NO302042B1 - Fremgangsmåte for å forhindre avsetning av klebrige materialer på papirmaskinfilt eller lignende, samt blanding for anvendelse ved fremgangsmåten - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte som angitt i krav l's ingress for å forhindre avsetning på papirmaskinfilt eller lignende utstyr som anvendes for å omdanne papirmasse til en bane. Oppfinnelsen vedrører også en blanding som angitt i kravene 32-45

Fremstilling av papir medfører typisk prosessering av en nøyaktig fremstilt vandig fibersuspensjon for fremstilling av meget jevne tørre papirbaner. Tre trinn i en typisk prosess er bane-forming, hvor suspensjonen føres over en porøs duk eller vire hvorpå fibrene deponeres mens væsken filtreres gjennom viren, bane-pressing, hvor den dannede banen passerer gjennom presser kledd med porøs filt for å fjerne ytterligere vann fra banen og forbedre banens jevn-het samt å gi overflatekvalitet til papiret, og til slutt papirtørking, hvor rester av vann fordampes fra banen. Banen kan deretter behandles videre til det endelige produkt .

Det er vel kjent at fordamping av vann er energikrevende og derfor relativt dyrt. Effektiv papirfremstilling er avhengig av å ekstrahere vann under forme- og presse-operasjo-nene og unngå banedefekter som gjør den ferdige banen uegnet for bruk. Filt og virer er derfor spesielt viktige fordi de ikke bare påvirker vannfjerningen, men også kvaliteten av selve banen, på grunn av deres intime kontakt med banen. Avsetninger som er samlet opp på filten eller viren kan medføre hull i banen og kan overføres til banen og der-med danne defekter.

Kvaliteten av den vandige fibersuspensjonen som brukes til å fremstille banen er avhengig av mange faktorer, inkludert trevirket og vannet som anvendes som råmaterialer, sammensetningen av eventuelt resirkulert materiale tilsatt til prosessen, og additivene som anvendes ved fremstilling av suspensjonen. En mengde oppløste eller suspenderte materialer kan føres inn i fremstillingsprosessen, inkludert både uorganiske materialer som salter og leirer, og materialer som er organiske av natur som harpikser eller bek fra trevirket, samt trykksverte, latex og klebemidler fra resirkulerte papirprodukter. En oppbygning av avsetninger inneholdende uorganiske og/eller organiske materialer på filt og annet baneformende utstyr er kjent som en brysom hindring for effektiv papirfremstilling. Spesielt er de klebrige materialene forbundet med resirkulerte fibre problematiske, som f.eks. lim, harpikser, gummier og lignende .

Metoder for rask og effektiv fjerning av avsetninger fra baneformende utstyr er av stor viktighet for industrien. Papirmaskinene kan stenges av for rensing, men avbrutt operasjon på grunn av rensing er uakseptabelt på grunn av produksjonstap. On-line rensing er derfor sterkt foretrukket der hvor dette er praktisk mulig.

Virebeltet eller sylinderen som brukes ved baneforming, sykliseres kontinuerlig, som et belte, under produksjonen.Banekontakt-delen av syklusen starter der hvor påføringen av suspensjonen til virebeltet eller sylinderen starter og fortsetter til den formede banen separeres fra vire-over-flaten, og returdelen av syklusen returnerer viren fra posisjonen hvor banen er fjernet fra dens overflate til begynnelsen av banekontakt-delen. Med virer som f.eks. Fourdrinier-virer, har on-line-rensing generelt blitt utført under returtrinnet (dvs. hvor viren ikke er i kontakt med den formede banen) ved å behandle den returnerende virene med en rensevæske (typisk vann), ofte ved å sprøyte viren med væske under trykk. Sprøytene kan assisteres av mekanisk overflaterensing. Bruk av vannsprøyter, med eller uten mekanisk hjelp, har ikke vist seg å være tilstrekkelig tilfredsstillende for å hindre oppsamling av enten organiske forbindelser eller uorganiske avsetninger på virene, og tilsetningsstoffer har vært brukt for å få rensevæsker som er mer effektive. Overveiende fibrøse eller uorganiske materialer har effektivt blitt fjernet ved å bruke vann-baserte formuleringer inneholdende enten syrer eller baser formulert med andre kjemikalier, som f.eks. surfaktanter. Der hvor det er organiske avsetninger tilstede, har disse blitt fjernet til en viss grad ved bruk av organiske løs-ningsmidler, inkludert enkelte formuleringer inneholdende aromatiske forbindelser med lavt kokepunkt eller klorerte hydrokarboner. I enkelte maskiner benyttes nå finporede tekstilbelter istedenfor de mer tradisjonelle virene.

Papirmaskinfilt sirkulerer også vanligvis på en belte-lignende måte mellom et banekontakttrinn og et returtrinn. Under banekontakttrinnet trekkes vann fra banen vanligvis ved hjelp av presser og/eller vakuum inn i filtens porer. En ren filt, med fine porer som er relativt åpne, er spesielt ønskelig for effektiv papirfremstilling, siden dette medfører effektiv fjerning av vann fra papirbanen. En filt-renseprosedyre bør fjerne både organiske og uorganiske avsetninger av både generell og lokalisert natur, opprett-holde filtens porøsitet og kondisjonere tekstilet uten kjemisk eller fysisk angrep på substratet. Mekanisk fjerning, typisk bladkontakt, har vært brukt for å fjerne avsetninger fra filtens overflate. Rensevæsker er også brukt for å fjerne vanskelige avsetninger av organiske og uorganiske materialer. Tekstilsammensetningen og utfor-mingen av mange papirmaskinfilter gjør dem sårbare for kjemisk nedbryting. Rensekjemikaliene bør være lette å fjerne ved rensing. Både kontinuerlig og sjokk-rensing brukes i de fleste papirmaskiner. Kjemikaliene som brukes inkluderer organiske løsningsmidler, ofte klorerte hydrokarboner. Syre- og base-baserte systemer er også brukt, men med lavere konsentrasjoner enn ved vire-rensing. Høye konsentrasjoner av alkalimetall-hydroksider er ofte ubrukelige for filtrensing, da de angriper selve tekstilet.

Noen av de mer effektive organiske løsningsmidlene er klassifisert som helsefarlige, som karsinogener (kreftfrem- kallende) og krever derfor en spesielt forsiktig håndtering. Andre løsningsmiddelbaserte produkter kan ødelegge plast- og gummikomponenter som brukes i papirformingspro-sessen. En on-line-behandling av filten som vi vet har vært brukt i mange år med en viss suksess, går ut på å kontakte filten med vandige løsninger av kationiske surfaktanter som f.eks. alkyl-dimetylbenzyl-ammoniumklorid, hvor alkylgrup-pen består av en blanding av C12H25, C14H29og C16H33grupper. Erfaringen har allikevel vist at klebrige materialer fremdeles henger fast på filten til tross for behandling med disse surfaktantene. Annen filtbehandlingspraksis som er brukt i den siste tiden, er påføring av vandige løsninger av kationiske polymerer på filten. Denne typen behandling kan bidra til oppbygging av materialer som stammer fra de kationiske polymerene selv.

Annet baneformende utstyr som f.eks . beleggere, filtere, skjermer og ruller kan også bli forurenset. Prosessproble-mene og -behandlingene er svarer som regel til filtsystemet, selv om enkelte momenter som f.eks. bevaring av porø-sitet og unngåing av kjemisk nedbryting av tekstilet, som er viktig ved rensing av filt og enkelte andre finporede komponenter, ikke er så kritisk for dette andre utstyret.

Naturlige harpikser eller gummi i ferskt trevirke kan variere, avhengig av arten. Enkelte typer furu, spesielt de som inneholder 2 vekt-% eller mer harpiks, er vanligvis brukt i meget lave andeler på grunn av gummi og harpiks-problemene det kan medføre.Papirfremstillings-alun eller natriumaluminat har vanligvis vært brukt til å kontrollere avsetninger av naturlig harpiks fra trevirket. Disse produktene kan tilsettes til det total masse-systemet for å avsette harpiksen på fibrene. Effekten av denne tilnærmel-sen er begrenset ved slike faktorer som pH, korrosjons-potensialet, papirbanedannelse, og behovet for å kontrollere interaksjonen med andre kjemikalier i masse-systemet. Behandlinger som tillater ubegrenset bruk av dette proble matiske furu-trevirke ville gi en betydelig økonomisk gevinst for enkelte masse- og papirprodusenter.

Den stadig tiltagende bruk av returfibre har bidratt til mer alvorlig oppbygning av klebrige materialer under papir-fremstillingen. Lim, harpikser, gummier etc. som finnes i resirkulert, sekundær fiber, har en tendens til å feste seg til forskjellige deler av papirmaskinen og motstår on-line sprøyterensing. Materialene som kleber til filten kan alvorlig påvirke avløp og papirdannelsen. Sluttresultatet på produktet er hull og i enkelte tilfeller revning av banen under papirbehandlingen. Det kan være nødvendig med hyppige stans av maskinene for å vaske filten og fjerne klebrige materialer som har sammenheng med resirkulert fiber. Fordelen med resirkulering av papir kan til en viss grad bli mindre ved at produktiviteten i papirmaskinen reduseres.

Visse organiske rensemidler som tidligere var vanlig brukt, er uønsket av miljøhensyn. Det er derfor blitt et større behov for å utvikle rensemidler som fjerner organiske avsetninger uten å representere en miljøfare. Naturligvis må ikke formuleringer som brukes virke nedbrytende på filten og annet baneformende utstyr. Selv om enkelte materialer har vist seg å fungere tilfredsstillende under visse forhold, er det fremdeles et behov for flere effektive avsetnings-kontrollerende midler for papirfremstilling, spesielt hvor resirkulert fiber brukes som råmateriale.

En annen tilnærmingsmåte for avsetningskontroll har vært å bruke masse-additiver som anioniske aryl-sulfonsyre-formal-dehydkondensater eller kationiske dicyandiamid-formaldehyd-kondensater. Additivene kan virke som f.eks. utskillere, dispergeringsmidler eller overflateaktive forbindelser. Spesielt har det blitt beskrevet at dicyandiamidformaldehyd aminoplastharpikser frembringer festing av bek (dvs. har-piksformig materiale og gummier) i form av enkeltpartikler på massefibrene, slik at bekpartiklene er jevnt fordelt på selve fibrene. Konsekvensen av dette er at mengden av bek som akkumuleres i papirmaskinen blir redusert, uten å medføre svarte punkter eller flekker av bek i papirpro-duktet .

Det er funnet at avsetning av klebende materiale fra papirmasse på filt og annet papirfremstillingsutstyr som brukes ved prosessering av en masseoppslemming til papirbaner kan unngås ved påføring til utstyret av en vandig løsning inneholdende minst ca. 2 ppm av en kationisk polymer og påfø-ring til utstyret av en vandig løsning inneholdende forbindelser valgt fra gruppen bestående av vannløselige ikke-ioniske og kationiske surfaktanter i en mengde som er effektiv for å forhindre oppbygging av avsetninger som stammer fra den kationiske polymeren. Fortrinnsvis er den vandige løsningen som inneholder den kationiske polymeren og surfaktanten fri for anioniske makromolekyler. Foretrukne kationiske polymerer inkluderer protonerte eller kvaternære ammoniumpolymerer som f.eks. polymerer dannet ved omsetning av epihalohydrin med dimetylamin eller dietylamin. Foretrukne kationiske surfaktanter inkluderer alkyl-dimetylbenzylammoniumklorider med alkylgrupper med mellom 12 og 16 karbonatomer. Oppfinnelsen er spesielt fordelaktig når den anvendes for behandling av filt og lignende utstyr-komponenter som brukes ved prosessering av pulpoppslemming til papirbaner. Oppfinnelsen er særpreget ved det som er angitt i krav l's karakterisrende del, ytterligere trekk fremgår av kravene 2-31.

En hensikt med oppfinnelsen er å frembringe en fremgangsmåte som effektivt kan kontrollere avsetninger av materiale på papirformende utstyr og derved blant annet forbedre effektiviteten ved fremstilling av papir med resirkulert eller furumasse-fibre med høyt innhold av harpiks.

Nok en hensikt er å frembringe en slik fremgangsmåte som er miljømessig akseptabel og midler for å forbedre produktiviteten og produktkvaliteten ved papirfremstillingsprosesser.

Disse og andre hensikter og fordeler med foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etterfølgende detaljerte beskrivelse. Figur 1 er et skjematisk sidesnitt av filtene i en papirmaskin som kan behandles i henhold til oppfinnelsen. Figur 2 er et skjematisk sidesnitt av filtene i en vatt-formende papirmaskin som kan behandles i henhold til oppfinnelsen .

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot anvendelse av vandige løsninger av visse vannløselige kationiske polymerer og visse vannløselige surfaktanter for hovedsakelig å inhibere avsetning av både organisk og uorganisk materiale på filtene eller annet baneformende utstyr, spesielt andre finporede komponenter av slikt utstyr. Behandlingen, inkludert en kationisk polymer i kombinasjon med en kationisk surfaktant, gir forbausende effektiv kontroll av avsetninger på det behandlede utstyret, selv der hvor resirkulerte fibre utgjør en vesentlig del av masse-formuleringen. Oppfinnelsen gir en spesielt effektiv rensing og behandling av filt for papirmaskiner.

Oppfinnelsen har et bredt anvendelsesområde med hensyn til den presise type av polymeren, og en betydelig variasjon av forskjellige polymerer kan anvendes, forutsatt at de er kationiske. Anvendelse av polyeteniminer betraktes å ligge innen oppfinnelsens område, samt anvendelse av forskjellige polymere materialer inneholdende aminogrupper, som f.eks. de som er fremstilt i henhold til fremgangsmåten beskrevet i US patentene 3.259.664, 3.642.572, 3.893.885 eller 4.250.299, men det er generelt foretrukket å bruke protonerte eller kvaternære ammoniumpolymerer. Disse foretrukne polymerene innbefatter polymerer erholdt ved reaksjon mellom epihalohydrin og ett eller flere aminer, og polymerer erholdt fra etylensk umettede monomerer som inneholder en kvaternær ammoniumgruppe. De kationiske polymerene i oppfinnelsen innbefatter også dicyandiamidformaldehyd-kondensater. Polymerer av denne typen er beskrevet i US patent 3.582.461. Enten maursyre eller ammoniumsalter, og mest foretrukket både maursyre og ammoniumklorid, kan også inkluderes som polymerisasjonsreaktanter. Enkelte dicyan-diamidf ormaldehyd-kondensater har imidlertid en tendens til å agglomerere på filter og lignende, selv i nærvær av kationiske surfaktanter. En polymer av dicyandiamid-formal-dehydtypen er kommersielt tilgjengelig, såsom "Tinofix" fra Ciba Geigy Chemical Ltd., Ontario, Canada, og inneholder som sitt aktive stoff ca. 50 vekt-% av en polymer som antas å ha en molekylvekt i området ca. 20000 - 50000.

Av de kvaternære ammoniumpolymerene som er erholdt fra epihalohydriner og forskjellige aminer er de som erholdes ved reaksjon av epiklorhydrin med minst ett amin valgt fra gruppen bestående av dimetylamin, etylendiamin, og poly-alkylenpolyamin. Trietanolamin kan også inkluderes i reak-sjonen. Eksempler inkluderer de polymerene som er erholdt ved reaksjon mellom et polyalkenylpolyamin og epiklorhydrin, samt de polymerene som er erholdt ved reaksjon mellom epiklorhydrin, dimetylamin og enten etendiamin eller et polyalkenylpolyamin. Et typisk amin som kan brukes er N, N, N',N'-tetra-metyleten-diamin og også etendiamin brukt sammen med dimetylamin og trietanolamin. Polymerer av denne typen inkluderer dem som har formel:

hvor A er 0 - 500, selv om andre aminer selvfølgelig også kan brukes. De foretrukne kationiske polymerene i oppfinnelsen inkluderer også dem som er fremstilt ved reaksjon av dimetylamin, dietylamin eller metyletylamin, fortrinnsvis enten dimetylamin eller dietylamin, med et epihalohydrin, fortrinnsvis epiklorhydrin. Polymerer av denne typen er beskrevet i US patent 3.738.945 og kanadisk patent 1.096.070. Slike polymerer er kommersielt tilgjengelige som "Agefloc A-50", "Agefloc A-50HV" og "Agefloc B-50" fra CSP Chemical Co., Inc., New Jersey, USA. Disse tre produktene rapporteres å inneholde som sine aktive ingredienser ca. 50 vekt% polymerer med molekylvekter på henholdsvis ca. 75000 - 80000, ca. 200000 - 250000, og ca. 20000 - 30000. Andre kommersielt tilgjengelige produkter av denne typen er "Magnifloc 573C", som selges av American Cyanamid Company i New Jersey, USA, og er antatt å inneholde som sin aktive bestand-del ca. 50 vekt% av en polymer med molekylvekt på ca. 20 000 - 30000.

Typiske kationiske polymerer som kan anvendes i oppfinnelsen og som er erholdt fra etensk umettede monomerer inkluderer homo- og kopolymerer av vinylforbindelser som vinylpyridin og vinylimidazol som kan være kvaternisert med f.eks. et Ci-CiBalkyl-halogenid, et benzyl-halogenid, spesielt et klorid, eller dimetyl- eller dietylsulfat, eller vinylbenzylklorid som f.eks. kan være kvaternisert med et tertiært amin med formelen NR1R2R3hvor Rx, R2og R3uavhengig er lavere alkyl, typisk med 1 til 4 karbonatomer, slik at en av R1#R2og R3kan være C-L-C^-alkyl, allyl-forbindelser som f.eks. diallyl-dimetylammoniumklorid, eller akrylderivater som dialkylaminoetyl-(met)akrylamid som f. eks. kan være kvaternisert med et Ci-C-^-alkyl halogenid, et benzylhalogenid eller dimetyl- eller dietyl-sulf at, et metakrylamidopropyl-tri(Ci-C4-alkyl, spesielt metyl) ammoniumsalt eller et (met)akryloyloksyetyl-tri-

(Cj_-C4alkyl, spesielt metyl)-ammonium salt, hvor saltet er et halogenid, spesielt et klorid, metosulfat, etosulfat ellerl/n av et n-valent anion. Disse monomerene kan ko-polymeriseres med et (met)akrylderivat som et akrylamid, en akrylat- eller metakrylat C-L-C^-alkylester eller akryl-nitril eller en alkylvinyleter, vinylpyrrolidon, eller vinylacetat. Typisk vil slike polymerer inneholde 10 - 100 mol-% repeterende enheter med formel: og 0 - 90 mol-% repeterende enheter med formel:

hvorR±representerer hydrogen eller et lavere alkylradikal, typisk med 1-4 C-atomer, R2representerer en langkjedet alkylgruppe, typisk med 8-18 C-atomer, R3, R4og R5representerer uavhengig hydrogen eller lavere alkylgrupper, mens X representerer et anion, typisk et halogenion, et metosulfation, et etosulfation eller l/n av et n-valent anion.

Andre kvaternære ammoniumpolymerer erholdt fra umettede monomerer inkluderer homopolymeren av diallyl-dimetylammoniumklorid som inneholder repeterende enheter med formel:

I denne forbindelse bør det legges merke til at denne polymeren bør anses som "hovedsakelig lineær", da trass i at den inneholder sykliske grupperinger, er disse gruppe-ringene bundet sammen langs en linjer kjede og det er ingen kryssbindinger.

Andre polymerer som kan brukes og som er erholdt fra umettede monomerer inkluderer dem som har formelen :

hvor Z og Z' , som kan være like eller forskjellige, er

-CH2-CH=CHCH2- eller -CH2-CHOHCH2-, Y og Y', som kan være like eller forskjellige, er enten X eller -NR'R", X er et halogen med atomvekt større enn 30, n er et heltall fra 2 til 20, og R' og R" (i) kan være like eller forskjellige alkylgrupper med 1 til 18 C-atomer eventuelt substituert

med 1-2 hydroksylgrupper, eller (ii) når tatt sammen med N representerer en mettet eller umettet ring med 5-7 atomer, eller (ii) når tatt sammen med N og et oksygenatom, representerer N morfolingruppen. En spesielt fortrukket slik polymer er poly(dimetylbutenyl)ammoniumklorid-bis-(tri-etanol-ammoniumklorid).

Andre klasser av polymerer som kan anvendes og som er erholdt fra etensk umettede monomerer inkluderer polybuta-dien som har reagert med et lavere alkylamin og noen av de resulterende dialkylaminogruppene er kvaternisert. Generelt vil polymeren derfor ha repeterende enheter med formel:

i molforholdene arb^^rC, henholdsvis, hvor R representerer et lavere alkylradikal, typisk metyl- eller etyl-radikal. Det bør forstås at de lavere alkylradikalene ikke behøver å være de samme. Typiske kvaterniseringsmidler inkluderer metylklorid, dimetylsulfat og dietylsulfat. Varierende forhold av arb-^bjrc kan anvendes med amin-mengder ( b1 + b2) generelt 10-90% med (a + c) fra 90-10%. Disse polymerene kan erholdes ved reaksjon mellom poly-butadien og karbonmonoksid og hydrogen i nærvær av et passende lavere alkylamin.

Andre kationiske polymerer som er istand til å reagere med anioniske makromolekyler og/eller klebrige materialer i papirmassen, kan også anvendes innen oppfinnelsen område. Disse er ansett å inkludere kationiske tanninderivater, såsom f.eks. de som erholdes ved en Mannich-type reaksjon av tannin (en kondensert polyfenolsk forbindelse) med formaldehyd og et amin, formet som et salt, dvs. acetat, formiat, hydroklorid eller kvaternisert, såvel som poly-aminpolymerer som er kryssbundet, som f.eks. polyamid-amin/polyetylen-polyaminkopolymerer kryssbundet med f.eks. epiklorhydrin. Naturlige gummier og stivelser som er modi-fisert til å inneholde kationiske grupper er også ansett som anvendelige.

Molekylvekten for de mest anvendelige polymerene i denne oppfinnelsen er generelt mellom ca. 2000 - 3000000, selv om polymerer med molekylvekt under 200 0 og over 3 0000 0 0 også kan benyttes med en viss suksess. Fortrinnsvis er molekylvekten for den anvendte polymeren minst ca. 10000 og mest foretrukket minst ca. 20000. Fortrinnsvis er molekylvekten for polymeren som brukes ca. 300000 eller mindre, og mest foretrukket ca. 500 00 eller mindre. De mest foretrukne polymerene har molekylvekt i området ca. 20000 - 50000. Blandinger av polymerer kan også brukes.

Oppfinnelsen har også et generelt anvendelsesområde med hensyn til den spesielle type av ikke-ioniske eller kationiske surfaktanter som kan anvendes, og en betydelig variasjon av forskjellige surfaktanter kan brukes i kombinasjon med polymerkomponenten, forutsatt at de er vann-løselige. Passende ikke-ioniske surfaktanter inkluderer kondensasjonprodukter av etenoksid med hydrofobe molekyler som f.eks. høyere fettalkoholer, høyere fettsyrer, alkyl-fenoler, polyetylenglykol, estere av langkjedede fettsyrer, polyhydriske alkoholer og deres delvise fettsyre estere, og langkjedet polyglykol delvis esterifisert eller eterifi-sert. En kombinasjon av disse kondensasjonsproduktene kan også brukes.

Kationiske surfaktanter er generelt foretrukket. Spesielt foretrukne kationiske surfaktanter passende for anvendelse i oppfinnelsen inkluderer vannløselige surfaktanter med molekylvekter i området ca. 200 - 800 med generell formel

hvor R er uavhengig valgt fra gruppen bestående av hydrogen, polyetylenoksid-grupper, polypropylenoksid-grupper, alkylgrupper med ca. 1-22 C-atomer, arylgrupper og

aralkylgrupper hvor minst en av R-gruppene er en alkylgruppe med minst ca. 8 C-atomer og fortrinnsvis en n-alkyl gruppe med ca. 12-16 C-atomer, hvor X" er et anion, typisk et halogenion (f.eks. klorid) eller l/n av et n-valent anion. Blandinger av disse forbindelsene kan også brukes som surfaktanter i denne oppfinnelsen.

Fortrinnsvis er to av R-gruppene i de kationiske surfaktantene av formelen valgt fra gruppen bestående av metyl og etyl, og mest foretrukket er metyl, og fortrinnsvis er en

R-gruppe valgt fra aralkylgruppene

CH2-, og mest foretrukket er benzyl.

Spesielt nyttige surfaktanter innbefatter dimetylbenzyl-ammoniumklorid med alkylgrupper med 12-16 C-atomer. Et kommersielt tilgjengelig produkt av denne typen inkluderer en blanding av alkyldimetylbenzyl-ammoniumklorider hvor ca. 59% av surfaktanten har en C14H29n-alkylgruppe, ca 40% av surfaktanten har en C12H2Sn-alkylgruppe og ca. 10% av surfaktanten har en C16H33n-alkylgruppe. Dette produktet er kjent for sin mikrobiocide effekt.

Surfaktantene som betraktes som nyttige i denne oppfinnelse inkluderer også gruppen av pseudo-kationiske materialer med en molekylvekt på ca. 1000 - 26000, med generell formel NR1R2R3, hvor Rx og R2er polyetere som polyetylenoksid, polypropylenoksid eller en kombinert kjede ev etylenoksid og propylenoksid, og hvor R3er valgt fra gruppen bestående av polyetere, alkylgrupper eller hydrogen. Eksempler på slike typer surfaktanter er beskrevet i US patent 2.979.528.

Det er funnet at når de kationiske polymerene ifølge denne oppfinnelsen anvendes sammen med ikke-ioniske og/eller kationiske surfaktanter på filter, vil filtene motstå oppbygging av klebrige avsetninger. Spesielt blir oppbygging av klebrig materiale i forbindelse med resirkulerte fibre effektivt kontrollert. På denne måten er oppfinnelsen spesielt fordelaktig for papirfremstilling hvor det brukes store andeler, f.eks. minst 10%, resirkulert fiber. Det er videre oppnådd enestående resultater med systemer hvor det resirkulerte materialet har stått for minst 70% av fibrene, og selv for systemer hvor papirmassen består av ca. 100% resirkulert materiale. Oppfinnelsen er også meget fordelaktig for å kontrollere avsetning av harpiks fra fibre, hovedsakelig (f.eks. 5% eller mer) erholdt fra trevirke av furu som inneholder mer enn 2 vekt-% harpiks: Selv dette fenomenets mekanisme ikke er fullt ut forstått, er det vel kjent at tilsetningsmaterialer forbundet med resirkulert fiber er generelt hydrofobe, og det er antatt at produktene dannet etter interaksjoner av disse hydrofobe materialene med de kationiske komponentene i oppfinnelsen er lettere løselige i vann. De fuktede klebende materialene kan derfor i stor grad tape sin tendens til å klebe seg til den underliggende filtoverflaten, slik at de lett kan fjernes fra filten. Det er også kjent at papirmassen inneholder kolloidale materialer og anioniske makromolekyler, inklu-sive syntetiske anioniske makromolekyler som kan tilsettes som en del av fremstillingsprosessen på samme måte som disse naturlige anioniske polymerer, harpikser, såper, surfaktanter og organiske syrer (f.eks. abietisk syre) som innen industrien er forbundet med "anionisk søppel". Det er antatt at de kationiske komponentene påført i henhold til oppfinnelsen kan reagere med de anioniske makromolekylene og kolloidale partikler og danne produkter som lett kan fjernes fra filten. I alle fall er tendensen for klebrige materialer til å passere gjennom papirfremstillingsutstyret istedenfor å klebe seg til det, svært forbedret ved behandlingen i henhold til oppfinnelsen.

De kationiske polymerene og surfaktantene ifølge oppfinnelsen påføres i en vandig løsning direkte på utstyret som skal behandles. En behandling med surfaktanten alene har ikke gitt den samme grad av avsetningskontroll som erholdes ved kombinasjonene i oppfinnelsen. På den annen side, uten tilstrekkelig surfaktant vil det resultere i en oppbygging av avsetninger fra selve polymeren og således, i tilfelle av filt, gi en redusert porøsitet som eventuelt kan redusere fjerningen av vann eller på andre måter påvirke produksjonen (dvs. ved økt klebrighet). Behandlingsmengden av polymer og surfaktant bør generelt justeres til kravene til det bestemte systemet som skal behandles. Fortrinnsvis bør den vandige løsningen inneholdende kationisk polymer og surfaktant i hovedsak være fri for anioniske makromolekyler. Disse anioniske materialene innbefatter naturlige materialer som f.eks. lignin fra trevirket, biprodukter fra kjemisk oppslutning som f.eks. natriumlignosulfonater og syntetiske materialer som f.eks. polyakrylater.

Polymerene og surfaktantene ifølge oppfinnelsen er typisk frembragt i form av flytende blandinger bestående av vandige løsninger av polymer og/eller surfaktant. Polymerkon-sentrasjonene kan være i området fra relativt fortynnede løsninger med polymerkonsentrasjoner som passer for kontinuerlig påføring, opp til løselighets- eller gelingsgrensen for polymerer, men generelt er blandingene relativt konsentrerte for praktisk transport og håndtering. De flytende blandingene kan bestå av andre materialer som videre opplø-ser polymerene, slik at det muliggjøres mer konsentrerte blandinger. Et eksempel på disse materialene er alkoksy-etanoler som butoksyetanol. Vandige blandinger passende for transport og håndtering vil generelt inneholde 5-50 vekt-% av den aktive kationiske polymeren ifølge oppfinnelsen. Mens de kationiske surfaktantene ifølge oppfinnelsen kan brukes som egne blandinger ved siden av polymerblandingene og så enten påføres filtene separat (f.eks. ved å bruke separate sprøytesystemer) eller blandes før påføring, er det foretrukket at de vandige blandingene inneholder både den kationiske surfaktanten og den kationiske polymeren. Selv om andre reagenser også kan være tilstede i bland ingene ifølge oppfinnelsen, kan nyttige blandinger frem-bringes i henhold til foreliggende oppfinnelse som inneholder et bek-kontrollmiddel bestående i hovedsak av de nevnte kationiske surfaktanter og kationiske polymerer. Generelt vil vandige blandinger passende for transport og håndtering inneholde ca. 5-50 vekt-% totalt av polymer- og surfaktant-komponenter. Vektforholdet mellom surfaktant og polymer i slike kombinerte blandinger er generelt mellom ca. 50:1 og 1:50. Fortrinnsvis er vektforholdet surfaktant /polymer i vandige løsninger mellom ca. 10:1 og 1:1, spesielt hvor oljer eventuelt kan være tilstede, og mest foretrukket ca. 1:1 for generelle anvendelser, selv om et overskudd av surfaktant (f.eks. et vektforhold 1,1:1 eller mer) kan ansees å være meget passende i tilfeller hvor det er oljer tilstede.

En vandig blanding som er spesielt passende for separat påføring av polymer-komponenten i forbindelse med påføring av surfaktanten er kommersielt tilgjengelig fra Dearborn Chemical Co., Ltd. Ontario, Canada og består av ca. 17 vekt-% av et aktivt polymert kondensasjonsprodukt av formaldehyd, ammoniumklorid, dicyandiamid og maursyre som har en antatt molekylvekt på ca. 20000 - 50000, ca. 2 vekt-% av en aktiv polymer erholdt ved å reagere epiklorhydrin med dimetylamin med en antatt molekylvekt på ca. 20000 - 30000, og ca. 8 vekt-% butoksyetanol. Mindre mengder av andre materialer, inkludert ca. 0,4 vekt-% aktiv alkyldimetylammoniumklorid-surf aktant inneholdende en blanding av C12, C14og C16n-alkylsubstituenter beskrevet over er også tilstede i dette produktet, men er ikke betraktet som avgjør-ende ved separat tilsetting. Spesielt er den relative mengden av alkyldimetylammoniumklorid i dette produktet ansett å være utilstrekkelig til å aktivere den polymer-avsetningsinhiberende effekten i denne oppfinnelsen. Andre vandige formuleringer som anses som spesielt passende for separat tilføring av polymer, er også kommersielt tilgjengelig fra Dearborn Chemical Co., Ltd., og består av 17 vekt-% av en aktiv poly(hydroksyalkendimetylammoniumklorid) med molekylvekt på ca. 20000. En vandig formulering ansett som spesielt passende for separat tilsetting av surfaktanten i denne oppfinnelse er også tilgjengelig fra Dearborn Chemical co., Ltd., og omfatter ca 16 vekt-% av aktiv alkyldimetylbenzylammoniumklorid surfaktantblanding beskrevet over.

De mest passende behandlingsdosene er avhengig av slike systemfaktorer som typen av klebende materiale, og hvorvidt rensingen er kontinuerlig eller intermittent. Selv væske-blandinger inneholdende relativt høye konsentrasjoner av en polymer i oppfinnelsen (f.eks. 50%) kan benyttes med full styrke (100% som flytende komponent) ved f.eks. sprøyting av den ufortynnede væskeblandingen direkte på filten. Spesielt i de tilfeller hvor det brukes kontinuerlig påfø-ring kan blandingene med fordel fortynnes på behandlings-stedet med rent vann eller andre vandige væsker. Der hvor det er viktig for en god vann-økonomi, kan prosessvann av god kvalitet være tilstrekkelig til fortynningen.

Fordelene med denne oppfinnelse kan oppnås ved påførings-konsentrasjoner så lave som 2 ppm polymer, spesielt hvor det brukes kontinuerlig påføring, og som beskrevet lenger nede, tilstrekkelig surfaktant til å inhibere oppbygging av avsetninger fra den påførte kationiske polymerkomponent.

"Kontinuerlig behandling" av filt som brukes heri betyr at filten rutinemessig behandles minst en gang i løpet av syklusen mellom banekontakttrinnet og returtrinnet. Denne rutinebehandlingen blir fortrinnsvis anvendt i den første delen av returtrinnet. Filten kan kontaktes med banen slik at selv det klebrige materialet, innbefattende det som

typisk er forbundet med resirkulert materiale, hindres fra å klebe seg til filten og at materialet som avsetter seg er lettere å vaske bort når den vandige vaskeløsningen påføres under returtrinnet. I enkelte tilfeller er det ikke prak-

tisk med kontinuerlig behandling, og behandling med kationiske polymerer og surfaktanter ifølge oppfinnelsen kan være periodisk. For eksempel kan vandige løsninger av polymeren og surfaktanten sprøytes på filt til filten er tilfredsstillende kondisjonert, og sprøytingen kan deretter avbrytes inntil det er nødvendig med supplerende behandlinger for å hindre videre oppbygging av avsetninger på filten.

Behandlingsprosedyrer er mer spesifikt beskrevet med refe-ranse til modellene av filtsystemer ved papirfremstilling som er skjematisk vist i en forenklet form i figurene 1 og 2, Pressefilt-systemet representert generelt som (10) i figur 1 omfatter en topp-pressefilt (12), en bunn-pressefilt (14), en siste bunn-pressefilt (16) og en siste bunn-pressefilt (18). Den siste bunn-pressefilten er vist viklet rundt en rekke valser (20), (21), (22), (23), (24), (25) og (26) og pressevalser (29), bunn-pressefilten er viklet rundt en rekke valser (30), (31), (32), (33), (34), (35) og

(36) og pressevalser (37) og (38), topp-pressefilten (12) er vist viklet rundt en rekke valser (40), (41), (42), (43), (44) og (45) og pressevalse (47), og den siste topp-pressef ilten er vist viklet rundt pressevalsen (49) og en serie valser (60), (61), (62) og (63). Både topp-pressefilten (12) og bunn-pressefilten (14) passerer mellom pressevalsene (37) og (47). Bunn-pressefilten (14) passerer mellom valsene (38) og (48), og både den siste bunn-pressefilt (16) og den siste topp-pressefilt (18) passerer mellom pressevalsene (29) og (49). Sprøyter for vasking av topp-pressef ilten (12), bunn-pressefilten (14), den siste bunn-pressefilt (16) og deri siste topp-pressefilt (18) er vist ved henholdsvis (50), (51), (52) og (53). En banestøtte-valse er vist ved (55). Pressen (57) omfatter pressevalsene (37) og (47), pressen (58) omfatter pressevalsene (38) og (48) og pressen (59) omfatter pressevalsene (29) og (49).

Pressefilt-systemet (10) vist i figur 1 er plassert for å motta banemateriale fra en Fourdrinier vire-type maskin representert kun delvis med (64) i figur 1, hvor en vire (65) er beregnet å motta en vandig papirmasse fra en inn-løpskasse (ikke vist). Væsken blir filtrert gjennom åpnin-ger i viren mens viren passerer i banekontakt-trinnet til en klumpknuservalse (66) og en behandlingsvalse (67) som generelt er plassert for å komprimere banematerialet fysisk og fjerne det fra viren (65). Viren (65) passerer over en hovedvalse (68) og returnerer for å motta mer papirmasse. Returen er typisk rettet forbi en rekke sprøyter (ikke vist) og vaskevalser som vist ved (69). Andre sprøyter (ikke vist) kan plasseres ved spesielle komponenter i systemet, slik som klumpknuservalsen (66) eller hoved-valsen (68).

Ved operasjon av filtsystemet vist i figur 1 blir banematerialet fjernet fra viren (65) etter behandlingsvalsen (67) , ført mellom valsene (45) og (36) og presset mellom topp-pressefilten (12) og bunn-pressefilten (14) ved pressevalsene (37) og (47) i pressen (57). Banematerialet beveger seg med bunn-pressefilten (14) til pressen (58) hvor den presses mellom bunn-pressefilten og pressevalsen (48) ved hjelp av pressevalsen (38). Banematerialet blir deretter fjernet fra bunn-pressefilten (14) og beveger seg til presse (59) hvor det presses mellom den siste bunn-pressefilten (16) og den siste topp-pressefilten (18) av pressevalsene (29) og (49) i pressen (59). Banematerialet fjernes deretter fra den siste pressefilten (16) og føres over føringsvalsen (55) og videre til annet behandlingsutstyr som tørkere (ikke vist). I pressefiltsystemet (10) i figur 1, er banekontakttrinnet med topp-pressefilten (12) fra valsen (45) eller et punkt mellom valsen (45) og pressen (57) til et punkt etter pressen (57); banekontakt-trinnet med bunnpressefilten (14) varer fra et punkt mellom valsen (36) og pressen (57) til et punkt etter pressen (58), banekontakttrinnet med den siste bunn-pressefilten

(16) varer fra valsen (26) til et punkt etter pressen (59) og banekontakttrinnet med den siste topp-pressefilten (18) varer fra et punkt mellom valsen (63) og pressen (59) til et punkt etter pressen (59).

Det vil være klart at annet utstyr som forskjellige presser, valser, sprøyter, ledere, vakuum-utstyr og strekkutstyr kan inkluderes i filtsystemet 10. Det kan brukes spesielle vri-presser for å presse fuktighet fra selve filten. Videre kan noe av det viste utstyret, som f.eks. pressen (58) og den siste topp-pressefilten (18) utelates fra filtsystemet. Det vil videre være klart for en fagmann at filtsystemene er svært variable med hensyn til antallet filter som brukes og utførelsen av filt-sirkulasjonssyste-met.

Filtsystemer er også brukt i forbindelse med papirfremstillingsprosesser som ikke bruker Fourdrinier vire-forme-re. Ett slikt alternativt system for produksjon av tyngre banematerialer bruker karformere. De begynnende trinn i karformingsystemet er generelt vist i figur 2. Systemet (70) omfatter en rekke vire-sylindere (72) og (73) som roterer slik at endel av sylinderen bringes i kontakt med papirmassen og roteres for å avsette et lag av papirbane på en nedre behandlingsfilt (75). I tillegg til den nedre behandlingsfilten (75) omfatter systemet (70) en første øvre behandlingsfilt (76) og en andre øvre behandlingsfilt (77). Behandlingsvalsene (78) og (79) er plassert for å hjelpe til med å overføre banemateriale fra karene (72) og

(73) henholdsvis på den nedre bunnfilten (75). Den nedre behandlingsfilten (75) er vist vundet rundt behandlings-valser (78) og (79), valser (80), sugevalse (81) og pressevalser (83), (84), (85) og (86). Den første øvre behandlingsf ilten er vist vundet rundt valsene (88), (89) og (90) og sugetrommelen (91), og den andre øvre behandlingsfilten er vist vundet rundt pressevalsene (93), (94), (95) og (96) og valsene (97), (98), (99) og (100). Både den nedre behandlingsf ilten (75) og den første øvre behandlingsfilten (76) passerer mellom sugevalsen (81) og sugevalse- behandlingsvalsen (91) som suger vann fra filten og fiber-duken. Både den nedre behandlingsfilten (75) og den andre øvre behandlingsfilten (77) passerer gjennom pressevalsene (83) og (93), mellom pressevalsene (84) og (94), mellom pressevalsene (85) og (95) og mellom pressevalsene (86) og

(96). Pressen (103) omfatter pressevalsene (83) og (93), pressen (104) omfatter pressevalsene (84) og (94), pressen

(105) omfatter pressevalsene (85) og (95) og pressen (106) omfatter pressevalsene (86) og (96) .

Sprøyter for vasking av den nedre behandlingsfilten (75), den første øvre behandlingsfilten (76) og den andre øvre behandlingsfilten (77) er henholdsvis vist ved (107), (108) og (109).

Ved drift av filtene vist i figur 2 blir banematerialet fjernet fra karene (72) og (73) ført på den nedre behandlingsf ilten (75) over sugevalsen og presses mellom den nedre behandlingsfilten og den andre øvre behandlingsfilten (77) ved hver av pressene (103), (104), (105) og (106). Banematerialet blir deretter skilt fra behandlingsfiltene (75) og (77) og føres videre til annet behandlingsutstyr som filtsystemet (10) vist i figur 1.

I systemet vist i figur 2 varer banekontakttrinnet med den nedre behandlingsfilten (75) fra karet (72) til rett etter pressevalsen (86) , banekontakttrinnet med den første øvre behandlingsfilten er ved sugevalse-behandlingsvalsen, og banekontakttrinnet med den andre øvre behandlingsfilten varer fra valsen (100) til rett etter pressevalsen (96). Det vil fremgå at mer utstyr i form av kar, presser, valser, sprøyter, ledere, vakuumutstyr og strekkutstyr kan inkluderes i systemet (70). Videre kan enkelte komponenter som er vist utelates fra et karformingsutstyr. Det vil være klart for en fagmann at karformingssystemer er svært forskjellige med hensyn til antall filter som benyttes og utforming av filt-sirkuleringssystemene.

Hver filt (12), (14), (16), (18), (75), (76) og (77) i systemene vist i figur 1 og 2 kan behandles kontinuerlig i henhold til denne oppfinnelse ved å påføre en vandig løs-ning av en passende kationisk polymer og surfaktant på filten hvor som helst langs dennes returtrinn (dvs. fra det punktet hvor filten ikke er i kontakt med banematerialet til det punktet hvor den igjen bringes i kontakt med banematerialet) .

Fortrinnsvis sprøytes løsningen på filten tidlig i returtrinnet, slik at klebende materiale som er overført fra banen til filten kan behandles raskt. Plasseringen av behandlingen er ofte begrenset av filtsystemets utforming.. Sprøyter som vist ved (50), (51), (52), (53), (107), (108) og (109) i figurene 1 og 2, kan brukes til behandlings-formål. I tilfeller hvor den påførte løsningen har høyere konsentrasjon enn det som er nødvendig for kontinuerlig behandling, kan påføringen avbrytes og gjenopptas etter behov. Når sprøyter som f.eks. vist ved (50), (51), (52), (53), (107), (108) og (109) brukes til å påføre løsning, kan de aktiveres intermittent og stenges av i henhold til systemets krav. Annet utstyr enn filtene kan behandles på lignende måte som er i overensstemmelse med deres prosess-operasj on.

Ved typiske papirfremstillingsprosesser, spesielt de som bruker betydelige mengder resirkulert fiber, påføres den kationiske polymeren generelt i mengder på minst ca. 0,002 g/m<2>/min, fortrinnsvis ca. 0,01 g/m<2>/min eller mer når det brukes kontinuerlig behandling, og fortrinnsvis ca. 0,02 g/m<2>/min eller mer når behandlingen er intermittent. Fortrinnsvis brukes polymerpåføring på 0,5 g/m<2>/min eller mindre for å minimalisere muligheten for plugging av filten. For standard papirmaskiner med fUtbredder på 2 til 7 meter og filtlengder på 10 til 4 0 brukes en påføringsmengde som vanligvis er ca. 0.02 til 20 gram polymer pr. minutt pr. meter bredde (dvs. g/m/min), mer vanlig mellom ca. 0,05 til 12,6 g/m/min. En teknikk medfører påføring av 1 g/m/min eller mer til å begynne med, inntil filten er kondisjonert. Når kondisjoneringen er oppnådd, kan den påførte mengde reduseres, eller som beskrevet over kan påføringen være periodisk diskontinuerlig. Surfaktanten påføres filten i en mengde som effektivt inhiberer oppbygging av avsetninger fra den påførte polymeren og er derfor viktig for å kontrollere filt-plugging. Følgelig blir vektforholdet av surfaktant til polymer vanligvis holdt mellom ca. 50:1 og 1:50. Fortrinnsvis, for å tilføre tilstrekkelig surfaktant for å kontrollere oppbyggingen av avsetninger fra polymeren og gi beskyttelse for tilfeldige mengder av urenheter og oljeaktige materialer fra papirmassen, er vektforholdet surfaktant til polymer ca. 1:1 eller mer, og for å unngå påføring av et overskudd av surfaktant, er vektforholdet surfaktant til polymer fortrinnsvis ca. 10:1 eller mindre. Det mest foretrukne forholdet mellom disse to komponentene er ca. 1:1. I alle tilfeller foretrekkes det å påføre surfaktanten i en konsentrasjon på minst ca. 1 ppm. Annet utstyr som virer, skjermer, filtere, valser og suge-kasser, og materialer som metaller, granitt, gummi og kera-mer kan også med fordel behandles i henhold til oppfinnelsen. Oppfinnelsen er spesielt anvendelig i forbindelse med behandling av filt og lignende utstyr med porer som er passende for å trekke til seg vann (dvs. relativt fine porer) hvor oppbygging av store mengder avsetninger fra polymeren er uønsket, i motsetning til annet utstyr som f.eks. metaller og plast-virer med relativt store porer for drenering av vann gjennom disse, hvor en viss oppbygging av avsetninger ikke synes å medføre uønskede problemer.

I alle fall bør konsentrasjonen av kationisk polymer og vandig løsning som påføres filten eller annet utstyr være minst ca. 0,0002 vekt-%. For å oppnå en jevn fordeling av polymer brukes fortrinnsvis et sprøytesystem i henhold til oppfinnelsen med en vandig sprøyteløsning med mellom ca.

0,0002 vekt-% og 0,02 vekt-% kationisk polymer.

Anvendelse av oppfinnelsen vil videre fremgå av de følgende eksempler.

EKSEMPEL I

Forsøket i dette eksempelet ble utført på en papirmaskin med en Fourdrinier vire-former. Maskinen hadde en første topp-pressefilt, en første bunn-pressefilt, en andre topp-pressef ilt og en andre bunn-pressefilt, lignende topp-pressefilten (12), bunn-pressefilten (14), siste topp-pressefilt (18) og siste bunn-pressefilt (16) vist i figur 1. Hver av filtene hadde sprøyter. Den første pressefilten mottok banemateriale fra en Fourdrinier-vire plassert på lignende måte som enheten (64) i figur 1, og produserte bølgepapir fra et råmateriale som inneholdt ca. 20 sekundære (resirkulerte) fibre og ca. 80 nye hardtre-fibre.

Banematerialet dannet på viren ble separert derfra og ført til en første presse, lignende pressen (57) i figur 1, hvor det ble presset mellom den første topp-pressefilten og den første bunn-pressefilten. Banen ble deretter separert fra de første pressefiltene og ført til en andre presse, lignende pressen (59) i figur 1, hvor den ble presset mellom den andre topp-pressefilten og den andre bunn-pressefilten.

Maskinen hadde tidligere vært utsatt for avsetninger på presse-filtene, spesielt på den andre topp-pressefilten. Avsetningen skyldtes bek og klebende materialer fra papirmassen og resirkulert materiale og ble tatt opp fra fiber-banen som var i kontakt med filtene. Banebrudd ved den andre pressen hadde vært en kontinuerlig problem, og skjed-de enkelte ganger så ofte som en gang pr. 8 timers skift. Det var derfor nødvendig med periodiske stans for å redusere antall banebrudd. Den andre topp-pressefilten var ca. 6 meter bred og ca. 2 0 meter lang (dvs. at den andre topp-pressef ilten hadde et behandlingsområde på ca. 114,3 m2) .

Den andre topp-pressefilten ble behandlet i henhold til oppfinnelsen ved i blande inn i sprøytevannet til en eksis-terende høyttrykks-sprøyte, lignende sprøyten (53) i figur 1, et forsøksprodukt inneholdende ca. 7,5 vekt-% av alkyldimetylbenzylammoniumklorid-blandingen beskrevet over, og som inneholder C12, C14og C16n-alkyl-substituenter og ca. 7,5 vekt-% av en polymer med molekylvekt på ca. 2 000 0 som er erholdt fra dimetylamin og epiklorhydrin, og ca. 85% løsningsmiddel (som i hovedsak bestod av vann med mindre mengder av materialer som f.eks. etanol som var sammenblan-det i den kommersielle blandingen av surfaktant og/eller polymer). Den begynnende doseringen var ca. 0,06 g/min/m<2>av hver komponent, og doseringen ble deretter redusert etter fire timer til ca. 0,02 til 0,03 g/min/m<2>.

Effekten av behandlingen ble overvåket med en Huyck & Smith porøsitets-måler og ved antallet av brudd som oppstod i den andre pressedelen. Filtens porøsitet er et mål på dens evne til å suge opp vann fra banen. En filt med høy porøsitet

(dvs. med åpne porer) er ønskelig for god awanning av banen.

Den relative porøsiteten til den andre topp-pressefilten ble fulgt i løpet av en 21 dagers forsøksperiode med en Huyck&Smith prosedyre som gir et relativt porøsitetstall (H.S. nummer) i området fra 100% for ikke-porøse eller pluggede filter til lavere prosenter for mer porøse filter. H.S.-tallet for den andre topp-pressefilten ble opprettholdt på ca. 3 5% de første dagene av forsøket. Tilførselen av behandlingsprodukt ble av vanvare stanset i 24 timer. Det ble observert en økning av H.S.-tallet til ca. 50%, som ble tilskrevet stansen i behandlingen. Filten ble renset og forsøket ble gjenopptatt. H.S.-tallet avtok til ca. 45%, hvor det holdt seg i flere dager. Doseringen av hver be-handlingskomponent ble deretter redusert til det halve på grunn av pumpefeil og det ble observert en økning i H.S.-tallet til 53%. Doseringen ble regulert til tidligere nivå og H.S.-tallet holdt' seg på ca. 53% resten av forsøket.

Porøsitetsmålingene i løpet av forsøket viste at når poly meren og surfaktanten ble påført i henhold til oppfinnelsen, ble det opprettholdt en viss porøsitet. Når tilførse-len stanset, økte pluggingen med ca. 15 til 40%. I tillegg ble brudd på banen forårsaket av den andre topp-pressefilten helt eliminert i den 3 0 dager lange forsøksperioden.

I henhold til dette ble det konkludert med at behandlingen i henhold til oppfinnelsen hindret brudd og avbrudd som kan tilskrives avsetninger på den andre pressen, at behandlingen hindret oppsamling på den behandlede filten og at filt-plugging av fibre ble betydelig redusert under behandlingen .

EKSEMPEL II

Forsøket i dette eksempel ble utført på en kar-former type (istedenfor en Fourdrinier) papirmaskin. Maskinen hadde en primær bunnfilt, en sugevalse-behandlingsfilt og en primær toppfilt tilsvarende henholdsvis den nedre behandlingsfilten (75) , den første øvre behandlingsfilten (76) og den andre øvre behandlingsfilten (77) vist i figur 2. Maskinen hadde også en sekundær toppfilt, en sekundær bunnfilt og en slutt-filt tilsvarende henholdsvis topp-pressefilten (12), bunn-pressefilten (14) og den siste bunn-pressefilten (16) vist i figur 1 (dvs. det var ingen filt tilsvarende den siste topp-pressefilten (18)). Hver av filtene hadde sprøy-ter. Maskinen hadde 7 vire-sylindre (dvs. kar) plassert i serie delvis tilsvarende de to karene (72) og (73) vist i fig. 2, og fremstilte kartong (dvs. stråpapp, hylsepapp, eskekartong osv.) fra 100% resirkulert vekt.

Papirbanen formet på sylindrene og separert fra sylindrene heftet til undersiden av en primær bunnfilt. Mens banen var på den primære bunnfilten ble den presset mellom den primære bunnfilten og sugevalse-behandlingsfilten og deretter ført gjennom ca. fire andre presser mellom den primære bunnfilten og den primære toppfilten. Banen ble deretter separert fra den primære bunnfilten og ført til en andre presse, noe tilsvarende pressen (57) i fig. 2, hvor den ble presset mellom den sekundære toppfilten og den sekundære bunnfilten. Banen ble deretter separert fra de sekundære pressefiltene og ført over på en siste filt, hvor den ble igjen ble presset i en presse tilsvarende pressen (59) i fig. 1, ved å bruke en topp-pressevalse uten filt.

For forsøket med kombinasjonen av kationisk polymer og kationisk surfaktant ble den primære bunnfilten, sugevalse-behandlingsf ilten, den primære toppfilten og den sekundære toppfilten forbehandlet på vanlig måte med alkyldimetylbenzylammoniumklorid-produkt inneholdende blandingen av C12, C14og C16n-alkyl-substituenter beskrevet over, ved å bruke sprøyter plassert tilsvarende sprøytene (107),

(108), (109) og (50) i henholdsvis figur 1 og 2. I forsøket ble et forsøksprodukt inneholdende ca. 7,5 vekt-% alkyldimetylbenzylammoniumklorid-blanding, 7,5 vekt-% av en polymer med molekylvekt på ca. 20000, erholdt fra dimetylamin og epiklorhydrin, og ca. 85 vekt-% løsningsmiddel (dvs. det samme produktet som ble brukt i eksempel 1) fortynnet i sprøytevannet til en antatt konsentrasjon på ca. 2,6 ppm av både surfaktanten og polymeren og påført til de samme fire filtene.

Etter at filtene ikke viste noen tegn til plugging som et resultat av polymer-tilsetningen i løpet av den første behandlingsperioden, ble konsentrasjonen av surfaktant og polymer økt 50% (til et estimert nivå på ca. 4 ppm). Behandlingen fortsatte ved dette nivået for resten av for-søksperioden. Hver av komponentene ble påført hvert felt i en mengde på ca. 1,5 g/min ved begynnelsen av forsøket og ca. 2,25 g/min i resten av forsøket. Den primære bunnfilten, sugevalse-behandlingsfilten, den primære toppfilten og den sekundære toppfilten var alle ca. 2,3 m brede og henholdsvis ca. 31,2 m, 18,6 m, 19,8 m og 12,6 m lange (dvs. behandlingsf laten var 74,9 m<2>, 44,7 m<2>, 47,5m<2>og 30 0 m2) . Under forsøket ble den relative.porøsiteten målt som vakuum (mm Hg) langs bredden av de behandlede filtene og også på tvers av den ubehandlede sekundære bunnfilten. En betydelig økning i vakuumet vil representere ødeleggelse av filten, Resultatene er vist i tabellene I til V.

Det vil være klart fra tabell I til V at kationisk polymer kan tilføres papirmaskin-filter i henhold til oppfinnelsen uten plugging av filtene og ødeleggelse av deres porøsitet. Pressbelastningen (dvs. trykket som tilføres av presse-rullene i de seks pressene i papirmaskinen) forble uendret under forsøket og vakuum-trykkene (dvs. sugetrykket som ble påført for å fjerne væske fra filtene), målt,ved 13 punkter på den primære bunnfilten, sugevalse-behandlingsfilten, den primære toppfilten, den sekundære toppfilten og den sekundære bunnfilten, forble uendret over forsøksperioden. Behandlings-vakuumet forble uendret i løpet av forsøket. Forskjellige banekarakteristika ble også målt under forsø-ket og er oppsummert i tabell VI.

karet var ca. 38°C. Vekt-konsistensen var ca. 0.37% for sylinder 1 og 7, og ca. 0.40% for sylinder 2, 3, 4, 5 og 6. Papirgraden forble uendret i løpet av forsøket. Optimal fuktighet var antatt å være ca. 5% og optimal tykkelse var antatt å være ca. 800.

Det vil fremgå fra tabell VI at en fordelaktig banefuktig-het ble opprettholdt under hele forsøket og at den høye hastigheten kunne opprettholdes i løpet av og etter behandling av filtene i henhold til oppfinnelsen.

EKSEMPEL III

Forsøket i dette eksempelet ble utført på en Fourdrinier papirmaskin med en enkelt vire med en pick-up filt og en serie presser og filter som fører til en Yankee sylinder. Maskinen behandlet vanligvis masse med en betydelige andel (dvs. mellom 40 og 100%) avsvertet resirkulert papirmasse. Massen ble typisk holdt ved en pH på 6,0-6,5 og en tempe-ratur på ca 4 0°C, og produsert mengde var ca. 50 tonn pr. døgn.

Før forsøket trengte filten opptil 15 vaskinger pr. døgn med organisk løsningsmiddel og/eller blandinger av organisk løsningsmiddel med vaskemiddel. Det ble brukt opptil 19 liter pr. vask (dvs. opptil ca. 284 liter løsning pr. døgn). Vask med løsningen ble bestemt av banekvaliteten. Betydelige mengder papir kunne ikke selges på grunn av dårlig kvalitet. Den avsvertede resirkulerte masse, som var relativt rimelig og derfor ønskelig i store andeler, ble ansett å medføre produksjonsproblemer som i sin tur kunne resultere i dårlig kvalitet og/eller banebrudd. Av prak-tiske årsaker var mengden av resirkulert avsvertet masse typisk begrenset til ca. 60%.

Før forsøket ble det installert en ny pick-up filt med ca. 2,7 meters bredde og 16,2 meters lengde. To smøre-sprøyter for pick-up filten ble anbragt. Filter av denne typen hadde typisk en levetid på ca. 50 døgn. En ny lavtrykks vifte-sprøyte ble installert for forsøk på banesiden av filten ca. 1 meter før sugekassen. Sprøyten brukte ferskvann og hadde 13 dyser, hver på 7,6 liter pr. minutt.

Under forsøket ble et forsøksprodukt inneholdende ca. 7,5 vekt-% alkyldimetylbenzylammoniumklorid-blanding, ca. 7,5 vekt-% polymer med en molekylvekt på ca. 20000 erholdt fra dimetylamin og epiklorhydrin, og ca. 85 vekt-% løsnings-middel (dvs. det samme produktet som i eksempel I og II) fortynnet i ferskt sprøytevann i den nye lavtrykks-sprøyten til en estimert konsentrasjon på ca. 34 ppm av hver av surfaktanten og polymeren, og påført filten i en mengde på ca. 0,09 g/m<2>/min hver av surfaktant og polymer.

Selv om filtporøsiteten ikke ble overvåket i denne maskinen, var det tydelig at etter flere timer etter start av forsøket kunne rensefrekvensen reduseres. Videre ble inn-holdet av avsvertet vekt økt til ca. 100%. Vaskingen ble redusert til 5 til 12 vaskinger pr. døgn i fem døgn, og løsningen som ble brukt for hver vask ble redusert til ca. 11,3 liter pr.vask, noe som resulterte i en reduksjon av daglig forbruk av løsning på ca. det halve (dvs. ca. 13 6 liter pr. døgn).

Lavtrykks-sprøyten ble flyttet til en ny posisjon etter sugekassen. Vaskingen ble redusert videre til ca. 3 ganger pr. døgn. Den nye sprøyteposisjonen ble antatt å representere en forbedring.

Masse-sammensetningen ble endret til 60% avsvertet masse/ 40% nye fibre. For denne kvaliteten ble vaskingen redusert til 1 vask pr. døgn.

Selv fra dette innledende forsøket som varte ca. 18 døgn var det klart at behandling av filten på denne maskinen i henhold til oppfinnelsen ville medføre vesentlige utgifts-besparelser ved å muliggjøre bruk av masse med et høyt innhold av avsvertet masse uten at dette medførte vesentlige driftsproblemer, ved å redusere antall nødvendige vaskinger som er nødvendig for effektiv produksjon og volumet av løsning som brukes til vasking, og ved å redusere mengden av ferdig papir med uakseptabel kvalitet.

Claims (45)

1. Fremgangsmåte for å forhindre avsetning av klebrig materiale på papirmaskinfilt eller lignende utstyrskompo-nenter som anvendes for å omdanne papirmasse til en bane,karakterisert vedat den omfatter a) å påføre disse utstyrskomponentene en vandig oppløs-ning som inneholder minst 2 ppm av en kationisk polymer, og b) å påføre utstyrskomponentene en vandig oppløsning av minst én forbindelse valgt fra gruppen bestående av vann-oppløselige, ikke-ioniske eller kationiske overflateaktive midler, som påføres i en slik mengde som er effektiv til å forhindre oppbygging av slike klebrige avsetninger.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat den kationiske polymeren er en dicyandiamid-formaldehyd kondensat-polymer eventuelt inneholdende minst én forbindelse valgt fra gruppen bestående av maursyre og ammoniumsalter som polyme-risasj onsreaktanter.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 2,karakterisert vedat den kationiske polymeren er erholdt ved reaksjon mellom formaldehyd, dicyandiamid, maursyre og ammoniumklorid.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat den kationiske polymeren er erholdt ved reaksjon mellom et epihalohydrin og et eller flere aminer, eller er erholdt fra etensk umettede monomerer som inneholder kvaternære ammoniumgrupper.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat de kationiske polymerene er protonert eller inneholder kvaternære ammoniumgrupper .

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat den kationiske polymeren er erholdt ved å omsette et epihalohydrin med minst én forbindelse valgt fra gruppen bestående av dietylamin, dimetylamin og metyletylamin.

7. Fremgangsmåte i henhold til krav 6,karakterisert vedat den kationiske polymeren er fremstilt ved å omsette epiklorhydrin med dimetylamin.

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 6,karakterisert vedat den kationiske polymeren er fremstilt ved å omsette epiklorhydrin med dietylamin.

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat konsentrasjonen av den kationiske polymeren i den vandige løsningen er mellom 0.0002 og 0.02 vekt% og vektforholdet mellom overflateaktivt middel påført filten og polymer påført filten er mellom 50:1 og 1:50.

10. Fremgangsmåte for å kontrollere avsetning av material på en papirmaskin filt som sirkulerer mellom et banekontakt trinn og et returtrinn i henhold til krav 1,karakterisert vedat det overf lateaktive middel og den kationiske polymeren påføres papirmaskin-filten i den samme vandige løsningen under dens returtrinn i et vektforhold mellom overf lat eaktivt middel og polymer mellom 50:1 og 1:50.

11. Fremgangsmåte i henhold til krav 10,karakterisert vedat den vandige løsningen i hovedsak er fri for anioniske makromolekyler.

12. Fremgangsmåte i henhold til krav 10, karakterisert vedat den kationiske polymeren påføres i en mengde på minst 0.002 g/m<2>/min.

13. Fremgangsmåte i henhold til krav 10,karakterisert vedat avsetningene på filten som mottar banemateriale fra karene i en kar-formingsmaskin kontrolleres.

14. Fremgangsmåte i henhold til krav 10,karakterisert vedat avsetningene på filtene som mottar banemateriale fra viren til en Fourdri nier vire-former kontrolleres.

15. Fremgangsmåte i henhold til krav 10,karakterisert vedat det anvendes kontinuerlig behandling av filten med den vandige løsningen.

16. Fremgangsmåte i henhold til krav 15,karakterisert vedat den kationiske polymeren påføres i en mengde på minst 0.01 g/m<2>/min.

17. Fremgangsmåte i henhold til krav 10,karakterisert vedat behandlingen av filten med vandig løsning er intermittent.

18. Fremgangsmåte i henhold til krav 17,karakterisert vedat den kationiske polymeren påføres i en mengde på minst 0.02 g/m<2>/min under påføringsperioden.

19. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat minst 10% av fibrene i papirmassen er erholdt fra resirkulert materiale.

20. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat fibrene i papirmassen er erholdt ca. 100% fra resirkulert materiale.

21. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat papirmaskinmassen hovedsakelig er erholdt fra furu-trevirke inneholdende 2 vekt% eller mer harpiks.

22. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat den vandige løsningen inneholdende det overflateaktive middel inneholder minst1ppm overflateaktivt middel.

23. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat det påførte overflateaktive middel er valgt fra de overflateaktive midler som har en molekylvekt på mellom 200 og 800 og med en generell formel

hvor hver R er uavhengig valgt fra gruppen bestående av hydrogen, polyetenoksyd-grupper, polypropenoksyd-grupper, alkylgrupper med mellom 1 og 22 karbonatomer, arylgrupper, og aralkylgrupper, hvor minst en av R-gruppene er en alkylgruppe med minst 8 karbonatomer og hvori X"er et anion, eller l/n av et n-valent anion.

24. Fremgangsmåte i henhold til krav 23,karakterisert vedat minst en R-gruppe i det overflateaktive middel er en n-alkylgruppe med 12 - 16 karbonatomer.

25. Fremgangsmåte i henhold til krav 24,karakterisert vedat to av R-gruppene i det

26. Fremgangsmåte i henhold til krav 24,karakterisert vedat det overf lateaktive middel er et alkyldimetylammoniumklorid eller en blanding av alkyldimetylammoniumklorider.

27. Fremgangsmåte ifølge krav 1 ved behandling av papirmaskin filt som sirkulerer mellom et banekontakttrinn og et returtrinn, karakterisert vedat den omfatter trinnene: påføre filten under returtrinnet en vandig løsning inneholdende (i) minst 2 ppm av en kationiske polymer med en molekylvekt mellom 10000 og 300000, og (ii) et vannløselig overflateaktivt middel med en molekylvekt mellom 200 og 800 med generell formel hvor hver R er uavhengig valgt fra gruppen bestående av hydrogen, polyetenoksydgrupper, polypropenoksydgrupper, alkylgrupper med 1 - 22 karbonatomer, arylgrupper, og aralkylgrupper, hvor minst en R-gruppe er en alkylgruppe med minst 8 karbonatomer, og hvori X" er et anion eller l/n av et n-valent anion, hvor det overflateaktive middel påføres filten i en mengde som er effektiv for å hindre oppbygging av avsetninger fra den kationiske polymeren, og den kationiske polymeren påføres i mengder mellom 0.002 og 0.5 g/m<2>/min.

28. Fremgangsmåte i henhold til krav 27,karakterisert vedat filten blir rutinemessig behandlet minst en gang i løpet av syklusen mellom banekontakttrinnet og returtrinnet og hvori den kationiske polymeren påføres i en mengde på minst 0.01 g/min/m<2>filt.

29. Fremgangsmåte i henhold til krav 27,karakterisert vedat den vandige løsningen sprøytes på filten i en mengde på minst 0.02 g kationisk polymer pr. min pr. m<2>filt til en tilfredsstillende behandling er oppnådd og hvoretter sprøytingen avbrytes inntil det er nødvendig med nye behandlinger for videre å inhibere oppbygging av avsetninger på filten.

30. Fremgangsmåte ifølge krav 1 for å kontrollere avsetninger av klebende materialer på papirmaskinfilt i et papirfremstillingssystem, hvor resirkulerte fibere står for minst 10% av fibrene i systemet, og hvor filten beveger seg mellom et kontakttrinn og et returtrinn, hvor papirmassen inneholder både anioniske makromolekyler og klebende materialer til baner, karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter følgende trinn : kontakte filten i løpet av returtrinnet med en vandig løsning som i hovedsak er fri for anioniske makromolekyler og inneholder (i) minst 2 ppm av en kationisk polymer som har en molekylvekt mellom 10000 og 3000000 og (ii) et vannløselig overflateaktivt middel med en molekylmasse mellom 200 og 800 med generell formel :

hvor hver R er uavhengig valgt fra gruppen bestående av hydrogen, polyetenoksydgrupper, polypropenoksydgrupper, alkylgrupper med 1 - 22 karbonatomer, arylgrupper og aralkylgrupper, hvor minst én R-gruppe er en alkylgruppe med minst 8 karbonatomer, og hvor X" er et anion eller l/n av et n-valent anion, nevnte overflateaktive middel påføres filten i en mengde som er effektiv til å hindre oppbygning av avsetninger erholdt fra den kationiske polymeren og den kationiske polymeren, og det overflateaktive middel påføres i et vektforhold overflateaktivt middel til polymer på 10:1 til 1:1, og reagerer med de anioniske makromolekylene og klebende materialer og danner produkter som lett kan fjernes fra filten.

31. Fremgangsmåte i henhold til krav 30,karakterisert vedat resirkulerte fibre står for minst 70% av fibrene i systemet, og hvor den kationiske polymeren påføres filten i en mengde på minst 0.002 g. pr. minutt pr. m<2>filt.

32. Blanding for anvendelse ved fremgangsmåten ifølge kravene 1-31, karakterisert vedat den omfatter : (a) en kationisk polymer, og (b) et vannløselig overflateaktivt middel med en molekylvekt mellom 200 og 800 med generell formel :

hvor hver R uavhengig er valgt fra gruppen bestående av hydrogen, polyetenoksydgrupper, polypropenoksydgrupper, alkylgrupper med1- 22 karbonatomer, arylgrupper og aralkylgrupper, hvor minst en R-gruppe er en alkylgruppe med minst 8 karbonatomer, X"er et anion eller l/n av et n-valent anion, og vektforholdet overflateaktivt middel til kationisk polymer er 50:1 til 1:1.

33. Blanding i henhold til krav 32,karakterisert vedat molekylvekten til den kationiske polymeren er mellom 10000 og 3000000.

34. Blanding i henhold til krav 33,karakterisert vedat den kationiske polyme ren er en dicyandiamidformaldehydkondensasjonspolymer eventuelt inkludert minst en gruppe valgt fra gruppen bestående av maursyre og ammoniumsalter som polymerisa-sj onsreaktanter.

35. Blanding i henhold til krav 33,karakterisert vedat den kationiske polymeren er erholdt fra reaksjon mellom formaldehyd, dicyandiamid, maursyre og ammoniumklorid.

36. Blanding i henhold til krav 33,karakterisert vedat den kationiske polymeren er erholdt ved reaksjon mellom et epihalohydrin og et eller flere aminer, eller er erholdt fra etylensk umettede monomerer som inneholder en kvaternær ammoniumgruppe.

37. Blanding i henhold til krav 33,karakterisert vedat den kationiske polymeren har en molekylvekt på 3000000 eller mindre og er enten protonert eller inneholder kvaternære ammoniumgrupper.

38. Blanding i henhold til krav 33,karakterisert vedat den kationiske polymeren er erholdt ved reaksjon mellom et epihalohydrin og minst én forbindelse valgt fra gruppen bestående av dietylamin, dimetylamin og metyletylamin.

39. Blanding i henhold til krav 33,karakterisert vedat minst en R-gruppe i det overflateaktive middel er en n-alkylgruppe med 12 - 16 karbonatomer.

40. Blanding i henhold til krav 39,karakterisert vedat to av R-gruppene i det

41. Blanding i henhold til krav 39,karakterisert vedat det overf lateaktive middel er et alkyldimetylammoniumklorid eller en blanding av alkyldimetylammoniumklorider.

42. Blanding i henhold til krav 41,karakterisert vedat den kationiske polymeren er erholdt fra dimetylamin og epiklorhydrin og har en molekylvekt på 20000.

43. Blanding i henhold til krav 33,karakterisert vedat blandingen er en vandig løsning inneholdende 5-50 vekt% totalt av polymeren og det overflateaktive middel.

44. Blanding i henhold til krav 33,karakterisert vedat vektf orholdet overflateaktivt middel til kationisk polymer er mellom 10:1 til 1:1.

45 . Blanding i henhold til krav 44,karakterisert vedat vektf orholdet overflateaktivt til kationisk polymer er 1.1:1 eller mer.