CZ293483B6

CZ293483B6 - Směs modifikovaného škrobu pro odstraňování částic z vodných disperzí

Info

Publication number: CZ293483B6
Application number: CZ20001450A
Authority: CZ
Inventors: Moffettárobertáharvey
Original assignee: E@Ái@Áduápontádeánemoursáandácompany
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2004-05-12
Also published as: EA002007B1; HUP0004163A3; NO20002179D0; EP1025160B1; US6048929A; ES2182369T3; CN1103795C; EP1025160A1; WO1999023156A1; PL340419A1; CZ20001450A3; AU1117899A; KR100553306B1; NO20002179L; DE69807724T2; DE69807724D1; HUP0004163A2; CA2305471C; PT1025160E; ID24670A

Abstract

Modifikovaný škrob připravitelný vařením alespoň jednoho amfoterního nebo kationtového škrobuŹ mající stupeň substituce @Ź@� až @Ź@ s alespoň jedním polyakrylamidemŹ majícím molekulovou hmotnost alespoň Q@ @Ź vybraným ze skupiny zahrnující neionogenní amfoterní a kationtový polyakrylamidŹ mající stupeň substituce mezi � a Ú@ @ hmotnostnímiŹ při teplotě alespoň @ @degree@C ve vodném roztoku o pH nad @Ź@Ź kde hmotnostní poměr škrobu ku polyakrylamidu je větší než Q ku �@ Tento škrob je použitelný např@ jako retenční prostředek v papírenském průmysluŕ

Description

Směs modifikovaného škrobu pro odstraňování částic z vodných disperzí

Oblast techniky

Vynález se týká směsí získaných vařením kationtového nebo amfotemího škrobu a kationtového, neionogenního nebo amfotemího polyakrylamidu. Výsledné modifikované škrobové směsi mají všeobecné použití jako čeřící prostředek pro odstranění pevných částic z vodní disperze a speciální použití jako retenční prostředek v papírenském průmyslu.

Dosavadní stav techniky

Papírenská výroba zahrnuje tvorbu a odvodňování pásu původně složeného z celulózových vláken a anorganického plniva. Pás je vytvářen rozprostíráním vodní suspenze obsahující celulózová vlákna a anorganické plnivo přes síto nebo síť a následným odstraněním vody k vytváření vlákenných pásů nebo archů. Obchodní název vodné suspenze je zmíněný název „vodná suspenze suroviny pro výrobu papíru“ a odstraněná voda je tzv. „bílá voda“.

Průmysl dlouho hledal způsoby snížení procenta malých celulózových vláken a částic plniva, které jsou odstraňovány s bílou vodou při tvorbě papírového pásu. Nejenom, že to představuje ztrátu materiálu, ale také to přispívá k vytváření materiálu v bílé vodě známého jako „aniontová drť“, což zhoršuje účinnost zařízení. Tedy zlepšení retence malých částic nejenom že usnadňuje odstraňování vody, ale také zlepšuje výnos a produktivitu procesu výroby papíru.

Již dříve bylo navrhováno mnoho přísad pro retenci jemného podílu a odvodňování mokré části. Pro tento účel jsou často používány kationtové škroby, zvláště relativně nákladný kationtový bramborový a měkký kukuřičný škrob. Je používán i méně nákladný kationtový kukuřičný škrob, ale ten obecně neposkytuje adekvátní retenci jemného podílu a odvodnění mokré části.

V dřívějších technických postupech, týkajících se zlepšení účinnosti kationtového škrobu pro tyto účely, bylo učiněno mnoho návrhů. PCT přihláška WO 91/07543 publikovaná 30. 05. 1991 například předkládá metodu, kdy pro zlepšení retence jemného podílu a odvodnění může být k suspenzi celulózy přidán kationtový škrob, kationtový polyakrylamid a polymemí kyselina křemičitá. Přidání velkých množství polyakrylamidu však nejenom podstatně zvyšuje náklady výroby papíru, ale také může vyvločkováním vodné suspenze suroviny pro výrobu papíru mít za následek tvorbu nekvalitního papíru. Americký patent US 4 066 495 uvádí surovinu obsahující kationtový škrob a aniontový polyakrylamid, který může být zahříván při teplotě 90 °C po dobu 20 minut k vytvoření přísady pro výrobu papíru.

Takže stále existuje potřeba přísad k zlepšení retence jemného podílu a odvodnění mokré části při výrobě papíru.

Podstata vynálezu

Nyní bylo zjištěno, že amfotemí a kationtové škroby zlepšují retenční účinnost přísad v papírenském průmyslu, jestliže se škroby vaří s kationtovým, neionogenním nebo amfotemím polyakrylamidem. Tento vynález poskytuje modifikovaný škrob připravený vařením amfotemího škrobu nebo kationtového škrobu mající stupeň substituce mezi asi 0,01 až 0,2 s alespoň jedním polyakrylamidem majícím molekulovou hmotnost alespoň 500 000 vybraným ze skupiny zahrnující neionogenní polyakrylamid, amfotemí polyakrylamid a kationtový polyakrylamid mající stupeň substituce mezi 1 až 80 % hmotnostními, výše zmíněné vaření probíhá při zvýšené teplotě alespoň 60 °C ve vodném roztoku majícím pH nad asi 7,0, přičemž hmotnostní poměr škrobu ku polyakrylamidu je vyšší než asi 5 ku 1, po dobu potřebnou k modifikaci výše zmíněného škrobu.

-1 CZ 293483 B6

Zatímco modifikovaný škrob má specifické použití při výrobě papíru, rovněž má obecné použití pro odstranění pevných částic z vodných suspenzí.

Modifikované škroby poskytují tímto vynálezem zlepšující retenci jemných podílů a odvodnění mokré části při výrobě papíru, protože umožňují použít levnější přísady nebo nižší množství určitých přísad. Konkrétněji bylo zjištěno, že kationtové nebo amfotemí škroby vařené s kationtovým, neionogenním nebo amfotemím polyakrylamidem zlepšují retenci jemných podílů, což je dosaženo odděleným přidáním škrobu a polyakrylamidu v průběhu procesu výroby papíru.

Škrob

Kationtový škrob může být kterýkoliv škrob dříve používaný v papírenství. Může být vyroben z kteréhokoliv obecného materiálu, který produkuje škrob, jako je kukuřičný škrob, bramborový škrob, pšeničný škrob, měkký kukuřičný škrob. Kationizace je dosažena kterýmkoliv známým průmyslovým procesem, jako je například adice 3-chloro-2-hydroxypropylamonium chloridu k získání kationtových škrobů s různým stupněm nitrogen substituce. Stupeň kationtové substituce škrobů (hmotn. % nitrogen/škrob) může být v rozmezí od asi 0,01 do asi 0,2, výhodně mezi 0,2 až 0,15. Mohou být také použity amfotemí škroby vyskytující se v přírodě, jako je bramborový škrob nebo syntetické amfotemí škroby.

Polyakrylamid (PAM)

Polyakrylamid je neionogenní, amfotemí nebo výhodně kationtový, mající molekulovou hmotnost alespoň 500 000, nejlépe alespoň 1 000 000.

Kationtový nebo amfotemí PAM může mít stupeň kationtové substituce od 1 % do 80 % hmotnostních, výhodnější je od 10 % do 40 % hmotnostních. „Stupněm substituce“ je myšleno to, že polymery obsahují náhodně se opakující monomemí jednotky, jejichž chemická funkčnost je taková, že když je polymer rozpuštěn ve vodě stává se kationtovým polymerem. Tyto monomemí jednotky mohou obsahovat amino skupiny, ale není to podmínkou. PAM může být pevný, práškový, ve formě mikrozm, emulze voda voleji nebo v jakékoliv průmyslové známé formě. S výhodou se může použít PAM od Allied Colloids, Suffolk VA a od Nalco, Naperville IL, ale i z jiných zdrojů.

Vaření

Škrob a PAM mohou být smíchány v suchém stavu, smíchány jako kaše nebo před vařením smíchány ve vodě nebo mohou být smíchány během procesu vaření škrobu. Lepší než smíchání v suchém stavu nebo zkašovitění PAM, může být místo toho před smícháním PAM předhydratován a vařen se škrobem. Lepší než smíchání v suchém stavu nebo zkašovitění škrobu může být místo toho škrob uvařen, smíchán s PAM a potom převařen.

Vaření může být s výhodou uskutečněno za použití vařáku škrobu v papírně. Může být použit dávkový nebo kontinuální vařák, například tryskový. Kontinuální tryskové vaření se zpravidla provádí při teplotách od asi 80 do 130 °C při tlaku 1 atmosféry nebo vyšším. Pevný podíl během vaření je obecně menší než 15 %, ale může být i vyšší, pokud se použije adekvátní míchání.

Použité časy a teploty se mění v závislosti na složení a použitém zařízení. Podmínky vaření musí být dostačující pro to, aby škrob zgelovatěl a PAM byl alespoň částečně hydratován a reagoval se škrobem. Teplota vaření nebo zahřívání je alespoň asi 60 °C, výhodněji alespoň 65 °C a nejvýhodněji alespoň od 80 do 100 °C. Například výhody tohoto vynálezu mohou být spatřovány v použití teploty vaření ještě při 60 °C. Teploty vyšší než 100 °C mohou být použity, pokud se zabrání rozkladu škrobu a PAM. Takže při dávkovém vaření podle tohoto vynálezu při tlacích větších než jedna atmosféra mohou být teploty vyšší než 100 a mohou dosahovat 130 °C nebo

-2CZ 293483 B6 vyšší. Čas potřebný pro vaření bude v rozmezí od několika minut do méně než jedné hodiny.

Obecně při nižších teplotách vaření je potřebná delší doba vaření.

Při použití kationtových nebo neionogenních PAM se dosahuje nejlepších výsledků, pokud se směs škrob/PAM vaří při pH vy šším než 7, i když určité zlepšení v retenci popele se objevuje i při pH nižších než 7. Preferenční pH pro buď kationtový nebo neionogenní PAM a škrob je v rozmezí od asi 8 do asi 10,5. Při použití amfotemího PAM není pH tak důležité, ale normálně bývá v rozmezí od 3 do 11.

Hodnota pH vaření se upravuje konvenčními kyselinami, zásadami nebo solemi. Zvláště vhodné pro tyto účely se jeví použití alkalických sloučenin hliníku, například hlinitanu sodného a draselného, protože tyto sloučeniny také podporují retenční účinky, což je ukázáno v příkladu č. 6. Překvapující je, že retenční účinky se tímto způsobem zvyšují i u kyselých vodných suspenzí surovin pro výrobu papíru. Dále bylo zjištěno, že přidání alkalické sloučeniny hliníku do varného roztoku modifikuje škrob tak, že je možné použít nealuminizovaný mikročásticový retenční prostředek i pro kyselou vodnou suspenzi suroviny pro výrobu papíru, což za normálních okolností nefunguje.

Hmotnostní poměr PAM/škrob se mění podle použitých přísad a rozsahu, ve kterém je požadována retence jemných částic a odvodňování. Například bylo zjištěno, že málo účinný kukuřičný škrob může být vylepšen až na úroveň nebo i nad úroveň daleko dražšího škrobu bramborového vařením kukuřičného škrobu s pouhým 1 % hmotnostním PAM. Obvykle se volí hmotnostní poměr škrobu ku PAM větší než 5 ku 1, výhodně větší než 10 ku 1. Množství přidaného PAM by mělo být omezeno pod tuto hranici, což by vyvolalo vysrážení škrobu. Toto opět závisí na přísadách a zvoleném způsobu vaření.

Vlastní výroba papíru

Uvařená směs škrobu a PAM se může přidat k jakékoliv vhodné vodné suspenzi suroviny pro výrobu papíru jako retenční činidlo pro zlepšení retence jemného podílu a odvodnění. Vodná suspenze suroviny pro výrobu papíru může obsahovat různé druhy dřevní buničiny a anorganických plnidel a normálně má pH asi 4 až 10. Může být použita buničina, vybělená sulfátová buničina a dřevovina spolu s kaolinem, vysráženým nebo mletým uhličitanem vápenatým, oxidem titaničitým a jinými anorganickými plnidly, pokud je třeba. Tato plnidla jsou používána v množství od 15 do 20 % hmotnostních celkové hmotnosti papíru, ale pro některé speciální aplikace může tento podíl dosáhnout až 30 % hmotnostních i více.

Zvláště výhodné výsledky se dosahují, když vodná suspenze suroviny pro výrobu papíru obsahuje aniontový anorganický koloid, což je v papírenském průmyslu tradiční. Například může obsahovat montmorillonit, bentonit, koloidní roztoky kyseliny křemičité, koloidní roztoky kyseliny křemičité modifikované hliníkem, hlinitokřemičité sole, kyselinu polykřemičitou, polykřemičité mikrogely a polyhlinitokřemičité mikrogely, a to buď odděleně nebo v kombinaci.

Vodná suspenze suroviny pro výrobu papíru může obsahovat další typické přísady, jako klížidla, sloučeniny hliníku (kamenec, hlinitany, polyaluminium chlorid, apod.), kationtové polymery (retenční a flokulační činidla), aniontové polymery a/nebo samostatné přísady škrobu. Bylo zjištěno, že zvláště sloučeniny hliníku zesilují retenční účinky vařených směsí škrob/PAM. I když výše zmíněné přísady mohou být přidávány v libovolném pořadí s dobrými výsledky, výhodné pořadí je: sloučenina hliníku jako první, jako druhý vařený škrob/PAM podle tohoto vynálezu a nakonec se přidává anorganický aniontový koloid.

I když vynález do detailu popisuje aplikaci směsí při výrobě papíru, budou tyto směsi použitelné i jako čeřící prostředky při odstraňování pevných částic z vodných suspenzí.

Vynález nyní bude doložen, ale ne vymezen, následujícími příklady.

-3CZ 293483 B6

Pro srovnatelnost výsledků byly ve všech příkladech testovaných roztoků měřeny retenční účinky v 5 g/1 vodné suspenze suroviny pro výrobu papíru, obsahující 35 % běleného sulfátového tvrdého dřeva a 35 % běleného sulfátového měkkého dřeva a 30 % vysráženého uhličitanu vápenatého (PCC). Vodná suspenze suroviny pro výrobu papíru měla hodnotu pH = 8 a byla smíchána v nádobě typu Britt vybavené sítem 50R (100 ok/délkový palec) při rychlosti 750 otáček za minutu. Retenční popel byl určen ze vzorku bílé vody podle normy Tappi T-261.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Tento příklad demonstruje, že společné vaření kationtového škrobu a kationtového polyakrylamidu poskytuje lepší výnosy retence, než přidávání dvou stejných chemikálií odděleně ale současně k vodné suspenzi suroviny pro výrobu papíru. Suchá směs byla připravena smícháním 3,0 g kationtového kukuřičného škrobu typu Stalok 300 od Staley Starch s 0,04 g kationtového PAM ,,A“ majícího molekulovou hmotnost asi 4 000 000 a stupeň substituce 22 % hmotnostních. Tato směs byla přidána k 497 g deionizované vody a pH upraveno na 8,5 použitím hydroxidu sodného. Roztok byl zahříván po dobu 30 minut na topné desce s použitím míchadla a po 15 minutách varného cyklu začal var. Po uvaření byl roztok odstraněn z plotny a ponechán až do vychladnutí. Roztok byl převážen a voda, která se odpařila byla doplněna zpět k roztoku.

Druhá suchá směs byla připravena smícháním 3,0 g kationtového bramborového škrobu typu BMB-40 od Azko Nobel s 0,04 g PAM „A“. K této směsi bylo přidáno 497 g deionizované vody a pH bylo upraveno na 8,5 a následný postup vaření probíhal metodou popsanou výše.

Pro srovnání byly vzorky kukuřičného škrobu typu Stalok 300 a bramborového škrobu typu BMB-40 připraveny jako roztoky o koncentraci 0,5 % hmotnostního a vařeny byly podle výše uvedené vařiči procedury. Hodnota pH těchto škrobových roztoků nebyla upravována. Vzorek o koncentraci 0,125 % hmotnostních PAM „A“ byl odděleně připraven přidáním 1 g PAM „A“ k 799 g deionizované vody a míchán s výsledným roztokem jednu hodinu.

Škrob a PAM byly odděleně přidávány k surovině pro výrobu papíru v poměru navážek 15 lb/t (7,5 kg/t) a 0,25 lb/t (0,125 kg/t). V tomto a následujících příkladech byl přidán k surovině pro výrobu papíru v některých testech mikrogelový roztok polykřemičitanu hlinitého (PAS) připravený podle patentového dokumentu US 5 482 693. Pořadí chemických přísad bylo:

Cas (sec)	Krok
00	Začátek míchání
15	Přidání škrobu; přidání PAM
30	Přidání PAS
45	Otevření odvodňovacího ventilu nádoby Britt
50	Zahájení sbírání bílé vody
80	Konec sbírání bílé vody

Výsledky retence popele jsou ukázány v tabulce 1.

-4CZ 293483 B6

Tabulka 1 % Retence popele v závislosti na způsobu přidávání a navážce PAS

Navážka PAS (kg SiCL/tunu)	Oddělené přidávání kukuřičného škrobu + PAM	Společné vaření kukuřičný škrob + PAM	Oddělené přidávání bramb. škrobu + PAM	Společné vaření bramb. škrob + PAM
0	17%	27%	21 %	25%
0,5	27%	39%	40%	47 %
1,0	28%	44%	47%	56%

Výsledky zřetelně ukazují, že retence popele se značně zlepší tím, že kationtový škrob a kationtový PAM se vaří společně při pH = 8,5 před přidáním těchto chemikálií do suroviny pro výrobu papíru a že retence popele se zvyšuje s vyššími dávkami PAS. Zvláště významné z hlediska nákladů na přísady je to, že účinnost kukuřičného škrobu a PAM vařeného společně byla stejná jako účinnost daleko dražší kombinace bramborový škrob/PAM, pokud byly přidávány odděleně jako při způsobech známých ze stavu techniky.

Příklad 2

Tento příklad demonstruje výhodnost společného vaření kationtového škrobu a kationtového PAM předtím, když se při nižších teplotách jednoduše smíchají.

Vzorek A byl připraven smícháním 3,0 g Stalok 300 ; 497 g deionizované vody a úpravou hodnoty pH na 8,5. Roztok byl vařen podle procedury popsané v příkladu 1. Poté co byl vzorek ochlazen na 35 °C, bylo přidáno 0,04 g PAM „A“ a výsledný roztok byl před testováním míchán 1 hodinu.

Vzorek B byl připraven smícháním 3,0 g Stalok 300 s 497 g deionizované vody a jeho hodnota pH byla upravena na 8,5. Roztok byl vařen podle procedury popsané v příkladu 1. Poté co byl vzorek ochlazen na 95 °C, bylo přidáno 0,04 g PAM „A“ a výsledný roztok byl před testováním míchán 1 hodinu.

Vzorek C byl připraven nejdříve smísením 3,0 g Stalok 300 s 0,04 g PAM „A“, potom bylo přidáno 497 g deionizované vody a hodnota pH byla upravena na 8,5. Roztok byl vařen podle procedury popsané v příkladu 1.

Tabulka 2 ukazuje retenci popele. V této tabulce je pH roztoku škrobu nebo škrob/PAM před vařením označeno „a:pH“. Hodnota pH po vaření byla rovněž změřena a je označena „b:pH“.

Tabulka 2 % Retence popele v závislosti na způsobu vaření/míchání a navážce PAS

Navážka PAS (kg SiO₂/tunu)	A. Stalok 300 a PAM „A“
Vzorek A	Vzorek B	Vzorek C
	a : pH = 8,5 b : pH = 7,0	a : pH = 8,5 b:pH = 8,l	a : pH = 8,5 b : pH = 9,2
0	25%	29%	36%
0,5	39%	44%	55%

-5CZ 293483 B6

Výsledky rovněž ukazují, že vaření kationtového škrobu samotného při pH nad 8.5 a smíchání s PAM při teplotě 35 °C (smíchaný vzorek A) nebo při teplotě 95 °C (smíchaný vzorek B) je mnohem méně užitečné pro zlepšování retence popele než vaření společně ve shodě s vynalezeným postupem (vaření vzorku C).

Příklad 3

Tento příklad demonstruje, že při společném vaření kationtového škrobu a kationtového PAM, 10 má pH významný efekt na zlepšenou retenci. Nejdříve byly za sucha smíchány 3,0 g vzorky kukuřičného škrobu typu Stalok 300 s 0,04 g různých typů kationtového PAM a poté rozptýleny v 497 g deionizované vody. Kationtový PAM „B“ má molekulovou hmotnost okolo 7 000 000 a stupeň substituce 22 % hmotnostních. Kationtový (kapalný) PAM „C“ má molekulovou hmotnost okolo 4 000 000 a stupeň substituce 22 % hmotnostních. Vzhledem k tomu, že PAM ,.C“ má 15 obsah aktivní složky 50 %, v tomto případě bylo přidáno 0,08 g PAM „C. Hodnota pH roztoku škrob/PAM byla potom upravena na hodnoty uvedené v tabulce 3 označené jako ,,a:pH“ a roztok byl vařen podle procedury popsané v příkladu 1. Hodnoty pH prostředků NA nebyly upravovány. Hodnota pH po vaření byla taktéž změřena a je označena jako „b:pH“.

Stejně jako v předchozích příkladech byla testována účinnost retence výše uvedených roztoků. Škrob a PAM byly přidávány k surovině pro výrobu papíru v poměru navážek 15 lb/t (7,5 kg/t) a 0,25 lb/t (0,125 kg/t). V některých testech byl přidáván k surovině pro výrobu papíru PAS připravený podle příkladu 1. Pořadí přidávání chemikálií bylo shodné jako v příkladu 1. Výsledky jsou uvedeny v tabulce 3.

Tabulka 3 % Retence popele v závislosti na upravené hodnotě pH a navážce PAS

A. Stalok 300 a PAM „A“
Navážka PAS (kg SiO₂/tunu)	a:pH = NA b:pH = 4,9	a : pH = 7,0 b : pH = 6,4	a : pH = 8,5 b : pH = 8,0	a:pH=10,0 b : pH = 9,7
0	22%	25%	30%	29%
0,5	30%	37%	44%	47%
1,0	31 %	40%	43%	48%

B. Stalok 300 a PAM „B“
Navážka PAS (kg SiO₂/tunu)	a:pH = NA b:pH = 5,l	a : pH = 7,0 b : pH = 6,9	a : pH = 8,5 b : pH = 8,9	a:pH=10,0 b:pH=10,l
0	20%	28%	32%	30%
0,5	29%	46%	42%	51 %

C. Stalok 300 a PAM „C“
Navážka PAS (kg SiO₂/tunu)	a : pH = NA b : pH = 5,4	a: pH = 7,5 b : pH = 7,0	a:pH = 8,5 b : pH = 9,0	a:pH=10,0 b:pH = 10,0
0	22%	27%	27%	30%
0,5	29%	45%	46%	44%
1,0	33%	44%	48%	43%

Výsledky jasně ukazují, že společné vaření kationtového škrobu a kationtového PAM při hodnotě pH = 5,5 vede ke zlepšení retence.

-6CZ 293483 B6

Příklad 4

Tento příklad demonstruje, že smíchání a vaření kationtového škrobu s předhydratovaným kationtovým PAM při hodnotě pH 8,5 také zlepšuje retenci. Vzorek 0,125% kationtového PAM byl připraven přidáním 1,0 g PAM „B“ k 799 g deionizované vody. Roztok byl hydratován 1 hodinu. Poté bylo smícháno 33,3 g roztoku 0,125% kationtového PAM s 464 g deionizované vody a 3,0 g Stalok 300. Hodnota pH byla upravena na 8.5 a roztok byl vařen podle procedury popsané v příkladu 1. Další směs škrob/PAM byla připravena smícháním za sucha a to 0,04 g PAM „B“ s 3,0 g Stalok 300 a potom tato suchá směs byla přidána k 497 g deionizované vody. Hodnota pH byla upravena na 8,5 a roztok byl vařen podle procedury popsané v příkladu 1.

Stejně jako v předchozích příkladech byla testována účinnost retence výše uvedených roztoků. Škrob a PAM byly přidávány k surovině pro výrobu papíru v poměru navážek 15 lb/t (7,5 kg/t) a 0,25 lb/t (0,125 kg/t). V některých testech byl přidáván k surovině pro výrobu papíru PAS připravený podle příkladu 1. Pořadí přidáváni chemikálií bylo shodné jako v příkladu 1. Test byl veden tak, že kationtový kukuřičný škrob typu Stalok 300 a předhydratovaný PAM „B“ byly přidávány odděleně, ale k vodné suspenzi suroviny pro výrobu papíru byly přidány současně.

Tabulka 4 % Retence popele v závislosti na hydratovaném PAM a navážce PAS

Navážka PAS (kg SiO₂/tunu)	Oddělené přidávání kukuřičný škrob + předhydratovaný PAM	. Společné vaření kukuřičný škrob + suchý PAM	Společné vaření bramborový škrob + předhydratovaný PAM
0	23%	36%	37 %
0,5	37%	51 %	51 %
1,0	44%	53%	50%

Výsledky uvedené v tabulce 4 zřetelně ukazují, že vaření kationtového škrobu s předhydratovaným kationtovým PAM o hodnotě pH 8,5 vykazují shodné hodnoty retence popele jako vaření škrobu a PAM smíchaných za sucha. Obě metody poskytují lepší výsledky než přidávání totožných chemikálií k vodné suspenzi suroviny pro výrobu papíru odděleně.

Příklad 5

Tento příklad demonstruje, že přidání sloučeniny hliníku k vodné suspenzi suroviny pro výrobu papíru podporuje účinnost směsi kationtového škrobu/kationtového PAM. Suchá směs byla připravena smícháním 3,0 g kationtového kukuřičného škrobu typu Stalok 300 od Staley Starch s 0,04 g kationtovým PAM „A“. K této směsi bylo přidáno 497 g deionizované vody. Hodnota pH byla upravena na 8,6. Roztok byl zahříván po dobu 30 minut na topné desce s použitím míchadla a po 15 minutách varného cyklu začal var. Po uvaření byl roztok převážen a voda, která se odpařila byla doplněna zpět do roztoku. Konečné pH roztoku bylo 7,1.

Stejně jako v předchozích příkladech byla testována účinnost retence výše uvedených roztoků. Škrob a PAM byly přidávány k surovině pro výrobu papíru v poměru navážek 15 lb/t (7,5 kg/t) a 0,25 lb/t (0,125 kg/t). PAS připravený podle příkladu 1 byl přidán v navážce 2 lb/t (1 kg/t) k surovině pro výrobu papíru.

V některých testech byly přidány k surovině pro výrobu papíru také kamenec používaný při výrobě papíru a hlinitan sodný. Pořadí přidávání bylo:

Čas (sec)	Krok
00	Začátek míchání
15	Sloučeniny hliníku
30	Přidání škrobu; přidání PAM
45	Přidání PAS
60	Otevření odvodňovacího ventilu nádoby Britt
65	Zahájení sbírání bílé vody
95	Konec sbírání bílé vody

Tabulka 5 % Retence popele v závislosti na přidání sloučeniny hliníku

Typ sloučeniny hliníku	Navážka sloučeniny hliníku	% retence popele
Lb/t	Kg/t
0	0	0	61 %
Kamenec	0,5	0,25	64%
Kamenec	1,0	0,5	68%
Kamenec	2,0	1,0	72%
Hlinitan sodný	0,5	0,25	72%
Hlinitan sodný	1,0	0,5	72%
Hlinitan sodný	2,0	1,0	73%

Výsledky ukazují, že přidání sloučenin hliníku k materiálu pro výrobu papíruje dalším zlepšením retence.

Příklad 6

Tento příklad demonstruje, jak použití alkalických sloučenin hliníku k úpravě směsi kationtový škrob/kationtový PAM na pH větší než 7 před vařením zvyšuje účinnost směsi jako retenčního prostředku. Suché směsi byly připraveny smícháním 3,0 g kationtového kukuřičného škrobu typu Stalok 300 s 0,04 g PAM „B“ a s různými množstvími hlinitanu sodného uvedenými pro vzorek D až G v tabulce 7. K těmto směsím bylo přidáno 497 g deionizované vody. Hodnota pH ve smíchané směsi neobsahujícím hlinitan sodný byla upravena na 8,5. Hodnota pH ve smíchané směsi obsahující hlinitan sodný byla změřena, ale ne upravena a je označena jako „a:pH“. Roztok byl zahříván na topné desce s použitím míchadla po dobu 30 minut a po 15 minutách varného cyklu začal var. Po uvaření byl roztok převážen a voda jenž se odpařila byla doplněna. Hodnota pH roztoku byla opět změřena a je označena jako „b:pH“.

Stejně jako v předchozích příkladech byla testována účinnost retence výše uvedených roztoků. Škrob a PAM byly přidávány k surovině pro výrobu papíru v poměru navážek 15 lb/t (7,5 kg/t) a 0,25 lb/t (0,125 kg/t). V některých testech byl přidáván k surovině pro výrobu papíru PAS připravený podle příkladu 1. Pořadí chemických přísad bylo stejné jako u příkladu 1.

-8CZ 293483 B6

Tabulka 6 % Retence popele v závislosti na procesu vaření a navážce PAS

A. Způsob přípravy vzorků
	Vzorek D	Vzorek E	Vzorek F	Vzorek G
Přídavek sloučenin hliníku gm	0	0,09	0,17	0,35
A: pH	8,5	9,1	9,6	10,1
B:pH	8,9	9,3	9,5	9,8

B. Výsledky testu retence
Navážka PAS (kg SiO₂/tunu)	Vzorek D	Vzorek E	Vzorek F	Vzorek G
0	27%	34%	34%	35%
0,5	48%	56%	60%	64%

Výsledky jasně ukazují výhodu použití alkalické sloučeniny hliníku k úpravě pH směsi kationtového škrobu/kationtového PAM.

Příklad 7

Příklad demonstruje, jak společné vaření kationtového škrobu a neionogenního PAM při hodnotě 15 pH = 10 poskytuje lepší výnosy retence, než přidání těchto chemikálií odděleně, ale současně k vodné suspenzi suroviny pro výrobu papíru. Suchá směs byla připravena smícháním 3,0 g kationtového kukuřičného škrobu typu Stalok 300 od Staley Starch s 0,04 g neionogenního PAM „D“, majícího molekulovou hmotnost asi 14 000 000. Ktéto směsi bylo přidáno 497 g deionizované vody. Hodnota pH byla upravena na 10,1. Roztok byl zahříván po dobu 30 minut 20 na topné desce s použitím míchadla a po 15 minutách varného cyklu začal var. Po uvaření byl roztok převážen a voda, která se odpařila byla doplněna zpět k roztoku. Konečné pH roztoku bylo 9,9.

Pro srovnání byl připraven stejným způsobem vzorek Stalok 300 jako 0,5 % hmotnostní roztok. 25 Hodnota pH roztoku byla okolo 7,5 a nebyla upravována.

Roztok o koncentraci 0,125 % hmotnostních PAM „D“ byl připraven přidáním 1 g PAM „D“ k 799 g deionizované vody a výsledný roztok byl míchán po dobu jedné hodiny. Hodnota pH roztoku byla okolo 4,4 a nebyla upravována.

Stejně jako v předchozích příkladech byla testována účinnost retence výše uvedených roztoků. Škrob a PAM byly přidávány k surovině pro výrobu papíru v poměru navážek 15 lb/t (7,5 kg/t) a 0,25 lb/t (0,125 kg/t). V některých testech byl přidáván k surovině pro výrobu papíru PAS připravený podle příkladu 1. Pořadí přísad bylo stejné jako v příkladu 1.

-9CZ 293483 B6

Tabulka 7 % Retence popele v závislosti na procesu vaření a navážce PAS

Navážka PAS (kg SiCh/tunu)	Oddělené přidávání kukuřičný škrob + neionogenní PAM	Společné vaření kukuřičný škrob + neionogenní PAM
0	11 %	22%
0,5	19%	33%
1,0	22%	33%

Výsledky jasně ukazují, že společným vařením kationtového škrobu a neionogenního PAM při hodnotě pH = 10 před přidáním těchto chemikálií k vodné suspenzi suroviny pro výrobu papíru, se retence zvyšuje.

Příklad 8

Tento příklad demonstruje, že výhodou vynálezu může býl získání vaření pod upřednostňovaným rozmezím 80 až 100 °C. Byly připraveny čtyři různé směsi používající 3,0 g BMB-40 kationtového bramborového škrobu smíchaného s 472 g deionizované vody obsahující 2 ml 0,lN hydroxidu sodného a 25 g předhydratovaného PAM „C“. Roztoky byly zahřívány na různé teploty s mícháním během 30minutového varného cyklu. Čtvrtý roztok byl připraven vařením 3 g BMB-40 škrobu v 497 g deionizované vody po 30 minut při teplotě kontrolního bodu nastavené na 95 °C.

Čtyři roztoky byly testovány jako retenční činidla při výrobě papíru. 0,5 lb/t (0,25 kg/t) AI2O3 jako kamenec, 20 lb/t (10 kg/t) škrobu a 0,25 lb/t (0,125 kg/t) PAM bylo přidáno k vodné suspenze suroviny pro výrobu papíru. 4 nm koloidní roztok kyseliny křemičité byl taktéž přidán k vodné suspenzi suroviny pro výrobu papíru podle postupu v příkladu 5. Níže uvedená tabulka 8 ukazuje výsledky retence popela.

Tabulka 8 % Retence popele v závislosti na teplotě vaření

Navážka koloidního roztoku kys. křemičité (kg SiO₂/t)	Odděleně přidaný bramborový škrob + PAM	65 °C kontr. bod	75 °C kontr. bod	85 °C kontr. bod	95 °C kontr. bod
1	27	69	51	48	44
2	54	79	74	68	66

Výsledky ukazují, že retence popele je zřetelně vyšší, pokud se vaří společně kationtový škrob a kationtový PAM při teplotách nižších než je výhodná teplota 95 °C pro vaření bramborového škrobu, ve srovnání s přidáním stejných chemikálií připravených normálním způsobem odděleně k vodné suspenzi suroviny pro výrobu papíru.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Modifikovaný škrob připravený vařením alespoň jednoho amfotemího škrobu nebo kationtového škrobu mající stupeň substituce mezi asi 0,01 až 0,2 s alespoň jedním polyakrylamidem majícím molekulovou hmotnost alespoň 500 000 vybraným ze skupiny zahrnující neionogenní polyakrylamid, amfotemí polyakrylamid a kationtový polyakrylamid mající stupeň substituce mezi 1 a 80 % hmotnostními, toto vaření je prováděno při teplotě alespoň 60 °C ve vodném roztoku o pH nad asi 7,0, přičemž hmotnostní poměr škrobu ku polyakrylamidu je větší než asi 5 ku 1, po dobu dostatečnou ke zgelovatění škrobu a k alespoň částečné hydrataci a reakci se škrobem.
2. Modifikovaný škrob podle nároku 1, kde kationtový škrob byl vařen skationtovýin polyakrylamidem.
3. Modifikovaný škrob podle nároku 2, kde hmotnostní poměr kationtového škrobu ku kationtovému polyakrylamidu je větší než 10 ku 1.
4. Modifikovaný škrob podle nároku 1 nebo 2, kde škrob je vybrán ze skupiny zahrnující kukuřičný škrob, bramborový škrob a voskový kukuřičný škrob.
5. Modifikovaný škrob podle nároku 1 nebo 2, kde ve varném roztoku je přítomná alkalická sloučenina hliníku.
6. Modifikovaný škrob podle nároků 1 až 5, kde teplota vaření je alespoň 80 ^,JC.
7. Vodná suspenze suroviny pro výrobu papíru obsahující modifikovaný škrob podle nároků 1 až 6.