检索国际和国家专利汇编
此应用程序的某些内容目前无法使用。
如果这种情况持续存在,请联系我们反馈与联系
1. (MXPA/a/2002/004886) PAPER MAKING PROCESSES USING ENZYME AND POLYMER COMBINATIONS
注:相关文本通过自动光符识别流程生成。凡涉及法律问题,请以 PDF 版本为准

PROCESOS PARA FABRICAR PAPEL USANDO COMBINACIONES DE ENZIMAS
Y POLÍMEROS ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La presente invención es concerniente con procesos de fabricación de papel y productos fabricados a partir de estos procesos. Mas en particular, la presente invención es concerniente con el tratamiento de pulpa de fabricación de papel con una enzima celulítica y uno o más polímeros.
Procesos de fabricación de papel particulares que utilizan un tratamiento enzimático de pulpa de fabricación de papel son descritos por ejemplo en las patentes norteamericanas Nos. 4,923,565 expedida a Fuentes et al; 5,110, 412 expedida a Fuentes et al; 5,169,497 expedida a Sarkar et al y 5,308,449 expedida a Fuentes et al; cada una de las cuales es incorporada en la presente en su totalidad por referencia. De acuerdo con estos procesos, toda pulpa de fabricación de papel se pone en contacto con una composición de enzima por un período de tiempo estancial antes de que la pulpa sea trabajada en una máquina de fabricación de papel convencional. De acuerdo con estos procesos, la pulpa debe permanecer en contacto con la composición de enzima durante por lo menos veinte minutos antes de que la pulpa pueda ser tratada *" corf' una composición polimérica sintética convencional. El tiempo de contacto permite a la enzima un período de reacción apropiado antes de la adición del polímero sintético. Asi, el proceso requiere una adición separada del polímero sintético corriente abajo desde donde la enzima se pone en contacto por primera vez con la pulpa, lo cual toma mucho tiempo y es complicado.
Hay una necesiαaα p: r un proceso de fabricación de papel que sea simplificado y/o evite los tiempos de contacto prolongados .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención proporciona un método de fabricación de papel o cartón que incluye introducir por lo menos una composición de enzima celulítica y por lo menos una composición polimérica catiónica a una pulpa de fabricación de papel aproximadamente el mismo tiempo, para formar una pulpa tratada. La composición de enzima y composición polimérica pueden ser agregadas a la pulpa separadamente o pueden ser precombinadas y luego agregadas. La pula puede también ser tratada adicionalmente con por lo menos un almidón catiónico. Luego la pulpa resultante es formada a una hoja de pulpa, que tiene de preferencia propiedades de drenaje y/o retención mejoradas en comparación con los tratamientos convencionales. Después del drenaje y secado, el papel o cartón resultante exhibe de preferencia excelentes propiedades de opacidad y otras propiedades físicas.
La presente invención es concerniente además con un método de fabricación de papel o cartón que incluye el tratamiento de pulpa en un recipiente mezclador con una composición polimérica catiónica y luego hacer pasar la pulpa tratada a una recipiente de máquina en donde una composición de enzima es agregada a la pulpa tratada. Luego la pulpa tratada por enzima es refinada y se hace pasar a una caja de estopa. De la caja de estopa, la pμlpa se hace pasar luego a través de un silo de agua blanca en donde una segunda composición polimérica catiónica es agregada a la pulpa y luego la pulpa es formada en papel o cartón.
La presente invención también es concerniente con un sistema de fabricación de papel para llevar a cabo los métodos descritos anteriormente y papel y cartón elaborados de acuerdo con los métodos.
Se comprenderá que tanto la descripción general anterior como la siguiente descripción detallada son ejemplares y explicativas solamente y se proponen solamente proporcionar una explicación adicional de la presente invención como se reclama. Los dibujos adjuntos, que son*-incorporaαos en y constituyen parte de esta solicitud, ilustran varias modalidades de la presente invención y junto con la descripción sirven para explicar los principios de la presente invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un diagrama de flujo que muestra un proceso de fabricación de papel de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
La figura 2 es un diagrama de flujo que muestra un proceso de fabricación de papel de acuerdo con otra modalidad de la presente invención.
La figura 3 es un diagrama de flujo que muestra, un proceso de fabricación de papel de acuerdo con otra modalidad de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA PRESENTE INVENCIÓN
La presente invención proporciona métodos de fabricación de papel o cartón. En un método, por lo menos una composición de enzima celulítica y por lo menos una composición polimérica catiónica son introducidas a una pulpa de fabricación de papel aproximadamente al mismo tiempo. La composición de enzima y composición polimérica pueden ser agregadas a la pulpa separadamente o pueden ser precombinadas y luego agregadas. Luego la pulpa resultante es formada en papel o cartón. De acuerdo con la presente invención, un almidón catiónico puede también ser agregado a la pulpa o lβ pulpa tratada ya sea aproximadamente al mismo tiempo como la composición polimérica catiónica y la composición de enzima son agregadas o a un tiempo posterior. El almidón catiónico puede ser el mismo o diferente del polímero catiónico agregado previamente. Los productos de papel y cartón fabricados de acuerdo con el método exhiben de preferencia excelente opacidad y/u otras propiedades físicas. Las hojas de papel de la cual los productos de papel y cartón son elaborados exhiben de preferencia excelentes propiedades de drenaje y/o excelente retención de finos de pulpa.
El método de la presente invención se puede llevar a la práctica en máquinas de fabricación de papel convencionales con modificaciones que pueden ser efectuadas fácilmente en vista de la presente invención. El método puede emplear muchos tipos diferentes de pulpa de fabricación de papel o combinaciones de las mismas. Por ejemplo, la pulpa puede converter pulpa virgen y/o pulpa reciclada, tal como pulpa de sulfito virgen, pulpa rota, una pulpa kraft de madera dura, una pulpa kraft de madera blanda, mezclas de tales pulpas y no semejantes.
Como se discute anteriormente, la composición de enzima y la composición de polímero catiónica son agregadas aproximadamente el mismo tiempo. De preferencia, la adición de estos dos componentes aproximadamente el mismo tiempo se verifica que los dos componentes son agregados en el intervalo de diez minutos entre sí y más de preferencia son agregados en el intervalo de cinco minutos entre sí y aún más de preferencia son agregados en el intervalo de dos minutos o en un minuto entre sí y más de preferencia son agregados esencialmente de manera simultánea a la pulpa.
Además, la composición de enzima y la composición polimérica pueden en general ser agregadas en cualquier sitio del proceso de fabricación del papel pero de preferencia son agregadas antes del silo de agua blanca en un proceso de fabricación de papel y más de preferencia son agregadas antes del recipiente de la máquina y aún más de preferencia son agregadas antes del recipiente mezclador. Mas de preferencia, la composición de enzima y la composición polimérica catiónica son agregadas antes del primer refinador en un proceso de fabricación de papel que están en general localizados antes del recipiente mezclador.
La composición de enzima utilizada para tratar la pulpa puede contener cualquier enzima de tratamiento de pulpa de fabricación de papel convencional que tenga actividad celulítica. Otros componentes pueden estar presentes en tanto que estos otros componentes no afecten negativamente la actividad celulítica de la composición de enzima. De preferencia, la composición de enzima también exhibe actividad emicelulítica. Enzimas apropiadas y composiciones que contienen enzimas incluyen aquellas descritas en la patente norteamericana No. 5,356,800 expedida a Jacquess, la solicitud '"de "patente norteamericana No. de serie 09/031,830 presentada el 27 de febrero de 1998 y la publicación internacional número WO 99/43780, todas incorporadas en la presente en su totalidad per referencia. Otras enzimas de tratamiento de pulpa de ía-. r i cación de papel ejemplares son BÜZYME™ 2523 y BUZYMEr Z i Z , ambas disponibles de Book an Laboratory, Internacional, Inc., Memphis, Thennessee. La composición de enzima celuli ica contiene de preferencia de aproximadamente 5% a aprcκirr.c- i.rnente 20% en peso de enzima. La composición de enzima preferida puede contener además polietileglicol, hexilengl ic: - , polivinilpirrolidona, alcohol tetrahidrofurílico, glicerina, agua y otros aditivos de composición de enzima convencional, tal como por ejemplo se describen en la patente norteamericana No. 5,356,800. La enzima puede ser agregada a la pulpa en una cantidad de aproximadamente 0.001 a aproximadamente 0.100% en peso de enzima en base al peso seco de la pulpa, por ejemplo de aproximadamente 0.005 a aproximadamente 0.05% en peso.
En una modalidad preferida de la presente invención, la composición de enzima contiene por lo menos un oligómero de poliamida y por lo menos una enzima. La poliamida está presente en una cantidad efectiva para estabilizar la enzima. Composiciones de enzimas ejemplares que contienen oligómero de poliamida y enzima son descritos en la solicitud de patente internacional publicada No. WO 99/43780, que es incorporada en la presente en su totalidad por referencia.
De acuerdo con la presente invención, la composición de enzima puede incluir una combinación de dos o más enzimas diferentes. La composición de enzima puede incluir por ejemplo una combinación de una lipasa y una celulasa y puede incluir opcionalmente un agente estabilizante. El agente estabilizante puede ser un oligómero de poliamida como se describe en la presente.
La composición polimérica catiónica, agregada a la pulpa aproximadamente al mismo tiempo como la composición de enzima, es agregada en una cantidad efectiva para mejorar de preferencia el drenaje o retención de la pulpa en comparación con el polímero no catiónico que está presente. En general, el polímero catiónico es agregado en una cantidad de por lo menos aproximadamente 0.227 Kg (0.5 libras) de polímero catiónico por tonelada de materia prima de alimentación de papel, en base a los sólidos secos de la pulpa y de preferencia en una cantidad de por lo menos de aproximadamente 0.454 Kg (1 libra) por tonelada de materia prima de fabricación de papel. De preferencia, el polímero catiónico es agregado en una cantidad de "aproximadamente 0.91 Kg (2 libras) por tonelada de materia prima de alimentación de papel a aproximadamente 2.72 Kg (6 libras) por tonelada de materia prima de fabricación de papel, en base a los sólidos secos. El polímero catiónico puede ser agregado de preferencia en una cantidad de aproximadamente 0.0001% a aproximadamente 0.0100% en peso en base al peso seco de los sólidos de la pulpa.
Cualquier polímero catiónico o mezcla de los mismos puede ser usado y de preferencia polímeros catiónicos •=-- convencionales comúnmente asociados con la fabricación de 5 papel pueden ser usados en la composición polimérica. Ejemplos de polímeros catiónicos incluye, pero no están invitados a, almidones catiónicos, polímeros de poliacrilamida catiónicos, por ejemplo, con polímeros de una acrilamida con un monómero catiónico, en donde el monómero 0 catiónico puede estar en forma neutralizada o cuaternaria. Los polímeros catiónicos que contienen nitrógeno son preferidos. Monómeros catiónicos ejemplares que pueden ser copolimirizados con acrilamida para formar polímeros catiónicos preferidos de acuerdo con la presente invención 5 incluyen aminoalquilésteres de ácido acrílico o metacrílico y dialilaminas ya sea en forma neutralizada o cuaternaria. Monómeros catiónicos ejemplares y polímeros de poliacrilamida catiónicos son descritos en la patente norteamericana número 4,894,19 expedida a Barón, Jr., et al., que es incorporada en 0 su totalidad por referencia en la presente.
El polímero catiónico puede también ser un'a poliacrilamida formada a partir de copnómeros que incluyen, por ejemplo, metosulfato de l-trimetilamonio-2-hidroxipropil metracrilato. Otros ejemplos de polímeros catiónicos 5 inclyuen, pero no están invitados a, homopolímeros de monómeros de dialilamina, homopolímeros de aminoalquil esteres de ácidos acrílicos y poliaminas, como se describen en la patente norteamericana No. 4,894,119. Copolímeros, terpolímeros o formas superiores de polímeros pueden también ser usadas. Además, por propósitos de la presente invención, se' puede usar una mezcla de dos o más polímeros catiónicos.
Cuando el polímero catiónico es una poliacrilamida catiónica, las unidades de acrilamidas no iónicas están de preferencia presentes en el copolímero y de preferencia presentes en una cantidad de por lo menos aproximadamente 30% en mol y en general en una cantidad no mayor de 95% en mol. Por lo menos aproximadamente 5% en mol y en general no más de aproximadamente 70% en mol, del polímero es de preferencia formado a partir de un comonómero catiónico.
El peso molecular promedio en peso del polímero catiónico es de preferencia de más de 1,000, por ejemplo de aproximadamente 10,000 a aproximadamente 15,000,000 o de aproximadamente 100,000 a aproximadamente 10,000,000.
En una modalidad preferida de la presente invención, el polímero catiónico presente tiene un peso molecular promedio en peso de por lo menos, aproximadamente 10,000 y es precombinado con la composición de enzima antes de la composición polimérica catiónica y composición de enzima sean agregadas conjuntamente a la pulpa.
Después de tratar la pulpa de fabricación de papel con la composición de enzima y composición de polímero catiónico a aproximadamente el mismo tiempo, la pulpa tratada resultante puede luego ser procesada mediante una máquina y técnicas de fabricación de papel convencionales. La pulpa tratada puede ser tratada adicionalmente con uno o más componentes, en los que se incluyen otros polímeros tales como polímeros aniónicos y no iónicos, arcillas, otros rellenos, pigmentos, tintes, desespumantes, biocidas, agentes de ajuste de PH tales como alumbre y otros aditivos de fabricación o procesamiento de papel convencionales. Un aditivo particularmente preferido para uso y de acuerdo con los métodos de la presente invención es un almidón catiónico.
El almidón catiónico puede ser agregado a la pulpa o pulpa tratada de la presente invención para formar una pulpa tratada por almidón. El almidón puede ser agregado en uno o más puntos a lo largo del flujo de la pulpa de fabricación de papel a través del aparato o sistema de fabricación de papel de la presente invención. Por ejemplo, el almidón catiónico puede ser agregado a una pulpa a aproximadamente el mismo tiempo que la enzima y polímero catiónico son agregados a la pulpa. El almidón catiónico puede ser agregado alternativa o adicionalmente a la pulpa tratada después de que la pulpa es tratada por primera vez tanto por la enzima como el polímero catiónico. Los almidones catiónicos preferidos incluyen, pero no están limitados a, almidones de patata, almidones de maíz y otros almidones de extremo húmedo o combinacicr.es de los mismos.
Cantidades convencionales de almidón pueden ser agregadas a la pulpa. Una cantidad ejemplar de almidón que puede ser usada de acuerdo con la presente invención es de aproximadamente 2.27 Kg (5 libras) a aproximadamente 11.34 Kg (25 libras) por tonelada en base al peso seco del sólido de la pulpa.
Además de o en lugar del almidón, un aditivo en micropartículas puede ser agregado a la pulpa en cualquier tiempo durante el proceso. El aditivo de micropartículas puede modificar la carga de la pulpa o la carga de un componente de la pulpa. El aditivo en micropartículas puede ser por ejemplo, un agente de carga c modificador, un relleno, un agente coagulante y/o un auxiliar de retención. El aditivo en micropartículas pueden ser una hectorita, bentonita, zeolita, sol de alúmina natural o sintética o cualquiera de los aditivos en partículas convencionales como son conocidos para aquellos experimentados en la técnica.
- Un biocida puede ser agregado a la pulpa o la pulpa tratada de acuerdo con los usos de biocidas convencionales en procesos de fabricación de papel. Por ejemplo, un biocida puede ser agregado a la pulpa tratada en un recipiente mezclador después de que la pulpa ha sido tratada con la enzima y polímero catiónico. Biocidas útiles en las pulpas de fabricación de papel de acuerdo con la presente invención incluyen biocidas bien conocidos para aquellos experimentados en la técnica, por ejemplo, BUSAN™ 1130, disponible de Buckman Laboratories, Internacional, Inc., Memphis, Tennessee.
Un diagrama de flujo de un sistema de fabricación de papel para llevar a cabo el método de la presente invención es resumido en la figura 1. Se comprenderá que el sistema mostrado es ejemplar de la presente invención y no se propone de ninguna manera restringir el alcance de la invención. En el sistema de la figura 1, un suministro de composición de enzima y un suministro de composición polimérica catiónica son combinadas simultáneamente a consideraciones respectivas deseadas con un sistema de flujo de pulpa de fabricación de papel para formar una pulpa tratada. El suministro de pulpa mostrado representa un flujo de pulpa, tal como por ejemplo, suministrado de un tanque o silo de retención de pulpa. El suministro de pulpa mostrado en la figura 1 puede ser un conducto, tanque de retención o tanque mezclador u otro contenedor, pasaje o zona mezcladora para el flujo de pulpa. El suministro de composición de enzima puede ser por ejemplo, un tanque de retención o tanque de contención que tiene una salida en comunicación con una entrada de un tanque de pulpa tratada. El suministro de composición de polímero catiónico puede ser por ejemplo, un tanque de retención que tiene una salida en comunicación con una entrada del tanque de pulpa tratada.
La pulpa tratada con la composición de enzima y la composición de polímero catiónico se hace pasar del tanque de pulpa tratada a través de un refinador y luego a través de un recipiente mezclador en donde aditivos opcionales que incluyen un biocida son combinados con la pulpa tratada. El refinador tiene una entrada en comunicación con una salida del tanque de pulpa tratada y una salida en comunicación con una entrada del recipiente mezclador.
De acuerdo con la modalidad de la figura 1, la pulpa tratada en el recipiente mezclador se hace pasar desde una salida del recipiente mezclador a través de una comunicación a una entrada de un recipiente de la máquina. El recipiente mezclador y recipiente de la máquina pueden ser de cualquier tipo convencional conocido para aquellos experimentados en la técnica. El recipiente de la máquina asegura una cabeza de nivel, esto es, una presión constante sobre la pulpa tratada o materia prima en toda la porción corriente abajo del sistema, particularmente en la caja de cabeza.
En el sistema de la figura 1, una pulpa drenada resultante de la fabricación de papel en la caja de cabeza se hace recircular al silo de agua blanca.
En la modalidad mostrada en la figura 2, un almidón catiónico es agregado a la pulpa tratada refinada en el recipiente mezclador y el sistema incluye una caja de estopa convencional. Almidón catiónico adicional puede ser agregado en la caja de estopa aunque no se ilustra en la figura 2. El sistema de la figura 2 tiene un segundo refinador entre el recipiente de la máquina y la caja de estopa. Otros aditivos, en los que se incluyen agentes de ajuste del PH tales como alumbre, pueden también ser agregados en la caja de estopa. Los agentes de aju§te del PH pueden ser agregados en otros puntos a lo largo del flujo de la pulpa o pulpa tratada a través del aparato.
. El aparato de la presente invención puede también incluir - dispositivos de medición para proporcionar una contracción apropiada de enzima al flujo de pulpa, por ejemplo, de aproximadamente 0.001 a aproximadamente 0.100% en peso de enzima, en base al peso seco de sólidos de la pulpa. El aparato puede incluir un dispositivo de medición para proporcionar una cantidad apropiada del polímero catiónico al flujo de pulpa, por ejemplo, de aproximadamente 0.0001 a aproximadamente 1.000% en peso del polímero catiónico, en base al peso seco en el sólido de .la... .pulpa. Otros dispositivos de medición o dosificación son provistos de preferencia para los otros aditivos entre dientes que puedan ser usados durante el método.
Otra modalidad de la presente invención es ilustrada en la figura 3. La pulpa es tratada en un recipiente mezclador con una composición polimérica catiónica, tal como polímero catiónico que contiene nitrógeno o un almidón catiónico. La pulpa tratada se hace pasar del recipiente mezclador a un recipiente de la máquina en donde una composición de enzima es agregada a la pulpa tratada para formar una pulpa tratada con enzima. Luego la pulpa tratada por enzima es refinada y se hace pasar a una caja de estopa en donde composición polimérica catiónica opcional es agregada opcionalmente a la pulpa. La composición de polímero catiónico opcional, si se utiliza, puede ser la misma o diferente que la primera composición de polímero catiónico, agregada a la pulpa al recipiente mezclador. Alternativamente, ningún polímero catiónico adicional es agregado a la pulpa en la caja de estopa. Desde la caja de estopa, la pulpa se hace pasar luego a un silo de agua blanca en donde una composición polimérica catiónica que contiene nitrógeno es agregada a la pulpa. La pulpa se hace pasar a través de una bomba de ventilador a un tamiz y subsecuentemente a una caja de cabeza. La materia prima drenada resultante de la fabricación de hoja en la caja de cabeza se hace recircular al silo de agua blanca.
"De ""acuerdo con la modalidad de la presente invención mostrada en la figura 3, la composición de polímero catiónico que contiene nitrógeno puede ser por ejemplo una 1

acrilamida que contiene polímero cartiónico, unidades de un monómero cartiónico. La primera composición polimérica cartiónica agregada, por ctra parte, puede ser un polímero que contiene nitrógeno, un alr.idδn cartiónico u otro polímero cartiónico. La composición de polímero cartiónico opcional puede también ser un polímero que contiene nitrógeno, un almidón catiónico u otro polímero catiónico. La primera composición de polímero catiónico, la composición de polímero catiónico que contiene nitrógeno y la composición de polímero catiónico opcional puede ser la misma o diferente. De acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención mostrada en la figura 3, por lo menos una de las composiciones de polímero catiónico y la composición de polímero catiónico opcional comprende un almidón. Además, de preferencia, la composición polimérica catiónica que contiene nitrógeno contiene unidades de acrilamida y unidades de un monómero catiónico.
Un agente limpiador, por ejemplo, un dispositivo limpiador de fuerza centrífuga, puede ser dispuesto entre, por ejemplo, la bomba del ventilador y el tamiz, de acuerdo con cualesquiera de las modalidades de las figuras 1-3 anteriores .
El método del aparato de la presente invención proporciona un tiempo de interacción prolongado entre la pulpa, enzima y polímero catiónico. La pulpa tratada que llega a la caja de cabeza en el sistema de la presente invención puede ser formada a una hoja precursora de papel o cartón. De preferencia, la hoja exhibe excelente drenaje y/o retención de finos. El papel y cartón resultantes fabricados de acuerdo con el método de la presente invención exhibe excelente opacidad y otras propiedades físicas.
Será evidente para aquellos experimentados en la técnica que varias modificaciones y variaciones se pueden efectuar a los materiales de la presente invención sin desviarse del espíritu o alcance de la presente invención. Así, se propone que la presente invención cubra otras modificaciones y variaciones de esta invención a condición de que entren en el alcance de las verificaciones adjuntas y sus equivalentes .