FI93882B - Menetelmä paperin valmistamiseksi - Google Patents

Description

93882

Menetelmä paperin valmistamiseksi -Förfarande för framställning av papper Tämä keksintö koskee menetelmää paperin valmistamiseksi käyttämällä retention ja vedenpoiston parantamiseksi tarkoitettua aineyhdistelmää. Tarkemmin sanottuna keksintö koskee kationisen silikapohjaisen soolin ja kationisen, orgaanisen, polymeerisen retentioaineen yhdistelmän käyttöä paperinvalmistuksessa.

Paperinvalmistuksessa on ollut aikaisemmin tunnettua käyttää epäorgaanisten silikasoolien ja kationisten retentio-aineiden yhdistelmää. Tällöin on käytetty anionisia sili-kasooleja yhdessä kationisten retentioaineiden kanssa, kuten esim. kationisen tärkkelyksen ja kationisen polyakryy-liamidin. Tällaisia järjestelmiä on kuvattu esim. EP-pa-tentissa 41056 ja EP-patenttihakemuksessa 218674. Järjestelmien, jotka sisältävät anionista silikasoolia ja kationista komponenttia, teho perustuu näiden kahden erilaisesti varautuneen aineen vuorovaikutukseen, ja on oletettavaa, että soolihiukkaset vahvasti anionisine varauksineen jossain määrin aikaansaavat polymeerisen retentioaineen verkkoutumista.

Kationiset epäorgaaniset silikapohjaiset kolloidit ovat sinänsä tunnettuja, ja niiden käyttö spesifisissä paperin-valmistusmenetelmissä on myös tunnettua. Siten US-paten-teissa 4309247 ja 4366068 on kuvattu kationisten epäorgaanisten silikakolloidien käyttöä selluloosakuitupohjaisen suodatinvälineen valmistuksessa. JP-patenttihakemuksesta 85-260377 on tullut tunnetuksi myös kationisen kolloidisen silikan käyttö mustesuihkukirjoittimen tallennuspaperissa vesiliukoisten väriaineiden vedenkestävyyden parantamiseksi ja valonkestävyyden parantamiseksi. Tämän JP-hakemuksen eräässä esimerkissä kuvataan mustesuihkutallennuspaperin valmistusta massalietteestä, joka sisältää talkkia, kationista tärkkelystä ja kationista kolloidista silikaa.

2 93882 Tämän keksinnön mukaisesti on yllättäen havaittu, että ka-tionisen silikapohjaisen soolin ja kationisen, orgaanisen, polymeerisen retentioaineen yhdistelmää voidaan käyttää paperinvalmistuksessa, ja että näiden kahden varaukseltaan saman komponentin yhdistelmällä saadaan parantunut retentio ja vedenpoisto. Keksinnön mukaisella yhdistelmällä saadaan parantunut hienokuitujen ja mahdollisten täyteaineiden retentio ja parempi suotautuminen, mikä tekee paperinvalmistusprosessin tehokkaammaksi.

Siten tämän keksinnön kohteena on menetelmä paperin valmistamiseksi rainaamalla ja suotauttamalla selluloosapi-toisten kuitujen ja mahdollisesti täyteaineiden suspensio viiralle siten, että rainaus ja suotautus tapahtuu kationisen silikapohjaisen soolin ja kationisen polymeerisen retentioaineen, joka on valittu kationisen guarkumin ja kationiset synteettiset polymeerit käsittävistä ryhmistä, läsnäollessa.

Silikasoolit, joiden hiukkaset ovat positiivisesti varautuneita, ovat kuten edellä on todettu, sinänsä tunnettuja, ja niiden valmistusta on kuvattu esim. US-patenteissa 3007873, 3620978 ja 3719607. Yleiset menetelmät kationis-ten silikasoolien valmistamiseksi alkavat silikan vesisoo- . leista, joiden annetaan reagoida moniarvoisen metallin emäksisen suolan kanssa, jolloin saadaan soolihiukkasia, joilla on positiivinen pintavaraus, ja jolloin menetelmässä käytetään usein stabilaattoreita kuten boorihappoa, al-kalimetalliemäksiä, maa-alkalimetalliemäksiä, ammoniakkia, jne. Moniarvoinen metallisuola on tavallisesti alumiini-suola, johtuen sen saatavuudesta ja halpuudesta, vaikka kationisten silikapohjaisten soolien valmistamiseksi on tietysti myös mahdollista käyttää muiden moniarvoisten metallien emäksisiä suoloja, kuten kromin, sirkoniumin ym. Mitä tahansa emäksistä suolaa, joka on vesiliukoinen ja aikaansaa halutun positiivisesti varatun pinnan, voidaan • .

3 93882 käyttää, ja yleensä kationiset soolit valmistetaan käyttämällä metallin klorideja, nitraatteja tai asetaatteja.

Kationisten soolien hiukkasilla on pieni keskihiukkaskoko, tavallisesti alle 100 nm, ja yleensä koko on alueella 2 nm - 100 nm, yleisemmin alueella 2 nm - 80 nm. Sopivasti hiukkaskoko on alueella 3 - 20 ja suositeltavasti 3,5 - 14 nm. Kationisten silikahiukkasten pinnalla on positiivisesti varautunutta moniarvoista metallia, suositeltavasti alumiinia, ja alumiinin moolisuhde pintasilikaan voi olla alueella 1:8 - 4:1, sopivasti alueella 1:6 - 4:1 ja suositeltavasti alueella 1:4 - 4:1. Suositeltavimmin suhde on alueella 1:2 - 4:1. Alumiinin moolisuhde pintasilikaan on tässä laskettu kuten US-patentissa 3956171, ts. perustuen 8 piiatomiin/nm2 silikapintaa, jolloin pinnalla olevan ko-konaissilikan osuudeksi tulee 8xlO-4xA, jossa A on soo-lihiukkasten ominaispinta-ala m2/g. Keksinnön mukaisesti käytetyt kationiset silikasoolit voidaan valmistaa mistä tahansa anionisesta silikasoolista reaktiolla moniarvoisen metallin emäksisen suolan kanssa kuten edellä on esitetty. Siten ne voidaan valmistaa kolloidisen silikan kaupallisista sooleista ja silikasooleista, jotka muodostuvat polymeerisestä piihaposta, joka on valmistettu hapottamal-la alkalimetallisilikaatti, esim. sekoittamalla mineraali-happoa ja vesilasia tai käyttämällä happamia ioninvaihto-hartseja. Kationinen silika lisätään sulppuun vesisoolina. Kationisen soolin konsentraatio voi olla aina noin 50 painoprosenttiin asti sooleilla, jotka on valmistettu kaupallisista anionisista silikasooleista, ja noin 10 painoprosenttiin asti polypiihaposta valmistettuna. Viimeksi mai-nitun tyyppisten soolien stabiilisuus on rajoitettu, ja siten konsentraatiot noin 5 prosenttia tai sen alle ovat sopivia. Stabiilisuus on yleensä parempi, jos läsnä on enemmän alumiinia, edellä esitettyjen suhteiden puitteissa. Käytännön kannalta on joka tapauksessa sopivaa laimentaa soolit konsentraatioihin 0,05 - 5,0 painoprosenttia • ( 4 93882 kationisia hiukkasia, suositeltavasti 0,1 - 2 painoprosenttia, ennen niiden lisäämistä sulppuun.

Kationisten silikasoolien kanssa yhdistelmänä käytettävät kationiset retentioaineet ovat paperinvalmistuksessa tavanomaisia orgaanisia, polymeerisiä retentioaineita, joilla on kationinen nettovaraus siinä pH:ssa, jossa niitä käytetään, ja ne ovat joko kationista guarkumia tai synteettisiä kationisia polymeerejä. Esimerkkejä sopivista synteettisistä kationisista polymeereistä ovat kationiset po-lyakryyliamidit, polyeteeni-imiinit ja polyamidoamiinit. Kahden tai useamman edellisen kationisen retentioaineen seosta voidaan myös käyttää, ja mitä tahansa näistä voidaan käyttää yhdistelmänä kationisen tärkkelyksen kanssa. Synteettiset kationiset retentioaineet ovat suositeltavia, ja erityisesti kationinen polyakryyliamidi.

Kationisen silikan ja kationisen retentioaineen käytetyt määrät riippuvat luonnollisesti käytetystä sulpusta, täy-teineiden läsnäolosta ja muista paperinvalmistusoloista. Tavallisesti määrillä 0,005 - 2,0 painoprosenttia kationista silikaa, kuivana, laskettuna kuivista kuiduista ja mahdollisista täyteaineista, saadaan hyviä tuloksia, ja käytetyt määrät ovat sopivasti 0,005 - 1 painoprosenttia.

.. Suositeltavia ovat alueella 0,03 - 0,3 painoprosenttia olevat määrät. Kationisen retentioaineen suhde kationiseen silikaan vaihtelee laajasti riippuen esim. paperinvalmistusoloista, käytetystä kationisesta polymeeristä ja muista siltä halutuista vaikutuksista. Tavallisesti kationisen retentioaineen painosuhteen kationiseen silikaan tulisi olla ainakin 0,01:1 ja sopivasti ainakin 0,2:1. Kationi- • « suudeltaan alemman kationisen retentioaineen kuten guarku-min yläraja ei ole kriittinen, ja voi tällaisilla kationi-silla polymeereillä olla hyvinkin korkea, aina suhteeseen 100:1 asti, ja suurempi, ja raja määräytyy tavallisesti taloudellisista syistä. Alueella 0,2:1 - 20:1 olevat kati- • ·

II

5 95882 onisen retentioaineen suhteet kationiseen silikaan ovat sopivia useimpiin järjestelmiin.

Tämän keksinnön kaksikomponenttijärjestelmää voidaan käyttää paperinvalmistukseen eri tyyppisistä paperinvalmistuksen kuitusulpuista, sopivasti sulpuista, jotka sisältävät ainakin 50 painoprosenttia selluloosapitoisia kuituja. Komponentteja voidaan käyttää esim. lisäaineina kemiallisesta massasta, kuten sulfaatti- ja sulfiittimas-sasta, termomekaanisesta massasta, hierre- tai hiokemas-sasta, sekä lehti- että havupuisesta, valmistetuissa kui-tusulpuissa. Keksinnön järjestelmää voidaan edullisesti käyttää myös uusiokuitujen yhteydessä. Kuten on mainittu, sulppu voi sisältää myös tyypiltään tavanomaisia mineraa-litäyteaineita, kuten esim. kaoliinia, titaanidioksidia, kipsiä, kalkkia ja talkkia. Erityisen hyviä tuloksia on saatu massoilla, joita yleensä pidetään vaikeina, ja jotka sisältävät melko suuria määriä ei-selluloosa-aineita, kuten ligniiniä, ts. erityyppiset mekaaniset massat kuten hioke. Keksinnön kaksikomponenttijärjestelmä on erityisen sopiva sulpuille, joissa on ainakin 25 painoprosenttia mekaanista massaa, ja sillä saadaan huomattavasti parempi vaikutus tällaisiin järjestelmiin kuin anionisen silikan sooleilla ja kationisella retentioaineella. Tässä käytettyihin termeihin paperi ja paperinvalmistus ei tietystikään kuulu pelkästään paperi ja sen valmistus, vaan myös muut selluloosakuitupitoiset arkki- tai rainatuotteet kuten massa-arkit, pahvi ja kartonki sekä niiden valmistus.

Kationinen silikasooli ja kationinen polymeerinen reten-tioaine voidaan lisätä sulppuun erikseen, samanaikaisesti tai esisekoitettuna. Ne voidaan lisätä myös kahdella tai useammalla lisäyksellä. On suositeltavaa, että nämä kaksi komponenttia lisätään erikseen. Näyttää siltä, että soolin ja kationisen retentioaineen lisäysjärjestyksellä on jonkin verran vaikutusta saatuun tehoon, ja että kun soolit 93882 6 sisältävät pienempiä hiukkasia, saadaan parempi vaikutus, jos kationinen retentioaine lisätään ennen kationisen si-likan soolia, kun taas suurempihiukkasisillä sooleilla saadaan yleensä parempi vaikutus, kun kationinen silika lisätään ensin ja kationinen retentioaine lisätään sen jälkeen. Keksinnön mukainen kationisen silikan ja kationisen retentioaineen lisäys parantaa huomattavasti hienokui-tujen ja täyteaineiden, kun niitä käytetään, retentiota, ja se parantaa myös huomattavasti vedenpoistoa verrattuna siihen, että käytettäisiin pelkästään kationista retentio-ainetta. Näin voidaan käyttää pienempiä määriä kationista polymeeriä halutun vaikutuksen saavuttamiseksi, ja esim. polyakryyliamidin kaltaisilla kalliilla kationisilla polymeereillä voidaan siten saavuttaa merkittäviä kustannussäästöjä. Keksinnön järjestelmää käyttämällä paperinvalmistusprosessi voidaan siten saada tehokkaammaksi ilman haitallisia vaikutuksia valmistetun paperin lujuuteen ja muihin tärkeisiin ominaisuuksiin. Mekanismeja, jotka vaikuttavat näiden kahden komponentin, joilla on sama varaus, edulliseen vaikutukseen, ei ole täysin saatu selville, mutta uskotaan, että soolin kationinen silika ainakin osaksi neutraloi liuenneet anioniset puun ainesosat, ja että se myös parantaa sen flokin lujuutta, jonka lisätty kationinen retentioaine muodostaa sulpun liuenneista ja ... kiinteistä komponenteista, kyvyllään tunkeutua flokkeihin ja varauksen suhteen neutraloida ne.

Keksinnön mukaisessa paperinvalmistusmenetelmässä voidaan kahden keksinnön mukaisen lisäaineen lisäksi luonnollisesti käyttää tavanomaisia lisäaineita. Täyteaineita on käsitelty edellä, ja esimerkkeinä muista lisäaineista voidaan ♦ « mainita liimausaineet, kolofonipohjaiset tai synteettiset liimat, kationinen tärkkelys, märkälujuushartsit, ja alu-miinipohjaiset yhdisteet kuten aluna, aluminaatti, alumii-nikloridi tai polyalumiiniyhdisteet. Paperinvalmistusprosessi, jossa käytetään keksinnön aineyhdistelmää retention 93882 7 ja vedenpoiston parantamiseksi, voidaan suorittaa laajalla pH-alueella, noin neljästä noin yhdeksään. Keksinnön järjestelmän erityisenä etuna on se, että sillä voidaan valmistaa hienokuitupitoisuuksiltaan suuria puupitoisia papereita suurella retentiolla ilman haitallisia vaikutuksia paperin formaatioon.

Seuraavaksi keksintöä kuvataan yksityiskohtaisesti oheisilla esimerkeillä, joita ei kuitenkaan ole tarkoitettu rajoittamaan sitä. Osat ja prosentit tarkoittavat paino-osia ja painoprosentteja ellei muuta ole mainittu.

Esimerkki 1

Esimerkeissä 1 ja 2 käytetyt kationiset silikasoolit valmistettiin seuraavalla tavalla. Kaavan Al2(OH)5C1.2H20 alumiiniklorohydraattia kuumennettiin 47eC:seen sekoittaen pullossa, joka oli varustettu kuumennusvaipalla. Kun tämä lämpötila oli saavutettu, lisättiin anioniset silikasoolit, jotka oli deionisoitu natriumionien suhteen, ja jotka oli laimennettu deionisoidulla vedellä, tietyn ajan kuluessa reaktion alumiiniklorohydraatin kanssa sallimiseksi. Spesifisempänä valmistusmenettelynä on seuraava tyypillinen: 408 g 50% Al2(0H)5C1.2H20-liuosta kuumennettiin 47eC:seen. 657 g anionista silikasoolia, joka sisälsi 15,21% Si02 laimennettiin 928 g:11a deionisoitua vettä. Tämän soolin hiukkaskoko oli noin 7 nm. Sooli lisättiin 90 minuutin aikana 47eC:ssa, ja saadun kationisen soolin annettiin sitten jäähtyä huoneenlämpötilaan.

Seuraavissa testeissä vedenpoistoa arvioitiin "Canadian Freeness"-testauslaitteella, joka on tavallinen menetelmä vedenpoisto- tai suotautumiskyvyn luonnehtimiseksi SCAN-C 21:65:n mukaisesti.

Sulppujärjestelmä sisälsi 60% valkaistua koivusulfaatti-massaa ja 40% valkaistua mäntysulfaattimassaa, ja järjes- 93882 8 telinään oli lisätty 30% kaoliinia. Kemikaalilisäykset on laskettu yksikköinä kg/tonni kuivasulppujärjestelmää (kuidut + täyteaine) ja soolien ja kationisten polymeerien määrät on annettu kuiva-aineina. Kaikki kemikaalilisäykset suoritettiin sekoitusnopeudella 800 rpm Britt Dynamic Drainage Jar -laitteessa poisto suljettuna 45 sekunnin aikana ja sulppujärjestelmät lisättiin sitten Canadian Free-ness -laitteeseen. Sooli lisättiin kaikissa testeissä ennen polymeeriä.

Käytettiin erilaisia sooleja: a) Kationinen alumiinimodifioitu silikasooli, alumiinin moolisuhde pintasilikaryhmiin 1,30:1 ja hiukkaskoko noin 7,5 nm.

b) Kationinen alumiinimodifioitu silikasooli, alumiinin moolisuhde pintasilikaryhmiin 2,95:1 ja hiukkaskoko noin 7 nm.

c) Kationinen alumiinimodifioitu silikasooli, alumiinin moolisuhde pintasilikaryhmiin 3,25:1 ja hiukkaskoko noin 6 nm.

d) Kationinen alumiinimodifioitu silikasooli, alumiinin moolisuhde pintasilikaryhmiin 2,40:1 ja hiukkaskoko noin 14 nm.

Käytettiin seuraavia kationisia polymeerejä: A) Kationinen polyakryyliamidi, PAM 1, keskitasoinen kati-onisuus, myyjä Allied Colloids nimellä Percol 292.

B) Polyeteeni-imidi, PEI, myyjä BASF AG nimellä Polymin.

C) Kationinen polyakryyliamidi, PAM 2, alhainen kationi-suus, myyjä Allied Colloids nimellä Percol 140.

Seuraavassa taulukossa on esitetty freeness-testien tulokset yksikköinä ml CSF. Taulukossa on myös vertailutuloksia pelkistä vastaavien kationisten polymeerien lisäyksistä.

93882 9

Vertailu suoritettiin myös anionisella alumiinimodifioi-dulla silikasoolilla, jonka hiukkaskoko oli noin 5,5 nm.

Sooli/mäSrä Kat.polym./määrä Sulpun pH CSF kq/tonnl_kq/tonnl_ml_ a/1,0 PAMl/0,5 4,5 560 a/1,0 PAMl/1,0 4,5 620 a/1,0 PAMI/2,0 4,5 675 b/1,0 PAMl/0,5 4,5 540 b/1,0 PAMl/1,0 4,5 605 b/1,0 PAMI/2,0 4,5 640 C/1,0 PAMl/0,5 4,5 565 c/1,0 PAMl/1,0 4,5 620 C/1,0 PAMI/2,0 4,5 660 d/1,0 PAMl/0,5 4,5 530 <3/1,0 PAMl/1,0 4,5 590 <3/1,0 PAMI/2,0 4,5 640 PAMl/0,5 4,5 430 PAMl/1,0 4,5 515 PAMl/2,0 4,5 570

Anioninen /1,0 PAMl/0,5 4 ,5 305

Anioninen /1,0 PAMl/1,0 4,5 495

Anioninen /1,0 PAMl/2,0 4,5 5 80 •li. a/1,0 PEI/0,6 7,0 430 a/1,0 PEI/1,0 7,0 470 a/2.0 PEI/2,0 7,0 485 PEI/0,6 7,0 350 PEI/1,0 7,0 410 PEI/2,0 7,0 435 10 93882

Sooli/määrä Kat.polym./määrä Sulpun pH CSF

kq/tonni_kg/tonni_ml_ a/1,0 PAM2/0,5 4,S 555 a/1,0 PAM2/1,0 4,5 625 a/1,0 PAM2/2,0 4,5 690 PAM2/0,5 4,5 410 PAM2/1i0 4,5 505 PAM2/2,0 4,5 575

Esimerkki 2 Tässä testissä mitattiin esimerkissä 1 a):11a merkityn ka-tionisen alumiinimodifioidun silikasoolin ja polyakryylia-midin Percol 292 vedenpoistovaikutus ja sitä verrattiin järjestelmään, jossa oli anionista alumiinimodifioitua si-likasoolia, hiukkaskoko noin 5,5 nm, ja polyakryyliamidia. Sulppu valmistettiin hiokemassasta, joka oli jauhettu 130 ml CSF:iin, ja pH säädettiin arvoon 5 rikkihapolla. Testeissä kationisella soolilla tämä lisättiin sulppuun ennen polyakryyliamidia paitsi yhdessä kokeessa, jossa lisäys-järjestys oli päinvastainen. Testeissä anionisella soolilla tämä lisättiin sulppuun polymeerin jälkeen. Lisätyt määrät, jotka on ilmoitettu yksikköinä kg/tonni, on laskettu kuivina kemikaaleina kuivasta massasta.

j ·« 4 • · «

II

93882 11

Kationen Anioninen Polyak- CSF

sooli sooli ryyliamidi ml kq/tonni_kg/tonnl_kg/tonnl_ 130 0,5 210 1.0 230 2.0 250 3.0 245 1.0 - 0,25 290 1.0 - 0,5 325 1.0 - 0,75 340 1.0 - 1,0 355 1.0 - 2,0 360 1.0 (päinvast.lis. järj. ) 1,0 270 3.0 - 0,25 330 3.0 - 0,5 375 3.0 - 1,0 425 3.0 - 2,0 405 1.0 0,5 190 1.0 0,75 230 1,° 1,0 255 1.0 2,0 280 3,° 0,5 190 3.0 1,0 240 3.0 2,0 320 3.0 3,0 360 31° 4,0 350 · 12 93882

Kuten taulukosta käy ilmi, kationisessa soolijärjestelmäs-sä maksimi-CSF-taso saavutetaan paljon pienemmällä poly-akryyliamidilisäyksellä kuin anionisessa soolijärjestelmässä.

Esimerkki 3 Tässä esimerkissä käytettiin erilaisia kationisia silika-sooleja a), b), c) ja d).

Soolit a) ja d) valmistettiin seuraavasti: 19,49 g poly-alumiinikloridin [Al2(0H)5C1.2H20]x 50% liuosta laimennettiin 200 g:ksi. Tähän liuokseen lisättiin 1000 g 1% polypiihappoa hitaasti 45 minuutin aikana huoneenlämmössä. Polymeerinen piihappo oli valmistettu seuraavasti: Vesilasia (Na20.3Si02) liuotettiin vedellä 5 painoprosentin Si02-pitoisuuteen. Vesiliuos ionivaihdettiin käyttäen io-ninvaihtohartsia Amberlite IR-120 pH-arvoon 2,3. Saadun polymeerisen piihapon ominaispinta-ala mitattiin titraa-malla menetelmällä, jonka Sears on kuvannut Analytical Chemistryssä 28(1956)1981, ja siksi saatiin 1450 m*/g.

Tämä polymeerinen piihappo, joka myöhemmin käsiteltiin po-lyalumiinikloridilla, sisälsi kooltaan noin 1 nm:n luokkaa olevia hiukkasia, jotka jossain määrin olivat aggregoitu-neet ketjuiksi ja verkoiksi. Saadun kationisen silikasoo-lin analyysi oli seuraava: 0,39% Al203 ja 0,84% Si02, ja siten Al:n moolisuhde pintasilikaan oli noin 1:2. Sooli a) valmistettiin juuri valmistetusta polypiihaposta ja sooli c) polypiihaposta, joka oli päivän vanhaa.

Soolit b) ja d) valmistettiin seuraavasti: 9,75 g polyalu-miinikloridin [Al2(0H)5C1.2H20]x 50% liuosta laimennettiin 200 g:ksi ja tähän liuokseen lisättiin 1000 g 1% polypiihappoa, joka oli valmistettu edellä kuvatulla tavalla. Saadun tuotteen analyysi oli seuraava: 0,20%

Al203 ja 0,83% Si02, ja siten Ai:n moolisuhde pintapii-

II

• · 13 93882 hin oli noin 1:4 Sooli b) valmistettiin juuri valmistetusta polypiihaposta ja sooli d) polypiihaposta, joka oli päivän vanhaa.

Sooleja a) - d) käytettiin yhdessä kationisen polyakryyli-amidin (PAM), myyjä Allied Colloids nimellä Percol 292, kanssa sulpussa, joka sisälsi 60% koivusulfaattimassaa ja 40% mäntysulfaattimassaa. Lisäksi sulppu sisälsi 30% kal-siumkarbonaattia ja 1 g/1 Na2S04.10H20. Sulpun pH oli 8,5. Polyakryyliamidi lisättiin sulppuun ennen kationista silikasoolia, ellei muuta ole mainittu. Vedenpoisto arvioitiin kuten edellä on kuvattu käyttämällä Canadian Free-ness -laitetta. Tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa .

PAM Sooli;määrä CSF

kq/tonni_kq/tonni_ml 390 0,5 - 475 b); 1 395 0,5 a); 1 595 0,5 b); 1 605 0,5 C); 1 590 0,5 d); 1 600 *** 0,5 b); 1 (päinvast. 505 lis.järj.)

Suoritettiin myös vertailu anionisella alumiinimodifioi-dulla silikasoolilla, jonka hiukkaskoko oli noin 5,5 nm, ja tällä saatiin määrällä l kg/tonni yhdessä 0,5 kg:n/tonni PAM:ia kanssa CSF 520.

• · I

93882 14

Esimerkki 4

Esimerkin 3 sooleja a) ja b) sekä lisäksi sooleja e) ja f) tutkittiin yhdistelmänä kationisen polyakryyliamidin kanssa sulpussa, joka oli valmistettu hiokemassasta. Sooli e) valmistettiin seuraavasti: 27,84 g polyalumiinikloridin [Al2(OH)gCl.2H20]x 50% liuosta laimennettiin 200 g:ksi. Polyalumiinikloridiliuokseen lisättiin 1000 g 1% polypiihappoa kuten esimerkissä 3, ja saatu tuote sisälsi 0,56% Al203 ja 0,83% Si02, ja siten Al:n moolisuhde pintasilikaan oli noin 1:1,5. Sooli f) valmistettiin seuraavasti: 34,80 g polyalumiinikloridin [Al2(0H)gCl.2H20]x 50% liuosta laimennettiin 200 g:ksi ja tähän liuokseen lisättiin 1000 g 1% polypiihappoa. Tuote sisälsi 0,70% Al203 ja 0,83% Si02, ja siten Al:n moolisuhde pintasilikaan oli noin 1:1,2.

Hiokesulppu sisälsi 2 g/1 Na2S04.10H20 ja sen pH oli 7,0. Vedenpoistovaikutus tutkittiin kuten edellä. Useimmissa tapauksissa kationinen polyakryyliamidi lisättiin sulppuun ennen soolin lisäystä, ellei päinvastaista lisäysjärjesteystä (päinv) ole ilmoitettu. Kationisen polyakryyliamidin lisäysmäärä oli 1,0 kg/tonni, joka havaittiin optimimääräksi tälle sulpulle silloin, kun sitä käy-: tettiin yksinään. Testeissä havaittiin, että freeness- laitteesta kerätty vesi oli paljon kirkkaampaa soolin ja kationisen.polyakryyliamidin yhdistelmiä käytettäessä kuin silloin, kun käytettiin pelkästään polyakryyliamidia, ja tämä osoittaa erittäin hyvää hienokuitujen retentiota.

93882 15

PAM Sooli;määrä CSF

kq/tonni_kg/tonnl_ml_ 120 1.0 - 195 b); 1,0 120 1.0 a); 1,0 400 1.0 a); 1,5 445 1.0 a); 2,0 485 1.0 a); 2,5 510 1.0 a); 1,0 (päinv.) 3 30 1.0 a); 1,5 (päinv.) 345 1.0 a); 2,0 (päinv.) 355 1.0 a); 2,5 (päinv.) 3 60 1.0 b); 1,0 420 1.0 b); 1,5 480 1.0 b); 2,0 505 1.0 b); 2,5 530 1.0 e); 1,5 400 1.0 e); 2,0 440 1.0 e); 2,5 435 1.0 f); 1,5 390 1.0 f); 2,0 425 1.0 f); 2,5 435

Esimerkki 5 Tässä esimerkissä täyteaineen ja hienokuitujen retentiota arvioitiin tehdastestillä. Sulppu sisälsi 30% kemiallista massaa, 24% hiokemassaa ja 46% CaC03-täyteainetta. Sulpun konsentraatio oli 0,5% ja pH 8,3. Mitattu täyteaine- ja hienokuitupitoisuus oli 76,9%.

Retention arviointiin käytettiin Britt Dynamic Drainage Jar -laitetta. Sekoittimen nopeudeksi asetettiin 800 rpm ja käytettiin 200 meshin viiraa.

16 93882 Käytetty kationinen silikasooli oli esimerkin l sooli a) ja se lisättiin ennen kationista retentioainetta. Eri koeajoissa käytettiin seuraavia kationisia retentioaineita: A) Kationinen polyakryyliamidi Percol 292, valmistaja Allied Colloids.

B) Kationinen guarkumi

Testien tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa. Täyteaineen ja hienokuitujen retentio (FP ret.) on annettu prosentteina vastaavien kationisten polymeerien eri annoksilla. Annos lasketaan kuivana polymeerinä kuivasta massasta ja täyteaineesta. Kationista silikasoolia käytettiin määränä 1 kg/tonni kuivaa massaa ja täyteainetta. Vertailuja suoritettiin pelkän kationisen polymeerin lisäyksen kanssa.

Lisätty kation. Lisäysmäärä Lisätty FF ret.

polymeeri kg/tonni sooli % _kg/tonni_ A 0,25 1 75 A 0,50 X 97 A 0,75 X 100 A 0,25 - 43 A 0,50 - 61 A 0,75 - 8° E 2 1 15 B 4 1 95 ·.. B 6 1 95 B 2 - 45 B 4-83 B 6-90 li 17 93882

Esimerkki 6 Tässä esimerkissä testattiin aikakauslehtipaperitehtaassa esimerkin 1 kationista silikasoolia a) ja kationista poly-akryyliamidia. Sulppu sisälsi 19% sulfaattimassaa, 73% hio-kemassaa, 20% termomekaanista massaa ja 24% savea, ts. se oli sulppu, jossa on suuri määrä ei-selluloosa-aineita. pH oli 4,45. Retentio mitattiin Britt Dynamic Drainage Jar -laitteella ja freeness Canadian Freeness -laitteella.

Lisäykset kg/tonni

Sooli_PAM_Retentio %_Freeness ml 0,25 26,4 110 0,50 44,6 140 1,0 57,6 190 2.0 0,25 41,7 150 2.0 0,50 65,0 200 2.0 1,0 85,6 305 1

Claims (9)

18 93882

1. Menetelmä paperin valmistamiseksi rainaamalla ja suo-tauttamalla selluloosapitoisten kuitujen ja mahdollisesti täyteaineiden suspensio viiralle siten, että saavutetaan parannettu retentio ja vedenpoisto, tunnettu siitä, että rainaus ja suotautus tapahtuu kationisen silikapoh-jaisen soolin ja kationisen polymeerisen retentioaineen, joka on valittu kationisen guarkumin ja synteettiset kati-oniset polymeerit käsittävistä ryhmistä, läsnäollessa.

2. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kationiset silikasoolihiukkaset ovat alumiinimo-difioituja silikahiukkasia.

3. Vaatimuksien 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kationisten silikasoolihiukkasten hiukkas-koko on alueella 2 nm - 100 nm.

4. Vaatimuksien 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kationinen polymeerinen retentioaine on synteettinen kationinen polymeeri.

5. Vaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kationinen polymeerinen retentioaine on kationi- • · nen polyakryyliamidi.

6. Vaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kationinen polymeerinen retentioaine on kationinen polyakryyliamidi, ja että sitä käytetään yhdistelmänä kationisen tärkkelyksen kanssa.

7. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kationisen silikasoolin määrä on alueella 0,005 - 2,0 painoprosenttia laskettuna kuivana kuivista kuiduista ja mahdollisista täyteaineista. Il 1 9 93882

8. Vaatimuksien 1 tai 7 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kationisen retentioaineen painosuhde kati-oniseen silikaan on ainakin 0,01:1.

9. Vaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kationisen retentioaineen painosuhde kationiseen silikaan on ainakin 0,2:1. »· · < · « * · 93882