NO162976B - Fremgangsmaate ved fremstilling av hoeyutbyttemasse. - Google Patents

Abstract

Ved en fremgangsmåte for fremstilling av forbedret høyutbyttemasse blir massen silt, avvannet og bleket. Efter blekingen fortynnes massen til én lav massekonsentrasjon og utsettes for mekanisk bearbeidelse, og i en fraksjoneringsanordning blir massen oppdelt i en langfiberfraksjon og en finfiberfraksjon slik at langfiberfraksjonen får en freeness av 150-600 ml og slik at finfiberfraksjonen ut-gjør 35-70 vekt% av den blekede masses mengde.

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av et formet legeme av cellulosemasse og findelte plastpartikler.

Nærværende oppfinnelse vedrorer en fremgangsmåte for frem-

stilling av et formet legeme av cellulosemasse og findelte plastpartikler fra en vandig oppslemning av en hydrolyserbar organometallisk forbindelse av Ti, Zr, Sn eller V og en mindre mengde findelt organisk polymer som blandes med en storre mengde av en vandig oppslemning av cellulosefibre i en blande^ anordning. Disse gjenstander kan anvendes for en rekke formål, særlig som forpakningsmateriale som ark, mellomlegg og lignende.

Ulike fremgangsmåter er tidligere kommet til anvendelse for behandling av massen, som inneholder celluloselignende fibre, for å oke motstandskraften mot fuktighet, vannugjennomtrenge-ligheten og motstandskraften mot stot hos det endelige papirprodukt. Etter behandling kan massen formes ved hjelp av varme og trykk til laminat, ark eller kartong, som kan anvendes som mellomlegg, bblgningsmateriale og for andre forpakningsfor-mål. Mange andre fremgangsmåter er kjente for behandling av det endelige papirprodukt i stedet for ma-sssn for å fremskaffe forbedrede egenskaper. Alle disse fremgangsmåter er blitt stottet av forsok på å forbedre egenskapene hos papir for å mote den moderne forpakningsindustris okede krav.

Et kjennetegn på nærværende oppfinnelse er å fremskaffe en vannoppslemning av celluloselignende masse og tilfore oppslemningen en hydrolyserbar metallforbindelse, som kan hydrolyseres under prosessen, og samtidig dermed eller deretter tilfore oppslemningen en organisk termoplastisk polymer, rore om den resultarende blandingen for å oppnå en i alt vesentlig homogen blanding, avsette den hydrolyserbare forbindelsens hydrolyseprodukt på fiberoverflåtene for å aktivere fibrenes overflater og tillate polymerens sammenbinding med disse i finfordelt form, og fjerne det meste av vannfasen fra oppslemningen for å fremskaffe en blanding av masse og plast.

Det karakteristiske for fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen består i at såvel den termoplastiske polymer som den metallorganiske forbindelse tilsettes fibermasse, som også kan inneholde en mindre mengde glassfibre, i en maleanordning og at såvel blandingen sorrTdefibrer ingen foregår i nærvær av nevnte tilsetninger, således at de fibrilerte fibre fanger opp plastpartiklene samtidig som organometallforbindelsen hydrolyseres og det dannes en ensartet og homogent dispergert blanding hvorpå man som kjent fjerner hovedmengden av vannet fra den resulterende blanding og former plastmassen til den bnskede form.

Ifolge et foretrukket trekk ved oppfinnelsen anvendes det en polymer som er en vandig emulsjon av polyetylen med en gjennomsnittlig molekylvekt på om lag 1200-2000. Som organometallisk forbindelse anvendes spesielt tetrabutyl-titanat. Ved utfdrelsen av oppfinnelsen anvendes vanligvis en vannoppslemning av massefibre, som inneholder en hoveddel av celluloselignende fibre eller tremassefibre. Masseoppslemningen tilfores en hydrolyserbar metallforbindelse, som kan hydrolyseres under prosessen. Den organiske metallforbindelse kan tilfores oppslemningen i hvilken som helst egnet form og en vannopplosning foretrekkes vanligvis. Omroring anvendes for å oppnå en tilstrekkelig blanding og dispersjon av metallforbindelsen i oppslemningen. Blandingen utfores vanligvis ved en pH-verdi som er mindre enn omkring 7, vanligvis omkring 4. Under prosessen undergår metallforbindelsen hydrolyse og hydrolyseproduktet avsetter seg på og hefter seg ved fibrenes overflate og fremskaffer aktiveringssteder for festing av polymeren.

Den termoplastiske polymer kan tilfores masseblandingen samtidig med metallforbindelsen eller deretter. Omroring utfores for dispergering av polymeren i oppslemningen og for å oppnå en homogen avsetning av de finfordelte polymerpartiklene på fibrenes overflater. Polymerpartiklene festes lett ved aktiveringsstedene og fremskaffer der i gjennom en forbedret vedheftning mellom fibrene.

I fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen inneholder vanligvis vannoppslemning fra omkring 2 til omkring 8 vekts% faste bestanddeler bestående av celluloselignende masse som tremasse. Tilstrekkelig omroring anvendes for å fremskaffe fibrillering"<1 >av massen i nærvær av metallforbindelsen ved en pH-verdi mindre enn omkring 7, fortrinnsvis omkring 4. Det er å formode at under disse tilstander festes hydrolyseproduktet av metallforbindelsen på cellulosefibrenes overflate, som medforer akti-vering av fibrene. Aktiveringsstedenes funksjon er å- forbedre fibrenes forbinding med polymerpartiklene og derigjennom også fungere for å fremme vedheftning eller forbinding mellom de celluloselignende fibrene og mellom de blandede fibrene, når en blanding av glass og celluloselignende fibre anvendes. -

Ved innforingen av polymeren i oppslemningen anvendes kraftig omroring for å fremskaffe tilstrekkelig kontakt mellom fibrenes overflate og polymeren. Den kraftige omroring sikrer også at polymeren finfordeles. Den homogent blandede.sammensetning konsentreres deretter ved at hoveddelen av vannfasen fjernes ved hjelp av mekaniske anordninger som filtrering, dekantering og lignende for å gjenvinne den fuktige homogene tilblandingen av behandlet masse og polymer.

Ulike mekaniske anordninger kan anvendes for å forme masseplastblandingen til det ferdige produkt, omfattende varme og trykk, eller bare varme eller bare trykk. På denne måte kan masseplastblandingen formes til et sluttprodukt som derpå er egnet for anvendelse som for eksempel forpakningsmateriale.

De i alt vesentlig homogene masseplastblandinger kan formes til delstykker som derpå fores i kontakt med hverandre og oppvarmes for å fremskaffe innbyrdes vedheftning. Bolgede midler og bekledningspapp kan f.eks. fremskaffes og derpå innbyrdes forbindes uten anvendelse av andre bindemidler.

Masseplastblandingene er anvendbare for et stort antall formål omfattende anvendelse som formningsmateriale, utfylningsmiddel, isoleringsmateriale og som lamineringsmiddel, beregnet for anvendelse i forbindelse med papir- og treprodukter, plastark og metallfolier. De formede masseplastlegemer kan være anpasset for andre formål som er beroende av deres form. Beholdere som er anvendbare under i hoy grad fuktig tilstand, lamineringsark og andre produkter kan således behandles i overensstemmelse med oppfinnelsen.

Ulike celluloselignende masser omfattende hårdtre, myktre og slipemasser er hensiktsmessige for utforelsen av oppfinnelsene. Blandinger av ulike celluloselignende masser er også egnet. Disse masser er ofte tilgjengelige i form av vannoppslemninger. Det er imidlertid.underforstått, at andre væsker for massen også er anvendbare.

Masseoppslemningen som anvendes ifolge nærværende oppfinnelse danner en blanding av en hoveddel av celluloselignende masse, som papirmasse, og en mindre del av uorganiske stoffer som glassfibre, spon, flak og lignende. Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen er spesielt egnet i forbindelse med fremskaffelsen av legemer av masse og plast, der massen danner en blanding av celluloselignende fibre og glassmateriale, p.g.a. at hydrolyseproduktet spesielt vel fungerer ved forbedringen av forbindin-gen mellom celluloselignende fibre, polymerer og glassfibre, hvorved et sluttprodukt med utmerkede egenskaper fremskaffes.

Med hensyn til de organiske metallforbindelser som er blitt funnet å være spesielt egnet ved behandlingen av masseblan-dinger som beskrives her, kan nevnes forbindelsene titan, zirkonium, vanadin og tinn som er hydrolyserbare under prosessen. Dat er å formode at forbindelsene reagerer med det nærværende vann for å danne ulike mellomelement som har hydroksyl-grupper festet til metallatomene som i sin tur kan medfore dannelsen av tilsvarende metalloksyder som avsettes på fiberoverflåtene. Foregående teori utgjor ikke en begrensning av oppfinnelsen, men kan medvirke til i en viss utstrekning å forklare reaksjonene som finner sted.

Titanforbindelser, som er egnet for utovelse av oppfinnelsen

er flyktige metallorganiske titanater som alkyltitanater, fortrinnsvis der alkylgruppen har fra 1 til 8 karbonatomer og omfattende tetrabutyltitanat, tetraisopropyltitånat, tetraetyl-heksyltitanat og lignende. Andre hydrolyserbare titanforbindelser er velkjente for fagmannen. Lignende organiske zirkoniumforbindelser nemlig alkylzirkonat med opp til 8 karbonatomer i hver alkylgruppe kan anvendes. Med hensyn til tinn-forbindelser som er egnet, kan nevnes uorganiske stannisalter, som stannihalogenider og stannohalogenider, såvel som stannosalter av monokarboksylsyrer med opp til 18 karbon-

atomer pr. molekyl, spesielt stannooleat, stannostearat, stannopalmitat og lignende. Stannosalter av organiske syrer som naften er også anvendbare. Tilsvarende forbindelser av vanadin er også egnet. Det foregående er blitt angitt som eksempel og ulike andre hydrolyserbare metallforbindelser er egnet for utovelse av oppfinnelsen.

Mengden hydrolyserbar metallforbindelse, som anvendes ifolge oppfinnelsen, kan variere innenfor et utstrakt område, hvorved den vanligvis anvendte mengde er tilstrekkelig for å sikre en homogenavsetning av metallforbindelsens hydrolyseprodukt på massefibrene. Vanligvis skal i det minste 10 vekt% av metallforbindelsen anvendes basert på torrvekten av massens faste bestanddeler. Den ovre grense er ikke betydningsfull, men er beroende på omkostningene.

Et stort antall polymere materiale kan anvendes for oppfinnel-sens utovelse og omfatter faste hydrokarbonalifatolefinpoly-merer spesielt homopolymerer og kopolymerer av eten, propen og 1-buten. I alminnelighet kan polymerene anvendes i oppløs-ninger i egnede opplosningsmidler eller fortrinnsvis i en emulsjon i et vannholdig medium, som inneholder et egnet emulgeringsmiddel. Når polymeropplosningene anvendes og inn-fores i den vannholdige masseoppslemning, dispergerer kraftig omroring polymeren i oppslemningen til fin fordelt form. Polymeren kan også tilfores oppslemningen som et tort pulver. Polyeten foretrekkes vanligvis, spesielt slikt med lav molekylvekt med en gjennomsnittlig molekylvekt på omkring 1500 til 5000. Et eksempel på et egnet polyeten er et som har en gjennomsnittlig molekylvekt på 2000, et smp. fra 104°C til 108°C, en hårdhet på 3 til 5, en spesifikk vekt på 0,92 og en gjennomsnittlig viskositet ved 440°C på 180 c.p.s.. Andre polymerer som losbar nylon, polyvinylpyrrolidon, polyvinyl-alkohol, polystyren, polyvinylklorid, polyvinylacetat, hydro-karbonvokser med hoy molekylvekt og lignende kan anvendes for utovelse av fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen.

Når polymeren ikke tilfores i form av en vannholdig emulsjon tilfores den fortrinnsvis i finfordelt form innenfor storrelses-området fra 4o til 300 mesh.

Innenfor oppfinnelsesrammen kan masseplastoppslemningen tilfores overensstemmende materiale som slike som ikke innvirker på de nye kjennetegn på fremgangsmåten og produktene. Slike materieler er fargeemner, pigment, fyllingsmateriale og lignende.

Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen krever at masseplastopp-slemningene utsettes for tilstrekkelig omroring for å fremskaffe fibrillering av massen. Fibrillering er benevnelsen på mikroskopiske endringer i papirmassen, som skjer under maling. Disse endringer betraktes som ansvarlige for de i hoy grad forbedrede papirformningsegenskapene hos malt masse i sammenligning med umalt masse. Fibrillering betraktes i alt vesentlig som en kjemisk prosess, som innebærer formning og brytning av kovalente eller ioniske forbindelser. Ifolge en utbredt akseptert teori av Strachan; Papermakers Association of Great Britain and Ireland, Vol. 6, side 139, 1926 betraktes celluloselignende molekyler som lineære beta-1,4-glucosidic-polymerer med liten avgrening. I tre er de organisert i grupper kalt krystallitter, som ytterligere forenes for å danne trådlignende fibriller og fibrillæer, sistnevnte ikke synlige i optisk mikroskop, men visse er synlige i et elektron-mikroskop. Fibriller er storre og kan gjores synlige i optisk mikroskop gjennom forsolvning. De er vanligvis synlige i elek-tronmikroskop. Fibriller og fibrilæer danner videre sammen fibre. Krefter som holder cellulosemolekylsne i disse organisa-sjonsnivåer formodes i hovedsak å være Vånder Waalske krefter og hydrokarbonbindinger, som individuelt er svake, men i aggregatform fremskaffer stor styrke. Når papirmassen blandes med vann, oppsuger fibrene vannet og sveller. Hensiktsmessig omroring av den svellede masse medforer at små fibrillæer loftes på fiberoverflåtene. Fortsatt omroring medforer innvendig fibrillering eller adskillelse i lengderetning av mindre fibre og til slutt oppstår utvendig fibrillering, ved hvilken overflate fibrillene spiralformig rulles fra fibrene. Disse endringer kan i stor utstrekning skje i rekkefolge eller samtidig beroende på spesielt anvendt malemåte. Innvendig fibrillering formodes å fremskaffe oket mykhet av pisket masse mens oket sammenholdning karakteriserer utvendig fibrillering. Kravet på fibrilleringstilstanden for å oppnå homogen masseplastblandinger ifolge nærværende oppfinnelse formodes å vinnes av evnen hos utvendig fibrillerte fibre til å oppta plastpartikler av egnet storrelse og holde dem i vesentlig likeformig dispersjon i massen under den kraftige omrbringen, som er nodvendig for å oppnå fibrillering. Prosessen utfores vanligvis ved værelse-temperatur i hvilken som helst egnet utrustning som vanligvis anvendes for behandling av papirmasse.

Folgende eksempel er beregnet til å anskueliggjøre oppfinnelsen, men er ikke å betrakte som begrensende for denne.

En vannoppslemning av raffinert hårdtremasse inneholdende

20 vekt%'ig glassfibere av glassull tilsettes ved en pH-verdi på 4 under svak omroring.

Tetrabutyltitanat tilfores i form av en vannholdig oppløsning, oppslemning og omroring fortsetter for likeformig å dispergere titanat-esteren i massen. Deretter tilfores oppslemningen en polyetenemulsjon. Denne emulsjon tilberedes gjennom smeltning av 40 deler delvis oksydert polyeten med lav molekylvekt og således med en molekylvekt på ca. 2000 og et syretall på 14,7, og hertil tilfores 11 deler oljesyre. To deler av den vannholdige oppløsningen av natriumhydrat tilfores blandingen mens denne har en temperatur på 116°C. Omkring 207 deler vann tilfores deretter under kraftig maling. Det emulgerte polyeten har en partikkelstorrelse mindre enn 10 mikron og den resulterende emulsjon har et innhold av faste bestanddeler på omkring 20 vekt%. Etter emulsjonens innfbring i masseoppslemningen under kraftig omroring fjernes vannfasen fra oppslemningen i en laboratoriemessig arkform. Det resulterende fiberark tbrkes gjennom normal papirtilvirkningsutrustning og undersbkes og ble funnet å ha usedvanlige styrke-egenskaper.

Ulike standardundersbkelser utfores for å bestemme egenskapene hos masseplastlegemene ifolge oppfinnelsen i sammenligning med kontrollprbve. Folgende tabeller inneholder resultatene av undersøkelsene. Behandlinger utfores med tetra-isopropyltita-nat (TPT), tetra-n-butyltitanat (TBT) og tetra-2-etylheksyl-titanat (TOT). Massen som anvendes ved undersøkelsene var Valdosta Kraftmasse. Den termoplastiske polymer var poly-etenpulver med lav densitet ("Microthene. M 700 - 912"). En butanolopplbsning blandes i en Osterizer med massen og poly-. eten for arkformningen. Etter behandling prbvetbrkes arket og presses i en oppvarmet Carverpresse.. Tilstanden i pressen var... 188-204° under 45 sek. ved 9072 kg. Folgende tabell viser sammenlignende data med hensyn til damp-gjennomslippelighetsundersokelser. Undersøkelsene ifolge foregående tabell viser at betydelig for-bedring kan oppnås hos papirets egenskaper i overensstemmelse med oppfinnelsen. Optimale resultat kan oppnås gjennom valg av viktige tilstander, proposjoner, mengder etc. som er vist her.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et formet legeme av cellulosemasse og findelte plastpartikler, av an vandig oppslemning av en hydrolyserbar organo-metallforbindelse slik som forbindelser av Ti, Zr, Sn eller V og en mindre mengde findelt organisk polymer som blandes med en storre mengde av en vandig oppslemning av cellulosefibre i en blandeanordning, karakterisert ved at såvel den termoplastiske polymer som den metallorganiske forbindelse tilsettes fibermasse, som også kan inneholde en mindre mengde glassfibre, i en maleanordning og at såvel blandingen som defibreringen foregår i nærvær av nevnte tilsetninger, således at de fibrilerte fibre fanger opp plastpartiklene samtidig som organo-metallf orbindelsen hydrolyseres og det dannes en ensartet og homogent dispergert blanding, hvorpå man som kjent fjerner hovedmengden av vannet fra den resulterende blanding og former plastmassen til den onskede form.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakteri sert ved at det anvendes en polymer som er en vandig emulsjon av polyetylen med en gjennomsnittlig molekylvekt av om lag 1200 til om lag 2000.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 og 2, karak terisert ved at det som organometall-forbindelse anvendes tetrabutyl-titanat.