SE451739B - Papperstillverkningsforfarande och pappersprodukt varvid som avvattnings- och retentionsforbettrande kemikalie anvends katjonisk polyakrylamid och en speciell oorganisk kolloid - Google Patents

Description

2 massor eller oblekta kemiska massor. Ett annat ända- mål med uppfinningen är att åstadkomma ett papperstill- verkningsförfarande, som ger god avvattning och reten- tion även vid användning av dylika massor.

Andra ändamål och fördelar med uppfinningen framgår av den efterföljande beskrivningen och de tillhörande ritningarna. Fig l-12 visar diagram över resultaten vid efterföljande exempel.

Till grund för uppfinningen ligger den överraskan- de upptäckten att speciella katjoniska polymerer i kombi- nation med en speciell oorganisk kolloid ger avsevärda avvattnings- och retentionsförbättringar på såväl trähaltiga som oblekta kemiska massor.

Helt allmänt inbegriper systemet enligt uppfin- ningen åtgärden att i pappersmälden före formningen inblanda en speciell kombination av kemikalier, som omfattar två komponenter, en anjonisk och en katjonisk.

Den anjoniska komponenten bildas av kolloidala partik- lar, som har åtminstone ett ytskikt av aluminiumsilikat eller aluminiummodifierad kiselsyra. Den katjoniska komponenten bildas av en katjonisk polyakrylamid. Det för uppfinningen kännetecknande anges i patentkraven.

Det är tidigare känt att använda kombinationer av anjoniska och katjoniska komponenter i samband med tillverkning av papper. Sålunda beskriver det europeiska patentet EP-B-0 041 056 ett bindemedels- system, där papperets fibrer bindes med hjälp av en kombination av katjonisk stärkelse och kiselsyrasol.

Ett annat känt förfarande för att förbättra en pappersprodukts egenskaper beskrives i EP-B-O 080 986 enligt vilken ett bindemedelssystem bildas av kolloi- dal kiselsyra och katjoniskt eller amfotärt guargummi.

Vid en ännu icke publicerad vidareutveckling av de bindemedelssystem, som anges i de båda sistnämnda patentskrifterna använder man en speciell oorganisk sol, som är en aluminiumsilikatsol eller en aluminiummodi- fierad kiselsyrasol (svensk pans 8403062-6), varvid denna speciella sol visat sig ge en särskilt påtaglig (h å; 451 739 3 förbättring av bindemedlets funktion. En aluminiummo- difierad kiselsyrasol som sådan har tidigare använts i samband med papperstillverkning, varvid någon kombina- tion med katjoniska ämnen ej utnyttjats. Detta framgår av svensk patentansökan 7900587-2.

I europeiskt patent EP-B-0 020 316 beskrives ett ytmodifierat pigment, som har en ytbeläggning i form av två skikt, där det ena skíktet utgöres av en Al2O3-SiO2~hydratgel och det andra skiktet utgö- res av ett polymert bindemedel. Som exempel på polymera bindemedel anges bl a polyakrylat och katjoniska polyami- der. Denna patentskrift avser emellertid ett pigment och avser att förbättra pigmentets egenskaper som tillsatsmedel i papper eller målarfärger. Patentskrif- ten avser inte någon modifiering av en pappersmassas avvattnings- och retentionsegenskaper.

De finska patenten FI-C-67 735 och FI-C-67 736 beskriver ett trekomponentsystem för hydrofoblimning av papper, som omfattar ett limämne, en katjonisk polymer och en anjonisk polymer. Som limämne anges en hartssyra, en aktiverad hartssyra, alkylketendimer, karbamoylklo- rid, bärnstenssyra-anhydrid, fettsyra-anhydrid eller -klorid. Som katjonisk polymer anges katjonisk stärkelse, katjoniskt guargummi, polyakrylamid, polyetenimin, polyamin eller polyamidamin. Som anjonisk polymer anges kolloidal kiselsyra, bentonit, karboxymetylcellulosa eller karboxylerad polyakrylamid. De i patentskriften angivna utföringsexemplen nyttjar blekt sulfatmassa som fibermaterial i mälden, och av detta skäl är mängden störämnen ringa. I patentskrifterna har störämnenas in- verkan på papperstillverkningen inte heller nämnts. Som föredraget pH-område har angivits pH 6-8, vilket står i motsats till föreliggande uppfinning som ger goda re~ sultat inom hela pH-området och sålunda även pá sura sidan, vilket är av vikt vid användning av trähaltiga mälder och andra mälder med hög störämneshalt.

De kända, pá en anjonisk och en katjonisk komponent baserade tvàkomponentsystemen har sålunda sin huvudsak-' 4-51 739 4 liga funktion som bindemedel och har givit goda resultat på de flesta mälder, t ex en ökad bindningsstyrka hos det färdiga papperet. Även pà t ex trähaltiga tryck- papper kan man i vissa fall få styrkeökningar med hjälp av sådana system, särskilt systemet med guargummi och kolloidal kiselsyra.

Det har emellertid visat sig att dessa kända system inte är fullt effektiva för att lösa avvattnings- och retentionsproblem för alla typer av pappersmälder. Detta är särskilt påtagligt i fråga om mälder, som innehåller blekta/oblekta trähaltiga eller oblekta kemiska massor.

Som nämnts inledningsvis synes detta bero på att katjonisk stärkelse och katjoniskt eller amfotärt guargummi förmod- ligen har en benägenhet att företrädesreagera med de ut- lösta vedämnena eller störämnena, så att utbytet av den önskade reaktionen med den oorganiska solen minskar.

Om man enligt uppfinningen däremot ersätter den katjoniska stärkelsen eller guargummit med katjonisk W polyakrylamid och som oorganisk kolloidal använder en sol, vars solpartiklar har åtminstone ett ytskikt av aluminiumsilikat eller aluminiummodifierad kiselsyra enligt vad som angives ovan, erhålles en påtagligt högre reaktionsselektivitet till den anjoniska oorga- niska kolloiden även vid förekomst av höga halter av störande ämnen, särskilt utlösta vedämnen.

Som framgår av de efterföljande exemplen är denna förbätt- ring ytterst påtaglig.

De största förbättringarna med uppfinningen har observerats, när systemet utnyttjas för trähaltiga mas- sor eller oblekta kemiska massor. Förbättringar erhålles emellertid även vid andra typer av massor såsom kemisk massa, t ex sulfat- och sulfitmassa från såväl löv- som barrved. Förbättringarna med termomekaniska och mekaniska massor är högst påtagliga. Som uttrycken "cellulosamassa" och "cellulosafibrer" användes, åsyftas alla typer av pappersmälder innehållande kemisk massa, termomekanisk massa, kemitermomekanisk massa, raffinör- massa och slipmassa. 451 759 I den massa, av vilken papperet bildas, kan ingå mineralfyllmedel av vanliga typer, t ex kaolin, bentonit, titandioxid, gips, krita och talk. Uttrycket "mineral- fyllmedel" användes här för att förutom dessa fyllmedel inbegripa även wollastonit och glasfibrer och även mine- raliska làgdensitetsfyllmedel såsom expanderad perlit.

Mineralfyllmedlet tillsättes vanligtvis i form av en vattenslamma i de vanliga koncentrationer, som användes för sådana fyllmedel.

Som nämnts ovan, kan mineralfyllmedlen i papperet bestå av eller omfatta ett fyllmedel med låg densitet eller hög bulk. Möjligheten av att sätta sådana fyllme- del till konventionella pappersmälder begränsas av sådana faktorer som avvattningen av pappersmälden pà viran och retentionerna av fyllmedlen pà viran. Det har upp- täckts, att de problem, som orsakas av tillsättningen av sådana fyllmedel, också kan motverkas eller i huvudsak elimineras genom användning av systemet enligt före- liggande uppfinning; Som oorganisk kolloid i avvattnings- och retentions- systemet enligt uppfinningen skall man använda kolloi- dala partiklar, som har åtminstone ett ytskikt av alu- miniumsilikat eller aluminiummodifierad kiselsyra, så att partiklarnas ytgrupper innehåller kisel- och alu- miniumatomer i ett förhållande av från 9,5:0,5 till 7,5:2. Solens partiklar bör företrädesvis ha en speci- fik yta av 50-1000 m2/g och ännu hellre ca 200-1000 m2/g, varvid de bästa resultaten har observerats, när den specifika ytan varit ca 300-700 m2/g. Solen kan med fördel ha stabiliserats med ett alkali. Om solen utgöres av en aluminiummodifierad kiselsyra, kan denna alkali- stabilisering ske med alkali i ett molförhållande SiO2:M2O av från 10:l till 300:l, företrädesvis l5:1 till lO0:l (M är en jon ur gruppen Na, K, Li och NH4). Det har konstaterats, att de kolloidala solpartiklarna bör ha en storlek under 20 nm och företrädesvis en medelparti- kelstorlek av från ca 10 ned till ca 1 nm (en kolloidal 451 739 '15 6 partikel av aluminiummodifierad kiselsyra med en specifik yta av ca 550 m2/g motsvarar en medelpartikelstorlek av ca 5,5 nm).

Om man som kolloidala partiklar använder en ren aluminiumsilikatsol, kan denna framställas på känt sätt genom fällning av vattenglas med natriumaluminat. En sådan sol har homogena partiklar, så att partiklarnas yta har kisel- och aluminiumatomer i förhållandet 7,5:2,5.

Alternativt kan man använda en aluminiummodifierad ki- selsyrasol, dvs en sol, i vilken endast ett ytskikt av solpartiklarnas yta innehåller både kisel- och aluminium- atomer. En sådan aluminiummodifierad sol framställes genom att ytan på en kiselsyrasol modifieras med aluminat- joner, vilket är möjligt sannolikt till följd av att både aluminium och kisel kan under lämpliga förhållanden antaga koordinationstalet 4 eller 6 gentemot syre och till följd av att båda har ungefär samma atomdiameter.

Eftersom aluminatjonen Al(OH)4 1 är geometriskt lika än Si(OH)4, kan jonen insättas eller substitueras in i SiO2-ytan, varvid man alstrar ett aluminiumsilikatsäte med en fixerad negativ laddning. En sådan aluminiummodi- fierad kiselsyrasol är mycket mera stabil mot gelning inom pH-området 4-6, inom vilket omodifierade kisel- syrasoler kan gela snabbt, och är mindre känslig för salt. Framställningen av aluminiummodifierade kisel- syrasoler är välkänd och beskriven i litteraturen, t ex i boken "The Chemistry of Silica" av Ralph K Iler, John Wiley & Sons, New York, l979, sid 407-410.

Vid modifieringen av kiselsyrasolen bringar man sålunda en given mängd natriumaluminat att vid högt pH (ca l0) reagera med den kolloidala kiselsyran. Detta innebär, att kolloidpartiklarna får ytgrupper, som består av šAl-0H_1. Dessa grupper har vid låga pH (4-6) en starkt anjonisk karaktär. Detta står i motsats till en ren omodifierad kiselsyrasol, vid vilken man inte får denna starka anjoniska karaktär vid lågt pH, efter- som kiselsyra är en svag syra med pKs ungefär 7. 451 739 7 Det har visat sig, att mäldens pH vid ett papperstill- verkningsförfarande enligt föreliggande uppfinning inte är särskilt kritiskt och kan ligga i området pH 3,5~l0.

Högre pH än 10 och lägre pH än §,5 är emellertid olämp- liga. Om man enligt känd teknik använder omodifierad kiselsyra som oorganisk kolloid, kan man få goda resul- tat enbart vid höga pH inom detta intervall, medan man vid uppfinningen, som utnyttjar aluminiumsilikatsol eller aluminiummodifierade kiselsyrasol, erhåller god effekt inom hela pH-intervallet. En särskild fördel med uppfinningen är alltså, att låga pH under pH 7 eller pH 6 kan användas.

Andra papperskemikalier såsom lim, alun och liknan- de kan utnyttjas, men man måste vara varsam så att halterna av dessa ämnen inte blir så stor, att den inverkar menligt pà de avvattnings- och retentionsför- bättrande effekter som systemet enligt uppfinningen har.

För uppfinningsändamålet sättes den katjoniska en polyakrylamiden till mälden i en mängd, som motsvarar 0,005-1,5 vikt%, räknat pà mäldens torrsubstans. Detta haltomráde gäller även för den oorganiska kolloiden.

Lägre tillsättningsmängder synes inte ge någon påtaglig förbättring, och högre tillsättningsmängder synes inte medföra några sådana förbättringar av avvattningen och retentionen som motiverar kostnaderna för de högre tillsättningshalterna.

Uppfinningen skall i det följande belysas med några utföringsexempel.

Vid de efterföljande utföringsexemplen utnyttjades följande kemikalier: 0RGANOSORB@ är en bentonitlera erhállen från Allied Chemicals, Storbritannien.

ORGANOPOL@ är en anjonisk polyakrylamid erhållen från Allied Chemicals, Storbritannien Olika stärkelseprodukter BMB-l90, en katjonisk stärkelse med N-halten 0,35%, inköpt från Raisio AB, Sverige. 451 759 8 BMB-165, en katjonisk stärkelse med N-halten 0,2%, inköpt från Raisio AB, Sverige.

HKS, en högkatjoniserad stärkelse med N-halten 1,75%.

SP-190, en amfotär stärkelse, som inköpts från Rasio AB, Sverige SOLVITOSEW N, en katjonisk stärkelse med N-halten 0,2%, inköpt från AB Stadex, Malmö, Sverige.

SOLVITOSE® D9, en katjonisk stärkelse med N-halten 0,75%, inköpt från AB Stadex, Malmö, Sverige.

Amylopektin CATO 210, en amylopektinprodukt med N-halten 0,23%, inköpt från Lyckeby-National AB, Sverige.

WAXI MAIZE, en amylopektinprodukt med N-halten 0,31%, inköpt från Laing National, Storbritannien.

Polyimin POLYMIN SK, inköpt från BASF, Tyskland POLYMIN SN, inköpt från BASF; Tyskland Guargummi wa MEYPROBOND® 120, ett amfotärt guargummi, inköpt fràn Meyhall AG, Schweiz MEYPROID® 9801, en katjonisk guargummiprodukt med N-hal- ten 2%, inköpt från Meyhall AG, Schweiz GENDRIV@ 158, en katjonisk guargummiprodukt med N-halten 1,43%, inköpt från Henkel Corporation, Minneapolis, Minnesota, USA GENDRIV@ 162, en katjonisk guargummiprodukt med N-hal- ten 1,71%, inköpt från Henkel Corporation, Minneapolis, Minnesota, USA Polyakrylamidprodukter PAM I, en från Dow Chemical Rheinwerk GmbH, Reinmünster, Västtyskland, inköpt polyakrylamid med beteckningen XZ 87431, katjonaktivieteten 0,22 meq/g och den ungefärliga molekylvikten 5 miljoner.

PAM II, en från Dow Chemical Rheinwerk GmbH, Reinmünster, Västtyskland, inköpt polyakrylamid med beteckningen XZ 87409, katjonaktiviteten 0,50 meq/g och den ungefär- liga molekylvikten 5 miljoner. 451 739 9 PAM III, en från Dow Chemical Rheinwerk GmbH, Reinmünster, Västtyskland, inköpt polyakrylamid med beteckningen XZ 87410, katjonaktiviteten 0,83 meq/g och den ungefär- liga molekylvikten 5 miljoner.

PAM IV, en från Dow Chemical Rheinwerk GmbH, Reinmünster, Västtyskland, inköpt polyakrylamid med beteckningen XZ 87407, katjonaktivíteten 2,20 meq/g och den ungefär- liga molekylvikten 5 miljoner.

Polyetenoxíd POLYOX COAGULANT, ett koaguleringsmedel, som inköpts från Union Carbide Corporation, USA.

POLYOX WSR 301, en polyetylenoxidprodukt, som inköpts frán Union Carbide Corporation, USA. Övriga BUBOND 60, en lágmolekylär, högkatjonaktiv produkt, som inköpts fràn Buckman Laboratories, USA.

BUBOND 65, en högmolekylär, högkatjonaktiv produkt, som inköpts från Buckman Laboratories, USA, M5 BUFLOCK 171, en làgmolekylär högkatjonaktiv produkt, som inköpts frán Buckman Laboratories, USA.

EXEMPEL l Detta exempel avser ett avvattningsförsök med en “Canadian Freeness Tester". Den använda papperskva- liteten var superkalandrerat journalpapper. Mäldsamman- sättningen omfattade 76% fibrer och 24% fyllmedel (C-lera från English China Clay). Mäldens fiberandel hade följande sammansättning: 22% helblekt tallsulfatmassa % % slipmassa 28% utskott.

Mälden uttogs från en kommersiell journalpappers- ditionitblekt termomekanisk massa maskin och späddes med bakvatten frän samma maskin till mäldkoncentrationen 3 g/1. Bakvattnet hade den specifika konduktiviteten 85 mS/m och den totala orga- niska halten TOC = 270 mg/1. Mäldens pH justerades till 5,5 med utspädd natriumhydroxidlösning. Vid olika 451 759 kemikalidoseringar bestämdes mäldens dräneríngsförmåga enligt SCAN-C 21:65 i en “Canadian Freeness Tester".

Som oorganisk sol användes en 15% Al-kiselsyrasol med den specifika ytan ca 500 m2/g och ratiot SiO2:Na2O ca 40 och med 9% Al-atomer på solpartiklarnas yta, vil- ket motsvarar 0,46% på fastämnena i hela solen.

Prover utfördes med både enskilda polymerer och poly- merernas kombinationer med 0,3% oorganisk sol, räknat på torrtänkt material. Vid testerna infördes 1000 ml mäld- suspension i en bägare, som hade en omrörare, vilken drevs med hastigheten 800 r/m ("Britt Jar"). Vid testerna med enskilda polymerer utnyttjades följande tillsätt- ningsschema: l. Tillsättning av avvattnings- och retentionspolymeren till mäldsuspensionen under omrörning. 2. Omröring under 45 s. 3. Dränering.

Vid försök med kombinationen av polymer och sol, gg utnyttjades följande tillsättningsföljd: l. Tillsättning av avvattnings- och retentionspolymeren under omröring. 2. Omröring under 30 s. 3. Tillsättning av den oorganiska solen under omröring. 4. Omröring under 15 s.

. Dränering.

Tabell l och fig l visar resultaten vid kemikalie- dosering för uppnàende av maximal avvattningsförmåga, uttryckt som milliliter CSF. Av fig l framgår den påtag- ligt högre avvattningsförmágan vid utnyttjande av kombi- nationen oorganisk sol och polyakrylamid (proven 5-8) och de bästa kända systemen med katjonisk stärkelse i kombination med oorganisk sol (proven 18, 20 och 22-26) och med kombinationen oorganisk sol och guargummi (proven -17). Den störande inverkan av de från den termomeka- niska massan och slipmassan utlösta störämnena är påtag- lig i fråga om dessa kända system, jämfört med syste- met enligt uppfinningen. 451 739 ll Vid en annan försöksserie med samma mäld hölls koncentrationen av oorganisk sol konstant vid 0,3% men varierades tillsättningshalterna för stärkelse, guargummi eller polyakrylamid. Resultaten av dessa prov är sammanställda i tabell 2 och àskådliggjorda i fig 2 och 3. Som framgår av tabell 2 och fig 2 och 3 förbättras avvattningen vid de båda kända förfaran- dena och även vid förfarandet enligt uppfinningen.

Fig 2 visar sålunda förbättringarna med känd teknik enligt den europeiska patentskriften EP-B-0 041 056 (proven 28-33) peiska patentskriften EP-B-0 080 986 (proven 34-38).

Vid utnyttjande av systemet enligt uppfinningen (pro- respektive förfarandet enligt den euro- ven nr 39-50) erhölls emellertid väsentligt bättre förbättringar av avvattningsförmågan vid lägre till- satser av polyakrylamiden.

EXEMPEL 2 Detta exempel avser ett avvattningsförsök med trä- haltiga massor, nämligen slipmassa, kemitermomekanisk massa (CTMP) och peroxidblekt termomekanisk massa (TMP).

Samma oorganiska sol som i exempel 1 utnyttjades.

Slipmassa (gran) och TMP togs från två journalpap- perstillverkande bruk. Genom centrifugering koncentrera- des de båda massorna till ca 30% torrsubstanshalt. Den termomekaniska massan torkades vid rumstemperatur till ca 90% torrhalt. Den kemitermomekaniska massan (gran) togs i torr form från en massafabrik och hade torrsubstanshalten ca 95%.

Efter erforderlig blötläggning i avjoniserat vatten slogs alla dessa massor sedan upp i en vàtdefibrör (enligt SCAN-M2:64). Efter uppslagningen späddes massa- suspensionerna till O,3% (3 g/1) med avjoniserat vatten.

Till den sålunda bildade mälden sattes 1,5 g/l NaS04.lOH2O, vilket motsvarar en specifik konduktivitet av ca 85 mS/m, så att den specifika konduktiviteten blev densamma som i exempel l, enligt vilket bakvatten från en pappers- maskin utnyttjades. 451 739 .m-a-.f-...m- 12 Mäldsuspensionens pH-värde justerades till 4 eller Q med hjälp av utspädda Na0H- och H2SO4-lösningar. Av- vattningstester enligt SCAN-C 21:65 utfördes med enskil- da PAM-produkter och PAM-sol-kombinationer under samma försöksbetingelser som i exempel 1. Försöksresulta- ten är sammanfattade i tabellerna 3-7 och fig 4-8.

Av dessa resultat framgår tydligt, att kombinationen polyakrylamid och oorganisk sol ger större avvattnings- effekter än enskilda polyakrylamider. Storleken av den tekniska effekten beror på mäldens pH, polyakrylamidens katjonaktivitet, massans kemiska karaktär och vattenfa- sens kemiska sammansättning. I samtliga fall är förbätt- ringen genom polyakrylamidtillsatsen påtaglig.

De försök, som redovisas i tabell 7 och fig 8, avsåg att fastställa gränsvärden för tillsatsen av aluminiummodifierade kiselsyrasolen. Koncentrationen av tillsatt sol varierades sålunda från 0,025% till 1%. Vid 0,025% sol erhölls en avvattningsförbättring om ca 40-50 ml CSF jämfört med användning av enbart polyakrylamid. Effekten uppkommer sannolikt även vid lägre värden av sol-tillsatsen, men förbättringarna blir inte lika påtagliga. Övre gränsen har studerats vid upp till 1% tillsats (10 kg/ton papper), men inget tyder på att effekten skulle gà förlorad vid högre tillsatsmängder. En praktisk övre gräns är därför l,5%, medan den nedre gränsen av praktiska skäl är 0,005% för denna kemikalie. Samma värden gäller för polyakrylamidkemikalien.

EXEMPEL 3 Detta exempel avser ett avvattningsförsök med oblekt sulfatmassa med kappa-talet 53 under utnyttjande av en "Canadian Freeness Tester" enligt SCAN-C 21:65.

Den använda solen var densamma som i exempel 1.

Vid försöket blötlades 360 g torr massa i 5 liter avjoniserat vatten under ca 20 h. Därefter maldes mas- san enligt SCAN-C 25:76 till en malgrad av ca 90 ml CSF. Maltiden var ca 75 min. Den malda massan späddes sedan med avjoniserat vatten till koncentrationen 3 g/l '35 451 739 13 (0,3%). Därefter sattes 1,5 g/1 Na2SO4.10H2O till fibersuspensionen, och fibersuspensionens pH justerades med utspädd Na0H eller H2SO4 till pH 4 eller 8. Övriga försöksbetingelser var desamma som vid exemplen 1 och 2 (tillsättningsföljder och tider för kemikalier, omrörningshastighet och omrörningstid).

Resultaten är sammanställda i tabell 8 och åskåd- liggöres även i fig 9 och 10. Av dessa resultat framgår uppfinningseffekten tydligt. Effekten är beroende framför allt av massans pH-värde och den vattenkemiska miljön (saltkoncentrationen och närvaron av lösta organiska substanser).

EXEMPEL 4 Detta exempel avser ett avvattningsförsök.för fastställning av askretentionen. Den använda mälden hade samma sammansättning som mälden i exempel l. Även vid detta exempel utnyttjades samma oorganiska sol som i exmepel 1. äs Retentionsmätningen utfördes med hjälp av ett s k dynamiskt avvattningskärl (“Britt-Jar"), varvid de första 100 ml av filtratet uppsamlades i ett mätglas.

Vid mätningen användes en vira med hàlstorleken 76 um. Kemikaliedoseringsmetoden och omröringstekniken var densamma som i exemplen 1-3, och den totala omrör- ningstiden efter kemikaliedoseringen var 45 s. Omrörar- hastigheten var 800 r/m. Doseringen av den kolloidala aluminiummodifierade kiselsyrasolen skedde 30 s efter doseringen av polyakrylamiden.

Retentionsmätmetoden är beskriven av K. Britt och J. E. Unbehend i Research Report 75, 1/10, 1981, utgiven av Empire State Paper Research Institut ESPRA, Syracuse, N.Y. 13210, USA.

Av resultaten i tabell 9 och fig ll framgår, att man erhåller en högre askretention med kombinationen polyakrylamid och aluminiummodifierad kiselsyrasol än med enbart polyakrylamid. 4 - -n mwm 'l 739 14 EXEMPEL 5 Detta exempel avser ett avvattningsförsök med slip- massa. Vid försöket utnyttjades två typer av soler, dels samma Al-kiselsyrasol som i exempel l, dels som jämförel- se en ren kiselsyrasol i form av en 15% sol med specifika ytan ca 500 m2/g och SiO2:Na2O-ratiot ca 40.

Slipmassan (gran) togs från ett journalpapperstill- verkande bruk. Genom centrifugering koncentrerades mas- san till ca 30% torrsubstanshalt. Efter erforderlig blöt- läggning i avjoniserat vatten slogs massan sedan upp i en våtdefibrör (enligt SCAN-M2:64). Efter uppslagningen späddes massasuspensionen till 0,3% (3 g/l) med avjoni- serat vatten. Till den sålunda bildade mälden sattes 1,5 g/l Na2 duktivitet av ca 85 mS/m, så att den specifika kondukti- SO4.l0 H20, vilket motsvarar en specifik kon- viteten blev densamma som i exempel 1, enligt vilket bak- vatten från en pappersmaskin utnyttjades.

Mäldsuspensionens pH-värde justerades till 8 med hjälp av utspädd NaOH-lösning. Avvattningstester enligt SCAN-C2l.65 utfördes med PAM respektive kombina- tioner av PAM och omodifierad kiselsyrasol resp aluminium- modifierad kiselsyrasol under samma försöksbetingelser som i exempel 1. Försökresultaten är sammanfattade i tabell 10 och fig 12.

Av dessa resultat framgår tydligt, att kombinationen av polyakrylamid och oorganisk sol ger större avvatt- ningseffekt än enbart polyakrylamid och att den aluminium- modifierade solen ger påtagligt bättre resultat än den omodifierade rena kiselsyrasolen.

EXEMPEL 6 Utöver ovanstående försök jämfördes även avvatt- ningsförsök med extremt höga tillsatser av polyakrylamid (PAM III) och samma oorganiska sol som i exempel l samt vid extrema pH-värden. Dessa avvattningsförsök genomför- des pá det sätt som angivits i exempel l, dels på den i exempel 5 angivna mäldsuspensionen av slipmassa, dels på en kemisk massa (blekt sulfat). Resultaten anges i tabell ll och 12. 451 739 TABELL 1 Kemikaliedosering för maximal CSF Prov CSF (ml) “r Kemikalie Halt utan med 0, 3% % sol sol Nollprov - 90 - 2 ÛRGANÛSÛRB + 1,0 170 - ÜRGANUPÜL 0,05 3 POLYOX-Coagulant 0,05-0,50 97 - 4 POLYÜX-WSR 301 0,05-0,50 98 - PAM-I 0,20 150 450 6 PAM-II 0,50 220 595 7 PAM-III 0,33 280 555 8 PAM-IV 0,50 405 595 9 BUFLÛC-171 0,03-0,50 95 - BUBÛND-65 0,27 100 - ll BUBÛND-60 0,03-0,50 100 - 12 POLYMlN~SK 0,33 120 155 13 PDLYMIN-SN 0,50 135 160 14 MEYPRÛBOND-120 0,&0 85 - GENDRIV-158 0,4 115 277 16 GENDRIV~162 0,4 125 385 17 MEYPRÛBUND-9801 0,4 160 385 18 NM-International Laing 1,5 115 200 19 WAXI-NAIZE 2,0 115 200 SOLVITOSE-N 1,5 95 135 21 CÅTO-210 2,0 105 155 22 RAISIO-SP 190 2,0 95 155 23 HKS 0,4 110 150 24 SULVITÛSE-D9 0,5 140 230 BMB-190 1,5 115 270 26 BMB-165 1,5 130 200 451 739 16 TABELL 2 Avvattningsförmågan som funktion av polymertillsatmängden vid konstant halt av Oorganisk sol (0, 96) Prov 0110-190 GENDRIV PAM-II PAM-III csF (m1) nr 162 utan med 96 96 % 96 sol sol 27 _ _ _ _ _ 90 0, 3 _ _ _ 105 120 29 0,5 _ _ _ 105 145 0,0 _ _ _ 110 200 31 1,0 - _ - 110 250 32 1,5 _ _ - 115 270 33 2,0 _ _ _ 120 245 34 _ 0,2 _ _ 130 250 _ 0,4 - _ 125 305 36 , _ 0, 6 _ _ 110 315 37 _ 0,0 _ _ 100 240 _ 1,0 _ _ 90 160 39 _ _ 0,067 ' 145 165 40 _ _ 0,133 ' 170 260 41 _ _ 0,20 i 100 340 42 _ _ 0,267 200 425 43 _ _ 0, 333 ' 220 510 44 _ _ 0,50 ' 220 595 45 _ _ _ 0,067 160 240 46 _ _ _ 0,133 195 305 47 _ _ _ 0, 20 210 465 40 _ _ _ 0, 267 240 535 49 _ _ _ 0, 333 200 555 50 _ _ 0, 50 270 550 451 739 17 Pwlí | - 1 - 1 03 0.0 0.0 000 000 0.0 0.0 000 000 0.0 0.0 000 0.0 00.0 000 000 0.0 00.0 000 000 0.0 0.0 000 000 0.0 0.0 000 0.0 00.0 000 000 0.0 00.0 000 000 0.0 0.0 02 000 0.0 0.0 000 0.0 00.0 000 000 0.0 00.0 000 000 0.0 0.0 000 03 0.0 0.0 000 0.0 00.0 000 000 0.0 00.0 - 000 0.0 00.0 000 0.0 000.0 000 000 0.0 000.0 | - - 1 000 - 00.0 000 00 I 0.0 00 00 | 0.0 000 - 0.0 000 000 - 00.0 000 00 - 0.0 00 00 » 0.0 000 - 0.0 000 000 - 00.0 000 00 I 0.0 00 00 I 0.0 000 - 0.0 000 000 - 00.0 02 00 f 0.0 00 00 1 0.0 000 - 00.0 000 000 - 00.0 . 000 - 000.0 . 000 - 1 000 000 - - 00 00 - - 00 00 - | 3003 0 ...h 0203 210.: 0 0 30:00 2103 0... 0... 80:00 :E13 0 0 000 000 i :<0 000 000 000 0 000 000 000 G0 ä :<0 000 000 000 0 :ä æoofiv Aæoofiv =mm»mmw mmmzummm 2>< n 40wm<» 451 739 TABELL 4 PER0x100LEKT TMP_MAssA CSF 54 spec.|<0nd. = 85 mS/m PAM 11 S01 csF PAM Iv sol csF % % (pH=4) % % (pH=ß) _ _ 63 _ _ 57 0,05 _ 67 0,05 _ 67 0,10 _ 63 0,10 _ 93 0,20 _ 73 0,20 _ 202 0,30 _ 01 0,30 _ 455 0,50 _ 06 0,50 _ 532 0,05 0,3 72 0,05 0,3 67 0,10 0,3 01 0,10 0,3 91 0,20 0,3 135 0,20 0,3 230 0,30 0,3 237 0,30 0,3 090 0,50 0,3 492 0,50 0,3 600 TABELL 5 CTMP-massa CSF : 106, spec.k0nd. 85 mS/m PAM 11 501 csF PAM 1v S61 csF % % (pH=a) % % (pH=8) - _ 115 _ _ 0,05 _ 145 0,05 _ 113 0,10 _ 155 0,10 _ ägg 0,20 _ 170 0,20 _ 490 g,šg - 100 0,30 _ 565 , _ 203 0,50 _ 595 0,05 0,3 102 0,05 0,3 0,10 0,3 265 0,10 0,3 ägg 0,20 0,3 472 0,20 0,3 sas 0,30 0,3 607 0,30 0,3 615 0,50 0,3 670 0,50 0,3 605 451 759 19 km oqm mwq n.@ @m,Q nam Üßw m.@ @m.@ mqw »Hm m.o @n.@ mmm Own m.@ Q».@ oqø man ».@ =~.@ mmm mßq fi.@ @~.@ mm~ man m.o oH.@ mmm m>~ m.@ @H.= o~H www ».@ m@.@ “HH m@H n.@ m@.@ mH« QHH 1 =m.@ D@~ @»H - @m.@ MQ» “NH | anno m>H GHH I @n.@ Ü@H QHH - @~.= m~H m«H - @~.@ HQH OHH - =H.@ @@H WMH , @H.@ OWH WHH | m@.o QHH m m»H DHH , 1 HHH QHH - 1 Hæflmav HHHIQV æ H H@"=Qv Hquïßv w H mwu uwu How HHH z<@ mmm uwu Ham HH z<& E\we mm U H@HH>HH¥=v=o1 .umaw @m\@m H =mw»mw» wwwzmmmm z>< w 44mm<» 451 759 2D Qqw @.H omv øm.o nßfi ~.o mm @H.o 1 1 m« 1 fi.o omm o.H 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 =«.@ DMQ Q.~ Dam om_@ CNQ ~.@ wwfi @H.@ om m@.@ 1 1 mm 1 @m.@ omm o.H om» Dm.D QHQ ~.@ @w~ @H.@ mwfi m=.@ Qw m~o.@ Qw 1 @N_@ onfl o.~ cqfl Qm.@ nmfi ~.@ ONN =fi.@ oßfl mo.@ mm m~@.o Qß 1 @~.@ 1 1 1 1 1 1 Qflfl @fi_= GAH m@.@ QQH m~=.@ 1 1 m@_@ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Nw m~o,@ 1 1 m~@.= 1 o.~ @n.@ 1 @N.Q 1 oH.= 1 m=.@ 1 m~ø.@ om Q Q a w a m ä m w m mmm fiow Lmu flom umu How hmm How hmm fiow mmm How mwu How HH~ z ß 44wm 21 TABELL 8 PAM II Sol CSF PAM II Sol CSF 9.; 9.; (pH=4) 9.; ya (pma) - - 265 - - 200 0,10 - 370 0,10 - 360 0,25 - 465 0,20 - 435 0,30 - 480 0,30 - 475 0,40 - 505 0,40 - 530 0,50 - 530 0,50 - 560 0,09 , 375 0,10 , 340 0,25 , 570 0,20 , 485 0,30 , 610 0,30 610 0,40 , 660 0,40 ,3 660 0,50 , 695 0,50 , 685 TABELL 9 PAM I Askretention %, pH=4 Askretentíon %, pH=5,5 95 utan med Û,3% utan med 0,35% sol sol sol sol ll - 6 - , 65 77,5 75,5 76 , 85 96,5 90,5 98 , 94 95 95 97 451 759 22 TABELL 10 PAM II Si02-sol Al-Qodifíerad CSF S102-sol (ml) m m m - - - 40 0,05 - - 65 0,10 - - 65 0,20 - - 70 0,30 - - 75 0,00 - - - 0,50 _ - 75 0,05 0,3 - 55 0,10 0,3 - 70 0,20 0,3 - 65 0,30 0,3 - 160 0,4 0,3 _ 225 0,5 0,3 _ 325 0,05 - 0,3 55 0,10 - 0,3 65 0,20 - 0,3 105. 0,30 - ” 0,3 170 0,4 - 0,3 270 0,5 - 0,3 400 TABELL ll Slipmassa (10 %) pH = 4,0. Specifik konduktivitet = 85 m5/m PAM III Al-modifierad CSF S102-sol % % ml - - 40-50 1,0 1,0 470 1,0 1,5 700 1,5 1,5 610 -..-.-q-am_ 451 739 23 TABELL 12 Kemisk massa (100%). Specifik konduktivitet = 85 mS/m PÅM III Ål-mOdifierad CSF pH Si02-sol % % - - 100 _ 0, , 545 3,0 , , 550 10 Éíi

Claims (8)

10 15 20 25 30 24 PATENTKRAV

1. l. Papperstillverkningsförfarande, vid vilket en vattenhaltig pappersmassa, som innehåller cellulosa- massa och eventuellt även mineralfyllmedel, formas och torkas, varvid avvattnings- och retentionsförbätt- rande kemikalier sättes till pappersmassan före form- ningen, k ä n n e t e c k n a t därav, att som avvatt- nings- och retentionsförbättrande kemikalier till- sättes dels en katjonisk polyakrylamid, dels en sol av kolloidala partiklar, som har åtminstone ett ytskikt av aluminiumsilikat eller aluminiummodifierad kiselsyra så att partiklarnas ytgrupper innehåller kisel- och aluminiumatomer i ett förhållande av från 9,5:0,5 till 7,5:2,5.

2. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e - t e c k n a t därav, att den katjoniska polyakrylamiden tillsättes i en mängd av 0,005-1,5 vikt%, beräknat på torr pappersmäld.

3. Förfarande enligt patentkrave l eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att solen tillsättes i en mängd av 0,005-1,5 vikt%, beräknat på torr pap- persmäld.

4. Förfarande enligt patentkravet 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att solen har solpartiklar med en specifik yta av från ca 50 till Ca looo m2/g, företrädesvis från aa zoo :in ca voo m2/g.

5. Förfarande enligt något av patentkraven l-4, k ä n n e t e c k n a t därav, att pappersmassans pH inställes på från ca 3,5 till ca 10.

6. Förfarande enligt något av patentkraven 1-5, k ä n n e t e c k n a t därav, att mängden cellulosa- massa i pappersmassan regleras för att ge ett färdigt papper med minst SD vikt% cellulosafibrer. 10 15 451 739 25

7. Pappersprodukt, som innehåller cellulosafibrer, företrädesvis i en mängd av minst 50 vikt%, beräknat på pappersprodukten, och avvattnings- och retentions~ förbättrande kemikalier och som eventuellt även innehàl~ ler mineralfyllmedel, k ä n n e t e c k n a d därav, att de avvattnings- och retentionsförbättrande kemi~ kalierna omfattar dels en katjonisk polyakrylamid, dels kolloidala oorganiska partiklar, som har åtminstone ett ytskikt av aluminiumsilikat eller aluminiummodi- fierad kiselsyra, så att partiklarnas ytgrupper inne- häller kísel- och aluminiumatomer i ett förhållande av från 9,5:0,5 till 7,5:2,5.

8. Pappersprodukt enligt patentkravet 7, k ä n - n e t e c k n a d därav, att dess halter av katjonisk polyakrylamid och kolloidala oorganiska partiklar är vardera 0,005-1,5 vikt% beräknat på papperets torr- substanshalt.