SK287135B6

SK287135B6 - Kompozícia aditíva na výrobu papiera, spôsob zvýšenia pevnosti mokrej papierovej siete a použitie tejto kompozície

Info

Publication number: SK287135B6
Application number: SK22-2001A
Authority: SK
Inventors: Kari Luukkonen; Veikko Niinivaara
Original assignee: Ciba Specialty Chemicals Holding Inc.
Priority date: 1998-07-10
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2010-01-07
Also published as: FI107174B; AU5041299A; JP2002520502A; BR9912263A; NO20010142L; FI990228A; FI990228A0; US20010003760A1; US20040144512A1; EP1105571B1; NZ509700A; US7045563B2; EP1105571A1; AU746333C; RU2223356C2; KR20010071787A; WO2000003091A1; SK222001A3; ATE489502T1; KR100581407B1

Abstract

Je opísaná kompozícia aditíva na výrobu papiera pridávaná do kašovitej masy pred tvorbou siete, ktorá ako základnú zložku obsahuje zložku vyrobenú zo škrobu, ktorého molekulová hmotnosť bola znížená na úroveň Brookfieldovej viskozity od 10 do 400 mPas v 5 % suspenzie škrobu a 60 °C, a ktorého katiónový náboj bol kationizovaný kationizačným roztokom použitím kvartérnej zlúčeniny dusíka na náboj nižší ako 4 mekv/g a ďalej obsahuje najmenej jednu ďalšiu zložku, ktorou je 1. polymérna disperzia na báze škrobu a 2. polyamidová epichlórhydrínová živica. Tiež je opísaný spôsob zvýšenia pevnosti mokrej siete a použitie kompozície aditíva na výrobu papiera na zvýšenie pevnosti mokrej papierovej siete.

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka kompozície aditíva na výrobu papiera, ktorá sa pridáva do kašovitej hmoty v kroku, ktorý predchádza zosieťovaniu pri výrobe papiera. Aditívum zásadne zlepšuje silu mokrej siete, čo je dôležité v mokrej časti výroby papiera, pretože zvýšená sila znižuje pretrhnutie a umožňuje použitie zariadení s vyššou rýchlosťou.

Doterajší stav techniky

Základnou zložkou kompozície aditíva je škrob, ktorý je modifikovaný tak, aby lepšie spĺňal požiadavky vynálezu, znížením jeho molekulovej veľkosti a rovnakou reakciou s vhodnou zlúčeninou dusíka tak, aby sa dosiahol vhodný katiónový náboj škrobu.

WO 97/46591 Al uvádza modifikovaný škrob, ktorý bol kationizovaný a vykazuje viskozitu nižšiu ako 400 mPas. Ale katiónový náboj je v tomto dokumente v rozsahu od 0,03 do 0,29 mekv/g a škrob je zosieťovaný. Týmto sa tento škrob odlišuje od škrobu z kompozície podľa predloženého vynálezu.

Dokument GB 1095123 A opisuje kompozíciu na prípravu papiera na výrobu pevného mokrého papiera, ktorá obsahuje polyamidovú epichlórhydrínovú živicu a dialdehydový sacharidový derivát. V tejto kompozícii sa použil rozdielny derivát škrobu, pričom táto kompozícia zlepšuje pevnosť mokrej siete.

Podstata vynálezu

Predložený vynález sa týka kompozície aditíva na výrobu papiera pridávanej do kašovitej masy pred tvorbou siete, ktorá ako základnú zložku obsahuje zložku vyrobenú zo škrobu, ktorého molekulová hmotnosť bola znížená na úroveň Brookfieldovej viskozity od 10 do 400 mPas v 5 % suspenzii škrobu a 60 °C, a ktorého katiónový náboj bol kationizovaný kationizačným roztokom použitím kvartérnej zlúčeniny dusíka na náboj nižší ako 4 mekv/g a ďalej obsahuje najmenej jednu ďalšiu zložku, ktorou je

1. polyméma disperzia na báze škrobu, ktorá obsahuje škrob a monomérny očkovaný kopolymér, ktorý obsahuje, vypočítané z obsahu sušiny produktu,

a) 5 až 40 % hmotnostných škrobu kationizovaného do stupňa substitúcie 0,01 až 1 a vnútornej viskozity väčšej ako 1,0 dl/g,

b) 60 až 95 % hmotnostných monomémej zmesi obsahujúcej aspoň jeden vinylový monomér a pričom polymér z nej vzniknutý má teplotu tvorby filmu od 0 °C do 70 °C, a vodu,

2. polyamidová epichlórhydrinová živica.

Zníženie molekulovej hmotnosti sa výhodne dosiahne použitím oxidácie, napríklad s použitím peroxidu vodíka. Zníženie molekulovej hmotnosti sa výhodne uskutoční tak, že 5% suspenzia škrobu má Brokfieldovu viskozitu 10 až 400 mPas, výhodne 100 až 400 mPas a najvýhodnejšie 100 až 200 mPas pri teplote 60 °C. Tieto hodnoty sa môžu dosiahnuť napríklad použitím peroxidu vodíka v množstve približne 0,02 až 0,3 % hmotnostné vztiahnuté na sušinu škrobu v miernych alkalických podmienkach. Požadovaný stupeň degradácie závisí tiež od katiónového náboja výsledného produktu, pretože zvýšenie katiónového náboja má znižujúci účinok na viskozitu výsledného produktu. Závislosť tiež jestvuje medzi molekulovou hmotnosťou a katiónovým nábojom, čo má vplyv na správanie sa škrobu v papierenskom stroji.

Škrob, ktorý je upravený na vhodnú viskozitu, je potom spracovaný kvartémou zlúčeninou dusíka v súlade vynálezom tak, že má katiónový náboj v rozsahu až do 4 mekv/g, výhodne 0,36 až 2,5 mekv/g, výhodnejšie 0,72 až 1,10 mekv/g. Výhodne sa produkt vyrába použitím procesu s kationizačným roztokom, kde škrob je zavedený do kationizačného procesu vo forme granúl, a podmienky procesu sú vybrané tak, aby sa škrob úplne rozpustil počas procesu. Základné parametre procesu v tomto zmysle sú percentá škrobu, ktoré sa majú ionizovať, vhodná zásaditosť, a zvýšená teplota. Vhodné množstvo alkalickej látky (NaOH) je približne 1,5 až 3 % hmotnostné vztiahnuté na sušinu škrobu, a vhodná teplota je približne 60 až 80 °C. Obsah sušiny v reakčnej zmesi má byť výhodne nad 50 % hmotnostných. čo dáva dobrý výťažok výsledného produktu. Vhodná kvartéma kationizačná zlúčenina je 2,3-epoxypropyltrimetylamónium chlorid, ktorý sa použije v množstve asi 10 až 40 % hmotnostné vztiahnuté na škrob.

Okrem základnej zložky kompozícia aditíva obsahuje najmenej jednu ďalšiu zložku, pomocou ktorej vlastnosti základnej zložky, ktoré sú výhodné na výrobu papiera, môžu byť upravené v zmysle požadovaného účinku, a/alebo poskytuje kompozíciu, v ktorej synergický účinok zložiek poskytuje vlastnosti jasne rozdielne od vlastností základnej zložky.

Jednou možnou ďalšou zložkou je polyméma disperzia na báze škrobu s obsahom očkovaného kopolyméru škrobu a monomérov, ktorá sa potom označuje ako očkovaná zložka. Táto zložka obsahuje nasledujúce súčasti, vypočítané na suchú hmotnosť produktu:

SK 287135 Β6

a) 5 až 40 % hmotnostné škrobu kationizovaného do stupňa substitúcie 0,01 až 1 a vnútornej viskozity väčšej ako 1,0 dl/g,

b) 60 až 95 % hmotnostných monomémej zmesi obsahujúcej aspoň jeden vinylový monomér a poskytujúcej polymér s teplotu tvorby filmu od 0 °C do 70 °C, a vodu.

Podrobné zloženie uvedenej očkovanej zložky a jej príprava boli vysvetlené v súbežne podanej fínskej patentovej prihláške č. 990229 pod názvom „Polyméma disperzia a spôsob jej prípravy”.

Inou možnou zložkou na kompozíciu aditíva je polyamidová epichlórhydrínová živica (PAAE) použitá ako živica na úpravu mokrej pevnosti v papierenskom priemysle, ktorá bude ďalej označená ako živicová zložka.

Kompozícia aditíva sa môže pripraviť z týchto zložiek v závislosti od zamýšľaného použitia tak, že sa pridá buď živicová zložka, alebo očkovaná zložka, alebo obidve zložky do základnej zložky.

Kvantitatívne pomery medzi základnou zložkou a očkovanou zložkou sa môžu vybrať v rozsahu 30 až 70 % hmotnostných/70 až 30 % hmotnostných, výhodne 40 až 60 % hmotnostných/60 až 40 % hmotnostných. Výnimočne je výhodná kompozícia s ekvivalentným podielom zložiek.

Podobne kvantitatívne pomery medzi základnou zložkou a živicovou zložkou sa môže meniť v rozsahu 25 až 75 % hmotnostných/75 až 25 % hmotnostných, výhodne 40 až 60 % hmotnostných/60 až 40 % hmotnostných. Predovšetkým je výhodná kompozícia s ekvivalentným podielom zložiek.

V prípade, že kompozícia aditíva je zložená zo všetkých troch zložiek, pomery zložiek môžu byť v rozsahoch:

základná zložka 10 až 50 % hmotnostných, výhodne 20 až 40 % hmotnostných, očkovaná zložka 10 až 50 % hmotnostných, výhodne 20 až 40 % hmotnostných, živicová zložka 10 až 50 % hmotnostných, výhodne 20 až 40 % hmotnostných, pričom zložky tvoria 100 %.

Pozorovalo sa, že výhodné výsledky sa môžu získať s kompozíciou aditíva podľa vynálezu, napríklad základná zložka spoločne s očkovanou zložkou vedie k zlepšenej retencii v papierenskom stroji. Pozorovalo sa, že vlastnosti pri tlačení na papier vyrobeného použitím kompozície aditíva sa zlepšili, rovnako ako sa zlepšili pevnostné vlastnosti, ako aj rozmerová stabilita.

Základná zložka a živicová zložka znižujú tendenciu prášenia vyrábaného papiera. Zlepšená retencia a zlepšené odvodnenie boli pozorované ako výhodné účinky výrobného procesu. Pozorovalo sa tiež, že aditívum má tiež ustaľovacie vlastnosti, čo je dôležité z pohľadu odstránenia škodlivých látok z obehu.

Pozorovalo sa, že pevnosť mokrej siete sa zvýšila najmä v prítomnosti kompozície aditíva, ktorá okrem základnej zložky obsahuje očkovanú aj živicovú zložku.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Novinový papier sa vyrobil na poloprevádzkovom papierenskom stroji, vláknina obsahovala 50 % dreviny a 50 % termomechanickej buničiny, ktorá bola vybielená ditionitom. Pri skúške sa pridala do buničiny kompozícia aditíva v množstve 1, 2 a 3 kg/tona papiera (suchá/suchá), predtým ako nastala tvorba siete.

Základnou zložkou kompozície aditíva použitej pri skúškach bol zriedený škrob, ktorý bol kationizovaný použitím 25 % hmotnostných, vypočítané na množstvo škrobu, kationizačnej chemikálie 2,3-epoxypropyltrimetylamónium chloridu.

Ako druhá doplnková zložka, očkovaná zložka, ktorá sa má skombinovať so základnou zložkou kompozície, obsahuje 20 % hmotnostných škrobu s katiónovým nábojom približne 0,05 a vnútornou viskozitou 3 až 15 dl/g, 19 % hmotnostných akrylonitrilu, 30 % hmotnostných butylakrylátu, 31 % hmotnostných styrénu a vodu.

Ako druhá doplnková zložka sa použila živicová zložka, polyamidová epichlórhydrínová živica (PAAE).

Výsledky skúšok sú uvedené v tabuľke I, v dodatku 1.

Výsledky testu sa porovnali s referenčnou vzorkou, v ktorej aditívum bolo rovnaké ako základná zložka kompozície aditíva podľa vynálezu a je označená v tabuľke symbolom „15“.

Symbol „S“ v tabuľke znamená kompozíciu aditíva s obsahom 50 % hmotnostných očkovanej zložky. Symbol „P“ znamená kompozíciu aditíva obsahujúcu 50 % hmotnostných základnej zložky a 50 % hmotnostných živicovej zložky. Symbol „SP“ označuje kompozíciu s obsahom 1/3 základnej zložky, 1/3 zárodočnej zložky a 1/3 živičnej zložky.

Merala sa pevnosť mokrej siete a na základe výsledkov sa odvodil účinok aditíva na pevnosť, pričom sa bral do úvahy účinok obsahu sušiny v sieti na pevnosť siete. Vzťah medzi obsahom sušiny v sieti a pevnosťou je znázornený na grafe pripojenom k tabuľke 1.

Na základe výsledkov z testov možno predpokladať, že všetky kompozície S, P a SP zvyšujú pevnosť mokrej siete, najlepšie hodnoty má SP kompozícia.

Vývoj pevnosti mokrej siete získaný z výsledkov skúšok je tiež znázornený vo forme grafu v dodatku 2. Symboly 15, S, P a SP sú identické s kompozíciami definovanými skôr.

Claims

1. Kompozícia aditíva na výrobu papiera pridávaná do kašovitej masy pred tvorbou siete, vyznačujúca sa tým, že ako základnú zložku obsahuje zložku vyrobenú zo škrobu, ktorého molekulová hmotnosť bola znížená na úroveň Brookfieldovej viskozity od 10 do 400 mPas v 5 % suspenzii škrobu a 60 °C, a ktorého katiónový náboj bol kationizovaný kationizačným roztokom použitím kvartémej zlúčeniny dusíka na náboj nižší ako 4 mekv/g a ďalej obsahuje najmenej jednu ďalšiu zložku, ktorou je

1. polyméma disperzia na báze škrobu, ktorá obsahuje škrob a monomémy očkovaný kopolymér, ktorý obsahuje, vypočítané z obsahu sušiny produktu,

2. polyamidová epichlórhydrínová živica.

2. Kompozícia aditíva podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že molekulová hmotnosť škrobu základnej zložky je znížená na úroveň Brookfieldovej viskozity 100 až 400 mPas 5 % suspenzii škrobu a 60 °C.

3. Kompozícia aditíva podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúca sa tým, že molekulová hmotnosť škrobu základnej zložky je znížená na úroveň Brookfieldovej viskozity 100 až 200 mPas v 5 % suspenzii škrobu a 60 °C.

4. Kompozícia aditíva podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúca sa tým, že škrob základnej zložky bol kationizovaný na úroveň náboja od 0,36 do 2,5 mekv/g.

5. Kompozícia aditíva podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúca sa tým, že škrob základnej zložky bol kationizovaný na úroveň náboja od 0,72 do 1,10 mekv/g.

6. Kompozícia aditíva podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúca sa tým, že pozostáva z 30 až 70 % hmotnostných základnej zložky a 70 až 30 % hmotnostných zložky 1), výhodne 40 až 60 % hmotnostných základnej zložky a 60 až 40 % hmotnostných zložky 1), najvýhodnejšie ekvivalentný podiel zložiek.

7. Kompozícia aditíva podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúca sa tým, že pozostáva z 25 až 75 % hmotnostných základnej zložky a 75 až 25 % hmotnostných zložky 2., výhodne 40 až 60 % hmotnostných základnej zložky a 60 až 40 % hmotnostných zložky 2..

8. Kompozícia aditíva podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúca sa tým, že kvantitatívne pomery medzi základnou zložkou a zložkami 1. a 2. sú v rozsahu:

základná zložka 10 až 50 % hmotnostných, výhodne 20 až 40 % hmotnostných, očkovaná zložka 10 až 50 % hmotnostných, výhodne 20 až 40 % hmotnostných, živicová zložka 10 až 50 % hmotnostných, výhodne 20 až 40 % hmotnostných, tak že zložky tvoria 100 %.

9. Spôsob zvýšenia pevnosti mokrej papierovej siete, vyznačujúci sa tým, že sa do vláknitej suspenzie pred tvorbou siete pridá ktorákoľvek kompozícia aditíva podľa predchádzajúcich nárokov 1 až 8.

10. Spôsob podľa nároku 9, vyznačujúci sa tým, že kompozícia zvyšujúca pevnosť mokrej papierovej siete sa pridáva v množstve od 1,0 do 3,0 kg/t.

11. Použitie kompozície aditíva podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 8 na zvýšenie pevnosti mokrej siete pri výrobe papiera.