FI96435C - Hierron apuaine ja sitä käyttävä hiertomenetelmä - Google Patents

Description

96435

Hierron apuaine ja sitä käyttävä hiertomenetelmä

Oheinen keksintö kohdistuu uuteen hierron apuaineeseen, jota 5 voidaan käyttää puulastuja hierrättäessä tai massoja jauhettaessa, sekä sitä hyväksikäyttävään hiertomenetelmään.

Viimeaikoina suursaantomassoja on alettu käyttää sanomalehtipaperin, aikakauslehtipaperin ja heikkolaatuisen painopaperin pää-10 asiallisena valmistusmateriaalina. Suursaantomassojen tyypillisiä esimerkkejä ovat jauhimesta saatava hiokemassa (RGP), joka on valmistettu hiertämällä havupuulastuja levyjauhimessa, termomekaaninen massa (TMP; eli kuumahierre), joka on valmistettu käsittelemällä lämmön avulla pehmennettyjä havupuulastuja levy-15 jauhimessa paineen alaisuudessa, kemihioke (CGP) sekä puolikemi-allinen massa (SCP), joka on valmistettu hiertämällä lehtipuu-lastuja levyjauhimessa sen jälkeen, kun niitä on käsitelty nat-riumhydroksidilla tai natriumsulfiitilla.

20 Näihin suursaantomassoihin liittyy se ongelma, että ne on hierretty mekaanisesti levyjauhimessa, joten niiden valmistukseen tarvitaan enemmän sähköenergiaa kuin kemiallisten massojen (CP) tapauksessa, mikä on kaikkein haitallisin näiden suursaantomassojen käyttöön liittyvä ongelma. Myös kemiallisen massan tapauk-25 sessa toteutetaan normaalisti massan jauhatus jauhimessa ennen , paperinvalmistusvaihetta kuitujen turpoamisen nopeuttamiseksi ja kuitujen välisen sitoutumislujuuden parantamiseksi. Myös tässä yhteydessä suurten energiamäärien tarve on ongelma.

30 Alalla on tehty, energiansäästöä silmälläpitäen, tutkimuksia energiankulutusta supistavien, massan hiertoon tai jauhatukseen .: sopivien käyttökelpoisten lisäaineiden löytämiseksi. Eräässä tällaisessa tutkimuksessa on esimerkiksi ehdotettu Congo Red-väriaineen suoraa lisäämistä massaan, joka väriaine pienentää 35 huomattavasti jauhatukseen tarvittavaa energiamäärää. Tämän Congo Red-väriaineen käyttö ei ole kuitenkaan tarkoituksenmukaista, koska se värjää massan punaiseksi.

96435 ' 2

Oheisen keksinnön tavoitteena on saada aikaan uusi hierron apuaine sekä sitä hyväksikäyttävä hiertomenetelmä, joilla kyetään pienentämään suursaantomassojen valmistukseen sekä massan jauhatukseen tarvittavaa energiamäärää, jolloin tuloksena on energian 5 säästö sekä paperin lujuuden paraneminen.

Keksinnön puitteissa on suoritettu laajoja tutkimuksia edellä kuvattujen ongelmien ratkaisemiseksi, ja niiden perusteella on todettu, että sulfonoidun, aminoryhmiä ja sulfoniryhmiä käsittä-10 vän kitosaanin käyttö hierron apuaineena pienentää energiankulutusta massan hierrossa ja jauhatuksessa sekä parantaa saadun paperin lujuutta. Oheinen keksintö on toteutettu tämän havainnon perusteella.

15 Näin ollen keksinnön mukaan on saatu aikaan C3/C6-asemistaan selektiivisesti sulfonoitua kitosaania käsittävä aine, joka edesauttaa puulastujen tai massan hiertoa, sekä tätä apuainetta hyväksikäyttävä hiertomenetelmä.

20 Keksinnön yksityiskohdat ilmenevät seuraavasta kuvauksesta.

Oheisessa keksinnössä käsitteellä "(laajassa merkityksessään) hierron apuaine" tarkoitetaan ainetta, joka edesauttaa puulastujen mekaanista hiertoa (suppeassa merkityksessään) suursaantomas-25 soja valmistettaessa tai edesauttaa massojen jauhatusta. Suur-' saantomassa on massa, jonka valmistuksessa käytetään puulastujen mekaanista hiertoa levyjauhimella, ja josta esimerkkeinä voidaan esittää edellä mainitut jauhimesta saatava hiokemassa (RGP), termomekaaninen massa (TMP), kemihioke (CGP) sekä puolikemiallinen 30 massa (SCP) ja muut vastaavat. Jauhettava massa on massaa, joka on jauhettu ennen paperinvalmistusta, ja josta esimerkkinä voi-*; daan mainita edellä mainittu suursaantomassa, kemiallinen massa, kuten sulfiittisellu (SP), Kraft-massa (KP; eli sulfaattisellu), soodasellu ja muut vastaavat.

35

Sulfonoitua kitosaania, jota voidaan käyttää keksinnön mukaisesti hierron apuaineena hierto- tai jauhatusprosessissa, saadaan ' sulfonoimalla kitosaania, jota saadaan puolestaan deasetyloimal- la äyriäisissä kuten ravuissa ja hummereissa, sekä hyönteisissä,

II

96435 3 sienissä ja muissa vastaavissa esiintyvää kitiiniä. Tavanomaisia prosesseja kitosaanin sulfonoimiseksi on kuvattu esimerkiksi julkaisussa M.I., Wolfrom, T.M. Shen. Han, JACS 81, 1764 (1959). Tällaisilla perinteisillä menetelmillä sulfonoitua kitosaania 5 voidaan käyttää, mutta näihin prosesseihin liittyy se ongelma, ettei sulfonoituminen tapahdu vain kitosaanin C3/C6-asemissa, vaan osittain myös C2-aminoryhmässä, mikä estää aminoryhmän ka-tionoitumisen.

10 Tämä huomioon ottaen keksinnön puitteissa käytetään edullisesti seuraavaa sulfonointiprosessia, joka tekee mahdolliseksi C3/C6-asemien selektiivisen sulfonoinnin eikä häiritse kitosaanin ami-nofunktiota. Toisin sanoen on edullista, että kitosaani esikäsi-tellään alla kuvatulla tavalla, minkä jälkeen sen C3/C6-asemat 15 sulfonoidaan selektiivisesti käyttäen sulfonointlaineena S03- DMF-kompleksia tai ClHS03-DMF-kompleksia ei-polaarisessa liuot- timessa.

Edellä mainitussa edullisessa prosessissa on käytettävä esikä-20 sittelyä, joka käsittää seuraavat vaiheet: (1) Kitosaani liuotetaan etikkahappolluokseen, jonka pitoisuus on 1-2 %, tai kitosaanin annetaan turvota voimakkaasti tai äärimmäisen voimakkaasti etikkahappoliuoksessa, jonka pitoisuus on 25 1-2 %.

« (2) Kitosaani regeneroidaan alkalisella vesiliuoksella.

Tässä vaiheessa voidaan käyttää tavallisia alkaleja kuten yhdisteitä NaOH, Ne^C03, KOH. Kaikkein edullisin on HaOH. Liuenneen 30 kitosaanin regenerointi voidaan toteuttaa neutraloimalla ja • seostamalla, ja turvonneen kitosaanin regenerointi voidaan toteuttaa "poistamalla turvotusta" eli poistamalla siitä liika neste.

35 (3) Regeneroitu kitosaani pestään vedellä ja sitten alkoholilla.

96435 4

Sopivista alkoholeista voidaan mainita metanoli, etanoli ja muut vastaavat.

(4) Pesty kitosaani upotetaan polaariseen liuottimeen ja liuotin 5 puristetaan siitä pois alkoholin korvaamiseksi erityisellä polaarisella liuottimena.

Tähän tarkoitukseen sopivista polaarisista liuottimista voidaan mainita dimetyyliformamidi (DMF) ja dimetyylisulfoksidi (DMSO).

10

Edellä kuvatun esikäsittelyn ansiosta myöhempi sulfonointivaihe voi edetä homogeenisen faasin käsittävän reaktion tavoin, vaikka se onkin itse asiassa olennaisesti heterogeenisen faasin käsittävä reaktio.

15

Ilman edellä kuvattua esikäsittelyä heterogeenisen faasin käsittävä sulfonointireaktio, jossa käytetään esimerkiksi sellaista liuotinta kuin bentseeniä ja tolueenia, jotka eivät liuota reaktiotuotetta (eli sulfonoitua kitosaania), etenee kiintoaineen 20 pinnalta alkaen ja tuottaa vesiliukoista sulfonoitua kitosaania vain muutaman prosentin lähtömateriaalista jopa 24 tuntia kestävän reaktion aikana. Sitävastoin, kun kitosaani on esikäsitelty ennen heterogeenisen faasin käsittävää sulfonointireaktiota, niin sulfonoitua kitosaania saadaan noin 100 %:n saantona huo-25 neen lämpötilassa yhden tunnin kestävällä reaktiolla.

Edelleen, tämän esikäsittelyn toisena vaikutuksena on se, että kvaternoidut aminoryhmät pysyvät muuttumattomina sen jälkeen, kun ne ovat läpikäyneet neutralointivaiheen, ja aminoryhmät on 50 suojattu sulfonoinnilta, mikä tekee mahdolliseksi C3/C6-asemassa sijaitsevien hydroksyyliryhmien selektiivisen sulfonoinnin, ja .*. eliminoi tarpeen palauttaa aminoryhmät alkuperäiseen muotoonsa desulfonoinnilla.

35 Sulfonointi voidaan toteuttaa käyttäen sulfonointlaineena S03-DMF-kompleksia tai ClHS03-DMF-kompleksia ja liuottimena ei-po-laarista liuotinta, alueella 0-100 ’C, edullisesti alueella 5-

II

5 96435 80 *C olevassa lämpötilassa 0,1-48 tunnin aikana, samalla sekoittaen.

Reaktio saadaan edelleen selektiivisemmäksi (eli selektiivinen 5 sulfonointi vain C6-asemassa tai sulfonointi, jossa C3/C6-asemat sulfonoituvat toivotussa suhteessa) valitsemalla nämä reaktio-olosuhteet sopivalla tavalla.

Niinpä keksinnön puitteissa on todettu, että selektiivisesti C6-10 asemassa tapahtuvaan reaktioon voidaan päästä toteuttamalla reaktio suhteellisen suuressa lämpötilassa, kun taas suhteellisen pienessä lämpötilassa toteutettu, pitkään kestävä reaktio parantaa C3-aseman sulfonoitumisastetta.

15 SOj-DMF-komplekseja voidaan valmistaa antamalla yhdisteen S03 absorboitua tai liueta DMF:ään. ClHSOj-DMF-komplekseja voidaan valmistaa lisäämällä pisaroittain kloorisulfonihappoa C1HS03 DMF:ään.

20 Edullisia ei-polaarisia liuottimia ovat aromaattiset liuottimet, bentseenin ja tolueenin ollessa kaikkein edullisimmat.

Keksinnön mukaisessa sulfonointivaiheessa C3/C6-asemien hydrok-syyliryhmät sulfonoituvat selektiivisesti. Koska muodostunut 25 . vesiliukoinen sulfonoitunut kitosaani ei liukene ei-polaariseen liuottimeen kuten bentseeniin, se voidaan erottaa suodattamalla. Lisäksi, koska reaktioon ei liity natriumsulfonaatin muodostumista, niin sulfonoituneen kitosaanin pesu voidaan toteuttaa helposti pienellä määrällä metanolia.

30

Lisäksi suodosta voidaan kierrättää lisäämällä siihen yhdistettä SOj tai ClHSOj DMF-kompleksien muodostamiseksi. Täten prosessissa tarvittava DMF:n, metanolin ja sulfonointlaineiden määrä pienenee, mikä on taloudellisesti edullista.

Sulfonointivaihetta seuraa suodatusvaihe, ja reagoimatta jääneen sulfonointiaineen, polaarisen ja ei-polaarisen liuottimen käsit- 35 96435 6 tävä suodos kierrätetään ja sulfonoidun kitosaanin (tavoiteltu yhdiste) ja pienen määrän (korkeintaan l %) reagoimatta jäänyttä kitosaania käsittävä jäännös pestään metanolilla tai muulla vastaavalla ja liuotetaan uudestaan veteen reagoimatta jääneen ki-5 tosaanin (joka ei liukene veteen) poistamiseksi, minkä jälkeen se puhdistetaan saostamalla asetonista tai lyofilisoimalla tuotteen (sulfonoidun kitosaanin) saamiseksi.

Koska edellä kuvatun prosessin erotus- ja jatkokäsittelyvaiheet 10 ovat huomattavan yksinkertaisia, niin niihin tarvitaan pienempiä liuotinmääriä kuin tavanomaisissa prosesseissa ja ne parantavat koko prosessin taloudellisuutta.

Edellä kuvatun prosessin mukaisesti saatua sulfonoitua kitosaa-15 nia lisätään yksinään tai yhdessä muiden lisäaineiden kanssa, esimerkiksi kuivana jauheena tai liuoksena puulastuihin levyjau-himessa toteutettavaan hiertovaiheeseen, tai massalietteeseen jauhatusvaiheessa ennen paperinvalmistusvaihetta. Sulfonoitua kitosaania käytetään sopivasti alueella 0,01-2 % olevana määränä 20 lastujen tai massan kuivapainosta laskien. Sulfonoidun kitosaanin lisäys pienentää huomattavasti energiantarvetta hierto- tai j auhatusvaiheessa.

Tapauksesta riippuen myös muita paperinvalmistuksessa tavanomai-25 sesti käytettyjä lisäaineita kuten täyteaineita, alumiinisul-[ faattia, liima-aineita, kuivalujuutta parantavia hartseja, mär-kälujuutta parantavia hartseja, pidäteainetta, vedenpoiston apuainetta tai väriaineita voidaan lisätä sulfonoitua kitosaania käyttäen saatuun massaan erityyppisen paperin tai kartongin valio mistamiseksi. Tarvittaessa tärkkelystä, polyvinyylialkoholia, värejä, pinnoitevärejä, pintaliimoja, liukkautta estäviä aineita .· ja muita vastaavia voidaan levittää käyttäen liimapuristinta, '•gate roll"-pinnoituslaitetta, teräpinnoituslaitetta, kalanteria tai muuta vastaavaa. Esimerkkeinä papereista, joihin oheista 35 keksintöä voidaan soveltaa, mainittakoon päällystettävä paperi, painopaperi, tiedotuspaperi, keskilaatuinen (eli hioketta sisältävä) painopaperi, käärepaperi, saniteettipaperi, sanomalehti-• paperi ja muut vastaavat. Esimerkkeinä kartonkilaaduista voidaan 96435 7 mainita aaltopahvin pintakerros, aallotuskartonki, valkoinen kartonki, kipsikartonki ja muut vastaavat. Näiden paperien ja kartonkien, jotka on tehty käyttämällä keksinnön mukaista sul-fonoitua kitosaania, paperilujuus on erinomainen.

5

Seuraavaksi keksintöä havainnollistetaan viite-esimerkein, vertailun mahdollistavin viite-esimerkein ja työskentelyesimerkein. Ala kuvatut viite-esimerkit liittyvät sulfonoidun kitosaanin valmistukseen, jossa C3/C6-asemat sulfonoidaan selektiivisesti. 10 Näillä esimerkeillä pyritään havainnollistamaan keksintöä sitä millään tavalla rajoittamatta.

Viite-esimerkki 1

Kitosaani-3,6-sulfaatin valmistus 15

Kitosaanin esikäsittely

Kitosaania (yhtiöstä Tokyo Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha saatu kaupallinen tuote) käsiteltiin 40 % NaOH-liuoksella neljä tuntia 95 °C:n lämpötilassa ja puhdistettua kitosaania (deasetyloitu-20 misaste: 87,2 %) saatiin sen jälkeen, kun suodatus- ja neutra- lointivaiheet oli toistettu kaksi kertaa. 5 g puhdistettua kitosaania liuotettiin 20 g:aan etikkahapon 2 % vesiliuosta ja seostettiin neutraloimalla NaOH:n 2 % vesiliuoksella samalla sekoittaen. Regeneroitu kitosaani pestiin vedellä ja sitten metanolil-25 la, minkä jälkeen se upotettiin DMF:ään 3 tunniksi ja puristettiin. Tällä tavalla saatiin esikäsiteltyä kitosaania.

Sulfonointiaineen valmistus 24,5 g yhdistettä SO3 liuotettiin 22,4 g:aan DMF:ää siten, että 30 saatiin 46,9 g SOj-DMF-kompleksi.

Sulfonoidun kitosaanin synteesi 46,9 g S03-DMF-kompleksia (kuvattu edellä) liuotettiin 200 g:aan bentseeniä. Esikäsitellyn kitosaanin koko määrä lisättiin tähän 35 liuokseen ja liuosta sekoitettiin 1 tunnin ajan huoneen lämpötilassa. Laskeuma erotettiin suodattamalla, pestiin pienellä mää-• rällä metanolia, liuotettiin veteen ja suodatettiin. Suodos lyö- 96435 8 filisoitiin ja tällöin saatiin 8,3 g sulfonoitua kitosaania. Sulfonoitumisasteeksi (substitutioaste) määritettiin alkuaine-analyysillä 1,12, ja saanto oli 98,4 % kitosaanista laskien.

5 IR- ja 13C-NMR-määrityksin varmistuttiin siitä, että saatu sul- fonoitu kitosaani oli kitosaani-3,6-sulfaattia, jossa C3- ja C6-asemien hydroksyyliryhmät ovat sulfonoituneet selektiivisesti ja osittain ja ettei C2-aseman NHj-ryhmä ole sulfonoitunut.

10 Viite-esimerkki 2

Kitosaani-3,6-sulfaatti-hydrolysaatin valmistus

Kaksi grammaa viite-esimerkissä 1 saatua kitosaani-3,6-sulfaattia liuotettiin 300 ml:aan rikkihapon 0,1 N vesiliuosta. Liuos 15 kuumennettiin 80 eC:n lämpötilaan yhdeksi tunniksi kitosaani- 3,6-sulfaatin hydrolysoimiseksi. Sitten liuos neutraloitiin jää-hauteessa 30 ml:11a 10 eC:n lämpötilaan jäähdytettyä NaOH:n IN vesiliuosta, se dialysoitiin muodostuneen suolan poistamiseksi, väkevöitiin 40 °C:ssa alennetussa paineessa ja lyofilisoitiin, 20 jolloin saatiin 1,6 g kitosaani-3,6-hydrolysaattia.

Viite-esimerkki 3 Kitosaani-6-sulfaatin valmistus 25 · Kitosaanin esikäsittely

Esikäsiteltyä kitosaania saatiin samalla tavalla kuin viite-esimerkissä 1.

Sulfonointiaineen valmistus 30 35,7 g kloorisulfonihappoa lisättiin pisaroittain 22,4 g:aan DMF:ää alle 40 eC:ssa siten, että saatiin 58,1 g C1HS03-DMF- kompleksia.

Sulfonoidun kitosaanin valmistus 35 58,1 g ClHSOj-DMF-kompleksia (kuvattu edellä) liuotettiin 200 . g:aan bentseeniä. Esikäsitellyn kitosaanin kokonaismäärä lisättiin tähän liuokseen ja sekoitettiin 3 tunnin ajan 50 eC:ssa.

Il 96435 9

Laskeuma erotettiin suodattamalla, pestiin pienellä määrällä metanolia, liuotettiin veteen ja suodatettiin. Suodos lyofili-soitiin ja 7,68 g sulfonoitua kitosaania saatiin. Sulfonointi-asteeksi (substitutioasteeksi) määritettiin alkuaineanalyysillä 5 0,88, ja saanto oli 99,5 % kitosaanista laskien.

IR- ja 13C-NMR-määrityksillä varmistuttiin siitä, että saatu sul- fonoitu kitosaani oli kitosaani-6-sulfaattia, jossa C6-aseman hydroksyyliryhmä on sulfonoitunut selektiivisesti ja osittain, 10 ja etteivät C3-aseman hydroksyyliryhmä ja C2-aseman NHg-ryhmä olleet sulfonoituneet.

Viite-esimerkki 4

Kitosaani-6-sulfaatti-hydrolysaatin valmistus 15

Kitosaani-6-sulfaatti-hydrolysaattia saatiin toistamalla viite-esimerkissä 2 kuvattu prosessi, käyttäen kuitenkin viite-esimerkissä 3 saatua kitosaani-6-sulfaattia.

20 Vertailun mahdollistava viite-esimerkki

Kitosaani-N,3,6-sulfaatin, jossa C3- ja C6-asemien hydroksyyli-ryhmät sekä C2-aseman aminoryhmä on sulfonoitunut, valmistus

Kitosaanin esikäsittely 25 · Kitosaania (yhtiöstä Tokyo Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha saatu kaupallinen kitosaani) käsiteltiin 40 % NaOH-liuoksella neljän tunnin ajan 95 *C:n lämpötilassa, ja puhdistunutta kitosaania (deasetyloitumisaste: 87,2 %) saatiin sen jälkeen, kun suodatus-ja neutralointivaihe oli toistettu kahteen kertaan. 5 g tätä 30 puhdistettua kitosaania upotettiin 100 ml:aan DMF:ää huoneen lämpötilassa 24 tunniksi ja sitten sitä puristettiin nesteen • · poistamiseksi siten, että kokonaispaino oli 10 g. Sitten kitosaani kävi läpi sulfonointikäsittelyn.

25 Sulfonointlaineen valmistus 24,5 g yhdistettä SOj liuotettiin 22,4 g:aan DMF:ää, jolloin saatiin 46,9 g SOj-DMF-kompleksia.

96435 10

Sulfonoidun kitosaanin synteesi 46,9 g edellä kuvattua SOj-DMF-kompleksia liuotettiin 200 g:aan DMF:ää. Esikäsitellyn kitosaanin (kuvattu edellä) koko määrä lisättiin tähän liuokseen, jota sekoitettiin 1 tunnin ajan huo-5 neen lämpötilassa. Siihen lisättiin 240 g metanolia ja 80 g 10 N NaOH:ta ja laskeuma erotettiin suodattamalla, pestiin suurella määrällä metanolia, liuotettiin veteen ja suodatettiin. Suodos dialysoitiin natriumsulfaatin ja metanolin poistamiseksi, väke-vöitiin ja lyofilisoitiin, jolloin saatiin 5,7 g sulfonoitua 10 kitosaania. Sulfonoitumisasteeksi määritettiin alkuaineanalyy sillä 1,17 (substitutioaste), ja siitä laskettu saanto oli 66,4 %.

IR- ja 13C-NMR-määrityksin varmistuttiin siitä, että saatu sul- 15 fonoitu kitosaani on sellainen kitosaani-N,3,6-sulfaatti, jossa ei ainoastaan C3- ja C6-asemien hydroksyyliryhmät ole sulfonoi-tuneet osittain, vaan myös C2-aseman Nl^-ryhmä on sulfonoitunut osittain.

20 Esimerkki 1

Sulfonoitun kitosaanin edullinen vaikutus hierrossa

Paperitehtaalta saadusta, vettä sisältävästä, jauhamattomasta ja valkaistusta, havupuusta tehdystä Kraft-massasta otettiin näyt-25 [ teitä siten, että näytteiden kuivapaino oli noin 15 g, ja näytteisiin lisättiin vettä siten, että massan sakeudeksi saatiin 15 %. Näytteisiin lisättiin edellisten viite-esimerkkien 1-4 ja vertailun mahdollistavan viite-esimerkin mukaisia sulfonoituja kitosaaneja sekä Congo Red-väriainetta (vertailuesimerkki), vas-30 taavasti määränä, joka oli 1 % massan painosta. Täten saatuja \ massoja jauhettiin PFI-myllyssä seuraavissa olosuhteissa: lämpötila: 20 eC

jauhatuspaine: 1,8 kg/cm2 vapaa väli: 0,4 mm.

Kun kierrosluku saavutti ennalta määrätyn arvon, massa poistettiin myllystä ja sen ''freeness"-arvo määritettiin kanadalaisen li 35 11 9643 f.

standardin mukaisella "freeness"-arvon määrityslaitteella. Myös lisäaineita sisältämätön vertailumassa jauhettiin PFI-myllyssä samalla tavalla, paitsi ettei siinä käytetty mitään lisäaineita, ja tämänkin massan "freeness,,-arvo määritettiin. Tulokset on 5 koottu taulukkoon 1.

Kuten taulukosta 1 nähdään, kitosaani-3,6-sulfonaatti-hydroly-saatilla on erinomaisin edullinen vaikutus hiertoon. "Freeness", joka saavutettiin kierrosluvulla 6000 tätä yhdistettä käyttäen, 10 oli lähes yhtäsuuri kuin kierrosluvulla 8000 ja ilman lisäaineita saavutettu "freeness". Siinä tapauksessa, että aminoryhmät olivat sulfonoituneet (vertailun mahdollistava viite-esimerkki), todettiin vain vähäistä hierrolle edullisen vaikutuksen paranemista verrattuna tapaukseen, jossa ei käytetty lisäaineita.

15

Taulukko 1

Sulfonoidun kitosaanin edullinen vaikutus hierrossa

Freeness (mil 20 PFI-myllyn kierrosluku

No. Lisäaine_4000_6000_8000_ 1 Ei lisäainetta1 580 470 370 2 Congo Red2 490 375 285 3 C-N,3,6-S3 560 460 370 25 ------------------------------------------------------ 4 C-3,6-S4 520 420 340 5 C-3,6-S(h)5 510 380 290 6 C-6-S6 535 435 360 7 C-6-S(h)7 520 410 320 30 ------------------------------------------------------- : Huom.

1 Vertailu 2 Vertailuesimerkki 3 Kitosaani-N,3,6-sulfaatti (vert. viite-esim.) 35 4 Kitosaani-3,6-sulfaatti (viite-esimerkin 1 tuote) 96435 12 5 Kitosaani-3,6-sulfaatti-hydrolysaatti (viite-esimerkin 2 tuote) 6 Kitosaani-6-sulfaatti (viite-esimerkin 3 tuote) 7 Kitosaani-6-sulfaatti-hydrolysaatti (viite-esimerkin 4 5 tuote).

Esimerkki 2

Sulfonoidun kitosaanin paperilujuutta parantava vaikutus 10 Jauhettu massa, jonka "freeness" oli noin 370 ml, valittiin esimerkissä 1 saaduista massoista, ja kutakin niitä otettiin siten, että massanäytteen kuivapaino oli 6 g. Kutakin näytettä liotettiin 10 minuuttia 1,5 litrassa vettä. Vettä lisättiin edelleen siten, että kokonaistilavuudeksi saatiin 2 litraa, ja seoksesta 15 tehtiin paperia, jonka neliömassa oli 60,0 ± 1,0 g/m2 pH-arvon ollessa 6,2. Paperi valmistettiin TAPPI-standardimenetelmän mukaisesti käyttämällä tavanomaista lieriöpaperikonetta, mitä seurasi märkäpuristus 5 minuuttia paineella 3,9 kg/cm2 ja 2 minuuttia 3,5 kg/cm2. Täten saatua paperia vakioitiin kosteuden suh- 20 teen 20 °C:n lämpötilassa, 65 %:n suhteellisessa kosteudessa, 24 tunnin ajan, minkä jälkeen sen puhkaisulujuus ja vetomurtolujuus määritettiin JIS-standardissa (japanilainen teollisuusstandardi) P 8112 ja 8113, vastaavasti, määritetyllä tavalla. Tulokset . (puhkaisukerroin ja katkeamispituus) on koottu seuraavaan tau-25 lukkoon 2.

30: 35 il 96435 13

Taulukko 2

Sulfonoidun kitosaanin paperilujuutta parantava vaikutus

Freeness Puhkeamisker- Katkeamispituus No. Lisäaine_f ml)_roin kuivana kuivana f km)_ 5 1 Ei lisäainetta1 370 5,90 6,73 2 Congo Red2 370 6,06 6,94 3 C-N,3,6-S3 370 6,30 7,65 4 C-3,6-S4 380 6,40 7,80 10 5 C-3,6-S(h)5 375 6,60 8,35 6 C-6-S6 369 6,60 7,70 7 C-6-S(h)7 320 6,45 8,10

Huom.

15 1 Vertailu 2 Vertailuesimerkki 3 Kitosaani-N,3,6-sulfaatti (vert. viite-esim.) 4 Kitosaani-3,6-sulfaatti (viite-esimerkin 1 tuote) 5 Kitosaani-3,6-sulfaatti-hydrolysaatti (viite-esimerkin 2 20 tuote) 6 Kitosaani-6-sulfaatti (viite-esimerkin 3 tuote) 7 Kitosaani-6-sulfaatti-hydrolysaatti (viite-esimerkin 4 tuote).

25 Kuten näistä määrityksistä saadut tulokset osoittavat, niiden papereiden, jotka oli saatu käyttäen hierrossa sulfonoitua kito-saania, lujuus oli suurempi kuin papereilla, jotka oli saatu ·: ilman kitosaania. Erityisesti kitosaani-3,6-sulfonaatti-hydroly- saatti, jolla oli kaikkein edullisin vaikutus hierrossa, lisäsi 30 myös parhaiten paperin lujuutta.

Nykyaikana tuotantoteollisuuden odotetaan säästävän energiaa ei pelkästään tuotantokustannusten pienentämiseksi, vaan myöskin koko maailman ympäristön suojelemiseksi. Paperinvalmistus on 14 96435 eräs eniten energiaa kuluttavista teollisuudenaloista, ja paperia valmistavassa teollisuudessa ollaan onnistuneesti pyritty säästämään lämpöenergiaa sitä kierrättämällä. Paperiteollisuuden mekaanisten vaiheiden tehontarvetta ei olla kuitenkaan kyetty 5 vähentämään merkittävästi, mikä onkin ajankohtainen ongelma. Puulastujen tai massan hierto on eräs tyypillinen, runsaasti energiaa kuluttava vaihe, jossa tarvittavan tehomäärän pienentäminen on tärkeätä. Oheisen keksinnön mukaista sulfonoitua kito-saania lisäämällä hierron energiantarvetta voidaan vähentää noin 10 25 % verrattuna tavanomaiseen hiertoon, jossa ei käytetä lisäai neita. Lisäksi tämä hierros apuaine parantaa paperin lujuutta. Nykyään massalähteiden niukkuus johtaa massakuitujen laadun heikkenemiseen ja lisää hylkyosuutta seoksessa, jolloin lisäaineiden kuten paperin lujuutta parantavan hartsin tarve kasvaa.

15 Näissä olosuhteissa sulfonoidun kitosaanin, jolla on edullista vaikutusta hierrossa ja joka parantaa paperin lujuutta, käyttö ei ole ainoastaan taloudelliselta vaan myös sosiaaliselta kannalta hyvin tarkoituksenmukaista.

20 25 » 30 35 il

Claims (2)

1S 96435

1. Sliphjälpmedel som är avsett för träflis eller massor, kännetecknat av att det innehäller kitosan som har sulfonerats selektivt i sinä C3/C6-positioner.

1. Puulastuja tai massoja varten tarkoitettu hierron apuaine, tunnettu siitä, että se käsittää kitosaania, joka on sul-fonoitu selektiivisesti C3/C6-asemistaan. 5

2. Menetelmä puulastujen hiertämiseksi tai massojen jauhamiseksi, tunnettu siitä, että hiertäminen tai jauhatus toteutetaan C3/C6-asemistaan selektiivisesti sulfonoidun kitosaanin läsnäollessa. 10

2. Förfarande för slipning av träflis eller malning av massor, kännetecknat av att slipning eller malning utföres i närvaro av ett i sinä C3/C6-positioner selektivt sulfonerat kitosan. 20