DE69328311T2

DE69328311T2 - Verfahren zur papierherstellung

Info

Publication number: DE69328311T2
Application number: DE69328311T
Authority: DE
Inventors: Anders Duvnaes; Harald Petander
Original assignee: Kemira Chemicals Oy
Current assignee: Kemira Oyj
Priority date: 1992-01-20
Filing date: 1993-01-20
Publication date: 2000-08-10
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: AU3354193A; WO1993014263A1; ES2146609T5; AU660066B2; EP0700473B1; PT700473E; CA2127992A1; DE69328311T3; FI943425A; ATE191524T1; FI920246A0; FI943425A0; JP3138475B2; DE69328311D1; EP0700473B2; ES2146609T3; JPH07502791A; EP0700473A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Papierherstellung durch Hinzufügen von Zusatzstoffen zu einer wässrigen Fasersuspension, die eventuell einen Füllstoff enthält, zur Verbesserung der Retention und/oder der Entwässerung, wobei die Zusatzstoffe ein kationisches langkettiges Polyacrylamid und ein Aluminiumsalz sind, sowie durch Entwässerung der Fasersuspension während der Papierbahn-Bildungsstufe.
Die Erfindung bezieht sich folglich auf die Verbesserung der Retention und der Entwässerung im Zusammenhang mit der Papierherstellung. Durch Retentionsmittel werden in der Fasermasse vorhandene dispergierte oder emulgierte Stoffe, wie Füllstoffe, Harzdispersionen, Feinstoffe etc. ausgeflockt, wodurch bewirkt wird, daß diese an der Papierbahn haften. Wegen des hohen Wassergehaltes der Fasermasse ist es wichtig, daß die zur Verbesserung der Retention benutzten Mittel auch die Entwässerung in der Siebpartie der Papiermaschine verbessern. Tatsächlich werden eine starke Entwässerung und eine hohe Retention oft gleichzeitig erzielt. Das Entwässern kann weiter unterteilt werden in freies Entwässern und durch verminderten Druck bewirktes Entwässern. Dies kann widersprüchlich sein, und deshalb ist ein genaues Gleichgewicht zwischen diesen Eigenschaften erforderlich. Da das Entwässern der Papierbahn in der Trockenstrecke der Papiermaschine am kostspieligsten ist, ist eine maximale Entwässerung in einem möglichst frühen Verfahrensschritt vorteilhaft. Das Ziel bei der Auswahl des Retentionsmittels ist, eine maximal trockene Papierbahn sowohl nach der Siebpartie als auch nach der Pressenpartie zu erhalten.
Es ist bekannt, daß viele Vorteile dadurch erzielt werden können, indem man bei der Bildung der Papierbahn polymere or ganische Bestandteile und anorganische Bestandteile in geeigneter Weise kombiniert. Dies wird kommerziell ausgenutzt, indem eine kationische Stärke und ein Kieselsol in einem Compozil genannten System kombiniert wird. Gemäß der Hydrocol- Kombination werden ein kationisches Polymer und ein anionischer quellfähiger Bentonit zum Faserbrei hinzugefügt. In der Patentanmeldung SE-8700058-4 (EP-A-276200) wird zunächst ein kationisches langkettiges Polysaccharid, hauptsächlich Stärke, zu einer alkalisch gemachten Fasermasse hinzugefügt und danach eine Aluminiumquelle, woraufhin polymere Aluminiumverbindungen gebildet werden. Es wird festgestellt, daß auf diese Weise ein synergistischer Effekt hervorgerufen wird.
In der Patentanmeldung SE-8501652-5 (US-A-4980025) wird behauptet, daß, wenn zu der Fasermasse zuerst ein kationisches Polyacrylamid anstelle einer kationischen Stärke oder von Guaran hinzugefügt wird, und nachfolgend ein anionisches Kieselsol, ein deutlich verbesserter synergistischer Effekt erzielt wird, insbesondere bei einem Faserbrei, der große Mengen von störenden Stoffen enthält.
WO-A-91/07543 offenbart ein Verfahren zur Papierherstellung durch Formen und Entwässern einer Fasern und wahlweise Füllstoffe enthaltenden Zellstoffsuspension auf einem Sieb. Zu der Suspension werden drei Bestandteile hinzugefügt, eine kationische Stärke, ein kationisches Polyacrylamid und eine polymere Kieselsäure, um die Retention und Entwässerung bei der Papierherstellung zu verbessern.
EP-A-0235893 offenbart Papier oder Karton, hergestellt durch Passieren einer wässrigen Cellulosederivat-Suspension durch eine Schleudersieb oder eine andere Schervorrichtung und anschließendes Entwässern der gereinigten Suspension. Eine verbesserte Kombination von Retention, Entwässerung, Trocknung und Formung soll dadurch erreicht werden, daß zu der Suspension ein Überschuß eines linearen synthetischen kationischen Polymers von hohem Molekulargewicht hinzugefügt wird, bevor die Suspension scherzerkleinert wird, und daß Bentonit nach der Scherzerkleinerung zugesetzt wird.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Papierherstellungsverfahren bereitzustellen, bei dem Papier oder Karton aus einer wässrigen Suspension hergestellt wird, die Zellstoffasern und eventuell einen anorganischen Füllstoff enthält, wobei eine chemische Zusammensetzung und Chargenmischungsmethode verwendet werden, die die Retention und Entwässerung verbessern.
Es ist ebenso ein Ziel der Erfindung, durch das erfindungsgemäße Verfahren eine wirtschaftliche und gut steuerbare Papierbahn-Erzeugung zu ermöglichen, insbesondere bei einem neutralen und alkalischen Papierherstellungsverfahren. Die weiteren Ziele sind eine saubere Maschine und gute Verdichtbarkeit. Des weiteren muß das Papier gute Qualitätseigenschaften haben.
Diese Ziele wurden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie in Anspruch 1 beschrieben, erreicht. Die Hauptmerkmale von weiteren Ausführungsformen sind in den zugeordneten Patentansprüchen 2 bis 9 angegeben.
Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß durch die Verwendung eines langkettigen Polyacrylamids und eines Aluminiumsalzes ein synergistischer Effekt erzielt werden kann, indem man zu einer wässrigen Fasersuspension, die gegebenenfalls einen Füllstoff enthält, zuerst ein langkettiges Polyacrylamid und danach, unmittelbar vor der Papierbahnbildung, ein Polyaluminiumsalz oder eine Zusammensetzung hinzufügt, die aus einem Aluminiumsalz und einer Base oder einer Säure, die in situ Aluminiumhydroxid-Partikel mit anionischen Oberflächenladungen bilden, besteht, wobei im letzten Fall der pH vor der Papierbahnbildung im Bereich von 7-9 liegen sollte, damit die anionischen Oberflächenladungen des Aluminiumhydroxids erzeugt werden.
Gemäß der Erfindung wurde beobachtet, daß durch eine geeignete Dosierung ein synergistischer Effekt erzeugt wird.
Die vorliegende Erfindung bietet gegenüber den oben erwähnten kommerziell verwendeten Systemen und Erfindungen eine Anzahl von Vorteilen. Durch Verwendung eines langkettigen kationischen Polyacrylamids ist das Verfahren nicht auf Polysaccharide, zum Beispiel Stärke, angewiesen, die in großen Mengen verwendet werden müssen. Deshalb besteht die Gefahr, daß sie, wenn sie in den Wasserkreislauf gelangen, Probleme bereiten, da sie den Sauerverbrauch im Wasser erhöhen und die Abwasserkläranlage belasten. Darüber hinaus verschlechtern sie unter bestimmten Bedingungen das Entwässern. Auch enthalten Polysaccharide oft anionische Substituenten, selbst wenn sie kationisiert sind. Aus diesem Grund kann es zu Wechselwirkungen mit vielen verschiedenen Bestandteilen der Fasermasse kommen. Gleichzeitig nimmt die pH-Abhängigkeit ebenfalls zu. Auch ist es nicht möglich, die Unveränderlichkeit der Qualität der Polysaccharide ausreichend gut zu kontrollieren, da sie aus pflanzlichen Rohmaterialien gewonnen werden. Bei einem kationischen Polyacrylamid ist es innerhalb sehr weiter Grenzen möglich, die gewünschte Kettenlänge und Ladungsdichte herzustellen.
Das bekannte, auf kolloidalem Kieselsol beruhende System ist im allgemeinen sehr kostspielig, verglichen mit dem erfindungsgemäßen System.
Das bekannte System, welches auf einem Polymer und Bentonit beruht, bringt gewisse Nachteile mit sich. Es wurde bemerkt, daß Bentonit die Fusselneigung und Porosität von Papier erhöht. Seine Handhabung erfordert präzise und ziemliche teure Ausrüstung. Das Einhalten der Gleichmäßigkeit, d. h. des Fa serbildes, eines Papiers ist mit einem solchen System problematisch, und die Abweichungen beim Flächengewicht können groß sein.
Gemäß der Erfindung ist es ebenso möglich, zu der Fasersuspension kationische Hilfschemikalien, die ebenfalls polymer sein können, hinzuzufügen, bevor das kationische Polyacrylamid zugesetzt wird.
Gemäß der Erfindung wird das kationische langkettige Polyacrylamid als erstes zum Rohmaterial zugegeben, welches nachfolgend Scherkräften unterworfen wird. Das Aluminiumsalz wird erfindungsgemäß nach der Scherphase zugesetzt.
Gemäß der Erfindung wird eine sehr gute Retention und Entwässerung erreicht, ohne daß das Faserbild in dem gleichen Ausmaß beeinträchtigt wird, wie dies der Fall ist, wenn herkömmliche Retentionsmittel verwendet werden. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die vom kationischen langkettigen Polyacrylamid gebildeten kationischen Flocken durch Scherkräfte in "Mikroflocken" zerkleinert werden, welche danach, vor der Bahnerzeugung, mit Hilfe der Aluminiumhydroxidpartikel, die anionische Oberflächenladungen tragen, aneinander gebunden werden. Obwohl sich diese Bindungen im Stoffauflauf wieder lösen, werden sie im Sieb wieder ausgebildet, woraufhin die "Mikroflocken" der Bahn ein gutes Faserbild ermöglichen, und die kleinen, gleichmäßig großen Poren der Papierbahn, welche wegen der guten Rückhaltung der Feinanteile nicht verstopft werden, gewährleisten eine gute Entwässerung, insbesondere in der Pressenpartie und der Trockenpartie, und oft auch verbessertes Entwässern an den Saugkästen der Siebpartie.
Nach der Erfindung ist es möglich, das kationische langkettige Polyacrylamid in Mengen einzusetzen, die viel größer sind, als wenn die Retentionsmittel auf herkömmliche Weise zudo siert werden, kurz vor der Bahnherstellung. Eine Überdosierung führt im letztgenannten Fall sogar zu einer Situation, in welcher die Retention nicht weiter verbessert wird, oder zu einer Situation, in der starke Flockenbildung die Papierbildung beeinträchtigt. Gemäß der Erfindung ist es möglich, einen 1 bis 10fachen Überschuß von kationischem langkettigem Polyacrylamid zu verwenden, verglichen mit normaler Verwendung. Die Menge hängt zum Beispiel vom Füllstoffgehalt der Fasermasse und den in der Fasermasse enthaltenen kationischen Stoffen ab. Die Menge des langkettigen Polyacrylamids beträgt vorzugsweise etwa 0,01-0,2% des Trockengewichts der Fasermasse. Gewöhnlich ist die Menge höher als 0,02%.
Der kationische chemische Hilfsstoff, welcher vor dem kationischen Polyacrylamid zum Faserbrei hinzugegeben wird, kann zum Beispiel ein Trockenfestigkeits-Mittel sein, wie z. B. eine kationische oder amphoterische Stärke oder Guaran oder ein kationisches oder amphoterisches kurzkettiges Polyacrylamid. Er kann auch ein Naßfestigkeits-Mittel sein, wie Polyamidamin-Epichlorhydrin-Harz oder Polyamin-Epichlorhydrin- Harz. Er kann auch aus kationischen Substanzen bestehen, sogenannten Fixierungschemikalien, die anionische störende Substanzen neutralisieren und/oder binden, wie Polyethylenimine, quartäre Polyamine oder Alaun, oder Polyaluminiumchlorid.
Diese kationischen Verbindungen verstärken die Wirkung des kationischen langkettigen Polyacrylamids, da sie die anionische Eigenschaft des Fasersuspension vermindern und die Störstoffe daran hindern, das kationische langkettige Polyacrlyamid aufzubrauchen, welches für die Flockenbildung der Fasersuspension bestimmt war. Auf diese Weise stellen die genannten kationischen Verbindungen sicher, daß das Zerscheren der Flocken, beispielsweise im Drucksieb oder in der Speisepumpe, zu stabilen Mikroflocken im Stoffauflauf führt, da sie eine ausreichende Menge von kationischem Polyacrylamid enthalten und die Oberflächenladung der Mikroflocken ausreichend katio nisch ist, damit sie mit den Aluminiumhydroxidpartikeln reagieren, die anionische Ladungen haben.
Die Mengen dieser kationischen Verbindungen beträgt vorzugsweise ca. 0,01-1% des Trockengewichts der Fasermasse.
Beispiele für die bei der Erfindung verwendeten kationischen langkettigen Polyacrylamide umfassen die folgenden. Besonders vorteilhaft sind die Copolymere von Acrylamid und einem oder zweier kationischer ungesättigter Monomere. Geeignete kationische Monomere schließen Dialkylamino(met)acrylate oder - (met)acrylamide, in Gestalt von sauren Salzen oder quartären Ammoniumsalzen, mit ein. Die Alkylgruppen können jeweils 1-4 C-Atome enthalten, und die Aminoalkylgruppe kann 1-8 C-Atome enthalten. Dialkylaminoethyl(met)acrylate, Dialkylaminomethyl(met)acrylamide und N,N-dialkylaminopropyl(met)acrylamide und ihre quartären Salze sind bevorzugte Monomere. Andere geeignete kationische Monomere schließen Diallyldialkylammoniumchloride mit ein. Das Polymer kann entweder linear oder vernetzt oder teilweise vernetzt sein. In diesem Zusammenhang schließen die kationischen Polyacrylamide auch die Homopolymere von kationischen Acrylmonomeren und die Mischpolymere von zwei oder mehreren kationischen Monomeren mit ein, wobei wenigstens eines der Monomere auf Acryl basiert.
Die bei der Erfindung verwendeten Aluminiumsalze sind wasserlöslich, und sie können Aluminiumsulfat, Aluminiumchlorid, Aluminiumnitrat oder saure Aluminiumhydrophosphate sein, bei welchen P : A = 1,1 : 1 - 3 : 1.
Wenn diese Aluminiumsalze oder Gemische aus diesen verwendet werden, wird eine Base hinzugefügt, um Aluminiumhydroxid mit anionischen Oberflächenladungen zu erzeugen. Die verwendete Base kann z. B. Natrium- oder Kaliumhydroxid, Natrium- oder Kaliumcarbonat, Natrium- oder Kaliummetasilikat, Natrium- oder Kaliumwassergläser, Natrium- oder Kaliumphosphat oder - borat, Natrium- oder Kaliumaluminat, oder Mischungen aus diesen sein.
Aluminatverbindungen wie Natriumaluminat oder Kaliumaluminat können ebenfalls als wasserlösliche Aluminiumsalze verwendet werden. In diesem Fall wird Säure zugesetzt, um im pH-Bereich von 7-9 ein Aluminiumhydroxid mit anionischen Oberflächenladungen zu erzeugen, Die eingesetzte Säure kann Mineralsäure sein, wie Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure, oder organische Säuren wie Oxalsäure, Citronensäure oder Weinsäure. Die verwendete Säure kann auch saure Aluminiumsalze sein, wie Aluminiumsulfat, Aluminiumchlorid, Aluminiumnitrat, oder verschiedene wasserlösliche Aluminiumhydrophosphate.
Gemäß der Erfindung ist es ebenfalls möglich, wasserlösliche polymere Aluminiumsalze zu verwenden, d. h. Polyaluminiumsalze, sogenannte basische Aluminiumsalze, die auch Polyaluminiumhydroxysalze oder Aluminiumhydroxysalze genannt werden. Nach der Erfindung ist es möglich, als solche Salze zum Beispiel Polyaluminiumsulfat, Polyaluminiumchlorid und Polyaluminiumchloridsulfat zu verwenden. Das Polyaluminiumsalz kann zusätzlich zu dem Chlorid- und/oder Sulfation auch andere Anionen enthalten, z. B. Phosphat, Polyphosphat, Silikat, Citrat, Oxalat oder mehrere von diesen.
Kommmerziell erhältliche polymere Aluminiumsalze dieses Typs schließen PAC (Polyaluminiumchlorid), PAS (Polyaluminiumsulfat), UPAX 6 (Silikat enthaltendes Polyaluminiumchlorid) und PASS (Polyaluminiumsulfatsilikat) mit ein.
Die Nettoformel des wasserlöslichen Polyaluminiumsalzes kann zum Beispiel sein:
n[Al&sub2;(OH)m/Cl)6-m]
und seine Alkalinität kann unterschiedlich sein, so daß der m-Wert im Bereich von 1 bis 5 liegt (die Alkalinität beträgt entsprechend 16-83%, gemäß der Formel (m : 6) · 100). In diesem Fall beträgt das Verhältnis Al/OH 2 : 1 - 1 : 2,5. n ist 2 oder größer.
Wenn eine Polyaluminiumverbindung verwendet wird, ist es auch möglich, eine Base hinzuzufügen, um das Al/OH-Verhältnis zu optimieren, sogar wenn alle Polyaluminiumverbindungen gemäß der Erfindung als solche wirken.
Die genannte Base oder Säure, welche in situ ein Aluminiumhydroxid mit dem Aluminiumsalz bildet, kann der Fasersuspension zugesetzt werden, zum Beispiel vor dem Zusatz des kationischen langkettigen Polyacrylamids, oder kurz vor dem Aluminiumsalz, oder danach, oder gleichzeitig mit ihm.
Das Aluminiumsalz kann auch vor dem Zeitpunkt des Hinzufügens gebildet werden, z. B. im Zuleitungsrohr, oder im Voraus in Solform.
Die Menge des Aluminiumsalzes, berechnet als Al&sub2;O&sub3;, beträgt vorzugsweise annähernd 0,01-1,0% des Trockengewichts des Faserbreis.
Die verwendete Fasermasse kann gebleichte oder ungebleichte Sulfat- oder Sulfit-Fasermasse, halbchemische Fasermasse, mechanisch gewonnene Refiner-Fasermasse, Holzschliff, oder Mischungen von diesen sein. Wenn ein Füllstoff vorhanden ist, dann ist dieser vorzugsweise gemahlenes oder ausgefälltes Calciumcarbonat, aber auch andere Füllstoffe wie Kaolin, Talkum oder Titanoxid sind möglich.
Die Erfindung wird weiter unten mit Hilfe von Beispielen genauer beschrieben.
Bei der beschriebenen Versuchen beträgt der pH ca. 8-8,5, gewöhnlich ca. 8, wenn ein Polyaluminiumsalz + CaCO&sub3; oder Alaun + eine Base verwendet werden (das Verhältnis Al : OH beträgt dabei ca. 4,5).

Beispiel 1

Unter Verwendung eines Britt Dynamic Jar als Testvorrichtung wurden Versuche mit einer neutralen Fasermasse durchgeführt, welche aus gebleichtem Birkenzellstoff und gebleichtem Kieferzellstoff in einem Verhältnis von 60 : 40 bestand. Die Zellstoffbestandteile waren bis zu SR-Werten von 20 und 25 zermahlen worden. Der Füllstoff war Calciumcarbonat, DX-40, 20% des Trockengewichts der Fasermasse. Der pH der Fasermasse betrug ca. 8. Im Versuchsapparat hatte der Faserbrei die typische Stoffauflauf-Konsistenz, d. h. ca. 0.8%. Nach der Zugabe des Retentionsmittels wurde der Faserbrei 30 s filtriert und der Aschegehalt bestimmt.
Die Versuche wurden in diesem Beispiel unter Verwendung der folgenden Systeme durchgeführt:

System (I):

500 ml einer verdünnten Fasermasse wurden in den Versuchsapparat eingebracht, bei 1000 U/min. Nach 10 s wurde für 5 s Polyacrylamid A hinzugefügt. Nach 10 s wurden 100 ml des Filtrats ca. 30 min lang filtriert.

System (II)

Der Faserbrei wurde wie bei (I) zugesetzt, aber es wurde zur Steuerung des molaren Verhältnisses von Al/OH eine Base zu diesem hinzugefügt, etwa 30 min bevor der Faserbrei in den Versuchsapparat eingebracht wurde. Nach der Polymerzugabe wurde die Umdrehungsgeschwindigkeit auf 1500 U/min für eine Zeitdauer von 20 s erhöht, worauf sie auf 1000 U/min zurückgesetzt wurde, und es wurde Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3; · 14H&sub2;O hinzugefügt. Nach 5 s wurde die Filtration vorgenommen wie bei System I.

System (III):

Wie System (I), aber ohne den Zusatz einer Base.

System (IV):

Wie System II, aber ohne den Zusatz einer Base und von Alaun.

System (V)

Wurde entsprechend System (II) durchgeführt, aber ohne den Zusatz einer Base. An Stelle des Polyacrylamids wurde eine kationische Stärke, Raisamyl 135, mit einem Substitutionsgrad von 0,035, hinzugefügt und auf gleiche Weise vermischt wie das Polymer bei System II. Silikasol BNA (Elka Nobel) wurde an Stelle von Alaun verwendet.

System (VI):

Wurde wie System II durchgeführt, aber ohne den Zusatz einer Base zur Fasermasse. Alakali-behandelter Bentonit wurde an Stelle von Alaun zugesetzt (Hydrocol-Methode).
Die Polyacrylamide A und B in den Beispielen sind Copolymere von Acrylamid und Methylchlorid-quaternisiertes Dimethylaminoethylacrlylat. Ihre Ladungsdichten und Molekulargewichte sind (A) 1 mequiv./g: 7 · 10&sup6; und (b) 1,5 mequiv./g: 6 · 10&sup6;.
Die Systeme I-VI werden in Tabelle 1 vergleichend dargestellt. Tabelle 1

Beispiel 2

Dieses Beispiel zeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren die Retention bei einer Papierfasermasse, die eine kationische Faserbreistärke enthält, verbessert. Die Zusammensetzung der Fasermasse ist bezüglich der anderen Gesichtspunkte ähnlich derjenigen im vorherigen Beispiel. Die Versuchsreihe wurde in einem Britt Dynamic Drainage Jar durchgeführt. Die Chargenmischungsmethoden entsprechen den in Beispiel 1 beschriebenen Methoden. Der Substitutionsgrad der kationischen Stärke war 0,035. Die Stärke wurde 15 min vor dem Polyacrylamid hinzugefügt, und die NaOH zur vorläufigen Alkalisierung 5 min vor dem Polyacrylamid. In diesem Beispiel wurden dieselben Polyacrylamide A und B verwendet wie in Beispiel 1.

Beispiel 3

Weitere Retentionsversuche wurden wie in den obigen Beispielen durchgeführt. Das verwendete Aluminiumsalz war Aluminiumsulfat oder ein Polyaluminiumchlorid-Produkt. Die chemische Formel von Polyaluminiumchlorid (PAC) ist Aln(OH)mCl(3n-m). Es besteht aus einer Anzahl von Aluminiumkernen. Die Fasermasse war ähnlich derjenigen in der vorherigen Beispielen. Das Polyaluminiumchlorid wurde auf ähnliche Weise hinzugemischt wie das Aluminiumsulfat. Der Unterschied bestand in dem Weglassen der Vor-Alkalisierung. Das Verhältnis OH : Al in der folgenden Tabelle gibt zusätzlich zum Grad der Vor-Alkalisierung auch die Alkalinität des Polyaluminium-Produkts an.
Das verwendete Polyacrylamid war dasselbe Polyacrylamid A wie in Beispiel 1. Die Chargenansatzmethoden waren wie in Beispiel 1.

Beispiel 4

Dieses Beispiel zeigt, daß die Wirkung des Polyacrylamids verstärkt werden kann, indem man vor diesem ein anderes Polymer zumischt, um die störenden Substanzen zu binden. In diesem Fall wurde ein kurzkettiges kationisches Polymer (QPOL) als ein sogenannter Fixierungsmittel vor dem langkettigen Polyacrylamid hinzugefügt. Das betreffende Produkt hatte eine besonders hohe Ladungsdichte. Es wurde 10 min vor dem Polyacrylamid hinzugefügt, durch langes Rühren. Das Polyacrylamid war dasselbe wie in Beispiel 2. Die Chargenansatzmethoden waren wie in Beispiel 1.

Beispiel 5

Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert auch, wenn Polyaluminiumchlorid (PAC) als Fixierungsmittel vor dem Polyacrylamid verwendet wird. In diesem Fall sind die Versuchsbedingungen ähnlich denjenigen in Beispiel 4, abgesehen davon, daß an Stelle eines guaternären Polymers (QPOL) das in Beispiel 3 verwendete Polyaluminiumchlorid-Produkt dem Ansatz zugemischt wurde. Die Chargenansatzmethode war entsprechend Beispiel 3.

Beispiel 6

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden gute Entwässerungseigenschaften mit holzfreiem Feinpapier-Zellstoff erreicht. Die Faserstoffmassen und Chargenansatzmethoden waren entsprechend Beispiel 1. Die Entwässerungsgeschwindigkeit wurde mit Hilfe einer zylindrischen Röhre gemessen. Am anderen Ende der Röhre war ein Sieb, durch welches die Entwässerung erfolgte. Vor der Filtration wurde diese Röhre benutzt, um Chemikalien zum Faserbrei hinzuzugeben, auf die im vorigen Beispiel beschriebene Weise, unter Verwendung einer Britt Jar Versuchsapparatur. Danach wurde der Faserbrei in einen Entwässerungszylinder gefüllt und filtriert. Das abgetrennte Filtrat wurde als Funktion dar Zeit gemessen. Der Faserbrei war ähnlich demjenigen in den vorigen Beispielen. Bei den Filtrationen wurden 500 ml pro Meßpunkt verwendet.
a) Silikasol, ein kommerzielles Produkt.
b) Alkali-behandelter Bentonit, ein kommerzielles Produkt.
aa) Stärke wurde 10 min vor dem Polyacrylamid zugefügt.
bb) quaternäres Polymer wurde 10 min vor dem Polyacrylamid zugefügt.
Polymer A: Polyacrylamid A, siehe Beispiel 1.
C: Kationische Kartoffelstärke D. S. 0,035
D: Quaternäres Polyamin
B: Hydrocol 862.

Beispiel 7

Es wird gezeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch funktioniert, wenn gewisse andere Aluminiumsalze eingesetzt werden. In diesem Beispiel wurden Polyaluminiumsalze verwendet, die Siliciumdioxidgruppen zusätzlich zu Chlor enthielten, oder Sulfat an Stelle von Chlorid. Die Faserzusammensetzung im Faserbrei war ähnlich wie diejenige in Beispiel 2. Die Calciumcarbonatkonzentration betrug 30%. Ein kationisches Polyacrylamid wurde zum Faserbrei in einer Britt Jar- Versuchsapparatur hinzugefügt, und es wurde 20 s bei 1500 min&supmin;¹ gemischt. Danach wurde das Aluminiumsalz zugesetzt und es wurde 10 s bei 1000 min gemischt. Beim Filtrierschritt betrug die Rotationsgeschwindigkeit 750 upm. Die Asche- Retention wurde auf der Basis der Asche-Gehalte des Faserbreis und des Filtrats berechnet. Das Molekulargewicht des kationischen Polyacrylamids betrug ca. 7 Millionen g/mol und seinen Ladungsdichte 1 mequiv./g. Die Verbindung A ist ein Silicat-enthaltendes Polyaluminiumchlorid und B ist Polyaluminiumsulfat.

Claims

1. Ein Verfahren zur Papierherstellung, welches umfaßt:

- Hinzufügen eines kationischen langkettigen Polyacrylamids zu einer wässrigen Fasersuspension, die wahlweise einen Füllstoff enthält;

- Einwirkung von Scherkräften auf die genannte Polyacrylamid enthaltende Suspension;

- und danach Zusatz eines polymeren Aluminiumsalzes oder eines Aluminiumsalzes zu dieser Suspension, und, falls notwendig, eine Base oder eine Säure, derartig, daß der pH im Bereich von 7 bis 9 liegt, worauf Aluminiumhydroxypartikel mit anionischen Oberflächenladungen in situ gebildet werden;

- und direkt danach das Erzeugen einer Papierbahn aus der Suspension, wobei die Suspension während des papierbahnbildenden Schrittes entwässert wird,

wobei das genannte Polyacrylamid und Aluminiumsalz Hilfsstoffe sind, um die Retention und/oder das Entwässern zu verbessern.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Fasersuspension zusätzlich einen oder mehrere kationische Hilfsstoffe enthalten kann, die entweder Trockenfestigkeitsmittel sein können, wie kationische Stärke, Naßfestigkeitsmittel, wie Polyamidin-Epichlorhydrinharz, und / oder Stoffe, wie Polyethylenimin oder quaternäre Polyamine oder Alaun, welche Störstoffe neutralisieren und/oder binden.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte kationische Zusatzstoff oder die genannten kationischen Zusatzstoffe zu der genannten Fasersuspension vor dem Zusatz des kationischen langkettigen Polyacrylamids hinzugefügt werden.

4. Ein Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Aluminiumsalz Aluminiumsulfat, Aluminiumchlorid oder Aluminiumnitrat ist, in welchem Fall eine Base zu der Fasersuspension hinzugefügt wird, um in situ ein Aluminiumhydroxid mit anionischen Oberflächenladungen zu erzeugen.

5. Ein Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Base in einer derartigen Menge zugesetzt wird, daß das molare Verhältnis Al/OH im Bereich von ca. 1 : 2-1 : 5 liegt, vorzugsweise von ca. 1 : 3.

6. Ein Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete polymere Aluminiumsalz ein wasserlöslicher Polyaluminiumhydroxy-Komplex mit Sulfat und/oder Chlorid ist.

7. Ein Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete polymere Aluminiumsalz ein wasserlöslicher Polyaluminiumhydroxy-Komplex mit Sulfat und / oder Chlorid ist, wobei der Komplex zusätzlich zu einem Sulfat- und/oder Chlorid-Anion auch weitere Anionen enthält, wie z. B. Phosphat, Silicat, Oxalat oder Citrat.

8. Ein Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Fasersuspension das genannte kationische langkettige Polyacrylamid in einer Menge von ca. 0,01-0,2% des Trockengewichts der Fasermasse hinzugefügt wird.

9. Ein Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Fasersuspension das genannte polymere Aluminiumsalz oder das genannte Aluminiumsalz hinzugefügt wird, berechnet als Al&sub2;O&sub3;, in einer Menge von ca. 0,01- 1,0% des Trockengewichts der Fasermasse.

Anmerkungen

p. 2, I. 23 "shear device", Schervorrichtung?

p. 2, I. 82 f. "shearing" Scherzerkleinerung?

p. 2a, I. 4: "batching method" Chargen-Mischungsmethode

p. 3, I. 34 "formation" Faserbild (Wenske)

p. 4, I. 27 "batching" zudosieren

p. 8, I. 22 "Britt Dynamic Jar" (unübersetzt)

p. 9, bottom: " mequiv." (unübersetzt)

p. 11 (ex. 2) "Britt Dynamic Drainage Jar" (unübersetzt) "batching methods" Chargenmischungsmethode

Bearbeitungsprotokoll-Zeitaufwand

Übersetzung E > D "Process for producing paper"

26.11.99 6 h

29.11.99 8 h

gesamt: 14 h