FI105117B

FI105117B - Irrokepaperi

Info

Publication number: FI105117B
Application number: FI981576A
Authority: FI
Inventors: Lars Aasmus; Rune Skaatar
Original assignee: Upm Kymmene Corp
Priority date: 1998-07-08
Filing date: 1998-07-08
Publication date: 2000-06-15
Also published as: FI981576A0; WO2000003089A1; FI981576L

Description

105117

Irrokepaperi

Nyt esillä oleva keksintö koskee paperia, joka on suunniteltu käytettäväksi irrokepaperina teollisiin ja kuluttajien sovelluksiin. Irrokepapereilla 5 on alhainen pintaenergia, ja niitä on aikaisemmin valmistettu käsittelemällä pohjapaperia erilaisilla silikoniyhdisteillä, koska nämä alentavat tehokkaasti pintaenergiaa. Kuitenkin tietyillä aloilla, kuten autoteollisuudessa, silikonijäämät saattavat aiheuttaa vaurioita.

10 Keksinnön tarkoituksena on irrokepaperi, joka ei sisällä silikonikemikaa-leja irrotusaineena. Tämä tarkoitus saavutetaan käyttämällä vesiliukoista tai vedessä dispergoituvaa orgaanista fluorokemikaalia paperin ainesosana, joko pohjapaperin pinnassa ja/tai sekoitettuna pohjapaperin kuituraaka-aineeseen. Molemmat käsittelyt samaan paperiin ovat myös 15 mahdollisia. Orgaaninen fluorokemikaali sisältää ainakin yhden fluoro-alifaattisen ryhmän. Fluoroalifaattinen ryhmä on suhteellisen lyhytket-juinen verrattuna esim. fluorattuihin polymeeriketjuihin, kuten PTFE.

Paperi voi olla voimapaperia (kraft) tai vastaavaa, joka käsittelyn jäl-20 keen antaa paperille jäljempänä mainituissa sovelluksissa käytettäviä irrokeominaisuuksia. Käsittely voidaan tehdä joko suoraan paperikoneessa tai erikseen päällystys- tai jälkikäsittelykoneessa.

Irrokepaperin pohjapaperin kuitukoostumus on tyypillisesti 40—100% 25 havupuusulfaattisellua (mäntyä ja kuusta, joiden sekoitus vaihtelee välillä 100 % kuusta —100 % mäntyä) ja 0—60 % lehtipuusulfaattisel-lua, tyypillisesti koivua tai eukalyptusta. Pohjapaperin raaka-aineen valkaisu voidaan suorittaa ns. ECF- tai TCF-menetelmällä. Voidaan myös käyttää valkaisematonta paperia. Paperiraaka-aineen jauhatus tapah-30 tuu joko suursakeusjauhatuksena (HCR, high consistency refining) 20—35 % kuiva-ainepitoisuudessa tai alhaissakeusjauhatuksena (LCR, low consistency refining) 3—10% kuiva-ainepitoisuudessa. Keksintöä ei kuitenkaan ole rajoitettu edellä mainittuihin massaraaka-aineisiin.

35 Keksinnön mukaisesti paperia käsitellään fluorokemikaalilla joko mas-savaiheessa märkäpäähän tehtävällä lisäyksellä tai pintakäsittelyllä paperiin, joka on jo läpikäynyt muodostuksen paperikoneessa.

105117

Fluorokemikaali voi olla jokin tuotteista, jotka ovat kaupallisesti saatavilla kauppanimillä Scotchban FC 807, Scotchban FC 845, Asahi Guard 530, Asahi Guard 550, Zonyl RP Paper Fluoridizer, Foraperle ja Bay-synthol FCP.

5

Fluorokemikaali käsittää vesiliukoisia tai vedessä dispergoituvia orgaanisia yhdisteitä, jotka sisältävät fluoroalifaattisen ryhmän. Ominaisuus ’’vesiliukoinen” tai "vedessä dispergoituva” tarkoittaa, että yhdistettä voidaan levittää vesipohjaisen kantoaineen avulla joko kuiturainan pin-10 nalle tai kuituverkoston sisään ja se kiinnittyy pysyvästi kuituverkoston pinnalle tai sisään.

Yhdisteellä on ainakin yksi fluoroalifaattinen ketju kiinnittyneenä funktionaaliseen ryhmään, erityisesti happoryhmään, joka voi muodostaa 15 anionin.

Tyypillisellä yhdisteellä on yleinen kaava (I) (Rf-X\A(0-M+)m (I) 20 missä Rf on perfluoroalkyyliradikaali, X on kaksivalenssinen yhdistävä radikaali, joka sisältää alkyleenin yksinään tai yhdessä yhden tai useamman heteroatomin kanssa, ja A on happofunktionaalinen ryhmä, kuten karboksyyli- tai fosforihapporyhmä, jolloin CT~ edustaa hapon 25 -OH-ryhmää. Jos kyseessä on karboksyylihappo, (Rf—X) voidaan liittää ·: · suoraan karboksyylihapon rungon hiileen. Jos kyseessä on fosfori- happo, (Rf—X) se voi olla liittyneenä fosforiin fosforihapon esterisidok-sen avulla. Kaavassa m on tyypillisimmin 1 tai 2 ja n on 1 tai 2, ja jos A edustaa fosfaattia, m + n = 3. M+ on monofunktionaalinen kationi, 30 sopivimmin ammonium tai amiini.

Perfluoroalkyyliradikaali Rf käsittää tyypillisesti 3—18 hiiliatomia, sopivimmin 4—12, jolloin se on tyyppiä CnF2n+i. jossa n on 3—18, sopivimmin 4—12.

Edullisimpia tuotteita voidaan kuvata perfluoroalkyylifosfaattien suoloina, erityisesti ammonium- tai amiinisuoloina, esimerkiksi mono- ja bis (1H,1H,2H,2H-perfluoroalkyyli)fosfaattien suoloina, erityisesti niiden 35 3 105117 dietanoliamiinisuoloina, tai bis(N-etyyli-2-perfluoroalkyylisulfonamidi-etyyli)fosfaattien suoloina, erityisesti niiden ammoniumsuoloina. Näille yhdisteille on tyypillistä, että ne eivät sisällä orgaanisia polysiloksaani-ryhmiä ja ovat näin ollen silikonittomia.

5

Jos kyseessä on pintakäsittely, se voidaan tehdä paperikoneessa tai jälkikäsittelynä. Aineen levittämiseksi paperin pinnalle voidaan käyttää tavanomaisia pintakäsittelymenetelmiä, kuten liimapuristinpäällystystä, kalvopuristinpäällystystä tai vastaavaa.

10

Fluorokemikaalilla tehtävään pintakäsittelyyn voi myös sisältyä luonnon-polymeereja tai luonnonpolymeereista johdettuja sideaineita, kuten tärkkelyssideaineet, tyypillisesti luonnossa esiintyvät, hapettuneet tai kationiset tärkkelykset tai vastaavat tärkkelysesterit tai -eetterit, tai kar-15 boksimetyyliselluloosa. Pintakäsittelyyn voi myös sisältyä synteettisten sideaineiden seoksia, kuten styreenibutadieenilateksi, polyvinyylialko-holit, polyvinyyliasetaatit, akryylilateksit tai näiden seokset.

Pintakäsittelykoostumusten viskositeetit voivat vaihdella 20 15—1500 mPas 50°C:ssa mitattuna Brookfieldin viskoosimittarilla no peudella 100 rpm.

Pintakäsittelyssä fluorokemikaalin tyypilinen lisäysmäärä voi vaihdella 1—10 g/m2 kuiva-aineesta laskettuna pohjapaperin pinta-alan mukaan. 25 Kemikaalien sekoitussuhde voi vaihdella seuraavasti: luonnonsideaine .. . 0—90%, fluorokemikaali 10—100%, synteettinen sideaine 0—90%.

Sideaineita sisältävän pintakäsittelykoostumuksen kokonaismäärä voi vaihdella välillä 1—20 g/m2.

30 Jos fluorokemikaalia lisätään massaan ennen paperinmuodostusta, sen määrä voi olla 1—10 g/m2 kuiva-aineesta jokaista lopputuotteen neliö-massan 100 g/m2 kohti.

«

On myös mahdollista lisätä fluorokemikaalia sekä massaan ennen pa-35 perinmuodostusta että sen jälkeen pintalisäyksenä samalle paperille käyttäen sopivaa yhdistelmää edellä mainituista määristä.

Lopulliselle irrokepaperille ovat ominaisia seuraavat tyypilliset arvot: 4 705777

Testimenetelmä

Neliömassa (g/m2) 83 ISO 536

Vetoindeksi MD (Nm/g) 113 IS01924 CD (Nm/g) 50 IS01924

Vetolujuus MD (kN/m) 9,3 IS01924 CD (kN/m) 4,2 IS01924

Ilmanvastus (s) 530 ISO 3687

Repäisyindeksi MD(mNm2/g) 7,8 IS01974 CD (mNm2/g) 9,0 IS01974

Repäisylujuus MD(mN) 650 IS01974 CD(mN) 750 IS01974

Puhkaisulujuus (kPa) 450 ISO 2758

Kit-arvo ts 10 3M menetelmä ws 14

Vaaleusaste (%) 85 ISO 2470

Huomautuksia: MD = konesuunta, CD = poikkisuunta.

5 Lopputuotteen neliömassa voi olla 50—200 g/m2, erityisesti 80— .. 150 g/m2. Vetoindeksi voi olla konesuunnassa 60—140 ja poikkisuun- nassa 40—60, ja repäisyindeksi sekä kone- että poikkisuunnassa 6—13. Ilmanvastus voi olla 30—2000. Testimenetelmät ja yksiköt ovat samat kuin edellä on kuvattu.

10

Pintapäällyste, joka sisältää fluorokemikaalia irrokeaineena, voi ulottua tasaisesti pohjapaperin koko alalle tai irrokepaperituotteessa voi olla erillisiä alueita tätä päällystettä.

15 Lopputuotteen pintaenergia on tyypillisesti välillä 6—10 dyn/cm.

Paperia voidaan valmistaa yksi- tai kaksiviirapaperikoneella.

5 705777

Fluorokemikaalina voidaan käyttää yhtä kaavan I yhdistettä tai yhdisteiden seosta, joita on useita kaupallisia tuotteita.

Kaikki edellä mainitut lukuarvot on annettu painoprosentteina (p-%).

5

Keksintöä ei ole rajoitettu edellä esitettyihin esimerkkeihin, vaan se voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Keksinnön mukaista irrokepaperia voidaan käyttää useissa sovelluk-10 sissa, joissa se on tarkoitettu sijoittumaan erilaista pintaa vasten ja irrotettavaksi tästä pinnasta vaivatta siten, että pintaan ei jää mitään jäämiä.

Keksinnön mukaisen irrokepaperin tyypillisiä loppukäyttöaloja ovat au-15 toteollisuuden hiomapaperit, tarraetiketin irrokepaperit ja tarranauhan ir-rokepaperit, mutta keksintöä ei ole rajoitettu yksinomaan näihin loppu-käyttötarkoituksiin.

*

Claims

705777

1. Irrokepaperi, joka käsittää irrokeaineen, tunnettu siitä, että paperi sisältää vesiliukoista tai vedessä dispergoituvaa orgaanista fluorokemi- 5 kaalia, joka käsittää ainakin yhden fluoroalifaattisen ryhmän sisältävän yhdisteen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen irrokepaperi, tunnettu siitä, että paperi sisältää fluorokemikaalia, joka on lisätty massaan märässä 10 päässä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen irrokepaperi, tunnettu siitä, että paperi sisältää fluorokemikaalia pintakäsittelynä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen irrokepaperi, tunnettu siitä, että paperi sisältää fluorokemikaalin yhteydessä sideaineita pintakäsittelynä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen irrokepaperi, tunnettu siitä, että 20 sideaineet ovat luonnonpolymeereja tai niiden johdannaisia, kuten tärk- kelyspohjaisia sideaineita tai karboksimetyyliselluloosaa.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen irrokepaperi, tunnettu siitä, että sideaineet ovat synteettisiä sideaineita, kuten styreenibutadieenilateksi, 25 polyvinyylialkoholi, polyvinyyliasetaatti, akryylilateksi, tai näiden seok-.. .. siä.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1—6 mukainen irrokepaperi, tunnettu siitä, että fluoroalifaattinen ryhmä sisältää perfluoroalkyyliryhmän. 30

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1—7 mukainen irrokepaperi, tunnettu siitä, että fluoroalifaattinen ryhmä on sitoutunut funktionaaliseen ryhmään, erityisesti suolaa muodostavaan happoryhmään.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen irrokepaperi, tunnettu siitä, että fluorokemikaali käsittää perfluoroalkyylifosfaatin suolan. 105177

10. Jonkin patenttivaatimuksista 1—9 mukainen irrokepaperi, tunnettu siitä, että fluorokemikaalin määrä on 1—10g/m2 kuiva-aineesta pintakäsittelyssä ja/tai 1—10 g/m2 kuiva-aineesta jokaista 100g/m2 kohti lopputuotteen neliömassasta. 5

11. Jonkin patenttivaatimuksista 1—10 mukainen irrokepaperi, tunnettu siitä, että sen neliömassa on 50—200 g/m2, erityisesti 80— 150 g/m2. Patentkrav: 105117