PL155150B3 - Sposób wytwarzania kleju papierniczego - Google Patents

Description

OPIS PATENTOWY

Patent dodatkowy do patentu nr 138903

Zgłoszono: 88 03 17 /P. 271300/

Pierwszeństwo ----155150

Int. Cl.^s C09J 193/04

URZĄD

PATENTOWY

RP

Zgłoszenie ogłoszono: 89 09 18

Opis patentowy opublikowano: 1992 01 31

Twórcy wynalazku! Oan Mosio-Moslewski, Józef Mucha, Marek Lesisz, Jerzy Koprzywa

Uprawniony z patentu: Instytut Ciężkiej Syntezy Organicznej Blachownia, Kędzierzyn-Koźle /Polska/

SPOSÓB WYTWARZANIA KLEJU PAPIERNICZEGO

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wzmocnionego kleju papierniczego o zwiększonej stabilności i skuteczności zaklejania.

Wzmocnione kleje papiernicze wytwarza się przez całkowite lub częściowe zmydlenie zmodyfikowanej kalafonii roztworami alkaliów. Najczęściej kalafonię modyfikuje się dwuetapowo przy użyciu bezwodnika maleinowego lub prowadzi się dodatkowo modyfikację uzupełniajęcę przy użyciu formaldehydu, jego pochodnych lub niektórych amin. Standardowymi czynnikami zmydlającymi są wodne roztwory NaOH, KOK, Na^COg, NH^OH ltp. Sporządzone w ten sposób kleje papiernicze o wysokim stopniu zmydlenia są Jednak mało stabilne i ulegają rozwarstwieniu w trakcie składowania w temperaturze otoczenia, co powoduje trudności w operacjach załadowczorozładowczych i przy regulacji stężenia mleczka klejowego w papierniach. Wraz ze wzrostem stopnia modyfikacji kalafonii bezwodnikiem maleinowym wzrasta trwałość kleju i skuteczność zaklejania papieru, ale niekorzystnie wzrasta również lepkość, co znacznie utrudnia możliwość jego pompowania lub przetłaczania nawet przy utrzymywaniu podwyższonej temperatury. Wzrastają wtedy również trudności wynikłe na skutek tworzenia się nadmiernych ilości piany w trakcie zmydlania kalafonii, szczególnie jeśli tę operację prowadzi się w podwyższonej temperaturze tj. powyżej 15O°C. 2 tego względu ilość bezwodnika maleinowego użytego do modyfi kacji kalafonii praktycznie nie przekracza zazwyczaj 6%. Nieoczekiwanie okazało się, że opisane powyżej trudności można usunąć przez wprowadzenie do zmydlanej kalafonii określonych ilości substancji regulujących bilans hydrofilowolipofilowy kleju papierniczego tj . dodatku polloksypropylenodiolu, oleju metylofenylosilikonowego i hydroksyloaminy.

W polskim opisie patentowym nr 138 903 stosuje się co prawda hydroksyloaminy, ale wprowadza się je w celu estryfikacji zmodyfikowanej uprzednio bezwodnikiem maleinowym

155 150

155 150 kalafonii, co wymaga prowadzenia procesu w środowisku bezwodnym w temperaturze 180-240°C w czasie 0,5 -3,0 godzin. Klej sporządzony przez zmydlenie tak zmoddfikowanej kalafonii nie Jest przy niższych stężeniach jednorodny.

Rozwiązanie według wynalazku stanowi uzupełnienie rozwiązania według patentu głównego nr 138 903. W opatentowanym rozwiązaniu surowiec żywiczny stanowiący kalafonię talową lub pozostałość kubową po destylacji oleju tatowego lub ich mieszaninę lub kalafonię balsamiczną, lub kalafonię ekstrakcyjną lub roztwory kalafonii w rozpuszczalnikach organicznych, korzystnie w terpentynie lub ksylenie, modyfRuje się przez kondensacje z bezwodnikiem maleinowym, użytym w ilości 2-16% wagowych, korzystnie 6% wagowych, w stosunku do ilości składnika żywicznego.

Mod^ika^ę bezwodnikiem maleinowym ^przeprowa^dza si^ę w temperat urze 170-²4⁰°C. korzystnie w 220°C, w czasie 0,5 - 2,0 godzin, korzystnie 1 godzin/. Zmooyyikowany bezwodniki maleinowym surowiec żywiczny mo^^kuje się następnie aminą lub hydrnkeyaminą w ilości

0.5 - 5,C% wagowych, korzystnie 1,5% wagowego, w stosunku do ilości surowca żywicznego, w temperaturze 180 - 24C°C^, korzystnie ²1⁰°C w czasie ^0,5 - ^3,0 godzin, torzystnie 1 godzin^y, po czym produkt mo^yfkacji zrnydla się alkaliami, korzystnie 15-35% ługiem sodowym w takiej ilości, aby zmydleniu uległo 70-95% kwasów zawartych w surowcu żywicznym. Zmyddenie przeprowadza się w autoklawie zaopatrzonym w mieszadło, tei^momer i chłodnicę zwrotną, początkowo w temperaturze 130-2l0°C^, torzystnie w 18°⁰^ a następnie w temperaturze ⁸⁰~10⁰°^C, Itorzystnie w 90°C, ^w czasie 0^,5 - ²,0 ^godzin, torzystnto 1 ^dzin^ °o mo^yfkacci stosuje się aminy 1, 11 i 111 rzędowe jak etyloamina, dwuθiytozmina, moccnik, melamina oraz hydroksyloaminy takie jak ywuetanltoamina i trójetanotoamina. Korzystnie jest stosować trójetanoloamiię.

Sposób wytwarzania kleju papierniczego według wynalazku polega na tym, że surowiec żywiczny np. kalafonię talową, balsamiczną lub ekstrakcyjną kondensuje się z bezwodnikiem matoinowym, uż^ym w ilości ²-16% wagowych, ^korz^ystnia ⁸% wacjowych w temperaturze 1⁷Q~²50°C, korzystnie 230°C w czasie 0,5 - 3,0 godzin, korzystnie 2,0 godzin i tuż przed zmydleniem lub w trakcie zmydlanie wprowadza polioksypropytonodiol w ilości 0,2-0,% wagowego, olej mej^l.ofenytosiliknlowd w ilości 0,01 - 0,1% wagowego i hydroksyloaminę w ilości 1-4% wagowych, a następnie przeprowadza jego zmydtonto roztworami alkaliów w mieszalniku wyposażonym w chłodnicę zwrotn^ą. Zmykanie [prowadzi si^ę [Początkowo w temperaturze 1²°-²²°⁰^ a nast^ępnie w temperaturze 80 - 120°C w łącznym czasie 0,4-4,0 godzin przy użyciu wodnego roztworu NaOH o stężeniu 9-li% wagowych, korzystnie 13% wagowych. Poszczególne składniki układu stabilizacyneego mogą być dodawane oddzielnie lub w postaci mieszaniny.

Naabardziej polecanym sposobem Jest prowadzenie imydliniz kalafonii w ^dziennym mieszalniku, a nie w reaktorze służącym do moOyfikacji kalafonii, przy czym polioksyprlpyleildto! i olej meiytofeiytosililnoowd można wprowadzić do neutralizatora bezpośrednio po napełnieniu go zmodyfikowaną kalafonią, a tΓietilotoaminę dogodnie jest wprowadzić do ługu zmydlającego. Tak sporządzony wzmocniony klej kalafoniowy charakteryzuje się podwyższoną skutecznością zaklejenia papieru, dużą stabilnością i obniżoną skłonnością do pienienia. Przebieg procesu wytwarzania kleju papierniczego według wynalazku ilustrują następujące przykłady.

Przykład I - porównawczy. °o la bora fory^ego reaktora zaopatrzonego w mieszadło i system grzewczo-chłodzący wsypano 200 g kala fonii talowej i 12 g bezwodnika maleino^po czym iawaΓtoś^ć ogrzano ^do temperatur ²²⁰°^ a mieszaniną rizkc^yjn^ą ogrzewano prz^y ciągyym miewaniu przez 0,5 ^godzin^y. Uzyslcar a^ddukt schładzano ^do temperatur 1⁹5°C i zmydlano go 10% roztworem NaOH użytym w takiej ilości, że sporządzony klej papierniczy charakteryzował się lćczbą kwasową równą 5 mg KOHHg. Z powodu powstającej w trakcie zmydlania wysokiej warstwy piany zmydlanie prowadzono powoH przez 4 godziny. Tak sporządzony porównawczy klej papierniczy już po b^nioNym składowaniu w temperaturze otoczenia ulegał agrega^i i rozwarstwieniu. Dla wszystkich sporządzonych klejów oznaczono na aparacie Rapiy-Klethenz stopień ^kle^nia ^papier^u spori^ądzoii^gl z jilutoz^d sosnowej bielony o smarności ²⁸°S^R zawierające^j dawki klejów w wysokości 1,5% /b.sm. Kleju na b.s.m. celulozy/, przy czym masę papierniczą zakwaszono do pH=4,6 za pomocą roztworu siarczanu gltoowego. Zaklejenie próbnego arkusiku

155 150 papieru według metody Cobb wynosiło 31 g/m , a czas opadania piany dla roztworu o standardowym stężeniu wyn^H 87 minut.

Przyk ład II. Zgodnie z wynalazkiem do reaktora wsypano 250 g kalafonii balsamicznej oraz 5 g bezwodnika maleinowego, a następnie zawartość ogrzano do temperatury ¹⁷0°^C° ^po ^{3 g}o^dzinnym okresie modyf^fkacCi do reaktora wlano przez dozownik clecz^y 10 ^g treetanolaaminy, 1,75 g polioksypropylenodiolu i 0,25 g oleju meiyldfinylosilikonowego i niezwłocznie rozpoczęto zmydlanie tak zmodyfikowanej kalafonii przy użyciu 18% roztworu NaOH, aż do uzyskania produktu o liczbie kwasowej 14,7 mg KOH/g. W trakcie zmydlanie zαobsiιofOoann w reaktorze tylko kilkumilimetrOwej grubości warstwę piany. Sporzędzony klej papierniczy był jednorodny przez okres powyżej 6 miesięcy, czas opadania piany wynoosł 20 minut, a stopień 2 zaklejenia papieru miał wartość 25 g/m .

Przykład III. W reaktorze jak w przykładzie I umieszczono 220 g stopionej ^kala^fonii talowej o temperaturze 250°^ a nast^ępnie to^no w ciągu 5⁰ minut sto^piony bezwodni ⁱaliiπow^y o temperaturze 11^O°C w ilości ^{33,2 g}. ^Opar^{y b}ezwodni^ka wykraplane był^y w chło^i^ zwrotnej ^, w tctórej przepija wodla o temperaturze 6⁰°C, a nast^ępnie zawracane ^do reaktora. ^po upływie 1,5 godziny zakończono proces addy^i, a zmodyfikowanę kalafonię spuszczono grawitacyjnie do mieszalnika stanowego wyposażonego w mieszadło ramowe, płaszczowy system grzewczo-chłodzęcy i chłodnicę zwrotnę, przez którę przepływała woda zimna.

Do mieszalnika wprowadzono 440 mg polioksypropclenddiolu o średnim ciężarze izęsteczkdwym 2000 1 olej iθiylofenylosliinonowc w ilości 22 mg, po czym addukt schłodzono do tempera^tur^y 2²°^OC 1 rozpoczęto ^dnznwanii 9% roztworu Na^H w ^którym rozpuszczono uprze^io ^{1 2,}2 ^g trietanoloaminy. Ilość wprowadzonego ługu była taka, że uzyskano klej papierniczy o lcczbie kwasowej 7,8 mg KOH/g. Ług dozowano najpierw periodycznie, a po uzyskaniu temperatury mieszaniny realkcyjnej w wysokości 1^2O°C prowa^ono zmydlanie ^^^^, prz^y czym łęczn^y czas zmydlenia wynoolł 3 godziny. W trakcie zmydlania nie występowały trudności z nadmiernym oydziilaniem się piany. Sporządzony Hej papierniczy był jednorodny przez okres ponad 6 miesięcy, a zaklejony nim arkusik papieru miał nasięklwwośc 17 g/m , przy czym czas opadania piany wynooił 33 minuty.

Przykład IV. Klej ^o^ędzono w dwóch aparatach podobnie, jak to opisano w przykładzie III, ale o dużych pojemnościach. W przemysłowym reaktorze umieszczono 2800 kg s^pionej ^kala^fonii talowej i o^zam ^ję ^do temperatur ²³0°C, a nast^ępnie w ciągu 15 minut ^«cso ^{224 kg} cicHego bezwodnik maleinowego, po czym ^owa^ono i^cneez^ę w temperaturze 230°C przez okres 2 godzin. Addukt spuszczono następnie do mieszalnika i dodano do niego 14 kg polioksyprnpclenddiolu o średnim ciężarze częstoc^owym 2000 oraz 1,4 kg oleju meiylniinylnsi.]^:^l^onw^i^go .

Do mieszalnika odnznoasn następnie w ciągu 2 godzin 13% roztwór NaOH zawierajęcy 56 kg tΓietanonoaminy w takiej ilości, że gotowy klej papierniczy charakteryzował się lćczbą kwasową

8,8 mg KOH/g. W trakcie zmydlania kalafonii nie tworzyła się nadmierna Hość piany, a uzyskany produkt był stabilny w temperaturze otoczenia przez okres powyżej 6 miesięcy. Próbny arkusik 2 zaklejony tym kleeem cechował się nasiękliwościę 18 g/m , przy czym czas opadania piany wyn^śł 24 minuty, podczas gdy dopuszczalna wielkość tego parametru wynosi 90 minut.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patenoowe

   1. Sposób wytwarzania kleju papierniczego, polegający na modfikacc1 surowca żywicznego typu kalafonii bezwodnikiem maleinowym, na drodze krndensscji, a następnie zmydleniu produktu moOyCikacii alkaliami, przy czym surowiec żywiczny stannwięiy kalafonię taIowę, lub pozostałość kubowę po destylacji oleju tHoNego lub ich mieszaniny, lub kalafonię balsamicznę, albo ekstrakcyjnę lub roztwory kalafonii w rozpuszczalnikach organicznych, korzystnie w terpentynie lub ksylenie, modyikuje się przez kondensację z bezwodnikiem maleinowym, użytym w ilości 2-16% wagowych, korzystnie 6% wagowwch, w stosunku do ilości składnika żywicznego, w temperaturze powyżej 170°C, w czasie powyżej 0,5 godz. a następnie mondCikuje się aminę lub hcyrnkicaminę w ilości 0,5 - 5,0% wagowych, korzystnie 1,5% wagowych w stosunku do ilości surowca żywicznego, pc czym produkt mondCikacii zmydla się alkaliami, korzystnie ^uge^m sodowym,

   155 ISO w takiej Ilości, aby zmydlenlu uległo 70-9!% kwasów zawartych w surowcu żywiczny·, a zmydlanie przeprowadza si* w autoklawie wyposażonyn w termometr i chłodnicę zwrotnę i polwyyszonej teeppeaturze według patentu nr 138 903, znamienny tya, że kalafonię poddaje si* reakcji addycji z bezwodnikiem maleinowym, w teeppeaturze 170-250°C, korzystnie 230°C, w czasie 0,5 - 3,0 godzin, korzystnie 2,0 godzin, a następnie tuż przed zemdleniem lub na poczętku zmydlenia wprowadza się polioksypropylenodiol w ilości 0,2-0,% wagowych, olej mey^l.ofe^^losi.lioont^wy w ilości 0,01-0,1% wagowych, hydroksyloaminę w ilości 1 - % wagowych, korzystnie tΓletnnoOoaelnę z tym, że zmydlenie prowadzi aię przy użyciu wodnego roztworu NaOH o stężeniu 9-1!% wagowych, korzystnie 13% wagowych, poczętkowo w temperaturze 220-120°C, a następnie w temperaturze 12O-8O°C w łęcznym czasie 0,4 - 4,0 godziny.
2. 2. Sposób według zastrz.l, znamienny tym, że poszczególne składniki układu regulującego dodaje się odddielnie do zmodyfikowanej kalafonii lub ługu zmydlajęcego lub też w postaci ich mieszaniny, przy czym najbardziej korzystne jest wprowadzanie dodatku polioksypropylenodiolu i oleju metylofaoylosilikonwvego do zmodlflioyanej kalafonni, a dodatku hydroksyloaminy do rozcieńczonego ługu zmydajęcego.

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 qp. Cam30M)zł