PL173519B1

PL173519B1 - Kompozycja papiernicza, sposób wytwarzania papieru z jej wykorzystaniem oraz produkt papierniczy wytworzony z tej kompozycji

Info

Publication number: PL173519B1
Application number: PL93314618A
Authority: PL
Inventors: Gary S. Hutcheson
Original assignee: Sequa Chemicals
Priority date: 1991-08-21
Filing date: 1993-11-24
Publication date: 1998-03-31
Also published as: FI962151A; PL314618A1; HUT74366A; HU9601258D0; HU215901B; AU5729494A; DE69327853D1; US5292363A; WO1995014737A1; FI120839B; EP0740686A4; ES2142927T3; AU687770B2; DK0740686T3; ATE189719T1; GR3033192T3; CA2177255C; EP0740686A1; FI962151A0; CA2177255A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest kompozyeja napietnieza stosowana w proeesie wytwarzania papieru, sposób wytwarzania papieru z zastosowaniem tej kompozyeji dla zwiększenia nienrzeztoezystośei, jasnośei, i zaklejania papieru, oraz produkt papierniezy wytworzony z zastosowaniem tej kompozyeji. Jakość panietujest ezęsto oeeniana w opareiu o jego jasność, nientzeztoezystość, oraz zaklejanie (lub hydrofobowość).

Te trzy korzystne właśeiwośei osiągane były w przeszłośei przez wprowadzanie zawiesiny lub zasilanie dodatkami przed wejśeiem zawiesiny do maszyny papierniezej. Znanyeh jest dużo dodatków. Na przykład, wiadomo jest, że sproszkowany dwutlenek tytanu jest doskonałym wybielaezem. Jednakowoż, dwutlenek tytanu należy do najkosztowniejszyeh materiałów, które można dodawać do masy papierniezej. Talk więe, mimo efektywnośei takiego materiałujako wybielaeza, zastosowanie jego jest ograniezone i potrzebne były inne zadowalająee środki zastępeze.

Glinka kaolinowa była również stosowanajako wypełniaez w masie papierniezej, stosowany dla poprawy jasnośei końeowego produktu. Zazwyezaj, glinkę kaolinową wypraża się i następnie przeprowadza w stan zawiesiny w roztworze wodnym, przed dodaniem do doprowadzanej zawieśmy. Glinka musi być eiągle wytrząsana przed wprowadzeniem do zawiesiny, w przeeiwnym przypadku stałe eząstki zaezynają tworzyć osad na spodzie zbiorników z glinką. Choeiaż glinka kaolinowa nadaje jasność oraz nientzeztoezyseoSć wykońezonemu produktowi nanietniezemu, relatywna trudność jej dodawania do zawiesiny stanowi o tym, że nie jest ona doskonałym dodatkiem. Opróez tego, dodatek glinki do zawiesiny powoduje zwiększenie gęstośei zawiesiny, prowadząe do wyższego współezynnika tareia zawiesiny. kroees wytwarzania papieru z użyeiem zawiesiny zawierająeej kaolin wydłuża ezas przerobu w porównaniu z ezasem potrzebnym dla przerobu zawiesiny nie zawierająeej kaolinu. Co więeej, z uwagi na to, że eząstki kaolinu są substanej ą stałą i nigdy nie ulegaj ą eałkowitemu rozpuszezeniu w roztworaeh wodnyeh, glinka przejawia tendeneję zatykania lub zamulania oezek siatki lub tkaniny na maszynie papierniezej płaskositowej lub innego typu, ezego wynikiem są duże straty ezasu na oezyszezanie siatki lub tkaniny maszyny. Takie produkty zawierająee kaolin przedstawione są w opisie patentowym Stanów Zjednoezonyeh Nr 3 014 836 przyznanym kroetorowi, Jr. oraz Nr 4 826 536, przyznanym Raythatha i in.

Uwodniony krzemian glinowy był również używany jako materiał zastępująey glinkę w proeesie wytwarzania papieru. Posiada on właśeiwośei podobne do glinki kaolinowej i w związku z tym, wykazuje te same wady przy stosowaniu do wyrobu papieru.

Wiele kompozyeji dodawanyeh było do zawiesiny w dążeniu do zaklejania papieru, to znaezy zwiększenia zdolnośei kryeia papieru i nadania papierowi eharakteru hydrofobowego lub wodoodpornego. Większość znanyeh środków klejąeyeh, takieh jak przedstawione w opisaeh patentowyeh Stanów Zjednoezonyeh Ameryki Nr 2 142 986 przyznanym Arnoldowi, Jr. i Nr 3 096 232 przyznanym Chapmanowi, wykorzystuje typ wosku. Na przykład, Arnold, Jr. ujawnia, że w eharakterze wodoodpornego środka impregnaeyjnego w kompozyeji zaklejająeej stosować można emulsję wosku w roztworze deaeetylowanej ehityny, wosków parafinowyeh, wosku japońskiego, wosku karnauba, wyższyeh alkoholi alifatyeznyeh, lub wosków syntetyeznyeh. Kompozyeja Arnolda, Jr. zawiera również środek zmiękezająey, taki jak alifatyezne alkohole o 12 do 20 atomaeh węgla. Chapman ujawnia stosowanie wosków parafinowyeh lub nierozpuszezalnyeh w wodzie poehodnyeh żywie do wytwarzania wodnyeh emulsji wosków z kationowo modyfikowanymi skrobiami.

Patent Stanów Zjednoezonyeh Nr 2 772 967 przyznany kadbury'emu ujawnia papier zaklejony przez dodanie do niego soli o wysokiej masie eząsteezkowej wytworzonej za pomocą reakeji dwualkanoloaminy lub trój alkanoloaminy z długołańeuehowym kwasem tłuszezowym.

173 519

Przed zastosowaniem do włókien celulozowych sól rozcieńczanajest wodą dla wytworzenia zawiesiny o stężeniu 5% środka klejącego. Dotychczas potrzebne było takie rozcieńczenie, gdyż do czasu opracowania niniejszego wynalazku, sposób wytwarzania stearoamidów, które dawałyby kompozycję dającą się zalewać przy stężeniach wyższych od 5% był nieznany. Bez zdolności pozostawania w emulsji i w konsekwencji niemożliwości zalewania, niemożliwe było stosowanie stężeń zbliżonych do ujawnionych w wynalazku do włókien w zawiesinie.

Ważną cechę charakterystyczną ujawnioną w patencie stanowi to, że sole mają charakter kationowy i są dlatego adsorbowane przez anionowe włókna celulozowe.

Znane sąliczne środki zaklejające. Ogólnie, znane środki zaklejające sąmateriałami kationowymi, a zwłaszcza te, które stosowane są do zaklejania materiałów dla przemysłu włókienniczego. Jakkolwiek kationowy charakter środków zaklejających zwiększa ich absorpcję przez włókna do których są one stosowane, ich charakter kationowy zwykle zapobiega ich stosowaniu w pełni możliwym stopniu razem ze środkiem wybielającym i zmętniającym. Ogólnie wiadomo jest, że chociaż materiały kationowe zwiększają często zaklejanie, to jednak zmniejszają one jasność materiału, do którego sąużyte. Pomimo tego, że nie stanowi to zwykle problemu w przemyśle włókienniczym, gdzie zaklejenie jest ważne lecz można zrezygnować z nieprzezroczystości i jasności, stosowanie kationowych środków klejących w przemyśle papierniczym obniża jakość wytwarzanego papieru. Ze względu na to, że dodawanie kationowych środków klejących do papieru zazwyczaj obniża jego jasność, kationowe środki klejące nie były dotychczas uważane za korzystne jako środek klejący do papieru, a w szczególności, jak środek klejący do papieru wytwarzanego z zawiesiny makulaturowej, której często brak jest jasności charakterystycznej dla papieru wytwarzanego z zawiesiny pierwotnej.

Jakkolwiek w dotychczasowej technologii znane sąśrodki do zaklejania papieru i środki do zwiększania jasności i nieprzezroczystości papieru, to w znanej technologii brak jest środków o cechach charakterystycznych dla niniejszego wynalazku. W dotychczasowym stanie techniki brakjest ogólnie kompozycji przeznaczonej do stosowania w procesie wytwarzania papieru, która posiada zdolność zapewniania zaklejenia papieru bez obniżania jasności lub nieprzezroczystości. Ponadto, znane środki rozjaśniające i zmętniające nie umożliwiają ciągłej pracy maszyn papierniczych, ze względu na tendencję zanieczyszczania formowanych materiałów. Niniejszy wynalazek, jednakowoż, eliminuje niedogodności dotychczasowego stanu techniki, ponieważ w niniejszym opisie wynalazku ujawnionajest kompozycja do równoczesnego zwiększaniajasności, nieprzezroczystości, oraz zaklejania papieru wytwarzanego z papki zawierającej kompozycję.

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja do dodawania do papieru w czasie procesu wytwarzania papieru, dzięki czemu papier posiada poprawionąjasność, nieprzezroczystość i zaklejanie papieru. Kompozycja według wynalazku posiada zasadniczo równomiemąrozpraszalność na tym papierze. Przedmiotem wynalazku jest również sposób wytwarzania papieru o korzystnych własnościach fizycznych polegający na tym, że kompozycję dodaje się do makulaturowej masy włóknistej dla uformowania papieru o korzystnych właściwościach fizycznych.

Dalszym przedmiotem wynalazku jest produkt papierniczy, do którego w czasie procesu wytwarzania papieru została dodana kompozycja dla nadania papierowi lepszego zaklejania, jasności, i nieprzezroczystości.

Kompozycja papiernicza do dodawania do zawiesiny masy włóknistej z włókien celulozowych w czasie procesu wytwarzania papieru zwiększająca jasność, nieprzezroczystość i zaklejanie papieru z niej wytwarzanego, według wynalazku zawiera w charakterze środka rozjaśniającego, zmętniającego i zaklejającego, kationową zasadę plastyfikującą wybraną spośród grupy składającej się z produktów reakcji kwasów tłuszczowych i dwuamin oraz dodatkowo zawiera środek powierzchniowo czynny.

Korzystnie kompozycja według wynalazku zawiera środek rozjaśniający, zmętniający i zaklejający wybrany z grupy złożonej z jednopodstawionych amidów kwasów tłuszczowych alkanolodwuamin, dwupodstawionych amidów kwasów tłuszczowych alkanolodwuamin, mieszanin jednopodstawionych amidów kwasów tłuszczowych alkanolodwuamin i dwupodstawionych amidów kwasów tłuszczowych alkanolodwuamin, oraz pochodnych imidazolowych.

173 519

Korzystnie kompozycja według wynalazku zawiera środek rozjaśniaj ący, zmętniający i zaklejający wybrany z grupy obejmującej jednostearyloamid aminoetyloetanoloaminy, dwustearyloamid aminoetyloetanoloaminy, mieszaniny jednostearyloamidu aminoetyloetanoloaminy i dwustearyloamidu aminoetylotanoloaminy, oraz imidazoliny.

Kompozycja według wynalazku zawiera etoksylowany środek powierzchniowo czynny lub też ponadto środek regulujący lepkość, przy czym jako środek regulujący lepkość zawiera korzystnie sól wybraną z grupy składającej się z chlorku sodowego i octanu sodowego, zaś jako środek powierzchniowo czynnym etoksylowany środek powierzchniowo czynny.

Kompozycja według wynalazku korzystnie zawiera kationową zasadę plastyfikującą w ilości co najmniej 7,5% wagowych, korzystniej w ilości od 7,5% do 13% wagowych, natomiast środek powierzchniowo czynny w ilości co najmniej 0,2% wagowych.

Kompozycja papiernicza do dodawania do zawiesiny masy włóknistej z włókien celulozowych zwiększająca jasność, nieprzezroczystość i zaklejanie papieru z niej wytwarzanego, według wariantu wynalazku składa się ze środka powierzchniowo czynnego, kationowej zasady plastyfikującej wybranej spośród grupy złożonej z produktów reakcji kwasów tłuszczowych i alkanolodwuamin, oraz wody.

Korzystnie według wynalazku kationowa zasada plastyfikująca jest wybrana spośród grupy dwustearyloamidu aminoetyloetanoloaminy, mieszanin jednostearyloamidu aminoetyloetanoloaminy i dwustearyloamidu aminoetyloetanoloaminy, oraz imidazoliny.

Kompozycja według wynalazku korzystnie zawiera etoksylowany środek powierzchniowo czynny. Kompozycja papiernicza do dodawania do zawiesiny masy włóknistej z włókien celulozowych w czasie procesu wytwarzania papieru, zwiększająca jasność, nieprzezroczystość oraz zaklejanie w papierze z niej wytwarzanym, według wariantu wynalazku zawiera kationową zasadę plastyfikującą o ogólnym wzorze

N-R₃-N-R₄

R₂ ^x w którym Ri oznacza grupę o wzorze C_nH2n+iC=O, gdzie n oznacza liczbę od 11 do 17, R2 oznacza bądź to grupę C_nH2n+iC=O, gdzie n oznacza liczbę od 11 do 17, bądź też atom wodoru, R3 oznacza grupę alkilenową, oraz R4 oznacza alifatyczny alkohol oraz zawiera środek powierzchniowo czynny dla osiągania odpowiedniej dyspersji tej kompozycji w obrębie tego papieru, korzystnie może zawierać ponadto środek do regulacji lepkości, przy czym środek regulujący lepkość jest korzystnie wybrany z grupy złożonej z octanu sodowego i chlorku sodowego, zaś środkiem powierzchniowo czynnym jest etoksylowany środek powierzchniowo czynny, przy czym ilość tej kationowej zasady plastyfikującej w kompozycji wynosi korzystnie co najmniej 7,5% wagowych oraz ilość tego środka powierzchniowo czynnego w kompozycji wynosi co najmniej 0,2% wagowych.

Sposób wytwarzania papieru obejmujący etapy wytwarzania zawiesiny masy włóknistej z włókien celulozowych i dodawania kompozycji do tej zawiesiny oraz formowania zawiesiny w papier, według wynalazku polega na tym, że do zawiesiny dodaje się kompozycję zawierającą kationową zasadę plastyfikującą wybraną z grupy obejmującej produkty reakcji kwasów tłuszczowych z dwuaminami i dodatkowo zawierającą środek powierzchniowo czynny, przy czym jako kationową zasadę plastyfikującą stosuje się kationową zasadę plastyfikującąwybranąz grupy złożonej z jednostearyloamidu aminoetyloetanoloaminy, dwustearylamidu aminoetyloetanoloaminy, mieszanin jednostearyloamidu aminoetyloetanoloaminy i dwustearyloamidu aminoetyloetanoloaminy, oraz imidazoliny.

Korzystnie w sposobie według wynalazku stosuje się kompozycję zawierającą dodatkowo środek regulujący lepkość, przy czym jako środek regulujący lepkość stosuje się środek regu173 519 lujący lepkość wybrany spośród grupy złożonej z octanu sodowego i chlorku sodowego, a środkiem powierzchniowo czynnym jest etoksylowany środek powierzchniowo czynny.

W sposobie według wynalazku korzystnie stosuje się kompozycję zawierającą kationową zasadę plastyfikującąw ilości co najmniej 7,5% wagowych, a korzystnie ilość środka powierzchniowo czynnego zawartego w kompozycji wynosi co najmniej 0,2% wagowych.

Sposób według wynalazku korzystnie obejmuje dodatkowo etap dodawania kaolinu do zawiesiny masy papierniczej, przy czym kompozycję dodaje się do tej zawiesiny w ilości 3,5-20,0 l/minutę.

Produkt papierniczy wytworzony z włókien celulozowych, charakteryzuje się tym, że zawiera kompozycję złożoną z kationowej zasady plastyfikującej wybranej z grupy obejmującej produkty reakcji kwasów tłuszczowych z alkanolodwuaminami oraz ze środka powierzchniowo czynnego, przy czym korzystnie zawiera etoksylowany środek powierzchniowo czynny, a jako kationową zasadę plastyfikującą zawiera korzystnie kationową zasadę plastyfikującą wybraną z grupy złożonej z jednostearyloamidu aminoetyloetanoloaminy, dwustearyloamidu aminoetyloetanoloaminy, mieszanin jednostearyloamidu aminoetyloetanoloaminy i dwustearyloamidu aminoetyloetanoloaminy, oraz imidazoliny.

Korzystnie produkt ten zawiera kompozycję złożoną z kationowej zasady plastyfikującej w ilości co najmniej 7,5% wagowych oraz środka powierzchniowo czynnego w ilości co najmniej 0,2% wagowych.

W ujęciu ogólnym, niniejszy wynalazek ukierunkowany jest na kompozycję stosowaną jako dodatek do zawiesiny z której formowany jest papier, sposób wytwarzania papieru z zawiesiny zawierającej dodatek, oraz produkt papierniczy wytworzony tym sposobem. Kompozycja stanowi emulsję kationowej zasady plastyfikującej w wodzie. Składnik ułatwiający dyspergowanie, albo środek powierzchniowo czynny zmniejsza napięcie powierzchniowe kompozycji tak, że możliwe jest odpowiednie emulgowanie składników emulsji. Środek powierzchniowo czynny zapewnia zasadniczo równomierne rozproszenie kompozycji w zawiesinie do której jest dodawana i w efekcie równomierne rozproszenie w finalnym produkcie papierniczym. Do kompozycji dodawać można środek regulujący lepkość, o ile jest to konieczne lub korzystne.

Kompozycję dodaje się do zawiesiny masy włóknistej po wybieleniu masy celem usunięcia ligniny i innych niepożądanych substancji i odbarwień, w przypadku stosowania makulaturowej masy papierniczej, lecz przed wejściem masy do skrzyni wlewowej maszyny papierniczej. Kompozycja może być dodawana sama lub w połączeniu z innymi środkami rozjaśniającymi, środkami zmętniającymi, i klejami. Na przykład, w jednej postaci wykonania wynalazku, kompozycja według wynalazku może być dodawana razem z glinkami papierniczymi, takimi jak kaolin. Kompozycja może być dodawana do dowolnej zawiesiny masy włóknistej dla uzyskania korzystnych własności fizycznych i jest szczególnie przydatna do polepszania właściwości papieru wytwarzanego z masy makulaturowej. Ilość kompozycji, jak również ilości każdego składnika w kompozycji sązmienne i zależąod charakterystyki i typów zawiesiny masy włóknistej, do której kompozycja jest dodawana. Jak ogólnie wiadomo, różne źródła masy papierniczej posiadają różne cechy wyróżniające, które wywierają wpływ na ich zdolność ulegania wybieleniu, zwiększania nieprzezroczystości i wodoodporności, oraz łatwość przerobu. Na przykład, jedna masa włóknista wymaga wyższego stężenia środków rozj aśniaj ących i zmniej szaj ących przezroczystość niż inne, dla wytworzenia wykończonego produktu papierniczego o identycznych właściwościach.

Kationowa zasada plastyfikującą stosowana w niniejszym wynalazku obejmuje jedno- i dwustearoamidy aminoetyloetanoloaminy i ich mieszaniny. Stearoamidy same w sobie wystarczają dla zapewnienia żądanych właściwości przy wytwarzaniu papieru, jednakowoż, jak wyjaśniono poniżej, do kompozycji można dodawać inne składniki, dla polepszenia korzystnych właściwości.

Przy wytwarzaniu kompozycji, długołańcuchowy kwas tłuszczowy o od 12 do 18 atomach węgla, taki jak kwas stearynowy poddaje się reakcji z alkanolodwuaminą, z wytworzeniem zawierających jeden lub dwa podstawniki amidów kwasów tłuszczowych z alkanolodwuaminami.

173 519

Amidy powstają w wysokiej temperaturze, korzystnie około 200°C. Kationową zasadę plastyfikującą następnie pozostawia się do ostygnięcia do temperatury około 93°C. Inne składniki kompozycji, takiejak środek powierzchniowo czynny, środek regulujący lepkość, jeśli jest korzystny, oraz wodę, podgrzewa się do temperatury około 88°C. Kationową zasadę plastyfikującą następnie dodaje się do podgrzanych składników i kompozycję energicznie miesza się w ciągu około jednej godziny tak, że amidy kwasów tłuszczowych są zasadniczo zdyspergowane w emulsji. Ponadto, gdy jest to nieodzowne lub korzystne, można do kompozycji dodawać środek regulujący lepkość. Kompozycję dodaje się następnie do zawiesiny masy włóknistej i wytwarza z niej papier o korzystnych właściwościach jasności, nieprzezroczystości i hydrofobowości. Proces homogenizacji/mieszania sprawia, że amidy kwasów tłuszczowych redukowane są do cząstek o małym rozmiarze, dzięki czemu osiąga się zasadniczą równomierność dyspersji w zawiesinie masy włóknistej.

W kompozycji według wynalazku można wykorzystywać amfoteryczny plastyfikatorjako środek rozjaśniający, w uzupełnieniu do kationowej zasady plastyfikującej. W tej postaci wykonania kompozycja zawiera kwas taki jak kwas octowy dla całkowitego rozpuszczenia kationowego plastyfikatora i utrzymania wartości pH kompozycji między 4 i 5, środek powierzchniowo czynny dla zapewnienia odpowiedniej dyspersji, mocznik i wodę. Amfoterycznym plastyfikatorem jest stearoamfoglicynian sodowy. Przy realizacji tej postaci wykonania wynalazku amfoteryczny plastyfikator i kationową zasadę plastyfikującą wprowadza się do mieszalnika hydraulicznego razem ze środkiem powierzchniowo czynnym i wodą. Składniki ogrzewa się do temperatury około 196-204°C i miesza aż do całkowitego roztopienia i równomiernego rozproszenia wszystkich składników stałych. Następnie, dodaje się kwas i kontynuuje mieszanie. W celu zmniejszenia lepkości mieszaniny można dodać środek regulujący lepkość. Kompozycję następnie ochładza się wodą. Po dostatecznym ochłodzeniu, dodaje się mocznik i kontynuuje mieszanie aż do całkowitego rozpuszczenia mocznika. Kompozycję następnie dodaje się do zawieśmy masy włóknistej i wytwarza z niej papier.

W dalszej postaci realizacji kompozycji według wynalazku, produkt reakcji sacharydu, takiego jak pochodna sacharozy, i kwasu może zastępować amfoteryczny plastyfikator, środek powierzchniowo czynny, i mocznik w opisanej powyżej postaci wykonania. W tej postaci wykonania sacharozę poddaje się reakcji z kwasem, z wytworzeniem produktu zapewniającego zwiększonąjasność i zaklejenie papieru wytworzonego z wykorzystaniem kompozycji. Ten produkt reakcji działa również jako środek powierzchniowo czynny przez obniżenie napięcia powierzchniowego kompozycji i umożliwienie pozostawania jej składników w emulsji.

Papier wytworzony w procesie papierniczym z zastosowaniem zawiesiny zawierającej kompozycję według wynalazku wykazuje doskonałe właściwościjasności, nieprzezroczystości i zaklejania. W odróżnieniu od znanych dodatków papierniczych wykorzystujących składniki kationowe, jasność i nieprzezroczystość papieru wytworzonego z zastosowaniem kompozycji według wynalazku nie są poświęcane na korzyść zaklejania. Przedmiotem wynalazku jest kompozycja do stosowania w procesie wytwarzania papieru zwiększająca nieprzezroczystość, jasność i zaklejanie papieru, a także sposób wytwarzania papieru przy zastosowaniu tej kompozycji i papier z niej wytworzony.

Ogólnie kompozycja według wynalazku zawiera kationową zasadę plastyfikującą, składnik ułatwiający dyspergowanie, lub środek powierzchniowo czynny, oraz wodę. Inna postać wykonania tej kompozycji zawiera amfoteryczny plastyfikator, kationową zasadę plastyfikiuiącą, kwas do regulowania wartości pH, środek powierzchniowo czynny, mocznik, oraz wodę. Amfoteryczny plastyfikator, mocznik, oraz środek powierzchniowo czynny mogą być zastąpione sacharydowym środkiem rozjaśniającym i zaklejającym. Dodatkowo można stosować środek regulujący lepkość, jako nieodzowny lub korzystny dla wspomagania wytworzenia dowolnej spośród specyficznych postaci wykonania kompozycji według wynalazku.

Kompozycję dodaje się do zawiesiny masy włóknistej po wybieleniu masy lecz przed jej wejściem do skrzyni wlewowej maszyny papierniczej. Kompozycja może być dodawana sama,

173 519 lub w połąezeniu z innymi środkami rozjaśniająeymi, zwiększająeymi nieptzeztoczystość, klejami i dodatkami stosowanymi w proeesie wytwarzania napietυ.

Typ zawiesiny masy włóknistej do której kompozyeja według wynalazku może być dodawana nie odgrywa ważnej roli. W istoeie przygotowywanie kompozyeji może ulegać zmianom, w zależnośei od typu włókien eelulozowyeh, z któryeh zawiesina masy włóknistej jest wytworzona. Na przykład, jeśli masa jest z natury eiemna i wymaga większego rozjaśnienia, to dla poprawy jasnośei papieru można zwiększyć ilość amfoteryeznego plastyfikatora lub saeharydu w kompozyeji.

Z drugiej strony, jeśli papier wytworzony z masy włóknistej wykazuje niedostateezny stopień hydrofobowośei, to dla poprawy zaklejania można zwiększyć ilość kationowej zasady plastyfiksjącej lub saeharydu. Dla zwiększenia nieprzezroezystośei, można stosować dodatkowe ilośei kationowej zasady plasty-fikująeej i/lub moeznika. Ponadto, stosowanie masy z makulatury może wymagać innego doregulowania kompozyeji, zwłaszeza gdy masa makulaturowa jest eiemna lub posiada inne zabarwienie. Wszystkie takie korekty kompozyeji mogąbyć łatwo dokonywane przez zwykłyeh wykwalifikowanyeh praeowników, na podstawie opisu niniejszego wynalazku.

Masę włóknistą, do której dodawana jest kompozyeja przerabia się na zawiesinę znanymi metodami. Po uformowaniu zawiesinę przeehowuje się w zbiornikaeh składowyeh lub doprowadza znanym sposobem do maszyny papierniezej, takiej jak maszyna papiernieza płaskositowa. Masę włóknistą można poddawać bieleniu dla usunięeia niepożądanyeh zanieezyszezeń, takieh jak ligniny i odbarwianiu, w przypadku stosowania masy makulaturowej. Opisaną w wywodaeh kompozyeję według wynalazku można dodawać bądź to do zawiesiny znajdująeej się w zbiorniku składowym, bądź też do zawiesiny w ezasie jej przemieszezania się do skrzyni wlewowej maszyny papierniezej. Korzystnie kompozyeję rozpryskuje się na zawiesinę płynąeą ku skrzyni wlewowej.

Po dotareiu zawiesiny zawierająeej kompozyeję do skrzyni wlewowej maszyny napietniezej, formuje się z niej papier przy zastosowaniu znanyeh metod i materiałów nanierniezyeh. Papier wytworzony sposobem według wynalazku wykazuje doskonałe właśeiwośei nieprzezroezystośei, jasnośei i siły kryeia. Co więeej, dodanie kompozyeji do zawiesiny masy włóknistej nie powoduje znaeznyeh ujemnyeh oddziaływań na przemieszezanie się zawiesiny w proeesie nanietniczym oraz w rzeezywistośei aktualnie obniża współezynnik tareia dla zawiesin do któryeh jest dodawany. Zawiesiny o wyższyeh współezynnikaeh tareia powodiuiązwiększone opory w oezkaeh sita i w przepływie masy włóknistej zmniejszająe prędkość proeesu wytwarzania papieru. Zawiesiny do któryeh dodane zostały glinki zwykle nosiadająwysokle współezynniki tareia i w konsekweneji mogą przesuwać się tylko z mniejszymi prędkośeiami.

Razem z kompozycją można dodawać inne materiały. Na przykład dodawać można glinkę kaolinową i wytworzony papier wykazuje wtedy większą nienrzeztoczystość. Razem z kompozyeją według wynalazku można dodawać również inne ogólnie znane dodatki.

Kompozyeja według wynalazku zazwyezaj zawiera kationową zasadę nlastyfikująeą, środek zmętniająey i klej, środek powierzehniowo ezynny, oraz może zawierać opisany niżej środek regulująey lepkość. Jakkolwiek korzystne kationowe zasady niastyfikujące stosowane w niniejszym wynalazku obejmująjedno- i dwustearoamidy aminoetanoloamin oraz ieh mieszaniny, stosować można dowolne amidy kwasów tłuszezowyeh i plastyfikator kationowy nie ogranieza się do amidów kwasu stearynowego. Dostępne aminoetanoloaminy obejmują aminoetyloetanolammę, aminobutyloetanolaminę, aminometyloetanolaminę, i inne aminoetanoloaminy podstawione grupami alkilowymi. Korzystnymi poehodnymi stearoamidowymi sąjednostearyloamid aminoetyloetanoloaminy i dwustearyloamid aminoetyloetanoloaminy, które sąjedno- i dwupodstawionymi amidami kwasów tłuszezowyeh z alkanolodwuaminami. W kompozyeji według wynalazku stosowane mogąbyć inne kationowe zasady plastyfikująee, takie jak poehodne imidazolu i w szezególnośei imidazolina.

173 519

Korzystne kationowe zasady plastyfikujące odpowiadaj ą ogólnemu wzorowi

N-R₃ N ——R₄

R₂ ^x w którym R1 oznacza grupę o wzorze CnH2n+iC=O w którym n oznacza liczbę o wartości od 11 do 17, R2 oznacza bądź to grupę o wzorze CnH2n+iC=O, gdzie n oznacza liczbę o wartości od 11 do 17, bądź też atom wodoru, R3 oznacza grupę alkilenową, oraz R4 oznacza alkohol alifatyczny.

Związki o tym wzorze ogólnym są produktami reakcji wytworzonymi z kwasów tłuszczowych i dwuamin, oraz, dokładniej, są produktami reakcji kwasów tłuszczowych i alkanolodwuamin (dwuaminowe alkohole alifatyczne). Wybrany kwas tłuszczowy i wybranąalkanolodwuaminę miesza się i ogrzewa w granicach temperatury 160-200°C, z wytworzeniem jednostearoamidów, dwustearoamidów, i ich mieszanin. Najkorzystniejsze kationowe zasady plastyfikujące posiadają wzory

C17H35CONHCH2CH2NHCH2CH2OH oraz (Ci7H3₅CO)2NCH2CH2NHCH₂CH2OH przedstawiające jedno- i dwustearoamidy aminoetyloetanoloaminy.

Korzystnie kationowa zasada plastyfikująca używana w kompozycji według wynalazku składa się w przeważającej mierze z dwupodstawionych amidów kwasów tłuszczowych, zwłaszcza z dwustearoamidów; Ze względu na to, że dwupodstawione amidy posiadaaądwie grupy amidowe kwasów tłuszczowych, w przeciwieństwie do jednopodstawionych amidów posiadających tylko jednągrupę amidową kwasu tłuszczowego, dwupodstawione amidy są aktywniejszymi zasadami kationowymi. W szczególności dwustearoamidy przejawiają mocniejsze powinowactwo do włókien celulozowych, na których są zaadsorbowane.

Ponadto korzystnie rozmiar cząstek kationowej zasady plastyfikującej powinien być możliwie mały.

Plastyfikująca zasada kationowa wytworzona sposobem zilustrowanym w przykładzie 1 stanowi twardą stałą substancję. Dla utrzymania kationowego plastyfikatora w stanie zemulgowanym w opisanej tam kompozycji, nieodzowne jest intensywne mieszanie i ogrzewanie. Ponadto bardzo korzystne jest to, że papiery wytwarzane sposobem według wynalazku posiadają równomiemąjasność, nieprzezroczystość i zaklejanie na całej swej powierzchni. Mniejsze wymiary cząstek ułatwiaj ą dyspergowanie cząstek w zawiesinie tak, że w obrębie papieru korzystne właściwości mają równomierny rozkład. Te mniejsze rozmiary cząstek można osiągać bądź to przez homogenizowanie produktu w szybkobieżnym mieszalniku, bądź też przez szybkie ochładzanie kompozycji z wysokiej temperatury, w której kationowa zasada plastyfikująca jest formowana, tak jak to opisano wyżej.

Korzystnym środkiem powierzchniowo czynnym używanym w niniejszym wynalazkujest etoksylowany środek powierzchniowo czynny, taki jak amina łojowa POE 15. Środek powierzchniowo czynny przyczynia się dodatkowo do korzystnej dyspergowalności amidów kwasów tłuszczowych w emulsji wodnej. Jeśli ilość dodanego środka powierzchniowo czynnego jest nadmierna, to ma to niekorzystny wpływ na zdolność zaklejania kompozycji. Natomiast w nieobecności środka powierzchniowo czynnegojakość papieru może być niska, z powodu zmniejszonej dyspergowalności kompozycji, czego następstwem są plamy i skazy na papierze świadczące o niedostatecznej dyspergowalności.

Amfoteryczny plastyfikator używany do wytwarzania innej postaci wykonania kompozycji według wynalazku dla zwiększeniajej rozpuszczalności ma korzystnie postać soli. Plastyfikatory amfoteryczne przyczyniają się do rozjaśnienia papieru wytworzonego z zastosowaniem kompozycji. Zdolność amfoteryczna tego składnika umożliwia powstawanie różnych struktur

173 519 j onowych w różnych środowiskach. Takj ak opisano wyżej, amfoteryczny plastyfikator utrzymuje charakter kationowy w kwasowym środowisku kompozycji według wynalazku, przyczyniając się do aktywności reakcji opisanej niżej kationowej zasady plastyfikującej.

Amfoterycznym plastyfikatorem stosowanym w kompozycji jest korzystnie pochodna kwasu tłuszczowego o 12 do 18 atomach węgla. Sole pochodnych amfoglicynianowych kwasu stearynowego, i w szczególności stearoamfoglicynian sodowy, przejawiają najlepiej korzystne cechy amfoterycznego składnika plastyfikującego i są również łatwo dostępne w handlu.

Do rozpuszczania stałej kationowej zasady plastyfikującej w postaci wykonania wykorzystującej plastyfikator amfoteryczny korzystnie stosuje się słaby kwas. Kwas utrzymuje odpowiednią wartość pH, korzystnie w zakresie 4-5 w czasie wytwarzania kompozycji. Kwas działa jako katalizator wytwarzając środowisko kwasowe, w następstwie czego kationowa zasada plastyfkująca wykazuje zwiększoną reaktywność i plastyfikator amfoteryczny, w przypadku jego stosowania, zachowuje charakter kwasowy. Szczególnie korzystne jest stosowanie w kompozycji słabych kwasów organicznych, takich jak kwas octowy lub kwas mrówkowy. Mocne kwasy mogąbyć stosowane do regulacji wartości pH, lecz z uwagi na koszty i względy bezpieczeństwa, stosowanie ich może być ograniczone.

Karbamid, korzystnie mocznik, przyczynia się do nieprzezroczystości papieru. W wynalazku można stosować inne pochodne mocznikowe, jeśli w czasie wytwarzania kompozycji ulegają one rozpuszczeniu i nie obniżają nieprzezroczystości wykończonego papieru.

W innej postaci wykonania, w kompozycji stosowanajest pochodna sacharydowajako środek powierzchniowo czynny, środek rozjaśniający i klejonka. Ta kompozycja zawiera opisaną wyżej kationową zasadę plastyfikującą, lecz ze względu na to, że pochodna sacharydowa działa jako środek powierzchniowo czynny umożliwiając odpowiednią dyspersję, można wyeliminować etoksyłowaną aminę łojową. Ponadto również mocznik może być wyeliminowany z kompozycji, ponieważ papier, do której dodawana jest ta kompozycja może wykazywać żądaną nieprzezroczystość. Składnik sacharydowy, gdy jest stosowany, zwiększa w przybliżeniu dwukrotnie efektywną zdolność zaklejania kompozycji.

W czasie wytwarzania kompozycji papierniczej, korzystnie dodaje się środek regulujący lepkość, taki jak sól. Ogólnie, znanymi środkami regulującymi lepkość są sole sodowe i sole chlorkowe. Korzystne sole obejmująoctan sodowy i chlorek sodowy. Składnik ten może być wyeliminowany, lecz czas przerobu dla wytworzenia kompozycj i ulegnie znacznemu zwiększeniu.

Niniejszy wynalazek można lepiej objaśnić za pomocą następujących przykładów.

Przykład I . Jedno- i dwustearoamidy aminoetyloetanoloaminy wytwarzane są drogą reakcji kwasu stearynowego z aminoetyloetanoloaminą 1845 g kwasu stearynowego (65% kwasu stearynowego i 35% kwasu palmitynowego) i 405 g aminoetyloetanoloaminy wprowadza się do reaktora i rozpryskuje azotem z prędkością około 3 m/min. Stosując powolne mieszanie temperaturę reaktora podnosi się do około 196-204°C, korzystnie około 200°C i utrzymuje na tym poziomie w ciągu około 45 minut. Produkt następnie pozostawia się do ostygnięcia w temperaturze pokojowej. Procenty wagowe składników cieczy stosowanych do wytworzenia stearoamidów wynoszą: 82,83% kwasu stearynowego i 17,17% aminoetyloetanoloaminy.

Przykład II. Specyficznie, kompozycja według wynalazku zawiera kationową zasadę plastyfikującą, w szczególności jedno- i dwustearoamidy aminoetyloetanoloaminy wytworzone sposobem zilustrowanym powyżej w przykładzie I, octan sodowy lub chlorek sodowy jako środek kontrolujący lepkość, oraz polioksyetylowany środek powierzchniowo czynny, taki jak opisana powyżej amina łojowa. Tak jak omówiono wyżej, środek regulujący lepkość może być wyeliminowany, lecz przedłużony zostaje czas przerobu. Kompozycję według wynalazku wytwarza się przez wprowadzenie 110 g jedno- i dwustearoamidów i ich mieszanin wytworzonych sposobem zilustrowanym w przykładzie I, do komory mieszania wyposażonej w mieszadło. Temperaturę podwyższa się do około 100°C i rozpoczyna mieszanie aż do roztopienia materiału. Emulsję wytwarza się przez dodanie wody do mieszaniny i pozostawienie mieszaniny do ostygnięcia do temperatury w zakresie około 82-88°C. Dla rozcieńczenia mieszaniny dodaje się następnie 2 g octanu sodowego. Gdy temperatura opadnie poniżej około 74°C, korzystnie w temperaturze około 71°C do

173 519 mieszaniny dodaje się 2 g aminy łojowej POE (15) (TAM 15 produkcji firmy HenkelCo.). Dodatek środka powierzchniowo czynnego ułatwia utrzymanie kompozycji w emulsji. Mieszanie kontynuuje się w ciągu około 30 minut dozując wodę do mieszalnika hydraulicznego w celu doprowadzenia całkowitej ilości wody użytej do wytworzenia kompozycji do około 886 g. Procenty wagowe składników użytych w tym przykładzie podane są niżej:

Składnik	% masy składnika
Kationowa zasada plastyfikująca (jedno- i dwustearoamidy aminoetyloetanoloaminy wytworzone w przykładzie I)	11,00
Środek regulujący lepkość (octan sodowy)	0,20
Środek powierzchniowo czynny (amina łojowa POE (15))	0,20
Woda	88,60

Przykład III. Kompozycję wytworzoną w przykładzie II dodawano do zawiesiny masy włóknistej przed wejściem do skrzyni wlewowej maszyny papierniczej w ilości około 15 l/minutę oraz formowano z niej papier. W wyniku dalszych prób ustalono, że dodatek od 7,5-19,0 l/minutę oraz, dokładniej, około 7,5-9,5 l/minutę, stanowi wartość korzystną dla dodawania kompozycji z przykładu II do zawiesiny, dla wytworzenia papieru o korzystnych właściwościach.

Jak objaśniono powyżej, wytwarzanie stearoamidów sposobem zilustrowanym w przykładzie I prowadzi do uzyskania twardego, stałego związku. Jeżeli ma się osiągnąć korzystną rozpraszalność kompozycji, to przed połączeniem z innymi składnikami kompozycji konieczne jest homogenizowanie kationowej zasady plastyfikującej. Jeden sposób homogenizacji polega na energicznym mieszaniu i ogrzewaniu.

Zamiast pozostawiania jedno- i dwustearoamidów aminoetyloetanoloaminy do ostygnięcia do temperatury pokojowej, takjak opisano w przykładzie I, stearoamidy można studzić tylko do temperatury około 93°C. Plastyfikator kationowy przetrzymywany jest w tej temperaturze, nieco niższej od temperatury wrzenia cieczy, aż do połączenia z innymi składnikami. Inne składniki 'kompozycji ogrzewane sądo temperatury około 88°C i dodaje się do nich potrzebną ilość kationowej zasady plastyfikującej dla doprowadzenia do odpowiedniej zawartości procentowej w kompozycji. Kompozycję przetrzymuje się następnie w temperaturze około 93°C i energicznie miesza w ciągu około jednej godziny. Prowadzi to do otrzymania emulsji o zasadniczo równomiernym rozmiarze cząstek, przez co osiąga się dobrą dyspersję kompozycji w zawiesinie masy włóknistej. Alternatywnie, kompozycja może być homogenizowana dla uzyskania dobrych właściwości dyspersyjnych przez szybkie przechładzanie kompozycji. Przy stosowaniu tej metody stearoamidy przetrzymuje się w temperaturze około 93°C i następnie przenosi w odpowiedniej ilości do podgrzanej mieszaniny pozostałych składników. Po osiągnięciu temperatury około 93°C, mieszaninę szybko schładza się do temperatury pokojowej przez ochładzanie suchym lodem lub za pomocą innych metodprzechładzania. W rezultacie uzyskuje się emulsję posiadającą w masie zasadniczo równomiernie mały wymiar cząstek. Takie metody przechadzania mogą obejmować stosowanie zbiorników zasobnikowych ochładzanych za pomocą freonu krążącego w obiegu, lecz sposób wytwarzania kompozycji według wynalazku nie jest ograniczony do specyficznej metody przechadzania.

Przechładzanie kompozycji może być stosowane jako uzupełnienie do opisanej wyżej homogenizacji przez mieszanie, albo może być stosowane zamiast takiego mieszania. Poniżej podane są przykłady wytwarzania korzystnej jednorodnej kompozycji.

Przykład IV. Jedno- i dwustearoamidy aminoetyloetanoloaminy wytwarzane sąogólnie według powyższego przykładu I, lecz zamiast pozostawiania produktu do ostygnięcia do temperatury pokojowej, pozostawia się stearoamidy do ostygnięcia tylko do około 93°C. Składniki kompozycji w ilościach i procentach opisanych w przykładzie II (2 g aminy łojowej POE (15),

173 519 g octanu sodowego, oraz 886 g wody) podgrzewa się do temperatury około 88°C w mieszalniku ścinającym Hilla, wytwarzanym przez firmę Hill Manufacturing Company. Do mieszalnika dodaje się jedno- i dwustearoamidów aminoetyloetanoloaminy w ilości wystarczającej dla osiągnięcia zawartości około 11% suchej masy w końcowej kompozycji (110 g). Rozpoczyna się mieszanie szybkoobrotowe i kontynuuje je w temperaturze pokojowej w ciągu około jednej godziny. Uzyskiwana kompozycja osiąga korzystną dyspersyjność w zawiesinie masy włóknistej, przy dodawaniu zgodnie z przykładem III.

PrzykładV. Kompozycję według wynalazku można wytwarzać alternatywnie przez stosowanie przechładzania, dla osiągnięcia żądanej dyspersyjności kompozycji w zawiesinie. Jedno- i dwustearoamidy aminoetyloetanoloaminy wytwarza się ogólnie sposobem zilustrowanym w przykładzie I. Jednakowoż, zamiast pozostawiania mieszaniny do ostygnięcia do temperatury pokojowej, emulsję pozostawia się do ostygnięcia tylko do około 93°C. Pozostałe składniki kompozycji, czy to będące środkiem powierzchniowo czynnym, środkiem regulującym lepkość i wodą, jak opisane jest w przykładzie II, czy to środkiem regulującym lepkość, środkiem powierzchniowo czynnym, plastyfikatorem amfoterycznym, wodą, mocznikiem, oraz kwasem, jak to opisano w przykładach VI i VII czy też tlenooctanem sacharozy, wodą oraz środkiem regulującym lepkość, jak to opisano w przykładzie XIII, podgrzewane sądo temperatury około 88°C. Stearoamidy i inne składniki następnie łączy się ze sobą i miesza w temperaturze około 93°C w ciągu około 10 minut. Po takim zmieszaniu, naczynie mieszalnika gwałtownie ochładza się przy użyciu suchego lodu tak, że temperatura emulsji zostaje obniżona do temperatury pokojowej lub niższej w czasie około 10 minut lub krótszym. Ten proces ochładzania prowadzi również do kompozycji o korzystnych właściwościach dyspersyjnych. W przykładach VI i VII, w których stosowany jest amfoteryczny plastyfikator, podgrzewa się amfoteryczny plastyfikator, środek regulujący lepkość, kwas, środek powierzchniowo czynny, mocznik, oraz wodę w mieszalniku ścinającym Hilla. Żądaną ilość kationowej zasady plastyfikującej utrzymuje się następnie po jej wytworzeniu w temperaturze około 93°C i dozuje do mieszalnika. Mieszanie kontynuuje się w temperaturze około 93°C w ciągu jednej godziny, uzyskując korzystną kompozycję o żądanych właściwościach jasności, nieprzezroczystości, hydrofobowości, oraz równomiernej zdolności dyspergowania w obrębie zawiesiny. Analogicznie, w kompozycjach wykorzystujących tlenooctan sacharozy, jak opisano w przykładzie XIII, tlenooctan sacharozy, wodę, oraz środek regulujący lepkość podgrzewa się w mieszalniku ścinającym Hilla i w temperaturze około 93°C dozuje do nich kationową zasadę plastyfikującą. Energiczne mieszanie prowadzi się w temperaturze około 93 °C w ciągu około jednej godziny, uzyskując korzystnąmieszaninę. Ten proces mieszania zmniejsza rozmiar cząstek w emulsji tak, że kompozycja jest w całości zasadniczo jednorodna.

Jak wspomniano wyżej, szybkie przechładzanie mieszaniny może być stosowane w uzupełnieniu do jednogodzinnego mieszania w mieszalniku, jak to opisano w przykładzie IV lub może alternatywnie być stosowane zamiast takiego mieszania. Korzystnie jednakże łączy się długie mieszanie wysokoobrotowe według przykładu IV z szybkim przechładzaniem opisanym w przykładzie V, w wyniku czego uzyskuje się produkt o korzystnych właściwościach. Jest również oczywiste, że do takiego przechładzania stosować można również inne metody i urządzenia. Szybkoobrotowe mieszanie i/lub przechładzanie opisane w przykładach IV i V mogabyć stosowane do wytwarzania dowolnej z różnych postaci wykonania wynalazku, dla osiągania dobrej zdolności dyspersji kompozycji w stosunku do papieru wytwarzanego z zawiesiny.

Opisane w przykładach XII i XIII procesy ilustrują sposób wytwarzania emulsji amidów kwasów tłuszczowych alkanolodwuaminy w wodzie, gdy stężenie amidów kwasów tłuszczowych przekracza 5%. Jak objaśniono powyżej, znane sposoby wytwarzania emulsji amidów kwasów tłuszczowych stosowanych w kompozycji według wynalazku w wodzie, były ograniczone do stężeń 5% lub niższych. Przez wytwarzanie amidów kwasów tłuszczowych alkanolodwuamin w temperaturze około 93°C, mieszanie amidów kwasów tłuszczowych z cieczą spełniającą rolę emulgatora aż do zdyspergowania w niej amidów kwasów tłuszczowych i następne gwałtowne ochładzanie mieszaniny amidów kwasów tłuszczowych i emulgatora tak, że ami14

173 519 dy kwasów tłuszczowych pozostająw stanie zemulgowanym w emulgatorze, osiąga się zdolność uzyskiwania emulsji, w której stężenie amidów kwasów tłuszczowych przewyższa 5%. Takie procesy szybkiego ochładzania opisane w przykładzie XIII, mogąbyć łączone z procesem szybkiego mieszania zilustrowanym w przykładzie XII, dla uzyskiwania równie wyższych procentowych zawartości amidów kwasów tłuszczowych i emulsji.

Przykład VI. Inną postać wykonania kompozycji papierniczej według wynalazku wytwarza się następującym sposobem. 1075 g stearoamfoglicynianu sodowego, 3400 g jedno- i dwustearoamidów aminoetyloetanoloaminy wytworzonych sposobem zilustrowanym w przykładzie 1,325 g aminy łojowej POE (15) i 9996 g wody umieszcza się w mieszalniku hydraulicznym wyposażonym w mieszadło. Rozpoczyna się ogrzewanie i mieszanie ogrzewając mieszaninę do temperatury około 91-96°C i przetrzymuje w tej temperaturze w ciągu około jednej godziny. Gdy wszystkie stałe składniki w mieszalniku hydraulicznym ulegną roztopieniu i równomiernemu rozproszeniu, dodaje się 499 g kwasu octowego i kontynuuje mieszanie w ciągu około 15 do 30 minut. Po takim mieszaniu, dodaje się około 100 g chlorku sodowego i mieszanie kontynuuje w ciągu dalszych 30 min. Następnie ogrzewanie przerywa się, włącza krążenie wody chłodzącej przez wężownicę płaszcza chłodzącego otaczającą mieszalnik hydrauliczny i dodaje 8330 g dodatkowej wody do mieszalnika hydraulicznego w celu ochłodzenia zawartości. Temperaturę zawiesiny mierzy się aż do osiągnięcia 60°C. Następnie dodaje się 6000 g mocznika do mieszalnika hydraulicznego, kontynuując chłodzenie i mieszanie dopóki temperatura składników nie osiągnie około 42°-46°C i cały karbamid nie ulegnie rozpuszczeniu. Procentowe zawartości suchej masy składników są następujące:

Składnik	% suchej masy składnika
Plastyfikator amfoteryczny (stearoamfoglicynian sodowy)	3,60
Kationowa zasada plastyfikująca (jedno- i dwustearoamidy aminoetyloetanoloaminy wg przykładu I)	11,50
Środek regulujący lepkość (chlorek sodowy)	0,34
Kwas (kwas octowy)	1,70
Środek powierzchniowo czynny (amina łojowa POE (15))	1,10
Karbamid	20,30
Woda	61,50

Przykład VII. Sposób i składniki opisane w przykładzie VI stosowano przy wytwarzaniu dalszej postaci wykonania kompozycji według wynalazku. W kompozycji tej użyto następujące wartości procentowe suchej masy: plastyfikator amfoteryczny (stearoamfoglicynian sodowy) - około 1,13%, kationowa zasada plastyfikująca (jedno- i dwustearoamidy aminoetyloetanoloaminy) - około 8,00%, środek regulujący lepkość (chlorek sodowy) - około 0,25%, kwas (kwas octowy) - około 0,98%, środek powierzchniowo czynny (amina łojowa POE (15))około 0,75% wag., karbamid (mocznik) - około 14,00%, oraz woda stanowiła pozostałe około 74,89% wagowych.

W toku dalszego udoskonalania kompozycji stwierdzono również, że zawartość amfoterycznego plastyfikatora, korzystnie stearoamfoglicynianu sodowego powinna mieścić się w zakresie między około 0,5% do około 4%. Ilość kationowej zasady plastyfikującej, korzystnie jedno- i dwustearoamidów aminoetyloetanoloaminy wytworzonej sposobem zilustrowanym w przykładzie I, powinna wynosić od około 7,5% do około 13%. Zawartość środka regulującego lepkość powinna wynosić od około 0,25 do około 0,35%. Ilość kwasu, korzystnie kwasu octowego lub mrówkowego, winna wynosić co najmniej od około 0,9% tak, że wartość pH mieszaniny regulowana jest między około 4 i około 5. Ilość niejonowego środka powierzchniowo czynnego,

173 519 korzystnie aminy łojowej POE (15), powinna wynosić co najmniej około 0,20%. Zawartość karbamidu stosowanego w kompozycji winna wynosić od około 10% do około 25% i zawartość wody winna wynosić od około 60% do około 75%.

Przykład VIII. Kompozycję wytworzoną sposobem zilustrowanym w przykładzie VI dodawano do zawiesiny masy włóknistej w czasie gdy masa włóknista przenoszona była mechanizmem doprowadzającym do skrzyni wlewowej papierniczej maszyny płaskositowej. Kompozycja dodawana była w ilości od około 11-13 l/minutę, i papier z niej wytwarzany posiadał żądane właściwości. Współczynnik tarcia zawiesiny zmierzony po dodaniu kompozycji wynosił 0,3.

Przykład IX. Kompozycj ę wytworzoną sposobem opisanym powyżej w przykładzie VI dodawano do zawiesiny masy włóknistej w czasie przenoszenia zawiesiny masy włóknistej w mechanizmie doprowadzającym do skrzyni wlewowej papierniczej maszyny płaskositowej. Kompozycja dodawana była w ilości około 11 l/minutę i wytworzony z niej papier posiadał korzystne właściwości.

Przykład X. Kompozycję wytworzoną zgodnie z przykładem VI dodawano do zawiesiny masy włóknistej w ilości 19 l/minutę, w czasie jej przenoszenia do skrzyni wlewowej. Papier wytworzony w tym przykładzie wykazywał zwiększonąnieprzezroczystość i zaklej anie, lecz podobną jasność, w porównaniu z papierem według przykładu VIII.

Przykład XI. Kompozycję wytworzoną sposobem zilustrowanym w przykładzie VI dodawano do zawiesiny masy włóknistej w ilości 7,5 l/minutę. Ponadto, równocześnie z dodatkiem papierniczym, dodawano do zawiesiny 33% roztwór glinki kaolinowej, w ilości 30 l/minutę i wytwarzano z niej papier. Jakkolwiek papier wykazywał korzystne właściwości, współczynnik tarcia zawiesiny zmierzony po dodaniu zawiesiny i glinki wynosił 0,7.

Do zawiesiny masy włóknistej w czasie doprowadzania do płaskositowej maszyny papierniczej wprowadzano 33% zawiesinę wodną samej glinki kaolinowej, tak aby wytworzony z niej papier mógł być porównany z papierem wytworzonym sposobem według wynalazku. Dla wytworzenia papieru o właściwościach jasności porównywalnych z własnościami papieru wytworzonego sposobem zilustrowanym w przykładzie VIII, ilość glinki kaolinowej dodawanej do zawiesiny wynosiła około 45 l/na minutę. Gdy dodawano kompozycję do zawiesiny masy włóknistej, takjak opisano w przykładzie VIII, to bez dodawania glinki kaolinowej, płaskositowa maszyna papiernicza wykazywała doskonałą zdolność pracy, mniejszy opór, mniejsze zapotrzebowanie mocy, oraz ogólną równiej sząpracę, niż maszyna przy dodawaniu glinki kaolinowej do zawiesiny. Własności te dodają się do ogólnej roboczej drukowności papieru wytworzonego z zastosowaniem kompozycji według wynalazku.

Zmierzono również współczynnik tarcia dla zawiesiny masy włóknistej bez żadnego dodatku glinki kaolinowej lub z dodatkiem kompozycji według wynalazku. Współczynnik dla zawiesiny bez żadnego z takich dodatków wynosił 0,5. Jak udowodniono na podstawie niskiego współczynnika tarcia stwierdzonego w przykładzie VIII, dodatek kompozycji według wynalazku do zawiesiny masy włóknistej aktualnie zmniejsza wielkość oporu, w porównaniu z procesem wytwarzania papieru z zastosowaniem zawiesiny masy włóknistej, w której nie stosuje się dodatków.

Przykład XII. Tlenooctan sacharozy przeznaczony do stosowaniajako składnik w kompozycjach według wynalazku wytwarzany był następującym sposobem. 600 g 84% kwasu octowego dodawano do 400 g sacharozy w naczyniu wyposażonym w mieszadło, podobnym jak w poprzednich przykładach. Mieszaninę mieszano i ogrzewano do temperatury około 57-60°C. Temperaturę następnie utrzymywano dopóty, dopóki miareczkowania nie wykazałyjednego grama mieszaniny reakcyjnej rozpuszczonej w 100 ml wody (6,0 do 7,0 ml 1,0 M wodorotlenku sodowego na zmiareczkowanie punktu końcowego fenoloftfaleiny). Otrzymany tlenooctan sacharozy zostawiano do ostygnięcia dla dalszych zastosowań.

Przykład XIII. Kompozycje według niniejszego wynalazku wykorzystującą sacharyd jako środek rozjaśniający i zaklejający wytwarza się w następujący sposób. 110 g jedno- i dwustearoamidów i ich mieszanin wytworzonych sposobem zilustrowanym w przykładzie I, ogrzewa się do temperatury około 100°C aż do ich roztopienia. Emulsję tworzy się przez dodawanie wody do roztopionego materiału i następne mieszanie. Do mieszalnika hydraulicznego dodaje

173 519 się 2 g octanu sodowego i ulegającą rozrzedzeniu emulsję schładza się do temperatury około 180-82-88°C. Ochładzanie i mieszanie kontynuuje się aż do obniżenia temperatury emulsji poniżej około 74°C, a następnie do mieszalnika hydraulicznego dodaje 50 g tlenooctanu sacharozy wytworzonego sposobem zilustrowanym w przykładzie XII. Mieszanie kontynuuje się w ciągu około 30 minut i do mieszalnika hydraulicznego dozuje dodatkowąwodę tak, aby całkowita ilość dodanej wody wynosiła około 838 g. Procenty wagowe składników stosowanych w tym przykładzie są przedstawione poniżej:

Składnik	% suchej masy składnika
Kationowa zasada plastyfikująca (jedno- i dwustearoamidy aminoetyloetanoloaminy wytworzone w przykładzie I)	11,00
Tlenooctan sacharozy (wytworzony w przykładzie XII)	5,00
Środek kontrolujący lepkość (octan sodowy)	0,20
Woda	83,80

Przykład XIV. Kompozycję z przykładu XIII dodawano do zawiesiny masy włóknistej przed wejściem do skrzyni wlewowej maszyny papierniczej, w ilości 11-13 l/minutę i formowano z niej papier o korzystnych właściwościach.

Przykład XV. Kompozycję wytworzoną sposobem zilustrowanym w przykładzie XIII dodawano do zawiesiny masy włóknistej w ilości około 9,5 l/minutę w uzupełnieniu do 33% wodnego roztworu glinki kaolinowej, którą dodawano w ilości 30 l/minutę. Wytworzony z niej papier posiadał korzystne właściwości lecz współczynnik tarcia zawiesiny wynosił 0,7. Nieprzezroczystość, jasność i hydrofobowość papieru wytworzonego z zawiesiny wytworzonej w przykładach III, VIII i XIV mierzono, uśredniano, i porównywano z danymi dla papieru wytworzonego z zawiesiny masy włóknistej z podobnego źródła, do której nie dodawano żadnych środków rozjaśniających, zmętniających, lub zaklejających. Wyniki przedstawione są poniżej:

	Nieprzezroczystość*	Jasność*	Zaklejanie**
Papier niezaprawiany	90,5-91,0	58-59	chwila
Papier z przykł. III	94,5 - 95,5	58-60	47 sek.
Papier z przykł. VIII	94,0 - 94,5	58-59	50 sek
Papier z przykł. XIV	94,0 - 94,5	60-61	90 sek.

* Nieprzezroczystość i jasność były mierzone przy pomocy przyrządu o nazwie Technidyne Technibrite Micro TB- 1C Wyniki pomiaru podane są w znormalizowanych jednostkach Tappi.

** Zaklejanie było mierzone z zastosowaniem standardowej próby z kroplą wody.

Ilość dodawanej każdej postaci wykonania kompozycji według wynalazku do zawiesiny masy włóknistej zmienia się w zależności od cech wyróżniających zawiesiny, żądanych właściwo ści papieru z niej wytwarzanego, oraz zdolności maszyny papierniczej i mechanizmu doprowadzającego zawiesinę. Jak omówiono wyżej, na czynniki te wywierają również wpływ dokładne ilości każdego ze składników stosowanych do wytworzenia kompozycji papierniczej. Próby wykazały jednak że korzystne ilości dodawanych kompozycji dla uzyskania optymalnych właściwości oraz niskiego współczynnika tarcia, miały wartości w granicach między 7,5-19,0 l/minutę.

Pomimo tego, ze korzystne postacie wykonania wynalazku zostały opisane z zastosowaniem specyficznych terminów, urządzeń, stężeń, oraz metod, to opis taki służy tylko do celów ilustracyjnych, i możliwe jest dokonywanie zmian i modyfikacji bez odchodzenia od ducha lub poza zakres następujących zastrzeżeń patentowych.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Kompozycja papiernicza do dodawania do zawiesiny masy włóknistej z włókien celulozowych w czasie procesu wytwarzania papieru zwiększającajasność, nieprzezroczystość i zaklejanie papieru z niej wytwarzanego, znamienna tym, że zawiera w charakterze środka rozjaśniającego, zmętniającego i zaklejającego, kationową zasadę piastyfikującą wybraną spośród grupy składającej się z produktów reakcj i kwasów tłuszczowych i dwuamin oraz, że zawiera ponadto środek powierzchniowo czynny.
2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że środek rozjaśniający, zmętniający i zaklejającyjest wybrany z grupy złożonej zjednopodstawionych amidów kwasów tłuszczowych alkanolodwuamin, dwupodstawionych amidów kwasów tłuszczowych alkanolodwuamin, mieszanin jednopodstawionych amidów kwasów tłuszczowych alkanolodwuamin i dwupodstawionych amidów kwasów tłuszczowych alkanolodwuamin, oraz pochodnych imidazolowych.
3. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że środek rozjaśniający, zmętniający i zaklejającyjest wybrany z grupy obejmującej jednostearyloamid aminoetyloetanoloaminy, dwustearyloamid aminoetyloetanoloaminy, mieszaniny jednostearyloamidu aminoetyloetanoloaminy i dwustearyloamidu aminoetylotanoloaminy, oraz imidazoliny.
4. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera etoksylowany środek powierzchniowo czynny.
5. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera ponadto środek regulujący lepkość.
6. Kompozycja według zastrz. 5, znamienna tym, że środkiem regulującym lepkość jest sól wybrana z grupy składającej się z chlorku sodowego i octanu sodowego, zaś środkiem powierzchniowo czynnym jest etoksylowany środek powierzchniowo czynny.
7. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że ilość kationowej zasady plastyfikującej wynosi co najmniej 7,5% wagowych.
8. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawartość kationowej zasady plastyfikującej wynosi od 7,5% do 13% wagowych.
9. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że ilość środka powierzchniowo czynnego wynosi co najmniej 0,2% wagowych.
10. Kompozycja papiernicza do dodawania do zawiesiny masy włóknistej z włókien celulozowych zwiększająca jasność, nieprzezroczystość i zaklejanie papieru z niej wytwarzanego, znamienna tym, że składa się ze środka powierzchniowo czynnego, kationowej zasady plastyfikującej wybranej spośród grupy złożonej z produktów reakcji kwasów tłuszczowych i alkanolodwuamin, oraz wody.
11. Kompozycja według zastrz. 10, znamienna tym, że kationowa zasada piastyfikująca jest wybrana spośród grupy dwustearyloamidu aminoetyloetanoloaminy, mieszanin jednostearyloamidu aminoetyloetanoloaminy i dwustearyloamidu aminoetyloetanoloaminy oraz imidazoliny.
12. Kompozycja według zastrz. 10, znamienna tym, że zawiera etoksylowany środek powierzchniowo czynny.
13. Kompozycja papiernicza do dodawania do zawiesiny masy włóknistej z włókien celulozowych w czasie procesu wytwarzania papieru, zwiększającajasność, nieprzezroczystość oraz zaklejanie w papierze z niej wytwarzanym, znamienna tym, że zawiera kationową zasadę plastyfikującąo ogólnym wzorze

173 519

N-R₃-N-R₄ r₂ w którym Ri oznacza grupę o wzorze CnH2n+iC=O, gdzie n oznacza liczbę od 11 do 17, R₂ oznacza bądź to grupę C„H₂n+iC=O, gdzie n oznacza liczbę od 11 do 17, bądź też atom wodoru, R3 oznacza grupę alkilenową, oraz R4 oznacza alifatyczny alkohol oraz zawiera środek powierzchniowo czynny dla osiągania odpowiedniej dyspersji tej kompozycji w obrębie tego papieru.
14. Kompozycja według zastrz. 13, znamienna tym, że zawiera ponadto środek do regulacji lepkości.
15. Kompozycja według zastrz. 14, znamienna tym, że środek regulujący lepkość jest wybrany z grupy złożonej z octanu sodowego i chlorku sodowego, zaś środkiem powierzchniowo czynnym jest etoksylowany środek powierzchniowo czynny.
16. Kompozycja według zastrz. 13, znamienna tym, że ilość tej kationowej zasady plastyfikującej w tej kompozycji wynosi co najmniej 7,5% wagowych oraz ilość tego środka powierzchniowo czynnego w tej kompozycji wynosi co najmniej 0,2% wagowych.
17. Sposób wytwarzania papieru obejmujący etapy wytwarzania zawiesiny masy włóknistej z włókien celulozowych i dodawania kompozycji do tej zawiesiny oraz formowania zawiesiny w papier, znamienny tym, że do zawiesiny dodaje się kompozycję zawierającą kationową zasadę plastyfikującą wybraną z grupy obejmującej produkty reakcji kwasów tłuszczowych z dwuaminami i dodatkowo zawierającą środek powierzchniowo czynny.
18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że stosuje się kationową zasadę plastyfikującą wybraną z grupy złożonej z jednostearyloamidu aminoetyloetanoloaminy, dwustearylamidu aminoetyloetanoloaminy, mieszanin jednostearyloamidu aminoetyloetanoloaminy i dwustearyloamidu aminoetyloetanoloaminy, oraz imidazoliny.
19. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że stosuje się kompozycję zawierającą dodatkowo środek regulujący lepkość.
20. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że środek regulujący lepkość jest wybrany spośród grupy złożonej z octanu sodowego i chlorku sodowego, a środkiem powierzchniowo czynnym jest etoksylowany środek powierzchniowo czynny.
21. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że stosuje się kompozycję zawierającą kationową zasadę plastyfikującą w ilości co najmniej 7,5% wagowych.
22. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że ilość środka powierzchniowo czynnego zawartego w kompozycji wynosi co najmniej 0,2% wagowych.
23. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że obejmuje ponadto etap dodawania kaolinu do zawiesiny masy papierniczej.
24. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że kompozycję dodaje się do tej zawiesiny w ilości 3,5-20,0 l/minutę.
25. Produkt papierniczy wytworzony z włókien celulozowych, znamienny tym, że zawiera kompozycję złożoną z kationowej zasady piastyfikującej wybranej z grupy obejmującej produkty reakcji kwasów tłuszczowych z alkanolodwuaminami oraz ze środka powierzchniowo czynnego.
26. Produkt papierniczy według zastrz. 25, znamienny tym, że zawiera etoksylowany środek powierzchniowo czynny.
27. Produkt papierniczy według zastrz. 25, znamienny tym, że zawiera kationową zasadę plastyfikującą wybraną z grupy złożonej z jednostearyloamidu aminoetyloetanoloaminy, dwustearyloamidu aminoetyloetanoloaminy, mieszanin jednostearyloamidu aminoetyloetanoloaminy i dwustearyloamidu aminoetyloetanoloaminy, oraz imidazohny.

173 519
28. Produkt papierniczy według zastrz. 2ó, znamienny tym, że zawiera kompo^cję złożoną z kationowej zasady nlaseyfiksjąeej w ilośei eo najmniej 7,5% wagowyeh otaz środka powierzchniowo ezynnego w ilośei eo najmniej 0,2% wagowyeh.

* * *