SE510721C3 - - Google Patents

Description

510 10 15 20 25 30 35 721 2 Diagram l Harts Klibbämnen Naturliga hartser (fett~ och harts- X X syror, fettsyra- estrar, olösliga salter, steroler, etc) Skumdämpningsmedel (olja, EBS, silikat, X X silikonoljor, oljor, etoxylerade för- eningar, etc) Bestrykningsmedel (kolofonium, ASA, AKD, X X hydrolysprodukter, olösliga salter, etc) Beläggningsbindemedel (PVAC, SBR) X X Vaxer X Färger X smältlim (EVA, PvAc, etc) x Kontaktlim (SBR, vinylakrylater, polyisopren, etc) X Avsättningen av organiska föroreningar kan skadligt inverka på effektiviteten för en massafabrik eller ett pappersbruk och orsakar både minskad kvalitet och minskad driftseffektivitet. Organiska föroreningar kan avsättas på processutrustningen i pappersframställningssystem med där- av följande svårigheter vid driften av systemen. Avsätt- ningen av organiska föroreningar på konsistensregulatorer och andra instrument kan göra dessa komponenter värdelösa.

Avsättningar på silar kan minska genomströmningen och för- orsaka driftsstörningar i systemet. En sådan avsättning kan förekomma inte endast på metallytor i systemet utan även pà plastytor och syntetiska ytor pá komponenter, sà- som maskinviror, filtar, registervingar, inloppslådor av typen Uhle, etc.

Historiskt har undergrupperna "harts“ och “klibb- ämnen“ av problemen i samband med avsättning av organiskt material förekommit och behandlats tydligt och separat.

Fysiskt sett består mikroskopiska partiklar av klistermaterial (naturliga "harts"-avsättningar vanligtvis av 10 15 20 25 30 35 510 721 3 eller syntetiska) i mälden, som ansamlas på utrustning för papperstillverkning eller massauppslutning. Dessa avsätt- ningar kan lätt återfinnas på väggarna till inloppslàdor, registervingar pà pappersmaskiner, inloppslàdor av typen Uhle, pappersmaskinviror, våtpressfiltar, torkfiltar, torkcylindrar och glättstaplar. Svàrigheterna i samband med dessa avsättningar innefattade direkt interferens med effektiviteten för den förorenade ytan, och som en följd därav minskad produktion jämte hål, smuts och andra ark- defekter, som minskar kvaliteten och användbarheten för pappret med hänsyn till operationer, som företas i efter- hand, såsom beläggning, konvertering och tryckning.

Fysikaliskt sett består "klibbämnen" vanligtvis av partiklar av synlig eller nästan synlig storlek i mälden, vilka härrör från återcirkulerade fibrer. Dessa avsätt- ningar har en tendens till att ansamlas på flera av samma ytor, på vilka "harts" kan återfinnas, och orsakar många De all- "klibb- ämnen" tenderar emellertid att återfinnas på pappersma- av samma svårigheter, som kan orsakas av "harts". varligaste avsättningarna, som är relaterade till skinviror, våtfiltar, torkfiltar och torkcylindrar.

Förfaranden, som kan förhindra uppbyggnaden av av- sättningar på utrustning och ytor i samband med massaupp- slutning och papperstillverkning är av stor betydelse för industrin. Pappersmaskinerna kan stoppas för rengöring, men driftsavbrott för rengöring är oönskvärt på grund av åtföljande förlust av produktivitet, dålig kvalitet på grund av partiell förorening och "smuts", som förekommer då avsättningar lossnar och blir införlivade i banan. För- hindrande av avsättning föredras således i väsentlig grad om denna kan genomföras effektivt.

Avsättningar av klibbämnestyp och hartstyp har tidi- gare typiskt förekommit i olika system. Skälet var att massafabriker vanligtvis använt uteslutande nytt eller uteslutande återcirkulerat fibermaterial. För att avhjälpa dessa separata problem har det ofta använts mycket olika behandlingskemikalier och metoder. 510 721 10 20 25 30 35 4 Nu för tiden föreligger tendens till obligatoriskt ökad användning av återcirkulerade fibrer i alla system. I en och samma fabrik resulterar detta i samtidigt uppträ- dande problem med klibbämnen och harts. Det är önskvärt att finna behandlingskemikalier och metoder, som i stor utsträckning eliminerar båda dessa problem utan nödvändig- heten att tillföra två eller flera separata kemikalier.

Materialen enligt uppfinningen har tydligt visat sin för- måga att uppnå detta mål.

Kommersiellt tillgängliga hartsbekämpningsmedel har historiskt innefattat ytaktiva medel, vilka, då de till- sättes systemet, kan stabilisera hartsdispersionen i mäl- den och mäldvattnet. Stabilisering kan underlätta förhind- randet av hartsutfällning på viror och filtar.

Mineraladditiv, såsom talk, har även funnit använd- ning och kan minska hartsets klibbighet genom att adsor- bera findispergerade hartspartiklar på sina ytor. Detta minskar den utsträckning, i vilken partiklarna koagulerar eller agglomererar.

Polyfosfater har använts i försök att upprätthålla hartset i ett findispergerat tillstånd. Alun har även an- vänts i stor utsträckning för att minska avsättningen av harts och därmed förbundna problem.

Både kemiska och icke-kemiska metoder används vid papperstillverkning för att förhindra avsättningar av klibbämnen. Icke-kemiska metoder innefattar val av mäld, silning och rengöring, och termiska/mekaniska disperge- ringsenheter.

Kemiska behandlingstekniker för förhindrande av av- sättning av klibbämnen innefattar dispergering, klibbig- hetseliminering, virapassivering och katjonisk fixering.

Använda kemikalier innefattar talk, polymerer, disperge- ringsmedel och ytaktiva medel.

Uppfinningen hänför sig till förfaranden för att förebygga avsättningen av organiska föroreningar fràn massa i massa- och pappersframställningssystem omfattande 10 15 20 25 30 35 510 721 5 behandling av nämnda system med en effektiv mängd för ändamålet av en polyalkylenoxid/vinylacetatympsampolymer.

Vanliga organiska föroreningar innefattar bestånds- delar, som förekommer i massan (ny, återcirkulerad eller kombinationer) och som kan avsättas och därvid försämra pappersmaskinens prestanda eller reducera papperskvalite- ten. Dessa föroreningar innefattar naturliga hartser, så- som fettsyror, hartssyror, deras olösliga salter, fett- syraestrar, steroler och andra organiska beståndsdelar, såsom etylenbis-stearamid, vaxer, bestrykningsmedel, klis- ter, smältlim, färger, skumdämpningsmedel, och latexar, som kan avsättas i papperstillverkningssystem.

US-A-3 748 220 beskriver förfaranden för stabilise- ring av harts i pappersmassa. I enlighet därmed tillsättes massan en vattenlösning av natriumsaltet av nitriloättik- syra och en vattenlöslig akrylpolymer, såsom polyakryl- syra.

US-A-3 992 249 beskriver användning av en vattenlös- ning av en anjonisk polymer innehållande hydrofoba-oleo- fila bindningar och hydrofila syrabindningar i massafram- ställningssystem. Dessa polymerer används för att hämma hartsavsättning i dessa system.

US-A-4 190 491 beskriver hartsbekämpning med använd- ning av en vattenlöslig, linjär, katjonisk polymer. Poly- mererna kan innehålla vinylacetatgrupper.

US-A-4 608 123 beskriver hämning av de ogynnsamma effekterna av harts på papper och utrustning, som används vid papperstillverkning. Detta förfarande utnyttjar till- sats av en polyolefin, såsom polyeten, till cellulosa- massan.

US-A-4 744 865 beskriver hämning av hartsavsättning från massa med användning av en polymer, som är härledd från vinylalkohol uppvisande metyletergrupper bundna till polymerens ryggrad.

US-A-4 746 456 beskriver användning av de ympsampoly- som anti-återav- merer, som beskrives enligt uppfinningen, sättningsmedel i tvättmedel. Sampolymererna används som en 510 lO 15 20 25 30 35 721 6 del av en tvättmedelskomposition innefattande ytaktiva medel, blekmedel och konventionella additiv.

US-A-4 765 867 beskriver användning av en vattenlös- builders, lig, kvaterniserad, jonogen polyamin för hämning av harts- avsättning från massa.

US-A-4 846 933 beskriver hartsbekämpning med använd- ning av en polymer innehållande polymeriserade enheter av metylvinyleter uppvisande metyletergrupper.

I samband med uppfinningen har det konstaterats, att avsättning av harts från massa i pappersframställningssy- stem kan hämmas genom att i processen tillsätta en effek- tiv hartshämmande mängd av en polyalkylenoxid/vinylacetat- ympsampolymer.

Molekylvikten för dessa polymerer kan variera inom ett brett intervall. De kan erhållas genom ympning av en polyalkylenoxid med en molekylvikt (antalsmedelvärde) av 2000-100 000 med vinylacetat, som kan vara partiellt för- tvålat, i ett viktsförhàllande mellan polyalkylenoxid och vinylacetat av l:O,2-1:10. Företrädesvis är molekylvikten för polyalkylenoxiden 4000-50 000 och däröver. Poly- alkylenoxiden har företrädesvis en molekylvikt av 2000-50 000 och viktsförhållandet mellan polyalkylen- oxid och vinylacetat är från l:O,5 till 1:6.

Ett förfarande för framställning av polymererna en- ligt uppfinningen beskrives i den europeiska patentansök- ningen EP 0 358 474 AZ, till vilken hänvisning göres häri.

Enligt en utföringsform kan ympningsförfarandet genomföras med användning av vinylacetat, som förtvàlats upp till 15%. Polyalkylenoxiden kan innehålla enheter av etylen- oxid, propylenoxid och/eller butylenoxid, varvid poly- etylenoxid föredras.

Enligt den föredragna utföringsformen är ett material inom denna kategori baserat på en polyetylenoxid med en molekylvikt av 6000. Denna polymer innehåller ungefär 3 viktsdelar vinylacetatenheter per 1 viktsdel polyetylen- oxid. Denna polymer har en molekylvikt av 24 000 och är kommersiellt tillgänglig från BASF som Sokalan® HP22. 10 15 20 30 35 510 721 7 Polymererna i samband med föreliggande uppfinning är effektiva då det gäller att minska eller förhindra avsätt- ningen av organiska föroreningar i pappersframställnings- system. Sådana system kan innefatta kraftmassa, sulfit- massa, mekanisk massa och átercirkulerade fibrer. Exempel- vis kan avsättningen i tvättholländaren för brun slip- massa, sileriet och urvattningssystemet vid processer för framställning av papper utgående fràn kraftmassa minskas eller förhindras. Uttrycket "pappersframställningssystem" omfattar samtliga typer av massaprocesser. Det antas gene- rellt att dessa polymerer kan användas för att förhindra avsättning pà alla ytor från massafabriken till pappers- maskinrullarna under ett flertal pH-värden och driftsbe- tingelser. Närmare bestämt minskar dessa polymerer effek- tivt avsättningen inte endast på metallytor utan även på plastytor och syntetiska ytor, såsom maskinviror, filtar, registervingar, inloppslàdor enligt Uhle och inloppslàd- komponenter.

Polymererna kan tillsättas pappersframställnings- systemet tillsammans med andra i samband med pappersfram- ställning lämpliga additiv. Dessa kan innefatta andra polymerer, stärkelse och bestrykningshjälpmedel.

Polymererna enligt uppfinningen kan tillsättas syste- met i vilket steg som helst av pappersframställningssyste- met. De kan tillsättas direkt till mälden eller sprutas pà viror, filtar, pressvalsar eller andra avsättningsbenägna ytor. De kan tillsättas pappersframställningssystemet som ett pulver, en uppslamning eller i lösning; det föredragna primära lösningsmedlet är vatten men är inte begränsat därtill. De kan tillsättas specifikt och uteslutande till en mäld, som identifierats som förorenad, eller kan till- sättas blandade massor. Polymererna kan tillsättas mälden var som helst före konstaterandet av avsättningsproblemet och pà flera än ett ställe då flera än ett avsättnings- ställe förekommer. Kombinationer av de ovan beskrivna tillsättningsmetoderna kan även användas genom inmatning av polymererna till den uppslagna massan, inmatning till 510 721 lO 15 20 25 30 35 8 pappersmaskinmälden och genom pásprutning på viran och filten samtidigt. Den effektiva mängden av dessa poly- merer, som skall tillsättas pappersframställningssystemet, beror på ett flertal variabler innefattande pH för syste- ytterligare met, vattenhàrdheten, additiv, vattnets temperatur, och typen och halten av organiska föroreningar i massan. Allmänt tillsättes pappersframställningssystemet från 0,5 ppm till ungefär 150 ppm av massan. Företrädesvis tillsättes systemet från ungefär 10 ppm till ungefär 50 ppm av massan.

Det föreligger flera fördelar enligt uppfinningen jämfört med förut kända förfaranden. Bland dessa fördelar kan nämnas: förmåga att fungera utan att i större omfatt- ning påverkas av vattnets hårdhet i systemet; förmåga att fungera med mindre skumbildning än vid användning av yt- aktiva medel, förmåga att fungera utan att ogynnsamt på- verka bestrykning, retention av fina partiklar, och för- måga att fungera vid mycket små doseringar, minskad miljö- förstörelse och förbättrad biologisk nedbrytbarhet.

Vidare kan nämnas förmågan hos dessa medel att fun- gera på ett icke tillbakahållande sätt i förhållande till vissa kända medel.

Dessa medel, som även visat sig effektiva både mot avsättningsproblem orsakade av harts och klibbämnen mins- kar effektivt dessa problem i massafabriker, som utnyttjar ett flertal olika källor av nytt och återcirkulerat fiber- material.

Nedan angivna data utvecklades för att visa de ovän- tade resultaten, som uppnáddes enligt uppfinningen. Nedan- stående exempel är belysande för uppfinningen och skall inte betraktas som begränsande.

Harts avsattes från en 0,5% fiberuppslamning inne- hållande 2000 miljondelar harts slamningen i en metallbehållare upphängd i ett rengö- genom att anordna upp- rings-vattenbad av ultraljudtyp.

Denna uppslamning innehöll O,5% blekt lövvedskraft- massa, ungefär 2000 miljondelar av en fettsyrablandning i lO 15 20 25 30 35 510 721 9 form av kaliumsaltet, ungefär 200 miljondelar kalcium här- rörande fràn kalciumklorid och ungefär 300 miljondelar natriumkarbonat.

Denna uppslamning hölls vid 50°C och vid ett pH av 11,0. Den omrördes försiktigt medelst en överliggande omrörare och utsattes för ultraljud under 10 min. Hartsav- sättningsmängden bestämdes genom att subtrahera metallbe- hàllarens vikt från vikten av behållaren jämte avsättning efter ugnstorkning. En hög minskning indikerar effektivt förebyggande av hartsavsättning. Försöksresultaten åter- finns i tabell I.

TABELL I Minskning av avsättningsvikt vid hartsavsättningstest O 1 minskning Behandlingsmedel 100 ppm 50 Egm 10 Egm Kontroll 0 0 Ytaktivt medel, nonylfenoletoxylat 88 ll Hydrolyseradzstyrenmalein- syraanhydrid 78 0 0 Natriumlignosulfonat3 8 0 P0/VA sampolymer4 93 55 PO/VA sampolymers 95 34 P0/VA sampolymerö 92 29 P0/VA sampolymer7 95 64 PO/VA sampolymers 96 63 ltillgängligt som Surfonic® N-95; kommersiellt hartsav- sättningsförhindrande medel ztillgänglig som Alco SMA 1000, såsom beskrives i US-A-3 992 249 3 tillgängligt som Lignosol® XD, kommersiellt hartsavsätt- ningsförhindrande medel 4tillgänglig som Sokalan® HP-22, molekylvikt = 6000 l viktsdel polyetylenoxid till 3 viktsdelar vinylacetat Sliknande HP-22 bortsett från lägre molekylvikt och lägre grumlingspunkt. 510 10 15 20 25 30 35 721 10 öliknande HP-22 borsett från lägre molekylvikt och lägre grumlingspunkt 7liknande HP-22 borsett frán högre molekylvikt och högre grumlingspunkt Bliknande HP-22 borsett från högre molekylvikt och högre grumlingspunkt PO/VA = Resultaten i tabell I visar, polyetylenoxid/vinylacetatympsampolymer att sampolymererna en- ligt uppfinningen är effektiva dá det gäller att minska eller förhindra hartsavsättningar från massa i ett test avsett att simulera avsättning av harts från kraftmassa i en tvättholländare/sil innehållande brun slipmassa. Mera generellt indikerar dessa resultat att polymererna är effektiva då det gäller att minska eller förhindra harts- avsättning.

Ytterligare försök genomfördes för att utvärdera ymp- sampolymererna enligt uppfinningen med avseende på minsk- ning eller förhindrande av hartsaggregering. Ett kolloi- dalt hartssystem av laboratoriemodell utsattes för olika behandlingar och tilläts därefter inkubera i ett vatten- bad. En grumlighetsbestämning utfördes på provet, varefter detta fick passera genom ett grovt filterpapper. En grum- lighetsbestämning genomfördes därefter på filtratet.

System, som inte uppvisar någon skillnad i grumlighet mellan ursprungsprovet och filtratet visar sig vara väl lämpade för hartsaggregeringsbehandlingar. Prov med aggre- geringstendens uppvisar stora skillnader i grumlighet mellan ursprungsprovet och filtratet. Detta indikerar väsentlig retention av hartset på filterpappret. Resul- taten från detta försök återfinns i tabellerna II och III.

TABELL II Hartsaggregeringsförsök pH = 7 Aggregering (ÅÄgrumlighet) Behandling Zgig 50°C 25°C Kontroll S96 627 398 A 358 116 154 B 489 255 188 C 20 91 122 lO 15 20 25 30 35 510 721 ll A är polyvinylalkohol w är hydroxipropylmetylcellulosa C är en polyalkylenoxid/vinylacetatympsampolymer tillgänglig som Sokalan® HP-22 TABELL III Hartsaggregeringsförsök pH = 4 Aggregering (ÅÄgrumlighet) Behandling Zgig âgig §§:§ 70” Xtskum Kontroll 278 657 434 Ja A 333 l2O 197 Ja B 677 305 114 Ja C 139 333 147 Ja A är polyvinylalkohol B är hydroxipropylmetylcellulosa C är en polyalkylenoxid/v nylacetatympsampolymer tillgänglig som Sokalan HP-22 Alkylenoxid/vinylacetatympsampolymererna enligt före- liggande uppfinning visade sig mer effektiva vid minskning eller förhindrande av hartsaggregation än vissa förut kända medel. Detta framgick tydligt vid pH 7, som mera liknar det pH, som föreligger i tvättholländare för brun slipmassa och extraheringssteget i blekningsanläggningar.

Det är mindre sannolikt att de sura förhållandena vid pH 4 förorsakar hartsaggregeringsproblem i blekningsan- läggningen.

För att fastslå effektiviteten för materialen enligt uppfinningen som medel för att minska eller förhindra av- sättning på plastytor och speciellt för klisterförore- ningar av den sort, som àterfinns i àtercirkulerade fibrer utfördes ett laboratorietest under användning av klister- belagda tejper som klibbiga provstycken. Det klibbiga provstycket kan framställas utgående från vilken typ som helst av klistertejp, som inte sönderdelas då den placeras i vatten. Under försöket användes tejper tillverkade av ett styrenbutadiengummi och vinylestrar. Båda dessa poten- tiella organiska föroreningar är kända för att orsaka "klibb"-problem under användning av sekundärfibrer. Ett 510 10 15 20 30 35 721 12 andra provstycke tillverkades utgående från polyesterfilm i form av en produkt, som saluföres under varumärket MYLAR av DuPont Chemical Company. Detta material valdes eftersom pappersmaskinfiltar ofta är tillverkade av polyester, som kan förorsaka betydande problem på grund av klibbämnen.

Lösningar i mängder av 500 ml i 600 ml bägare inne- hållande olika medel för minskning eller förhindrande av avsättning placeras i ett vattenbad, som var uppvärmt till 50°C. Provstyckena av tejp och polyesterfilm placeras i testlösningen med klistersidan av provstycket vänt bort från provstycket av polyesterfilm. Efter l h neddoppning bringas klistersidan av det klibbiga provstycket i berö- ring med polyesterprovstycket och pressas med en kraft motsvarande 454 kg (1000 pound).

Den genomsnittliga rivstyrkan för bindningen mellan tejpprovstycket och polyesterprovstycket bestämdes medelst en dragprovare enligt Instron. Rivstyrkan för bindningen utbildad mellan det klibbiga tejpprovstycket och poly- esterprovstycket tolkades som ett mått på tendensen för en organisk förorening att vidhäfta komponenter i en pappers- maskin och orsaka rörlighets- eller produktkvalitetpro- blem. Närmare bestämt indikerar detta tendensen till bild- ning av en klibbig avsättning på en plastyta. Dessa resul- tat återfinns i tabell IV.

TABELL IV Adhesionsförsöksresultat % minskning i adhesionstest Behandling 10 ppm g_Epm A 80 65 B 98 66 C 98 41 D 98 74 E 98 59 A är tillgänglig som Sokalan® HP-22, molekylvikt = 6000 1 viktsdel polyetylenoxid till 3 viktsdelar vinylacetat B liknar HP-22 bortsett från lägre molekylvikt och lägre grumlingspunkt 5 10 15 20 25 30 35 510 721 13 C liknar HP-22 bortsett fràn lägre molekylvikt och lägre grumlingspunkt D liknar HP-22 bortsett från högre molekylvikt och högre grumlingspunkt E liknar HP-22 bortsett från högre molekylvikt och högre grumlingspunkt.

Claims (10)

510 721 10 15 20 25 30 35 14 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för hämning av avsättningen av orga- niska föroreningar från massa i massa- och pappersfram- ställningssystem, vid vilket nämnda system behandlas med en effektiv mängd sampolymer, k ä n n e t e c k n a t av att sampolymeren består av en polyalkylenoxid/vinylacetat- ympsampolymer, varvid vinylacetatet är förtválat upp till 15%, och att sampolymeren är härledd från ympning av en polyalkylenoxid med en molekylvikt (antalsmedelvärde) av 2000 till 100 000 med vinylacetat i ett viktsförhållande mellan polyalkylenoxid och vinylacetat av l:0,2-l:l0.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda ympsampolymer innehåller vinylacetat och etylenoxid i ett viktsförhållande av 3:1.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att polyalkylenoxiden är utvald från gruppen bestående av polyetylenoxid, polypropylenoxid och polybutylenoxid.

4. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att sampolymeren är härledd från ympning av en poly- alkylenoxid med en molekylvikt (antalsmedelvärde) av 4000-50 000 med vinylacetat i ett viktsförhàllande mellan polyalkylenoxid och vinylacetat av l:0,5-1:6.

5. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att sampolymeren har en molekylvikt av 24 000.

6. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att sampolymeren innehåller ungefär 3 viktsdelar vinyl- acetatenheter per l viktsdel polyetylenoxid.

7. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att avsättningen av organiska föroreningar äger rum på metallytor i nämnda massa- och pappersframställningssystem.

8. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att avsättningen av organiska föroreningar äger rum pà plastytor i nämnda massa- och pappersframställningssystem. 10 15 20 25 30 35 510 721 15

9. Förfarande enligt krav 1, av att nämnda organiska förorening utgöres av en hartsav- k ä n n e t e c k n a t sättning.

10. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a t av att nämnda organiska förorening utgöres av en klibbämnesavsättning.