DK175143B1 - Kompositprodukt, fremgangsmåde til fremstilling deraf samt anvendelser deraf - Google Patents

Description

i DK 175143 B1

Den foreliggende opfindelse angår området fiber-baserede produkter, i hvilke det er nødvendigt at inkorporere fyldstoffer, almindeligvis mineralske fyldstoffer, for at give dem visse fysiske egenskaber eller for at formindske 5 deres fremstillingsomkostninger.

Eksempler, der kan nævnes, er materialer, som anvendes især inden for konstruktionsområdet og har ønskværdige egenskaber med hensyn til stabilitet, stivhed og flammeresistens, og som kan anvendes i form af plader, brædder, ark, tagsten 10 eller mursten.

Papirfremstillingsområdet til fremstilling af trykke-og skrivepapir, dekorationspapir, flammeresistent papir etc., bør også nævnes.

Der har længe været et mærkbart behov for sådanne 15 produkter, og der kendes forskellige fremgangsmåder til fremstilling deraf. Fremstillingsteknikken består i det væsentlige i frembringelse af en suspension, almindeligvis en vandig suspension, af partielt raffinerede fibre, hvori der indføres et fyldstof af findelte mineralske produkter, 20 f.eks. calciumcarbonat, der eksempelvis har en partikelstørrelse på mellem 0,5 og 10 mikrometer.

Det problem, der skal løses ved en sådan teknik, er problemet med binding mellem fibrene og de mineralske fyldstoffer, således at det produkt, der fås efter i det mindste 25 partiel fjernelse af det vandige medium, har en styrke eller en sammenhæng, der svarer til de spændinger, almindeligvis mekaniske spændinger, der fremkommer under anvendelsen.

Til dato består den eneste effektive metode, der anvendes, i inkorporering i suspensionen af et eller flere 30 retentionshjælpemidler, hvis formål det er at binde de mineralske fyldstoffer til fibrene. Som et eksempel kan det nævnes, at polyacrylamid almindeligvis anvendes til at binde calciumcarbonat til cellulosefibre.

Til bindingsfunktionen kan en sådan teknik betragtes 35 som tilfredsstillende, omend den er underkastet en begrænsning med hensyn til procentmængden af inkorporerede fyldstof- DK 175143 B1 2 fer. På den anden side lider en sådan teknik af visse ulemper, som det ville være særlig ønskeligt at eliminere.

Den første ulempe vedrører de betydelige ekstra produktionsomkostninger, der skyldes tilstedeværelsen af reten-5 tionshjælpemidlet eller -hjælpemidlerne, som er produkter forbundet med høje omkostninger.

Den anden ulempe skyldes den kendsgerning, at afvandingsprocessen eller processen til fjernelse af den vandige fase medfører en signifikant andel af retentionshjælpemidlet 10 eller -hjælpemidlerne såvel som de mineralske fyldstoffer, der definitivt går tabt. Dette resulterer i et økonomisk tab, der kan betegnes som betydeligt, og desuden, frem for alt, i miljøforurening, der kun kan bekæmpes ved at tage tilflugt til et rensningsanlæg for udstrømmende væske.

15 Etableringen og driftsvedligeholdelsen af et sådant anlæg har atter en negativ virkning på den økonomiske balance ved produktionen af sådanne produkter.

Tilstedeværelsen af retentionshjælpemidlet eller -hjælpemidlerne er også ansvarlig for degradering af papir-20 masse-understøtningen på papirfremstillingsområdet.

En anden kendt teknik til inkorporering af mineralske fyldstoffer i et fibrøst cellulosesubstrat er den metode, der er beskrevet i den internationale patentansøgning WO 92/15754, der er publiceret efter nærværende ansøgnings 25 prioritetsdato.

Den nævnte patentansøgning beskriver en fremgangsmåde, der består i udsættelse af en pulp af cellulosefibre, der er fri for vand og kan betegnes som krummepulp, indeholdende fra 40 til 95 vægt-%, for en behandling, ved hvilken den 3 0 bringes i kontakt med kalk, og ved hvilken gasformig CC>2 injiceres i den kalk-behandlede pulp i det indre af en under tryk værende raffineringsbeholder. Denne behandling gør det muligt at opnå et fyldstof af krystallinsk CaCOj lokaliseret i det væsentlige i lumen (hulrummene) og væggen af cellulose-35 fibrene.

DK 175143 B1 3

Det skal bemærkes, at behandlingen udføres i et tørt medium og ikke et vandigt flydende medium. Endvidere er det opnåede kompositprodukt karakteriseret ved lokalisering af det meste af det krystallinske CaCOj inden i fibrene.

5 Som følge heraf forbliver CaC03-belastningen af det papir, der fås fra den nævnte pulp, forholdsvis begrænset (mindre end 20%), hvilket er af samme størrelsesorden som i forbindelse med de produkter, der fås ved anvendelse af de belastningsmetoder, ved hvilke der anvendes r e tent ionshjælpe-.10 midler.

Et formål med den foreliggende opfindelse er at overvinde de ovennævnte ulemper ved tilvejebringelse af et nyt kompositprodukt baseret på fibre og fyldstoffer, hvilket produkt tilfredsstiller de efterstræbte egenskaber, der er 15 nævnt ovenfor, og kan fås uden at tage tilflugt til de retentionshjælpemidler, som normalt anvendes.

Et yderligere formål med den foreliggende opfindelse er at tillade fremstillingen af endog et højt belastet kompositprodukt, i den forstand, der almindeligvis forstås ved 20 dette udtryk, navnlig indenfor papirfremstillingsområdet, dvs. et kompositprodukt, i hvilket mineralbelastningen overskrider 50 vægt-%, beregnet på de samlede faste stoffer.

Opfindelsen vedrører endvidere en fremgangsmåde til fremstilling af et sådant nyt kompositprodukt, der kan anven-25 des til forskellige formål, og opfindelsen angår også anvendelser af produktet.

Det hidtil ukendte kompositprodukt ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at det er sammensat af en f ibrokrystal-linsk heterogen struktur, der på den ene side består af et 30 stort antal fibre med ekspanderet specifikt overfladeareal og med hydrofil karakter, der har en væsentlig mængde mikro-fibriller på deres overflade, hvilke mikrofibriller fortrinsvis har en diameter på mindre end 5 μτη, og på den anden side krystaller af fældet calciumcarbonat (PCC), organiseret 35 i. det væsentlige i klynger af granuler, hvoraf hovedparten indeslutter mikrofibrillerne og er forbundet direkte dertil DK 175143 B1 4 ved mekanisk binding.

Foretrukne udførelsesformer for kompositproduktet er angivet i krav 2-9.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen til fremstilling 5 af det omhandlede kompositprodukt er ejendommeligt ved, at den er af den type, der i det væsentlige omfatter de følgende trin: tilvejebringelse af kontakt mellem mikrofibrilierede fibre i et vandigt medium og med moderat omrøring og calciumioner, 10 Ca++, indført ved hjælp af kalk, og - under kraftig omrøring, tilsætning af carbonationer, CO3", indført indirekte ved injektion af carbondioxid, C02, ved hvilken fremgangsmåde man forud for tilsætningen 15 af CO2 , - fortynder suspensionen af mikrofibrilierede.fibre og kalk til en koncentration af faste stoffer, der er mindre end eller lig med 5 vægt-%, fortrinsvis mindre end eller lig med 4 vægtprocent, især af størrelsesordenen 2,5 vægt- 20 %, og - stabiliserer suspensionen ved en temperatur på mellem 10 og 50°C, til frembringelse af in fine-krystallisation af CaC03 (PCC) in situ, i det væsentlige ‘ organiseret i granulære 25 klynger af PCC-krystaller, af hvilke hovedparten indeslutter mikrofibrillerne og er forbundet direkte dertil ved mekanisk binding.

Anvendelserne af kompositproduktet fremgår af krav 12-14 .

30 Forskellige andre karakteristika ved opfindelsen vil fremgå af den følgende detaljerede beskrivelse. Udførelsesformer for det ny kompositprodukt er beskrevet under henvisning til de på tegningen viste illustrationer.

Fig. 1 til 3 viser scanningselektronmikroskop (SEM)-35 fotografier ved forskellige forstørrelser af strukturen af et kompositprodukt, der er baseret på eucalyptus-cellulose- DK 175143 B1 5 fibre raffineret til 40° SR.

Fig. 4 til 6 viser tilsvarende SEM-fotografier af det samme produkt opnået med eucalyptus-cellulosefibre raffineret til 60° SCHOPPPER-RIEGLER (SR).

5 Fig. 7 til 9 viser tilsvarende SEM-fotografier af det samme produkt opnået med eucalyptus-cellulosefibre raffineret til 95° SR.

Fig. 10 og 11 viser SEM-fotografier, der er sammenlignelige med fotografierne 7 til 9 og svarer til en højere 10 belastning med mineralsk materiale.

Fig. 12 til 14 viser SEM-fotografier ved forskellige forstørrelser af et kompositprodukt baseret på fyrre-fibre raffineret til 60° SR.

Fig. 15 til 17 viser SEM-fotografier med forskellige 15 forstørrelser af et kompositprodukt baseret på bøge-fibre raffineret til 95° SR.

Fig. 18 og 19 viser SEM-fotografier ved forskellige forstørrelser af et kompositprodukt baseret på syntetiske celluloseacetat-fibre. Det produkt, der anvendes i dette 20 tilfælde, indeholder naturligvis mikrofibriller.

Fig. 20 til 22 viser SEM-fotografier ved forskellige forstørrelser af et kompositprodukt baseret på acrylfibre.

Fig. 23 til 25 viser SEM-fotografier ved forskellige forstørrelser af et kompositprodukt baseret på cellulosefibre 25 af bakteriel oprindelse, naturligvis indeholdende mikrofibriller.

Fig. 26 til 28 viser SEM-fotografier ved forskellige forstørrelser, der er større end de, der er anvendt i forbindelse med de ovennævnte fotografier, af granuler af PCC-30 krystaller, der indeslutter mikrofibriller.

Fig. 1 til 3 viser ved forstørrelser på henholdsvis 501, 1850 og 5070 gange, at det nye kompositprodukt ifølge opfindelsen er sammensat af en fibrøs struktur dannet af en måtte af elementære fibre 1 af hydrofil karakter, som, natur-35 ligt eller gennem behandling, har et vist specifikt overfladeareal. Det sidstnævnte er en funktion af antallet af DK 175143 B1 6 mikrofibriller 3, hvormed overfladen af hver fiber 1 er udstyret. Denne samling af mikrof ibriller kan enten eksistere naturligt eller opnås ved en behandling såsom raffinering (fibrillering), der består i at føre fibrene mellem plader 5 eller skiver af et raffineringsapparat i overensstemmelse med en konventionel metode.

Den fibrøse struktur har den karakteristiske egenskab, at den bærer krystaller 2 af fældet calciumcarbonat (PCC), der er ensartet fordelt og direkte podet på mikrofibrillerne 10 3, fortrinsvis uden en grænseflade eller tilstedeværelsen af et bindemiddel eller retentionshjælpemiddel. Det er af vigtighed at bemærke, at disse krystaller er organiseret i klynger af granuler, hvoraf hovedparten indeslutter mikro-fibrillerne ved pålidelig og ikke-labil mekanisk binding.

15 Til illustration viser fig. 26 ved en forstørrelse på 45.000 gange og fig. 27 og 28 ved forstørrelser på 51.500 gange granuler af PCC-krystaller 2, der er mekanisk bundet til mikrof ibrillerne 3. De sidstnævnte er således indesluttet i massen af granuler.

20 Det var muligt at slutte sig til den fine struktur af granul-mikrofibril-bindingen ved ekstrapolation, specielt ved hjælp af den i det følgende beskrevne test.

Testens princip er baseret på evaluering af mængden af ikke-hydrolyserbar cellulose, dvs. cellulose, der antages 25 at være indesluttet i massen af granuler, i et kompositpro-dukt ifølge opfindelsen indeholdende 25 vægt-% cellulose raffineret til 95° SR og 75 vægt-% PCC.

Testens metodik er som følger: 1 - Fremstilling af et kompositprodukt ved fremgangsmåden 30 ifølge opfindelsen.

2 - Udtømmende enzymatisk angreb på kompositproduktet:

selektiv enzymatisk hydrolyse af cellulosen ved 40°C og en pH-værdi på 7 i 6 dage med cellulaser (CELLUCLAST

1,5 liter ved 500 lEU/g og NOVOZYM 342 ved 500 IEU/g, 35 begge markedsført af NOVO ENZYMES).

3 - Undersøgelse af den enzymatiske hydrolyseremanens: DK 175143 B1 7 a) - Askeindhold ved 400°C = 93,8% på tørvægtbasis. Det kan ud fra dette sluttes, at hydrolyseremanensen omfatter ca. 5% ikke-mineralske produkter.

b) - Analyse af de 93,8% aske ved cobaltnitratfarvning: Den 5 mineralske del af hydrolyseremanensen består af 100% calcit.

c) - Den enzymatiske hydrolyseremanens behandles med fortyn-. det saltsyre ved en reguleret pH-værdi på omkring 7.

Det dannede CaCl2 fjernes ved ultrafiltrering, og rema-10 nensen analyseres ved gaschromatografi efter sur hydro lyse i overensstemmelse med metoden ifølge SAEMAN (TAPPI 37(8), 336-343) og omdannelse af de opnåede monomere til alditolacetat. Denne analyseteknik gør det muligt at bestemme mængden af neutale oser, der er til stede 15 i en prøve. Det er således muligt at bestemme, at 3 vægt-% af udgangscellulosen er utilgængelig for enzymerne og efter al sandsynlighed er indesluttet inden i granulerne af PCC, f.eks. som vist i fig. 26 til 28.

20 En sådan organisation eller opbygning afviger fra opbygningen af talrige kendte mineralske fyldstoffer, hvis krystaller danner fnug med større eller mindre dimensioner, når de integreres i det fibrøse netværk, idet denne integration gennemføres i nærværelse af retentionshjælpemidler. En 25 sådan struktur gør det i almindelighed ikke muligt at have en resistent og holdbar retention af fyldstoffet på fibrene på grund af dens skørhed.

Det nye kompositprodukt kan have forskellige former, f.eks.: 30 - en vandig suspension, der repræsenterer en intermediær tilstand af omdannelse eller anvendelse, - en pasta med et fugtighedsindhold på f.eks. ca. 60%, der også repræsenterer et intermediært stade af omdannelse, - en kompakt masse med et lavt vandindhold, f.eks. ca. 5%, 35 der repræsenterer en intermediær tilstand af omdannelse eller definitiv anvendelsestilstand, og DK 175143 B1 8 - et behandlet produkt, hvori kompositproduktet inkorporeres efter omdannelse.

Det specifikke overfladeareal af fibrene er større end 3 m^/g, fortrinsvis 6 m^/g og navnlig 10 m^/g.

5 Når fibrene er raffineret, raffineres de med fordel til en frihed, udtrykt i °SR, der er større end eller lig med 30, fortrinsvis 40 og især 50.

Ifølge opfindelsen omfatter kompositproduktet en belastning af krystaller af fældet calciumcarbonat (PCC), 10 der er større end eller lig med 20 vægt-%, fortrinsvis 30 vægt-% og især 40 vægt-%, baseret på de samlede faste stoffer.

En fremgangsmåde til opnåelse af det ny kompositpro-dukt, f.eks. som vist i fig. 1 til 3, består i anbringelse 15 af en vandig suspension af fibrøse materialer med hydrofil karakter, f.eks. eucalyptus-cellulosefibre raffineret til 40° SCHOPPER-RIEGLER, i en egnet reaktionsbeholder. En sådan suspension, der indeholder fra 0,1 til 30 vægtprocent faste stoffer i form af fibre, fortrinsvis 2,5 vægtprocent, ind-20 føres i reaktionsbeholderen under samtidig langsom omrøring under anvendelse af en mængde på fra 2 til 60 kg, afhængigt af den ønskede andel af PCC, idet disse mængder svarer til PCC-belastninger på henholdsvis 90 og 20 vægtprocent, baseret på den totale vægt af faste stoffer i kompositproduktet.

25 3 kg af en vandig suspension af kalk (calciumhydro xid) , Ca(OH>2, indeholdende 10 vægt-% faste stoffer, indføres derpå i reaktionsbeholderen. Kalken udgør således kilden til Ca++-ionerne, der bringes i kontakt med fibrene.

Ifølge en fordelagtig udførelsesform for fremgangsmå-30 den ifølge opfindelsen varierer forholdet mellem Ca(OH)2 og fibre, udtrykt på tør vægtbasis, fra 6:1 til 0,2:1.

Under langsom omrøring fortyndes blandingen derpå, således at der fås en endelig koncentration af faste stoffer, der er mindre end eller lig med 5 vægtprocent, beregnet på 35 blandingens totale masse, fortrinsvis mindre end eller lig med 4 vægt-%, navnlig af størrelsesordenen 2,5 vægtprocent.

DK 175143 B1 9 Så snart blandingen har stabiliseret sig ved en temperatur på mellem 10 og 50°C, f.eks. ca. 30°C, påbegyndes kraftig omrøring ved hjælp af et bevæget element, der roterer f.eks. med en hastighed på mellem 100 og 3000 omdrejninger 5 pr. minut, især af størrelsesordenen 500 omdrejninger pr. minut, og carbondioxid indføres med en hastighed på 0,1 til 30 m^ pr. time pr. kg calciumhydroxid, fortrinsvis 15 m3 pr. time pr. kg. Det er ud fra det carbondioxid, der indføres, at carbonationerne, COj--, der skal reagere med cal-10 ciumionerne, Ca++, dannes.

Der foregår derefter udfældning, hvilket fører til dannelsen af krystaller af calciumcarbonat, der kan sammenlignes med vækst ved podning eller nucleering direkte på fibrene, hvilket gør det muligt at opnå et fiber-krystal-15 kompositmateriale med høj mekanisk styrke.

I det valgte eksempel favoriserer de eksperimentelle betingelser dannelsen af krystaller med rhomboederform.

Ved ændring af disse betingelser er det muligt at opnå krystaller med scalenoederform.

20 Reaktionen fortsættes i fra 5 til 90 minutter, for trinsvis i ca. 20 minutter, i løbet af hvilket tidsrum regulær kontrol opretholdes dels over pH-værdien, der er ca. 12 ved starten af reaktionen og falder til 7 ved afslutningen af reaktionen, og på den anden side over temperaturen, der 25 holdes ved ca. 30°C. Reaktionerne standser, når al kalken har reageret med carbondioxidet, dvs. når pH-værdien har stabiliseret sig ved omkring 7.

Inden reaktionen kan der til den vandige suspension af kalk sættes chelateringsmidler såsom ethylendiamintetra-30 eddikesyre eller dispergeringsmidler såsom polyacrylamid.

Som vist i fig. 1 til 3 gør den ovenfor omtalte fremgangsmåde det muligt at opnå regulære, fine krystaller intimt bundet til eller direkte podet på cellulose-mikrofibrillerne med en god fordeling og en præferentiel koncentration i 35 eller på zonerne med det største specifikke overfladeareal.

En sammenligning af fig. 1 til 3 afslører sådan podning på DK 175143 B1 10 cellulosefibre raffineret til 40° SR (specifikt overfladeareal på 4,5 m2 pr. g), der bærer krystaller, som i eksemplet udgør en masse af PCC på ca. 60 vægtprocent, beregnet på de samlede faste stoffer. Fig. 1 til 3 svarer til fotografier 5 optaget ved scannings-elektronmikroskopi på prøver, der er blevet tørret i forvejen ved hjælp af den såkaldte kritiske punkt-teknik.

Den kritiske punkt-tørringsmetode består i gennemførelsen af den følgende metodik: 10 - Fase nr. 1: dehydrat i sering (omgivelsernes tryk og tempera tur) ;

Inden udsættelse for tørringsoperationen dehydratiseres de prøver, der skal analyseres, først ved successive passager gennem opløsninger af acetone (eller ethanol) med 15 stigende koncentration (30, 50, 70, 90 og 100%).

- Fase nr. 2: erstatningsvæske (temperatur: 10°C; tryk: 50 bar) :

Den prøve, der fremstilles på denne måde, indføres i appa-ratets tørringscelle, idet cellen fyldes med acetone (eller 20 ethanol). Der udføres derpå flere successive vaskninger med en erstatningsvæske {CO2 i det foreliggende tilfælde) til fjernelse af al acetone (ethanol) .

- Fase nr. 3: tørring (temperatur: 37°C; tryk: 80 b'ar) : Temperaturen i indelukket øges derpå til 37°C, og trykket 25 bringes op på 80 bar. CO2 ændres således fra den flydende tilstand til den gasformige tilstand uden at krydse en fasegrænse.

Efter evakuering af C02-gassen er prøven klar til iagttagelse ved elektronmikroskopi.

3 0 Det anvendte instrument er af typen CPD 030, der markedsføres af BOIZIAU DISTRIBUTION.

Fig. 4 til 6, sammenlignet med fig. 1 til 3, viser udfældede krystaller intimt bundet til mikrofibrillerne på en mere homogen måde. Disse figurer svarer til produkter 35 opnået fra cellulosefibre, nærmere betegnet eucalyptus-fibre, raffineret til 60® SR, hvis specifikke overfladeareal er 6 DK 175143 B1 11 pr. g, og på hvilke en PCC-nucleering på 60 vægtprocent af faste stoffer er blevet frembragt ved den ovenfor beskrevne fremgangsmåde.

Disse produkter som vist i fig. 4 til 6 fremstilles 5 under de samme betingelser og i overensstemmelse med de samme parametre som i fig. 1 til 3.

Fig. 7 til 9 svarer til fotografier optaget ved scannings-elektronmikroskopi ved forstørrelser på henholdsvis 1840, 5150 og 8230 af kompositprodukter opnået fra eucalyp-10 tus-fibre raffineret til 95° SR (specifikt overfladeareal på 12 m2 pr. g).

Der vælges i dette tilfælde de samme driftsbetingelser. En sammenligning af disse tre forøgede niveauer af raffinering, nemlig henholdsvis fig. 1 til 3, fig. 4 til 6 15 og fig. 7 til 9, viser den korrelative forøgelse i antallet af mikrofibriller.

Fig. 10 og 11 viser også fotografier af et komposit-produkt opnået ud fra eucalyptus-fibre raffineret til 95° SR og underkastet podning af et fyldstof af PCC-krystaller.

20 Belastningen af dette kompositmateriale er ca. 85 vægtprocent, beregnet på vægten af de totale faste stoffer.

Fig. 12 til 14 viser anvendelsen af fremgangsmåden i forbindelse med fyrre-fibre raffineret til 60° SR (specifikt overfladeareal på 6,5 m2 pr. g), på hvilket der er blevet 25 udført en endelig PCC-krystallisation på 65 vægt-% faste stoffer.

Det dannede kompositprodukt har et udseende, der svarer til udseendet af produkterne ifølge de tidligere eksempler med hensyn til struktur, fordelingen og homogeni-30 teten af PCC-krystallerne samt formen af disse krystaller.

Fig. 15 til 17 viser fotografier ved forstørrelser på 1860, 5070 og 8140, udvisende kompositprodukter opnået fra bøge-fibre raffineret til 95° SR (12 m2/g) , på hvilke der er blevet podet en belastning af PCC-krystaller på ca.

35 75 vægt-% faste stoffer.

Fig. 18 og 19 viser en yderligere, udførelsesform for DK 175143 B1 12 et kompositprodukt ifølge opfindelsen, opnået ud fra syntetiske fibre, nærmere betegnet celluloseacetat-fibre såsom de, der markedsføres under betegnelsen "FIBRET" af HOECHST CELANESE. Et sådant produkt består af mikrofibriller med et 5 specifikt overfladeareal på ca. 20 m2 pr. g. Disse mikro-fibriller anvendes som sådanne og underkastes ikke forud for processen en raffinering ved fibrillering.

Fremgangsmåden udføres på den ovenfor angivne måde, og væksten af PCC-krystaller foretages under betingelser 10 således, at kompositproduktet indeholder 60 vægt-% mineralsk materiale, baseret på faste stoffer.

Fig. 20 til 22 viser fotografier ved forstørrelser på 526, 1650 og 4010 gange af et kompositprodukt fremstillet ud fra syntetiske fibre såsom deacrylfibre, der markedsføres 15 under betegnelsen "APF Acrylic Fibers" af COURTAULDS. Sådanne fibre raffineres i en VALLEY-hollænder, således at de har en høj grad af fibrillering svarende til et specifikt overfladeareal på ca. 6 m2 pr. g. Som en sammenligningsreference raffineres sådanne fibre, der naturligt har en frihed af 20 størrelsen 13° SR, til 17° SR. Krystallisation udført under de ovenfor beskrevne betingelser giver et slutprodukt indeholdende 75 vægt-% PCC, beregnet på vægten af faste stoffer, hvis krystaller har lignende former og dimensioner som krystallerne i de forudgående eksempler.

25 En analyse af fig. 18-22 afslører det samme generelle udseende af krystallisation for så vidt angår formen af krystallerne, fordelingen og homogeneiteten.

Fig. 23 til 25 illustrerer en ny udførelsesform for et kompositprodukt bestående af cellulosefibre af bakteriel 30 oprindelse, markedsført under det registrerede varemærke "CELLULON" af WEYERHAEUSER. Disse cellulosefibre, der har et stort specifikt overfladeareal af størrelsesordenen 200 m2 pr. g og fremkommer i form af en tyk pasta, kræver ikke en forudgående fibrilleringsbehandling ved mekanisk raffine-35 ring.

På den anden side er det påkrævet, at de dispergeres DK 175143 B1 13 ved hjælp af et apparat af "blander"-typen (rotationshastighed af størrelsesordenen 1000 omdrejninger pr. minut), i nærværelse eller fraværelse af et dispergeringsmiddel såsom carboxymethylcellulose (CMC). Dette produkt fremstilles og 5 anvendes ved koncentrationer på ca. 0,4 vægtprocent faste stoffer.

Krystallisation udført under de ovenfor beskrevne betingelser giver et slutprodukt indeholdende 72 vægt-% PCC, beregnet på vægten af totale faste stoffer.

10 Som det fremgår af den foregående beskrivelse, gør opfindelsen det muligt at fremstille et syntetisk, cellulose-holdigt kompositprodukt, der kan indeholde en større eller mindre belastning af mineralsk materiale, i overensstemmelse med vægt-%-mængden af krystaller, der er knyttet direkte 15 til fibrene.

Et sådant produkt omfatter ikke et retentionshjælpemiddel og kan fås ved udførelse af en enkel og billig fremgangsmåde, der kan beherskes uden skjulte vanskeligheder.

Et sådant kompositprodukt kan anvendes som et råmate-20 riale til fremstilling af konstruktionsmaterialer', der -skal være i besiddelse af specifikke karakteristiske egenskaber med' hensyn til styrke, stivhed og flammeresistens. Ved et sådant anvendelseseksempel, til trods for den lave andel af fibre, der er til stede i materialet, bliver det muligt, 25 når fibrene, der anvendes, har en tilstrækkelig åben struktur, at fremstille et selv-bindende mineralsk materiale, der udviser god kohæsion.

Inden for områdets konstruktionsmaterialer kan kompo-sitproduktet ifølge opfindelsen fremstilles i form af plader, 30 brædder, belægninger, mursten, tagsten etc.

Et andet anvendelsesområde er papirindustrien. Kompo-sitproduktet som en vandig suspension eller en pasta med en koncentration af faste stoffer på 40 vægt-% kan anvendes i en blanding med en traditionel fibersuspension til dannelse 35 af kraftigt belastede, konventionelle papirer. Ved denne anvendelse fremstilles der en blanding af en suspension af DK 175143 B1 14 traditionelle fibre og en suspension ifølge opfindelsen i overensstemmelse med de fysiske egenskaber for de produkter, der skal fremstilles. Retentionen af fyldstofferne i papiret sammenlignet med den oprindelige sammensætning er i så fald 5 større end den, der konventionelt opnås, i en udstrækning på mindst 10 til 20 point. Dette er, hvad der i den foreliggende opfindelses forstand skal forstås ved udtrykket "kraftigt belastet" papirprodukt.

Opfindelsen tillader også fremstillingen ved en våd-10 proces af substrater eller netværk af opakificerede ikke-vævede fibre, ved hvilken det er muligt at opnå en større andel af mineralske fyldstoffer end ved de gængse metoder.

Claims (14)

1. Kompositprodukt, kendetegnet ved, at det er sammensat af en fibrokrystallinsk heterogen struktur, der på den ene side består af et stort antal fibre med eks- 5 panderet specifikt overfladeareal og med hydrofil karakter, der har en væsentlig mængde mikrofibriller på deres overflade, og på den anden side krystaller af fældet calciumcar-bonat (PCC) , organiseret i det væsentlige i klynger af granuler, hvoraf hovedparten indeslutter mikrofibrillerne og er 10 forbundet direkte dertil ved mekanisk binding.

2. Kompositprodukt ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det specifikke overfladeareal af fibrene er større end 3 cm2 pr. g, fortrinsvis 6 m2 pr. g, især 10 m2 pr. g.

3. Kompositprodukt ifølge krav 1 eller 2, ken detegnet ved, at de anvendte fibre er raffinerede (fibrillerede).

4. Kompositprodukt ifølge ethvert af kravene 1-3, kendetegnet ved, at det omfatter en belastning 20 af krystaller af fældet calciumcarbonat (PCC), der er større end eller lig med 20 vægtprocent, fortrinsvis 30 vægtprocent og især 40 vægtprocent, baseret på totale faste stoffer.

5. Kompositprodukt ifølge ethvert af kravene 1-4, kendetegnet ved, at fibrene er cellulosefibre.

6. Kompositprodukt ifølge ethvert af kravene 1-4, kendetegnet ved, at fibrene er syntetiske fibre.

7. Kompositprodukt ifølge ethvert af kravene 1-6, kendetegnet ved, at det foreligger i form af en vandig suspension.

8. Kompositprodukt ifølge ethvert af kravene 1-6, kendetegnet ved, at det foreligger i form af en pasta.

9. Kompositprodukt ifølge ethvert af kravene 1-6, kendetegnet ved, at det foreligger i form af en 35 kompakt masse.

10. Fremgangsmåde til fremstilling af et nyt kompo- DK 175143 B1 sitprodukt ifølge ethvert af kravene 1-9, kendetegnet ved, at den er af den type, der i det væsentlige omfatter de følgende trin: - tilvejebringelse af kontakt mellem mikrofibrillerede fibre 5 i et vandigt medium under moderat omrøring og calciumioner, Ca++, indført ved hjælp af kalk, og - under kraftig omrøring, tilsætning af carbonationer, CO3··, indført indirekte ved injektion af carbondioxid, C02, 10 ved hvilken fremgangsmåde man forud for tilsætningen af C02 - fortynder suspensionen af mikrofibrillerede fibre og kalk til en koncentration af faste stoffer, der er mindre end eller lig med 5 vægt-%, fortrinsvis mindre end eller lig med 4 vægt-%, især af størrelsesordenen 2,5 vægt-%, og 15. stabiliserer suspensionen ved en temperatur på mellem 10 og 50°C, til tilvejebringelse af in fine-krystal lisat ion af CaCC>3 (PCC) in situ, i det væsentlige organiseret i granulære klynger af PCC-krystaller, af hvilke hovedparten indeslutter 20 mikrofibrillerne og er forbundet direkte dertil ved mekanisk binding.

11. Fremgangsmåde ifølge krav 10, kendetegnet ved, at den kraftige omrøring, der udføres i C02-injektionstrinnet, foretages ved en hastighed på mellem 100 25 og 3000 omdrejninger pr. minut.

12. Anvendelse af kompositproduktet ifølge ethvert af kravene 1 til 9 til fremstilling af konstruktionsmaterialer.

13. Anvendelse af kompositmaterialet ifølge ethvert 30 af kravene 1 til 9 til fremstilling af højt belastede papirprodukter .

14. Anvendelse af kompositproduktet ifølge ethvert af kravene 1 til 9 til fremstilling af opakificerede ikke-