FI64965C - Foerfarande foer behandling av pappersmassa - Google Patents

Description

I. J1 r_, KUULUTUSJULKAISU .

j^jTk W i11) utlAggningsskript 6 4 965 ^ τ ^ (51) Kv.iK3/h»t.a.3 D 21 H 3/48 SUOM I — FINLAND (21) *“«**»»»··»·»» — PatuMamMcnlns 800l64 (22) HtkMttapUvt —AmBknlnpdag 21.01.80 (23) AlkupiM—GIMfhutadag 21.01.80 (41) Tullut |ulktMk«l — BIMt offwtllg 22.07 . 8l

Patentti- ja rekisterihallitus Nihtivftksipanon I· kuuUulkatoun pvm. — οι 10 flo

Patent· och registerstyrelsen v ' An*ekan utitfd oeh utl.*krtfun pubHcarad (32)(33)(31) umolkuu» BugSrd prtarftut (T1) Tsentralny Nauchno-Issledovatelsky Institut Bumagi, ulitsa Lenina 15/1, poselok Pravdinsky Moskovskoi oblasti, Gosudarstvenny Institut Prikladnoi Khimii, prospekt Dobroljubova lU, Leningrad, USSR(SU) (72) Anatoly Vasilievich Kuchmenko, poselok Pravdinsky Moskovskoi oblasti,

Alla Timofeevna Kapanchan, poselok Pravdinsky Moskovskoi oblasti,

Ekaterina Fedorovna Shtreis, poselok Pravdinsky Moskovskoi oblasti,

David Solomonovich Zhuk, Moskva, Petr Alexandrovich Gembitsky, Moskva, Anatoly Ivanovich Chmarin, Moskva, Oleg Alexeevich Krylov, Leningrad, Grigory Iosifovich Bass, Leningrad, Valery Mikhailovich Trishin,

Leningrad, USSR(SU) (7*0 Oy Kolster Ab (50 Menetelmä paperimassan käsittelemiseksi - Förfarande för behandling av pappersmassa Tämä keksintö koskee menetelmiä paperimassan käsittelemiseksi .

Tämä paperimassa sisältää erityyppisten liimattujen ja lii-maamattomien paperien, kuten sanomalehtipaperin ja typografisen paperin valmistuksessa käytettävää välituotetta. Paperimassaa käsitellään, yleensä, erilaisilla polyelektrolyyteillä. Tämä liittyy lukuisiin paperinvalmistusmenetelmän tehostusongelmiin pyrittäessä vähentämään haitallisten, menetelmän eri vaiheissa muodostuneiden hartsin ja liman määriä; lisäksi paperimassan käsittelytekniikka polyelektrolyyteillä mahdollistaa tuotetun paperin laadun parantamisen, parantaen esim. paperin valkoisuusastetta ja sen mekaanisia ominaisuuksia.

Alalla ovat tunnettuja menetelmät, joita käytetään paperimassan käsittelyyn ennen sen valua. Näihin menetelmiin sisältyy erilaisten polyelektrolyyttien, polyetyleeni-iraini ja sen irodifioi- 64965 dut tuotteet urean, isosyanaattien ja akryyliamidin kanssa mukaan lukien, sekoittaminen paperimassan joukkoon (vrt. US-patentti n:o 3 016 325 Cl. 162-164, julkaistu 1963; n:o 3 184 373 Cl. 162-152, julkaistu 1964; n:o 3 248 280 Cl. 162-164, julkaistu 1966; nro 3 642 572 Cl. 162-164, julkaistu 1972; FRG-patentti nro 1 225 862; nro 1 930 213; ranskalainen patentti nro 1 553 208, Cl. D 21 h, 1969; USSR Inventor's Certificate nro 488832, Int. Cl. C 08 F 8/30).

Paperimassan käsittely polyetyleeni-iminilla suoritetaan tavallisesti paperimassan väliaineen pHm ollessa neutraali tai aikaiinen; tällöin on havaittavissa paperin kellastumista.

Mainitut modifioidut polyetyleeni-iminit ovat tehokkaita hap-pamessa väliaineessa eivätkä aiheuta paperin kellastumista. Ne kuitenkin alentavat paperimassan valkaisun tehokkuutta käytettäessä optisia valkaisuaineita, so. ne ehkäisevät optisten valkaisuaineiden toimimista. Seurauksena polyetyleeni-iminin modifioinnista urean ja isosyanaattien avulla osa amiiniryhmistä muuttuu amidiryhmiksi estäen täten riittävän vesimäärän poistumista paperimassasta, täyteaineiden retentiaasteen heikentyessä.

Lisäksi polyetyleeni-minin modifiointiin urealla ja isosyanaateilla sisältyy monimutkainen ja monivaiheinen prosessi.

Alalla on tunnettu menetelmä paperimassan käsittelemiseksi akryyliamidilla modifioidulla polyetyleeni-iminilla (vrt. USSR Inventor's Certificate No. 487194).

Tuotteen orgaaninen synteesi on verraten yksinkertainen eikä edellytä pitkälle kehitettyä prosessilaitteistoa. Saadun tuotteen tehokkuus on havaittavissa laajemmalla paperimassan väliaineen pH-alueella kuin edellä mainittuja modifioituja polyetyleeni-imine-jä käytettäessä.

Lisäksi modifioitu polyetyleeni-imini, jossa etyleeniamino-/5-etyyliamidi-yksiköiden pitoisuus on suuri (50-70 %) , lisää paperimassan optisen valkaisun tehoa valkaisuaineiden läsnäollessa.

Kuitenkaan tämä paperimassan käsittelymenetelmä ei anna mahdollisuutta tyydyttää täydellisesti paperin valmistuksessa proses-siolosuhteille asetettavia vaatimuksia, kutenr (1) veden poistumisaste paperimassasta on riittämätön tämän väliaineen avaralla pH-alueella; (2) täyteaineiden retentioaste on riittämätön avaralla paperimassan pH-alueella; 6 4 9 6 5 (3) paperin valkoisuusasteen saaminen hyväksi, so. optisten valkaisuaineiden tehon inhibioitumisen välttäminen on mahdotonta? (4) tuotteet eivät vähennä biologista turmeltumista ja liman muodostumista prosessilaitteistossa.

Tämän keksinnön avulla pyritään vapautumaan edellä mainituista epäkohdista. Tämän keksinnön kohteena on menetelmä paperimassan käsittelemiseksi sekoittamalla siihen polyelektrolyyttiä, sellaista polyelektrolyyttiä, joka takaa paperimassan korkean dehydratoitu-misasteen, täyteaineiden korkean retentioasteen paperimassan väliaineen avaralla pH-alueella, muodostuneen paperin korkean valkoisuusasteen, vähäisemmän turmeltumismäärän ja liman muodostuksen.

Tämä kohde toteutetaan paperimassan käsittelymenetemällä sekoittamalla paperimassan joukkoon polyelektrolyyttiä, joka sisältää modifioitua polyetyleeni-iminiä, jolloin, tämän keksinnön mukaisesti, modifioituna polyetyleeni-imininä käytetään polyetyleeni-iminiä, joka on modifioitu akryyliamidilla ja akryylihapolla? jolloin näin meneteltäessä etyleeniamiini-/3-amidi-yksiköiden pitoisuus modifioidussa polyetyleeni-iminissä on 10-50 mooli-% ja etyleeniami-no-/V"propionaatti-yksiköiden pitoisuus on 10-50 mooli-% polyetylee-ni-iminin perusyksiköiden kokonaislukumäärästä.

Modifioituna polyetyleeni-imininä on suositeltavaa käyttää polyetyleeni-iminiä, jota on modifioitu myös guanidiinilla, gua-nidiini-yksiköiden pitoisuuden ollessa 10-50 mooli-% polyetyleeni-imini-perusyksiköiden kokonaislukumäärästä.

Akryyliamidilla, akryylihapolla ja guanidiinilla modifioitu polyetyleeni-imini on monikäyttöinen paperin valmistukseen soveltuva aine. Kukin määrätty modifiointiaine antaa lopulliselle tuotteelle erikoisominaisuuksia. Täten polyetyleeni-iminin modifiointi akryyliamidilla parantaa paperimassan dehydratoitumisastetta ja suurentaa täyteaineiden retentioastetta laajemmalla paperimassan väliaineen pH-alueella.

Polyetyleeni-iminin modifiointi akryylihapolla antaa sille polyamfolyytin ominaisuuksia, mahdollistaen täten paperimassan käsittelyn suurin piirtein millä tahansa väliaineensa pH-alueella.

Myös paperin mekaaniset ominaisuudet paranevat ja, mikä tärkeintä, voidaan varmistaa saadun paperin mekaaniset ominaisuudet paranevat ja, mikä tärkeintä, voidaan varmistaa saadun paperin korkea vai- 64965 kaisuaineiden läsnäollessa. Polyetyleeni-iminin modifiointi guani-diinilla, akryyliamidin ja akryylihapon yhdistelmänä, antaa lopputuotteelle hyvän bakteereja ja sieniä tuhoavan aktiivisuuden.

Sen vuoksi ainoastaan edellä mainittujen modifiointiaineiden mainittu yhdistelmä edellä mainituissa spesifioiduissa kvantitatiivisissa suhteissa käytettynä luo edulliset olosuhteet erilaisten paperituotteiden valmistukselle.

Tämän keksinnön mukainen paperimassan käsittelymenetelmä mahdollista paperimassan dehydrautumisen nopeutumisesta aiheutuvan paperin valmistusprosessin tehostumisen. Mineraalisten täyteaineiden ja hienokuidun retentioaste kohoaa oleellisesti, parantaa täten kiertovesien selkeytysolosuhteita. Lisäksi muodostuneen paperin laatu paranee oleellisesti paremmasta valkoisuusasteestaan ja suuremmista mekaanisista ominaisuuksistaan johtuen. Akryyliamidilla, akryylihapolla ja guanidiinilla modifioidun polyetyleeni-iminin käyttö paperimassan käsittelyyn mahdollistaa mikro-organismin lisääntymisen ehkäisyn prosessilaitteistossa, edistäen täten tuotteen suurempaa tuotosta ja valmistetun paperin laadun parantumista.

Menetelmä paperimassan käsittelemiseksi tämän keksinnön mukaisella modifioidulla polyetyleeni-iminilla on teknillisesti yksinkertaista ja toteutettavissa seuraavaa ensisijaista tapaa käyttäen.

Paperimassaan, joka sisältää jauhettua kuitumaista välituotetta, täyteainetta, ja (tietyissä tapauksissa) optista valkaisu-ainetta, liima-ainetta ja koagulanttia, lisätään ennen valua modifioitua polyetyleeni-iminiä määrän ollessa 0,03 - 0,1 paino-% absoluuttisen kuivan kuitumaisen aineen määrästä laskien. Polyelektro-lyytin tehokkuus ilmenee suurin piirtein millä tahansa paperimassan pH-alueella.

Kuitumaisena lähtöaineena voidaan käyttää mitä tahansa selluloosaa, puuhioketta, jätepaperia.

Täyteaineena käytetään kaoliinia, liitua, blanc fix'iä, titaanidioksidia.

Liima-aineina käytetään luonnonliimoja ja synteettisiä polymeerit iimo ja.

Tämän keksinnön mukaisen modifioidun polyetyleeni-iminin ve-denpoistotehon määrittäminen suoritetaan Shopper-Rigler-laitteessa.

il 5 64965

Paperiradan valu suoritetaan Rapid-Ketten-laitteessa.

Lähtöaineena tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävää polyetyleeni-iminiä, jota on modifioitu akryyliamidilla ja akryylihapolla, valmistetaan seuraavalla tavalla.

Polyetyleeni-iminin vesiliuokseen, jonka konsentraatio on 10-15 %, lisätään laskettu määrä kiteistä akryyliamidia. Akryyli-amidin liittyminen tapahtuu eksotermisenä reaktiona ja reaktioseok-sen lämpötila kohoaa 30-40°C. Eksotermisen jakson päätyttyä reak-tioliuosta lämmitetään vielä 2-3 tuntia lämpötilan ollessa välillä 80-100°c modifioinnin saattamiseksi loppuun.

Muodostunutta modifioitua polyetyleeni-iminiä ei eroteta reaktioseoksesta. Strukturoitumisen estämiseksi se neutraloidaan aminoryhmistä laskien 50 mooli-%:lla epäorgaanista happoa. Saatuun seokseen lisätään sitten laskettu määrä akryylihappoa ja reaktio-seosta pidetään vielä 8-10 tuntia 70-80°C:n lämpötilassa.

Akryyliamidilla, akryylihapolla ja guanidiinilla modifioidun polyetyleeni-iminin valmistus suoritetaan lisäämällä laskettu määrä guanidiinihydrokloridia polyetyleeni-iminin vesiliuokseen, jonka konsentraatio on 10-15 %. Liuos lämmitetään kiehuvaksi. Reaktion päätekohta todetaan ammoniakin kehittymisen loppumisena, jota ammoniakkia muodostuu polyetyleeni-iminin reagoidessa guanidiinin kanssa. Sen jälkeen menetelmän suorittaminen tapahtuu samalla tavalla kuin edellä on selostettu.

Tämän keksinnön ymmärrettävyyden selventämiseksi seuraavassa esitetään muutamia spesifisiä esimerkkejä.

Esimerkki 1

Paperimassaan, joka sisältää seoksena selluloosakuidun, joka on jauhettu vastaamaan Shopper-Rigler-asteikon arvoa 40°, kaoliinin, hartsiliiman, aluminiumsulfaatin ja optisen valkaisuaineen, jota käytetään 0,1 paino-? absoluuttisen kuivan selluloosakuidun määrästä laskien, vesisuspensiota, jonka pH on 6,0, lisätään modifioitua polyetyleeni-iminiä 0,07 paino-% absoluuttisen kuivan selluloosa-kuidun määrästä laskien. Modifioidussa polyetyleeni-iminissä on 50 mooli-% etyleeniamino-/Ä-amidi-yksiköitä ja 10 mooli-% etyyliamino-/3r propionaatti-yksiköitä laskettuna polyetyleeni-iminin alkuperäisten yksiköiden kokonaismäärästä. Aineosia sekoitetaan keskenään 15 sekunnin ajan. Tämän paperimassan dehydraatioaika on 45 sekuntia.

6 64965 Tästä paperimassasta valmistetun paperirullan ominaisuudet on esitetty alla olevassa taulukossa.

Kontrolli 1

Edellä mainitun paperimassan, jossa ei ole optista valkaisu-ainetta eikä polyelektrolyyttiä, dehydraatioaika on 97 sekuntia.

Tästä paperimassasta valmistetun paperirullan ominaisuudet on esitetty alla olevassa taulukossa.

Kontrolli 2

Esimerkin 1 paperimassasta, jossa ei ole polyelektrolyyttiä, valmistetaan paperirulla. Paperirullan ominaisuudet on esitetty alla olevassa taulukossa.

Kontrolli 3

Esimerkin 1 paperimassaan lisätään polyelektrolyytiksi modifioitua polyetyleeni-iminiä, jossa on 50 mooli-% etyleeniamiini- -etyyliamidi-yksiköitä laskettuna polyetyleeni-iminin alkuperäisten yksiköiden kokonaismäärästä lisätyn määrän vastatessa 0,03 paino-% absoluuttisen kuivan selluloosakuidun määrästä. Tämän paperimassan dehydraatioaika on 56 sekuntia. Tästä paperimassasta valmistetun paperirullan ominaisuudet on esitetty alla olevassa taulukossa.

Esimerkki 2

Paperimassaan, joka sisältää seoksena selluloosakuidun, joka on jauhettu vastaamaan Shopper-Rigler-asteikon arvoa 40°, kaoliinin, hartsiliiman, aluminiumsulfaatin vesisuspensiota, lisätään, pitämällä pH arvossa 4,5, modifioitua polyetyleeni-iminiä tämän määrän ollessa 0,07 paino-% absoluuttisen kuivan selluloosakuidun määrästä laskien. Modifioidussa polyetyleeni-iminissä on 25 mooli-% etylee-niamino-/5-amidi-yksiköitä ja 25 mooli-% etyleeniamino-/3-propionaatti-yksiköitä polyetyleeni-iminin alkuperäisten yksiköiden kokonaislukumäärästä laskien. Saatua paperimassaa sekoitetaan 15 sekuntia ja sen jälkeen suodatetaan Shopper-Rigler-laitteessa.

Tämän paperimassan dehydraatioaika on 47 sekuntia.

Tästä paperimassasta valmistetun paperirullan ominaisuudet on esitetty alla olevassa taulukossa.

Il 7 64965

Esimerkki 3

Esimerkin 1 paperimassaan, jonka pH on 4,5, lisätään 0,07 % modifioitua polyetyleeni-iminiä (laskettuna absoluuttisen kuivan selluloosakuidun painosta), jossa on 10 mooli-% etyleeniamino- -amidi-yksiköitä ja 50 mooli-% etyleeniamino-/i-propionaatti-yksiköi-tä.

Tämän paperimassan dehydraatioaika on 48 sekuntia.

Tästä paperimassasta valmistetun paperirullan ominaisuudet on esitetty alla olevassa taulukossa.

Esimerkki 4

Esimerkin 1 paperimassaan, jonka pH on 4,5, lisätään modifioitua polyetyleeni-iminiä (määrän ollessa 0,07 paino-% absoluuttisen kuivan kuidun painosta laskien), jossa on 10 mooli-% etylee-niamino-/$-amidiyksiköitä, 40 mooli-% etyleeniamino-/5-propionaatti-yksiköitä ja 10 mooli-% guanidiini-yksiköitä.

Tämän paperimassan dehydraatioaika on 39 sekuntia.

Tästä paperimassasta valmistetun paperirullan ominaisuudet on esitetty alla olevassa taulukossa.

Esimerkki 5

Paperimassaan, jonka pH on 7,5 ja joka sisältää seoksena selluloosakuidun, joka on jauhettu vastaamaan Shopper-Rigler-astei-kon arvoa 40° ja liidun vesisuspensiota, lisätään modifioitua polyetyleeni-iminiä, määrän ollessa 0,1 paino-% absoluuttisen kuivan selluloosakuidun painosta laskien. Modifioidussa polyetyleeni-imi-nissä on 10 mooli-% etyleeniamiini-/3-amidi-yksiköitä, 40 mooli-% etyleeniamino-/i-propionaatti-yksiköitä ja 50 mooli-% guanidiini-yksiköitä. Saatua massaa sekoitetaan 15 sekuntia ja suodatetaan Shopper-Rigler-laitteessa. Tämän paperimassan dehydraatioaika on 35 sekuntia.

Tästä paperimassasta valmistetun paperirullan ominaisuudet on esitetty alla olevassa taulukossa.

Polyetyleeni-iminin, jota on modifioitu akryyliamidilla, akryylihapolla ja guanidiinilla, ollessa tehokas dehydraatiota ja retentiota edistävänä aineena, se samalla hidastaa eräiden limaa muodostavien mikro-organismien kasvua; viimeksi mainittujen modifioiduista polyetyleeni-iministä aiheutuva kuolleisuus on niinkin suuri kuin 70 %.

____ " τ~.

8 64965

Taulukko

Esimerkki n:o Täyteaineen Valkoisuus- Katkeamispi- retentioaste, aste, % tuus, m %

Esimerkki 1 72 97,3 3 780

Kontrolli 1 47 80,0 3 500

Kontrolli 2 47 99,0 3 500

Kontrolli 3 60 94,0 3 550

Esimerkki 2 73 90,0 3840

Esimerkki 3 75 98,0 4 100

Esimerkki 4 78 99,4 3 800

Esimerkki 5 79 93,0 4 470

Johtopäätös tuloksista, jotka on esitetty edellä olevissa esimerkeissä, samoin kuin taulukossa esitetyistä arvoista, on se, että tämän keksinnön mukainen paperimassan käsittelymenetelmä antaa mahdollisuuden lisätä, aikaisempaan tapaan verrattuna (kontrolli 3), dehydraatioastetta 10-20 %, täyteaineen retentioastetta paperiin 12-30 %, parantaa paperin valkoisuutta 5 %, samoin kuin parantaa saadun paperin mekaanisia lujuusominaisuuksia.