MXPA06001366A - Composicion para el blanqueo fluorescente de papel. - Google Patents

Abstract

Composicion para el blanqueo fluorescente de papel, que comprende a) un agente de blanqueo fluorescente (FWA) derivado de acido 4,4'-bis[(1,3,5-triazin-2-il)amino]estilbeno-2,2'-disulfonico y caracterizado porque uno o ambos de los anillos de triazina tienen un sustituyente -NH2; b) agua; y c) opcionalmente, productos auxiliares adicionales, el uso de la misma en ya sea masa de pulpa, en revestimiento o en la dosificacion de la prensa de encolado o prensa de aplicacion pelicula y aun proceso para la misma.

Description

COMPOSICIÓN PARA EL BLANQUEO FLUORESCENTE DE PAPEL Campo de la invención La presente invención se refiere a una composición para el blanqueo fluorescente de papel, el uso de la misma en ya sea la masa de pulpa, en el revestimiento o en la dosificación de la prensa de encolado o prensa de aplicación película y a un proceso para lo mismo.

Antecedentes de la Invención Los agentes tradicionales de blanqueo fluorescente (FAW) para papel, como se describe, por ejemplo, en la DE OS 2,715,864 son derivados de ácido 4 , 4 ' -bis [ (1 , 3 , 5-triazin-2-il) amino] estilbeno-2 , 2 ' -disulfónico, en los cuales los anillos de triazina están sustituidos con residuos de anilino. Dependiendo de los requisitos en cuanto a la solubilidad en agua y/o afinidad, estos residuos de anilino pueden estar insustituidos o sustituidos por uno o dos grupos de ácido sulfónico, los FAW resultantes que se designan de esta manera como derivados de ácido di-, tetra-o hexa-sulfónico . Sin embargo, en ciertas aplicaciones de papel, en particular, en la de dosificación de la prensa de encolado o prensa de aplicación película, estos FAW convencionales son desventajosos puesto que exhiben insuficiente afinidad (es decir, hexa-sulfo) o muestran pocos efectos de blanqueo y pocos puntos de saturación (por ejemplo, di-sulfo) .

Descripción de la Invención Es un objeto de la presente invención proporcionar composiciones, que muestren tanto alta afinidad al papel y al mismo tiempo sean altamente efectivos en el blanqueo con puntos de alta saturación. Por consiguiente, la presente invención se refiere a una composición para el blanqueo fluorescente de papel, que comprende : a) un agente de blanqueo fluorescente derivado de ácido 4,4' -bis [(1,3, 5-triazin-2-il) amino] estilbeno-2 , 2 ' -disulfónico y caracterizado porque uno o ambos de los anillos de triazina tiene un sustituyente en -NH2; b) agua, y c) opcionalmente, productos auxiliares adicionales . Estas composiciones comprenden en general de 5 a 50 % en peso del componente a) de FWA, de 50 a 95 % en peso de agua y de 0 a 40 % en peso del componente c) , cada intervalo que se basa en el peso total de la composición en donde la suma de los componentes a) a c) da el 100 %. Sin embargo, de manera preferente, estas composiciones son líquidos fluidos y comprenden de 10 a 30 %, especialmente de 15 a 25 % en peso del componente a) , de 70 a 90 %, especialmente de 75 a 85 % en peso de agua y de 0 a 10 % en peso del componente c) , o de 0 a 40 % en el caso que se use polietilenglicol como el componente c) , cada intervalo que se basa en el peso total de la composición y en donde la suma de los componentes a) a c) da al 100 %. El componente a) de las composiciones, el agente de blanqueo fluorescente, es un compuesto de la fórmula I en donde ¾., ¾ y ¾ cada uno, independientemente del otro, representa -NRXR2 o -0R3, en donde Rx y R2 son, independientemente entre sí, hidrógeno, un grupo Ci-C4alquilo, que está insustituido o sustituido por uno o dos de los residuos seleccionados del grupo que consiste de Ci-C4alcoxi, hidroxi, carboxi, ciano, carbonamido, tiol, guanidina, fenilo sustituido o insutituido, C5-C3cicloalquilo insustituido o sustituido con Ci-C4alquilo, halógeno, un heterociclo y un residuo de ácido sulfónico, y en donde la cadena de carbonos de un grupo alquilo que tiene dos, tres o cuatro átomos de carbono puede estar interrumpida por oxígeno, o de manera alternativa, ¾. Y ¾ junto con el átomo de nitrógeno que los enlaza, completan un anillo de heterocxclico de 5 o 6 miembros; R3 representa Ci-C4alquilo y M representa H, Na, Li, , Ca, Mg, amonio o amonio que está mono-, di-, tri- o tetra-sustituido por Ci-C4alquilo y/o C2-C4hidroxialquilo. Sin embargo, de manera preferente, el componente a) es un compuesto de la fórmula (1) , en la cual Xi y X cada uno independientemente representa -NH2/ - HC1-C4alquilo, N(CiL-C4alquil) 2, -NHC2-C4hidroxialquílo , -N(C2- C4hidroxialquil) 2 , -N (Ci-C4alquil) (C2-C4hidroxialquilo) , NH (C2-C4alquilen-Ci-C4alxoi) , -N (C2-C alquileno-Ci-C4alcoxi) 2 , -NHCi-C4alquilfenilo, tetrahidrofurfurilamino, morfolino, piperidino, pirrolidino o ciclohexilamino o un aminoácido o residuo de amida de aminoácido del cual se ha extraído un átomo de hidrógeno del grupo amino y X3 representa -NH2, M que es como se define anteriormente. Las composiciones más preferibles son aquellas en las cuales, en el compuesto de la fórmula (1), Xx y X2 representan ambos -NH2- , -NHCi-C2alquilo , -N (Ci-C2alquilo) 2 , -NHCH2C¾OH, -N(CH2CH20H)2, -N (d-Caalquil) (CH2C¾OH) , -NHCH2C¾OCH3 , -N ( CH2CH2OCH3) 2 , -NHCH2CH2-0-CH2CH2-OH, -N(CH2CH2-0-CH2CH2-OH) 2, -NHCH2C02M' ' , -N (C¾ ) C¾C02M ' · , - HCH2CH2C02M' ' , -NHCH (C02M' 1 ) CH2CH2CH2NHC (=NH)NH2, tetrahidrofurfurilamino, bencilamino, ciclohexilamino, pirrolidino o morfolino; X3 representa - H2 y M' 1 representa H, , Na, amonio o amonio que está mono-, di-, tri- o tetra-sustituido por C;i.-C4alquilo y/o C2-C4hidroxialquilo, especialmente Na. Dentro del alcance de las definiciones de los sustituyentes , los grupos C1-C4alquilo son, por ejemplo, metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-butilo, sec-butilo, isobutilo o t-butilo, en tanto que los grupos Ci~C4alcoxi son, por ejemplo, metoxi, etoxi, n-propoxi, isopropoxi, n-, sec-, iso- o t-butoxi. Una cadena de C2-C4alquileno puede ser por ejemplo un etileno, n-propileno, metil-etileno, 1- o 2-metilpropileno, n-butileno o residuo de etiletileno, en tanto que C2-C4hidroxialquilo puede ser 2-hidroxietilo, 2- o 3-hidroxi-n- o isopropilo o hidroxibutilo . Adicionalmente, dentro del alcance de las definiciones, halógeno es yodo, bromo, cloro, flúor o especialmente cloro, en tanto que C5-C7cicloalquilamino es ciclopentilamino, ciclohexilamino, cicloheptilamino o especialmente ciclohexilamino. Un grupo carbonamido puede ser -C(=0)NH C -C4alquilo, -C (=0) N (Ci-C4alquilo) 2 o, especialmente -C(=0)NH2. Un residuo heterocíclico puede ser un anillo de cinco, seis o siete miembros que tiene uno o dos heteroátomos tal como oxígeno, azufre o nitrógeno, el resto de la estructura que son átomos de carbono. Los ejemplos son 2- o 3 -tetra idrofurfurilo, 2- o 3-furilo, 2- o 3-tienilo, 2- o 3-pirrolilo, 2-, 4- o 5-imidazolilo, 2-, 3- o 4-piridilo, pirazinilo, 3-isotiazolilo, 3-isoxazolilo o 2- o 3-pirrolidinilo . Un aminoácido o residuo de amida de aminoácido del cual se ha removido el átomo de hidrógeno se puede derivar de glicina, alanina, serina, cisteína, fenilalanina, tirosina (4-hidroxifenilalanina) , diyodotirosina, triptofano ( ß-indolilalanina) , histidina ( (ß-imidazolilalanina) , ácido a-aminobutírico, metionina, valina (ácido a-aminoisovalérico) , norvalina, leucina (ácido examino!socaprónico) , isoleucina (ácido ct-amino-ß-metilvalérico) , norleucina (ácido a-amino-n-caproico) , arginina, ornitina (ácido a, d-diaminovalérico) , lisina (ácido -e-diaminocaproico) , ácido aspártico (ácido aminosuccínico) , ácido glutámico (ácido a-aminoglutárico) , treonina, ácido hidroxiglutámico y taurino, asi como mezclas e isómeros ópticos de los mismos. Un ejemplo preferido adicional de un aminoácido del cual se puede derivar un residuo de aminoácido ¾. es ácido iminodiacético o la amida mono- o di-ácida del mismo, en tanto que una amida de aminoácido adecuada es 2-hidroxietilaminopropionamida . Los productos auxiliares opcionales, adecuados, de la composición, el componente c) , incluyen, por ejemplo, dispersantes aniónicos o no iónicos de la clase de aductos de óxido de etileno con alcoholes grasos, alcoholes grasos superiores o alquil-fenoles o aductos de etilendiami a-óxido de etileno-óxido de propileno, copolímeros de N-vinilpirrolidona con ácido 3-vinilpropiónico, polietilenglicoles que tienen un peso molecular promedio de 300 a 10,000, ayudas de retención de agua, incluyendo glicoles tal como etilenglicol , glicerol o sorbitol, o biocidas u otros productos auxiliares tal como urea, lactonas o lactamas tal como N-metil-pirrolidona, y otros agentes solubiXizantes tal como dimetil-formamida o dimetil-sulfóxido. La presente invención proporciona además un proceso para el blanqueo fluorescente de papel o cartón que comprende poner en contacto el substrato con la composición del agente de blanqueo fluorescente de la invención. Cuando se usa para el blanqueo fluorescente de papel, la composición de la invención se puede aplicar al substrato de papel en la masa de pulpa, en la forma de una composición de revestimiento de papel, directamente en la dosificación de la prensa de aplicación película o prensa de encolado.

Un aspecto adicional de la presente invención proporciona el uso de la composición de la presente invención en un proceso para el blanqueo fluorescente de una superficie de papel, que comprende poner en contacto la superficie de papel con una composición de revestimiento que comprende un pigmento blanco; una dispersión de aglutinante; opcionalmente un co-aglutinante soluble en agua; y una cantidad suficiente de una composición de agente de blanqueo fluorescente, de acuerdo a la presente invención, para asegurar que el papel tratado contenga usualmente de 0.01 a 1 % en peso, en base al pigmento blanco, de un agente de blanqueo fluorescente de la fórmula (1) . Como el componente de pigmento blanco de la composición de revestimiento de papel usada de acuerdo al método de la presente invención, se prefieren pigmentos inorgánicos, por ejemplo, silicatos de aluminio o magnesio, tal como arcilla China y caolín y adicionalmente sulfato de bario, blanco satinado, dióxido de titanio, carbonato de calcio (tal como yeso, carbonato de calcio natural o precipitado) o talco,- así como pigmentos orgánicos blancos. Las composiciones de revestimiento de papel usadas de acuerdo al método de la presente invención pueden contener, como aglutinante, inter alia, dispersiones plásticas basadas en copolímeros de butadieno/estireno, acrilonitrilo/butadieno/estireno, ásteres de ácido acrílico, esteres de ácido acrílico/estireno/acrilonitrilo, etileno/cloruro de vinilo y etileno/acetato de vinilo; u homopollmeros , tal como cloruro de polivinilo, cloruro de polivinilideno, polietileno y acetato de polivinilo o poliuretanos . Un aglutinante preferido consiste de estireno/acrilato de butilo o copolímeros de estireno/butadieno/ácido acrílico o cauchos de estireno/butadieno . Otros retículos poliméricos se describen, por ejemplo, en las siguientes Patente de los Estados Unidos No. 3,265,654, 3,657,174, 3,547,899 y 3 , 240, 740. El coloide protector, soluble en agua, opcional, puede ser, por ejemplo, proteína de soya, caseína, carboximetilcelulosa, almidón natural o modificado, quitosan o un derivado de los mismos ' o especialmente de alcohol polivinílico . El componente coloide, protector, de alcohol polivinílico, preferido, puede tener una amplia variedad de niveles de saponificación y pesos moleculares; por ejemplo, un nivel de saponificación que varía de 40 a 100; y un peso molecular promedio que varía de 10,000 a 100,000 g/mol. Las recetas para composiciones de revestimiento para papel se describen, por ejemplo, en in J.P. Casey "Pulp and Paper"; Chemistry and Chemical Technology, 2a. edición, Volume III, pags 1684-1649 y en "Pulp and Paper Manuf cture", 2a. y 5a. edición, Volume II, pág 497 (McGraw-Hill) . Las composiciones de revestimiento de papel usadas de acuerdo al método de la presente invención contienen de manera preferente de 1 a 65 % en peso de pigmento blanco. El aglutinante se usa de manera preferente en una cantidad, que es suficiente para hacer al contenido seco del compuesto polimérico hasta 1 a 30 % en peso, de manera preferente de 3 a 25 % en peso, del pigmento blanco. La cantidad de preparación de abrillantador fluorescente usada de acuerdo a la invención se calcula de modo que el abrillantador fluorescente esté presente de manera preferente en cantidades de 0.01 a 2 % en peso, de manera más preferente de 0.05 a 1 % en peso, y especialmente de 0.05 a 0.6 % en peso, en base al pigmento blanco. La composición de revestimiento de papel usada en el método de acuerdo a la invención se puede preparar al mezclar los componentes en cualquier secuencia deseada a temperaturas de 10 a 100°C, de manera preferente de 20 a 80 °C. Los componentes también incluyen aqui los grupos auxiliares habituales tal como aglutinantes, coaglutinantes, modificadores biológicos, productos auxiliares de retención de agua, dispersantes, agentes de concentración en húmedo y reforzadores. Estos productos auxiliares son, por ejemplo, aglutinantes naturales, tal como almidón, cafeína, proteina o gelatina, éteres de celulosa, tal como carboxialquilcelulosa o hidroxialquilcelulosa, ácido alglnico, alginatos, óxido de polietileno o éteres alquílicos de óxido de polietileno, copolimeros de óxido de etileno y óxido de propileno, alcohol polivinílico, productos de condensación solubles en agua de formaldehído con urea o melamina, polifosfatos o sales de ácido poliacrílico . La composición de revestimiento usada de acuerdo al método de la presente invención se usa de manera preferente para producir papel de escritura o impreso revestido, o papeles especiales tal como papeles fotográficos o para inyección de tinta, o cartón. La composición de revestimiento usada de acuerdo al método de la invención se puede aplicar al substrato por cualquier proceso convencional, por ejemplo, con una cuchilla de aire, una cuchilla de revestimiento, una varilla, y una cuchilla o una varilla, en la dosificación de la prensa de encolado o por aspersión, después de lo cual los revestimientos se secan a una temperatura en el intervalo de 70 a 200°C, de manera preferente de 90 a 130°C, a un contenido de humedad residual de 3 a 8 %, por ejemplo, con secadores infrarrojos y/o secadores de aire caliente. De esta manera se logran grados comparativamente altos de blancura aún a bajas temperaturas de secado. En otro aspecto preferido, la presente invención proporciona un método para el blanqueo fluorescente de una superficie de papel que comprende poner en contacto el papel en la dosificación de la prensa de encolado o prensa de encolado, con una solución acuosa que contiene un encolado, opcionalmente un pigmento orgánico o inorgánico y de 0.1 a 20 g/1 de una composición de agente de blanqueo fluorescente de la invención. De manera preferente, el encolado es almidón, un derivado de almidón o un agente sintético de encolado, especialmente un copolimero soluble en agua o mezclas de los mismos. En un aspecto preferido, adicional, la invención proporciona un método para el blanqueo fluorescente de papel durante la formación de papel, por lo que la composición de FWA se adiciona directamente en la masa de pulpa. En este caso, la composición de FWA puede estar en la forma de una solución o una dispersión, por lo que las composiciones de FWA de la invención son especialmente valiosas ya que su efecto sólo se inhibe ligeramente por la presencia de polímeros catiónicos, agente de fijación, agentes de refuerzo en húmedo o productos auxiliares de re-teñido, que se adicionan de manera similar a la masa de pulpa antes de la formación del papel. Los ejemplos de estos productos auxiliares pueden incluir productos de condensación de diciandiamida, polivinil -aminas , polietilen-iminas , almidones catiónicos, poli-DADMAC (cloruro de dialil-dimetil-amonio) , poliamida-aminas y poliepóxidos . Otra modalidad de la presente invención se refiere a papel, que se ha tratado con una composición de agente de blanqueo fluorescente de acuerdo a la invención. Las composiciones de la invención se pueden obtener por el mezclado mecánico de los componentes individuales a) , b) y opcionalmente c) a temperatura ambiente o elevada hasta que se obtienen dispersiones o soluciones homogéneas. Los agentes de blanqueo fluorescente, los componentes a) , de la invención son compuestos conocidos o se pueden obtener por analogía o métodos conocidos como se describe, por ejemplo, en la GB 1,183,854. Las composiciones de la presente invención son particularmente ventajosas ya que exhiben no sólo capacidad de blanqueo extremadamente alta, sino que además, en muchos casos solubilidades en agua altamente deseables y propiedades de firmeza altamente deseables. Para el uso del método de acuerdo a la invención, los revestimientos obtenidos se distinguen por distribución óptima del abrillantador fluorescente sobre la superficie completa y por un incremento en el nivel de blancura logrado de este modo, por una alta firmeza de luz y a temperatura elevada (por ejemplo estabilidad durante 24 horas a 60 a 100°C) y excelente firmeza al escurrimiento de agua.

Los siguientes ejemplos sirven para ilustrar la invención sin que se proponga que sean de naturaleza restrictiva; las partes y porcentajes están en peso, a menos que se señale de otro modo.

Ej emplos Ejemplos 1-19 Aplicación en prensa de encolado A una solución al 8 % en peso de un almidón aniónico parcialmente degradado, comercialroente disponible (Perfectamyl® A 4692; compañía Avebe) se adiciona suficiente de una solución o dispersión acuosa de FWA para dar por resultado soluciones que tienen concentraciones finales de 3 g/kg y de 6 g/kg de FWA, respectivamente. La composición resultante entonces se aplica en una prensa de encolado a un papel con encolado neutral, libre de madera y FWA que tiene un peso base de 80 g/m2 con una captación de 20 % de la composición, en base al peso del papel . Los grados de blancura, Wcie, entonces se miden usando un espectrofotometro Datacolor Elrepho 3000 Los resultados se resumen en la siguiente Tabla 1, en donde los FWA son de la fórmula (II) : ?'? Tabla 1 En comparación a las composiciones de la invención, los valores correspondientes, Wcie, para el F A convencional, de la fórmula son 109 y 110, respectivamente, demostrando de esta manera mejora significativa tanto en el punto de saturación como en el grado de blancura de la mayoría de las presentes composiciones .

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES 1. Composición para el blanqueo fluorescente de papel , que comprende a) un agente de blanqueo fluorescente (FWA) derivado de ácido 4 , 4 ' -bis [ (1 , 3 , 5~triazin-2-il) amino] estilbeno-2 , 2 ' -disulfónico y caracterizada porque uno o ambos de los anillos de triazina tienen un sustituyente -NH2 b) agua; y c) opcionalmente, productos auxiliares adicionales .
2. 2. Composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende de 5 a 50 % en peso del componente a) de FWA, de 50 a 95 % en peso de agua, y de 0 a 40 % en peso del componente c) , cada uno en base al peso total de la composición, en donde la suma de los componentes a) a c) equivale al 100 %.
3. 3. Composición de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizada porque el agente de blanqueo fluorescente es un compuesto de la fórmula (I) en donde ¾., ¾ Y ¾ cada uno, independien emente entre sí, representan - RiR2 o -0R3/ en donde Ra y R2 son, independientemente entre sí, hidrógeno, un grupo Cx~ C4alquilo, que está insustituido o sustituido por uno o dos de los siguientes residuos seleccionados del grupo que consiste de Ci~C4alcoxi, hidroxi, carboxi, ciano, carbonamido, tiol, guanidina, fenilo sustituido o insustituido, C5-C8cicloalquilo insustituido o sustituido con Ci-C4alquilo, halógeno, un heterociclo y un residuo de ácido sulfónico, y en donde la cadena de carbonos de un grupo alquilo que tiene dos, tres o cuatro átomos de carbono puede estar interrumpida por oxígeno, o de manera alternativa, Ri y R2 junto con el átomo de nitrógeno que los enlaza, completan un anillo heterocíclico de 5 o 6 miembros; R3 representa Ca~C4alquilo y M representa H, Na, Li, , Ca, Mg, amonio o amonio que está mono-, di-, tri- o tetra-sustituido por Ci-C4alquilo y/o C2-C4hidroxi lquilo .
4. 4. Composición de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque en el compuesto de la fórmula (I) , Xx y X2 representan cada uno independientemente -NH2 -NHCi-C4alquilo, -N (d-C4alquil ) 2 , -NHC2-Chidroxialquilo, -N (C2-C4hidroxialquilo) 2 -N(Ci- C4alquil) (C2-C4hidroxialquilo) , -NH (C2-C alquilen-Ci-C4alxo ) , -N (C2-C alquileno-C1-C4alcoxi) 2, -NHC!~C4alquilfenilo, tetrahidrofurfurilamino , morfolino, piperidino, pirrolidino o ciclohexilamino o un aminoácido o residuo de amida de aminoácido del cual se ha removido un átomo de hidrógeno del grupo amino, y X3 representa -NH2.
5. 5. Composición de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque en el compuesto de la fórmula (I), X2 y X2 representan ambos -N¾-, -NHCi-C2alquilo, -N(Ci-C2alquil) 2, -NHCH2CH2OH, -N ( CH2CH2OH) 2 , -N(C2- C2alquil) (C¾CH2OH) , -NHC¾CH2OCH3, -N (CH2CH2OCH3) 2 , - HCH2CH2-0-CH2CH2-OH; -N (CH2CH2-0-CH2CH2-OH) , - HCH2COzM 1 ' , -N (C¾) CH2C02M ' 1 , -NHCH2CH2C02M ' ' , - HCH (C02M ' ' ) - CH2CH2CH2NHC (=NH)NH2, tetrahidrofurfurilamino , bencilamino, ciclohexilamino, pirrolidino o morfolino; y M' ' representa H, K, Na, amonio o amonio que está mono-, di-, tri- o tetra-sustituido por C!~C4alquilo y/o C2-C4hidroxialquilo .
6. 6. Uso de una composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, para el blanqueo fluorescente de papel en la masa de pulpa, en el revestimiento o en la dosificación de la prensa de aplicación película o prensa de encolado .
7. 7. Uso según la reivindicación 6, para el blanqueo fluorescente de papel en el revestimiento o en la dosificación de la prensa de aplicación película o prensa de encolado .
8. 8. Uso según las reivindicaciones 6 o 7 , para el blanqueo fluorescente de papel en la dosificación de la prensa de aplicación película o prensa de encolado.
9. 9. Proceso para el blanqueo fluorescente de papel, caracterizado porque se trata el papel con una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
10. 10. Papel caracterizado porque se ha blanqueado con una composición de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.