MXPA04012890A - Productos de papel resistentes y dispersables. - Google Patents
Productos de papel resistentes y dispersables.Info
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Abstract
La presente invencion se refiere a un producto de papel desechable que comprende un substrato fibroso que tiene (i) al menos una region de resistencia que comprende un agente de resistencia nonionico reaccionado o cationico reaccionado y (ii) al menos una region de dispersabilidad, en donde el producto de papel tiene (a) una dispersabilidad de al menos un decima de segundo, (b) una resistencia en seco y (c) una resistencia en humedo de al menos aproximadamente cinco por ciento de la resistencia en seco.
Description
PRODUCTOS DE PAPEL RESISTENTES Y DISPERSARLES
La industria papelera necesita desde hace tiempo productos de papel que sean suficientemente resistentes para su aplicación pretendida y que puedan dispersarse fácil y rápidamente. Un producto de papel desechable que tenga tanto una alta resistencia en húmedo como una alta dispersabilidad sería útil porque dicho producto satisfaría las necesidades de muchos consumidores y mercados. Por ejemplo, un papel higiénico resistente y dispersable podría eliminarse fácilmente en sistemas sépticos o de alcantarillado sin atascar las tuberías del sistema. Actualmente, no se conoce ningún producto que ofrezca dichos beneficios . Los productos preparados sin agentes poliméricos de resistencia muestran una dispersabilidad excelente pero tienen una mala resistencia en húmedo. A la inversa, los productos de papel preparados con un agente polimérico de resistencia tienen una buena resistencia en húmedo pero una dispersabilidad de mala a mediocre. La aparición de "agentes temporales de resistencia en húmedo" ha mejorado la dispersabilidad aunque la tecnología disponible aún no está suficientemente avanzada para satisfacer las necesidades y preferencias de la industria. Un producto desechable verdaderamente resistente y dispersable tal como papel'* higiénico tendría grandes ventajas en el mercado. La Patente de Estados Unidos N° 6.322.665 muestra la aplicación de un compuesto reactivo aniónico polimérico heterogéneamente a una red fibrosa celulósica y curar el compuesto para reticular las fibras de celulosa. La patente trata sobre redes que muestran una alta resistencia en húmedo en una dirección tal como la dirección de mecanizado o la dirección transversal al mecanizado, pero que fallan fácilmente cuando se humedecen la dirección ortogonal. La patente muestras que los productos desechables, por tener zonas que no se han tratado con agentes de resistencia en húmedo y específicamente con compuestos reactivos aniónicos poliméricos, tienen zonas que pueden romperse fácilmente cuando se eliminan y se envían a un sistema séptico, teniendo aún zonas de resistencia en húmedo para potenciar el uso antes de la eliminación. Desafortunadamente, esta química contiene desventajas significativas. Por ejemplo, el compuesto reactivo aniónico polimérico debe curarse para ser eficaz. El compuesto reactivo aniónico polimérico produce enlaces celulosa-polímero que están sometidos en menor medida a la degradación, y por lo tanto, son más permanentes. La patente no proporciona ninguna indicación sobre el uso de agentes de resistencia catiónicos o aniónicos. De hecho, la patente analiza expresamente las desventajas de los agentes de resistencia catiónicos. Además, la patente no proporciona indicaciones significativas sobre el uso de polímeros de poliacrilamida aniónica glicoxilada, polímeros que no tienen que curarse. La patente no proporciona un método exhaustivo que permita al usuario controlar el nivel de resistencia y dispersabilidad de un producto de papel . El documento WO 01/38638 Al muestra el uso de un reactivo alcalino en papel de seda con resistencia en húmedo. El documento analiza un producto de papel que comprende una red de fibras, un agente temporal de resistencia en húmedo que forma enlaces hemi-acetales, y un reactivo alcalino. El reactivo alcalino se pulveriza sobre la superficie de la hoja en el extreme seco. El documento no proporciona detalles significativos sobre como prepara un producto que tenga tanto una alta resistencia como una alta dispersabilidad. El documento no proporciona indicaciones que permitan a un especialista en la técnica para desarrollar un método exhaustivo para preparar productos de papel con un amplio intervalo de combinaciones diferentes de resistencia en húmedo y dispersabilidad. La Patente de Estados Unidos KT° 5.952.251 muestra el uso de fibras polimericas de refuerzo para conseguir resistencia con dispersabilidad. La patente analiza un producto de papel que tiene una estructura de fibras primarias que es dispersable en agua, una estructura de fibras secundarias que proporciona resistencia, y un material absorbente tal como fibra de pulpa. El documento no proporciona indicaciones que permitirían desarrollar a un especialista en la técnica un método exhaustivo para preparar productos de papel con un amplio intervalo de combinaciones diferentes de resistencia en húmedo y dispersabilidad. Las deficiencias mencionadas anteriormente son típicas en la técnica. Por las razones anteriores, hay una necesidad en curso para desarrollar un producto de papel que tenga tanto alta · resistencia en húmedo como alta dispersabilidad. Por las razones anteriores, hay una necesidad en curso para desarrollar un método para preparar un producto de papel que tenga tanto alta resistencia en húmedo como alta dispersabilidad. SUMARIO La invención se refiere a un producto de papel que comprende un sustrato fibroso que tiene (i) al menos una zona de resistencia que comprende un agente de resistencia catiónico reaccionado o un agente de resistencia no iónico reaccionado y (ii) al menos una zona de dispersabilidad, teniendo el producto de papel (a) una dispersabilidad de al menos un décimo de un segundo, (b) una resistencia en seco, y (c) una resistencia en húmedo de al menos aproximadamente el cinco por ciento de la resistencia en seco. Estas y otras características, aspectos, y ventajas de la presente invención se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y reivindicaciones adjuntas. DESCRIPCIÓN La invención se refiere a un producto de papel que tiene un sustrato fibroso con al menos una zona de resistencia que incluye un agente de resistencia catiónico reaccionado o un • agente de resistencia no iónico reaccionado y al menos una zona de dispersabilidad. La invención se basa en el descubrimiento de que es posible preparar un producto de papel que es tanto resistente como muy dispersable modificando selectivamente un sustrato fibroso con un agente de resistencia catiónico o no iónico. Modificando selectivamente un sustrato fibroso, ahora es posible producir un producto de papel que tiene propiedades de resistencia y dispersabilidad que son particularmente deseables para su uso pretendido. La invención proporciona un método exhaustivo que permite al usuario controlar el nivel de resistencia y dispersabilidad de un producto de papel. Ventajosamente, el método puede adaptarse para proporcionar casi cualquier nivel de resistencia o dispersabilidad útil deseada.
El agente de resistencia usado para preparar los productos de papel de esta invención puede ser cualquier agente de resistencia catiónico o no iónico que, cuando se usa de acuerdo con la invención, produce un producto de papel que tiene una dispersabilidad de al menos aproximadamente un décimo de un segundo y una resistencia en húmedo que es al menos aproximadamente el cinco por ciento de la resistencia en seco del producto de papel . Los agentes de resistencia catiónicos y no iónicos adecuados pueden incluir, por ejemplo, poliacrilamidas catiónicas y no iónicas glioxaladas, resinas poliméricas de amina-epiclorhidrina, polietileniminas, melamina formaldehídos , y urea formaldehídos , almidones de dialdehído, glioxal, aminas de polivinilo, copolímeros de amina de vinilo. Dichos polímeros se conocen en la técnica. Las resinas de de poliamida-epiclorhidrina termoestables catiónicas útiles incluyen, por ejemplo, productos de reacción poliméricos solubles en agua de epiclorhidrina y poliamidas provenientes de una poliamina de polialquileno y un ácido dicarboxilico alifático saturado C3-C10, un ácido dicarboxilico aromático, ácido oxálico o urea. En la preparación de estas resinas termoestables catiónicas, el ácido dicarboxilico reacciona en primer lugar con la poliamina de polialquileno en condiciones que producen una poliamida soluble en agua que contiene los grupos repetidos : -N (CH2-CH2-NH] n-CORCO] Xí en la que cada uno de n y x es 2 o más y R es el radical hidrocarburo divalente del ácido dicarboxilico. Esta poliamida soluble en agua reacciona después con epiclorhidrina para formar la resina termoestable catiónica soluble en agua. Otras patentes muestran la preparación y/o uso de resinas de aminopoli- amida-epiclorhidrina en aplicaciones de papel con resistencia en húmedo incluyen las Patentes de Estados Unidos N° 5.239.047, 2.926.154, 3.049.469, 3.058.873, 3.066.066, 3.125.552, 3.186.900, 3.197.427, 3.224.986, 3.224.990, 3.227.615, 3.240,664, 3.813.362, 3.778.339, 3.733.290, 3.227.671, 3.239.491, 3.240,761, 3.248.280, 3.250,664, 3.311.594, 3.329.657, 3.332.834, 3.332.901, 3.352.833, 3.248.280, 3.442.754, 3.459.697, 3.483.077, 3.609.126, y 4.714.736; las patentes británicas 1.073.444 y 1,218.394; la patente finlandesa 36.237 (CA 65: 50543d); la patente francesa 1.522.583 (CA 71: 82835d) ; las patentes alemanas 1.906.561 (CA 72: 45235h) , 2.938.588 (CA 95: 9046t) , 3.323.732 (CA 102: 151160c); las patentes japonesas 70 27.833 (CA 74: 4182m) , 71 08.875 (CA 75: 49990k), 71 12.083 (CA 76: 115106a); 71 12.088 (CA 76: 115107b), 71 36.485 (CA 77:90336f); la solicitud holandesa 6.410,230 (CA 63: P5858h) ,-la patente sudafricana 68 05.823 (CA 71: 114420h) ; y la patente sueca 210,023 (CA 70: 20755y) . Otros agentes de resistencia catiónicos adecuados incluyen polivinil-amidas catiónicas adecuadas para reaccionar con glioxal, incluyendo los producidos copolimerizando una vinilamida soluble en agua con un monómero de vinilo catiónico soluble en agua cuando se disuelve en agua, por ejemplo, 2-vinilpiridina, cloruro de 2-vinil-N-metilpiridinio, cloruro de dialildimetilamonio, cloruro de (p-vinilfenil) trimetilamonio, acrilato de 2- (dimetilamino) etilo, cloruro de metacrilamidapropiltrimetilamonio, y similares. Como alternativa, los polímeros cationicos glioxilados pueden producirse a partir de polivinilamidas no iónicas convirtiendo parte de los propios sustituyentes de la amida (que no son iónicos) en sustituyentes cationicos. Uno de dichos polímeros puede producirse tratando poliacrilamida con un hipohaluro de metal alcalino, en el que parte de los sustituyentes de la amida se degradan mediante la reacción de Hofmann a sustituyentes cationicos de amina (véase la Patente de Estados Unidos N° 2.729.560). Otro ejemplo es el copolímero de acrilamida :p-clorometilestireno con una proporción molar 90:10 que se convierte en un estado catiónico por la cuaternización de los sustituyentes clorometilo con trimetilamina . La trimetilamina puede sustituirse en parte o en todo con trietanolamina u otras aminas terciarias solubles en agua. Como una alternativa más, pueden prepararse polímeros cationicos glioxilados polimerizando una vinilamina terciaria soluble en agua (por ejemplo, acrilato de dimetilaminoetilo o vinilpiridina) con un monómero de vinilo soluble en agua copolimerizable con la misma, por ejemplo, acrilamida, formándose de esta manera un polímero catiónico soluble en agua. Los grupos amina terciaria pueden convertirse después en grupos amonio cuaternario por reacción con cloruro de metilo, sulfato de dimetilo, cloruro de bencilo, y similares, de una manera conocida, y produciendo, por lo tanto, una mejora de las propiedades catiónicas del polímero. Además, la poliacrilamida puede hacerse catiónica por reacción con una pequeña cantidad de cloruro de glicidildimetil-amonio .
Los copollmeros pueden contener, como componente principal- de los mismos, cualquier acrilamida tal como acrilamida per se, metacrilamida, o similares. La cantidad de acrilamida en el copolímero preferiblemente varía de aproximadamente 75 a aproximadamente 95% en peso. El comonómero catiónico puede ser cualquier monómero catiónico conocido que sea copolimerizable con una acrilamida. Los comonómeros útiles incluyen 2-vinilpiridina, cloruro de 2-vinil-N-metilpiridinio, cloruro de dialquil (dialil ) dimeti1amonio, cloruro de (p-vinilfenil) trimetil-amonio, acrilato de 2- (dimetilamino) etilo, cloruro de metacrilamido-propiltrimetilamonio y similares. Es preferiblemente emplear copollmeros que contienen de aproximadamente el 5 a aproximadamente el 25% en peso, del comonómero catiónico. También pueden usarse mezclas de los comonómeros en concentraciones dentro de -los límites anteriores. Hasta aproximadamente el 10% en peso, los polímeros del comonómero de acrilamida pueden sustituirse con otros comonómeros copolimerizables con la acrilamida. Dichos comonómeros incluyen ácido acrílico, esteres acrílicos tales como acrilato de etilo, metacrilato de metilo, y similares, acrilonitrilo, ácido estirenovinilbencenosulfónico y similares. Como el copolímeros final es catiónico, el único criterio con respecto a estos comonómeros es que no pueden estar presentes en el polímero en cantidades mayores que el comonómero catiónico si tienen carácter aniónico. El contenido de monómero de acrilamida de los polímeros proporciona los sitios a los que los sustituyentes glioxal se unen después de la glioxilación. Dichos polímeros catiónicos son conocidos ? se describen en la Patente de Estados Unidos N° 4.605.702, que se incorpora a este documento en su totalidad. Pueden usarse los agentes temporales de resistencia en húmedo descritos en la Patente de Estados Unidos N° 6.365.000, que se incorpora a este documento en su totalidad. También pueden usarse los agentes permanentes de resistencia en húmedo mencionados en la Patente de Estados Unidos N° 5.525.664, que también se incorpora a este documento en su totalidad. El peso molecular de un agente de resistencia cationico adecuado o un agente de resistencia no iónico adecuado puede variar ampliamente dependiendo de la aplicación. Como se usa en este documento, el término "peso molecular" significa peso molecular medio en peso. Generalmente, el peso molecular del agente de resistencia cationico o del agente de resistencia no iónico puede tener cualquier peso molecular siempre y cuando el agente de resistencia cationico confiera la resistencia en húmedo y dispersabilidad deseadas, de acuerdo con la invención. En una realización, el peso molecular del agente de resistencia cationico o del agente de resistencia no iónico es más de 5000 daltons, o más de aproximadamente 10,000 daltons. En una realización, el peso molecular del agente de resistencia varía de aproximadamente 10,000 a aproximadamente 100,000 daltons. En otra realización, peso molecular del agente de resistencia cationico o el agente de resistencia no iónico es más de 100,000 dal ons. En otra realización, el peso molecular del agente de resistencia es de aproximadamente 100,000 a 100,000,000 (cien millones) de daltons, o más. En una realización, el peso molecular del agente de resistencia es de aproximadamente 100,000 a aproximadamente 1.000,000 dal ons . El producto de papel generalmente tiene al menos un sustrato fibroso que tiene un peso que varía de aproximadamente 5 a aproximadamente 150 g/m2/ o preferiblemente de aproximadamente 5 a aproximadamente 85 g/m2. Para productos de papel de bajo peso, los sustratos fibrosos tienen un peso que varía de aproximadamente 15 a aproximadamente 50 g/m2, preferiblemente de aproximadamente 5 a aproximadamente 30 g/m2 y preferiblemente de aproximadamente 15 a aproximadamente 30 g/m2. Para productos de papel de peso medio, los sustratos fibrosos tienen un peso que varía de aproximadamente 15 a aproximadamente 150 g/m2, o de aproximadamente 15 a aproximadamente 85 g/m2, y más preferiblemente de aproximadamente 30 a aproximadamente 60 g/m2. El sustrato fibroso de acuerdo con la invención es generalmente desechable. Como se usa en este documento, el término "desechable" significa que un producto de papel puede eliminarse en un inodoro sin atascar el inodoro, o sin atascar las tuberías del sistema de alcantarillado o séptico.
El sustrato fibroso es generalmente una hoja de papel preparada a partir de una suspensión de papel adecuada (pasta de papel) . La pasta de papel a partir del cual se prepara el sustrato fibroso puede incluir cualquier pasta de papel que produzca un sustrato fibroso adecuado para esta invención. Las pastas de papel pueden incluir, por ejemplo, pastas de papel de papel de seda, pasta de papel de toallitas, pastas de papel húmedas , pastas de papel vírgenes o recicladas o pastas de papel celulósicas tratadas . Dependiendo de la aplicación, puede variar el número de sustratos fibrosos en un producto de papel . El producto de papel puede tener más de un sustrato fibroso. En una realización, el producto de papel tiene dos sustratos fibrosos, por ejemplo, un producto de papel de dos capas. En otra realización, el producto de papel puede tener más de dos sustratos fibrosos . Las zonas de resistencia generalmente incluyen al menos una porción de un sustrato fibroso que contiene un agente de resistencia catiónico reaccionado o un agente de resistencia no iónico reaccionado. El agente de resistencia catiónico reaccionado o el agente de resistencia no iónico reaccionado funciona esencialmente como una red polimérica que confiere resistencia. Como tal, las zonas de resistencia proporcionan resistencia a tracción en húmedo a la hoja durante su uso. Sin embargo, cuando están en agua, las zonas de dispersabilidad del sustrato fibroso se dispersan rápidamente, permitiendo de esta manera que el producto de papel muestre una eliminabilidad excelente. Las zonas de resistencia pueden localizar en cualquier porción de un producto de papel, siempre y cuando las zonas de resistencia proporcionen una resistencia en húmedo suficiente para los productos de papel a usar sin sacrificar la dispersabilidad del producto de papel. En una realización, por ejemplo, las zonas de resistencia se extienden por al menos una superficie de un sustrato fibroso. En otra realización, las zonas de resistencia se extienden sobre ambas superficies de un sustrato fibroso. En otra realización, las zonas de resistencia están en el interior del sustrato fibroso. En otra realización, las zonas de resistencia se localizan tanto en la superficie como en el interior del sustrato fibroso.
Las zonas de resistencia generalmente se extienden sobre al menos una superficie de un sustrato fibroso en cualquier patrón que confiera características de resistencia deseables sin comprometer la dispersabilidad del producto de papel. Por ejemplo, en una realización, las zonas de resistencia forman un patrón "de tipo cuadrícula" sobre la superficie de un sustrato fibroso y una pluralidad de zonas lineales paralelas y perpendiculares. En otra realización, las zonas de resistencia están representadas por un patrón circular. En otra realización, las zonas de resistencia están representadas por un patrón de línea ondulada. En una realización, las zonas de resistencia forman un patrón de serpentina entrelazada. El espesor de la línea del patrón puede ser cualquier espesor que permita al agente de resistencia conferir la resistencia en húmedo deseada. En una realización, las zonas de resistencia están preferiblemente conectadas entre sí o solapadas entre sí, de manera que la combinación de zonas de resistencia conectadas o solapadas forman una red polimérica continua que se extiende desde un extremo de un sustrato fibroso hasta el extremo opuesto del sustrato fibroso. En una realización en la que el producto de papel tiene más de un sustrato fibroso, por ejemplo, un producto de papel de dos capas, las zonas de resistencia pueden localizarse entre los sustratos fibrosos. El área de cada zona de resistencia puede variar considerablemente, dependiendo de la aplicación. Generalmente, el área de una zona de resistencia varía de aproximadamente el 0,01% a aproximadamente el 75% del área total de una superficie de un sustrato fibroso. El área total incluida en las zonas de resistencia sobre una superficie de un sustrato fibroso es generalmente menor de aproximadamente el 90%, o menor de aproximadamente el 75%, o menor de aproximadamente el 60% el área total de la superficie. En una realización, las zonas de resistencia generalmente incluyen menos de aproximadamente el 50% del área de una superficie del sustrato fibroso. En otra realización, las zonas de resistencia incluyen menos de aproximadamente el 25% del área de una superficie del sustrato fibroso. En otra realización, las zonas de resistencia incluyen menos de aproximadamente el 10% del área de una superficie del sustrato fibroso. Las zonas de dispersabilidad generalmente incluyen porciones del sustrato fibroso que tienen una resistencia en húmedo y en seco relativamente menor que las zonas de resistencia del producto de papel. Las zonas de dispersabilidad esencialmente funcionan como miembros que confieren dispersabilidad y pueden localizarse en cualquier porción de un producto de papel, con la condición de que las zonas de dispersabilidad proporcionen suficiente dispersabilidad a un producto de papel que pretende usarse sin sacrificar la resistencia en húmedo del el producto de papel. En una realización, por ejemplo, las zonas de dispersabilidad se extienden por al menos una superficie de un sustrato fibroso. Por ejemplo, cuando las zonas de resistencia incluyen un patrón de cuadrícula que se extiende sobre al menos una superficie del -sustrato fibroso, las zonas de dispersabilidad son las zonas entre el patrón de cuadricula, por ejemplo, las zonas con forma rectangular formadas por la pluralidad de zonas paralelas y perpendiculares. En otra realización, las zonas de dispersabilidad se extienden sobre ambas superficies de un sustrato fibroso. En otra realización, las zonas de dispersabilidad están dentro del sustrato fibroso. En otra realización, las zonas de dispersabilidad se localizan tanto sobre la superficie como en el interior del sustrato fibroso. En una realización, las zonas de dispersabilidad están desprovistas total o sustancialmente de un agente de resistencia catiónico reaccionado o un agente de resistencia no iónico reaccionado. En otra realización, las zonas de dispersabilidad contienen algún agente de resistencia catiónico reaccionado o agente de resistencia no iónico reaccionado, con la condición sin embargo de que el agente de resistencia en las zonas de dispersabilidad esté presente en una cantidad que es menor que la cantidad del agente de resistencia reaccionado en las zonas de resistencia. La cantidad de agente de resistencia en las zonas de dispersabilidad variará, dependiendo de la aplicación y, por supuesto, de la cantidad de agente de resistencia catiónico reaccionado o agente de resistencia no iónico reaccionado en las zonas de resistencia. Como indicación general, sin embargo, las zonas de resistencia tendrán al menos un 10 o 20% en peso más de agente de resistencia catiónico reaccionado o agente de resistencia no iónico reaccionado que las zonas de dispersabilidad. En una realización, la proporción en peso del agente de resistencia en las zonas de resistencia a las zonas de dispersabilidad, por unidad de área, por ejemplo, cm2, es de aproximadamente 1,1 o 1,2: 1 a aproximadamente 500:1. En otras realizaciones, la proporción en peso del agente de resistencia en las zonas de resistencia a las zonas de dispersabilidad, por unidad de área, es de aproximadamente 1,1:1 a aproximadamente 400:1, o de aproximadamente 1,1:1 a aproximadamente 300:1, o de aproximadamente 1,1:1 a aproximadamente 200 :1> o de aproximadamente 1,1:1 a aproximadamente 100:1. En otra realización más, la proporción en peso del agente de resistencia en las zonas de resistencia a las zonas de dispersabilidad, por unidad de área, es de aproximadamente 1,2:1 a aproximadamente 20:1, de aproximadamente 5:1 a aproximadamente 15:1, o de aproximadamente 5:1 a aproximadamente 10: 1. La resistencia en húmedo conferida por las zonas de resistencia es suficiente para posibilitar que el producto de papel se use en su aplicación pretendida sin deterioro físico. Generalmente, la resistencia en húmedo del producto de papel es al menos aproximadamente el 5% de la resistencia en seco del producto de papel. En otra realización, la resistencia en húmedo del producto de papel es al menos aproximadamente el 10% de la resistencia en seco del producto de papel, o al menos aproximadamente el 25% de la resistencia en seco del producto de papel. En una realización, la resistencia en húmedo del papel varia de aproximadamente el 5% a aproximadamente el 50% de la resistencia en seco del producto de papel. En otra realización, la resistencia en húmedo del papel varía de aproximadamente el 5% a aproximadamente el 35% de la resistencia en seco del producto de papel. En otra realización, la resistencia en húmedo del papel varía de aproximadamente del 5% a aproximadamente el 25% de la resistencia en seco del producto de papel. La resistencia en húmedo deseada de productos de papel dependerá del tipo de producto de papel y su uso pretendido. Por ejemplo, para un producto de pañuelo de papel, la resistencia en húmedo puede variar de aproximadamente 0,005 Ib/in (0,89 g/cm) a ¦ aproximadamente 0,5 Ib/in (89,3 g/cm) , preferiblemente de aproximadamente 0,1 Ib/in (17,86 g/cm) a aproximadamente 0,5 Ib/in (89,3 g/cm). Para un producto de toallita de papel, la resistencia en húmedo puede variar de aproximadamente 0,1 Ib/in (17,86 g/cm) a aproximadamente 1 Ib/in (178,58 g/cm), preferiblemente de aproximadamente 0,5 Ib/in (89,3 g/cm) a aproximadamente 1 Ib/in (178,58 g/cm). Para hojas de madera dura/madera blanda 50/50 de 35 Ib, la resistencia en húmedo puede variar de aproximadamente 0,1 Ib/in. (17,86 g/cm) a aproximadamente 5 Ib/in (892,3 g/cm), preferiblemente de aproximadamente 0,3 Ib/in (53,74) a aproximadamente 5 Ib/in (892,3 g/cm). La resistencia en seco de un producto de papel de la invención puede variar. Por ejemplo, para productos de pañuelo de papel, la resistencia en seco puede variar de aproximadamente 0,1 Ib/in (17,86 g/cm) .a aproximadamente 10 lb/in (1785,8 g/cm), preferiblemente de aproximadamente 2 Ib/in (357,16 g/cm) a aproximadamente 10 Ib/in (1785,8 g/cm). Para productos de toallita de papel, la resistencia en seco puede variar de aproximadamente 2 lb/in (357,16 g/cm) a aproximadamente 20 lb/in (3,571 g/cm), preferiblemente de aproximadamente 10 lb/in (1785,8 g/cm) a aproximadamente 20 lb/in (3571,6 g/cm). Para hojas de madera dura/madera blanda 50/50 de 35 Ib, la resistencia en seco puede variar de aproximadamente 2 lb/in (357,16 g/cm) a aproximadamente 100 lb/in (17,858 g/cm), preferiblemente de aproximadamente 20 lb/in (3,571 g/cm) a aproximadamente 100 lb/in (17,858 g/cm). La resistencia en húmedo de un producto de papel se determina como sigue. Para determinar la resistencia en húmedo de un producto de papel , se pone una tira de una hoj a de papel que tiene una anchura de aproximadamente 1" (2,54 cm) y una longitud de aproximadamente 4,5" (11,4 cm) en las mordazas de un ensayador de tracción Thwing-Albert , o un dispositivo funcionalmente equivalente. El papel se pulveriza con agua y después la muestra se separa inmediatamente en la dirección de su longitud. La "resistencia en húmedo, " como el término se usa en este documento, es la carga necesaria para separar la muestra y se expresa en Ib/in o g/cm. La combinación de las zonas de resistencia y de dispersabilidad produce un producto de papel que tiene suficiente dispersabilidad para su uso pretendido. Generalmente, la dispersabilidad del producto de papel será al menos aproximadamente un décimo de un segundo. En una realización, la dispersabilidad del producto de papel varia de aproximadamente un décimo de un segundo a aproximadamente 30 minutos, o más. En otra realización, la dispersabilidad varía de aproximadamente un décimo de un segundo a aproximadamente 20 minutos. En otra realización, la dispersabilidad varía de aproximadamente un décimo de un segundo a aproximadamente 10 minutos. En otra realización, la dispersabilidad varía de aproximadamente un décimo de un segundo a aproximadamente cinco minutos. En otra realización, la dispersabilidad varía de aproximadamente un décimo de un segundo a aproximadamente 4 minutos. En otra realización, la dispersabilidad varía de aproximadamente un décimo de un segundo a aproximadamente 3 minutos. En otra realización, la dispersabilidad varía de aproximadamente un décimo de un segundo a aproximadamente 2 minutos. En otra realización, la dispersabilidad varia de aproximadamente un décimo de un segundo a aproximadamente 1 minuto . Como sugieren los intervalos mencionados anteriormente, la invención es muy versátil de manera que puede controlarse la dispersabilidad de un producto de papel de acuerdo con la invención de acuerdo con el uso anticipado de un tipo especifico de -producto de papel. Por ejemplo, para un producto de pañuelo de papel (por ejemplo, una hoja de bajo peso incluyendo productos sanitarios tales como papel higiénico y facial, servilletas de papel, y papel industrial tal como de calidad para envolver, condensar y carbonizar) , la dispersabilidad de un producto de pañuelo de papel puede variar de aproximadamente un décimo de un segundo a aproximadamente 10 minutos, preferiblemente de aproximadamente cinco segundos a aproximadamente dos minutos. Para un producto de toallita de papel, por ejemplo, (una hoja de peso medio usada generalmente para aplicaciones de limpieza en el hogar o la industria) , la dispersabilidad puede variar de aproximadamente cinco segundos a aproximadamente diez minutos, preferiblemente de aproximadamente diez segundos a aproximadamente dos minutos . En una realización, la dispersabilidad del producto de toallita de papel puede variar de aproximadamente 20 segundos a aproximadamente dos minutos. En otra realización, la dispersabilidad de un producto de toallita de papel puede ser mayor de cinco horas. Para hojas de madera dura/madera blanda 50/50 de 35 Ib, la dispersabilidad para dichas hojas puede variar de aproximadamente cinco segundos a aproximadamente 30 minutos, preferiblemente de aproximadamente 10 segundos a aproximadamente dos minutos. El especialista en la técnica entenderá que dependiendo del tipo de suspensión de papel (pasta de papel) usada, variará ¦ la resistencia y dispersabilidad de los productos de papel . La "dispersabilidad" de un producto de papel, como el término "dispersabilidad" se usa en este documento, se determina poniendo un producto de papel en un vaso de precipitados de 1000 mi con 500 mi de agua corriente y agitando el producto a 300 rpm con un agitador superior a temperatura ambiente (25 °C) . El producto de papel puede tener una área superficial de aproximadamente 11 cm2. La dispersabilidad de un producto de papel es el tiempo que tardan las porciones del sustrato fibroso en separarse del producto de papel. Por lo tanto, como se usa en este documento, si se dice que la "dispersabilidad" de un producto de papel es de al menos aproximadamente cinco segundos, esto significa que una porción del producto de papel tarda aproximadamente cinco segundos, o más, en separarse del producto de papel después de agitarlo en las condiciones mencionadas anteriormente . Las zonas de resistencia y las zonas de dispersabilidad pueden modificarse física o químicamente para posibilitar al usuario preparar un producto de papel que tiene un amplio intervalo de combinaciones propiedades de resistencia en húmedo y dispersabilidad. Por ejemplo, en una realización, las zonas de dispersabilidad tienen perforaciones, que pueden rellenarse o no con un agente de resistencia catiónico reaccionado o un agente de resistencia no iónico reaccionado. En esta realización, cuando las perforaciones se rellenan con un agente de resistencia, las perforaciones rellenas funcionas como zonas adicionales de resistencia y potencian la dispersabilidad del producto de papel . En otra realización, las zonas de resistencia o dispersabilidad tienen un material reaccionado de reducción de la resistencia, tal como una enzima, que reduce la resistencia de las zonas de resistencia o dispersabilidad. Cuando se usa dicho material de reducción de la resistencia, es preferible que el material se use junto con un agente de resistencia catiónico. Bn una realización, las zonas de resistencia y de dispersabilidad pueden modificarse con un agente encolarte. Por lo tanto, usando zonas de resistencia y zonas de dispersabilidad que tienen diferentes propiedades físicas y químicas, el producto de papel de acuerdo con la invención tiene suficiente agente de resistencia para posibilitar que el producto mantenga sus características físicas útiles sin sacrificar la dispersabilidad deseada del papel . En una realización, se distribuye un agente de resistencia catiónico o un agente de resistencia no iónico por todo el sustrato fibroso y al menos una zona de un material de reducción de, por ejemplo, un material alcalino tal como bicarbonato sódico o una enzima, se extiende sobre al menos una superficie del sustrato fibroso. En esta realización, el material de reducción de la resistencia reaccionado forma las zonas de dispersabilidad y las zonas entre el material de reducción de la resistencia reaccionado son las zonas de resistencia. Por lo tanto, la invención proporciona una amplia variedad de productos que tienen propiedades deseables de resistencia en húmedo y dispersabilidad. En una realización, la invención proporciona un producto de papel desechable que comprende un sustrato fibroso que tiene (i) una pluralidad de zonas de resistencia que comprende un agente de resistencia ca iónico reaccionado o no iónico reaccionado y (ii) una pluralidad de zonas de dispersabilidad, de manera que el producto de papel tiene (a) una dispersabilidad de al menos un décimo de un segundo, (b) una resistencia en seco, y (c) una resistencia en húmedo de al menos aproximadamente el cinco por ciento de la resistencia en seco del producto de papel. En otra realización, la invención proporciona un producto de papel que comprende (a) un sustrato fibroso que tiene una primera superficie y una segunda superficie, (b) al menos una zona de resistencia que comprende un agente de resistencia catiónico reaccionado o un agente de resistencia no iónico reaccionado, (c) al menos una zona de dispersabilidad que comprende un agente de resistencia catiónico reaccionado o un agente de resistencia no iónico reaccionado en una cantidad que es relativamente menor que la del agente de resistencia catiónico reaccionado o el agente de resistencia no iónico reaccionado presente en las zonas de resistencia. En otra realización, la invención proporciona un producto de papel que comprende (a) un sustrato fibroso que tiene una primera superficie y una segunda superficie, (b) una pluralidad de zonas de resistencia que se extienden por todo el sustrato fibroso, y (c) al menos un agente de reducción de la resistencia reaccionado que se extiende sobre la primera superficie o la segunda superficie del sustrato fibroso . En una realización preferida, la invención proporciona un producto de pañuelo de papel que comprende (a) un sustrato fibroso de pañuelo de papel que tiene una primera superficie y una segunda superficie y un peso que varía de aproximadamente 5 a aproximadamente 50 g/m2, donde la primera superficie y la segunda superficie tienen una anchura que varía de aproximadamente 8 a aproximadamente 12 cm, (b) una pluralidad de zonas de resistencia distribuidas sobre al menos una superficie, y (c) una pluralidad de zonas de dispersabilidad localizadas entre las zonas de resistencia. En otra realización, la invención proporciona un producto de toallita de papel que tiene un peso que varía de aproximadamente 15 a aproximadamente 50 g/m2 y que comprende (a) al menos un sustrato fibroso de toallita de papel que tiene una primera superficie y una segunda superficie, donde la primera y segunda superficies tienen una anchura que varía de aproximadamente 25 a aproximadamente 35 cm, preferiblemente de aproximadamente 32 a aproximadamente 26 cm, (b) una pluralidad de zonas de resistencia que se extiende sobre al menos una superficie del producto de papel, y (c) una pluralidad de zonas de dispersabilidad localizadas entre las zonas de resistencia. El proceso para preparar un producto de papel de acuerdo con la invención generalmente implica aplicar un agente de resistencia catiónico o no iónico a un sustrato fibroso y formar al menos una zona de resistencia y al menos una zona de dispersabilidad, de manera que la zona o zonas de resistencia y la zona o zonas de dispersabilidad es o son suficientes para producir un producto de papel que tiene una dispersabilidad que es al menos un décimo de un segundo y una resistencia en húmedo que es al menos aproximadamente el cinco por ciento de la resistencia en seco del producto de papel. Ventajosamente, el agente de resistencia no tiene que curarse . En una realización, el agente de resistencia se aplica en un patrón entre dos o más sustratos fibrosos (capas) , y por lo tanto el método proporciona tanto adhesión de la capa como una dispersabilidad excelente. En otra realización, el agente de resistencia se aplica sobre las perforaciones en las zonas de dispersabilidad, potenciando de esta manera la dispersabilidad. En otra realización, las zonas de resistencia pueden formarse tratando un sustrato fibroso con un agente de resistencia en una cantidad que varia de aproximadamente 18 (0,9% en peso) a aproximadamente 250 Ib/ton (12,5% en peso), preferiblemente de aproximadamente 20 (1% en peso) a aproximadamente 100 Ib/ton (5% en peso) . Las zonas de dispersabilidad pueden tratarse con un agente de resistencia en una cantidad que varia de 0 a aproximadamente 15 Ib/ton (0,75% en peso), preferiblemente de 0 a aproximadamente 5 Ib/ton (0,25% en peso) . En una realización, el sustrato fibroso se trata minuciosamente con un agente de resistencia catiónico o un agente de resistencia no iónico. En esta realización, el material de reducción de la resistencia, por ejemplo, bicarbonato sódico o una enzima, se aplica después sobre el sustrato fibroso de manera que el material de reducción de la resistencia reaccionado forma las zonas de dispersabilidad y las zonas entre el material de reducción de la resistencia reaccionado son las zonas de resistencia. Cuando se expone al agua, el sustrato se rompe rápidamente a lo largo de las zonas formadas por el material de reducción de la resistencia reaccionado. En otra realización, el agente de resistencia se aplica en un patrón de manera que el agente de resistencia se usa esencialmente como adyuvante de plisado - un material que generalmente se pulveriza sobre un secador Yankee para proporcionar buenas condiciones para preparar tejidos blandos muy voluminosos. Un agente de plisado se aplica a menudo al secador Yankee para ayudar en el proceso de deformación en húmedo usado para aumentar la estirabilidad del pañuelo de papel. En esta realización, el agente de resistencia sirve para el doble propósito de agente de plisado y agente de resistencia . El equipo usado para aplicar el agente de resistencia puede ser cualquier equipo que posibilite que el agente de resistencia forme selectivamente zonas de resistencia de manera que el producto de papel tiene una dispersabilidad que es al menos aproximadamente un décimo de un segundo y una resistencia en húmedo que es al menos aproximadamente el cinco por ciento de la resistencia en seco del producto de papel. En una realización, el agente de resistencia puede aplicarse con el equipo que se usa actualmente en aplicaciones de chorro de tinto. En otra realización, el agente de resistencia puede aplicarse con una boquilla hidráulica. En otra realización, el agente de resistencia puede aplicarse con rodillos recubridores . En otra realización, el agente de resistencia puede aplicarse usando un dispositivo de boquilla que funciona mediante una bomba. En otra realización, el agente de resistencia puede aplicarse usando una unidad de medida sin contacto. La invención proporciona beneficios valiosos para la industria. Dado que la invención proporciona un sistema exhaustivo para controlar las propiedades de resistencia y dispersabilidad de un producto de papel, ahora es posible preparar productos de papel que tienen diferentes propiedades deseadas predeterminadas de resistencia y dispersabilidad. Una realización de la invención proporciona productos de papel con la suavidad deseada, porque no toda el área de un sustrato fibroso se trata con un agente de resistencia. Aunque la invención se ha referido a realizaciones en las que las zonas de resistencia son agentes de resistencia catiónicos no iónicos reaccionados, en una realización es posible usar una acrilatnida aniónica glioxilada de manera que las zonas de resistencia son una acrilamida glioxilada reaccionada. En esta realización, la acrilamida aniónica glioxilada puede usarse junto con el agente de resistencia catiónico o no iónico. Estos polímeros pueden prepararse polimerizando monómeros y comonómeros de acrilamida tales como ácido acrilico, ésteres acrilicos tales como acrilato, metacrilato de metilo de etilo, y similares, acrilonitrilo, ácido estirenovinilbencenosulfónico, y similares. Por lo tanto, la descripción anterior de los productos de papel preparado con agentes de resistencia no iónicos y agentes de resistencia catiónicos también es aplicable para realizaciones en las que se usa una poliacrilamida aniónica glioxilada. Aunque la presente invención se ha descrito con detalle con referencia a ciertas versiones preferidas de la misma, son posibles otras variaciones. Por lo tanto, el espíritu y el alcance de las reivindicaciones adjuntas no deberían limitarse a la descripción de las versiones contenidas en la misma .
Claims (24)
1. Un producto de papel que comprende un sustrato fibroso que tiene (i) al menos una zona de resistencia que comprende un agente de resistencia catiónico reaccionado o no iónico reaccionado y (ii) al menos una zona de dispersabilidad, teniendo el producto de papel (a) una dispersabilidad de al menos un décimo de un segundo, (b) una resistencia en seco, y (c) una resistencia en húmedo de al menos aproximadamente el cinco por ciento de la resistencia en seco del producto de papel .
2. El producto de papel de la reivindicación 1, en el que las zonas de dispersabilidad están desprovistas o sustancialmente desprovistas del agente de resistencia reaccionado .
3. El producto de papel de la reivindicación 1, en el que las zonas de dispersabilidad tienen un agente de resistencia catiónico reaccionado o un agente de resistencia no iónico reaccionado en un cantidad que es relativamente menor que la del agente de resistencia catiónico reaccionado o el agente de resistencia no iónico presente en las zonas de resistencia .
4. El producto de papel de la reivindicación 1, en el que las zonas de resistencia comprenden un patrón con forma de cuadricula de zonas con forma lineal .
5. El producto de papel de la reivindicación 1, en el que las zonas de resistencia se localizan adyacentes a una primera superficie del sustrato fibroso.
6. El producto de papel de la reivindicación 5 , en el que el sustrato fibroso comprende además zonas de resistencia en la segunda superficie del sustrato fibroso.
7. El producto de papel de la reivindicación 1, en el que las zonas de dispersabilidad contienen perforaciones.
8. El producto de papel de la reivindicación 7 en el que las perforaciones se rellenan con un agente de resistencia catiónico reaccionado o un agente de resistencia no iónico reaccionado.
9. El producto de papel de la reivindicación 1, teniendo el producto de papel una resistencia en húmedo que es al menos aproximadamente el cinco por ciento de la resistencia en seco del producto de papel .
10. El producto de papel de la reivindicación 1, teniendo el producto de papel una dispersabilidad que es al menos aproximadamente un segundo .
11. El producto de papel de la reivindicación 1 , en el que el producto de papel es un pañuelo o una toallita.
12. El producto de papel de la reivindicación 1, en el que las zonas de dispersabilidad están desprovistas o sustancialmente desprovistas de un agente de resistencia reaccionado y las zonas de resistencia incluyen menos de aproximadamente el 50% del área superficial del producto de papel .
13. El producto de papel de la reivindicación 1, en el que las zonas de resistencia se localizan en una primera superficie del sustrato fibroso.
14. El producto de papel de la reivindicación 13 , en el que las zonas de resistencia se localizan en una segunda superficie del sustrato fibroso.
15. El producto de papel de la reivindicación 1, en el que el producto de papel comprende adicionalmente un material de reducción de la resistencia reaccionado.
16. El producto de papel de la reivindicación 15, en el que el agente de resistencia catiónico o el agente de resistencia no iónico se selecciona entre el grupo compuesto por poliacrilamidas catiónicas glioxaladas, poliacrilamidas no iónicas glioxaladas, resinas poliméricas de amina-epiclorhidrina, polietileniminas, melamina formaldehxdos, urea formaldehídos , almidones de dialdehído, glioxal, polvinilaminas, copolimeros de vinilamina, y mezclas de los mismos .
17. El producto de papel de la reivindicación 1, en el que las zonas de resistencia comprenden un patrón de serpentina entrelazada.
18. Un producto de papel que comprende: (a) un sustrato fibroso que tiene una primera superficie y una segunda superficie y que tiene un peso que varía de aproximadamente 15 a aproximadamente 150 g/m, (b) al menos una zona de resistencia que comprende un agente de resistencia catiónico reaccionado o un agente de resistencia no iónico reaccionado, (c) al menos una zona de dispersabilidad que comprende un agente de resistencia catiónico reaccionado o un agente de resistencia no iónico reaccionado en un cantidad que es relativamente menor que la del agente de resistencia catiónico reaccionado o el agente de resistencia no iónico reaccionado presente en al menos una zona de resistencia.
19. El producto de papel de la reivindicación 18 , en el que las zonas de dispersabilidad están desprovistas o sustancialmente desprovistas de cualquier agente de resistencia catiónico reaccionado o un agente de resistencia no iónico reaccionado y las zonas de resistencia incluyen una área que es menor que aproximadamente el 50% del área de la primera superficie.
20. Un producto de papel que comprende un sustrato integrado con una pluralidad de zonas de alta resistencia y una pluralidad de zonas de alta dispersabilidad, teniendo el producto de papel una resistencia en húmedo que es al menos aproximadamente el cinco por ciento de la resistencia en seco y una dispersabilidad que es al menos aproximadamente un décimo de un segundo.
21. Un método para preparar un producto de papel que comprende aplicar selectivamente un agente de resistencia a un sustrato fibroso y formar al menos una zona de resistencia y al menos una zona de dispersabilidad, donde la al menos una zona de resistencia y la al menos una zona de dispersabilidad son suficientes para producir un producto de papel que tiene una dispersabilidad que es al menos un décimo de un segundo y una resistencia en húmedo que es al menos aproximadamente el cinco por ciento de la resistencia en seco del producto de papel .
22. Un producto de papel que comprende: (a) un primer sustrato fibroso que tiene una primera superficie y una segunda superficie, (b) un segundo sustrato fibroso que tiene una primera superficie y una segunda superficie, (c) al menos una zona de resistencia localizada entre el primer sustrato fibroso y el segundo sustrato fibroso, donde la zona de resistencia es un agente de resistencia catiónico o no iónico reaccionado .
23. Un producto de papel que comprende : (a) al menos un sustrato fibroso que tiene una primera superficie y una segunda superficie, (b) una pluralidad de zonas de resistencia que se extienden por al menos un sustrato fibroso, y (c) al menos un agente de reducción de la resistencia reaccionado que se extiende sobre la primera superficie o la segunda superficie del al menos un sustrato fibroso.
24. Un producto de papel que comprende · un sustrato fibroso que tiene (i) al menos una zona de resistencia que comprende un agente de resistencia aniónico de poliacrilamida reaccionado y (ii) al menos una zona de dispersabilidad, teniendo el producto de papel (a) una dispersabilidad de al menos un décimo de un segundo, (b) una resistencia en seco, y (c) una resistencia en húmedo de al menos aproximadamente el cinco por ciento de la resistencia en seco del producto de papel .
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