DE60007556T2

DE60007556T2 - Herstellung von papier und pappe

Info

Publication number: DE60007556T2
Application number: DE60007556T
Authority: DE
Inventors: Cheng Gordon CHEN
Original assignee: Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Ltd
Current assignee: Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Ltd
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2020-11-03
Also published as: BR0015376B1; KR100587731B1; BR0017445B1; NO20022107L; AR026375A1; US20020195218A1; PT1238161E; RU2246566C2; SK286454B6; CA2389393C; TW483970B; ZA200203516B; CA2389393A1; HU225698B1; CN1270026C; US6454902B1; SK6302002A3; DE60007556D1; EP1238161B1; MXPA02004496A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Papier oder Karton bzw. Pappe aus einem Celluloseganzstoff.
Während der Herstellung von Papier und Karton wird ein Cellulosedünnstoff auf einem sich bewegenden Sieb (häufig bezeichnet als ein Maschinensieb) entwässert, unter Bildung eines Bogens, der dann getrocknet wird. Es ist gut bekannt, in Wasser lösliche Polymere auf die Cellulosesuspension anzuwenden, um Flockulierung der Cellulosefeststoffe zu bewirken und die Entwässerung auf dem sich bewegenden Sieb zu verstärken.
Um den Ausstoß von Papier zu erhöhen, arbeiten viele moderne Papierherstellungsmaschinen bei höheren Geschwindigkeiten. Als eine Folge von erhöhten Maschinengeschwindigkeiten rückten Entwässerung und Retentionssysteme, die erhöhte Entwässerung bereitstellen, in den Mittelpunkt. Jedoch ist bekannt, dass das Erhöhen des Molekulargewichts einer polymeren Retentionshilfe, die unmittelbar vor der Entwässerung zugegeben wird, zwar die Entwässerungsgeschwindigkeit in der Regel erhöhen wird, jedoch Schädigung erzeugt. Es ist schwierig, den optimalen Ausgleich von Retention, Entwässerung, Trocknen und Blattformation durch Zugeben einer einzelnen polymeren Retentionshilfe zu erhalten, und es ist deshalb übliche Praxis, zwei getrennte Materialien in Folge zuzugeben.
EP-A-235893 stellt ein Verfahren bereit, wobei ein in Wasser lösliches, im Wesentlichen lineares, kationisches Polymer auf den Papierherstellungsganzstoff vor einer Scherstufe angewendet wird und dann Reflockulieren durch Einführen von Bentonit nach der Scherstufe erfolgt. Dieses Verfahren liefert verstärkte Entwässerung und auch gute Blattformation und Retention. Dieses Verfahren, das von Ciba Specialty Che micals unter der Handelsmarke Hydrocol^® in den Handel gebracht wird, hat sich weit mehr als ein Jahrzehnt als erfolgreich erwiesen.
Vor einiger Zeit wurden verschiedene Versuche unternommen, Variationen dieses Themas durch Erzeugen von geringen Modifizierungen von einer oder mehreren der Komponenten bereitzustellen.
US-A-5393381 beschreibt ein Verfahren, wobei ein Verfahren zur Herstellung von Papier oder Karton durch Zugeben eines in Wasser löslichen, verzweigten, kationischen Polyacrylamids und eines Bentonits zu der Fasersuspension eines Zellstoffs vorliegt. Das verzweigte, kationische Polyacrylamid wird durch Polymerisieren eines Gemisches von Acrylamid, kationischem Monomer, verzweigtem Mittel und Kettenübertragungsmittel durch Lösungspolymerisation hergestellt.
US-A-5882525 beschreibt ein Verfahren, wobei ein kationisches, verzweigtes, in Wasser lösliches Polymer mit einem Löslichkeitsquotienten größer als etwa 30% auf eine Dispersion von suspendierten Feststoffen, z.B. ein Papierherstellungsganzstoff, zum Freisetzen von Wasser angewendet wird. Das kationische, verzweigte, in Wasser lösliche Polymer wird aus ähnlichen Bestandteilen hergestellt, wie US-A-5393381 ; d.h. durch Polymerisieren eines Gemisches von Acrylamid, kationischem Monomer, Verzweigungsmittel und Kettenübertragungsmittel.
In EP-A-17353 wird ein relativ roher Zellstoff mit hohem kationischen Bedarf mit Bentonit behandelt, gefolgt von im Wesentlichen nichtionischer polymerer Retentionshilfe. Obwohl die Suspension in diesem Verfahren eine im Wesentlichen ungefüllte Suspension darstellt, wird in AU-A-63977/86 eine Modifizierung beschrieben, worin die Suspension gefüllt sein kann und worin Bentonit zu Dickstoff gegeben wird, der Dickstoff dann verdünnt wird, unter Bildung von Düdnnstoff, wobei ein kationischer Polyelektrolyt mit relativ niedrigem Molekulargewicht zu dem Dünnstoff gegeben wird und eine nichtionische Retentionshilfe mit einem hohen Molekulargewicht dann zugegeben wird. Somit wird in diesem Verfahren ein Koagulationspolymer verwendet und es wird zu dem Dünnstoff nach dem Bentonit gegeben.
Verfahren, wie jene in EP 17353 und AU 63977/86 sind bezüglich der Herstellung von Papier aus einer Suspension, die relativ hohen kationischen Bedarf und einen relativ niedrigen Füllstoffgehalt aufweist, befriedigend, sind jedoch in der Regel unbefriedigend bezüglich der Füllstoffretention, wenn die Suspension wesentliche Mengen Füllstoff enthält.
EP-A-608986 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von gefülltem Papier durch Zugeben eines kationischen Koagulationsmittels zu der Zuführungssuspension zum Flockulieren einer relativ konzentrierten Suspension der Faser und des Füllstoffs, unter Zugeben von Bentonit oder anderem anionischen teilchenförmigen Material zu dem Cellulosedickstoff oder -dünnstoff und anschließend Zugeben von polymerer Retentionshilfe zu dem Dünnstoff vor dem Entwässern des Dünnstoffs, unter Bildung eines Bogens. Es wird angegeben, dass Faser und Füllstoffretention durch das Vorliegen eines Koagulationsmittels in der konzentrierten Suspension der Faser und des Füllstoffs verbessert werden.
US-A-5 676 796 beschreibt ein Papierherstellungsverfahren, in dem Dickstoff durch Zugeben eines kationischen Polymers mit relativ niedriger Ladungsdichte flockuliert wird und dann Verdünnen des flockulierten Dickstoffs, unter Bildung eines Dünnstoffs und Entwässern des Dünnstoffs, unter Bildung eines Bogens. Es wird angegeben, dass das Verfahren eine gute Retention und Blattformation ergibt.
EP-A-308752 beschreibt ein Verfahren zur Papierherstellung, in dem ein kationisches organisches Polymer mit niederem Molekulargewicht zu dem Stoffeintrag gegeben wird und dann ein kolloidales Siliziumdioxid und ein geladenes Acrylamid-Copolymer mit hohem Molekulargewicht von einem Molekulargewicht von mindestens 500000 zugegeben wird. Die Offenbarung scheint anzugeben, dass der breiteste Bereich an möglichem Molekulargewicht an dem kationischen Polymer mit niedrigem Molekulargewicht, das zuerst zu dem Stoffeintrag gegeben wird, 1000 bis 500000 ist. Es ist zu erwarten, dass solche Polymere mit niedrigem Molekulargewicht Grenzviskositäten von bis zu etwa 2 dl/g zeigen würden.
TM Gallager 1990 TAPPI Press, Atlanta, Seite 141, Short Course, mit dem Titel Neutrale/Alkalische Papierherstellung, beschreibt ein hervorgebrachtes, kommerziell erhältliches Mikroteilchen-Siliziumdioxidsystem, unter Verwendung eines kationischen Koagulationspolymers, eines anionischen Polyacrylamids mit hohem Molekulargewicht und eines kolloidalen Siliziumdioxidsols von 5 nm. Solche Koagulationspolymere würden niedrige Molekulargewichte und hohe Ladungsdichte aufweisen. Es wird angegeben, dass, obwohl es eine Stärke zur höheren Retention gibt, Blattformation noch ein Merkmal mit hoher Dosis an anionischem Polyacrylamid ist. Eine niedrige Zugabe von Siliziumdioxid (weniger als 0,10%) wird in diesem System üblicherweise verwendet.
Jedoch gibt es noch einen Bedarf zur weiteren Erhöhung von Papierherstellungsverfahren durch weiteres Verbessern des Entwässerns und Retention, ohne Beeinträchtigen der Blattformation. Weiterhin gibt es auch einen Bedarf zum Bereitstellen eines wirksameren Flockulierungssystems zur Herstellung von hochgefülltem Papier.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, umfassend Bilden einer Cellulosesuspension, Flockulieren der Suspension, Entwässern der Suspension auf einem Sieb, unter Bildung eines Bogens und dann Trocknen des Bogens, wobei die Cellulosesuspension durch Zugabe eines in Wasser löslichen, kationischen synthetischen Polymers mit der Grenzviskosität von mindestens 4 dl/g flockuliert wird, wobei die flockulierte Cellulosesuspension mechanischer Scherwirkung unterzogen wird und dann durch anschließende Zugabe eines Reflockierungssystems reflockuliert wird, und wobei das Reflockulierungssystem umfasst i) siliziumdioxidhaltiges Material und ii) ein im Wesentlichen in Wasser lösliches anionisches Polymer mit einer Grenzviskosität von mindestens 4 dl/g, dadurch gekennzeichnet, dass das siliziumdioxidhaltige Material und in Wasser lösliche anionische Polymer zu der Suspension entweder gleichzeitig gegeben werden oder durch Zugabe des siliziumdioxidhaltigen Materials vor oder nach der Zugabe von dem in Wasser löslichen anionischen Polymer, das siliziumdioxidhaltige Material (i) und in Wasser lösliche anionische Polymer (ii) zu der Cellulosesuspension anschließend an den Schleudersortierer zugegeben werden und das kationische Polymer zu dem Dünnstoffstrom der Cellulosesuspension gegeben wird.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass Flockulieren der Cellulosesuspension, unter Verwendung eines Flockulierungssystems, das Anwenden eines Mehrkomponentensystems, das ein in Wasser lösliches, kationisches Polymer mit Grenzviskosität oberhalb 4 dl/g umfasst, das zu einem Dünnstoffstrom der Cellulosesuspension gegeben wird, dem ein wie vorstehend definiertes Reflockulierungssystem folgt, auf die Cellulosesuspension Verbesserungen in der Retention und Entwässerung liefert, ohne signifikante Beeinträchtigung der Blattformation, im Vergleich zu anderen bekannten Verfahren.
Das siliziumdioxidhaltige Material kann jedes der Materialien sein, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus auf Siliziumdioxid basierenden Teilchen, Siliziumdioxidmikrogelen, kolloidalem Siliziumdioxid, Siliziumdioxidsolen, Siliziumdioxidgelen, Polysilikaten, kationischem Siliziumdioxid, Aluminosilikaten, Polyaluminosilikaten, Borsilikaten, Polyborsilikaten, Zeolithen und quellenden Tonen. Dieses siliziumdioxidhaltige Material kann in Form eines anionischen mikroteilchenförmigen Materials vorliegen. Wenn das siliziumdioxidhaltige Material einen quellenden Ton darstellt, kann er typischerweise ein Ton vom Bentonittyp sein. Die bevorzugten Tone sind in Wasser quellbar und schließen Tone ein, die natürlich in Wasser quellbar sind oder Tone, die modifiziert werden können, beispielsweise durch Ionenaustausch, um sie mit Wasser quellbar zu machen. Geeignete in Wasser quellbare Tone schließen ein, sind jedoch nicht begrenzt auf Tone, die häufig als Hectorit, Smectite, Montmorillonite, Nontronite, Saponit, Sauconit, Hormite, Attapulgite und Sepiolite bezeichnet werden. Das Flockulierungsmaterial kann Bentonit sein, wie durch EP-A-235895 oder EP-A-335575 definiert.
Somit ist die erste Komponente des erfindungsgemäß verwendeten Flockulierungssystems das in Wasser lösliche, kationische Polymer, das zu der Cellulosesuspension vor dem Reflockulierungssystem gegeben wird. Das in Wasser lösliche, kationische Polymer sollte von ausreichendem Molekulargewicht sein, um Brückenflockulierung durch die Cellulosesuspension hervorzubringen. Das in Wasser lösliche, kationische Polymer kann jedes beliebige synthetische Polymer mit einer Grenzviskosität von oberhalb 4 dl/g sein. Vorzugsweise haben solche Polymere eine Grenzviskosität von mindestens 7 dl/g, beispielsweise so hoch wie 16 oder 18 dl/g, jedoch gewöhnlich im Bereich von 7 oder 8 bis 14 oder 15 dl/g. Das in Wasser lösliche, kationische Polymer kann von jedem geeigneten in Wasser löslichen Monomer oder Monomerblend abgeleitet sein. Mit in Wasser löslich meinen wir, dass das Monomer eine Löslichkeit in Wasser von mindestens 5 g/100 cm³ aufweist.
Die bevorzugten kationischen, in Wasser löslichen Polymere haben kationische oder potenziell kationische Funktionalität. Beispielsweise kann das kationische Polymer freie Amingruppen umfassen, die kationisch werden, wenn sie einmal in eine Cellulosesuspension mit einem ausreichend niedrigen pH-Wert, um die freien Amingruppen zu protonieren, eingeführt werden. Vorzugsweise jedoch tragen die kationischen Polymere eine permanente kationische Ladung, wie quaternäre Ammoniumgruppen. Wünschenswerterweise kann das Polymer aus einem in Wasser löslichen, ethylenisch ungesättigten, kationischen Monomer oder Blend von Monomeren gebildet werden, worin mindestens eines der Monomere in dem Blend kationisch ist. Das kationische Monomer ist vorzugsweise ausgewählt aus Diallyldialkylammoniumchloriden, Säureadditionssalzen oder quaternären Ammoniumsalzen von entweder Dialkylaminoalkyl(meth)acrylat oder Dialkylaminoalkyl(meth)acrylamiden. Das kationische Mo nomer kann einzeln polymerisiert oder mit in Wasser löslichen nichtionischen, kationischen oder anionischen Monomeren copolymerisiert werden. Besonders bevorzugte kationische Polymere schließen Copolymere von Methylchlorid-quaternären Ammoniumsalzen von Dimethylaminoethylacrylat oder -methacrylat ein.
Die erste Komponente kann ein amphoteres Polymer sein und würde somit sowohl anionische oder potenziell anionische als auch kationische oder potenziell kationische Funktionalität umfassen. Somit kann das amphotere Polymer aus einem Gemisch von Monomeren, von denen mindestens eines kationisch oder potenziell kationisch ist, und mindestens ein Monomer anionisch oder potenziell anionisch ist, gebildet werden und gegebenenfalls liegt mindestens ein nichtionisches Monomer vor. Geeignete Monomere würden jedes von den hierin angegebenen kationischen, anionischen und nichtionischen Monomeren einschließen. Ein bevorzugtes amphoteres Polymer würde ein Polymer von Acrylsäure mit Methylchlorid-quaternisiertem Dimethylaminoethylacrylat und -acrylamid sein.
Wünschenswerterweise kann die erste Komponente ein in Wasser lösliches Polymer mit einem rheologischen Oszillationswert von Tangens Delta bei 0,005 Hz von oberhalb 1,1 (definiert durch das hierin angegebene Verfahren) sein. Das in Wasser lösliche Polymer kann auch eine leicht verzweigte Struktur aufweisen, beispielsweise durch Einarbeiten geringer Mengen an Verzweigungsmittel, z.B. bis zu 20 ppm, auf das Gewicht. Typischerweise schließt das Verzweigungsmittel jedes von den hierin definierten Verzweigungsmitteln, die zum Herstellen des verzweigten anionischen Polymers geeignet sind, ein. Solche verzweigten Polymere können auch durch Einschließen eines Kettenübertragungsmittels in das Monomergemisch hergestellt werden. Das Kettenübertragungsmittel kann in einer Menge von mindestens 2 ppm, auf das Gewicht, enthalten sein und kann in einer Menge von bis zu 200 ppm, auf das Gewicht, enthalten sein. Typischerweise liegen die Mengen an Kettenübertragungsmittel im Bereich von 10 bis 50 ppm, auf das Gewicht. Das Kettenübertragungsmittel kann jede beliebige geeignete chemische Substanz, beispielsweise Natriumhypophosphit, 2-Mercaptoethanol, Äpfelsäure oder Thioglycolsäure, sein.
Verzweigte Kettenübertragungsmittel umfassende Polymere können unter Verwendung höherer Anteile an Verzweigungsmittel, beispielsweise bis zu 100 oder 200 ppm, auf das Gewicht, hergestellt werden, mit der Maßgabe, dass die Mengen an verwendetem Kettenübertragungsmittel ausreichend sind, um zu sichern, dass das hergestellte Polymer in Wasser löslich ist. Typischerweise kann das verzweigte, in Wasser lösliche Polymer aus einem in Wasser löslichen Monomerblend, umfassend mindestens ein kationisches Monomer, mindestens 10 molar ppm eines Kettenübertragungsmittels und unter 20 molar ppm eines Verzweigungsmittels, gebildet werden. Vorzugsweise hat das verzweigte, in Wasser lösliche Polymer einen rheologischen Oszillationswert von Tangens Delta bei 0,005 Hz von oberhalb 0,7 (definiert durch das hierin angegebene Verfahren).
Die in Wasser löslichen, kationischen Polymere können auch durch jedes beliebige geeignete Verfahren, beispielsweise durch Lösungspolymerisation, Wasser-in-Öl-Suspensionspolymerisation oder durch Wasser-in-Öl-Emulsionspolymerisation, hergestellt werden. Lösungspolymerisation ergibt wässrige Polymergele, die geschnitten, getrocknet und vermahlen werden können, unter Bereitstellung eines gepulverten Produkts. Die Polymere können als Kugeln durch Suspensionspolymerisation oder als eine Wasser-in-Öl-Emulsion oder Dispersion durch Wasser-in-Öl-Emulsionspolymerisation, beispielsweise gemäß einem Verfahren, definiert durch EP-A-150933 , EP-A-102760 oder EP-A-126528 , hergestellt werden.
Gemäß der Erfindung wird das in Wasser lösliche, kationische Polymer zu einem Dünnstoffstrom der Cellulosesuspension vor der Zugabe des Reflockulierungsmittels gegeben. Das Polymer kann in jeder wirksamen Menge zugesetzt werden, um Flockulierung zu erreichen. Gewöhnlich würde die Dosis des Polymers oberhalb 20 ppm, auf das Gewicht, des kationischen Polymers, bezogen auf das Trockengewicht der Suspension, sein. Vorzugsweise wird es in einer Menge von mindestens 50 ppm, auf das Gewicht, beispielsweise 100 bis 2000 ppm, auf das Gewicht, zugegeben. Typischerweise kann die Polymerdosis oberhalb 150 ppm liegen und kann mehr als 200 ppm sein und kann größer als 300 ppm sein. Häufig kann die Dosis im Bereich von 150 bis 600 ppm, insbesondere zwischen 200 und 400 ppm, liegen.
Das siliziumdioxidhaltige Material und die in Wasser löslichen anionischen Polymerkomponenten des Reflockulierungssystems können im Wesentlichen gleichzeitig zu der Cellulosesuspension gegeben werden. Beispielsweise können die zwei Komponenten zu der Cellulosesuspension getrennt gegeben werden, jedoch zu der gleichen Stufe oder zum gleichen Dosierungspunkt. Wenn die Komponenten des Reflockulierungssystems gleichzeitig zugegeben werden, kann das siliziumdioxidhaltige Material und das in Wasser lösliche anionische Polymer als ein Blend zugegeben werden. Das Gemisch kann in situ durch Vereinigen des siliziumdioxidhaltigen Materials und des in Wasser löslichen anionischen Polymers zu dem Dosierungspunkt oder in der Zuführungsleitung zu dem Dosierungspunkt gebildet werden. Es ist bevorzugt, dass das Reflockulierungssystem ein vorgebildetes Blend des siliziumdioxidhaltigen Materials und des in Wasser löslichen Polymers umfasst.
In einer alternativen Form der Erfindung werden die zwei Komponenten des Reflockulierungssystems nacheinander zugegeben, worin das siliziumdioxidhaltige Material vor oder nach der Zugabe des in Wasser löslichen Polymers des Reflockulierungssystems zugegeben wird.
Das siliziumdioxidhaltige Material kann von beliebigen Materialien, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus auf Siliziumdioxid basierenden Teilchen, Siliziumdioxidmikrogelen, kolloidalem Siliziumdioxid, Siliziumdioxidsolen, Siliziumdioxidgelen, Polysilikaten, Aluminosilikaten, Polyaluminosilikaten, Borsilikaten, Polyborsilikaten und Zeolithen, sein. Das siliziumdioxidhaltige Material kann in Form eines anionischen mikroteilchenförmigen Materials vorliegen. Alter nativ kann das siliziumdioxidhaltige Material ein kationisches Siliziumdioxid sein.
In einer bevorzugteren Ausführungsform der Erfindung ist das siliziumdioxidhaltige Material ausgewählt aus Siliziumdioxiden und Polysilikaten. Das Siliziumdioxid kann jede kolloidale Kieselsäure, beispielsweise wie in WO-A-8600100 beschrieben, sein. Das Polysilikat kann eine kolloidale Kieselsäure, wie in US-A-4 388 150 beschrieben, sein.
Die in der Erfindung verwendeten Polysilikate können durch Ansäuern einer wässrigen Lösung eines Alkalimetallsilikats hergestellt werden. Beispielsweise können Polykieselsäuremikrogele, die anders als aktives Siliziumdioxid bekannt sind, durch teilweise Ansäuerung von Alkalimetallsilikat auf etwa pH 8–9 durch Anwendung von Mineralsäuren oder Säureaustauscherharzen, Säuresalzen und sauren Gasen hergestellt werden. Es kann erwünscht sein, die frisch gebildete Polykieselsäure altern zu lassen, um ausreichend dreidimensionale Netzwerkstruktur bilden zu lassen. Im Allgemeinen ist die Alterungszeit für die Polykieselsäure zum Gelieren unzureichend. Besonders bevorzugte siliziumdioxidhaltige Materialien schließen Polyaluminosilikate ein. Die Polyaluminosilikate können beispielsweise aluminierte Polykieselsäure sein, die durch zuerst Bilden von Polykieselsäuremikroteilchen und dann Nachbehandeln mit Aluminiumsalzen, beispielsweise wie in US-A-5 176 891 beschrieben, hergestellt werden. Solche Polyaluminosilikate bestehen aus Kieselsäuremikroteilchen mit dem Aluminium, das vorzugsweise auf der Oberfläche angeordnet ist.
Alternativ können die Polyaluminosilikate Polyteilchenmikrogele der Oberfläche im Überschuss von 1000 m²/g sein, die durch Umsetzen eines Alkalimetallsilikats mit Säure und in Wasser löslichen Aluminiumsalzen, beispielsweise wie in US-A-5 482 693 beschrieben, gebildet werden, sein. Typischerweise können die Polyaluminosilikate ein Molverhältnis von Aluminiumoxid:Siliziumdioxid von zwischen 1:10 und 1:1500 aufweisen.
Polyaluminosilikate können durch Ansäuern einer wässrigen Lösung von Alkalimetallsilikat auf pH 9 oder 10, unter Verwendung von konzentrierter Schwefelsäure, die 1,5 bis 2,0 Gewichtsprozent eines in Wasser löslichen Aluminiumsalzes, beispielsweise Aluminiumsulfat, enthält, gebildet werden. Die wässrige Lösung kann ausreichend gealtert werden, damit das dreidimensionale Mikrogel gebildet wird. Typischerweise wird das Polyaluminosilikat für bis zu etwa zwei und eine halbe Stunde vor dem Verdünnen des wässrigen Polysilikats auf 0,5 Gewichtsprozent Siliziumdioxid gealtert.
Das siliziumdioxidhaltige Material kann ein kolloidales Borsilikat, beispielsweise wie in WO-A-9916708 beschrieben, sein. Das kolloidale Borsilikat kann durch In-Kontaktbringen einer verdünnten wässrigen Lösung eines Alkalimetallsilikats mit einem Kationenaustauscherharz, unter Erzeugung einer Kieselsäure, und dann Bilden eines Rests durch Vermischen einer verdünnten wässrigen Lösung eines Alkalimetallborats mit einem Alkalimetallhydroxid miteinander, unter Bildung einer wässrigen Lösung, die 0,01 bis 30% B₂O₃ enthält, mit einem pH-Wert von 7 bis 10,5 hergestellt werden. In einem bevorzugten Aspekt ist das siliziumdioxidhaltige Material ein Siliziumdioxid.
Wenn vorzugsweise das siliziumdioxidhaltige Material ein Siliziumdioxid oder Material vom Silikattyp ist, hat es eine Teilchengröße oberhalb 10 nm. Bevorzugter hat das Siliziumdioxid oder Silikatmaterial eine Teilchengröße im Bereich von 20 bis 250 nm, insbesondere im Bereich von 40 bis 100 nm.
In einer bevorzugteren Form der Erfindung ist das siliziumdioxidhaltige Material ein quellender Ton. Die quellenden Tone können beispielsweise typischerweise ein Ton vom Bentonittyp sein. Die bevorzugten Tone sind in Wasser quellbar und schließen Tone ein, die natürlich in Wasser quellbar sind oder Tone, die beispielsweise durch Ionenaustausch modifiziert werden können, um sie in Wasser quellbar zu machen. Geeignete in Wasser quellbare Tone schließen ein, sind jedoch nicht begrenzt auf Tone, die häufig als Hectorit, Smectite, Montmorillonite, Nontronite, Saponit, Sauconit, Hormite, Attapulgite und Sepiolite bezeichnet werden. Typische anionische quellende Tone werden in EP-A-235893 und EP-A-335575 beschrieben.
Besonders bevorzugt ist der Ton ein Ton vom Bentonittyp. Das Bentonit kann als ein Alkalimetallbentonit bereitgestellt werden. Bentonite treten natürlicherweise entweder als alkalische Bentonite, wie Natriumbentonit, oder als das Erdalkalimetallsalz, gewöhnlich das Calcium- oder Magnesiumsalz, auf. Im Allgemeinen werden die Erdalkalimetallbentonite durch Behandlung mit Natriumcarbonat oder Natriumbicarbonat aktiviert. Aktivierter, quellbarer Bentonitton wird häufig der Papiermühle als Trockenpulver zugeführt. Alternativ kann der Bentonit als eine fließfähige Aufschlämmung mit hohem Feststoffgehalt von aktiviertem Bentonit bereitgestellt werden, beispielsweise mindestens 15 oder 20% Feststoffe, beispielsweise wie in EP-A-485124 , WO-A-9733040 und WO-A-9733041 beschrieben.
Beim Papierherstellen kann der Bentonit auf die Cellulosesuspension als eine wässrige Bentonitaufschlämmung aufgetragen werden. Typischerweise umfasst die Bentonitaufschlämmung bis zu 10 Gewichtsprozent Bentonit. Die Bentonitaufschlämmung wird normalerweise mindestens 3% Bentonitton, typischerweise rund 5 Gewichtsprozent Bentonit, umfassen. Wenn zu der Papiermühle als fließfähige Aufschlämmung mit hohem Feststoffgehalt zugeführt, wird die Aufschlämmung zu einer geeigneten Konzentration verdünnt. In einigen Fällen kann die fließfähige Aufschlämmung von Bentonit mit hohem Feststoffgehalt direkt zu dem Papierherstellungsganzstoff aufgetragen werden.
Wünschenswerterweise wird das siliziumdioxidhaltige Material in einer Menge von mindestens 100 ppm, auf das Gewicht, bezogen auf das Trockengewicht der Suspension, aufgetragen. Wünschenswerterweise kann die Dosis an siliziumdioxidhaltigem Material so viel wie 10000 ppm, auf das Gewicht, oder höher sein. In einem bevorzugten Aspekt der Er findung wurden Dosen von 100 bis 500 ppm, auf das Gewicht, als wirksam gefunden. Alternativ können höhere Dosen an siliziumdioxidhaltigem Material, beispielsweise 1000 bis 2000 ppm, auf das Gewicht, bevorzugt sein.
Das in Wasser lösliche, anionische Polymer des Reflockulierungssystems kann wünschenswerterweise aus einem in Wasser löslichen Monomer oder Blend von in Wasser löslichen Monomeren gebildet werden. Mit in Wasser löslich meinen wir, dass das Monomer eine Löslichkeit in Wasser von mindestens 5 g/100 cm³ aufweist. Alternativ ist das Polymer des Reflockulierungssystems ein natürliches Polymer, beispielsweise ein Polysaccharid. Wünschenswerterweise ist das Polysaccharid eine Stärke.
Das in Wasser lösliche, anionische Polymer der Reflockulierung zeigt eine Grenzviskosität von mindestens 4 dl/g und kann eine Grenzviskosität von mindestens 7 dl/g oder 10 dl/g aufweisen. Das polymere Reflockulierungsmittel kann eine Grenzviskosität so hoch wie 25 oder 30 dl/g aufweisen, hat jedoch gewöhnlich keine Grenzviskosität oberhalb 20 dl/g. Vorzugsweise wird das polymere Reflockulierungsmittel eine Grenzviskosität von zwischen 7 dl/g und 16 oder 17 dl/g, insbesondere 8 bis 11 oder 12 dl/g, aufweisen. Das Polymer kann verzweigt sein, beispielsweise durch Einschluss von Verzweigungsmitteln, wie früher in der Beschreibung bezüglich der ersten Polymerkomponente des Flockulierungssystems erörtert. Jedoch ist vorzugsweise das Flockulierungssystem im Wesentlichen linear; das heißt, das Polymer wird im Wesentlichen in Abwesenheit von Verzweigungsmittel hergestellt.
Das für die Reflockulierung verwendete anionische Polymer kann potenziell ionisierbare Gruppen tragen, die bei Anwendung auf die Cellulosesuspension ionisiert werden. Jedoch wird das Polymer vorzugsweise aus mindestens einem in Wasser löslichen, anionischen Monomer gebildet. Vorzugsweise wird das anionische Polymer aus einem in Wasser löslichen Monomer oder Blend von in Wasser löslichen Monomeren gebildet. Das Blend von in Wasser löslichen Monomeren kann ein oder mehrere in Wasser lösliche, anionische Monomere, gegebenenfalls mit einem oder mehreren in Wasser löslichen, nichtionischen Monomeren, umfassen. Die anionischen Monomere können ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren (einschließlich Salze davon) und ethylenisch ungesättigte Schwefelsäuremonomere (einschließlich Salze davon) einschließen.
Typischerweise können die anionischen Monomere ausgewählt sein aus Acrylsäure, Methacrylsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure oder Alkalimetallsalzen davon. Die nichtionischen Monomere, die gegebenenfalls mit den anionischen Monomeren vermischt sind, schließen beliebige in Wasser lösliche, nichtionische Monomere ein, die mit den anionischen Monomeren kompatibel sind. Beispielsweise schließen geeignete nichtionische Monomere Acrylamid, Methacrylamid, Acrylsäure-2-hydroxyethylester und N-Vinylpyrrolidon ein. Besonders bevorzugte anionische Polymere schließen Copolymere von Acrylsäure oder Natriumacrylat mit Acrylamid ein. Das anionische Polymer kann 100% anionisches Monomer oder relativ kleine Mengen an anionischem Monomer, beispielsweise 1 Gewichtsprozent oder weniger, umfassen. Im Allgemeinen jedoch umfassen geeignete anionische Polymere in der Regel mindestens 5% anionische Monomereinheiten und gewöhnlich mindestens 10 Gewichtsprozent anionische Monomereinheiten. Häufig kann das anionische Polymer bis zu 90 oder 95 Gewichtsprozent anionische Monomereinheiten umfassen. Bevorzugte anionische Polymere umfassen zwischen 20 und 80 Gewichtsprozent anionisches Monomer und bevorzugter 40 bis 60 Gewichtsprozent anionische Monomereinheiten.
In einer noch weiteren Form der Erfindung ist das in Wasser lösliche, polymere Reflockulierungsmittel ein amphoteres Polymer. Das amphotere Polymer kann potenziell ionisierbare Gruppen tragen, die bei Anwendung auf die Cellulosesuspension ionisiert werden können, beispielsweise Monomere, die seitenständige freie Amingruppen und/oder ionisierbare Säuregruppen tragen. Jedoch wird das Polymer vorzugsweise aus mindestens einem in Wasser löslichen, kationischen Monomer und mindestens einem anionischen Monomer gebildet. Vorzugsweise wird das amphotere Polymer aus einem in Wasser löslichen Monomer oder Blend von in Wasser löslichen Monomeren gebildet. Das Blend von in Wasser löslichen Monomeren kann ein oder mehrere in Wasser lösliche, kationische Monomere und ein oder mehrere in Wasser lösliche, anionische Monomere, gegebenenfalls mit einem oder mehreren in Wasser löslichen, nichtionischen Monomeren, umfassen.
Die kationischen Monomere schließen quaternäre Ammoniumsalze von Aminoalkyl(meth)acrylaten oder Aminoalkyl(meth)acrylamiden und Diallyldimethylammoniumchlorid, usw. ein. Die anionischen Monomere können ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren (einschließlich Salze davon) und ethylenisch ungesättigte Sulfonsäuremonomere (einschließlich Salze davon) einschließen. Typischerweise können die anionischen Monomere aus Acrylsäure, Methacrylsäure; 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure oder Alkalimetallsalzen davon ausgewählt sein. Wenn die amphoteren Polymere aus einem Blend von kationischem Monomer, anionischem Monomer und nichtionischem Monomer gebildet werden, können geeignete nichtionische Monomere beliebige in Wasser lösliche, nichtionische Monomere sein, die mit dem anionischen und kationischen Monomer kompatibel sind, beispielsweise die vorstehend bezüglich der anionischen Polymere angeführten nichtionischen Monomere. Ein besonders bevorzugtes Polymer ist das Copolymer von Methylchlorid-quaternisiertem Dimethylaminoethylacrylat, Acrylsäure und Acrylamid.
Das amphotere Polymer kann relativ kleine Mengen von anionischen und kationischen Monomereinheiten, beispielsweise 1 Gewichtsprozent oder weniger von jedem, umfassen. Jedoch wird im Allgemeinen das amphotere Polymer mindestens 5% anionische Monomereinheiten und mindestens 5 Gewichtsprozent kationische Monomereinheiten umfassen. In einigen Fällen kann es erwünscht sein, mehr als ein ionisches Monomer als das andere aufzuweisen. Beispielsweise kann es erwünscht sein, eine größere Menge an kationischem Monomer als anionisches Monomer zu haben. Gewöhnlich umfasst das amphotere Polymer mindestens 10 Gewichtsprozent kationische Monomereinheiten und häufig mehr als 20 oder 30% kationische Einheiten. Vorzugsweise umfasst das amphotere Polymer zwischen 20 und 80 Gewichtsprozent kationische Monomereinheiten und bevorzugter 40 bis 60 Gewichtsprozent kationische Monomereinheiten. Das amphotere Polymer kann mindestens 20 oder 30% anionische Monomereinheiten umfassen. Es kann erwünscht sein, dass das amphotere Polymer mindestens 40 oder 50 Gewichtsprozent anionische Einheiten umfasst. Das in Wasser lösliche amphotere Polymer kann linear sein oder ist alternativ, beispielsweise durch Einschließen geringer Mengen an Verzweigungsmittel in das Monomer, wie vorstehend in dieser Beschreibung beschrieben, verzweigt.
Die in Wasser löslichen polymeren Reflockulierungsmittel können auch durch jedes beliebige zweckmäßige Verfahren, beispielsweise durch Lösungspolymerisation, Wasser-in-Öl-Suspensionspolymerisation oder durch Wasser-in-Öl-Emulsionspolymerisation hergestellt werden. Die Polymere können als Kugeln durch Suspensionspolymerisation oder als eine Wasser-in-Öl-Emulsion oder -Dispersion durch Wasser-in-Öl-Emulsionspolymerisation, beispielsweise gemäß dem in EP-A-150933 , EP-A-102760 oder EP-A-126528 definierten Verfahren, hergestellt werden.
Eine in Wasser lösliche polymere Komponente des Reflockulierungssystems wird in einer ausreichenden Menge, um Flockulierung zu erreichen, zugegeben. Typischerweise wird die Dosis an Reflockulierungspolymer oberhalb 20 ppm, auf das Gewicht, Polymer, bezogen auf das Trockengewicht der Suspension, sein, obwohl sie so hoch wie 2000 ppm sein kann. Vorzugsweise wird jedoch das polymere Reflockulierungsmittel in einer Menge von mindestens 50 ppm, auf das Gewicht, beispielsweise 150 ppm bis 600 ppm, auf das Gewicht, insbesondere zwischen 200 und 400 ppm, angewendet.
Die flockulierte Cellulosesuspension wird vor der Zugabe des siliziumdioxidhaltigen Materials mechanischer Scherwirkung unterzogen, Somit kann die flockulierte Suspension durch eine oder mehrere Scherstufen, ausgewählt aus Pumpen, Mischen oder Reinigungsstufen, vor dem Zugeben des siliziumdioxidhaltigen Materials geleitet werden. Wenn somit die Dünnstoffsuspension zuerst durch Zugabe von kationischem Polymer flockuliert wird, kann die Suspension durch mindestens eine Flügelpumpe (fan pump) und/oder einen Schleudersortierer vor dem reflockuliert werden durch das siliziumdioxidhaltige Material geleitet werden. Die Scherwirkung führt in der Regel zu mechanischem Abbau des flockulierten Materials in der Dünnstoffsuspension, unter somit Erzeugen von kleineren Flocken. Die mechanisch abgebauten Flocken haben in der Regel auch neu gebildete Oberflächen, mit denen sich das siliziumdioxidhaltige Material leicht verbinden kann, wodurch sich somit die Reflockulierung verstärkt und verbessert.
In einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung wird die reflockulierte Suspension, die durch Zugabe des siliziumdioxidhaltigen Materials gebildet wird, mechanischer Scherwirkung vor der Zugabe des in Wasser löslichen, polymeren Reflockulierungsmittels unterzogen. Somit kann die reflockulierte Suspension durch eine oder mehrere Scherstufen, wie vorstehend definiert, geleitet werden. Die mechanisch abgebauten Flocken der reflockulierten Dünnstoffsuspension sind in der Regel kleiner, und aufgrund der Bildung von neuen Oberflächen kann weitere Flockulierung durch das in Wasser lösliche, polymere Reflockulierungsmittel wirksamer erreicht werden. Somit wird in einer besonders bevorzugten Form die Dünnstoffsuspension durch Anwendung eines kationischen, in Wasser löslichen Polymers mit einer Grenzviskosität oberhalb 4 dl/g flockuliert und die flockulierte Suspension wird durch eine oder mehrere, hierin angegebene Scherstufen geleitet und dann wird die Scherwirkung ausgesetzte, reflockulierte Suspension mit dem siliziumdioxidhaltigen Material behandelt, gefolgt von einem weiteren mechanischen Scherschritt, und anschließend wird die Scherwirkung ausgesetzte, reflockulierte Dünnstoffsuspension weiter flockuliert durch Zugabe von dem in Wasser löslichen, polymeren Reflockulierungsmittel mit der Grenzviskosität von mindestens 1,5 dl/g.
Das in Wasser lösliche, polymere Reflockulierungsmittel ist im Allgemeinen das letzte Behandlungsmittel in dem Verfahren und wird in der Regel dem System später zugegeben und häufig näher zu dem Entwässerungsschritt. Somit wird das polymere Reflockulierungsmittel in der Regel nach dem letzten Punkt hoher Scherwirkung ausgesetzt, was nach dem Schleudersortierer erfolgt.
In einem alternativen, bevorzugten Aspekt der Erfindung gibt es keine mechanische Scherwirkung zwischen der Zugabe von siliziumdioxidhaltigem Material, um Reflockulierung hervorzubringen, und der Zugabe von dem in Wasser löslichen, polymeren Reflockulierungsmittel. Obwohl es erwünscht sein kann, die flockulierte Suspension nach der Zugabe des in Wasser löslichen, polymeren Reflockulierungsmittels mechanischer Scherwirkung auszusetzen, ist es in dieser Form der Erfindung bevorzugt, dass es keine wesentliche Scherwirkung nach der Zugabe des polymeren Reflockulierungsmittels gibt.
In allen bevorzugten Formen der Erfindung wird das in Wasser lösliche, polymere Reflockulierungsmittel in dem Verfahren spät zugegeben; das heißt, zwischen dem Schleudersortierer und dem Entwässern. Da eine allgemein akzeptierte Ansicht ist, dass das Erhöhen der Flockenstruktur die Blattformation vermindert, ist es überraschend, dass das erfindungsgemäße Verfahren, wo die letzte polymere Reflockulierungshilfe nahe der Entwässerungsstufe zugesetzt wird, keine wesentliche Verminderung der Blattformation hervorbringt und außerdem die Entwässerung und Retentionseigenschaften gegenüber anderen, im Stand der Technik beschriebenen Verfahren wesentlich verbessert.
In der Erfindung kann es erwünscht sein, zusätzliche Flockulierungs- oder Koagulationsmaterialien einzuschließen. Beispielsweise kann das Flockulierungssystem zusätzlich in Wasser lösliche, organische Polymere oder anorganische Materialien, wie Alaun, Polyaluminiumchlorid, Aluminiumchlorid trihydrat und Aluminochlorhydrat, umfassen. Die in Wasser löslichen, organischen Polymere können natürliche Polymere, wie kationische Stärke, anionische Stärke und amphotere Stärke, sein. Alternativ kann das in Wasser lösliche Polymer ein synthetisches Polymer sein, das amphoter, anionisch, nichtionisch oder bevorzugter kationisch sein könnte. Das in Wasser lösliche Polymer kann beliebiges in Wasser lösliches Polymer sein, das vorzugsweise ionischen Charakter zeigt. Die bevorzugten ionischen, in Wasser löslichen Polymere haben kationische oder potenziell kationische Funktionalität.
Es kann erwünscht sein, zusätzlich ein kationisches Koagulationsmittel in den Cellulosedickstoff oder die Komponenten des Dickstoffs einzuarbeiten. Ein solches kationischen, in Wasser lösliches Polymer kann ein Polymer mit relativ niedrigem Molekulargewicht von relativ hoher Kationizität sein. Beispielsweise kann das Polymer ein Homopolymer von beliebigem geeigneten, ethylenisch ungesättigten, kationischen Monomer, polymerisiert unter Bereitstellung eines Polymers mit einer Grenzviskosität von bis zu 3 dl/g, sein. Homopolymere von Diallyldimethylammoniumchlorid sind bevorzugt. Das Polymer mit niedrigem Molekulargewicht und hoher Kationizität kann ein Additionspolymer sein, das durch Kondensation von Aminen mit anderen geeigneten di- oder tri-funktionalisierten Spezies gebildet wird. Beispielsweise kann das Polymer durch Umsetzen von einem oder mehreren Aminen, ausgewählt aus Dimethylamin, Trimethylamin und Ethylendiamin, usw. und Epihalogenhydrin, wobei Epichlorhydrin bevorzugt ist, gebildet werden. Der Zweck von einem solchen zusätzlichen Bestandteil kann beispielsweise in Fällen, wo der Zellstoff einen relativ hohen kationischen Bedarf aufweist, wie beispielsweise beim Herstellen einer Zeitung, zur Ladungsneutralisation verwendet werden. Alternativ kann das kationische Koagulationsmittel zum Fixieren von Harz und/oder klebenden Verunreinigungen dienen.
Obwohl es möglich ist, diese zusätzlichen Materialien, wie organische kationische Koagulationsmittel, Alaun oder andere anorganische Spezies, einzusetzen, ist es normalerweise nicht notwendig, und das bevorzugte Verfahren würde in Abwesenheit von kationischen Koagulationsmitteln durchgeführt werden.
Gemäß der Erfindung wird die Cellulosesuspension me chanischer Scherwirkung, gefolgt von der Zugabe von mindestens einer der Komponenten des Flockulierungssystems, unterzogen. Somit wird eine Komponente des Flockulierungssystems in die Cellulosesuspension, unter Verursachen von Flockulierung, gemischt und die flockulierte Suspension wird dann mechanisch Scherwirkung ausgesetzt. Dieser Scherschritt kann mittels Durchleiten der flockulierten Suspension durch eine oder mehrere Scherstufen, ausgewählt aus Pump-, Reinigungs- oder Mischstufen, erreicht werden. Beispielsweise schließen solche Scherschritte Flügelpumpen (fan pumps) und Schleudersortierer ein, könnten jedoch an jeder anderen Stufe des Verfahrens vorliegen, wo Scherwirkung der Suspension stattfindet.
Der mechanische Scherschritt wirkt wünschenswerterweise bei der flockulierten Suspension in einer solchen Wei se, um die Flocken abzubauen. Alle Komponenten des Flockulierungssystems können vor der Scherstufe zugegeben werden, obwohl vorzugsweise mindestens die letzte Komponente des Flockulierungssystems zu der Cellulosesuspension bei einem Punkt in dem Verfahren gegeben wird, wo es keine wesentliche Scherwirkung vor dem Entwässern gibt, unter Bildung des Bogens. Somit wird eine Komponente des flockulierenden Systems zu der Cellulosesuspension gegeben und die flockulierte Suspension wird dann mechanischer Scherwirkung ausgesetzt, worin die Flocken mechanisch abgebaut werden und dann mindestens eine Komponente des Flockulierungssystems zum Reflockulieren der Suspension vor dem Entwässern gegeben wird.
In einer bevorzugten Form der Erfindung stellen wir ein Verfahren zum Herstellen eines Papiers aus einer Cellulo seganzstoffsuspension, die den Füllstoff umfasst, bereit. Der Füllstoff kann. ein beliebiges von traditionell verwendeten Füllstoffmaterialien sein. Beispielsweise kann der Füllstoff ein Ton, wie Kaolin, sein, oder der Füllstoff kann ein Calciumcarbonat sein, das vermahlenes Calciumcarbonat oder insbesondere ausgefälltes Calciumcarbonat sein könnte, oder es kann bevorzugt sein, Titandioxid als das Füllstoffmaterial anzuwenden. Beispiele für andere Füllstoffmaterialien schließen auch synthetische polymere Füllstoffe ein.
Im Allgemeinen sind ein Celluloseganzstoff, der wesentliche Mengen Füllstoff umfasst, schwieriger zu flockulieren. Dies gilt besonders für Füllstoffe von sehr feiner Teilchengröße, wie einem gefällten Calciumcarbonat. Somit stellen wir gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von gefülltem Papier bereit. Der Papierherstellungsganzstoff kann eine beliebige geeignete Menge an Füllstoff umfassen. Im Allgemeinen umfasst die Cellulosesuspension mindestens 5 Gewichtsprozent Füllstoffmaterial. Typischerweise umfasst die Cellulosesuspension bis zu 40% Füllstoff, vorzugsweise zwischen 10% und 40% Füllstoff. Wünschenswerterweise umfasst der fertige Papier- oder Kartonbogen bis zu 40 Gewichtsprozent Füllstoff. Somit stellen wir gemäß diesem bevorzugten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von gefülltem Papier oder Karton bereit, wobei wir zuerst eine Cellulosesuspension bereitstellen, die Füllstoff umfasst und wobei die Suspensionsfeststoffe durch Einführen eines Flockulierungssystems, umfassend ein in Wasser lösliches Polymer mit einer Grenzviskosität von mindestens 4 dl/g eines siliziumdioxidhaltigen Materials und dann ein in Wasser lösliches Polymer mit einer Grenzviskosität von mindestens 1,5 dl/g, wie hierin definiert in die Suspension flockuliert werden. In einer alternativen Form der Erfindung stellen wir ein Verfahren zum Herstellen von Papier oder Karton aus einer Celluloseganzstoffsuspension bereit, das im Wesentlichen frei von Füllstoff ist.
Die nachstehenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1 (Vergleich)
Die Entwässerungseigenschaften werden unter Verwendung einer Schopper-Riegler-Anlage mit blockiertem Rückausgang, um das Entwässerungswasser durch die Vorderöffnung austreten zu lassen, bestimmt. Der verwendete Celluloseganzstoff ist eine 50/50 Laubholz/Nadelholz-Suspension und 40 Gewichtsprozent (auf Gesamtfeststoffen) ausgefälltes Calciumcarbonat. Die Ganzstoffsuspension wird vor der Zugabe von Füllstoff zu einem Mahlgrad von 55° (Schopper-Riegler-Verfahren) vermahlen. 5 kg pro Tonne (auf Gesamtfeststoffe) kationische Stärke (0,045 DS) werden zu der Suspension gegeben.
Ein Copolymer von Acrylamid mit Methylchlorid-quaternärem Ammoniumsalz von Acrylsäuredimethylaminoethylester (75/25 Gewicht/Gewicht) mit einer Grenzviskosität oberhalb 11,0 dl/g (Produkt A) wird mit dem Ganzstoff vermischt und dann nach der Scherwirkung, wurde der Ganzstoff, unter Verwendung eines mechanischen Rührers, zu Bentonit zugegeben. Die Entwässerungszeiten für jede Dosis an Produkt A und Bentonit werden in Tabelle 1 in Sekunden gezeigt.
Tabelle 1
Beispiel 2
Die Entwässerungstests von Beispiel 1 werden für eine Dosis von 500 g/t Produkt A und 500 g/t Bentonit, mit der Ausnahme, dass nach der Zugabe von Bentonit eine weitere Scherstufe angewendet wurde, gefolgt von (Produkt B) einem linearen, in Wasser löslichen, anionischen Copolymer von Acrylamid mit Natriumacrylat (62,9/37,1) (Gewicht/Gewicht) mit Grenzviskosität von 16 dl/g, wiederholt. Die Entwässerungszeiten werden in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Es kann ersichtlich werden, dass auch eine Dosis von 125 g/t Produkt B im Wesentlichen die Entwässerung verbessert.
Beispiel 3
Beispiel 2 wird wiederholt, mit der Ausnahme, dass der Bentonit und Produkt B (anionisches Polymer) gleichzeitig angewendet werden, unter Bereitstellung von analogen Ergebnissen.
Beispiel 4
Beispiel 2 wird wiederholt, mit der Ausnahme, dass Produkt B (anionisches Polymer) vor dem Bentonit angewendet wird. Die Ergebnisse sind besser als das Verfahren ohne Produkt B.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Papier oder Karton, umfassend Bilden einer Cellulosesuspension, Flockulieren der Suspension, Entwässern der Suspension auf einem Sieb, unter Bildung eines Bogens und dann Trocknen des Bogens, wobei die Cellulosesuspension durch Zugabe eines in Wasser löslichen, kationischen synthetischen Polymers mit der Grenzviskosität von mindestens 4 dl/g flockuliert wird, wobei die flockulierte Cellulosesuspension mechanischer Scherwirkung unterzogen wird und dann durch anschließende Zugabe eines Reflockulierungssystems reflockuliert wird, und wobei das Reflockulierungssystem umfasst i) siliziumdioxidhaltiges Material und ii) ein in Wasser lösliches anionisches Polymer mit einer Grenzviskosität von mindestens 4 dl/g, dadurch gekennzeichnet, dass das siliziumdioxidhaltige Material und in Wasser lösliche anionische Polymer zu der Suspension entweder gleichzeitig gegeben werden oder durch Zugabe des siliziumdioxidhaltigen Materials vor oder nach der Zugabe von dem in Wasser löslichen anionischen Polymer, das siliziumdioxidhaltige Material (i) und in Wasser lösliche anionische Polymer (ii) anschließend an den Schleudersortierer zu der Cellulosesuspension gegeben werden und das kationische Polymer zum Dünnstoffstrom der Cellulosesuspension gegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das siliziumdioxidhaltige Material ein anionisches Mikroteilchenmaterial ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das siliziumdioxidhaltige Material Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus auf Siliziumdioxid basierenden Teilchen, Siliziumdioxidmikrogelen, kolloidalem Siliziumdioxid, Siliziumdioxidsolen, Siliziumdioxidgelen, Polysilikaten, kationischem Siliziumdioxid, Aluminosilikaten, Polyaluminosilikaten, Borosilikaten, Polyborosilikaten und Zeolithen, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das siliziumdioxidhaltige Material einen quellbaren Ton darstellt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der quellbare Ton ein Ton vom Bentonittyp ist.
Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei der quellbare Ton aus der Gruppe, bestehend aus Hectorit, Smectiten, Montmorilloniten, Nontroniten, Saponit, Sauconit, Hormiten, Attapulgiten und Sepioliten, ausgewählt ist.
Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, wobei das in Wasser lösliche kationische Polymer eine Ladungsdichte unter 5 mÄquiv./g zeigt.
Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, wobei das in Wasser lösliche kationische Polymer aus in Wasser löslichem, ethylenisch ungesättigtem Monomer oder in Wasser löslichem Blend von ethylenisch ungesättigten Monomeren, umfassend mindestens ein kationisches Monomer, gebildet wird.
Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, wobei das in Wasser lösliche, kationische Polymer bis zu 50 Gewichtsprozent kationische Monomereinheiten umfasst.
Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, wobei das in Wasser lösliche, kationische Polymer ein verzweigtes in Wasser lösliches Polymer darstellt, das einen rheologischen Oszillationswert von Tangens Delta bei 0,005 Hz von oberhalb 0,7 (berechnet auf einer 1,5-gewichtsprozentigen wässrigen Lösung des Polymers) zeigt.
Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, wobei das in Wasser lösliche, kationische Polymer eine Grenzviskosität von mindestens 7 dl/g aufweist.
Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, wobei das in Wasser lösliche, anionische Polymer, das in dem Reflockulierungssystem enthalten ist, im Wesentlichen linear ist.
Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, wobei das in Wasser lösliche, anionische Polymer eine Grenzviskosität von mindestens 7 dl/g aufweist.
Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, wobei das in Wasser lösliche, anionische Polymer aus einem in Wasser löslichen, anionischen Monomer oder Blend von in Wasser löslichen Monomeren, umfassend ein oder mehrere in Wasser lösliche, anionische Monomere, gebildet wird.
Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, wobei die Cellulosesuspension Füllstoff umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Bogen aus Papier oder Karton bis zu 40 Gewichtsprozent Füllstoff umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Füllmaterial aus der Gruppe, bestehend aus gefälltem Calciumcarbonat, vermahlenem Calciumcarbonat, Tonen (insbesondere Kaolin) und Titandioxid, ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Cellulosesuspension im Wesentlichen frei von Füllstoff ist.