FI121314B - Paperinvalmistus - Google Patents

Description

PAPERINVALMISTUS

Tämä keksintö koskee paperin valmistusta, joka voi olla täyteainetta sisältävä tai sisältämätön, ja voi olla kevyttä tai 5 raskasta paperia. Paperi voi olla esimerkiksi kartonkia.

On standarditoimintaa valmistaa paperia muodostamalla paksu kuitumassaselluloosasuspensio ainakin yhden paksun massakompo-nentin sisältävästä selluloosasuspensiosta, laimentamalla tämä 10 ohuen kuitumassan muodostamiseksi, kuljettamalla ohut kuitu-massa kohti valutusseulaa läpi erilaisten laitteenosien, kuten siipipumpun ja/tai keskipakoisseulan, ja valuttamalla ohut kuitumassa seulan läpi, jolloin muodostuu arkki, joka sitten kuivataan. Paksu kuitumassa valmistetaan tavallisesti sekoit-15 tamalla useita erilaisia paksuja kuitumassakomponentteja sisältäviä suspensioita. Ohut massa ja saatava paperi voivat olla täyteaineettomia, mutta yleensä täyteainetta on mukana.

On standardikäytännön mukaista käyttää erilaisia polymeerisiä 20 aineita ja muita lisäaineita prosessin aikana. On esimerkiksi tunnettua lisätä paksuun kuitumassaan polymeerisiä aineita, joiden eri tavoin kuvataan olevan pihkan dispergointiaineita, pihkatiksatiiveja tai juoksevuusapuaineita. Termiä "pihka" käytetään yleisterminä viittaamaan useisiin tahmeisiin ainei-25 siin, joita luonnostaan voi esiintyä paperinvalmistuskuitujen kanssa tai jotka voivat tulla mukaan esimerkiksi kierrätysjä-tepaperin käytön tuloksena, joka sisältää polymeeristä sideainetta.

30 Pihkan dispergointiaineet ovat matalamolekyylipainoisia anio-nisia yhdisteitä, jotka pitävät pihkan dispersiossa. Mitä tulee lisääntyneeseen pyrkimykseen uudelleenkierrättää valuma-kiertovesi, tämä voi johtaa dispergoituneen pihkan ei-toivot-tuun kertymiseen kiertoveteen. Sen vuoksi on tavallisempaa 35 käyttää pihkatiksatiiveja tai juoksevuutta lisääviä aineita. Pihkatiksatiivien on tarkoitus aiheuttaa pihkan kertyminen paperikuituihin, kun se on vielä hyvin hienojakoisessa tilas- 2 sa, jolloin estetään sen kerääntyminen suspensioon ja sen epätasainen ja ei-toivottu kerääntyminen suhteellisen suuriksi möykyiksi paperiin tai paperinvalmistuskoneistoon. Koska pihkan komponentteja pidetään yleensä anionisina ja koska pape-5 rinvalmistuskuidut ovat yleensä anionisia, tavanomainen käytäntö on käyttää pihkatiksatiivina polymeeristä ainetta, jolla on mahdollisimman korkea positiivinen varaus.

Käytännössä sopivilla polymeereillä, joilla on maksimaalinen 10 kationinen varaus (ovat esimerkiksi kationisen monomeerin ho-mopolymeerejä), kaikilla on suhteellisen matala molekyylipai-no, tyypillisesti niiden molekyylipaino on sellainen, että sisäinen viskositeetti on alle 2, ja usein alle 1 dl/g. Sen mukaisesti pihkatiksatiivit, joita tavallisesti käytetään, 15 ovat matalamolekyylipainoisia, suuren kationisen varauksen omaavia polymeerejä. Esimerkkejä ovat polyeteeni-imiini ja polyDADMAC (diallyylidimetyyliammoniumkloridihomopolymeeri). Näiden matalamolekyylipainoisten polymeerien käyttö on suhteellisen mukavaa, koska ne voidaan käyttää liuoksina, joita 20 on helppo varastoida ja käyttää. Niinpä näiden polymeerien käyttö ei vaadi massanliuotuslaitteistojen käyttöä, kuten tarvitaan käytettäessä suurimolekyylipainoisia höytälöintipoly-meerejä retentioapuaineina myöhemmin järjestelmässä.

25 On myös tunnettua lisätä erilaisia muita aineita pihkankiinni-tyksen edistämiseksi. Esimerkiksi bentoniittia lisätään joskus paksuun kuitumassaan tässä tarkoituksessa. Matalamolekyylipai-noisen polymeerin käyttö yhdessä bentoniitin kanssa on kuvattu julkaisussa W093/13265, ja tietyn molekyylipainon omaaville 30 matalamolekyylipainoisille polymeerille EP 586755:ssä.

Viime aikoina on usein ehdotettu pihkankiinnittämisen tai muiden ominaisuuksien parantamista lisäämällä DADMACin kationisia polymeerejä eri tilanteissa. Jotkut näistä julkaisuista mai-35 nitsevat polymeerien lisäämisen paksuun kuitumassaan, johon polymeerit sopivat laajalla molekyylipainojen ja kationisten varaustiheyksien alueella, ja näin ollen kattavat suurimole- 3 kyylipainoiset polymeerit. Käytännössä kuitenkin julkaisut, jotka koskevat pihkan kiinnittämistä, pyrkivät olemaan pelkästään esimerkkejä suuren varaustiheyden, esim. yli 3 mekv/g, ja matalan molekyylipainon, sisäinen viskositeetti esimerkiksi 5 alle 4 dl/g, omaavien polymeerien käytöstä.

Esimerkkejä relevanteista viitejulkaisuista ovat CA 2,012,742 ja US 5,098,520, 5,185,062, 5,256,252, 5,266,164 ja 5,292,404.

10 Vaikka erittäin kationiset, matalamolekyylipainoiset polymeeriset aineet voivat toimia juoksevuutta lisäävinä aineina ja pihkafiksatiiveina, on yleensä edullista käyttää niitä vain, kun pihka- tai juoksevuusongelmat ovat vakavia. Tämä sen vuoksi, että polymeerien kationisella luonteella voi olla haital-15 linen vaikutus paperin kirkkauteen, sekä käytettävän aineen kustannusten vuoksi. Uskomme, että osa näistä kustannuksista tuhlataan siinä mielessä, että uskomme, että merkittävä osa kationista polymeeristä pihkafiksatiivia ei toimi kiinnittäen pihkaa paperikuituihin, vaan sen sijaan absorboituu paperikui-20 tuihin, jossa sillä on vain vähän tai ei mitään käyttökelpoista vaikutusta ja se voi aiheuttaa kirkkauden huonontumisen.

Sen vuoksi olisi toivottavaa kyetä minimoimaan pihka- ja juoksevuusongelmat taloudellisemmalla tavalla ja pienemmin kirk-25 kauteen kohdistuvin vaurioin.

Jotkut paperinvalmistusprosessit suoritetaan lisäämällä epäorgaanista kationista koagulanttia (alumiinisulfaatti) kuitumas-saan, mutta monet prosessit suoritetaan ilman alumiinisulfaat-30 tia. Retentiojärjestelmä, joka käsittää polymeerisen retentio-apuaineen, lisätään useimpien paperinvalmistusprosessien aikana. Polymeerinen retentioapuaine aiheuttaa selluloosakuitujen höytälöitymisen ja tavanomaisesti ajatellen kertoo, että höy-täleisiin kohdistuneen leikkauksen määrä tulisi minimoida, jos 35 haluttaisiin saada optimaalinen retentiotoiminta. Käytännössä polymeerinen retentioapuaine ja retentiojärjestelmän muut komponentit lisätään normaalisti ohueen kuitumassaan ja ne toimi- 4 vat hienokuitujen ja täyteaineen retentiota edistävästi märässä arkissa. Tämä vähentää selluloosamateriaalin ja täyteaineen määrää, joka valuu seulan läpi. Retentiojärjestelmä koostui perinteisesti siitä, että yksittäisessä kohdassa lisättiin 5 suurimolekyylipainoista polymeeriä välittömästi ennen valutus-seulaa, mutta tunnetaan myös erilaisia monikohtaisia retentio järjestelmiä, joissa erilaisia aineita lisätään ohueen massaan eri kohdissa.

10 EP-A-235893:ssa kuvaamme retentiojärjestelmää, jossa synteet tistä kationista polymeeriä, jonka molekyylipaino on yli 500.000 (ja IV yleensä yli 4 dl/g) lisätään aiheuttamaan höy-tälöityminen suspensiossa, höytälöitynyt suspensio leikataan, jolloin höytäleet pienenevät mikrohöytäleiksi, ja sitten lisä- 15 tään bentoniittia. Julkaisussa on selitetty, että polymeeri lisätään yleensä ohueen kuitumassaan tai laimennusveden kanssa, jota käytetään muuttamaan paksu kuitumassa ohueksi kuitu-massaksi. On myös selitetty, että kuitumassa voi jo sisältää vahvistavia aineita, usein kationista tärkkelystä.

20 EP 235893:n prosessia on laajalti käytetty kaupallisesti Hyd-rocol-prosessina (Hydrocol on Allied Colloid Limitedin tavaramerkki) ja sen tiedetään antavan äärettömän edullisen retention, kuivausnopeuden ja tuotteen laadun yhdistelmän.

25

Kuvaamme EP-A-335575:ssä samanlaisia prosesseja, mutta joissa käytetään matalamolekyylipainoista polymeeriä ennenkuin suuri-molekyylipainoinen polymeeri lisätään. Todetaan, että muun muassa tämä vähentäisi pihkaongelmia.

30

Muita prosesseja, joissa käytetään matalmolekyylipainoista polymeeriä ja sen jälkeen suurimolekyylipainoista polymeeriä ja sen jälkeen leikkausta ja sen jälkeen anionista mikrohiuk-kasmaista (kolloidista) ainetta, tunnetaan ja tyypillinen esi- 35 tys on US 5,126,014:ssä.

5

Paksu kuitumassa, jota paperinvalmistuksessa käytetään, on yleensä muodostettu useista selluloosamassoista. Kukin massa on yleensä polymeeristä ainetta sisältämätön. Olemme kuitenkin kuvanneet EP-A-0335576:ssa ja EP-A-335575:ssä prosesseja, 5 joissa massan valumista on parannettu lisäämällä suurimolekyy-lipainoista polymeeristä valutusapuainetta suspensioon, jota valutetaan massan muodostamiseksi. Tämän polymeerin lisääminen ei kuitenkaan tuo mitään ratkaisua tällaisesta massasta valmistetun suspension juoksevuus- tai retentio-ongelmiin. Esi-10 merkiksi massaan muodostuneet höytäleet hajoavat massaa uudelleen suspendoitaessa paksuksi kuitumassaksi, ja massassa oleva polymeerinen höytälöintiaine jää pääasiassa absorboituneeksi kuituihin eikä ole käytettävissä auttamaan juoksevuusongelmien ratkaisussa, jotka johtuvat pihkan ja kierrätetystä hylkypape-15 rista tai muista kemiallisista lisäaineista peräisin olevien tahmeiden aineiden kasaantumisesta, jotka kasaantuvat kierrätettyyn veteen, erityisesti suljetuissa tehdasjärjestelmissä.

On aina vaikeata valita retentiojärjestelmää, joka antaisi 20 optimaalisen sekoituksen retentiosta, valumisnopeudesta, kui-vumisnopeudesta ja tuotteen laadusta, ja käytännössä kaikki prosessit vaativat kompromissivalinnan kustakin näistä ominaisuuksista johtuvien ristiriitaisten vaatimusten välillä. Vaikka esimerkiksi on yleensä mahdollista valita aineet ja proses-25 sin ehdot sellaisiksi, että Hydrocol-prosessilla saadaan hyvä ominaisuuksien tasapaino, joissakin tehaissa ja joillakin kui-tumassoilla voi olla melko vaikeata säilyttää hyvää tuotteen laatua ("formaatio"), kun saadaan optimaalinen retentio, valu-manopeus ja kuivausnopeus. Formaatio osoittaa kuitujen jakau-30 tumisen arkissa. Jos kuituja on mukana höytäleinä tai agglome-raatteina, arkki on melko huokoinen (johtuen epätasaisesta tiheydestä arkin sisällä), ja sillä sanotaan olevan huono formaatio. Kun kuidut ovat jakautuneet hyvin tasaisesti arkin sisällä, arkilla sanotaan olevan hyvä formaatio.

35 6

Muut paperinvalmistusprosessit voivat ehkä antaa hyvän formaation, mutta huonojen toimintaominaisuuksien, kuten retention tai kuivausnopeuden tai valumisnopeuden, kustannuksella.

5 Optimaalisen ominaisuuksien tasapainon saavuttaminen ja säilyttäminen tulee enenevässä määrin vaikeaksi, koska pyrkimyksenä on käyttää suurempia määriä kierrätyspaperia, ehkä siistauksen jälkeen, ja pyritään sulkemaan tehtaan vesikierto, niin että kiertovettä kierrätetään pitempiä aikoja tehtaassa, 10 ja on luultavaa, että siihen kertyy suurempi elektrolyyttien ja muiden epäpuhtauksien pitoisuus. Nämä suuntaukset johtavat myös lisääntyviin pihkaongelmiin.

Olisi suotavaa saada käyttöön uusi retentiojärjestelmä, joka 15 helposti antaa paremman tai erilaisen yhdistelmän retentio-, valumis-, kuivumis- ja formaatio-ominaisuuksista kuin mitä helposti saadaan Hydrocol-prosessissa, ja erityisesti haluttaisiin saada sellainen retentiojärjestelmä, joka mahdollistaa paremman formaation saamisen helpommin samalla, kun säilyte-20 tään samanlaiset retentio- ja/tai valumis- ja/tai kuivumisomi-naisuudet, tai joka säilyttäisi tyydyttävän formaation samalla, kun antaisi paremmat retentio- ja/tai valumis- ja/tai kui-vumisominaisuudet.

25 Niinpä keksintö koskee prosessia, jossa paperia valmistetaan prosessilla, joka käsittää sen, että muodostetaan paksu kuitumassaselluloosasuspensio, jossa kiin-toainepitoisuus on ainakin 2,5% painosta, ainakin yhden paksun 30 kuitumassakomponentin sisältävästä selluloosasuspensiosta, jonka kiintoainepitoisuus on ainakin 2,5 paino-%, höytälöidään paksu kuitumassa lisäämällä paksuun kuitumassaan tai ainakin yhden paksun kuitumassakomponentin sisältävään 35 suspensioon synteettinen, olennaisesti vesiliukoinen, ensim mäinen polymeerinen aine, jonka sisäinen viskositeetti on ainakin 4 dl/g, 7 laimennetaan höytälöity paksu kuitumassa, jolloin muodostuu ohut kuitumassa, jonka kiintoainepitoisuus ei ole enempää kuin 2 paino-%, 5 koaguloidaan ohut kuitumassa lisäämällä ohueen kuitumassaan koagulantti, joka on valittu epäorgaanisesta koagulantista ja/tai toisesta, vesiliukoisesta polymeerisestä aineesta, jonka sisäinen viskositeetti on alle 3 dl/g ja teoreettinen 10 kationinen varaustiheys on yli 4 mekv/g, valutetaan koaguloitu ohut kuitumassa seulan läpi arkin muodostamiseksi, 15 ja kuivataan arkki.

Prosessi käsittää yleisesti sen, että lisätään retentiota edistävä järjestelmä paksuun kuitumassaan ennen valutusta, ja 20 tämä retentiota edistävä järjestelmä on tavallisesti valittu (a) siitä, että lisätään polymeerinen retentioapuaine, joka on valittu synteettisistä polymeereistä, joiden sisäinen viskositeetti on yli 4 dl/g, ja kationisesta tärkkelyksestä, (b) siitä, että lisätään anioninen kolloidinen aine (tavallisesti 25 välittömästi ennen valutusta), (c) siitä, että lisätään polymeerinen retentioapuaine, joka on valittu synteettisestä polymeeristä, jonka sisäinen viskositeetti on yli 4 dl/g, ja kationisesta tärkkelyksestä, ja sen jälkeen anioninen kolloidinen aine (yleensä välittömästi ennen valutusta), (d) koagulan- 30 tista, joka on valittu epäorgaanisesta koagulantista ja vesiliukoisesta polymeeriaineesta, jonka IV on alle 3 dl/g, ja (e) koagulantista, joka on valittu epäorgaanisesta koagulantista ja vesiliukoisesta polymeeriaineesta, jonka sisäinen viskositeetti on alle 3 dl/g, jonka jälkeen lisätään anioninen kol-35 loidinen aine. Edulliset prosessit ovat (d) ja (e), erityisesti (e), koska nämä prosessit yhdistävät hyvän retention, hyvän formaation ja minimaalisten pihkaongelmien edut.

8 Tässä selityksessä sisäinen viskositeetti on mitattu 25°C:ssa IM natriumkloridissa, joka on puskuroitu pH-arvoon 7, käyttäen suspensiotasoviskometriä.

5 Tässä selityksessä teoreettinen kationinen varaustiheys on varaustiheys, joka on saatu laskemalla monomeerisesta koostumuksesta, jota käytetään muodostamaan polymeeriä.

10 Tässä selityksessä polymeerin tai muiden aineiden annostukset, jotka on ilmaistu prosentteina, ilmaistaan prosentteina kuivaa polymeeriä perustuen käsiteltävän suspension kuivapainoon, ja niinpä 0,01%:n annostus edustaa 100 grammaa kuivaa polymeeriä tonnissa suspension kuivapainoa.

15 Tässä selityksessä suodoksen sameus on sen suodoksen sameus, joka on saatu suodattamalla höytälöity suspensio nopean suodatinpaperin läpi, jonka jälkeen on sameus mitattu optisesti puhtaassa kyvetissä sameusmittarilla, joka toimii diffundoitu-20 neen valon kaksoissädeperiaatteella (kuten Dr. Langen sameus-mittari) ja joka ilmaisee tuloksen NTU:na.

Sanomalla, että höytälöivää ainetta lisätään määrä, joka merkittävästi alentaa suodoksen sameutta, tarkoitamme, että sus- 25 pensiosta, johon höytälöivää ainetta on lisätty, saadun suo doksen sameus on merkittävästi pienempi kuin sameus suodokses-sa, joka on saatu samasta suspensiosta, mutta johon ei ole lisätty höytälöivää ainetta. Höytälöidystä suspensiosta saadun suodoksen sameus on esimerkiksi yleensä alle 50%, edullisesti 30 alle 30% ja edullisimmin alle 20% suspension suodoksen sa meudesta ennen kuin suspensioon on lisätty höytälöivää ainetta .

Toinen tapa ilmaista, että suodoksen sameus on merkittävästi 35 vähentynyt, on viitata höytälöivän aineen määrään, joka tarvitaan, jotta saadaan optimaalinen (s.o. alhaisin) suodoksen sameus. Kun suodoksen sameus on rekisteröity suuremmille höy- 9 tälöivän polymeerin määrille, havaitaan, että sameus laskee minimiin, ja sen jälkeen lisäys polymeerin määrässä johtaa kasvavaan sameuteen. Sen vuoksi on helposti mahdollista määrittää höytälöivän polymeerin määrä, joka antaa optimaalisen 5 (minimaalisen) sameuden kussakin suspensiossa. Parhaat tulokset keksinnössä saadaan yleensä, kun lisättävä höytälöivän polymeerin määrä on optimaalinen tai sen lähellä. Tämä ei kuitenkaan aina ole välttämätöntä. Niinpä hyviä tuloksia voidaan keksinnössä saada, kun höytälöivän polymeerin määrä on ainakin 10 25%, edullisesti ainakin 50% ja edullisimmin ainakin 75% opti- mimäärästä, s.o. määrästä, joka antaa optimaalisen (minimaalisen) suodoksen sameuden. On yleensä edullista, että polymeerin määrä ei olisi liian paljon optimaalisen arvon yläpuolella, koska lisääntyvä sameus tahtoo indikoida huonompaa toimintaky-15 kyä ja tuhlattua polymeeriä. Joskus on kuitenkin havaittu, että optimiannoksella saatu sameus on niin pieni, että merkittäviä annoksen variaatioita on mahdollista käyttää ilman, että vakavasti haitataan pihkakontrollia, ja ylimääräisen polymeerin käyttö voi olla käyttökelpoista prosessin myöhemmissä re-20 tentiovaiheissa. Niinpä on normaalisti tyydyttävää, että polymeerin määrä on jopa 200% optimista, ja usein se on jopa 300% tai jopa 500% määrästä, jolla saadaan optimaalinen suodoksen sameus.

25 Käytännössä lisätty polymeerin määrä tässä paksun kuitumassan vaiheessa on ainakin 0,005% ja yleensä ainakin 0,01%. Tavallisesti se on alueella 0,03-0,15 tai 0,2%. Voidaan kuitenkin käyttää suurempiakin määriä, jopa 0,5% tai jopa 1% tai enemmän .

30

Vaikka suodoksen sameus voi johtua osaksi komponenteista, jotka eivät liity pihkankertymisongelmiin, uskomme yleisesti, että alhainen suodoksen sameus liittyy tavallisesti alhaiseen taipumukseen kohti pihkankertymisongelmia. Niinpä kun pihkan 35 kertymisen minimointi on ensisijainen tarkoitus lisättäessä polymeeriä paksuun kuitumassaan, polymeerin annostus normaa- 10 listi valitaan niin, että suodoksen sameus on niin alhainen kuin mahdollista.

Kuten edellä osoitettiin, tekniikan taso esittää, että ka-5 tionisilla polymeereillä, joita käytetään pihkatiksatiiveina, tulisi olla suuri kationinen varaus ja pieni molekyylipaino, ja on hyvin yllättävää, että keksinnössä voidaan saavuttaa hyviä tuloksia käyttäen suurimolekyylipainoista, vähän kationista polymeeriä. Keksinnöllä on se erityinen etu, että 10 näiden polymeerien käyttö pyrkii johtamaan pienempään haittaan arkin kirkkaudessa, pienempään kuin mikä ilmenee käytettäessä tähän tarkoitukseen kationisia matalamolekyylipainoisia polymeerejä. Näyttää siltä, että kunhan polymeerillä on suuri molekyylipaino (IV yli 4 dl/g), tyydyttävä substantiivisuus pih-15 kalle ja kuiduille saavutetaan vaikka kationinen varaus on pieni. Koska kationinen varaus on pieni, tapahtuu kuituarkille vähemmän optisia vaurioita. Koska molekyylipaino on korkea, on pienempi riski tuhlata polymeeriä kuituihin absorboitumisen vuoksi. Niinpä keksintö voi johtaa alhaisempaan suodoksen sa-20 meuteen ekvivalenttisella polymeeriannostuksella ja alhaisempaan optimaaliseen suodoksen sameuteen (yhdistettynä pienempään kirkkauden häviämiseen) ekvivalenttisella polymeerin annostuksella, ja pienempään kirkkauden häviämiseen optimaalisella suodoksen sameudella, verrattuna tavanomaiseen suuren 25 kationivarauksen omaavaan matalamolekyylipainoiseen polymeeriin .

Höytälöivää polymeeriä voidaan käyttää ainoana pihkatiksatii-vina tai juoksevuuden apuaineena prosessissa, mutta sitä voi-30 daan käyttää myös yhdessä muiden aineiden kanssa, joita lisätään haluttaessa tähän tarkoitukseen, tai joita voi olla mukana muussa tarkoituksessa, mutta joilla voi olla edullinen vaikutus pihkan kiinnitykseen. Voidaan esimerkiksi lisätä kationista tärkkelystä tai muuta kuivaa lujaa hartsia. Bentoniittia 35 tai muuta anionista kolloidista ainetta voidaan lisätä joko ennen höytälöivän aineen lisäämistä, sen aikana tai sen jälkeen. Koska bentoniitti tai muu anioninen kolloidinen aine voi 11 pyrkiä vuorovaikutukseen polymeerisen höytälöimisaineen kanssa, jolloin syntyy hyvin suuria höytäleitä, on yleensä toivottavaa, että paksulle kuitumassalle tulisi suorittaa riittävä sekoitus ehkäisemään näiden höytäleiden muodostuminen tai ha-5 jottaa ne, jos niitä muodostuu.

Höytälöivä polymeeri, jota käytetään paksuun kuitumassaan, voi olennaisesti olla ioniton tai anioninen (erityisesti kun paksussa kuitumassassa on suuri elektrolyyttipitoisuus), mutta 10 yleensä se on kationinen. Teoreettinen kationinen varaustiheys ei saisi olla enempää kuin noin 3 mekv/g, koska muuten edut, joita saadaan käyttämällä suhteellisen matalakationista polymeeriä (kationisen monomeerin kustannukset ja kirkkauden menetyksen minimointi), vähenevät, ja yleensä se on alle 2 mekv/g. 15 Tavallisesti se on ainakin 0,1, ja tavallisemmin ainakin 0,5 mekv/g. Sopivia polymeerejä on kuvattu tarkemmin jäljessä "ensimmäisten polymeerien" kuvauksen yhteydessä.

Paksun kuitumassan höytälöimisellä on kuvatut edulliset vaiku-20 tukset pihkan kiinnittymiseen, mutta se voi olla edullista myös myöhemmille retentiokäsittelyille, vaikka höytälöidyn paksun kuitumassan kulkeutuminen kohti seulaa väistämättä johtaakin höytäleiden hajoamiseen, mahdollisesti yhdessä kuitujen jonkin verran tapahtuvan uudelleensuspendoitumisen kanssa, 25 jolloin muodostuu pienempiä höytäleitä, joita voidaan nimittää mikrohöytäleiksi. Jos ei käytetä myöhempää retentiokäsittelyä, tämä hajoaminen voi olla sellainen, että retentio-ominaisuudet ovat melko huonot, ja niinpä edullisesti käytetään retentio j ärjestelmää ohueen kuitumassaan, joka on muodostettu lai-30 mentamalla paksua kuitumassaa. Voidaan käyttää mitä tahansa tavanomaista retentiojärjestelmää.

Eräässä prosessissa parempi retentio saavutetaan käyttämällä yhden komponentin sisältävää polymeeristä retentioapuainetta 35 myöhemmässä, ohuen kuitumassan vaiheessa prosessissa, esimerkiksi juuri ennen valutusta, esim. korkeatehoisen leikkauksen viimeisen kohdan jälkeen. Polymeerinen retentioapuaine voidaan 12 lisätä esimerkiksi juuri ennen perälaatikkoa tai perälaatikos-sa. Tämä polymeerinen retentioapuaine on tavallisesti synteettinen polymeeri, jonka IV on yleensä ainakin 4 dl/g. Se voi olla anioninen, ioniton tai kationinen. Rutiinitutkimus sel-5 vittää, minkätyyppinen polymeeri antaa parhaat tulokset kussakin ohuessa kuitumassassa. Jos ohuella kuitumassalla on esimerkiksi suhteellisen suuri kationisisältö, voi olla sopivaa käyttää ionitonta tai anionista polymeeristä retentioapuainet-ta, mutta muuten kationinen retentioapuaine on yleensä edulli-10 nen. Vaikka suuren IV:n omaava synteettinen polymeeri on edullinen, kationista tärkkelystä voidaan käyttää osan tai koko synteettisen polymeerin sijasta.

Sen sijaan, että käytetään polymeeriä yksinään, sitä voidaan 15 käyttää yhdessä muiden aineiden kanssa. Ohueen kuitumassaan tai paksuun kuitumassaan voidaan lisätä esimerkiksi bentoniit-tia tai muuta anionista hiukkasmaista ainetta, yleensä kun se on höytälöity, ja polymeerinen retentioapuaine voidaan lisätä myöhemmin. Jälleen retentioapuaine voi olla anioninen, ioniton 20 tai kationinen. Tällainen prosessi, jossa käytetään olennaisesti ionitonta retentioapuainetta, on kuvattu julkaisussa EP-A-017353. Tämän prosessin variaatiossa, joka on kuvattu julkaisussa AU 63977/86, voidaan erittäin kationinen polyelektro-lyytti, yleensä sellainen, jolla on suhteellisen matala mole-25 kyylipaino, lisätä bentoniitin lisäämisen jälkeen ja ennen kuin lisätään lopullinen retentioapuaine.

Tämän prosessin toisessa variaatiossa, joka on kuvattu julkaisemattomassa eurooppalaisessa hakemuksessa 94300260.0 aina-30 kin yksi paksun kuitumassan komponentti sisältää täyteainetta, ja täyteaine koaguloituu kuitujen kanssa tuon komponentin suspensiossa lisäämällä kationista koaguloivaa ainetta suspensioon, joka sisältää täyteainetta ja kuitua, jonka jälkeen lisätään anionista hiukkasmaista ainetta, kuten bentoniittia, ja 35 sitten polymeeristä retentioapuainetta. Kaikissa näissä prosesseissa lopullisen retentioapuaineen IV on yleensä ainakin 6 dl/g ja se on yleensä olennaisesti vesiliukoinen polymeeri, 13 joka on muodostettu polymeroimalla akryyliamidi tai muu vesiliukoinen eteenityydyttymätön monomeeri valinnaisesti eteeni-tyydyttymättömän kationisen monomeerin ja/tai anionisen mono-meerin kanssa.

5

Sen sijaan, että lisätään polymeeristä retentioapuainetta retentio järjestelmänä, on joskus mahdollista saada hyviä tuloksia pelkästään lisäämällä anionista kolloidista ainetta, esimerkiksi suuritehoisen leikkauksen viimeisen kohdan jälkeen, 10 jolle ohut kuitumassa altistetaan, tyypillisesti perälaatikos-sa tai lähellä sitä. Tämä voi antaa hyviä tuloksia erityisesti, kun polymeeri, jota lisättiin paksun kuitumassan vaiheessa, oli kationinen polymeeri, jota oli mukana riittävä ylimäärä, että supendoituneilla partikkeleilla, jotka lähestyvät 15 valumisvaihetta, on riittävä kationinen varaus, jotta ne vuorovaikuttavat anionisen kolloidisen aineen kanssa ja höytälöi-tyvät sen vaikutuksesta. Sopivia anionisia kolloidisia aineita on kuvattu tarkemmin jäljessä.

20 Vaikka keksinnöllä on se etu, että se mahdollistaa pihkaongel-mien vähenemisen, tulisi ymmärtää, että keksinnön edulliset näkökohdat on tarkoitettu aikaansaamaan hyvä formaatio ja retentio riippumatta pihkaongelmista, ja niitä ovat erityisesti prosessit (d) ja edullisesti (e), edellä. Niinpä näissä pro-25 sesseissa paksu kuitumassa voi olla aine, joka ei tarvitse tätä pihkatiksatiivilisäystä. Paksu kuitumassa voi olla valmistettu esimerkiksi puhtaista kuitumassakomponenteista, joilla on pieni taipumus kerätä pihkaa, tai paksussa kuitumassassa voi olla mukana muita komponentteja, jotka toimivat pihkafik-30 satiiveina. Esimerkiksi kationista tärkkelystä tai tavanomaisia matalamolekyylipainoisia, erittäin kationisia, polymeerisiä pihkatiksatiiveja voi olla mukana likaisessa paksussa kuitumassassa tai paksun kuitumassan komponenttina, niin että paksu kuitumassa ei kärsi merkittävästi pihkankertymisongel-35 mistä.

14

Kun pihkaongelmat eivät hallitse näkökohtia polymeerin määrän määrittämiseksi, voidaan määrä valita ottaen huomioon ensisijaisesti prosessin myöhempien vaiheiden vaatimukset pikemmin kuin ottaa huomioon höytälöidyn paksun massan suodoksen sa-5 meus. Jos käytettävä retentiojärjestelmä esimerkiksi toimii parhaiten, kun paksu kuitumassa on käsitelty ylimäärällä kationista suurimolekyylipainoista polymeeristä ainetta, tämän aineen määrä voi olla merkittävästi suurempi kuin määrä, joka vaaditaan suodoksen minimisameuteen, ja höytälöidyn suspension 10 suodoksen sameus voi olla melkein yhtä suuri kuin suspension suodoksen sameus ilman polymeeriä. Yleensä kuitenkin polymeerin määrän tulisi silti olla edellä suodoksen sameuden yhteydessä kerrotuilla alueilla.

15 Keksinnön prosessissa lopullinen paperi voi olla täyteainetta sisältävää tai sisältämätöntä. Jos se on täyteainetta sisältävää, täyteaineen määrä voi olla esimerkiksi 2-60%, usein 10-60% painosta arkin kiintoainetta. Voidaan käyttää mitä tahansa tavanomaisia täyteaineita. Jotkut tai kaikki täyteaineet voi-20 vat tulla mukaan käytettäessä kierrätyspaperia. Jotkut tai kaikki täyteaineet voivat sisältyä paksuun kuitumassaan. Paksun kuitumassan kiintoainepitoisuus ei yleensä ole enempää kuin 7%, ja on tavallisesti alueella 2,5-5% painosta.

25 Suspension selluloosakomponentin lähde voi olla kierrätyspape-ri tai mikä tahansa tavanomainen selluloosamassa, esimerkiksi mekaaninen, termomekaaninen tai kemiallinen selluloosamassa. Massa voi olla suhteellisen puhdas, tai se voi olla suhteellisen epäpuhdas massa. Se voi olla valmistettu dispergoimalla 30 uudelleen kuivattu massa, tai integroidussa tehtaassa se voi olla valmistettu tehtaan edellisessä massausvaiheessa. Massa tai kuivattu massa voi olla valmistettu käyttämällä vedenpois-toainetta, mutta tavallisesti siinä ei ole polymeerisiä aineita, kun sitä käytetään paksun kuitumassan komponentiksi tai 35 paksuksi kuitumassaksi.

15

Paksu kuitumassa voidaan saada yhden komponentin suspensiosta, mutta tavallisesti se tehdään sekoittamalla kahta tai useampaa paksun kuitumassan komponenttia sisältävää suspensiota.

5 Keksinnössä ensimmäinen polymeeriaine lisätään paksuun kuitu-massaan, yhteen tai useampaan paksun kuitumassan komponenttiin, riittävässä määrin, jotta olennaisesti täysin höytälöi-dään paksu kuitumassa, kuten osoitettiin esimerkiksi viittaamalla suodoksen sameuteen (kaikki kuten edellä esitettiin). 10 Ensimmäinen polymeeri voidaan lisätä kuhunkin paksun kuitumassan komponenttiin, mutta usein ensimmäinen polymeeri lisätään koko paksuun kuitumassaan, esimerkiksi paksun kuitumassan se-koituskammiossa tai säilytyskammiossa. Vaihtoehtoisesti se voidaan lisätä kuiduttimessa.

15

Suspensiolle täytyy väistämättä suorittaa voimakas sekoitus ja leikkaus ennen kuin se valutetaan (ohuena kuitumassana), ja sen vuoksi ei ole olennaista, että polymeerin kokonainen ja tasainen jakautuminen tulisi saavuttaa välittömästi lisättäes-20 sä sitä paksuun kuitumassaan tai paksuun kuitumassakomponent-tiin. Niinpä keksinnössä on mahdollista lisätä polymeeri käänteisfaasiemulsiona, joka aktivoidaan polymeeriliuoksen saamiseksi paksussa kuitumassassa, mutta edullisesti polymeeri lisätään paksuun kuitumassaan tai paksun kuitumassan kom-25 ponenttiin esimuodostettuna liuoksena. Tämä voi olla valmistettu tavanomaisella tavalla liuottamalla ensimmäisen polymeerin jauhe- tai käänteisfaasiemulsiomuoto.

Ensimmäisen polymeerin sisäinen viskositeetti (suspensiotaso-30 viskometrilla puskuroidussa IN natriumkloridissa 25°C:ssa) on ainakin 4 dl/g ja usein ainakin 6 dl/g, esimerkiksi 6-25 dl/g tai enemmän, usein 8-15 dl/g.

Keksinnön käyttökelpoisissa prosesseissa käytetään ensimmäise-35 nä polymeerinä vesiliukoisen eteenityydyttymättömän monomeerin tai monomeeriseoksen kopolymeereja. Monomeerit ovat yleensä akryylimonomeereja. Monomeerit voivat sisältää kationista mo- 16 nomeeria niin paljon, että teoreettinen varaustiheys (kuten edellä määriteltiin) ei ole enempää kuin noin 3 mekv/g, eikä usein ole enempää kuin noin 2 mekv/g. Yleensä se on ainakin noin 0,1, tai tavallisemmin noin 0,5 mekv/g.

5

Sopivia kationisia monomeereja ovat dialkyyliaminoalkyyli-(met)akrylaatit tai -(met)akryyliamidit, yleensä happosuoloina tai edullisesti kvaternäärisinä ammoniumsuoloina. Alkyyliryh-mät voivat kukin sisältää 1-4 hiiliatomia, ja aminoalkyyliryh-10 mä voi sisältää 1-8 hiiliatomia. Erityisen edullisia ovat di-alkyyliaminoetyyli(met)akrylaatit, dialkyyliaminometyyli(met)-akryyliamidit ja dialkyyliamino-1,3-propyyli(met)akryyliamidit .

15 Ensimmäinen polymeeri on yleensä kationisen monomeerin kopoly-meeri muiden monomeerien kanssa, jolloin kationisen monomeerin määrä on tavallisesti ainakin 2, ja tavallisimmin ainakin 3 mooliprosenttia. Kationisen monomeerin määrä joissakin tapauksissa voi olla jopa 25 mooliprosenttia, mutta yleensä ei ole 20 enempää kuin 20 mooliprosenttia, eikä usein ole enempää kuin 10 mooliprosenttia. Kvaternoituja diallyylialkyylimonomeereja, erityisesti diallyylidimetyyliammoniumkloridia (DADMAC), voidaan käyttää, kunhan määrät ja polymerointiolosuhteet ovat sellaiset, että lopullisella polymeerillä on haluttu suuri IV 25 ja suhteellisen matala varaustiheys.

Kationinen monomeeri kopolymeroidaan vesiliukoisen ionittoman eteenityydyttymättömän monomeerin, edullisesti akryyliamidin kanssa. Yleensä polymeeri on pelkästään kationisista ja ionit-30 tornista monomeereista muodostettu kopolymeeri, mutta haluttaessa voidaan kopolymeeriin lisätä pieni määrä anionista mono-meeria, kunhan lopullinen polymeeri edelleen käyttäytyy ensisijaisesti kationisena polymeerinä.

35 Joissakin tapauksissa paksun kuitumassan ominaisuudet (ja erityisesti sen elektrolyyttipitoisuus) ovat sellaiset, että tyydyttävä höytälöityminen voidaan saavuttaa käyttäen olennaises- 17 ti ionitonta polymeeristä höytälöivää ainetta (esimerkiksi sellaista, joka sisältää hyvin pieniä määriä kationista mono-meeria, tai tavallisemmin koostuu pelkästään ionittomasta mo-nomeerista ja epäpuhtausmonomeereista, kuten 1-3 mooliprosen-5 tista natriumakrylaattia) tai anionista polymeeristä höytälöivää ainetta. Sopivia anionisia polymeerisiä höytälöiviä aineita ovat akryyliamidin tai muun vesiliukoisen ionittoman monomeerin kopolymeerit korkeintaan 10 tai 20 mooliprosentin kanssa anionisia monomeereja.

10

Ensimmäisessä polymeerissä mukana oleva anioninen monomeeri on tavallisesti akryylihappo (tavallisesei natriumakrylaattina), mutta voi olla mikä tahansa sopiva eteenityydyttymätön karbok-syyli- tai sulfonimonomeeri. Ensimmäisen polymeerin optimityy-15 pin valinta voidaan tehdä seuraamalla höytälöitymistapahtumaa useilla polymeereillä, joilla on erilainen ionisisältö, esimerkiksi vähän anioninen, ioniton ja vähän tai keskimääräisen kationinen polymeeri, jotta määritetään, minkätyyppinen polymeeri antaa parhaan höytälöitymistoiminnan paksulle kuitumas-20 salle joko ottaen huomioon suodoksen sameus tai ottaen huomioon myöhemmät vaatimukset koagulantin ja anionisen kolloidisen aineen lisäämisestä. Useimmilla paksuilla kuitumassoilla parhaat tulokset saadaan, kun ensimmäinen polymeeri on vähän -keskimääräisesti kationinen polymeeri.

25

Polymeerin täytyy olla riittävän liukoinen veteen, jotta se ei aiheuta vikoja paperiarkkiin, mutta se voi olla hiukan risti-silloittunut, niin että se on seos vedessä turpoavista poly-meeripartikkeleista, joiden suuruus on alle 10 pm, ja vesi-30 liukoisesta polymeeristä, esimerkiksi EP 202780:ssa kuvatusta.

Tavanomaiset laimennusvaiheet ja muut prosessointivaiheet, jotka johtavat koneviiralle, välttämättä altistavat suspension turbulenssille ja leikkaukselle, ja tämä väistämättä johtaa 35 alkuperäisten höytäleiden hajoamiseen ja mahdollisesti kuitujen uudelleen suspendoitumiseen. Laimennus, esimerkiksi vii- 18 rasta saadulla kiertovedellä, yleensä antaa ohuen massan, jonka kiintoainepitoisuus on 0,3-2%.

Keksinnön edullisessa prosessissa saadut mikrohöytäleet ja/tai 5 uudelleensuspendoitu aine käsitellään lisäämällä yhtä tai useampaa koagulanttia suspension valmistamiseksi myöhempään valu-tukseen, ja yleensä superkoagulointiin lisäämällä myöhemmin anionista kolloidista ainetta jota seuraa valutus.

10 Tässä selityksessä käytämme termiä "koagulantti" siinä merkityksessä, että se tarkoittaa mitä tahansa materiaalia, jolla on kyky aiheuttaa ohuessa kuitumassassa olevien kuitujen ja täyteainepartikkeleiden (jos niitä on mukana) aggregoituminen yhteen, jolloin muodostuu tiheitä mikrohöytäleitä ennen valu-15 tusta tai superkoagulointia, tai joissakin tapauksissa pelkästään tekemään herkemmäksi superkoaguloinnille, jopa silloin kun ei ole tapahtunut mitään näkyvää aggregoitumista ennen anionisen kolloidisen aineen lisäämistä.

20 Lisättävä koagulantti voi olla epäorgaaninen aine ja/tai se voi olla toinen orgaaninen polymeerinen aine. Jos se on polymeerinen aine, sillä täytyy olla matala sisäinen viskositeetti, koska toisen aineen ei haluta aiheuttavan merkittävää sen tyyppistä silloittumishöytälöitymistä, joka syntyy suurimole-25 kyylipainoisilla polymeereillä. Silloittumishöytälöityminen tässä vaiheessa voi haitata lopullisen arkin formaatio-ominai-suuksia. Toisen polymeerin lisäys voi näyttää aiheuttavan jonkin verran aggregoitumista, mutta koska molekyylipaino on alhainen, tämä aggregoituminen ei haittaa haluttuja formaatio-30 ominaisuuksia. Sisäinen viskositeetti ei ole enempää kuin 3 dl/g, ja on yleensä alle 2 dl/g ja jopa alle 1 dl/g. Molekyy-lipainona ilmaistuna geelipermeaatiokromatografiällä mitattuna toisen polymeerin molekyylipaino on tavallisesti alle 500.000, edullisesti alle 400.000. Edullisimmin se on alle 300.000. 35 Yleensä se on yli 50.000.

19

Ensimmäisen polymeerin lisäyksen tuloksena syntyvillä höytä-leillä voi olla ylimääräinen pinnan kationivaraus, johtuen ensimmäisestä polymeeristä. Näiden höytäleiden hajoaminen, joka tapahtuu laimennettaessa ohutta kuitumassaa ja sen virra-5 tessa kohti seulaa, johtaa anionisten tai ionittomien kohtien ilmaantumiseen mikrohöytäleisiin tai uudelleen suspendoituihin kiintoaineisiin. Monissa kekeinnön prosesseissa halutaan toisen polymeerin olevan kationinen, jotta lisätään mikrohöytä-leiden ja suspendoitujen kiintoaineiden kationista varausta 10 ennen anionisen kolloidisen aineen lisäämistä. Niinpä monissa prosesseissa halutaan toisen polymeeriaineen olevan kationinen, ja erityisesti on yleensä edullista, että kationinen varaus toisessa polymeerissä on korkea. Näin ollen toisen polymeerin teoreettinen kationinen varaus on yleensä yli 4 mekv/g 15 ja usein yli 5 mekv/g.

Kun toinen polymeeri on kationinen, se on edullisesti muodostettu toistuvista yksiköistä, joista ainakin 70%, ja yleensä ainakin 90% ovat kationisia. Edullisia polymeerejä ovat dial-20 lyylidimetyyliammoniumkloridin homopolymeerit ja tämän kopoly-meerit pienen määrän (tavallisesti alle 30% ja edullisesti alle 10%) kanssa akryyliamidia, dialkyyliaminoalkyyli(met)-akryyliamidin tai -akrylaatin kvaternäärisuolan tai happoaddi-tiosuolan homopolymeerit ja näiden kopolymeerit yhdessä pien-25 ten määrien (yleensä alle 30% ja edullisesti alle 10%) kanssa akryyliamidia, polyeteeni-imiinit, polyamiinit, epikloorihyd-riinidiamiinin kondensaatiotuotteet, disyandiamidipolymeerit ja muut tavanomaiset matalamolekyylipainoiset kationiset koa-guloivat polymeerit.

30

Sen sijaan, että käytetään kationista koaguloivaa polymeeriä yksinään lisäämään kationista varausta suspension partikkeleissa, on mahdollista lisätä epäorgaanista koaguloivaa ainetta, ja joissakin tapauksissa voidaan käyttää epäorgaanista 35 koaguloivaa ainetta yksinään. Sopivia kationisia epäorgaanisia koagulantteja ovat moniarvoiset metalliyhdisteet, kuten alu- 20 miinisulfaatti, alumiinikloridi, polyalumiinikloridi, fer rosulfaatti ja ferrikloridi.

Jos ohuella kuitumassalla on liian suuri kationinen varaus, 5 esimerkiksi siitä syystä, että on käytetty liian suurta määrää kationista tärkkelystä tai ylimäärin ensimmäistä kationista polymeeriä, koaguloituminen voidaan saada aikaan neutraloimalla osa kationisista varauksista lisäämällä anionista ainetta. Sopivia anionisia koagulantteja ovat epäorgaaniset anioniset 10 koagulantit, kuten polyfosfaatti, polyfosfonaatti ja polysul-fonaatti, ja orgaaniset koagulantit, kuten matalamolekyylipai-noiset, vesiliukoiset polymeerit eteenityydyttymättömästä mo-nomeerista tai monomeeriseoksesta, joka sisältää anionista monomeeria. Sopiva polymeeri on esimerkiksi natriumakrylaatin 15 (tai muun vesiliukoisen anionisen monomeerin) polymeeri joko homopolymeerinä tai kopolymeroituna esimerkiksi 0-50 mooli-prosentin kanssa akryyliamidia tai maleiinianhydridiä. Polymeeristen anionisten koagulanttien molekyylipaino on tyypillisesti sellainen, että sisäinen viskositeetti on alle 3 dl/g, 20 yleensä alle 2 dl/g ja tavallisimmin alle 1 dl/g. Ilmaistuna molekyylipainona mitattuna geelipermeaatiokromatografiällä molekyylipaino on tavallisesti alle 100.000, yleensä alle 50.000 ja usein alle 15.000. Usein se on alueella 2-10.000. Tulisi huomata, että monet aineet, joita on ehdotettu käytet-25 täväksi keksinnössä anionisina koagulantteina, ovat aineita, joita muissa ympäristöissä pidettäisiin normaalisti anionisina dispergointiaineina.

Kun käytetään epäorgaanista koaguloivaa ainetta toisen poly-30 meerin sijasta, koagulantin määrä valitaan rutiinikokeiden avulla, ja se on yleensä alueella 0,01-1%. Kun toista polymeeriä käytetään, toisen polymeerin määrä on tavallisesti ainakin 0,01% ja yleensä ainakin 0,03%, perustuen suspension kuivapainoon. Se voi olla jopa 0,2% tai vieläkin enemmän, esimerkiksi 35 jopa 0,5%, mutta on yleensä alle 0,1%. Edullisesti määrä on riittävä saamaan aikaan kuitujen aggregoituminen, joka nähdään paljaalla silmällä.

21

Vaikka on mahdollista suorittaa mikrohöytäleille lisäsekoitus ja leikkaus toisen polymeerin käytön jälkeen, tämä ei yleensä ole toivottavaa, ja niinpä toinen polymeeri yleensä lisätään 5 niin myöhään kuin on mukavaa ennen valutusta, tai tavallisemmin ennen anionisen kolloidisen aineen lisäämistä.

Koska toinen polymeeri on matalamolekyylipainoinen, voi olla mahdollista lisätä se nopeasti liukenevien helmien tai muiden 10 polymeeripartikkelien muodossa, mutta yleensä on edullista lisätä toinen polymeeri esimuodostettuna liuoksena.

Anioninen kolloidinen aine voi olla mikä tahansa anioninen aine, joka antaa erittäin suuren anionisen pinta-alan ja joka 15 ei huononna epäsopivasti lopullisen paperin ominaisuuksia. Se voi olla anioninen orgaaninen polymeeriemulsio, edullisesti sellainen, jossa keskimääräinen partikkelikoko on alle 2 pm ja edullisesti alle 1 pm ja edullisimmin alle 0,1 pm. Emulgoidut partikkelit voivat olla liukoisia johtuen siitä, että ne on 20 muodostettu esimerkiksi vesiliukoisen anionisen polymeerin ja yhden tai useamman vesiliukoisen anionisen polymeerin, kuten etyyliakrylaatin, kopolymeeristä. Edullisesti orgaaninen polymeeriemulsio kuitenkin on ristisilloittunut mikroemulsio vesiliukoisesta monomeerimateriaalista.

25

Anioninen kolloidinen aine on kuitenkin edullisesti epäorgaaninen aine, kuten kolloidinen piidioksidi, polysilikaatti-mikrogeeli, polypiihappomikrogeeli, alumiinimodifioidut versiot mistä tahansa edelläolevista, tai edullisesti anioninen 30 turpoava savi. Tämä voi olla mikä tahansa aine, johon yleensä viitataan nimillä bentoniitti, hektoriitit tai smektiitit tai jopa muut anioniset epäorgaaniset aineet, kuten zeoliitit. Edullisia aineita ovat ne, joita teollisuudessa yleensä kutsutaan bentoniiteiksi. Bentoniitin tai muun aineen lisättävä 35 määrä on tyypillisesti alueella 0,03-2%, määrän ollessa edullisesti ainakin 0,1% ja edullisesti alle 1%.

22

Vaikka viittaamme anionisen kolloidisen aineen aiheuttavan superkoaguloitumista, tämä aggregoitunut rakenne käsittää minkä tahansa mikrohöytäleiden ja uudelleen suspendoituneiden kuitujen aggregaation muotoon, joka antaa hyvät retentio- ja 5 vedenpoisto-ominaisuudet yhdistettynä hyvään formaatioon lopullisessa arkissa.

Bentoniitti tai muu kolloidinen aine lisätään yleensä kor-keatehoisen leikkauksen viimeisessä kohdassa, esimerkiksi pe-10 rälaatikossa, ja suspensio voidaan sitten valuttaa tavanomaisella tavalla.

Seuraavat ovat esimerkkejä.

15 Esimerkki 1

Kirkkaudessa tapahtuneen parannuksen osoittamiseksi, joka saadaan lisäämällä ohueen kuitumassaan matalan kationivarauksen omaavaa suurimolekyylipainoista polymeeriä suuren kationiva-20 rauksen omaavan matalamolekyylipainoisen polymeerin sijasta suoritettiin seuraava laboratoriokoe.

250 ml TMP-massasta muodostettua kuitumassaa käsitellään erilaisilla määrillä koepolymeeriliuosta ja annostus (kuivan po-25 lymeerin prosentti kuivaan kuitumassaan perustuen) rekisteröidään. Kuitumassaa sekoitetaan 30 sekuntia kierrosnopeudella 1000 rpm ja suodatetaan vakuumissa Whatman 541-suodatinpaperin avulla, ja suodos otetaan talteen.

30 Levyt litistetään Couchin rullan avulla, suodatinpaperit poistetaan ja kuivataan 2 tuntia 110°C:ssa. Kirkkaustulokset määritetään sitten asteikolla, jossa arvon aleneminen indikoi matalampaa kirkkautta. Suodoksen sameus rekisteröidään asteikolle, jossa alenevat arvot indikoivat parempia tuloksia (vä-35 hemmän sameutta).

Tässä kokeessa polymeeri A on poly-DADMAC, IV 0,4 dl/g.

23

Polymeeri B on poly-DADMAC, IV 2,0 dl/g.

Polymeeri C on kopolymeeri 90 mooliprosentista akryyliamidia dimetyyliaminoetyyliakrylaatin kvaternoidun MeCl:n kanssa, IV 8 dl/g.

5 Polymeeri D on kopolymeeri 65 mooliprosentista akryyliamidia dimetyyliaminoetyyliakrylaatin kvaternoidun MeCl:n kanssa, IV 7 dl/g.

Tulokset on esitetty jäljessä taulukossa 1.

10 15 24 _Taulukko 1_ Käytetty Tuotteen Suodoksen Levyn Kirkkau- tuote annostus % sameus kirkkaus den (NTU) häviö 0 65,8 61,15 0 A 0,025 64,8 60,2 0,95 0, 05 55,0 60,45 0,7 0, 1 43,8 60,15 1,0 0,2 31,9 59,85 1,3 0, 4 20,3 58,7 2, 45 0, 8 16,1 60,2 0, 95 B 0, 025 57, 9 61,2 - 0, 05 0, 05 40,2 60,4 0, 75 0, 1 24, 6 59,8 1,35 0,2 14, 9 58,55 2,6 0, 4 9,3 59,2 1, 95 0, 8 21, 0 59,4 1, 75 1.6 53,4 61,15 0 C 0, 0125 44, 7 61,3 - 0, 15 0, 025 21,2 60,15 1,0 0, 05 18, 1 60,4 0, 75 0, 1 6, 1 60,95 0,2 0,2 4, 5 60,25 0,9 0, 4 4, 4 60,75 0,4 0, 8 9, 7 60,55 0,6 0, 16 24, 6 60,35 0,8 D 0,0125 48,8 60,25 0,9 0, 025 26, 8 60,05 1,1 0,05 12,1 60,05 0,65 0, 1 5, 0 60,05 1,1 0,2 3, 8 60,4 0, 75 0, 4 3, 1 59,9 1,25 0, 8 10, 9 59,85 1,3 1.6 26, 7 60, 7 0, 45 25 Näistä tuloksista ilmenee, että höytälöittämisaineet C ja D pystyvät antamaan alemman sameuden tässä kokeessa kuin koagu-lantit ja että ne voivat antaa alemman sameuden millä tahansa 5 tietyllä annostuksella. Nähdään, että käyttökelpoisia tuloksia voidaan saada käyttäen höytälöimisaineita annostuksilla alueella noin 0,025-1,6%, mutta että käytännössä prosessi toimii parhaiten annostuksilla, jotka ovat alueella noin 0,1-0,9%, ja parhaat tulokset saadaan näillä höytälöimisaineilla annostuk-10 silla noin 0,2-0,5%. Nähdään myös, että höytälöintiaineet C ja D voivat yleensä antaa pienemmän kirkkauden menetyksen kuin yhtä suuret annostukset koagulantteja A ja B, ja erityisesti kirkkauden menetys höytälöintiaineen annostuksella, joka antaa lähes optimaalisen suodoksen sameuden, voi olla pienempi kuin 15 kirkkauden menetys, joka antaa optimaalisen (mutta tavallisesti huonomman) suodoksen sameuden käyttäen koagulantteja A ja B.

Esimerkki 2 20 Tässä esimerkissä suoritettiin varsinaiselle tehtaan kuitumas-salle, josta oli tarkoitus valmistaa hienopaperia, painopaperia ja kirjoituslaatuista paperia ja jossa oli 23% täyteainetta, erilaisia laboratoriokokeita retentiosta, valumasta, kui-25 vumisesta ja formaatiosta sen jälkeen, kun sitä oli käsitelty erilaisilla yhdistelmillä koagulanttia A (kuten edellä), höy-tälöivää ainetta E (90 mol-% akryyliamidia ja 10 mol-% dime-tyyliaminoetyyliakrylaattia kvaternoituna metyylikloridilla, sisäinen viskositeetti 7 dl/g), ja bentoniitilla.

30

Kun polymeeri lisättiin paksuun kuitumassaan, se kussakin tapauksessa leikattiin myöhemmin käyttäen suurikulmaista terä-sekoitinta halkaisijaltaan 6 cm, leikkausnopeudella 2000 rpm. Kun polymeeri lisättiin ohueen kuitumassaan, se myöhemmin lei-35 kattiin käyttäen siipisekoitinta halkaisijaltaan 5 cm, leikkausnopeudella 1500 rpm. Kun bentoniittia lisättiin ohueen 26 kuitumassaan, ohutta kuitumassaa sekoitettiin samalla sii-pisekoittimella, mutta kierrosnopeudella 800 rpm.

Kaikki sekoitus-, leikkaus- ja retentiokokeet suoritettiin 5 väliseinällisellä Britt Dynamic valuma-astialla, joka oli varustettu 250 pm: n seulaviiralla.

Retentio määritettiin prosentteina tavanomaisella tavalla. Suspensiolle suoritettiin vakuumivalutus valutusajan määrittä-10 miseksi sekunteina (asteikolla, jossa lisääntyvä aika indikoi hitaampaa valumista), levyn kiintoaineet prosentteina (asteikolla, jossa levyn kiintoaineiden lisääntyminen indikoi parempaa vedenpoistoa valumisen jälkeen ja sen vuoksi potentiaalisesti nopeampaa kuivumista), ja delta P. Delta P on osoi-15 tus formaatiosta tai höytälöitymisasteesta arkin sisällä ja alemmat arvot indikoivat parempaa formaatiota.

Seuraavissa taulukoissa annetaan polymeerien annostukset ja bentoniitin annostukset grammoissa tonnia kohti, levyn kiinto-20 aineet ja retentio prosentteina, ja vakuumivaluma sekunteina. Polymeeri A ja bentoniitti lisätään aina ohueen kuitumassaan. Polymeeri E lisätään paksuun kuitumassaan tai ohueen kuitumassaan .

25 Prosessit, joissa polymeeri E lisätään ohueen kuitumassaan ja sen jälkeen bentoniitti lisätään ohueen kuitumassaan, ovat samanlaisia kuin prosessit, joita on kuvattu EP-A-235893:ssa.

Mukavuuden vuoksi retentioarvot on mainittu samassa taulukossa 30 kuin muut ominaisuudet, mutta kokeellisesti ne määritettiin erillisissä kokeissa.

Taulukko 2 esittää tulokset, kun suurimolekyylipainoinen polymeeri lisätään ohueen massaan (kuten EP 235893:ssa) ja tauluk-35 ko 3 esittää keksinnön mukaisia prosesseja, joissa polymeeri lisätään ohueen kuitumassaan ja sen jälkeen lisätään koagu-lantti ja/tai bentoniitti ohueen kuitumassaan. Taulukko 4 27 esittää EP 235893:n prosessin modifikaation, jossa koaguloiva polymeeri lisätään, kun höytälöivä polymeeri on lisätty ohueen kuitumassaan, ja taulukko 5 esittää EP 335575:n mukaisen prosessiin, jossa koaguloiva polymeeri lisätään ohueen kuitumas-5 saan ennen höytälöivää polymeeriä.

Vertailukokeet eri taulukoista on esitetty taulukossa 6, jolloin voidaan vertailla eroja eri prosessien välillä.

10 Näistä tiedoista, ja erityisesti taulukosta 6 ilmenee, että näissä kokeissa keksinnön prosessit (joissa höytälöivä polymeeri lisätään paksuun kuitumassaan) antavat paremman formaation (pienempi delta P) kuin mikään muista prosesseista, ja että parannettu formaatio liittyy sopivaan retentioon, levyn 15 kiintoaineisiin ja valuma-arvoihin. Erityisesti edullisessa prosessissa, jossa käytetään höytälöivää ainetta paksuun kuitumassaan ja koaguloivaa polymeeriä ja sen jälkeen bentoniit-tia ohueen kuitumassaan, tulokset osoittavat parempaa formaa-tiota, parempaa retentiota ja parempia levyn kiintoaineita.

20 Pieni lasku valumisen toiminnassa on kaupalliselta kannalta hyväksyttävä. Se voi jopa olla toivottavaa joissakin moderneissa, nopeissa, suuren leikkaustehon omaavissa paperinval-mistuskoneissa.

28

Taulukko 2 E ohut kuitu- Bentoniitti Retentio (%) Delta P Levyn Vakuumi- massa kiintoaineet valuma 0 0 69,8 - 200 4000 82,5 10 32,5 19 400 4000 82,8 11,25 32,1 14 600 4000 84,4 14,00 31,0 10 1000 4000 91,1 15,5 30,2 10 1500 4000 95,4 - 600 0 79,8 7,5 32,3 27 600 2000 84,0 13,75 30,9 11 600 4000 84,4 14,0 31,0 10 600 6000 83,9 12,75 31,2 13 29

Taulukko 3 E ohut kuitu- A Bento- Retentio Delta P Levyn Vakuumi- massa niitti (%) kiintoain. valuma 600 0 0 67,3 - 600 500 0 70,8 - 600 1000 0 71,1 - 600 2000 0 71,0 - 600 0 4000 80,3 7,5 31,9 20 600 500 4000 83,7 11,75 - 13 600 1000 4000 86,3 12 32,2 12 600 1500 4000 - 11,0 32,8 15 600 2000 4000 81,7 - 600 4000 4000 75,4 - 30

Taulukko 4 (E, sitten A, sitten bentoniitti E A Bentoniitti Delta P Levyn Vakuumivaluma kiintoain. (%) (sekuntia) 600 500 4000 16,0 30,4 8 600 750 4000 16,25 30,9 8 600 1000 4000 17,0 30,8 10 600 1500 4000 16,0 31,1 10

Taulukko 5 (A, sitten E ja bentoniitti) A E Bentoniitti Delta P Levyn Vakuumivaluma kiintoain.(%) (sekuntia) 500 600 4000 16,25 30,1 9 750 600 4000 17,05 30,0 8 1000 600 4000 18,0 7 1500 600 4000 17,5 30,3 8 31

Taulukko 6

Retentio Delta P Levyn Valuma kiintoaineet E paksu,sitten A,sitten 86,3 12 32,2 12 bentoniitti E paksu, sitten benton. 80,3 7,5 31,9 20 E ohut, sitten benton. 84,4 14 31,0 10 E ohut,sitten A,sitten - 17 30,8 10 bentoniitti A ohut,sitten E,sitten 18 - 7 bentoniitti

Claims (9)

1. Prosessi paperin valmistamiseksi, joka käsittää sen, että muodostetaan paksu kuitumassaselluloosasuspensio, jossa kiin-5 toainepitoisuus on ainakin 2,5% painosta, ainakin yhden paksun kuitumassakomponentin sisältävästä selluloosasuspensiosta, jonka kiintoainepitoisuus on ainakin 2,5 paino-%, höytälöidään paksu kuitumassa lisäämällä paksuun kuitumassaan tai ainakin yhden paksun kuitumassakomponentin sisältävään 10 suspensioon synteettinen, olennaisesti vesiliukoinen, ensimmäinen polymeerinen aine, jonka teoreettinen kationinen va-raustiheys on alle 3 mekv/g ja jonka sisäinen viskositeetti on ainakin 4 dl/g, laimennetaan höytälöity paksu kuitumassa, jolloin muodostuu 15 ohut kuitumassa, jonka kiintoainepitoisuus ei ole enempää kuin 2 paino-%, lisätään ohueen kuitumassaan ennen valutusta koagulantti, joka on valittu kationisista epäorgaanisista koagulanteista ja/tai toisista polymeereistä, joiden sisäinen viskositeetti on alle 20 3dl/g ja teoreettinen kationinen varaustiheys on yli 4 mekv/g, valutetaan ohut kuitumassa seulan läpi arkin muodostamiseksi, ja kuivataan arkki.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että koagulantti on diallyylidimetyyliammoniumkloridin polymeeri .

3. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen proses-30 si, tunnettu siitä, että anioninen kolloidinen aine lisätään ohueen kuitumassaan koagulantin jälkeen ja ennen valutusta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että anioninen kolloidinen aine lisätään ohueen kuitumassaan 35 ennen valutusta.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että anioninen kolloidinen aine on epäorgaaninen turpoava savi.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että polymeerinen retentioapuaine lisätään ohueen kuitumassaan ennen valutusta.

7. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen pro-10 sessi, tunnettu siitä, että ensimmäisen polymeerin lisättävä määrä on määrä, joka riittää alentamaan paksun kuitumassan suodoksen sameutta alle 50%:iin sameudesta, joka saadaan ilman polymeeriä.

8. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen pro sessi, tunnettu siitä, että ensimmäisen polymeerin määrä on ainakin 25% määrästä, joka antaa paksun kuitumassan sameudelle optimaalisen arvon.

9. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen pro sessi, tunnettu siitä, että se suoritetaan laitteessa, joka käyttää yhtä tai useampaa pulpperista, paksun kuitumassan se-koituskammiosta ja paksun kuitumassan säilytyskammiosta, ja ensimmäinen polymeeri lisätään yhteen tai useampaan pulppe-25 rista, säilytyskammiosta ja sekoituskammiosta.