FI95825B - Liimausainekoostumus, sen valmistusmenetelmä ja käyttömenetelmä - Google Patents

Description

, 95825

Liimausainekoostumus, sen valmistusmenetelmä ja käyttomene-telma 5 Esillä oleva keksintö koskee uutta koostumusta, joka on käyttökelpoinen liimausainekoostumuksena paperin, kartongin ja vastaavien tuotteiden valmistuksen yhteydessä. Keksintö koskee mvös menetelmää tämän liimausainekoostumuksen valmistamiseksi, kuin myös sen käyttämistä, nimenomaan liimatun paperin 10 tai kartongin valmistusmenetelmässä. Lopuksi keksintö' koskee liimattua paperia tai kartonkia, joka on valmistettu talla menetelmällä.

Keksintö koskee erityisemmin koostumusta vesiemulsion muodos-15 sa. joka sisältää hydrofobisen seliuloosa-reaktiivisen lii- mausaineen ja kationisen polymeerin, joka käsittää tärkkelyksen. Tämäntyyppiset vesiemulsiot ovat sinänsä entuudestaan tunnettuja, mutta esillä oleva keksintö koskee parannettua liimausainekoostumusta, jonka avulla monet aikaisemmin tun-20 nettujen liimausainekoostumusten haitat eliminoidaan, tai niitä vähennetään runsaasti, kuten jäljempänä kuvaillaan. Koostumuksen uudet vaadittavat pääpiirteet liittyvät uuden kationisen tärkkelyksen käyttöön, joka sisältää spesifisen yhdistelmän kemiallisia ominaisuuksia.

25

Tiettyjen paperilaatujen valmistuksessa on olemassa tarve vastustaa tai estää paperin luonnollisia nesteabsorptio-omi-naisuuksia. Esimerkkejä sellaisista paperilaaduista ovat kirjoituspaperi ja painopaperi. Muita esimerkkkejä ovat pahvi 30 tai kartonki, jotka on tarkoitettu mehu- tai maitokartonki-tölkkeihin. Toisena esimerkkinä on vielä valokuvauspaperi.

Edellä mainitujen kaltaisiin paperilaatuihin tarvitaan nestettä hylkiviä ominaisuuksia. Saatavilla on monia eri mene-35 telmiä nestehylkivyyden aikaan saamiseksi, (so. hydrofobisuus tai liimaus).. Yhdessä näistä menetelmistä lisätään paperinvalmistusprosessin aikana hydrofobista ainetta sisältävää 2 95825 emulsiota. Monia erilaisia hydrofobisia aineita voidaan Käyttää hvvaksi. Tehokkaimpdin kuuluvat niin sanotut hydrofobiset, selluloosa-reaktiiviset liimausaineet. Otaksutaan, että kun käytetään tämäntyyppistä ainetta, liimaus saadaan aikaan 5 hydrofobisen aineen ja selluloosan nydroksyyliryhmien välisessä reaktiossa. Esimerkkejä tyypillisistä hydrofobisista iiimausaineista ovat alkyyiiKeteenidimeerit. alkenyvlimeri-pihkahapon anhydridit .ia rasvahappcisosvanaatit.

10 Koska hydrofobiset liimausaineet ovat liukenemattomia veteen, niitä käytetään paperinvalmistusprosessissa emulsion muodossa. Emulgoimisaineina voidaan käyttää pinta-aktiivisia aineita, mutta pinta-aktiiviset aineet tuottavat yleensä emulsioita, joiden tenollisuus on heikko, koska niiden affiniteetti 15 seiluloosakuituun on alhainen, mikä puolestaan tarkoittaa sitä, että suuri osa hydrofobisesta liimausaineesta menetetään. kun paperimassasta poistetaan vettä. On todettu, että kationiset polymeerit ovat verrattain hyviä emulgoivina aineina. Esimerkkejä tähän tarkoitukseen käytettävistä kationi-20 sista polymeereistä kuvaillaan US-patenttijulkaisussa no. 3 • · 130 118. jossa tuodaan esille kationisen tärkkelyksen käyttäminen emulgoivana aineena, ja US-patenttijulkaisussa no. 4 240 935. jossa tähdennetään etuisuuksia, kun käytetään hartseja emulgoivina aineina, jotka käsittävät epikloorihydriiriin 25 ja aminopolyamidin reaktiotuotteen, joka aminopolyamidi on valmistettu adipiinihaposta ja dietyleenitriamiinista.

Hydrofobisissa liimausainekoostumuksissa kationinen polymeeri toteuttaa monia toimintoja. Ensiksi, sen tulisi stabiloida 30 emulsioita. Toiseksi, sen tulisi tehostaa hydrofobisen aineen tai liimausaineen retentiota paperiin, joko yksin tai yhdessä erikseen lisätyn retentioaineen kanssa. Emulgoivan aineen valinta voi lisäksi vaikuttaa liimausasteeseen mahdollistaen siten hydrofobisemman paperin valmistamisen. US-patenttijui-35 Kaisussa no. 4 382 129 tuodaan esille kationinen polymeeri, joka sisältää tämän ominaisuuden. Lisäksi on todettu, että tietyt kationiset polymeerit voivat tehostaa liimausnopeutta, i 3 95825 joka kehittyy ajan Kuluessa seliuloosa-reaktiivisten liimaus-aineiden kanssa. US-patenttijulkaisussa no. 4 31? 736 tuodaan -sille polymeerejä, joilla on sellainen vaikutus.

Naiden eri vaikutusten osalta on hyvin vaikeaa tai epävarmaa ennustaa, kuinka tietty kationinen polymeeri tulee toimimaan tai vaikuttamaan, ja yleensä tama on täysin mahdotonta, kerska ei ole osoitettu tai todistettu, kuinka kationisen polymeerin Valinta vaikuttaa kokonaistehokkuuteen hydrofobisen selluloo-sa-reaktiivisen liimausaineen ja kationisen polymeerin yhdistelmässä. Huolimatta siitä tosiseikasta, että hydrofobisia seiluloosa-reaktiivisia liimausaineita on ollut saatavissa markkinoilla yli 20 vuoden ajan, ja että mainittujen vuosien aikana tuotteita on huomattavasti paranneltu, on tällä alalla 15 .

viera saatava aikaan parannuksia. Seiluloosa-reaktiivisia liimausaineita on käytettävä verrattain suuria määriä, jotta saataisiin aikaan tavoiteltu nesteen hylkiminen tunnetuilla hydrofobisilla liimausainekoostumuksilla. Käytettävän lii-mausaineen määrän alentaminen, tarvittavan liimausasteen ~ Säavuttamiseksi, merkitsisi suuria säästöjä materiaalikustan nuksissa. Hydrofobiset selluloosa-reaktiiviset liimausaineet eivät lisäksi saa aikaan välitöntä liimausta. Sellaista vaikutusta voidaan kiihdyttää käyttämällä tietyntyyppisten ka-tionisten polymeerien yhdistelmää, kuten aikaisemmin on kuvailtu, mutta valitettavasti näiden voimakkaasti kationisten Polymeerien haittapuolena on se, että ne huonontavat huomattavasti optisten valkaisuaineiden tehokkuutta, joita käytetään parantamaan paperin valkoisuutta, mikä johtaa optisten valkaisuaineiden lisääntyvään kulutukseen. Tämä asettaa ra-joituksia konenopeudelle tiettyjen suurivaaleuksisten paperi-laatujen osalta, koska liimauksen tietty minimiaste on saavutettava, kun paperi läpäisee pintaliimauskoneen tai paällys-tyskoneen, kc>ska muutoin paperista tulee hyvin heikkoa, ja se repeää helposti. Tiettyjen paperilaatujen osalta olisi 35 edullista saavuttaa korkeampi liimausaste, kuin on teknisesti saavutettavissa talla hetkellä. Tämä pätee esimerkiksi maitoja mehukartonkeihin ia valokuvauspapei'eihln.

95825

Esillä olevan keksinnön mukaisesti on yllättäen todettu, että tietyntyyppinen kationinen tärkkelys, vhdessä hydrofobisen selluloosa-reaktiivisen liimausaineen kanssa, saa aikaan 5 vaikutuksia, jotka ovat parantavia tai eliminoivat monia tunnetuista puutteista. Yllättäen on myös osoitettu, että negatiiviset vaikutukset optisiin valkaisuaineisiin, jotka johtuvat monen aikaisemmin tunnetun liimausaineen käyttämisestä, vähenevät tuntuvasti tämän keksinnön mukaisten lii-10 mausainekoostumusten avulla, verrattuna tavanomaisiin hydrofobisiin selluloosa-reaktiivisiin liimausaineisiin, seka lisätyn kationisen polymeerin kanssa että ilman sitä.

Keksinnön päätarkoituksena on siten tuoda käyttöön uusi ia 15 parannettu koostumus, jota voidaan käyttää paperin, kartongin ja vastaavien tuotteiden liimauksessa.

Keksinnön toisena kohteena on tuoda käyttöön uusi liimausai-nekoostumus, joka on tehokkaampi kuin tunnetut koostumukset, 20 siten että tarvitaan pienempiä määriä liimausainetta samanlaisen liimausasteen saavuttamiseksi kuin aikaisemmilla tunnetuilla koostumuksilla.

Keksinnön toisena kohteena on vielä tuoda käyttöön uusi lii-25 mausainekoostumus, jonka liimaus-vaikutus on nopeampi kuin .· aikaisemmilla koostumuksilla.

Keksinnön kohteena on lisäksi tuoda käyttöön uusi iiimausai-nekoostumus, jota voidaan käyttää suurempien liimausasteiden 30 saavuttamiseksi, kuin mitä tällä hetkellä on mahdollista.

. Keksinnön kohteena on lisäksi vielä tuoda käyttöön uusi lii- mausainekoostumus, jonka osalta negatiivisia vaikutuksia optisisten valkaisuaineiden kulutukseen on vähennetty, ver-35 rattuna aikaisemmin tunnettuihin liimausainekoostumuksiin.

Keksinnön kohteena on lisäksi tuoda käyttöön uusi liimausai- 95825

C

nekoostumus, jolla saadaan aikaan dispersio, jonka pysyvyys on merkittävä.

Keksinnön kohteena on lisäksi vielä tuoda käyttöön uusi lii-5 mausainekoostumus, jota voidaan käyttää paperin parempien paino- ja kopio-ominaisuuksien saamiseksi, so. savytysvärin parannettu adheesio valokopioinnissa.

Keksinnön toisena kohteena on tuoda käyttöön uusi menetelmä 10 iiimausainekoostumuksen valmistamiseksi, kuten edellä on tuotu esille.

Keksinnön toisena kohteena on vielä tuoda käyttöön parannettu menetelmä liimatun paperin tai kartongin valmistamiseksi, 15 jossa käytetään hyväksi keksinnön mukaisia uusia liimausai-nekoostumuksia.

Keksinnön kohteena on lisäksi vielä tuoda käyttöön liimattu paperi tai liimattu kartonki, joilla on parannetut ominaisuu-20 det, johtuen tässä esille tuotujen uusien liimausainekoostu- • · muksien käytöstä.

Nämä ja muut kohteet toteutetaan keksinnön mukaisesti tuomalla käyttöön liimausainekoostumus vesiemulsion muodossa, joka 25 käsittää hydrofobisen selluloosa-reaktiivisen liimausaineen ,·. ja kationisen polymeerin, joka käsittää tärkkelyksen, koostu muksen uusien tunnusomaisten piirteiden käsittäessä sen, että tärkkelykseen kätkeytyy yhdistelmä, joka sisältää (A) runsaasti haaroittuneen, suurimolekyylipainoisen rakenteen, 30 minkä osoittaa vähintään 85-%:n amylopektiinipitoisuus. ja (B) kationisoitumisasteen tai substituutioasteen (D.S.), joka • ‘ on 0,045 - 0,4.

Näin ollen, kationinen tärkkelystyyppi, jonka on odottamatta 35 osoitettu antavan paperille edellä mainittuja merkittäviä ominaisuuksia, on tärkkelystä, joka on olennaisesti niin sanottua amylopektiinityyppiä, ja joka sisältää tietyn kriit- 6 95825 tisen kationisoitumisasteen. Kuten alaa tuntevat hyvin tietavat, useimmat tärkkelykset sisältävät kahdenlaisia glukoosi-polymeerejä, amyloosia ja amylopektiiniä. Amyloosi on lineaarinen, p-ienimolekvylipainoinen glukoosipolymeeri . jonka kes-5 kimääräinen polymerisaatioaste on noin 800 maissitärkkelyksen osalta, esimerkiksi, ja noin 3000 peruna- ja tapiokatärkke-lyksen osalta. Päinvastaisesti, amylopektiini on haaroittunut. suurimolekyylipainoinen tärkkelvsfraktio, jonka keskimääräinen polymerisaatioaste on noin 500 - 3000 kertaa niin 10 korkea kuin amyloosin polymerisaatioaste.

Haaroittuneesta rakenteesta ja korkeasta polymerisaatioas-teesta johtuen, niin sanotut amylopektiinityyppiset tärkkelykset, so. ne, joiden amylopektiinipitoisuus (amyloosipitoi-15 suus + amylopektiinipitoisuus = 100 7») on vähintään 85 paino-%, ovat luonnostaan suurimolekyylipainoisia, joiden numeeriset keskimääräiset molekyylipainot ovat noin 200 000 000 -400 000 000. Esimerkiksi maissi- ja vehnätarkkelyksen, jonka amylopektiinipitoisuus on noin 72 %, numeerinen keskimolekyy-, 20 lipaino (polymerisaatioaste x 162) on noin 500 000. Päinvas taisesti. vahamaisen maissitärkkelyksen, jonka amylopektiinipitoisuus on noin 99-100 %, numeerinen keskimolekyylipaino on noin 320 000 000.

25 Tärkkelykset, joiden amyloosityyppisen tärkkelyksen taso on : korkea, so. lineaariset, molekyylipainoltaan pienet tärkke lykset, eivät tuo tässä keksinnössä käytettyjen tärkkelysten tuomia etuja, huolimatta kationisoitumisasteesta. Eivät myöskään tärkkelykset, jotka pääasiallisesti sisältävät amylopek-30 tiinityyppistä tärkkelystä, mutta joiden kationisoitumisaste on alhainen, tuota samanlaisia vaikutuksia. Tärkkelyksessä läsnä olevan amylopektiinin ja amyloosin määrän määrää sen alkuperä. Näin ollen, esimerkin vuoksi, perunatärkkelys sisältää luonnostaan suunnilleen 79 % amylopektiiniä. kun taas 35 maissitärkkelys sisältää luonnostaan suunnilleen 72 % amylopektiiniä. ja vehnätärkkelys sisältää luonnostaan 72 % amylopektiiniä. Amylopektiinin pitoisuutta voidaan lisätä frakti- 95825 oimalla tärkkelystä. Edullisesti voidaan käyttää tärkkelystä, joka luonnostaan sisältää paljon amylopektiiniä. sellaisen vahamaisen maissitarkkelyksen sisältäessä niinkin paljon kuin 99 - 100 % amylopektiiniä. On myös mahdollista sekoittaa eri 5 alkuperää olevia tärkkelyksiä, jotta amyloosin suhde amylo-pektiiniin saadaan keksinnön mukaiseksi.

Mitä tulee tärkkelyksessä läsnä olevan amylopektiinin ylärajaan. tämä raja voi saavuttaa 100 %. vaikka voi olla vaikeata 10 käytännössä saavuttaa sellaista korkeaa amylopektiinisisäi- töä. Kuten edellä kuitenkin mainittiin, niin sanottu vahamai-nen maissitärkkelys. joka sisältää noin 99 7. amylopektiiniä. on todettu erityisen sopivaksi keksinnön mukaisesti. Tärkkelyksessä olevan amylopektiinin pitoisuuden tulisi yleensä 15 olla niin suuri kuin mahdollista, vähintään 85 %. edullisemmin noin 90-100 %, ja edullisimmin noin 95-100 %, esim., suunnilleen 99 %, joka on todettu vahamaisessa maissitärkkelyksessä .

20 Tärkkelyksen kationisoitumisaste voidaan karakterisoida subs-tituutioasteen avulla (D.S.-arvo), joka on tavanomainen tapa karakterisoida tärkkelystä.

Kationisia tärkkelyksiä voidaan tässä yhteydessä käytettynä 25 esittää kaaviomaisesti kaavalla: R (kationinen funktio),-, jossa kaavassa R on tärkkelyksen monosakkaridiyksikkö, ja n tarkoittaa D.S.-arvoa. Sakkaridiyksikkö sisältää kolme hyd-roksyyliryhmää, niin että korkein teoreettinen D.S.-arvo 30 kationiselle tärkkelykselle on 3. Kationisen tärkkelyksen D.S.-arvo voi siten teoreettisesti olla mikä tahansa arvo 0.-n ja 3:n välillä. Kuten edellä mainittiin, on esillä olevan keksinnön mukaisesti kuitenkin odottamatta todettu, että yhdessä selluloosa-reaktiivisen liimausaineen kanssa tärkke-35 lys, jonka on odottamatta osoitettu antavan merkittäviä tuloksia, on tärkkelystä, jonka D.S.-arvo on alueella noin 0,045-0,40. Yleensä edullinen substituutioaste on alueella

___ I

e 95825 noin 0,05 - 0,20. edullisemmin noin 0,05 - 0.10, kuten esimerkiksi noin 0.06 - 0.20, esimerkiksi noin 0,06 - 0,10. tyypillisen arvon ollessa esimerkiksi 0,07.

5 Selluloosa-reaktiivisen liimausaineen ja kationisen tärkkelyksen välisen suhteellisen osuuden tai osuudet, joita tässä yhteydessä käytetään, määrittää tietenkin alaa tunteva teknikko kutakin ja jokaista tapausta varten, ottamalla huomioon ominaisuudet, joita tarvitaan tai tavoitellaan kyseisessä 10 tilanteessa. Edullinen suhde selluloosa-reaktiivinen liimaus-aine :kationinen tärkkelys useimmille liimausaineille on kuitenkin alueella noin 1.0 - 1:2, suhdealueen noin 1:0,05 -1:0,5 ollessa erityisen edullinen. Syklisten dikarboksyyli-happojen anhydridien kanssa, kuten esimerkiksi alkyylimeri-15 pihkahapon anhydridi, suhteita noin 1:0,01 - 1:5 voidaan käyttää.

Hydrofobisen selluloosa-reaktiivisen liimausaineen valinta tehdään aikaisemmin tunnettujen liimausainetyyppien joukosta ,, 20 aikaisempien selvitysten mukaisesti, esim., jotka on julkais- i tu US-patenttijulkaisussa no. 3 130 118, esimerkiksi, jonka kokonaisuus sisällytetään tässä yhteydessä viitteenä ja luotetaan sen kokonaiskattavuuteen.

25 Erityisen edulliset liimausaineet, käytettäväksi yhdessä uuden tärkkelykfeen kanssa keksinnön mukaisesti, valikoidaan ryhmästä, johon kuuluvat: a) happoanhydridit, joilla on oheinen kaava.·

3U Ra-C

N>

B’-cC

0 jossa kaavassa ja R3 ovat samoja tai erilaiset, ja kumpi-35 kin tarkoittaa hiilivetyradikaaleja, jotka sisältävät 7-30 hiiliatomia; b) sykliset dikarboksyylihappoanhydridit, joilla on oheinen 9 95825 kl 3 3 V 3 ; C> ϊ

R^-R.» O

5 ^

II

jossa kaavassa FU sisältää 2 tai 3 hiiliatomia, ja ,-.n hiilivetvryhmä, joka sisältää 7-30 hiiliatomia; c) keteenidimeerit, joilla on oheinen kaava; 10 (ReCH = C=Ö)a jossa kaavassa R« on hiilivetyryhmä, joka sisältää 6-30 hiiliatomia, edullisesti alkyyli, joka sisältää 6-22 hiiliatomia; ja d) isosyanaatit, joilla on oheinen kaava; 15 R-*-N = C=0 jossa kaavassa on hiilivetyryhmä, joka sisältää 7-30 hiiliatomia .

Kohdassa a) viitattujen happoanhydridien edullisena suoritus-20 muotona on stearyylianhydridi. kun taas spesifisenä esimerk-kinä sopivasta syklisestä dikarboksyylihappoanhydridistä kohdassa b) on iso-oktadekenyylimeripihkahapon anhydridi.

Mitä tulee c)-kohdan keteenidimeereihin, sykloalkyyli- ja arvyliryhmät ovat myös käyttökelpoisia mainittuina hiilivetv-25 ryhminä, vaikkakin tyydytetty ryhmä, kuten esimerkiksi alkyy-• liryhmä, on edullisin kuten on osoitettu.

Edellä mainituista selluloosa-reaktiivisten aineiden neljästä ryhmästä a)-d), kohdan b) sykliset dikarboksyylihappoanhydri-30 dit ja kohdan c) keteenidimeerit ovat edullisimpia, keteeni-dimeerien pllessa erityisen edullisia.

Hiilivetyryhmät Ra, R3, R& ja R-, ovat edullisesti tyydytettyjä, lineaariketjurvhmiä, jotka voivat kuitenkin sisältää 35 tyydyttämättömyyttä ja syklisiä tai aromaattisia substituent-teja. Rs on edullisesti tyydytetty lineaariketjuinen tai haaroittunut alkvvl iryhmä. R=»;n. R3;n, R*;n ja R^:n tulisi 10 95825 edullisesti sisältää 14-22 hiiliatomia, ja Rs: n tulisi edullisesti sisältää 14-30 hiiliatomia. Hiilivetyryhmat RÄ, R3, , Rs, Re ja K-? kussakin edellisessä kaavassa voivat myös olla substituoitu j a, esim., halogeenilla, esimerkiksi k.loo-5 rilla, kun tavoitellaan erityistä vaikutusta.

Keksinnön mukaiset liimausainekoostumukset voivat valinnaisesti sisältää lisäksi tavanomaisia aineosia, joiden tiedetään olevan käyttökelpoisia esillä olevan mukaisissa liimaus-10 ainekoostumuksissa. Esimerkkeihin tavallisista lisäaineista lukeutuvat dispergoivat aineet, ja lisäretentioaineet. Edelleen, mitä tahansa synteettistä hartsia, joiden tiedetään lisäävän liimausnopeutta tai muutoin parantavan liimausaine-formulaatioita, voidaan myös lisätä, jos halutaan.

15

Edullisessa suoritusmuodossa tämän keksinnön mukaiset emulsiot sisältävät edullisesti dispergoivan aineen. Sopivia anio-nisia aineita kuvaillaan US-patenttijulkaisussa no. 3 223 544, jossa tuodaan esille monen yleisen ja edullisen disper-20 gointiaineen käyttö, joka julkaisu on tässä liitettynä viitteenä. Edullisiin anionisiin dispergointiaineisiin lukeutuvat lignosulfonaatit, polynaftaleenisulfonaatit ja styreenisul-fonaattia sisältävät polymeerit.

25 Käytettävän anionisen dispergointiaineen määrä riippuu lii-mausaineen puhtaudesta, spesifisestä tärkkelystyypistä ja kationisuusasteesta, ja spesifisestä käytettävästä disper-gointiaineesta. Joidenkin liimausaineiden kanssa, kuten esimerkiksi epäpuhtaat alkyyliketeenidimeerit, ei ehkä tarvita 30 lainkaan anionista dispergoivaa ainetta. Anionista disper-gointiainetta käytetään yleisesti 0,15 paino-%.-tin määrään saakka.

Toisen keksintöä koskevan piirteen mukaisesti annetaan käyt-35 töön menetelmä uuden liimauskoostumuksen valmistamiseksi, mainitulle prosessille ollessa tunnusomaista se, että liuotetaan mainittua runsaasti haaroittunutta, suurimolekyylipai- „ 95825 noista tärkkelystä veteen, tarvittaessa lämmittäen, ja liitetään dispergoiva aine siihen; säädetään muodostuneen liuoksen lämpötila selluloosa-reaktiivisen liimausaineen sulamispisteen yläpuolella olevaan lämpötilaan, ja lisätään sen jälkeen 5 mainittua liimausainetta liuokseen, niin että muodostuu karkea jakeinen emulsio; saatetaan mainittu karkeajakeinen emulsio leikkausvoimille alttiiksi, jotta emulsion partikkelikoko pienenee; ja tarvittaessa jäähdytetään siten saadut emulsiot.

10 Kationisen tärkkelyksen veteen liuottamisen yhteydessä tulisi lisäksi mainita, että tärkkelyspitoisuuden ylärajan määrää käytännössä tärkkelysliuoksen käsiteltävyys, koska korkeat tärkkelvspitoisuudet tuottavat korkeita viskositeettejä.

15 Saatu karkea emulsio voidaan altistaa leikkausvoimille dis-pergoivan laitteen, homogenisaattorin tai vastaavan avulla, tunnettujen periaatteiden mukaisesti. Jos tämä toimenpide suoritetaan lämpötilassa, joka on vallitsevan lämpötilan yläpuolella, esim. kun emulgoidaan kiinteitä selluloosa-reak-20 tiivisia liimausaineita, kuten esimerkiksi keteenidimeerejä, jotka sisältävät tyydytettyjä alkyyliketjuja, emulsio jäähdytetään sen jälkeen huoneen lämpötilaan. Valinnaisesti säädetään pH ja/tai lisätään biosidi tai synteettinen hartsi, kuten alalla on tavallista, jotka toimenpiteet voidaan tehdä 25 missä tahansa prosessivaiheessa.

Vielä toisen keksintöä koskevan piirteen mukaisesti annetaan käyttöön menetelmä liimatun paperin tai kartongin valmistamiseksi, jossa menetelmässä liimausaine lisätään paperin tai 30 kartongin valmistuksen aikana, lisäämisen tapahtuessa joko paperimassaan ennen vedenpoistoa massasta tai pintaliimausko-neeseen, jonka läpi paperi tai kartonki ajetaan. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että käytetään liimausaineena mitä tahansa tässä kuvailluista liimauskoostu-35 muksista, ja menetelmä on erityisen edullinen käytettäväksi paperimassojen kanssa, joihin on lisätty optisia valkaisuaineita, kuten esimerkiksi stilbeenidisulfonihappoja.

l2 95825

Keksinnön mukainen uusi liimausaine lisätään edullisesti paperimassaan ennen kuin mainitusta massasta poistetaan vesi. Tarkka kohta liimausainekoostumuksen lisäämisen kannalta ei 5 ole ratkaiseva, mutta keksintöä koskevan edullisen suoritusmuodon mukaan liimausainekoostumus lisätään vähemmän kuin viisi minuuttia ennen kuin paperimassasta poistetaan vesi.

Tarvittavan liimausainekoostumuksen määrä vaihtelee tapauk-10 sesta toiseen, riippuen käytetyn sellun laadusta ja halutusta lopullisesta hydrofobisuusasteesta, mutta määrä on yleisesti, laskettuna kiintoaineen kokonaismääränä, noin 0,4 kg paperi-tai kartonkitonnia kohti - noin 4 kg paperi- tai kartonki-tonnia kohti.

15

Niiden keksintöä koskevien etujen lisäksi, joista on keskusteltu edellä, tai joita kuvaillaan esimerkeissä, on myös aivan odottamatta todettu, että tärkkelysten joukossa, joiden substituutioasteet ovat keksinnön mukaisia, ne, jotka sisäl-20 tavat suuren osuuden tai niin suuren osan kuin mahdollista, amylopektiiniä, tuottavat pysyvämpiä dispersioita.

Keksintöä kuvaillaan nyt edelleen seuraavien ei-rajoittavien esimerkkien avulla, joissa pitoisuudet tai määrät ovat painon 25 mukaan, ellei toisin ole mainittu.

Esimerkki 1

Aikyyliketeenidimeeripohjaista liimausemulsiota valmistetaan lisäämällä 125 osaa kationista tärkkelystä 2500 osaan vettä, 30 minkä jälkeen muodostunutta seosta kuumennetaan riittävän kauan kirkkaan, korkeaviskoosisen tärkkelysliuoksen saamisek-. si. Tähän seokseen lisätään 20 osaa anionista dispergointi- ainetta (styreenisulfonaattia sisältävä polymeeri) ja 500 osaa alkyyliketeenidimeeriä, joka on valmistettu steariiniha-35 pon (50 %), palmitiinihapon (35 %) ja myristiinihapon (5 %) seoksesta, so. R© on lineaarinen, tyydytetty hiilivetyryhmä, joka sisältää 12-16 hiiliatomia seuraavasti jakautuen: 16 13 95825 hiiliatomia (60 %); 14 hiiliatomia (35 %); 12 hiiliatomia (5 %). Seosta sekoitetaan sen jälkeen, kunnes kaikki alkyylike-teenidimeeri on sulanut. Saatu karkea emulsio ajetaan sen jälkeen korkeapainehomogenisaattorin läpi 200 barin paineessa 5 ja jäähdytetään huoneen lämpötilaan ja laimennetaan keteeni-dimeerin 10-%:seen loppupitoisuuteen. Siten muodostettu lii-mausemulsio on maitomaista nestettä, jonka viskositeetti on alhainen.

10 Neljää erilaista tärkkelystyyppiä arvioitiin emulgoivina aineina/sideaineina edellä kuvailtujen liimausaineiden valmistuksessa. Saatujen dispersioiden liimaustehot testattiin lisäämällä dispersiot laimennettuun sellususpensioon (joka sisälsi 100 % valkaistua koivusulfaattisellua), jota käytet-15 tiin sen jälkeen laboratorioarkinmuodostajassa paperiarkkien valmistamiseksi, joiden neliöpaino oli 65 g/m=. Kun paperi-arkkeja oli puristettu 5 minuuttia 3 barin paineessa ja kuivattu 10 minuuttia 90eC:ssa, siten saatua liimausta arvioitiin tekemällä mittauksia niin sanotussa värintunkeumatestaa-20 jassa, jossa hydrofobisuusaste karakterisoidaan ajasta riippuvan heikastuskyvyn aleneman avulla paperiarkin etupuolella, minkä jälkeen paperin takasivu saatetaan kosketuksiin värin kanssa. Heikosti liimautunut paperi menettää siten hyvin nopeasti heijastuskykyarvonsa, kun taas hyvin liimautuneen 25 paperin etupuoli säilyttää heijastuskykynsä pitemmän ajanjak-• son. Arviointien tulokset esitetään seuraavassa taulukossa: ___ T— 1Η 95825 cm οι —- n — n m

Ό 3 CO ϋ O P

CO P 3 CO D · C P

> :m -p -h :m p co m ρ co ;m p ilt > e p o > c cg ;> c cg > c co

^ O A ^ Ή A *P '— A *P P

>> coC'HCOx: co-C co-C c co >, οι p > :m a >, :m a >. :<0 AC o > a ^ > a > a a > a a > a p

(X, 4J

m m AC p

! *H 4J

co m p 3 · p o p c p p co e-s p ac p m i e m jj p >. p m ρ a o c 000 o-g-cg co σ' -τ o ro co p φ >, ρ o cg cg m m co σ> h co σ' og co co co I a: — ac m m m p x: in c m :<TS C > m o i

EP Q

\ V

> » m < P O p p A ί- o o m o o uo o o m oolo 6·? m < (D o g g ro -g- -o- n %r -g· ro st g- co a ... ... ... ... o ρ ao m 000 00 o 000 000 · p —i a: a :m ρ c

Sh at i ai m 3 ai p

3 EP

p 0! P :m

Ρ P Lii CO cg T) CO

p co co cg ρ p co m o o o c en -Po a> op o o o a> - co P p — ai co a ai

l P P

;m a PO

I P >. 6·? 6-? 6-ξ >. u

0 C P > A

ρ ρ ai o σ> σ> a ai > P A :m CO CO cn ρ x E P A (0 v m m A Ch CO I :.0 0) :m 0) p <0 u*i p a p cn p <0 eg p Ό c ρ p eg αι c 0) * p to m c ρ » ρ z a

A·—I O —' pr—I 01 O h A

1 o co - 1 'X) ο ό >—t me a '—ip

co efiEO) eg n o c — pmp eaiOJ

>1 ω w ή ρ p m ai mem maA

ρ OS'-E om φρρ apto pmA

(Up a aj cue eg to ε 333 3 e

Aa ς σι a ω < EO) maim Qcr:m

Aa w Q o I—· a ω a ace A < P

s-. >. — u < m >. · · · · 1 HP < cd 0 q · » m 0 in 0 in r-t rH C'-ί C\] 15 95825

Esimerkki 2

Hienopaperikoneessa käytetään kaupallista, esimerkin l D mukaista liimausainetta. Muodostuneen paperin hydrofobisuus-aste, ilmaistuna COBB^o-lukuna, vaihteli alueella 22-26 g/m2.

5 Kaupallinen liimausaine korvattiin sen jälkeen esimerkin 1 C mukaisella liimausaineella, jota annosteltiin samassa pitoisuudessa kuin aikaisemmin käytettyä tuotetta. Korvaamisen tuloksena oli asteittain aleneva COBBe.0-arvo. joka stabiloitui yhden tunnin kuluttua arvossa 15 g/m2.

10

Vertailuesimerkki 1

Hienopaperikoneessa annosteltiin kaupallista, esimerkin 1 D mukaista AKD-pohjäistä neutraalia liimausainetta pitoisuudessa 850 g alkyyliketeenidimeeriä tuotettavaa paperitonnia 15 kohti. Liimausaste, ilmaistuna COBB60-arvona, mitattiin tasossa 25 g/m2. Annostus alennettiin sen jälkeen 750 g.-aan alkyyliketeenidimeeriä tuotettavaa paperitonnia kohti. Paperin hydrofobisuutta vähennettiin sen jälkeen asteittain, ja se saavutti lopulta tason, jota ei voida hyväksyä laadun 20 puolesta (COBB«.o <30 g/m2).

Esimerkki 3

Esimerkin 1 C mukaista liimausainetta annosteltiin hienopaperikoneessa pitoisuudessa 850 g alkyyliketeenidimeeriä tuotet-25 tavaa paperitonnia kohti. Liimausaste, ilmaistuna COBB«o-• lukuna, vaihteli alueella 20-25 g/m2. Liimausaineen annostus ta alennettiin 640 g:aan alkyyliketeenidimeeriä tuotettavaa paperitonnia kohti ilman liimautumisasteen alenemista. Mitatut COBBeo-arvot vaihtelivat alueella 20-25 g/m2.

30

Vertailuesimerkki 2

Esimerkin 1 A mukaista liimausainetta annosteltiin hienopaperikoneessa pitoisuudessa 850 g alkyyliketeenidimeeriä tuotettavaa paperitonnia kohti. Liimausaste, ilmaistuna ΟΟΒΒ«.σ-35 lukuna, oli mittauksessa noin 25 g/m2. Kehiteväriadheesio, so. paperin kyky pidättää Xerox-valokopiokoneissa käytettävää kehitevärimustetta. todettiin huonommaksi kuin adhee- 95825 16 sio, joka oli saatu paperille, joka oli liimattu esimerkin 1 C mukaisella liimausaineella.

Esimerkki 4 5 Kaupallista, esimerkin 1 D mukaista AKD-pohjäistä liimausai-netta annosteltiin hienopaperikoneessa pitoisuudessa, joka vastasi 850 g:aa alkyyliketeenidimeeriä tuotettavaa paperi-tonnia kohti. Paperin kehiteväriadheesio, so. paperin kyky pidättää kehitevärimustetta. mitattiin ja rekisteröitiin.

10

Kaupallinen liimausaine korvattiin sen jälkeen esimerkin 1 C mukaisella liimausemulsiolla. jota annosteltiin pitoisuudessa, joka vastasi 640 g:aa alkyyliketeenidimeeriä tuotettavaa paperitonnia kohti. Kehiteväriadheesio mitattiin jälleen ja 15 rekisteröitiin, ja sen todettiin olevan parempi, verrattuna adheesioon, joka oli saatu kaupallisella liimausaineella.

Tämä esimerkki osoittaa siten, että keksinnön mukaista uutta liimausemulsiota voidaan käyttää hyväksi paperin parempien 20 paino- ja kopio-ominaisuuksien saamiseksi, so. parempi kehi-tevärimusteen adheesio valokopioinnissa.

Esimerkki 5

Kaupallista esimerkin 1 D mukaista AKD-pohjaista liimausai-25 netta annosteltiin hienopaperikoneessa pitoisuudessa, joka vastasi 850 g:aa alkyyliketeenidimeeriä tuotettavaa paperi-tonnia kohti. Tarvittavaa optisen valkaisuaineen kulutusta (anioninen itsekiinnittyvä) määrätyn valkoisuusasteen saamiseksi, mitattiin jatkuvasti. Kaupallinen liimausaine korvat-30 tiin sen jälkeen esimerkin 1 C mukaisella liimausemulsiolla, ja mainittua liimausainetta annosteltiin pitoisuudessa, joka. vastasi 640 g:aa keteenidimeeriä tuotettavaa paperitonnia kohti. Optisen valkaisuaineen kulutuksen todettiin alentuneen 20-%:11a ilman havaittavaa menetystä paperin valkoisuudessa.

35 Liimausaste, ilmaistuna COBBe-o-luvulla, oli yhä pysyvä ja vaihteli alueella 20-25 g/m=.

ti

Claims (13)

17 95825

1. Liimaus-ainekoostumus vesiemulsion muodossa, joka kasittapa hydrofobisen selluioosa-reaktiivisen liimausaineen ja katio-nisen polymeerin, joka käsittää tärkkelyksen, tunnet- 5. u siitä, että tärkkelys sisältää yhdistelmän, joka sisältää (A) haaroittuneen, suurimoiekyylipainoisen rakenteen, mikä on osoitettu vähintään 85-¾:sen amylopektiinipitoisuuden avulla, ja (B) kationisoitumisasteen tai substituutioasteen ( D . S . , jo k a on U . 0 4 5 — 0,40. 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liimausainekoostumus, tunnettu siitä, että amylopektiinin mainittu suhteellinen osuus on 90 - 100 %, ja edullisemmin 95 - 100 %.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen liimausainekoostumus, tunnettu siitä, että amylopektiinin mainittu suhteellinen osuus on alueella 98,0 - 100,0 %.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen liimausainekoostumus, 20 tunnettu siitä, että tärkkelys on vahamaista maissi-tärkkelystä .

5. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen liimaus-ainekoostumus, tunnettu siitä, että mainittu substi- 25 tuutioaste on alueella 0.05 - 0,20, edullisesti 0,05 - 0,10. • · kuten esimerkiksi 0,06 - 0,20, esimerkiksi 0,06 - 0,10.

6. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen liimausainekoostumus. tunnettu siitä, että suhde seilu- 30 loosa-reaktiivinen liimausaine.- kationinen tärkkelys on alueella 1:0,02 - 1:2, edullisesti alueella 1:0,05 - 1:0,5.

7. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen liimaus-ainekoostumus, tunnettu siitä, että hydrofobinen 35 selluloosa-reaktiivinen liimausaine valikoidaan ryhmästä, johon kuuluvat: a) oheisen kaavan mukaiset happoanhydridit: x« 95825 s R"X jossa kaavassa Rs ia R3 ovat samoja tai erilaiset ’ Ja kumpikin tarkoittavat hiilivetvrvhmiä, jotka sisältävät -7 /~~·0 hiiliatomia ; b) oheisen kaavan mukaiset sykliset dikarboksyyli;-,--^ iliaPPoanhyd- 10 ridit: 8 C Re-R^^ ^Νί 15 8 jossa kaavassa R„ sisältää 2 tai 3 hiiliatomia, ja r J on hiilivetyryhmä, joka sisältää 7-30 hiiliatomia: c) oheisen kaavan mukaiset keteenidimeerit: (ReCH = C=0)2 20 jossa kaavassa R6 on hiilivetyryhmä, joka sisältää 6-30 hiiliatomia, edullisesti alkyyli, joka sisältää 6-22 hiiliatomia.· ja d) oheisen kaavan mukaiset isosyanaatit: R-7-N = C=0 25 jossa kaavassa R-? on hiilivetyryhmä, joka sisältää 7-30 hii-• liatomia.

8. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen liimaus-ainekoostumus, tunnettu siitä, että hydrofobinen 30 selluloosa-reaktiivinen liimausaine on oheisen kaavan mukainen keteenidimeeri: (RöCH = C=0)= jossa kaavassa Re on hiilivetyryhmä, joka sisältää 6-30 hiiliatomia. edullisesti alkyyli. joka sisältää 6-22 hiiliato-35 mia. Il 19 95825

9. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen liimaus-ainekoostumus, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi dispergoivan aineen ja/tai lisäksi synteettisen hartsin. C

10. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukaisen lii-mausainekoostumuksen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että liuotetaan mainittu haaroittunut, suurimolekyylipainoi-nen tärkkelys veteen, tarvittaessa lämpölisäyksen avulla, ja 10 lisätään siihen dispergoivaa ainetta; säädetään saadun liuoksen lämpötila selluloosa-reaktiivisen liimausaineen sulamispisteen yläpuoliseen lämpötilaan, ja sen jälkeen lisätään mainittu liimausaine liuokseen, niin että muodostuu karkeaja-keinen emulsio; altistetaan mainittu karkea emulsio leikkaus-15 voimille, niin että emulsion partikkelikoko alenee; ja tarvittaessa jäähdytetään siten saatua emulsiota.

11. Menetelmä liimatun paperin tai kartongin valmistamiseksi, jonka mukaisesti liimausaine lisätään mainitun paperin tai 20 kartongin valmistuksen aikana, joko massaan ennen veden pois-tamista siitä, tai pintaliimauskoneeseen, jonka läpi paperi tai kartonki ajetaan, tunnettu siitä, että käytetään mainittuna liimausaineena jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukaista liimausainekoostumusta. mainitun liimausainekoostu-25 muksen käyttömäärän ollessa noin 0,4 kg kokonaiskiintoainetta paperi- tai kartfonkitonnia kohti - 4 kg kokonaiskiintoainetta paperi- tai kartonkitonnia kohti.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnet-30 t u siitä, että lisätään mainittua liimausainekoostumusta massaan vähemmän kuin 5 minuuttia ennen veden poistamista massasta.

13. Liimattu paperi tai kartonki, koska tahansa valmistettuna 35 jonkin patenttivaatimuksista 11-12 mukaisella menetelmällä. 20 95825