FI85512B - Foerfarande foer avlaegsnande av klibbighet fraon i avfallspapper ingaoende vidhaeftande materialier. - Google Patents

Description

1 85512

Menetelmä jätepaperin sisältämien tarttuvien aineiden tah-meuden poistamiseksi

Esillä oleva keksintö kohdistuu toisiokuituteollisuu-5 teen liittyviin tiettyihin vaikeuksiin. Ongelmia, joiden ratkaisemiseen esillä oleva keksintö tähtää, esiintyy tämän nimenomaisen teollisuuden kaikissa vaiheissa mukaanluettuina uudelleenmassausvaihe, paperin tai paperituotteen muodostus-vaihe, paperin tai paperituotteen viimeistelyvaihe sekä kä-10 sittely-, varastointi- ja käyttövaiheet. Toisiokuituteolli-suus käyttää jätepaperia tai jätepaperituotteita paperikui-tujen lähteenä (joita tavallisesti kutsutaan "toisiokuiduik-si") valmiiden paperituotteiden valmistamiseksi. Jätepape-reihin ja jätepaperituotteisiin, jotka muodostavat toisio-15 kuitulähteen, kuuluvat kaikki jätepaperituotteet kuten sanomalehdet, kirjat, aikakausilehdet, jätepussit ja -laatikot, kirjoituskonepaperijätteet, asiakirjapaperijätteet, liimalla varustettujen nimilappujen reunaliuskat ja viimeis-telyliuskat, siirtokuvat, tarranauhat (esimerkiksi tiivis-20 tennuhat) jne. Valmistettaessa toisiokuituja näistä lähteistä esiintyy määrätty hankaluus liimojen, musteiden ja pääl-lystesideaineiden (jotka pääasiassa muodostuvat synteettisistä polymeereistä) vaikutuksesta, joita käytetään eräissä hyödynnettävissä jätepapereissa. Tarkemmin sanottuna lipuk-25 keissa, siirtokuvissa, tarroissa, postimerkeissä, kirjekuorissa, kirjojen sideaineissa jne käytetään kaikissa näis-sä liimoja ja siten, kun jätetuotteita käsitellään uudesti taan, liimat aiheuttavat likaantumisvaikeuksia, joita taval lisesti kutsutaan "takertumisiksi". Takertumat ovat liimo-30 jen, musteiden ja päällystesideaineiden (kuumasulaa tai pai-neherkkää materiaalia) jäännöksiä ja aiheuttavat jätepaperin käyttäjälle lukuisia vaikeuksia, jotka ulottuvat koneen käytettävyydestä valmiin tuotteen laatuun saakka.

Koska takertumien tiheys on tavallisesti sama kuin / . 35 veden ja kuitujen, on niiden poistaminen vaikeaa. Takertu mat voivat olla taipuisia ja siten niitä ei voida poistaa 2 85512 seulomalla täysin vedestä ja/tai kuituseoksesta. Nykyisin käytettävät laitteet ovat tehokkaita määrättyyn rajaan saakka, mutta eivät 1OO-prosenttisesti.

Poistamattomat takertumat aiheuttavat vaikeuksia val-5 mistuslaitteeseen, koska ne laskeutuvat valmistusrainalle, huovalle, teloille, koneviiralle, nauhoille, puristimiin, värjäyslaitteen pinnoille jne. Takertumat tekevät myös merkin tai reiän arkkiin.

Jos takertumat eivät kiinnity koneosiin, voi niitä 10 sisältyä valmiiseen arkkiin, mikä aiheuttaa vaikeuksia, kun valmis arkki muutetaan halutuksi lopulliseksi tuotteeksi. Tällöin jälleen takertumat voivat laskeutua ja kiinnittyä teloille tai aiheuttaa arkin repeytymistä paperia rullattaessa tai poistettaessa rullilta, koska paperin pinnal-15 la olevat takertumat (kun se kiertyy itsensä päälle) pyrkivät kiinnittämään pinnat toisiinsa.

Ilmeisesti tuotannon taloudellisuus heikkenee voimakkaasti, jos esiintyy takertumiin liittyviä vaikeuksia. Takertumat vaativat tavallisesti valmistuslaitteen toimin-20 nan täydellisen keskeyttämisen niiden poistamiseksi liuotln-pesumenettelyjen avulla. Puhdistusmenettely on kallis kes-keytysaikojen ja liuottimien kustannusten vuoksi.

Keksinnön tekijä on havainnut, että paineherkkien materiaalien kiinnittymistä voidaan voimakkaasti vähentää kä-25 sittelemällä niitä määrätyn polymeerimateriaalin laimeilla . .·. vesiliuoksilla. Koska kiinnittyminen kosketuksen vaikutuk- -·· sesta aiheuttaa takertumien suuren hankaluuden, on esillä ."I oleva polymeerimateriaali havaittu käyttökelpoiseksi käsit- * 1 telymateriaaliksi laskeutumistaipuvuuden valvomiseksi ja 30 tuotantoon liittyvien vaikeuksien poistamiseksi. Suoritetut kenttäkokeet ovat osoittaneet, että voidaan valmistaa korkealaatuista, viimeistelyä paperia jossa ei esiinny taker-tumien aiheuttamia vaikeuksia käämittäessä sitä rullalle : : tai poistettaessa rullalta. Vaikka edullisin kohta pölyni ; 35 meerimateriaalin lisäämiseksi on se, jossa se on tehokkaas- I ti kosketuksessa paperimassan kanssa vähintään 30 minuutin • · · • ·« 3 85512 ajan ennen massan siirtymistä kohtaan, jossa takertumia saostuu, polymeerimateriaalia voidaan lisätä paperikoneen suihkutusjärjestelmiin, jotka kostuttavat ja voitelevat huopia ja muodostuskankaita.

5 Keksintö on erikoisen tehokas poistettaessa takertu mien aiheuttamia vaikeuksia, jos käsiteltävä jätepaperi tai jätepaperituote sisältää paineherkkiä liimoja, jotka perustuvat styreenibutadieenikumiin (SBR), vinyyliakryylipohjäisiin liimoihin, luonnon-kumiin, polyisopreeniin jne. Voi-10 daan myös olettaa, että keksintöä voidaan soveltaa myös poistettaessa takertumien aiheuttamia vaikeuksia, mitkä aiheutuvat kuumasulaliimoista, jotka muuttuvat paineherkik-si, kun lämpötila käytön aikana on hieman niiden sulamispisteen alapuolella. Kuumasulaliimoihin kuuluvat polymeeri-15 materiaalit kuten polystyreenl, polypropyleeni, polyetylee-ni, etyleenivinyyliasetaatti ja vastaavat aineet.

Keksinnössä käytetään polyvinyylialkoholiryhmistä muodostuvaa polymeerimateriaalia, joka sisältää myös joitakin hydrofobisia ryhmiä kuten asetaattia, propionaattia, buty-20 raattia, oleaattia ja vastaavia ryhmiä, mutta se ei saa sisältää niin paljon hydrofobisia ryhmiä, että polymeerimateriaali muuttuu veteen liukenemattomaksi. Polymeerisen po-lyvinyylialkoholimateriaalin (PVA) molekyylipaino voi olla alueella noin 2000-125 000 tai suurempi, jolloin suuremman 25 molekyylipalnon omaavat polymeerit ovat hieman parempia ta-: kertumisen poistotarkoituksia varten.

Polymeerimateriaalit voivat muodostua pääasiassa vi-nyylialkoholiryhmistä tai voivat ne olla kopolymeroituja I muiden monomeerimateriaalien kanssa, joilla ei ole estovai- 30 kutusta ja joiden määrä ei vaikuta haitallisesti polymeeri-materiaalien tehokkuuteen. Kuten edellä on esitetty, polymeerisen PVA-materiaalin täytyy sisältää ainakin joitakin hydrofobisia ryhmiä. Erikoisen käyttökelpoinen on polyvinyy lialkoholi, joka on valmistettu polymeroimalla polyvi-.·. : 35 nyyliasetaattia, joka on sitten hydrolysoitu emäksellä tai emäksellä katalysoidun metanolyysin avulla polymeerin vai- 4 85512 niistämiseksi, joka sisältää pääasiassa vinyylialkoholiryh-mlä, mutta joka sisältää myös asetaattiryhmiä. Vaikka erältä kaupallisia PVA-polymeerejä myydään 1OO-prosenttisesti hydrolysoituina, eivät ne useissa tapauksissa ole täysin 5 hydrolysoituneita, vaan sisältävät minimilukumäärän asetaattiryhmiä.

PVA-materiaalit, jotka on havaittu sopivimmiksi keksinnössä käytettäviksi, ovat niitä, joiden hydrolysointias-te on 70-90 % ja 87-89 % oleva hydrolysointiaste on suo-10 siteltava. Esitetty hydrolysointiaste osoittaa, että esimerkiksi polyvinyyliasetaatin hydrolysoitumisen tapauksessa 30-1 % asetaattiryhmistä ei ole hydrolysoitunut, vaan ovat koskemattomia ja antavat siten tarvittavat funktionaaliset hydrofobiset ryhmät.

15 Parhaita tuloksia varten polymeerisiä PVA-materiaale- ja lisätään paperinvalmistusjärjestelmään kohtaan, joka sallii tehokkaan kosketuksen käsittelyliuoksen ja likaantuneen paperimassan välille vähintäin 30 minuutin ajaksi. PVA-pitoisuuden täytyy olla riittävän seuraavan laimennuksen 20 sallimiseksi niin, että 3-5 ppm pitoisuus säilyy paperikoneessa tai kohdassa, jossa takertumien poisto on suotavaa. Lisäksi polymeerimateriaaleja voidaan lisätä suihkutusve-teen, jota käytetään paperiarkkien valmistusmenetelmän aikana. Tällöin muodostettaessa kuitumaisia arkkeja viiralla . . 25 ja/tai kankaalla ja telattaessa tai puristettaessa kuitu maista arkkia kohdistetaan arkkiin useita ruiskutuksia tai suihkutuksia. Vaikeuksien välttämiseksi, joita takertumat voivat aiheuttaa huovissa tai puristusteloissa, on edullista lisätä keksinnönmukaisia polymeerimateriaaleja suihkui-30 hin tai ruiskutuksiin, joita käytetään näiden osien puhdistukseen tai voiteluun.

Esimerkit

Keksinnönmukaisten polymeerimateriaalien tehokkuuden osoittamiseksi takertumia poistavina aineina suoritettiin 35 laboratoriokoe käyttäen liimapohjalla varustettuja nauhoja tarrapalasina.

5 85512

Tarrapalasia voidaan valmistaa jokaisesta liimanau-hasta, joka ei hajoa sijoitettaessa veteen. Merkittävimmät tulokset, saadaan, jos tarrakappaleet valmistetaan nauhasta, joka on tehty käyttäen liimaa, joka aiheuttaa laatu- tai 5 käyttövaikeuksia paperinvalmistuksessa. Tutkimusta varten käytettiin nauhoja, jotka oli valmistettu styreenibutadiee-nikumista ja vinyyliestereistä. Molempien materiaalien tiedetään aiheuttavan vaikeuksia (takertumia) toisiokuituja hyödynnettäessä. Toinen nauha valmistetaan polyesterikalvos-10 ta kuten tuotteesta, jota valmistaa kauppanimellä MYLAR DuPont Chemical Company. Tämä materiaali valittiin, koska paperikoneen muodostuskankaat on usein valmistettu polyesteristä, joka saattaa aiheuttaa merkittäviä vaikeuksia takertumien esiintyessä.

15 Eri polyvinyylialkoholeja sisältäviä 140 ml liuoksia 150 ml astioissa sijoitetaan vesihauteeseen, joka oli lämmitetty 50°C lämpötilaan. Tarrakappaleita ja polyesteri-kalvopalasia sijoitetaan testiliuokseen siten, että palasten liimapinta on poispäin polyesterikalvopalasista. Yhden 20 tunnin upotusajan jälkeen tarrapalasten liimapinta sijoitetaan kosketukseen polyesteripalasen kanssa ja puristetaan 2 toisiaan vastaan 1,75 kp/cm paineella kumimattojen välissä kuumennetuilla levyillä varustetussa puristimessa.

Tarranauhapalasten ja polyesteripalasten väliin muo-. . 25 dostuneen liitoksen keskimääräinen kuoriutumislujuus mitat- ' ; tiin Instron-vetolujuustestilaitteen avulla. Tarranauhapa- lasen ja polyesterikalvopalasen välille muodostuneen lii-··· toksen kuoriutumislujuutta pidettiin mittana tarraliimasaas- teen taipumukselle kiinnittyä paperikoneen komponentteihin 30 ja aiheuttaa käyttövaikeuksia tai laatuvaikeuksia.

Seuraavat taulukot esittävät tuloksia, jotka saatiin käytettäessä polyvinyylialkoholia, jonka keskimääräinen mo-lekyylipaino oli noin 120 000 ja hydrolysaatioaste noin 87-89 %.

6 85512

Taulukko IA

Polyvinyylialkoholin vaikutus styreenibutadieenln ja liimanauhan kiinnitymislujuuteen polyesterikalvoon.

PVA V Kiinnittymislujuus 5 0 ppm 2,52 + 0,07 kp 1.0 1,31+0,06 3.0 0,22 + 0,04 5.0 0,045 + 0 10 Taulukon arvot ovat kahden mittauksen keskiarvoja ja poikkeamia keskiarvosta jokaisessa mittauksessa.

Taulukko 1B esittää samoin saman polyvinyylialkoholin vaikutuksen nauhan kiinnittymiseen, joka analysoitaessa osoitti sisältävän vinyyliesteriliimaa.

15 Taulukko IB

Polyvinyylialkoholin vaikutus polyvinyyliesteriä sisältävän liiman kiinnittymislujuuteen polyesterikalvoon.

PVA V Kiinnittymislujuus 0 ppm 1,23 + 0 kp 20 1,0 0,59 + 0,07 3.0 0,29 + 0,05 5.0 0,10 + 0,01

Suoritettiin lisätutkimuksia polyvinyylialkoholilla 25 saatujen tulosten, jotka on esitetty taulukoissa 1A ja 1B, vertaamiseksi muiden polyvinyylialkoholien kanssa, joiden hydrolyysiaste on erilainen ja joiden molekyylipainot ovat erilaiset.

Tutkimuksessa käytetty liima oli styreenlbutadieeni-30 kumia (SBR). Näitä liimanauhapalasia käsiteltiin myös 60 minuuttia 50°C lämpötilassa vesihauteessa ja puristettiin 60 sekunnin ajan 50°C lämpötilassa 1,75 kp/cm2 paineessa. Kuoriutumislujuudet mitattiin Instron-testilaitteen avulla (arvot kilopondeja) .

7 85512

Taulukko 2 Kuoriutumislujuus Käsittelypitoisuus PVA I PVA II PVA III PVA IV PVA V 1 ppm 1/43 1/68 1/66 1,07 1,45 5 1 ppm 1,14 1,77 1,57 1,88 1,34 3 ppm 0,95 1,09 0,93 0,43 0,48 5 ppm 0,73 0,93 0,34 0,27 0,18 5 ppm 0,57 0,77 0,54 0,14 0,09 10 Vertailu: ei käsittelyä: kuoriutumislujuus 2,40 Vertailu: ei käsittelyä: kuoriutumislujuus 2,34 PVA I - mp. 3000: 77% hydrolyysi PVA II - mp. 10 000 85-87 % hydrolyysi PVA III - mp. 2000 72,9 % hydrolyysi 15 PVA IV - mp 96 000 85-87 % hydrolyysi PVA V - mp. 120 000 87-89 % hydrolyysi

Suoritettiin lisätutkimuksia käytteän SBR-liimaa edellä esitetyn menettelyn mukaisesti mutta verrattain pienillä syöttönopeuksilla. Tulokset on esitetty taulukossa 3. 20 Taulukko 3 Käsittely_Annos (ppm)_Kuoriutumislujuus

Vertailu - 2,11

Vertailu - 2,25 PVA III 0,5 1,79 25 PVA III 0,5 2,07 • ; PVA III 1,0 1,52 PVA III 1,0 1,68 PVA II 0,5 1,75 PVA II 0,5 2,07 30 PVA II 1,0 1,43 PVA II 1,0 1,45 PVA I 0,5 1,86 PVA I 0,5 1,79 PVA I 1,0 1,57 35 PVA I 1,0 1,48 PVA IV 0,5 1,75 8 85512

Taulukko 3 (jatkoa) Käsittely Annos (ppm)_Kuoriutumislujuus PVA IV 0,5 1,77 PVA IV 1,0 1,52 5 PVA IV 1,0 1,41 PVA IV ja PVA V materiaalien suorituskyvyn varmistamiseksi suoritettiin lisätestejä käyttäen edelläesitettyjä menettelyjä ja SBR-liimaa.

10 Taulukko 4 Käsittely _Annos (ppm)_Kuoriutumislujuus

Vertailu - 2,50

Vertailu - 2,59 PVA IV 1,0 1,20 15 PVA IV 1,0 1,36 PVA IV 3,0 0,18 PVA IV 3,0 0,32 PVA IV 5,0 0,045 PVA IV 5,0 0,045 20 PVA V 1,25 PVA V 1,36 PVA V 0,25 PVA V 0,18 PVA V 0,045 25 PVA V 0,045 * Sekä PVA IV ja PVA V osoittautuvat verrattain tehok- käiksi.

Kenttäkoe

Keksinnön tehokkuuden vuoksi suoritettiin kenttäkoe.

30 Olosuhteet olivat seuraavat:

Tehdas A tuotti 50 000 tonnia vuodessa, josta noin 26 000 tonnia oli taustapaperia irroitettavia nimilappuja varten, joissa esiintyi takertumien aiheuttamia vaikeuksia. Paperiraaka-aine taustalaatua varten käsitti 85-90 % uutta 35 kuitua ja 10-15 % massakorviketta. Tämä oli pääasiassa palautettua valkoisten paperiarkkien reunaleikkauksia. Taker-tumia liittyi määrättyyn massakorvikkeen lähteeseen.

9 85512

Takertumat eivät olleet suurena vaikeutena koneessa, mutta ilmenivät kolmella tavalla: 1) Takertumat estivät tasaisen silikonipäällystyksen. Kun nimikelappu kuorittiin pois, osia siitä kiinnittyi pääl- 5 lystämättömään takertumaan.

2) Tahmeat osaset kiinnittyivät päällystyslaitteen levitystelalle, mikä aiheutti täpliä päällystettyyn pintaan.

3) Kun takertumia esiintyi, ne "kiinnittyivät" rullalle yön aikana. Kun paperia purettiin rullalta seuraavana 10 päivänä, esiintyi reikiä paperipintojen kiinnittyessä toisiinsa.

Tehdas A oli vastaanottanut suuren toimituksen massa-korviketta, joka sisälsi takertumia jotka olivat aiheuttaneet hankaluuksia aikaisemmin. Kokeen tarkoituksena oli sal-15 lia tehtaan käyttää likaantunutta massakorviketta tausta-irroituspaperia varten. Kokeen alussa uutta paperimassaa käsiteltiin erittäin käyttäen 3 ppm PVA V materiaalia. Tämän alkukokeen aikana käytettiin hyvää massakorviketta (jonka tiedettiin olevan takertumista vapaata). Kun haluttu 20 koostumus oli muodostettu, likaantunutta korvikemassaa käsiteltiin käyttäen 30 ppm PVA V materiaalia hydrokuidut-tajassa. Seuraava massan laimennus antoi pitoisuudeksi noin 3 ppm.

Kaikkiaan neljää hydrokuidutuserää käsiteltiin, joka 25 oli riittävä 8 valmiin rullan valmistamiseksi.

Epätavallisen suuri määrä likaa havaittiin paperissa päivän aikana. Tämä tilanne parani, kun hylkypaperin keräys-laatikko puhdistettiin, mutta ilmeni esiintyvän lähellä kokeen loppua uudestaan. Paperimassaan epäpuhtauksien analyy-30 si massaspektroskooppisen tutkimuksen avulla osoitti ase-taatti- ja ftalaattijäännöksiä.

Näiden jäännösten tiedetään olevan synteettisten polymeerien aineosina, joita käytetään päällysteen sideaineis-' sa ja liimoissa.

10 8551 2

Kaksi rullaa käsiteltyä paperia käämittiin rullalle uudestaan, jolloin ei havaittu reikiä tai muita vikoja.

Vaikka tätä keksintöä on esitelty sen määrättyjen toteutusten avulla, on ilmeistä, että tämän keksinnön lukui-5 set muut muodot ja modifikaatiot ovat alan asiantuntijoille ilmeisiä. Mukaanliitettyjen patenttivaatimusten ja keksinnön yleensä on tarkoitettu peittävän kaikki nämä ilmeiset muut muodot ja modifikaatiot, jotka ovat esillä olevan keksinnön todellisen hengen ja alueen mukaisia.

Claims (8)

1. Menetelmä kuumasulien ja/tai paineherkkien liimojen saostumisen ja tarttumisen estämiseksi uusiopaperin 5 kuidutuslaitteiden pinnoille niitä sisältävän jätepaperin ja jätepaperituotteiden uudelleenkuidutuksen aikana, tunnettu siitä, että jätepaperia ja jätepaperi-tuotteita uudelleenkuidutetaan, kun läsnä on noin 0,5... 30 ppm polymeeriä, joka sisältää vinyylialkoholiryhmiä, 10 ja lisäksi hydrofobisia ryhmiä, ja joka on vesiliukoinen.

2. Menetelmä jätepaperia tai jätepaperituotteista valmistetun massan sisältämien kuumasulien ja/tai paine-herkkien liimojen saostumisen ja tarttumisen estämiseksi laitteen pinnoille, jota käytetään valmiiden paperituot- 15 teiden valmistamiseen massasta, tunnettu siitä, että massaan lisätään noin 0,5...30 ppm polymeeriä, joka sisältää vinyylialkoholiryhmiä, ja lisäksi hydrofobisia ryhmiä, ja joka on vesiliukoinen.

3. Menetelmä sellaisen kuumasulan ja/tai paineher- 20 kän liiman tahmeuden poistamiseksi, jota sisältyy kuitumaiseen paperiarkkiin, jolle suihkutetaan tai sumutetaan vettä ja joka sitten puristetaan, tunnettu siitä, että vesisuihkuun tai -sumuun lisätään 0,5...30 ppm polymeeriä, joka sisältää polyvinyyliryhmiä, ja lisäksi 25 hydrofobisia ryhmiä, ja joka on vesiliukoinen.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vinyylialkoholi-polymeeri on johdettu 70...99-prosenttisesti hydrolysoidusta polyvinyyliasetaatista.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hydrolysointiaste on 87...89 %.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polymeerin molekyylipaino · 35 on noin 2000...125 000. i2 8551 2

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vinyylialkoholipolymeeriä lisätään sellainen määrä, että vähintään 5 ppm on läsnä tarttumasaostumien kontrolloimiseksi.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että liima on styreeni-butadieenikautsua, vinyyliakrylaattiperustaista liimaa, luonnon kumiliimaa tai polyisopreeniliimaa. i3 85 51 2