FI94069C

FI94069C - Koostumuksia paperin liimausta varten

Info

Publication number: FI94069C
Application number: FI882487A
Authority: FI
Inventors: William Robert Bussell; Nicholas Stuart Morgan
Original assignee: Eka Nobel Ab
Priority date: 1987-05-26
Filing date: 1988-05-26
Publication date: 1995-07-10
Also published as: FI94069B; AU615444B2; JP2641253B2; ZA883650B; CA1340339C; ES2051845T3; DE3873826T2; FI882487A; JPH01162896A; DE3873826D1; PT87589B; GB8712370D0; NZ224724A; BR8802569A; AU1661188A; PT87589A; FI882487A0; EP0293119B1; EP0293119A1; ATE79657T1

Description

t 94069

Koostumuksia paperin liimausta varten Tämä keksintö koskee paperinliimauskoostumuksia, menetelmää tällaisten koostumusten valmistamiseksi, mene-5 telmiä paperituotteiden liimaamiseksi käyttämällä näitä koostumuksia ja paperituotteita, jotka on liimattu näillä koostumuksilla.

Hartsin tai hartsipohjaisten tuotteiden stabiilit dispersiot ovat hyvin tunnettuja ja niitä on pitkään käy-10 tetty erityisesti liima-aineina paperinvalmistuksessa.

Tässä hakemuksessa termiä "paperi" käytetään kätevyyden vuoksi kaikista paperin, pahvin ja niiden kaltaisten tuotteiden muodoista, joiden valmistukseen liittyy liima-aineen käyttö selluloosa- tai muihin kuituihin. Paperilii-15 ma-aineita käytetään tavallisesti lisäämällä niitä sellu-tai muuhun kuitusulppuun, josta raina myöhemmin valmistetaan tai levittämällä niitä rainan pinnalle tämän muodostamisen jälkeen. Hartsipohjaisten liima-aineiden liimaus-vaikutus perustuu elektrostaattisten sidosten muodostumi-20 seen liima-aineen ja sulpun tai paperirainan selluloosa-tai muiden kuitujen välille. Viime aikoina on kehitetty hyvin tehokkaita liima-aineita, joihin kuuluu monenlaisia aineita, jotka käytössä muodostavat kemiallisia sidoksia ja joita siksi kutsutaan "reaktiivisiksi" liima-ai-25 neiksi. Eräs tärkeä kehitysaskel paperinvalmistusliimojen ·; alalla on ollut se havainto, että reaktiotuotteilla, joi ta muodostavat hartsi tai sen sisältämät tyydyttymättö-mät yhdisteet ja tyydyttymättömät karboksyylihapot tai niiden anhydridit, erityisesti maleiini- tai fumaarihappo 30 tai maleiinihappoanhydridi, on selvästi parempi liimauste-ho kuin liima-aineilla, jotka ovat oleellisilta osiltaan ·· itse hartsin dispersioita. Nämä nk. "maleaattipitoiset" hartsin reaktiotuotteet ja muut niiden kaltaiset liima-aineet ovat melko kalliita valmistaa ja siten niitä käy-35 tetään usein tavanomaisten hartsidispersioiden vahvistamiseen niiden korvaamisen sijasta. Tämä tehdään lisäämällä » i 2 94069 tietty määrä "maleaattipitoista" hartsin reaktiotuotetta tavanomaiseen hartsidispersioon ja tuloksena olevia koostumuksia kutsutaan tavallisesti "vahvistetuiksi liima-aineiksi" .

5 Käytännössä kaikentyyppiset paperiliima-aineet ovat tavallisesti stabiilien dispersioiden muodossa ja ne saavat aikaan liimausvaikutuksen hartsipohjäisten tai muiden aineiden saostuessa kuitusulpulle tai paperirai-nalle, niin että liimaukseen liittyy itse asiassa stabiili) Iin dispersion murtuminen. Tämä voi tapahtua dispersion ja sulpun tai rainan joutuessa kosketukseen keskenään, jolloin viimeksi mainittu hävittää tehokkaasti dispersion stabiiliuden. Riittävää liimausvaikutusta ei kuitenkaan tavallisesti synny pelkästä paperiliima-aineen ja sulpun 15 tai rainan välisestä kosketuksesta. Se vaatii rinnakkais-reagenssin läsnäoloa, joka reagenssi rikkoo dispersion ja saa siten aikaan liimakomponenttien halutun saostumi-sen sulpun tai rainan kuiduille. Yleisimmin käytettyjä rinnakkaisreagensseja ovat alumiiniyhdisteet ja erityi-. 20 sesti alumiinisulfaatti, aluna ja polyalumiinikloridit.

Useimmissa paperinvalmistusprosesseissa hartsipoh-jainen liima ja rinnakkaisreagenssi lisätään erikseen sulppuun tai paperirainalle. On ehdotettu, esimerkiksi GB-hakemusjulkaisuissa 2 050 453 ja 2 159 183 ja US-pa-25 tenttijulkaisussa 4 522 686, liimakoostumusten valmistamista, jotka sisältävät sekä hartsikomponenttia että sopivaa reagenssia ja jotka tarjoavat sen edun, että liimaus voidaan tehdä käyttämällä yhtä koostumusta, mutta nämä koostumukset eivät ole olleet täysin onnistuneita 30 joko siitä syystä, että dispersiot ovat epästabiileja tai siksi, että niiden liimausteho on alentunut. Olipa syy mikä tahansa, pääosa paperitehtaista käyttää liimaus-menetelmää, jossa käytetään kahta erillistä komponenttia, huolimatta siihen luonnostaan liittyvistä hankaluuksista.

35 On havaittu, että voidaan valmistaa hartsikompo nenttia ja rinnakkaisreagenssia sisältäviä dispersioita, • · 3 94069 jotka ovat stabiileja ja antavat paperille erinomaiset liimautumisominaisuudet, sisällyttämällä sopivaan koostumukseen hartsihapon amiinia tai amiinisuolaa.

Tämän keksinnön erään puolen mukaisesti tarjotaan 5 siten käytettäväksi paperinliimauskoostumus, joka on ve-sidispersio, joka sisältää hartsiliimakomponenttia, rin-nakkaisreagenssia ja hartsihapon amiinia tai amiinisuolaa.

Hartsi on kiinteä hartsimainen aine, jota esiintyy luonnossa mäntypuiden pihkassa. Sitä saadaan kolmesta 10 päälähteestä, elävien mäntypuiden pihkaeritteestä, vanhojen männynkantojen sisältämästä pihkasta ja mäntyöljystä, jota tuotetaan sivutuotteena voimapaperiteollisuudessa. Hartsi on monimutkainen seos, joka sisältää syklisiä terpeenikarboksyylihappoja ja pienen määrän muita 15 kuin happokomponentteja. Hartsin eräs pääaineosa on tri-syklinen dityydyttymätön monokarboksyylihappo, abietii-nihappo.

Abietiinihapolle tapahtuu Diens-Alder-additioreak-tio dienofiilien kanssa. Hartsi voidaan siten saattaa 20 reagoimaan dienofiilisten karboksyylihappojen, kuten ma-leiinihapon, maleiinihappoanhydridin tai fumaarihapon kanssa, jolloin muodostuu tetrasyklinen polykarboksyyli-happo. Tätä reaktiota näiden dienofiilien kanssa kutsutaan tavallisesti "vahvistumiseksi". Hartsin ja dieno-25 fiilin tällaisen reaktion tuotetta kutsutaan tavallises-! ti "vahvistetuksi hartsiksi". Vahvistettujen hartsien dispersioita käytetään liimauskoostumuksina paperinlii-mauksessa ja tämän keksinnön mukaiset uudet dispersiot voivat sisältää joko hartsia tai vahvistettua hartsia 30 tai näiden kahden seosta. Hartsi voi olla käsitelty formaldehydillä stabiiliuden parantamiseksi. Myös esteröity-jä tai disproportioituja hartseja voidaan käyttää tämän keksinnön mukaisissa koostumuksissa. Esteröidyt hartsit ovat hartseja, jotka on saatettu reagoimaan alkoholin 35 kanssa, joka on edullisesti polyoli, kuten glyseroli. Disproportioidut hartsit ovat hartseja, jotka on käsi- 4 94069 telty katalyyttisellä menetelmällä niiden hapettumisen-keston parantamiseksi. Tämän keksinnön mukaisissa koostumuksissa voidaan käyttää minkä tahansa näiden hartsi-tyyppien seoksia.

5 Edullisia hartseja käytettäviksi tämän keksinnön mukaisessa koostumuksessa ovat vahvistetut hartsit.

Edullisia vahvistettuja hartseja ovat hartsit, joissa hartsi on saatettu reagoimaan dienofiilin kanssa, jonka osuus on 5 - 50 % ja yleensä noin 10 % hartsin massasta.

10 Tällaiset hartsit ovat vahvistetun ja vahvistamattoman hartsin seoksia. Näitä kahta hartsityyppiä käytetään normaalisti yhdistelmänä, koska pelkkää vahvistettua hartsia sisältävän tuotteen käyttö olisi liian kallista. Edullisin hartsityyppi on vahvistettu mäntyöljyhartsi.

15 Hartsihapon amiinisuola voidaan valmistaa neutra loimalla mikä tahansa edellä kuvattu hartsi tai hartsi-johdannainen. Se voidaan valmistaa erikseen ja lisätä hartsidispersioon, mutta tavallisemmin se valmistetaan in situ lisäämällä riittävästi amiinia hartsin happosi-20 säilöin neutraloimiseksi osittain. Niinpä eräässä edullisessa suoritusmuodossa amiinisuola on tämän keksinnön mukaisten dispersioiden hartsikomponentissa esiintyvän yhden tai useamman hartsihapon suola.

Hartsihapon suola voidaan valmistaa neutraloimalla 25 happo joko ennen sen muuttamista hartsijohdannaiseksi tai tämän jälkeen. Neutralointi voidaan tehdä käyttämällä amiinia, jolla on kaava

30 /V

R2 r3 • * jossa kukin ryhmistä R^, R2 ja R^, jotka voivat olla samoja tai eri ryhmiä, on alkyyli- tai alkenyyliryhmä, jos-35 sa on 1 - 4 hiiliatomia tai vetyatomi sillä edellytyksellä, että vähintään yksi ryhmistä ei ole vetyatomi.

5 94069

Edullisesti vähintään kaksi ryhmistä R^, R2 ja Ron alkyyliryhmiä ja edullisimmin kaikki kolme ovat alkyyli-ryhmiä. Ryhmät R^, R2 ja R^, jotka ovat alkyyliryhmiä, voivat olla haaroittuneita tai suoraketjuisia tyydytty-5 neitä alkyyliryhmiä, kuten metyyli-, etyyli-, n- tai isopropyyli- tai n-, sek- tai tert-butyyliryhmiä tai ne voivat olla alkyyliryhmiä, joissa on yksi tai useampia substituentteja, kuten hydroksyyli-, alkoksyyli-, karb-oksyyli- tai aminoryhmiä, kuten esimerkiksi 2-hydroksi-10 etaaniryhmiä tai hydroksipropaaniryhmiä. Erityisiin amiineihin, jotka ovat käyttökelpoisia tämän keksinnön mukaisessa koostumuksessa, kuuluvat monometyyliamiini, di-metyyliamiini, trimetyyliamiini, monoetyyliamiini, di-etyyliamiini, trietyyliamiini, monopropyyliamiini, di-15 propyyliamiini, tripropyyliamiini, monoetanoliamiini, dietanoliamiini ja trietanoliamiini. Edullisin amiini on trietanoliamiini. Hartsiin lisättävä amiinimäärä on määrä, joka tarvitaan halutun amiinisuolamäärän tuottamiseen. Jos tuotetta on määrä käyttää suoraan sekä disper-. 20 sion hartsikomponentin että sen amiinikomponentin antaja na, on lisättävä amiinimäärä normaalisti määrä, joka riittää neutraloimaan 1 - 20 %, edullisesti 3 - 6 % hartsissa olevista happoryhmistä. Kun hartsikomponentti ja amiinisuolakomponentti valmistetaan erikseen ja sekoite-25 taan myöhemmin, on amiinisuolan määrä normaalisti sellai-; nen, että seos sisältää yhtä suuret osuudet neutraloitu neita ja neutraloitumattomia hartsihappoja.

Tämän keksinnön mukaisten dispersioiden rinnakkais-reagenssikomponentti voi olla mikä tahansa alumiinisuola, 30 jonka tiedetään olevan käyttökelpoinen paperin liimauksessa, kuten alumiinisulfaatti, "paperinvalmistajan aluna" AI2(SO^)2 *18H20 tai polyalumiinikloridi, kuten sellainen, jolla on kaava 35 AI(OH) (SO.) Cl x 4 y z • · 6 94069 jossa x on 1,35 - 1,65, y on 0,08 - 0,15 ja z on 3-(x+y) tai sellainen, jolla on kaava AI (OH) CU m m m on—m 5 jossa n on 1 - 20, m on pienempi kuin 3n ja 3n-m/m on vähintään 2 ja edullisesti vähintään 5.

Eräs erityinen polyalumiinikloridityyppi, joka on käyttökelpoinen tämän keksinnön mukaisissa dispersioissa, 10 ovat EP-hakemusjulkaisussa 145 686 kuvatut ja EP-hakemus-julkaisussa 181 847 kuvatuilla menetelmillä valmistetut polyalumiinikloridit. Eräs toinen tyyppi käyttökelpoisia polyalumiiniklorideja ovat alumiinikloorihydraatit, joilla on kaava 15 AI (OH) Cl x y z jossa x on 1 - 4, edullisesti 1, y ja z, jotka voivat olla yhtä suuria tai erisuuruisia, ovat 0,5 - 2,5 ja 20 suhde y:z on 5:1 - 1:5.

Edullisia rinnakkaisreagensseja tämän keksinnön mukaisissa koostumuksissa käytettäviksi ovat alumiinikloorihydraatit.

Tämän keksinnön mukaisia dispersioita voidaan val-25 mistaa yksinkertaisesti sekoittamalla komponentit keske-nään tai käyttämällä mitä tahansa alalla tavanomaisia menetelmiä. Dispersioita voidaan erityisesti valmistaa inversiomenetelmällä.

Hartsi, erityisesti vahvistettu hartsi, joka on 30 mahdollisesti käsitelty paraformaldehydillä paratolueeni-sulfonihapon läsnä ollessa kiteytymisen estämiseksi ja • joka on mahdollisesti neutraloitu vähintään osittain amii nilla, voidaan sulattaa ja lisätä siihen sitten stabilointiainetta tai stabilointiaineseosta väkevänä (kiin-35 toainepitoisuus esimerkiksi 50 %) vesiliuoksena. Joukkoon sekoitetaan riittävästi vettä kermamaisen vesi « 7 94069 öljyssä -emulsion muodostamiseksi (esimerkiksi 20 - 40 % hartsin massasta). Laimennettaessa emulsiota vedellä se kääntyy, jolloin muodostuu stabiili öljy vedessä -emulsio, jonka kiintoainepitoisuus on tyypillisesti 20 pai-5 no-%:sta suurimpaan mahdolliseen öljy vedessä -emulsiossa vallitsevaan pitoisuuteen (usein noin 80 paino-% kiintoainetta) , edullisesti 30 - 40 paino-%. Emulsion tai dispersion hartsisisällöstä on tavallisesti vähintään 90 % saippuoitumattomia hartsihappoja. Emulsioihin voi-10 daan sitten sekoittaa yhden tai useamman rinnakkaisrea-genssin vesiliuosta.

Emulsioita voidaan käyttää paperin, alunapitoinen paperi mukaan luettuna, liimaamiseen.

Hartsidispersioista voidaan formuloida sellaisia, 15 että ne sisältävät muita alalla tunnettuja aineosia.

Dispersiot voivat erityisesti sisältää yhtä tai useampaa stabilointiainetta. Erilaisia pinta-aktiivisia aineita tai emulgaattoreita voidaan käyttää dispersioiden stabilointiin joko keskenään sekoitettuina tai yhdessä muiden 20 tunnettujen emulgaattoreiden kanssa tai muiden tunnettujen stabilointiapuaineiden kanssa. Eräs edullinen ryhmä stabilointiapuaineita ovat suojaavat kolloidit, kuten kaseiini ja koostumukset, jotka sisältävät hartsia, hart-sihapon amiinisuolaa, rinnakkaisreagenssia ja suojaavaa 25 kolloidia, muodostavat keksinnön erään edullisen puolen.

! Muihin yhdisteisiin, joita voidaan käyttää dispersioiden stabiloimiseen, kuuluvat tärkkelysjohdannaiset, selluloosa johdannaiset , kuten hydroksietyyliselluloosa ja polymeeriset aineet, kuten polyvinyylipyrrolidoni.

30 Tämän keksinnön mukaisissa dispersioissa voidaan käyttää stabilointiaineina anionisia, ionittomia tai • kationisia pinta-aktiivisia aineita. Yleensä on edulli sempaa käyttää anionisia tai ionittomia pinta-aktiivisia aineita.

35 Esimerkkejä pinta-aktiivisista aineista, joita voi daan käyttää tämän keksinnön mukaisissa koostumuksissa, ovat 8 94069 (i) sulfonihappojen suolat, joilla on yleinen kaava

(R* )m - (O) - 0(C2H40)n -CH2 ch ch2 so3m 5 X

jossa R' on hiilivetyryhmä, jossa on 4 - 18 hiiliatomia, m on kokonaisluku 1 tai 2, n on kokonaisluku 4 - 25, X on 10 vetyatomi tai hydroksyyliryhmä ja M on monovalenttinen kationi ja (ii) rikkihappopuoliestereiden suolat, joilla on yleinen kaava

15 [j*2 -(O)- ä]2 -(§)’ 0(C2H40)pS03Q

2 jossa R on vetyatomi tai alkyyliryhma, joka sisältää 20 1-4 hiiliatomia, A on suoraketjuinen tai haaroittunut alkyleeniryhmä, jossa on 2 - 3 hiiliatomia, p on kokonaisluku 4 - 25 ja Q on monovalenttinen kationi, mukaan luettuina kaikki US-patenttijulkaisussa 4 309 388 luetellut tällaiset yhdisteet.

25 Alkyylibentseenisulfonaatit, joissa alkyylisubsti- tuentti sisältää 8-24 hiiliatomia, mukaan luettuina kaikki US-patenttijulkaisussa 4 157 982 kuvatut tällaiset yhdisteet.

Vahvistetut hartsin sulfosukkinaattipuoliesterit, 30 joilla on kaava : H . R. [{CH2CH20)n -0C.C2H3S03Na. C00Na]m; 13-m)

♦ I

9 94069 jossa R on vahvistettu hartsihapon trikarboksylaattiryh-mä, m on luku, joka on keskimäärin 1,5 - 3 ja n on luku, joka on keskimäärin 4,5 - 25, mukaan luettuina kaikki EP-hakemusjulkaisussa 159 794 kuvatut tällaiset yhdisteet.

5 Yhdisteet, joilla on kaava ~ ^0(CH2CH20 )n so3"1m+ tai 10 £r' - 0(CH2CH20)n SO3J M+ joissa R on alkyyliryhmä, joka sisältää 4-18 hiiliatomia, R' on alkyyli- tai alkenyyliryhmä, joka sisältää 15 4-18 hiiliatomia ja n on kokonaisluku 4- 25, mukaan luettuina kaikki US-patenttijulkaisussa 4 199 367 kuvatut tällaiset yhdisteet.

Etyleenioksidin sulfosukkinaattisuolat, joilla on yleinen kaava 20 0 0 jXV, 0(CH2CH20)n C - CH CH2 CO M+ S03 25 jossa R on alkyyliryhmä, joka sisältää 4-18 hiiliatomia * ·’; ja n on kokonaisluku 4-25, mukaan luettuina kaikki US- patentti julkaisussa 4 203 776 kuvatut tällaiset yhdisteet. Orgaaniset fosfaattiesterit, joilla on yleinen kaava 30

R 0 (CH2 CH2 0)n A

0 X 0 X

35 tai • ·* 94069 R 0 (CH2 CH2 0)n Λ

/ OX

R 0 (CH2 CH20)n' 5 tai niiden seokset, joissa kaavoissa R on alkyyli-, al-kyylifenoli-, alkenyyli- tai alkaryyliryhmä, jossa on 5-20 hiiliatomia, n on 5 - 20 ja X on monovalenttinen 10 kationi tai vetyatomi.

Myös kationisia hartsidispergointijärjestelmiä voidaan käyttää tämän keksinnön mukaisen hartsidispersion stabilointiin. Esimerkkejä soveltuvista materiaaleista ovat vesiliukoiset polyaminopolyamidi-epikloorihydriini-15 hartsit, vesiliukoiset alkyleenipolyamiini-epikloorihyd-riinihartsit ja poly(diallyyliamiini)epikloorihydriini-hartsit.

Eräs muu yhdistetyyppi, jota voi olla hyödyllistä sisällyttää tämän keksinnön mukaisiin dispersioihin, ovat 20 yhdisteet, jotka sisältävät ammoniakkia tai ammoniumsuo-laa tai niiden esiastetta, kuten ureaa, kemiallisesti muunnettua ureaa tai niiden esiastetta. Esimerkkejä yhdisteistä, jotka ovat käyttökelpoisia tämän keksinnön mukaisissa koostumuksissa, ovat urea, tiourea, biureetti, 25 melamiini, vesiliukoiset urea-formaldehydi- ja melamiini- « formaldehydihartsit ja ureajohdannaiset, erityisesti reaktiotuotteet, joita saadaan saattamalla urea reagoimaan sulfamiinihapon, fosforihapon, trikloorietikkahapon, typpihapon, rikkihapon, vetykloridihapon, steariinihapon 30 tai etikkahapon kanssa US-patenttijulkaisuissa 4 022 634 ja 4 093 779 kuvatulla tavalla, urean reaktiotuotteet • Lewis-hapon, kuten p-tolueenisulfonihapon kanssa, joita kuvataan US-patenttijulkaisussa 4 141 750, urean ja sulfamiinihapon reaktiotuotteet, joita kuvataan US-pa-35 tenttijulkaisussa 4 025 354 ja tuotteet, joita saadaan 11 94069 saadaan saattamalla urea reagoimaan muurahaishapon kanssa US-patenttijulkaisussa 4 437 894 kuvatulla tavalla.

Edullisia ammoniakki- tai ammoniumsuolalähteitä tämän keksinnön mukaisissa koostumuksissa käytettäviksi 5 ovat tuotteet, joita saadaan urean ja sulfamiinihapon välisessä reaktiossa, mukaan luettuina kaikki US-patent-tijulkaisussa 4 025 354 kuvatut tällaiset tuotteet. Näitä muunnettuja ureoita voidaan valmistaa yhdistämällä urea sulfamiinihappoon ja veteen. Ihannetilanteessa vet-10 tä on yhtä monta massaosaa kuin ureaa ja sulfamiinihappo yhteensä, vaikkakin urea voidaan käsitellä sulfamiini-hapolla suuremman vesimäärän kanssa tai pienen vesimäärän kanssa tai ilman vettä. Urea-sulfamiinihappoliuos voidaan kuumentaa lämpötilaan, jossa tapahtuu pH:n muu-15 tos, esimerkiksi pH:n nousu vähintään suunnilleen arvoon 7,5.

Kun vettä käytetään vähän tai sitä ei käytetä ollenkaan, saattaa pH-arvoon vaikuttava lämpötila olla korkeampi. Edullisessa suoritusmuodossa, jossa käytetään 20 liuosta, joka sisältää 50 % vettä ja yhteensä 50 % ureaa ja sulfamiinihappoa, saa lämpötila noin 100 - 113°C, edullisesti noin 102 - 110°C, aikaan pH:n kohoamisen vähintään suunnilleen arvoon 7,9. Yleensä liuos kiehuu lämpötilassa, jossa tapahtuu pH:n muutos ja kuumentamista 25 tulisi jatkaa, kunnes kiehuminen on loppunut, irrever-‘! siibelin pH-muutoksen aikaansaamiseksi. Vaikka pH-alue on tärkeä mitta reaktion loppuun menemiselle, on tärkeämpi näkökohta ensimmäisen vaiheen tuotteen happamuus mitattuna veden osuutena (ppm). Kun sulfamiinihappoa kuu-30 mennetaan urean kanssa, tapahtuu määrittelemättömiä reaktioita, jotka eivät pelkästään nosta pH:ta emäksiseen ·' arvoon, vaan myös vaikuttavat liuoksen happamuuteen. Pie nin happamuus on mielellään vähintään 1 000 ppm, edullisesti 4 300 ppm. Sulfamiinihapon todellinen määrä on to-35 dennäköisesti vähintään noin 0,1 paino-% urean määrästä, edullisesti noin 0,2 - 8,0 paino-%. Suurin mahdollinen 12 94069 sulfamiinihappomäärä, jota tarvitaan, on 15 tai korkeintaan 20 paino-% urean määrästä haluttujen tulosten saavuttamiseksi. On havaittu, että 5 % sulfamiinihappoa johtaa happamuusarvoon noin 86 000 ppm, jolloin pH on 7,9 -5 8,3, kun liuos sisältää 50 % vettä ja yhteensä 50 % ureaa ja sulfamiinihappoa. Niinpä sulfamiinihappomäärä, joka on 0,25 paino-% urean määrästä, johtaa ensimmäisen vaiheen tuotteeseen, jonka happamuus on 4 300 ppm. Kuten mainittiin, liuokseen lisättävä sulfamiinihappomäärä ei ole yh-10 tä tärkeä tekijä kuin sen aikaansaama happamuus määriteltäessä tämän suoritusmuodon mukaisen uuden liimakoostu-muksen ensimmäisen vaiheen tuotetta.

Eräässä edullisessa suoritusmuodossa tämän keksinnön mukaisissa dispersioissa on ammoniakkia tai ammonium-15 suolaa (tai edullisessa suoritusmuodossa niiden esiastetta) 5-60, edullisesti 10 - 35 paino-% hartsin tai vahvistetun hartsin määrästä.

Eräs muu ryhmä aineosia, joita saattaa olla hyödyllistä sisällyttää tämän keksinnön mukaisiin koostu-20 muksiin, ovat synteettiset liimat, kuten alkenyylimeri-pihkahappoanhydridit ja erityisesti alkyyliketeenidimee-rit. Näitä reagensseja voidaan käyttää hartsiliimojen lisäksi tai korvaamaan osittain niitä. Yleensä hartsikom-ponenttien ja synteettisten liimakomponenttien välinen 25 massasuhde on alueella 2:1 - 5:1.

Nämä uudet dispersiot formuloidaan normaalisti suhteellisen väkeviksi koostumuksiksi, joita laimennetaan ennen käyttöä liimaukseen. Yleensä dispersiot sisältävät yhteensä 25 - 60, tavallisemmin 30 - 45 paino-% 30 hartsia, amiinisuolaa ja rinnakkaisreagenssia.

Tämän keksinnön mukaisia koostumuksia voidaan • käyttää sisäisenä tai pintaliimana. Niiden käyttö sisäi senä liimana muodostaa tämän keksinnön erään edullisen puolen. Sisäisessä liimauksessa väkevä koostumus laimen-35 netaan vedellä ja lisätään laimennettua koostumusta mas-sasuspensioon. Käytettävä liimakoostumuksen määrä on 13 94069 yleensä kiintoaineena laskettuna 0,1 - 5,0 % massaliet-teen sisältämien kuitujen massasta.

Emulsioita voidaan käyttää paperin liimaukseen alunapitoiset paperit mukaan luettuina.

5 Emulsiot voivat sisältää biosidejä, kuten bakteri- sideja, slimisidejä ja/tai fungisidejä tai laimennusai-neita, kuten vahaa.

Keksintöä valaistaan seuraavin esimerkein.

Esimerkki 1 10 Vahvistetun hartsin ja sen dispersion valmistus

Valmistettiin 509 kg muunnettua mäntyöljyhartsia saattamalla 100 osaa mäntyöljyhartsia (rengas ja pallo -pehmenemispiste = 60°C) reagoimaan 0,1 osan kanssa pa-ratolueenisulfonihappoa lämpötilassa 165 - 175°C. 15 mi-15 nuutin kuluttua lisättiin 2,5 osaa paraformaldehydiä (82-%:ista) noin tunnin aikana pitäen lämpötila arvossa 175 - 175°C. Lisättiin kuusi osaa maleiinihappoanhydridiä ja annettiin reagoida tunnin ajan; alussa esiintyvän ek-sotermin jälkeen lämpötila pidettiin arvossa 165 - 175°C. 20 Hartsista testattiin jäännösmaleiinihappoanhydridi tekemällä vesihuuhtelu hartsituotteen tolueeniliuoksen läpi.

Vahvistettu hartsi siirrettiin 1 tonnin astiaan, joka oli varustettu kierrosnopeudella 300 min * toimivalla sekoittimella ja lisättiin vettä ja 10 kg trietano-25 liamiinia hartsituotteen jäähdyttämiseksi ja neutraloimi- • > I seksi osittain.

Kun lämpötila oli laskenut alle 100°C:n, lisättiin nopeasti liuos, joka sisälsi 10 kg kaseiinia, 2 kg booraksia ja 60 kg vettä ja jonka lämpötila oli 89°C, 30 inversion aikaansaamiseksi.

Kun seoksen oli annettu sakeutua korkeintaan vii-·*· den minuutin ajan, emulsio laimennettiin.

Esimerkki 2 509 kg esimerkin 1 mukaisesti valmistettua hart-35 situotetta laitettiin kierrosnopeudella 300 min ^ toi- 14 94069 mivalla sekoittimella varustettuun 1 tonnin vetoiseen astiaan ja lisättiin vettä ja 10 kg trietanoliamiinia.

Kun lämpötila oli laskenut alle 100°C:n, lisättiin nopeasti inversion aikaansaamiseksi liuos, joka si-5 sälsi 7 kg kaseiinia, 1,5 kg booraksia, 5 kg edellä kuvattua orgaanista fosfaattiesteriä (pinta-aktiivinen aine) ja 60 kg vettä ja jonka lämpötila oli 80°C.

Esimerkki 3

Muunnetun urean valmistus 10 358 kg ureaa laitettiin 2 tonnin astiaan, joka oli varustettu välineillä tuloksena olevan liuoksen sekoittamiseksi ja kuumentamiseksi. Lisättiin 60 kg vettä.

Aloitettiin kuumennus ja sekoitus. Lisättiin joukkoon 18 kg sulfamiinihappoa. Kun oli tapahtunut liukeneminen, 15 mitattiin happamuus ja havaittiin sen olevan 20 000 ppm.

Kun oli sekoitettu yksi tunti 15 minuuttia ja kiehuminen (103°C) oli lakannut, mitattiin happamuudeksi 0 ppm.

Esimerkki 4 20 Rinnakkaisreagenssia sisältävän hartsidispersion valmistus 800 kg esimerkissä 2 valmistettua 30-%:ista hart-siemulsiota laitettiin 3 tonnin tuotantoyksikköön. Lisättiin 400 kg 30-%.ista urealiuosta. Kierrosnopeudella 25 3 000 min ^ toimiva sekoitin (Greaves) kytkettiin päälle.

Lisättiin seokseen nopeasti (1 - 5 s) 160 kg alumiini-kloorihydraattiliuosta. Lisättiin vielä 640 kg alumiini-kloorihydraattiliuosta yhden minuutin aikana. Sekoitin pysäytettiin ja tuote suodatettiin 40 meshin suodatinko-30 rin läpi.

Esimerkki 5 • Valmistettiin dispersio käyttämällä muuten esimer kin 4 mukaisia aineosia ja menettelyjä, mutta käytettiin 30-%:ista Lewis-hapolla käsiteltyä ureaa 30-%sisen urea-35 liuoksen tilalla.

15 94069

Esimerkki 6

Valmistettiin dispersio käyttämällä muuten esimerkin 4 mukaisia aineosia ja menettelyjä, mutta ei lisätty ureaa.

5 Esimerkki 7

Valmistettiin dispersio käyttämällä muuten esimerkissä 4 kuvattuja aineosia ja menettelyjä, mutta käytettiin polyalumiinikloridia alumiinikloorihydraatin tilalla.

10 Esimerkki 8

Valmistettiin dispersio käyttämällä muuten esimerkin 4 mukaisia aineosia ja menettelyjä, mutta käytettiin alumiinisulfaattia (paperinvalmistajan alunaa) alumiinikloorihydraatin sijasta.

15 Esimerkki 9

Valmistettiin dispersio käyttämällä muuten esimerkin 4 mukaisia aineosia ja menettelyjä, mutta 50 mooli-% alumiinikloorihydraatista korvattiin polyalumiiniklori-dilla.

20 Esimerkki 10

Liimauskokeet tehtiin seuraavasti:

Valkaistu sulfiittimassa jauhetettiin Schopper Reigler -arvoon 40° konsistenssin ollessa 2 %.

Tähän massaan (600 ml) lisättiin 800 ml vettä ja 25 riittävästi liima-ainetta taulukossa II esitetyn pitoi-1 suuden saavuttamiseksi. Seosta sekoitettiin varovasti.

Lisättiin vielä 1 litra vettä ja sen verran 0,1 N rikkihappoa, että pH oli 6,5 30 minuutin seisotuksen jäl keen. Valmistettiin arkkeja GB-standardin mukaisella ar- 30 kinmuodostuslaitteella. Märät arkit nostettiin verkolta, puristettiin paineella 34 kPa viisi minuuttia ja kuivattiin lämpötilassa 95°C neljä minuuttia valokuvakuivai-mella. Kun arkkeja oli ilmastoitu yön yli, mitattiin lii-mausvaikutus Cobb-testillä (1 min).

16 94069

Taulukko I Sisäinen liimaus (a) Valkaistu sulfiittimassa, Schopper Reigler = 40° 5 (b) 100 g/m2 (c) Ei lisätty muita hiutalointiaineita (d) Lopullisen laimennetun sulpun pH = 6,5

Tuote, Hartsin määrä Cobb-arvo (60 s) 24 esimerkki (% kuidusta) tunnin jälkeen_ 10 4 0,4 25,7 0,6 25,4 0,8 22,2 7 0r4 35,6 15 0,6 25,4 0,8 23,9 8 0,4 30,0 0,6 23,4 0,8 22,8 20 9 0,4 34,1 0,6 25,9 0,8 23r8

Ulkoinen liimaus (pintaliimaus) tehtiin yksinker-25 taisesti vetämällä paperi laimennetun liima-aineen läpi, punnitsemalla ja kuivaamalla.

• 4 17 94069

Ulkoinen liimaus - pinta

(a) Jätepaperiseos, Schopper Reigler = 40°C

(b) 100 g/cm^ (c) Ei lisätty muita hiutalointiaineita 5 Tuote, Hartsin määrä Cobb-arvo (60 s) 24 esimerkki (% kuidusta) tunnin jälkeen_ 4 0,055 50 0,075 19,4 10 0,111 18,5 0,222 17,8 0,333 18,5 » « j

Claims

94069

1. Vesipitoisen dispersion muodossa oleva hartsi-pohjainen paperiniiimauskoostumus, tunnettu siitä, 5 että se sisältää hartsiliimakomponenttia, hartsihapon amiinisuolaa, joka muodostuu mono-, di- tai tri-Cj-C^-alka-noliamiinista ja hartsihaposta, ja ainakin yhtä alumiini-yhdistettä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, t u n-10 n e t t u siitä, että hartsihapon amiinisuola on tuote, joka on saatu neutraloimalla hartsi, vahvistettu hartsi, disproportioitu hartsi tai niiden seos amiinilla.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että amiinisuolaa on läsnä määrä, 15 joka vastaa hartsikomponentissa olevien happoryhmien 1 -20 %:ista neutraloitumista.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että amiinisuola on trietano-liamiinin ja hartsihapon suola.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai nen koostumus, tunnettu siitä, että alumiiniyhdis-te on alumiinisulfaatti, aluna, polyamiinikloridi tai alu-miinikloorihydraatti.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai-; 25 nen koostumus, tunnettu siitä, että alumiiniyhdis- te on polyalumiinikloridi tai alumiinikloorihydraatti.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen koostumus, tunnettu siitä, että alumiiniyhdis-te on polyalumiinikloridi, jonka kaava on 30 AI(OH) (SO.) Cl x 4 y z jossa x on 1,35 - 1,65, y on 0,08 - 0,15 ja z on 3-(x+y), tai jonka kaava on

35 Ai (OH) Cl λ m n m 3n-m 94069 jossa n on 1 - 20, m on pienempi kuin 3n ja (3n-m)/m on vähintään 2, tai alumiinikloorihydraatti, jonka kaava on A1x<0H>yC1z 5 jossa x on 1 - 4, edullisesti 1, y ja z, jotka voivat olla samoja tai erilaisia, ovat 0,5 - 2,5 ja suhde y:z on 5:1 -1:5.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai-10 nen koostumus, tunnettu siitä, että se lisäksi sisältää stabilointiainetta, joka on suojaava kolloidi, tärkkelysjohdannainen, selluloosajohdannainen, polymeerinen materiaali, anioninen, ei-ioninen, kationinen tai am-foteerinen pinta-aktiivinen aine, vesiliukoinen polyamino- 15 polyamidi-epikloorihydriinihartsi, vesiliukoinen alkylee- nipolyamiini-epikloorihydriinihartsi tai poly(diallyyli-amiini)-epikloorihydriinihartsi.

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää 20 ureaa tai kemiallisesti modifioitua ureaa.

10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää vähintään yhtä synteettistä alkenyylimeripihkahappoanhyd-ridi- tai alkyyliketeenidimeeriliimaa. '.25

11. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai- nen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää yhteensä 25 - 60 paino-% hartsikomponenttia, alumiiniyh-distettä ja amiinisuolaa.

12. Menetelmä vesipitoisen dispersion muodossa ole-30 van hartsipohjäisen paperinliimauskoostumuksen valmistami- • seksi, tunnettu siitä, että ensin muodostetaan vesipitoinen dispersio, joka sisältää hartsiliimaa ja hartsihapon amiinisuolaa, joka muodostuu mono-, di- tai tri-Cj-C^-alkanoliamiinista ja hartsihaposta, minkä jälkeen 35 dispersioon lisätään vähintään yhtä alumiiniyhdistettä. 94069

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että amiinisuola on trietanoli-amiinin ja hartsihapon suola.

14. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen menetel-5 mä, tunnettu siitä, että alumiiniyhdiste on poly- alumiinikloridi tai alumiinikloorihydraatti.

15. Patenttivaatimuksen 12, 13 tai 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valmistetaan vesi-öljyssä-emulsio, joka sisältää hartsikomponenttia ja vä- 10 hintään yhtä stabilisaattoria, ja invertoidaan se sitten halutun öljy-vedessä-emulsion muodossa olevan koostumuksen muodostamiseksi, johon sitten sekoitetaan vähintään yhtä alumiiniyhdistettä.

16. Menetelmä liimatun paperituotteen valmistami- 15 seksi, jossa menetelmässä paperinliimauskoostumusta lisätään kuitusulppuun, josta sitten valmistetaan paperi, tai saatetaan pintaliimana valmistetulle paperiarkille tai -rainalle, tunnettu siitä, että paperinliimaus-koostumuksena käytetään jonkin patenttivaatimuksen 1-11 20 mukaista koostumusta. 94069