FI106141B - Kationinen dispersio ja menetelmä hienojakoisen aineen kationisoimiseksi - Google Patents

Description

KATIONINEN DISPERSIO JA MENETELMÄ HIENOJAKOISEN AINEEN KA-

TIONISOIMISEKSI - KATJONISK DISPERSION OCH FÖRFARANDE FÖR

KATJONISERING AV FINFÖRDELAT ÄMNE

106141 Tämä keksintö koskee hienojakoista ainetta, joka käytetään paperiteollisuudessa parantamaan paperin optisia ja fysikaalisia ominaisuuksia, kohdistuen tällaisen hienokajoisen aineen pinnan modifiointiin aiheuttamaan suuremman affiniteetin selluloosakuituihin.

Hienojakoisia täyteaineita ja pigmenttejä käytetään tyypillisesti paperiteollisuudessa, ei ainoastaan parantamaan selluloosa-arkin optisia ja fysikaalisia ominaisuuksia, vaan myös joissain tapauksissa alentamaan paperinvalmistuksen kustannuksia kun täyteaineet ovat huokeampia kuin selluloosakuitu.

Täyteaineiden ja/tai pigmenttien lisääminen märkäpään lisäyksellä (ennen arkin muodostamista) vaatii niiden tehokasta kerrostumista kuiduille, jotka ovat suspendoituina vedessä. Koska useimmat täyteaineet ja/tai pigmentit ovat negatiivisesti vapautuneita, ne eivät kerrostu saunalla lailla varautuneille massakuiduille lisäämättä joitain retentioapuaineita ja ilman huolellista prosessin kontrollia. Näiden täyteainei-. den ja pigmenttien kerrostuminen lisääntyy, jos täyteaineet tai pigmentit tehdään kationisiksi.

Nämä täyteaineet tai pigmentit voidaan tehdä kationisiksi erilaisilla vakiotekniikoilla, mukaan lukien epäorgaanisten suolojen, kationisten pinta-aktiivisten aineiden, luonnollisten polymeerien ja polyetyleeni-imiini.

' Vaikka nämä tekniikat voivat tehdä täyteaineet tai pigmentit kationisiksi, ne voivat vaikuttaa turmiollisesti täyteaineiden tai pigmenttien ominaisuuksiin. Joitain vaikutuksen alaisista ominaisuuksista ovat mm. täyteainemateriaalin kostumis-ominaisuudet, vaahtoamistaipumus, märkälujuus, kuivalujuus, - - · musteen tunkeutuminen ja liimaus. Toinen näiden menetelmien 2 106141 haitta voi olla, että täyteaineen tai pigmentin kationinen luonne säilyy vain kapealla pH-arvoalueella.

Esimerkiksi US-patenttijulkaisussa 4874466 kuvataan paperin-valmistustäyteainekoostumus, joka sisältää pigmenttiä, edullisesti titaanidioksidia, ja kationista vesiliukoista polymeeriä joukosta polymeerit, jotka koostuvat ainakin 50 paino-%:sta toistoyksikköjä, jotka koostuvat kvaternäärisestä am-moniumsuolaryhmästä ja 2 - 10 hiiliatomista, jolloin hiiliatomit muodostavat alkyyli- tai aryyliryhmiä tai alkyyli-ja aryyliryhmien yhdistelmiä, jotka voivat olla substituja hydroksiamiinilla tai halogenidilla, ja polyaluminiumklori-dilla ja näiden seoksilla. Substituentit typpiatomissa ovat metyyliryhmiä, ja ovat siten tehokkaasti inerttejä lisäreak-tioiden suhteen. Siksi läsnä ei ole substituenttia, joka sisältää reaktiivista funktionaalisuutta, joka voi edistää pigmenttiin sitoutumista.

EP-patenttihakemuksessa 382427A2, jätetty 2. helmikuuta 1990, kuvataan hapan liete, joka koostuu kalsinoidun kaoliinin hiukkasista sisältäen dispergoimisainetta vesiliukoisesta kationisesta kvaternäärisestä ammoniumpolymeersuolasta määrässä, joka aikaansaa pigmentille positiivisen zeetapotenti-aalin. Kuvataan kvaternääristen kationisten ammoniumpoly-elektrolyyttien käyttö, jotka on saatu kopolymeroimalla ali-faattisia sekundäärisiä amiineja epikloorihydriinin kanssa. Julkaisussa ei ehdoteta, että savet voidaan kationisoida paperin päällystämisessä käytettäviksi. Paperin päällysteillä on paljon suurempi kiintoaineiden konsentraatio kuin paperin täyttämiseen tarvittu konsentraatio, eikä ainoastaan vaadita reversiibeliä varausta, vaan tarvitaan varauksen korkeaa ta-·' soa.

On tarvetta paperiteollisuudessa käyttöä varten kationisille hienojakoiselle täyteaineille tai pigmenteille, jotka voidaan tehdä kationisiksi tehokkaalla ja taloudellisessa menetelmällä tällaisten materiaalien luonnostaan negatiivisen varauksen ! r 3 106141 kääntämiseksi vaikuttamatta haitallisesti tällaisiin toivottaviin ominaisuuksiin paperilla, joka sisältää täyteaineita • tai pigmenttejä, kuten kostutusominaisuudet, lujuus, musteen tunkeutuminen ja liimaus, säilyttäen kationisen luonteen laa- • jalla pH-alueella.

Keksintö koskee täyteaine- tai pigmenttidispersiota käytettäväksi valmistettaessa paperia, joka sisältää kaoliinia, ben-toniittia, titaniumdioksidia, kalsiumkarbonaattia, tai synteettistä amorfista piidioksidia tai silikoaluminaattia, jolle täyteaine- tai pigmenttidispersiolle on tunnusomaista, että se sisältää vesiliukoista kationista polymeeriä, jossa on 30 - 80 % syklisiä kvaternäärisiä ryhmiä joukosta 4-jäse-niset sykliset kvaternääriset atsetidiniumionit, jotka sisältävät rakenteen

R ^ ^ R 2 OH

jossa Ri ja R2 ovat polymeeriketjun tähteitä, ja 5-jäseniset sykliset kvaternääriset ionit, joilla on rakenne c i s 8* tr-a ns .r -5-jäseninen rengas

R NCH2-CHCH „C I

I 2

OH

jossa R on Cj-Cj-alkyyliryhmä, mainittujen kationisten polymeerien sisältäessä 4-jäsenisiä syklisiä atsetidiniumioneja, joka polymeeri valmistetaan saattamalla epikloorihydriiniä 4 106141 reagoimaan yhdisteen kanssa joukosta i) polyalkyleenipoly-amiini, ii) aminopolyamidi, joka on peräisin adipiinihaposta ja dietyleenitriamiinista, ja iii) kondensaatti, joka on peräisin dietyleenitriamiinin reaktiosta syanoguanidiinin kans-sa, jolloin mainitut kationiset polymeerit, jotka sisältävät 5-jäsenisiä syklisiä kvaternäärisiä ioneja, valmistetaan saattamalla epikloorihydriinin reagoimaan metyylidiallyy-liamiinin kanssa.

Edelleen keksinnön mukaisesti menetelmässä paperinvalmistus-prosesseissa käytettäviä kationisoituja täyteaineita tai pigmenttejä varten tehokas määrä vesiliukoista kationista polymeeriä, joka käsittää epikloorihydriinin reaktiotuotetta yhdisteen kanssa, joka on joukosta 4-jäseniset sykliset kvater-nääriset atsetidiniumionit, jotka sisältävät rakenteen

R ^ R 2 OH

jossa Rj ja R2 ovat polymeeriketjun tähteitä, ja 5-jäseniset sykliset kvaternääriset ionit, joilla on rakenne c l s S* trans ' n*-5-jaseninen rengas 0 N \

R XCH- - CHCH _C I

! 2 OH

jossa R on C^Cj-alkyyliryhmä; lisätään täyteaineeseen tai pigmenttiin joukosta kaoliini, bentoniitti, titaniumdioksidi, kalsiumkarbonaatti, piidioksidit ja silikoaluminaatit. Hieno- 5 106141 jakoisten pigmenttien ja täyteaineiden, kuten saven, tita-niumdioksidin, kalsiumkarbonaatin, piidioksidien ja siliko-aluminaattien varauksen kääntäminen käsittelemällä nämä täyteaineet ja pigmentit vesiliukoisella kationisella polyamidi-* hartsilla.

Tämän keksinnön mukaisesti hienojakoisten pigmenttien ja täyteaineiden, kuten savien, Ti02:n, CaC03:n, piidioksidien ja silikoaluminaattien varauksen kääntäminen saavutetaan adsorboimalla vesiliukoisia kationisia polyelektrolyyttipolymeere-jä täyteaine/pigmentti-liuosrajapinnalla.

Yleensä epikloorihydriinin ja syklisiä kvaternäärisiä funktionaalisia ryhmiä sisältävien yhdisteiden reaktiotuotteesta koostuvat kationiset vesiliuokoiset polymeerit ovat sopivia käytettäviksi keksinnön mukaisen varauksen kääntymisen aikaansaamiseen. Nämä sykliset ryhmät voivat olla 4-jäsenisiä atsetidiniumioneja, jotka sisältävät rakenteen

OM

jossa R3 ja R2 ovat polymeeriketjun tähteitä, tai voivat olla 5-jäsenisiä syklisiä kvaternäärisiä ioneja, joilla on rakenne » m 6 106141 cis fi* tr a ns -5-jäseninen rengas 0 R XCH--CHCH -Cl I 2

OH

jossa R on Cj-Cj-alkyyliryhmä.

Edullisesti R on Cj-Cj-alkyyliryhmä. Ajatellaan, että 30 - 80 % syklisiä kvaternäärisiä ryhmiä on tehokas täyteaineiden ja pigmenttien kationisoimiseen. Edullisesti yhdisteessä on 50 -80 % syklisiä kvaternäärisiä ryhmiä. Esimerkkejä keksinnön mukaisesti käytetyistä kationisista polymeereistä ovat: (1) metyylidiallyyliamiinin ja epikloorihydriinin reaktiotuote; ja (2) polyalkyleeniamiiniyhdisteen, kuten bis(heksamety-leenitriamiinin) (BHMT) ja epikloorihydriinin reaktiotuote. Seuraavissa esimerkeissä käytetyt kationiset polymeerit kuvataan alla:

Polymeeri A - BHMT:n ja epikloorihydriinin reaktiotuote.

Polymeeri B - epikloorihydriinin ja adipiinihaposta ja diety-leenitriamiinista peräisin olevan aminopolyamidin reaktiotuote .

Polymeeri C - reaktiotuote kondensaatista, joka on peräisin dietyleenitriamiinin ja syanoguanidiinin reaktiosta, ja joka saatetaan sitten reagoimaan epikloorihydriinin kanssa.

Polymeeri D - metyylidiallyyliamiinin ja epikloorihydriinin reaktiotuote.

* 7 106141

Keksinnön mukaisesti valmistetaan 20 - 60 paino-% kiinto-ainepitoisuuden omaava kationisen täyteaineen dispersio seu-raavalla tavalla; (1) dispergoi kationinen polymeeri sopivaan määrään vettä, (2) sekoita seosta noin 2 min ajan käyttämällä sähkösekoitinta, jossa on Cowles-terä, (3) sirottele täyteaine seokseen sekoittaen, kunnes on lisätty sopiva täyteaine-määrä, (4) anna dispersion sekoittua noin 30 min ajan sen jälkeen kun kaikki täyteaine on lisätty, (5) mittaa viskositeetti ja/tai zeetapotentiaali.

Kationista polymeeriä on läsnä määrä noin 0,1-8 paino-% pigmentin tai täyteaineen perusteella.

Esimerkeissä ja tässä muualla mainitut sähkövarauksen suuruus ja merkki (positiivinen tai negatiivinen) mitataan käyttämällä Lazer Zee-mittaria, malli 501, joka on tuote yhtiöstä Pen Kem, Inc. Mittaukseen liittyy varattujen hiukkasten vaellus-nopeuden määrittäminen tunnetussa potentiaaligradientissa. Mittaus suoritetaan lietteen laimeassa suspensiossa. Mitatusta elektroforeettisesta nopeudesta voidaan laskea hiukkasva-raus (zeetapotentiaali). Kationiset ja anioniset hiukkaset vaeltavat vastakkaisiin suuntiin nopeuksilla, jotka ovat suhteelliset varaukseen. Voidaan käyttää muita menetelmiä hiukkasten sähkövarauksen suuruuden ja merkin mittaamiseen.

Tyypillisesti kun täyteaineiden konsentroituja anionisia dispersioita titrataan kationisella polymeerillä, kuten yllä kuvataan, viskositeetti kasvaa drastisesti. Jos kationisen polymeerin molekyylipaino ei ole liian suuri ja se toimii dispergoimisaineena, kationisen polymeerin edelleen lisääminen voi vähentää viskositeettia tuottaen "uudelleendisper-goidun järjestelmän". Tällä kationisen polymeerin viskosi-, teetti/konsentraatio-käyrällä on tavallisesti korkea maksimi- viskositeetti, joka on 0-varauksen pisteen alueella kun hiukkasten varaus on neutraloitu. Kun hiukkasilla alkaa olla positiivista varausta, myös viskositeetti alkaa laskea uudel-leendispergoitumisesta johtuen. Tämä viskositeettikäyrä on 8 106141 nimetty "taitepiste"-käyräksi. Esimerkkejä näistä taitepiste-käyristä kuvataan kuvissa 1-6.

Kuvassa 1 esitetään taitepistekäyrä ja zeetapotentiaalikäyrä Klondyke-savelle, joka on käsitelty polymeeri A:11a.

Kuvassa 2 esitetään taitepistekäyrä ja zeetapotentiaalikäyrä rutiili-Ti02:lle, joka on käsitelty polymeeri A:11a.

Kuvassa 3 esitetään taitepistekäyrä ja zeetapotentiaalikäyrä CaC03:lle, joka on käsitelty polymeeri A:11a.

Kuvassa 4 esitetään taitepistekäyrä ja zeetapotentiaalikäyrä bentoniittisavelle, joka on käsitelty polymeeri A:11a.

Kuvassa 5 esitetään taitepistekäyrä Hydrafine-savelle, joka on käsitelty polymeeri A:11a.

Kuvassa 6 esitetään taitepistekäyrä ja zeetapotentiaalikäyrä Klondyke-savelle, joka on käsitelty polymeeri D:llä. Seuraa-vat esimerkit kuvaavat tätä keksintöä.

ESIMERKKI 1

Kaoliinityyppistä savea, joka tunnetaan Klondyke-savena, kä-sitellään bis(heksametyleenitriamiinin) ja epikloorihydriinin reaktiotuotteella (polymeeri A). Klondyke-savea käytetään normaalisti täyteainesavena, ja sillä on suurempi hiukkaskoko kuin savella, jota käytetään paperipäällyksiin. Klondyke-savi käsitellään seuraavalla tavalla polymeeri Ailia sen tekemiseksi kationiseksis (a) 30 g Klondyke-savea dispergoidaan 100 .· mliaan vettä, (b) 0 - 0,7 % polymeeri A:ta/yksikköpaino savea lisätään vähitellen, (c) dispersiota sekoitetaan noin 30 min ajan.

Tässä vaiheessa suoritettiin viskositeetti- ja zeetapotenti-aalimittaukset.

9 106141

Kuvassa 1 esitetään taitepistekäyrä (jatkuva käyrä) ja zeeta-potentiaalikäyrä (pilkkuviivakäyrä) Klondyke-savelle. Taitepistekäyrä kulkee taitepistemaksimin kautta, ja sitten viskositeetti laskee. Klondyke-savi dispergoidaan tasolle noin 29 % kiintoainetta. Määräajoin otetaan eriä ja laimennetaan zeetapotentiaalin mittaamiseksi. Kuvan 1 pilkkuviivakäyrä esittää zeetapotentiaalimittaukset, jotka on tehty laimennetuilla erillä taitepistekäyrää varten käytetyistä konsentroiduista näytteistä.

Taitepistekäyrän ensimmäisessä osassa viskositeetti kasvaa samalla kun negatiivinen zeetapotentiaali pyrkii nollaa kohden. Maksimiviskositeetti on lähellä 0-varauksen pistettä. Tämän pisteen jälkeen uudelleendispergoituminen alkaa, ja viskositeetti laskee jälleen. Kohdalla noin 0,5 ml polymeeriä A viskositeetti on pienin ja zeetapotentiaali on suurin. Tämä on maksimaalisen dispersion piste. Tässä pisteessä viskositeetti on alhaisempi kuin alkuviskositeetti.

ESIMERKKI 2

Ti02 tehdään kationiseksi käsittelemällä keksinnön mukaisilla polymeereillä. Rutiili-TiOa käsitellään polymeerillä A seuraa- ... valla tavalla: (a) 30 g rutiili-Ti02:ta dispergoidaan 100 • > ml:aan vettä, (b) lisätään vähitellen 0 - 0,4 % polymeeriä A/yksikköpaino savea, (c) dispersiota sekoitetaan noin 30 min.

Mitataan viskositeetti ja muodostetaan taitepistekäyrä. Ku-• vassa 2 esitetään taitepistekäyrä (jatkuva käyrä) ja zeetapo- tentiaalikäyrä (pilkkuviivakäyrä) rutiili-Ti02:lle. Lopullisen ' dispersion viskositeetti on paljon alhaisempi kuin aluksi dispergoidun materiaalin. Tämä viittaa siihen, että erittäin konsentroidut Ti02:n lietteet voivat olla mahdollisia polymeeriä A käyttämällä. Kationisella Ti02:lla on lisääntynyt retentio ja lisääntynyt opasiteettia lisäävä tehokkuus.

10 106141 ESIMERKKI 3

Kuvassa 3 esitetään taitepistekäyrä (jatkuva käyrä) ja zeeta-potentiaalikäyrä (pilkkuviivakäyrä) kaupallisesti saatavalle CaCOj-paperin täyteaineelle, jota myy yhtiö OMYA, Inc. tavaramerkillä Hydracarb. Hydracarb käsitellään polymeerillä A ja valmistetaan samalla lailla kuin esimerkeissä 1 ja 2. 30 g Hydracarb'ia dispergoidaan 100 ml:aan vettä ja sekoitetaan. Lisätään vähitellen 0 - 0,7 % polymeeriä A/yksikkö Hydracarb'ia. Sitten mitataan viskositeetti. Käyrällä nähdään tyypillinen taitepiste. Täydellinen uudelleendispergoituminen vaikuttaa tapahtuvan kohdalla noin 0,6 ml (0,5 %) tai yli.

Kuten esimerkeissä 1-3 esitetään, tätä keksintöä voidaan käyttää epäorgaanisten hiukkasten tekemiseksi kationisiksi. Joitain näiden kationisten hiukkasten käytöistä ovat paperi-päällysteissä, täyteaineissa ja pigmenteissä.

ESIMERKKI 4 Tämä esimerkki kuvaa käsitellyn kaoliinin kationista luonnetta pH-alueella happamasta alkaliseen pH-arvoon. 10-% dispersio kaoliinisavesta, alhaisen ioninvaihtokapasiteetin savesta, joka ei turpoa vedessä, dispergoidaan ultrasonikoimalla ·· vedessä neutraalissa pH-arvossa. Zeetapotentiaali mitataan

Lazer Zee Metei^-laitteella edellä kuvatulla tavalla. Käsittelemättömän kaoliinin zeetapotentiaali on -31 mV. Kaoliinidis-persion kationisilla polymeereillä käsittelyn jälkeen havaitaan taulukossa 1 esitetty varauksen kääntyminen.

* 11 106141 TAULUKKO 1 zeetapotentiaali

Polymeeri % käsittely pH (mV) A 5 % 4,1 +63 6,1 +56 9.0 +53 B1 5 % 4,1 +63 6.0 +51 9,3 +37 C2 15 % 4,1 +63 6.0 +65 8,9 +54

Kuten tulokset osoittavat, polymeerit A ja C ovat melko stabiileja pH-arvossa noin 4 - noin 9. Polymeerit A ja C säilyttävät suuren osan varauksestaan korkeassa pH-arvossa, kun taas polymeerissä B on useita heikkoja amiiniryhmiä, seurauksena sen zeetapotentiaali alenee korkeassa pH-arvossa.

ESIMERKKI 5

Bentoniitti on esimerkki suuren ioninvaihtokapasiteetin savesta. SE luokitellaan montmorilloniittioperheeseen. Bentoniitti erityisesti natriumvaihdetussa muodossa, turpoaa dramaattisesti vedessä. Kun tämän annetaan tapahtua, varauksen neutraloiminen on hyvin vaikeaa ionilajia adsorboimalla. Siksi olisi vielä vaikeampaa kääntää bentoniitin varaus erityisesti sen jälkeen kun savi on hydratoitu.

Valmistetaan tavanomaisella tavalla kationinen bentoniitti-liete, jonka kiintoainepitoisuus on 2 %. Savisuspensioon lisätään pienissä erissä polymeeriä A; joka lisäyksellä suspen- _ · 12 106141 siota sekoitetaan 10 min ajan, ja mitataan viskositeetti ja zeetapotentiaali. Tulokset esitetään taulukossa 2.

TAULUKKO 2

polymeeri A/savi viskositeetti g 20 r/min Z. P.. mV

eo polymeeriä A 25 -38,9 0,0095/g savea 30 -23,6 0,019/ 110 -11,4 0,038/ 82 +8,9 0,057/ 78 +21,2 0,076/ 12 +30,2

Kun polymeeriä A lisättiin veteen ennen saven lisäystä, savi ei dispergoitunut, vaan laskeutui sen sijaan pohjaan. Uudel-leendispergoitunut, kationinen bentoniittimuoto saadaan tasolla 0,076 g polymeeriä A/g savea, eli 7,6 %.

Taitepiste- (jatkuva käyrä) ja zeetapotentiaalikäyrät (pilk-kuviivakäyrä) esitetään kuvassa 4.

Sitten kationista bentoniittia käytetään täyteaineena sanoma-lehtipaperikoearkkikokeessa lisäysmäärällä 3 %. Taulukossa 3 kuvataan sanomalehtipaperin ominaisuudet kun kationista ben-. toniittia käytetään täyteaineena.

TAULUKKO 3 pidätetty kuiva märkä näyte täyteaine vaaleus opasiteetti veto veto kontrolli 48,7 67,1 11,1 0,52 (sanomalehtipaperi) bentoniitti 84,3 % 48,4 68,5 4,8 0,30 kationinen 93,8 % 48,2 67,7 Hr7 0,55 . bentoniitti 106141 13

Retentio kasvaa ja veto-ominaisuudet palasivat. Tosiasiassa veto-ominaisuudet paranivat, mikä on vastakohta sille mitä odotettiin mitä hyvänsä täyteainetta käytettäessä.

Kationiset bentoniitit voivat myös olla käyttökelpoisia anio-nisten jätteiden sieppaajina ja mikrohienojakoisen aineen retentionapuaineena.

ESIMERKKI 6

Formuloidaan kationinen paperipäällyste tekemällä päällyste-pigmentin kationiseksi ja käyttämällä kationista, viskositeettia lisäävää sideainetta. Hydrafine-savi, tavanomaista päällystyssavea, jonka hiukkaskoko on 90 - 92 paino-%:lla alle 2 pm, ja jota on saatavissa yhtiöstä J. M. Huber Corporation, Clay Division, käsitellään seuraavalla tavalla sen tekemiseksi kationiseksi.

132 g Hydrafine-savea lisätään 510 g:aan vettä ja sekoitetaan Caframo-sekoittimella, joka on varustettu Cowles-terällä. Kun kaikki savi on lisätty, lietteeseen lisätään 18 g polymeeriä A (kiintoainepitoisuus 38 %), ja sekoitetaan 10 min ajan.

Savi/polymeeri A-lietettä sentrifugoidaan 30 min ajan nopeudella 2500 r/min, ja supernatantti dekantoidaan. Sentrifu-. gaattia kuivataan uunissa 105 °C:ssa 4 tunnin ajan. Sitten näyte jäähdytetään ja jauhetaan huhmareella ja survimella. Sitten tätä kuivattua savea käytetään valmistettaessa 60-% kiintoainepitoisuuden dispersion (120 g polymeeri A-käsitel-tyä savea 80 g:ssa tislattua vettä).

Sitten käsitelty savi tehdään kationiseksi paperipäällysteek-si seuraavalla tavalla.

w 8 osaa Staley J-4-tärkkelystä/100 osaa savea lisätään Hydra-fine-savilietteeseen, jotta saavutettaisiin Brookfield-vis-kositeetti 2000 cP nopeudella 100 r/min (käytettiin akselia . #6). Erä päällystettä laimennettiin zeetapotentiaalimittauk- 14 106141 sen ottamiseksi Lazer Zee Meter-laitteella, malli 501. Zeeta-potentiaaliksi mitataan +40,9 mV, ilmaisten hyvin kationisen luonteen.

Taitepistekäyrä esitetään kuvassa 5.

ESIMERKKI 7

Mitattu määrä piidioksidi- tai silikaattipigmenttiä lisätään sekoittaen tislattuun veteen taulukossa 4 esitetyn määrätyn kiintoainepitoisuuden omaavan dispersion muodostamiseksi. Dispersioita sekoitetaan 30 min ajan. Pigmenttidispersioon lisätään vähitellen polymeeriä A. Joka lisäyksen kohdalla dispersiota sekoitetaan 10 min ajan, ja mitataan zeetapoten-tiaali. Tavaramerkeillä taulukossa 4 esitetyt piidioksidit tai silikaatit ovat kaupallisesti saatavissa yhtiöstä J. M.

Huber Corporation. Ne ovat kaikki synteettisiä amorfisia saostettuja piidioksideja tai silikaatteja. Zeofree 80 on piidioksidia, Hydrex ja Huberfil 96 ovat natriummagnesiumalu-minosilikaatteja, ja Hysnap on natriummagnesiumaluminosili-kaattia.

TAULUKKO 4 .· piidioksidi tai paino-% paino-% % kiinto- silikaatti polymeeriä/pigmenttiä Z.P., mV ainetta

Zeofree 80 0 -25,1 10 0,56 % 0 0,76 +14,4 7,6 +25,6

Huberfil 96 0 +8,1 20 - 0,21 % +21,1

Hydrex 0 -34,5 20 0,84 % 0 15 106141 1,14 -10,8 1,67 +21,2

Hysnap 943 0 -25,3 20 0,61 % 0 0,85 +12,7 1,06 +23,4 Käsittelyt, jotka vaaditaan tason +20 - +25 saavuttamiseen, vaihtelevat välillä 0,2 - 7,6 %. Useimmat käsittelyt ovat alle 2 %.

Zeolex 23PR on yhtiöstä J. M. Huber Corporation kaupallisesti saatavaa natriumaluminosilikaattia, joka voidaan tehdä ka-tioniseksi polymeerillä A. Kun tätä käytetään sanomalehtipaperissa täyteaineena lisäystasolla 3 %, opasiteetti ja märkä-veto kasvavat taulukossa 5 esitetyllä tavalla.

TAULUKKO 5 kuiva märkä näyte tuhka-% vaaleus opasiteetti veto veto kontrolli 0,58 48,7 67,1 11,1 0,52 (sanomalehtipaperi) « .

Zeolex 23P 1,57 49,4 68,0 11,8 0,54 kationinen 1,59 49,1 69,0 11,8 0,65

Zeolex 23P

• ESIMERKKI 8 p Tämä esimerkki kuvaa kaoliinityyppisen saven kationisointia metyylidiallyyliamiinin ja epikloorihydriinin reaktiotuotteella (polymeeri D). Valmistetaan saviliete, jonka lopullinen konsentraatio on 50 % kiintoainetta, ja käsitellään esi-. merkissä 1 kuvatulla tavalla alla taulukossa 6 esitetyllä 16 106141 määrällä polymeeriä D. Määritetään jokaisen näytteen zeetapo-tentiaali ja esitetään taulukossa 6. Kuvassa 6 esitetään zee-tapotentiaalikäyrä, joka perustuu taulukossa 6 esitettyihin arvoihin.

TAULUKKO 6

polymeeri D

q/q savea pH _ Z.P. _(mV) 0 6,3 -43,9 0,00388 +13,5 0,00776 +21,4 0,01163 +25,7 0,01551 6,55 +27,4 0,01939 6,5 +29,6 0,02327 +29,4 0,02715 +27,3 0,03103 +27,2 0,03490 +30,1 0,03878 +30,8 0,04266 +31,8 ' " j

Claims (7)

106141

1. Täyteaine- tai pigmenttidispersio paperinvalmistuksessa käytettäväksi ja joka sisältää kaoliinia, bentoniittia, ti-taniumdioksidia, kalsiumkarbonaattia tai synteettistä amorfista piidioksidia tai silikoaluminaatteja, tunnettu siitä, että se sisältää vesiliukoista kationista polymeeriä, jossa on 30 - 80 % syklisiä kvaternäärisiä ryhmiä joukosta 4-jäseniset sykliset kvaternääriset atsetidiniumionit, jotka sisältävät rakenteen Φ OH jossa Ri ja R2 ovat polymeeriketjun tähteitä, ja 5-jäseniset sykliset kvaternääriset ionit, joilla on rakenne c i s S* trans ./ -5-jäseninen rengas 0 R XCH?- CHCH _ C I I 2 OH jossa R on Ci-Cs-alkyyliryhmä, jolloin mainitut kationiset * polymeerit, jotka sisältävät 4-jäsenisiä syklisiä atseti-diniumioneja, valmistetaan saattamalla epikloorihydriinin reagoimaan yhdisteen kanssa joukosta (i) polyalkyleenipoly-amiini, (ii) aminopolyamidi, joka pn peräisin adipiinihaposta ja dietyleenitriamiinista, ja (iii) kondensaatiotuote, joka on peräisin dietyleenitriamiinin reaktiosta syanoguanidiinin kanssa, ja mainitut kationiset polymeerit, jotka sisältävät 106141 5-jäsenisia syklisiä kvaternäärisiä ioneja, valmistetaan saattamalla epikloorihydriinin reagoimaan metyylidiallyy-liamiinin kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen dispersio, tunnettu siitä, että edelleen R 5-jäsenisessä syklisessä kvaternääri-sessä ionissa on Cj-Cj-alkyyliryhmä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen dispersio, tunnettu siitä, että vesiliukoisessa kationisessa polymeerissä on 50 - 80 % syklisiä kvaternäärisiä ryhmiä.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen dispersio, tunnettu siitä, että dispersio sisältää 20 - 60 pai-no-% kiintoainetta täyteaineesta tai pigmentistä, ja 0,1 - 8 paino-% vesiliukoista kationista polymeeriä pigmentin tai täyteaineen painon perusteella.

5. Jonkin edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen dispersio, tunnettu siitä, että vesiliukoinen kationinen polymeeri käsittää BHMT:n ja epikloorihydriinin reaktiotuotetta, jossa epikloorihydriini/BHMT-suhde on 2,5/1 - 7,5/1.

6. Jonkin edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen disper- . sio, tunnettu siitä, että vesiliukoinen kationinen polymeeri käsittää metyylidiallyyliamiinin ja epikloorihydriinin reaktiotuotetta.

7. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen dispersio, tunnettu siitä, että polymeeri sisältää noin 0,1-2 paino-% pigmentin perusteella BMHT:n ja epikloorihydriinin reaktiotuotetta, jossa epikloorihydriini/BHMT-suhde on 2,5/1 - 7,5/1. 19 106141