SK14682002A3 - Spôsob adsorpcie katiónových a aniónových polymérov na povrchu častíc a papier alebo netkaný výrobok obsahujúci také častice - Google Patents
Spôsob adsorpcie katiónových a aniónových polymérov na povrchu častíc a papier alebo netkaný výrobok obsahujúci také častice Download PDFInfo
- Publication number
- SK14682002A3 SK14682002A3 SK1468-2002A SK14682002A SK14682002A3 SK 14682002 A3 SK14682002 A3 SK 14682002A3 SK 14682002 A SK14682002 A SK 14682002A SK 14682002 A3 SK14682002 A3 SK 14682002A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- particles
- paper
- particle
- cationic
- polymer
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 title claims abstract description 28
- 229920006317 cationic polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 21
- 229920006318 anionic polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 19
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims description 15
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 48
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000123 paper Substances 0.000 claims description 62
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 57
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 claims description 8
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims description 7
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 claims description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims description 2
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 24
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 37
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 24
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 22
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 21
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 21
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 17
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 1,2-Divinylbenzene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1C=C MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 244000303965 Cyamopsis psoralioides Species 0.000 description 4
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HNSDLXPSAYFUHK-UHFFFAOYSA-N 1,4-bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)CC(S(O)(=O)=O)C(=O)OCC(CC)CCCC HNSDLXPSAYFUHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 3
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 3
- 238000001032 ion-exclusion chromatography Methods 0.000 description 3
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 3
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 3
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 3
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 3
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 3
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002126 Acrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 2
- 102100031260 Acyl-coenzyme A thioesterase THEM4 Human genes 0.000 description 2
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 description 2
- 229920002324 Galactoglucomannan Polymers 0.000 description 2
- 101000638510 Homo sapiens Acyl-coenzyme A thioesterase THEM4 Proteins 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 2
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 2
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 2
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 2
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 2
- 229920001448 anionic polyelectrolyte Polymers 0.000 description 2
- -1 carboxymethylhydroxyethyl Chemical group 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 2
- 229920000831 ionic polymer Polymers 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- RNIHAPSVIGPAFF-UHFFFAOYSA-N Acrylamide-acrylic acid resin Chemical compound NC(=O)C=C.OC(=O)C=C RNIHAPSVIGPAFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000698776 Duma Species 0.000 description 1
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- 229920002845 Poly(methacrylic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-L adipate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCCCC([O-])=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229920006320 anionic starch Polymers 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 229920006184 cellulose methylcellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000011153 ceramic matrix composite Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000012710 chemistry, manufacturing and control Methods 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 229920001746 electroactive polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 229920006158 high molecular weight polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- YPJUNDFVDDCYIH-UHFFFAOYSA-N perfluorobutyric acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F YPJUNDFVDDCYIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 1
- 229920002755 poly(epichlorohydrin) Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000137 polyphosphoric acid Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229960002796 polystyrene sulfonate Drugs 0.000 description 1
- 239000011970 polystyrene sulfonate Substances 0.000 description 1
- 229920002717 polyvinylpyridine Polymers 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 229920013730 reactive polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
- D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
- D21H23/04—Addition to the pulp; After-treatment of added substances in the pulp
- D21H23/06—Controlling the addition
- D21H23/08—Controlling the addition by measuring pulp properties, e.g. zeta potential, pH
- D21H23/10—Controlling the addition by measuring pulp properties, e.g. zeta potential, pH at least two kinds of compounds being added
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
- D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
- D21H21/18—Reinforcing agents
- D21H21/20—Wet strength agents
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/20—Macromolecular organic compounds
- D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
- D21H17/34—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D21H17/37—Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. polyacrylates
- D21H17/375—Poly(meth)acrylamide
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/20—Macromolecular organic compounds
- D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
- D21H17/46—Synthetic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D21H17/54—Synthetic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen
- D21H17/55—Polyamides; Polyaminoamides; Polyester-amides
Landscapes
- Paper (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Absorbent Articles And Supports Therefor (AREA)
Description
Oblasť techniky
Predložený vynález sa týka spôsobu výroby častice alebo skupiny častíc na použitie vo výrobe papiera alebo netkaných výrobkov, ktoré majú aspoň dve, s výhodou tri, tenké vrstvy navzájom umiestnené z vonkajšej strany, z katiónových a aniónových polymérov, pri ktorom sa častica alebo skupina častíc spracováva v po sebe nasledujúcich krokoch s roztokmi katiónových a aniónových polymérov. Tiež sa týka papiera alebo netkaného výrobku, ktorý obsahuje také častice alebo skupiny častíc. Ďalej sa týka papierových výrobkov so zvýšeným obsahom činidla zvyšujúceho pevnosť za mokra a hodvábneho papiera so zlepšenou pevnosťou za mokra.
Doterajší stav techniky
Zvýšené používanie recyklovaných vlákien vo výrobe papiera a použitie zložiek s nižšími viazacími vlastnosťami, ako sú minerálne plnivá, zapríčiňuje zvýšenú potrebu účinnejších činidiel zvyšujúcich pevnosť papiera za mokra a za sucha. Tradične sa používajú dva rôzne spôsoby na pridávanie chemikálií, ktoré zlepšujú pevnosť, t.j. pridanie chemikálií za mokra vo výrobe papiera alebo povrchovou úpravou pomocou glejaceho lisu. Pridanie za mokra je obvykle účinnejšie ako povrchové nanášanie pri vztiahnutí na kg použitého produktu. Na zachovanie pridania vykonaného za mokra v liste papiera, chemikálie z mokrého kroku sú takmer výhradne katiónové, a na zníženie ich citlivosti k rozpusteným a koloidným materiálom a vzhľadom na zvýšenú koncentráciu elektrolytov spôsobenú zvýšeným zatváraním systémov, sa zvyčajne zvyšuje ich katiónový náboj. To naopak vedie k zníženej adsorpcii do stavu nasýtenia pridávaných chemikálií do vlákien, čo vedie k zníženému maximálnemu účinku pridávaných chemikálií. To spôsobuje, že je potrebné vyvinúť nové spôsoby aplikácie chemikálií, ktoré zlepšujú pevnosť, do papiera a nové chemické systémy.
Okrem toho je tu aj zvýšená potreba zlepšenia nepriehľadnosti výsledného papiera. Pretože v súčasnosti najviac používané pevnostné činidlá negatívne prispievajú k nepriehľadnosti, potreba nových spôsobov zvyšovania pevnosti papiera je tým zosilnená.
Takto by sa mohli intenzívnejšie využívať glejace lisy, čo by však viedlo k veľkej redukcii výrobnej kapacity a efektívnosti výroby, pretože papier, ktorý sa má vysušiť, zrazu ďalej závisí na znovuzmáčaní a vložiť ho glejaceho lisu.
To spôsobuje to, že existuje veľká potreba nových ciest spracovania vlákien a ďalších častíc obsiahnutých v papieri, ako sú častice plniva, v mokrom stupni papierenského stroja.
Je známe budovanie tenkých multivrstiev elektroaktívnych polymérov na elektrostaticky nabitom podklade na použitie v optike, napr. pre čidlá, frikčné brzdy a pod. Toto je napríklad opísané v Thin Solid Films, 210/211 (1992) 831-835 a v Thin Solid Films, 244 (1994) 806-809.
striedavo ponára do zriedených roztokov medzioplachovaním za účelom odstránenia zvyškov predchádzajúceho polyiónu, ktorý sa nenaviazal na podložku. Hrúbka každej nanesenej tu opísanej vrstvy je 5 až 20 Anstr. Nie je tu uvedená žiadna zmienka, že by podložkami mohli byd častice, ako sú plniva.
Tu sa podložka polykatiónu s spracovanými alebo častice vlákna
V US 5 338 407 je opísaný spôsob zlepšenia pevnostných vlastností papiera za sucha, pri ktorom pridáva do zanášky aniónový karboxymetylový guar alebo kaŕboxymetylhydroxyetylový guar. Tieto dve zložky sa dodávajú buď v zmesi alebo oddelene. Nie je tu nič uvedené o tom, že by sa spracovanie uskutočňovalo v takých podmienkach, že by dvojitá vrstva bola vybudovaná na vláknach s jednou zložkou v jednej vrstve a druhou zložkou v druhej vrstve.
US patenty 5 507 914 a 5 185 062 opisujú spôsoby zlepšenia odvodňovacích vlastností a zadržania papiera pridaním aniónových a katiónových polymérov do buničiny. Nie je tu žiadna zmienka, že spracovanie sa uskutočňuje v takých podmienkach, že dvojitá vrstva alebo multivrstva bola vytvorená na celulózových vláknach s aniónovou zložkou v jednej vrstve a katiónovou zložkou v druhej vrstve.
Dvojité povrchové spracovanie častíc plniva s aniónovými alebo katiónovými polymérmi je opísané v EP-A-Ó 850 879, WO 95/32335, US-A-4 495 245 a US-A-4 925 530. Nie je tu uvedená žiadna zmienka, že sa spracovanie uskutočňuje v takých kontrolovaných podmienkach, že dvojitá vrstva alebo multivrstva je vytvorená na celulózových vláknach s aniónovou zložkou v jednej vrstve a katiónovou zložkou v druhej vrstve.
Medzinárodná prihláška PCT/SE99/02149 opisuje spôsob, ktorý je uvedený vyššie v úvode, a podľa ktorého sa vyrábajú častice alebo skupiny častíc, ktoré majú povrstvenie z interaktívnych polymérov najmenej z dvoch, výhodne najmenej z troch, tenkých vrstiev navzájom umiestnených z vonkajšej strany. Častice alebo skupiny častíc sú spracované v po sebe nasledujúcich krokoch s roztokmi interaktívnych polymérov, a príslušný polymér sa pridáva iba v takom množstve v každom kroku, aby sa v podstate všetok polymér adsorboval na povrchu častice. Toto je sprevádzané odstránením nadbytku uvedeného polyméru medzi každým krokom spracovania striedavo dodávaním príslušného polyméru iba v takom množstve v každom kroku, aby sa v podstate všetok polymér adsorboval na povrchu častíc.
Podstata vynálezu
Predmetom predloženého vynálezu je poskytnúť spôsob podľa vyššie uvedeného ’a ktorý navrhuje cestu na zabezpečenie, že každý polymér na tvorbu príslušnej vrstvy na povrchu častíc alebo skupiny častíc sa dodáva iba v takom množstve v každom kroku, že v podstate všetok polymér je adsorbovaný na povrchu častice. Toto bolo podľa vynálezu sprevádzané skutočnosťou, že množstvo príslušného polyméru, ktoré sa má dodať v každom kroku, je kontrolované meraniami elektrického náboja spracovávaného roztoku alebo kvapaliny obsahujúcej častice alebo skupinu častíc a roztoku polyméru, po spracovaní v každom kroku na určenie, že v podstate všetok polymér sa adsorboval na povrchu častice.
Na stanovenie množstva katiónového/aniónového polyméru priľnutého na povrchu častice sa môže merač 2-potenciál častíc alebo skupín častíc.
Častice alebo skupiny častíc môžu byt: voliteľného typu, avšak vlákna, napr. celulózové vlákna, regenerované vlákna a rôzne typy syntetických vlákien, a častice plniva sú uprednostňované.
Ako interaktívne polyméry sú výhodné alternujúce katiónové a aniónové polyelektrolyty, ktoré sa nazývajú amfotérne ióny.
Podľa jedného uskutočnenia vynálezu časticami sú celulózové vlákna vhodné na výrobu papiera a aspoň jeden z polymérov je pomocná látka zvyšujúca pevnosť ako napríklad činidlo zvyšujúce pevnosť za mokra a/alebo za sucha.
Vynález sa tiež týka papiera alebo netkaného výrobku, ktorý obsahuje vlákna a/alebo častice plniva vyrobené vyššie opísaným spôsobom podľa vynálezu. Termín papier, ako sa tu používa, sa týka všetkých typov papiera, ako je hodvábny papier, grafický papier, potiahnutá lepenka, utierací materiál a pod. Netkaný materiál je voliteľného typu.
Vynález sa ďalej týka výrobkov z papiera, ktoré obsahujú zvýšené množstvo činidla zvyšujúceho pevnosť za vlhka a hodvábneho papiera, ktorý má zlepšenú pevnosť za vlhka.
Stručný prehľad obrázkov na výkresoch
Obr. 1 ukazuje výsledky meraní Z-potenciálu celulózových vlákien spracovaných v po sebe idúcich krokoch s katiónovými a aniónovými polymérmi vo forme PAE (polyaminoamidepichlórhydrín) a CMC (karboxymetylcelulóza).
Obr. 2 ukazuje výsledok meraní v koloidnej fáze pred a po premytí vlákien v pokuse z obrázku 1.
Obr. 3 ukazuje index pevnosti v ťahu 30 gsm listov papiera vyrobených z ošetrených vlákien oproti adsorbovanému množstvu PAE.
Obr. 4 ukazuje Z-potenciál vlákien po pridaní PAE/CMC/PAE.
| Obr | 5 ukazuje | náboj | koloidnej fázy z meraní | PCD po | |
| pridaní | PAE/CMC/PAE. | ||||
| Obr | 6 ukazuje | index | pevnosti v ťahu | za sucha | oproti |
| adsorbovanému množstvu | PAE. | ||||
| Obr | 7 ukazuje | index | pevnosti v ťahu | za mokra | oproti |
adsorbovanému množstvu PAE.
Obr. 8 ukazuje relatívnu pevnosť za mokra oproti adsorbovanému množstvu PAE.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Podľa predloženého vynálezu častice alebo skupiny častíc, napr. vlákna alebo častice plniva, sa spracujú s alternujúcimi katiónovými a aniónovými polymérmi na vybudovanie tenkých multivrstiev interaktívnych polymérov na povrchu častice.
Častice sa spracujú v po sebe idúcich krokoch s roztokmi alternujúcich katiónových a aniónových polymérov, v ktorých čas spracovania pre každý krok je dostatočný na vytvorenie vrstvy s požadovanou molekulovou hrúbkou. Pre častice alebo skupiny častíc, ktoré majú aniónový povrch, aký je napríklad v prípade celulózových vlákien, prvá vrstva musí byť katiónovým polymérom, a naopak. Pridaním polymérov v po sebe idúcich krokoch, pričom sa na povrchu častíc tvorí niekoľko vrstiev, je možná adsorcia vyšších množstiev polyméru na povrchu častíc, ako by to bolo možné pri ich pridaní v jednom zmiešanom kroku za vytvorenia iba jednej vrstvy.
Pridanie je riadené tak, že v podstate sa nepridá nadbytočné množstvo príslušného polyméru v každom kroku, pričom sa adsorbuje v podstate všetok polymér na povrchu častice. Toto sa uskutoční meraním elektrického náboja spracovávajúceho roztoku alebo kvapaliny, v ktorej sú obsiahnuté spracovávané častice alebo skupina častíc. Po adsorbovaní prípustného množstva na povrchu častice v určitej časti časového úseku bude elektrický náboj blízky nule. Merania náboja sa vykonali s prúdovým meraním potenciálu, napr. s PCD prístrojom (Particle Chargé Detektor, detektor náboja častíc).
Na stanovenie množstva katiónového/aniónového polyméru priľnutého k povrchu častice sa meria Z-potenciál podľa spôsobu opísaného nižšie.
Spôsob podľa vynálezu na vytváranie vhodných multivrstiev je 'Založený na elekt.rostat icke j pričažlivosti medzi opačne nabitými polyelektrolytmi. Spracovaním častíc v po sebe idúcich krokoch roztokom, ktorý obsahuje polyióny s opačným nábojom, sa umožňuje absorpcia týchto polyiónov na povrchu častíc, čím sa vytvoria multivrstvy určeného druhu. V podstate sa môžu použití všetky typy polyelektrolytov.
Podľa jedného uskutočnenia sa používa spôsob na adsorpciu pomocných látok zvyšujúcich pevností v celulózových vláknach používaných vo výrobe papiera. Pretože celulózové vlákno má aniónový povrch prvým absorbovaným polymérom bude katiónový polymér. Tým môže bytí napríklad polyaminoamid-epichlórhydrín (PAE) alebo glyoxylátovaný polyakrylamid (G-PAM). Táto vrstva bude vytvárač povrch vlákna, ktorý je katiónovo nabitý. V ďalšom sa pridá aniónový polymér napr. CMC (karboxymetylcelulôza). Povrch vlákna sa potom zmení opätovne na aniónový. Potom sa pridá ďalšia vrstva katiónového polyméru atď.
Pomocou takého spracovania sa na celulózové vlákna adsorbuje vyššie množstvo aditív zvyšujúcich pevností, napr. PAE alebo G-PAM, ako by to bolo možné s bežnými technikami, čo vedie k zlepšeným pevnostným vlastnostiam vyrábaného papiera.
Je tiež možné vytváratí nové typy povrchových modifikácií na časticiach alebo skupinách častíc prostredníctvom po sebe idúcej adsorpcie tenkých vrstiev interaktívnych polymérov podľa vynálezu. Napríklad spracovaním vlákien s po sebe idúcimi vrstvami hydrofóbnych, nabitých polyelektrolytov by bolo možné vyvinútí nové typy ' hydrofobizujúcich chemických činidiel na hydrofobizáciu papiera. Bolo by tiež možné vybudovať inteligentné povrchové vrstvy na vláknach, ktoré menia vlastnosti s teplotou, pH, obsahom soli a pod.
Ďalšími použitiami sú ióno-výmenné vlákna, kde sú poskytnuté membrány s iónovýmennými vlastnosťami na povrchu vlákien, pričom ako činidlá zvyšujúce pevnosť boli pridané polyméry reagujúce s vláknami a navzájom, 'za účelom poskytnutia trvalých väzieb medzi vláknami a na výrobu vysoko napučiavajúcich povrchových vrstiev, kde pridávané chemické činidlá vytvárajú napučané gélové štruktúry na povrchu vlákien na použitie v adsorpčných hygienických výrobkoch. Iným možným použitím sú nové typy vlákien na tlačiarenský papier, kde adsorbované polyméry menia farbu, keď sú vystavené elektrickému, magnetickému alebo elektromagnetickému poľu. Také polyméry sú v súčasnosti dostupné.
Vlákna, ktoré sú spracované spôsobom podľa -vynálezu sú voliteľného typu, prírodné ako aj syntetické vlákna. Vhodné sú najmä celulózové vlákna. Avšak bolo by možné tiež spracovať syntetické vlákna, napríklad pri vytvorení hydrofilnejšieho povrchu.
Spôsobom podľa vynálezu sa tiež môžu spracovať skupiny alebo zhluky vlákien alebo častíc.
Príklady vhodných aniónových a katiónových polyelektrolytov, ktoré sa môžu použiť podľa vynálezu, sú uvedené nižšie.
Aniónové polyelektrolyty: aniónový škrob s rôznymi stupňami substitúcie, aniónový guar, polystyrénsulfonát, karboxylmetylcelulóza s rôznymi stupňami substitúcie, aniónový galaktoglukomanán, kyselina polyfosforečná, kyselina polymetakrylová, polyvynilsulfát, alginát, kopolyméry akrylamidu a kyseliny akrylovej alebo kyseliny 2-akrylamid-2alkylpropánsulfónovej.
Katiónový polyelektrolyt .katiónový guar, katiónový polyvinylpyridín a jeho polyvinylpyrolidón, chitozán, katiónový galaktoglukomanán, škrob, polyvinylamín,
N-alkylové deriváty, alginát, modifikované polyakrylamidy, polydiallyldialkyl, katiónové amidamíny, kondenzačné produkty medzi dikyanodiamidmi, formaldehydom a amóniovou soľou, reakčné produkty medzi epichlórhydrínom, polyepichlórhydrínom a amóniom, primárnymi a sekundárnymi amínmi, polyméry vytvorené reakciou medzi terciárnymi diamínmi alebo sekundárnymi amínmi alebo dihalogenoalkánmi, polyetylénimíny a polyméry vytvorené polymerizáciou dialkylaminoalkylakrylamidových monomérov.
Príklad 1
Polyméry použité počas testov sú uvedené v tabuľke 1 nižšie Tabuľka 1
| Názov | Polymér | Dodávateľ | S.S.* | Viskozita (mPas) |
| Kenores 1440 | Polyaminoamidepichlórhydrín (PAE) | EKA Chemicals | ||
| Parez 631 | NC Glyoxylátovaný polyakrylamid (GPAM) | Cytec Industries | ||
| Cekol 50000G | Karboxymetylcelulóza (CMC) | Metsä Špeciality Fibres | 0,78 | 7200 (1 % kone.) |
| Finnfix BW | 04-06 : | 100-700 (4 % kone . ) |
'S.S. = stupeň substitúcie
Pred použitím sa 'PAE a G-PAM sa rozpustili v deionizovanej vode na obsah 10 g/1. V deionizovanej vode sa rozpustili rôzne CMC dispergáciou s použitím ručného mixéra, na vhodné koncentrácie 5 až 10 g/1 v závislosti od viskozity.
Použitou buničinou bola sušená úplne vybielená TCF, Celeste 85, od SCA Ôstrand. Buničina sa zomlela na stupeň 25° SR a zriedila s pitnou vodou na koncentráciu 3 g/1. Hodnota pH počas pokusov bola 7,5 a vodivosť bola stanovená na 1200 μδ/οιυ s použitím NaCI.
Vytvorili sa tri, štyri päť vrstiev striedajúcich sa vrstiev PAE a CMC. Pridávanie pomocných látok sa riadilo pomocou merania elektrického náboja so Z-potenciálom a PCD prístrojmi. V niektorých testoch sa použili G-PAM namiesto alebo spoločne s PAE. Poradie pridávania je uvedené v tabuľke 2 nižšie.
Tabuľka 2
| Pridanie(mg/g) | |||||||||
| Skúška | PAE | CMC | PAE | CMC | PAE | G-PAM | CMC | PAE | G-PAM |
| 1 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | ||||
| 2 | 15 | 7 | 30 | 4 | 15 | ||||
| 3 | 15 | 4 | 15 | ||||||
| 4 | 15 | 4 . | • 30 | ||||||
| 5 | 7 | 2 | 7 | ||||||
| 6 | 7 | 2 | 10 | ||||||
| 7 | 7 | 2 | 15 | ||||||
| 8 | 5 | 1 | 5 | 1 | 5 | ||||
| 9 | 2 | 7 | 2 | 7 | |||||
| 10 | 7 | 2 | 7 | ||||||
| 11 | 7 | 2 | 7 | ||||||
| 12 | 7 | 2 | 7 |
Adsorpčné časy pre činidlá boli 10 min.
Príprava zanášky
V pokuse 1 bolo množstvo pridávaného PAE a CMC vo výraznom nadbytku, 20 mg/buničina. Buničina sa potom odvodnila, premyla s deionizovanou vodou a znovu odvodnila medzi každým krokom kvôli odstráneniu nadbytku PAE a CMC. Toto sa opakovalo pokiaľ sa nevytvorilo päť vrstiev, ktoré začínali a končili s PAE, viď tabuľka 2 vyššie.
V pokusoch 2 až 12 sa množstvá PAE a CMC postupne optimalizovali na realistickejšie hladiny. Vytvorili sa obidve tretie, štvrté a piate vrstvy, pozri tab. 2. Prídavok činidiel sa uskutočnil bez premývacieho kroku a bol vždy kontrolovaný neraním náboja so Z-potenciálom PCD prístrojmi. Tri pokusy s použitím G-PAM namiesto alebo spolu s PAE sa uskutočnili kvôli vyhodnoteniu ďalšieho činidla zvyšujúceho pevnosť: za mokra s použitím multivrstvovacej techniky.
Príprava listu mg/cm2 listy sa vytvorili v dynamickom stroji na vytváranie listov. Listy sa vytvorili stlačením a potom sa sušili pod napätím. Vytvorili sa dva listy každej vzorky a potom sa stlačili na dve rôzne hustoty približne na 350 a 450 kg/m3. Nakoniec sa listy ožarovali počas 10 minút pri 105 °C. Napätie v ťahu sa potom interpolovalo na hustotu 400 kg/m2. Stanovenia náboja
Stanovenie náboja vlákna s použitím prístroja na stanovenie Z-potenciálu
Z-potenicál vlákien sa meral s prietokovým, prístrojom na meranie potenciálu (Magendans SZ2, od spoločnosti Mutek) [Penniman, J.G., Comparison of púlp pad streaming potential measurement and mobility measurement.(Porovnanie merania striedavého potenciálu vrstvy papieroviny a merania mobility) Tappi Journal, 1992 75 111-115 a Jaycock, M J. : Assumptions made in the measurement of zeta-potenital by streaming current/potential detectors (Predpoklady odvodené z meraní zpotenciálu s prietokovými detektormi typu striedavého prúdu/potenciálu) Paper Technology, 1995 36 35-38.19,20;
Barron, W. , a kol., The streaming current detector: a comparison with conventional electrokinetic techniques (Detektor striedavého prúdu: porovnanie s konvenčnými elektrokinetickými technikami) Colloids and Surfaces, 1994 88
129-139; Sanders, N.D. a J.H. Schaefer, Comparing papermaking wet-end chargé-measuring techniques in kraft and groundwood systems (Porovnanie meraní náboja pri výrobe papiera v mokrom štádiu v sulfátovom papieri a drevovine.) Tappi Journal, 1995 78 142-150.
Potenciál sa meria medzi dvomi elektródami, jedna snímacia elektróda je umiestnená v blízkosti vrstvy vlákien, ktorá sa vytvorí pri jej natláčaní proti snímaču, a druhá elektróda je kruhová elektróda umiestnená na spodnej časti vrstvy vlákien. Vodivostí sa potom meria medzi týmito dvomi elektródami a potom sa uvedie vypočítaná hodnota Z-potenciálu (zeta) 1. · ,
Stanovenie koloidného náboja s použitím PCD
PCD 03 (Particle Chargé Detector (Časticový detektor náboja)) od spoločnosti Mutek meria rozdiel v napätí vyvolaný pohybom nabitého média, napr. koloidných látok v bielej vode. Polyméry s vysokou molekulovou hmotnosťou a koloidné látky sa viažu na teflónové povrchy prístroja. Oscilujúci piest sa pohybuje a vyvoláva potenciálový rozdiel, ktorý sa deteguje [Jaycock, M.J., Assumption made in the measurement of zetapotencial by streaming current/po.tential . detectors (Predpoklady odvodené z meraní z-potenciálu s prietokovými detektormi typu striedavého prúdu/potenciálu) Paper Technology, 1995 36 35-38; Barron, W., a kol. The streaming current detector: a comparison with electrokinetic techniques (Detektor striedavého prúdu: porovnanie s konvenčnými elektrokinetickými technikami) Colloids a Surfaces, 1994 88 129-139 a Sanders, N.D. a J.H. Schaefer, Comparing papermaking wet-end charge-measuring techniques in kraft and groundwood Systems (Porovnanie meraní náboja pri výrobe papiera v mokrom štádiu v sulfátovom papieri a drevovine. Tappi Journal, 1995 78 142-150, 20-22] .
Výsledky sú uvedené ako náboj v /xekv./l, vypočítaný z množstva referenčného polyméru potrebného na titráciu nulového náboja. S PCD sa meria náboj koloidnej fázy.
Vyjadrenie pevnosti v ťahu
Vyjadrenie pevnosti v ťahu listov sa uskutočnilo podľa noriem SCAN P44:81 pre pevnosť v ťahu za mokra. Pre pevnosť v ťahu za mokra sa testované vzorky testovali podľa SCAN P 58:86. Odchýlkou od týchto noriem bolo to, že hrúbka testovaných vzoriek bola 15 mm. Čas 'zmáčania vzoriek pred skúškou pevnosti v ťahu bol 15 s. Výsledky pevnosti v ťahu sú uvedené ako geometrické priemerné hodnoty pozdĺžneho a priečneho smeru, \/md . CD
- Nm/ g.
hustota
Analýza činidiel zvyšujúcich pevností v listoch
Celkový obsah dusíku
PAE a G-PAM adsorpcia v listoch sa analyzovala meraním celkového obsahu dusíka v listoch. Metóda je založená na zábleskovom vzplanutí a je nazývaná analýzou celkového dusíka podľa Dumasa a merania sa uskutočnili v prístroji Carlo Erba Inštrument NA 1500 od CE Termo Quest. Manuál bol dodaný spolu s prístrojom.
Iónová vylučovacia chromatografia
V niektorých testoch PAE a G-PAM adsorpcia v listoch bola analyzovaná iónovou vylučovacou chromatografiou.
Vzorka papiera s hmotnosťou 1 g sa hydrolyzovala s 1,0 M NaOH. Hydrolýza sa uskutočnila pri 100 °C počas 24 hodín. PAAE živica sa potom hydrolyzovala na DETA a adipát (viď nižšie uvedený vzorec). Roztok sa neutralizoval s ionomeničom a získaná kyselina adipová sa analyzovala iónovýmennou chromatograf iou. Živica zvyšujúca pevností za mokra sa spracovala a analyzovala tým istým spôsobom na vypočítanie množstva kyseliny adipovej v príslušnej živice. Výsledok sa potom použil na výpočet množstva PAE živice v papieri.
Iónová vylučovacia chromatografia sa hlavne použila na analýzu slabých anorganických a organických kyselín. Chromatografická kolóna sa naplnila so stacionárnou fázou, ktorá pozostávala zo sulfónovaného polystyrénu/divinylbenzénu uloženom na kationomeniči. V závislosti od stupňa zosiečovania polystyrén/divinylbenzénovej živice, mohli rôzne organické kyseliny difundovač do stacionárnej fázy vo väčšej alebo menšej miere. Tento mechanizmus spolu s výmenou iónov sa použil na chromatografické oddelovanie organických kyselín z roztoku.
Na detekciu sa použila potlačená vodivosť. Zariadenie použité na analýzu je opísané nižšie:
Kolóny: 2x Dionex ICE-AS1 kolóny v sériách Supresor: Dionex AMMS-ICE
Detektor: Dionex PED (Vodivostný mód)
Eluent: 1,0 mM kyselina heptafluórbutyrová; 0,8 ml/min
Pracovný rozsah pre metódu bol 0,01 až 1 % v papieri (vypočítané ako suchá PAE živica) a relatívna štandardná odchýlka pre vzorku papiera s 0,3 % PAE (suchá živica) je 3,8.
Skúška 1
V skúške 1 sa PAE ako aj CMC pridali v nadbytku podľa poradia pridávania vyjadrenom v tabuľke 2. Toto sa urobilo kvôli zabezpečeniu nasýtenia vlákien. Počas tejto skúšky sa uskutočnili merania Z-potenciálu a PCD na kontrolu adsorpcie polymérov a desorpcie polymérov počas vymývacieho medzistupňa.
Obr. 1 opisuje Z-potenciál vlákien počas skúšky 1, pred a po premytí vlákien. Ako je vidieť Z-potenciál nie je veľmi ovplyvnený premývaním vlákien. Malý pokles Z-potenciálu bol pozorovaný pri premývaní vlákien spracovaných s PAE a malý nárast pri premývaní vlákien spracovaných s CMC, čo sa predpokladá, že je zapríčinené desorpciou činidla počas prémývacieho kroku.
Obr. 2 ukazuje výsledky meraní náboja v koloidnej fáze (PCD merania) počas skúšky 1, pred a po premytí vlákien. Obr. 2 ukazuje, že pri pridaní PAE/CMC v nadbytku zostane veľké množstvo pridávaného polyméru v koloidnej fáza namiesto adsorbovania na vláknach. V premývacom kroku sa odstráni tento nadbytok.
Obr. 3 ukazuje index ťahu za mokra listov vzhľadom na adsorbované množstvo PAE. Pri vytvorení piatich vrstiev sa index ťahu ustálil, aj keď adsorpcia PAE narastala. Vysvetlenie tohto javu nie je jasné. Avšak je jasné, že raultivrstvovacou technikou je možné zvýšiť množstvo PAE na vláknach. Pri použití jedného bodu pridania môže sa adsorbovať približne 11 mg/g PAE na vlákna. S použitím 3 vrstiev sa
| adsorbuj e | viac ako | 20 | mg/g | PAE | s výslednou pevnosťou v ťahu |
| vyššou o 50 %. | |||||
| Index | pevnost i | v | ťahu | za | sucha vykazoval podobný trend |
| ako index | pevnosti | v | ťahu | za | vlhka, ale ako sa očakávalo, |
nárast pevnosti za sucha nie taký vysoký ako nárast pevnosti za mokra. 1 ;
Skúšky 2 až 12
V týchto skúškach sa pridali rôzne množstvá PAE/CMC a merali sa Z-potenciál a náboj koloidnej fázy. Tieto výsledky niektorých z týchto meraní sú znázornené na obr. 4 a 5. Zodpovedajúce obrázky na pridanie v štvrtej alebo piatej vrstve ukazujú tie isté trendy, ako napr. nárast pri pridaní PAE a pokles pri pridaní CMC.
Ako je ukázané na obr. 5 náboj v koloidnej fáze sa pohybuje okolo nulového náboja, čo indikuje, že adsorpcia
PAE/CMC na vláknach je takmer úplná, t.j. vo vodnej fáze nezostáva veľa činidla. Odchýlka od nulového náboja nemá výhodne presiahnuť ±5 με^/1, výhodnejšie + 2 /xekv/l.
Na obr. 6 je znázornený index pevnosti v ťahu za sucha oproti adsorbovanému množstvu PAE, v ktorom napr. 7/27-10-15 znamená 7 mg/g PAE, 2 mg/g CMC, potom 7, 10, 15 mg/g PAE v tretej vrstve. V skúškach sa dosiahol najvyšší index pevnosti v ťahu za sucha pri relatívne nízkych adsorbovaných množstvách PAE. Pri približne 5 mg/g sa pevnosť ustálila.
Na obr. 7 je znázornený index pevnosti v ťahu za mokra oproti množstvu adsorbovaného množstva PAE.
Obr. 8 znázorňuje relatívnu pevnosť za mokra oproti adsorbovanému množstvu PAE. Obr. 7 a 8 ukazujú, že index pevnosti v ťahu za mokra a relatívna pevnosť za mokra sa ustaľujú, ale zdá sa, že úplne nedosiahnu najvyššiu hladinu. Ako je uvedené vyššie, index ťažný index za sucha sa začína ustaľovať pri hladine 5 mg/g adsorbovaného množstva PAE. Index pevnosti v ťahu za mokra sa ustaľuje, ale pri vyšších úrovniach adsorbovaného množstva PAE. Dosahuje sa maximálna relatívna pevnosť za mokra pri 40 %.
Avšak absolútne hodnoty sú tiež veľmi zaujímavé. S použitím multivrstvovacej techniky sa dosahuje index v ťahu za mokra takmer 30 Nm/g sa. Normálne laboratórne listy so 65 g/m2 končia pri približne 10 Nm/g.
Pri študovaní obr. 6 až 8 sa zdá, že 3 vrstvy sú postačujúce na dosiahnutie maximálnej pevnosti pri použitom spôsobe. S tromi vrstvami bolo možné takmer dosiahnuť najvyššie úrovne pevnosti. Avšak toto sa môže líšiť pre iné typy činidiel a/alebo iné typy častíc ako sú celulózové vlákna.
Pri skúškach s použitím G-PAM namiesto alebo spoločne s PAE sa v podstate získal ten istý účinok ako sa dosiahol s PAE. Index pevnosti v ťahu za mokra bol o niečo nižší pri použití G-PAM v porovnaní s PAE, zatiaľ čo v niektorých prípadoch sa získala, vyššia pevnosť za sucha. Poradie pridávania pri použití PAE a G-PAM pravdepodobne ovplyvňuje výsledok, napr. adsorpcia činidla zvyšujúceho pevnosť bola vyššia pri začínaní s PAE ako G-PAM.
Skúšky ukazujú, že merania náboja s použitím PCD a prístrojov na meranie Z-potenciálu poskytujú dobrú kontrolu pridávania polymérov. Multivrstvovacia technika poskytuje zvýšené množstvo činidiel, ktoré sa adsorbujú na vláknach, čo pomáha získavať, napr. zvýšenú pevnosť do určitej úrovne.
V nepretržitom procese, ako je výroba papiera, sa množstvo pridávaného polyméru s výhodou kontroluje a určuje Zpotenciálom a PCD meraniami po každom pridaní polyméru v každom kroku na začiatku procesu. Tieto množstvá sa potom použili v procese. Z-potenciál a PCD merania sú počas priebehu procesu s výhodou uskutočňované práve za nátokovou skriňou. Pridanie prvého polyméru sa napríklad realizuje v rozvlákňovači, a ostatné polyméry sa potom pridajú v rôznych krokoch mokrého štádia papierenského stroja.
V príkladoch vyššie uvedených je opísané pridanie činidiel zvyšujúcich pevnosť do celulózových vlákien iba vo výrobe papiera. Avšak vynález sa môže použiť na následnú adsorpciu tenkých vrstiev rôznych typov striedajúcich sa katiónových a aniónových polymérov na povrchu vlákien alebo iných typov častíc alebo skupín častíc za účelom vybudovania tenkých multivrstiev interaktívnych polymérov na povrchu častice .
Pridaním polymérov v po sebe idúcich krokoch a za vytvárania niekoľko vrstiev na povrchu častice, je možné, že sa adsorbujú vyššie množstvá polyméru na povrch častice ako je to možné pri ich pridaní v jednom kroku pri vytváraní iba jedinej vrstvy. Vzhľadom na činidlá zvyšujúce pevnosť, za mokra ako sú PAE a G-PAM je možné spôsobom podľa vynálezu vyrobiť papier a netkané výrobky obsahujúce aspoň 1,5, s výhodou aspoň 1,7, výhodnejšie aspoň 2,0, a ešte výhodnejšie aspoň 2,2 a hmotnostných alebo viac činidla Tieto hodnoty sa týkajú množstva za mokra priľnutím k vláknam a meraného podľa metódy celkového dusíka opísanej vyššie. V niektorých laboratórnych skúškach priľnulo k vláknam až 3,8 % činidla zvyšujúceho pevnosť za mokra (obr. 7 a 8).
najvýhodnejšie aspoň 2,5 % zvyšujúceho pevnosť za mokra činidla zvyšujúceho pevnosť
To tiež znamená, že spôsobom podľa vynálezu je tiež možné vyrobiť hodvábny papier založený na celulózových vláknach, do ktorých sa nepridal žiaden ďalší typ vlákien, ako sú syntetické spevňujúce vlákna, pričom tento papier má index ťažnosti aspoň 6,5, s výhodou aspoň 7,0 a najvýhodnejšie aspoň 7,5 Nm/g. Termín hodvábny papier z tohto hľadiska nezahŕňa materiály vykazujúce zvinovanie za mokra. Tieto hodnoty sa týkajú konečných hodvábnych papierov vyrábaných na skutočných papierenských strojoch. Obr. 7 ukazuje výrobky vyrobené v laboratóriu, u ktorých sa bežne zistia vyššie hodnoty pevnosti. V konečných papierových výrobkoch vyrobených na skutočných papierenských strojoch a s následným spracovaním ako je krepovanie, konvertovanie atď. hodnoty pevnosti poklesli.
Toto je znázornené vo výsledkoch uvedených v tab. 3 nižšie, ktorá uvádza merania pevnosti na dvoch rôznych hodvábnych papieroch pevných za mokra. Číslo 1 je hodvábny papier používaný ako utierky predávané SCA Hygiene Products AB pod značkou M-Tork a majúce nasledujúce zloženie: 33 % hmotn. CTMP a 67 % hmotn. sulfátovej buničiny z mäkkého dreva.
Obsahuje okolo 0.7 % hmotn. PAE. Číslo 2 je papier vyrábaný z toho istého typu buničiny ako číslo 1, pričom celulózové vlákna sa spracovali v po sebe idúcich krokoch podľa vynálezu s dvomi vrstvami PAE, jednou vrstvou G-PAM a dvomi vrstvami CMC. Z týchto výsledkov je vidieť, že hodvábny papier č. 2 vykazuje zlepšené pevnostné vlastnosti. Ďalej testované papiere obsahovali zmes CTMP a sulfátovú buničinu z mäkkého dreva. Pre papiere obsahujúce vyššie množstvá alebo iba obsahujúce sulfátovú buničinu z mäkkého dreva sa môžu očakával ešte vyššie hodnoty.
Tabuľka 3
| Vzorka | 1 (ref.) | 2 (vynález) |
| Hustota g/m2 | 24 | 21 |
| Hrúbka 2kPa μτα | 154 | 162 |
| Objem 2kPa cm3/g | 6,4 | 7,7 |
| Pevnosť. v ťahu MD, za sucha N/m | 242 | 438 |
| Pevnosť v ťahu CD za sucha N/m | 223 | 340 |
| Ťažný index ΊMDCD za sucha Nm/g | 10 | 18 |
| Rozťažnosť MD % | 28 | 37 |
| Rozťažnosť CD % | 4,9 | 4,6 |
| Rozťažnosť λ/MDCD % | 11,7 | 13,1 |
| Práca na prerušenie MD J/m2 | 39 | 78 |
| Práca na prerušenie CD J/m2 | 7,983 | 13,63 |
| Index práce na prerušenie ^MDCD J/g | 0,7 | 1,6 |
| Pevnosť v ťahu MD za mokra N/m | 102,9 | 206,8 |
| Pevnosť v ťahu CD za mokra N/m | 60,8 | 125,8 |
| Ťažný index 'JMDCD za mokra Nm/g | 3 | 8 |
| Relatívna pevnosť za mokra % | 34 | 42 |
Tabuľka 4 ukazuje výsledky meraní na stanovenie množstva činidla zvyšujúceho pevností vo forme PAE v niektorých komerčne dostupných tkaných výrobkov a v hodvábnom papieri vyrobenom podľa vynálezu. Vzorka A je hodvábny papier vyrobený podľa vynálezu zodpovedajúci testovanej vzorke č. 2 v tabuľke 3.
Vzorka B je hodvábny papier vyrobený spoločnosťou Fort James a predávaný pod obchodným názvom Lotus Profes. Vzorka C je hodvábny papier vyrobený Procter and Gamble a predávaný pod obchodným názvom Bounty. Vzorka D je hodvábny papier vyrobený firmou Metsä Särla a predávaný pod obchodným názvom Katrin Cleany.
Množstvo PAE v rôznych hodvábnych papieroch sa meralo ionexovou chromatografiou opísanou vyššie a poskytlo množstvo PAE adsorbované na vláknach. Bežné množstvo PAE alebo iného činidla zvyšujúceho pevností za mokra pridané do zanášky je dané ako % roztoku činidla zvyšujúceho pevnosť za mokra pridávané na hmotnosť vlákien. Činidlá zvyšujúce pevnosť za mokra sa predávajú ako roztoky obsahujúce 6 až 25 % aktívnej látky. Ak sa jedná o množstvo činidla zvyšujúceho pevnosť myslí sa tým množstvo aktívnej zložky priľnutej k vláknam. Tabuľka 4
| Vzorka | A (vynález) | B(ref.) | C(ref.) | D(ref.) |
| Množstvo PAE (% hmotn.) | 2 | 0,45 | 1,2 | 0,7 |
Ako je zrejmé z týchto výsledkov papier A vyrobený podľa vynálezu obsahoval výrazne vyššie množstvá PAE ako sú testované bežné výrobky so zvýšenou pevnosťou za mokra.
Claims (8)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Spôsob výroby častice alebo skupiny častíc na použitie vo výrobe papiera a/alebo netkaného výrobku, ktorý ma povrstvenie z aspoň dvoch, výhodne aspoň troch, tenkých vrstiev umiestnených navzájom z vonkajšej strany zo striedajúcich sa katiónových a aniónových polymérov, v ktorom sa častica alebo skupina častíc spracovávajú v po sebe idúcich krokoch s roztokmi striedajúcich sa katiónových a aniónových polymérov, vyznačujúci sa tým, že množstvo príslušného polyméru, ktoré sa pridáva v každom kroku, sa kontroluje meraniami náboja spracovávajúceho roztoku alebo kvapaliny obsahujúcej častice alebo skupinu častíc a roztok polyméru, počas a/alebo po spracovaní v každom kroku na zabezpečenie v podstate úplnej adsorpcie polyméru na povrchu častice.Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa meria Zpotenciál častíc alebo skupín častíc počas a/alebo po spracovaní v každom kroku na stanovenie množstva katiónového/aniónového polyméru adsorbovaného na povrchu častice.Spôsob podľa nároku časticou je vlákno.1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že
- 4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že vlákno je celulózové vlákno.
- 5. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že vlákno, je ?yntetické alebo regenerované vlákno.
- 6. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že časticou je častica plniva, povrstvovacia častica alebo iný typ častice použitej pri výrobe papiera.
- 7. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že aspoň jeden z uvedených polymérov je pomocná látka zvyšujúca pevnosť používaná pri výrobe papiera, ako je napríklad činidlo zvyšujúce pevnosť za sucha a/alebo za mokra.
- 8. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že v nepretržitom procese následnej adsorpcie tenkých vrstiev interaktívnych polymérov na povrchu častíc alebo skupín častíc, sa množstvo príslušného
polyméru pridávaného v procesu. každom kroku stanoví na začiatku 9. Papier alebo netkaný výrobok, vyznačujúci sa tým, že obsahuje vlákna, častice plniva alebo spôsobom podľa ktoréhokoľvek z nárokov iné častice 1 až 8 . vyrobené 10. Papier alebo netkaný výrobok, vyznačujúci sa tým, že obsahuje vlákna, častice plniva alebo, iné častice, ktoré majú aspoň tri tenké vrstvy umiestnené z vonkajšej strany každej z nich zo striedajúcich sa katiónových a aniónových polymérov a ďalej obsahuje aspoň 1,5, s výhodou aspoň 1,7, výhodnejšie aspoň 2,0, ešte výhodnejšie aspoň 2,2 a najvýhodnejšie aspoň 2,5 % hmotn. činidla zvyšujúceho,. evnosť’. za mokra. - 11. Papier alebo netkaný výrobok podľa nároku 10, vyznačujúci sa tým, že činidlo zvyšujúce pevnosť, za mokra je katiónový polyelektrolyt akó je polyaminoamidepichlórhydrín a/alebo glyoxylátovaný polyakrylamid.
- 12. Hodvábny papier založený na celulóze z drevnej buničiny neobsahujúcej žiadne iné typy vlákien, ako sú syntetické spevňujúce vlákna, vyznačujúci sa tým, že obsahuje tri tenké vrstvy umiestnené z vonkajšej strany každej z nich zo striedajúcich sa katiónových a aniónových polymérov a má index v ťahu za mokra aspoň 6,5, s výhodou aspoň 7,0 a výhodnejšie aspoň 7,5 Nm/g.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0001268A SE0001268L (sv) | 2000-04-06 | 2000-04-06 | Förfarande för adsorption av på varandra följande tunna skikt av katjoniska och anjoniska polymerer på ytan hos partiklar eller grupper av partiklar, och pappers- eller nonwovenprodukt innehållande s ådana partiklar eller grupper av partiklar |
| PCT/SE2001/000612 WO2001077437A1 (en) | 2000-04-06 | 2001-03-22 | Method of adsorption of cationic and anionic polymers on the surface of particles and paper or nonwoven product containing such particles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK14682002A3 true SK14682002A3 (sk) | 2003-04-01 |
Family
ID=20279204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK1468-2002A SK14682002A3 (sk) | 2000-04-06 | 2001-03-22 | Spôsob adsorpcie katiónových a aniónových polymérov na povrchu častíc a papier alebo netkaný výrobok obsahujúci také častice |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1282741B1 (sk) |
| CN (1) | CN1422347A (sk) |
| AT (1) | ATE259917T1 (sk) |
| AU (1) | AU2001242971A1 (sk) |
| BR (1) | BR0109841A (sk) |
| DE (1) | DE60102082T2 (sk) |
| ES (1) | ES2215887T3 (sk) |
| HU (1) | HUP0300410A2 (sk) |
| MX (1) | MXPA02009106A (sk) |
| PL (1) | PL357809A1 (sk) |
| RU (1) | RU2002129503A (sk) |
| SE (1) | SE0001268L (sk) |
| SK (1) | SK14682002A3 (sk) |
| WO (1) | WO2001077437A1 (sk) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6755938B2 (en) * | 2001-08-20 | 2004-06-29 | Armstrong World Industries, Inc. | Fibrous sheet binders |
| US6824650B2 (en) † | 2001-12-18 | 2004-11-30 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Fibrous materials treated with a polyvinylamine polymer |
| US6723204B2 (en) * | 2002-04-08 | 2004-04-20 | Hercules Incorporated | Process for increasing the dry strength of paper |
| US6939443B2 (en) * | 2002-06-19 | 2005-09-06 | Lanxess Corporation | Anionic functional promoter and charge control agent |
| US7041197B2 (en) | 2003-04-15 | 2006-05-09 | Fort James Corporation | Wet strength and softness enhancement of paper products |
| US7696401B2 (en) | 2003-07-31 | 2010-04-13 | Evonik Stockhausen, Inc. | Absorbent materials and absorbent articles incorporating such absorbent materials |
| US20080023164A1 (en) * | 2004-10-15 | 2008-01-31 | Mats Fredlund | Process for Producing a Paper or Board and a Paper or Board Produced According to the Process |
| MX2011002762A (es) | 2008-09-22 | 2011-09-06 | Hercules Inc | Composiciones de mezclas copolimericas para su uso para aumentar el contenido del rellenador de papel. |
| CN102242524B (zh) * | 2011-06-24 | 2013-06-26 | 浙江理工大学 | 一种构建纳米聚电解质多层膜改善废纸纤维强度的方法 |
| EP4202119A1 (en) * | 2021-12-22 | 2023-06-28 | Billerud Aktiebolag (publ) | Reclable paper of high wet strength |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69314202T2 (de) * | 1992-03-12 | 1998-05-14 | Oji Paper Co | Verfahren zur Herstellung eines Wischvliesstoffs |
| IL113721A (en) * | 1994-05-20 | 1999-04-11 | Minerals Tech Inc | Dual surface treated filler material method for its preparation and use in papermaking |
| US5783041A (en) * | 1996-04-18 | 1998-07-21 | Callaway Corporation | Method for imparting strength to paper |
| US6419789B1 (en) * | 1996-10-11 | 2002-07-16 | Fort James Corporation | Method of making a non compacted paper web containing refined long fiber using a charge controlled headbox and a single ply towel made by the process |
| US5935383A (en) * | 1996-12-04 | 1999-08-10 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Method for improved wet strength paper |
| SE521591C2 (sv) * | 1998-11-30 | 2003-11-18 | Sca Res Ab | Metod att framställa en partikel uppvisande beläggning av med varandra växelverkande polymerer och pappers -eller nonwovenprodukt innehållande partiklarna |
-
2000
- 2000-04-06 SE SE0001268A patent/SE0001268L/ not_active Application Discontinuation
-
2001
- 2001-03-22 BR BR0109841-1A patent/BR0109841A/pt not_active Application Discontinuation
- 2001-03-22 SK SK1468-2002A patent/SK14682002A3/sk unknown
- 2001-03-22 WO PCT/SE2001/000612 patent/WO2001077437A1/en active IP Right Grant
- 2001-03-22 PL PL01357809A patent/PL357809A1/xx not_active Application Discontinuation
- 2001-03-22 ES ES01916028T patent/ES2215887T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-22 AU AU2001242971A patent/AU2001242971A1/en not_active Abandoned
- 2001-03-22 RU RU2002129503/12A patent/RU2002129503A/ru not_active Application Discontinuation
- 2001-03-22 CN CN01807635.1A patent/CN1422347A/zh active Pending
- 2001-03-22 AT AT01916028T patent/ATE259917T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-03-22 HU HU0300410A patent/HUP0300410A2/hu unknown
- 2001-03-22 EP EP01916028A patent/EP1282741B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-22 DE DE60102082T patent/DE60102082T2/de not_active Expired - Fee Related
- 2001-03-22 MX MXPA02009106A patent/MXPA02009106A/es not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE259917T1 (de) | 2004-03-15 |
| EP1282741A1 (en) | 2003-02-12 |
| CN1422347A (zh) | 2003-06-04 |
| DE60102082T2 (de) | 2004-12-23 |
| AU2001242971A1 (en) | 2001-10-23 |
| ES2215887T3 (es) | 2004-10-16 |
| RU2002129503A (ru) | 2004-03-27 |
| SE0001268L (sv) | 2001-10-07 |
| MXPA02009106A (es) | 2003-03-12 |
| EP1282741B1 (en) | 2004-02-18 |
| HUP0300410A2 (en) | 2003-06-28 |
| PL357809A1 (en) | 2004-07-26 |
| DE60102082D1 (de) | 2004-03-25 |
| SE0001268D0 (sv) | 2000-04-06 |
| WO2001077437A1 (en) | 2001-10-18 |
| BR0109841A (pt) | 2003-06-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102377934B1 (ko) | 지력을 증가시키는 방법 | |
| RU2388863C2 (ru) | Способ получения бумаги и бумага, полученная данным способом | |
| US20030127209A1 (en) | Method of adsorption of cationic and anionic polymers on the surface of particles and paper or nonwoven products containing such particles | |
| EP0723047A2 (en) | Improving the strength of paper made from pulp containing surface active carboxyl compounds | |
| CA3102917A1 (en) | Method for manufacturing multi-layered fibrous web and multi-layered fibrous web | |
| RU2696382C1 (ru) | Способ получения бумаги | |
| NZ554090A (en) | Process for producing a paper or board and a paper or board produced according to the process | |
| EP1137719B1 (en) | Method of producing a fiber or group of fibers having a coating of polymers interacting with each other | |
| SK14682002A3 (sk) | Spôsob adsorpcie katiónových a aniónových polymérov na povrchu častíc a papier alebo netkaný výrobok obsahujúci také častice | |
| EP1094155B1 (en) | Tissue paper softening composition | |
| US5567277A (en) | Cellulosic, modified lignin and cationic polymer composition and process for making improved paper or paperboard | |
| US5647956A (en) | Cellulosic, modified lignin and cationic polymer composition and process for making improved paper or paperboard | |
| Kuňa et al. | The effect of multi-component retention systems on the properties of the paper suspensions | |
| Kitaoka et al. | Sizing mechanism of emulsion rosin size-alum systems: Part 3. Solid-state 13 C-NMR analysis of handsheets prepared by 13C-labeled fatty acid-alum systems | |
| AU673252B2 (en) | Cellulosic, modified lignin and cationic polymer composition and process for making improved paper or paperboard | |
| AU2023219719A1 (en) | High molecular weight gpam with anionic polysaccharide promoter | |
| WO2024226876A1 (en) | Foam formulations for application of dry strength agents | |
| WO2023154839A1 (en) | High molecular weight gpam with anionic polymeric promoter | |
| CN118922601A (zh) | 含阴离子聚合物促进剂的高分子量gpam | |
| CN118922600A (zh) | 含阴离子多糖促进剂的高分子量gpam | |
| Area et al. | Upgrading spent liquors from NSSC process: IV. Utilization of spent liquors as papermaking additives | |
| Birichevskaya | Formation of polyelectrolyte multilayers and polyelectrolyte complexes in dual polymer treatment of papermaking pulp | |
| Tanaka | Kyushu University, Fukuoka, Japan | |
| Merrell | The Effect of Increasing Calcium Ion Concentration on Alkyl Ketene Dimer Sizing Efficiency |