PL208342B1 - Kompozycja wodna oraz sposób zaklejania produktu opartego na celulozie - Google Patents

Kompozycja wodna oraz sposób zaklejania produktu opartego na celulozie

Info

Publication number
PL208342B1
PL208342B1 PL358583A PL35858300A PL208342B1 PL 208342 B1 PL208342 B1 PL 208342B1 PL 358583 A PL358583 A PL 358583A PL 35858300 A PL35858300 A PL 35858300A PL 208342 B1 PL208342 B1 PL 208342B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
weight
aluminum
cellulose
amount
salt
Prior art date
Application number
PL358583A
Other languages
English (en)
Other versions
PL358583A1 (pl
Inventor
Tingdong Lin
Original Assignee
Hercules Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=21741267&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=PL208342(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Hercules Inc filed Critical Hercules Inc
Publication of PL358583A1 publication Critical patent/PL358583A1/pl
Publication of PL208342B1 publication Critical patent/PL208342B1/pl

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/71Mixtures of material ; Pulp or paper comprising several different materials not incorporated by special processes
    • D21H17/74Mixtures of material ; Pulp or paper comprising several different materials not incorporated by special processes of organic and inorganic material
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/14Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/16Sizing or water-repelling agents
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/03Non-macromolecular organic compounds
    • D21H17/05Non-macromolecular organic compounds containing elements other than carbon and hydrogen only
    • D21H17/14Carboxylic acids; Derivatives thereof
    • D21H17/15Polycarboxylic acids, e.g. maleic acid
    • D21H17/16Addition products thereof with hydrocarbons
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/03Non-macromolecular organic compounds
    • D21H17/05Non-macromolecular organic compounds containing elements other than carbon and hydrogen only
    • D21H17/17Ketenes, e.g. ketene dimers
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20Macromolecular organic compounds
    • D21H17/21Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
    • D21H17/23Lignins
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20Macromolecular organic compounds
    • D21H17/21Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
    • D21H17/24Polysaccharides
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20Macromolecular organic compounds
    • D21H17/21Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
    • D21H17/24Polysaccharides
    • D21H17/28Starch
    • D21H17/29Starch cationic
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63Inorganic compounds
    • D21H17/66Salts, e.g. alums

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

Niniejszy wynalazek dotyczy kompozycji wodnej zawierającej klej reagujący z celulozą; co najmniej jedną sól zawierającą co najmniej jeden pierwiastek metaliczny oraz układ dyspergatorów zawierający lignosulfonian oraz co najmniej jeden dyspergator kationowy i dyspergator niejonowy, jak również sposobu zaklejania produktu opartego na celulozie przy zastosowania takiej kompozycji.
Klejonki reagujące z celulozą, takie jak dimery alkiloketenu (AKD) znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle papierniczym jako składniki preparatów zaklejających. Użyteczność takich środków wynika z ich zdolności do wiązania się bezpośrednio z grupami hydroksylowymi obecnymi na celulozowym składniku papieru. Często kleje, np. typu AKD, w takich kompozycjach zaklejających połączone są z układami dyspergującymi, zawierających kationową skrobię i/lub lignosulfonian sodu. Przykłady takich dyspersji można znaleźć w opisie patentowym US-4861376, (Edwards) oraz w opisie patentowym US-3223544, (Savina), których opisy przytacza się tutaj w charakterze odnośnika.
Użyteczność w procesach wytwarzania papieru soli nieorganicznych, takich jak ałun, albo sole zawierające glin, jest również znana już od pewnego czasu. Z praktycznego punktu widzenia takie sole znacznie poprawiają produktywność maszyn poprzez zwiększenie odwadniania. Jest ogólną regułą, że im wyższe jest stężenie soli, tym większa jest zdolność odwadniająca.
Tak więc, połączenie organicznych klejonek, takich jak dyspersje AKD oraz soli nieorganicznych, takich jak ałun, jest połączeniem wartościowym, wykazującym zdolność zarówno zaklejania jak i odwadniania. Przykłady takich połączeń przedstawiono w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki US-5145522 (Nakagawa i współprac.) oraz US-5627224 (Lynnalm i współprac), których opisy przytacza się tutaj w charakterze odnośnika. Istnieje jednakże problem związany z takim połączeniem, polegający na tym, że organiczne klejonki wykazują pewną niezgodność z solami nieorganicznymi, wydzielając się z mieszanin jeśli stężenie soli nieorganicznej w fazie ciekłej organicznej dyspersji zaklejającej staje się zbyt wysokie.
Dlatego też istnieje w stanie techniki zapotrzebowanie na układ dyspergatorów, kompatybilny zarówno z solami nieorganicznymi jak i z klejonkami organicznymi. Pewną liczbę układów dyspergatorów opisano w literaturze. Dla przykładu, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki US5627224 używa się amfoterycznego polimeru jako wyłącznego czynnika dyspergującego związki poliglinowe w dyspersjach AKD. Jednakże osiągnięcie dobrej trwałości w kompozycjach zawierających kleje organiczne i nieorganiczne sole okazało się złudne. Tak więc istnieje w stanie techniki zapotrzebowanie na kompozycje, które rozwiązałyby wyżej wymienione problemy.
Przedmiotem wynalazku jest kompozycja wodna zawierająca klej reagujący z celulozą; co najmniej jedną sól zawierającą co najmniej jeden pierwiastek metaliczny oraz układ dyspergatorów zawierający lignosulfonian oraz co najmniej jeden dyspergator kationowy i dyspergator niejonowy charakteryzująca się tym, że lignosulfonian zawiera mniej niż 5,9% wagowych siarki sulfonianowej w stosunku do cał kowitej masy lignosulfonianu sodu
Korzystnie, lignosulfonian zawiera mniej niż 5% wagowych siarki sulfonianowej, korzystniej mniej niż 4,5% wagowych siarki sulfonianowej, a jeszcze korzystniej mniej niż 4% wagowych siarki sulfonianowej w stosunku do całkowitej masy lignosulfonianu sodu.
Korzystnie, kompozycja według wynalazku zawiera sól w takiej ilości, że przynajmniej jeden pierwiastek metaliczny jest w ilości równoważnej do, albo większej niż 0,2% wagowych, korzystniej w iloś ci równoważ nej do, albo wię kszej niż 0,4% wagowych, jeszcze korzystniej w iloś ci równoważ nej do, albo większej niż 1,5% wagowych, jeszcze korzystniej w ilości równoważnej do, albo większej niż 4,4% wagowych, jeszcze korzystniej w ilości równoważnej do albo większej niż 6% wagowych, jeszcze korzystniej w ilości równoważnej do, albo mniejszej niż 40% wagowych, jeszcze korzystniej w ilości równoważnej od 0,2% wagowych do 40% wagowych, jeszcze korzystniej w ilo ści równoważnej od 0,4% wagowych do 30% wagowych, jeszcze korzystniej w ilości równoważnej do od 1,5% wagowych do 20% wagowych, jeszcze korzystniej w ilości równoważnej od 3% wagowych do 15% wagowych, a jeszcze korzystniej w ilości równoważnej do od 6% wagowych do 8% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
Przedmiotem wynalazku jest również sposób zaklejania produktu opartego na celulozie znamienny tym, że, do materiału celulozowego dodaje się kompozycję wodną według wynalazku.
Zaletami kompozycji według wynalazku jest ich zwiększona trwałość i zwiększona zdolności odwadniania.
PL 208 342 B1
W korzystnych wariantach wynalazku klej reagujący z celulozą zawiera przynajmniej jeden związek wybrany z grupy obejmującej dimer ketenu i multimer ketenu; bardziej korzystnie dimer ketenu zawiera co najmniej jeden dimer alkenyloketenu i/lub dimer alkiloketenu. W innym korzystnym wariancie według wynalazku, klej reagujący z celulozą zawiera przynajmniej jeden bezwodnik alkenylobursztynowy i bezwodnik stearynowy.
W skład kleju reagującego z celulozą może wchodzić organiczny epoksyd zawierający od około 12 do około 22 atomów węgla, halogenek acylu zawierający od około 12 do około 22 atomów węgla, bezwodnik kwasu tłuszczowego zawierający od około 12 do około 22 atomów węgla, albo organiczny izocyjanian zawierający od około 12 do około 22 atomów węgla.
Kompozycja według wynalazku może zawierać dimer ketenu lub multimer ketenu przedstawiony wzorem I:
w którym n jest cał kowitą od 0 do okoł o 20,
R i R2 są takie same lub róż ne i oznaczają nasycone lub nienasycone grupy w ę glowodorowe posiadające od około 6 do około 24 atomów węgla, a
R1 oznacza nasyconą lub nienasyconą grupę węglowodorową posiadającą od około 2 do około 40 atomów węgla.
Korzystnie n ma wartość od 0 do około 6; bardziej korzystnie n ma wartość od 0 do około 3; najbardziej korzystny jest wariant, gdzie n równe jest 0. R może oznaczać nasyconą lub nienasyconą grupę węglowodorową posiadającą od około 10 do około 20 atomów węgla; korzystnie R oznacza nasyconą lub nienasyconą grupę węglowodorową posiadającą od około 14 do 16 atomów węgla. Korzystnie, R2 oznacza nasyconą lub nienasyconą grupę węglowodorową posiadającą od około 10 do około 20 atomów węgla; bardziej korzystnie, R2 oznacza nasyconą lub nienasycona grupę węglowodorową posiadającą od około 14 do 16 atomów węgla. Korzystnie, R1 oznacza nasyconą lub nienasyconą grupę węglowodorową posiadającą od około 4 do 20 atomów węgla.
W skład dyspergatora anionowego może wchodzić polimeryczny dyspergator zawierający siarczan lub sulfonian. Do takich dyspergatorów anionowych należą kondensat formaldehydu z naftalenosulfonianem sodu, kondensat formaldehydu z alkilonaftalenosulfonianem sodu, kondensat formaldehydu z fenolosulfonianem sodu. kondensat formaldehydu z fenolosiarczanem sodu oraz lignosulfonian, który korzystnie oznacza lignosulfonian sodu. Korzystnie lignosulfonian sodu zawiera lignosulfonian posiadający mniej niż około 5,9% wagowych, bardziej korzystnie mniej niż około 5% wagowych, jeszcze bardziej korzystnie mniej niż około 4,5% wagowych, jeszcze bardziej korzystnie mniej niż około 4% wagowych, i najbardziej korzystnie mniej niż około 3,6% wagowych siarki sulfonianowej, w stosunku do masy lignosulfonianu sodu.
Dyspergator anionowy może być obecny w ilości od około 0,02 do około 20% wagowych, bardziej korzystnie od około 0,4 do około 7% wagowych, i najbardziej korzystnie od około 0,9 do około 3% wagowych, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
Korzystne kompozycje zawierają dyspergator kationowy, który korzystnie zawiera kationowo modyfikowaną skrobię, kationowo modyfikowany guar lub polimer kationowy o niskim ładunku. Korzystnie, kompozycja zawiera kationowo modyfikowaną skrobię w ilości od około 0,4 do około 400% wagowych, bardziej korzystnie od około 2 do około 100% wagowych, i najbardziej korzystnie od około 10 do około 30% wagowych, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
Sól może zawierać metal wybrany z Grupy I, II, III, IV, V oraz pierwiastków przejściowych Układu Okresowego, a także kombinacje takowych. Korzystnie, sól zawiera glin. magnez, wapń lub bar. Korzystnie, kompozycja zawiera sól glinu o wzorze Alx(SO4)y(H2O)z, w którym x wynosi od 1 do 3, y wynosi od 1 do 4, i z wynosi od 0 do 20. Korzystnie solą glinu jest siarczan glinu. Sól glinu moż e też mieć wzór Aln(OH)mX3n-m, w którym X oznacza jon ujemny, n oraz m oznaczają liczby całkowite większe
PL 208 342 B1 od 0, i 3n-m jest większe od 0. W takich solach, jon ujemny zawiera korzystnie chlorek lub octan, a sól glinu zawiera poli(chlorek glinu)
W jednym rozwiązaniu według obecnego wynalazku, sól moż e być obecna w ilości równoważnej od około 5,5% wagowych glinu do około 10% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą; Bardziej korzystnie zawiera sól w ilości równoważnej od około 6% wagowych glinu do około 8% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
Inną postać realizacji wynalazku stanowi kompozycja wodna zawierająca reagujący z celulozą klej, układ dyspergatorów zawierający modyfikowany lignosulfonian sodu i co najmniej jeden składnik wybrany z grupy obejmującej dyspergator kationowy, dyspergator niejonowy i kombinacje tychże, oraz co najmniej jedną sól zawierającą pierwiastek w ilości równoważnej do, lub większej niż, około 0,2% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą. W takich kompozycjach sól może być obecna w ilości równoważnej do, lub większej niż około 0,4% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą. Bardziej korzystnie zawiera sól w ilości równoważnej do, lub większej niż około 1,5% wagowych, jeszcze bardziej korzystnie w ilości równoważnej do, lub większej niż około 3% wagowych, jeszcze bardziej korzystnie w ilości równoważnej do, lub większej niż około 4,4% wagowych, jeszcze bardziej korzystnie w ilości równoważnej do, lub większej niż około 5,5% wagowych, i najbardziej korzystnie w ilości równoważnej do, lub większej niż około 6% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
W skład kompozycji może wchodzić sól w ilości równoważnej do, lub mniejszej niż około 40% wagowych, a bardziej korzystnie równoważnej do, lub mniejszej niż około 30% wagowych, jeszcze bardziej korzystnie równoważnej do, lub mniejszej niż około 20% wagowych, jeszcze bardziej korzystnie równoważnej do, lub mniejszej niż około 15% wagowych, jeszcze bardziej korzystnie równoważnej do, lub mniejszej niż około 12% wagowych, jeszcze bardziej korzystnie równoważnej do, lub mniejszej niż około 10% wagowych i najbardziej korzystnie równoważnej do, lub mniejszej niż około 8% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
W skład kompozycji może wchodzić sól w iloś ci równoważnej do od około 0,2% wagowych do około 40% wagowych, bardziej korzystnie od około 0,4% wagowych do około 30% wagowych, jeszcze bardziej korzystnie od około 1,5% wagowych do około 20% wagowych, jeszcze bardziej korzystnie od około 3% wagowych do około 15% wagowych, jeszcze bardziej korzystnie od około 4,4% wagowych do około 12% wagowych, jeszcze bardziej korzystnie od około 5,5% wagowych do około 10% wagowych, i najbardziej korzystnie od około 6% wagowych do około 8% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
Jeszcze inny wariant wynalazku stanowi kompozycja wodna zawierająca przynajmniej jeden dimer ketenu i multimer ketenu, układ dyspergatorów zawierający modyfikowany lignosulfonian sodu i kationowo modyfikowaną skrobię , oraz siarczan glinu.
Inny wariant wynalazku stanowi również kompozycja wodna do zaklejania produktu papierniczego, wytworzona przez połączenie kleju reagującego z celulozą, układu dyspergatorów zawierającego przynajmniej jeden dyspergator kationowy i dyspergator niejonowy, i przynajmniej jednej soli zawierającej pierwiastek w ilości większej niż, lub równoważnej do 5,5% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
Jeszcze inny wariant wynalazku stanowi sposób zaklejania produktu opartego na celulozie, polegający na dodawaniu do materiału celulozowego: kleju reagującego z celulozą, układu dyspergatorów zawierającego dyspergator anionowy i przynajmniej jeden dyspergator kationowy i dyspergator niejonowy, i przynajmniej jednej soli zawierającej pierwiastek w ilości większej niż, lub równoważnej do 5,5% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą. Korzystnie sposobu według wynalazku, w skład materiału celulozowego może wchodzić pulpa lub powierzchnia produktu papierniczego.
Wynalazek może być również realizowany jako zestaw do zaklejania produktów opartych na celulozie, przy czym w skład zestawu wchodzi klej reagujący z celulozą, układ dyspergatorów zawierający dyspergator anionowy i przynajmniej jeden dyspergator kationowy i dyspergator niejonowy, oraz przynajmniej jedna sól zawierająca pierwiastek w ilości większej niż, lub równoważnej do 5,5% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
Niniejszy wynalazek dotyczy kompozycji do zaklejania papieru, zawierających sól nieorganiczną, układ dyspergatorów oraz reagujący z celulozą środek klejący, taki jak dimer ketenu. Kompozycje zaklejające według niniejszego wynalazku są trwałe, nawet w środowisku o wysokim stężeniu soli nieorganicznych. Kompozycje zaklejające, zawierające sole nieorganiczne wraz z dyspergatorami,
PL 208 342 B1 wzmacniają działanie reaktywnych klejonek i zapewniają zwiększoną efektywność odwadniania w procesie wytwarzania papieru.
O ile nie wskazano inaczej, wszystkie wartoś ci procentowe, części, proporcje itd. przytaczane tutaj, są określone wagowo. Ponadto wszystkie wartości procentowe w tym zgłoszeniu, o ile nie stwierdzono inaczej, zostały obliczone wagowo, w stosunku do masy, 100% której stanowi waga danej próbki. Tak więc, przykładowo, 30% odpowiada 30 częściom wagowym na każde 100 części wagowych próbki.
O ile nie stwierdzono inaczej, odnoś nik uczyniony do zwią zku lub skł adnika moż e obejmować zarówno sam ten związek lub składnik, jak i jego połączenie z innymi związkami lub składnikami, takim jak mieszaniny związków. Na przykład, termin „klej reagujący z celulozą” w formie tutaj używanej obejmuje kleje reagujące z celulozą, same i/lub połączenia klejów reagujących z celulozą, a termin sól nieorganiczna obejmuje sole nieorganiczne, same i/lub połączenia soli nieorganicznych.
W formie tutaj uż ywanej, termin „wę glowodorowy” rozumie się jako obejmujący terminy „alifatyczny”, „cykloalifatyczny”, i „aromatyczny”. Grupy węglowodorowe rozumiane są jako obejmujące grupy alkilowe, alkenylowe, alkinylowe, cykloalkilowe, arylowe, aryloalkilowe i alkiloarylowe. Ponadto, „węglowodorowy” rozumiany jest jako obejmujący zarówno niepodstawione grupy węglowodorowe jak i podstawione grupy węglowodorowe, przy czym te ostatnie odnoszą się do części węglowodorowej, do której, oprócz węgla i wodoru, dołączone są inne podstawniki.
W formie tutaj używanej, termin „trwały” oznacza, że zastrzegana kompozycja spełnia co najmniej trzy kryteria: 1) kompozycja ta nie ulega żelowaniu przez okres co najmniej dwóch tygodni; 2) wodna kompozycja utrzymuje lepkość mniejszą niż 5 Pa s (5000 cp) w okresie starzenia wynoszącym co najmniej dwa tygodnie; i 3) wodna kompozycja nie rozdziela się na odrębne fazy w czasie okresu starzenia wynoszącym co najmniej dwa tygodnie. Każde z tych kryteriów opisano poniżej.
Pierwsze kryterium to brak żelowania. W formie tutaj używanej, „żel” i „żelowanie” oznacza, że kompozycja pod działaniem siły mechanicznej wykazuje zachowanie podobne do ciała stałego. Żelowanie powinno być badane w następujący sposób: natychmiast po przygotowaniu kompozycji, dwie próbki umieszcza się w butelkach 100-gramowych. Pierwsza butelka jest natychmiast badana na żelowanie. Prosty test na żelowanie wykonuje się za pomocą obserwacji próbki w czasie gdy butelkę powoli odchyla się pod kątem 15° od pionu. Jeśli próbka nie płynie, uznawana zostaje za zżelowaną. Druga butelka jest badana na żelowanie po okresie przechowywania równym dwa tygodnie. Żelowanie mierzy się w temperaturze pokojowej.
Drugim kryterium jest lepkość. Korzystnie lepkość próbki jest mniejsza niż 5 Pa s (5000 cp), bardziej korzystnie jest mniejsza niż 4 Pa s (4000 cp), jeszcze bardziej korzystnie jest mniejsza niż 3 Pa s (3000 cp), jeszcze bardziej korzystnie jest mniejsza niż 1 Pa s (1000 cp), jeszcze bardziej korzystnie jest mniejsza niż 0,5 Pa s (500 cp), jeszcze bardziej korzystnie jest mniejsza niż 0,3 Pa s (300 cp), i najbardziej korzystnie jest mniejsza niż 0,2 Pa s (200 cp). Lepkość wyznacza się przy użyciu wiskozymetru Brookfield DV-II. Dokonanie wyboru wrzeciona i szybkości obrotowej (RPM - ilość obrotów/minutę) jest łatwe dla biegłych w sztuce. Lepkość należy badać w następujący sposób: natychmiast po przygotowaniu kompozycji, dwie 100-gramowe próbki umieszcza się w butelkach 100 -gramowych. Zawartość pierwszej butelki jest natychmiast badana na lepkość. Lepkość zawartości drugiej butelki wyznacza się po okresie przechowywania w temperaturze 32°C równym dwa tygodnie. Przed wykonaniem badania, należy doprowadzić każdą butelkę z próbką do temperatury pokojowej.
Trzecie kryterium to rozdział (rozwarstwianie), który jest mierzony w kompozycji wodnej jako całkowita zawartość substancji stałych na dnie. Całkowita zawartość substancji stałych na dnie (bottom total solid, BTS%) nie powinna ulegać zmianie większej niż 20% w ciągu dwóch tygodni starzenia w 25°C. Bardziej korzystnie, cał kowita zawartość substancji stał ych na dnie nie ulega zmianie wię kszej niż 15%, jeszcze bardziej korzystnie całkowita zawartość substancji stałych na dnie nie ulega zmianie większej niż 10%, i najbardziej korzystnie nie ulega zmianie większej niż 5%.
Całkowita zawartość substancji stałych na dnie powinna być testowana w następujący sposób: natychmiast po sporządzeniu kompozycji, dwie 100-gramowe próbki umieszcza się w 100-gramowych butelkach. Pierwsza z butelek jest testowana na całkowitą zawartość substancji stałych na dnie natychmiast. Druga z butelek jest testowana na całkowitą zawartość substancji stałych na dnie po okresie starzenia w ciągu 2 tygodni w 25°C. Całkowita zawartość substancji stałych na dnie jest wyznaczana przez pobieranie pewnej ilości próbki za pomocą pipety z „dna” każdej z próbek. Korzystnie, pobieranie to dokonywane jest przez dotknięcie pipetą do dna 100-gramowej butelki z próbką i pobranie około 2 g próbki. Z tych około 2 g próbki, około 1,5 g umieszcza się na aluminiowym naczynku
PL 208 342 B1 wagowym. Tak odpipetowana 1,5 g próbka jest następnie ogrzewana w piecu w 150°C, w ciągu około 45 minut. Zawartość procentowa substancji nielotnych w dyspersji jest określana za pomocą pomiaru masy pozostałej po suszeniu. Procent pozostałości próbki otrzymanej z dna 100 g szklanej butelki z próbką nazywany jest „całkowitą zawartością substancji stałych na dnie” BTS%. Procentowa zmiana podczas starzenia jest obliczana przez porównanie całkowitej zawartości substancji stałych na dnie próbki poddanej starzeniu z całkowitą zawartością substancji stałych na dnie próbki niepoddanej starzeniu.
W powyż szym opisie kryteriów trwał o ś ci, dwutygodniowy okres starzenia uważ a się za wariant korzystny. W wariancie bardziej korzystnym, kryteria te pozostają spełnione po co najmniej jednym miesiącu, a w wariancie jeszcze bardziej korzystnym kryteria te pozostają spełnione po trzech miesiącach. Najbardziej korzystnie, kompozycje spełniają kryteria trwałości po upływie sześciu miesięcy.
W skł ad kompozycji b ę d ą cych przedmiotem obecnego wynalazku wchodzi (a) klej reagują cy z celulozą, (b) układ dyspergatorów, obejmują cy pierwotny dyspergator anionowy i dyspergator wtórny zawierający przynajmniej jeden dyspergator kationowy i dyspergator niejonowy, oraz (c) sól nieorganiczna. Szczegóły dotyczące składników (a), (b) i (c) omawiane są poniżej.
Klej reagujący z celulozą
Korzystnie, w skład klejów reagujących z celulozą, odpowiednich do zastosowania w niniejszym wynalazku, wchodzą kleje, o których uważa się, że są zdolne do tworzenia kowalencyjnych wiązań chemicznych na drodze reakcji z grupami hydroksylowymi celulozy. Kleje reagujące z celulozą odpowiednie do zastosowania w obecnym wynalazku, które korzystnie są hydrofobowe, mogą też w finalnym produkcie spełniać rolę środka odpychającego wodę.
Korzystnie w skład klejów reagujących z celulozą wchodzą dimery ketenu i multimery ketenu takie jak dimer alkiloketenu (AKD) i dimer alkenyloketenu; bezwodnik alkenylobursztynowy (ASA); bezwodnik stearynowy; organiczne epoksydy zawierające od około 12 do około 22 atomów węgla; halogenki acylu zawierające od około 12 do około 22 atomów węgla; bezwodniki kwasów tłuszczowych z kwasów tłuszczowych zawierających od około 12 do około 22 atomów węgla i organiczne izocyjaniany zawierające od około 12 do około 22 atomów węgla, przy czym skład klejów nie jest ograniczony do tych składników.
Dimery ketenu i multimery stosowane według obecnego wynalazku korzystnie przedstawione są wzorem I:
w którym n jest całkowitą od 0 do 20 lub więcej, korzystnie od 0 do 6, bardziej korzystnie od 0 do 3, i najbardziej korzystnie 0.
R i R2 mogą być takie same lub różne i oznaczają nasycone lub nienasycone grupy węglowodorowe posiadające od około 6 do około 24 atomów węgla, korzystnie od około 10 do około 20 atomów węgla, i bardziej korzystnie od około 14 do około 16 atomów węgla. R1 oznacza nasyconą lub nienasyconą grupę węglowodorową posiadającą od około 2 do około 40 atomów węgla, korzystnie około 4 do około 20 atomów węgla. Korzystnie przynajmniej 25% spośród grup R i R2 ma charakter nienasycony.
Korzystnie, w skład dimeru ketenu wchodzą (a) dimery oktylo, decylo, dodecylo, tetradecylo, heksadecylo, oktadecylo, eikozylo, dokozylo, tetrakozylo, fenylo, benzylo, β-naftylo, i cykloheksylo ketenu, i/lub (b) dimery ketenu wytworzone z kwasów organicznych takich jak jeden lub więcej spośród grupy obejmującej kwas montanowy, kwas naftenowy, kwas 9,10-decylenowy, kwas 9,10-dodecylenowy, kwas palmitolowy, kwas oleinowy, kwas rycynolowy, kwas linolowy, kwas eleostearynowy, występujące w przyrodzie mieszaniny kwasów tłuszczowych znajdujące się w oleju kokosowym, oleju babassu, oleju z ziarn palmowych, oleju palmowym, oleju z orzeszków ziemnych, oleju rzepakowym, łoju wołowym, smalcu, tranie wielorybim, i dowolne mieszaniny wyżej wymienionych kwasów
PL 208 342 B1 tłuszczowych. Najbardziej korzystny dimer ketenu wybrany jest spośród dimeru oktylo, decylo, dodecylo, tetradecylo, heksadecylo, oktadecylo, eikozylo, dokozylo, tetrakozylo, fenylo, β-naftylo, i cykloheksylo ketenu.
Dimery alkiloketenu od wielu lat stosowane są handlowo i są wytwarzane na drodze dimeryzacji alkiloketenów otrzymywanych z chlorków nasyconych kwasów tłuszczowych o nierozgałęzionych łańcuchach; te najszerzej stosowane są wytwarzane z kwasu palmitynowego i/lub stearynowego. Wodne dyspersje tych substancji występują jako klejonki do papieru Hercon® (Hercules Incorporated, Wimington, DE, USA).
Multimery ketenu stosowane w sposobie według obecnego wynalazku przedstawione są wzorem 1 powyżej, w którym n oznacza liczbę całkowitą równą co najmniej 1, R i R2, które mogą być takie same lub różne, oznaczają nasycone lub nienasycone grupy alkilowe, o łańcuchu prostym lub rozgałęzionym, posiadające 6 do 24 atomów węgla, korzystnie 10 do 20 atomów węgla, i bardziej korzystnie 14 do 16 atomów węgla; a R1 oznacza nasyconą lub nienasyconą grupę alkilenową, o łańcuchu prostym lub rozgałęzionym, posiadającą od 2 do 40 atomów węgla, korzystnie od 4 do 8 lub od 28 do 40 atomów węgla.
Multimery ketenu zostały opisane w Europejskim Zgłoszeniu Patentowym EP-0629741 A1, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki US-5685815, w publikacji PCT WO 97/30218, z których każdy jest tu cytowany jedynie jako odnośnik.
Dimery ketenu i multimery stosowane w niniejszym wynalazku obejmują związki stałe lub nie stałe w 25°C (nie w znacznym stopniu krystaliczne, półkrystaliczne lub woskowate ciała stałe; to znaczy przy ogrzewaniu „płyną”, bez efektu cieplnego topnienia).
Dimery ketenu lub multimery mogą być mieszaninami związków przedstawionych powyższym wzorem 1, w którym n korzystnie jest od 0 do 6, bardziej korzystnie od 0 do 3, i najbardziej korzystnie 0; R i R2, które mogą być takie same lub różne, oznaczają nasycone lub nienasycone grupy alkilowe, o łańcuchu prostym lub rozgałęzionym, posiadające 6 do 24 atomów węgla; R1 oznacza nasyconą lub nienasyconą grupę alkilenową, o łańcuchu prostym lub rozgałęzionym, posiadającą od 2 do 40 atomów węgla, korzystnie 4 do 32 atomów węgla; i w której to mieszaninie związków co najmniej 25% spośród grup R i R2 ma charakter nienasycony.
W skład dimerów ketenu i multimerów może wchodzić mieszanina związków będących dimerami lub multimerami ketenu, które są produktem reakcji w mieszaninie reakcyjnej zawierającej nienasycone monokarboksylowe kwasy tłuszczowe. Taka mieszanina reakcyjna może ponadto zawierać nasycone monokarboksylowe kwasy tłuszczowe i kwasy dikarboksylowe. Korzystnie mieszanina reakcyjna do wytwarzania mieszaniny związków o charakterze dimeru lub multimeru zawiera co najmniej 25% wagowych nienasyconych monokarboksylowych kwasów tłuszczowych, i, bardziej korzystnie, co najmniej 70% wagowych nienasyconych monokarboksylowych kwasów tłuszczowych.
Nienasycone monokarboksylowe kwasy tłuszczowe zawarte w mieszaninie reakcyjnej korzystnie posiadają 10-26 atomów węgla, bardziej korzystnie posiadają 14-22 atomy węgla, i najbardziej korzystnie 16-18 atomów węgla. Do takich kwasów należy, na przykład, kwas oleinowy, linolowy, dodecenowy, tetradecenowy (mirystoleinowy), heksadecenowy (palmitoleinowy), oktadekadienowy (linolaidowy), oktadekatrienowy (linolenowy), eikozenowy (gadolenowy), eikozatetraenowy (arachidonowy), cis-13-dokozenowy (erukowy), trans-13-dokozenowy (brasydynowy), i kwas dokozapentaenowy (klupanodonowy), oraz ich halogenki kwasowe, korzystnie chlorki. Stosuje się jeden lub więcej kwasów karboksylowych. Korzystne nienasycone monokarboksylowe kwasy tłuszczowe to kwas oleinowy, linolowy, linolenowy, i palmitoleinowy, i ich halogenki kwasowe. Najbardziej korzystne nienasycone monokarboksylowe kwasy tłuszczowe to kwas oleinowy i linolowy oraz ich halogenki kwasowe.
Nasycone monokarboksylowe kwasy tłuszczowe stosowane do wytwarzania związków będących dimerami lub multimerami ketonu, stosowanych w niniejszym wynalazku korzystnie posiadają 10-26 atomów węgla, bardziej korzystnie 14-22 atomów węgla i najbardziej korzystnie 16-18 atomów węgla. Do kwasów tych należą kwas sterynowy, izostearynowy, mirystynowy, palmitynowy, margarynowy, pentadekanowy, dekanowy, undekanowy, dodekanowy, tridekanowy, nonadekanowy, arachidowy, i behenowy, oraz ich halogenki, korzystnie chlorki. Można stosować jeden lub więcej nasyconych kwasów karboksylowych. Korzystne kwasy to palmitynowy i stearynowy.
Alkilowe kwasy dikarboksylowe stosowane do wytwarzania związków będących dimerami lub multimerami ketenu według niniejszego wynalazku korzystnie posiadają 6-44 atomów węgla, i bardziej korzystnie 9-10, 22 lub 36 atomów węgla. Do takich kwasów dikarboksylowych należą, na przykład, kwas sebacynowy, azelainowy, 1,10-dodekanodiowy, suberynowy, brazylinowy, dokozanodiowy, oraz
PL 208 342 B1 dimeryczne kwasy C36, na przykład EMPOL 1008 osiągalny ze spółki Henkel-Emery, Cincirmati, Ohio, USA, oraz ich halogenki, korzystnie chlorki. Stosowany może być jeden lub więcej z tych kwasów. Bardziej korzystne są kwasy dikarboksylowe posiadające 9-10 atomów węgla. Najbardziej korzystne kwasy dikarboksylowe to kwas sebacynowy i kwas azelainowy.
W przypadku stosowania kwasów dikarboksylowych do wytwarzania multimerów ketenu według niniejszego wynalazku, maksymalna proporcja molowa kwasów dikarboksylowych do kwasów monokarboksylowych (licząc jako sumę kwasów nasyconych i nienasyconych) jest korzystnie równa około 5. Bardziej korzystna maksymalna proporcja wynosi około 4, i najbardziej korzystna maksymalna proporcja molowa wynosi około 2. Mieszanina związków o charakterze dimerów i multimerów może być wytwarzana z zastosowaniem sposobów znanych jako odpowiednie do wytwarzania standardowych dimerów ketenu. W pierwszym etapie halogenki kwasowe, korzystnie chlorki kwasowe, są wytwarzane z mieszaniny kwasów tł uszczowych lub z mieszaniny kwasów tł uszczowych i kwasów dikarboksylowych, z zastosowaniem PCI3 lub innego halogenującego, korzystnie chlorującego, reagenta. Chlorki kwasowe są następnie przeprowadzane w keteny w obecności amin trzeciorzędowych (do których należą aminy trialkilowe i pierścieniowe alkiloaminy), korzystnie w obecności trietyloaminy. Składniki ketenowe następnie dimeryzują, z wytworzeniem pożądanych związków.
Dimery i multimery ketenów ujawniono w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki US-5685815 i w publikacji PCT WO 97/30218, które przedstawia się tutaj tylko i wyłącznie w charakterze odnośnika. Dimery ketenów są osiągalne handlowo jako środki klejowe Precis®, również ze spółki Hercules Incorporated.
Korzystne według niniejszego wynalazku bezwodniki alkenylobursztynowe (ASA) korzystnie zbudowane są z nienasyconych łańcuchów węglowodorowych zawierających dołączone grupy bezwodnika bursztynowego. Zazwyczaj są one wytwarzane w procesie dwuetapowym, wychodzącym z alfa olefin. Olefina jest najpierw poddawana izomeryzacji na drodze przypadkowego przesunię cia wiązania podwójnego z pozycji alfa. W drugim etapie zizomeryzowaną olefinę poddaje się reakcji z bezwodnikiem maleinowym, co w wyniku prowadzi do ostatecznego ASA przedstawionego wzorem II:
Do typowych olefin stosowanych do reakcji z bezwodnikiem maleinowym należą związki alkenylowe, cykloalkenylowe i aryloalkenylowe posiadające od około 8 do około 22 atomów węgla. Konkretne przykłady stanowią: bezwodnik izooktadecenylobursztynowy, bezwodnik n-oktadecenylobursztynowy, bezwodnik n-heksadecenylobursztynowy, bezwodnik n-dodecenylobursztynowy, bezwodnik i-dodecenylobursztynowy, bezwodnik n-decenylobursztynowy i bezwodnik n-oktenylobursztynowy.
Bezwodniki alkenylobursztynowe ujawniono w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki US-4040900. który przytacza się tutaj tylko i wyłącznie w charakterze odnośnika, ponadto były one opisane przez CE. Farley'a i R.B. Wasser'a w „The Sizing of Paper”, Second Edition, wyd. przez W.F. Reynolds'a, Tappi Press, 1989, strony 51-62. Różnorodne bezwodniki alkenylobursztynowe są handlowo dostępne z Albemarle Corporation, Baton Rouge, Louisiana. Stosowane według wynalazku bezwodniki alkenylobursztynowe są korzystnie ciekle w 25°C. Bardziej korzystnie, są one ciekłe w 20°C.
Ilość kleju reagującego z celulozą korzystnie jest ilością wystarczającą do wywołania efektu zaklejania w kompozycji. Ograniczeniem od dołu jest, że ilość kleju reagującego z celulozą w kompozycji jest korzystnie większa niż około 1% wagowych w stosunku do masy kompozycji wodnej, bardziej korzystnie jest większa niż około 5% wagowych w stosunku do masy kompozycji wodnej, i najbardziej korzystnie jest większa niż około 7% wagowych w stosunku do masy kompozycji wodnej. Ograniczeniem
PL 208 342 B1 od góry jest, że ilość kleju reagującego z celulozą korzystnie jest mniejsza niż 50% wagowych w stosunku do masy kompozycji wodnej, bardziej korzystnie jest mniejsza niż 30% wagowych w stosunku do masy kompozycji wodnej, i najbardziej korzystnie jest mniejsza niż 15% wagowych w stosunku do ciężaru kompozycji wodnej. Wyraż ona jako zakres, ilość kleju reagują cego z celulozą w kompozycji korzystnie wynosi od okoł o 1 do okoł o 50% wagowych w stosunku do masy kompozycji wodnej, bardziej korzystnie od około 5 do około 30% wagowych w stosunku do masy kompozycji wodnej, i najbardziej korzystnie od około 7 do około 15% wagowych w stosunku do masy kompozycji wodnej.
Układ dyspergatorów
W skł ad kompozycji dodatkowo wchodzi ukł ad dyspergatorów, korzystnie maj ą cy na celu poprawienie trwałości kompozycji. W skład układu dyspergatorów wchodzi dyspergator pierwotny i wtórny. Terminy „pierwotny” i „wtórny” uż yte są tutaj w celu ułatwienia przytaczania i nie należy ich uważać za ograniczające w jakikolwiek sposób. Pierwotny dyspergator zawiera co najmniej jeden dyspergator anionowy. Do odpowiednich dyspergatorów anionowych należą polimeryczne dyspergatory zawierające grupę sulfonianową i siarczanową jako ich grupy funkcyjne, przy czym odpowiednie dyspergatory anionowe nie są ograniczone jedynie do takich dyspergatorów polimerycznych. Przykłady takich dyspergatorów anionowych obejmują, ale nie ograniczają się do, kondensatów formaldehydu i naftalenosulfonianu sodu, kondensatów formaldehydu i alkilonaftalenosulfonianu sodu, kondensatów formaldehydu i fenolosulfonianu sodu, kondensatów formaldehydu i fenolosiarczanu sodu, i lignosulfonianów, włączając lignosulfonian sodu i modyfikowany lignosulfonian sodu.
Szczególnie korzystne dyspergatory anionowe to takie, które zapewniają trwałość kompozycji, nawet w obecności dużych ilości soli nieorganicznej. Korzystnie, dyspergator anionowy zawiera przynajmniej jeden lignosulfonian. W skład lignosulfonianu korzystnie wchodzi lignosulfonian, który wykazuje hydrofobowość zwiększoną w porównaniu ze zwykłymi lignosulfonianami, jak na przykład Norlig 12F® (Lignotech, USA Inc., WI, USA), i dlatego posiada równowagę hydrofilowo-lipofilową (HLB), która jest przesunięta w kierunku wartości bardziej hydrofobowej w porównaniu z lignosulfonianami niemodyfikowanymi. Tak więc korzystne lignosulfoniany to lignosulfoniany hydrofobowe. Wzrost hydrofobowości lignosulfonianów może być osiągnięty na wiele sposobów, przy czym korzystnie jest osiągany przez obniżenie procentu wagowego siarki sulfonianowej w lignosulfonianie. Ogólny opis sposobów modyfikowania lignosulfonianów, a w szczególności zmniejszania stężenia siarki sulfonianowej, został opisany w „A Working Chemist's Guide to the Chemistry of Lignosulphonates”, strony 1-12, Reed, Inc., Chemical Division (Quebec, Kanada), który jest tu w całości przytaczany w charakterze odnośnika.
Korzystne lignosulfoniany to lignosulfoniany sodu zawierające mniej niż około 5,9% wagowych, bardziej korzystnie mniej niż około 5% wagowych, jeszcze bardziej korzystnie mniej niż około 4,5% wagowych, jeszcze bardziej korzystnie mniej niż około 4% wagowych, i najbardziej korzystnie około 3,6% wagowych siarki sulfonianowej, w stosunku do całkowitej masy lignosulfonianu sodu. Korzystnie, w skład lignosulfonianów sodu wchodzi więcej niż około 0,5% wagowych, bardziej korzystnie więcej niż około 1,5% wagowych, i najbardziej korzystnie więcej niż około 2,5% wagowych siarki sulfonianowej, w stosunku do całkowitej masy lignosulfonianu sodu. W skład korzystnych lignosulfonianów sodu wchodzi od około 0,5% wagowych do około 5,9% wagowych, bardziej korzystnie od około 1,5% wagowych do około 5% wagowych, i najbardziej korzystnie od około 2,5% wagowych do około 4% wagowych siarki sulfonianowej, w stosunku do całkowitej masy lignosulfonianu sodu.
Masy cząsteczkowe odpowiednich lignosulfonianów sodu korzystnie są większe niż około 2000 gramów/mol, bardziej korzystnie większe niż około 5000 gramów/mol, i najbardziej korzystnie większe niż około 10000 gramów/mol. Odpowiednie lignosulfoniany sodu korzystnie mają masy cząsteczkowe mniejsze niż około 150000 gramów/mol, bardziej korzystnie mniejsze niż około 120000 gramów/mol, i najbardziej korzystnie mniejsze niż okoł o 80000 gramów/mol. Korzystne lignosulfoniany sodu posiadają masę cząsteczkową w zakresie od około 2000 gramów/mol do około 150000 gramów/mol, bardziej korzystnie w zakresie od około 5000 gramów/mol do około 120000 gramów/mol i najbardziej korzystnie od około 10000 gramów/mol do około 80000 gramów/mol.
Korzystnie, dyspergatory anionowe stosowane są w ilości większej niż około 0,01% wagowych, bardziej korzystnie w ilości większej niż około 0,05% wagowych, i najbardziej korzystnie większej niż około 0,1% wagowych w stosunku do masy kompozycji wodnej. Korzystnie, dyspergatory anionowe stosowane są w ilościach mniejszych niż około 10% wagowych, bardziej korzystnie mniejszych niż 5% wagowych, i najbardziej korzystnie mniejszych niż 3% wagowych w stosunku do masy kompozycji
PL 208 342 B1 wodnej. Korzystnie, ilość dyspergatora znajduje się w zakresie od około 0,01% wagowych do około 10% wagowych, bardziej korzystnie od około 0,05% wagowych do około 5% wagowych, i najbardziej korzystnie od około 0,1% wagowych do około 3% wagowych w stosunku do masy kompozycji wodnej.
Ilość dyspergatora anionowego może być wyrażona jako procent masy kleju reagującego z celulozą. Korzystnie, dyspergator anionowy stanowi od około 0,02 do około 20% wagowych masy środka klejącego, bardziej korzystnie od około 0,40 do około 7% wagowych masy kleju reagującego z celulozą , i najbardziej korzystnie od okoł o 0,90 do okoł o 3% wagowych w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
Przykładem odpowiedniego lignosulfonianu sodu o wysokiej hydrofobowości jest Dynasperse LCD® (Lignotech USA Inc., Wl), a przykładem lignosulfonianu sodu jest Norlig 12F® (Lignotech. USA Inc., Wl).
W skład układu dyspergatorów wchodzi ponadto dyspergator wtórny, który może spełniać rolę czynnika stabilizującego. W skład wtórnego dyspergatora wchodzi odpowiednio dyspergator, który nie jest dyspergatorem anionowym, to znaczy taki, który jest dyspergatorem kationowym i/lub dyspergatorem niejonowym. Dyspergatorami kationowymi są dyspergatory, które wykazują całkowity ładunek kationowy. W skład dyspergatorów kationowych wchodzą, w sposób nieograniczający zakresu ochrony, kationowo modyfikowane skrobie i guary lub polimery kationowe o niskim ładunku. W skład polimerów kationowych o niskim ładunku wchodzą takie polimery, w których korzystnie mniej niż 51% jednostek powtarzających się w polimerze niesie ładunek kationowy, podczas gdy pozostałe jednostki powtarzające się nie niosą ładunku lub niosą ładunek anionowy, pod warunkiem, że całkowity ładunek polimeru jest ładunkiem kationowym. Do przykładowych polimerów kationowych o niskim ładunku należą Kymene® 557H, LX, SLX, i ULX (Hercules Incorporated, Wilmington, DE), które są żywicami poliaminopoliamido-epichlorohydrynowymi, oraz Merquat 550 (Calgon Corporation, Pittsburgh, PA, USA). Żywice poliaminopoliamido-epichlorohydrynowe zostały opisane w amerykańskich dokumentach patentowych US 5,470,742 (Bull i współprac), US 5,714,552 (Bower), US 5,171,795 (Miller), i US 5,614,597 (Bower), z których pełen opis każdego przytacza się tutaj jako odnośnik. Zastosowanie polimerów kationowych do kompozycji klejowych zostało ogólnie opisane w amerykańskich dokumentach patentowych US 4,243,481, US 4,240,935, US 4,279,794, US 4,295,931, US 4,317,756 i US 4,522,686 (Dumas), pełen opis każdego z których przytacza się tutaj jako odnośnik. W skład dyspergatorów niejonowych wchodzą, w sposób nieograniczający zakresu ochrony, dowolne rozpuszczalne w wodzie polimery takie jak skrobie i tlenki polietylenu. W skład wtórnego dyspergatora korzystnie wchodzi kationowo modyfikowana skrobia.
Dyspergator wtórny jest korzystnie stosowany w ilości większej niż około 0,2% wagowych, bardziej korzystnie większej niż ok. 0,5% wagowych, i najbardziej korzystnie większej niż ok. 1% wagowych Korzystnie, dyspergator wtórny jest stosowany w ilości mniejszej niż 20% wagowych, bardziej korzystnie mniejszej niż 5% wagowych, i najbardziej korzystnie mniejszej niż 3,5% wagowych Korzystnie, ilość wtórnego dyspergatora jest w zakresie od około 0,2 do około 20% wagowych, bardziej korzystnie od około 0,5 do około 5% wagowych, i najbardziej korzystnie od około 1% wagowych do około 3,5% wagowych, w stosunku do masy kompozycji wodnej.
Ilość wtórnego dyspergatora może być wyrażona jako procent masy zastosowanego kleju reagującego z celulozą. Korzystnie, wtórny dyspergator stanowi od około 0,4 do około 400% wagowych w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą, bardziej korzystnie od około 2 do około 100% wagowych w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą, i najbardziej korzystnie od około 10 do około 30% wagowych, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
W skład korzystnych dyspergatorów wtórnych wchodzą skrobie, do których należą, ale nie są ograniczone do, dowolne kationowe skrobie rozpuszczalne w wodzie. Do korzystnych skrobi należą kationowe woskowate skrobie kukurydziane, z trzeciorzędowymi albo czwartorzędowymi grupami aminowymi spełniającymi rolę źródła ładunku. Korzystny zakres lepkości skrobi jest od niskiego do umiarkowanego.
Lepkość roztworu skrobi uzyskuje się na drodze ogrzewania skrobi w wodzie w 95°C wciągu 30 minut, przy pH 4,5-6. Umiarkowana lepkość oznacza tutaj lepkość Brookfielda od około 1,01 do około 20 cm2/s (od około 101 do około 2000 centystokesów) w przypadku pomiaru dokonywanego z uż yciem wrzeciona #2, przy 100 obrotach/minutę , w 38°C, stosują c roztwór skrobi o stężeniu 10% wagowych. Niska lepkość oznacza tutaj lepkość Brookfielda od około 0,01 do około 1 cm2/s (od około 1 do 100 centystokesów), w przypadku pomiaru dokonywanego z uż yciem wrzeciona #2, przy
PL 208 342 B1
100 obrotach/minutę, w 38°C, stosując roztwór skrobi o stężeniu 10% wagowych. Przykładem korzystnej skrobi jest Sta lok® 140 wytwarzana przez A.E. Staley Manufacturing Company, Illinois, USA.
Sól nieorganiczna
Kompozycje według obecnego wynalazku zawierają sól, która korzystnie jest solą nieorganiczną. Korzystnie, sól jest związkiem poprawiającym odwadnianie. Korzystne sole nieorganiczne pełnią taką funkcję, chociaż sól nieorganiczna może również spełniać inne funkcje w kompozycji. Na przykład, sól (sole) nieorganiczna(e) mogą również działać w kierunku poprawiania retencji klejonek.
Korzystnie, sól nieorganiczna zawiera sól metalu, która może być solą metalu ziem alkalicznych (grupa II układu okresowego), solą metalu alkalicznego (grupa I układu okresowego), albo solą otrzymaną z metali przejściowych (układu okresowego), albo z metali grup III, IV, i V (układu okresowego). Użyteczna w tym zakresie jest dowolna liczba soli, włączając sole magnezu, baru, glinu, i wapnia, ale korzystnie sól jest wybrana spośród soli glinu i soli wapnia. Sole zawierają sole, do których należą, ale nie ograniczają się do, siarczan glinu przedstawiony wzorem Alx(SO4)y(H2O)z, w którym x wynosi od 1 do 3, y wynosi od 1 do 4, a z wynosi od 0 do 20. Odpowiedni siarczan glinu o nazwie Alun jest dostępny handlowo (Generał Chemical Corporation, NJ, USA). Do innych soli glinu należą związki poliglinowe przedstawione wzorem Aln(OH)mX3n-m, w którym X oznacza jon ujemny, taki jak jon chlorkowy lub octanowy, n oraz m oznaczają liczby całkowite większe od O, tak, że 3n-m jest większe od 0. W przypadku gdy X jest chlorkiem, sól jest poli(chlorkiem glinu) (PAC). Sole wapnia odpowiednie do zastosowania według niniejszego wynalazku przedstawione są wzorem CaYn, w którym Y oznacza jon ujemny taki jak chlorek, octan albo azotan, i n oznacza 1 lub 2. Może być również stosowana mieszanina soli.
W przypadku stosowania soli glinu, ilość korzystnie jest równa od około 0,02 do około 2% wagowych pierwiastka glinu, bardziej korzystnie od około 0,04% wagowych do około 1,5% wagowych, i najbardziej korzystnie od oko ł o 0,08% wagowych do okoł o 0,8% wagowych pierwiastka glinu, w stosunku do masy kompozycji wodnej. W przypadku stosowania soli wapnia, ilość korzystnie jest równa od około 0,04% wagowych do około 4,4% wagowych pierwiastka wapnia, bardziej korzystnie od około 0,1% wagowych do około 3,3% wagowych pierwiastka wapnia, i najbardziej korzystnie od około 0,2% wagowych do około 2% wagowych pierwiastka wapnia, w stosunku do masy kompozycji wodnej.
Ilość pierwiastka glinu, jeśli jest obecny, może być wyrażona jako procent masy zastosowanego kleju reagującego z celulozą. Korzystnie, pierwiastek glin jest obecny w ilości większej niż około 0,2% wagowych, bardziej korzystnie większej niż około 0,4% wagowych, bardziej korzystnie większej niż około 1,5% wagowych, bardziej korzystnie większej niż około 3% wagowych, bardziej korzystnie większej niż około 4,4% wagowych, bardziej korzystnie większej niż około 5,5% wagowych, i najbardziej korzystnie większej niż około 6% w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą. Korzystnie, pierwiastek glin jest w ilości mniejszej niż około 40% wagowych, bardziej korzystnie mniejszej niż około 30% wagowych, bardziej korzystnie mniejszej niż 20% wag, bardziej korzystnie mniejszej niż około 15% wagowych, bardziej korzystnie mniejszej niż około 12% wagowych, bardziej korzystnie mniejszej niż około 10% wagowych, i najbardziej korzystnie mniejszej niż około 8% wagowych, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą. Wyrażając jako zakres, pierwiastek glin jest korzystnie obecny w ilości od około 0,2% wagowych do około 40% wagowych, bardziej korzystnie od około 0,4 do około 30% wagowych, bardziej korzystnie od około 1,5 do około 20% wagowych, bardziej korzystnie od około 3 do około 15% wagowych, bardziej korzystnie od około 4,4 do około 12% wagowych, bardziej korzystnie od około 5,5 do około 10% wagowych, i najbardziej korzystnie od około 6 do około 8% wagowych, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
Ilość soli metali, które stosuje się według niniejszego wynalazku może być określona za pomocą ich równoważność do glinu. W celach niniejszego wynalazku, równoważność do glinu określa się obliczając proporcję masy atomowej do ładunku dla pierwiastka(ów) metalicznego(ych) obecnego w soli. Na przykł ad, glin ma masę atomową 27 i ł adunek 3+, co odpowiada proporcji masy atomowej do ładunku równej 9 (27/3). Wapń ma masę atomową 40 i ładunek 2+, tak więc odpowiada to proporcji masy atomowej do ładunku równej 20. W celu wyznaczenia równoważności wapnia do glinu, proporcję masy atomowej do ładunku wapnia, 20, dzieli się przez proporcję masy atomowej do ładunku glinu 9, co w wyniku daje 2,2. Liczba wynikowa, 2,2, jest mnożnikiem służącym do wyznaczenia masy wapnia równoważnej wadze glinu. Tak więc jeśli potrzeba 1 gram glinu, równoważne będą 2,2 gramy wapnia. Za inne przykłady mogą służyć: mnożnik dla magnezu (24/2=12) jest równy 1,3 (12:9); dla sodu (23/1=23) jest równy 2,6 (23/9); dla berylu (9/2=4,5) jest równy 0,50 (4,5/9); a dla litu (6,9/1=6,9)
PL 208 342 B1 jest równy 0,77 (6,9/9). Przeliczenia te stosują się do dowolnego metalu. Stosując taką formułę równoważności można połączyć dowolną liczbę różnych soli nieorganicznych w celu uzyskania pożądanego efektu.
Jako przykład rozważmy Przykład 1 poniżej: 445,6 g 48,5% roztworu ałunu (siarczan glinu,
Al2(SO4)3-14H2O, masa molowa 594) dodaje się do próbki zawierającej 222,8 g AKD (klej reagujący z celulozą). Taka ilość ałunu zawiera 19,6 grama glinu (445,6 x 0,485 = 216,116; 216,116 g siarczanu glinu x 54 g glinu/594 g siarczanu glinu = 19,6 g glinu). Stosując przeliczenie przedstawione powyżej, taka ilość glinu jest równoważna do 43,2 gramów wapnia (19,6 x 2,2), 25,5 gramów magnezu (19,6 x 1,3), 9,8 g berylu (19,6 x 0,5) i 15,1 gramów litu (19,6 x 0,77). Tak więc można z łatwością zastąpić daną sól nieorganiczną inną solą, lub połączyć różne sole. Ponadto, w obliczeniach równoważności, część niemetaliczna soli nie powinna być uwzględniana. Na przykład, w siarczanie glinu nie jest uwzględniana proporcja masy atomowej do ładunku dla siarczanu.
Dlatego też, w rozumieniu niniejszego wynalazku, ilość pierwiastka, która jest „równoważna” pewnej ilości glinu jest taką ilością, która jest równoważna przy zastosowaniu powyższych przeliczeń. Na przykład, ilość wapnia, magnezu, albo baru, która jest równoważna X % wagowych glinu wyznacza się stosując powyższe przeliczenia. W skrócie, dotyczyłoby to także wyznaczania liczby gramów glinu w X % wagowych glinu. Aby określić ilość wapnia, magnezu, lub baru równoważne do X % wagowych glinu w oparciu o liczbę gramów glinu wykonuje się proste przeliczenie.
Ponadto, oczywiście, ilość glinu, która jest równoważna do pewnej ilości glinu, jest to ta sama ilość. Tak więc: „ilość glinu, która jest równoważna 6% wagowych glinu” jest to 6% wagowych glinu. Ten najwidoczniej oczywisty fakt przedstawia się tutaj w celu zapewnienia przejrzystości.
Ten prosty sposób przeliczania również stosuje się do ilości, które odpowiadają ilości glinu. Na przykład, jak to się tutaj stosuje, ilość pierwiastka, która jest „większa niż” albo „mniejsza niż” pewna ilość glinu jest to ilość, która jest większa niż, albo mniejsza niż, przy zastosowaniu powyższych przeliczeń. Na przykład, ilość wapnia, magnezu, lub baru, która jest większa niż X % wagowych glinu jest wyznaczana z zastosowaniem powyższych przeliczeń. W skrócie, dotyczyłoby to także wyznaczania liczby gramów glinu w X % wagowych glinu. Aby określić ilość wapnia, magnezu, lub baru większą niż X % wagowych glinu w oparciu o liczbę gramów glinu, wykonuje się proste przeliczenie.
Inne składniki zazwyczaj występujące w procesach wytwarzania papieru, takie jak środki biobójcze, glina, węglan wapnia, dwutlenek tytanu, niejonowe środki powierzchniowo czynne, rozjaśniacze optyczne, środki wspomagające retencję i drenaż, itd., mogą być stosowane w typowych dla nich zakresach i, albo są, albo oczekuje się, że są kompatybilne z kompozycjami opisanymi powyżej. Aby dopełnić kompozycje do 100% stosuje się wodę.
Wynalazek niniejszy znajduje zastosowanie do zaklejania wewnętrznego, w którym dyspersje klejowe dodawane są do zawiesiny pulpy przy końcu cyklu mokrego w procesie wytwarzania papieru, lub do zaklejania powierzchniowego, w którym dyspersje klejowe stosuje się na etapie zastosowania prasy lub na etapie powlekarki. Wynalazek może również mieć zastosowanie w układzie zaklejania dwuetapowego, w jednym albo w obydwu etapach. Na przykład, jedna część może być wewnętrznie zmieszana ze ścierem drzewnym a druga część może być zastosowana w prasie klejowej, co jest zazwyczaj praktykowane w wytwarzaniu papieru.
Bez dalszego zagłębiania się w szczegóły, uważa się, że osoba biegła dziedzinie, stosująca poprzedzający opis, może wykorzystać obecny wynalazek w jego najpełniejszym zakresie. Dlatego też przytoczone dalej korzystne szczegółowe opisy wykonania powinny być przyjęte jako jedynie ilustrujące, nie zaś w jakikolwiek sposób ograniczające pozostałą część opisu wynalazku. Wszystkie części i procenty maja charakter wagowy, chyba, że wskazano inaczej.
Pełne opisy wszystkich patentów i publikacji, cytowane powyżej i poniżej, przytacza się jako odnośnik, w sposób odpowiadający ich zupełnemu tutaj przedstawieniu.
P r z y k ł a d 1
Wytwarzanie dyspersji klejowej
Dyspersja klejowa AKD została wytworzona w następujący sposób. 5,6 g niemodyfikowanego lignosulfonianu sodu zawierającego około 6% siarki sulfonianowej (Norlig 12F® Lignotech USA Inc., WI) i 1269,2 g wody dodano do warnika strumieniowego. Mieszanie wykonywano do momentu, gdy Norlig 12F® uległ całkowitemu rozpuszczeniu. 55.8 g Skrobi kationowej (Sta Lok 169®, A.E. Staley Mfg. Co., IL) dodano do warnika. Warnik ogrzewano za pomocą pary do temperatury 95°C w ciągu 60 minut i zawartość mieszano w trakcie ogrzewania. Utworzona mieszanina jest mieszanym układem dyspergatorów. Następnie tę mieszaninę ochłodzono do 70°C i dodano 222,8 g AKD (Aquapel 364®, Hercules
PL 208 342 B1
Incorporated. DE) oraz 1,2 g środka biobójczego (AMA 424®, Vinings Indus., GA, USA). Zastosowano mieszanie w 70°C przez 5 minut. Następnie mieszaninę homogenizowano pod ciśnieniem 20,7 MPa (211 kg/cm2) za pomocą homogenizatora Gaulin Laboratory Homogenizer (Gaulin Corporation, MA), po czym szybko ochłodzono do 25°C. Po ochłodzeniu, wytworzono dyspersję klejową AKD (I) przez dodanie, podczas mieszania, 445,6 g 48,5%-owego roztworu ałunu (General Chemical Co., NJ).
P r z y k ł a d 2
Wytwarzanie dyspersji klejowej
Podobnie, dyspersje klejowe AKD wytworzone z lignosulfonianu sodu i wykazujące stosunkowo wysoką hydrofobowość, według niniejszego wynalazku, wytworzono w następujący sposób. 5,6 g lignosulfonianu sodu zawierającego 3,6% wagowych siarki sulfonianowej (Dynasperse LCD®, Lignotech USA, Incorporated, Wisconsin) i 1269,2 g wody dodano do warnika strumieniowego. Mieszano do momentu kiedy Dynasperse LCD uległ całkowitemu rozpuszczeniu. 55,8 g skrobi kationowej (Sta Lok 169®, A.E. Staley Mfg. Co., Illinois) dodano do warnika. Warnik ogrzewano za pomocą pary do temperatury 95°C w ciągu 60 minut i zawartość warnika mieszano w trakcie ogrzewania. Utworzona mieszanina jest mieszanym układem dyspergatorów. Następnie mieszaninę ochłodzono do 70°C i dodano 222,8 g AKD (Aquapel 364®, Hercules Incorporated, Wilmington, DE) oraz 1,2 g środka biobójczego (AMA 424®, Vinings Indus., GA). Zastosowano mieszanie w 70°C przez 5 minut. Następnie mieszaninę homogenizowano pod ciśnieniem około 20,7 MPa (211 kg/cm2)za pomocą homogenizatora 15M Gaulin Laboratory Homogenizer (Gaulin Corp., Massachusetts), po czym szybko ochłodzono do 25°C. Po ochłodzeniu, wytworzono dyspersję klejową AKD (II) przez dodanie, podczas mieszania, 445,6 g 48,5%-owego roztworu ałunu sprzedawanego przez General Chemical Co. (NJ). Podobnie, dyspersja klejowa AKD (III) została wytworzona na drodze dodania 222,8 g roztworu ałunu i dyspersja (IV) została wytworzona na drodze dodania 89,1 g roztworu ałunu. Dyspersja klejowa (V) została wytworzona podobnie jak dyspersja (II) za wyjątkiem, że nie dodano Dynasperse LCD®. Dyspersja klejowa (VI) była wytworzona podobnie jak dyspersja (II) za wyjątkiem, że nie dodano skrobi kationowej.
P r z y k ł a d 3
Dyspersje wytworzone w Przykładach 1 i 2 zastosowano do przeprowadzenia lepkościowego testu trwałości. Lepkość mierzono przy użyciu wiskozymetru Brookfield DVII Viscometer z wrzecionem #1, przy 60 obrotach/minutę. Lepkości dyspersji mierzono natychmiast po wytworzeniu tych dyspersji. Następnie lepkości mierzono ponownie po 2 tygodniach starzenia w 32°C. Wyniki podsumowano w Tabeli 1. Lepkości dyspersji były trwałe w przypadku próbek I do IV, w których zastosowano mieszany układ dyspergatorów., podczas gdy dyspersje były albo zżelowane, albo rozdzielone dla próbek V i VI, w których odrębnie stosowano skrobię kationową lub Dynasperse LCD® jako jedyny dyspergator.
T a b e l a 1
Dyspersja No. Lepkość (natychmiast po wytworzeniu) cp/(Pa s) Lepkość (2 tygodnie) cp/(Pa s)
I 40/(0,04) 61/(0,061)
II 31/(0,031) 27/(0,027)
II 49/(0,049) 61/(0,061)
IV 41/(0,041) 85/(0,085)
V 32/(0,032) zżelowaną
VI 11/(0,011) rozdzielona
P r z y k ł a d 4
Dyspersje wytworzone w Przykładach 1 i 2 zastosowano do przeprowadzenia testów rozwarstwienia. W typowym teście, 1,5 g dyspersji umieszczono na krążku aluminiowym i ogrzewano przez 45 minut w piecu o temperaturze 150 °C. Procent nielotnej zawartości w dyspersji mierzony taką metodą nazwany jest „całkowitym% substancji stałych na dnie” (BTS%). BTS% tych dyspersji mierzono natychmiast po wytworzeniu dyspersji. Następnie 100 gramów dyspersji umieszczono w butelce 100-gramowej. BTS% próbki z dna butelki mierzono ponownie po 2 tygodniach starzenia w 25°C. Jeśli różnica pomiędzy tymi dwoma danymi BTS % jest mała, próbkę uważa się za trwałą pod względem
PL 208 342 B1 rozwarstwienia. Wyniki podsumowano w Tabeli 2. Dyspersja 1, która była wytworzona z mieszanego układu dyspergatorów obejmującego niemodyfikowany lignosulfonian sodu i skrobię kationową, wykazywała wysoki stopień rozwarstwienia po 2 tygodniach starzenia. Jednakże próbki II do IV, wytworzone z mieszanego układu dyspergatorów obejmującego hydrofobowy lignosulfonian sodu i skrobię kationową, były trwałe pod względem rozwarstwienia. Dyspersja V, którą wykonano ze skrobi kationowej jako wyłącznego dyspergatora, wykazała małe rozwarstwienie ale nie przeszła testu lepkościowego trwałości, jak to pokazano w Tabeli 1. Dyspersja VI, która była wytworzona z hydrofobowego lignosulfonianu jako jedynego dyspergatora, uległa rozdzieleniu.
T a b e l a 2
Dyspersja No. BTS% (natychmiast po wytworzeniu) BTS% (2 tygodnie, z dna)
I 20,5 18,7
II 20,5 20,0
II 18,7 18,6
IV 16,6 16,4
V 17,0 16,9
VI 16,2 rozdzielona
P r z y k ł a d 5
Dyspersje II, III i IV wytworzone w Przykładzie 2 oraz próbkę porównawczą Hercon 70®, wyprodukowaną przez Hercules Incorporation w Delaware, zastosowano do przeprowadzenia testów efektywności odwadniania. Testy wykonano przy użyciu urządzenia Canadian Standard Freenes (CSF) Tester według sposobu opisanego w SCAN-C21:65. Masa papiernicza z odzyskiwanych starych marszczonych pojemników kartonowych (OCC) rozdrobniona do 400 CSF została zmieszana z wodą z utworzeniem 0,2% zawiesiny. Dyspersja klejowa była dodana jako 0,04% AKD, w stosunku do masy suchej masy papierniczej. Do zawiesiny dodano również 0,50% skrobi Sta lok 400® (A.E. Staley Manufacturing Co., IL) i 0,025% Reten-1523H® (Hercules Incorporated, DE). Wartość pH zawiesiny doprowadzono do 7,0. Zdolności swobodnego odciekania (CSF) mieszanin były mierzone rezultaty podsumowano w Tabeli 3. W porównaniu z próbką kontrolną Hercon 70®, dyspersje II i IV wykazały znaczącą poprawę własności ociekowych.
T a b e l a 3
Dyspersja nr CSF (ml)
II 510
III 465
IV 500
Hercon 70® 420
P r z y k ł a d 6
Wodne dyspersje II, III i IV z Przykładu 2, wraz z próbką kontrolną Hercon 70® zastosowano do wytworzenia wewnętrznie zaklejonego papieru na wstępnym urządzeniu papierniczym. Papier był wytworzony z masy papierniczej, uzyskanej z odzyskiwanych starych marszczonych pojemników kartonowych (OCC), rozbitej do Kanadyjskiej Standardowej Zdolności Swobodnego Odcieku równej 350
CSF i uformowanej w arkusze o masie 500 arkuszy papieru równej około 0,065 kg/m2 (40 funtów/3000 2 stóp2), przy pH 7,0. Arkusze papieru były osuszone do 5,0% poziomu wilgotności na szpuli. Dyspersję kleju dodano do gęstej surówki tuż przed rozcieńczaniem w pompie wachlarzowej. Poziom dodatku AKD wynosi od 0,0225% do 0,068%, w stosunku do masy suchego papieru. W procesie wytwarzanie papieru zastosowano również 38,0% siarczanu sodu (Haviland Chemical Co., MI, USA), 0,15% ałunu (General Chemical Corp., NJ) i 0,025% Reten-1523H® (Hercules Incorporated). Arkusze papieru były osuszone do 5,0% poziomu wilgotności na szpuli. Zaklejanie testowano przy użyciu testu Hercules Size Test (HST). W teście HST, arkusz zaklejanego papieru pokrywa się roztworem tuszu zawierającym 1% kwasu mrówkowego i 1,2% zieleni naftolowej B (Naphthol Green B). Współczynnik odbicia
PL 208 342 B1 dla papieru po drugiej stronie arkusza jest wyznaczony na początku i następnie jest monitorowana w trakcie testu, kiedy maleje ona ze wzglę du na wnikanie tuszu. Czas HST (w sekundach) jest czasem, który mija do momentu, gdy współczynnik odbicia spadnie do 80% wartości początkowej. Tabela 4 podsumowuje rezultaty zaklejania. Wyniki z Tabeli 4 wykazały, że dyspersje II do IV miały znacząco lepsze właściwości zaklejające niż środek kontrolny Hercon 70®, zarówno przy wysokiej, jak i przy niskiej zawarto ś ci AKD.
T a b e l a 4
Dyspersja No. AKD% HST (s)
II 0,0225 71
III 0,0225 99
IV 0,0225 81
Hercon 70® 0,0225 48
II 0,045 1089
III 0,045 1182
IV 0,045 1348
Hercon 70® 0,045 704
W oparciu o powyższe opisy, osoba bieg ła w dziedzinie moż e z łatwością poznać zasadnicze cechy obecnego wynalazku, i, nie oddalając się od jego ducha i zakresu, może dokonać rozmaitych zmian i modyfikacji wynalazku w celu dostosowania go do różnych zastosowań i warunków.

Claims (16)

1. Kompozycja wodna zawierająca klej reagujący z celulozą; co najmniej jedną sól zawierającą co najmniej jeden pierwiastek metaliczny oraz układ dyspergatorów zawierający lignosulfonian oraz co najmniej jeden dyspergator kationowy i dyspergator niejonowy znamienna tym, że lignosulfonian zawiera mniej niż 5,9% wagowych siarki sulfonianowej w stosunku do całkowitej masy lignosulfonianu sodu.
2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że lignosulfonian zawiera mniej niż 5% wagowych siarki sulfonianowej w stosunku do całkowitej masy lignosulfonianu sodu.
3. Kompozycja według zastrz. 2, znamienna tym, że lignosulfonian zawiera mniej niż 4,5% wagowych siarki sulfonianowej w stosunku do całkowitej masy lignosulfonianu sodu.
4. Kompozycja według zastrz. 3. znamienna tym, że lignosulfonian zawiera mniej niż 4% wagowych siarki sulfonianowej w stosunku do całkowitej masy lignosulfonianu sodu.
5. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera sól w takiej ilości, że przynajmniej jeden pierwiastek metaliczny jest w ilości równoważnej do, albo większej niż 0,2% wagowych glinu w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
6. Kompozycja według zastrz. 5, znamienna tym, że zawiera sól w takiej ilości, że przynajmniej jeden pierwiastek metaliczny jest w ilości równoważnej do, albo większej niż 0,4% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagują cego z celulozą .
7. Kompozycja według zastrz. 6, znamienna tym, że zawiera sól w takiej ilości, że przynajmniej jeden pierwiastek metaliczny jest w ilości równoważnej do, albo większej niż 1,5% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
8. Kompozycja według zastrz. 7, znamienna tym, że zawiera sól w takiej ilości, że przynajmniej jeden pierwiastek metaliczny jest w ilości równoważnej do, albo większej niż 4.4% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
9. Kompozycja według zastrz. 1 znamienna tym, że zawiera sól w takiej ilości, że przynajmniej jeden pierwiastek metaliczny jest w ilości równoważnej do albo większej niż 6% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
PL 208 342 B1
10. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera sól w takiej ilości, że przynajmniej jeden pierwiastek metaliczny jest w ilości równoważnej do, albo mniejszej niż 40% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
11. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera sól w takiej ilości, że przynajmniej jeden pierwiastek metaliczny jest w ilości równoważnej od 0,2% wagowych do 40% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
12. Kompozycja według zastrz. 11, znamienna tym, że zawiera sól w takiej ilości, że przynajmniej jeden pierwiastek metaliczny jest w ilości równoważnej od 0,4% wagowych do 30% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
13. Kompozycja według zastrz. 12, znamienna tym, że zawiera sól w takiej ilości, że przynajmniej jeden pierwiastek metaliczny jest w ilości równoważnej od 1,5% wagowych do 20% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
14. Kompozycja według zastrz. 13, znamienna tym, że zawiera sól w takiej ilości, że przynajmniej jeden pierwiastek metaliczny jest w ilości równoważnej od 3% wagowych do 15% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagującego z celulozą.
15. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera sól w takiej ilości, że przynajmniej jeden pierwiastek metaliczny jest w ilości równoważnej od 6% wagowych do 8% wagowych glinu, w stosunku do masy kleju reagują cego z celulozą .
16. Sposób zaklejania produktu opartego na celulozie, znamienny tym, że, do materiału celulozowego dodaje się kompozycję wodną określoną w zastrz. 1.
PL358583A 2000-04-12 2000-04-12 Kompozycja wodna oraz sposób zaklejania produktu opartego na celulozie PL208342B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2000/009762 WO2002033172A1 (en) 2000-04-12 2000-04-12 Paper sizing composition

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL358583A1 PL358583A1 (pl) 2004-08-09
PL208342B1 true PL208342B1 (pl) 2011-04-29

Family

ID=21741267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL358583A PL208342B1 (pl) 2000-04-12 2000-04-12 Kompozycja wodna oraz sposób zaklejania produktu opartego na celulozie

Country Status (14)

Country Link
EP (2) EP1272708B1 (pl)
JP (1) JP4748922B2 (pl)
KR (1) KR100648124B1 (pl)
CN (1) CN1262710C (pl)
AT (1) ATE339550T1 (pl)
AU (1) AU2000243425A1 (pl)
BR (1) BR0017209B1 (pl)
CA (1) CA2405765C (pl)
DE (1) DE60030778T2 (pl)
ES (1) ES2267524T3 (pl)
MX (1) MXPA02009957A (pl)
PL (1) PL208342B1 (pl)
PT (1) PT1272708E (pl)
WO (1) WO2002033172A1 (pl)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050022956A1 (en) * 2003-07-29 2005-02-03 Georgia-Pacific Resins Corporation Anionic-cationic polymer blend for surface size
HU226098B1 (en) * 2004-02-11 2008-04-28 Technofill Kereskedelmi Es Szo Method for surface treating of corrugated papers in order to increase strenght
AT503093B1 (de) * 2005-12-23 2008-02-15 Kemira Chemie Ges Mbh Papierleimungsemulsion, verfahren zu ihrer herstellung und deren verwendung
CA2670926A1 (en) 2006-12-20 2008-06-26 Coloplast A/S A pressure sensitive adhesive composition comprising salt
EP2014829A1 (en) * 2007-07-13 2009-01-14 Sugar Industry Innovation Pty Ltd A method for coating a paper product
AT506695B1 (de) 2008-11-14 2009-11-15 Kemira Chemie Ges Mbh Zusammensetzung zur papierleimung
US20110017417A1 (en) * 2009-07-23 2011-01-27 Ehrhardt Susan M Sizing Composition for Hot Penetrant Resistance
JP5754584B2 (ja) * 2010-05-27 2015-07-29 荒川化学工業株式会社 製紙用表面サイズ剤、表面サイズ塗工液および紙
CN102251433A (zh) * 2011-07-06 2011-11-23 延边石岘白麓纸业股份有限公司 一种纸的制备方法
CN104120628A (zh) * 2014-07-17 2014-10-29 陆振飞 一种造纸用施胶剂的制作方法
CN106917324B (zh) * 2015-12-25 2019-11-08 艺康美国股份有限公司 一种造纸施胶方法及其制备的纸张
WO2018169459A1 (en) 2017-03-15 2018-09-20 Sca Forest Products Ab Method of preparing a sizing boost additive
CN107476124B (zh) * 2017-09-08 2019-10-18 青岛科技大学 一种w/o/w型akd多重乳液的制备方法
EP3561177A1 (en) 2018-04-26 2019-10-30 Sca Forest Products AB Method of producing hydrophobic paper
CN111118951B (zh) * 2019-12-25 2022-06-24 上海东升新材料有限公司 一种淀粉乳化剂、制备方法及采用该乳化剂制备的阴离子akd表面施胶剂
WO2024105160A1 (en) 2022-11-17 2024-05-23 Sca Forest Products Ab Production of hydrophobic paper

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3223544A (en) * 1963-03-19 1965-12-14 American Cyanamid Co Manufacture of cationic paper sizing ketene dimer emulsions
US4069217A (en) * 1976-03-29 1978-01-17 American Can Company Solubilized lignosulfonate derivatives
JP2610488B2 (ja) * 1988-07-04 1997-05-14 日本ピー・エム・シー株式会社 製紙用サイズ剤組成物
US4861376A (en) * 1988-11-10 1989-08-29 Hercules Incorporated High-solids alkyl ketene dimer dispersion
JPH02293493A (ja) * 1989-04-28 1990-12-04 Arakawa Chem Ind Co Ltd ケテンダイマー系製紙用サイズ剤
JP2806563B2 (ja) * 1989-07-21 1998-09-30 日本ピー・エム・シー株式会社 製紙用サイズ剤組成物
SE502545C2 (sv) * 1992-07-07 1995-11-13 Eka Nobel Ab Vattenhaltiga kompositioner för limning av papper samt förfarande för framställning av papper
CA2124102A1 (en) * 1993-05-28 1994-11-29 David L. Elliott Cellulosic, modified lignin and cationic polymer composition and process for making improved paper or paperboard
SE9501765D0 (sv) * 1995-05-12 1995-05-12 Eka Nobel Ab Sizing dispersions
SE9704931D0 (sv) * 1997-02-05 1997-12-30 Akzo Nobel Nv Sizing of paper
SE9704932D0 (sv) * 1997-02-05 1997-12-30 Akzo Nobel Nv Aqueous dispersions of hydrophobic material

Also Published As

Publication number Publication date
CN1454274A (zh) 2003-11-05
EP1272708B1 (en) 2006-09-13
ES2267524T3 (es) 2007-03-16
PL358583A1 (pl) 2004-08-09
WO2002033172A1 (en) 2002-04-25
MXPA02009957A (es) 2006-01-18
BR0017209B1 (pt) 2011-02-22
EP1659220A2 (en) 2006-05-24
PT1272708E (pt) 2006-12-29
JP4748922B2 (ja) 2011-08-17
DE60030778T2 (de) 2007-09-06
CN1262710C (zh) 2006-07-05
BR0017209A (pt) 2003-02-18
CA2405765C (en) 2008-12-23
KR20020087140A (ko) 2002-11-21
EP1659220A3 (en) 2009-04-08
EP1272708A1 (en) 2003-01-08
ATE339550T1 (de) 2006-10-15
JP2004511680A (ja) 2004-04-15
CA2405765A1 (en) 2002-04-25
AU2000243425A1 (en) 2002-04-29
DE60030778D1 (de) 2006-10-26
KR100648124B1 (ko) 2006-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6268414B1 (en) Paper sizing composition
PL208342B1 (pl) Kompozycja wodna oraz sposób zaklejania produktu opartego na celulozie
US6183550B1 (en) Paper size dispersions
RU2309213C2 (ru) Дисперсия
CA2830829C (en) Sizing compositions
KR20010030830A (ko) 셀룰로스 반응성 사이즈 및 셀룰로스 비반응성 사이즈를사용한 종이의 표면 사이징 방법 및 이에 의해 제조된 종이
JPH0437200B2 (pl)
RU2223355C2 (ru) Проклеивающая эмульсия
US6414055B1 (en) Method for preparing aqueous size composition
RU2238359C2 (ru) Композиция для проклейки бумаги
JP4526365B2 (ja) 紙の表面サイジング方法およびその紙の製造方法
CN1782227A (zh) 纸张施胶组合物
NZ614875B2 (en) Sizing compositions
MXPA00003139A (es) Metodo para aprestar una superficie de papel con barnices de apresto reactivos con celulosa y no reactivos con celulosa, y papel elaborado con los mismos
MXPA00009871A (en) Paper size dispersions