NO329998B1 - Additiv for papirfremstilling samt fremgangsmate og anvendelse. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et additiv for fremstilling av papir, som tilsettes til fibermassen før banedannelsestrinnet i en prosess for papirfremstilling. Ved hjelp av additivet er det mulig å gi papiret f.eks. redusert tendens til støving. I tillegg har additivet vist seg å lette fjerning av vann i banedannelse stadiet, for å forbedre fyllstoffretensjon og fordelaktig påvirke fjerningen av skadelige substanser, som har blitt akkumulert i vannsirkulasjonssystemet til papirmaskinen. Additivet øker også styrken av det ferdige papir, både tørrstyrke og våtstyrke. Ved å anvende additivet for papirfremstilling i henhold til oppfinnelsen kan forbedringer sees også i trykkeevnen av papiret, det vil si med hensyn til dets anvendelighet for blekkstrå-leskriving. Foreliggende oppfinnelse vedrører også en fremgangsmåte for å senke støving av papir ved å tilsette til fibermassen matet til banedannelsen en forbindelse som reduserer støvtendensen av papiret, samt anvendelse av additivet i til-virkning av papir for å redusere støvtendensen av papiret. Det vises til kravene.

Fra WO 97/46591 er det kjent modifisert stivelse som har blitt kationisert og som har en viskositet som er lavere enn 400 mPas, men stivelsen er kryssbundet.

Et problem som påtreffes i ferdig papir er dets store tendens for å danne støv, hvilken er grunnet flberpartikler og fyllstoff partikler frigjort fra papiroverflaten. Støvet gir grunnlag for problemer allerede ved tørketrinnet i papirmaskinen, men særlig i maskiner og utstyr som behandler papiret, slik som i trykkeutstyr. Trykkemetodene som sådan er utviklet som betyr høye maskinhastigheter og lange trykningsserier. Høye hastigheter forverrer støvdannelse, og lange trykningsserier reduserer ståtid, under hvilke det ville være mulig å utføre en rengjøring av utstyr.

For å løse støvproblemet er det kjent å anvende metoder, som vanligvis er basert på kjemiske forbindelser som skal tilsettes til fibermassen, før papirbanedannelsen. Anvendelsen av mineral- og mikrovokser, av limmidler, slik som AKD- og ASA-dispersjoner, av våtstyrke-harpiks og av masselimstivelse er kjent. Uavhengig av disse kjente tiltak er papirstøving fortsatt et betydelig problem.

Nå har det overraskende blitt oppdaget at blant annet støvproblemet av papir kan reduseres betydelig ved hjelp av additivet i henholdt til oppfinnelsen som skal tilsettes fibermassen før dannelsen av banen.

Additivet er basert på stivelse, som har blitt modifisert for å være anvendbart i oppfinnelsen ved å redusere dets molekylære størrelse og reagert med en passende nitrogenforbindelse for å gi en egnet kationisk ladning til stivelsen.

Reduksjonen av den molekylære størrelse har blitt utført fortrinnsvis ved okside-ring, slik som ved peroksidoksidasjon. Reduksjonen av den molekylære størrelse er passende utført slik at viskositeten av en 5% stivelsessuspensjon ved 60°C er i området 10-400 mPas (Brookfield), fortrinnsvis 100- 400 mPas, og spesielt fordelaktig i området 100-200 mPas. Dette er for eksempel oppnådd anvendende en hyd-rogenperoksiddose på omtrent 0,02-0,3% fra stivelsestørrmateriale i lett alkaliske reaksjonsbetingelser. Den ønskede grad av nedbrytning er også bundet til den ønskede kationiske ladning av sluttproduktet, fordi en økning i den kationiske ladning senker viskositeten av sluttproduktet. Det er også sammenheng mellom den molekylære størrelse og den kationiske ladning som påvirker opptreden av stivelse i papirmaskinen.

Stivelse som har blitt behandlet for å ha det ønskede viskositetsnivå er heretter behandlet med fireverdig nitrogenforbindelse i henhold til oppfinnelsen slik at dens kationiske ladningsnivå vil være i området < 1,5, fortrinnsvis i området 0,36-1,46, spesielt fordelaktig i området 0,72-1,10 mEkv/g, hvorved nitrogeninnholdet når anvendende det fireverdige kationiserende kjemikalie, vil være i området 0,5-2,5, henholdsvis 1,0-1,5%. Produktet er fordelaktig fremstilt anvendende løsningskatio-nisering, hvori stivelsen mates til kationiseringsprosessen i granulær form, prosess-betingelsene er valgt slik at stivelsen løses fullstendig under prosessen. Essensielle prosessmengder i dette henseende er konsentrasjonen av stivelse som skal kationi-seres, egnet alkalinitet og øket temperatur. Alkaliedosen (NaOH) er egnet i området av omtrent 1,5-3% av stivelsetørrstoffet, og temperaturen egnet i området av omtrent 60-80°C. Tørrstoffinnholdet av reaksjonsblandingen bør fordelaktig være over 50%, som gir blant annet et godt utbytte for sluttproduktet. Et egnet fireverdig kationiserende kjemikalie er 2,3-epoksypropyltrimetylammoniumklorid, som bør anvendes i mengder av omtrent 10-40% av mengden stivelse.

Operabiliteten til oppfinnelsen med de følgende eksempler, hvoriblant annet papir-egenskaper, som har en effekt på støvingen av papiret i forskjellige papir behand-lingsbetingelser, har blitt overvåket. Å måle støvtendensen av et papir er en slik problematikk uten en forlenget kjøring av papiret i en påføringsprosess, slik som en trykkeoperasjon. Det er derimot vanligvis kjent at tendensen for støvdannelse kor-relerer med styrkepa ram etere som kan måles fra papiret, slik som Dennison, IGT og Scott Bond.

Eksempel 1

I dette eksempel ble testen utført under full-skala praktiske trykkebetingelser anvendende et papir laget på en avispapirmaskin. På avispapirmaskinen som hadde en kapasitet på 700 tonn/24 timer ble et papir laget fra en masse av presset treslip og termomekanisk masse. Før banedannelse, ble et stivelsesbasert kjemikalie i henhold til oppfinnelsen blandet med massen i masseblanderen på sugesiden av pumpen i en dosering på 1,5-2,5 kg/tonn. Papir laget på denne måte ble deretter trykket i et trykkeri, hvorved det kunne bestemmes at tiden mellom rengjøring av trykkerullene økte fra 80 000 kopier til 350 000 kopier. Det anvendte additiv hadde blitt fremstilt slik at stivelse som hadde blitt oksidativt nedbrutt til et anvendbart viskositetsnivå (100-200 mPas, 5%, 60°C, Brookfield), hadde blitt kationisert med 2,3-epoksypropyltrimetylammoniumklorid anvendende dette kationiserende kjemikalie i en mengde på 25% av det tørre stivelsesmateriale. Nitrogeninnholdet av stivelse var 1,5% (ladning 1,07 mEkv/g). Fra papiret ble også Scott Bond verdien, som indikerer den interlaminare styrke (bindestyrke), målt som en karakteristikk. Disse verdier har blitt gitt som en funksjon av additivdosen i den vedlagte figur 1. Ved sammenligning med utførte støvmålinger, kunne det bestemmes at Scott Bond verdien av papiret klart korrelerte til støvingen og trykke-evneegenskaper.

Eksempel 2

En testserie ble utført på en avispairmaskin med en kapasitet på omtrent 800 tonn/24 timer. Sammensetningen av massen anvendt for papiret var 50/50 TMP/DIP (termomekanisk/avsvertet). Prøvekjøringen varte i 24 timer, under hvilken tid forandringen i styrkeverdier ble overvåket for forskjellige mengder av addi-tiver. Det anvendte additiv hadde blitt produsert slik at stivelsen som hadde blitt oksidativt nedbrutt til et viskositetsnivå på omtrent 299 mPas (5%, 60°C, Brookfield) ble kationisert med 2,3-epoksypropylmetylammoniumklorid anvendende dette kationiserte kjemikalie i en mengde på 15% av mengden av stivelse. Nitrogeninnholdet av stivelse var 1,0% (Ladning 0,72 mEkv/g).

Resultatene er gitt i den følgende tabell I.

Fra resultatene kan det sees at det er mulig å påvirke styrkeegenskapene som i sin tur påvirker støvegenskapene til papiret ved hjelp av produktet i henholdt til oppfinnelsen.

Eksempel 3

En prøvekjøring i 2 uker ble utført på en avispapirmaskin som hadde en kapasitet på 400 tonn/24 timer. For papirråmaterialet ble peroksidbleket trykktreslip anvendt. Til massen ble konvensjonell massestivelse tilsatt i en mengde på 10-13 kg/tonn for hele prøvekjøringen. Prøvekjøringen inkluderte en periode på 12 dager (testdager 3-14), under hvilken tid et additiv i henhold til oppfinnelsen ble tilsatt til massen før banedannelse i en mengde på 2,5 kg/tonn i tillegg til den konvensjonel-le massestivelsen, additivet hadde vært på en måte likt additivet av eksempel 1. Fra

papiret ble serier på hver 4000 ark fra en papirprøve tatt hver dag kjørt i en prøve-trykker, fra hvilke trykkeprøveserie støvmengden ble målt. Testresultatene har blitt presentert som et stolpediagram i den vedlagte figur 2. Resultatene viser en klar nedgang i mengden av støv uavhengig av det faktum at et konvensjonelt internt lim var tilstede i papirtilvirkningen, som for sin del burde delta i å redusere støving.

Eksempel 4

En prøvekjøring ble utført på en avispapirmaskin ved å kjøre avispapir (30-40 g/m<2>), fiberbasen av hvilken var trykktreslip, termomekanisk masse, kjemisk masse og

avsvertet masse. Maskinen ble operert ved et surt pH-område. Et bentonitt/PAM-mikropartikkel-retensjonssytem ble anvendt som retensjonssystem. Et additiv i henhold til eksempel 1 ble matet 1,0 k/t til blandekaret på sugesiden av pumpen.

Opptreden av det ferdige papir ble overvåket online med en støvmålende anordning (MB Linting Dusting Tester). Resultatene er gitt i den vedlagte figur 3. Det kunne sees at støvingen hadde minket 50-60% (testpunkter 7-12) sammenlignet med et tilsvarende papir uten additivet i henhold til oppfinnelsen (testpunkter 1-6).

Forskjeller kunne også sees i operasjonen av papirmaskinen sammenlignet med å tilvirke et tilsvarende papir uten additivet i henhold til oppfinnelsen. Blant annet økte vanndrenering, som manifesterte seg som en reduksjon i dampbehovet i tør-keseksjonen. En fordelaktig effekt med hensyn til retensjon kunne også sees, som resulterte i en nedgang med omtrent 50% i retensjonsmiddel (PAM, polyakrylamid).

Claims (10)

1. Additiv for fremstilling av papir for tilsetning til fibermassen før banedannelse, hvilket additiv har blitt laget fra stivelse som til dens molekylvekt har blitt redusert til et viskositetsnivå på 10-500 mPas (5%, 60°C, Brookfield), og kationisert anvendende en fireverdig nitrogenforbindelse, karakterisert vedat kationiseringen utføres til et ladningsnivå på 0,36-1,46 mEkv/g.

2. Additiv i henhold til krav 1, karakterisert vedat kationiseringen har blitt utført til et ladningsnivå på 0,72-1,10 mEkv/g (1-1,54% N).

3. Additiv i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert vedat stivelsen til dens molekylvekt har blitt fortynnet til et viskositetsnivå på 100-200 mPas (5%, 60°C, Brookfield).

4. Additiv i henhold til ethvert foregående krav 1 til 3,karakterisert vedat den kationiserte stivelse er oppløst.

5. Additiv i henhold til ethvert foregående krav 1 til 4,karakterisert vedat kationiseringen har blitt utført som en løsningskationise-ring slik at tørrstoffinnholdet av reaksjonsblandingen er over 50%.

6. Additiv i henhold til ethvert foregående krav 1 til 5,karakterisert vedat fortynningen av stivelsen har blitt utført ved oksidasjon, fortrinnsvis ved peroksidoksidasjon.

7. Fremgangsmåte for å senke støving av papir ved å tilsette til fibermassen matet til banedannelsen en forbindelse som reduserer støvtendensen av papiret,karakterisert vedat det som forbindelse for å redusere støv-tendens tilsettes et additiv i henhold til ethvert av de foregående krav 1 til 6 til fibermassen.

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 7,karakterisert veda t additivet tilsettes i en mengde på 1,0-3,0 kg/tonn.

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 7 eller 8,karakterisertved at konvensjonell massestivelse tilsettes fibermassen.

10. Anvendelse av additivet i henhold til ethvert av de foregående krav 1 til 6 i til-virkning av papir for å redusere støvtendensen av papiret.