MXPA00009871A - Dispersiones a presto de papel - Google Patents

Abstract

Dispersiones de apresto de papel acuosas, que comprenden:a) cuando menos un compuesto de apresto de papel, y b) un dispersante soluble en agua que contiene al menos dos grupos hidrofílicos y al menos un grupo hidrofóbico. Surfactantes géminis que tienen al menos dos grupos hidrofóbicos y al menos dos grupos hidrofílicos se prefieren. Las dispersiones se emplean para apresto interno o de superficie.

Description

DISPERSIONES DE APRESTO DE PAPEL Campo de la Invención Esta invención se refiere a dispersiones de apresto acuoso, a métodos para producir papel con apresto utilizando las dispersiones y a papel preparado por los métodos . Antecedentes de la Invención Aprestos reactivos de celulosa y no reactivos de celulosa se emplean ampliamente para aprestar papel durante su fabricación. Debido a que estos aprestos más frecuentemente son insolubles en agua, en general se emplean en la forma de dispersiones acuosas, de manera tal que puedan ser fácilmente manejadas en el ambiente de producción acuosa de papel. Los surfactantes, es decir materiales que típicamente contienen tanto cadenas de hidrocarburos solubles en aceite, como grupos polares solubles en agua, en general no se emplean como dispersantes para dispersiones de apresto de papel, debido a que tienden a exhibir un efecto anti-apresto, es decir reducen la resistencia al agua. Surfactantes convencionales en general, tienen un grupo hidrofílico y un grupo hidrofóbico. Recientemente, se ha introducido una clase de surfactantes que tienen al menos dos grupos hidrofóbicos y al menos dos grupos hidrofilicos . Esto se han encontrado inesperadamente eficaces cuando se comparan con surfactantes convencionales (Rosen, M.J., Chemtech, Marzo 1993, págs. 30-33; y Menger, F.M. & Littau, C.A., ". Am Chem . Soc . , 1993, 115, págs. 10083-10090) . Se han conocido en la literatura como " surfactantes géminis" . Los surfactantes géminis se describen en las patentes de los E.U.A. No. 5,643,864, 5,710,121, 5,789,371, 5,811,384 y 5,863,886. Adicionales ejemplos de surfactantes géminis se describen en las Publicaciones Internacionales Nos. O 95/19955, WO 98/15345, WO 98/15346, WO 98/23365, WO 98/37062 y WO 98/45308. Compendio de la Invención .Ahora se ha encontrado que los surfactantes géminis, y ciertos otros surfactantes son especialmente eficaces paras preparar dispersiones de compuestos de apresto de papel, aún cuando se utilizan a muy bajos niveles, proporcionando dispersiones de apresto que producen papel, con propiedades de apresto inesperadamente altas . En una modalidad, esta invención se refiere a dispersiones acuosas que comprenden: a) cuado menos un compuesto de apresto de papel, y b) un dispersante soluble de agua que contiene dos o más grupos hidrofílicos y al menos un grupo hidrofóbico. En una modalidad preferida, el dispersante soluble en agua comprende un surfactante géminis que contiene dos o más grupos hidrofílicos y dos o más grupos hidrofóbicos . En otra modalidad, la invención se refiere a dispersiones de apresto de papel que comprenden: a) un agente de apresto reactivo de celulosa y b) un dispersante soluble en agua, que comprende una amina di- o policuaternaria que contiene al menos un grupo hidrofóbico que tiene de aproximadamente 10 a aproximadamente 30 átomos de carbono . Todavía en otra modalidad, la invención se refiere a un procedimiento para preparar papel aprestado que comprende: a) proporcionar una suspensión de pulpa para producción de papel acuoso; b) producir laminado y al menos parcialmente secar la suspensión de pulpa acuosa para obtener papel; c) aplicar a la superficie del papel, una dispersión acuosa que comprende cuando menos un compuesto de apresto de papel y un dispersante soluble en agua, que contiene al menos dos grupos hidrofílicos y al menos un grupo hidrofóbico; y d) secar para obtener papel aprestado. También se refiere a un procedimiento para preparar papel con apresto que comprende: a) proporcionar una suspensión de pulpa para producción de papel acuosa; b) agregar a la solución de pulpa acuosa, una dispersión acuosa que comprende cuando menos un compuesto de apresto de papel y un dispersante soluble en agua que contiene cuando menos dos grupos hidrofílicos y al menos un grupo hidrofóbico; y c) laminar y secar la suspensión de pulpa de papel de la etapa (b) , para obtener papel con apresto. Todavía en otra modalidad, la invención se refiere a papel con apresto preparado por estos procesos . Descripción Detallada de la Invención Las composiciones de la invención son dispersiones acuosas que comprenden al menos un compuesto de apresto de papel y un dispersante soluble en agua que es un surfactante que contiene cuando menos dos grupos hidrofílicos y al menos un grupo hidrofóbico^ Los surfactantes de la invención son solubles en agua y forman micelios cuando se disuelven en agua sobre la concentración critica de los micelios. Grupos hidrofllicos son los grupos en el surfactante que promueve la solubilidad en agua. Grupos hidrofóbicos son aquéllos que distorsionan la estructura del agua en donde se disuelve el surfactante y provocan formación de micelios y adsorción del surfactante en las interfases del sistema. Grupos hidrofóbicos a menudo son cadenas alquilo o perfluoroalquilo. Compuestos de Apresto de Papel Compuestos de apresto de papel preferidos para la invención se eligen del grupo que consiste de compuestos de apresto de papel reactivos de celulosa y compuestos de apresto de papel no reactivos de celulosa. Para los propósitos de esta invención, aprestos reactivos de celulosa se definen como aquéllos aprestos capaces de formar enlaces químicos covalentes por reacción con los grupos hidroxilo de celulosa y aprestos no reactivos de celulosa se definen como aquéllos que no forman estos enlaces covalentes con celulosa. Aprestos reactivos de celulosa preferidos para utilizar en la invención incluyen dímeros ceteno y multímeros, anhídridos alquenilsuccínicos, epóxidos orgánicos que contienen aproximadamente 12 a 22 átomos de carbono, acil haluros que contienen de aproximadamente 12 a 22 átomos de carbono, anhídridos de ácidos grasos que contienen de aproximadamente 12 a 22 átomos de carbono e isocianatos orgánicos que contienen aproximadamente 12 a 22 átomos de carbono. Dimeros y multímeros de ceteno preferidos son materiales de la fórmula (1) , en donde n es un entero de 0 a aproximadamente 20, R y R" que pueden ser iguales o diferentes, son grupos alquilo o alquenilo de cadena recta o ramificada, saturados o insaturados que tienen 6 a 24 átomos de carbono; y R' es un grupo alquileno ramificado o de cadena recta, saturado o insaturado que tienen de aproximadamente 2 a aproximadamente 40 átomos de carbono.

Los dimeros ceteno para utilizar en el procedimiento de esta invención, tienen la estructura de la fórmula (1) en donde n=0 y los grupos R y R" que pueden ser iguales o diferentes, son radicales hidrocarburo. De preferencia, los grupos R y R" son grupos alquilo o alquenilo de cadena recta o ramificada que tienen 6 a 24 átomos de carbono, grupos cicloalquilo que tienen al menos 6 átomos de carbono, grupos arilo que tienen al menos 6 átomos de carbono, grupos aralquilo que tienen al menos 7 átomos de carbono, grupos alcarilo que tienen al menos 7 átomos de carbono y sus mezclas. Más preferiblemente, un dimero ceteno se elige del grupo que consiste _de (a) dímeros octil, decil, dodecil, tetradecil, hexadecil, octadecil, eicosil, docosil, tetracosil, fenil, benzil, ß-naftil, y ciclohexil ceteno, y (b) dímeros ceteno preparados a partir de ácidos orgánicos seleccionados del grupo que consiste de ácido montánico, ácido nafténico, ácido 9 , 10-decilénico, acido 9, 10-dodecilénico, ácido palmitoléico, ácido oléico, ácido ricinoléico, ácido linoléico, ácido eleoesteárico, mezclas de origen natural de ácidos grasos que se encuentran en aceite de coco, aceite babassu, aceite de núcleo de palma, aceite de palma, aceite de oliva, aceite de cacahuate, aceite de nabilla, sebo de res, manteca, grasa de ballena, y mezclas de cualquiera de los ácidos grasos anteriormente citados entre sí. Dímeros ceteno más preferibles se eligen del grupo que consiste de dimeros de octil, decil, dodecil, tetradecil, hexadecil, octadecil, eicosil, docosil, tetracosil, fenil, benzil, ß-naftil, y ciclohexil ceteno. Dímeros alquil ceteno se han empleado comercialmente por muchos años y se preparan al dimerizar los alquil cetenos elaborados a partir de cloruros de ácido graso de cadena recta, saturados; los más ampliamente empleados se preparan a partir de ácido palmítico y/o esteárico. Dímero alquil ceteno neto, está disponible como AquapelMR364 agente de apresto de Hercules Incorporated, Wilmington, DE. Dispersiones acuosas de estos materiales están disponibles de agentes de apresto de papel HerconMR de Hercules Incorporated, Wilmington, DE. Multimeros ceteno preferidos para utilizar en el proceso de esta invención, tienen la fórmula (1) en donde n es un entero de al menos 1, R y R", que pueden ser iguales o diferentes, son grupos alquilo o alquenilo de cadena recta o ramificada, saturados o insaturados que tienen 6 a 24 átomos de carbono, de preferencia de 10 a 20 átomos de carbonos, y más preferiblemente de 14 a 16 átomos de carbono, y R1 es " un grupo alquileno de cadena recta o ramificada, saturado o insaturado, que tiene de 2 a 40 átomos de carbono, de preferencia de 4 a 8 o de 28 a 40 átomos de carbono . Multímeros ceteno preferidos se describen en la Publicación de Solicitud de patente Europea No. 0 629 741 Al, y en las patentes de los E.U.A. No. 5,685,815 y 5,846,663. Entre los dimeros y multímeros ceteno preferidos para utilizar en la invención están aquéllos que no son sólidos a 25°C (no substancialmente cristalinos, semi-cristalinos o cerosos sólidos; es decir fluyen al calentar sin calor de fusión) . Estos dímeros y multímeros líquidos son compuestos de la fórmula (1) en donde n de preferencia es 0 a 6, más preferiblemente 0 a 3, y en particular 0; R y R" que pueden ser iguales o diferentes, son grupos alquilo de cadena recta o ramificada, saturados o insaturados, de 6 a 24 átomos de carbono; R' es un grupo alquileno de cadena recta o ramificada, saturado o insaturado, que tiene 2 a 40 átomos de carbono, de preferencia 4 a 32 átomos de carbono; y en donde al menos 25% de los grupos R y R" en la mezcla de compuestos son insaturados. Materiales preferidos son multímeros ceteno descritos en la patente de los E.U.A. No. 5,846,663. Los dímeros y multímeros ceteno líquidos pueden comprender una mezcla de compuestos dímeros o multímeros ceteno que son el producto de una mezcla de reacción que comprenden ácidos grasos monocarboxílicos insaturados. La mezcla de reacción además puede comprender ácidos grasos monocarboxílicos saturados y ácidos dicarboxílicos. De preferencia, la mezcla de reacción para preparar la mezcla de compuestos dímeros o multímeros comprende al menos aproximadamente 25% en peso, más preferiblemente 45% en peso aproximado y en particular al menos de aproximadamente 70% en peso de ácidos grasos monocarboxílicos insaturados. Los ácidos grasos monocarboxílicos insaturados incluidos en la mezcla de reacción de preferencia tienen 10-26 átomos de carbono, más preferiblemente 14-22 átomos de carbono, y en particular 16- 18 átomos de carbono. Estos ácidos incluyen por ejemplo, ácidos oléico, linoléico, dodecenoico, tetradecenoico (miristoléico) , hexadecenoico (palmitoléico) . octadecadienoico (linolelaidico) , octadecatrienoico (linolénico) , eicosenoico (gadoléico) , eicosatetraenoico (araquidonico) , cis-13-docosenoico (erucico) , trans-13 -docosenoico (brasidico) , y docosapentaenoico (clupanodonico) y sus haluros de ácidos, de preferencia cloruro. Puede emplearse uno o más de los ácidos monocarboxílicos. Ácidos grasos monocarboxílicos insaturados preferidos son ácidos oléico, linoléico, linolénico y palmitoléico y sus haluros de ácido. Más preferidos ácidos grasos monocarboxílicos insaturados, son los ácidos oléico y linoléico y sus haluros de ácido. Los ácidos grasos monocarboxílicos saturados empleados para preparar los compuestos dímero y multímero ceteno empleados en esta invención, de preferencia tienen 10-26 átomos de carbono, más preferiblemente 14-22 átomos de carbono y en particular 16-18 átomos de carbono. Estos ácidos incluyen por ejemplo ácidos esteárico, isosteárico, mirístico, palmítico, margarico, pentadecanoico, decanoico, undecanoico, dodecanoico, tridecanoico, nonadecanoico, araquidico y behénico, y sus haluros, de preferencia cloruros. Uno o más de los ácidos grasos monocarboxílicos saturados pueden ser empleados . Ácidos preferidos son palmítico y esteárico. - _ __ Los ácidos alquil dicarboxílicos empleados para preparar los compuestos multímero ceteno para utilizar en esta invención, de preferencia tienen 6-44 átomos de carbono, y en particular 9-10, 22 o 36 átomos de carbono. Estos ácidos de dicarboxílicos incluyen por ejemplo ácidos sebácico, azelaico, 1, 10-dodecandioico, subérico, brazilico, docosandioico y ácidos dímeros de 36 átomos de carbono, por ejemplo EMPOLMR 1008 disponible de Henkel -Emery, Cincinnati, Ohio, y sus haluros, de preferencia cloruros . Uno o más de estos ácidos dicarboxílicos pueden emplearse. Ácidos dicarboxílicos con 9-10 átomos de carbono se prefieren en particular. Los ácidos dicarboxílicos más preferidos son ácidos sebásico y azelaico. Cuando los ácidos dicarboxílicos se emplean en la preparación de multímeros ceteno para utilizar en esta invención, la proporción molar máxima de ácido dicarboxilico a ácido monocarboxílico (la suma de ambos saturados e insaturados) , de preferencia aproximadamente 5. Un máximo más preferido es de aproximadamente 4, y el máximo más preferido es de aproximadamente 2. La mezcla de compuesto dímero y multímero puede prepararse utilizando métodos conocidos para la preparación de dímeros ceteno standard. En la primer etapa, haluros de ácido, de preferencia cloruros de ácido, se forman de una mezcla de ácidos grasos o una mezcla de ácidos grasos y ácido dicarboxílico, utilizando PCl3 u otro agente halogenante, de preferencia clorante. Los haluros de ácido luego se convierten en cetenos en la presencia de aminas terciarias (incluyendo trialquil aminas y alquil aminas cíclicas) , de preferencia trietilamina. Las porciones ceteno luego se dimerizan para formar los compuestos deseados .

Dímeros y multímeros ceteno no sólidos a 25 °C se describen en las patentes de los E.U.A. Nos. 5,685,815, 5,846,663, 5,725,731, 5,766,417 y 5,879,814. Dímeros ceteno no sólidos a 25 °C están disponibles como agentes de apresto PrecisMR de Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware . También incluidos en el grupo de aprestos reactivos de celulosa están los anhídridos alquenil-succínicos (ASA) . ASA's están compuestos de cadenas hidrocarburo insaturadas que contienen grupos anhídridos succínicos secundarios . Usualmente se elaboran en un proceso de dos etapas partiendo con alfa olefinas. La olefina primero se isomeriza al mover aleatoriamente el doble enlace desde la posición alfa. En la segunda etapa, la olefina isomerizada se reacciona con anhídrido maleico para dar el ASA final de fórmula generalizada (2) . Olefinas típicas empleadas para la reacción con anhídrido maleico, incluyen compuestos alquenilo, cicloalquenilo y aralquenilo que contienen aproximadamente _ 8 a aproximadamente 22 átomos de carbono. Ejemplos específicos son anhídrido iso-octadecenil succínico, anhídrido n-octadecenil succínico, anhídrido n-hexadecenil succínico, anhídrido n-dodecil succínico, anhídrido i-dodecenil succínico, anhídrido n- decenil succínico y anhídrido n-octenil succínico.

Los anhídridos alquenilsuccínicos se describen en la patente de los E.U.A. No. 4,040,900, y por C.E. Farley y R.B. Wasser en The -Sizing of Paper (El Apresto de Papel ) , Segunda Edición, editado por W.F. Reynolds, Tappi Press, 1989, páginas 51-62. Una variedad de anhídridos alquenilsuccínicos está comercialmente disponible de Albemarle Corporation, Baton Rouge, Louisiana. Anhídridos alquenilsuccínico para utilizar en la invención, de preferencia es un líquido a 25°C. Más preferiblemente son líquidos a 20°C. Otros aprestos reactivos de celulosa preferidos para utilizar en la invención son mezclas de dímeros o multímeros ceteno con anhídridos alquenilsuccínicos como se describe en la patente de los E.U.A. No. 5,766,417. Aprestos reactivos de celulosa más preferidos para utilizar en la invención, son dímeros y multímeros ceteno de la estructura (1) .

Aprestos no reactivos de celulosa para utilizar en la invención de preferencia incluyen resina de trementina no modificada, resina de trementina fortificada, resina de trementina éster, resina de trementina hidrogenada, resina de trementina extendida, cera, resinas hidrocarburo y aprestos poliméricos. Aprestos poliméricos incluyen pero no están limitados a poliuretanos, copolímeros de etileno con comonómeros tales como vinil acetato, ácido acrílico y ácido metacrílico y copolímeros de estireno o estírenos substituidos, con monómeros de vinilo. Ejemplos de estos monómeros de vinilo incluyen aunque no están restringidos a anhídrido maleico, ácido acrílico o sus alquil esteres, ácido metacrílico o sus alquil esteres, ácido itacónico, divinil benzeno, acrilamida, acrilonitrilo, ciclo-pentadieno o sus mezclas. Copolímeros preferidos son aquéllos elaborados a partir de monómeros que comprenden estireno o estireno substituido, alquil acrilato o metacrilato y ácido carboxílico etilénicamente insaturado, en donde el estireno o estireno substituido se elige del grupo que consiste de estireno, a-metilestireno, vinil tolueno y sus mezclas, en donde el grupo alquilo o el alquil acrilato o metacrilato contiene de 1 a aproximadamente 12 átomos de carbono y en donde el ácido carboxílico etilénicamente insaturado se elige del grupo que consiste de ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido o anhídrido maleico, ácido fumárico, ácido itacónico y sus mezclas. Un ejemplo preferido de estos copolímeros es el tratamiento de apresto superficial ChromasetMR600 disponible de Hercules Incorporated. Wilmington DE. Ejemplos de otros polímeros insolubles en agua comercialmente disponibles son: CarbosetMR1086 , un látex de poli (estireno/ácido acrilico/2-etilhexil acrilato), disponible de B.F. Goodrich Co . , Akron, OH; BasoplastMR250D, un látex de poli (acrilonitrilo/butil acrilato) , disponible de BASF Corporation, Charlotte, NC; JetsizeMRPlus, un látex de poli (estireno/acrilato) catiónico, disponible de Eka-Nobel, Marietta, GA; FlexbondMR381, un látex poli (etilen/vinil acetato) disponible de Air Products Corporation, Allentown, PA; y látex FlexbondMR325, poli (etilen/vinilo acetato) también disponible de Air Products Corporation. Dispersantes Solubles en Agua Dispersantes solubles en agua para la invención, contienen al menos dos grupos hidrofílicos y al menos un grupo hidrofóbico. Un grupo preferido de dispersantes solubles en agua son aminas di- o policuaternarias que tienen al menos un grupo hidrofóbico que tiene aproximadamente 10 a aproximadamente 30 átomos de carbono. Materiales de esta clase pueden tener estructuras de cualquiera de lasf fórmulas (3) - (6) .

Y en donde R es un grupo alquilo con 10 a 30 átomos de carbono, alquenilo, cicloalquilo, alcarilo o aralquilo; R2, R3/ R4, R5 y R6, que pueden ser iguales o diferentes son alquilo con 1 a 30 átomos de carbono, alquenilo, cicloalquilo, alcarilo o aralquilo; R7 , es un alquileno con 1 a 30 átomos de carbono, alquenileno, cicloalquileno, alcarileno o aralquileno o sus productos de substitución hidróxido, aciloxi, cloruro o bromuro; n es de 1 a 15; y x es un anión seleccionado del grupo que consiste de cloruro, fluoruro, bromuro, nitrato, sulfato y alquil sulfonato. Más preferiblemente, los dispersantes tienen la estructura de la fórmula (3) . Aún más preferidos son dispersantes de la fórmula (3) en donde n es de 1 a aproximadamente 5, Rx es alquilo con 10 a 30 átomos de carbono, R2 es metilo o alquilo con 10 a 30 átomos de carbono y R7 es 1, 3 -propileño o 2 -hidroxi-1, 3 -propileno . Se prefieren en particular materiales de la fórmula (3) en donde n es 1, R7 es 2-hidroxipropileno, R? y R2 son grupos alquilo con 18 átomos de carbono y R3, R4 , R5 y R6 son grupos metilo, o en donde n es 1, R7 es trimetileno, R± es una mezcla de grupos alquilo con 14 a 18 átomos de carbono y R2, R3, R4 , R5 y R6 son grupos metilo. Este surfactante géminis catiónico más preferido tiene la fórmula estructural (7) . (7) CH CH. CH3(CH2 2)'17 N -CH„-CH-CH N. .(CH2)17CH3 2X- CH, OH CH.

El compuesto con la fórmula estructural (7) en donde X es cloruro, también se conoce como 2 -hidroxipropilen-1, 3-bis (cloruro de dimetil estearil amonio) . Métodos para su preparación se describen en las patentes de los E.U.A. Nos. 4,734.277, 4,764,306 y 4,812,263. 2 -Hidroxi propilen- 1 , 3 -bis (cloruro de dimetil estearilo amonio) está disponible de BASF Inc., Mount Olive, NJ, como M-QuatMR Dimer 18. Otro surfactante preferido de este tipo tiene la fórmula (8) , en donde R es un grupo alquilo con 14 a 18 átomos de carbono y X es un anión seleccionado del grupo que consiste de cloruro, fluoruro, bromuro, nitrato y alquil sulfonato. El material de la fórmula (8), también conocido como dicloruro de N-sebo pentametil propan diamonio, en donde X es cloruro, está disponible como AdogenMR 477 de Witco Corp., Greenwich, CT.

Un grupo preferido de surfactantes géminis para utilizar en la invención comprende aquéllos con la estructura de la fórmula (9) : en donde n es un número de 0 a aproximadamente 15; m, p, t y x son cualquiera de 0 o 1; y v es un número de 1 a aproximadamente 15; en donde Rl7 R4, R5, y R6, que pueden ser iguales o diferentes, se eligen del grupo que consiste de grupos hidrógeno, alquilo con 1 a 30 átomos de carbono, alquenilo, cicloalquilo, cicloalquenilo, y aralquilo, y al menos uno de Rx, R4, R5, y R6 contiene aproximadamente 10 a aproximadamente 30 átomos de carbono; en donde R2 y R7, que pueden ser iguales o diferentes, se eligen del grupo que consiste de: (a) alquileno con 1 a 10 átomos de carbono; (b) arileno; (c) oxígeno; (d) -C (0)N(R8) -; (e) - [-0 (EO) a (PO) b] - en donde EO representa un radical etilenoxi, PO representa radical propilenoxi, a y b son números de 0 a aproximadamente 100y la suma de a y b es al menos 1, y los radicales EO y PO son bloques mezclados aleatoriamente o discretos; (f) R9-D-R10; y (g) -D-R9-D-, en donde R9 y R10 que pueden ser iguales o diferentes son alquileno con 1 a 6 átomos de carbono y D es oxígeno, azufre, - [C (CO) N (R8) ] - o -N(R8)- en donde R8 es hidrógeno o grupos alquilo con 1 a 6 átomos de carbono; en donde R3 se elige del grupo que consiste de arileno, alquileno con 1 a 10 átomos de carbono, -O-, -S-, -S-S-, -N(R8)-, -RnO?, -Rn[0(E0)a(P0)b]-, -D-R9-D- y R9-D-R10 en donde R8, R9, R?0, EO, PO, a, b y D son como se definieron anteriormente y Ru es alquileno con 1 a 12 átomos de carbono,- - en donde x y A2, que pueden ser iguales o diferentes se eligen del grupo que consiste de N+, alquilo con 1 a 10 átomos de carbono, -0-R1:l-0- y arilo, en donde RX1 es como se definió anteriormente; en donde Z? y Z2, que pueden ser iguales o diferentes, se eligen del grupo que consiste de hidrógeno y grupos aniónicos, catiónicos y no iónicos hidrofílicos; y cuando Zx y Z2 son ambos hidrógeno, Ax y A2 ambos son N+, y cuando uno de Z1 y Z2 es hidrógeno, al menos uno de At¿ y A2 es un grupo hidrofílico; Surfactantes géminis de la fórmula (9) pueden ser no iónicos, aniónicos, catiónicos o anfotéricos, dependiente esencialmente de la identidad de los grupos hidrofílicos Zx y Z2 que pueden ser no iónicos, aniónicos o catiónicos. Si uno de Zx y Z2 es aniónico y el otro es catiónico, entonces el surfactante géminis es anfotérico.

Surfactantes géminis aniónicos y catiónicos se prefieren, y se prefieren en particular catiónicos. Grupos aniónicos preferidos para utilizar como Zx y Z2 son -S03Y, -P(O) (OY)2, -COOY, -CH2COOY, -CH2CH(OH)CH2S03Y, -OS03Y y -OP(0) (OY)2, en donde Y se elige del grupo que consiste de hidrógeno, metal alcalino, metal alcalino terreo y sal de amina orgánica.

Grupos aniónicos más preferidos son -S03Y y -COOY, en donde Y es un metal alcalino. Grupos hidrofílicos catiónicos preferidos para utilizar como Zx y Z2 son aquéllos con la fórmula -N+(R)3/, en donde los R's que pueden ser iguales o diferentes son grupos alquilo con 1 a 22 átomos de carbono. Grupos hidrofílicos no iónicos preferidos para utilizar como Zl r y Z2, son aquéllos con la fórmula de -O (EO) a (PO) b-B, en donde EO representa el radical etilen oxi, PO representa radical propilen oxi, a y b son numéreos de 0 a aproximadamente 100, la suma de a y b es al menos 1, los radicales EO y PO se mezclan aleatoriamente o en bloques discretos, y B es hidrógeno, un grupo alquilo de 1 a 22 átomos de carbono o un grupo acilo. Ejemplos de surfactantes géminis aniónicos típicos se describen en las patentes de los E.U.A. Nos. 5,160,450, 5,643.864 y 5,710,121, y Publicaciones de Solicitud de patente Internacional Nos. WO 97/40124, W097/46513, WO 98/15345, WO 98/20853, WO 98/23365, WO 98/37062 y WO 98/45308. Ejemplos de surfactantes géminis no iónicos se describen en las patentes de los E.U.A. Nos. 5,811,384, 5,846,926 y 5,863,886, y en las Publicaciones de Solicitud de Patente Internacional Nos. WO 95/19955, WO 98/15345, WO 98/19783, WO 98/23365, 98/37062 y 98/45308. Surfactantes géminis anfotéricos típicos se describen en la Publicación de Solicitud de patente Internacional No. WO 97/31890. Una clase preferida de surfactantes géminis aniónicos para utilizar en la invención se representa por la fórmula (9) anterior en donde Rx y R6 son hidrógeno, R3 es -O-, R4 y R5 son alquilo con 1 a 30 átomos de carbono, n es 1, m y p son 0, 1 o 2, m+p es 2, t y x son 0, Ax y A2 son fenilo; Zx y Z2 son -S03M, en donde M se elige del grupo que consiste de iones litio, sodio y potasio. Surfactantes géminis de esta clase están disponibles como emulsificantes DowfaxMR de The Dow Chemical Co . , Midland, Michigan. Miembros particularmente preferidos de esta clase tienen la fórmula (10) : en donde R4 y R5 son alquilo con 1 a 30 átomos de carbono, m y p son 0, 1 o 2, m+p es 2, x e y son 0 o 1 y x+y es 2. Además de los surfactantes géminis catió icos de la estructura (9) , otros surfactantes géminis catiónicos preferidos se elige del grupo que consiste de cualquiera de las fórmulas (3) - (8) anteriormente descritas. Las dispersiones acuosas de la invención se preparan por métodos convencionales, utilizando cualquiera de técnicas de alta o baja cizalla bien conocidas en la especialidad de producción de papel. Los niveles de apresto reactivo de celulosa y dispersante en las dispersiones acuosas de la invención dependen en parte del apresto reactivo de celulosa particular empleado, el dispersante particular empleado y la aplicación pretendida. De preferencia, el nivel de apresto reactivo de celulosa es de aproximadamente 1-a aproximadamente 50, y más preferible de aproximadamente 5 a aproximadamente 20% en peso en una base seca con base en el peso total de la dispersión. El surfactante géminis de preferencia se emplea a niveles mínimos de aproximadamente 0.0001% en peso, con base en el peso total de la dispersión. Un nivel mínimo más preferido es aproximadamente 0.001% en peso. Un nivel mínimo aún más preferido es 0.01% en peso y el nivel mínimo más preferido es aproximadamente 0.1% en peso. Un nivel máximo preferido para el surfactante géminis es aproximadamente 20% en peso, con base en el peso total de la dispersión. Un nivel máximo más preferido es aproximadamente 10% en peso; un nivel máximo aún más preferido es aproximadamente 5% en peso y el nivel máximo más preferido es aproximadamente 3% en peso. Las dispersiones de apresto de papel de la invención también pueden contener almidón o almidón modificado como estabilizadores de dispersión. El almidón puede ser cualquier tipo soluble en agua, incluyendo pero no limitado a almidón oxidado, etilado, catiónico, lipofílico y perla, y es de preferencia empleado en solución acuosa. De preferencia, los almidones son almidones catiónicos y más preferiblemente son almidones de maíz cerosos catiónicos ya sea con grupos amino terciarios o cuaternarios como la fuente de la carga catiónica. Almidones con un rango de viscosidad Brookfield de aproximadamente 1 a aproximadamente 2,000 cps (solución al 10% en peso en agua, husillo #2, 100 rpm a 38°C) se prefieren. El almidón está presente en las dispersiones de apresto acuoso de la invención a niveles de 0 a aproximadamente 20% en peso en una base seca, con base en el peso total de la dispersión. Más niveles más preferidos son de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 5% en peso, y en particular niveles preferidos de aproximadamente 0.3 a aproximadamente 3% en peso.

Ingredientes adicionales comúnmente empleados en la producción de papel y/o dispersiones de apresto de papel, también pueden incluirse en las dispersiones acuosas. Ejemplos de estos materiales son biocidas, alumbre, arcilla, carbonato de calcio, dióxido de titanio, lignin sulfonato de sodio, surfactantes no iónicos, abrillantadores ópticos, auxiliares de retención y descarga, etc., todos los cuales pueden emplearse en sus rangos normales . Además de lo anterior, otros dispersantes aniónicos, catiónicos o no iónicos ordinariamente útiles para producir dispersiones de apresto, pueden emplearse en conjunto con los dispersantes aquí descritos. i Las dispersiones de apresto de papel de la invención pueden emplearse en apresto interno, en donde las dispersiones, junto con otros ingredientes de producción de papel, se agregan al fango de pulpa en el extremo húmedo del proceso de producción de papel, seguido por formación de la hoja y secado. También pueden emplearse en apresto de superficie, en donde se aplican a la superficie del papel desde una prensa de apresto después de que la hoja se forma y al menos seca parcialmente. La prensa de apresto puede ser cualquier tipo de equipo de revestimiento o rociado, pero más comúnmente es de pudelado, rodillo de compuerta o prensas de apresto de tipo aspa dosificada.

Además, es práctica común el efectuar el apresto tanto internamente como en la prensa de apresto. Cuando se emplea a apresto interno, usualmente se desea que la dispersión de apresto tenga una carga positiva significante para incrementar la retención e interacción del apresto con la pulpa de papel cargada negativamente. La adición de apresto catiónico, otros polímeros coloidales catiónicos, alumbre' u otros dispersantes catiónicos o resinas, puede emplearse para incrementar el nivel de carga catiónico. Para apresto superficial, el nivel de carga preferido en la dispersión de apresto puede depender de los compuestos de apresto particulares que se emplean. Carga catiónica puede incrementarse como se describió anteriormente para apresto interno. Carga aniónica puede incrementarse por adición de almidón oxidado u otros almidones aniónicos o polímeros coloidales aniónicos así como por dispersantes aniónicos convencionales empleados ordinariamente para aprestos de papel . El papel de esta invención de preferencia se apresta a un nivel de al menos .227 kg/ton. (0.5 lb/ton), más preferible cuando menos aproximadamente .681 kb/ton. (1.5 Ib/ton.) y más preferiblemente cuando menos l_kg/ton. (2.2 lb/ton) . Las suspensiones de pulpa acuosa empleadas en los procesos de la invención se obtienen por medios bien conocidos en la especialidad, tales como procesos conocidos mecánicos, químicos y semi-químicos, etc., de pulpado. Normalmente, después de la etapa de molienda mecánica y/o pulpado químico, la pulpa se lava para retirar productos químicos de pulpado residual y componentes de madera solubilizados. Ya sea fibra de pulpa blanqueada o no blanqueada puede emplearse en el proceso de esta invención. Fibras de pulpa recicladas también son adecuadas para utilización. El laminado y secado de la suspensión de pulpa también se lleva a cabo por métodos bien conocidos en la especialidad. Hay una variedad de materiales que en la práctica comercial de producción de papel se agregan comúnmente a la suspensión de pulpa acuosa antes de que se convierta en papel, y pueden utilizarse en los procesos actuales por igual. Estos incluyen, pero no están restringidos a, resinas de resistencia en húmedo, aprestos internos, resinas de resistencia en seco, auxiliares de retención, alumbre, cargas, pigmentos y colorantes. El papel aprestado utilizando las dispersiones de apresto de papel aquí descritas exhiben niveles significativamente superiores de apresto que aquéllos obtenidos para papel esencialmente es el mismo, es decir aprestado con apresto reactivo de celulosa substancialmente al mismo nivel, excepto porque el apresto se aplica utilizando una dispersión acuosa que no contiene los dispersantes solubles en agua de esta invención. Por ejemplo, cuando el apresto se mide por la prueba de apresto Hercules (HST = Hercules Sizing Test) en donde tiempos más largas se correlacionan con apresto superior, valores de tiempo de apresto de aproximadamente 20 a aproximadamente 100% superiores y se encuentran para papel aprestado con las composiciones de apresto de la invención. Esta invención se ilustra por los siguientes ejemplos, que son ejemplares solamente y no pretenden ser limitantes. Todos los porcentajes, partes, etc., se dan en peso a menos de que de otra forma se indique. Procedimientos Prueba de Apresto Hercules: La Prueba de Apresto Hercules, una prueba reconocida en la especialidad para medir el desempeño de apresto, se describe en Pulp and Paper Chemistry and Chemical Technology (Química de Pulpa y Papel y Tecnología Química) , J.P. Casey, Ed., Vol. 3, p. 1553-1554 (1981) y en la Norma TAPPI T530. La Prueba de Apresto de Hercules determina el grado de apresto de agua que se obtiene en papel, al medir el cambio en reflectancia de la superficie de papel como una solución acuosa del colorante penetra del lado de la superficie opuesta. La solución de colorante acuosa, por ejemplo colorante verde naftol en ácido fórmico al 1% está contenida en un anillo en la superficie superior de papel, y el cambio en reflectancia se mide fotoeléctricamente desde la superficie de fondo . La duración de la prueba se limita a elegir un punto extremo conveniente, por ejemplo una reducción en luz reflejada de 20% correspondiente a 80% de reflectancia. Un cronómetro mide el tiempo (en segundos) para que se alcance el punto extremo de la prueba. Tiempos más largos se correlacionan con desempeño de apresto incrementado, es decir incrementos en resistencia de penetración de agua. Materiales Dispersantes 2-Hidroxi propilen-1 , 3 -bis (cloruro de dimetil estearil amonio) ; disponible como M-QuatMR Dimer 18 de BASF Inc. , Mount Olive, NJ. Dicloruro ,de N-sebo pentametil propan diamonio: Disponible como AdogenMR 477 de Witco Corp., Greenwich, CT. Dispersantes DowfaxMR: DowfaxMR 8390D de Dow Chemical Co., Midland, MI. Aprestos Reactivos de Celulosa Dímero alquil ceteno (AKD) : agente de apresto AquapelMR 364 de Hercules Incorporated, Wilmington, DE.

Dispersión acuosa de dímero alquil ceteno de control: Apresto reactivo HerconMR 70 de Hercules Incorporated, Wilmington, DE. HerconMR 70 es una dispersión acuosa catiónica de ¿limero alquil ceteno a un total de nivel de sólidos de aproximadamente 12.5% en peso. Ei emplo 1 Este ejemplo ilustra la preparación de dispersiones de dímero alquil ceteno utilizando 2 -hidroxi propilen- 1, 3-bis (cloruro de dimetil estearil amonio) como el dispersante. M-QuatMR Dimer 18 se disuelve en una cantidad apropiada de agua y la solución resultante se calienta a 80°C. Luego AKD fundido se agrega mientras que se agita a 1,000 rpm. La agitación se continua por 5 minutos a 80°C, y luego la mezcla se dispersa adicionalmente al aplicar energía ultrasónica desde un Branson 350 Sonifier"11 que se ajusta a una potencia de 6, cicla igual a 50%, utilizando una punta sonicadora de 1.9 cm (314 pulgada) . Durante la sonicación, la dispersión se agitó magnéticamente a 55 °C. Después de sonicación, la dispersión se enfrió inmediatamente a 20-30°C, en cuyo punto se agrego biocida, AMA-415, disponible de Vinings Industries, Marietta, GA. Las dispersiones preparadas de esta manera se describe en la Table 1.

Tabla 1 E-j emplo 1A E emplo IB Ingredientes Agua 89.40 pph 88.43 pph M-QuatMRDimer 18 0..50 1.50 AKD 10.02 10.01 Biocida 0.06 0.06 Ei emplo 2 Este ejemplo describe la preparación de papel aprestado superficialmente, utilizando las dispersiones de apresto preparadas en el Ejemplo 1. El papel empleado para la prueba fue papel de sello de agua standard, que consiste de pulpa de madera dura y madera suave mezcladas sin aditivos químicos. Las dispersiones de apresto del Ejemplo 1 se agregan a una solución al 5% de almidón oxidado D-150 (Grain Processing Corporation, Muscatine, IA) en una cantidad suficiente para proporcionar AKD a 0.125% en peso en la solución de almidón. Las hojas de prueba del papel luego se pasaron a través de un punto de sujeción húmedo de una prensa de apresto de pudelado de laboratorio que contiene la dispersión AKD, y luego seca en un secador de tambora 104 °C por 20 segundos. Niveles de aplicación se determinaron al corregir la concentración de punto de sujeción del apresto por peso de líquido recogido por el papel, conforme pasa a través del punto de sujeción. El nivel de apresto en el papel seco fue 0.05% en peso. Un control, o muestra comparativa se prepara utilizando la dispersión de apresto reactivo HerconMR70. Las muestras de papel resultante se probaron para apresto utilizando la Prueba de Apresto Hercules después de añejar por 48 horas a 25 °C. Los resultados fueron como sigue. Designación de Apresto 1A IB HerconMR70 HST, segundos 621.8 854.8 619.3 Estos datos muestran que ambas dispersiones de apresto experimental superaron el desempeño del control HerconMR70. Esto es particularmente el caso cuando M-Quat^ Dimer 18 está presente en la dispersión de apresto acuoso al nivel superior. Ejemplo 3 Este ejemplo ilustra dispersiones de apresto acuosas que contienen M-QuatMR Dimer 18 como el dispersante y almidón como un estabilizante. El almidón empleado fue almidón Mira-CapMR, un almidón de maíz ceroso modificado lipofílico disponible de A.E. Staley Manufacturing Co . , Decatur, IL. El método de preparación fue el mismo que el descrito para el Ejemplo 1.

Las formulaciones de dispersión se describen en la Tabla 2. En cada caso, después de preparación de las dispersiones, se agregó biocida a 0.06 pph. Tabla 2 Ej emplo Ej emplo Ej emplo Ejemplo 3A 3B 3C 3D Ingredientes Agua 88.8 pph 87.44 pph 87.81 pph 86.44pph M-QuatMR Dimer 0.5 0.5 1.50 1.5 181 AKD 10.00 10.00 10.00 10.00 Almidón2 - Mira-CapMR 0.67 2.00 0.67 2.00 1. Agregado como solución al 10% en agua. 2. Agregado como solución al 20% en agua. Ei emplo 4 En este ejemplo, las dispersiones de apresto acuosas del Ejemplo 3 se emplearon para aprestar en superficie de papel, utilizando los procedimientos descritos en el Ejemplo 2. Papel de control se prepara utilizando la dispersión de apresto de papel HerconMR 70. El nivel de apresto fue 0.14% en peso, con base en el peso seco del papel . Los resultados de apresto fueron como sigue : Designación-de Apresto 3A 3B 3C _3D HerconMR 70 segundos HST 810.6 947.1 929.2 711.8 619.3 Estos resultados demuestran que las formulaciones de la invención superan en desempeño al control tanto como en 53%. Ejemplo 5 — En los Ejemplos 1 y 3, se prepararon las dispersiones por sonicación. Este ejemplo demuestra el uso de un mezclador por incidencia de alta presión para hacer las dispersiones. Dímero alquil ceteno y M-QuatMR Dimer 18 se fundieron junto con agitación magnética a 60°C por 10 f minutos. Luego, se agrega agua a 75°C con agitación y se continua la agitación a 60°C por 10 minutos adicionales. Luego la mezcla se pasa a través de un microfluidizador Modelo M-110F de Microfluidics Corporation, operado con aire a presión a 5.6 kg/cm2 (80 psi; Los primeros y últimos 20 ml de las dispersiones se descartaron. Las dispersiones resultantes se enfriaron por debajo de 30°C. Después de preparación de las dispersiones, se agregó a cada una, biocida a 0.05 a 0.06 pph. Las composiciones e ingredientes empleadas para cada dispersión se presentan en la Tabla 3. Tabla 3 Ei emplo 5A Ei emplo 5B Ei emplo 5C Ingredientes Agua 89.53 pph 89.07 pph 88.60pph AKD 9.46 9.46 9.46 M-QuatMR Dimer 18 0.95 1.42 - 1.89 Biocida 0,-06 0.05 0.05 Para prueba de la estabilidad de dispersión, una porción de cada una se almacena a 32°C por el tiempo indicado en la Tabla 4 a continuación. Se consideraron dispersiones que han fallado si se separan o si sus viscosidades se incrementan significativamente dentro del período de añejamiento. Como se ilustra en la Tabla 4, ninguna de las dispersiones mostró signos de falla durante la prueba . Tabla 4 Vil 3COSÍdad (cps) Ej emplo 5A Ei emplo 5B Ejemplo 5C Como se elaboró 2.3 2.3 2.5 2 semanas a 32 °C 3.2 3.3 4.7 4 semanas a 32 °C 3.5 4.0 5.6 Ej emplo 6 En este ejemplo, se empleó el procedimiento del Ejemplo I para preparar dispersiones que contienen almidón Sta-LokMR 169, disponible de A.E. Staley Manufacturing Co . , Decatur, IL, como un ingrediente adicional. Para el procedimiento, el almidón se elaboró en una solución acuosa al 5% al cocerlo en agua a 95°C por 30 minutos a pH 4.5-6.0. Las dispersiones preparadas se describen en la Tabla 5. Después de preparación de las dispersiones, se agrega a cada una biocida a 0.06 pph. Tabla 5 Ei emplo 6A Ei emplo 6B Agua 87 . 77 pph 78 . 41 pph Sta-LockMR169 1 . 25 0 . 65 M-QuatMR Dimer 18 1 . 00 0 . 51 AdogenMR477 - - 0 . 52 AKD 10 . 00 20 . 00 Ejemplo 7 En este ejemplo, las dispersiones acuosas preparadas en el Ejemplo 6, y el control de dispersión de apresto de papel HerconMR 70 se emplearon paras preparar papel de apresto interno en una máquina de papel piloto. El papel se elaboró a pH 7 a partir de una mezcla 70:30 de pulpas de madera dura y madera blanda batidas a un refinado standard canadiense de 525 y formaron en hojas que tienen un peso base de 65.1 g/m2. Las dispersiones de apresto se agregaron al material, justo antes de dilución en la bomba de ventilador. El nivel adicional fue 0.10% AKD en una base seca, con base en el peso de papel seco. También se agregaron al material el almidón Sta-LokMR400 a nivel 0.50% y el auxiliar de retención RetenMR 1523H (disponible de Hercules Incorporated, Wilmington, DE) a nivel 0.025%. Las hojas de papel se secaron a 5% de humedad en el carrete. Pruebas de Apresto Hercules se realizaron a 50% de humedad relativa y 22 °C después de añejar por 6 días a temperatura ambiente. Los datos de apresto fueron como sigue. Designación de Apresto 6A 6B H rcon^V0 segundos HST, 3,970 3,630 2,978 Los datos indican que las dispersiones de la invención son una mejora significante frente al control. Ei emplo 8 En este Ejemplo, se repitió la producción de papel del Ejemplo 7. Sin embargo, 1.5% de lignin sulfonato de sodio se agrega al material de pulpa para simular contaminantes aniónicos de pulpas de madera recicladas típicas. Todos los otros ingredientes y condiciones son los mismos. Los datos de apresto fueron como sigue: Designación de Apresto 6A 6B Herconffi 70 i segundos HST, 2,939 3,188 1,563 En este caso, también las dispersiones de la invención superaron el desempeño del control comercial. Ejemplo 9 Este ejemplo ilustra la preparación de una dispersión de dímero ceteno utilizando dispersante géminis aniónico de la fórmula (10) en donde R4 y R5 son alquilo con 16 átomos de carbono, y m, p, x e y son 1. Nueve gramos de dispersante aniónico DowfaxMR 8390D, disponible de Dow Chemical Co . , Midland Michigan, y 1,749.8 de agua se agregaron a un aparato para cocer con inyección. La mezcla se agitó hasta que el producto DowfaxMR 8390D se disolviera completamente, y luego el aparato para cocer se calentó a 70°C. En este punto, 200 g de dímero alquil ceteno, apresto de papel Aquapel*5 364 de Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, y 1.2 g de biocida AMAMR 424, de Vinings Industries, Geor ia, se agregaron. La mezcla resultante se agita por 10 minutos a 70° C, y luego la mezcla se homogeneiza bajo presión de 211 kg/cm2 con un Homogeneizador de Laboratorio 15 M Gaulin elaborado por Gaulin Corporation, Massachusetts, y luego se enfría rápidamente a 25°C. Después de que se ha añejado la dispersión por 24 horas a 25°C, 490 g se toman y 10 g de solución sulfato de aluminio al 5% se agrega con agitación.

La viscosidad Brookfield (Viscómetro Brookfield DV-II, husillo #1, 60 rpm) de la dispersión fue 1.7 cps. Después de que la dispersión se ha añejado por 4 semanas a 32°C, la viscosidad fue 1.2 cps. , Ejemplo 10 En este ejemplo, las dispersiones acuosas preparadas en el Ejemplo 9, y el control de dispersión de apresto de papel HerconMR 70 se emplean para preparar papel aprestado internamente en una máquina de papel piloto . El papel se elaboró a pH 7.7 de una mezcla 70:30 de kraft de madera dura Crown Vantage Burgess y pulpas kraft blanqueadas Rayonier. La pulpa se bate a un refinado standard canadiense de 420 y forma en hojas que tienen un peso base de 65.1 g/m2. Las dispersiones de apresto se agregan al material espeso justo antes de dilución en la bomba de ventilador, a un nivel de adición calculado a dímero ceteno a un nivel de 0.2%, con base en el peso seco de papel. También se agregó almidón catiónico Sta-lokMR400 (disponible de A.E. Staley Manufacturing Co . , Decatur, IL) al nivel de 0.75%, alumbre a nivel 0.1% y auxiliar de retención RetenMR 235 (disponible de Hercules Incorporated, Wilmington, DE) al nivel de 0.01%. Después de formar y secar las hojas, el nivel de apresto se determina utilizando la Prueba de Apresto Hercules (HST) . Los resultados se dan en la tabla a continuación. Estos resultados indican un nivel de apresto algo superior para la dispersión de la invención en comparación con el control HerconMR. - Designación de Apresto Ejemplo 9 Hercon*" 70 segundos HST 298 283 Ejemplo 11 Este ejemplo ilustra la preparación de una dispersión de resina de trementina fortificada con 2 -hidroxi propilen- 1, 3-bis (cloruro de dimetil estearil amonio), M-QuatMR Dimer 18, como el dispersante. Una solución al 1% (p/p) de M-QuatMR Dimer 18 en agua, se preparó. Resina de trementina de aceite de sebo fortificada por reacción con ácido fumárico (8% de ácido fumárico combinado) se disuelve en metil t-butil éter (MTBE) para obtener una solución al 50% (p/p) . A 200 gramos de la solución al 1% de M-Quat en agua, 60 gramos de la solución 50/50 p/p de resina de trementina fortifica'da en MTBE se agrega. Una emulsión de resina de trementina gruesa, se preparó al utilizar un agitador de alta velocidad (Ultra-thurrax, IKA Labortechnik) por 1 minuto a la más alta velocidad. La emulsión gruesa luego fue adicionalmente dispersa al aplicar energía ultrasónica desde un sonificador Branson VCX-600 ajustado a 50% de amplitud, utilizando una punta de 1.2 cm por 3 minutos .

El solvente MTBE se evaporó de la dispersión utilizando un evaporador de película delgada y el contenido de sólidos de la dispersión se determinó y encontró que era 12.58%. La viscosidad Brookfield a 60 rpm fue menor que 10 mPa.s. La dispersión luego se colocó en un horno a 32 °C y la viscosidad de la dispersión se midió en una base regular.

Se consideran dispersiones que fallan en esta prueba de añejamiento si la viscosidad de la dispersión se incrementa considerablemente (una viscosidad superior a 200 mPa.s) o ocurre separación (la formación de capas distintamente notables) dentro del periodo de añejamiento. Después de 6 meses de almacenamiento, la viscosidad de la dispersión aún fue menor que 10 mPa.s, y no se observaron signos de separación. La dispersión se considera muy estable. Ejemplo 12 Este ejemplo ilustra la estabilidad de las dispersiones de apresto de papel, preparadas utilizando un surfactante géminis a bajo nivel. El agente, de apresto AquapelMR 364 (100 g) se fundió a aproximadamente 70 °C y combinó con 197 g de agua desionizada y 3 g de sólidos al 1% total de M-QuatMR Dimer 18. La mezcla resultante se dispersa utilizando un mezclador estator rotor Tecmar SD45 Ultra Turax (Tekmar Corporation, Cincinnati, Ohio) por 2 minutos a un ajuste de 50. La dispersión resultante luego se dispersó adicionalmente en 2 pasos en el Microfluidizador (Microfluidics Corporation, Newton, MA) a 352 kg/cm2 (5000 psi) , 70 °C. La dispersión resultante luego se enfrió a 20°C. La viscosidad después de preparación fue 22 cps (Viscómetro Brookfie'ld, husillo #2, 60 rpm) . El tamaño de partículas medio fue 0.63 miera. La dispersión se almacenó a 32 °C y probó para tamaño de partículas y viscosidad. Después de 14 días, la viscosidad fue 44 cps y el tamaño de partículas medio fue 0.88 miera, indicando adecuada estabilidad comercial. No se pretende que los ejemplos aquí presentados habrán de considerarse que limiten la invención, sino más bien que se presentan para ilustrar algunas de las modalidades específicas de la invención. Diversas modificaciones y variaciones de la presente invención pueden realizarse sin apartarse del alcance de las reivindicaciones anexas

Claims (33)

1. REIVINDICACIONES 1. Una dispersión acuosa, caracterizada porque comprenden: i) al menos un compuesto de apresto de papel, y ii) un surfactante géminis que contiene ^al menos dos grupos hidrofílicos y al menos un grupo hidrofóbico, el surfactante géminis se elige del grupo que consiste de: en donde Rx es un grupo alquilo con 10 a 30 átomos de carbono, alquenilo, cicloalquilo, alcarilo o aralquilo; R2, R3, R4, R5 y R6, que pueden ser iguales o diferentes son alquilo con 1 a 30 átomos de carbono, alquenilo, cicloalquilo, alcarilo o aralquilo; R7, es un alquileno con 1 a 30 átomos de carbono, alquenileno, cicloalquileno, alcarileno o aralquileno o sus productos de substitución hidróxido, aciloxi, cloruro o bromuro; n es de 1 a- 15; y x es un anión seleccionado del grupo que consiste de cloruro, fluoruro, bromuro, nitrato, sulfato y alquil sulfonato; (E) en donde n es un número de 0 a aproximadamente 15; m, p, t y x son cualquiera de 0 o 1; y v es un número de 1 a aproximadamente 15; en donde R1# R4, R5, y R6, que pueden ser iguales o diferentes, se eligen del grupo que consiste de grupos hidrógeno, aiquilo con 1 a 30 átomos de carbono, alquenilo, cicloalquilo, cicloalquenilo, y aralquilo, y al menos uno de Rx, R4, Rs^ y R6 contiene aproximadamente 10 a aproximadamente 30 átomos de carbono; en donde R2 y R7, que pueden ser iguales o diferentes, se eligen del grupo que consiste de: alquileno con 1 a 10 átomos de carbono; arileno; oxígeno; -C(0)N(R8)-; - [-0 (EO) a (PO) b] - en donde EO representa un radical etilenoxi, PO representa radical propilenoxi, a y b son números de 0 a aproximadamente 100, la suma de a y b es al menos 1, y los radicales EO y PO son bloques mezclados aleatoriamente o discretos; R9-D-R10; y -D-R9-D-, en donde R9 y R10 que pueden ser iguales o diferentes son alquileno con 1 a 6 átomos de carbono y D es oxígeno, azufre, - [C (CO) N(R8) ] - o -N(Ra)- en donde R8 es hidrógeno y grupos alquilo con 1 a 6 átomos de carbono; en donde R3 se elige del grupo que consiste de arileno, alquileno con 1 a 10 átomos de carbono, -O-, -S-, -S-S-, -N(R8)-, -Ru0-, -R [0(E0)a(P0)b] -, -D-R9-D- y R9-D-R10 en donde R8, R9, R10, EO, PO, a, b y D son como se definieron anteriormente y RX1 es alquileno con 1 a 12 átomos de carbono; en donde Ax y A2, que pueden ser iguales o diferentes se eligen del grupo que consiste de N+, alquilo con 1 a 10 átomos de carbono, -0-Rn-0- y arilo, en donde R1X es como se definió anteriormente; en donde Zx y Z2, que pueden ser iguales o diferentes, se eligen del grupo que consiste de hidrógeno y grupos aniónicos, catiónicos y no iónicos hidrofílicos; y cuando Zx y Z2 son ambos hidrógeno, Ax y A2 ambos son N+, y cuando uno de Zx y Z2 es hidrógeno, al menos uno de Ax y A2 es un grupo hidrofílico; y en donde R4 y R5 son alquilo con 1 a 30 átomos de carbono, m y p son 0, 1 o 2, m+p es 2, x e y son 0 o 1 y x+y es 2.
2. 2. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el surfactante géminis tiene la fórmula (E) , en donde al menos una de Zx y Z2 de la fórmula (E) es un grupo hidrofilico aniónico seleccionado del grupo que consiste de -S03Y, -P(0) (0Y)2, -COOY, -CH2COOY, -CH2CH(OH) CH2S03Y, -OS03Y y -0P(0) (0Y)2, en donde Y se elige del grupo que consiste de hidrógeno, metal alcalino, metal alcalino terreo y sal de amina orgánica.
3. 3. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el surfactante géminis tiene la fórmula (E) en donde al menos uno de Zx y Z2 es un grupo hidrofílico catiónico -N+(R)3, en donde los R's, que pueden ser iguales o diferentes son grupos alquilo con 1 a 22 átomos de carbono.
4. 4. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el surfactante géminis tiene la fórmula (E) en donde al menos uno de Zx y Z2 es un grupo hidrofílico no iónico -O (EO) a (PO) b-B, en donde EO representa un radical etilen oxi, PO representa un radical propilen oxi, a y b son números de 0 a aproximadamente 100,. la suma de a y b es al menos 1, y los radicales EO y PO se mezclan aleatoriamente o en bloques discretos, y en donde -B es un grupo alquilo o acilo con 1 a 22 átomos de carbono.
5. 5. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el compuesto de apresto es al menos un material seleccionado del grupo que consiste de aprestos reactivos de celulosa y aprestos no reactivos de celulosa.
6. 6. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el compuesto de apresto es un apresto reactivo de celulosa, seleccionado del grupo que consiste de dímeros ceteno, multímeros ceteno, anhídridos alquenilsuccínicos, epóxidos orgánicos que contienen de aproximadamente 12 a 22 átomos de carbono, haluros de acilo que contienen de aproximadamente 12 a 22 átomos de carbono, anhídridos de ácido graso de ácidos grasos que contienen aproximadamente 12 a 22 átomos de carbono e isocia?atos orgánicos que contienen de aproximadamente 12 a 22 átomos de carbono. i5 13
7. 7. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el compuesto de apresto comprende dímero o multímero de alquil ceteno.
8. 8. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el compuesto de apresto comprende dímero o multímero de alquil ceteno que tiene la estructura de la fórmula (1) : en donde n es un entero de 0 a aproximadamente 20, R y R" que pueden ser iguales o diferentes son grupos alquilo o alquileno de cadena recta o ramificada, saturados o insaturados que tienen 6 a 24 átomos de carbono; y R' es un grupo alquileno de cadena recta o ramificada, saturado o insaturado, que tiene de aproximadamente 2 a aproximadamente 40 átomos de carbono.
9. 9. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque R y R" tienen de 10 a 20 átomos de carbono y R' tiene de 4 a 8 o de 28 a 40 átomos de carbono .
10. 10. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque R y R" tienen de 14 o a 16 átomos de carbono y R' tiene de 4 a 8 o desde 28 a 40 átomos de carbono . '
11. 11. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el compuesto de apresto es un apresto no reactivo de celulosa, seleccionado del grupo que consiste de resina de trementina no modificada, resina de trementina fortificada, éster de resina de trementina, resina de trementina hidrogenada, resina de trementina extendida, cera y resinas de hidrocarburos .
12. 12. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque además comprende almidón a un nivel de aproximadamente 0 a aproximadamente 20% en peso en una base seca, basado en el peso total de la dispersión.
13. 13. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque además comprende almidón a un nivel desde aproximadamente 0.1 a aproximadamente 5% en peso, con base en el peso total de la dispersión.
14. 14. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque además comprende almidón a un nivel de aproximadamente 0.3 a aproximadamente 3% con base en el peso total de la dispersión.
15. 15. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque contiene el compuesto de apresto a un nivel desde aproximadamente 1 a aproximadamente 50% en peso, con base en el peso total de la dispersión. ,
16. 16. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque contiene el compuesto de apresto a un nivel desde aproximadamente 5 a aproximadamente 20% en peso, con base en el peso total de la dispersión.
17. 17. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque contiene el surfactante géminis a un nivel desde aproximadamente 0.0001 a aproximadamente 20% en peso, con base en el peso total de la dispersión.
18. 18. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque contiene el surfactante géminis a un nivel desde aproximadamente 0.001 a aproximadamente 10% en peso, con base en el peso total de la dispersión.
19. 19. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque contiene el surfactante géminis ^a un nivel desde aproximadamente 0.01 a aproximadamente 5% en peso, con base en el peso total de la dispersión.
20. 20. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque contiene el surfactante géminis a un nivel desde aproximadamente 0.1 a aproximadamente 3% en peso con base en el peso total de la dispersión.
21. 21. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el surfactante géminis tiene la fórmula (E) en donde Rx y R6 son hidrógeno, R3 es -O-, R4 y R5 son alquilo con 1 a 30 átomos de carbono, n es 1, m y p son 0, l o 2, m+p es 2, tx y t2 son 0, Ax y A2 son fenilo, Zx y Z2 son -S03M, en donde M se elige del grupo que consiste de iones litio, sodio y potasio.
22. 22. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque R4 y R5 son alquilo con 18 átomos de carbono y M es ion sodio.
23. 23. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el surfactante géminis comprende un material de la fórmula (A) .
24. 24. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el surfactante géminis comprende un material de la fórmula (A) en donde n es 1, R7 es 2-hidroxipropileno, Rx y R2 son grupos alquilo con 10 a 30 átomos de carbono y R3 R4 R5 y R6 son grupos metilo. ?
25. 25. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el surfactante géminis comprende un material de la fórmula (A) en donde n es 1, R7 es 2-hidroxipropileno, Rx y R2 son grupos alquilo con 18 átomos de carbono y R3 R4 R5 y R6 son grupos metilo.
26. 26. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el surfactante géminis comprende un material de la fórmula (A) , en donde n es 1, R7 es trimetileno, Rx es una mezcla de grupos alquilo con 14 a 18 átomos de carbono y R2, R3, R4, R5 y R6 son grupos metilo.
27. 27. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el surfactante géminis comprende un material de la fórmula (A) y el compuesto de apresto es al menos un material seleccionado del grupo que consiste de aprestos reactivos de celulosa y aprestos no reactivos de celulosa.
28. 28. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el surfactante géminis comprende material de la fórmula (E) y el compuesto de apresto es un apresto reactivo de celulosa, seleccionado del grupo que consiste de dímeros ceteno, multímeros ceteno, anhídridos alquenilsuccínicos, epóxidos orgánicos que contienen de aproximadamente 12 a 22 átomos de carbono, haluros de acilo que contienen de aproximadamente 12 a 22 átomos de carbono, anhídridos de ácido graso de ácidos gasos que contienen de aproximadamente 12 a 22 átomos de carbono e isocianatos orgánicos que contienen de aproximadamente 12 a 22 átomos de carbono.
29. 29. La dispersión acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el surfactante géminis comprende un material de la fórmula (E) presente a un nivel de aproximadamente 0.0001 a aproximadamente 20% en peso, con base en el peso total de la dispersión, y el compuesto de apresto de papel es al menos un material seleccionado del grupo que consiste de aprestos reactivos de celulosa y aprestos no reactivos de celulosa presentes a un nivel de aproximadamente 1 a aproximadamente 50% en peso con base en el peso total de la dispersión. t
30. 30. Un proceso para preparar papel con apresto, caracterizado porque comprende: a) proporcionar una y-suspensión de pulpa para producción de papel acuosa; b) laminar y al menos secar parcialmente la suspensión de pulpa acuosa para obtener papel; c) aplicar a la superficie de papel la dispersión acuosa de la reivindicación 1; y d) secar para obtener el papel con apresto.
31. 31. Un procedimiento para preparar papel con apresto, caracterizado porque comprende: a) proporcionar una suspensión de pulpa para producción de papel acuosa; b) agregar a la solución de pulpa acuosa, la dispersión acuosa de la reivindicación 1; y c) laminar y secar la suspensión de pulpa acuosa de ía etapa (b) , para obtener papel aprestado.
32. 32. Papel preparado por el procedimiento de conformidad con la reivindicación 30.
33. 33. Papel preparado por el procedimiento de conformidad con la reivindicación 31.