FI72555C

FI72555C - Foerfarande foer foerbaettring av retentionen av fyllmedel och massa finmaterial och foer oekning av urvattningshastigheten av maelden vid framstaellning av papper.

Info

Publication number: FI72555C
Application number: FI841053A
Authority: FI
Inventors: Donald Clifford Wehner
Original assignee: American Cyanamid Co
Priority date: 1983-03-16
Filing date: 1984-03-15
Publication date: 1987-06-08
Also published as: EP0119493A1; FI841053A; ZA841944B; JPS59179899A; DK108984D0; DK108984A; FI841053A0; FI72555B; AU2566584A; CA1223107A; KR840007923A; NO841007L; AU562928B2; BR8401185A

Description

1 72555

Menetelmä täyteaineiden ja paperimassan hienojakoisten osien retention parantamiseksi ja veden poistumisnopeuden suurentamiseksi paperiraaka-aineesta paperia valmistettaessa 5 Tämä keksintö koskee menetelmää täytaineiden ja paperimassan hienojakoisten osien retention parantamiseksi ja veden poistumisen nopeuttamiseksi raaka-aineista paperin valmistuksessa.

10 Paperin valmistuksessa toimitaan yleisesti ottaen siten, että sellukuiduista, joita saadaan puuraaka-aineen sulputuksessa, valmistettu paperimassan vesisuspensio siirretään hydraulisesti ja mekaanisesti viiralle, joka on liikkeessä, jolloin saadaan aikaan märkä sellukuituraina. Mä-15 rästä kuiturainasta poistetaan vesi valuttamalla neste pois siitä, minkä jälkeen märkää rainaa voidaan käsitellä edelleen, kuivata, kalanteroida ja tehdä sille haluttaessa lisä-käsittelyjä .

Yleensä raaka-aine, joka johdetaan märän rainan muo-20 dostamiseen käytettävälle viiralle, sisältää joukon lisäaineita. Näihin lisäaineisiin voivat kuulua paperikoneen toimintaa parantavat käsittelyapuaineet samoin kuin lopullisen paperituotteen laatua parantavat paperikemikaalit. Soveltuviin käsittelyapuaineisiin voivat kuulua retentioapuaineet, 25 joiden tarkoituksena on saada täytelisäaineet jäämään muodostuvaan rainaan ja sen pinnalle ja vähentää paperimassan hienojakoisten osien häviötä raaka-aineesta vedenpoistovai-heen aikana ja kuivausapuaineet veden poistumisen edistämiseksi viiralle olevasta raaka-aineesta. Muita apuaineita 30 voivat olla muodostusapuaineet, hiutalointiaineet, vaahtoa-misen estäjät, märän rainan lujuutta parantavat lisäaineet, pihkansäätöaineet, limanestoaineet, kreppausapuaineet ja niiden kaltaiset, kuten alan ammattimiehet tietävät.

Funktionaalisiin lisäaineisiin voivat kuulua täyte-35 aineet, kuten edellä mainittiin, liimat ja vastaavat. Täyteaineisiin voi sisältyä optisia kirkasteita, läpikuultamatto- 2 72555 maksi tekeviä aineita ja pigmenttejä. Liimoja käytetään tekemään paperituote kestäväksi nesteiden, kuten musteen, veden ja vastaavien, aiheuttamaa kostumista vastaan ja tähän tarkoitukseen käytetään tyypillisesti hartseja tai vahoja.

5 Valmistuksen tehokkuuden ja helppouden kannalta on toivottavaa lisätä retentioapuaineita raaka-aineisiin ennen märän rainan muodostusvaihetta sellukuiduissa alunperin esiintyvien negatiivisten pintavarausten neutraloimiseksi tai vähentämiseksi ja täyteaineiden, kuitujen ja hienoja-10 koisten osien rinnakkainhiutaloitumisen aikaansaamiseksi niin että ne pysyvät koossa, sen lisäksi, että retentioapu-aine sitoo niitä toisiinsa.

Aiemmin on käytetty lukuisia retentioapuaineita, jotka yleensä sisältävät amiini- tai kvaternaarisia ammonium-15 ryhmiä, kuten epikloorihydriinillä käsiteltyä dietyleeni-triamiiniadipiinihappopolyamidia, etyleeni-imiinin ja dime-tyylidiallyyliammoniumkloridin polymeerejä ja aminoetyyli-akrylaattikopolymeerejä. On käytetty myös hydratoitua alu-miinisulfaattia, "alunaa" sekä yksinään että yhdistettynä 20 muihin retentioapuaineisiin. Käytetään myös erilaisia ak-ryyliamidin polymeerejä ja kopolymeerejä sekä ionisia että ionittomia tyyppejä. Erityisesti kationista ja anionista tyyppiä olevia polyakryyliamideja on käytetty alumiinisul-faatin yhteydessä. Vaikka retentioapuaineiden yhdistelmiä 25 on käytetty täyteaineen hyvän retention aikaansaamiseksi, esimerkiksi lisäämällä raaka-aineeseen pienimolekyylistä kationista polymeeriä ja sen jälkeen suurimolekyylistä anionista polymeeriä, voivat tällaiset yhdistelmät vaikuttaa haitallisesti rainan muodostukseen edistämällä sellukuitu-30 j en liiallista hiutaloitumista, mikä täytyy kompensoida sekoittamalla raaka-ainetta ennen märän rainan muodostusvaihetta paperinvalmistusprosessissa. Samoin on paperiteollisuudessa käytetty lukuisia kuivatusapuaineita valmistusno-peuden suurentamiseksi sellaisissa paperinvalmistusproses-35 seissa, joissa veden poisto tai nesteen valutus pois on prosessissa nopeutta rajoittava vaihe.

3 72555

Vaikka yleensä on toivottavaa maksimoida retentio ja kuivatusnopeus paperinvalmistusjärjestelmässä, lisäaineet, joita tähän asti on käytetty kyseiseen tarkoitukseen, toimivat rinnakkain haitallisella tavalla, jolloin niiden teho 5 heikkenee, mikä johtuu kuivauksen ja retention edistämisen toistensa kanssa päinvastaisesta luonteesta. Lisäksi monille tällä hetkellä käytössä oleville kuivatus- ja retentio-apuaineilla on ominaista alhainen aktiivisuus pH:n ollessa matalahko.

10 Siten tämän keksinnön päämääränä on parannettu mene telmä retention ja veden poistumisen raaka-aineesta edistämiseksi paperin valmistuksen yhteydessä.

Keksintö koskee parannettua menetelmää täyteaineiden ja paperimassan hienojakoisten osien retention parantami-15 seksi ja veden poistumisnopeuden suurentamiseksi raaka-aineesta paperin valmistuksen yhteydessä, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että lisätään mainittuun raaka-aineeseen ennen veden poistoa erikseen (a) noin 0,045 - noin 1,36 kg raaka-ainetonnia' kohden vesiliukoista kopolymeeriä, joka 20 sisältää noin 2,5 - noin 35 mooli-% 2-akryyliamido-2-metyyli-propaanisulfonihaposta peräisin olevia toistuvia yksiköitä, ja (b) noin 0,045 - 2,27 kg raaka-ainetonnia kohden erilaista vesiliukoista polymeeriä, joka on polyakryyliamidi, ko-polymeeri, joka sisältää noin 70 - noin 99 mooli-% akryyli-25 amidista peräisin olevia toistuvia yksiköitä, kationien polymeeri tai niiden seos, ja saadusta raaka-aineesta poistetaan vesi.

Tämän keksinnön yhteydessä on yllättävästi ja vastoin odotuksia havaittu, että käytettäessä vesiliukoisen kopoly-30 meerin, joka sisältää noin 2,5 - 35 mooli-% 2-akryyliamido- 2-metyylipropaanisulfonihaposta (tästedes käytetään nimitystä AMPS) peräisin olevia toistuvia yksiköitä, ja vesiliukoisen polymeerin, joka on polyakryyliamidi tai kopoly-meeri, joka sisältää noin 70-99 mooli-% akryyliamidista 35 peräisin olevia toistuvia yksiköitä, yhdistelmää reagoivat nämä aineosat synergistisesti ja saavat aikaan suuremman 4 72555 retention ja veden poistumisnopeuden (valumisnopeus) kuin on saatavissa aikaan jommallakummalla komponentilla yksinään käytettynä. Lisäksi, vastoin kuin alalla tunnetut kui-vatusretentioapuaineyhdistelmät, on keksinnön mukaisesti 5 käytetty koostumus suhteellisen epäherkkä pH:lie ja hyvin tehokas sekä happamissa että emäksisissä systeemeissä. Vaikka AMPS-polymeerejä ja -kopolymeerejä on käsitelty aiemmin kuivaus- ja retentioapuaineina, esimerkiksi DE-hakemusjulkaisussa 2 248 752, ei ole olemassa mainintoja siitä, että 10 tällaisia lisäaineita voitaisiin käyttää yhdistettyinä ak-ryyliamidiopolymeereihin tai -kopolymeereihin tämän keksinnön mukaisella tavalla parantuneen kuivatuksen ja retentio-kyvyn aikaansaamiseksi, kuten tapahtuu tämän keksinnön mukaista koostumusta käytettäessä.

15 Tämän keksinnön mukaista menetelmää voidaan menestyk sellisesti käyttää erilaisista paperin valmistuksen lähtöaineista, kuten puuhiokkeesta, lämpömekaanisella menetelmällä valmistetuista (TMP-) massoista, sulfaattisellusta ja vastaavista, saatuihin raaka-aineisiin ja koostumus on eri-20 tyisen tehokas lisättäessä sitä sanomalehtipaperiraaka- aineisiin, jotka sisältävät vähintään 40 paino-% puuhioke-massaa.

Tämän keksinnön yhteydessä käytettävä AMPS-kopolymee-ri sisältää noin 2,5 noin 35, edullisesti 5-20 ja edulli-25 simmin 7-15 mooli-% AMPS:sta peräisin olevia toistuvia yksiköitä. Tässä yhteydessä tarkoitetaan merkinnällä AMPS laajasti 2-akryyliamido-2-metyylipropaanisulfonihappoa sekä mitä tahansa sen soveltuvaa suolaa. Soveltuviin AMPS-kopo-lymeereihin kuuluvat ne, jotka sisältävät esimerkiksi noin 30 65-97,5 mooli-% akryyliamidista peräisin olevia toistuvia yksiköitä ja noin 3-15 mooli-% akryylihaposta peräisin olevia toistuvia yksiköitä. AMPS-kopolymeerin molekyylipaino on edullisesti noin 2-20 miljoonaa. Erityisen edullisilla kopolymeereillä voi olla esimerkiksi Standard Brookfield-35 viskositeetti 2-10 cP mitattuna 0,20 % liuoksessa 25°C:ssa 0,33 M NaCl:ssa käyttäen nopeudella 60 rpm pyörivää akselia nro 1 .

5 72555 AMPS-kopolymeerin kanssa rinnan käytettävä polymeerinen lisäaine on vesiliukoinen polymeeri, joka on polakryyli-amidi tai kopolymeeri, joka sisältää noin 70-99 mooli-% akryyliamidista peräisin olevia toistuvia yksiköitä. Tämä 5 polymeeri voi olla luonteeltaan ioniton tai ioninen ja se on edullisimmin kationinen. Tämä polymeeri voi soveltuvasti olla kationinen emulsiokopolymeeri, joka sisältää 95 mooli-% akryyliamidista peräisin olevia toistuvia yksiköitä ja 5 mooli-% dimetyyliaminoetyylimetakrylaatista, joka on kva-10 ternoitu dimetyylisulfaatilla, peräisin olevia toistuvia yksiköitä, jolloin kopolymeeri emulgoidaan sorbitaanimono-oleaatin kanssa ja sisältää soveltuvan emulsion rikkojaa. Tämä polymeeri voi vaihtoehtoisesti olla akryyliamidin ja diallyylidimetyyliammoniumkloridin kationinen kopolymeeri, 15 joka sisältää 75-99 mooli-% akryyliamidista peräisin olevia toistuvia yksiköitä, ja jonka molekyylipaino on pienempi kuin noin 25 00C. Muita soveltuvia polymeerejä ovat amino-etyloitu polyakryyliamidi ja metakryyliamidipropyylitri-metyyliammoniumkloridi-akryyliamidikopolymeerit.

20 Keksinnön mukaisessa menetelmässä lisätään tonniin raaka-ainetta noin 0,045 - noin 1,36 kg AMPS-kopolymeeriä sekä noin 0,045 - noin 2,27 kg akryyliamidipolymeeriä tai -kopolymeeriä, edullisesti noin 0,23 - noin 0,91 kg AMPS-kopolymeeriä tonnia kohden ja noin 0,23 - noin 0,91 kg 25 akryyliamidipolymeeriä tai -kopolymeeriä tonnia kohden.

Edullisesti raaka-aineeseen lisättävien AMPS-kopolymeerin ja akryyliamidipolymeerin tai -kopolymeerin painosuhde on noin 0,125:1 - 8:1.

Vaikka, kuten mainittiin tällä keksinnöllä on laaja 30 käyttökelpoisuusalue happamissa ja emäksisissä raaka-aineissa, on keksinnössä käytetty koostumus erityisen tehokasta pH-alueella noin 4,0 - 5,5. Koostumusta voidaan käyttää esimerkiksi raaka-aineessa, joka sisältää hartsiliimaa ja "alunaa" ja jonka pH on alle noin 5. Lisäksi koostumusta 35 voidaan käyttää tavanomaisten retentiota ja kuivatusta edistävien yhdisteiden, kuten diallyylidimetyyliammoniumklori-dipolymeerien tai -kopolymeerien ja polyetyleeni-imiinin kanssa.

6 72555

Seuraavat erityisesiraerkit valaisevat keksinnön eri-tyispuolia. Kaikissa esimerkeissä seuraavissa osuudet ja prosenttiosuudet ovat paino-osia ja -prosentteja ellei toisin mainita.

5 Esimerkki 1 Jäljempänä kuvattavat kokeet tehtiin sanoma1ehtipä-periraaka-aineilla, joiden koostumukset annetaan taulukossa I.

Taulukko I

10 Sanomalehtipaperiraaka-aineen ominaisuudet

Raaka-aine Konsistenssi Liikkuvuus CD

Perälaatikko 1,62 -0,45 16,78

Sulfaattisellu 3,82 -1,61 4,58 TMP 4,08 -1,28 18,00 15 Puuhioke 3,77 -1,12 24,67

Taulukossa annetut konsistenssiarvot mitattiin suodattamalla punnittu raaka-ainetäyte, kuivaamalla suodatti-melle jäänyt kuitu ja punnistemalla se. Liikkuvuus mitattiin yksikköinä stationäärissä kerroksessa mikroelekt- 20 roforeesikennossa. "CD"-arvot ilmoittavat raaka-aineen ka-tionitarpeen, mitattuna poly(dimetyyliamino/epikloorihydrii-ni)annoksena (kg/t raaka-ainetta), joka tarvitaan alentamaan raaka-aineen liikkuvuus nollaan. Sanomalehtipaperiraaka-aineen perälaatikkonäytteet, joita taulukossa I esi-25 tetään, saatiin kaksoisviirapaperikoneesta, jossa ensimmäinen retentio (FPR) on normaalist alhainen. Koneen ensimmäinen retentio määritellään seuraavasti: perälaatikkokonsistenssi - sihtauslaatikkokonsistenssi .

FPR = -- x 100 % ^ perälaatikkokonsistenssi ja on siten mittana paperikoneen muodostusvyöhykkeen kyvylle poistaa suspendoitunutta materiaalia (so. kuituja, hienojakoisia osia ja täyteaineita) perälaatikkoraaka-aineen lähtöaineesta. Korkea ensimmäinen retentio korreloi hieno-35 jakoisten osien ja täyteaineiden alhaisen kierrätysasteen kanssa paperinvalmistusjärjestelmässä ja prosessin märän pään paremman toiminnan kanssa.

Il 7 72555

Seuraavissa kokeissa käytettiin Britt-astiaa mitattaessa erilaisten lisäaineiden vaikutusta ensimmäiseen re-tentioon. Toimintaolosuhteet (sekoitusnopeus ja seulakoko) valittiin siten, että Britt-astialla saatu FPR oli sama 5 kuin paperikoneelle mitattu FPR. Raaka-aine, jolle Britt-astia oli kalibroitu, käsiteltiin valitulla määrällä raaka-aineen lisäainetta ja FPR mitattiin uudelleen Britt-astias-sa.

Valumismittaukset tehtiin valutusputkessa käyttäen 10 perusteena 5 s:n aikana kerättyä suodoksen määrää (tilavuutta) .

Seuraavassa taulukossa näytteet, joille käytetään nimitystä "vertailunäyte", eivät sisältäneet polymeerisiä, retentiota ja/tai kuivatusta edistäviä lisäaineita. Muut 15 näytteet sisälsivät ilmoitettuja määriä "polymeeriä M" ja/tai "kopolymeeriä A". Polymeeri M on kationinen emulsio-kopolymeeri, joka sisältää 95 mooli-% akryyliamidista peräisin olevia toistuvia yksiköitä ja 5 mooli-% dimetyylisul-faatilla kvaternoidusta dimetyyliaminoetyylimetakrylaatista 20 peräisin olevia toistuvia yksiköitä, ja joka on emulgoitu sorbitaanimono-oleaatilla (Arlacel 80, Atlas Division of ICI Americas, Inc.) käyttäen emulsion rikkojana Alfonic 1412-60:a (Conoco Chemicals Company). Kopolymeeri on tämän keksinnön mukainen kopolymeeri, joka sisältää 20 mooli-% 25 AMPS:sta peräisin olevia toistuvia yksiköitä ja 80 mooli-% akryyliamidista peräisin olevia toistuvia yksiköitä.

Britt-astialla mitatut ensimmäinen retentio-arvot ja valutusputkella tehtyjen kuivatusmittausten tulokset esitetään taulukossa II.

8 72555

Taulukko II

Britt-astia-retentio (%) ja valutusputkimittaukset Lisäainepitoisuus Ensimmäinen Valuminen (kg/t)_ retentio (%) (ml·/5s) 5 Vertailunäyte 35,8 10

Polymeeri M 0,45 40,4

Polymeeri M 0,50 - 9

Polymeeri MO,86 41,3

Polymeeri M 0,95 - 9

Polymeeri M 1,36 42,2

Polymeeri M 1,45 - 9

Polymeeri M 1,81 50,21

Polymeeri M 1,93 - 8

Polymeeri M 2,45 56,31 1 5

Polymeeri M 3,08 62,01

Kopolymeeri A 0,24 43,4 -

Kopolymeeri A 0,26 - 12

Kopolymeeri AO,50 48,3 2Q Kopolymeeri A 0,52 - 11

Kopolymeeri A 0,73 52,4

Kopolymeeri A 0,77 - 10

Kopolymeeri A 1,00 53,9

Kopolymeeri A 1,04 - 11 25 Polymeeri M/

Kopolymeeri A 0,45/0,24 48,5 " 0,86/0,50 63,4 " 1,36/0,73 73,9 " 1,81/1,00 81,2 30 " 0,50/0,26 - 12 " 0,95/0,52 - 16 " 1,45/0,77 - 17

II

Runsas kerääntyminen Britt-astian siivilälle 9 72555

Taulukossa II esitetyt tulokset osoittavat, että ko-polymeeri A oli ylivoimainen polymeeriin M verrattuna hyvän retention ja korkeiden kuivatusnopeuksien aikaansaamisessa, ja että polymeerin M ja kopolymeerin A yhdistelmällä saa-5 tiin aikaan yllättävä ja merkittävä parannus retentioon, ja kuivaukseen verrattuna kumpaankin lisäaineeseen yksinään käytettynä lisäaineen ekvivalenttisen kokonaispainon perusteella tarkasteltuna. Kun esimerkiksi käytetään yhdistelmää 0,86 kg polymeeriä M tonnia kohden (1,9 lbs/ton) ja 0,50 10 kg kopolymeeriä A tonnia kohden (1,1 lbs/ton) saatiin re-tentioarvoksi 63,4 %, kun taas käytettäessä 1,36 kg polymeeriä M tonnia kohden (3 lbs/ton) saatiin retentioarvoksi vain 42,2 %; samoin kun käytettiin 1,81 kg polymeeriä M tonnia kohden (4 lbs/ton) ja 1,0 kg kopolymeeriä A tonnia koh-15 den (2,2 lbs/ton) toisiinsa yhdistettyinä, saatiin retentioarvoksi 81,2 %, kun taas käytettäessä 3,08 kg polymeeriä M tonnia kohden (6,8 lbs/ton) saatiin retentioarvoksi 62 %. Mitä taas kuivatustuloksiin tulee, saatiin polymeerin M, jota käytettiin 0,95 kg tonnia kohden (2,1 lbs/ton) ja ko-20 polymeerin A, jota käytettiin 0,52 kg tonnia kohden (1,14 lbs/ton), yhdistämällä aikaan valumisnopeus 16 ml/5 s, kun taas käytettäessä 1,45 kg/t polymeeriä M (3,2 lbs/ton) saatiin valumisnopeudeksi vain 9 ml/s. Verrattuna pelkkään kopolymeeriin A, jolla pitoisuutena 0,77 kg/t (1,7 lbs/ton) 25 saatiin valumisnopeudeksi 10 ml/5 s, saatiin vastaavalla määrällä polymeerin M (0,50 kg/t, 1,1 lbs/ton) ja kopolymeerin A (0,26 kg/t, 0,57 lbs/ton) yhdistelmää aikaan valumisnopeus 12 ml/5 s, mikä merkitsee 20 %:n parannusta.

Esimerkki 2 30 Seuraavassa kuvattavat kokeet tehtiin retentioarvo- jen määrittämiseksi erilaisille raaka-aineille, mukaan luettuina kopolymeerin A yhdistelmät erilaisten rinnakkais-lisäainepolymeerien kanssa vaihtelevissa moolisuhteissa. Jälleen tehtiin kokeet, joissa verrattiin keskenään kopoly-35 meeriä A ja polymeeriä M yksinään käytettynä, vertailuraa-ka-ainetta, joka ei sisältänyt lisäaineita, sekä raaka-ai- 10 7255 5 neita, joiden koostumukset olivat seuraavat: kopolymeeri A yhdistettynä polymeeriin M painosuhteissa M/A =2/1 ja 1,24/1; kopolymeeri A yhdistettynä kationiseen polyakryyli-amidiin, jolle on tehty Mannich-reaktio 70-%:isesti form-5 aldehydin ja dimetyyliamiinin kanssa ja jota tästedes kutsutaan polymeeriksi N, painosuhteessa N/A = 10/1; kopolymeeri A yhdistettynä anioniseen akryyliamidin ja akryyli-hapon kopolymeeriin, joka sisältää Alfonic 1412-60:a, ja jota tästedes kutsutaan polymeeriksi O, painosuhteessa 10 O/A = 1,24/1; kopolymeeri A yhdistettynä kationiseen akryyliamidin ja diallyylidimetyyliammoniumkloridin kopolymee-riin, joka sisältää 75-99 mooli-% akryyliamidista peräisin olevia toistuvia yksiköitä ja jonka molekyylipaino on pienempi kuin noin 25 000 ja joka sisältää 25 % glyoksaalia 15 polymeerihartsin silloittamiseksi, ja jota kutsutaan tästedes polymeeriksi P, painosuhteessa P/A = 1,24/1; ja kopolymeeri A yhdistettynä ionittomaan polyakryyliamidiin, joka sisältää 3 % Alfonic 1412-60:a ja josta käytetään tästedes nimitystä polymeeri Q, painosuhteesa Q/A = 1,82/1.

20 Tässä koesarjassa käytetty raaka-aine oli sanomaleh- tipaperiraaka-aine, jonka koostumus oli seuraava: 45 paino-% valkaistua sulfaattisellua ja 55 paino-% puuhioketta. Taulukossa III, jossa annetaan prosentuaaliset retentioarvot, esitetyille lisäainekoostumuksille mitattiin ensimmäiset 25 retentiot Britt-astialla. Mitattu FPR-arvo paperikoneessa, jolle Britt-astia kalibroitiin, oli 47,5 %, joka on korkea sanomalehtipaperille, koska tämä raaka-aine sisältää paljon sulfaattisellua.

11 72555

Taulukko III

Retentio ensimmäisessä ajossa erilaisilla retentio-lisäaineilla

Lisäainemäärä Ensimmäinen 5 Lisäaine (kg/t)_ retentio (%) 47,5

Polymeeri M 0,45 60,6

Polymeeri M 0,91 69,4

Polymeeri M 1,36 81,1 10 Polymeeri M 1,81 86,5

Kopolymeeri A 0,18 66,2, 70,5

Kopolymeeri A 0,36 75,5, 81,9, 87,9

Kopolymeeri A 0,54 82,4, 89,7

Kopolymeeri A 0,73 85,5 15 Kopolymeeri A 0,91 80,5

Polymeeri M/Kopolymeeri A 0,45/0,22 80,3 painosuhde 2/1 0,91/0,45 91,5 painosuhde 2/1 1,29/0,65 95,8

Polymeeri M/Kopolymeeri A 0,26/0,39 78,2, 82,6 20 painosuhde 1,24/1 0,52/0,41 90,1, 90,4 painosuhde 1,24/1 0,77/0,62 95,4

Polymeeri N/Kopolymeeri A 1,81/0,18 74,7 painosuhde 10/1 3,63/0,36 89,1 painosuhde 10/1 5,44/0,54 94,9 25 Polymeeri O/Kopolymeeri A 0,26/0,21 84,2 painosuhde 1,24/1 0,52/0,41 88,4 painosuhde 1,24/1 0,77/0,63 92,3

Polymeeri P/Kopolymeeri A 0,26/0,21 83,6 painosuhde 1,24/1 0,52/0,41 88,3 30 painosuhde 1,24/1 0,77/0,52 96,1

Polymeeri Q/Kopolymeeri A 0,27/0,18 80,0 painosuhde 1,82/1 0,54/0,39 91,9 painosuhde 1,82/1 0,82/0,58 96,1 72555 12

Kuten taulukosta ilmenee, oli vertailunäytteen ensimmäinen retentio 47,5 % ja retentiotasot 80-85 % saavutettiin käyttämällä polymeeriä M tai kopolymeeriä A yksinään. Kuitenkin, kun käytettiin kopolymeeriä A yhdistettynä poly-5 meereihin M, N, 0, P ja Q keksinnön mukaisella tavalla, saatiin retentioksi 90-95 % suhteellisen pienillä lisäainemää-rillä; keksinnön mukaiset koostumukset saavat aikaan samanlaisen merkittävän retention kasvun verrattuna lisäaineisiin, kopolymeeriin A ja polymeeriin M erikseen käytettyi-10 nä kuin mitä kuvattiin edellisen esimerkin 1 yhteydessä. Esimerkiksi käytettäessä pelkkää polymeeriä M 0,91 kg/t (2 lbs/ton) saatiin ensimmäiseksi retentioksi 69,4 %, kun taas käytettäessä polymeerin M (0,52 kg/t, 1,14 lbs/ton) ja polymeerin A (0,41 kg/t, 0,91 lbs/ton) yhdistelmää, mikä 15 vastaa suunnilleen samaa lisäaineiden kokonaismäärää, saatiin aikaan retentiot 90,1 ja 90,4. Samoin 0,91 kg/t (2 lbs/ton) kopolymeeriä A johti retentioon 80,5 %, kun taas yhdistelmällä 0,52 kg/t (1,14 lbs/ton) polymeeriä O ja 0,41 kg/t (0,91 lbs/ton) kopolymeeriä A, saatiin retentioksi 88,4 %, 20 mikä vastaa 10 %:n parannusta verrattaessa O/A-yhdistelmää kopolymeeriin A yksinään käytettynä. Tulokset osoittavat myös, että käytettäessä kopolymeeriä A yksinään, on sen pitoisuuden nostaminen yli 0,54 kg/t:iin (1,2 lbs/ton) haitallista ja johtaa retention alenemiseen tällaisen polymee-25 rin pitoisuuden kasvaessa.

Esimerkki 3 Tässä esimerkissä tutkittiin keksinnön mukaisessa koostumuksessa käytetyn AMPS-kopolymeerin ionivarauksen vaikutusta käyttäen kuivia polymeerinäytteitä. Tässä arvioin-30 nissa käytettiin AMPS:n ja akryyliamidin kopolymeerejä, jotka sisälsivät vaihtelevia määriä AMPS:a, raaka-aineissa, joissa käytettiin kopolymeeriä yksinään ja yhdistettynä polymeeriin M edellä kuvatulla keksinnön mukaisella tavalla. Näissä kokeissa käytetty raaka-aine oli sama kuin esimerkis-35 sä 2 ja ensimmäinen retentio määritettiin Britt-astiako-keella.

13 72555

OM

I - ^ CN ι/Ί <Γ UH

-HO O ^ ρ λ; 'v ,_i so ι/ί o m O ^ r-g^CTlO'CT'O' d) s -- ε <- >ι α> rH Ό Ο .£ Ή ^ α £ ρ c#> tn ο

- :rfl O <D

C C £ LO

ftJ >i-H>i*._oc-JvO-J· M -PaJi-HO^ tn -Ρ Οι O ^ _T \o r- cvj lhi (0 <U di t£) cO co oo oo -H +J V ^ 00 P tn £ o tn -h :tc tO Ό :n3 I Λ ··

•H >H S

-P

•H

P

cfl o I ^ ^ ^ Ί ®

-H :2 1/1 cT (N I IV

C E O 00 O' O' 00 Q) ω -h vo o' ^ ^ °1 M ^ 00 ,-T r- r- r-" -h c a>£o «®®®® ω ε \ > £ >i tr H 3 ο ί . ^ .Si o « o o' p: s 1 g W -Ρ W Ρ Ο Γ" ^ ^ ^ £ tn I—I £ £ 0 £ <1) £ 0 w

•H I

P £ 0) > & (0 £ .—.

Q. -H dP

•H P —u-iOu-'iOu"''

+J Q) I—I I—I Osl CM

x: tu a) <u ε -p rH >1 I» γ-h (ΰ ε 0 tn o a £ £ O tl

rö WP

Ui

-H

P

o tu ε > ^ cm n < <r

rH

o a o w 14 72555

Taulukon IV mukaisesti kopolymeeri 1 sisältää 5 mooli-% AMPS- ja 95 mooli-% akryyliamidiyksiköitä; kopolymeeri 2 sisältää 10 mooli-% AMPS- ja 90 mooli-% akryyliamidiyksiköitä; kopolymeeri 3 sisältää 15 mooli-% AMPS- ja 85 mooli-% akryy-5 liamidiyksiköitä; kopolymeeri A on esimerkissä 1 kuvatun kaltainen ja sisältää 20 mooli-% AMPS- ja 80 mooli-% akryyliamidiyksiköitä; ja kopolymeeri 4 sisältää 25 mooli-% AMPS-ja 75 mooli-% akryyliamidiyksiköitä. Kopolymeerin prosentuaalinen varausaste, joka on sen sisältämien AMPS-(toistu-10 vien yksiköiden) aikaansaama, annetaan talukossa IV, samoin ensimmäiset retentioarvot kopolymeerien annostuksen ollessa 0,18, G,36 ja 0,54 kg/t (0,4, 0,8 ja 1,2 Ibs/ton). Lisäksi kutakin kopolymeeriä käytettiin yhdistettynä polymeeriin M, kuten esimerkissä I kuvataan, painosuhteessa M/kopolymeeri 15 = 0,6/0,5 ja 1,1/0,9.

Taulukossa IV annetuista retentioarvoista näkyy selvästi merkittävä parantuminen, kun käytetään kopolymeeriä yhdistettynä polymeeriin M siihen nähden, että käytettäisiin kopolymeeriä yksinään. Tuloksista näkyy lisäksi se, 20 että on olemassa optimiarvo kopolymeerin prosentuaaliselle varausasteelle, 10-20 %, mikä vastaa rakenteellisesti kopolymeeriä, joka sisältää 10-20 mooli-% AMPS:a. On huomionarvoista, että prosentuaalisen varausasteen ylittäessä noin 20 % (20 % AMPS:a) retentio laskee varausasteen kohotessa 25 sekä pelkän kopolymeerin että kopolymeeri/polymeeri M-yhdis-telmän ollessa kyseessä.

Esimerkki 4

Esimerkin 3 mukaisilla kopolymeereillä tutkittiin valuminen sekä yksinään että yhdistettyinä polymeeriin M.

30 Tulokset ovat taulukossa V,

II

15 72555 «k

G

:3 :3 5 -H T-

P

•H φ IM -J- -H O OO 00

P φ ' ΜΓ <T m <J- <T

φ g <- Φ >t tn

6 pH G

>1 O 3 -h a > 0 0 3

CU T—I

* -H

:3 S 4-> G tn

>1 O -H

-U T3 tn g -P Λ - 3

Φ 3 O rH

4-i tn ^ ra tno^ooomi—icnio > •h c - m <r <r <n <r * Ό -h o ·- .G 3 3

3 >-i CU -P

tn *h tn “--Q)

3 G

n -H

3 3 S § - ä 4-14-1 O fö 5 ^ r-" CM 2 i—I tr· ^3

3 M -P

. > 3 > ° im pm im >

G :3 <r. n tn ,H

O·· ^ 1/1 m λ <r σ' n °°—Γ G

^ tn j|« j n <r sr tn c o cm

3 ui g O

rH -H

3 -H G +J

3 g -H to ^ G

E-1 ' ' P 00 r—I <r oo n C3> 1 O

fo <r <r <r ro co 'I] -P

3 Ο)·* OCN o -P g O p Φ m

φ Ή 00 . ^ 1 -P

2 O σ. oo ' m m ^ 0 £ G £ - ro ro ro cm ro oIcm ^ * 3 X o O tn 1 tn 3 ·η 3 Λ! φ ·(—ι 3 3 3 Φ 3 tn P -P tn 3 tn tn -3 £ S tn O tn o m l 03 2 2 ^ r-H t-l CM CM ‘O ^ G 3 <H> 3 •H (tJ ^

6 P G

3 3 Φ G

pH I> φ ·· 3 -P tn

> +J

>1 tn :3 •H S G Ή P 3 g Φ -r4 r-4

Φ p -H (M

~ ^ S 5 ~

Ή g G -H

O >t φ iH

CU rH > O

O o * CU * 16 72555 jossa käytettiin samoja raaka-ainekoostumuksia kuin esimerkissä 3. Vertailunäytettä, joka ei sisältänyt mitään valu-tus/retentiolisäaineita, valui 5 sekunnissa 22 ml. Kukin kopolymeerilisäaine sai aikaan oleellisen lisääntymisen valu-5 misessa, mitä vielä paransi yhdistäminen polymeeriin M tämän keksinnön mukaisella tavalla. Kuten ilmenee, polymeeri M yksinään käytettynä vaikutti vain hieman haitallisesti valu-misnopeuteen verrattaessa vertailunäytteeseen, joka ei sisältänyt mitään lisäaineita.

10 Esimerkki 5

Retentiokokeita tehtiin raaka-aineelle, joka saatiin samasta paperikoneesta kuin esimerkissä 2 ja näytteisiin lisättiin erilaisia lisäaineita, joita merkitään samoin kuin aiemmissa esimerkeissä. Käytettyihin lisäaineisiin kuului-15 vat lisäksi akryyliamidi-akryylihappokopolymeeri (suhteessa 70:30), joka sisälsi Alfonic 1412-60:a, ja jota kutsutaan polymeeri R:ksi; ja poly(dialkyylidimetyyliammonium-kloridi) 16 paino-% vesiliuos, jota kutsutaan polymeeri S:ksi. Tulokset ovat taulukossa VI.

17 72555

Taulukko VI

Sanomalehtipaperiraaka-aineen retentio (%) (Britt-astia, pH = 5,3)

Lisäaineen määrä Ensimmäinen retentio 5 Lisäaine _(kg/t)_ _(%)_

Vertailunäyte - 54,0

Polymeeri M 0,21 60,8 0,42 64,6 10 " 0,84 72,6 1,69 81,0 4,21 97,4 15 Kopolymeeri A 0,08 60,6 0,16 63,7 " °'32 73,1 0,64 78,8 20

Polymeeri M/Kopolymeeri A 0,53/0,58 96,2 painosuhde 0,91/1 0,79/0,87 98,2 " 1,05/1,16 99,0 25

Polymeeri Μ/Polymeeri R 0,53/1,58 88,1 painosuhde 1/3 0,79/2,36 88,8 " 1,04/3,18 91,4 30 Polymeeri S/Kopolymeeri A 0,26/0,26 82,1 painosuhde 1/1 0,53/0,53 86,5 " 0,79/0,79 93,7

Polymeeri R/'Kopolymeeri A 0,79/0,86 98,6 painosuhde 0,9/1 35 ,8 72555

Taulukon antamat tulokset osoittavat, että saavutetaan merkittävä parannus yhdistämällä polymeeri M ja kopoly-meeri A keksinnön mukaisella tavalla, jolloin saatiin sano-malehtipaperiraaka-aineella retentioarvo 96-99 %. Taulukon 5 mukaiset tulokset osoittavat myös, että kationisen polyak-ryyliamidin ja akryyliamidi-akryylihappokopolymeerin yhdistäminen (polymeeri M/polymeeri R) johti oleellisesti heikompaan retentioon kuin polymeerin M ja kopolymeerin A yhdiste lmä, vaikka polymeeriä R käytettiin huomattavasti suu-10 rempi määrä yhdistettynä polymeeriin M kuin kopolymeeriä A.

Esimerkki 7

Puukuiturakennuskartonkiraaka-aineelle, joka koostui raffinöörikäsitellyistä mäntylastuista, tehtiin valutusko-keita. Tämä raaka-aine sisälsi hydratoitua alumiinisulfaat-15 tia ("alunaa") ja pihkahartsiliimaa ja sen pH oli 4 - 4,5. Tästä raaka-aineesta otetuille näytteille tehtiin kokeita erilaisilla lisäaineilla, kuten taulukosta VII ilmenee, 19 72555

Taulukko VII

Valuminen, puukuiturakennuskartonkiraaka-aine

Lisäaineen määrä Valuminen

Lisäaine (kg/t) (ml/5 s) 5 Vertailunäyte _ gg

Polymeeri M 0,68 110 1.41 115 10 -—

Kopolymeeri A 0,68 88 1.41 78

Polymeeri S/Kopolymeeri A 0,36/0,36 128 0,68/0,68 135

Polymeeri T/Kopolymeeri A 0,36/0,36 138 20 0,68/0,68 132

Polymeeri T/Polymeeri R 0,36/0,36 90 25 jossa taulukossa erilaisille lisäaineille käytetään edellisissä esimerkeissä annettuja merkintöjä. Kuten ilmenee, kopolymeerin A ja polymeerin S sekä kopolymeerin A ja polymeerin T (dimetyyliamiinin ja epikloorihydriinin reaktiotuo-30 te moolisuhteessa 1:1) yhdistelmillä saatiin aikaan hyvin suuria nousuja valumisnopeudessa, verrattuna polymeeriin M ja kopolymeeriin A yksinään käytettyinä. Sitä vastoin polymeeri T yhdistettynä polymeeriin R johti valumisnopeuden alenemiseen verrattuna näytteeseen, joka ei sisältänyt kui-35 vatus/ret.entiolis“aineita.

Claims

72555

1. Menetelmä täyteaineiden ja paperimassan hienojakoisten osien retention parantamiseksi ja veden poistumis- 5 nopeuden suurentamiseksi paperiraaka-aineesta paperia val mistettaessa, tunnettu siitä, että lisätään mainittuun raaka-aineeseen ennen veden poistoa erikseen (a) noin 0,045 -noin 1,36 kg raaka-ainetonnia kohden vesiliukoista kopolymeeriä, joka sisältää noin 2,5 - noin 35 mol-% 2- 10 akryyliamido-2-metyylipropaanisulfonihaposta peräisin ole via toistuvia yksiköitä, ja (b) noin 0,045 - 2,27 kg raaka-ainetonnia kohden erilaista vesiliukoista polymeeriä, joka on polyakryyliamidi, kopolymeeri, joka sisältää noin 70 - 15 noin 99 mol-% akryyliamidista peräisin olevia toistuvia yksiköitä, kationien polymeeri tai niiden seos, ja saadusta raaka-aineesta poistetaan vesi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittuun raaka-aineeseen lisätään 20 noin C,23 -noin 0,91 kg mainittua vesiliukoista kopolymeeriä (a) raaka-ainetonnia kohden.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittuun raaka-aineeseen lisätään noin 0,23 - noin 1 , 36 kg mainittua vesiliukoista polymeeriä 25 (b) raaka-ainetonnia kohden.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittuun raaka-aineeseen lisättyjen kopolymeerin (a) ja polymeerin (b) välinen painosuhde on noin 8:1 - noin 0,125:1.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että kopolymeeri (a) sisältää lisäksi noin 65 - noin 97,5 mol-% akryyliamidista peräisin olevia toistuvia yksiköitä sekä noin 3 - noin 15 mol-% akryyli-haposta peräisin olevia toistuvia yksiköitä.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että kopolymeerin (a) molekyylipaino on noin 2 - noin 20 miljoonaa. Il 21 72555

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kopolymeerin (a) Standard Brookfield-viskositeetti on noin 2 - noin 10 cP.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n -5 n e t t u siitä, että polymeeri (b) on akryyliamidin ja diallyylidimetyyliammoniumkloridin kationinen kopolymeeri, joka sisältää 75-99 mol-% akryyliamidista peräisin olevia toistuvia yksiköitä, ja jonka molekyylipaino on pienempi kuin noin 25 000.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että mainitun raaka-aineen pH pidetään kopolymeerin (a) ja polymeerin (b) lisäämisestä alkaen ja mainitun vedenpoiston ajan alueella noin 4,0 - noin 5,5.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n -15 n e t t u siitä, että komponentti (b) on kationinen polymeeri. 22 72555