamericana No. 4,629,655 enseña una composición de aprestamiento como un producto sólido producido mediante la mezcla de un polimero catiónico adecuado para funcionar como un auxiliar para la retención del aprestamiento, y un aprestamiento adecuado para aprestar un substrato. El proceso para el aprestamiento de un sustrato en la patente *655 comprende la dispersión del sólido en una mezcla acuosa, aplicando la mezcla resultante a un sustrato, y haciendo que el apresto sea fijado con esto al sustrato. No obstante, los polímeros catiónicos sintéticos de la técnica han sido únicamente marginalmente exitosos como un reemplazo apropiado para el almidón. Ninguno de estos polímeros catiónicos sintéticos contienen grupos funcionales que sean reactivos con ASA. Los polímeros catiónicos sintéticos de la técnica, los cuales sirven como aditivos y agentes coemulsificantes para el aprestamiento con ASA, no mejoran el aprestamiento (o no sirven como buenos promotores). Diversas patentes que describen los polímeros que son reactivos con ASA no enseñan el uso para promover la eficiencia del agente de aprestamiento. Por ejemplo, estas patentes incluyen la Patente Norteamericana No. 5,232,553, la cual enseña un proceso para la fabricación de papel utilizando polivinilaminales en los cuales el producto de papel obtenido de la suspensión de pasta papelera, contiene particulas finas de material. La patente ?553 se refiere al uso de la poli (vinilamina) y del aldehido para incrementar la retención de las particulas finas en el producto de papel. Al desarrollar una alternativa al almidón en las emulsiones de ASA, se encuentra en general que la producción de un polimero sintético catiónico que tiene alta viscosidad para generar emulsiones de tamaño de partícula pequeño y actuando como un auxiliar de la retención, no es particularmente difícil. La dificultad radica en desarrollar un polímero catiónico sintético que promueva la eficiencia del aprestamiento del ASA mediante la provisión de grupos reactivos ASA que puedan anclar el ASA a la superficie de la fibra. Otras diversas patentes hacen uso de polímeros catiónicos sintéticos similares, pero no enseñan un incremento en la eficiencia del aprestamiento en la fabricación de papel. Una dispersión de anhídrido de un polielectrólito en un apresto reactivo líquido, se reclama en la Patente Europea EP-A-0, 200, 504. La Patente Norteamericana No. 4,217,214 enseña el uso del clorhidrato de polivinilamina de alto peso molecular, para la floculación de sólidos suspendidos en sistemas de clarificación de agua de desecho o purificación de agua. La Patente Norteamericana No. 4,957,977 enseña un agente de floculación y el agente para incrementar la resistencia del papel, utilizando un copolímero de vinilamina y un proceso para la producción del polímero de vinilamina. La Solicitud de Patente Británica GB 2,268,758A enseña un mejoramiento de la resistencia en húmedo del papel mediante la adición de final húmedo o seco de un poli (alcohol vinílico) con grupo funcional amina, y un apresto reactivo con celulosa el cual es un éster cíclico de 4 o de 5 miembros o un anhídrido que tiene uno o más sustituyentes alquilo o alquenilo de 4 o más átomos de carbono, y que tiene un total de al menos 8 átomos de carbono en los sustituyentes. De hecho, las patentes que están dirigidas a los polímeros catiónicos sintéticos en la técnica no se refieren específicamente a incrementar la eficiencia del aprestamiento del papel. Mientras que los agentes sintéticos de la técnica anterior han cumplido con algún éxito, existe todavía una necesidad en la industria del papel para producir un agente catiónico más efectivo que sea útil como un promotor para el aprestamiento, para evitar los problemas asociados en general con el almidón catiónico.

Tal agente catiónico podría ser reactivo con ASA y podría mejorar significativamente la eficiencia de aprestamiento .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De acuerdo a la presente invención, se proporcionan los métodos en la fabricación de papel para mejorar la eficiencia de aprestamiento de un material de aprestamiento de celulosa, hidrofóbico, el cual comprende el agregar a éste un polímero catiónico sintético que es reactivo con el material de aprestamiento. Los grupos que son reactivos con ASA incluyen amina primaria e hidroxilo. El material de aprestamiento preferido es el anhídrido alquenil-succínico. El polímero catiónico sintético preferido comprende un polimero de amina primaria. También se proporciona un polímero catiónico sintético el cual contiene uno o más monómeros reactivos no de aprestamiento, particularmente, los monómeros reactivos no-ASA, como el ácido acrílico. Para fines de esta invención, el término monómero reactivo no de aprestamiento (o monómero reactivo no-ASA) se refiere a un monómero que no da como resultado una reacción significativa con un material de aprestamiento. El polímero catiónico sintético puede ser un copolímero de alcohol vinílico y vinilamina. El polímero catiónico sintético puede también ser un copolímero de acrilamida y vinilamina. Se proporciona también un método en la elaboración de papel para mejorar la eficiencia de aprestamiento de un material de aprestamiento de celulosa, hidrofóbico, el cual comprende el agregar a un agente de aprestamiento de celulosa una cantidad efectiva de un polimero catiónico sintético que contiene grupos hidroxilo y/o amina primaria. Preferentemente, el polímero comprende aproximadamente 50 hasta aproximadamente 99% mol de alcohol vinilico y aproximadamente 50 hasta aproximadamente 1% mol de vinilamina. Se proporciona un método para la fabricación de papel para mejorar la eficiencia de aprestamiento de un anhídrido alquenil-succínico que comprende el agregar a éste un polímero catiónico sintético de aproximadamente 20 hasta aproximadamente 90% mol de acrilamida y aproximadamente 80 hasta aproximadamente 10% mol de vinilamina . Esta invención describe una emulsión de aprestamiento alcalina para mejorar la eficiencia de aprestamiento en la elaboración de papel, que comprende un material de aprestamiento de celulosa, hidrofóbico y un copolímero de vinilamina catiónico que es reactivo con el material de aprestamiento. Preferentemente, el material de aprestamiento es anhídrido alquenil-succínico. Es preferible tener un copolímero que comprenda un polímero sintético de aproximadamente 20 hasta aproximadamente 90% mol de acrilamida y aproximadamente 80 hasta aproximadamente 10% mol de vinilamina. Es también preferible tener un copolímero que comprenda un polímero sintético de aproximadamente 50 hasta aproximadamente 99% mol de alcohol vinílico y aproximadamente 50 hasta aproximadamente 1% mol de vinilamina. Se proporciona también una emulsión de aprestamiento alcalina que comprende un material de aprestamiento de anhídrido alquenil-succínico, y una cantidad efectiva de un polímero catiónico sintético reactivo con el material de aprestamiento, en donde el polímero contiene grupos hidroxilo y/o amina primaria. Como se proporciona en la presente, el término "cantidad efectiva" se define como la cantidad de material necesaria para incrementar la eficiencia de aprestamiento de un agente de aprestamiento.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Fueron evaluados diversos polímeros catiónicos sintéticos como reemplazos para el almidón catiónico que se utiliza normalmente en el proceso de aprestamiento de papel con ASA. El almidón catiónico ha mostrado ser un buen promotor del aprestamiento para ASA. Para demostrar los efectos de los diversos polímeros catiónicos sintéticos sobre el aprestamiento con ASA, se evaluó el funcionamiento de promoción basado en un incremento en la eficiencia de aprestamiento utilizando almidón catiónico, en comparación con una variedad de diferentes polímeros catiónicos sintéticos. Se debe de notar que el almidón es distinto de los polímeros catiónicos sintéticos, debido a que el almidón es una sustancia natural, en vez de sintética. Se prepararon hojas de prueba de papel que contenían el apresto y el promotor, y se utilizaron para la evaluación del aprestamiento. Para fines de esta invención, una hoja de prueba está comprendida de pasta papelera, rellenadores, agente de aprestamiento (ASA) y promotor (un almidón catiónico o un polímero catiónico sintético) .

Emulsificación de ASA utilizando poliacrilamida catiónica : Para la evaluación de cada hoja de prueba, se prepara una emulsión de ASA en agua desionizada. El procedimiento de emulsificación procede como sigue: se pesaron 24.0 g de agua desionizada en un pequeño recipiente mezclador de acero inoxidable (de aproximadamente 35 mi de capacidad) . Se agregó 1 g de ASA (pesado por diferencia) y el mezclador se corrió a alta velocidad por cinco minutos. Con base en la concentración calculada de ASA, la muestra fue inmediatamente diluida a 0.25% con agua desionizada de pH 3, fría, para minimizar la hidrólisis. La muestra se mantuvo sobre hielo hasta que se utilizó para la evaluación de la hoja de prueba. Se estimó que el tamaño de partícula estaba en el intervalo de 1.5 a 2 mieras . Una variedad de polímeros catiónicos sintéticos que contienen copolímeros de amida y grupos amina, así como grupos alcohol y amina, están dentro del alcance de la invención. Cada uno de los polímeros y copolímeros se seleccionó para la evaluación, debido a que cada uno contiene grupos funcionales (por ejemplo, amina primaria o hidroxilo) que pueden reaccionar con ASA.

El alcohol polivinílico catiónico puede contener 6% mol de los grupos vinilamina (PVOH/PVA) y tienen un peso molecular en el intervalo de 80 a 140 kilodaltones . El copolímero se preparó mediante la hidrólisis de un copolímero de acetato de vinilo y N-vinil-formamida. La polivinilamina (PVA) y el clorhidrato de polivinilamina (PVA/HCl) son contemplados como útiles en esta invención. La PVA es de bajo peso molecular y se suministra como una solución al 12.8%. El PVA. HCl puede ser un polvo de peso molecular intermedio. El clorhidrato de polialilamina (PAA) y el copolímero de alilamina y clorhidrato de dialilamina (PAA/PDAA) son también contemplados como útiles en esta invención. El PAA tiene un peso molecular promedio de aproximadamente 100 kilodaltones y es suministrado como una solución acuosa al 40%. El PAA y el PDAA tienen un peso molecular promedio en peso de 50 kilodaltones. La degradación de Hofmann de la poliacrilamida utilizando hipoclorito de sodio, introduce grupos amina primaria y carboxilo. Las muestras se separaron conteniendo aproximadamente 40% mol de amina primaria, utilizando muestras de poliacrilamida de cuatro diferentes pesos moleculares, en el intervalo de 14 a 200 kilodaltones, utilizando el procedimiento de Tanaka (ver, H. Tanaka, J. Polymer Science: Polymer Letters, Edición 16, 87-89 (1978)). La Tabla I presenta los productos de degradación de Hofmann de la poliacrilamida. Al analizar el contenido de amina y carboxilo de los productos de degradación de Hofmann, se muestra que la variación en los pesos moleculares no cambia significativamente la concentración del contenido de amina, el contenido de carboxilo o el pH isoeléctrico.

Tabla I Peso molecular % mol de % mol de Eü Ejemplo (kdaltones) amina carboxilo isoeiléctrico 1 200 40 14 9 2 77 47 24 9 3 47 60 24 8 4 14 47 14 8.5 Además de los polímeros catiónicos sintéticos reactivos con ASA, fueron considerados diversos polímeros catiónicos sintéticos no reactivos con ASA, como promotores, por ejemplo, el copolímero de acrilamida/cioruro de metacriloxietiltrimetil-amonio (acrilamida/Q6) , la polietilenimina (polímero con peso molecular promedio de 50 a 60 kilodaltones, que contiene principalmente grupos secundarios amina) , cuaternario de Mannich de poliacrilamida, y terpolímeros de acrilamida, cloruro de acriloxietiltrimetilamonio (Q9) y metacrilato de alquilo. El ASA principalmente utilizado es ACCOSIZE® 18 (disponible de Cytec Industries Inc.).

Promoción de aprestamiento con ASA: El nivel de aprestamiento lograble con ASA se incrementa significativamente (se promueve) conforme se incrementa la cantidad de almidón catiónico en el sistema. La magnitud del incremento y el aprestamiento continúa incrementándose incluso con una cantidad relativamente grande de almidón catiónico, hasta una proporción de 3:1 al ASA. Debido a este efecto, se utiliza una alta proporción de almidón catiónico al ASA en la práctica comercial actual. No importa si el almidón catiónico es parte de la emulsión de ASA o si se agrega separadamente a la materia prima. Como se muestra en esta invención, el nivel de aprestamiento de un nivel de aprestamiento de ASA puede también ser significativamente incrementado, al incrementar la concentración de los polímeros catiónicos sintéticos que son reactivos con ASA.

Evaluación de la hoja de prueba de polímeros como promotores de ASA Se realizan experimentos con hojas de prueba utilizando el siguiente procedimiento. La materia prima es una mezcla 50/50 de pastas papeleras blanqueadas para papel de estraza, de manera dura y de manera suave, batidas a un Refinado Estándar Canadiense de 500 al cual se agrega 15% en peso de carbonato de calcio precipitado, y el pH se ajusta a 7.5. Al tiempo que se agita, un lote de 0.6% de material de consistencia que contiene 10 g de fibra, se trata con el promotor, seguido por una dosis dada de emulsión de ASA, luego con 0.453 g/tonelada (1.0 libra/tonelada) de auxiliar de retención de poliacrilamida aniónico. Se permiten 15 segundos de tiempo de contacto entre cada adición. Se forman tres hojas de prueba de 2.8 g (22.68 kg (50 libras/resma Tappi)), se prensan con 1-1/2 pesos, y se secan un minuto sobre un secador de tambor rotatorio a 115.5°C (240°F) . El peso base y el aprestamiento son medidos sobre las hojas después del acondicionamiento por al menos 24 horas a 23°C y 50% de humedad relativa. Las hojas de prueba son probadas para la penetración de la tinta utilizando una prueba de aprestamiento del tipo descrito en el Estándar Tappi T-530 pm-83. Ésta mide el tiempo transcurrido después del contacto de un lado del papel con la tinta, para que la reflectancia del lado opuesto caiga a 80% de su valor inicial. La tinta es la misma que la que se describe en T-530 pm-83, pero no contiene ácido fórmico y está amortiguado a pH 7. Las pruebas son normalizadas a un peso base de 22.68 kg (50 libras/resma Tappi), asumiendo que el aprestamiento es proporcional al cubo del peso base. Mientras que es aparente que la invención descrita en la presente está muy bien calculada para describir la invención establecida anteriormente, debe de ser bien apreciado que pueden ser consideradas numerosas modificaciones y modalidades por aquellos expertos en la técnica, y se entiende que las reivindicaciones anexas cubren todas las modificaciones y modalidades que caigan dentro del espíritu y alcance verdaderos de la presente invención.

EJEMPLOS 5 AL 14 (Comparativos) El Ejemplo 5 de la Tabla II muestra los resultados de una evaluación de la penetración de tinta de una emulsión de ASA elaborada con una proporción molar 90/10 de copolímero AMD/Q6. Esta misma emulsión fue luego post-diluida ya sea con copolímero adicional de AMD/Q6 (un polímero catiónico sintético) o con almidón catiónico. La dosis de ASA fue de 0.15% sobre la fibra en todos los ejemplos. La post-dilución con el copolimero adicional AMD/Q6 (Ejemplos 6 al 9) muestra que la eficiencia de aprestamiento no se incrementa apreciablemente, ya que el copolímero no es reactivo con ASA. Los Ejemplos 10 al 14 muestran que el copolímero AMD/Q6 post-diluido con almidón catiónico, proporcionó incremento marcado en la eficiencia del aprestamiento. Como se utiliza en la presente, se proporciona penetración de tinta en segundos. Se muestra que el efecto del incremento en la eficiencia del aprestamiento es atribuida al almidón catiónico (el cual es reactivo con ASA) y no al copolímero AMD/Q6 (el cual no es reactivo con ASA) .

Tabla II Ejemplo Post-dilución Post-dilución Penetración de con Polímero con Almidón la tinta (seg. ) Catiónico Catiónico (Proporción al (Proporción al ASA) ASA) 5 (emulsión 0.13 - 70 inicial) 6 0.5 - 138 7 1.0 — 117 Tabla I I ( continuación) Ejemplo Post-dilución Post-dilución Penetración de con Polímero con Almidón la tinta (seg. ) Catiónico Catiónico (Proporción al (Proporción al ASA) ASA) 8 2.0 - 64 9 3.0 - 86 10 - 0.5 187 11 - 1.0 254 12 - 2.0 329 13 - 3.0 349 14 _ 4.0 396 EJEMPLOS 15 AL 23 (Comparativos) La Tabla III presenta los resultados de una evaluación que es similar a aquella presentada en la Tabla II. La proporción molar 90/10 del copolímero AMD/Q6 de estos ejemplos, es realizada mediante técnicas de emulsión inversa. El Ejemplo 15 muestra el aprestamiento obtenido con la emulsión de ASA elaborada utilizando el copolímero AMD/Q6. La dosis de ASA es de 0.15% sobre la fibra en todos los ejemplos. Esta misma emulsión es luego post-diluida ya sea con copolímero AMD/Q6 adicional (Ejemplos 16 al 18) o con almidón catiónico (Ejemplos 19 al 23) . Estos ejemplos (Ejemplos 15 al 18) muestran que la adición del copolímero de AMD/Q6 de emulsión inversa no incrementa la eficiencia de aprestamiento, ya que el copolimero no es reactivo con ASA. Los Ejemplos 19 al 23 muestran que el copolímero de AMD/Q6 invertido o inverso, diluido con almidón catiónico, proporcionó incremento marcado en la eficiencia de aprestamiento. Se muestra que el efecto del incremento en la eficiencia de aprestamiento es atribuida al almidón catiónico (el cual es reactivo con ASA) y no al copolímero AMD/Q6 (el cual no es reactivo con ASA) .

Tabla III Ejemplo Post-dilución Post-dilución Penetración de con Polimero con Almidón la tinta (seg. Catiónico Catiónico (Proporción al (Proporción al ASA) ASA) 15 (emulsión 0.13 62 inicial ) 16 0.5 78 17 1.0 35 18 2.0 11 19 0.5- 130 1.0 189 21 2.0 257 Tabla I I I ( continuación) Ejemplo Post-dilución Post-dilución Penetración de con Polimero con Almidón la tinta (seg. ) Catiónico Catiónico (Proporción al (Proporción al ASA) ASA) 22 - 3 . 0 290 23 - 4 . 0 340 EJEMPLOS 24 AL 32 (Comparativos) La Tabla IV muestra los resultados de una evaluación que es similar a aquellas presentadas en las Tablas II y III. En este caso, el copolímero catiónico sintético es una proporción molar 99/1 de AMD/Q9. Se prepara una emulsión de ASA utilizando agua únicamente, Ejemplo 24. La dosis de ASA fue de 0.125% de fibra en todos los ejemplos. Esta misma emulsión es luego post-diluida ya sea con copolímero AMD/Q9 (Ejemplos 25 al 27) o con almidón catiónico (Ejemplos 28 al 32) . Estos ejemplos demuestran que la adición del copolímero AMD/Q9 no incrementa la eficiencia del aprestamiento, ya que el copolímero no es reactivo con ASA. La post-dilución con almidón catiónico proporciona un incremento marcado en la eficiencia del aprestamiento. Se muestra que el efecto del incremento de la eficiencia del aprestamiento, es atribuida al almidón catiónico (el cual es reactivo con ASA) y no al copolímero AMD/Q9 (el cual no es reactivo con ASA) .

Tabl a IV Ejemplo Post-dilución Post-dilución Penetración de con Polímero con Almidón la tinta (seg. ) Catiónico Catiónico (Proporción al (Proporción al ASA) ASA) 24 ( emuls ión - -ini cial ) 25 0 . 5 - 8 26 1 . 0 - 4 27 2 . 0 — 5 28 0.35 40 29 0.6 77 30 1.2 89 31 2.4 157 32 4.8 179 EJEMPLOS 33 AL 41 (Comparativos La Tabla V muestra los resultados de una evaluación del aprestamiento como una función de la dosis del promotor, para varios promotores. Cada uno de los ejemplos en la Tabla V es conducido utilizando 0.2% sobre la fibra, de ASA. Los Ejemplos 33 al 35 utilizan un terpolímero de 18/20/2 por ciento mol de terpolímero de acrilamida/Q9/metacrilato de dodecilo. Este es un polimero no reactivo con ASA. Los Ejemplos 36 al 38 utilizan almidón de papa catiónico como el promotor. Los Ejemplos 39 al 41 utilizan PVOH/PVA como el promotor. La penetración de la tinta es proporcionada en segundos. Estos ejemplos muestran que el efecto de promoción de PVOH/PVA, un polímero reactivo con ASA, incrementa la eficiencia del aprestamiento por el incremento en la dosis.

Tabla V Ejemplo Dosis del Polímero Catiónico Penetración de la (% sobre la fibra) Tinta (seg.) 33 0.05 2 34 0.10 2 35 0.20 2 36 0.05 10 37 0.10 5 38 0.20 58 39 0.05 44 40 0.10 48 41 0.20 195 EJEMPLOS 42 AL 49 (Comparativos) La Tabla VI presenta los resultados de una evaluación del aprestamiento como una función de la dosis del promotor para diversos promotores. Cada uno de los ejemplos en la Tabla VI son conducidos utilizando 0.15% sobre la fibra. Los Ejemplos 42 al 45 utilizan almidón de papa catiónico como el promotor. Los Ejemplos 46 al 49 utilizan PVOH/PVA como el promotor. Otros parámetros de este análisis son similares a aquellos de la Tabla V (Ejemplos 33 al 41) . La Tabla VI demuestra que PVOH/PVA es un promotor más efectivo que el almidón de papa catiónico (en el intervalo de 34 a 204 g/tonelada (0.075 a 0.45 libras) /tonelada) . Estos ejemplos muestran que la eficiencia del promotor es una función de la concentración del promotor. Aquí, el PVOH/PVA es un promotor mucho más efectivo que el almidón de papa catiónico cuando la concentración del polímero catiónico (ya sea el polímero catiónico sintético o el almidón) es menor de aproximadamente 0.45% sobre la fibra.

Tabla VI Ejemplo Dosis del Pol: L ero Catiónico Penetración de la Tinta (% sobre la fibra) (seg.) 42 0.075 160 43 0.15 157 44 0.30 194 45 0.45 222 46 0.075 251 47 0.15 269 48 0.30 315 49 0.45 214 EJEMPLOS 50 AL 55 (Comparativos) La Tabla VII presenta los resultados de una evaluación del aprestamiento como una función de la dosis del promotor para diversos promotores, como en la Tabla V (Ejemplos 33 al 41). Las emulsiones de la Tabla VII se preparan en presencia ya sea de PVOH/PVA o el almidón de papa catiónico a una proporción 0.5/1 de ASA. Después de la emulsificación, se agrega PVOH/PVA o almidón de papa catiónico adicional a la materia prima, para dar dosis de 0.075, 0.15 ó 0.3% sobre la fibra. Los Ejemplos 50 al 52 utilizan almidón de papa catiónico como el promotor. Los Ejemplos 53 al 55 utilizan PVOH/PVA, un polímero reactivo con ASA, como el promotor. Estos ejemplos demuestran que la eficiencia del promotor es una función de la concentración del aprestamiento y la reactividad del promotor con el material de aprestamiento.

Tabla VII Ejemplo Dosis del Polímero Penetración de la Catiónico (% sobre Tinta (seg.) la fibra) 50 0.075 140 51 0.15 232 52 0.30 171 53 0.075 208 54 0.15 254 55 0.30 314 EJEMPLOS 56 AL 70 (Comparativos) La Tabla VIII muestra los resultados de una evaluación del aprestamiento como una función de la dosis del promotor para diversos promotores, como la Tabla VI (Ejemplos 42 al 49) . Los Ejemplos 56 al 59 utilizan polietilenimina como el promotor. Los Ejemplos 60 al 63 utilizan un producto de degradación de Hofmann como el promotor (Tabla I, Ejemplo 1). Los Ejemplos 64 al 66 utilizan almidón de papa catiónico como el promotor. Los Ejemplos 67 al 70 utilizan PVOH/PVA como el promotor. Estos ejemplos muestran que los copolímeros catiónicos sintéticos reactivos con ASA (PVOH/PVA y el producto de degradación de Hofmann) proporcionan efecto promotor al aprestamiento de ASA. La polietilenimina, la cual no es reactiva con ASA, no proporciona ese efecto.

Tabla VI I I Ejemplo Dosis del Polímero Penetración de la Catiónico (% sobre Tinta (seg. ) la fibra) 56 0 . 075 2 57 0 . 15 4 58 0 . 30 2 59 0 . 45 2 60 0.075 28 61 0.15 92 62 0.30 242 63 0.45 184 Tabla VIII (continuación) Ejemplo Dosis del Polimero Penetración de la Catiónico (% sobre Tinta (seg.) la fibra) 64 0.075 111 65 0.15 144 66 0.45 282 67 0.075 225 68 0.15 285 69 0.30 434 70 0.45 350 EJEMPLOS 71 AL 82 (Comparativos) La Tabla IX muestra los resultados de una evaluación del aprestamiento como una función de la dosis del promotor para diversos promotores, como en la Tabla VI (Ejemplos 42 al 49) . La dosis de ASA es de 0.2% sobre la fibra seca. Los Ejemplos 71 al 73 utilizan un cuaternario de Mannich de poliacrilamida como el promotor. Los Ejemplos 74 al 76 utilizan almidón de papa catiónico como el promotor. Los Ejemplos 77 al 79 utilizan PVOH/PVA como el promotor. Los Ejemplos 80 al 82 utilizan un producto de degradación de Hofmann como el promotor (Tabla I, Ejemplo 1). Este experimento muestra que los dos polímeros catiónicos sintéticos reactivos con ASA (PVOH/PVA y el producto de degradación de Hofmann) proporcionan efecto promotor al aprestamiento. El cuaternario de Mannich de poliacrilamida, el cual no es reactivo con ASA, no lo proporciona.

Tabla IX Ejemplo Dosis del Polímero Penetración de la Catiónico (% sobre Tinta (seg.) la fibra) 71 0.075 2 72 0.15 2 73 0.30 2 74 0.15 7 75 0.30 24 76 0.45 101 77 0.0375 40 78 0.075 45 79 0.15 129 80 0.075 73 81 0.15 72 82 0.30 177 EJEMPLOS 83 AL 106 (Comparativos) La Tabla X muestra los resultados de una evaluación del aprestamiento como una función de la dosis del promotor para diversos promotores, como en la Tabla VI (Ejemplos 42 al 49). Se utiliza 0.15% de ASA sobre la fibra. Los Ejemplos 83 al 85 utilizan PAA/PDAA de 50 kilodaltones de peso molecular como el promotor. Los Ejemplos 86 al 88 utilizan PAA de 100 kilodaltones de peso molecular como el promotor. Los Ejemplos 89 al 91 utilizan un producto de degradación de Hofmann de 14 kilodaltones de peso molecular (Tabla 1, Ejemplo 4) como el promotor. Los Ejemplos 92 al 94 utilizan un producto de degradación de Hofmann de 47 kilodaltones de peso molecular (Tabla I, Ejemplo 3) como el promotor. Los Ejemplos 95 al 97 utilizan un producto de degradación de Hofmann de 77 kilodaltones de peso molecular (Tabla I, Ejemplo 2) como el promotor. Los Ejemplos 98 al 100 utilizan un producto de degradación de Hofmann de 200 kilodaltones de peso molecular (Tabla I, Ejemplo 1) como el promotor. Los Ejemplos 101 al 103 utilizan un almidón catiónico de papa como el promotor. Los Ejemplos 104 al 106 utilizan PVOH/PVA como el promotor. Estos ejemplos muestran que el efecto de promoción de los productos de degradación de Hofmann se incrementa conforme se incrementa el peso molecular. También, estos ejemplos muestran que el efecto promotor de los productos de degradación de Hofmann, se incrementa con el incremento de la cantidad del promotor con el material de aprestamiento.

Tabla X Ejemplo Dosis del Polímero Penetración de la Catiónico (% sobre Tinta (seg.) la fibra) 83 0.075 11 84 0.15 40 85 0.30 29 86 0.075 2 87 0.15 1 88 0.30 3 89 0.075 2 90 0.15 1 91 0.30 7 92 0.075 2 93 0.15 2 94 0.30 2 Tabla X (continuación) Ejemplo Dosis del Polímero Penetración de la Catiónico (% sobre Tinta (seg.) la fibra) 95 0.075 15 96 0.15 20 97 0.30 111 98 0.075 71 99 0.15 194 100 0.30 236 101 0.15 236 102 0.30 312 103 0.45 373 104 0.075 308 105 0.15 491 106 0.30 389 EJEMPLOS 107 AL 130 (Comparativos) La Tabla XI muestra los resultados comparativos de una evaluación de la penetración de la tinta como una función de la dosis del promotor para diversos promotores, como en la Tabla X (Ejemplos 83 al 106) .

Los Ejemplos 107 al 109 utilizan un producto de degradación de Hofmann de 14 kilodaltones de peso molecular (Tabla I, Ejemplo 4) y los Ejemplos 110 al 112 utilizan un producto de degradación de Hofmann de 47 kilodaltones de peso molecular (Tabla I, Ejemplo 3) como el promotor. Los Ejemplos 113 al 115 utilizan un producto de degradación de Hofmann de 77 kilodaltones (Tabla I, Ejemplo 2) como el promotor. Los Ejemplos 116 al 118 utilizan un producto de degradación de Hofmann de 200 kilodaltones de peso molecular (Tabla I, Ejemplo 1) como el promotor. Los Ejemplos 119 al 121 utilizan PVA como el promotor. Los Ejemplos 122 al 124 utilizan PVA. HCl como el promotor. Los Ejemplos 125 al 127 utilizan PVOH/PVA como el promotor. Los Ejemplos 128 al 130 utilizan almidón catiónico de papa como el promotor. Estos ejemplos muestran que PVA y PVA. HCl son promotores efectivos para ASA. Ambos son reactivos con ASA. Éste muestra que PVOH/PVA es un promotor efectivo, y que la efectividad de los productos de degradación de Hofmann se incrementa conforme se incrementa el peso molecular.

Tabla XI Ejemplo Dosis del Polímero Penetración de la Catiónico (% sobre Tinta (seg.) la fibra) 107 0 0..3300 4 108 00..4455 5 109 00..6600 60 110 0 0..3300 111 00..4455 112 00..6600 113 0 0..1155 6 114 00..3300 24 115 00..4455 127 116 00..007755 194 117 00..1155 153 118 00..222255 240 119 00..1155 258 120 00..3300 449 121 00..4455 260 122 00..1155 129 123 00..3300 477 Tabla XI (continuación) Ejemplo Dosis del Polímero Penetración de la Catiónico (% sobre Tinta (seg.) la fibra) 124 0.45 406 125 0.0375 178 126 0.075 280 127 0.15 337 128 0.15 108 129 0.30 334 130 0.45 326 EJEMPLOS 131 AL 154 (Comparativos) La Tabla XII presenta una evaluación comparativa adicional del polímero PVOH/PVA como un promotor del aprestamiento para ASA. El funcionamiento del polímero de PVOH/PVA como promotor del aprestamiento es comparado con el uso del almidón catiónico como el promotor. El polímero sintético es evaluado bajo variación del por ciento mol de PVA en el polímero de PVA/PVOH, así como bajo la variación de peso molecular y la dosis de PVA/PVOH. Cada evaluación se conduce utilizando 0.15% mol sobre la fibra de ASA. Se muestra que a mayor contenido en % mol de PVA (por ejemplo, a 6 o 18% mol), el promotor de PVOH/PVA es más eficiente que el almidón catiónico. A niveles de 3% mol de PVA o menos, el copolímero no es efectivo como un promotor. Se muestra también que se obtiene mejor eficacia con muestras de más alto peso molecular.

Tabla XII % mol de Almidón Peso Dosis Penetración Ejemplo PVA Catiónico molecular (% sobre de la tinta ( sobre la ( daltones ) la fibra) (seg.) fibra) 131 <1 - 50-120 0.15 1 132 <1 - 50-120 0.30 1 133 <1 — 50-120 0.45 1 134 3 50-120 0.15 1 135 3 50-120 0.30 1 136 3 50-120 0.45 1 137 6 36 0.0375 5.5 138 6 36 0.075 21 139 6 36 0.15 48 140 6 95 0.0375 1 141 6 95 0.075 23 142 6 95 0.15 98 Tabla XII (continuación) % mol de Almidón Peso Dosis Penetración Ejemplo PVA Catiónico molecular (% sobre de la tinta (% sobre la (kdaltones) la fibra) (seg.) fibra) 143 6 - 80-140 0.0375 47 144 6 - 80-140 0.075 119 145 6 _ 80-140 0.15 378 146 18 75 0.0375 30 147 18 75 0.075 259 148 18 75 0.15 204 149 - 0.15 - - 34 150 - 0.15 - - 13.6 151 - 0.30 - - 239 152 - 0.30 - - 271 153 - 0.45 - - 275 154 - 0.45 - - 540 EJEMPLOS 155 AL 159 (Comparativos) El papel que se utiliza para los ejemplos en la Tabla XIII es elaborado sobre una máquina de papel piloto. El ASA es emulsificado ya sea con un copolímero de sal cuaternaria de acrilamida/cloruro de metilo del metacrilato de dimetilaminoetilo (AMD/Q6) o con almidón catiónico de papa. La emulsión es agregada a la pasta papelera en la pata inferior de la caja de materia prima. La dosis de ASA es mantenida constante a 0.175%. La materia prima es madera dura/madera suave al 70/30 blanqueada con 25% (en fibra seca) de carbonato de calcio precipitado, agregado. En el Ejemplo 155, el polímero AMD/Q6 es proporcionado a una proporción final de ASA de 0.13/1. En el Ejemplo 156, el copolimero total de AMD/Q6 es proporcionado como en el Ejemplo 155, pero con la adición de polímero adicional llevando la proporción final de AMD/Q6 a ASA como 1.0/1. En el Ejemplo 157, la emulsión de ASA es elaborada utilizando un copolímero de emulsión inversa AMD/Q6 90/10, con una proporción de polímero/ASA final de 0.13/1. El resultado de estos tres ejemplos muestra el aprestamiento promedio para los Ejemplos 155, 156 y 157 como 20, 41 y 5 segundos, respectivamente. Esto demuestra que el aprestamiento fue bajo, con relación a las emulsiones estándares. Incrementando el nivel de copolímero desde 0.13:1 hasta 1:1, dio como resultado únicamente un pequeño incremento en el aprestamiento. Se muestra que los polímeros catiónicos sintéticos no dan aprestamiento (o incrementan la eficiencia de aprestamiento) si el polímero no es reactivo con el material de aprestamiento. En comparación, los Ejemplos 158 y 159 son emulsiones de ASA elaboradas utilizando un almidón catiónico en una proporción a ASA de 2.1/1. Los valores de aprestamiento mucho más altos muestran el efecto promotor del almidón catiónico reactivo con ASA.

Tabla XIII Ejemplo Proporción de Almidón Proporción del Penetración Catiónico Polimero Catiónico de la Tinta (seg.) 155 - 0.13 20 156 - 1.0 41 157 - 0.13 5 158 2.1 - 225 159 2.1 - 219 Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes :

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. ün proceso mejorado para la fabricación de papel, el cual comprende la provisión de una materia prima de papel o red de papel comprendida de fibra y agregando a ésta anhídrido alquenil-succínico, la mejora esta caracterizado porque comprende el incrementar la eficiencia de aprestamiento del anhídrido alquenil-succínico, mediante la adición a dicha materia prima de papel o red de papel, de una cantidad mayor de 0.0375%, con base en la fibra, de un polimero sintético comprendido de los grupos hidroxilo y/o grupos amina primaria, que es reactivo con el anhídrido alquenil-succínico, para proporcionar en el papel formado a partir de dicha materia prima de papel o red de papel, un nivel de aprestamiento incrementado, que es mayor que el nivel de aprestamiento obtenido si se utilizara 0.0375% con base en la fibra, del polímero.

2. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque (c) es polivinilamina .

3. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque (c) está comprendido de grupos hidroxilo.

4. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque (c) tiene un peso molecular de al menos 47,000 y está compuesto de i) grupos carboxilo y ii) grupos amina primaria.

5. Un proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque (c) es un producto de degradación de Hofmann de poliacrilamida.

6. Ona composición de aprestamiento mejorada que comprende anhídrido alquenil-succínico que se agrega a una materia prima de papel o red de papel comprendida de fibra, la mejora esta caracterizada porque comprende el incrementar la eficiencia del aprestamiento de dicho anhídrido alquenil-succínico, mediante la adición a la composición de aprestamiento, de una cantidad mayor de 0.0375%, con base en la fibra, de un polímero sintético comprendido de grupos hidroxilo y/o grupos amina primaria que son reactivos con el anhídrido alquenil-succínico, para proporcionar en el papel formado a partir de la materia prima de papel o de la red de papel, un nivel de aprestamiento incrementado que es mayor que el nivel de aprestamiento obtenido si se utilizara 0.0375%, con base en la fibra, del polímero.

7. Una composición de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque (c) es polivinilamina.

8. Una composición de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque (c) está comprendido de grupos hidroxilo.

9. Una composición de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque (c) tiene un peso molecular de al menos 47,000 y está comprendido de i) grupos carboxilo y ii) grupos amina primaria.

10. Una composición de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque (c) es un producto de degradación de Hofmann de poliacrilamida.