SE429244B - Forfarande for framstellning av papper med hog torrstyrka och lag vatstyrka - Google Patents

Description

15 20 30 '7809736-7 stora svårigheterna med återupplösning av det våtstyrkelimmade papperet, särskilt i pappersbruket bildat utskott.

V Genom amerikanska patentskriften 2 999 038 är det känt att framställa papper med hög våtstyrka genom att man pâ- för papperets yta en mängd av mellan 2 och 8 % av papperets torr- vikt av en vattenlösning av ammoniumsalter av högmolekylära poly- merer, som innehåller akrylsyra, metakrylsyra eller itakonsyra såsom karakteristiska monomerer.

Syftet med föreliggande uppfinning är att för det inledningsvis beskrivna förfarandet föreslå föreningar; som vid användning såsom impregneringsmedel för papper medför en ökning av papperets torrstyrka, men icke eller endast obetyd- ligt påverkar våtstyrkan.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom.afiíman så- som salter av polymerer använder vattenlösliga alkali- och/eller jordalkalisalter av sampolymerer av (a) 90 till 30 viktprocent akrylsyra och/eller metakrylsyra, (b) 10 till 70 viktprocent akrylnitril, metakrylnitril, akrylamid och/eller metakrylamid samt eventuellt (0) upp till 30 viktprocent av en akryl- eller metakrylsyraester, vilka i 2-procentig vattenlösning vid en tem- peratur av 20°C har en viskositet av 5 till 100 mPas (Brookfield- viskosimeter, 20 r/min)., Sampolymererna framställes med kända metoder genom poly- merisering av monomererna, jfr amerikanska patentskrifterna 2 819 189 och 2 999 038. Monomerblandningen polymeras därvid kon- tinuerligt eller intermittent med hjälp av radikaliska poly- merisationsinitiatorer, företrädesvis i vatten. Om man redan vid polymeriseringen av monomererna tillsätter alkali- eller jordalkalisalter av akryl- eller metakrylsyra, erhåller man di- rekt de sampolymersaltlösningar, som skall användas enligt upp- finningen. Akrylsyra och/eller metakrylsyra kan polymeriseras med motsvarande amider eller nitriler i vatten på samma sätt som vid en fällningspolymerisation. De därvid erhållna sampolymerisa- ten kan neutraliseras direkt med alkali- eller jordalkalihydroxider.

Det är emellertid också möjligt att vid polymerisationen använda med mellan 10 till 40 viktprocent ammonium-, alkali- eller jordalkalijoner neutraliserad akrylsyra eller metakrylsyra i vattenlösning och därpå neutralisera polymerlösningen full- ständigt med alkali- eller jordalkalisalter. En metod för fram- 10 15 20 30 35 7809736-7 ställning av sampolymerer, vid vilken man använder partiellt med ammoniumjoner neutraliserad akrylsyra eller metakrylsyra, är känd genom tyska utläggningsskriften 2 004 676.

Man kan emellertid också isolera de vid fällningspoly- merisation i vatten erhållna sampolymererna, torka dem och blanda dem med en eller flera torra, pulverformiga alkalihydroxider eller jordalkalihydroxider eller -oxider. Dessa pulverformiga blandningar kan sedan utan svårighet lösas i vatten, varvid man erhåller klara lösningar.

Sampolymerer av monomerer av komponenterna a, b och eventuellt c kan också framställas med metoden för omvänd suspensionspolymerisation, vilken är känd genom tyska patent- skriften 1 081 228, liksom också med det inversa emulsions- polymerisationsförfarandet enligt tyska patentskríften 1 089 173.

Såvida icke alkali- eller jordalkalisalter av akryl- eller metakrylsyra tillsatts redan vid polymerisationen, neu- traliserar man sampolymererna i anslutning till polymerisationen med alkalihydroxider eller jordalkalihydroxider eller jord- alkalioxider. Särskild betydelse har natrium- eller kalium- samt kalcium och magnesiumsalterna av de ovannämnda sampolymer- erna. Alkalisalterna enligt uppfinningen inbegriper emellertid icke sampolymerernas ammoniumsalter. Sampolymererna innehåller 90 till 30 viktprocent, företrädesvis 90 till 60 viktprocent, akrylsyra och/eller metakrylsyra samt 10 till 70 viktprocent, företrädesvis 10 till 60 viktprocent, akrylnitril, metakryl- nitril, akrylamid eller metakrylamid samt eventuellt upp till 30 viktprocent akryl- eller metakrylsyraester. Estrarna härrör företrädesvis från primära alkoholer med högst H kolatomer.

Företrädesvis använder man kalcium- och magnesium- salter samt blandningar av jordalkalisalter av sampolymerer av akrylsyra och akrylamid, akrylsyra och akrylnitril, akrylsyra, metakrylsyra och akrylamid, samt sampolymerer av akrylsyra, akryl- amid och metakrylamid. Sampolymerernas karboxylgrupper är till minst 30 % neutraliserade med jordalkalijoner. Neutralisations- graden uppgår i allmänhet till mellan 70 och 100 %.

En 2-procentig vattenlösning av de enligt uppfinningen användbara alkali- eller jordalkalisalterna har vid en temperatur av 2U”C en viskositet (Brookfield 20 r/min) av mellan 5 och 100 mPas, företrädesvis mellan 10 och 30 mPas. Sampolymerlösningens 10 15 20 25 30 35 71809736-7 pH ligger inom området mellan U,0 och 10,0.

De vattenlösliga alkali- och jordalkalisalterna av de ifrågakommande sampolymererna anbringas på papperet i form av en 1- till 10-procentig vattenlösning. Man kan antingen im- pregnera papperet med sampolymerernas alkali- eller jordalkali- lösning, t.ex. i en limpress, eller också bespruta papperet med en lösning av sampolymersaltet. Den av papperet upptagna mängden sådan ytlimningslösning beror på det aktuella papperets absorptionsförmåga. Räknat på de fasta substanserna är det för uppnående av en tillfredsställande ökning av papperets torrhållfasthet tillräckligt att impregnera papperet med 1 till 4 viktprocent av sampolymerernas alkali- eller jordalkalisalter.

Papperets hållfasthetsökning erhålles omedelbart efter papperets torkning under vanliga betingelser, t.ex. vid tempe- raturer på 80 till 11000. Ingen åldring av det impregnerade papperet behövs. Av särskild fördel är också det faktum, att de enligt uppfinningen användbara alkali- och jordalkalisalterna av sampolymererna också kan användas tillsammans med de i praktiken ofta använda stärkelsepreparaten. Man kan därvid an- vända blandningar av stärkelselösningar och sampolymerlösningar, som innehåller mellan 2 och 10 viktprocent, företrädesvis mellan 2 och 6 viktprocent, stärkelse och mellan 1 och 3 viktprocent av dè enligt uppfinningen föreslagna alkali- och jordalkalisalt- erna av sampolymerer.

Alla kända papperskvaliteter, t.ex. skriv-, tryck- och omslagspapper, kan impregneras med de enligt uppfinningen före- slagna prodükterna. Papperen kan därvid vara framställda av en mångfald olika fibermaterial, t.ex. sulfit- eller sulfatmassa (blekt eller oblekt), slipmassa eller pappersavfall. Användandet av jordalkalisalter av sampolymerer av akrylsyra och/eller metakrylsyra och de i b ovan angivna sammonomererna såsom ytlimningsmedel för papper medför en oväntat stor ökning av papperets torrstyrka utan att papperets våtstyrka därvid ökas nämnvärt. De torrhâllfasthetsegenskaper hos papperet, som märkbart förbättras, är i första hand exv. slitlängd, spräng- styrka, plockningsbeständighet, rivstyrka och CMT-värde.

Uppfinningen belyses av ett antal utföringsexempel.

I exemplen avser "del" vikt och "procent" viktprocent. De an- givna viskositeterna erhölls vid en temperatur av ZOOC i en 10 15 20 25 30 35 7809736-7 Brookfield-viskosimeter med 20 r/min. Torrslitlängden mättes enligt DIN 53 112, blad 1, och våtslitlängden bestämdes enligt DIN 53 112, blad 2. Papperets plockningsbeständighet erhölls genom Dennison-vaxtest.

Exempel 1 En sampolymer av 65 % akrylsyra och 35 % akrylnitril (erhâllen genom polymerisering av delvis med ammoniak neutrali- serad akrylsyra i vattenlösning med kaliumperoxidisulfat som katalysator vid pH 3,5) omvandlas till sitt kalciumsalt (pH 7,0) genom omsättning med kalciumhydroxid. Ett medelst pappersmaskin framställt, träfrítt, olimmat offsetpapper med ett avvattnings- motstånd av ZSOSR, 1G % aska (kaolin) och 1 % alun, impreg- neras med en 2-procentig vattenlösning av ovannämnda kalcium- salt av sampolymeren av akrylsyra och akrylnitril samt torkas därefter vid en temperatur av 100OC. I tabell I är preparat- lösningens viskositet, den på papperet pàförda mängden rent sampolymersalt, hänfört till papperets vikt, samt några av de erhållna papperets egenskaper sammanställda.

Jämförelseexempel la Det i exempel 1 angivna ammoníumsaltet av sampolymeren av 65 % akrylsyra och 35 % akrylnitril inställs med ammoniak på pH 7,0 och användes för impregnering av papper av i exempel 1 beskrivet slag. Resultaten framgår av tabell I.

Jämförelseexempel lb För jämförelse impregneras det i exempel 1 angivna papperet endast med vatten och torkas därefter vid 10000.

Tabell I Exempel 1 Jämförelseexempel (Kalciumsalt) 1a 1b Ammoniumsalt Vatten Vískositet hos 2-proc. pre- paratlösning, i mPa.s 8 25 5 Produktabsorption, (torr- subst. hänfört till torrt papper) 1,85 1,92 - Torrslitlängd, m 3700 3500 2400 Dennison 1H 11 3 Vât slitlängd, m 150 665 0 10 15 20 25 30 35 vanevse-7 fixempel 2 Det i exempel 1 beskrivna ammoniumsaltet av sampolymeren av 65 % akrylsyra och 35 % akrylnitril neutraliseras med natrium- hydroxid. Den 2-procentiga vattenlösningen av alkalisaltet har pH 7,5. Det i exempel 1 angivna papperet impregneras med denna lösning och torkas vid 10000. Resultaten är sammanställda i tabell II.

Jämförelseexempel 2a _ En sampolymer av 65 % akrylsyra och 35 % akrylñitril användes utan neutralisering i form av en 2-procentig vatten- lösning med pH 3,5 för impregnering av det i exempel 1 beskrivna papperet. Papperet torkas vid samma temperatur som i exempel 2.

Resultaten är angivna i tabell II. För jämförelse anges i tabell II också de värden, som man erhåller om man impregnerar det i exempel 2 angivna papperet med vatten och torkar det vid 10o°c.

Tabell II Jämförelseexempel Exempel 2 2a 2b (natriumsalt) (Polysyra) (Vatten) Viskositet hos 2-proc. preparatlösning, mPas 30 20 5 Produktabsorption, % (torr- subst. hänfört till torrt papper) 1,95 1,90 Slitlängd, m 4200 4100 2400 Dennison 14 14 3 Vâtslitlängd, m 290 780 0 Exempel 3 En sampolymer, som erhållits genom sampolymerisation av 80 % akrylsyra och 20 % akrylamid i vattenlösning med hjälp av kaliumperoxidisulfat som katalysator, neutraliseras med magne- siumhydroxid. En 2-procentig vattenlösning av sampolymerens magnesiumsalt beredes med ett pH-värde av 5,5. Denna lösning pâföres på ett träfritt, alunfritt, olimmat, offsetpapper med ett avvattningsmotstånd av 25°SR och 10 % askhalt (kaolin).

Det impregnerade papperet torkas vid en temperatur av 10000. Ytterligare uppgifter angående preparatlösningen samt det impregnerade papperets egenskaper framgår av tabell III. 10 15 25 7809736-7 Jämförelseexempel 3a Den i exempel 3 beskrivna sampolymeren användes i oneutraliserad form som 2-procentig vattenlösning vid pH 2,6 som impregneringsmedel för det i exempel 3 angivna offset- papperet. I tabell III är det erhållna papperets egenskaper angivna tillsammans med de egenskaper hos papperet, som mättes efter papperets behandling med vatten och torkning (jämförelse- exempel Zb).

Tabell III Jämförelseexempel Exempel 3 3a 3b (Magnesiumsalt) (Polysyra) (Vatten) Viskositet hos 2-proc. preparatlösning, mPas 11 9 5 Produktabsorption, % (torr- subst. hänfört till torrt papper) 1,82 1,82 - Torrslitlängd, m 4700 U400 2900 Dennison 18 16 6 Våtslitlängd, m 0 253 0 Exempel 4 % Kalciumsaltet av en sampolymer av 80 % akrylsyra, 10 akrylamid och 10 % metakrylamid användes i 3-procentig lösning (pH 9,0) som ytimpregneringsmedel för det i exempel 3 beskrivna papperet. Resultaten är sammanställda i tabell IV.

Jämförelseexempel Ha _ Den oneutralisææfie sampolymeren enligt exempel 4 på- föres såsom 3-procentig vattenlösning på det i exempel 3 be- skrivna papperet. Resultaten är i tabell IV framställda i jäm- förelse med ett papper (jämförelseexempel Hb), som endast im- pregnerats med vatten och torkats. e avsosvze-7 8 Tabell IV Exempel 4 (kalciumsalt) Viskositet hos 2-proc. 26 preparatlösning, mPa.s Produktabsorption, % (torrsubst. hänfört till torrt papper) 2,96 Torrslitlängd, m 5100 Dennison 16 Våtslitlängd, m 100 Exempel 5 Jämförelseexempel 4a 4b (Polysyra) (Vatten) 48 5 2,88 - 4800 2900 14 6 400 0 En 1-procentig lösning av kalciumsaltet av en sampolymer av 65 % akrylsyra och 35 % akrylnitril, som innehåller 4 % av en i praktiken vanlig, oxidativt nedbruten stärkelse i löst form, påfëres på det i exempel 3 angivna papperet. Resultaten är sammanställda i tabell V.

Jämförelseexempel 5a En 1-procentig vattenlösníng av ammoniumsalt av en 0 sampolymer av 65 % akrylsyra och 35 f: akrylnitril, vilken i löst form innehåller en i praktiken vanlig, oxidativt nedbruten stärkelse, användes som preparatlösning för impregnering av papper av samma slag som anges i exempel 3.

De jämföres med ett test, vid vilket det i exempel 3 angivna papperet impreg- nerats endast med vatten och därpå torkats.

Tabell V Exempel 5 Jämförelseexempel (kalciumsalt + Sa 5 stärkelse) (Ammoniumsalt (Vatten) + stärkelse) Viskositet hos 2-proc. pre- paratlösning mPa.s 10 10 5 Produktabsorption, % (torrsubst. hänfört till 4,58 4,77 - torrt papper) Torrslitlängd, m 4800 4600 2900 Dennison 16 14 6 250 0 Vâtslitlängd, m 0 7809736-7 Dessa exempel och jämförelseexempel visar, att de en- ligt uppfinningen rekommenderade sampolymersalterna i motsats till de motsvarande ammoniumsalterna och polysyrorna medför en ytterligare ökning av papperets torrstyrka utan att samtidigt öka papperets våtstyrka i ej önskvärd grad.

Claims (3)

0781109736-7 10 PATENTKRAV

1. Pörfarande för framställning av papper med hög torr- styrka och låg vâtstyrka genom behandling av papperets yta med vattenlösliga salter av polymerer baserade på eteniskt omättade karbonsyror, k ä n n e t e c k n a t av att man såsom poly- mersalter använder vattenlösliga alkali- och/eller jordalkali- salter av sampolymerer av (a) 90 till 30 viktprocent akryl- syra och/eller metakrylsyra, (b) 10 till 70 viktprocent akryl- nitril, metakrylnitril, akrylamid och/eller metakrylamid samt eventuellt (c) upp till 30 viktprocent av en akryl- eller met- akrylsyraester, vilka i 2-procentig vattenlösning vid en tempe- ratur av 20°C har en viskositet av 5 till 100 mPas (Brookfield- viskosimeter, 20 r/min).

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a t av att man använder vattenlösliga kalcium- och/eller magnesiumsalter av sampolymerer av (a) 90 till 30 viktprocent akrylsyra och/eller metakrylsyra, (b) 10 till 70 viktprocent akrylnitril, metakrylnitril, akrylamid och/eller metakrylamid samt eventuellt (c) upp till 30 viktprocent av en akrylsyra- eller metakrylsyraester, vilka i 2-procentig vattenlösning vid en temperatur av 20°C haren viskositet av 5 till 100 mPas (Brookfield-viskosimeter, 20 r/min).

3. - Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a t av att man använder blandningar av alkali- och jord- alkalisalter av sampolymererna. 7809736-7 SAMMANDRAG Papper med hög torrstyrka och låg våtstyrka framställes genom ytlimning av papper med vattenlöslíga salter av vissa polymerer. Dessa utgöres av alkali- eller jordalkalisalter av sampolymerer av 90 - 30 % akrylsyra eller metakrylsyra, 10 - 70 % akrylnítril, metakrylnitril, akrylamid eller metakryl- amíd och eventuellt upp till 30 % akrylsyra- eller metakrylsyra- 651281* .