SE502115C2 - Papperslimkomposition innehållande alkylketendimer och fettsyraanhydrid - Google Patents

Description

502 10 15 20 25 30 35 115 2 varvid viktförhállandet mellan fettsyraanhydriden och alkylketendimeren är högre än l,O:l,O, och högst 4,0:l, kan användas i emulsionsform för effektiv limning av pappersprodukter. Företrädesvis är viktförhållandena över l,5:l,O och högst 4,0:l. Ekonomiskt gynnsam limning och överlägsen limningsprestanda uppnås enligt föreliggande uppfinning med användning av avsevärda mängder av fett- syraanhydriden i kombination med mindre mängder av alkyl- ketendimeren. Limningen kan utföras genom användning av konventionella papperstillverkningstekniker. Användning av den förbättrade limkompositionen enligt föreliggande upp- finning resulterar också i en förbättrad pappersprodukt, med motstånd mot vibrerande, skadlig hantering av behål- lare. Behållare som tillverkats av den förbättrade, lim- made solidpappen har visat sig vara mer resistenta mot läckage vid betingelser som transport med lastbil och lik- nande.

De för papper avsedda fettsyraanhydriderna som an- vänds vid föreliggande uppfinning är högre fettsyraanhyd- rider (över 12 kolatomer). Lämpliga anhydrider är t ex arakinsyra, behensyra och stearinsyra. De är hydrofoba och väsentligen lösliga i vatten.

De för limning av papper avsedda alkyldiketendime- rerna erhålls från väsentligen rakkedjiga, högre fettsy- ror, såsom stearin- och/eller palmitinsyra.

Både fettsyraanhydriden och alkylketendimeren intro- duceras i papperstillverkningsfibrerna såsom katjoniska emulsioner, separat eller såsom en blandning. Emulgeringen av de hydrofoba limningsmedlen utförs i närvaro av ett katjoniskt medel, såsom katjonisk majs- eller potatisstär- kelse, som är lämplig för att ge emulsionspartiklarna en positiv laddning. Framställningen av emulsionen sker en- ligt vanliga förfaranden, såsom t ex beskrivs i US Patent nr 3 311 532.

I syfte att underlätta en ytterligare förståelse av uppfinningen anges följande exempel för belysning av mer specifika detaljer därav. 10 15 20 25 30 35 502 115 3 EXEMPEL 1 Fördelen med föreliggande uppfinning jämfört med den som representeras av US Patent nr 3 311 532 visas genom en direkt jämförelse med limningsprestandan hos blandningar av alkylketendimer (AKD) med stearinsyraanhydrid och stea- rinsyra. Emulsionerna framställdes på ett liknande sätt som det som beskrivs i US patent nr 3 311 532, dvs enligt följande: 0,15 g natriumlignosulfat sattes långsamt till 100 g av en varm, vattenhaltig 3 vikt% lösning av vattenlöslig, katjonisk stärkelse, vilken placerats i en förvärmd Cenco- bägare monterad pà en med topphastighet driven Waring Blendor. Flingor av AKD eller AKD med acylföreningarna smältes tillsammans vid 82°C (180°F) för àstadkommande av olika blandningar. Till stärkelselösningen sattes vid 82°C (180°F) 10 g av det smälta limmet, och blandningsförfaran- det fortsatte under 60 s. Emulsionen kyldes därefter snabbt genom utspädning till 1% med kallt, destillerat vatten. Den slutliga limkoncentrationen var 0,76%.

Handgjorda pappersark framställdes genom tillsättning av de olika emulsionerna i en koncentration motsvarande 2,0 kg/ton (4 pounds per short ton) till en mäldlösning av blekt kraftmassa med en koncentration av 0,6%, följt av tillsättning av motsvarande 4,0 kg/ton (8 pounds per short ton) kommersiell, katjonsk potatisstärkelse. Slurryns pH justerades till 6,3 med svavelsyra, och mälden omvandlades till handgjorda pappersark med vikten 140 g/m2.

De limmade, torkade arken underkastades ett Penes- cope-test, varvid såsom vätska 20% mjölksyra vid 38°C (100°F) användes med en vattenpelare av 30,5 cm (12 tum).

Varje test avbröts efter 18 000 s om ingen observerbar penetrering förelåg. 502 115 10 15 20 25 30 35 4 Resultaten visas i följande tabell: Vikt% Penescope-avläsning (s) när acylen är: AKD Acyl Stearinsyra Stearinsyraanhydrid 100 0 18 000 90 10 15 000 18 000 75 25 18 000 18 000 50 50 18 000 18 000 40 60 900 18 000 30 70 ca 0 18 000 20 80 -- 18 000 Penescope-avläsningsvärdena sjunker tvärt från över ca 18 000 s till ca 900 s när mängden stearinsyra i lim- blandningen överstiger ca 50%. Penescope-avläsningsvärden för papper som behandlats med en limblandning med en större del stearinsyraanhydrid förblir däremot vid en nivà överstigande ca 18 000 s. Denna jämförelse visar den avse- värda förbättringen med avseende på genomträngande av vätska när en fettsyraanhydrid (FAA) kombineras med en alkylketendimer i limblandningen.

Ytterligare provning av de handgjorda pappersarken visar förbättrat motstånd mot genomträngande i kanter.

Rektangulära kort frán de handgjorda pappersarken lamine- ras pá båda sidor med polytenfilm och neddoppas fullstän- digt under 30 min i en 82°C (l80°F) lösning av 20% mjölk- syra, vilken färgats med 5 g metylenblått/liter. Kanten av varje kort exponeras för vätskan, och viktökningen be- stäms. Limkvaliteten är omvänt proportionell mot viktök- ningen. Resultaten visas i följande tabell. 10 15 20 25 30 35 502 115 5 Vikt% Absorberad vätska (g/2,54 m (g/100 linjärtum)) när acylen är AKD Acyl Stearinsyra Stearinsyraanhydrid 100 0 2,2 -- 90 10 2,0 4,3 75 25 1,9 2,3 50 50 1,8 1,8 40 60 2,6 2,0 30 70 3,2 2,7 20 80 5,3 2,4 O 100 7,7 2,1 Mängden vätska som absorberats av kortet ökade avse- värt när mängden stearinsyra i limblandningen översteg ca 50%. Kort som behandlats med en limblandning som inne- håller en större del stearinsyraanhydrid absorberar där- emot nästan en konstant mängd vätska. Detta visar den av- sevärda förbättringen i uppsugningsmotstånd hos solidpapp som framställts enligt föreliggande uppfinning.

EXEMPEL 2 En kommersiellt framställd ketendimeremulsion (Herconø, katjonisk ketendimer, Hercules Incorporated) blandades med i laboratoriet beredda stearinsyraanhydrid- emulsioner på ett liknande sätt som det som beskrivs i exempel 1. Doseringen av det kombinerade limmet var 1,5 kg eller 2,5 kg/ton (3 eller 5 pounds/short ton), och limsammansättningen var 60:40 eller 40:60 AKD/FAA, ren AKD eller ren FAA.

Handgjorda pappersark framställdes såsom i exempel 1 och underkastades uppsugningstester med 4 olika vätskor.

Resultaten visas i följande tabell. 502 115 10 15 20 25 30 35 6 AKD /FAA kg / ton (vikt%) (pounds/short Absorberad mängd (g/2,54 m (g/100 ton) linjärtum)) A B C D lOO:0 2,5 (5) 2,33 0,94 0,75 0,85 60:40 2,5 (5) 1,45 0,83 1,67 0,87 40:60 2,5 (5) 0,81 0,74 0,27 0,73 40:60 1,5 (3) 0,41 0,74 0,29 0,72 60:40 1,5 (3) 1,51 0,83 0,62 0,84 0:100 1,5 (3) 1,14 0,97 0,39 0,90 A: 50% vattenhaltig etanol, 30 s vid 23,9°C (75°F). 24 h vid 4,4°C (40°F).

C: 20% mjölksyra, 30 min vid 37,8°C (100°F).

D: Destillerat vatten, 24 h vid 23,9°C (75°F).

B: 1% mjölksyra, Det överlägsna motståndet mot uppsugning erhålls när FAA är en mängdmässigt övervägande komponent. Limbland- ningen som utgörs av 40% AKD och 60% FAA ger ett väsent- ligt bättre uppsugningsmotstånd än när både AKD eller FAA används ensamma. Med uppfinningen àstadkoms alltså ett avsevärt förbättrat uppsugningsmotstånd jämfört med känd teknik, vilket representeras av den limblandning som utgörs av 60% AKD och 40% FAA.

EXEMPEL 3 En pappersbana framställdes på en liten planvira- maskin avsedd att simulera fullskalig, kommersiell drift.

Limkompositionen framställdes genom förblandning av en kommersiell ketendimeremulsion av typ Herconø och en stea- rinsyraanhydridemulsion, vilken framställts på liknande sätt som i exempel 1. Limkompositionen sattes till en upp- slamning av blekt kraftmassa före formning till ark på ett liknande sätt som det som normalt utförs i planviramaski- ner i kommersiell skala. Den bildade solidpappen underkas- tades därefter ett uppsugningstest. Alkylketendimerernas effektivitet är känd för att skadligt påverkas av alun och höga grader av genom tillsättning av natriumvätekarbonat erhàllen alkalinicitet. Resultaten visas i tabellen nedan. 10 15 20 25 30 35 502 115 7 100% 60:40 Lim ---AKD--- ---FAA/AKD--- Limdosering, kg/t 2,30 2,40 2,35 2,35 2,35 2,35 2,35 (pøunds/Sh t) (4,6) (4,8) (4,7) (4,7) (4,7) (4,7) (4,7) Total alunhalt, kg/t 3,55 0,0 0,0 3,50 0,0 0,0 10,5 (pounds/Sh t) (7,1) (0,0) (0,0) (7,0) (0,0) (0,0) (20,5) Natriumvätekar- bonat, kg/t 0,0 20,35 0,0 0,0 20,35 0,0 0,0 (pounds/Sh t) (0,0) (40,7) (0,0) (0,0) (40,7) (0,0) (0,0) Kalciumkarbonat, kg/t 0,0 0,0 38,0 0,0 0,0 38,0 0,0 (pounds/sh t) (0,0) (0,0) (76,0) (0,0) (0,0) (76,0) (0,0) Uppsugning, g/2,54 m (g/100 linjärtum) 20% mjölksyra, 30 min vid 38°C (l00°F) 4,6 9,8 1,3 0,6 0,7 0,6 0,5 50% vattenhaltig EtOH, 30 s vid 22,8°C (73°F) 4,2 4,2 4,2 1,4 1,6 1,4 2,0 Papper som framställts med en limblandning av 60% FAA och 40% AKD visar ett förbättrat motstånd mot uppsugning jämfört med papper som framställts av rent AKD-lim. Dess- utom är limkvaliteten väsentligen opàverkad av närvaron av alun eller hög alkalinicitet. Detta står i kontrast till den limkvalitet som uppvisas av papper som tillverkats med rent AKD-lim i närvaro av alun eller hög alkalinicitet. 502 10 15 20 25 30 35 115 EXEMPEL 4 Förbättringen av motståndet mot genomträngning av vätska i solidpapp innehållande FAA/AKD-blandning ger fyllda behållare som tillverkats därav ett förbättrat motstånd mot läckage under hantering i form av vibration.

Pappersbanor framställdes såsom beskrivits i exempel 3 ovan med 2,35 kg/ton (4,7 pounds/short ton) av limbland- ningen. Inget natriumvätekarbonat eller kalciumkarbonat användes. De resulterande behållarna fylldes med kom- mersiell skummjölk, en kommersiell vindruvsdryck inne- hållande ett antioxidationsmedel och en 5% vattenhaltig etanollösning. Behàllarna utsattes för hantering i form av vibration avsedd att simulera distribution med lastbil.

Jämförelser av prestandan för limblandningen anges nedan (AKD typ 1 är en katjonisk alkylketendimer av typ Hercon®, Hercules Incorporated; AKD typ 2 är en katjonisk alkylketen- dimer av typ Keydime®, Albright och Wilson Americas, Inc.) 60:40 Limsystem AKD ---FAA/AKD--- AKD-typ 1 1 2 2 Totalhalt alun, kg/ton 3,5 10,5 10,5 3,5 (pounds/sh t) (7) (21) (21) (7) Läckage/10 behållare Skummjölk, 75 min 12,0 10,5 10,5 11,0 skadlig hantering vindruvsdryck 30 min 17,2 9,2 9,0 11,2 60 min 25,5 17,0 18,8 20,8 90 min 27,5 22,5 22,0 24,5 5% vattenhaltig etanol 30 min 16,7 8,0 9,0 9,2 60 min 25,0 12,8 14,5 10,2 90 min 27,5 19,5 20,5 21,5 10 15 20 25 30 35 502 115 9 Solidpapp som framställts med en limblandning som utgörs av en större del FAA och en mindre del AKD uppvisar en avsevärd förbättring av motståndet mot läckage jämfört med solidpapp som framställts med endast AKD-lim. Läckaget reduceras med mellan ca 10 och ca 60%.

Av det ovanstående framgår det att uppfinningen ger en ekonomisk förbättring vid limning av papper med fett- syraanhydrider och alkylketendimerer. Dessutom ger uppfin- ningen förbättrat motstånd mot genomträngande av vätskor och uppsugning i solidpapp som framställts enligt uppfin- ningen. Behållare som framställts av solidpapp uppvisar förbättrat motstånd mot läckage vid vibrerande betingel- ser. Dessutom åstadkomms ett lim som i hög grad är resistent mot genomträngande av vätskor innehållande alkohol.

Olika egenskaper hos uppfinningen som förmodas vara nya anges i de efterföljande patentkraven.

Claims (3)

5Û2 115 10 15 20 25 30 35 10 PATENTKRAV

1. Papperslimkomposition för anbringande på papper för att ge det limmade pappret ett förbättrat motstånd mot genomträngande av vätska och ett förbättrat motstånd mot läckage när det limmade pappret utsätts för skadlig hante- ring i form av vibrationer, k ä n n e t e c k n a d därav, att kompositionen inbegriper en blandning av en för limning av papper avsedd fettsyraanhydrid och en för lim- ning av papper avsedd alkylketendimer, varvid viktförhål- landet mellan fettsyraanhydriden och alkylketendimeren är högre än ca l,5:l,O och högst 4,0:l,O.

2. Komposition enligt kravet 1, k ä n n e t e c k - n a d därav, att den för limning av papper avsedda fettsyraanhydriden är stearinsyraanhydrid.

3. Komposition enligt kravet l, k ä n n e t e c k - n a d därav, att varvid alkylketendimeren erhållits från en blandning av palmitin- och stearinsyra.