MXPA00012830A - Aditivo para preparar papel. - Google Patents

Abstract

La presente invencion describe un aditivo para fabricacion de papel, por medio de cual la tendencia de emision de polvo del papel puede ser reducida. El agente esta basado en almidon, el tamano molecular del cual ha sido reducido, y que ha sido cationizado a una carga de menos de 1.5 mEkv/g con un compuesto de nitrogeno cuaternario. El agente se agrega a la pulpa de fibra para fabricacion de papel antes de la formacion de la hoja.

Description

ADITIVO PARA PREPARAR PAPEL DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención describe un aditivo para preparar papel, que se agrega a la pulpa de fibra antes de la etapa de la formación de la hoja continua en un proceso de fabricación de papel. Por medio del aditivo es posible impartir al papel i.a. una tendencia reducida de emisión de polvo. Además, se ha demostrado que el aditivo facilita la eliminación de agua en la etapa de formación de la hoja, mejora la retención del rellenador y afecta ventajosamente la eliminación de substancias nocivas, que se han acumulado en el sistema de circulación de agua de la máquina de papel. El aditivo también incrementa la resistencia del papel acabado, tanto la resistencia en seco corro la resistencia en húmedo. Usando el aditivo para preparar papel de acuerdo a la invención se han visto mejoras también en la capacidad de impresión del papel, i.a. respecto de su aplicabilidad para impresión por chorro de tinta. Un problema que se encuentra en el papel acabado es su alta tendencia a la formación de polvo, la razón para esto son las partículas de fibra y partículas de rellenador liberadas de la superficie del papel. El polvo da lugar a problemas ya en la etapa de secado en la fabricación del papel, pero sobre todo en las máquinas y equipos que manejan papel, tal como en equipos de impresión. Los métodos de impresión como tales son desarrollados, lo que significa altas velocidades de máquina y series de impresión grandes. Las altas velocidades agravan la formación de polvo, y las series de impresión grandes reducen los tiempos de espera, durante los cuales sería posible llevar a cabo una limpieza del equipo. Para resolver el problema de emisión de polvo es conocido usar métodos, los cuales como una regla están basados en compuestos químicos que van a ser agregados a la pulpa de fibra, antes de la formación de la hoja de papel. El uso de ceras minerales y microcristalinas, de agentes de aprestado, tales como dispersiones de AKD y ASA, de resinas para resistencia en húmedo y de almidón para aprestado de la pulpa es conocido, sin considerar estas medidas conocidas, la emisión de polvo del papel es todavía un problema significativo. Ahora se ha descubierto sorprendentemente que i.a. la emisión de polvo del papel puede ser reducida significativamente por medio del aditivo de acuerdo a la invención, que va a ser agregado a la pulpa de fibra antes de la formación de la hoja. El aditivo está basado en almidón, el cual ha sido modificado para ser aplicable en la invención reduciendo su tamaño molecular y hecho reaccionar con un compuesto de nitrógeno adecuado, para proporcionar un nivel de carga catiónica adecuado al almidón. La reducción del tamaño molecular se ha llevado a cabo ventajosamente por oxidación, tal como por oxidación con peróxido. La reducción del tamaño molecular se lleva a cabo apropiadamente de modo que la viscosidad de una suspensión de almidón al 5 % a 60° C está en el intervalo de 10-400 mPas (Brookfield) , preferiblemente 100-400 mPas, y especialmente ventajosamente en el intervalo de 100-200 mPas . Esto se logra por ejemplo usando una dosis de peróxido de hidrógeno de aproximadamente 0.02-0.3 % de la materia seca del almidón en condiciones de reacción ligeramente alcalinas. El grado de degradación deseado también está relacionado a la carga catiónica deseada del producto final, puesto que un incremento en la carga catiónica disminuye la viscosidad del producto final. Existe también una interdependencia entre el tamaño molecular y la carga catiónica, que afecta el comportamiento del almidón en la máquina de papel. El almidón que ha sido procesado para que tenga el nivel de viscosidad deseado es después de esto procesado con un compuesto de nitrógeno cuaternario de acuerdo a la invención, de modo que su nivel de carga catiónica estará en el intervalo < 1.5, preferiblemente en el intervalo de 0.36 - 1.46, especialmente ventajosamente en el intervalo de 0.72 - 1.10 mEkv/g, por medio de lo cual el contenido de nitrógeno cuando se usa el compuesto químico cationizante cuaternario, estará en el intervalo de 0.5-2.5, de manera correspondiente 1.0-1.5 %. El producto es ventajosamente preparado usando cationización en solución, en la cual en la cual elalmídón se alimenta al proceso de cationización en forma granular, las condiciones del proceso se seleccionan de modo que el almidón se disuelve completamente durante el proceso. Cantidades esenciales del proceso en este respecto son la concentración del almidón que va a ser cationizado, una alcalinidad adecuada y una temperatura incrementada. La dosis de álcali (NaOH) está convenientemente en elintervalo de aproximadamente 1.5-3 % de la materia seca del almidón, y la temperatura convenientemente en el intervalo de aproximadamente 60-80° C. El contenido de materia seca de la mezcla de reacción ventajosamente debe ser mayor al 50 % , lo cual proporciona i.a. un buen rendimiento para el producto final. Un compuesto químico cationizante cuaternario adecuado es el cloruro de 2 , 3-qpoxipropiltrimetila onio, el cual debe ser usado en una cantidad de aproximadamente 10-40 % de la cantidad del almidón. La operabilidad de la invención está ilustrada con los siguientes ejemplos, en los cuales i.a. las propiedades del papel, que tienen un efecto sobre la emisión de polvo del papel en diferentes condiciones de manejo del papel, han sido monitoreadas. Medir la tendencia de emisión de polvo de un papel es como tal problemática, sin una corrida prolongada del papel en un proceso de aplicación, tal como una operación de impresión. Sin embargo, por lo general se sabe que la tendencia a la formación de polvo se correlaciona a los parámetro de resistencia que pueden ser medidos del papel, tales como Dennison, IGT y Scott Bond.

Ejemplo 1 En este ejemplo se llevo a cabo la prueba bajo condiciones de impresión práctica a escala industrial usando un papel fabricado en una máquina de periódico, en la máquina de periódico que tenía una capacidad de 700 toneladas/24 horas se hizo un papel a partir de una pulpa de madera desfibrada por presión y pulpa termomecánica. Antes de la formación de la hoja, un compuesto químico con base de almidón de acuerdo a la invención se mezcló a la pulpa en el mezclador de pulpa, en el lado de succión de la bomba, en una dosis de 1.5-2.5 kg/tonelada. El papel hecho de esta manera se imprimió luego en una imprenta, por medio de lo cual se pudo establecer que el tiempo entre la limpieza de los rodillos de impresión se incrementó de 80,000 copias a 350,000 copias. El aditivo usado se manufacturó de modo que el almidón que había sido degradado oxidativamente a un nivel de viscosidad útil (100-200 mPas, 5 %, 60° C, Brookfield) , había sido cationizado con cloruro de 2 , 3-epoxipropil trimet ilamonio usando este compuesto químico cationizante en una cantidad de 25 % de la materia seca del almidón. El contenido de nitrógeno del almidón fue de 1.5 % (carga 1.07 mEkv/g) . Del papel también se midió el valor Scott Bond, que indica la resistencia interlaminar (cohesión) como una característica. Estos valores se dan como una función de la dosis de aditivo en la Figura 1 anexada. Cuando se compara a las mediciones de polvo llevadas a cabo, podría establecerse que el valor de Scott Bond del papel se correlacionó claramente a las propiedades de emisión de polvo y capacidad de ser impreso .

Ejemplo 2 Se llevó a cabo una serie de pruebas en una máquina de periódico que tenía una capacidad de aproximadamente 800 toneladas/24 horas. La composición de la pulpa usada para el papel fue 50/50 TMP/DIP ( termo ecánico/destintado) . La corrida de prueba duró 24 horas, durante este tiempo el cambio en valores de resistencia se monitoreó para diferentes cantidades de aditivo. El aditivo usado se manufacturó de modo que al almidón que había sido degradado oxidativamente a un nivel de viscosidad de aproximadamente 200 mPas (5 % , 60° C, Brookfield) se cationizó con cloruro de 2 , 3-epoxipropil-tri etilamonio, usando este compuesto químico cationizante en una cantidad de 15 % de la cantidad de almidón. El contenido de nitrógeno del almidón fue de 1.0 % (carga 0.72 mEkv/g) . Los resultados se dan en la siguiente Tabla 1.

De los resultados puede verse que es posible afectar las propiedades de resistencia, las cuales a su vez afectan las propiedades de emisión de polvo del papel por medio del producto de acuerdo a la invención .

Ejemplo 3 Se llevó a cabo una corrida de prueba que duró 2 semanas en una máquina de periódico que tenía una capacidad de 400 toneladas/24 horas. Para la materia prima del papel, se usó madera desfibrada por presión blanqueada con peróxido. A la pulpa se agregó almidón de pulpa convencional, en una cantidad de 10-13 kg/tonelada para la corrida de prueba completa. La corrida de prueba incluyó un periodo de 12 días (días de prueba 3-14), durante este tiempo se agregó un aditivo de acuerdo a la invención a la pulpa antes de la formación de la hoja, en una cantidad de 2.5 kg/tonelada además del almidón de pulpa convencional, el aditivo se trató de una manera similar al aditivo del Ejemplo 1. Del papel se corrieron series de impresión cada una de 4,000 hojas de una muestra de papel tomada cada dia en una impresora de prueba, de las series de impresión se midió la cantidad de polvo. Los resultados de las pruebas se presentan como u diagrama de barras en la Figura 2 anexada. Los resultados muestran una clara disminución en la cantidad de polvo, sin considerar el hecho de que un apresto interno convencional estaba presente en la manufactura del papel, lo cual por su parte debe participar para reducir la emisión de polvo.

Ejemplo 4 Se llevó a cabo una corrida de prueba en una máquina de periódico corriendo papel para periódico (30-40 g/m2) la base de fibra del cual era madera desfibrada por presión, pulpa termomecánica, pulpa química y pulpa destintada. La máquina se operó en un intervalo de pH ácido. Se usó un sistema de retención de micropartículas de bentonita/PAM como el sistema de retención. Un aditivo de acuerdo al Ejemplo 1 se alimentó en 1.0 kg/tonelada al recipiente de mezclado en el lado de la succión de la bomba. Se monitoreó el comportamiento del papel acabado en línea, con un dispositivo de medición del polvo (MB Linting Dusting Tester) . Los resultados se dan en la Figura 3 anexada. Puede verse que la emisión de polvo disminuyó en 50-60 % (punto de prueba 7-12) comparado con un papel correspondiente sin el aditivo de acuerdo a la invención (punto de prueba 1-6) . También pudieron verse diferencias en la operación de la máquina de papel comparado a manufacturar un papel correspondiente sin el aditivo de acuerdo a la invención. I. a. el drenado del agua mejoró, lo cual se manifestó como una reducción en el vapor requerido para en la sección de secado. También un efecto ventajoso con respecto a la retención pudo verse, lo cual resultó en una disminución de aproximadamente 50 % en el auxiliar de retención (PAM, poliacrilamida) .

Claims (10)

1. RE IVINDICACIONES . 1. Aditivo para fabricación de papel que va a ser agregado a la pulpa de fibra antes de la formación de la hoja, el aditivo se hace a partir de almidón, del cual su peso molecular ha sido disminuido a un nivel de viscosidad de 10-500 mPas (5 %, 60° C, Brookfield), y cationizado usando un compuesto de nitrógeno cuaternario, caracterizado porque la cationización se lleva a cabo a un nivel de carga de 0.36-1.46 mEq/g.
2. 2. El aditivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cationización se lleva a cabo a un nivel de carga de 0.72-1.10 mEq/g (1.1-1.54 N) .
3. 3. El aditivo de conformidad con la reivindicación 1 o la 2, caracterizado porque el peso molecular del almidón ha sido disminuido a un nivel de viscosidad de 100-200 mPas (5 %, 60° C, Brookfield) .
4. 4. El aditivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 3, caracterizado porque el almidón cationizado es soluto .
5. 5. El aditivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 4, caracterizado porque la cationización se lleva a cabo como una cationización en solución, de modo que el contenido de materia seca de la mezcla de reacción es mayor del 50 % .
6. 6. El aditivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 5, caracterizado porque la disminución del peso del almidón se lleva a cabo por oxidación, preferiblemente por oxidación con peróxido.
7. 7. Método para disminuir la emisión de polvo del papel agregando a la pulpa de fibra alimentada a la formación de la hoja un compuesto que reduce la tendencia de emisión de polvo del papel, caracterizado porque como el compuesto que reduce la tendencia de emisión de polvo, se agrega un aditivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 6 a la pulpa de fibra.
8. 8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el aditivo se agrega en una cantidad de 1.0-3.0 kg/tonelada.
9. 9. El método de conformidad con la reivindicación 7 o la 8, caracterizado porque se agrega almidón convencional de almacén a la pulpa de fibra .
10. 10. Uso del aditivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 6 en la manufactura de papel, para disminuir la tendencia a emitir polvo del papel. X El objeto de la presente invención es uri a luiw para prepara: papel por medio del cual la tendencia a empolva e-? i pape., ruecic ser reducida. El agente esta basado en almidón, _ taii iic me acular dei cual ha s do reducido, y ei cual ha sido cat i 7 J ra . para carga. menos del 1.5 mEkv/g con un compuesto de nit-róy^no usterrdfio. 7-ugrega el agente a la pulpa de íibia dpara preparar: papel antes de a 1ormación de la red.