SE532570C2 - Limningskomposition, förfarande för framställning av limmat papper eller kartong samt limmat papper eller limmad kartong - Google Patents

Description

532 57Ü För att ovan nämnda hydrofoba material skall attraheras, ofta benärnnt retenderas, till det anjonaktiva cellulosafibermaterialet tillsätts en polymer vid emulgerings- eller dispersionsfórfarandet. Derma polyrner, som oftast utgörs av stärkelse, har också en stabiliserande effekt på emulsionen eller dispersionen.

Huvudkomponenterna i stärkelse, amylos och arnylopektin är båda uppbyggda av glukosmolekyler som är sammanlänkade i långa kedjor. Spannmål innehåller vanligen ca 20 - 25% amylos.

När det gäller den polymer som utnyttjas vid emulgerings- eller dispersionsiörfarandet och som oftast utgörs av stärkelse, förekommer problem då halten av amylos är hög.

Detta är fallet då stärkelsen utvinns ur potatis, majs och andra vanliga spannmål.

Stärkelse av amylostyp består av kedjernolekyler med dålig stabilitet. Denna typ av stärkelse tål bara att lagras i lösning ett par timmar innan den börjar att fällas ut (s.k. retrogradering). Den ger också ej fullt acceptabel retention till cellulosafibermaterialet.

Det är känt att stärkelse av arnylopektintyp därvid har bättre egenskaper. Denna består av grenade molekyler, tål längre lagring samt ger bättre retention till cellulosafibermaterialet.

Amylopektin finns naturligt i så kallad ”waxy maizestärkelse”. Denna utvinns ur en speciell typ av majs som är mycket besvärlig att odla och är därför mycket dyr och svår att få tag på.

De i limningskompositioner mest förekommande stärkelserna är vanligtvis av katjonaktiv karaktär. Dock förekommer också anjonaktiva och amfotera stârkelsetyper.

Stärkelsen substitueras alltså genom kemisk modifiering med katjoniska och/eller anjoniska grupper. Vid framställning av katjonaktiva stärkelser används oftast animoniumtöreriingar som, företrädesvis är kvartenära, men som också kan vara primära eller tertiära. Sådan katjoniseringsprocess av stärkelse är väl känd och beskrivs bl.a. i US 4,088,600, US 2,876,217 och 4,840,705.

Stärkelsen kan också vara tvärbunden såsom beskrivs i SE 513 602.

Emulsioner och dispersioner, där det hydrofoba materialet består av ASA, tillverkas enligt ett s.k. in sim-förfarande, dvs i nära anslutning till kompositionens användning, dvs i praktiken i anslutning till den maskin eller de maskiner som tillverkar papperet eller kartongen. Detta på grund av att ASA är hydrolysbenägen, dvs reagerar med det vatten som finns närvarande i ernulsionen eller dispersionen. 20 25 30 35 532 57Û AKD-emulsioner eller dispersioner är däremot stabilare och kan lagras under läng tid utan att tappa limningseflekt. Trots detta faktum kan det vara fördelaktigt att framställa även dessa ernulsioner eller dispersioner enligt det s.k. in sim-förfarandet.

Emulsioner eller dispersioner kan också bestå av en blandning av AKD och ASA enligt den svenska patentansökningen SE-A-960l 225-7. Dessa emulsioner eller dispersioner framställs lämpligen också enligt det s.k. in sim-förfarandet.

Bland de problem som finns med känd teknik kan bland annat nämnas långsam utveckling av hydrofoberingseffekten, dålig vidhäfiriing av toner, avsättning av hydrolysprodukter vid fotokopiering samt minskad effektivitet under pappers- tillverkningen på grund av avbrott vid uppkomsten av dålig hydrofobicitet och uppkomst av hydrolysprodtilcter. Ett annat problem är dålig resistens mot väteperoxid i samband med påfyllning av vätskor i förpackningar av vätskekartong.

För att eliminera eller minska ovanstående problem har det visat sig framgångsrikt att ha en hög katjonaktiv laddning på stärkelsendvs. att substitutionsgraden är hög.

Vid användande av högsubstituerade stärkelser, d.v.s. stärkelser med hög katjonaktivitet, uppstår dock ofia stabilitetsproblem ßr emulsionen/lirnningskompositionen. Speciellt vid höga tonhalter, dvs torrhalter över l0 - 15% hos limningskompositionen, uppstår ofia problem med dess stabilitet. Detta är också ternperaturberoende, varvid man i varma länder ofiast måste ha torrhalter som är ärmu lägre för att uppnå stabilitet.

Det är också viktigt att partikelstorleksfördelningen är så snäv som möjligt på de i emulsionen eller dispersionen innehållande partiklarna eftersom det finns en optimal storlek på dessa för att undvika ovanstående problem och för att åstadkomma en så hög hydrofobering som möjligt.

Det har visat sig att små partiklar visserligen ger en jämn distribution pâ ytan av cellulosan och att limningmedlet sprids bättre efter att partikeln disponerats på ytan då partikel är liten men också att vissa nackdelar uppstår då partiklarna är för Små.

Bland dessa nackdelar bör främst dålig retention av limningsmedlet och ökad hydrolys av alkyldimeren och/eller alkenylbämstenssyraanydriden.

För att övervinna dessa nackdelar måste alltså partiklarna ha en viss minsta storlek men blir partikelstorleken för stor så minskar limningseffekten då distributionen av partiklarna blir för låg och spridningen försvåras. 20 25 30 532 570 REDoGöRELsB FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfinningen är att erbjuda en limningskomposition, vid vilken ovan nämnda problem elimineras eller begränsas. Detta kan uppnås genom att den stärkelse, som används vid *framställning av ernulsionen eller dispersionen, utgörs av anjonaktiv, katjonaktiv eller amfoter stärkelse av amylopektintyp eller derivat därav, erhållen fiån kom med hög arnylopektin-halt. Denna naturligt förekommande komgenotyp benämns ” högamylopektinkom” eller ”waxy kom” och har en amylopektinhalt överstigande 90%.

Högamylopektinkom-stârkelsen bör substitueras med katjoniska grupper, t.ex. genom kemisk modifiering. För detta ändamål används företrädesvis arnmoniurnfóreriingar, som ßreträdesvis är kvartenära, men som också kan vara eller tertiära.

Enligt en aspekt av uppfinningen innehåller högamylopektinkorn-stårkelsen mer än 95% amylopektin, företrädesvis minst 98% amylopektin.

Det vid pappers- eller kartongtillverkningen använda mâldsystemets kemiska samman- sättning är avgörande för vilken substitutionsgrad fór högamylopektinkom-stärkelsen som krävs för optimalt resultat. Substitutionsgraden är sålunda lämpligen mellan 0,01 och 0,3, företrädesvis mellan 0,02 och 0,2.

Det har överraskande visat sig att man medelst ovan nämnda komposition erhåller effekter som avsevärt reducerar eller eliminerar många av de brister som kan samman- kopplas med känd teknik. Utvinning av amylopektin ur kom är en billigare process då tillgången på kom är större, jämfört med till exempel majs. Det har även visat sig att emulsioner från kom har jämnare partikelstorlek.

Ett huvudsyfte med uppfinningen är alltså att tillhandahålla en ny och förbättrad limningskomposition, som kan användas iör limning av papper, kartong och liknande produkter.

Ett annat syfte är att med uppfinningen tillhandahålla en ny limningskomposition, vilken är stabilare, speciellt vid högre torrhalter, än tidigare limningskompositioner.

Ett annat syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en ny limningskomposition, vilken är effektivare än tidigare kända kompositioner och att därigenom reducera de mängder limningsmedel som krävs får erhållande av en hydrofoberingsgrad liknande eller motsvarande den fór de tidigare kända kompositionema. 20 30 532 570 Ännu ett syfie med uppfinningen är att tillhandahålla en ny limningskomposition, vars limningspåverkan eller limningsförrnåga utvecklas snabbare än för de tidigare kända kompositionerna.

Ytterligare ett syfte är att tillhandahålla en ny limningskomposition, vilken som polymer innehåller till huvudsak anjonaktiv, katjonaktiv eller amfoter hö garnylopektinkorn- stärkelse, varvid limningskompositionens retentionsegenskaper förbättras jämfört med konventionellt utnyttjade stärkelser, samtidigt som stärkelsen uppvisar bättre stabilitet och kostnaden för sagda lirnningskomposition hålls nere.

Ett annat syfie är att tillhandahålla en ny limningskomposition fór vilken de negativa effekterna på hydrofoberingseffekten i samband med användning av fälld kalcium- karbonat kraftigt reduceras eller elimineras. Ännu ett syfte är att tillhandahålla en ny limningskomposition där mängden oönskade hydrolysprodukter som uppstår i pappers- eller kartongtillverkningsprocessen vid användning av kända lirnningskompositioner avsevärt reduceras eller elimineras.

Ytterligare ett syfte är att tillhandahålla ett förbättrat förfarande rör 'framställning av limmat papper eller kartong under användning av den nya kompositionen enligt uppñnningen.

Ett annat syfte med uppfinrringen är att tillhandahålla limmat papper eller lirnmad kartong med förbättrade egenskaper under användning av den nya kompositionen.

Enligt uppfinningen uppnås dessa och andra syfien genom tillhandahållande av en limningskomposition i form av en vattenbaserad dispersion eller ernulsion, vid vilken den stärkelse som används vid framställning av emulsionen eller dispersionen, utgörs av anjonaktiv, katjonaktiv eller arnfoter, företrädesvis katjonaktiv, stärkelse av arnylopektintyp eller derivat därav, erhållen från kom, sk. högamylopektinkorn. Den hydrofoba beständsdelen av emulsionen eller dispersionen består företrädesvis av AKD eller ASA eller en blandning av dessa två cellulosareaktiva föreningar.

Vad beträffar den nya lirrmingskompositionen enligt uppfinningen inses det naturligtvis också att den kan innehålla ytterligare beståndsdelar om så önskas eller befinnes lämpligt, varvid sådana ytterligare beståndsdelar kan väljas i enlighet med kända principer. Ehuru sådana beståndsdelar inte behöver speciellt beskrivas här fór att 532 576 möjliggöra uppfinningens utövande, kan dock nämnas, bland vanliga tillsatsmedel, tex. dispergeringsmedel, aluminiumfórexfingar såsom alun (aluminiumsulfat) och polyalunfiniumklorid.

Claims (7)

10 15 20 25 30 532 570 PATENTKRAV

1. Limningskornposition i form av en vattenbaserad komposition innefattande minst ett hydrofobt cellulosarealdivt limningsrnedel och en anjonisk, katjonisk eller amfoter polymer innefattande en stärkelse, k ä n n e t e c k n a d av att stärkelsen är en kornhögarnylopektinstäxkelse av amylopektintyp som innehåller mer är 90% amylopektin, företrädesvis minst 95% amylopektin.

2. Limningskomposition enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det hydrofoba lirnningsmedlet är alkylketendimer eller alkenylbämstenssyraarxhydrid eller en blandning av dessa.

3. Linmingskomposition enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d av att ett eller flera derivat av komhögarnylopektinstärkelsen derivatiseras på kemisk, fysikalisk och/eller enzymatisk väg och användes i limningskompositionen.

4. Limningskomposition enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d av att kornhögamylopektinsürkelsen substitueras med katjoniska grupper genom kemisk modifiering med en ammoniumfórening, företrädesvis en kvartenär arnmoniumtörening, och användes i limningskompositionen.

5. Limningskomposition enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att det katjoniska amylopektinet har en substitutionsgrad av 0,01 - 0,30, töreträdesvis 0,02 - 0,20.

6. Förfarande fór framställning av limmat papper eller lirnmad kartong, där ett limníngsmedel tillsättes under tillverkningen av nämnda papper eller kartong, lämpligen till en mäld som därefter avvattnas, k ä n n e t e c k n a t av att som nämnda limnings- medel användes en limningskomposítion enligt något av kraven 1 - S.

7. Limmat papper eller limmad kartong k ä n n e t e c k n at av att ßr limningen har utnyttjats en limningskomposition enligt något av kraven 1-5.