SE529892C2 - Pappersmäldkomposition innefattande alkylketendimer och en akrylsyrainnehållande kompostition - Google Patents

Description

529 892 2 al, inklusive våta produkter som t.ex. jordbruksvaror, fisk, kött och fågel. Dettia be- gränsar naturligtvis inte kraven på förpackning av våta eller kylda produkter efier- som det finns många fler våta förpackade produkter som innehåller vatten och is eller kondensat från kylning för att sakta ner mognadsprocessen eller bibehålla. pro- duktens fräschhet för distribution över stora geografiska områden.

För att reducera kostnadema återanvändes trälådor så många gånger som möjligt.

För vissa produkter orsakade detta hälsoproblem, eftersom bakterier ofta växer på ytan av trä eller i sprickor i träet. Som ett resultat var överkorsningskontaminering av bakterier eller virus, som t.ex. salmonella, från en låda till en arman vanligt, efter- som riktig rengöring oftast inte utfördes.

Användningen av korrugerat papper började växa fram under 193 0- och l940-talen som den mest önskade behållaren för föremål med låg vikt. Alltmedan tekniken ökade och förmågan att tillverka korrugerade lådor av tyngre eller tjockare papper (eller linerpapper), ökade styrkan hos den korrugerade lådan. Korrugeringsstyrkan hos papperet påvisade styrkor som tillverkare av trälådor inte hade förväntat sig.

Förtroendet för tillverkare av korrugerade lådor tillsammans med det innovativa sin- net inom industrin för tillverkning av korrugerade lådor åstadkom att ett nytt kon- cept, kom att tas i beaktande för att möjligen tränga igenom marknaden för våta be- hållare gentemot trälådan. Detta var introduktionen av den vaxbelagda korrugerade lådan. Om den korrugerade lådan som var belagd med vax kunde utformas så att den kunde hålla produkterna säkert och i vertikala staplingspåfrestningar som överskred 250 lbs skulle vaxet kanske hålla papperet/linem torr vilket i sin tur skulle bibehålla lådans styvhet och styrka lika hög som i torr omgivning, och därmed ersätta trälådan. För att öka styrkan hos en konventionell korrugerad box blev det emellertid nödvändigt att använda tyngre och tjockare papper.

Som ett resultat av de överlägsna egenskaperna hos behållare av korrugerat papper fasades trälådan långsamt ut. Trälâdan knuffades ut från varje marknad där den kor- rugerade papperslådan var lämplig för användning. Sedan 1940-talet har den vaxbe- 20 25 30 529 892 3 lagda lådan fullgjort ett utmärkt arbete när det gäller att tillhandahålla lådor förlag- ring av föremål som t.ex. jordbruksvaror, fisk, kött och fågel.

Mer moderna utvecklingar har resulterat i den brett accepterade Fourdrinierproces- sen (se generellt Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 3:e utg., vol. 9, sid. 846-7, John Wiley & Sons, New York 1980, vilken ingår här som referens i sin helhet), i vilken en ”mäld” (en ”mäld” är huvudsakligen vatten, t.ex. 99,5 vikt-% och 0,5 % ”massa”, dvs jungfrulig, återvunnen eller en blandning av jungfrulig, och återvunnen massa av träfiber, fyllmedel, lim och/eller färgämnen) avsatt från en in- loppslåda på en ”Vira” (ett genomträngligt löpande band eller duk som rör sig snabbt) vilken tjänar som ett bord för att forma papperet. Medan mälden rör sig framåt drar gravitation och suglâdor under viran ut vattnet. Volymen och densiteten av materialet och hastigheten med vilken det flödar på viran bestämmer papperets slutliga vikt.

Vanligen innehåller papperet efter det att det lämnar ”våtändan” av pappersmaski- nen fortfarande en övervägande mängd vatten. Därför kommer papperet in i en pres- sektion, vilken i allmänhet innefattar en serie av tunga roterande cylindrar, vilka pressar ut vattnet från papperet, och ytterligare kompakterar det och reducerar dess vatteninnehåll, vanligen till 70 vikt-%.

Därefter kommer papperet in i en torksektion. Torksektionen är vanligen den längsta delen av pappersmaskinen. Exempelvis kommer het luft eller cylindrar som väirmts upp med ånga i kontakt med båda sidorna av papperet, och fórångar vattnet i en rela- tivt hög grad, t.ex. till inte mer än 10 %, vanligen 2-8 % och föredraget 5 vikt-% av papperet.

Efier torksektionen passerar papperet valfritt genom en limlösning för att göra det mindre poröst och bidra till att trycksvärta stannar kvar på ytan i stället för att tränga in i papperet. Papperet kan ledas genom ytterligare torkar som forångar eventuell vätska i limmet och beläggningen. Kalandrar eller polerade stålvalsar gör papperet 10 20 25 30 529 892 4 ännu slätare och mer kompakt. Även om de flesta kalandrar tillför glans, används vissa kalandrar för att åstadkomma en glanslös eller matt yta.

Papperet lindas på en ”moder””-rulle och tas av från pappersmaskinen.

Papperet på moderrullen kan bearbetas ytterligare, som t.ex. på en skär-/rulhnaskim till rullar av mindre storlek eller matas in i arkmaskiner, som t.ex. folio- eller snitt- storleksarkmaskiner, för slutanvändning i tryckeri eller även kontorsanvändning.

För att tillverka konventionella behållare lindas rullar som formats på en skär- /rullmaskin (t.ex. av papper och kraftmassakvalitéer av liner) upp och beläggs med ett vax. Vaxema används för att ge vattenresístens och våtstyrka till linem men för- hindrar eller inhiberar på annat sätt återvinning av de använda behållama i vilka de ingår. Konventionella vaxbelagda liners måste också fästas vid de andra delarna av behållaren med smältlim. De flesta smältlim är ett ytterligare hinder för återvinning av de tillverkade behållama eftersom de använder vaxinnehällande komponent-er.

Det finns alltså fortfarande ett behov för tillverkning av papper som besitter överläg- sen våt- och dragstryrka och har vatten- och fettresistenta egenskaper, men som un- derlättar återbildning till massa och återvinning därav.

Två förfaranden för att belägga lådor och andra pappersprodukter med våtskeforrni- ga additiver, som t.ex. vax, används konventionellt. Det forsta identifieras som ett ridåbeläggningsfcårfarande. Detta utförande inbegriper ett medium som impregneras med hett vax och sedan blir till en korrugerad låda. En fárdigställd, dvs kombinerad, kartong förs genom en ridå av hett vax, i ett förfarande som vanligen är känt inom området för papperstillverkning som ”ridåbeläggningï Först beläggs den ena sidan och sedan den motsatta sidan med hett vax. På grund av betingelserna som är nöd- vändiga för att utföra ridåbeläggningsförfarandet finns det emellertid en väsentlig brandrisk.

En annan konventionell process för beläggning av papper är ”kaskadbeläggningï Förfarandet för kaskadbeläggning av vax skiljer sig från ridåbeläggningstörfarandet 20 25 30 529 892 5 på så sätt att den på vanligt sätt korrugerade lådan i vilken form eller storlek som helst kan ställas på ända, så att de korrugerade banorna (räffloma) är vertikala, vilket gör det möjligt för det heta vaxet att tränga in i hela strukturen, med en vaxkaskad runt och genom behållaren i ett platt läge som är lätt att stapla för transport. I mot- sats till ridåbeläggningsprocessen kräver kaskadprocessen att lådan är helt formad före applicering av vaxet eller annan vätskeformig additiv. Detta anses vara den bätt- re metoden för vaxbox av de tvâ beskrivna.

Alternativa beläggningsprocedurer är också kända inom omrâdet, som t.ex. de som beskrivs i de amerikanska patenten nr 5 858 173, 5 531 863, 5 429 294 och 5 393 566, vilka var och en ingår här som referens i sin helhet, t.ex. ytbeläggning för att skydda utsidan av linern på båda sidor för att efterlikna en låda som utsatts för ridå- beläggningsförfarandet.

Dessutom har ersättningar för vaxbeläggningar utvecklats. Exempelvis diskuterar det amerikanska patentet nr 5 393 566 användningen av akryl på pappersmaskinen för att åstadkomma en fuktbarriär. Även med den belagda ensidiga linem med :medi- et inkluderat i designen, hade de akrylbelagda lådorna, beskrivna däri, likvärdiga prestanda med konventionella vaxbelagda lådor, som belagts via kaskadmetoden.

Slutanvändare av konventionella vaxlådor ställs ofta inför omåttliga avgifter för av- fallshantering, vilka ofta kan överstiga 80 dollar/ton lådavfall. Eftersom beläggning- arna enligt uppfinningen kan användas i alla existerande pappersbruk kan sådana kostnader reduceras till en engångsavgift på 70 dollar/ton, for en total kostnadsbe- sparing av 150 dollar/ton vid nuvarande prisnivå vilket är väsentligt för nationella livsmedelshandlare. Denna industri är den som driver behovet av en lösning på de vaxade behållama som har tjänstgjort pålitligt i ca 60 år.

Sammanfattning av uppfinningen Uppfinningen avser en pappersmäldkomposition innefattande: alkylketendimer i en mängd av 0,5-10 torra kg/ton mäld; 10 20 25 30 529 892 6 en akrylsyrainnehållande komposition i en mängd av 5-20 torra kg/ton; ett tvärbindningsmedel i en mängd som är tillräcklig för att tvärbinda den akrylsyra- innehállande kompositionen, där tvärbindningsmedlet är valt ur en grupp bestående av ammoniumoxid, kalciumoxid, magnesiurnstearat, isostearat, kalciumstearat, tennoxid, volframoxid, titanoxid, zinkoktoat, aluminiumstearat, aluminiumoxid., zinksalter av fettsyror, zirkonoxid, kalciumisostearat, kalciumsalter av fettsyror, magnesiumsalter av fettsyror och aluminiumsalter av fettsyror; och träfibrer.

Pappersrnäldkomposition kan även innefatta alkylensuccinanhydrid.

Pappersmäldkomposition kan även innefatta stärkelse.

Vidare avses en pappersmäldkomposition varvid träfibrerna innefattar återvunna fibrer.

Träfibrema kan också innefatta jungfruli ga fibrer.

Dessutom avses en pappersmäldkomposition varvid blandningen även innefattar en polymeriserbar katjonisk komposition.

Vidare avses en pappersmäldkomposition varvid den akrylsyrainnehållande kompo- sitionen är vald ur den grupp som består av homopolymerer eller sampolymerer av akrylsyra.

Vidare avses en pappersmäldkomposition varvid alkylketendimeren är åtminstone en som valts ur den grupp som består av: oktyl-, decyl-, dodecyl-, tetradecyl-, hexa- decyl-, oktadecyl-, eikosyl-, dokosyl-, tetrakosy1-, fenyl-, bensyl-, beta-naftyl- och cyklohexylketendimerer; ketendimerer som framställts från montansyra, naflensyra, AQJO-decylensyra, A210- dodecylensyra, palmitoloinsyra, oleinsyra, ricinoljesyra, linolensyra och eleostearin- syra; och 20 25 30 529 892 7 omättade ß-laktoner; och ketendimerer som framställts från naturligt förekommande blandningar av fettsyror.

Pappersmäldkompositionen kan vidare innefatta ammoniumhydroxid.

Dessutom avses en pappersmäldkomposition varvid åtminstone en komponent är katjonisk.

Den katjoniska komponenten kan vara alkylketendimeren.

Den katj oniska komponenten kan vara den akrylsyrainnehållande kompositionen.

Vidare avser uppfinningen ett forfarande for tillverkning av papper innefattande: tillhandahållande av en pappersmäldkomposition enligt något av kraven 1-12 i en inloppslåda, varvid alkylketendimer föreligger i en mängd av 0,5 -5 torra kg/ton mäld.

Förfarandet kan innefatta användning av pappersmäldkompositionen enligt något av kraven 1-12 i en mäld.

Uppfinningen avser också forfarande enligt krav 13 eller 14, varvid det papper som framställs är valt ur en grupp bestående av kraftpapper, linerboard, eller medium.

Dessutom avses ett förfarande enligt något av kraven 13-15, vidare innefattande till- sats av en stärkelseinnehållande komponent till mälden.

Föreliggande uppfinnare har upptäckt att mängder av AKD eller ASA som en addi- tiv, antingen enbart eller i kombination med andra kända additiver, skulle kunna åstadkomma framtidens vaxfria tekniker.

För att övervinna de problem som hänger samman med konventionella beläggningar av papper, och ändå bibehålla fuktbeständigheten inkluderar föreliggande uppfin- 20 25 30 529 892 s ning tillsats av åtminstone en kolvätedimer, som t.ex. alkylketendimer (AKD), och/ eller alkylsuccinanhydrid (ASA), t.ex. i limpressen eller kalandreringsstapeln och oftast i våtänden. Ett medium skapas alltså som överträffar vaxade medier i, la- boratorietester vad gäller spräng- och rivstyrkor, och vattenresistens. ”AKD”, i den mening som det används här, kan också vara alkenylketendimer, förutom alkylke- tendimerema som diskuteras ovan.

De specifika beläggningarna enligt uppfmningen kan mäta sig med eller överträffa de konventionella vaxlådor som används, t.ex. i kylda eller andra våtstyrkemiljöer, som t.ex. vid förpackning av fågel. Konventionella vaxlådor håller i allmänhet ca 6- 9 dagar i våta miljöer som t.ex. tunga ispackar, eftersom linem även med vax som en vattenbarriär ändå blir våt över tiden. Att använda en beläggningskomposition som innefattar AKD och/ eller ASA i våtänden av papperstillverkningsprocessen erbjuder emellertid en användbar livstid som motsvarar eller överskrider den för vaxade lå- dor. Dessutom kan lådorna enligt föreliggande uppfinning hålla 1-2 månader för långvarig lagring, som t.ex. under kylda betingelser, t.ex. 34 °F och hög luftfuktighet och utan is.

Denna framgång har förmått uppfinnarna att ta samma formulering i beaktande vid pappersmaskinen för liner. Detta skulle revolutionera effektiviteten och ekonomin för hela kostnadsstrukturen och göra vaxalternativ teknologi till det enda valet vad gäller prestanda, kostnad och miljö.

Ingen har tagit detta angreppssätt i beaktande förut efiersom en vanlig ingenjör vid ett pappersbruk skulle testa vattendroppen på linern eller mediet och anta att med sådan vattenresistens skulle ingen kunna korrugera kartongen, när kartongen kombi- neras med vilken som helst vattenbaserad majsstärkelse, vilken först måste ha bun- dits till de två linerbanoma och mediet. De belagda kartongarken enligt uppfinning- en klarar också sådana tester som torra nålar och våta nålar. Våta nålar testas efter att den korrugerade kartongen har sänkts ner i vatten i rumstemperatur i 24 tim och inte bara håller ihop utan också ger ett märkbart motstånd mot att rasa samman.

Uppfmnaren har studerat användningen av stärkelser, som t.ex. vanlig majsstärkelse, 10 20 25 30 529 892 9 potatisstärkelse, vete och tapioka, som bindnings- och limmedel. I kombination med ett eller flera additiver kan AKD- och/eller ASA-behandlade material sålunda ersätta konventionella vaxliners.

I en utforingsform riktas uppfinningen mot ett forfarande for tillverkning av papper varvid en mäld avsätts på en vira och avvattnas, varvid mälden har tillsatts en åter- vinningsbar plastbeläggningskomposition som innefattar alkylketendimer (AKD) och/eller alkylsuccinanhydrid (ASA), antingen enbart eller i kombination med andra additiver eller limmedel, som t.ex. akryler.

I en annan utforingsforrn hänför sig uppfinningen till ett förfarande for tillverkning av papper i vilket en mäld avsätts på en vira och avvattnas så att ett papper bildas, och det avvattnade papperet därefter pressas ett antal gånger for att ytterligare mins- ka vatteninnehållet i papperet, kännetecknat av en tillsats av en återvinningsbar plastbeläggningskomposition, där beläggningen innefattar alkylketendimer (AKD) och/eller alkylsuccinanhydrid (ASA), till åtminstone en sida av det avvattnade pap- peret efter ett forsta pressningssteg.

I ännu en utforingsform hänför sig uppfinningen till ett förfarande for tillverkning av papper varvid en rnäld avsätts på en vira och avvattnas, och det avvattnade papperet därefter pressas for att ytterligare reducera vatteninnehållet i papperet och därefter kalandreras, kännetecknat av att man introducerar till åtminstone en sida av papperet en återvinningsbar plastbeläggningskomposition, som innefattar alkylketendimer (AKD) och/eller alkylsuccinanhydrid (ASA), mellan pressnings- och kalandrerings- stegen.

En ytterligare utföringsforrn beskriver ett forfarande for tillverkning av papper som kännetecknas av följande steg: (a) påläggning av mäld på en vira, (b) avvattning av mälden och erhållande av ett vatteninnehållande papper, (c) pressning av det vatteninnehållande papperet for att reducera vatteninnehållet, 20 25 30 529 892 10 (d) kalandrering av det pressade papperet, (e) erhållande av ett färdigt papper, och (f) tillsats av en återvinningsbar plastbeläggning, vilken beläggningskompositíon innefattar alkyldetendimer (AKD) och/eller alkylsuccinanhydrid (ASA) vidl vil- ket steg som helst under papperstillverkningsprocessen.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Fig. 1 är en schematisk perspektivvy av en vanlig papperstillverkningsmaskin.

Fi g. 2 är en schematisk sidovy av en alternativ beläggningsmetod.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen En papperstillverkningsmaskin i enlighet med uppfinningen visas allmänt vid 1. 0 i fig. 1. Papperstillverkningsmaskinen 1 innefattar vanligen ”våtända” 11 som inne- håller en inloppslâda 12, en Vira 13 och ett pressavsnitt 15, en torksektion 16, en limpress 18, en kalandreringssektion 20 och en moderrulle 22. En egoutör 14 är val- fritt placerad vid två tredjedelar av vägen nedför viran for att jämna till fibrema och göra arket jämnare. Gravitations- och suglådor (ej visade) är placerade under viran fór att avlägsna vatten från mälden.

Mälden som matas till inloppslådan 12 kan vara jungfrulig, återvunnen eller en blandning av jungfiulig och återvunnen massa. I ínloppslådan 12 blandas massan med vatten så att man erhåller en mäld att avsätta på viran 13.

I. Återvinnbar plastbeläggningskomposition (RPC) Enligt uppfinningen införlivas en återvinningsbar plastbeläggningskomposition (RPC), (recyclable plastic coating composition), som innefattar alkylketendimer (AKD) och/eller alkylsuccinanhydrid (ASA) under papperstillverkningsprocessen.

Det skall förstås att i denna uppfinning och genom hela beskrivningen och kraven 20 25 30 529 892 ll innebär terrnen”beläggning”, ”beläggning” eller ”impreg-nering” om inte annat: an- ges.

A. Alaylsyrainnehållande material Exempelvis är en typisk RPC-komposition ett vattenhaltigt akrylsyrainnehållande material, som t.ex. homopolymerer eller sampolymerer av akrylsyra (t.ex. met- akrylsyra, etylakrylsyra, polyakrylsyra, krotonsyra, isokrotonsyra, penteinsyra, C(_1- 4) alkylsubstituerad akrylsyra, och andra akrylsyror, som t.ex. butyl, amyl, aktyl och hexadecyl, metylakrylatvinylacetat, vinylklorid, vinylidenklorid,isobutylen, vinylet- rar, akrylonitril, maleinsyra och estrar, krotonsyra och estrar, itakonsyra, och BASOPLAST 400 DS, BASOPLAST 250 D, BASOPLAST 335 D, och BASOPLAST 265 D, tillgängliga från BASF Corporation i Mount Olive, New J er- sey) hartsbaserad komposition, som innefattar en akrylhomopolymer eller sampoly- mer, som t.ex. etylakrylsyrasampolymer, i kombination med alkylketendimer (AKD) och/eller alkylsuccinanhydrid (ASA). Dessutom anses vattenhaltiga dispersioner av akrylestersampolymerer vara lämpliga akrylinnehâllande komponenter, som t.ex.

ACRONAL NX 4787, ACRONAL S S04 och ACRONAL S 728, tillgängliga från BASF Corporation. Referenser till ”akrylsyra” och ”akrylsyrainnehål-lande”, som de används genom denna beskrivning och patentkrav, hänför sig till material och kom- positioner som t.ex. polymerer, oligomerer, eller monomerer, innefattande åtminsto- ne en akryl- eller akrylsyragrupp. Andra vanliga akrylsyrainnehållande lösningar inkluderar JONCRYL 52, JONCRYL 56, JONCRYL 58, JONCRYL 61, J ONCRYL 6lLV, JONCRYL 62, J ONCRYL 67, JONCRYL 74, JONCRYL 77, JONCRYL 80, JONCRYL 85, JONCRYL 87, JONCRYL 89, JONCRYL 91, JONCRYL 95, J ONCRYL 503 och JONCRYL M-74, vilka var och en finns tillgänglig från John- son Wax Speciality Chemicals i Racine, Wisconsin.

Med avseende på det akrylsyrainnehållande material som används i uppfinningen kan vilken som helst konventionellt känd akiylsyrainnehållande monomer, dimer eller oligomer användas, antingen enbart eller i kombination med vilket antal som 10 20 25 30 529 892 12 helst av andra akrylsyrainnehållande eller icke-akrylsyrainnehållande monomerer, dimerer eller oligomerer.

B. Ketendimerer Ketendimerer som används som cellulosareaktiva limmedel är dimerer som har for- meln: R(CH=C=O)2, där R är en kolväteradikal, som t.ex. alkyl med åtminstone: 8 kolatomer, cykloalkyl med åtminstone 6 kolatomer, aryl-, aralkyl- och alkaryl-, och decylketendimer. Exempel på lämpliga ketendimerer inkluderar oktyl-, decyl-, do- decyl-, tetradecyl-, hexadecyl-, oktadecyl-, eíkosyl-, dokosyl-, tetrakosyl-, fenyl-, i bensyl-, beta-naftyl- och cyklohexylketendimerer, liksom de ketendimerer som framställts från montansyra, naftensyra, AgJo-decylensyra, AQJO-dodecylensyra, pal- mitoloinsyra, oleinsyra, ricinoljesyra, linolensyra och eleostearinsyra, liksom keten- dimerer som framställts från naturligt förekommande blandningar av fettsyror, som t.ex. de blandningar som påträffas i kokosnötolja, babassuolja, palmkärnolj a, palm- olja, olivolja, jordnötsolja, rapsolja, biffialg, ister och tallolja. Blandningar av vilka som helst av de ovan nämnda fettsyrorna med varandra kan också användas. Sådana ketendimerer beskrivs i det amerikanska patentet nr 4 407 994, vilket ingår här som referens i sin helhet. En annan duglig ketendimer säljs under handelsnamnet AQUAPEL, av Hercules, Inc., Wilmington, Delaware. Ytterligare ketendimerer in- kluderar alkyl-, alkenyl-, aryl- och alkarylketendímerer. Valfritt tillhandahålls ke- tendimeren med en katjonisk stärkelse for att förbättra bindningen till cellulosabe- ståndsdelarna.

Emellertid är vilken som helst ketendimer tillräcklig. Till exempel kan diineren vara en enkel l3,-cyklobutadion eller en omättad ß-lakton, för vilka exempel ges i Kirk- Othmer Encyclopedia of Chemical Technology (3ze uppl., vol. 9, sid. 882-7, John Wiley & Sons, New York 1980), vilken ingår här som referens i sin helhet.

C. Alkenylsuccinanhydrid 20 25 30 529 892 13 Alkenylsuccinanhydrid framställs vanligen från reaktionen mellan en olefin- och maleinanhydrid. Maleinanhydridmolekylen tillför den reaktiva anhydridfunktionali- teten till ASA, medan den långkedjiga alkyldelen tillhandahåller de hydrofoba egen- skaper som hänger samman med dess storlek. Den resulterande succinarlhydridgrup- pen är extremt reaktiv och kommer att bilda komplex med hydroxylgrupper på cellu- losa, stärkelse och vatten. Det är ASA-molekylens höga reaktivitet som ger en del av dess huvudsakliga fördelar.

På grund av reaktiviteten hos ASA kommer beläggningskompositionerna som inne- håller ASA att snabbt härda på pappersmaskinen utan extra torkning eller använd- ning av härdningsfränij are. Som ett resultat kommer det mesta av härdningen att åstadkommas före limpressen, vilket gör att maskinen kan köras vid samma fuktin- nehåll som under sura betingelser, och därigenom kan större kontroll av stärkelse- upptagningen förverkligas vid limpressen, vilket resulterar i full limning vid rullen och förbättrad produktivitet.

ASA-molekylens tendens att reagera med vatten utgör ytterligare fördelar. ASA bil- dar en disyra, vilken är hydrofil i ena ändan av molekylen och hydrofob i den andra ändan. Disyran har förmågan att reagera med metalljoner som t.ex. kalcium eller magnesium som ofta påträffas i vattensystem. Produkterna av dessa reaktioner är kladdiga utfallningar, som har förmåga att avsätta sig på vävarna och ramen i pap- persmaskinen, även om det har visats att kalciumsalter kan bidra till limningen. Ett aluminiurnsalt är emellertid mycket mindre kladdigt, och närvaron av en alumini- umkälla i systemet är följaktligen mycket fördelaktigt. Denna fönnåga att reagera med metallj oner har utnyttjats i vissa pappersbruk, särskilt i Japan, där ett kaliumsalt av ASA med låg molekylvikt tillverkas och sedan utfälls på fibrerna med hjälp av alun vid surt pH i stort sett på samma sätt som ett harts används.

Vilken som helst ASA kan användas i uppfinningen. Kommersiella limmedel som baseras på ASA-föreningar framställs vanligen från maleinanhydrid och en eller fle- ra lämpliga olefiner, vanligen C(l4)- till C(22)-olefiner. ASA-föreningar som fram- ställts från maleinanhydrid och C(l6) interna (internal) olefiner, C(l 8) interna olefi- 20 25 30 529 892 14 ner, och blandningar av C(16)- och C(l8) intema olefiner, är bland de mer utbrett använda ASA-föreningarna, som beskrivs i US-patent nr 6 348 132, vilket ingår här som referens i sin helhet.

D. Tvärbindningsmedel När ett akrylsyrainnehållande material inkluderas i RPC tillhandahålles vanligen ett valfritt tvärbindande medel i en mängd som är tillräcklig för att tvärbinda det akryl- syrainnehållande materialet. Även om vilken som helst substans som har förmåga att åtminstone delvis tvärbinda det akrylsyreinnahållande materialet är tillräcklig an- vänds ofta organiska eller oorganiska substanser, inkluderande zink, titan eller :mag- nesium. Emellertid är zinkoxid, aluminiumoxid, ammoniumoxid, kalciumoxid, magnesiumstearat, magnesiumoxid, isostearat (dvs 4-isostearat), tennoxid, volfram- oxid, titaniumoxid och olika blandningar, emulsioner och kompositioner som inklu- derar en eller flera av oxidema föredragna. I en utföringsform inkluderar den tvär- bindande substansen ett salt (som beskrivs här) plus en butyrsyra och S-kolsyror, som t.ex. isovalerin-, Z-metylbutyr- och n-valerinsyror. Andra vanliga FDA- godkända tvärbindande substanser inkluderar zinkoktoat, zinksalter av fettsyror, zir- konium-oxid, kalciumisostearat, kalciumstearat, aluminiumstearat, natriumvolfra- mat, natriumvolframatdihydrat, kalciumsalter av fettsyror, magnesiumsalter av fett- syror, och aluminiumsalter av fettsyror. Fettsyroma är i allmänhet fettsyror av ani- maliska och/eller vegetabiliska fetter och oljor, och skulle vara undantagna från att uppfylla kosherkrav, eftersom den potentiella användningen av animaliska oljor och ursprunget av djuret ifråga kan vara Ospecificerat. I sådana fall skulle oorganislta substanser vara att föredra. Det anses ligga inom omfånget för denna uppfinning att införliva mer än en substans för att bilda det tvärbindande medlet. Som den används genom denna beskrivning och i patentkraven inkluderar emellertid termen tvärbind- ningsmedel de ovan beskrivna kompositionema, likväl som värme, strålning och vilken som helst annan metod för att initiera tvärbindningsrealction i det akrylinne- hållande hartset. Andra lämpliga tvärbindningsmedel inkluderar zinkoxidlösnin g #1, tillgänglig från Johnson Wax Speciality Chemicals i Racine, Wisconsin. En vanlig RPC-komposition är t.ex. en vattenhaltig akrylhartsbaserad komposition. En före- 15 20 25 30 529 892 15 dragen trekomponentskomposition innehåller den komposition som beskrivs det amerikanska patentet nr 5 393 566 (hädanefter kallat ”566-patentet”), modifierat genom tillsats av ASA och/eller AKD. Kompatibla kompositioner innehåller tex. vilken mängd som helst av från 0-100 % ASA eller AKD, där återstoden består av den akrylsyrahartsinnehâllande kompositionen i 566-patentet. Vanliga kompos;itio- ner kan inkludera följ ande, i vikt-%, vilken mängd som helst från 0-100 %, vanligen 25-75 % och mer typiskt 25-30 % ASA; fiån 0-100 %, vanligen 25-75 och mer ty- piskt 25-30 % AKD; där återstoden är den akrylsyrainnehållande kompositionen i 566-patentet, vanligen 1-99 %, mer typiskt 1-10 % eller 10-40 %.

E. MEA NH4OH kan också tillsättas till RPC som en pH-regulator för blandning/upplös- ning/dispergering av hartsen och emulsionema och díspersionerna av akrylerna. För att undanröja de oönskade egenskaperna hos RPC, som orsakas av ammoniumhyd- roxid kan man emellertid ofta istället använda monoetanolamin (MBA) för både ”toll coaters” och brukets omgivning. Värmen från pappersbruket har förvärrat flyk- tigheten hos ammoniumhydroxid vilket orsakar mer obehag vid produktion av vax- alternativa medier och liners. När man byter ut NH4OH mot MEA i ett till ett-utbyte i (per vikt) minskar stanken om den inte helt avlägsnas och prestanda är lika bra, om inte något bättre. Det anses emellertid också ligga inom omfånget for denna uppfin- ning att byta ut MEA mot NH4OH i vilken mängd som helst fiån 0,5 -2,0 till l per vikt, företrädesvis 1,5: 1, dvs 50 % mer MEA för varje gram NH4OH. I allmänhet levereras NH4OH som en 28 %-ig vattenhaltig lösning, dvs den högsta koncentratio- nen som finns kommersiellt tillgänglig. Även om vilken som helst alkanolamin kan användas, är lvlEA töredragen.

F. Alurniniumsilikat Dessutom kan lerpulver, innefattande t.ex. AlzSiz (aluminiumsilikat) användas som ett additiv till den vaxfria formuleringen enligt denna uppfinning. Tillsatsen av mi- neraler till formeln har visat sig ha ett flertal fördelar. Först och främst har den sänkt 20 25 30 529 892 16 fuktångtransmissionshastigheten (Moisture Vapor Transmission Rate, MV TR, ett mått på passagen av vattenånga genom en barriär) -talen till ett intervall som kom- mer att medge att vår produkt användes som en ersättning för vax eller polyeten för långtidslagring av kopieringspapper vilket är känsligt fór temperatur- och fuktänd- ringar. Mest ofta måste fukten mätas, men med fuktkapaciteten hos atmosfären di- rekt beroende av temperaturen måste båda dessa identifieras för den totalt skadliga miljön som risbindning och bulklådor måste vara anpassade till för att skydda kopie- ringspapper från att bli deformerat av fukt, som skulle göra papperet olämpligt för användning i kopieringsmaskiner, och detta skulle ge ett anseende från papperspro- ducenten. Aluminiumsilika, kalciumkarbonat, titandioxid är alla tillfredsställande för användning i denna typ av utföranden. Utan ett mineraladditiv är MVTR-ratingen ca 30 g/mz, i 24 timmar. Med en tillsats av 8 % mineral, mest föredraget alumini- urn/silika, sjunker MVTR till tal under 15 g/mz vilket är det accepterade målet för risbindning och bulklådor för kopieringspapper och andra papper för dimensioner som tillverkas under samma betingelser och kräver samma typ av utförande. Alumi- nium/silikat är föredraget därför att det fimgerar lika bra som vilken mineral som helst och sprider sig i formeln enligt denna uppfinning på ett tillfredsställande sätt och är det minst dyrbara av åtskilliga mineraler som finns tillgängliga på markna- den. Dessutom har värmeresistensen och de potentiella bekymren om återmjukning medan man binder på korrugatorn reducerats väsentligt. Så med härdningen av den belagda ytan över nivåema som genereras vid tvärbindningsstegen har också åstad- kommits en större mottaglighet för produkten av korrugeringsoperatörer. Denna för- del har ägt rum utan att vara till nackdel för den yta som ska ta emot vattenbaserade trycksvärtor och bindningsegenskapema hos kallhärdade adhesiver och smältlim.

II. Förfarande för applicering av RPC Uppfinnaren har upptäckt att en produkt som har överlägsna vattentäta egenskaper resulterar då RPC enligt uppfinningen tillsätts till en Kraft, linerboard eller medium, oavsett om det införlivas som en beläggning, i våtänden, i mälden, kalandern eller pressen. Om Kraft, linerboard eller medium används, införlivas enligt en utförings- form ofta en stärkelseinnehållande komponent för att åstadkomma de förhöjda vat- 15 20 25 30 529 892 l7 tentäta egenskaperna. Sådana stärkelseinnehållande komponenter kan inkludera. van- lig majsstärkelse, potatisstärkelse, vete- eller tapiokastärkelse. Användning av RPC enligt uppfinningen med en stärkelseinnehållande komponent påverkar inte bind- nings-egenskapema hos stärkelsen när man tillverkar produkter, som t.ex. korruge- rad kartong, och skulle kunna leda till koncentrationer som är höga nog för att an- vändningen av akrylsyrainnehållande material vid limpressen eller våtänden skulle kunna elimineras helt.

I laboratoriemiljö återfördes linerboard till massa for att bringa den i överensstäm- melse med den konsistens som fibermassa framställd i en genomsnittlig pappers- bruksmaskin har. Vid denna punkt separerades fibrerna i fyra separata bägare var och en med 100 gram fibrer. Till bägare nr 1 tillsattes 5,0 g RPC-1 (beskriven ned- an). I bägare nr 2 tillsattes 10,0 g RPC-l. I bägare nr 3 tillsattes 20,0 g RPC-1. I bä- gare nr 4 tillsattes 30,0 g RPC-l.

Efter omrörning hälldes fibrema som blandats med RPC i olika mängder, från varje bägare på ett viranät som skulle simulera viranätet i en pappersmaskin vilken möj- liggör att fibrerna dräneras genom gravitation, eller assisterat med hjälp av partikel- vakuumverkan som startar avlägsnande av vätskor på pappersmaskinen. Genom gravitation och kompression i laboratoriemiljö drevs överskottsvätskor ut ur fibrerna i vart och ett av testproven, ett till fyra. För att simulera pappersmaskinens torkning av fibrerna, fortfarande på viranätet, torkades detta med infraröd värme. Efter att alla fyra testprovema hade torkats testades ytorna vad gäller fettresistens och vattenresi- stens. Ett femte prov återfördes till massa, silades av och torkades utan någon RlPC för att vara kontrollprov. Proverna ett till fyra visade förbättrad fett- och vattenresi- stens när man jämförde med kontrollprovet. Den slutliga fasen var att återföra pro- verna ett till fyra till massa, sila av igen och torka. Det slutliga steget i förfarandet för att bestämma framgången är bedömningen av det torra reformerade papperet un- der ett mikroskop for att bestämma närvaron av icke-upplöst främmande material som skulle kunna indikera att ombildningen till massa misslyckades. Undersökning- en avslöjade att inget oupplöst material fanns närvarande, och indikerade framgång- en i att ha åstadkommit en barriär och att upplösa barriären, RPC, och att inte tilllåta 20 25 30 529 892 13 något främmande material att föreligga i någon bägare märkt ett till fyra. Det före- gående experimentet är ett exempel på tillsats av RPC till mälden före avsättning på viran i en pappersmaskin.

Nästa steg i att förflytta uppfinningen från laboratoriet till en kommersiellt gångbar process var att introducera RPC i olika punkter i konventionella papperstillverk- ningsmaskiner.

III. Testkörningar En position på pappersmaskinen nedströms inloppslådan 12 valdes för manuell ”ihällning” av vätskeforrnig RPC på en kant av papperet ca 24 inch (5 8,8 cm) av bredden av pappersmaskinen, i mängden av 5 gallon (18,92 1). Denna del av det be- handlade papperet spårades genom pappersmaskinen och togs tillvara vid den torra änden av maskinen. Denna tillvaratagna del testades angående fett- och vattenresi- stens och våtstyrka och visade ytterligare förbättring i varje område.

RPC applicerades därefter med en sprayskena, appliceringshastigheten tillämpades från ett minimivärde, men tillräckligt för att åstadkomma uppfattningsbara förbätt- ringar hos liner eller medium, till ca 40 vikt-% av papperet, och pH varierade från 5,5 till 8,0.

RPC applicerades vid våtänden via sprayapplicering på ovansidan av arket under en körning av 26# medium. Försökssprayhuvudet placerades vid: (1) den våta/torra linjen på viran, och (2) efter den andra pressen, före torken.

Därefter applicerades RPC-l via en kalanderrnäldbehandling till en 69# specialliner. Ändamålet för detta försök var att säkerställa genomförbarheten för denna applice- ringsteknik med användning av två vattenlådor på en sida. Resultaten av detta senare försök visas i tabell I: 20 529 892 Tabell I 69# specialliner Reg. 69# liner Behandlad en sida Behandlad två sidor Basvikt (lbs) MSF 69 69,1 69,8 Tjocklek 19,0 20,0 19,5 STFI MD 128 1 18 120 CD 46-69 52 65 Cobb l-min T/B - O,37/0,l7 0,20/0,06 gms Scott polyblend - 95 100 Porositet (sec) 8 700+ 1 200+ Altemativt, vilket visas i fig. 3, kan beläggning på båda sidor av en rörlig pappers- bana 24 åstadkommas genom att man leder banan 24 mellan nypet mellan valsama 26, 28 där ett förråd 30 av RPC finns, vilket applicerar RPC på en sida av banan 24.

Efter att ha passerat över blindvalsen 32, kan den andra sidan av banan 24 beläggas av förrådet 40 och valsarna 36, 38. Ytterligare skikt med beläggning kan appliceras en eller flera gånger på ena eller båda sidorna av banan 24 med ytterligare valsar 46, 48, 56, 58 och förråden 50 och 60. Ytterligare blíndvalsar 42, 52 kan tillhandahållas för att föra framåt och spänna banan 24. Anordningen i fig. 2 kan användas före, efter eller i stället för limpressen 18 i fig. 1. Det ska inses att ytterligare valsar (ej visade), förråd (ej visade) och även blíndvalsar (ej visade) kan användas för att lägga på så många ytterligare skikt av RPC som önskas. Dessutom kan limmedel införli- vas i en eller flera av förråden av RPC.

Alla de föregående testema gav ett papper som var möjligt att återföra till massa.

Korrugerade lådor och komponenter därav kan sålunda återvinnas även då sådana lådor har gjorts vatten- och fettresistenta, dvs kombinerats med RPC enligt uppfin- ningen. Dessutom verkar tillsatsen av RPC dramatiskt öka fiberstyrkan. Användning 20 25 30 529 892 20 av 100 % återwnnen fiber behandlad med RPC ökade fiberstyrkan, och gav styrkor på 90 % av jungfrulig fiber, medan normal återvunnen fiber är ca 60 % av jungfrulig fiber. I kommersiella utföringsforrner kan emellertid RPC användas i mängder som t.ex. ca 0,25-5 torra kg/ton (SI-enhet) (0,5-l0 torra lbs per ton) papper (amerikanskt ton = 2000 lbs)), vanligen ca 0,5-2,5 torra kg/ton (1-5 torra lbs per ton), och företrä- desvis ca 1,5 torra kg/ton (3 torra lbs per ton). Exempelvis kan ca 3,5 torra lbs (1,6 kg) införlivas i våtänden hos pappersmaskinen för medium, och ca 3,5 torra kg/ton (7,0 torra lbs per ton) kan användas för kommersiell produktion av liner. Uppfinna- ren har upptäckt att högre mängder av AKD och/eller ASA alltså kan användas, så att användningen av en akrylsyrainnehållande komposition i våtänden kan elirnine- ras fullständigt.

Förfarandet för tillverkning av papper kan modifieras så att den inkluderar tillsats av RPC vid inloppslådan (eller till och med uppströms inloppslådan om mäldfibrerna blandas med fyllmedel, lim eller färgämnen), i pressektionen vid vilken som helst punkt efter den första pressen och efter torksektionen, antingen vid eller i stället för limpressen men före kalandrarna.

De papper som beläggs genom processen har speciell användning i följ ande indu- strier, etikettindustrin, särskilt etikettindustrin med 60 lb/3 000 ftz (27 kg/288 m2) vikning av kartonger, tråg och lådor (alla kartongvikter) och förpackningar för vätskor, som t.ex. vatten, läsk och mjölk, glass, yoghurt och förpackningar för av- hämtning av färdiglagad mat.

Finpappersindustriri för barriärflårpackningar och mellanlägg för känsliga papper eller metalliserade papper eller fotografiska plåtar kan också dra fördel av uppfin- ningen.

Genom användning av uppfinningen för att tillämpa en beläggningsforrnulering i en papperstillverkningsmaskin uppnås följande fördelar: 10 20 529 892 21 (1) den totala kostnaden for den färdiga belagda/impregnerade linem eller papperet reduceras, och (2) iníörlivande av teknologin i papperstillverkningsmaskinen (processen) skulle tillåta att teknologin når sin maximala potential.

De belagda materialen enligt uppfmningen klarar också ”edge-wick-teste ”. En rem- sa av medium eller liner som ska testas skärs i en ruta på l inch gånger 6 inch och ställs i 1/8 inch vatten. Ett konventionellt medium kommer att dra vatten in i struktu- ren men iníörlivandet av ASA och/eller AKD, och valfritt en akrylsyrainnehållande substans, eliminerar eller reducerar väsentligt sådan ”kant-veke-uppsugning”. Efter- som torra fibrer är kända for att vara starkare än våta fibrer, genom att de inte absor- berar vatten, har mediet enligt uppfmningen visat att det kan bibehålla sin styrka även i våta miljöer.

Dessutom har de belagda materialen enligt uppfinningen en staplingsstyrka som. är åtminstone lika stor som hos konventionella vaxbelagda material. Staplingsstyrkan mäts via ”edge-crush-testet”, i vilket materialen placeras i en miljö med hög fuktig- het och låg temperatur och krossas med testutrustning vilket beskrivs i TAPPI test- metod T8ll ”Edgewise compressive strength of corrugated frberboard (short co- lumn test)”, vilken ingår här som referens i sin helhet och inkluderas som appendix I. Detta test resulterade i de data som ges i tabell III, vilken visar ”edge-crush” för korrugerad kartong och den resulterande retentionsprocentandelen för vertikal styrka efter att ha utsatts får fuktighet. i 529 892 22 Tabell III Edge Crush (lbs/ln) 50 % RH, 73 °F 80 % RH, 90 °F Retention Avg. 5 Avg. (s % Vaxdoppning. 98,2 4,50 71,9 2,90 3,2 Ridåbeläggning 55,60 3,10 41,80 1,80 7 få ,2 Prov 1 56,5 1,9 42,8 1,90 75,7 Prov 2 61,4 1,80 46,00 2,10 74,9 Prøv 3 67,3 2,50 51,30 2,40 76,2 I detta test, och i alla tester som beskrivs här, hänför sig ”vaxdoppning” till konven- tionella fullvaximpregnerade kållådor; ”ridåbeläggning” hänför sig till paprikalzâdor, ridåbelagda på båda sidor med konventionella vaxinnehållande beläggningar; medan proverna 1-3 är tre separata kör-ningar av pappersprodukter enligt uppfinningen., Pappersprodukter enligt uppfinningen visar också liknande nåladhesionsegenskaper, då man mäter med testmetod T 821 om-96: ”Pin Adhesion of Cormgated Board. by Selective Separation”, vilken ingår här som referens i sin helhet, vilket visas av data i tabell IV. 5 529 892 23 Tabell IV Pin Adhesion (lbs/24 Ln i) Sarnman- @ standardbetingelser @ våt (24 tim blötläggining) lagd vikt enkel yta dubbel yta enkel yta dubbel yta (lbs/MSF) Avg. 2 Avg. 5 Avg. 5 Avg. o Vax- 220,8 189,6 5,6 144,7 5,6 50,4 2,2 17,7 1,1 dopp- ning Ridåbe 177,6 123,6 7,0 117,7 3,2 5,1 0,7 9,3 0,9 lägg- ning Provl 164,4 124,6 5,4 88,9 14,9 5,8 0,2 6,4 1,2 Prov2 188,2 158,9 6,2 120,0 2,0 15,2 1,2 15,2 1,5 Prov3 200,7 137,6 3,7 133,7 3,4 10,6 1,9 16,9 1,5 I tabellema III och IV är prov l ett 26# medium med 69# liner på båda sidorna. Prov 2 är 35# medium med 74# liner på båda sidorna. Prov 3 är 25# medium med 90# liner på båda sidorna. Var och en av linerbanorna är belagd eller behandlad enligt beskrivningen ovan, och har upptagit 2,0-2,2 torra lbs/1 000 ftz (0,9-l torra kg/96m2) RPC-1. Medierna i tabell VII har tagit emot 0,5-1,0 torra lbs/1 000 ftz (0,23-0,5 torra kg/96 m2) RPG-r Ett ”ringkrosstest” (Ring Crush Test, RCT) på kartong (enligt beskrivningen i TAPPI testmetod 822, vilken ingår här som referens i sin helhet), visade att ett 26# 100 % återvunnet medium, framställt i enlighet med uppfinningen uppvisade över- lägsna egenskaper i jämförelse med obehandlat medium, vilket visas i tabell V for fibrer som är orienterade i maskinriktningen (MD) och tabell VI for fibrer orientera- de i tvärsriktningen (CD). För varje test placerades 1/2 ”av 6” prov i en speciell ring- formad hållare och krossades av testutrustningen. 529 892 24 Tabell V Obehandlat 26# medium Prov q ß y A g Genomsnitt RCT (lbí) 33,4 33,7 35,4 35,7 39,5 35,54 Behandlat 26# medium Prov 1 2 3 4 5 Genomsnitt RCT (lbí) 38,4 40,2 42,1 43,9 47,1 42,34 Skillnad 5,00 6,50 6,70 8,20 7,60 6,80 % ökning 15,0 19,3 18,9 23,0 19,2 19,1 Tabell VI Obehandlat 26# medium Prov 1 2 3 4 5 Genomsnitt RCT (lbf) 49,1 49,8 53,2 54,4 58,8 53,06 Behandlat 26# medium Prov 1 2 3 4 5 Genomsnitt RCT (lbf) 66,4 69,0 69,5 72,6 75,4 70,58 Skillnad 17,30 19,20 16,30 18,20 16,60 17,52 % ökning 32,5 38,6 30,6 33,5 28,2 33,0 Väsentliga förbättringar görs alltså i både MD och CD ringkrosstesterna då RPC-l tillsätts till 26# 100 % âtervunnet medium. När RPC används kan en ökning på 30 % särskilt observeras i jämförelse med det nonnala inom industrin utan någon behand- ling. Tabell V visar ytterligare en väsentlig och oväntad ökning i dragstyrkan på 19,1 %. 20 25 30 529 892 25 För att åstadkomma det behandlade mediet enligt uppfinningen är en tvåstegsprocess föredragen. AKD tillsätts i den våta änden, företrädesvis i en mängd på mellan 0,5 och 5, vanligen 1,6 torra kg per ton mäld (”stock”) (1 och 10, vanligen 3,5 torra pounds per ton mäld) (”stock”). Vanlig AKD finns vanligen tillgängligt på markna- den som KEYDIME C125, en allylketendimer stabiliserad med katjonstärkelse, sär- skilt formulerad för användning med mikro- och nanopartíkelsystem och tillgänglig från EKA Chemicals i Bohus, Sverige. Denna speciella AKD uppvisar också sj älv- retentiva egenskaper och hög effektivitet och tål de förhöjda våtändtemperaturerna.

Senare under processen, t.ex. i limpressen eller kalandreringsstapeln kan en andra behandling utföras. I en föredragen utföringsforrn inkluderar denna andra behand- ling påläggning av en blandning av akrylat (0,5-2 lbs/1 000 ítz (0,23-0,9 kg/96nn2) , vanligen 1 lbs/l 000 fiz (0,5 kg/96m2) producerat papper) med en syntetisk polyety- len (1-20 %, vanligen 10 vikt-%), ett tvärbindningsmedel, som t.ex. zinkoxid (0,1-l0 %, vanligen 3 vikt-%), Återstoden av den använda additiven i den andra behandling- en är vanligen ett lösningsmedel, företrädesvis vatten. Vanliga akrylat inkluderar metylmetakrylat, som säljs som Gellner K-2l, tillgänglig från Gellner & Co., Gillet- te, New Jersey. Vanliga syntetiska polyetylener som kan som kan återföras till mas- sa säljs under varumärkena J ONWAX 22, J ONWAX 26, J ONWAX 28 och JONWAX 120, Vilka alla är tillgängliga från Johnson Wax Speciality Chemicals i Racine, Wisconsin.

Inom omfånget för uppfinningen ingår det emellertid även dessutom att utesluta ap- pliceringen i limpressen eller kalandreringsstapehi, till fördel för en modifierad vå- tänd-applicering (WEGP). I en utföringsforrn tillsätts det akrylinnehållande hartset (t.ex. 5-20 torra kg/ton (t.ex. 10-40 torra lbs/ton)) och AKD (0,5-10 torra kg/ton (1- 20 torr lbs/ton)) i våtänden. En föredragen WEGP innefattar Gellner K-21 (10 eller 17,5 torra kg/ton (20 eller 35 torr lbs/ton)) som akrylhartset och Keydime 125C (3,5 torra kg/ton (7 torr lbs/ton)) som AKD-komponenten. Andra typiska WEGP- kompositioner inkluderar från ca (7,5-20 torra kg/ton (15-40 torr lbs/ton)) av det Gellner K-21-innehållande hartset och från ca (1-5 torra kg/ton (2-10 torr lbs/ton)) 10 20 529 892 26 av AKD, t.ex. Keydime 125C, tex. 17,5 eller 10 torra kg/ton (35 eller 20 torr lbs/ton) akrylinnehållande harts med 7 torr lbs/ton AKD.

Experiment har visat att ett medium behandlat med denna process har uppvisat fukt- resistens som är åtminstone lika stor som konventionella kaskadbelagda vaxmedier.

Dessutom har ett medium som endast behandlats i våtänden (WEGP) lika bra egen- skaper med avseende på fuktresistens när man jämför med ett medium som behand- lats i både våtänden och kalanderstapeln enligt beskrivningen ovan. Ytvatten- absorption under 30 sek, uttryckt i g/mz, mätt med Cobbtestet (se TAPPI T 441, vil- ken ingår här som referens i sin helhet), ringkrosstestet och Concoratesterema (se TAPPI T 809, vilken ingår här som referens i sin helhet) påvisar exempelvis sådana egenskaper. Genom att utesluta behandling i kalandreringstapeln kan papperet dess- utom tillåtas att löpa vid en högre hastighet, eftersom om RPC tillsätts i våtänden och inte i kalandern eller limpressen kan maskinhastigheterna fördubblas. Tabell VII jämför det kemiska mediet i WEGP, varvid varje test körs enligt standarden enligt vad som beskrivs i resp. TAPPI-testrnetod, vilka var och en ingår här som referens i sin helhet.

Tabell VII T 441-Cobb test T 460-porositet T 410 T 411 120 sek (gen.snitt Gur1ey(gen.snitt tj Oßklek g/mö s/roo ma) (sein-Snitt Ovansi- Virasida Ovansida Virasida Ytvikt Basvikt i 1/'1 000 da (gen.snitt (#/1000 inch) g/mz) få) WEGP 31,33 28,93 23,56 23,12 152,96 31,36 0,01 AKD WEGP 27,85 29,54 26,76 27,57 160,09 32,82 0,01 AKD Limpress 20 25 30 529 892 27 Följande RPC (RPC-2) användes i ”WEGP AKD-limpress”-exemplet i tabell VII: JONCRYL 82 (60 vikt-%); J ONCRYL 61 LV (20 %); zinkoxid (3 %), ammoniurn- hydroxid (3 %); JONWAX 28 (5 %), och resten vatten för att späda ut RPC till öns- kad viskositet. JONCRYL 82 är en värnieresistent polymer som finns tillgänglig från Johnson Wax Speciality Chemicals. JONCRYL 61 LV är en akrylsyreinne- hållande hartskompositíon som finns tillgänglig från Johnson Wax Speciality Che- micals, och innehåller JONCRYL 678, tillgänglig från Johnson Wax Speciality Chemicals, (3 5,0 vikt-%), ammoniak 28 % (7,5 vikt-%), etylenglykol (,15 vikt--%) isopropylalkohol (5,0 vikt-%) vatten (5l,0 vikt-%), och valfritt blandat med en eller flera akrylsyreinnehållande hartser. i Följande RPC (RPC-3) användes i ”WEGP-AKD”-exemplet i tabell VII: Gellner K- 21 (l7,5 torra kg/ton (35 torr lbs/ton)) och Keydime C125 (3,5 torra kg/ton (7 torr lbs/ton)).

I tabell VII användes WEGP-AKD i våtänden av papperstillverkningsprocessen ef- tersom den är katj onisk. I motsats till detta använder limpresskompositionen en non- jonisk polymer, för att användas i limpressen. Man kan alltså se att WEGP- limpressmediet uppvisar mindre vattenabsorption i Cobbtestet, lägre porositet i Gur- leytestet och är något högre i ytvikts- och basviktsresultaten när man jämför med WEGP-ADK-medium.

Typiska liners som produceras i enlighet med uppfinningen utsätts för en första stavbeläggningsprocess och en andra toppbeläggningsprocess. I den forsta processen tillsätts en blandning av 1 lbs/l 000 fiz (0,5 kg/96 m2) och 50 % styrenbutadieng- ummilatex (50 vikt-%) tillsammans med följande komposition: Komponent Mängd JONCRYL 82 40-70 %, föredraget 60 vikt-*l/o Akryl 5-30 %, föredraget 20 % Tvärbindningsmedel 0,5-l0 %, föredraget 3 % Ammoniumhydroxid 0,5-10 vikt-%, föredraget 3 % 20 25 30 529 892 zs Polyetylen Vatten O,5-l0 %, föredraget 5 % Återstod Därefter utförs toppbeläggningsprocessen med en RPC som likiiar den RPC som användes i den första processen. Specifikt for RPC:n i den andra processen är att den saknar latex.

En typisk akryl är J ONCRYL 61 LV från Johnson Wax Speciality Chemicals, en 33 %-ig ammoniumlösning av en akrylharts. Tvärbindningsmedlet som diskuterats ovan är vanligen zinkoxid, medan polyetylenen företrädesvis är J ONWAX 28, en finpartikulär polyetylenemulsion som kan återforas till massa, tillsatt i första hand för att åstadkomma bättre glidegenskaper när produkten bearbetas i maskinema. Även om många syntetiska polyetylener klassificeras som ”vaxer” är den låga nivån av polyetylen som tillsätts enligt föreliggande uppfinning inte tillräcklig för att fun- gera som ett konventionellt vax. Konventionella vaxbeläggningar innehåller i sitället mycket högre nivåer av naturligt vax, som t.ex. paraffinvax, ofta i mängder större än 3 torr kg/ton (6 torr lbs/ton).

Följande är en typisk RPC, som används i den forsta processen (härefter RPC-1): metyhnetakrylat (l7,5 torra kg/ton (35 torr lbs/tori)), zinkoxid (3 vikt-%) och Key- dime l25C (l,75 torr kg/ton (3,5 torr lbs/ton)). Användningen av RPC-1 följs före- trädesvis av applicering av 10 vikt-%' av J onwax 22 som är ett syntetiskt vax som kan återföras till massa. Valfritt inkluderas en stärkelse som t.ex. majsstärkelse i upp till 4 vikt-%.

Enligt vad som detaljerat beskrivits ovan är det fördelaktigt att inkludera katjoniska partiklar i beläggningskompositionen enligt föreliggande uppfinning. Sådana katjo- niska partiklar kan vara oorganiska (som t.ex. salter) eller organiska (som t.ex. imo- nomerer eller polymerer). Dessutom kan nonjoniska och anjoniska polymerer med artificiella laddningar av katjonisk natur användas. När ett katjoniskt material intro- duceras i den våta änden är med andra ord ett retentionshjälpmedel vanligen föiinb- landat med det nonkatj oniska materialet för att göra att det binder bättre till de natur- 20 25 30 529 892 29 ligt anjoniska fibrerna och kan användas för att suspendera de katjoniska partiklarna och aktivera bindning till de anjoniskt laddade fibrema. Sådana laddade partik-elsy- stem kan användas i kombination som, med eller i stället för, akrylinnehållande harts och/eller ASA/AKD-additiver som beskrivits ovan, och kan appliceras i vilket skede som helst av papperstillverkningsprocessen, t.ex. i våtänden, vid kalanderstapeln eller som en beläggning efter produktionen av pappersprodukten. Användningen av en katjonisk polymer, dvs utan ett retentionshjälpmedel, resulterar alltså i en produkt som är mer effektiv än sådana vanliga produkter som kräver ett sådant retentions- hjälpmedel. Typiska partiklar har en massmedelmolekylvikt mellan ca 10 000 och 100 000, vanligen ca 30 000-SO 000. Det föredragna katjoniska materialet är emel- lertid Gellner OTTOPOL K21 från Gellner & Co., en akrylisk sampolymer, och Poly Emulsion 392C30, en katjonisk emulsion med polyetylen av hög densitet från GenCor eller Chester, New York.

Det katj oniska materialet kan exempelvis inkludera det akryliniiehållande hartset.

Lämpliga katj oniska akrylhartser inkluderar STH-55, tillverkat av Mitsubishi Y uka Fina, Japan; och BASOPLAST 265 D, tillgängligt från BASF Corporation i Mount Olive, New Jersey.

Det katjoniska materialet kan vidare vara ett katjoniskt vax för att förbättra våtresi- stensen som erhålles i våtänden. Sådana formuleringar är väsentligen lika RPC-1, där ca 1 till ca 20 % av formuleringarna är det katj oniska vaxet, som t.ex. ett synte- tiskt polyetylenvax. Det katjoniska utgör fbreträdesvis ca 2 till ca 18, mer föredraget ca 4,0 till ca 16,0 % av RPC. Även om föreliggande uppfinning har beskrivits i termer av specifika utfóringsifor- mer, kommer det att vara uppenbart för fackmannen inom ornrådet att olika modifie- ringar kan göras enligt dessa utföringsfornier utan att man gör avsteg från omfånget i de bilagda patenkraven och deras ekvivalenter. Föreliggande uppfinning bör alltså inte tolkas begränsat till de specifika utföringsforrner som beskrivits här.

Claims (16)

10 15 20 25 30 529 892 Patentkrav

1. Pappersmäldkomposition innefattande: alkylketendirner i en mängd av 0,5-10 torra kg/ton mäld; en akrylsyrainnehållande komposition i en mängd av 5-20 torra kg/ton; ett tvärbindningsmedel i en mängd som är tillräcklig för att tvärbinda den akrylsyra- innehållande kompositionen, där tvärbindningsmedlet är valt ur en grupp bestående av ammoniumoxid, kalciumoxid, magnesiumstearat, isostearat, kalciumstealrat, tennoxid, volframoxid, titanoxid, zinkoktoat, aluminiumstearat, aluminiumoxid, zinksalter av fettsyror, zirkonoxid, kalciumisostearat, kalciumsalter av fettsyror, magnesiumsalter av fettsyror och aluminiumsalter av fettsyror; och träñbrer.

2. Pappersmäldkomposition enligt krav 1, vilken även innefattar alkylensuczcinan- hydrid.

3. Pappersmäldkomposition enligt krav 1 eller 2, vilken även innefattar stärkelse.

4. Pappersmäldkomposition enligt något av föregående krav, varvid träfibnema in- nefattar återvunna fibrer.

5. Pappersmäldkomposition enligt något av föregående krav, varvid träfibrerna in- nefattar jungfruliga fibrer.

6. Pappersmäldkomposition enligt något av föregående krav, varvid blandningen även innefattar en polymeriserbar katjonisk komposition.

7. Pappersmäldkomposition enligt något av föregående krav, varvid den akrylsyra- innehållande kompositionen är vald ur den grupp som består av homopolymerer el- ler sampolymerer av akrylsyra. 10 15 20 25 30 529 892

8. Pappersmäldkomposition enligt något av föregående krav, varvid alkylketendime- ren är åtminstone en som valts ur den grupp som består av: oktyl-, decyl-, dodecy1-, tetradecyl-, hexadecyl-, oktadecyl-, eikosyl-, dokosyl-, tetrakosyl-, fenyl-, bensyl-, beta-naftyl- och cyklohexylketendimerer; ketendimerer som framställts från montansyra, naftensyra, Agdo-decylensyra, Amo- dodecylensyra, palmitoloinsyra, oleinsyra, ricinoljesyra, linolensyra och eleostearin- syra; och omättade ß-laktoner; och ketendimerer som framställts från naturligt förekommande blandningar av fettsyror.

9. Pappersmäldkomposition enligt något av föregående krav, vilken vidare innefat- tar ammoniumhydroxid.

10. Pappersmäldkomposition enligt något av föregående krav, varvid åtminstone en komponent är katjonisk.

11. 1 1. Pappersmäldkomposition enligt krav 10, varvid den katjoniska komponenten är alkylketendimeren.

12. Pappersmäldkomposition enligt krav 10, varvid den katjoniska komponenten är den alaylsyrainnehâllande kompositionen.

13. Förfarande för tillverkning av papper innefattande: tillhandahållande av en pappersmäldkomposition enligt något av kraven 1-12 i en inloppslåda, varvid alkylketendimer föreligger i en mängd av 0,5-5 torra kg/ton mäld.

14. l4. Förfarande för tillverkning av papper, innefattande användning av pappers- mäldkompositionen enligt något av kraven 1-12 i en mäld. 529 892

15. Förfarande enligt krav 13 eller 14, varvid det papper som framställs är valt ur en grupp bestående av kraftpapper, linerboard, eller medium.

16. Förfarande enligt något av kraven 13-15, vidare innefattande tillsats av en stär- kelseinnehållande komponent till mälden.