ES2201725T3 - Un procedimiento para la fabricacion de papel. - Google Patents
Un procedimiento para la fabricacion de papel.Info
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Abstract
Un procedimiento para la producción de papel a partir de una suspensión que contiene fibras celulósicas y cargas opcionales, que comprende adicionar a la suspensión un coadyuvante de drenaje y retención que comprende un 5 polímero orgánico catiónico, conformar y eliminar agua de la suspensión en una tela metálica, caracterizado porque el polímero orgánico catiónico tiene un grupo aromático y por que la suspensión de la que se elimina el agua en la tela metálica tiene una conductividad de al menos 2, 0 mS/cm.
Description
Un procedimiento para la fabricación de
papel.
Este invento se refiere a la fabricación de
papel, y más específicamente a un procedimiento para la producción
de papel en el que se adiciona un polímero orgánico catiónico que
tiene un grupo aromático a la pasta para la fabricación de papel.
El procedimiento proporciona drenaje y retención mejorados.
En la técnica de fabricación de papel, se
alimenta una suspensión acuosa que contiene fibras celulósicas, y
cargas y aditivos opcionales, denominada pasta papelera, en una
caja de cabeza que propulsa la pasta papelera hacia una tela
metálica de conformación. El agua se drena de la pasta papelera a
través de la tela metálica de conformación de manera que se forma
una banda húmeda de papel sobre la tela metálica, y a continuación
se elimina el agua y se seca la banda en la sección de secado de la
máquina de papel. El agua que se obtiene eliminando agua de la pasta
papelera, denominada agua blanca, que contiene normalmente
partículas finas, por ejemplo fibras finas, cargas y aditivos, se
recircula normalmente en el procedimiento de fabricación de papel.
Los coadyuvantes para el drenaje y retención se introducen
convencionalmente en la pasta papelera para facilitar el drenaje y
aumentar la adsorción de las partículas finas en las fibras
celulósicas de forma que sean retenidas con las fibras sobre la
tela metálica. Se usan ampliamente como coadyuvantes de drenaje y
retención polímeros orgánicos catiónicos como el almidón catiónico y
los polímeros basados en acrilamida catiónicos. Estos polímeros
pueden usarse solos, pero se usan más frecuentemente en combinación
con otros polímeros y/o con materiales aniónicos microparticulados
tales como, por ejemplo, partículas inorgánicas aniónicas como
sílice coloidal, sílice coloidal modificada con aluminio y
bentonita.
Los documentos de patente de E.E.U.U. n^{os}
4.980.025; 5.368.833; 5.603.805; 5.607.552; y 5.858.174; así como
la solicitud de patente internacional WO 97/18351 describen el uso
de polímeros basados en acrilamida catiónicos y anfóteros y
partículas inorgánicas aniónicas como aditivos para la pasta
papelera en la fabricación de papel. Estos aditivos están entre los
coadyuvantes más eficaces de drenaje y retención en uso
actualmente. Se describen sistemas similares en la solicitud de
patente europea nº 805.234.
Se ha observado, sin embargo, que el
comportamiento de los coadyuvantes de drenaje y retención que
comprenden polímeros orgánicos catiónicos se deterioran cuando se
usan en pastas papeleras con elevados niveles de sal, es decir,
elevada conductividad, y sustancias disueltas y coloidales. Se
requieren normalmente mayores dosis de polímero catiónico en tales
pastas papeleras, pero normalmente el efecto de drenaje y retención
obtenido no es enteramente satisfactorio todavía. Estos problemas
son notables en las fábricas de papel en las que el se recircula
agua blanca de forma extensiva con la introducción sólo de
cantidades pequeñas de agua de nueva aportación en el procedimiento,
por tanto aumentando aún más la acumulación de sales y materiales
coloidales en el agua blanca y la pasta papelera de la que se ha de
eliminar el agua.
De acuerdo con el presente invento, se ha
encontrado que se puede obtener drenaje y retención mejorados en las
pastas papeleras que contienen elevados niveles de sal (elevada
conductividad) y materiales coloidales y/o en los procedimientos de
fabricación de papel con un elevado grado de recirculación de agua
blanca cuando se usa un coadyuvante de drenaje y retención que
comprende un polímero orgánico catiónico que tiene un grupo
aromático. Más específicamente, el presente invento se refiere a un
procedimiento para la producción de papel a partir de una
suspensión que contiene fibras celulósicas y cargas opcionales, que
comprende adicionar a la suspensión un coadyuvante de drenaje y
retención que comprende un polímero orgánico catiónico, formar y
eliminar agua de la suspensión en una tela metálica, estando
caracterizado el procedimiento porque el polímero orgánico catiónico
tiene un grupo aromático y la suspensión de la que se elimina el
agua en la tela metálica tiene una conductividad de al menos 2,0
mS/cm. El presente invento también se refiere a un procedimiento
como el que se describe en la cláusula precaracterizante anterior,
estando además el procedimiento caracterizado porque comprende
formar y eliminar agua de la suspensión en una tela metálica para
obtener una banda húmeda que contiene fibras celulósicas, o papel y
agua blanca, recircular el agua blanca y opcionalmente introducir
agua de nueva aportación para formar una suspensión que contiene
fibras celulósicas y cargas opcionales, a la que se ha de eliminar
el agua para formar papel, en la que el polímero orgánico catiónico
tiene un grupo aromático, y la cantidad de agua de nueva aportación
introducida es menor de 30 toneladas por tonelada de papel seco
producido. El invento, por tanto, se refiere a un procedimiento como
se define adicionalmente en las reivindicaciones.
El presente invento da como resultado un drenaje
y/o una retención mejorados cuando se usan pastas papeleras que
tienen elevados contenidos de sal, y por ello que tienen elevados
niveles de conductividad y materiales coloidales. El presente
invento también da como resultado un drenaje y/o retención
mejorados cuando se aplica a los procedimientos de fabricación de
papel con recirculación de agua blanca extensiva y suministro de
agua de nueva aportación limitado y/o procedimientos que usan agua
de nueva aportación que tiene elevados contenidos en sal, en
particular sales de cationes di- y multivalentes como el calcio. De
esta manera, el presente invento hace posible aumentar la velocidad
de la máquina de papel y usar dosis más bajas de aditivos para
proporcionar un efecto análogo de drenaje y/o retención,
conduciendo por tanto a un procedimiento de fabricación de papel
mejorado y beneficios económicos.
El polímero orgánico catiónico que contiene un
grupo aromático de acuerdo con este invento, también denominado
aquí "polímero principal", es capaz de funcionar como un
coadyuvante (agente) de drenaje y retención. El término
"coadyuvante de drenaje y retención", como aquí se usa, se
refiere a uno o más componentes (coadyuvantes, agentes o aditivos),
los cuales, cuando se adicionan a una pasta papelera, proporcionan
mejores drenaje y/o retención que los que se obtienen cuando no se
adiciona dicho componente o componentes. De acuerdo a esto, el
polímero principal proporciona drenaje y/o retención mejorados,
bien cuando se usa solo o cuando se usa junto con uno o más
aditivos adicionales de pasta papelera. El polímero principal puede
ser lineal, ramificado o reticulado, por ejemplo, en forma de un
material microparticulado. El polímero principal preferiblemente es
soluble en agua o dispersable en agua. El grupo aromático del
polímero principal puede estar presente en la cadena principal o,
preferiblemente, puede ser un grupo colgante unido o que se
extiende desde la cadena principal del polímero o estar presente en
un grupo colgante que está unido o que se extiende desde la cadena
principal del polímero. Los grupos aromáticos (arilo) adecuados
incluyen los que comprenden un grupo fenilo, opcionalmente
sustituido, un grupo fenileno, opcionalmente sustituido y un grupo
naftilo, opcionalmente sustituido, por ejemplo grupos que tienen la
fórmula general -C_{6}H_{5}, -C_{6}H_{4}-,
\hbox{-C _{6} H _{3} -,} y -C_{6}H_{2}-, por
ejemplo, en forma de fenileno (-C_{6}H_{4}), xilileno
(-CH_{2}-C_{6}H_{4}-CH_{2}-),
fenilo (-C_{6}H_{5}), bencilo
(-CH_{2}-C_{6}H_{5}), fenetilo
(-CH_{2}CH_{2}-C_{6}H_{5}) y fenilo
sustituido (por ejemplo -C_{6}H_{4}-Y,
-C_{6}H_{3}Y_{2} y -C_{6}H_{2}Y_{3}), en el que pueden
seleccionarse uno o más sustituyentes (Y) unidos al anillo fenilo a
partir de hidroxilo, haluros, por ejemplo cloruro, nitro, y grupos
hidrocarbonados que tienen de 1 a 4 átomos de carbono.
El polímero principal puede seleccionarse de
homopolímeros y copolímeros preparados a partir de uno o más
monómeros que comprenden al menos un monómero que tiene un grupo
aromático, un monómero etilénicamente insaturado de manera
adecuada, y el polímero principal es adecuadamente un polímero de
adición de vinilo. El término "polímero de adición de vinilo",
como aquí se usa, se refiere a un polímero preparado mediante la
polimerización por adición de uno o más monómeros de vinilo o
monómeros etilénicamente insaturados que incluyen, por ejemplo,
monómeros basados en acrilamida y basados en acrilato. Los
polímeros principales adecuados incluyen polímeros de adición de
vinilo catiónicos obtenidos mediante la polimerización de un
monómero catiónico o una mezcla de monómeros que contiene un
monómero catiónico representado mediante la fórmula general
(I):
(I)O=
\uelm{C}{\uelm{\para}{\hskip-0.8cmCH _{2} =C---R _{1} }}---A_{1}---B_{1}---\melm{\delm{\para}{R _{3} }}{N ^{+} }{\uelm{\para}{R _{2} }}---Q
\hskip0.5cmX^{-}
en la que R_{1} es H o CH_{3}; R_{2} y
R_{3} son cada uno o, preferiblemente, un grupo alquilo que tiene
de 1 a 3 átomos de carbono, normalmente de 1 a 2 átomos de carbono;
A_{1} es O o NH; B_{1} es un grupo alquileno que tiene de 2 a 8
átomos de carbono, adecuadamente de 2 a 4 átomos de carbono, o un
grupo hidroxipropileno; Q es un sustituyente que contiene un grupo
aromático, adecuadamente un grupo fenilo o un grupo fenilo
sustituido, que puede estar unido al nitrógeno a través de un grupo
alquileno que normalmente tiene de 1 a 3 átomos de carbono,
adecuadamente de 1 a 2 átomos de carbono, y preferiblemente Q es un
grupo bencilo (-CH_{2}-C_{6}H_{5}); y X- es
un contraión aniónico, normalmente un haluro como cloruro. Ejemplos
de monómeros adecuados representados mediante la fórmula general
(I) incluyen monómeros cuaternarios obtenidos tratando
(met)acrilatos de dialquilaminoalquilo, por ejemplo,
(met)acrilato de dimetilaminoetilo, (met)acrilato de
dietilaminoetilo y (met)acrilato de
dimetilaminohidroxipropilo, y (met)acrilamidas de
dialquilaminoalquilo, por ejemplo (met)acrilamida de
dimetilaminoetilo, (met)acrilamida de dietilaminoetilo,
(met)acrilamida de dimetilaminopropilo y
(met)acrilamida de dietilaminopropilo, con cloruro de
bencilo. Los monómeros catiónicos preferidos de fórmula general (I)
incluyen sal cuaternaria de cloruro de bencilo y acrilato de
dimetilaminoetilo y sal cuaternaria de cloruro de bencilo y
metacrilato de
dimetilaminoetilo.
El polímero principal puede ser un homopolímero
preparado a partir de un monómero catiónico que tiene un grupo
aromático o un copolímero preparado a partir de una mezcla de
monómeros que comprende un monómero catiónico que tiene un grupo
aromático y uno o más monómeros copolimerizables. Los monómeros no
iónicos copolimerizables adecuados incluyen monómeros representados
mediante la fórmula general (II):
(II)O=
\uelm{C}{\uelm{\para}{\hskip-0.8cmCH _{2} =C---R _{4} }}---A_{2}---B_{2}---\melm{\delm{\para}{R _{6} }}{N}{\uelm{\para}{R _{5} }}
en la que R_{4} es H o CH_{3}; R_{5} y
R_{6} son cada uno H o un grupo hidrocarbonado, adecuadamente
alquilo, que tiene de 1 a 6, adecuadamente de 1 a 4 y normalmente
de 1 a 2 átomos de carbono; A_{2} es O o NH; B_{2} es un grupo
alquileno de 2 a 8 átomos de carbono, adecuadamente de 2 a 4 átomos
de carbono, o un grupo hidroxipropileno o, alternativamente, A y B
son ambos nada, en donde hay un enlace sencillo entre C y N
(O=C-NR_{5}R_{6}). Ejemplos de monómeros
copolimerizables adecuados de este tipo incluyen
(met)acrilamida, monómeros basados en acrilamida como
(met)acrilamidas de N-alquilo y
(met)acrilamidas de N,N-dialquilo, por
ejemplo, N,n-propilacrilamida,
(met)acrilamida de N-isopropilo,
(met)acrilamida de N,n-butilo,
(met)acrilamida de N-isobutilo y
(met)acrilamida de N,t-butilo; y
(met)acrilamidas de dialquilaminoalquilo, por ejemplo
(met)acrilamida de dimetilaminoetilo, (met)acrilamida
de dietilaminoetilo, (met)acrilamida de dimetilaminopropilo y
(met)acrilamida de dietilaminopropilo; monómeros basados en
acrilato como (met)acrilatos de dialquilaminoalquilo, por
ejemplo, (met)acrilato de dimetilaminoetilo,
(met)acrilato de dietilaminoetilo, (met)acrilato de
t-butilaminoetilo y acrilato de
dimetilaminohidroxipropilo; y vinilamidas, por ejemplo,
N-vinilformamida y N-vinilacetamida.
Los monómeros copolimerizables no iónicos preferidos incluyen
acrilamida y metacrilamida, es decir, (met)acrilamida, y el
polímero principal es preferiblemente un polímero basado en
acrilamida.
Los monómeros catiónicos copolimerizables
adecuados incluyen los monómeros representados mediante la fórmula
general (III):
(III)O=
\uelm{C}{\uelm{\para}{\hskip-0.8cmCH _{2} =C---R _{7} }}---A_{3}---B_{3}---\melm{\delm{\para}{R _{9} }}{N ^{+} }{\uelm{\para}{R _{8} }}---R_{10}
\hskip0.5cmX^{-}
en la que R_{7} es H o CH_{3}; R_{8},
R_{9} y R_{10} son cada uno H o, preferiblemente, un grupo
hidrocarbonado, adecuadamente alquilo, que tiene de 1 a 3 átomos de
carbono, adecuadamente de 1 a 2 átomos de carbono; A_{3} es O o
NH; B_{3} es un grupo alquileno de 2 a 4 átomos de carbono,
adecuadamente de 2 a 4 átomos de carbono, o un grupo
hidroxipropileno, y X^{-} es un contraión aniónico, normalmente
metilsulfato o un haluro como cloruro. Ejemplos de monómeros
catiónicos copolimerizables adecuados incluyen sales de adición de
ácidos y sales de amonio cuaternario de los (met)acrilatos de
dialquilaminoalquilo y (met)acrilamidas de
dialquilaminoalquilo mencionadas anteriormente, normalmente
preparadas usando ácidos como HCl, H_{2}SO_{4}, etc., o agentes
cuaternizantes como cloruro de metilo, dimetilsulfato, etc.; y
cloruro de dialildimetilamonio. Los monómeros catiónicos
copolimerizables preferidos incluyen sal cuaternaria de cloruro de
metilo y (met)acrilato de dimetilaminoetilo y cloruro de
dialildimetilamonio. También pueden emplearse los monómeros
aniónicos copolimerizables como ácido acrílico, ácido metacrílico,
diversos monómeros de adición sulfonados de vinilo, etc. y,
preferiblemente, en menores
cantidades.
De acuerdo a este invento el polímero principal
puede prepararse a partir de una mezcla de monómeros que comprende
generalmente de 1 a 99% en moles, adecuadamente de 2 a 50% en
moles, y preferiblemente de 5 a 20% en moles de monómero catiónico
que tiene un grupo aromático, preferiblemente representado mediante
la fórmula general (I), y de 99 a 1% en moles, adecuadamente de 98
a 50% en moles, y preferiblemente de 95 a 80% en moles de otros
monómeros copolimerizables que comprenden preferiblemente acrilamida
o metacrilamida ((met)acrilamida), comprendiendo la mezcla de
monómeros adecuadamente de 98 a 50% en moles y preferiblemente de
95 a 80% en moles de (met)acrilamida, siendo la suma de
porcentajes igual a 100.
El polímero principal puede seleccionarse también
a partir de polímeros preparados mediante una reacción de
condensación de uno o más monómeros que contienen un grupo
aromático. Ejemplos de tales monómeros incluyen diisocianatos de
tolueno, bisfenol A, ácido ftálico, anhídrido ftálico, etc., que
pueden usarse en la preparación de poliuretanos catiónicos,
poliamidaaminas catiónicas, etc.
Alternativamente o adicionalmente, el polímero
principal puede ser un polímero sometido a modificación aromática
usando un agente que contiene un grupo aromático. Los agentes
modificadores adecuados de este tipo incluyen cloruro de bencilo,
bromuro de bencilo, cloruro de
N-(3-cloro-2-hidroxipropil)-N-bencil-N,
N-dimetilamonio, y cloruro de
N-(3-cloro-2-hidroxipropil)
piridinio. Los polímeros adecuados para tal modificación aromática
incluyen polímeros de adición de vinilo. Si el polímero contiene un
nitrógeno terciario que puede hacerse cuaternario mediante el agente
de modificación, el uso de tales agentes normalmente da como
resultado que en que el polímero se hace catiónico.
Alternativamente, el polímero que ha de someterse a la modificación
aromática puede ser catiónico, por ejemplo, un polímero de adición
de vinilo catiónico.
La densidad de carga del polímero principal está
normalmente dentro el Intervalo de 0,1 a 6,0 meqv/g de polímero
seco, adecuadamente de 0,2 a 4,0 y preferiblemente de 0,5 a
3,0.
El peso molecular medio ponderal de los polímeros
sintéticos principales sintéticos generalmente es al menos de
aproximadamente 500.000, adecuadamente mayor que aproximadamente
1.000.000, y preferiblemente mayor que aproximadamente 2.000.000.
El límite superior no es crítico; puede ser de aproximadamente
50.000.000, normalmente de 30.000.000 y adecuadamente de
25.000.000.
El polímero principal de este invento puede estar
en cualquier estado de agregación tal como, por ejemplo, en forma
sólida, por ejemplo polvos, en forma líquida, por ejemplo
disoluciones, emulsiones, dispersiones, incluyendo dispersiones de
sales, etc. Ejemplos de polímeros principales adecuados para el uso
en este invento incluyen los descritos en los documentos de patente
de E.E.U.U. n^{os} 5.169.540; 5.708.071; y las solicitudes de
patente europea 183.466, 525.751 y 805.234. Cuando se adiciona a la
pasta papelera, el polímero principal está adecuadamente en forma
líquida, por ejemplo en forma de disolución o dispersión
acuosas.
\newpage
El polímero principal puede adicionarse a la
pasta papelera de la que se ha de eliminar el agua en cantidades
que pueden variar dentro de amplios límites dependiendo de, entre
otros, tipo de pasta papelera, contenido de sal, tipo de sales,
contenido de cargas, tipo de carga, punto de adición, etc. El
polímero principal generalmente se adiciona en una cantidad tal que
proporciona mejor retención que la que se obtiene cuando no se
adiciona. El polímero principal normalmente se adiciona en una
cantidad de al menos 0,001%, a menudo de al menos 0,005% en eso,
basado en sustancia seca de pasta papelera, mientras que el límite
superior es normalmente del 3% y adecuadamente del 1,5% en
peso.
En una realización preferida de este invento, el
polímero principal se usa junto con un aditivo adicional de pasta
papelera, formando así un coadyuvante de drenaje y retención que
comprende dos o más componentes, normalmente denominadas
coadyuvantes de drenaje y retención. El término "coadyuvantes de
drenaje y retención", como se usa en este documento, se refiere
a dos o más componentes (coadyuvantes, agentes o aditivos), los
cuales, cuando se adicionan a la pasta papelera, proporcionan mejor
drenaje y/o retención que la que se obtiene cuando no se adicionan
los componentes. Ejemplos de aditivos adecuados para pasta papelera
de este tipo incluyen materiales aniónicos microparticulados, por
ejemplo partículas orgánicas aniónicas y partículas inorgánicas
aniónicas, polímeros de adición de vinilo aniónicos solubles en
agua, polímeros orgánicos catiónicos de bajo peso molecular,
compuestos de aluminio y sus combinaciones. En un aspecto preferido
de esta realización, el polímero principal se usa junto con un
material aniónico microparticulado, notablemente con partículas
inorgánicas aniónicas. En otro aspecto preferido de esta
realización, el polímero principal se usa junto con partículas
inorgánicas aniónicas y un polímero orgánico catiónico de bajo peso
molecular. En todavía otro aspecto preferido de esta realización,
el polímero principal se usa junto con partículas inorgánicas
aniónicas y un compuesto de aluminio.
Las partículas inorgánicas aniónicas que pueden
usarse de acuerdo con el invento incluyen partículas aniónicas
basadas en sílice y arcillas del tipo esmectita. Se prefiere que
las partículas inorgánicas aniónicas estén en el intervalo de tamaño
de partículas coloidal. Se usan preferiblemente partículas
aniónicas basadas en sílice, es decir, partículas basadas en
SiO_{2} o ácido silícico, y tales partículas se suministran
generalmente en forma de dispersiones acuosas coloidales, llamadas
soles. Ejemplos de partículas basadas en sílice adecuadas incluyen
sílice coloidal y diferentes tipos de ácido polisilícico. Los soles
basados en sílice también pueden modificarse y contener otros
elementos, por ejemplo aluminio y/o boro, que pueden estar presentes
en la fase acuosa y/o en las partículas basadas en sílice. Las
partículas basadas en sílice adecuadas de este tipo incluyen sílice
coloidal modificada con aluminio y silicatos de aluminio. Se pueden
usar también mezclas de tales partículas adecuadas basadas en
sílice. Los coadyuvantes de drenaje y retención que comprenden
partículas aniónicas adecuadas basadas en sílice se describen en
los documentos de patente de E.E.U.U. n^{os} 4.388.150, 4.927.498,
4.954.220, 4.961.825, 4.980.025, 5.127.994, 5.176.891, 5.368.833,
5.447.604, 5.470.435, 5.543.014, 5.571.494, 5.573.674, 5.584.966,
5.603.805, 5.688.482 y 5.707.493.
Las partículas aniónicas basadas en sílice tienen
adecuadamente un tamaño medio de partículas menor que
aproximadamente 50 nm, preferiblemente menor que aproximadamente 20
nm y más preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 1 a
aproximadamente 10 nm. Como es convencional en la química de la
sílice, el tamaño de partículas se refiere al tamaño medio de las
partículas primarias, que pueden estar agregadas o no agregadas. La
superficie específica de las partículas basadas en sílice
adecuadamente es mayor que 50 m^{2}/g y preferiblemente mayor que
100 m^{2}/g. Generalmente, la superficie específica puede ser de
hasta aproximadamente 1700 m^{2}/g y preferiblemente de hasta
1000 m^{2}/g. La superficie específica se puede medir mediante la
valoración con NaOH de manera conocida, por ejemplo como se describe
por Sears en Analytical Chemistry 28(1956):12,
1981-1983 y en el documento de patente de E.E.U.U.
nº 5.176.891. El área proporcionada así representa la superficie
específica media de las partículas.
En una realización preferida del invento, las
partículas inorgánicas aniónicas son partículas basadas en sílice
que tienen una superficie específica dentro del intervalo de 50 a
1000 m^{2}/g, preferiblemente de 100 a 950 m^{2}/g. Los soles
de las partículas basadas en sílice de estos tipos también abarcan
soles modificados como soles basados en sílice que contienen
aluminio y soles basados en sílice que contienen boro. Las
partículas basadas en sílice están presentes preferiblemente en un
sol que tiene un valor S en el intervalo de 8 a 45%,
preferiblemente de 10 a 30%, que contiene partículas basadas en
sílice con una superficie específica en el intervalo de 300 a 1000
m^{2}/g, adecuadamente de 500 a 950 m^{2}/g, y preferiblemente
de 750 a 950 m^{2}/g, cuyos soles pueden modificarse con aluminio
y/o boro, como se menciona anteriormente. Por ejemplo, las
partículas pueden modificarse superficialmente con aluminio hasta
un grado de sustitución de átomos de silicio del 2 al 25%. El valor
S puede medirse y calcularse tal y como se describe por Iler &
Dalton en J. Phys. Chem. 60(1956), 955-957.
El valor S indica el grado de agregación o formación de microgel, y
un valor S más bajo indica un mayor grado de agregación.
Todavía en otra realización preferida del
invento, las partículas basadas en sílice se seleccionan a partir
de ácido polisilícico y ácido polisilícico modificado que tiene una
superficie específica elevada, adecuadamente mayor que
aproximadamente 1000 m^{2}/g. La superficie específica puede
estar dentro del intervalo de 1000 a 1700 m^{2}/g y
preferiblemente de 1050 a 1600 m^{2}/g. Los soles de ácido
polisilícico modificado pueden contener otros elementos, por
ejemplo aluminio y/o boro, que puede estar presente en la fase
acuosa y/o en las partículas basadas en sílice. En la técnica, el
ácido polisilícico también se denomina ácido silícico polimérico,
microgel de ácido polisilícico, polisilicato y microgel de
polisilicato, todos los cuales se abarcan con el término ácido
polisilícico usado en esta memoria. Los compuestos que contienen
aluminio de este tipo se denominan habitualmente también
polialuminosilicato y microgel de polialuminosilicato, los cuales
se abarcan con los términos sílice coloidal modificada con aluminio
y silicato de aluminio usados en esta memoria.
Se conocen en la técnica arcillas del tipo
esmectita que pueden usarse en el procedimiento del invento e
incluyen formas naturales, materiales sintéticos y tratados
químicamente. Ejemplos de arcillas de esmectita adecuadas incluyen
montmorillonita/bentonita, hectorita, beidelita, nontronita y
saponita, preferiblemente bentonita, y especialmente la bentonita
que después de hincharse preferiblemente tiene una superficie
específica de 400 a 800 m^{2}/g. Las arcillas adecuadas se
describen en los documentos de patente de E.E.U.U. n^{os}
4.753.710, 5.071.512 y 5.607.552.
Las partículas orgánicas aniónicas que pueden
usarse de acuerdo con el invento incluyen polímeros de adición de
vinilo aniónicos altamente reticulados, copolímeros adecuados que
comprenden un monómero aniónico como el ácido acrílico, ácido
metacrílico y monómeros de adición de vinilo sulfonados o
fosfonados, habitualmente copolimerizados con monómeros no iónicos
como (met)acrilamida, (met)acrilatos de alquilo, etc.
Las partículas orgánicas aniónicas útiles incluyen también
polímeros de condensación aniónicos, por ejemplo soles de ácido
melaminosulfónico. Los polímeros de adición de vinilo aniónicos
solubles en agua que pueden usarse de acuerdo con el invento
incluyen copolímeros que comprenden un monómero aniónico como el
ácido acrílico, ácido metacrílico y monómeros de adición de vinilo
sulfonados, habitualmente copolimerizados con monómeros no iónicos
como acrilamida, acrilatos de alquilo, etc., por ejemplo los
descritos en los documentos de patente de E.E.U.U. n^{os}
5.098.520 y 5.185.062.
Los polímeros orgánicos catiónicos de bajo peso
molecular (de ahora en adelante LMW) que pueden usarse de acuerdo
con el invento incluyen los que comúnmente se denominan y se usan
como captadores de residuos aniónicos (ATC). Los ATC se conocen en
la técnica como agentes neutralizantes y/o de fijación para las
sustancias aniónicas perjudiciales presentes en la pasta papelera y
su uso en combinación con los coadyuvantes de drenaje y/o retención
proporciona a menudo una mejora adicional al drenaje y/o retención.
El polímero orgánico catiónico LMW puede derivarse de fuentes
naturales o sintéticas, y preferiblemente es un polímero sintético
LMW. Los polímeros orgánicos adecuados de este tipo incluyen
polímeros orgánicos LMW catiónicos altamente cargados tales como
poliaminas, poliamidoaminas, polietileneiminas, homo- y copolímeros
basados en cloruro de dialildimetilamonio, (met)acrilamidas y
(met)acrilatos. En relación con el peso molecular del
polímero principal, el peso molecular del polímero orgánico
catiónico LMW es preferiblemente más bajo, es adecuadamente de al
menos 2.000 y preferiblemente de al menos 10.000. El límite
superior de peso molecular es normalmente de aproximadamente
700.000, adecuadamente de aproximadamente 500.000 y habitualmente
de aproximadamente 200.000.
Los compuestos de aluminio que pueden usarse de
acuerdo con el invento incluyen alumbre, aluminatos, cloruro de
aluminio, nitrato de aluminio y compuestos de polialuminio, tales
como poli(cloruros de aluminio), poli(sulfatos de
aluminio), compuestos de polialuminio que contienen tanto iones
cloruro como sulfato, poli(silicatosulfatos de aluminio) y
sus mezclas. Los compuestos de polialuminio también pueden contener
otros aniones aparte de los iones cloruro, por ejemplo aniones del
ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácidos orgánicos tales como el
ácido cítrico y el ácido oxálico.
Los componentes de coadyuvantes de drenaje y
retención de acuerdo con el invento pueden adicionarse a la pasta
papelera de manera convencional y en cualquier orden. Cuando se
usan coadyuvantes de drenaje y retención que comprenden un polímero
principal y un material microparticulado aniónico, partículas
inorgánicas notablemente aniónicas, se prefiere adicionar el
polímero principal a la pasta papelera antes de adicionar el
material microparticulado, incluso si se puede adicionar en el orden
contrario. Se prefiere además adicionar el polímero principal antes
de una etapa de cizalla, que puede seleccionarse entre bombeo,
mezcla, limpieza, etc., y adicionar las partículas aniónicas después
de esa etapa de cizalla. Cuando se usa un polímero orgánico
catiónico LMW o un compuesto de aluminio, tales componentes se
introducen preferiblemente en la pasta papelera antes de introducir
el polímero principal, usado opcionalmente junto con un material
microparticulado aniónico. Alternativamente, el polímero orgánico
catiónico LMW y el polímero principal se pueden introducir en la
pasta papelera simultáneamente esencialmente, bien separadamente o
mezclados, por ejemplo como se describe en el documento de patente
de E.E.U.U. nº 5.858.174. El polímero orgánico catiónico LMW y el
polímero principal se introducen preferiblemente en la pasta
papelera antes de introducir un material microparticulado
aniónico.
El(los) coadyuvante(s) de drenaje y
retención de acuerdo con el invento se pueden adicionar a la pasta
papelera de la que ha de eliminarse el agua en cantidades que
pueden variar dentro de límites amplios dependiendo de, entre otros,
el tipo y número de componentes, tipo de pasta papelera, contenido
de sal, tipo de sales, contenido de cargas, tipo de carga, punto
de adición, grado de recirculación de agua blanca, etc.
El(los) coadyuvante(s) se adicionan generalmente en
cantidades que proporcionan un drenaje y/o retención mejor que los
que se obtienen cuando no se adicionan los componentes. El polímero
principal se adiciona generalmente en una cantidad de al menos
0,001%, a menudo de al menos 0,005% en peso, basado en sustancia
seca de pasta papelera, y el límite superior es normalmente 3% y
adecuadamente 1,5% en peso. Cantidades similares son adecuadas para
los polímeros de adición de vinilo aniónicos solubles en agua, si
se usan. Cuando se usa un material microparticulado aniónico en el
procedimiento, la cantidad total adicionada es generalmente de al
menos de 0,001% en peso, a menudo de al menos 0,005% en peso,
basado en sustancia seca de pasta papelera, y el límite superior es
generalmente del 1,0% y adecuadamente del 0,6% en peso. Cuando se
usan partículas aniónicas basadas en sílice, la cantidad total
adicionada está adecuadamente en el intervalo de 0,005 a 0,5% en
peso, calculado como SiO_{2} y basado en sustancia seca de pasta
papelera, preferiblemente dentro del intervalo de 0,01 a 0,2% en
peso. Cuando se usa un polímero orgánico catiónico LMW en el
procedimiento, puede adicionarse en una cantidad de al menos 0,05%,
basado en sustancia seca de pasta papelera de la que se ha de
eliminar el agua. Adecuadamente, la cantidad está en el intervalo de
0,07 a 0,5%, preferiblemente en el intervalo de 0,1 a 0,35%. Cuando
se usa un compuesto de aluminio en el procedimiento, la cantidad
total introducida en la pasta papelera de la que se ha de eliminar
el agua depende del tipo de compuesto de aluminio usado y de otros
efectos deseados de él. Es bien conocido por ejemplo en la técnica
utilizar compuestos de aluminio como precipitadores para agentes de
conformado basados en colofonia. La cantidad total adicionada es
generalmente de al menos 0,05%, calculado como Al_{2}O_{3} y
basado en sustancia seca de pasta papelera. Adecuadamente la
cantidad está en el intervalo de 0,5 a 3,0%, preferiblemente en el
intervalo de 0,1 a 2,0%.
El procedimiento de este invento se usa
preferiblemente en la fabricación de papel a partir de una
suspensión que contiene fibras de celulosa y cargas opcionales, es
decir, una pasta papelera que tiene una conductividad elevada.
Normalmente, la conductividad de la pasta papelera de la que se
elimina el agua en la tela metálica es de al menos 2,0 mS/cm,
adecuadamente de al menos 3,5 mS/cm, preferiblemente de al menos
5,0 mS/cm y más preferiblemente de al menos 7,5 mS/cm. La
conductividad puede medirse mediante equipamiento estándar tal como,
por ejemplo, un instrumento WTW LF 539 suministrado por Christian
Berner. Los valores referidos anteriormente se determinan
adecuadamente midiendo de la conductividad de la suspensión
celulósica que se alimenta a o está presente en la caja de cabeza
de la máquina de papel o, alternativamente, midiendo la
conductividad del agua blanca obtenida eliminando el agua de la
suspensión. Niveles elevados de conductividad significan elevados
contenidos de sales (electrolitos), de las que diversas sales
pueden estar basadas en cationes mono-, di- y multivalentes como
metales alcalinos, por ejemplo Na^{+} y K^{+}, alcalinotérreos,
por ejemplo Ca^{2+} y Mg^{2+}, iones aluminio, por ejemplo
Al^{3+}, Al(OH)^{2+} e iones polialuminio, y
aniones mono-, di- y multivalentes como haluros, por ejemplo
Cl^{-}, sulfatos, por ejemplo SO_{4}^{2-} y HSO_{4}^{-},
carbonatos, por ejemplo CO_{3}^{2-} y HCO_{3}^{-},
silicatos y ácidos orgánicos inferiores. El invento es
particularmente útil en la fabricación de papel a partir de pastas
papeleras que tienen elevados contenidos de sales de cationes di- y
multivalentes, y generalmente el contenido de cationes di- y
multivalentes es de al menos 200 ppm, adecuadamente de al menos 300
ppm y preferiblemente de al menos 400 ppm. Las sales pueden
derivarse de la etapa de preparación de la pasta papelera, es
decir, a partir de materiales usados para formar la pasta papelera,
por ejemplo agua, fibras celulósicas y cargas, en particular en
fábricas de papel integradas en las que una suspensión de fibras
acuosa, concentrada a partir de la pulpa de la fábrica de papel se
mezcla normalmente con agua para formar una suspensión diluida
adecuada para la fabricación de papel en la fábrica de papel. La
sal también puede derivarse de diversos aditivos introducidos en la
pasta papelera, a partir del agua de nueva aportación suministrada
al procedimiento, etc. Además, el contenido de sales generalmente
es más elevado en los procedimientos en los que se recircula
exténsivamente el agua blanca, lo que puede conducir a una
acumulación considerable de sales en el agua que circula en el
procedimiento.
El presente invento abarca además los
procedimientos de fabricación de papel en los que el agua blanca
(reciclada) se recircula extensivamente es decir, con un elevado
grado de recirculación de agua blanca, por ejemplo en los que se
usan de 0 a 30 toneladas de agua de nueva aportación por tonelada
de papel seco producido, normalmente menos de 20, adecuadamente
menos de 15, preferiblemente menos de 10 y notablemente menos de 5
toneladas de agua de nueva aportación por tonelada de papel. La
recirculación del agua blanca obtenida en el procedimiento comprende
adecuadamente mezclar el agua blanca con fibras celulósicas y/o
cargas opcionales para formar una suspensión de la que se ha de
eliminar el agua; comprende preferiblemente mezclar el agua blanca
con una suspensión que contiene fibras celulósicas, y cargas
opcionales, antes de que la suspensión entre en la tela metálica de
conformación para eliminar el agua. El agua blanca puede mezclarse
con la suspensión antes, entre, simultáneamente o después de
introducir los componentes coadyuvantes de drenaje y retención, si
se usan; y antes, simultáneamente o después de introducir el
polímero principal. El agua de nueva aportación se puede introducir
en el procedimiento en cualquier etapa; por ejemplo, se puede
mezclar con fibras celulósicas para formar una suspensión, puede
mezclarse con una suspensión que contiene fibras celulósicas para
diluirse y así formar la suspensión de la que se va a eliminar el
agua, antes, simultáneamente o después de mezclar la pasta papelera
con el agua blanca y antes, entre, simultáneamente o después de
introducir los coadyuvantes de drenaje y retención, si se usan; y
antes, simultáneamente o después de introducir el polímero
principal.
Pueden usarse, por supuesto, aditivos adicionales
que son convencionales en la fabricación de papel en combinación
con el(los) aditivo(s) de acuerdo con el invento,
tales como, por ejemplo, agentes reforzantes secos, agentes
reforzantes húmedos, agentes ópticos que aportan brillo,
colorantes, agentes de encolado tales como agentes de encolado
basados en colofonia y agentes de encolado que reaccionan con
celulosa, por ejemplo dímeros de ceteno y anhídridos succínicos,
etc. La suspensión celulósica o pasta papelera puede contener
también cargas minerales de tipos convencionales tales como, por
ejemplo, caolín, dióxido de titanio, yeso, talco y carbonatos de
calcio naturales o sintéticos tales como yeso, mármoles en polvo y
carbonato de calcio precipitado.
El procedimiento de este invento se usa para la
producción de papel. El término "papel" como se usa en este
documento por supuesto incluye no sólo papel y la producción del
mismo sino también otras láminas que contienen fibra de celulosa o
productos tipo banda, tales como por ejemplo plancha y cartulina, y
su producción. El procedimiento puede usarse en la producción de
papel a partir de diferentes tipos de suspensiones que contienen
fibras de celulosa y las suspensiones deberían contener
adecuadamente al menos 25% en peso y preferiblemente al menos 50%
en peso de tales fibras, basado en sustancia seca. La suspensión
puede basarse en fibras a partir de pasta química, tal como pasta
al sulfato, al sulfito y a disolventes orgánicos, pasta mecánica
tal como pasta termomecánica, pasta químicotermomecánica, pasta de
refino y pasta de desfibrador, tanto de frondosas como de
coníferas, y pueden estar basadas también en fibras recicladas,
opcionalmente a partir de pastas destintadas, y mezclas de las
mismas.
El invento se ilustra adicionalmente en los
siguientes ejemplos, los cuales, sin embargo, no se pretende que
limiten el mismo. Las partes y el % se refieren a partes en peso y
% en peso, respectivamente, a menos que se establezca otra
cosa.
Ejemplo 1
(Comparación)
El comportamiento de drenaje se evaluó mediante
un Analizador Dinámico de Drenaje (DDA), disponible en Akribi,
Suecia, que mide el tiempo para drenar un volumen dado de pasta
papelera a través de una tela metálica cuando se retira un tapón y
se aplica vacío en el lado de la tela metálica contrario al lado en
que está presente la pasta papelera.
El suministro usado estaba basado en un 70% en
peso de pasta al sulfato blanqueado de abedul/pino (60/40) grado de
refino 200ºCSF y 30% en peso de mármoles en polvo. El volumen de
pasta papelera era de 800 ml, la consistencia de 0,3% y el pH de
aproximadamente 8.
Se ajustó la conductividad de la pasta papelera a
0,47 mS/cm mediante la adición de sulfato de sodio. La pasta
papelera se escurrió en un recipiente de flujo regulado a una
velocidad de 1500 rpm durante todo el ensayo y se condujeron las
adiciones químicas tal y como sigue: i) adicionar polímero
catiónico a la pasta papelera y después escurrir durante 30
segundos, ii) adicionar partículas inorgánicas aniónicas a la pasta
papelera y después escurrir durante 15 segundos iii) drenar la pasta
papelera y registrar a la vez de forma automática el tiempo de
drenaje.
Los polímeros usados en las series de ensayo eran
P1) un copolímero catiónico preparado mediante polimerización de
acrilamida (90% en moles) y cloruro de
acriloxietildimetilbencilamonio (10% en moles) y que tiene un peso
molecular medio de aproximadamente 6.000.000; y P2) un copolímero
catiónico preparado mediante polimerización de acrilamida (90% en
moles) y cloruro de acriloxietiltrimetilamonio (10% en moles), y
que tiene un peso molecular medio de aproximadamente 6.000.000. Los
polímeros P1 y P2 se disolvieron en agua y se usaron como
disoluciones acuosas al 0,1%.
Las partículas inorgánicas aniónicas usadas eran
partículas basadas en sílice del tipo descrito en el documento de
patente de E.E.U.U. nº 5.368.833. El sol tenía un valor S de
aproximadamente 25% y contenía partículas de sílice con una
superficie específica de aproximadamente 900 m{2}/g que se
modificaron superficialmente con aluminio hasta un grado del 5%.
Las partículas basadas en sílice se adicionaron en una cantidad de
1,0 kg/t, calculado como SiO_{2} y basado en sistema seco de pasta
papelera.
La tabla 1 muestra el tiempo de drenaje a
diversas dosis de P1 y P2, calculado como polímero seco en el
sistema seco de pasta papelera.
| Nº de ensayo | Dosis de polímero | Dosis de SiO_{2} | Conductividad | Tiempo de eliminación | |
| [kg/t] | [kg/t] | [mS/cm] | de agua [s] | ||
| P1 | P2 | ||||
| 1 | 0 | 0 | 0,47 | 18,4 | 18,4 |
| 2 | 1 | 1 | 0,47 | 12,5 | 10,6 |
| 3 | 1,5 | 1 | 0,47 | 6,9 | 5,6 |
| 4 | 2 | 1 | 0,47 | 4,9 | 4,3 |
Ejemplo 2
(Comparación)
Se evaluó el efecto de la eliminación de agua y
la retención mediante el DDA usado en el ejemplo 1 en combinación
con un nefelómetro. La primera retención de paso se evaluó midiendo
la turbidez del filtrado, el agua blanca, obtenida drenando la
pasta papelera.
El suministro usado estaba basado en 56% en peso
de pasta TMP/SGW (80/20) blanqueada con peróxido, 14% en peso de
pasta de sulfato blanqueada de abedul/pino (60/40) con grado de
refino 200ºCSF y 30% en peso de caolín. Se adicionó a la pasta
papelera 40 g/l de una fracción coloidal, agua de blanqueo de una
fábrica de papel SC, filtrada a través de un tamiz de 5\mum y
concentrada con un filtro UF, que permite el paso hasta 200.000. El
volumen de pasta papelera era de 800 ml, la consistencia de 0,14% y
el pH se ajustó a 4,0 usando ácido sulfúrico diluido. La
conductividad se ajustó mediante la adición de cloruro de calcio (60
ppm Ca^{2+}), sulfato de magnesio (18 ppm Mg^{2+}) y
bicarbonato de sodio (134 ppm HCO_{3}^{-}).
Los polímeros y las partículas inorgánicas
aniónicas de acuerdo con el ejemplo 1 se usaron de forma similar en
esta serie de ensayos. Se usaron dos dosis de polímeros, 1 kg/t y 2
kg/t, respectivamente, calculado como polímero seco en el sistema
seco de pasta papelera. La tabla 2 muestra el efecto de la
eliminación de agua y retención a diversas dosis de partículas
basadas en sílice, calculadas como SiO_{2} y basado en el sistema
seco de pasta papelera.
| N° de | Dosis de | Dosis de | Conductividad | Tiempo de eliminación | Turbidez | ||
| ensayo | polímero [kg/t] | SiO_{2} [kg/t] | [mS/cm] | de agua [s] | [NTU] | ||
| P1 | P2 | P1 | P2 | ||||
| 1 | 1 | 0 | 1,375 | 21,2 | 18,7 | 63 | 55 |
| 2 | 1 | 1 | 1,375 | 17,2 | 16,1 | 67 | 60 |
| 3 | 1 | 2 | 1,375 | 21,2 | 18,6 | 66 | 57 |
| 4 | 2 | 0 | 1,375 | 15,2 | 14,2 | 47 | 45 |
| 5 | 2 | 1 | 1,375 | 11 | 9,9 | 47 | 47 |
| 6 | 2 | 2 | 1,375 | 11,4 | 10,8 | 45 | 50 |
En esta serie de ensayos, se evaluó el efecto de
eliminación de agua y retención de acuerdo con el procedimiento
descrito en el ejemplo 2.
El suministro usado era el mismo que el usado en
el ejemplo 2. El volumen de pasta papelera era de 800 ml y el pH
aproximadamente 7. Se ajustó la conductividad mediante la adición
de cloruro de calcio, simulando de este modo un contenido de
electrolitos muy elevado y un grado elevado de recirculación de
agua blanca.
Los polímeros y partículas inorgánicas aniónicas
según el ejemplo 1 se usaron de forma similar en esta serie de
ensayos.
La tabla 3 muestra el efecto de eliminación de
agua y retención a diversas dosis de partículas basadas en sílice,
calculado como SiO_{2} y basado en el sistema seco de pasta
papelera.
| N° de | Dosis de | Dosis de | Conductividad | Tiempo de eliminación | Turbidez | ||
| ensayo | polímero [kg/t] | SiO_{2} [kg/t] | [mS/cm] | de agua [s] | [NTU] | ||
| P1 | P2 | P1 | P2 | ||||
| 990 ppm Ca^{2+} | |||||||
| 1 | 2 | 0 | 5,5 | 14,2 | 19,2 | 42 | 64 |
| 2 | 2 | 1 | 5,5 | 10,8 | 13,9 | 41 | 43 |
| 3 | 2 | 2 | 5,5 | 7,7 | 9,5 | 35 | 36 |
| 4 | 2 | 3 | 5,5 | 7,3 | 8,9 | 32 | 39 |
| 1300 ppm Ca^{2+} | |||||||
| 5 | 2 | 0 | 7,0 | 16,2 | 23,0 | 46 | 50 |
| 6 | 2 | 1 | 7,0 | 10,0 | 17,1 | 40 | 45 |
| 7 | 2 | 2 | 7,0 | 7,5 | 13,6 | 36 | 44 |
| 8 | 2 | 3 | 7,0 | 7,7 | 11,7 | 34 | 44 |
| 1930 ppm Ca^{2+} | |||||||
| 9 | 2 | 0 | 10,0 | 18,7 | 22,0 | 44 | 58 |
| 10 | 2 | 1 | 10,0 | 11,6 | 23,3 | 39 | 52 |
| 11 | 2 | 2 | 10,0 | 8,2 | 15,8 | 36 | 53 |
| 12 | 2 | 3 | 10,0 | 8,0 | 15,4 | 41 | 47 |
En estas serie de ensayo, se evaluó el efecto de
eliminación de agua con un "Canadian Standard Freeness
Tester", que es el método convencional para la caracterización
del drenaje de acuerdo con SCAN-C 21:65. Todas las
adiciones de productos químicos se hicieron en un "Britt Dynamic
Drainage Jar " con la salida bloqueada a una velocidad de
agitación de 1000 rpm durante 45 segundos de acuerdo con el
procedimiento del ejemplo 1 y el sistema de pasta papelera entonces
se transfirió al aparato Freeness. Aquí se bloqueó el agujero más
pequeño en la parte inferior del medidor Freeness y se midió el
tiempo para filtrar los 400 ml de suministro a través del tamiz. La
pasta papelera se tomó de una fábrica de papel de circuito cerrado
usando papel de deshecho. La consistencia era de 0,14%, la
conductividad de 8,0 mS/cm y el pH de aproximadamente 7. La tabla 4
muestra el efecto de eliminación de agua a diversas dosis de
partículas basadas en sílice, calculado como SiO_{2} y basado en
el sistema seco de pasta papelera.
| Nº de ensayo | Dosis de polímero | Dosis de SiO_{2} | Conductividad | Tiempo de eliminación | |
| [kg/t] | [kg/t] | [mS/cm] | de agua [s] | ||
| P1 | P2 | ||||
| 1 | 0,6 | 0 | 8,0 | 100,4 | 103,2 |
| 2 | 0,6 | 0,25 | 8,0 | 66,4 | 92,5 |
| 3 | 0,6 | 0,5 | 8,0 | 58,3 | 85,8 |
| 4 | 0,6 | 0,75 | 8,0 | 50,0 | 76,0 |
| 5 | 0,6 | 1 | 8,0 | 44,6 | 79,2 |
En esta serie de ensayos, se evaluó el efecto de
la eliminación de agua como en el ejemplo 3, excepto que se usó
tanto acetato de sodio (550 ppm Na^{+}) como cloruro de calcio
(1300 ppm Ca^{2+}) para ajustar la conductividad.
En esta serie de ensayos se usaron de forma
similar los polímeros y partículas inorgánicas aniónicas según el
ejemplo 1.
La tabla 5 muestra el efecto de eliminación de
agua a diversas dosis de partículas basadas en sílice, calculado
como SiO_{2} y basado en sistema seco de pasta papelera.
| Nº de ensayo | Dosis de polímero | Dosis de SiO_{2} | Conductividad | Tiempo de eliminación | |
| [kg/t] | [kg/t] | [mS/cm] | de agua [s] | ||
| P1 | P2 | ||||
| 1 | 2 | 1 | 2,5 | 16,1 | 18,2 |
| 2 | 1 | 3 | 10,0 | 10,7 | 14,7 |
| 3 | 2 | 3 | 10,0 | 6,8 | 13,5 |
| 4 | 3 | 3 | 10,0 | 5,3 | 14,0 |
| 5 | 2 | 1 | 10,0 | 9,7 | 20,4 |
| 6 | 2 | 2 | 10,0 | 7,9 | 14,8 |
En esta serie de ensayos se evaluó el efecto de
la eliminación de agua y retención como en el ejemplo 3, usando una
combinación de acetato de sodio (550 ppm Na^{+}) y cloruro de
calcio (1300 ppm Ca^{2+}) para ajustar la conductividad.
En esta serie de ensayos se usaron los polímeros
según el ejemplo 1 de forma similar. El material microparticulado
aniónico usado era una suspensión hidratada de
Na-bentonita en polvo en agua. La bentonita tenía
una carga superficial de aproximadamente 0,33 meq/g y capacidad
para hincharse de 41 ml (2g). Las partículas de bentonita se
adicionaron en una cantidad de 8,0 kg/t, calculado como bentonita
seca en el sistema seco de pasta papelera.
La tabla 6 muestra el efecto de eliminación de
agua y retención a diversas dosis de P1 y P2, calculado como
polímero seco en un sistema seco de pasta papelera.
| N° de | Dosis de | Dosis de | Conductividad | Tiempo de eliminación | Turbidez | ||
| ensayo | polímero [kg/t] | SiO_{2} [kg/t] | [mS/cm] | de agua [s] | [NTU] | ||
| P1 | P2 | P1 | P2 | ||||
| 1 | 1 | 8 | 10,0 | 13,6 | 18,5 | 41 | 47 |
| 2 | 2 | 8 | 10,0 | 10,8 | 20,6 | 29 | 41 |
| 3 | 3 | 8 | 10,0 | 8,48 | 24,8 | 20 | 36 |
| 4 | 4 | 8 | 10,0 | 7,42 | 26,6 | 18 | 36 |
En esta serie de ensayos se evaluó el efecto de
eliminación de agua como en el ejemplo 6, excepto que se usó
cloruro de sodio para ajustar la conductividad.
En esta serie de ensayos se usaron los polímeros
y bentonita según el ejemplo 6 de forma similar. Las partículas de
bentonita se adicionaron en una cantidad de 8,0 kg/t, calculada
como bentonita seca en un sistema seco de pasta papelera. La tabla 7
muestra el efecto de eliminación de agua y retención a diversas
dosis de P1 y P2, calculado como polímero seco en el sistema seco
de pasta papelera.
| Nº de ensayo | Dosis de polímero | Dosis de SiO_{2} | Conductividad | Tiempo de eliminación | |
| [kg/t] | [kg/t] | [mS/cm] | de agua [s] | ||
| P1 | P2 | ||||
| 550 ppm Na^{+} | |||||
| 1 | 2 | 8 | 2,5 | 15,3 | 17,5 |
| 2 | 3 | 8 | 2,5 | 11,9 | 14,1 |
| 3 | 4 | 8 | 2,5 | 8,6 | 9,8 |
| 4 | 5 | 8 | 2,5 | 6,8 | 8,2 |
| 3320 ppm Na^{+} | |||||
| 5 | 2 | 8 | 10,0 | 12,7 | 15,5 |
| 6 | 3 | 8 | 10,0 | 9,4 | 12,5 |
| 7 | 4 | 8 | 10,0 | 6,9 | 10,9 |
| 8 | 5 | 8 | 10,0 | 5,6 | 10,0 |
En esta serie de ensayos se evaluó el efecto de
eliminación de agua como en el ejemplo 3 excepto que se usó cloruro
de zinc para ajustar la conductividad. En esta serie de ensayos se
usaron los polímeros y partículas aniónicas inorgánicas según el
ejemplo 1 de forma similar.
La tabla 8 muestra los resultados de los ensayos
de eliminación de agua a diversas dosis de partículas basadas en
sílice, calculado como SiO_{2} y basado en un sistema seco de
pasta papelera.
| Nº de ensayo | Dosis de polímero | Dosis de SiO_{2} | Conductividad | Tiempo de eliminación | |
| [kg/t] | [kg/t] | [mS/cm] | de agua [s] | ||
| P1 | P2 | ||||
| 700 ppm Zn^{2+} | |||||
| 1 | 2 | 0 | 2,4 | 13,6 | 22,7 |
| 2 | 2 | 1 | 2,4 | 7,9 | 8,5 |
| 3 | 2 | 2 | 2,4 | 5,5 | 5,6 |
| 1400 ppm Zn^{2+} | |||||
| 4 | 2 | 0 | 4,5 | 18,0 | 28,0 |
| 5 | 2 | 2 | 4,5 | 6,3 | 11,4 |
Claims (16)
1. Un procedimiento para la producción de papel a
partir de una suspensión que contiene fibras celulósicas y cargas
opcionales, que comprende adicionar a la suspensión un coadyuvante
de drenaje y retención que comprende un polímero orgánico
catiónico, conformar y eliminar agua de la suspensión en una tela
metálica, caracterizado porque el polímero orgánico catiónico
tiene un grupo aromático y por que la suspensión de la que se
elimina el agua en la tela metálica tiene una conductividad de al
menos 2,0 mS/cm.
2. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque la suspensión de la
que se elimina el agua en la tela metálica tiene una conductividad
de al menos 5,0 mS/cm.
3. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el procedimiento
comprende además eliminar el agua de la suspensión en una tela
metálica para obtener una banda húmeda de papel y agua blanca,
recircular el agua blanca e introducir agua de nueva aportación para
formar una suspensión que contiene fibras celulósicas y cargas
opcionales, de la que se ha de eliminar el agua, siendo la cantidad
de agua de nueva aportación introducida menor de 20 toneladas por
tonelada de papel seco producido.
4. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque se introducen
menos de 10 toneladas de agua de nueva aportación por tonelada de
papel seco producido.
5. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
polímero orgánico catiónico es un polímero de adición de vinilo que
comprende en forma polimerizada uno o más monómeros que comprenden
al menos un monómero que tiene un grupo aromático.
6. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
polímero orgánico catiónico es un polímero basado en
acrilamida.
7. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
polímero orgánico catiónico comprende en forma polimerizada un
monómero catiónico que tiene un grupo aromático representado por la
fórmula general (I):
(I)O=
\uelm{C}{\uelm{\para}{\hskip-0.8cmCH _{2} =C---R _{1} }}---A_{1}---B_{1}---\melm{\delm{\para}{R _{3} }}{N ^{+} }{\uelm{\para}{R _{2} }}---Q
\hskip0.5cmX^{-}
en la que R_{1} es H o CH_{3}; R_{2} y
R_{3} son cada uno un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 átomos de
carbono, A_{1} es O ó NH; B_{1} es un grupo alquileno de 2 a 4
átomos de carbono o un grupo hidroxipropileno, Q es bencilo X^{-}
es un contraión
aniónico.
8. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
polímero orgánico catiónico tiene un peso molecular medio de al
menos 1.000.000.
9. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
polímero orgánico catiónico se prepara a partir de una mezcla de
monómeros que comprende de 5 a 20% en moles de monómero catiónico
que tiene un grupo aromático y de 95 a 80% en moles de otros
monómeros copolimerizables.
10. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
coadyuvante de drenaje y retención comprende además partículas
inorgánicas aniónicas.
11. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 10, caracterizado porque las partículas
inorgánicas aniónicas se seleccionan a partir de partículas basadas
en sílice o bentonita.
12. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 10 u 11, caracterizado porque las partículas
inorgánicas aniónicas se seleccionan a partir de partículas basadas
en sílice modificadas con aluminio
13. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
coadyuvante de drenaje y retención comprende además un polímero
orgánico catiónico de bajo peso molecular.
14. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
coadyuvante de drenaje y retención comprende además un compuesto de
aluminio.
15. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
suspensión de la que se elimina el agua en la tela metálica tiene
un contenido de cationes di- y multivalentes de al menos 200
ppm.
16. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
suspensión comprende fibras recicladas.
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