NO163108B - Papir inneholdende kjemisk substituert bartre-cellulose og frmgsm for aa substituere cellulosen i et papir inneholdende bartrecellulose, samt frmgsmfor fremst av papirproduktene inneholdende kjemisk substituert bartrecellulose - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører papir som inneholder fibre

av kjemisk substituert bartrecellulose, og det særegne ved papiret i henhold til oppfinnelsen er at bartrecellulosen er substituert med dimetyloldihydroksyetylenurea i en mengde av 1-3 vekt% av papiret.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for å substituere cellulosen i et papir inneholdende bartrecellulose, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at papiret behandles med en vannløsning eller vandig dispersjon av dimetyloldihydroksyetylenurea og tørkes ved 130-200°C idet dimetyloldihydroksyetylenurea-mengden utgjør 1-3 vekt% av papiret.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for fremstilling

av papirprodukter inneholdende kjemisk substituert bartrecellulose , og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at det anvendes papir inneholdende cellulose som er substituert med dimetyloldihydroksyetylenurea i en mengde av 1 - 3 vekt% av papiret.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patent-

kravene.

Foreliggende oppfinnelse vedrører papir som inneholder

kjemisk substituert cellulose. Papiret i samsvar med oppfinnelsen har spesielt gode egenskaper med hensyn til råtesikkerhet og våtstyrke. Papiret kan f. eks anvendes som råmaterial for plantepottesystemer.

Råtesikre papirer anvendes for mange formål og innenfor

landbruk og skogbruk anvendes de f. eks som produksjons-

material for plantepottesystemer.

Fremstillingsmetodene har hittil vært basert på at forskjel-

lige mengder av PVA-fibre blandes inn i papiret og ved hjelp av disse fibre oppnås den ønskede styrke mot nedbrytning for papiret. En ulempe ved denne metode er den forholdsvis høye

pris på de nevnte fibre. Det ville være foretrukket å anvende et slikt råtesikkert papir basert utelukkende på naturfibre.

Ved tilsetning av antiråtemidler til papiret er det mulig å tilveiebringe en viss men ikke tilstrekkelig styrke mot nedbrytning. Mulige giftvirkninger av antiråtemidler begrenser også deres mer utstrakte bruk.

I litteraturen forefinner mange henvisninger til at ved å modifisere den kjemiske struktur av cellulosen er det mulig å tilveiebringe prolongert styrke mot nedbrytning. F. eks gir "Microbial decomposition of cellulose", Siu, R.G.H., Reinhold Publishing Corporation, New York (1951) en teoretisk basis for denne metode. Ved å substituere hydrogengruppene i hydroksylgruppene i cellulosen med andre grupper oppnås forbindelser med formel

hvori

R = ønsket modifikasjon

x = PG; angitt som polymerisasjonsgraden eller lengden av molekylkjeden (antall av glukoseenheter),

y = SG; eller substitusjonsgrad.

For å oppnå en tilstrekkelig styrke mot nedbrytning er det nødvendig at O-R-bindinger er så stabile som mulig, hvor da mulig hydrolyse foregår meget sakte.

På bakgrunn av styrkeegenskapene av papiret er det foretrukket at reaksjonsbetingelsene er så milde som mulig når disse derivater fremstilles.

Det er nå erkjent at et papir som inneholde cellulosefibre som er kjemisk substituert med N-metylolforbindelser har en utmerket styrke mot nedbrytning og høy våtstyrke. I denne sammenheng betyr uttrykket "papir" også kartong, papp og andre, lignende produkter.

N-metylolforbindelser som tas i betraktning er reaksjonsprodukter av urea, glykosal og formaldehyd i form av dimetyloldihydroksyetylenurea (DMDHEU).

Det er blitt bemerket at alle de ovennevnte forbindelser danner stabile bindinger med cellulose. Når cykliske N-metylolforbindelser anvendes er det fordelaktig at et karbonatom anordnet som et naboatom til et nitrogenatom har et nitrogen- eller oksygenatom som sitt naboatom. Dette er tilfellet ved dimetyloldihydroksyetylenurea.

Papiret i samsvar med oppfinnelsen fremstilles foretrukket ved overflatebehandling av konvensjonelt papir. Når høye temperaturer eller spesielt en lang reaksjonstid anvendes, anbefales det å gjennomføres overflatebehandlingen i en enhet separat fra papirmaskinene. I prinsippet er det også mulig å tilsette midlene så tidlig som i limpressen på papirmaskinen og gjennomføre enkel kondensering i en separat enhet.

For å frembringe reaksjonen kreves en forhøyet temperatur og avdamping av det vann som utvikles ved reaksjonen. En metylolforbindelse krever ytterligere en katalysator for å reagere med cellulose. Latente eller potensielle syrer kan virke som en katalysator. En typisk katalysator er MgCl2- En passende katalysatorkonsentrasjon er f. eks 20 vekt% beregnet på den reaktive forbindelse. Temperaturen kan f. eks være mellom 130 og 200°C, foretrukket mellom 140 og 180°C. Den kondensasjonstid som kreves avhenger av temperaturen. Hvis en sterkt sur katalysator og en høy temperatur anvendes kan en meget kort kondensasjonstid oppnås.

Ved å variere konsentrasjonen av reaktivt middel i opp-løsningen eller dispersjonen er det på en enkel måte mulig å innstille mengden av reaktivt middel som absorberes til papiret og derved påvirke nivået for motstand mot nedbrytning for papiret. En passende doseringsmengde er i avhengighet av den motstand som ønskes mot nedbrytning 1 til 10 % av N-metylolforbindelse beregnet fra papirets tørrstoffinnhold. Ved anvendelse av difunksjonelle eller polyfunksjonelle reagenser er det mulig å frembringe fornetninger, som ved siden av styrken mot nedbrytning også gir papiret en utmerket våtstyrke.

Råmaterialene for papirene i samsvar med oppfinnelsen er relativt billige og papirene kan fremstilles under ganske milde betingelser og da bare reagenser som er oppløselige eller dispergert i vann anvendes ved produksjonen skjer denne også greit fra et arbeidshygienisk synspunkt.

Papirene i samsvar med oppfinnelsen har god styrke mot nedbrytning og god våtstyrke og graden av disse egenskaper kan også lett innstilles ved å variere substitusjonsgraden eller fornetningsgraden av cellulosen. N-metylolforbindelsene øker også den dimensjonene stabilitet og stivhet av papir-produktene, noe som er fordelaktig ved fremstilling og bruk av fiberbølgepapp. Papirene kan i prinsippet anvendes for alle anvendelser hvor god styrke mot nedbrytning og god våtstyrke kreves. Som eksempler bør nevnes emballasjemateria-ler som sekker, fiberbølgepapp, esker og tønner, papirhys-sing, og spesielt plantepotter og plantevekstbunner.

Når papirsekker, hyssing, tønner og andre produkter fremstilles er det mulig enten å behandle papiret hvorfra angjeldende produkt skal fremstilles, eller å ferdigforme produktet og behandle ferdigproduktet. Behandlingen er imidlertid alltid den samme. Papiret impregneres med en oppløsning eller dispersjon inneholdende en N-metylolforbindelse hvoretter tørkingen og kondenseringen som krever varme foregår. Som en mellomliggende fremstillingsmåte kan betraktes en produksjon hvori papiret impregneres, tørkes, det angjeldende produkt formgis og det ferdige produkt behandles med varme. Det er vesentlig ved fremstillingen av alle disse produkter at limingsgraden for papiret er lav, at harpikslim unngås, og at papiret fremstilles fra bartrecellulose. På denne måte kreves ingen høye konsentrasjoner av N-metylolforbindelser til å gi tilstrekkelig styrke mot nedbrytning. På den annen side unngås sprøhet av papiret og nedsettelse av andre papir-tekniske egenskaper.

Da løvtrecellulose inneholder en god del karboksylgrupper dannes ved en modifisering esterbindinger som ikke er like stabile som eterbindinger. Når celluloseandeler inneholdende løvtrecellulose fremstilles for innblanding i bartrecellu-losebasert papir, oppnås et papir som nedbrytes ved å danne hull mens selve papirskjelletet fremdeles bibeholder styrken og dette kan utnyttes i plantepottesystemer.

Et slikt papir kan f. eks fremstilles ved at man i bleket furusulfatcellulose, under sure betingelser, innblander harpikslimt vrakcellulose som inneholder 50 til 100 vekt% forsiktig kokt bjerkefiber. Fra massen fremstilt på denne måte oppnås et papir som inneholder flokker av løvtrefibre i en grunnmasse av bartrefibre bare man påser at flokkene ikke knuses i pumper eller røreverk.

Et papir som brytes ned under dannelse av huller kan også fremstilles ved å påføre en substans som inneholder karboksylgrupper på visse steder av papiret. På disse steder vil N-metylolforbindelsen reagere bare med denne "beskyttende substans" og cellulosen vil forbli usubstituert. En passende substans er f. eks karboksymetylcellulose (CMC). Det er fordelaktig å anvende en vandig oppløsning med lav viskositet for å oppnå tilstrekkelig absorpsjon av substansen. En passende CMC-konsentrasjon er f. eks 7 %.

Substansen som inneholder karboksylgrupper kan tilsettes

papiret f. eks med en gittersylinder. Etter at den vandige oppløsning er blitt tilsatt avdampes vannet ved tørking. På

denne måte hefter substansen til fibrene og spredning av substansen utenfor stedene unngås.

Ved gittersylindermetoden blir størrelsen og. mengden av

stedene lettere regulert enn ved flokkernetoden.

Ved fremstilling av råtesikker fiberbølgepapp er det foretrukket at både korrugeringsmidlet (det riflede papir) og overleggene behandles med en N-metylolforbindelse før korrugering og forbindelse av lagene til hverandre. På denne måte oppnås en tilstrekkelig impregnering også for midtlaget i fiberbølgepappen. Limet for fiberbølgepapp må være vannsikkert, og et slikt lim er f. eks stivelsespasta hvortil syntetisk harpiks som f. eks ureaformaldehyd eller resor-cinolformaldehyd er blitt tilsatt. Kondenseringen av N-metylolforbindelsen foregår passende etter korrugeringen.

Som råmaterialer for fiberbølgepapp er det mulig å anvende de for tiden tilgjengelige overlags- og riflepappkvaliteter. Det er imidlertid viktig at limingsgraden av overlaget er så lav som mulig idet dette letter impregneringen. Det er også en fare at bireaksjoner foregår mellom karboksylholdige harpikslim og N-metylolforbindelsen. Det hittil anvendte korrugerende middel er ofte fremstilt av halvkjemisk løvtremasse. En slik kvalitet inneholder imidlertid en rikelig mengde karboksylgrupper og på grunn av dette er det foretrukket at man anvender f. eks korrugerende middel fremstilt av bartrefibre (eller eventuelt avfallspapirfibre).

Styrken av papirer i samsvar med oppfinnelsen ble testet ved at de ble fermentert i tre døgn i en oppløsning inneholdende 2,5 1 bufferoppløsning

25 g "Meicelase"-pulver (cellulaseenzym)

0,7 g "Triton" (antiskummiddel)

31 g sitronsyre

40 g Na2HP04<+> 2H20

Med papirer impregnert med DMDHEU ble også forlengede nedbrytningstester gjennomført (eksempel 2). Prøvene ble anbragt i kasser som ble fylt med jord, pH 4,8, ledningsevne 4,7 og konsentrasjoner av næringsmidlet (mg/l): Ca 830, K 117, F 20, Mg 283 og N 10. Kassene ble holdt i en "Potma" inkubator ved 30°C og i en relativ fuktighet på 75 Strekkstyrke ble bestemt i samsvar med SCAN standarder ved hjelp av et "Alwetron"-apparat.

EKSEMPEL 1

MMDHEU - Impregnert papir

Papiret ble impregnert med oppløsninger av forskjellige konsentrasjoner inneholdende monometyloldihydroksyetylenurea

(urea: glykosal: formaldehyd = 1:1:1) hvori MgCl2 x 6H2O (20 vekt% av harpiksen) ble anvendt som katalysator, og papiret ble tørket ved omtrent 150°C i 10 minutter. Fra papiret ble vektøkningen ved impregnering såvel som strekkstyrken i våt og tørr tilstand før og etter fermenteringen målt.

Claims (5)

1. Papir som inneholder fibre av kjemisk substituert bartrecellulose, karakterisert ved. at bartrecellulosen er substituert med dimetyloldihydroksyetylenurea i en mengde av 1-3 vekt% av papiret.

2. Papir som angitt i krav 1, karakterisert ved at papiret også inneholder steder med usubstituert cellulose.

3. Fremgangsmåte for å substituere cellulosen i et papir inneholdende bartrecellulose, karakterisert ved at papiret behandles med en vannløsning eller vandig dispersjon av dimetyloldihydroksyetylenurea dg tørkes ved 130-200°C idet dimetyloldihydrok syetylenurea-mengden utgjør 1-3 vekt% av papiret.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at før behandlingen med dimetyloldihydroksyetylenurea tilsettes papiret på visse steder en substans som inneholder karboksylgrupper.

5. Fremgangsmåte for fremstilling av papirprodukter inneholdende kjemisk substituert bartrecellulose, karakterisert ved at det anvendes papir inneholdende cellulose som er substituert med dimetyloldihydroksyetylenurea i en mengde av 1-3 vekt% av papiret.