SE500524C2 - Mjukt papper med hög styrka samt förfarande för dess framställning - Google Patents

Description

k)| | k) För att massan skall ha lämpliga gaiqwrsbildande egen- skaper brukar man utsätta den för malning exempelvis i en holländare eller raffinör. Genom malningen erhålles ett papper med högre dragstyrka. Graden av malning brukar mätas som avvattningsmotståndet hos massan enligt Schopper-Riegler (SCAN C 19:65). Ju högre värde OSR desto mer är massan mald.

Redan under tillverkningen av cellulosamassa för papper erhåller massan vanligen en raffinering, som uppgår till 10-2o°sR.

I samband med tillverkning av tissuepapper kan de olika massorna raffineras var för sig eller som blandning. Genom malningen erhålles emellertid inte bara högre dragstyrka utan också högre dragstyvhet hos papperet. I Tabell 1 nedan illustreras detta för handark av en blandning av 70% björk- sulfat och 30% tallsulfatmassa. H Hollmark har i TAPPI Journal 66 (2), 1983 p 97-99, beskrivit och funnit att ett pappers dragstyvhet korrelerar mycket väl med mjukhet bestämd, med paneltester. Ju lägre dragstyvhet desto högre mjukhet, enligt testpanelen.

I det amerikanska patentet 2 706 155 beskrives ett förfarande för framställning av mjukpapper, där' man utgår ifrån en blandning av 25-70% ekmassa och en resterande del barrvedsmassa. Ekmassan är väsentligen omald medan barrveds- massan är raffinerad. I ett exempel beskrivs att barrveds- sulfatmassan malts till 500 ml CSF, vilket motsvarar ZSOSR, och därefter blandats med lika delar väsentligen oraffinerad eksulfatmassa för att få en önskad kompromiss mellan drag- styrka, rivstyrka, mjukhet och absorptionsegenskaper hos papperet.

Genom det sovjetiska patentet 779 483 är det känt att framställa ett papper utgående från 40-60% blekt barrveds- sulfatmassa, 30-54% kemiskt raffinerad aspvedsmassa och 5-15% björksulfatsmassa, som ytterligare kemiskt raffinerats för att öka papperets styrka.

I en artikel i den sovjetiska tidskriften Sb. Tr. TsNIIB No 15: 72-77 (1978) beskrives att handark framställda från barrsulfitmassa, barrsulfatmassa och lövvedsulfatmassa mald I JBAD onlenm. Q L w.il_) ' t 1 J U1 CJ CD 01 h) till l3-SOOSR testades med a bilitet, mjukhet, nentblandning bestående av 50% barrsulfatmassa (<25°SR), 30% (20-21°sR> (20-210SR) gav enligt artikeln ett tissuepapper med de bästa vseende på absorptißn, kompressi- dragstyrka, bulk och töjning. En trekompo- lövvedssulfatmassa och 20% barrvedssulfitmassa egenskaperna.

I det sovjetiska patentet 775 212 anges att tissuepapper framställt ur en blandning av barrvedssulfat-, lövvedssulfat- och barrvedssulfitmassa och gemensamt mald till 23-25oSR, blir mjukare om barrsulfatmassan dessförinnan malts till 18-2o°sR.

Genom SU l 008 324 grafiskt papper med god opacitet och färgupptagningsförmâga är det känt att framställa typo- från en pappersmassa som innehåller 30-40 viktprocent blekt barrsulfatmassa med en malningsgrad av SO-SSOSR och 60-70 viktprocent lövsulfatmassa med en malningsgrad av 30-35°SR.

Ett att behandla papperet eller pappersmälden med ett fiber-fiber- ofta (de- medel sätt att förläna papperet ökad mjukhet är bindningsnedsättande medel, benämnd mjukgörare Ett uppvisar vanligtvis en primär, bonding agent). fiber-fiberbindningsnedsättande sekundär, tertiär eller kvar- tär ammoniumförening, som innehåller en kolvätegrupp med 8-30 kolatomer och eventuellt nonjoniska hydrofila kedjor. Vanligt är att kombinera den katjoniska ammoniumföreningen med en nonjonisk, ytaktiv förening. Sådana fiber-fiberbindningsned- sättande medel finns bl a beskrivna i de amerikanska patent- skrifterna 3 554 862, 3 554 863 och 4 144 122 och i. den brittiska patentskriften 2 121 449. Det fiber-fiberbindnings- nedsättande medlet sänker påtagligt styrkan hos bindningarna mellan fibrerna i papperet medan mjukheten ökar. Detta fram- går av Tabell 1 för handark av en blandning av 70% björk- 30% I patentskriften 4 795 530 har' man sökt lösa nackdelen med sulfatmassa och tallsulfatmassa. den amerikanska nedgången i styrka genom att applicera det fiber-fiberbind- ningsnedsättande medlet endast till en del av tissuepapperets tjocklek för att på så vis få en obehandlad del av papperet med bibehållen ursprunglig styrka. Av Tabell 1 nedan framgår \BAD ORWHNAL _ \ M.“- att förändrirgarxa 5 dragstyvheten och styrkan hcs papyezvt genom en konventionell, utökad malning av en massablandning samt tillsats av fiber-fiberbindningsnedsättande medel till den malda fiberblandningen tar ut varandra. Då man ökar malningen ökar styrkan och dragstyvheten proportionellt. Då man ökar doseringen av fiber-fiberbindningsnedsättande medel, minskar dragstyvheten men också styrkan proportionellt. Det man vinner i styrka förloras således i mjukhet och vice versa. Det finns därför ett uttalat önskemål att kunna förbättra ett pappers mjukhet och samtidigt bibehålla en god styrka.

Det har nu överaskande visat sig att papper med en förbättrad kombination av mjukhet och styrka erhålles om papperet baseras pà en blandning av a) en lövvedsmassa, en returpappersmassa eller en mekanisk eller halvmekanisk cellulosamassa, eller en bland- ning därav, 55-90 viktprocent av den totala cellulosafiber- mängden och som har ett avvattningsmotstând av' mindre än ZSOSR, och b) en sulfat- och/eller sulfitmassa, baserad på barr- ved, son: utgör 10-45 viktprocent av den totala cellulosa- fibermängden och som' har ett avvattningsmotstånd av över 30OSR. Skillnaden i avvattningsmotstànd mellan cellulosa- massorna b) och a) är företrädesvis minst IOOSR. Papperet kan framställas genom att en mäld beredes av de ovan definierade cellulosamassorna a) och b) i ovan angivna mängder, varefter mäldblandningen upptages pà en Vira och avvattnas och torkas på i och för sig känt sätt.

Enligt en föredragen utföringsform innehåller det mjuka papperet även ett fiber-fiberbindningsnedsättande medel i en mängd av 0.05-2,5 viktprocent räknat på cellulosafiber- mängden. Ett mjukt papper enligt uppfinningen uppvisar som tidigare 'sagts en överaskande fördelaktig relation mellan mjukhet och hàllfasthet. För att erhålla denna effekt skall cellulosamassan b) malas till över 30oSR men helst inte över SOOSR, eftersom massor med så höga malgrader kräver relativt stora mängder fiber-fiberbindningsnedsättande medel för att ' =-\ BÅD .f < i OHIGINÅL .'Üí} É52 5 erhålla en god mjukhet hos papperet. Företrädesvis har cellulosamassan b) från 35-60OSR. Cellulosamassan a) skall lämnas väsentligen omald eller mald till ndndre än 25oSR, företrädesvis till mindre än 2o°sR.

Om den làngfibriga massan b) har erhållits från en sulfatprocess eller sulfitprocess spelar ingen avgörande roll. Om dess härkomst är fràn tall, gran eller annat barr- träd, den malts pà ett sådant sätt att en så liten fiberförkortning spelar här ej heller avgörande roll. Önskvärt är att som möjligt erhålles. Genom denna malningen erhåller fibern högre flexibilitet. För att dra nytta av denna ökade flexi- bilitet hos den làngfibriga malda cellulosamassan tillsättes företrädesvis ett fiber-fiberbíndningsnedsättande medel, vars uppgift är att reducera den genom malningen samtidigt er- hållna styrkeökningen då bildar Tillsatsen av detta medel görs på ett sådant sätt att det får massan ett pappersark. möjlighet att verka på bindningarna mellan fibrena. Företrä- desvis sker tillsatsen vid något steg under beredning av mälden, men det är även. möjligt att tillsätta det fiber- fiberbindningsnedsättande medlet till cellulosamassan a) och/eller cellulosamassan b) eller till den våta, formerade eller torkade pappersbanan.

Beredning av handark och mätmetoder Cellulosamassorna maldes i en holländare enligt SCAN C 25:67 till önskad avvattningsmotstånd, som bestämdes i SCAN-norm C 19:65. I de cellulosamassans en Schopper-Rieglerapparat enligt fall man inte önskade nämnvärt förändra avvattningsmotstånd vàtdefibrerades den enligt SCAN C 18:65.

Före arkformningen omrördes cellulosamassan alternativt blandningen av cellulosamassan eventuellt i närvaro av ett fiber-fiberbindningsnedsättande medel, vid en massakoncentra- tion av ca 2 viktprocent under 10 minuter. Vid arktillverk- ningen användes kranvatten av 30°C, vars pH justerats till 6-7. Arken torkades och konditionerades enligt SCAN P 2:75, enligt SCAN P 6:63. Vid mätning av dragstyrka och dragstyvhet enligt SCAN P 44:81, varefter arkens ytvikt bestämdes men ned 15 mm remsbredd, användes en dragstyrkeprovare av I i ÅÜ Ohmmw.. 4 -FT x märket Alwetron THl, tillverkad av Lcrentzen 8 Wettre, Stockholm. Index av dragstyrka respektive dragstyvhet har be- räknats genom division med arkets ytvikt, för att eliminera dess inflytande.

Jämförelse I jämförelsen blandades tallsulfatmassa och björksulfat- massa. Massorna, malda enligt nedan, blandades på ett sådant sätt att 70 viktprocent utgjordes av' björksulfatmassa och 30 viktprocent tallsulfatmassa. Handark formades enligt det ovan beskrivna förfarandet. Följande resultat erhölls.

Tabell 1 Björk- Tall- Drag- Styvhets- Styrká7" mässa mässa index index styvhet ( SR) ( SR) (Nm/g) (Nm/g) _ *l000 Utan debonder 12 12 19.3 2780 6.9 Utan debonder 18.5 18.5 35.6 5250 6.8 Med, 2 kg ptm 18.5 18.5 32.3 4680 .

Med, 4 kg ptm 18.5 18.5 28.0 3960 7.1 Med, 16 kg ptm 18.5 < 18.5 19.9 2740 7.3 Utan debonder 26 26 55.0 7950 Med, 2 kg ptm 26 -26 38.3 5600 6.8 Med, 4 kg ptm 26 26 30.6 4400 7.0 Med, 16 kg ptm 26 _____2§______22¿§_____§}40 _ 7.1 Av resultaten framgår att en ökad malning av en massa- blandning kombinerad med en tillsats av fiber-fiberbindnings- nedsättande medel till den malda fiberblandningen icke nämnvärt påverkar förhållandet mellan styrka och styvhet. Se sista kolumnen i tabellen. Dà man ökar malningen ökar alltså styrkan men också dragstyvheten proportionellt. Vid ökad dosering av det fiber-fiberbindningsnedsättande medlet minskar dragstyvheten men också styrkan proportionellt. Det man vinner i dragstyrka förloras i minskad mjukhet och vice VGISB..

. (BAD on|e|NAL å Exempel 1 En làngfibrig tallsulfatmassa mals till 13, 16.5, 20, 27 respektive 45°SR. 30 viktdelar av denna långfibriga massa blandades med 70 'viktdelar' kortfibrig' vàtdefibrerad. björk- sulfatmassa, varefter handark framställdes. Följande resultat erhölls.

Tabell 2 "" ' 'BE 'öïïíï ° ïafllï' "TDï-âïgl" 'šïjzïrïuëïšï-""šï;ïrka 7 mässa massa index index styvhet ( sa) (°sR) (Nm/g) (Nm/g) *1ooo Utan debonder 14 13 15.5 2240 6.9 Utan debonder 14 16.5 18.7 2750 6.8 Med, 4 kg ptm 14 16.5 12.2 1770 6.9 Utan debonder 14 20 21.5 3110 6.9 Med, 4 kg ptm 14 20 14.8 2110 7.0 Utan debonder 14 27 26.1 3640 7.2 Med, 4 kg ptm 14 27 15.3 2120 7.2 Utan debonder 14 45 32.8 4050 8.1 Med, 4 kg ptm 14 __§§______l§¿§__ l7§p____ _2¿5 Av resultatet framgår att förhållandet styrka/styvhet hos papperet är i stort sett konstant vid ett avvattnings- motstånd av 13-270SR hos tallvedsmassan, men att detta för- hållande avsevärt förbättras när tallvedsmassa med 45oSR användes.

Man ser också att för en mäld innehållande tallvedsmassa mald till ett avvattningsmotstând av 45OSR och med tillsats av ett fiber-fiberbindningsnedsättande medel ger ett ännu bättre förhållande.

Exempel 2 En tallsulfatmassa enligt Exempel 1 och mald enligt nedan blandades med en kortfibrig massa, som utgjordes av en våtdefibrerad eucalyptussulfatmass _ För arkringen användes en massablandning av 70% eucalyptussulfatmassa och 30% mald tallsulfatmassa. Följande resultat erhölls.

Tabell 3 Euca- Tall- Drag- St§vÉetš:---štyrkÉ7_ lyptus- massa index index styvhet mässa O ( SR) ( SR) (Nm/s) (N1“!9)_______f_1_99___° Utan debonder 16 12 19.0 2740 6.9 Utan debonder 16 45 29.6 3620 8.2 Med, 4 kg ptm 16 45 18.9 2100 9.0 Av tabellen ovan kan man utläsa att förhållandet mellan dragstyrka och dragstyvheten är fördelaktigt när papperet är enligt uppfinningen.

Exempel 3 En gransulfitmassa mald enligt nedan blandades med en kortfibrig vàtdefibrerad björksulfatmassa. För arkningen användes en massablandning av 70% björksulfatmassa och 30% mald gransulfitmassa. Följande resultat erhölls.

Tabell 4 -_____..._._____.__......__.__.._._-______..__.._..___ Bjork Gran- Drag- Styvhets- Styrka/_ mässa mässa index index styvhet < SR) ( êßl- _ _ 1951/91"- .LNITL/ 91---- _ _ _ 33.099- _ _ Utan debonder 13 12 18.0 2790 6.5 Utan debonder 13 39 30.9 4510 Med, 4 kg ptm 13 39 15.5 1990 7.8 Utan debonder 13 47 33.2 4660 Med, 2 kg ptm 13 47 25.7 3420 7.5 Med, 4 kg ptm 13 47 19.9 2520 7.9 í BAD omGmAL å Ef bfZ ft -LJ m CT.) Av tabellen ovan kan man utläsa att förhållandet nellan dragstyrka och dragstyvheten även i detta exempel är fördel- aktigt, när papperet är enligt uppfinningen.

Exempel 4 En långfibrig mald blandades med en kortfibrig våtdefibrerad björksulfatmassa. tallsulfatmassa, enligt nedan, För arkningen användes en massablandning av 80% björksulfat- massa och 20% mald tallsulfatmassa. Följande resultat er- hölls.

Tabell 5 Björk- Tall- Drag- Styvhets- Styrka7- mässa mässa index index styvhet ( SR) ( SR) (NmjgQ__ (Nm/9) *1000 Utan debonder 14 12 18.1 -2830 6.4 Utan debonder 14 28 22.3 3410 6.5 Med, 4 kg ptm 14 28 11.4 1630 6.7 Utan debonder 46 27.4 3530 7.8 Med- 4 kg Ptm -_ 46 ___1_4_-_7 ____ _29§9 __________ -.- Av resultaten framgår att förhållandet mellan dragstyrka och dragstyvheten är fördelaktigt om papperet har en samman- sättning enligt uppfinningen.

Exempel 5 En tallsulfatmassa maldes enligt nedan och blandades med en kortfibrig vàtdefibrerad björksulfatmassa. För arkningen an'ändes en nmssablandning av 60% björksulfatmassa och 40% mald tallsulfatmassa. Följande resultat erhölls. å? \\BAD omemAL 4 \-"' .4 \J¿. a' Tabell 6 m"Björk- Tall- Drag- St§vhets- Styrkaf mässa mässa index index styvhet í SR) (_ §Bl____(!~lf!1_/ sl____(§EL/9l___.__1*_1929_.._ Utan debonder 14 12 19.1 2750 6.9 Utan debonder 14 _ 28 25.5 3640 Med, 4 kg ptm 14 28 16.7 2350 7.1 Utan debonder 14 46 34.5 3970 Med, 4 kg ptm 14 46 24.3 2620 9.3 Av resultaten framgår att förhållandet mellan dragstyrka och dragstyvheten är fördelaktigt när papperet har en samman- sättning enligt uppfinningen.

Exempel 6 En tallsulfatmassa maldes enligt nedan och blandades med en avsvärtad returpappersbaserad massa. Denna hade fram- ställts i en avsvärtningsanläggning, där returpapperet bestod av datalistor, böcker, broschyrer och liknande. För arkningen användes en nassablandning av 70% returpappersmassa och 30% mald tallsulfatmassa. Följande resultat erhölls.

Tabell 7 Retur- 'Ta1ïl"""Dra§l'""'šE}šfiëEšï""šE§ïkä7_ mässa mässa index index styvhet ( SR) _ i SRL" (Nm/s) (F919l_____.¿*_1999__ Utan debonder 24 12 32.0 4100 7.8 Utan debonder 24 45 39.6 4660 8.5 Med, 4 kg ptm 24 45 33.8 4020 8.4 Med. 8 kg ptm 24 45 32.4 3700 8.8 9 2 *iedf 16 k l°¿“_-23______i4š______šš_eê______šfiš9_._____._i____ Av resultaten framgår att förhållandet mellan dragstyrka och dragstyvhet är fördelaktigt, när papperet har en samman- sättning enligt uppfinningen. 52 ll Exempel_l En tallsulfatmassa maldes enligt nedan och blandades med en vàtdefibrerad CTMP-massa. För arkningen användes en massablandning av 70% CTMP och 30% mald tallsulfatmassa.

Följande resultat erhölls.

Tabell 8 _Éfi®W- Tall- Drag- Styvhets- štyrka/ mässa mässa index index styvhet < SR? í SR.) (Nm/s) (Nm/s) 2"}9.99.__ Utan debonder 11 12 18.2 2200 8.3 Utan debonder ll 45 31.6 2900 10.9 Med, 4 kg ptm ll 45 21.6 2090 10.3 Med, 6 kg ptm ll _ 45 17.5 1650 _l0.6 Av resultaten framgår att förhållandet mellan dragstyrka och dragstyvhet är fördelaktigt, när papperet har en samman- sättning enligt uppfinningen. 4>.

Claims (10)

*- :t- f iï- 12 PATENTKRAV

1. Papper med en fördelaktig kombination av mjukhet och styrka, som är baserat på en blandning av cellulosamassor, k ä n n e t e c k n a t därav, att a) 55-90 viktprocent av den totala cellulosafibermängden utgöres av en lövvedsmassa, returpappersmassa eller en mekanisk eller halvmekanisk cellulosamassa, eller en bland- ning därav, som har ett avvattningsmotstánd av mindre än 25OSR, och b) 10-45 viktprocent av den totala cellulosafiber- mängden, utgöres av en sulfit- och/eller sulfatmassa baserad pà barrved, som har ett avvattningsmotstánd av över 30°SR.

2. Papperenligtkravl, kännetecknat därav, att cellulosamassan b) har ett avvattningsmotstánd som är högst so°sR.

3. Papper enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a t därav, att cellulosamassan b) har ett avvattnings- motstånd av 35 till 60OSR.

4. Papper enligt, något av' kraven 1-3, k ä I1 n e - t e c k n a t därav, att cellulosamassan a) har ett avvatt- ningsmotstànd mindre än 20°SR.

5. Papper enligt något av kraven 1-4, k ä 11 n e - t e c k n a t därav, att det innehåller ett fiber-fiberbind- ningsnedsättande medel.

6. Papperenligtkrav 5, kännetecknat därav, att det fiber-fiberbindningsnedsättande medlet innehåller en förening med ammoniumjoner.

7. Papper enligt krav S eller 6, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det innehåller 0.05-2.5 viktprocent av det fiber-fiberbindningsnedsättande medlet.

8. Sätt att framställa papper enligt något av kraven 1-7, k ä n 11 e t e c k x1 a t därav, att en mäld beredes av a) en lövvedsmassa, en returpappersmassa eller en mekanisk eller halvmekanisk cellulosamassa eller en blandning därav med ett avvattningsmotstánd mindre än 25°SR blandas med LN f.) C51 HD på 1 3 b) en sulfit- och/eller sulfatmassa baserad på barrved med ett avvattningsmotstånd av över BOOSR, varvid cellulosamassan a) utgör 55-90 viktprocent av den totala cellulosafibermängden och cellulosamassan b) utgör 10-45 viktprocent av den totala mängden cellulosafiber, var- efter mäldblandningen upptages på en Vira, avvattnas och torkas på i och för sig känt sätt.

9. Sätt enligt krav 8, k ä n n e t e c k 11 a t därav, att cellulosamassan a) har ett avvattningsmotstánd av mindre än ZOOSR och att cellulosamassan b) har ett avvatt- ningsmotstånd av 35-60°SR.

10. Sätt enligt krav 8 eller 9, k ä n n e t e c k n a t därav, att vid något skede tillsättes ett fiber-fiberbind- ningsnedsättande medel, som företrädesvis innehåller en förening som uppvisar ammoniumjoner och som företrädesvis föreligger i en mängd av 0.05-2.5 viktprocent räknat på mängden cellulosafiber.