CS212490B1

CS212490B1 - Způsob klížení papíru a lepenky

Info

Publication number: CS212490B1
Application number: CS293579A
Authority: CS
Inventors: Ivo Charvat; Hynek Joch; Miloslav Milichovsky; Vlastimil Prokop
Original assignee: Ivo Charvat; Hynek Joch; Miloslav Milichovsky; Vlastimil Prokop
Priority date: 1979-04-27
Filing date: 1979-04-27
Publication date: 1982-03-26

Abstract

Vynález řeší možnost rozšíření klížení pepíru a lepenky klasickými terpenickými klížidly k neutrální oblasti pH. Současně řeší možnost použití terpenických klížidel při povrchovém klížení. Podstatou vynálezu je využití komplexních sloučenin hliníku, připravovaných z vodorozpustných solí hlinitých a polyelektrolytů, například polyethyleniminu, k fixaci terpenického klížidla na vlákna buničiny. Nejvhodnějším způsobem aplikace je předběžná úprava vláken komplexními sloučeninami hliníku s následným přídavkem klížícího prostředku. Při povrchové aplikaci je možné nanášet klížidlo nástřikem, klížícím lisem, případně ve formě pěny. Podstatu vynálezu při aplikaci klížení ve hmotě nejlépe ilustruje obr. č. 1, při aplikaci povrchové, tabulka č. 1.

Description

Vynález se týká klížení papíru a lepenky ve hmotě a/nebo povrchově, zejména s použitím klížidel na bázi terpenických kyselin.

V současné době se používá ke klížení papíru ve hmotě především tzv, klasických terpenických klížidel a jejich modifikací, k povrchovému klížení pak obvykle speciální syntetické produkty. Tato klížidla vyžadují k zachycení na vlákna přítomnost rozpustných solí vícemocných kovů, zejména hliníku a to ve značném množství. Nejčastěji se používá síran hlinitý zanášený obvykle v hmotnostním poměru 2:1 až 4:1 k zanášenému klížidlu. Další nutnou podmínkou zejména u klížení ve hmotě je dodržení určité hodnoty pH papíroviny, obvykle ve velmi úzkém rozsahu pH 4,5 až 5,5. V této oblasti je optimum využití efektu terpenického klížidla přidávaného do hmoty. Při povrchovém klížení se prakticky tato klížidla nedají uplatnit.

I když v uvedené oblasti pH se vyrábí většina papírů, některé speciální druhy vyžadují práci v neutrální oblasti pH, kdy je již klížení v uvedené -kombinaci, tj. terpenické klížidlo a síran hlinitý, prakticky neúčinné. V souvislosti s ekologickými otázkami jsou stále častěji uzavírány vodní systémy papírenských strojů, což při uvedené hodnotě kyselosti vod vede k nadměrné korozi zařízení. Je proto snaha přiblížit klížení co nejvíce do neutrální oblasti pH při výrobě všech druhů zařízení lepenek. Jednou z možností je použití syntetických klížidel, která jsou schopna vytvářet přímou chemickou vazbu s vlákny, a to al při aplikaci povrchové, nebo i ve hmotě. Například jsou známá klížidla na bázi dimerketenů, chloridů a anhydridů karboxylových kyselin, stearany chromité a perfluorované sloučeniny.

Dále je známá celá řada polymerních reaktivních klížidel, zejména na bázi kyseliny akrylové a jejích derivátů, resp. akroleinu. Pokud tato klížidla nemají kationaktivní charakter, používá se k jejich fixaci ve hmotě obvykle kationaktivních syntetických/polyelektrolytů, případně se aplikují povrchově, obvykle v klížícím lisu. Ve srovnání s klasickými terpenickými klížidly jsou tyto prostředky přes své nesporné technologické výhody značně dražší a jejich použití je omezeno prakticky pouze na úzký sortiment speicálních papírů. Povrchová aplikace je pak omezena pouze na stroje vybavené patřičně, tj. klížícím lisem, který znamená, kromě značných nákladů na jeho výstavbu, podstatné zvýšení nároků na sušení takto klížených papírů.

Dále u většiny syntetických klížidel je komplikujícím faktorem poměrně omezená doba jejich skladovatelnosti. Proto se jejich použití omezuje pouze na případy, kdy se současně požaduje docílení některé další vlastnosti, jinak při klasickém klížení nedosažitelné, např. zvýšení povrchové pevnosti, odolnosti vůči alkáliím, teplu atd. V poslední době se jako další progresivní postupy objevují některé možnosti povrchových aplikací speciálních klížidel, např. nástřikem nebo nanášením pěny.

Uvedené nedostatky řeší vynález tím, že používá pro fixaci klížidel ve hmotě a/nebo povrchově nanášených komplexních sloučenin hliníku s polymerními látkami, obsahujícími volný elektronový pár, výhodně ze skupiny vodorozpustných polyaminových a/nebo polyamidaminových sloučenin, v kyselé i neutrální oblasti pH při podstatně snížením množství zanášeného hliníku i klížidla. Komplexní sloučeniny hliníku se připraví smícháním vodného roztoku hlinité soli, např. síranu hlinitého, s roztokem polyelektrolytu shora uvedených skupin, např. modifikovaného polyetyléniminu v poměrech 5:1 až 500:1, aniž by bylo třeba takto připravenou komplexní sloučeninu izolovat.

Při klížení ve hmotě spočívá postup podle vynálezu v přídavku 0,01 až 3 % komplexní sloučeniny hliníku, vztaženo na polymerní složku komplexu, k papírovině o pH 4 až 9, načež se za intenzivního míchání přidá 0,01 až 5 % terpenického klížidla ve formě vodného roztoku nebo disperse, počítáno vše na a. s. hmotnost papíroviny. Vzájemná dávka komplexní sloučeniny hliníku a klížidla se volí tak, aby poměr AlgO^ k zanášenému množství klížidla byl 0,01:1 až 2:1. Pokud je třeba z některého důvodu zvýšit množství hliníku v papírovině, např. pro úpravu hodnoty pH, je možné použít i přídavku dalších vodorozpustných solí hliníku, jako je např. síran hlinitý nebo hlinitan sodný. Vhodné je dávkování látek před přídavkem komplexních sloučenin hliníku a klížidla.

Při povrchovém klížení klasickými klfžidly je vhodné po předběžné úpravě hodnoty pH papíroviny výěe uvedeným postupem přidat k papírovině 0,01 až 3 % komplexní sloučeniny hliníku a z této papíroviny připravený list dále povrchově klížit klasickými klížidly ve formě roztoků, případně s výhodou ve formě nanášení pěny. V posledním případě je vhodné klížidlo kombinovat s prostředky, zlepšujícími další sledované parametry papíru, případně pro některé účely použít i kombinaci se syntetickými klížícími prostředky. Klížidlo se o nanáší na papír o sušině 30 až 100 % v množství 0,01 až 10 g/m papíru.

Výhodou způsobu klížení do hmoty podle vynálezu oproti stávajícím postupům je především malá citlivost zakližení papíru a lepenky na pH papíroviny, umožňující dosežení požadovaného stupně zakližení v neutrální oblasti pH, obvykle nižší spotřeba hliníku a klížidla, zvýšení retence vláken, plhidel a dalších přísad a s tím spojené zlepšení čištění odpadních vod a celkové snížení spotřeby surovin. Postup klížení do hmoty je bez jakýchkoliv úprav aplikovatelný na všech papírenských strojích, klížících terpenickými klížidly. Při povrchovém klížení je největší výhodou možnost použití levnějších a celkově dostupnějších terpenických klížidel namísto speciálních klížidel, resp. jako jejich částečná náhrada.

Povrchově klížený papír může být vyráběn v širokém rozsahu pH podle požadavků na finální produkt. Obdobně jako u klížení ve hmotě lze uvažovat při klížení povrchovém na přísady komplexních sloučenin hliníku s celkovou úsporou surovin. Při aplikaci' klížidel ve formě pěny se uplatňují komplexní sloučeniny hliníku příznivě na rychlosti rozkladu pěny při styku s papírem a tím dávají možnost výroby i za vyšších rychlostí papírenských strojů, která při aplikaci pěny je umožněna též podstatně menším zvlhčením papíru, a tím nižšími nároky na sušení, než je tomu v případě nástřiku klížícího roztoku nebo v klížícím lisu.

Podstata vynálezu a jeho nový a vyšší účinek' jsou znázorněny na přiložených obrázcích, kde obr. 1 znázorňuje závislost stupně zakližení na pH papíroviny po klížení, obr. 2 znázorňuje hladiny konstantní hodnoty zakližení pro různé dávky klížidla a fixativa, obr. 3 znázorňuje závislost stupně zakližení na pH papíroviny po klížení. Bližší význam obrázků je zřejmý z následujících příkladů.

Přiklad 1

Nebělená sulfitové buničina byla rozvlákněna na 25°SR a upravena hodnota pH přídavkem HgSO^ nebo NaOH tak, aby po klížení se pohybovala v rozsahu pH 4 až 8. Při konzistenci 2 % a. s. buničiny byla přidána 2 % pryskyřičného zesíleného klížidla a po promíchání 2 % síranu hlinitého. Po neředění byly na laboratorním listovači připraveny aršíky o plošné hmotnosti 60 g/m², u nichž byl stanoven stupeň zakližení podle Cobba - ČSN 50 0335.

Příklad 2

Shodný postup s příkladem 1 s tím, že pořadí dávkování klížidla a síranu hlinitého bylo obrácené.

Přiklad - 3

Shodný postup s příkladem 2 s tím, že pro fixaci klížidla bylo použito 2 % komplexní sloučeniny hliníku, počítáno na síran hlinitý, resp. 0,04 % počítáno na polymerní složku, tj. modifikovaný polyethylenimin.

Výsledky příkladů 1 až 3 jsou uvedeny na obr. č. 1, kde závislost odpovídá přikladu 1, závislost 2 příkladu 2 a závislost 3 příkladu 3.

Příklad 4

Nebělené sulfitová buničina byla rozvlákněna na 40°SR při konzistenci 2 %. Přídavkem

HgSO^ byla nastavena hodnota pH = 4. Bylo přidáno zesílené pryskyřičné klížidlo v dávkách

0,5; 1; 2; 3; 4 % a po promíchání síran hlinitý v dávkách 0,5; 1; 2; 3; 4 %. Po neředění byly z takto připravené vodolátky na laboratorním listovači vyrobeny aršíky o plošné hmotnos ti 60 g/m², u nichž byl stanoven stupeň zaklížení podle Cobba - ČSN 50 0335. Výsledky byly statisticky zpracovány a vyneseny jako hladiny konstantní hodnoty zaklížení do obrázku

č. 2, přičemž závislost 1 je hladina 20 g/m², závislost 2 je 30 g/m², závislost 3 je 40 g/m²' o 2 závislost 4 je 50 g/m a závislost 5 je 60 g/m povrchové vsékavosti Cobbgg. V obr. č. 2 je na ose X, vynesena dávka klížidla v %, na ose Xg dávka síranu hlinitého v %.

Příklad 5

Nebělené sulfitová buničina byla rozvlákněna na 40°SR při konzistenci 2 %. Přídavkem NaOH byla nastavena hodnota pH = 8. Byla přidávána komplexní sloučenina hliníku, připravená ze síranu hlinitého a modifikovaného polyethyleniminu v poměru 40:1, v dávkách 0,5; 1; 2;

3; 4 % a po promíchání bylo přidáno zesílené pryskyřičné klížidlo v dávkách 0,5; 1; 2; 3;

%. Další postup byl shodný s příkladem 4. Výsledky statistického zpracování jsou vyneseny v obr. č. 2, přičemž závislost 1 je hladina 20 g/m , závislost 2 je 30 g/m , závislost 3' je 40 g/m², závislost 4* je 50 g/m² a závislost 5” je 60 g/m² povrchové vsékavosti CobbgQ.

Příklad 6

Nebělené sulfitová buničina byla rozvlákněna na 35°SR a upravena hodnota pH přídavkem

HgSO^ nebo NaOH tak, aby po klížení se pohybovala na hodnotách pH 4; 5; 6; 7; 8. Při konzistenci 2 % a. s. buničiny byla přidána 2 % zesíleného pryskyřičného klížidla a po promíchání 2 % síranu hlinitého. Po naředění byly na laboratorním listovači připraveny o aršíky o plošné hmotnosti 60 g/m , u nichž byla stanovena hodnota zaklížení podle Cobba - ČSN 50 0335.

Příklad 7

Postup shodný s příkladem 6 s tím, že pořadí dávkování síranu hlinitého a klížidla bylo obrácené a před přípravou aršíků bylo přidáno k vodné suspenzi vláken 0,04 % modifikovaného polyethyleniminu.

Příklade

Postup shodný s příkladem 6 s tím, že k fixaci klížidla byla použita kmmplexní sloučenina hliníku v dávce 2 % vztaženo na síran hlinitý, resp. 0,04 % vztaženo na modifikovaný polyethylenimin a pořadí dávkování bylo obrácené, tj. napřd byla dávkována komplexní sůl hliníku.

Výsledky příkladů 6 až 8 jsou uvedeny na obr. 3, kde závislost 1 odpovídá příkladu 6, závislost 2 příkladu 7, závislost 4 příkladu 8.

Příklad 9

Na list papíru o plošné hmotnosti 60 g/m , připravený z nebělené sulfitové buničiny rozvlákněné na 40°SR při pH = 5, obsahující 1 % síranu hlinitého, je v klížícím lisu nanášen jednostranně roztok terpenic.kého klížidla v množství 1 g/m .

Příklad 10

Ne list papíru z nebělené sulfitové buničiny připravený podle příkladu 9, obsahující komplexní sloučeninu hliníku, připravenou ze síranu hlinitého a modifikovaného polyetyleniminu v poměru 50:1 v dávce 1 %, vztaženo na síran hlinitý a dávkované v množství 1 % na papírovinu, je v klížicím lisu nanášen jednostranně roztok terpenického klížidla v množství 1 g/m².

Příklad 11

Na list papíru z nebělené sulfitové buničiny připravený podle příkladu 9, Obsahující 1 % síranu hlinitého, je nanášena jednostranně v klížicím lisu pěna terpenického klížidla o

v množství 0,5 g/m .

Příklad 12

Na list papíru z nebělené sulfitové buničiny připravený podle příkladu 9, obsahující kom plexní sloučeninu hliníku, připravenou ze síranu hlinitého a modifikovaného polyetyléniminu v poměru 50:1 v dávce 1 %, vztaženo na síran hlinitý a dávkované množství 1 % na papírovinu, je v klížicím lisu nanášena jednostranně pěna terpenického klížidla v množství 0,5 g/m².

U papírů, připravených podle příkladů 9 až 12, byl stanoven stupeň zaklíženl upravený a neupravené strany podle Nolla a Cobba. Výsledky jsou uvedeny v tab. δ. 1.

Příklad 13

Na list papíru připravený ze směsi 30 % sulfitové nebělené buničiny, rozvlákněné na 28°SR a 70 % bělené dřevoviny, rozvlákněné na 65°SR, o plošné hmotnostní 60 g/m² s obsahem 15 % kaolinu a obsahující komplexní sloučeninu hliníku, připravenou ze síranu hlinitého a modifikovaného polyetyléniminu v poměru 50:1 v dávce 1 %, vztaženo na síran hlinitý a dávkované v množství 1 % na papírovinu, je nanášena pěna terpenického klížidla, obsahující gel bramborového škrobu v celkovém množství 1 g/m². U takto upraveného papíru byly stanoveny základní ukazatele a v porovnání s neupraveným papírem jsou uvedeny v tabulce č. 2.

Principy, výhodné úpravy a způsoby prováděni našeho vynálezu byly podány v předchozím popise. Vynález, který zde má být chráněn,však nemá být vykládán ve smyslu omezeném na zvláštní případy, které jsme zde podali, protože ty je třeba považovat za vysvětlující a nikoliv za omezující. Odborníci zběhlí v oboru mohou učinit obměny a změny, aniž by se odchýlili od ducha našeho vynálezu.

Tabulka č. 1 postup podle zaklížení podle Nolla OobbgQ

příkladu	upravená strana mm	neupravená strana mm	upravená strana mm	neupravená strana mm
9	0	0	68	75
10	0,8	0,2	21	30
11	0,2	0	26	52
12	0,8	0	18	64

Tabulka	č. 2
postup dle	tržné	průtlak	povrch.	prodyšnost	zaklížení
příkladu	délka		pevnost	podle Gurley	podle Nolla
	podél		podle Dennísona
	km	kPa		sec.	mm
neupravený papír	3,76	65	6	68	0
13	5,20	118	9	320	0,2
		PŘEDMĚT	VYNÁLEZU

Claims

1. Způsob klížení papíru a lepenky ve hmotě a/nebo povrchově s pomocí komplexních sloučenin hliníku vyznačený tím, že k suspenzi papíroviny o pH 4 až 9 se přidá 0,01 až

3 % komplexní sloučeniny hliníku, načež sé papírovina zaklíží ve hmotě 0,01 až 5 % klížidla a/nebo se klíží povrchově použitím 0,01 až 10 g klížidla na čtvereční metr papíru, přičemž' klížidlo se dávkuje ve formě roztoku, disperse a/nebo pěny.

2. Způsob klížení papíru a lepenky podle bodu 1 vyznačený tím, že jako komplexní sloučeniny hliníku se používají komplexní sloučeniny hliníku s polymerními látkami, obsahujícími volný elektronový pár na dusíku, ze skupiny polyaminů a polyamidaminů.

3. Způsob klížení papíru a lepenky podle bodu 1 a 2 vyznačený tím, že pro klížení se s výhodou používají klížidla terpenických kyselin.

4. Způsob klížení papíru a lepenky podle bodů 1 až 3 vyznačený tím, že vzájemný poměr zanášené komplexní sloučeniny hliníku a klížidla přidávaného ve hmotě je v rozsahu

0,01:1 až 2:1 vztaženo na A1₂0j a terpenickou složku klížidla.

5. Způsob klížení papíru a lepenky podle bodů 1 až 3 vyznačený tím, že při povrchovém klížení se nanáší roztok a/nebo pěna, obsahující přísady zlepšující Teologické chování nanášeného prostředku, přičemž se používají zejména přísady ze skupiny přírodních a modifikovaných polysacharidů.

6. Způsob klížení papíru a lepenky podle bodů 1 až 5 vyznačený tím, že pH papíroviny se upraví vodorozpustnými solemi hliníku, s výhodou síranem hlinitým a hlinitanem sodným, které se dávkují do papíroviny před přídavkem komplexních sloučenin hliníku.

2 listy výkresů