NO851190L - Fremgangsmaate ved avvanning av vaate papirbaner under anvendelse av en mannich akrylamidpolymer - Google Patents

Description

Ved den fremgangsmåte til papirfremstilling hvor et fiber-utgangsmateriale innføres ved inntakssiden hos en konvensjonell papirfremstillingmaskin, såsom en planvire-maskin, er den god-kjente fremgangsmåte blitt å tilsette polymere materialer til utgangsmaterialet for forbedring av avvanningshastigheten hos utgangsmaterialet på maskinen. I alminnelighet har det vært foretrukket å anvende materialer med høy molekylvekt for dette formål fordi materialene med høyere molekylvekt har vist seg å være mer vellykkede flokkingsmidler ved andre flokkings-fremgangsmåter. US-patent 3 3 23 97 9 er et eksempel på teknikkens stand på dette område. Dette patent lærer anvendelse av Mannich-akrylamidpolymerer med molekylvekt på over 1 000 000 for økning av avvanningshastigheten hos utgangsmaterialet ved fremstilling av papir.

Papirfremstillingsmaskiner av planvire-typen inneholder i alminnelighet tre spesifikke soner hvor vann fjernes fra den avsatte fiberbane understøttet på viren. Den første vannfjernings-sone er der hvor vann fjernes ved tyngdekraften. Den befinner seg umiddelbart etter innløpskassens masseutløp. Den neste vann-fjerningssone er lav-vakuum-avvanningssone hvor det dannes et lav-vakuum ved den hurtige bevegelse hos viren i planvire-registeret over avvanningslistene og registreringsvalsene som således trekker vann fra den avsatte våte bane. Den tredje og siste avvanningssone mellom de første flate bokser og guskpress-valsen er en høy-vakuum sone hvor vannet presses fra innsiden av fiber-flokkdannelsene ved det negative vakuum-trykk. Den våte bane med konsistens på opp til 25 % går ut av planvire-register-viren ved dette punkt og overføres til papirmaskinens presseparti. Banen beveger seg så til tørkeinnretningene eller tørkesylinder-seksjonen hvor det gjenværende vann fullstendig fjernes ved fordampning. Den energi som fordres for drift av tørkeinnretningene, er det mest kostbare trinn ved vannfjerningen fra den våte bane, mens avvanning på planvire-registerets vire er det minst kostbare.

Det har vært drevet og fortsetter å bli drevet forsøk på å redusere den mengde vann som er til stede i den papirbane som innføres i tørkeinnretningene, siden energi-omkostningene fort setter å stige. Hvis derfor fjerningen av vann fra den våte papirhane som kommer inn i tørkeinnretningene ved papirfremstillingsprosessen, kunne reduseres, ville et lenge følt behov i industrien bli tilfredsstillet.

Det er nå blitt funnet at vannmengden i den våte papirhane som kommer ut fra registerviren ved planvire-papirmaskinens guskpressvalse, kan reduseres ved at man til det vandige fiber-utgangsmateriale tilsetter en effektiv mengde av en Mannich-akrylamidpolymer med en molekylvekt som ikke er større enn ca. 300 000 og opprettholder pH i utgangsmaterialet ved en verdi som er mindre enn ca. 5,5, hvilket resulterer i forbruk av mindre energi i tørkeinnretningene hvor den våte bane tørkes til et vanninnhold på ca. 5 % eller mindre. Siden den våte bane tørkes ved utgangen fra papirfremstillingsmaskinens guskpressvalse, kan som et alternativ dennes maskinhastighet økes, hvilket resulterer i en økning i den papirmengde som fremstilles uten ytterligere forbruk av tørkeenergi.

Den nye fremgangsmåte ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter en forbedring i forhold til fremgangsmåter ifølge teknikkens stand ved fremstilling av papir, hvor en vandig oppslemning av papirfremstillingsfibrer som inneholder en effektiv mengde, vanligvis fra ca. 0,01 til ca. 0,3 vekt% faststoffer, basert på utgangsmaterialets fiberinnhold, fortrinnsvis ca. 0,05-0,15 %, av en vannløselig, i det vesentlige rettkjedet polymer med formelen:

hvor R er en alkylgruppe med 1-2 karbonatomer, R"*" er hydrogen eller metyl, n er et helt tall på 1-6, forholdet mellom x og y er i området henholdsvis fra ca. 1:4 til ca. 4:1, fortrinnsvis henholdsvis fra ca. 1:3 til 3:1 og z er polymerisasjonsgraden, våt-legges i en papirfremstillingsmaskin under dannelse av papirark. Forbedringen ifølge den foreliggende oppfinnelse om-

fatter anvendelse av polymer med en molekylvekt som ikke er større enn ca. 300 000 og opprettholdelse av pH i den vandige oppslemning av papirfremstillingsfibrer ved en verdi på under ca. 5,5, fortrinnsvis fra ca. 4 til ca. 5. Ved en foretrukket utførelsesform er R metyl, R<1>hydrogen og forholdet mellom x og y ca. 3:1. Den foretrukkede molekylvekt er i området fra ca. 25 000 til ca. 150 000.

Det ovennevnte patent beskriver anvendelse av den samme polymer som spesifisert ovenfor når det gjelder strukturen,

men med en molekylvekt på minst ca. en million. Anvendelse av en slik polymer som avvannings-hjelpemiddel i papirfremstillings-maskinen ifølge papirfremstillingsprosessen resulterer i meget effektiv fjerning av vann ved tyngdekrafts-avvanningen og i papirfremstillingsmaskinens, dvs. planviremaskinens, lav-vakuumsoner, fordi polymerens høye molekylvekt forårsaker dannelse av store flokkdannelser av fibrene. Straks fibrene er anbrakt på viren, viser det seg imidlertid store mellomrom mellom de flokkede fibrer. Disse store mellomrom muliggjør hurtig fjerning av vann i tyngdekrafts- og lav-vakuum-avvanningssonene. Uheldigvis er disse store mellomrom ugunstig ved fjerning av vann i apparatets høyvakuum-avvanningssone fordi luft suges gjennom disse mellomrom i stedet for å støte og presse på de flokkede papirfibrer. Derfor er ikke vannfjerningen i apparatets sistnevnte steg eller sone ikke så effektiv som man ville ønske.

Skjønt den forbedring som representeres ved den foreliggende oppfinnelse, ikke er så effektiv til vannfjerning i tyngdekrafts- og lavvakuum-avvanningssonene, er den mer effektiv i apparatets høyvakuum-sone i en slik utstrekning at den totale vannfjerning i maskinen er mer effektiv.

De polymerer som er egnet ved utførelsen av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, kan fremstilles i henhold til beskrivelsen i det ovennevnte patent, som herved er med-tatt i det foreliggende som referanse. Salter av disse polymerer kan også anvendes. Polymerene kan tilsettes til den vandige oppslemning av papirfremstillingsfibrer, som kjent,

på et hvilket som helst punkt før dannelse av banen, vanligvis

etter malings- og raffineringsoperasjonene.

Alun i mengder på 0,1-2,0 %, basert på oppslemningen, kan også tilsettes og foretrekkes faktisk ofte.

De fibrer som anvendes til dannelse av papirfremstilling-oppslemningen, kan omfatte hvilke som helst papirfremstillingsfibrer såsom bleket barved, bleket løvved, ubleket kraft, blandinger av disse og lignende.

Komonomerer såsom akrylsyre, metakrylsyre, 2-aminoetylakrylat, metylakrylat, akrylnitril, styren, vinylacetat og lignende, kan også inkorporeres i kjeden av de polymerer som er egnet i det foreliggende og fremdeles være innenfor rammen av den foreliggende oppfinnelse. Disse komonomerer kan være til stede i mengder i området 5-25 vekt%, basert på hele polymeren.

De følgende eksempler er fremsatt bare for illustrasjons-formål og må ikke forståes som begrensninger for den foreliggende oppfinnelse. Alle deler og prosentandeler er i vekt dersom intet annet er angitt.

Den simulerte guskkonsistent eller prosentverdiene for tørr/våt-forholdet som er angitt i de følgende eksempler, ble konstatert under anvendelse av et vakuum-vannfrigivnings-analyseapparat av typen PRM utviklet og distribuert av Paper Research Materials Co., 770 James St., Apt. 1206, Syracuse,

N. Y.

EKSEMPEL 1

Til et utgangsmateriale omfattende ca. 1,0 % av en 50/50-blanding av papirfremstillingsfibrer av bleket bartre/løvtre, 0,25 % alun og 10 % amorft silika-fyllstoff og med en pH på 4,7-4,8, tilsettes det, som 0,05 faststoffer, en serie polymerer inneholdende 75 % dimetylaminometylakrylamid-radikaler og 25 % akrylamid-radikal med varierende molekylvekter. Den resulterende oppslemning avvannes på vakuum-vannfrigivnings-analyseapparatet under oppnåelse av den simulerte guskkonsistens eller prosentvis tørr/våt-forhold (S.C.C.) etter lav-vakuum-avvanning og høy-vakuum-avvanning. Den angitte verdi er gjennomsnitt av 10 tester. Resultatene er oppført i tabell I nedenfor.

EKSEMPEL 2

Fremgangsmåten ifølge eksempel 1 følges igjen, bortsett fra at pH i oppslemningen er 5,5. Resultatene er oppført i tabell II nedenfor.

EKSEMPEL 3

Fremgangsmåten ifølge eksempel 1 følges igjen, bortsett fra at konsentrasjonen av alun økes til 0,5 % og den amorfe silika brukes ikke. pH er 4,5. Resultatene er oppført i tabell III.

EKSEMPEL ( Sammenligningseksempel) Fremgangsmåten ifølge eksempel 1 følges igjen, bortsett fra at pH økes til 6,4. Resultatene er oppført i tabell IV nedenfor.

EKSEMPEL 5 ( Sanunenligningseksempel)

Igjen følges fremgangsmåten ifølge eksempel 1, bortsett fra at fyllstoffet omfatter 15 % kalsiumkarbonat og pH er 7,2-7,5, og resultatene som er fremsatt i tabell V nedenfor, er notert.

EKSEMPEL 6 ( Sammenligningseksempel)

Idet man følger fremgangsmåten ifølge eksempel 1, bortsett fra at pH er 7,6, noteres de resultater som er fremsatt i tabell VI nedenfor.

EKSEMPEL 7 ( Sammenligningseksempel) Fremgangsmåten ifølge eksempel 1 følges igjen, bortsett fra at pH er 7,8 og det anvendes polymer med høyere molekylvekt. I tabell VII nedenfor er de noterte resultater fremsatt.

EKSEMPEL 8

Fremgangsmåten ifølge eksempel 1 følges igjen, bortsett fra at fibrene i oppslemningen omfatter en blanding (90/10) ubleket kraft og fibrer av resirkulert returpapir. Alun-konsentrasjonen er 0,9 %, fyllstoffet er utelatt, 0,15 % harpikslim er tilsatt og pH er 4,5. Resultatene er oppført i tabell VIII nedenfor.

EKSEMPEL 9 ( Sammenligningseksempel) Fremgangsmåten ifølge eksempel 7 følges igjen, bortsett fra at pH er 6,0. Resultatene er oppført i tabell IX nedenfor.

EKSEMPEL 10

Fremgangsmåten ifølge eksempel 8 følges igjen, bortsett fra at fibrene er 100 % ubleket kraft, alun-konsentrasjonen er redusert til 0,5 % og harpiks-limet er erstattet av 6 % svart-lut-faststoffer, og de resultater som er oppført i tabell X, observeres.

EKSEMPEL 11 ( Sammenligningseksempel)

Når fremgangsmåten ifølge eksempel X igjen følges, bortsett fra at pH er 6,0, oppnåes de resultater som er oppført i tabell

XI.

EKSEMPEL 12

En oppslemning inneholdende 100 % ublekede kraft-fibrer, 0,5 % alun, 1,0 % amorft silika og 6,0 % svart-lut-faststoffer ved en pH på 4,5, behandles og testes som i eksempel 1. Resultatene er oppført i tabell XII nedenfor.

EKSEMPEL 13

Fremgangsmåten ifølge eksempel 1 følges igjen, bortsett fra at pH er 4,3-4,5. Testresultatene er oppført i tabell XIII nedenfor.

EKSEMPEL 14

Når fremgangsmåten ifølge eksempel 1 igjen følges, bortsett fra at dimetylaminometyl-akrylamid-radikalene i polymeren erstattes med dimetyl(aminoheksylakrylamid)-radikaler, oppnåes lignende resultater.

EKSEMPEL 15

Fremgangsmåten ifølge eksempel 1 følges igjen, bortsett fra at dimetylaminometylakrylamid-radikalene erstattes med dietyl-aminometylakrylamid-radikaler. Igjen oppnåes utmerkede resultater .

EKSEMPEL 16

Når det anvendes en polymer med bare 3 % av dimetylaminometylakrylamid-radikalene ved fremgangsmåten ifølge eksempel 1, oppnåes det lignende resultater.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av papir, hvor en vandig oppslemning av papirdannings-fibrer inneholdende fra ca. 0,01 til ca. 0,3 vekt% faststoffer, basert på fiberinnholdet i utgangsmaterialet, av en vannløselig, i det vesentlige rettkjedet, polymer med formelen:

hvor R er en alkylgruppe med 1-2 karbonatomer, R"*" er hydrogen eller metyl, n er et helt tall på 1-6, forholdet mellom x og y er i området henholdsvis fra ca. 1:3 til ca. 3:1, og z er polymerisasjonsgraden, våt-legges under dannelse av papir, karakterisert ved den forbedring at z er slik at polymerens molekylvekt ikke er større enn 300 000 og opp-slemningens pH er mindre enn ca. 5,5.

2.F remgangsmåte ifølge krav 1, hvor begge R-radikaler er metyl.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor n er 1.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor n er 1 og begge R-radikaler er metyl.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor n er 1, begge R-radikaler er metyl og R <1> er hydrogen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor n er 1, begge R-radikaler er metyl, R' er hydrogen og forholdet mellom x og y er ca. 3:1.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor pH er ca. 4-5.