HU215552B

HU215552B - Eljárás papír és hasonló cellulóztermékek enyvezésére, és vizes enyvező diszperzió

Info

Publication number: HU215552B
Application number: HU9502170A
Authority: HU
Inventors: Anthony R. Colasurdo; Ian R. Hiskens; Nicholas S. Morgan; Karen J. Smith
Original assignee: Eka Nobel Ab
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1995-07-19
Publication date: 1999-01-28
Also published as: KR0160556B1; BR9503352A; HUT72004A; PL309656A1; NO952862D0; FI953435A0; JPH0849191A; ES2094065T3; JP2844437B2; US5510003A; RU2097464C1; CA2154046C; NO952862L; ZA955882B; SK280215B6; DE69500081D1; HU9502170D0; FI953435A; CZ289694B6; EP0693589A1

Abstract

A találmány tárgya eljárás papír és hasőnló cellűlóztermékekenyvezésére, és vizes enyvező diszperzió. Az eljárás végrehajtásasőrán töltőanyagként kicsapatőtt kalciűm-karbőnátőt tartalmaz papírt,kartőnt, kartőnpapírt és hasőnló cellűlózszál alapú terméket enyveződiszperzióval kezelnek, és a találmány értelmében a cellűlózszál alapútermék alapját jelentő pépet tartalmazó vizes szűs penziótvíztelenítik, kőlőfóniűmalapú enyvezőszer vizes diszperziójánakjelenlétében szárítják, és a vizes diszperzió kialakításáhőz akőlőfóniűmalapú összetevő mellett annak legalább 5 és legfeljebb 75tömeg%-ős mennyiségében kőlőfóniűm-észtert és cellűlózzal reakcióképesenyvezőszer vizes diszperzióját használnak, ahől a kőlőfóniűmalapúenyvezőszer és a cellűlózzal reakcióképes enyvezőszer töme arányalegalább 1:1 és legfeljebb 20:1. A vizes enyvező diszperzió lényege,hőgy kőlőfóniűmalapú összetevőt és cellűlózzal reakcióképesenyvezőszert tartalmaz, ahől a kőlőfóniűmalapú enyvezőszer kőlő óniűmösszetevőt, és teljes tömegéhez viszőnyítva 5 tömeg% és 75 tömeg%közötti mennyiségben kőlőfóniűm-észteres összetevőt tartalmaz, tővábbáa kőlőfóniűmalapú enyvezőszer és a cellűlózzal reakcióké esenyvezőszer tömegaránya 1:1 és 20:1 között van. ŕ

Description

A találmány tárgya eljárás papír és hasonló cellulóztermékek enyvezésére, és vizes enyvező diszperzió. A javasolt eljárásban töltőanyagként kicsapatott kalciumkarbonátot tartalmazó papírt, kartont, kartonpapírt és hasonló cellulózszál alapú terméket enyvező diszperzióval kezelünk, míg a vizes enyvező diszperzió a szakterületen újszerű összetételű.

A kicsapatott kalcium-karbonátot az alkáli kémhatással jellemzett papírok gyártása során széles körben töltőanyagként hasznosítják, mivel kis bekerülési költsége mellett az elkészült termék opacitásának, fényességének és fajlagos térfogatának a kívánságoknak megfelelő beállítására alkalmas. A papírhoz kevert, hatásukat belsőleg kifejtő enyvezőszerek tökéletesítésével sikerült olyan változataikat létrehozni, amelyek semleges kémhatású és alkáli tartományba eső pH-val jellemzett közegekben a kicsapatott kalcium-karbonát töltőanyaggal kialakított papír gyártását lehetővé tették. A papíriparban enyvezőszerként történő felhasználásra igen széles körben az alkil-ketén dimer (AKD) és az alkenil-szukcinanhidrid (ASA) vált ismertté. Ezek az enyvezőszerek a cellulóz hidroxidcsoportjaival lépnek reakcióba, és már kis hozzáadott mennyiségben is a bekeverést követően jelentős enyvező hatást fejtenek ki. Az elmúlt években azonban kitűnt, hogy az idő múlásával mind az AKD, mind az ASA jelű enyvezőszer alkalmazásánál a kezdetben jelentkező hatékonynak tűnő enyvező hatás intenzitása idővel leromlik. Ezt az enyvező hatás reverziójaként említi a szakirodalom, vagyis az enyvezett papír a forgalomba kerülés időpontjában a specifikált tulajdonságokat mutatja, de az idő múlásával az enyvezettségi jellemzők egy alacsony szintre csökkennek le, azon állandósulnak. Ezen túlmenően előfordulnak olyan esetek is, amikor a kezdetben beálló megfelelő enyvezési szint ugyancsak az idő elmúlásával teljes mértékben leromlik, elillan. Az enyvezés minőségének leromlásával a kicsapatott kalcium-karbonát töltőanyaggal készült papírok gazdasági értéke lecsökken, a feldolgozásával, újbóli felhasználásával és semlegesítésével járó problémák mélyülnek.

Az enyvező hatás reverziójának megelőzése céljából a papírgyártók között elterjedt az a megoldás, hogy a belsőleg alkalmazott enyvezőszer mennyiségét megnövelték, és e mellett adott esetben a felületen szintén enyvezőszert alkalmaznak. Ez az intézkedés valóban számos esetben az enyvező hatás leromlásának lelassulásával jár, de az enyvezőszer mennyiségének emelése miatt káros következményekkel kell számolni, különösen a feldolgozással, az újbóli felhasználással és a semlegesítéssel kapcsolatos problémák súlyosbodnak. így az AKD megnövelt szintjével jellemzett papíroknál a lapozás nehézsége és a másolásnál alkalmazott festékező egységekhez való rossz tapadás jelentkezett. A kiváló minőségű, vékonyabb papírfajták feldolgozása során, például az űrlapok nyomására, borítékok készítéséhez, pénztárgépek szalagjaihoz és más, vágott papírtípusok készítéséhez alkalmazott alapanyagok megmunkálásakor igen pontos vezérlésre van szükség, és egyúttal a mennyiségi igények miatt nagy sebességű műveletekre. Ez esetben a papír megcsúszása kellemetlen következményekkel jár, mint például a papírlap behajtásával, a lyukasztás megcsúszásával és a nyomtatási sebesség lecsökkenésével.

A belső vagy rétegen belüli enyvezéshez ismert a kolofóniumalapú diszperziók alkalmazása. A cellulóz anyagú szálakhoz a kolofóniumalapú összetevők alumíniumvegyületekkel való együttes kicsapatással kapcsolhatók. Az eddigi ismeretek szerint ez a művelet csak akkor végezhető el hatékonyan, ha a kolofóniumos diszperziókat 4 és 6 közötti pH-értékű savas közegben alkalmazzák. Ha a közeg pH-értéke a semleges vagy a lúgos értékek tartományába esik, a kolofóniumalapú enyvező diszperziók megbízhatatlanná válnak, a művelet megbízható lefolytatása számos gondot okoz. A karbonátalapú töltőanyagok egyúttal az enyvező diszperzió összetevőivel reakcióba léphetnek, és az enyvezés hatékonyságát lerontják. Az alkáli közeg alkalmazásának szükségessége és a kalcium-karbonát alumíniummal való viselkedése, továbbá a kolofónium alkalmazásával kapcsolatos vegyi problémák oda vezettek, hogy mind gazdasági, mind technikai szempontból a kolofóniumalapú diszperziók felhasználását a kicsapatott kalciumkarbonátos töltőanyaggal kialakított papíroknál igen előnytelennek tekintették.

A szakirodalomból ismeretes, hogy a kolofóniumot (fenyőgyantát) és a cellulózzal reakcióba lépő enyvezőszereket kombinációban is alkalmazzák az enyvezőszer hatékonyságának növelése céljából, felhasználási lehetőségeinek bővítésére. így egyebek között az EP-A1 74,544 számú európai közzétételi irat olyan eljárást mutat be, amely szerint cellulózzal reakcióképes enyvezőszer diszpergált részecskéiből és erősített kolofónium diszpergált részecskéiből álló kationos diszperziót használnak az enyvezés végrehajtása céljából. Az US—A 4,743,303 lajstromszámú US szabadalmi leírás mind az anionos, mind a kationos jellegű diszperziók felhasználására ad útmutatást, amikor is a diszpergált részecskéket cellulózzal reakcióképes enyvezőszer, és kolofóniummal (fenyőgyantával), illetve erősített kolofóniummal kialakított kolofóniumalapú kompozíció keverékéből készítik el és viszik a vizes diszperzióba. Az US-A 4,816,073 lajstromszámú US szabadalmi leírás eljárást javasol az előbb említett anionos és kationos diszperziók olyan újszerű változatainak készítésére és enyvezéshez történő felhasználására, amelyeknél polialumíniumos vegyületeket is felhasználnak. Az EP-A2 333,368 lajstromszámú európai szabadalmi leírás szintén papír enyvezésére mutat be kolofónium felhasználására épülő eljárást, amikor is előzetesen kolofóniumból, amelyet adott esetben AKD enyvezőszert tartalmazó emulzióval egészítenek ki, és alumíniumvegyületből keveréket készítenek, majd ezt a keveréket krétával már kiegészített papírgyártási alapanyagba adagolják. A szakirodalom általában, és benne az említett szabadalmi leírások és dokumentumok megkerülik azonban azt a továbbra is fennálló problémát, hogy a papíripar alapvetően igényli a kicsapatott kalcium-karbonátos technológia alkalmazását, és nem is utalnak arra, hogy az enyvezett papírnál a kicsapatott kalciumkarbonátos töltőanyag jelenléte miatt előnytelen jelenségek figyelhetők meg.

HU 215 552 Β

A találmány célja olyan megoldás kialakítása, amelyek alapján az említett jelenségek elkerülhetők.

Vizsgálódásaink során arra a következtetésre jutottunk, hogy a kolofóniumalapú vizes diszperziók alkalmazásával kapcsolatos problémákat és korlátokat, különösen az enyvező hatás reverzióját, illetve megszűnését a kicsapatott kalcium-karbonátot tartalmazó papíroknál és papíripari termékeknél jól elkerülhetjük, ha a kolofóniumalapú összetevő mellett kolofónium-észteres összetevőt is a diszperzióhoz adagolunk, amelyben az előző anyagokat cellulózzal reakcióképes enyvezőszerrel egészítjük ki.

Feladatunknak tekintjük olyan eljárás és vizes enyvező diszperzió létrehozását, amely az enyvező hatás reverzióját, adott esetben fokozatos megszűnését megelőzve, a kicsapatott kalcium-karbonát töltőanyaggal készült enyvezett papíroknál és hasonló cellulózalapú papíripari termékeknél a minőségi követelmények teljesítését lehetővé teszi. A kidolgozandó vizes enyvező diszperzió megalkotásakor alapvető feladatunknak azt tartottuk, hogy olyan közeget hozzunk létre, amely a javasolt eljárásban hasznosítható.

A kitűzött feladat megoldására egyrészt papír és hasonló cellulóztermékek enyvezésére szolgáló eljárást, valamint vizes enyvező diszperziót hoztunk létre. Az általunk javasolt eljárás végrehajtása során töltőanyagként kicsapatott kalcium-karbonátot tartalmazó papírt, kartont, kartonpapírt és hasonló cellulózszál alapú terméket enyvező diszperzióval kezelünk, ahol a találmány értelmében a cellulózszál alapú termék alapját jelentő pépet tartalmazó vizes szuszpenziót víztelenítjük, kolofóniumalapú enyvezőszer vizes diszperziójának jelenlétében szárítjuk, és a vizes diszperzió kialakításához a kolofóniumalapú összetevő mellett annak legalább 5 tömeg%-os és legfeljebb 75 tömeg%-os mennyiségében kolofónium-észtert és cellulózzal reakcióképes enyvezőszerből készült vizes diszperziót használunk, ahol a kolofóniumalapú enyvezőszer és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszer tömegaránya legalább 1:1 és legfeljebb 20:1, célszerűen legalább 3:1 és legfeljebb 10:1. Általában célszerű, ha a találmány szerinti eljárásban a kolofóniumalapú összetevőként kolofóniumot, diszproporcionált kolofóniumot, formaldehiddel kezelt kolofóniumot, megerősített kolofóniumot használunk, vagy a felsorolt komponenseket tetszőleges arányú keverékben alkalmazzuk, illetve előnyösen a kolofónium-észteres összetevő nono-, di- vagy polihidrides alkoholok közül legalább egy kolofónium észtereként van kiképezve, továbbá adott esetben a cellulózzal reakcióképes enyvezőszert ketén dimerjeként vagy savanhidridjeként, vagy ezek keverékeként választjuk.

A feldolgozandó alapanyag minőségétől függően célszerű a találmány szerinti eljárásnak az a változata, amikor a kolofóniumalapú és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszereket anionos vagy kationos vizes diszperzióban használjuk.

Az alkalmazás szempontjából célszerű a találmány szerinti eljárásnak az a megvalósítási módja, amikor a vizes diszperzióban a kolofóniumalapú és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszereket diszperzióként oszlatjuk el, és a diszperzió a kolofóniumalapú enyvezőszert és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszert keverékben tartalmazza.

Különösen jól használható a találmány szerinti eljárás abban az esetben, ha a papírgyártás során a pépet tartalmazó vizes szuszpenziót a száraz cellulózszálak száraz tömegére vonatkoztatva legfeljebb 35 tömeg% kicsapatott kalcium-karbonáttal készítjük el.

A kitűzött feladat megoldásaként megalkotott vizes enyvező diszperzió a találmány értelmében kolofóniumalapú összetevőt és cellulózzal reakcióképes enyvezőszert tartalmaz, ahol a kolofóniumalapú enyvezőszer kolofónium összetevőt, és teljes tömegéhez viszonyítva 5 tömeg% és 75 tömeg% közötti mennyiségben kolofónium-észteres összetevőt tartalmaz, továbbá a kolofóniumalapú enyvezőszer és a cellulózzal reakcióképes enyvezószer tömegaránya 1:1 és 20:1 között van, célszerűen a tömegarány értéke legalább 3:1 és legfeljebb 10:1. Amint az eljárásban, úgy a javasolt vizes enyvező diszperziónál is előnyös, ha a kolofóniumalapú összetevő kolofóniumból, diszproporcionált kolofóniumból, formaldehiddel kezelt kolofóniumból, megerősített kolofóniumból áll, vagy ezek tetszőleges arányú keverékeként van kialakítva, továbbá célszerűen a kolofónium-észteres összetevő nono-, di- vagy polihidrides alkoholok közül legalább egy kolofónium észtereként, míg adott esetben a cellulózzal reakcióképes enyvezőszer ketén dimeijeként vagy savanhidridjeként, vagy ezek keverékeként van kiképezve.

A találmány szerinti eljárás megvalósításában különösen hasznos a javasolt vizes enyvező diszperziónak az a kiviteli alakja, amelynél az a kolofóniumalapú és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszerek keverékét tartalmazó diszpergált részecskékkel van kiképezve, továbbá adott esetben az legalább egy anionos vagy kationos diszpergálószert tartalmaz.

A találmány szerinti eljárás megvalósítása során és a javasolt vizes enyvező diszperzió felhasználásakor a papíripari nyersanyag az enyvező hatást már kezdetben igen jól mutatja, ennek magas szintje fölötte áll az ismert megoldásokkal elérhető értékeknek. Egy további előny, hogy a kezdeti jó hatást tovább lehet erősíteni a legyártott papír raktározásával. A kolofóniumalapú enyvezőszer és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszer kombinációjának ez az előnyös hatása váratlan, hiszen jól ismert, hogy a kolofóniumalapú diszperziók savas közegben igen hasznosak lehetnek, míg lúgos közegben lényegében alkalmazhatatlannak tartották őket, és különösen akkor zárták ki alkalmazásuk lehetőségét, amikor a papíripari nyersanyagban töltőanyagként kalcium-karbonát, és különösen kicsapatott kalcium-karbonát volt.

A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti megvalósítási módok és kiviteli alakok kapcsán ismertetjük részletesen. A későbbiekben példákat ugyancsak bemutatunk.

A papírgyártás során töltőanyagként számos, különböző típusú porított kalcium-karbonátot alkalmaznak, ideértve a krétát, az őrölt meszet és a kicsapatott kalcium-karbonátot. A kréta és az őrléssel kapott karboná3

HU 215 552 Β tok előállítása során mechanikai kezelést alkalmaznak, vagyis az alapanyagot törik és őrlik, míg a kicsapatott kalcium-karbonát vegyi műveletekkel készített szintetikus anyag, amely kalcium-hidroxid és szén-dioxid reakciójának eredményeként keletkezik. A reakció feltételei egyúttal meghatározó jellegűek abból a szempontból, hogy milyen méretű, típusú és eloszlású kristályok keletkeznek. A szárazon vagy nedvesen őrölt karbonátokhoz viszonyítva a kereskedelmi forgalomban hozzáférhető kicsapatott kalcium-karbonátokat a részecskék kis mérete, a méreteloszlásra jellemző szűk tartomány, és a viszonylag nagy fajlagos felület jellemzi.

A szakirodalomból jól ismert, hogy a szemcsék méreteinek csökkentésével és fajlagos felületük növelésével az enyvezési igények erőteljesebbé válnak, vagyis a kicsapatott kalcium-karbonátot töltőanyagként tartalmazó pépes zagyok enyvezési folyamata több gonddal jár, mint ugyanez a folyamat az őrölt karbonátokat tartalmazó zagyoknál. Az is kitűnt, hogy a kicsapatott kalcium-karbonátos töltőanyagok jelenlétében a közeg pHértéke nagyobb, mint más ugyanilyen alapú töltőanyagoknál, mégpedig mind a félterméknél, mind pedig a kész papírnál. Az enyvező hatás reverziójával és esetleges megszűnésével kapcsolatos problémákat alapvetően a kicsapatott kalcium-karbonátos töltőanyaggal készült papíroknál figyelték meg, mégpedig különösen a szkalenoéderes kristályokként létrejövő töltőanyagoknál, de ugyanilyen problémák egyáltalában nem jelentkeztek más alkáliföldfémes ásványi töltőanyagok alkalmazásakor.

A találmány szerinti eljárás megvalósítása során a papíripari nyersanyagot kiegészítő kicsapatott kalciumkarbonátos töltőanyag a különböző kristályformák bármelyikét felveheti, ennek során a morfológiai jellemzők szintén másodlagosak, így a romboéderes, a hasábos, a lemezes formájú, a köbös és a szkalenoéderes kristályformák egyformán hasznosak lehetnek. Ugyanígy a tűkristályos aragonit is használható. A szkalenoéderes és a hasábos formák bizonyultak a leginkább alkalmasnak. A kicsapatott kalcium-karbonát átlagos szemcsemérete mintegy 0,02 pm és mintegy 7 pm között van, míg fajlagos felülete mintegy 2 m²/g és mintegy 20 m²/g között van.

A találmány szerinti eljárás megvalósítása során víztelenítésre és szárításra kerülő nyersanyagban a kicsapatott kalcium-karbonát részaránya mintegy 35 tömeg% lehet, különösen jó eredményeket értünk el azonban a mintegy 5 és mintegy 30 tömeg% közötti részarányban kicsapatott kalcium-karbonátot tartalmazó keverékeknél. Ezek még jobb eredményt mutatnak, ha az említett részarány mintegy 10 tömeg% és mintegy 25 tömeg% között van, ahol a viszonyítási alapot a szárított cellulózszálak tömege jelenti, és ehhez képest a száraz anyag tömegét jelöltük meg. A kicsapatott kalcium-karbonát mellett a nyersanyagba a szakirodalomból jól ismert töltőanyagok közül további készítmények ugyancsak adagolhatok, mint például kréta, őrölt kalcium-karbonát, mész, kaolin (porcelánipari alapanyag), púder, titán-dioxid, bentonit, wollasztonit, üvegszál, expandált perlit stb., ahol a töltőanyagok teljes mennyisége az, amely az előbb említett mintegy 35 tömeg%-os felső határt célszerűen meghatározza. A száraz töltőanyag előnyös mennyisége a száraz cellulózszálak tömegéhez viszonyítva mintegy 5 tömeg% és mintegy 30 tömeg% között van. Ha a töltőanyagot a találmány szerinti eljárásban a kicsapatott kalcium-karbonát formájában választjuk meg, ezzel mintegy 7 és mintegy 10 közötti, általában mintegy 7,5 és mintegy 9 közötti pH-értékű nyersanyagot kapunk.

A találmány szerinti eljárás megvalósítása során a nyersanyaghoz az enyvezőszereket vizes diszperzióban is adagolhatjuk. Egyszerűség kedvéért és kényelmi szempontból a találmányt ilyen diszperzió példáján ismertetjük részletesebben, de nyilvánvaló az is, hogy a diszperziók jellemzőit az azt hasznosító eljárásban is kihasználhatjuk. A találmány szerinti eljárás mellett ezért olyan vizes enyvező diszperziót is javasolunk, amely kolofóniumalapú enyvezőszert és cellulózzal reakcióképes enyvezőszert tartalmaz, ahol a kolofóniumalapú enyvezőszerben kolofóniumalapú összetevő mellett kolofónium-észteres összetevő van jelen.

Az előzőekben és a későbbiekben, ha egyéb módon nem részletezzük, kolofóniumon a szokásos, természetben előforduló gyantákból, például a gumigyantából, a tallolaj gyantából, a fenyőgyantából és ezek keverékeiből előállított készítményeket értjük, ahol a készítmény nyers vagy finomított formában egyaránt használható. A kolofóniumalapú összetevő az enyvezőszer részeként lehet az előzőekben vázolt kolofónium, ennek módosított formája, vagy az erősített kolofónium, illetve az említett alakok keveréke. A módosított kolofónium olyan termék, amelyet ismert módon állítanak elő, például diszproporcionált kolofóniumként, kolofónium hidrogénezésével, polimerizálásával, formaldehides kezelésével stb. A kolofóniumos összetevő erősített kolofónium is lehet, például ismert módon kolofónium, adott esetben módosított kolofónium és α,β-telítetlen karbonsavas vegyület, például maleinsav, fumársav, itakonsav, citrakonsav, és ezek anhidridjei vagy félészterei, akrilsav és metakrilsav közötti reakcióban ismert módon előállított Diels-Alder adduktum. Nyilvánvaló módon az erősített kolofónium α,β-telítetlen karbonsavas vegyületek, például az előzőekben felsorolt vegyületek keverékeivel szintén előállítható, és ugyanerre a célra a különböző erősített kolofóniumok keverékei ugyancsak használhatók. Az erősített kolofónium általában mintegy 15 tömeg%-ig terjedő mértékben adduktképzési folyamatban részt vett α,β-telítetlen karbonsavas vegyületet tartalmaz, amelynek részaránya általában előnyösen mintegy 3 tömeg% és mintegy 12 tömeg% között van, ahol a vonatkoztatási alapot az erősített kolofónium teljes tömege jelenti.

A kolofóniumalapú enyvezőszerben levő kolofóniumos összetevő részaránya az ilyen enyvezőszer teljes tömegéhez viszonyítva általában mintegy 25 tömeg% és mintegy 95 tömeg% között van. Célszerűen a kolofóniumalapú összetevő részaránya mintegy 35 tömeg% és mintegy 90 tömeg% között van, különösen előnyösnek bizonyultak a mintegy 45 tömeg% és mintegy 85 tömeg% közötti részarányok, ahol a vonatkozta4

HU 215 552 Β tási alap továbbra is a kolofóniumalapú enyvezőszer teljes tömege.

A jelen találmány szerinti eljárás és vizes enyvező diszperzió egy alapvető jellemzője, hogy a diszperzióban a kolofóniumalapú enyvezőszer kolofónium-észteres összetevővel van kiegészítve. Ez a kolofónium-észter a mono-, di- és polihidrides alkoholok közül bármelyikkel, illetve ezek keverékeivel alakítható ki. A kolofónium-észtert hagyományos eljárásokkal készíthetjük, például kolofónium, adott esetben az előzőekben meghatározott módosított kolofónium észterezésével, amikor is kiindulási alapként mono-, di- vagy polihidrides alkoholt, illetve ezek keverékeit választjuk, és belőlük észtert vagy parciális észtert készítünk. Az észteresítési eljárásokat számos változatban alkalmazzák, itt utalunk az US-A 4,842,691 lajstromszámú US szabadalmi leírásban bemutatott eljárásra. A mono-, di- és polihidrides alkoholokat célszerűen a legfeljebb 30 szénatomszámú alkoholok közül választjuk. A monohidrides alkoholok között említhetjük a ciklikus, az elágazó és egyenes láncú, 5 és 25 közötti szénatomszámú alkil-alkoholokat, ezek között különösen a hosszú láncú hidrofób jellegű alkoholokat tartjuk előnyösnek. Csak példaként említjük az oktil-alkoholt, a decil-alkoholt, a dodecil-alkoholt, a tetradecil-alkoholt, a hexadecil-alkoholt, az oktadecil-alkoholt, eikoszil-alkoholt és a dokoszil-alkoholt. Ugyancsak előnyös a di- és polihidrides alkoholok, ez utóbbiak közül a tri- és tetrahidrides alkoholok kolofónium-észtereinek felhasználása. A polihidrides alkoholok között említhetjük a találmány szempontjából igen előnyös glikolokat, mint az etilén-glikolt, a dietilén-glikolt, a trimetilén-glikolt és a poli(etilén-glikol)-t, a trimetilén-glikolt, a glicerint, a diglicerint, a trimetilol-etánt, a trimetilol-propánt, a pentaeritritolt, a dipentaeritritolt, az alkanol-aminokat, mint a trietanol-amint, a tripropanol-amint, a triizopropanol-amint, és ezek keverékeit. Az erősített kolofónium-észtert tartalmazó kolofónium-észteres összetevőnél az észterezési folyamat mind az erősítés előtt, mind az után elvégezhető.

A kolofónium-észteres összetevőt további észteres vegyülettel egészíthetjük ki, mint például zsírsavból készült zsírsavas észterrel, továbbá az előbb már említett mono-, di- és polihidrides alkoholokkal. A zsírsav célszerűen legalább 8 szénatomszámú vegyületet jelent, és a következőkben is említett szerves savak bármelyike erre a célra alkalmas. A kiegészített vagy meghosszabbított zsírsav-észter mennyisége általában célszerűen legfeljebb 50 tömeg%, különösen a mintegy 10 tömeg% és mintegy 30 tömeg% közötti részarányok javasolhatók, ahol a vonatkoztatási alapot a kolofóniumészteres összetevő teljes tömege jelenti.

Egy még további lehetőség szerint a kolofónium-észteres összetevőben kevert kolofónium-zsírsavas észter is jelen lehet, amelynek alapját az előzőekben már felsorolt di- és polihidrides alkoholok jelentik. A zsírsavak számos fajtája megfelel, ezek közül néhányra a későbbiekben még utalunk. A kevert észtereket hagyományos módon a kolofónium és a kiválasztott zsírsav együttes észterezési reakciójával készítjük el. A kevert észterben a zsírsav és a kolofónium részaránya a célnak megfelelően tetszőleges korlátok között választható, különösen megfelelőnek bizonyult a 25 tömeg°% és mintegy 75 tömeg% közötti mennyisége, vagyis a kevert észter alapját jelentő kolofónium és zsírsav össztömegéhez viszonyítva ennyi kolofóniumot alkalmazunk.

A kolofónium-észter alapú összetevő a kolofóniumalapú enyvezőszerben mintegy 5 tömeg% és mintegy 75 tömeg% közötti mennyiségben van jelen, ahol a viszonyítási alapot a kolofóniumalapú enyvezőszer teljes tömege jelenti. A kolofónium-észter részaránya általában mintegy 10 tömeg% és mintegy 65 tömeg% között van, célszerű a mintegy 15 tömeg% és 55 tömeg% közötti részarány választása, ahol a viszonyítási alapot ez esetben is a kolofóniumalapú enyvezőszer teljes tömege jelenti.

A találmány szerinti eljárás megvalósítása során alkalmazott, illetve a javasolt vizes enyvező diszperzió alkotóelemeként használt, cellulózzal reakcióképes enyvezőszer az ismert, cellulózzal reakcióképes enyvező összetevők közül választható, amelyek közé a keténdimerek, a savanhidridek, a szerves izocianátok, a karbonsavas kloridok, és az említett anyagok keverékei tartoznak. Különösen előnyös a keténdimerek és a savanhidridek felhasználása. A cellulózzal reakcióképes enyvezőszerek esetében lényegében megkötést nem teszünk, tapasztalatunk szerint az irodalomból ismert bármely ilyen szer alkalmazható. A keténdimerek általános képlete a következő:

R¹ - CH = C - CH - R²I I

O - C =0 ahol R¹ és R² szénhidrogéncsoportot, általában alkilcsoportot jelent, mégpedig legfeljebb 8 szénatomszámú csoportot, vagy legalább 5 szénatomszámú cikloalkilcsoportot, továbbá arilcsoportot, aralkilcsoportot vagy alkarilcsoportot. A keténdimerek például kialakíthatók az oktil-, a decil-, a dodecil-, a tetradecil-, a hexadecil-, az oktadecil-, az ekoszil-, a dokoszil-, a tetrakoszil-, a fenil-, a benzil-, a β-naftil- és a ciklohexil-ketén dimereket, továbbá az ismert módon különböző szerves savakból, például montánsavból, nafténsavból, A⁹-^I0-decilénsavból, A⁹’¹⁰-dodecilénsavból, pálmaolajsavból, olajsavból, ricinusolaj savból, lenolajsavból, eleosztearinsavból, továbbá zsírsavak természetes keverékéből, mint például a kókuszolajban, babasszuolajban, pálmamagolajban, pálmaolajban, olívaolajban, földimogyoróból sajtolt olajban, repcemagolajban, marhafaggyúban, disznózsírban és bálnazsírban található keverékből ismert eljárásokkal előállított keténdimereket. Az előbb említett keténdimerek tetszőleges keverékei szintén felhasználhatók.

A találmány szerinti eljárás szempontjából és a javasolt vizes enyvező diszperzióban hasznos savanhidridek általános képlete a következő:

o o

II II

R¹_C=O-C-R²

HU 215 552 Β ahol R¹ és R² azonos vagy eltérő vegyületet, mégpedig telített vagy telítetlen, 8 és 36 közötti szénatomszámú szénhidrogéncsoportokat jelöl, amelyek lehetnek egyenes vagy elágazó láncúak, alkilcsoportok, aralkilcsoportok vagy alkarilcsoportok, míg az R¹ és R² csoportok a -C-O-C- alkotóelemekkel együtt 5- vagy 6-tagú gyűrűt alkotnak, és további szubsztituensekként az alkil-, az alkenil-, az aralkil- vagy az alkarilcsoportok szintén hasznosak lehetnek. A savanhidridek közül példaként említhetjük a mirisztinsav, a palmitinsav, az olajsav és a sztearinsav anhidridjeit, a szubsztituált szukcinsavanhidrideket, közöttük az izooktadeceniles, n-hexadeceniles, dodeciles, deceniles és okteniles szukcinsavanhidrideket, továbbá a szubsztituált glutársavanhidrideket, mint például a heptiles glutársavanhidridet.

A karbonsavak kloridvegyületei közül mindenekelőtt azokra utalunk, amelyeket az US-A 3,887,427 lajstromszámú US szabadalmi leírás ismertet.

A kolofóniumalapú enyvezőszer és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszer tömegarányát a vizes diszperzióban 1:1 és 20:1 közötti tartományban választjuk meg, ahol különösen a 2:1 és 15:1 közötti, előnyösebben a 3:1 és 10:1 közötti tartományt alkalmazzuk. A tapasztalat szerint a legjobb eredményeket akkor érjük el, ha ez a tömegarány 4:1 és 7:1 között van.

A találmány szerinti vizes enyvező diszperzió olyan részecskékből tevődik össze, amelyekben két aktív enyvezőszer van, mégpedig a kolofóniumalapú összetevő és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszer. Természetesen ebben a keverékben a találmány szempontjából semleges összetevők szintén jelen lehetnek, mint a gyártási segédanyagok, közöttük szénhidrogének, paraffinok, viaszok maradványai. Az ilyen kiegészítő összetevők azonban célszerűen legfeljebb az aktív enyvezőszerek össztömegére viszonyított 25 tömeg%os arányban legyenek jelen. Az aktív enyvezőszerek tömege a javasolt vizes enyvező diszperzióban általában mintegy 5 tömeg% és mintegy 70 tömeg% között van, előnyösen ez a részarány mintegy 10 tömeg% és mintegy 50 tömeg% közé esik.

A találmány szerinti vizes enyvező diszperziót az anionos és kationos diszpergálószerek közül egy vagy több megválasztásával készíthetjük el. Különösen előnyös, ha a diszperzió közege anionos jellegű. A diszpergálószer mennyiségét úgy választjuk meg, hogy ezzel a diszperzióba a szükséges mennyiségű töltést és raktározási tartósságot vigyük be, ami annyit jelent, hogy legalább 2 tömeg%-ban alkalmazzuk azt, az enyvezőszerek összmennyiségére vonatkoztatva. A szokásos feltételeket elfogadva ritkán fordul elő, hogy a diszpergálószerből 5 tömeg%-nál nagyobb mennyiségre legyen szükség.

A diszpergálószerekkel szembeni alapkövetelményeket úgy fogalmazhatjuk meg, hogy azok a kívánt nagyságú össztöltést kell hogy biztosítsák, és egyúttal a diszperziók enyvező hatását nem ronthatják le. A diszpergálószerek a hagyományosan alkalmazott anyagok lehetnek, amelyeket az enyvező diszperziók vagy emulziók vizes változatainak készítésekor eddig is felhasználtak. Anionos diszpergálószemek minősülnek például a szappanosított kolofóniumderivátumok, az alkil-szulfátok, az alkil-aril-szulfátok, az alkil-szulfonátok, az alkil-aril-szulfonátok stb. Különösen hasznos anionos diszpergálószemek bizonyultak az alkil-szulfátok és az alkil-szulfonátok, például a nátrium-lauril-szulfát. A kationos diszpergálószerek alkalmas módosulatai közé tartoznak például a nitrogéntartalmú készítmények, például a kvatemer ammóniumvegyületek, a tercier aminok sói, a kationos jellegű keményítők, a vízben oldható poliamin-poliamid/epiklór-hidrin gyanták, a vízben oldható alkilén-poliamin/epiklór-hidrin gyanták, a poli(diallil-amin)/epiklór-hidrin gyanták stb. Az említettek közül különösen kedvező eredményeket lehetett elérni a kvatemer ammóniumvegyületekkel. A találmány szerinti vizes enyvező diszperzió az említetteken túl védő tulajdonságú kolloid vegyületeket is tartalmazhat, amelyeket a szakmában ismert készítmények közül választhatunk, így például erre a célra poli(vinil-alkohol) kationos keményítő, kazein, cellulózderivátumok használhatók. A diszperzió stabilitását biztosítja, ha azt nemionos vagy amfoter jellegű felületaktív összetevőkkel egészítjük ki.

A találmány szerinti vizes enyvező diszperzióban mind a kolofóniumalapú enyvezőszer, mind pedig a cellulózzal reakcióképes enyvezőszer diszpergált részecskék formájában lehet jelen, vagy egy másik lehetőség szerint a kolofóniumalapú enyvezőszert a cellulózzal reakcióképes enyvezőszerrel összekeverjük, és ennek a keveréknek a részecskéit diszpergáljuk, egy további lehetőség szerint a kétféle lehetőséget kombináljuk. Az egymástól elkülönülő kolofóniumalapú enyvezőszer és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszer részecskéit tartalmazó diszperziókat például úgy készítjük el, hogy a kolofóniumalapú enyvezőszerből előzetesen diszperziót alakítunk ki, és ezt a cellulózzal reakcióképes enyvezőszer részecskéit tartalmazó diszperzióval összekeverjük. Az ilyen diszperziókat a találmány értelmében célszerűen vagy anionos, vagy kationos enyvező diszperzióként hozzuk létre. Az előre kialakított enyvezőszeres diszperziók kétféle töltési változata is egymással összekeverhető, ha a találmány szerinti vizes enyvező diszperziónak ez a változata a töltés kívánt nagyságát és a raktározás során szükséges stabilitást mutatja.

A kolofóniumalapú enyvezőszer vizes diszperziói több változatban kereskedelmi forgalomban is kaphatóak, szükség szerint azonban hagyományos módon, például az aktív anyag vízben való elkeverésével és diszpergálószer hozzáadása mellett homogén keverék készíthető, ahol a keveréshez nagy nyíróerőt és viszonylag nagy hőmérsékletet használunk, figyelembe véve, hogy ezekkel a paraméterekkel a legfeljebb mintegy 1,0 pm szemcsenagyságot kell előállítani. Az így kapott diszpergált fázis aktív összetevőjében a kolofóniumalapú összetevőt, a kolofónium-észter alapú összetevőt, vagy ezek egy homogén keverékét tartalmazza. A homogén keveréket előnyösen az olvasztott kolofóniumalapú és az ugyancsak olvasztott kolofónium-észter alapú összetevő intenzív keverésével állítjuk elő. Egy további lehe6

HU 215 552 Β tőség szerint a homogén keverék előállítása céljából a kijelölt összetevőket oldatban tartalmazó folyadékokat keverjük össze. Az aktív összetevőt a vízben diszpergálószer jelenléte mellett, megfelelően intenzív keverés mellett oszlatjuk el, erre a célra keverőberendezést vagy például az Ultra Turrax nevű berendezést használjuk. A melegen diszpergált fázisokat ezek után homogenizáljuk és hűtjük. Ugyancsak célszerű megoldás az, amikor a kolofóniumalapú enyvezőszert a találmány szerinti eljárás megvalósítása céljából vizes oldatból kiindulva készítjük el, vagyis diszpergálószer vizes oldatát az aktív anyag olvadékához adagoljuk, és folyamatos keverés mellett „víz az olajban” típusú emulziót képezünk. Az aktív anyag ez esetben célszerűen a kolofóniumalapú, valamint a kolofónium-észter alapú összetevőket tartalmazza. A létrehozott emulzióhoz ez után forró vizet adunk, intenzív keverés mellett azt „olaj a vízben” típusú emulzióvá alakítjuk, és az így kapott anyagot lehűtjük, ezzel a kolofóniumalapú diszperziót elkészítjük. A kolofóniumalapú enyvezőszer diszperzióját nyilvánvalóan úgy is elkészíthetjük, hogy kolofóniumos összetevőt előzetesen diszperzióba visszük, és ezt a diszperziót egy kolofónium-észteres összetevő előzetesen elkészített diszperziójával elegyítjük.

A cellulózzal reakcióképes enyvezőszer vizes diszperzióit vagy emulzióit az irodalom többféle változatban ismerteti. Ezek kereskedelmi forgalomban is hozzáférhetők, de szükség szerint hagyományos módon a felhasználás helyén ugyancsak előállíthatok. Az előállítás történhet például a cellulózzal reakcióképes enyvezőszer és a diszpergálószerrel vagy emulgeáló készítménnyel készített vizes oldat összekeverésével, majd a keverék homogenizáló berendezésen történő átvezetésével. A cellulózzal reakcióképes enyvezőszer vizes diszperziója, továbbá a kolofóniumalapú enyvezőszer vizes diszperziói a szakember számára nyilvánvalóan ismert további eljárásokkal szintén előállíthatok.

A jelen találmány szerinti vizes enyvező diszperzióban a diszpergált részecskék állhatnak a kolofóniumalapú enyvezőszer és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszer keverékéből. A kolofóniumalapú és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszer anyagát befogadó hasonló diszperziók elkészítésében jól használható az US-A 4,743,303 lajstromszámú US szabadalmi leírás kitanítása. A jelen találmány szerinti diszperzió az ott bemutatott eljárással hatékonyan előállítható, és ahhoz képest az egyetlen lényeges módosítás az, hogy a kolofóniumalapú enyvezőszerben kolofónium-észteres összetevő is jelen van.

A jelen találmány szerinti eljárás és vizes enyvező diszperzió különösen papír, kartonpapír, kemény papír és hasonló cellulózszálas termékek enyvezésére alkalmas, mégpedig olyan termékeknél, amelyek töltőanyagként kicsapatott kalcium-karbonátot tartalmaznak. A diszperzió alkalmas a nyersanyag belülről, tömegében történő enyvezésére, valamint felületi enyvezésre, de különösen az előbbi, tehát a belülről történő enyvezés végrehajtása válik az ismert megoldásoknál hatékonyabbá.

A találmány szerint az enyvezőszerekből álló diszperziót a feldolgozás előtt álló nyersanyaghoz adagoljuk, például a cellulózpép vizes szuszpenziójához. Az adagolás módja azonos az ismert megoldásokéval, és a diszperzió felhasználása nem korlátozza a papírgyártásban szokásosan felhasznált vegyszerek bevitelét, mint például az ülepítőszerek, az alumíniumvegyületek, a nedves szerkezetjavító gyanták stb. adagolását. A papírgyártásban szokásosan továbbra is használhatóak az alumíniumvegyületek, mint például a timsó, vagy a polialumíniumos vegyületek, közöttük a polialumínium-kloridok vagy polialumínium-szulfátok. Az ülepítőszerek szintén a vizes diszperzió részét képezhetik, ahogy a papírgyártásban használatos egyéb vegyszerek is. A diszperzió az enyvezőszer tömegének általában legalább 0,01 tömeg%-os és legfeljebb mintegy 5 tömeg%-os részét alkotja, ahol a részarányt a száraz cellulózszálak tömegére vonatkoztatjuk. A diszperzió célszerű mennyisége az enyvezőszerhez viszonyítva általában mintegy 0,025 tömeg% és mintegy 1 tömeg% között van.

A vizes pépes szuszpenzióhoz a kicsapatott kalcium-karbonátot szintén hagyományos módon adagoljuk. A kalcium-karbonátos töltőanyag az enyvezőszerekből készült diszperzióval egyidejűleg adagolható a keverékhez, vagy abba előzőleg is bevihető.

Az enyvezőszerekből álló diszperzió a nyersanyag finomítását követően, a végtermék elkészítése előtt bármikor a nyersanyaghoz adagolható. A jelen találmány szempontjából azonban igen célszerű, ha a diszperziót a gyártási művelet során külön készítjük elő, nincs szükség annak előzetes létrehozására. Ez annyit jelent, hogy a kolofóniumalapú enyvezőszer előzetesen kialakított diszperziója és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszer szintén előzetesen kialakított diszperziója a szükséges mennyiségben vagy annak egy részét jelentő adagban a nyersanyagba vezethető, mégpedig egy időpontban vagy különböző időpontokban, majd ezt követően a diszperziókat a nyersanyaggal gondosan összekeverjük, mielőtt a nyersanyagot víztelenítenénk vagy szárítanánk. Az előzetesen kialakított enyvezőszeres diszperziók külön lépésekben történő beadagolása akkor javasolható különösen, ha a cellulózzal reakcióképes enyvezőszert vagy annak alapját savanhidrid képezi. Ennek az az oka, hogy a savanhidridek hidrolízises folyamatokkal szemben kis stabilitást mutatnak, ezért az ilyen összetevőket tartalmazó diszperziókat vagy emulziókat a papírmalomban közvetlenül felhasználás előtt, vagyis a nyersanyagba való beadagolást megelőzően célszerű elkészíteni. Az enyvezőszerek egymástól eltérő időpontokban történő beadagolása ezért a technológiában is előnyös lehet.

A találmány tárgyát a továbbiakban megvalósítási példák kapcsán ismertetjük részletesen, amelyek csak az alkalmazás néhány lehetőségére utalnak, és nem merítik ki az összes lehetőséget. A példák ismertetése során a részek és a százalékos értékek a tömeg részeire és tömeg%-ra vonatkoznak, hacsak a leírás mást nem említ.

1. példa

Kolofóniumalapú anionos vizes diszperziót készítettünk, amely a kolofóniumalapú enyvezőszer tömegére vonatkoztatva 20 tömeg% kolofónium-észteres összetevőt tartalmaz, mégpedig a következő módon:

HU 215 552 Β

Maleinsavanhidriddel erősített tallolajgyantából 80 részt 150 °C és 170 °C közötti hőmérsékletű térben 20 rész kolofóniumalapú glicerin-észterrel kevertünk. Magát a glicerin-észtert 12 rész glicerin és 100 rész gyanta felhasználásával készítettük el. Az erősített gyantából és a kolofónium-észterből álló keveréket kálium-hidroxid vizes oldatával kevertük, ezzel a savasság mintegy 5%-át semlegesítettük, majd a keveréket vízzel 100 °C és 103 °C közötti hőmérsékletre lehűtöttük. Ez után intenzív sugárban kazein vizes anionos diszperzióját adagoltuk az anyaghoz, ezzel viszkózus „olaj a vízben” típusú emulziót készítettünk. Ezt 5 percen keresztül nagy intenzitással kevertük, majd lassan 80 °C hőmérsékletű vízzel hűtöttük, és ezt követően gyorsan hideg vízzel tovább hűtöttük. A gyorsan lehűtött, 30 °C alatti hőmérsékletű emulzióhoz iszapoló készítményt adagoltunk. A kapott diszperzió átlagos szemcsenagysága 0,5 pm alatt volt, teljes szárazanyagtartalmára mintegy 40 tömeg% adódott.

2. példa

A találmány szerinti vizes enyvező diszperziót anionos formában készítettük el, mégpedig úgy, hogy az 1. példa szerinti anionos kolofóniumalapú enyvezőszer diszperzióját előre elkészített anionos keténdimer diszperzióval kevertük össze. Ez utóbbi az Eka Nobel Inc. cég (USA) Keydime A jelű terméke volt, és azt olyan mennyiségben vittük a keverékbe, hogy a kolofóniumalapú enyvezőszer és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszer tömegaránya 5:1 legyen. A kolofóniumészter alapú összetevő részaránya ebben a keverékben mintegy 20 tömeg% volt, mégpedig a kolofóniumalapú enyvezőszer teljes tömegére viszonyítva.

3. példa

A találmány szerinti kialakított különböző enyvezőszeres diszperziók enyvező hatását az alkil-ketén dimerrel (AKD) és az alapjukat képező kolofóniumalapú diszperziókkal összehasonlítva értékeltük.

Az anionos diszperziót felhasználtuk, hogy papírgyártó gépsoron kicsapatott kalcium-karbonát töltőanyagot tartalmazó papír belső enyvezését végrehajtsuk. A papírt 60 rész keményfából származó pépet és 40 rész puhafából származó pépet tartalmazó kevert pépből állítottuk elő, amelyet a szabványos kanadai skála szerinti 400 őrlési fokra állítottunk be. Ezt a keveréket 80 g/m² felületi sűrűségű lapokká alakítottuk, ahol a pH értéke 7,6 és 8,2 között volt. A lapokat 4,5 tömeg% és 5,0 tömeg% közötti nedvességtartalom eléréséig kereten szárítottuk.

A kicsapatott kalcium-karbonátot száraz anyagként, a száraz cellulózszálak tömegére viszonyított 12 tömeg%-os mennyiségben használtuk fel. A krétaszuszpenziós rendszert ez után lezártuk, friss vizet csak a nyugvó nyersanyag vastag rétegére és zuhanyon keresztül engedtünk be. Minden próba 12 és 15 perc közötti időtartamú volt, a krétaszuszpenziós rendszert hagytuk egyensúlyba jutni.

A nyersanyag vastag rétegéhez a diszperziókat feloldódás előtt propellerszivattyúnál adagoltuk be. A kicsapatott kalcium-karbonátot a propellerszivattyú beömlésébe juttattuk. A következő vegyszerekből száraz cellulózszálak teljes tömegére viszonyítva, az alábbi mennyiségeket juttattuk be a rendszerbe:

- poli(alumínium-klorid) az Eka Nobel Inc., USA, cég Ekoflock nevű terméke, mégpedig a diszperziókkal egyidejűleg 10 kg/t mennyiségben, és tartályonként az alkil-ketén dimer felhasználása esetén 0,5 kg/t mennyiségben;

- ülepítő- és víztelenítőszerként az Eka Nobel Inc., USA, cég Compozil nevű terméke, amely kationos jellegű keményítőt és szervetlen szilícium-dioxidos kolloid oldatot tartalmaz, mégpedig úgy, hogy a vastag rétegben jelen levő nyersanyaghoz a propellerszivattyúnál feloldódás előtt 6 kg/t mennyiségben az anionos keményítőt, és ezt követően 1 kg/t mennyiségben a szervetlen szilícium-dioxidos kolloid oldatot adagoltuk.

A kicsapatott kalcium-karbonáttal töltött papírból álló lapokat ez után a Hercules elnevezésű enyvezési teszt szerint vizsgáltuk meg. A papírgyártó gépsorról a keretnél a lapokból mintát vettünk, és azokat egy héten keresztül szobahőmérsékleten 50 tömeg% relatív nedvességtartalmú környezetben öregítettük. Az így előkészített lapokat megvizsgáltuk, és az 1. táblázatban felsorolt eredményeket kaptuk. Az enyvezés szintjére vonatkozó eredmények az enyvezőszer tömeg%-os részarányát határozzák meg a száraz cellulózszálak tömegéhez viszonyítva.

1. táblázat

Az enyvező hatás a vizes enyvező diszperzió alkalmazásakor

Enyvező diszperzió	Enyvezési szint, %	Teszt szerinti válasz ideje, s
AKD	Kolofó- nium- alapú	Gép kimene- tén	1 hetes öregítés után
1. példa szerint	-	0,3	16	16
1. példa szerint	-	0,4	115	225
1. példa szerint	-	0,5	343	487
referencia AKD	0,08	-	1	1
referencia AKD	0,10	-	94	78
referencia AKD	0,13	-	218	228
2. példa szerint	0,05	0,25	80	310
2. példa szerint	0,065	0,33	580	810
2. példa szerint	0,085	0,42	620	820

HU 215 552 Β

A táblázatból nyilvánvalóan következik, hogy a találmány szerint a 2. példának megfelelően kialakított diszperziónál az enyvezés reverziójának jele sem figyelhető meg, ezen túlmenően az egyhetes öregítést követően az enyvezés kedvező kiindulási válaszértéke igen magas volt. Az enyvezési válaszértéket a találmány szerint előkészített vizes enyvező diszperziónál sokkal nagyobbnak találtuk, mint az alkil-ketén dimer vagy a kiindulási alapot jelentő kolofóniumalapú diszperziók esetében.

4. példa

A találmány szerinti vizes enyvező diszperziót az említett enyvezőszerekből előkészítve, az enyvezés szintjét a 3. példához hasonlóan elemeztük, ahol a különbséget az jelentette, hogy a száraz cellulózszálak tömegére vonatkoztatva a száraz kicsapatott kalciumkarbonátból a papír 24 tömeg%-ot tartalmazott. A 2. példa szerint előkészített diszperzióhoz 15 kg/t mennyiségben az Ekoflock nevű poli(alumínium-kloridjot adtuk, és az enyvezőszerek részarányát 0,6 tömeg%-ra állítottuk be. A további adalékanyagok azonosak voltak, és a beadagolási helyeket sem változtattuk. A tesztvizsgálatok eredményeit a 2. táblázat foglalja össze.

2. táblázat

Az enyvező hatás a vizes enyvező diszperzió alkalmazásakor

Enyvező diszperzió	Enyvezési szint, %	Teszt szerinti válasz ideje,s
AKD	Kolofó- nium- alapú	Gép kimene- tén	1 hetes öregítés után
1. példa szerint	-	0,6	224	286
referencia AKD	0,10	-	47	29
referencia AKD	0,13	-	126	126
referencia AKD	0,18	-	123	108
2. példa szerint	0,065	0,33	158	222
2. példa szerint	0,085	0,42	200	470
2. példa szerint	0,10	0,50	577	884

A fentiekből nyilvánvaló, hogy a találmány szerint a 2. példát követve előkészített diszperzió az enyvezés minden szintjén kiváló jellemzőket mutatott. A kombinációban alkalmazott enyvezőszerek segítségével az enyvezés hatékonysága jóval magasabbnak bizonyult, mint ami egy-egy egyedi összetevő alkalmazása alapján várható lett volna.

5. példa

A 2. példa szerint felhasznált anionos keténdimer alapú diszperziót előkészítés után előre kialakított kolofóniumalapú enyvezőszer anionos diszperziójával kevertük össze, és ennek alapján a kolofónium-észter alapú komponenst és a kolofóniumalapú komponenst különböző részarányokban tartalmazó vizes anionos enyvezőszeres diszperziókat készítettünk elő. Példánk feladata a különböző részarányokkal járó hatások elemzése volt. A diszperziókat úgy készítettük el, hogy a kolofóniumalapú enyvezőszerhez viszonyítva a kolofónium glicerin-észterének részaránya 0 tömeg%, 20 tömeg%, 50 tömeg% és 80 tömeg% legyen, továbbá a kolofóniumalapú enyvezőszer és az alkil-ketén dimer tömegaránya 5:1 legyen.

A kolofóniumalapú enyvezőszer anionos diszperzióját az 1. példában leírt módon készítettük elő, de a glicerin-észter különböző mennyiségeit használtuk fel ahhoz, hogy a kolofónium-észter kívánt részarányát beállítsuk. A létrejött diszperziókban a részecskék méretei átlagosan mintegy 0,5 pm-esek voltak, vagyis a diszperzió tömegének mintegy 80%-ára a mintegy 0,87 pm-cs részecskeméret volt jellemző, míg a szárazanyag-tartalmat 40 tömeg%-ban állapítottuk meg.

6. példa

Az enyvezőszerek vizes kationos diszperzióit a kolofónium-észter alapú és a kolofóniumalapú összetevők különböző részarányait biztosítva készítettük el, mégpedig a kolofóniumalapú enyvezőszer előre kialakított kationos diszperzióit az Eka Nobel Inc., USA, cég Keydime E márkanéven forgalomba hozott kationos keténdimer diszperziójával összekeverve. Ezek a diszperziók a kolofóniumalapú enyvezőszer tömegére vonatkoztatva a kolofónium 0 tömeg%, 20 tömeg%, 50 tömeg% és 80 tömeg% glicerin-észterét tartalmazták, ahol a kolofóniumalapú enyvezőszer és az alkilketén dimer tömegaránya 5:1 volt.

A kolofóniumalapú enyvezőszer kationos diszperzióit úgy készítettük el, hogy első lépésben a kolofóniumalapú enyvezőszert szerves oldószerben feloldottuk, az így kapott oldatot epiklór-hidrin/poliamidamin vizes oldatával 50 °C hőmérsékleten előzetesen kikevertük. Az így létrejött nyers diszperziót homogenizáló berendezésen engedtük át, amíg végül is 0,5 pm és 0,6 pm közötti szemcsenagyságú diszperziót kaptunk és ez után forgó párologtatóberendezés felhasználásával az oldószert a keverékből eltávolítottuk. A kolofóniumalapú enyvezőszerből így kationos jellegű diszperziót készítettünk, amelynek szárazanyag-tartalma mintegy 19 tömeg% volt, és benne a kolofóniumalapú enyvezőszer részaránya mintegy 17% körülire adódott.

7. példa

Az 5. példa szerint készített anionos diszperzió enyvező hatását laboratóriumban kézi módon előállított lapok alapján elemeztük. A mintegy 100 g/m² fajlagos tömegű papírlapokat a 3. példában megadott összetételű pépből, az ott felsorolt vegyszerek alkalmazásával ké9

HU 215 552 Β szítettük el. Ezeket a lapokat 50 tömeg% nedvességtartalomig kinyomkodtuk, majd 80 °C hőmérsékleten 4 perces időtartammal szárítottuk. Az így előállított vékony nyersanyagréteghez 0,5 tömeg%-os részarányban a vegyszereket adagoltuk. A vegyszerek adagolásának sorrendje és szintje a száraz cellulózszálak tömegére vonatkoztatva a következő volt (a kezdőpontot, tehát a 0 s időponthoz tartozó helyzetet a vékony nyersanyag jelentette):

0,5 tömeg% kationos keményítő 10 s elteltével 2,0 tömeg% poli(alumínium-klorid) 20 s elteltével enyvezőszerekből készült anionos diszperzióból 0,25 tömeg% 30 s elteltével, törneg% kicsapatott kalcium-karbonát 40 s elteltével

0,7 tömeg% szilícium-dioxidos kolloid oldat 50 s elteltével, majd s elteltével a papírlap kialakítása következett.

Az enyvezési hatásra adott választ a 3. példának megfelelően mértük. Az ellenőrzéseket a papírlapokon 24 órás természetes öregítést követően, majd állandó szobahőmérsékleten, 50%-os relatív nedvességtartalom fenntartása mellett, egy héten keresztül végzett öregítést követően mértük meg. A vizsgálati eredményeket a 3. táblázat foglalja össze, ahol a kolofónium-észter mennyisége a kolofóniumalapú enyvezőszerben jelen levő kolofónium-észteres összetevőhöz viszonyított tömeg%-os arányt jelenti.

3. táblázat

Az enyvező hatás a vizes enyvező diszperzió különböző idejű alkalmazásakor

Kolofónium- észter részaránya, %	Teszt szerinti válasz ideje, s
24 órás öregítés	1 hetes öregítés	Különbség, %
0	284	204	-28
20	459	398	-13
50	373	380	+2
80	7	5	-29

A táblázat adatai egyértelműen bizonyítják, hogy a kolofónium-észteres összetevő jelenléte miatt a kombinált enyvezőszerekből álló diszperzió jellemzői komoly javulást mutatnak. A 20 tömeg% és 50 tömeg% kolofónium-észteres összetevőt tartalmazó diszperziók kezdeti válaszideje az ismertekhez képest jóval nagyobb, és az ezekkel a keverékekkel készült termékek a raktározás során az enyvezési jellemzőiket megtartják, reverziót alig mutatnak.

8. példa

A vizes kationos diszperziót a 6. példa szerint előállítva, az enyvezési hatást a 7. példában megadott módon elemeztük. Az összehasonlításba bevontuk az alapul szolgáló alkil-ketén dimer kationos diszperziót is, amelyet 0,09 tömeg% és 0,1 tömeg% mennyiségben adagoltunk, mégpedig a száraz cellulózszálak tömegére viszonyítva. A kombinált enyvezőszereket tartalmazó kationos diszperziót a találmány szerint létrehozva, a cellulózszálakhoz viszonyítva 0,35 tömeg% mennyiségben adtuk a keverékhez. A további adalékanyagok az előzőekkel azonosak voltak, és a beadagolási pontok sem változtak. A vizsgálati eredményeket a 4. táblázat foglalja össze, a kolofónium-észter a 7. példa szerinti összetételű.

4. táblázat

Enyvező diszperzió	Kolofó- nium- észter részaránya, %	Teszt szerinti válasz ideje, s
24 órás öregítés után	1 hetes öregítés után	Különbség, %
referencia AKD (0,09)	-	142	80	-44
referencia AKD (0,1)	-	233	163	-30
9. példa szerint	20	454	340	-25
9. példa szerint	50	481	425	-11
9. példa szerint	80	274	240	-22

A találmány szerinti diszperzióknak a 20 tömeg% és 50 tömeg% kolofónium-észter összetevőt tartalmazó változatai a kezdetben rendkívül intenzív enyvező hatást mutattak, és ezt raktározás során is kisebb romlás mellett megőrizték.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás papír és hasonló cellulóztermékek enyvezésére, amikor is töltőanyagként kicsapatott kalciumkarbonátot tartalmazó papírt, kartont, kartonpapírt és hasonló cellulózszál alapú terméket enyvező diszperzióval kezelünk, azzal jellemezve, hogy a cellulózszál alapú termék alapját jelentő pépet tartalmazó vizes szuszpenziót víztelenítjük, kolofóniumalapú enyvezőszer vizes diszperziójának jelenlétében szárítjuk, és a vizes diszperzió kialakításához a kolofóniumalapú összetevő mellett annak legalább 5 és legfeljebb 75 tömeg%-os mennyiségében kolofónium-észtert és cellulózzal reakcióképes enyvezőszerrel készült vizes diszperziót használunk, ahol a kolofóniumalapú enyvezőszer és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszer tömegaránya legalább 1:1 és legfeljebb 20:1.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kolofóniumalapú összetevőként kolofóniumot, diszproporcionált kolofóniumot, formaldehiddel kezelt kolofóniumot, megerősített kolofóniumot használunk, illetve a felsorolt komponensek tetszőleges arányú keverékét használjuk.

HU 215 552 Β
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kolofónium-észteres összetevő mono-, di- vagy polihidrides alkoholok közül legalább egy kolofónium észtereként van kiképezve.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a cellulózzal reakcióképes enyvezőszert keténdimerjeként vagy savanhidridjeként, vagy ezek keverékeként választjuk.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kolofóniumalapú enyvezőszer és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszer tömegaránya legalább 3:1 és legfeljebb 10:1.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kolofóniumalapú és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszereket anionos vizes diszperzióban használjuk.
7. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kolofóniumalapú és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszereket kationos vizes diszperzióban használjuk.
8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a vizes diszperzióban a kolofóniumalapú és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszereket diszperzióként oszlatjuk el, és a diszperzió a kolofóniumalapú enyvezőszert és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszert keverékben tartalmazza.
9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a pépet tartalmazó vizes szuszpenziót a száraz cellulózszálak száraz tömegére vonatkoztatva legfeljebb 35 tömeg% kicsapatott kalciumkarbonáttal készítjük el.
10. Vizes enyvező diszperzió, azzal jellemezve, hogy kolofóniumalapú összetevőt és cellulózzal reakcióképes enyvezőszert tartalmaz, ahol a kolofóniumalapú enyvezőszer kolofónium összetevőt, és teljes tömegéhez viszonyítva 5 tömeg% és 75 tömeg% közötti mennyiségben kolofónium-észteres összetevőt tartalmaz, továbbá a kolofóniumalapú enyvezőszer és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszer tömegaránya 1:1 és 20:1 között van.
11. A 10. igénypont szerinti vizes enyvező diszperzió, azzal jellemezve, hogy a kolofóniumalapú összetevő kolofóniumból, diszproporcionált kolofóniumból, formaldehiddel kezelt kolofóniumból, megerősített kolofóniumból áll, vagy ezek tetszőleges arányú keverékeként van kialakítva.
12. A 10. vagy 11. igénypont szerinti vizes enyvező diszperzió, azzal jellemezve, hogy a kolofónium-észteres összetevő mono-, di- vagy polihidrides alkoholok közül legalább egy kolofónium észtereként van kiképezve.
13. A 10-12. igénypontok bármelyike szerinti vizes enyvező diszperzió, azzal jellemezve, hogy a cellulózzal reakcióképes enyvezőszer keténdimerjeként vagy savanhidridjeként, vagy ezek keverékeként van kiképezve.
14. A 10-13. igénypontok bármelyike szerinti vizes enyvező diszperzió, azzal jellemezve, hogy a kolofóniumalapú enyvezőszer és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszer tömegaránya legalább 3:1 és legfeljebb 10:1.
15. A 10-14. igénypontok bármelyike szerinti vizes enyvező diszperzió, azzal jellemezve, hogy a kolofóniumalapú és a cellulózzal reakcióképes enyvezőszerek keverékét tartalmazó, diszpergált részecskékkel van kiképezve.
16. A 10-15. igénypontok bármelyike szerinti vizes enyvező diszperzió, azzal jellemezve, hogy legalább egy anionos diszpergálószert tartalmaz.
17. A 10-15. igénypontok bármelyike szerinti vizes enyvező diszperzió, azzal jellemezve, hogy legalább egy kationos diszpergálószert tartalmaz.