| R E I V I N D I C A C I O N E S Ia.- Procedimiento para el tratamiento químico del almidón para aplicación en hojas de papel, que teniendo por finalidad incrementar la retención de almidón en el proceso de obtención de la hoja de papel, se caracteriza porque consiste en la aplicación de sales catiónicas trivalentes dosificadas en el slurry o en el propio almidón durante su proceso de obtención, para que se disuelvan durante la dispersión del slurry en el proceso de obtención de la hoja de papel. 2a.- Procedimiento para el tratamiento químico del almidón para aplicación en hojas de papel, según reivindicación Ia, caracterizado porque adicionalmente a las sales catiónicas trivalentes, el procedimiento prevé la inclusión de polímeros orgánicos tales como poliacrilamidas, polivinilamidas y polidadmacs. 3a.- Procedimiento para el tratamiento químico del almidón para aplicación en hojas de papel, según reivindicación Ia caracterizado porque en la mezcla de aditivos dosificados en el slurry o en el propio almidón en el proceso de obtención de la hoja de papel participan sales trivalentes en un porcentaje del 100%. 4a.- Procedimiento para el tratamiento químico del almidón para aplicación en hojas de papel, según reivindicaciones Ia y 2a, caracterizado porque en la mezcla de aditivos dosificados en el slurry o en el propio almidón en el proceso de obtención de la hoja de papel, participan sales trivalentes comprendidas entre un 0,1 y un 50%, polidadmacs entre un 0,1 y un 50%, poliacrilamidas entre un 0,1 y un 50%, y polivinilamida entre un 0,1 y un 50%. 5a.- Procedimiento para el tratamiento químico del almidón para aplicación en hojas de papel, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la aplicación del producto se lleva a cabo mediante agitación a temperatura ambiente y en fase acuosa. |
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un procedimiento que ha sido especialmente concebido para el tratamiento químico del almidón, almidón que está destinado a aplicarse en regadera sobre la hoja de papel.
El objeto de la invención es incrementar la retención de almidón en la hoja de papel, así como crear nuevos enlaces de carácter iónico entre las fibras, en orden a reducir costes operativos y aumentar las características físicas del papel.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En el ámbito de aplicación práctica de la invención, se pretende demostrar la eficiencia del proceso en la floculación del almidón en slurry, objetivo perseguido durante mucho tiempo, sin éxito, hasta la fecha de una manera efectiva y continuada. Lo demuestra la falta de implementación en el mercado .Se han realizado muchísimas pruebas, pero ya sea por obturación de las boquillas en las regaderas ó falta de eficiencia en el resultado, entre otros motivos, los resultados y tratamientos han sido desestimados.
Los productos utilizados hasta la fecha consisten en poliacrilamidas catiónicas, poliamidas, polidacmac, polietileniminas, poliiminas, polivinilaminas y mezclas entre ellos, así como poliacrilamidas aniónicas, sin conseguirse ningún resultado positivo.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El procedimiento para el tratamiento químico del almidón que la invención propone resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, permitiendo obtener una retención del almidón en la hoja de papel que oscila entre el 20 y el 50%, dependiendo de la porosidad de la hoja, así como de la fuerza de aspiración de las cajas aspirantes.
Para ello, y de forma más concreta, el procedimiento consiste en el empleo de sales catiónicas inorgánicas trivalentes y/o bivalentes y, opcionalmente, polímeros orgánicos catiónicos, que son dosificados sobre cualquier tipo de almidón, el cual es aplicado en slurry superficialmente mediante spray sobre la hoja de papel con el objetivo de unir las diferentes capas de papel entre sí y/o incrementar las características físicas de la hoja. El procedimiento descrito se llevará a cabo mediante agitación a temperatura ambiente en fase acuosa, y podrá ser indistintamente dosificado en el slurry o incorporado en el propio almidón en polvo procedente de la fábrica productora del mismo con las sales inorgánicas trivalente en forma sólida. Mediante dicha aplicación, se consigue agrupar partículas de diferentes tamaños unificando e incrementando el tamaño de partícula del almidón, consiguiendo así una mayor retención del almidón sobre la hoja y creando a su vez enlaces químicos más fuertes entre las fibras. Los polímeros orgánicos utilizados podrán ser poliacrilamidas, polivinilamidas, polidadmacs y poliaminas.
EJEMPLO DE REALIZACIÓN PRÁCTICA DE LA INVENCIÓN
Tal y como se ha comentado con anterioridad el producto a aplicar en el slurry o en el propio almidón en el proceso de obtención de la hoja de papel puede estar formado íntegramente por sales trivalentes, o bien comprender además mezcla de polidadmacs, poliacrilamidas y Polivinilamida, pudiendo participar todos estos componentes en unas proporciones comprendidas entre el 0,1 y el 50% del peso total de la mezcla.
Esta composición reacciona con el almidón nativo juntando diferentes partículas de almidón, independientemente del tamaño de cada una de ellas, así como también reacciona con la fibra celulósica incrementando los enlaces entre ellas y haciendo unos enlaces más fuertes.
Las sales catiónicas inorgánicas trivalentes, debido a su carácter iónico y su disposición molecular, presentan una afinidad por las partículas de cualquier tipo de almidón, reaccionando con el almidón nativo que es de un ligero carácter aniónico. Dicha reacción consigue la unión de la cantidad necesaria de partículas para compensar la carga catiónica del ión trivalente de la sal correspondiente. De esta forma se obtiene un conjunto de partículas de con un comportamiento similar a una única partícula de un tamaño hasta 4 veces superior.
Debido a que en una misma muestra de almidón existen partículas con diferentes tamaños, se observa que las sales trivalentes son más reactivas como más pequeñas son las partículas de almidón debido a su distribución de carga y a su superficie específica, lo que provoca una mayor unión de las partículas más pequeñas de la curva de distribución, mientras que apenas se modifica el tamaño de las partículas más grandes al ser estas menos reactivas. Este fenómeno causa una modificación en la curva de distribución de partículas, estrechando la curva, es decir, aumentando la cantidad de partículas mayores, e incrementado el tamaño de forma general.
El hecho de incrementar el tamaño de partícula del almidón, ayuda a que éste, que se encuentra en estado de suspensión con agua, ya sea de red o del propio sistema de producción, una vez se aplicado de forma superficial sobre la hoja de papel ya formada en parte o totalmente, que quede en mayor cantidad, aumentando su rendimiento y por lo tanto, incrementando la unión entre varias capas de papel, las características físico-mecánicas de la hoja, y disminuyendo la cantidad de almidón libre en las aguas de proceso. El tratamiento aporta en una disminución del consumo de almidón, así como menos aporte contaminante en las aguas de proceso y de vertido.
A modo de ejemplo, puede utilizarse una proporción de entre un 0,05% y un 10% de Al 2 (SO 4 ) 3 , A1C1 3 ó sales similares ya descritas, sobre almidón seco, con el fin de que los iones trivalentes, después de la disociación de la sal inorgánica, reaccionen con las partículas de almidón, juntando varias de ellas. Estas sales presentan una mayor tendencia para esas partículas de almidón de menor tamaño . En según que tipo de almidón estas dos sales se utilizan solas o combinadas entre ellas aportando buenos resultados.
En según el tipo de almidones, se hace patente la necesidad del uso de sales trivalentes que actúan de forma similar pero con algunas diferencias ayudando, en combinación, a las sales anteriormente mencionadas. Estas sales son el FeCl 3 , Fe 2 (S0 4 ) 3) y se usan en dosis que van desde un 0,05% y 10% sobre almidón seco. Estas sales presentan una afinidad mayor para esas partículas de almidón de tamaño medio- grande, lo que ayuda a aumentar proporcionalmente el tamaño de partícula general de almidón tratado. Debido a que la hoja, aunque ya formada, aún presenta un índice de humedad mínimo del 70%, las fibras que la componen se encuentran en su punto óptimo para la creación de enlaces entre ellas, los agentes orgánicos e inorgánicos y los OH desarrollados por la temperatura de los secadores, responsables de la cocción del polisacárido.
Así como en condiciones normales, las fibras empiezan a formar enlaces de puentes de hidrogeno entre ellas, al entrar en contacto con los polímeros orgánicos catiónicos, sucede una reacción por atracción de carga iónica, entre el polímero catiónico y las fibras aniónicas creando enlaces iónicos mucho más fuertes que los enlaces que suceden de forma natural de puente de hidrógeno. Este fenómeno aporta mayor características físicas a la hoja de papel.
En esta invención se ha buscado una composición de diferentes polímeros orgánicos catiónicos que mantenga un equilibrio de cargas, así como de forma de actuación de cada uno de ellos con las fibras.
En primer lugar se utiliza una poliacrilamida catiónica de peso molecular medio-bajo, en un rango de dosis sobre almidón seco de entre 0,1% y 20%. Esta poliacrilamida se utiliza para incrementar ligeramente el conjunto de partículas de almidón reaccionado previamente con las diferentes sales trivalentes, y a su vez dejando radicales catiónicos libres que reaccionan con la fibra celulósica una vez aplicado el almidón en superficie o en masa.
En la composición también están presentes polímeros orgánicos como poliaminas, polivinilamidas y polidadamcas, todos ellos con un rango de aplicación de entre 0,1% y 30% sobre almidón seco. Estas tres familias de polímeros son los encargados de reaccionar con las fibras celulósicas con el fin de crear enlaces iónicos más fuertes que los de puente de hidrógeno, así como incrementar la cantidad de fibras entrelazadas, en el caso de que el almidón sea aplicado en masa o en superficie y en un punto dónde aún haya posibilidad de pérdida de fibras con las aguas de drenaje o coladas.
De acuerdo con lo anteriormente expuesto, el proceso de obtención de una hoja de papel con la adición del producto propuesto para llevar a cabo ensayos de laboratorio sería el siguiente:
- Se prepara la solución de pasta de papel. La concentración habitual de preparación es a 20g/L de pasta. Para ello se pesa la cantidad de pasta necesaria, se corta a trozos más pequeños y se enrasa con agua hasta el volumen deseado. Se introducen ambos componentes en la batidora y se bate durante 15 minutos. Esta solución de pasta se diluye a lOg/L posteriormente (sino se especifica ninguna concentración de pasta).
- Se toma el volumen de pasta necesario para la obtención de una hoja del peso deseado con probeta y se trasvasa a las probetas anchas de 1L. Se trasvasa de probeta a probeta de 8 a 10 veces
- Posteriormente se procede a la formación de la hoja en el formador. Para ello se llena el formador de hojas con agua hasta una cierta altura (siempre la misma para todas las hojas) y se adiciona la solución de pasta. Se agita para homogeneizar la pasta y se vacía el agua del formador. Se aplica el vacío hasta la no extracción de agua.
- Se rocía la formeta mediante spray con el volumen de la solución a evaluar y se aplica nuevamente vacío. Posteriormente se extrae la hoja con papel secante. Una vez la hoja formada, se le coloca una plancha de aluminio encima, se coloca entre dos fieltros y se prensa, siempre ejerciendo la misma fuerza. Una vez prensada, se coloca la hoja en la estufa para su secado a 105° C durante unos 15 minutos. Pasado este tiempo, se saca la hoja de la estufa, se deja enfriar. La hoja ya está preparada para realizar los ensayos oportunos.