SE460730B - Foerfarande foer tillverkning av papper med foerbaettrad torrhaallfasthet - Google Patents

Description

460 750 maskinernas hastighet har stigit har alunåns effekt ej räckt till, och man har börjat använda syntetiska polymerer, speciellt po- lyakrylamider. Under senare tider har man å ena sidan på grund av kostnadsskäl och å andra sidan för uppnående av bättre tryckre- sultat börjat använda allt större mängder fyllmedel. Härvid har man vid vissa fabriker stött på problem i fråga om papprets håll- fasthet, och därför tillsatt massan hållfasthetstillsatsmedele Detta kända sambruk har ej lett till någon häpnadsväckande ökning av hållfastheten. Den sannolika orsaken är den att fyllmedlet starkare än de andra massakomponenterna har adsorberat det till- satta retentionsmedlet.

Ett sambruk av katjonisk stärkelse och anjoniskt retentionsmedel av polyakrylamidtyp är känt även från tillverkningen av s.k. su- perfyllda papperskvaliteter. Dylika papperskvaliteter som inne- håller två eller tre gånger mera fyllmedel än vanligt föreslås nämligen att tillverkas med hjälp av nämnda tillsatsmedelskombi- nation (STFI-kontakt nr 3, 1982, sid. 3-4). Vid tillverkningen av papper som innehåller t.ex. 50 % kaolin kan man använda 5 % kat- jonisk stärkelse och 0,3 % anjonisk polyakrylamid. En dylik an- vändning av katjonisk stärkelse tillsammans med en anjonisk poly- mer grundar sig enligt publikationen på det att de katjoniska och anjoniska komponenterna doseras enligt laddningen i samma förhål- lande, varvid stärkelsen förmås avsätta sig och stanna vid pappret i större mängder än massans adsorbtionsförmåga. Förbättringen vid en fyllmedelshalt O % är förvånansvärt liten. Motsvarande resultat borde erhållas genom att dosera endast stärkelse ca 2 %.

Katjonisk stärkelse och anjonisk polyakrylamid har vid laborato- rieundersökningar (TAPPI åâ (l976); 6, 120-122) visat sig fun- gera även som tvåkomponent retentionsmedelssammansättning. Vid försöken har man ej undersökt hållfasthetsverkan. Även vid dessa försök användes fyllmedel. 5-10 % TiO2, och doseringen av till- satsmedel skedde utgående från reserveringsoptimering.

I É i i l É 460 730 3 _ Akrylamid, vars molekylvikt optimalt är 100 000 - 500 000, kan användas i papper som torrhårdlim. En sammansättning av dylik anjonisk akrylamid och katjonisk stärkelse har prövats som torr- hårdlim utan nämnvärda positiva resultat (J.P. Casey: Pulp and Paper Chemistry and Chemical Technology, 3. ed., vol. III, Wiley et Sons 1981, sid. 1456). En orsak till det dåliga resultatet torde vara det att omständigheterna ej kunnat väljas rätt.

Nu har man alltså överraskande konstaterat, att en användning av tillsatsmedel av polysackaridtyp och_syntetisk polymer reten- tionsmedel kan anordnas så, att man kan uppnå en överraskande »förbättring i förhållande till det förutkända i fråga om papprets eller kartongens torrhållfasthetsegenskaper med mindre tilläggs- mängder än tidigare) De huvudsakliga kännetecknen för uppfinningen framgår ur bifogade patentkrav.

Med tillsatsmedel av polysackaridtyp avses här polysackarider eller deras derivat eller föreningar som är avsedda att tillsättas pappersmassan, vilka i huvudsak är kända som torrhållfasthets- tillsatsmedel och vilka tidigare beskrivits i nämnda verk (J.P.

Casey sid. 1475-1514). Med dessa medel kan man förutom på torr- hållfastheten inverka även på avskiljningen av vatten från pap- persmaskinens bana, en optimal bildning av pappersbanan, och spe- ciellt då det gäller derivat på retentionen och även på våthåll- fastheten. Nämnda medel har en förmåga att bilda vätebindningar med cellulosa och sålunda öka papprets hållfasthet. På grund av prisfaktorer är de mest använda av dessa tillsatsmedel av poly- sackaridtyp stärkelser och dessas derivat. På grund av goda reten- tionsegenskaper kan katjoniserade stärkelsesorter med fördel användas. Andra tillsatsmedel av polysackaridtyp enligt uppfin- ningen är växtlim (t.ex. guargum med dess derivat), alginat samt cellulosaderivat, som t.ex. karboximetylcellulosa, metylcellulosa och hydroxietylcellulosa. 460 730 De syntetiska retentionsmedlen enligt uppfinningen har stormole- kylvikt, är långkedjade polymerer, som t.ex. polyetylenoxid eller polyakrylamid, de senare antingen som sådana eller delvis eller helt hydrolyserade eller substituerade eller kopolymeriserade.

Polyetylenoxid är nonjonisk och dess molekylvikt är lämpligen över l 000 000. De senare kan vara anjoniska, katjoniska eller nonjo- niska och deras molekylvikt är över 200 000, lämpligen över l 000 000. Medlens användning som sammansättningar eller blandningar är även möjlig.

Med väsentligen fyllmedelsfria pappers- eller kartongkvaliteter avses här sådana, vid vilkas tillverkning ej använts fyllmedel alls eller endast i liten mängd, maximalt 10 % och i allmänhet under 5 %.

Retentionen av katjonisk stärkelse vid användningsmängder enligt uppfinningen är 90-100 % (Casey, sid. 1492, 1495). Ökningen av stärkelsen som åstadkommits med hjälp av uppfinningen kan sålunda ej grunda sig därpå, att man med hjälp av retentionsmedlet skulle via förbättringen av polysakckaridtillsatsmedlets retention erhålla väsentligen förbättrade hållfasthetsegenskaper (i motsats till kända förfaranden, vid vilka hållfastheten ökas genom att avsätta ett tillsatsmedel av polysackaridtyp och en polymer som har motsatt laddning så att hållfastheten därigenom ökar). Å andra sidan har ej retentionstillsatsmedlet enligt uppfinningen i sig självt någon nämnvärd höjande verkan på hållfastheten då användningsmängden stannar på en nivå enligt uppfinningen, dvs vid storleksordningen som motsvarar normal användning av retentions- medel. Sålunda bör den överraskande effekten enligt uppfinningen bero på en kraftig synergistisk effekt av de använda medlen. _ -p 460 730 Vid förfarandet enligt uppfinningen väljs retentionsmedlet från fall till fall genom användning av kända förfaranden, som t.ex. retentionstest med laboratorieskala sålunda att ett optimalt re- tentionsresultat erhålles. Förhållandena (massans, vattnets, lim- ningens o.dyl. verkan) avgör om det bästa resultatet uppnås med anjoniska, katjoniska eller nonjoniska retentionsmedel. Från kända förfaranden avviks alltså sålunda, att laddningarna av tillsats- medlet av polysackaridtyp och retentionsmedlet ej behöver upphäva varandra, och ej ens behöver vara av motsatt förtecken.

Förfarandet enligt uppfinningen kan lämpligen tillämpas vid till- verkning av pappers- och kartongkvaliteter som är helt eller del- vis fria från mineraliska fyllmedel, såsom kraftpapper, tidnings- papper eller kartong. Utnyttjandet av uppfinningen begränsar sig dock ej till tillverkningen av dessa. Vid tillverkningen av kva- liteter med fyllmedelshalter bör man dock beakta retentionshjälp- medlens strävan att adsorberas i allmänhet i första hand vid fyllmedelspartiklarnas ytor. Vid en ökning av retentionsmedelsdo- seringen över den mängd som fyllmedlen adsorberar så att reten- tionsmedlet kan fungera på ett sätt som uppfinningen förutsätter och fästas vid fibrerna, blir man ofta tvungen att använda oeko- nomiskt stora ökningsmängder. Därför är det förmånligt att utföra en tillverkning av fyllmedelshaltigt papper enligt uppfinningen sålunda, att fyllmedlet behandlas skilt med ett retentionsmedel som konstaterats vara lämpat därtill (som kan vara samma som re- tentionsmedlet enligt uppfinningen), och därefter tillsättes fyllmedlet enligt uppfinningen till den behandlade massan. Ett annat sätt är att förbehandla fyllmedlet enligt någon i och för sig känd metod (t.ex. enligt metoden i den tidigare nämnda STFI- kontakt-publikationen: på fyllmedelsytan erhåller katjonisk stär- kelse då fyllmedlet först dipergeras anjoniskt). På detta sätt förändras fyllmedelytans karaktär helt, varvid det möjligen kan blandas till massan redan innan retentionsmedlet, utan att man förlorar hållfasthetsfördelen som uppnås med polymersystemet enligt uppfinningen. Förbehandlingen av fyllmedlet kan naturligt- vis anordnas att ske vid närvaro av massan. 460 730 Somliga förverklingsformer enligt uppfinningen beskrivs i de föl- jande exemplen.

Exempel l Massablandningen var 50 % kemisk massa, 50 % mekanisk massa. Mas- san togs ur ett maskinkar och i den hade i ett maskinkyp tillsatts 0,7 % katjonisk stärkelse "Posamyl B" (Avebe, Holland) samt för att uppnå önskad limningsgrad 0,125 % hartslim "T-lim" (Hercules, USA) och 0,4 % alun. Till massan tillsttes olika mängder anjonisk polyakrylamid som konstaterats lämpa sig bäst vid massan, samt vid den andra provserien först 0,4 % katjonisk stärkelse och därefter olika mängd polymer. Av massan tillverkades 60 g/m ark och dessa testades. Resultaten var följande: Polyakryl- Massa (innehåller 0,7 % Massa (innehåller 0,7 % amid kat. stärkelse) kat. stärkelse) + 0,4 kat. stärkelse % Avspalt- Draghåll- Avspalt- Draghåll- ningshåll- fasthet ningshåll- fasthet fasšhet kN/m fasšhet kN/m J/M J/m 0 (känd) 185 2,55 190 2,80 0,01 185 2,80 265 3,05 0,02 230 3,0 300 3,05 0,03 240 3,0 360 _ 3,3 0,04 _ 250 3,0 530 3,32 Ur resultaten kan man se att till och med en tillsats av 0,01 % polyakrylamid förbättrade arkens hållfasthet. Enligt teknikens ståndpunkt borde så små tillägg av polyakrylamid ej nämnvärt inverka på massans hållfasthet. 460 730 Exempel 2 Som exempel l, med den skillnaden att massan togs före maskinky- pet, dvs den hade inga tillsatsmedel. Limmedlen tillsattes massan först, sedan polyakrylamid och sist 0,4 % katjonisk stärkelse.

Resultaten var: Polyakrylamid, % 0 0,01 0,02 0,03 2 .

Avspaltningshållfasthet, J/m 110 125 125 135 Avspaltningshållfastheten var mindre än i exempel 1 eftersom kat- jonisk stärkelse fanns 0,7 % mindre. Resultaten visar dock att tillsatsen av polyakrylamid förbättrar hållfastheten.

Exempel 3 Som exempel 2, men stärkelse tillsattes före polyakrylamid och dess mängd varierades. Resultaten var följande: Katjonisk stärkelse, % Éâíššåäšålï 8:3 amid, % Avspaltnings- Draghâllfast- hålšfasthet het, kN/m J/m 0 105 1,48 0,01 120 1,70 0,02 135 1,98 0,03 155 2130 Q - «---- -_-__.__.__. _..__.______ _ _ __ ____ __ ___ ___ 460 730 Katjonisk stärkelse, % Polyakryl- 0,6 amid, % Avspaltnings- Draghållfast- hålšfasthet het, kN/m J/m 0 105- 1,70 0,01 120 1,82 0,02 135 2,10 0,03 ' 220 2,35 Katjonisk stärkelse, % Polyakryl- 0,8 amid, % Avspaltnings- Draghâllfast- hålšfasthet het, kN/m J/m 0 115 1,65 0,01 120 1,85 0,02 140 2,20 0,03 (provet av- - slutat) Vid flera prov inom pappersindustrin har lovande resultat som erhållits i laboratorieskala icke alls stämt då dessa överförts till produktionsmaskinen. Därför har kemikaliesystemet enligt uppfinningen prövats vid en kartongmaskin. Maskinen är av sk.

Inverform-typ. Yt- och det bakre skiktet tillverkas av rent kemisk massa och till mellanskiktet används ungefär 50 % mekanisk massa.

En större användning av mekanisk massa begränsas av den färdiga kartongens avspaltningshållfasthet. Den är normalt 85-90 J/m och härvid tillsätts till mellanskiktets massa 0,8 % katjonisk stärkelse. Även större mängder, till och med 2 % har prövats, men utan resultat. 460 730 Exempel 4 Fabrikprovkörning utfördes. Katjonisk stärkelse doserades hela tiden i maskinkypet. Dess mängd varierade 0,6-1,2 %. Härvid var avspaltningshållfastheten cirka 90 J/m : polyakrylamiden till- sattes efter filtren och dess dosering ökades småningom. Då dose- ringens steg 0,042 % steg avspaltningshållfastheten till 120 J/m .

Exempel 5 En annan fabrikprovkörning utfördes. Vid detta prov doserades hela tiden I,2 % katjonisk stärkelse i maskinkypet. Polyakrylamidens doseringsmängd och -plats varierades samt vid vissa provställen doserades en extra mängd stärkelse efter polyakrylamiden. Vid respektive fall var de bästa resultaten och de därtill erforder- liga polyakrylamidmängderna följande: Tillsatsmedelsdosering Avspaltningsgållfasthet J/m - 85-90 0,045 % polyakrylamid efter filtren 125 0,025 % polyakrylamid före filtren + 0,6 % katjonisk stärkelse efter filtren 170 0}O25 % polyakrylamid före blandningspumparna + 0,6 % katjonisk stärkelse efter filtren 150 Exempel 6 Genom att utföra proven med laboratoriearkform undersöktes verkan av olika retentionsmedel av polyakrylamidtyp på papprets torr- 460 730 10 hållfasthet. Massan innehöll 45 % cellulosa och 55 % slipmassa.

Massan togs ur utjämningsbehållare och den innehöll 1,2 % katjo- nisk stärkelse. Av massan tillverkades 60 g/m ark med cirkula- tionsvattenarkform och till massan tillsattes 0,02 % polyakrylamid just innan massan hälldes i arkformen. Resultaten var: \ Jonhalten av retentionsmedlet Avsgaltningshållfasthet, av polyakrylamidtyp J/m (utan retentionsmedel) 332 katjonisk 389 nonjonisk 357 anjonisk 388 Man märker att det bästa resultatet erhölls genom att använda antingen katjoniskt eller anjoniskt retentionsmedel, dvs såväl katjonisk som anjonisk polyakrylamid gav en god hållfasthet till- sammans med katjonisk stärkelse.

Exempel 7 Ett prov enligt exempel 6 upprepades med den skillnaden att som massa användes en massa som innehöll 23 % avfallscellulosa och 77 % slipmassa, mängden av katjonisk stärkelse var 0,7 % och po- lyakrylamiddoseringen var 0,03 % och arken gjordes som 100 J/m utan cirkulationsvatten. Resultaten var: Jonhalten av retentions- Avspaltnings- Dragindex, medlet av polyakrylamid- hålšfasthet, Nm/g typ J/m (utan retentionsmedel) 102 17,5 katjonisk ~ 133 18,5 svagt anjonisk 124 18,7 starkt anjonisk 137 18,0 460 730 É ll Ånyo märker man, att en fördelaktig samverkan åstadkomm-~ med katjonisk stärkelse med såväl anjonisk som katjonisk polyakryl- amid.

Exemgel 8 Med laboratoriearkform tillverkades av massa som innehöll 25 % slipmassa och 75 % vikkartongavfall 60 j/m cirkulationsvattens V ark. Till massan tillsattes i god tid (minst 0,5 h) innan ark- s framställningen antingen nativt guargumväxtlim eller amfotärt guargumväxtlim. Mängden av bägge var 1,2 %. Just innan massan häl- des i arkformen tillsattes denna 0,03 % olika retentionsmedel av polyakrylamidtyp. Resultaten var: Avsgaltningshållfasthet, J/m nollprov (= inget växtlim och inga retentionsmedel) 177 Guamgum, nativ _ 270 Guamgum, amfotär 248 Man märker att en liknande fördelaktig samverkan som erhölls med katjoniska stärkelseretentionsmedelssammansättningar kan erhållas även med växtlimretentionssammansättningar.

Claims (6)

460 730 PATENTKRAV

1. förfarande för tillverkning av papper eller kartong genom att för att förbättra papprets eller kartongens torr- hâllfaathet tillsätta en fibermassasuspension tillsatsmedel av polysackaridtyp och syntetiska retentionsmedel samt möj- av att till .igen fyllmedel, k ä n n e t e c k n a fibermassasuspensionen tillsättes, räknat på massans torr- 0,2-3 % syntetiskt retentionsmedel. substansvikt, tillsatsmedel av polysackaridtyp och 0,005- 0,1 % A) tillsatsen utförs till fibermassasuspensionen, är väsentligen fri från fyllmedel, B) åtminstone en del av retentionsmedlet tillsättes till fibermassasuspensíoren före fyllmedelstillsatsen, eller SOTD C) till fibermassan tillsättes förbehandlat fyllmedel.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a t av att till fibermassasuspensionen tillsättes, räk- nat pâ massans torrsubstansvikt, 0,8 - 1,5 % tillsatsmedel av polysackaridtyp.

3. Förfarande enligt patentkravet T eller 2, av att som tillsatsmedel av polysackaridtyp k ä n n e- t e c k n a t används stärkelse eller dess derivat, lämpligen katjcnisk stärkelse.

4. förfarande enligt något av de ovanstående patent- kraven, av ett till fibermassa- k ä n n e t e c k n a t suspensionen tillsättes, räknat på massans torrsubstans- vikt, 0,02-0,05% syntetiska retentionsmedel.

5. förfarande enligt något av ovanstående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av att som syntetiska retentions- medel används polyakrylamid eller dess derivat eller sam- polymerer eller polyetylenoxid eller sammansättningar av dessa.

6. förfarande enligt något av de ovanstående patent- kraven, k ä n n e t e c k n a t av att åtminstone en del av tillsatsmedlen av polysackaridtyp tillsättes fibermassa- suspensionen före de syntetiska retentionsmedlen.