FI70617C - Vid pappersindustrin anvaendbar oorganisk fyllmedelsblandning med hoeg retention - Google Patents

Description

7061 7

PAPERITEOLLISUUDESSA KÄYTETTÄVÄ EPÄORGAANINEN TÄYTEAINESEOS, JOLLA ON HYVÄ RETENTIO

Keksintö koskee patenttihakemuksesta 823 128 tunnettua paperiteollisuudelle tarkoitettua epäorgaanista täyteaine-seosta, jolla on hyvä retentio. Keksinnön mukainen seos sisältää 65 - 95 painoprosenttia paperiteollisuudelle tarkoitettua epäorgaanista täyteainetta ja 5 - 35 painoprosenttia lisäainetta, joka käsittää alumiinisuolaa sekä mahdollisesti natriumalumi naattia.

Keksintö kohdistuu seokseen, jonka avulla paperiteollisuuden täyteainehävikkiä voidaan huomattavasti vähentää. Täyteaineen ja hienojakoisten kuitujen retention paraneminen tuo mukanaan merkittäviä taloudellisia etuja.

Paperiteollisuudessa käytetään täyteaineina seuraavia epäorgaanisia mineraaliaineita: - silikaatit (kuten kaoliini, talkki jne.), - sulfaatit (kuten BaS04, CaSC>4 jne.), - karbonaatit (kuten MgCO^, CaCO^ jne.), - oksidit (kuten T1O2, ZnO jne.), - sulfidit (kuten ZnS jne.).

Teollisiin käyttötarkoituksiin käytetään edellä mainituista täyteaineista eniten kaoliinia ja talkkia ja erityistarkoituksiin bariumsulfaattia ja titaanidioksidia.

Kun näitä aineita käytetään paperiteollisuudessa, valmistetaan ensin vesisuspensio ja tämä suspensio lisätään selluloo-sakuitususpensioon. Paperinvalmistuksen yhteydessä menetetään huomattava määrä täyteainetta. Hävikin suuruus riippuu lisätyn täyteaineen tyypistä ja määrästä ja paperinvalmistuksessa käytetyistä teknisistä olosuhteista.

Huomattavat täyteainehäviöt johtuvat pääasiassa siitä seikasta, että tavanomaisilla menetelmillä valmistetulla epäorgaanisella mineraalitäyteaineella ja teollisilla selluloosa 7061 7 2 kuitutyypeillä on molemmilla negatiivinen pintavaraus (zeta-potentiaali) vesisuspensioissa. Selluloosan ja eräiden tyypillisten täyteaineiden zeta-potentiaalit on lueteltu seuraavassa:

Selluloosakuitu -13 - -27 mV

Unkarilainen kaoliini (louhittu Szegissa) -28 - -32 mV

Itävaltalainen kaoliini (Aspenger A-2) -16 - -20 mV

Tsekkoslovakialainen kaoliini -15 - -25 mV

Titaanidioksidi -40 - -50 mV

Itävaltalainen talkki -30 - -40 mV

"Zeolex 113" (synteettinen silikaatti tyyppinen täyteaine, jota valmistaa Zeofinn Oy,

Suomi) -35 - -40 mV

koska seiluloosakuiduilla ja täyteainehiukkasilla on voimakas negatiivinen pintavaraus, ne torjuvat toisiaan vesisuspensiossa, ja tästä syystä huomattava määrä täyteainehiukka-sia huuhtoutuu prosessiveden mukana paperinvalnistusseulan läpi yhdessä lyhyiden selluloosakuitujen (rikkoutuneet kuidut ja hienojakoinen liete) kanssa.

Nyt on yllättäen havaittu, että käytettäessä tämän keksinnön mukaista seosta täyteaine kiinnittyy selluloosakuituihin ja näin hävikki jää mahdollisimman pieneksi.

Kun tämän keksinnön mukainen seo3 suspendoidaan veteen, saadaan suspensio, jonka sisältäraillä hiukkasilla on positiivinen pintavaraus (zeta-potentiaali).

Keksinnön mukainen täyteaineseos valmistetaan siten, että yhtä tai useampaa ilmakuivaa yhdistettä, josta vapautuu alumiini-ioneja, mielellään aluraiinisulfaattia tai natriumalumi-naattia tai molempia, lisätään tietty määrä täyteaineeseen tavallisen täyteaineenvalraistusmenetelmän viimeisessä vaiheessa, so. kuivatun täyteaineen hienontamisen yhteydessä.

3 7061 7

Kun tämä koostumukseltaan määrätty, ilmakuiva seos suspendoi-daan paperiteollisuudessa käytetyissä olosuhteissa, on täyte-ainehiukkasilla positiivinen varaus (so. niillä on positiivinen zeta-potentiaali). Lisättäessä täyteainehiukkasten suspensio pintavaTaukseltaan negatiivisten selluloosakuitu-jen suspensioon, tarttuvat täyteainehiukkaset näin ollen elektrostaattisen vetovoiman vuoksi selluloosakuitujen pintaan ja samanaikaisesti lisäävät rikkoutuneiden ja hienojakoisten kuitujen hetero- tai homokoaguloitumista. Nämä vaikutukset parantavat huomattavasti täyteaineen ja hienojakoisten kuitujen retentiota paperirakenteeseen.

Eräiden tyypillisten tämän keksinnön mukaisten täyteaineseos-ten zeta-potentiaalit vesisuspensioissa mitattuina on esitetty taulukossa I.

TAULUKKO I

Täyteaine- Täyteaineen ja Lisäaineen prosen- Zeta-po- tyyppi lisäaineen väli- sentuaalinen tentiaali

nen painosuhde koostumus mV

A12(S04)5 Na-alu-minaatti

Unkarilainen kaoliini 10 : 2 80 20 +13 - +16

Itävaltalainen kaoliini 10 : 2 80 20 +14-+16

Tsekkoslovakialainen kaoliini 10 : 3 80 20 +15 - +17

Titaanidioksidi 10 : 3 80 20 +15 - +17

Itävaltalainen talkki 10 : 2 80 20 +10 - +14 "Zeolex 113” 10 : 2 80 20 +9-+11

Sellainen täyteainesuspensio, jolla on positiivinen pintava-raus, voidaan saada aikaan myös silloin kun aineosien suhde 4 7061 7 ei ole optimaalisella alueella. Suspension valmistuksen aikana ilmenevä positiivinen pintavaraus ei riipu suspension laimennusasteesta. Kun vaihdellaan aluraiinisulfaatin ja natriumaluminaatin suhdetta, voidaan valmistaa pintavarauk-seltaan positiivisia täyteainesuspensioita, joiden pH vaih-telee laajalla alueella (pH 2,0 - 10,0). Näin suspension pH voidaan aina säätää haluttuun arvoon, mikä onkin edullista paperini!imauksen kannalta.

Kuten tunnettua, paperiteollisuuden tavanomaisissa menetelmissä käytetyt täyteaineiden vesisuspensiot sisältävät pinta-varaukseltaan negatiivisia hiukkasia, jotka torjuvat toisiaan, sekä selluloosakuituja, joilla samoin on negatiivinen pintavaraus. Näin ollen täyteaineen ja hienojakoisten kuitujen retentio on huono.

Kun tämän keksinnön mukainen seos suspendoidaan veteen, on täyteainehiukkasilla sitä vastoin positiivinen pintavaraus (zeta-potentiaali), ja tästä aiheutuu täyteaineen optimaalinen retentio. Tämän keksinnön mukaisesti saavutettu retentio on hyvin paljon parempi kuin se täyteaineiden ja hienojakoisten kuitujen retentio, joka tähän mennessä on saavutettu tavanomaisissa olosuhteissa. Tämän keksinnön mukaisiin seoksiin liittyy lisäksi myös se etu, että niitä käytettäessä ei tarvita tavanomaisia retentioapuaineita (nämä retentio-apuaineet ovat kalliita, ne pitäisi lisätä erikseen ja ne ovat tehottomampia kuin tämän keksinnön mukaiset seokset), ja lisäksi säätämällä täyteainesuspension pH tarvittavaan arvoon voidaan käyttää mitä tahansa haluttua liimausmenetelmää.

Seokseen lisätään keksinnön mukaisesti edullisesti kationista polyelekrolyyttiä (esim. polyakryyliamidia tai polyamidi-amiinia jne.), jolloin retentio kasvaa entisestään ja paperin lujuus kasvaa.

7061 7 5

Polyelektrolyytti lisätään täyteaineseokseen hienoksijauhetussa muodossa täyteaineseosta valmistettaessa. (Kationisen polyelektrolyytin määrä on koko täyteaineseoksesta 0,1 - 6 #, edullisesti 0,25 - 2,5 # ja parhaimmillaan 0,1 - 1,5 *.)

Keksintöä valaistaan seuraavilla esimerkeillä, joiden tarkoitus ei ole rajoittaa keksintöä.

Valmistetaan koostumukseltaan seuraavat täyteaineseokset: Esimerkki 1

Kaoliini 950 kg

Kiteinen alumiinisulfaatti 50 kg

Yhteensä 1.000 kg

Esimerkki 2

Kaoliini 950 kg

Kaliumalumiinisulfaatti 25 kg

Natriumaluminaatti 25 kg

Yhteensä 1.000 kg

Esimerkki 3

Kaoli ini 91 0 kg

Kiteisen alumiinisulfaatin ja kaliumalumiinisulfaatin seos 1:1 70 kg

Natriumaluminaatti 20 kg

Yhteensä 1.000 kg 6 7061 7

Esimerkki 4

Titaanidioksidi 835 kg

Kiteinen alumiinisulfaatti 135 kg

Natriumaluminaatti · 30 kg

Yhteensä 1.000 kg

Esimerkki 5

Talkki 650 kg

Kaliumalumiinisulfaatti 175 kg

Natriumaluminaatti 175 kg

Yhteensä 1.000 kg

Esimerkki 6

Titaanidioksidi 650 kg

Kiteisen aluraiinisulfaatin ja kaliumalumiinisulfaatin seos 1:1 350 kg

Yhteensä 1.000 kg

Esimerkki 7

Kaoliini 940 kg

Kiteinen alumiinisulfaatti 40 kg

Natriumaluminaatti 10 kg

Kationinen polyakryyliamidi (polyelektrolyytti) 10 kg 1.000 kg

Paperiteollisuudessa tavanomaisissa olosuhteissa ilman reten-tioapuainetta käytetyn kaoliinitäyteaineen retentio on 50 - 60 riippuen lisätyn kaoliinin tyypistä ja määrästä. Sitä vastoin tämän keksinnön mukaisten kaoliinipitoisten seosten retentio on 80 - 85 # samoissa olosuhteissa (vertaa esimerkit 1-3).

7 7061 7

Paperiteollisuudessa tavanomaisissa olosuhteissa ilman reten-tioapuainetta käytetyn titaanidioksiditäyteaineen pidättyminen on 30 - 40 $6 lisätystä titaanidioksidimäärästä riippuen. Tämän keksinnön mukaisten titaanidioksidipohjaisten seosten pidättyminen on kuitenkin 50 - 60 % samoissa olosuhteissa (esimerkit 4 ja 6), ja lisäksi nämä seokset ovat paljon halvempia kuin tavanomainen titaanidioksiditäyteaine (esimerkki 4).

Paperiteollisuudessa tavanomaisissa olosuhteissa ilman retentioapuainetta käytetyn talkkitäyteaineen retentio on 60 - 70 % riippuen määrästä. Toisaalta tämän keksinnön mukaisen talkkipohjäisen seoksen pidättyminen on 80 - 90 % samoissa olosuhteissa, ja lisäksi seoe on halvempi kuin tavanomainen talkkitäyteaine.

(Käytettäessä polyelektrolyyttiä (esimerkki 7) pienten kuitujen ja selluloosakuitujen retentio on vieläkin parempi kuin käytettäessä esimerkkien 1 - 3 mukaisia seoksia ja lisäksi paperin lujuus paranee ilman täyteainehävikkiä.)

Claims (5)

1. 8 70617
2. 1. Paperiteollisuudelle tarkoitettu epäorgaaninen täyteaine-seos, Jolla on hyvä retentio, tunnettu siitä, että seos sisältää 65 - 98 painoprosenttia paperiteollisuudelle tarkoitettua epäorgaanista täyteainetta Ja 2 - 35 painoprosenttia lisäainetta, Joka käsittää alumiinisuolaa sekä mahdollisesti aluminaattia sekä että seos sisältää 0,1 - 6 % kationista polyelektrolyyttlä.
3. 2. Vaatimuksen 1 mukainen seos, tunnettu si tä, että lisäaineen sisältämä alumiinisuolojen osuus on 50 - 100 prosenttia.
4. 3. Vaatimuksen 1 mukainen seos, tunnettu siitä, että se sisältää alumiinisuolana alumiinisulfaattia, kalium-alumiinisulfaattla tai alumilnikloridia. Vaatimuksen 1 mukainen seos, tunnettu siitä, että se sisältää aluminaattlna natriumaluminaattia.
5. 5. Vaatimuksen 1 mukainen seos, tunnettu siitä, että se kationisena polyelektrolyyttinä sisältää kationista polyakryyliamidia.