FI67417B - FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV PAPPER KARTONG ELLER PAPP SOM INNEHAOLLER STAERKELSEFIBRER - Google Patents

FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV PAPPER KARTONG ELLER PAPP SOM INNEHAOLLER STAERKELSEFIBRER Download PDF

Info

Publication number
FI67417B
FI67417B FI770870A FI770870A FI67417B FI 67417 B FI67417 B FI 67417B FI 770870 A FI770870 A FI 770870A FI 770870 A FI770870 A FI 770870A FI 67417 B FI67417 B FI 67417B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
starch
fibers
fiber
paper
dispersion
Prior art date
Application number
FI770870A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI770870A (en
FI67417C (en
Inventor
Henry R Hernandez
Albert N Barna
Donald S Greif
Douglas S Thornton
Original Assignee
Nat Starch Chem Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nat Starch Chem Corp filed Critical Nat Starch Chem Corp
Publication of FI770870A publication Critical patent/FI770870A/fi
Publication of FI67417B publication Critical patent/FI67417B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI67417C publication Critical patent/FI67417C/en

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H13/00Pulp or paper, comprising synthetic cellulose or non-cellulose fibres or web-forming material
    • D21H13/10Organic non-cellulose fibres
    • D21H13/28Organic non-cellulose fibres from natural polymers
    • D21H13/30Non-cellulose polysaccharides
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H5/00Special paper or cardboard not otherwise provided for
    • D21H5/12Special paper or cardboard not otherwise provided for characterised by the use of special fibrous materials
    • D21H5/1227Special paper or cardboard not otherwise provided for characterised by the use of special fibrous materials of polysaccharide fibres other than cellulosic, e.g. alginate fibres

Description

RSr^l [B] (11)KUULUTUSjULKAISURSr ^ l [B] (11) NOTICE OF ADVERTISEMENT

A lJ ' 7 UTLÄGGN I NGSSKMFT 0/4 I / fSSjB C (45) ΓΛt- ’1 ---3 ^ ^ pi) K*Jk! /tat-CL3 D 21 D 3/00 SUOMI—FINLAND pi) 770870 ,8.03.77 ' ' (23) AtkupUv·—GIMgH«tadaf 18.03.77 (41) Tulta |«ilUMkii — Blhrtt offwitNg 26.09.77A lJ '7 UTLÄGGN I NGSSKMFT 0/4 I / fSSjB C (45) ΓΛt-' 1 --- 3 ^ ^ pi) K * Jk! / tat-CL3 D 21 D 3/00 FINLAND — FINLAND pi) 770870, 8.03.77 '' (23) AtkupUv · —GIMgH «tadf 18.03.77 (41) Tulta |« ilUMkii - Blhrtt offwitNg 26.09.77

Pfttcntti- ja rekisterihallitut ma νιμμμρμμ μ kuuL|uiiuiwii p*m.—Pfttcntti- and register-managed ma νιμμμρμμ μ moon | uiiuiwii p * m.—

Patent· och registerstyrelsan 7 AmMmi uthgd odi utLskrtfun p«biicar*d 30.11.84 (32)(33)(31) ryydtttjr «cuoikw*—toglrd prtorkat 25.03.76 USA(US) 670360 (71) National Starch and Chemical Corporation, 10 Finderne Avenue, Bridgewater, New Jersey 08876, USA(US) (72) Henry R. Hernandez, Somerville, New Jersey, Albert N. Barna, Plain-field, New Jersey, Donald S. Greif, Bound Brook, New Jersey,Patent and Register 7 AmMmi uthgd odi utLskrtfun p «biicar * d 30.11.84 (32) (33) (31) ryydtttjr« cuoikw * —toglrd prtorkat 25.03.76 USA (US) 670360 (71) National Starch and Chemical Corporation, 10 Finderne Avenue, Bridgewater, New Jersey 08876, USA (72) Henry R. Hernandez, Somerville, New Jersey, Albert N. Barna, Plain Field, New Jersey, Donald S. Greif, Bound Brook, New Jersey,

Douglas S. Thornton, Somerville, New Jersey, USA(US) (74) Leitzinger Oy (54) Tärkkelyskuituja sisältävän paperin, kartongin tai pahvin valmistusmenetelmä - Förfarande för framställning av papper, kartong eller papp som innehlller stärkelsefibrer Tämän keksinnön kohteena on paperin, kartongi" tai pahvin valmistusmenetelmä, jossa kuitumaisen massan vesiliete johdetaan viiran päälle sellaisella tavalla, että vesi poistuu ja tiivistetyistä kuiduista muodostuu arkki, josta puristamalla ja kuivaamalla saadaan lopullinen paperituote.The present invention relates to paper, paperboard and paperboard. The present invention relates to paper and board, and to paperboard, paperboard or paperboard, and to paperboard, paperboard or paperboard. "or a method of making cardboard in which an aqueous slurry of fibrous pulp is passed over a wire in such a way that the water is removed and the compacted fibers form a sheet from which, by pressing and drying, the final paper product is obtained.

Paperin valmistuksessa on käytetty erilaisia luonnonkuituja (muita kuin selluloosa) sekä erilaisia synteettisiä kuituja. Millään näillä korvikkeilla ei ole kuitenkaan onnistuttu tuottamaan kaupallisesti kelpaavaa selluloosan korviketta 6741 7 2 johtuen niiden hinnasta, huonoista sitomisominaisuuksista, kemiallisista yhteensopimattomuuksista, vaikeudesta käsitellä paperinvalmistus-systeemeissä jne. Vaikkakin myös tärkkelyskuituja on ehdotettu käytettäväksi paperinvalmistuksen eri osissa, tällaisten kuitujen kaupalliset käyttöyritykset eivät ole lainkaan onnistuneet, ja paperia valmistetaan edelleen melkein yksinomaan puupohjaisista selluloosa-aineksista - joiden varannot ovat nopeasti ehtymässä.Various natural fibers (other than cellulose) as well as various synthetic fibers have been used in the manufacture of paper. However, none of these substitutes have succeeded in producing a commercially viable cellulose substitute 6741 7 2 due to their cost, poor bonding properties, chemical incompatibilities, difficulty in processing in papermaking systems, etc. Although , and paper is still made almost exclusively from wood-based cellulosic materials - whose reserves are rapidly depleting.

On ilmeistä, että vesipitoisissa systeemeissä, joita normaalisti käytetään paperinvalmistuksen operaatioissa, massan kuitujen on oltava niin vettä kestäviä, että niitä voidaan käyttää kaikissa valmistusprosessin osissa suhteellisen laajalla pH-alueella ilman, että ne menettävät eheytensä. Tässä suhteessa niissä harvoissa viitteissä, joissa on ehdotettu selluloosakuitujen korvaamista tärkkelyskuiduilla (esimerkiksi amerikkalainen patentti 1,682,293), tärkkelystä on muunnettava kemiallisesti niin, että muutetaan radikaalisesti sen luonnossa esiintyviä ominaisuuksia ennen kuidun muodostamista, jotta saataisiin paperinvalmistusprosessissa tarpeellinen vedenkestävyys. Vaihtoehtoisesti muissa viitteissä (esimerkiksi amerikkalainen patentti 2,570,449) itse paperinvalmistusprosessia on muunnettava korvaamalla normaalisti käytetty vesipitoinen systeemi alkoholi-liuottimella, johon tärkkelyskuidut eivät liukene. Tällaisten menetelmien käyttäminen on ymmärrettävästi sekä epäkäytännöllistä että epätaloudellista kaupalliselta pohjalta käytettynä.It is obvious that in aqueous systems normally used in papermaking operations, the pulp fibers must be so water resistant that they can be used in all parts of the manufacturing process over a relatively wide pH range without losing their integrity. In this regard, in the few references that have proposed replacing cellulosic fibers with starch fibers (e.g., U.S. Patent 1,682,293), starch must be chemically modified to radically alter its naturally occurring properties prior to fiber formation to provide the necessary water resistance in the papermaking process. Alternatively, in other references (e.g., U.S. Patent 2,570,449), the papermaking process itself must be modified by replacing the normally used aqueous system with an alcohol-insoluble solvent. The use of such methods is understandably both impractical and uneconomical when used on a commercial basis.

Eräs toinen paperinvalmistuksen puoli on, että usein massaan on lisättävä lisäaineita tiettyjen loppuominaisuuksien aikaansaamiseksi. Paperinvalmistuksessa käytetään usein lisäaineita, kuten pigmenttejä, latekseja, synteettisiä mikropallosia, palamista hidastavia aineita, värejä, parfyymejä jne. Näiden lisäaineiden tehokas pidättäminen paperikoneen märkäpäässä tuottaa valmistajalle vaikeuksia, koska se osa, joka ei pidäty, ei aiheuta ainoastaan taloudellisia tappioita vaan myös merkittävän saasteongelman, jos siitä tulee osa laitoksen poistovirtaa. Lisäksi tällaisia lisäaineita lisätään myös alalla yleisesti tunnettujen päällystys- tai kyllästysprosessien avulla. Näissä menetelmissä on tavallisesti kulutettava ylimäärä lämmitys-energiaa paperin esikuivaamiseksi päällystämisen jälkeen. Lisäksi eräissä tapauksissa päällystyssysteemien on oltava liuotinpohjaisia, mikä tuottaa erittäin suuria pääomakustannuksia ja vaatii haihtuvien aineiden talteenoton järjestämistä.Another aspect of papermaking is that additives often have to be added to the pulp to provide certain end properties. Additives such as pigments, latexes, synthetic microspheres, flame retardants, dyes, perfumes, etc. are often used in papermaking. Effective retention of these additives at the wet end of the paper machine presents difficulties for the manufacturer, as not retaining not only causes economic losses but also significant losses. if it becomes part of the plant effluent. In addition, such additives are also added by coating or impregnation processes well known in the art. These methods usually require excess heating energy to pre-dry the paper after coating. In addition, in some cases, coating systems must be solvent-based, which results in very high capital costs and requires the organization of volatile matter recovery.

3 674173,67417

Keksinnön tarkoitus on välttää edellä esitetyt epäkohdat ja tuoda esiin käytännöllinen paperivalmistus, jossa selluloosa korvataan osittain tai kokonaan tärkkelyskuidulla. Menetelmässä on tehostettu lisäaineiden, erityisesti veteenliukenemattornien paperin kuituihin kapseloituina liittyvien lisäaineiden pidättymistä ja lisäämistä paperinvalmistuksessa.The object of the invention is to avoid the above-mentioned drawbacks and to provide a practical papermaking in which cellulose is partially or completely replaced by starch fiber. The method has enhanced the retention and addition of additives, especially those associated with water-insoluble towers encapsulated in the paper fibers, in papermaking.

Keksinnön tavoitteena on edelleen tuoda esiin tehokas ja taloudellinen menetelmä, jolla sidotaan synteettisiä ja/tai luonnokuituja non-woven-rainamuotoon.It is a further object of the invention to provide an efficient and economical method for bonding synthetic and / or natural fibers to a non-woven web form.

Nämä ja muut niihin liittyvät tavoitteet saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jonka tunnusmerkit on esitetty patenttivaatimuksessa 1. Vaatimuksissa 1-10 on esitetty joitakin keksinnön edullisia sovellutusmuotoja.These and other related objects are achieved by a method according to the invention, the features of which are set out in claim 1. Claims 1 to 10 set out some preferred embodiments of the invention.

Oheisen keksinnön mukaisesti on havaittu, että mainitut ja niihin liittyvät tavoitteet saavutetaan, kun vettä kestävillä tärkkelys-kuiduilla, jotka on valmistettu saostamalla tärkkelyksen kolloidaalinen dispersio koagulointisuolaiuokseen, korvataan osittain tai kokonaan selluloosa ja samanlaiset kuidut normaaleissa paperin ja kartongin valmistusoperaatioissa. Kuituja voidaan käyttää massan jatkeena, keinona, jolla lisäainetta lisätään paperituotteeseen, sideaineena kuitujen sitomiseksi non-woven-rainoiksi tai minä tahansa näiden yhdistelmänä.In accordance with the present invention, it has been found that said and related objects are achieved when water-resistant starch fibers prepared by precipitating a colloidal dispersion of starch in a coagulation salt solution are partially or completely replaced by cellulose and similar fibers in normal paper and board manufacturing operations. The fibers can be used as a pulp extension, as a means of adding an additive to a paper product, as a binder for bonding fibers to non-woven webs, or any combination thereof.

Tässä yhteydessä käytettynä nimitys "paperi ja kartonki" käsittää arkkimaiset massat ja puristetut tuotteet, jotka on valmistettu kuitumaisista selluloosamateriaaleista sekä tällaisista kuitumaisista materiaaleista, jotka voivat olla peräisin synteettisistä aineista (kuten polyamidi, polyesteri, rayon ja polyakryylihartsi), mineraalikuiduista (kuten asbesti ja lasi) ja vastaavista.As used herein, the term "paper and board" encompasses sheet-like pulps and extrudates made from fibrous cellulosic materials as well as such fibrous materials which may be derived from synthetic materials (such as polyamide, polyester, rayon and polyacrylic resin), mineral fiber, and the like.

Tässä yhteydessä käytettynä ilmaisu "normaali paperinvalmistusope- raatio" tarkoittaa menetelmää, jossa puuselluloosakuitujen (jotka on 4 6741 7 jauhettu hollanterissa tai jauhettu tiettyyn kuitujen hydratoitumis-asteeseen ja joihin voi olla lisätty monia funktionaalisia lisäaineita (vesipitoinen liete johdetaan viiran tai samanlaisen laitteen päälle sellaisella tavalla, että poistetaan vesi, jolloin muodostuu tiivistetyistä kuiduista arkki, joka puristamalla ja kuivaamalla voidaan tehdä kuivaksi rullaksi tai arkiksi. Tähän ilmaisuun sisältyy myös tavanomaiset menetelmät, joilla valmistetaan märkä- ja kuiva-laskeutettuja non-woven-materiaaleja.As used herein, the term "normal papermaking operation" means a process in which wood pulp fibers (which have been ground in the Netherlands or ground to a certain degree of hydration of the fibers and to which many functional additives may be added (an aqueous slurry is passed over a wire or similar device)) that water is removed to form a sheet of compacted fibers which, by compression and drying, can be made into a dry roll or sheet.This expression also includes conventional methods for making wet- and dry-deposited non-woven materials.

Oheinen keksintö tuo yhdeltä kannalta esiin toteuttamiskelpoisen, tehokkaan ja taloudellisen menetelmän, jolla jatketaan jo olemassa olevia raaka-ainelähteitä. Lisäksi se antaa paperinvalmistajalle paljon suuremman joustavuuden toiminnoissaan: Hän voi saada tärkkelys-kuituja kuivassa tai märässä kerrosmuodossa ja voi säilyttää niitä myöhempää käyttöä varten tai hän voi liittää tärkkelyskuitujen valmistusprosessin laitokseensa massa- ja/tai paperinvalmistusoperaa-tioidensa integroituna vaiheena.In one aspect, the present invention provides a feasible, efficient, and economical method for extending existing raw material sources. In addition, it gives the papermaker much more flexibility in its operations: It can obtain starch fibers in a dry or wet layer form and can store them for later use, or it can integrate the starch fiber manufacturing process into its plant as an integrated stage of its pulp and / or papermaking operations.

Oheinen keksintö antaa lisäksi valmistajalle uuden keinon lisätä lisäaineita paperituotteisiin ja samalla lisätä niiden pidättymistä ja siten pienentää taloudellisia häviöitä ja saasteongelmia. Kuten aikaisemmin mainittiin, paperinvalmistuksessa on yleisenä käytäntönä lisätä lisäaineita massassa käytettyjen kuitujen yhteydessä. Tällaisia lisäaineita lisätään, jotta saataisiin paperille tiettyjä muita ominaisuuksia kuin pelkästään kuidun antamat. Tällaisia lisäaineita ovat aineet, jotka toimivat pigmentteinä (esimerkiksi titaanidioksidi) sekä muut aineet, joita lisätään paperiin sellaisten ominaisuuksien saavuttamiseksi kuin parempi valkoisuus, kapasiteetti, sileys, musteenottokyky, palamista hidastava vaikutus, vedenkestävyys, suurempi koko jne. Oheisen keksinnön lisäsuoritusmuotona on havaittu, että kun valmistetaan tärkkelyskuituja niin, että ne sisältävät erilaisia funktionaalisia lisäaineita, ja kun tällaisia kuituja sen jälkeen käytetään vesipitoisessa paperinvalmistusprosessissa, lisäaineiden pidättyminen kasvaa suuresti verrattuna siihen, mikä saadaan aikaan käyttämällä nykyisiä menetelmiä. Suuremman pidättymisen lisäksi lisäaineiden tällaisella 1isäämistavalla on lisäetuna se, että ei tarvitse nojata selluloosakuidun lisäaineen ja flokkulointi-(esimerkiksi aluna) tai muiden pidätysapuaineiden väliseen herkkään varaus tasapainoon. Itse asiassa flokkulointi- tai pidätysapuainetta ei tarvitse käyttää tässä keksinnössä käytettyjen tärkkelyskuitujen kanssa.The present invention further provides the manufacturer with a new means of adding additives to paper products while increasing their retention and thus reducing economic losses and pollution problems. As mentioned earlier, it is common practice in papermaking to add additives to the fibers used in the pulp. Such additives are added to impart certain properties to the paper other than those provided by the fiber alone. Such additives include substances that act as pigments (e.g., titanium dioxide) as well as other substances that are added to paper to achieve properties such as better whiteness, capacity, smoothness, ink absorption, flame retardant, water resistance, larger size, etc. As a further embodiment of the present invention, it is found that starch fibers are prepared to contain a variety of functional additives, and when such fibers are subsequently used in an aqueous papermaking process, the retention of the additives is greatly increased compared to that achieved using current methods. In addition to greater retention, such an addition of additives has the added advantage of not having to rely on a delicate charge balance between the cellulosic fiber additive and flocculation (e.g., alum) or other retention aids. In fact, the flocculation or retention aid need not be used with the starch fibers used in this invention.

6741 7 56741 7 5

Edelleen on havaittu, että oheisen keksinnön mukaisesti voidaan valmistaa non-woven-rainoja märkä- tai kuivalaskeutetussa muodossa, kun tärkkelyskuituja lisätään rainan sisään, jossa ne toimivat rainan sideaineina. Tärkkelyskuidut voidaan jättää valmiiseen rai-naan tai, jos rainassa käytetty peruskuitu on palamaton, ne voidaan poistaa riippuen halutusta käyttötarkoituksesta.It has further been found that according to the present invention, non-woven webs can be made in wet or dry deposited form when starch fibers are added inside the web where they act as web binders. The starch fibers can be left in the finished web or, if the base fiber used in the web is non-combustible, they can be removed depending on the desired use.

Oheisen keksinnön kohteena on erityisesti paperin ja kartongin valmistusprosessin parannus, jossa menetelmässä kuitumaisen massamateriaa-lin vesipitoinen liete johdetaan viiran päälle sellaisella tavalla, että saadaan vesi poistetuksi ja tiivistetyistä kuiduista muodostuu arkki, josta puristettaessa ja kuivattaessa saadaan lopullinen paperituote. Menetelmä käsittää vaiheen, jossa käytetään 1 - 100 painoprosenttia massasta tärkkelyskuituina, joiden halkaisija on 10 - 500 mikronia ja jotka on valmistettu suulakepuristamalla tärkkelyksen kolloidaalisen dispersion, jonka kuiva-ainepitoisuus on 5 - 40 painoprosenttia, lankamainen virta liikkuvaan koagulointihauteeseen, joka on koagulointisuolan, joka on valittu ryhmästä, johon kuuluvat ammoniumsulfaatti, ammoniumsulfamaatti, yksiemäksisen ammoniumfos-faätti, kaksiemäksinen ammoniumfosfaatti ja niiden seokset, vesiliuos, joka sisältää koagulointisuolaa ainakin niin paljon, että se riittää tärkkelyksen koaguloimiseen.In particular, the present invention relates to an improvement in a paper and board manufacturing process in which an aqueous slurry of fibrous pulp material is passed over a wire in such a way as to remove water and form a sheet of compacted fibers which, when pressed and dried, yields a final paper product. The method comprises the step of using 1 to 100% by weight of pulp as starch fibers having a diameter of 10 to 500 microns and prepared by extruding a colloidal dispersion of starch having a dry matter content of 5 to 40% by weight into a wire stream in a mobile coagulation bath which is a coagulation bath of selected from the group consisting of ammonium sulfate, ammonium sulfamate, monobasic ammonium phosphate, dibasic ammonium phosphate, and mixtures thereof, an aqueous solution containing at least enough coagulation salt to coagulate the starch.

Oheisen keksinnön mukainen menetelmä voidaan helposti tehdä sellaiseksi, että sitä voidaan käyttää missä tahansa tavanomaisessa paperin-valmistuslaitteistossa käyttämällä tietyn laitoksen normaaleja menettelytapoja, jolloin ainoa ero on siinä, että selluloosamassa korvataan kokonaan tai osittain tärkkelyskuiduilla.The process of the present invention can be readily made to be used in any conventional papermaking equipment using the normal procedures of a particular plant, the only difference being that the cellulosic pulp is completely or partially replaced by starch fibers.

Käytetyt tärkkelyskuidut voidaan valmistaa eri muunnelmien avulla. Ainoa vaatimus on, että vettäkestävien kuitujen halkaisija on 10 - 500 mikronia, ja että ne saostetaan suulakepuristamalla tärkkelyksen kolloidaalisen dispersion, jonka kuiva-ainepitoisuus on 5-40 painoprosenttia, lankamainen virta sopivaan liikkuvaan koagu-lointisuolaliuokseen.The starch fibers used can be made in various variations. The only requirement is that the water-resistant fibers be 10 to 500 microns in diameter and that they be precipitated by extruding a colloidal dispersion of starch with a dry matter content of 5 to 40% by weight into a suitable mobile coagulation salt solution.

Käyttökelpoisia ovat kuidut, jotka on valmistettu mistä tahansa luonnossa esiintyvästä tai fraktioidusta tärkkelyksestä. Siten voidaan käyttää viljatärkkelystä, vahamaista maissia, riisiä, tapiokaa, vehnää, perunaa, runsaasti amyloosia sisältävää viljatärkkelystä, 6 67417 kaupallista amyloosijauhetta jne. Suositeltuja ovat luonnossa esiintyvä viljatärkkelys, tapioka ja vahamainen maissi taloudellisuutensa ja saatavuutensa vuoksi.Useful are fibers made from any naturally occurring or fractionated starch. Thus, cereal starch, waxy corn, rice, tapioca, wheat, potato, amylose-rich cereal starch, 6,674,17 commercial amylose powder, etc. can be used. Natural cereal starch, tapioca and waxy corn are preferred due to their economy and availability.

Tärkkelys-kuiva-aineen konsentraatio dispersiossa tulisi olla noin 5-40 paino-%. Vaikkakin voidaan käyttää korkeampia tärkkelvskuiva-ainekonsentraatioita saadut dispersiot tulevat hyvin viskooseiksi ja niiden käsittelemiseksi tarvitaan erityislaitteita. Dispersioissa käytetyt konsentraatiot vaikuttavat kuitenkin valmiin kuidun ominaisuuksiin ja haluttuun lopputarkoitukseen. Esimerkiksi tärkkelyskuitu-jen, jotka on valmistettu kuiva-ainepitoisuudeltaan 5 %:sista dispersiosta, on havaittu olevan erityisen hyödyllisiä glassiinipapereiden tai rasvanpitävien paperin valmistuksessa, kun taas tärkkelyskuitujen, jotka on valmistettu kuiva-ainepitoisuudeltaan 15 %:sista dispersioista, on havaittu sopivan paremmin käytettäväksi huokoisemmissa papereissa, kuten suodatinpaperissa.The concentration of starch-dry matter in the dispersion should be about 5-40% by weight. Although higher starch dry matter concentrations can be used, the resulting dispersions become very viscous and require special equipment to handle them. However, the concentrations used in the dispersions affect the properties of the finished fiber and the desired end use. For example, starch fibers made from a 5% dry matter dispersion have been found to be particularly useful in the manufacture of glassine papers or greaseproof paper, while starch fibers made from 15% dry matter dispersions have been found to be more suitable. papers such as filter paper.

Kulloinkin käytetty tärkkelys on käytettävä kolloidaalisena dispersiona. Tämän keksinnön tarkoitusperiä varten nimitys "kolloidaalinen dispersio" tarkoittaa sellaista tärkkelystä dispersiota, joka on oleellisesti rakeetonta ja joka seisottaessa lämpötilassa, jossa sitä on tarkoitus käyttää, osoittaa vain vähän merkkejä geeliytymisestä tai saostumisesta. Tämä dispersiotila voidaan saada aikaan käyttämällä monia erilaisia menetelmiä riippuen käytetystä kyseisestä tärkkelys-pohjasta, halutusta loppukäyttötarkoituksesta ja käytettävissä olevasta laitteistosta.The starch used in each case must be used as a colloidal dispersion. For purposes of this invention, the term "colloidal dispersion" means a dispersion of starch that is substantially granular and that, when standing at the temperature at which it is to be used, shows little evidence of gelation or precipitation. This dispersion state can be achieved using many different methods depending on the particular starch base used, the desired end use, and the equipment available.

Kun käytetään luonnontärkkelyksiä, jotka sisältävät erittäin runsaasti amylopektiiniä, kuten vahamaista maissia, sopiva kolloidaalinen dispersio voidaan valmistaa pelkästään keittämällä hyvin tärkkelystä vedessä tarvitsematta käyttää mitään kemiallsia lisäaineita tai modifikaatioita. Useimmissa tapauksissa käytettäessä tärkkelystä, jotka sisältävät amylopektiiniä vähemmän kuin noin 95 %, on toivottavaa kemiallisesti derivoida tai modifioida tärkkelys sen kolloidaalisen dispergoitumisen varmistamiseksi ennen lisäämistä vesipitoiseen systeemiin. Derivointi tai modifiointi suoritetaan niin pitkälle, että se varmistaa halutun kolloidaalisen dispersion muodostumisen vaikuttamatta tärkkelyksen kykyyn myöhemmin saostua. Vaihtoehtoisesti, jos lipeän mukanaololle systeemissä ei ole mitään esteitä, nämä tärkkelykset voidaan disperqoida vesipitoiseen natriumhvdroksi-diin, kaliumhydroksidiin tai muuhun tavanomaiseen alkaliin. Muina 7 6741 7 vaihtoehtoina tärkkelyspohjät voidaan dispergoida myös pienehköön määrään orgaanista liuotinta, kuten dimetyylisulfoksidiin, ja sen jälkeen lisätä veteen tai tärkkelys voidaan dispergoida yhdessä kemiallisen lisäaineen, kuten urean ja/tai paraformaldehydin, kanssa. Tapauksissa, joissa käytetään kaustisointia, käytetyn alkalin määrän on riitettävä dispergoimaan tärkkelys riittävästi. Tyypilliset alka-limäärät natriumhydroksidia käytettäessä ovat 15 - 40 painoprosenttia laskettuna tärkkelyksen painosta.When using natural starches that are very rich in amylopectin, such as waxy corn, a suitable colloidal dispersion can be prepared simply by cooking the starch well in water without the need for any chemical additives or modifications. In most cases, when using starch containing less than about 95% amylopectin, it is desirable to chemically derivatize or modify the starch to ensure its colloidal dispersion prior to addition to the aqueous system. The derivatization or modification is performed to the extent necessary to ensure the formation of the desired colloidal dispersion without affecting the ability of the starch to subsequently precipitate. Alternatively, if there are no obstacles to the presence of lye in the system, these starches can be dispersed in aqueous sodium hydroxide, potassium hydroxide or other conventional alkali. Alternatively, the starch bases may also be dispersed in a minor amount of an organic solvent such as dimethyl sulfoxide and then added to water or the starch may be dispersed together with a chemical additive such as urea and / or paraformaldehyde. In cases where causticization is used, the amount of alkali used must be sufficient to disperse the starch sufficiently. Typical amounts of alkali when using sodium hydroxide are 15 to 40% by weight based on the weight of the starch.

Tärkkelysdispersiota valmistettaessa tärkkelys lisätään dispergointi-aineeseen ja sekoitetaan voimakkaasti, kunnes saavutetaan kolloidaalisen dispersion tila. Kun kyseessä on tärkkelyksen laimeat dispersiot (so. 5 - 10 % tärkkelyskuiva-ainetta painosta laskettuna) tähän kuluu noin 45 minuuttia. Väkevämmät tärkkelysdispersiot tai eräät tietyt kemiallisesti modifioidut tärkkelyspohjät vaativat pidempiä aikoja ja/tai kohtuullista lämpöä.In preparing the starch dispersion, the starch is added to the dispersant and mixed vigorously until a state of colloidal dispersion is reached. In the case of dilute starch dispersions (i.e. 5-10% by weight of starch powder), this takes about 45 minutes. More concentrated starch dispersions or certain chemically modified starch bases require longer times and / or reasonable heat.

Suurin osa tärkkelysdispersioista, mukaanlukien vahamaisen maissin dispersiot ja useimmat kemiallisesti modifioitujen tärkkelysten dispersiot, voidaan jäähdyttää huoneen lämpötilaan ennen koadjulointi-hauteeseen lisäämistä. Muutaman, kemiallisesti vähemmän modifioidun tärkkelyksen tapauksessa on suositeltavaa käyttää dispersiot suurin piirtein niissä korotetuissa lämpötiloissa, joissa ne on valmistettu niin, että tarpeellinen kolloidaalinen dispersio säilyy ja varmistaudutaan tehokkaasta kuidun tuotosta.Most starch dispersions, including waxy corn dispersions and most chemically modified starch dispersions, can be cooled to room temperature before being added to the coadjulation bath. In the case of a few, less chemically modified starches, it is advisable to use the dispersions at approximately the elevated temperatures at which they are prepared so as to maintain the necessary colloidal dispersion and ensure efficient fiber production.

Oheisen keksinnön mukaisesti tärkkelyskuituja valmistettaessa käytetty koagulointihaude on vesipitoinen liuos, joka sisältää tiettyjä ammoniumsuoloja valittuna ryhmästä, johon kuuluvat ammoniumsulfaatti, ammoniumsulfamaatti, yksi- tai kaksiemäksinen ammoniumfosfaatti ja niiden seokset. Edellä mainitut funktionaaliset suolat on myös mahdollista yhdistää muiden yhteensopivien suolojen kanssa, jotka muodostavat tärkkelyssakan, jolloin saadaan aikaan tyydyttävä koagu-loituminen ja kuituinen tuote. Tähän tarkoitukseen sopivia suoloja ovat mm. ammoniumpersulfaatti, ammoniumkarbonaatti, ammoniumbromidi, ammoniumbisulfiitti, ammoniumnitriitti, ammoniumnitraatti, ammonium-bikarbonaatti, ammoniumoksalaatti, natrium- ja kaliumkloridi, natrium-ja kaliumsulfaatti. Yleisesti ottaen näiden lisäsuolojen käytöllä ei ole mitään etua, koska koaguloitumisen aikaansaamiseksi mukana on kuitenkin oltava vastaava minimimäärä ammoniumsulfaatti-, -sulfamaat- 6741 7 8 ti- tai -fosfaattisuoloja. Ainoa kerta, jolloin voi olla toivottavaa, että mukana on oleellisia määriä muita suoloja, on se, että käytetään kierrätettyä koagulointihaudetta, jossa on mukana in situ muodostuneita suoloja, kuten jäljempänä on esitetty.The coagulation bath used in preparing the starch fibers according to the present invention is an aqueous solution containing certain ammonium salts selected from the group consisting of ammonium sulfate, ammonium sulfamate, monobasic or dibasic ammonium phosphate, and mixtures thereof. It is also possible to combine the above-mentioned functional salts with other compatible salts which form a starch precipitate, thus providing satisfactory coagulation and a fibrous product. Salts suitable for this purpose include e.g. ammonium persulfate, ammonium carbonate, ammonium bromide, ammonium bisulfite, ammonium nitrite, ammonium nitrate, ammonium bicarbonate, ammonium oxalate, sodium and potassium chloride, sodium and potassium sulfate. In general, the use of these additional salts has no advantage, however, in order to achieve coagulation, a corresponding minimum amount of ammonium sulfate, sulfamate, or ti- or phosphate salts must be present. The only time it may be desirable to include substantial amounts of other salts is to use a recycled coagulation bath with salts formed in situ, as described below.

Pienin suolakonsentraatio, joka tarvitaan aikaansaamaan koaguloitu-minen, sekä suositeltu suola tai suolaseos riippuu kyseisestä käytetystä tärkkelyspohjasta. Vahamaisen maissitärkkelyksen tapauksessa on esimerkiksi välttämätöntä, että ammoniumsulfaattia on mukana vähintään 35 painoprosenttia koko liuoksesta, ammoniumsulfamaattia 72 % (kyllästetty), kaksiemäksistä ammoniumfosfaattia 37 % ja yksi-emäksistä ammoniumfosfaattia 40 %. Kun on kysymys vehnätärkkelyksestä tai samanlaisista tärkkelyksistä, jotka sisältävät noin 64 - 80 % amylopektiiniä, suolaa voidaan käyttää vähemmän. Ammoniumsulfaattia tarvitaan tällöin 20 %, ammoniumsulfamaattia 50 %, yksiemäksistä ammoniumfosfaattia 25 % ja kaksiemäksistä ammoniumfosfaattia 30 %. Hybridiviljatärkkelysten tapauksessa, jotka sisältävät vähemmän kuin noin 50 % amylopektiiniä, ammoniumsulfaattia täytyy olla mukana vähintään 15 %, ammoniumsulfamaattia 40 %, kaksiemäksistä ammoniumfosfaattia 25 % ja yksiemäksistä ammoniumfosfaattia 20 %.The minimum salt concentration required to effect coagulation, as well as the recommended salt or salt mixture, will depend on the starch base used. For example, in the case of waxy maize starch, it is necessary that at least 35% by weight of ammonium sulphate be present in the total solution, ammonium sulphamate 72% (saturated), dibasic ammonium phosphate 37% and monobasic ammonium phosphate 40%. In the case of wheat starch or similar starches containing about 64 to 80% amylopectin, less salt may be used. Ammonium sulphate is required 20%, ammonium sulphamate 50%, monobasic ammonium phosphate 25% and dibasic ammonium phosphate 30%. In the case of hybrid cereal starches containing less than about 50% amylopectin, at least 15% ammonium sulfate, 40% ammonium sulfamate, 25% dibasic ammonium phosphate, and 20% monobasic ammonium phosphate must be present.

On huomattava, että koagulointihauteessa muodostuu alkalisuoloja, kun käytetään kaustisoituja tärkkelysdispersioita. Haluttujen tärkke-lyskuitujen tyydyttävä muodostuminen jatkuu, kunnes muodostuneen suolan määrä on suhteellisen korkea. Muodostuneen suolan sietoraja, jonka yläpuolella kuitujen muodostuminen tulee tehottomaksi, vaihtelee riippuen sellaisista tekijöistä kuin kyseinen käytetty suola, käytetty suolan kuiva-aineen kokonaismäärä, tärkkelyskuiva-aineen konsentraatio dispersiossa, amylopektiinin määrä tärkkelyspohjassa jne. Sen jälkeen, kun tämä suolan sietoraja on määritetty, tasapainotilassa oleva systeemi voidaan saada aikaan tällä maksimitasolla (tai alemmalla) lisäämällä jaksottaisesti, mutta jatkuvasti ammoniumsulfaattia. Esimerkiksi kun dispergointiväliaineena käytetään natriumhydroksidia ja tärkkelys-seos suulakepuristetaan ammoniumsulfaatti-koagulointihauteeseen, muodostuu natriumsulfaattia. Tässä tapauksessa on havaittu, että viljatärkkelyskuitujen (dispersion kuiva-ainepitoisuus 13 %) muodostuminen jatkuu tyydyttävällä tasolla, kunnes hauteessa on enintään noin 70 osaa natriumsulfaattia per 30 osaa ammoniumsulfaattia (liuoksen kuiva-ainepitoisuus 44 %). Tämän tason yläpuolella tärkkelyskui-tujen muodostuminen tulee tehottomammaksi, ja saaduilla kuiduilla on taipumus menettää yksilöllinen eheytensä. Muodostuneen suolan mää- 9 6741 7 rää systeemissä voidaan kuitenkin huomattavasti nostaa ennenkuin kuitujen muodostuminen huononee huomattavasti, kun alkuperäiseen koagu-lointihauteeseen tai hauteeseen kuitujen muodostumisen aikana lisätään pieni määrä epäorgaanista happoa. Edellä kuvatussa esimerkissä niinkin pienen määrän lisääminen kuin 3 osaa rikkihappoa per 100 osaa suolaa alussa käytetyssä koagulointihauteessa johtaa siten sietorajaan, joka on 90 osaa natriumsulfaattia per 10 osaa ammoniumsulfaat-tia, mikä lisää koagulointihauteen ikää.It should be noted that alkali salts are formed in the coagulation bath when causticized starch dispersions are used. Satisfactory formation of the desired starch fibers continues until the amount of salt formed is relatively high. The tolerance limit of the salt formed above which fiber formation becomes inefficient varies depending on factors such as the salt used, the total amount of salt dry matter used, the starch dry matter concentration in the dispersion, the amount of amylopectin in the starch base, etc. After this salt is equilibrated, the system can be achieved at this maximum level (or lower) by the intermittent but continuous addition of ammonium sulfate. For example, when sodium hydroxide is used as the dispersing medium and the starch mixture is extruded into an ammonium sulfate coagulation bath, sodium sulfate is formed. In this case, it has been found that the formation of cereal starch fibers (13% dry matter content of the dispersion) continues at a satisfactory level until the bath contains no more than about 70 parts of sodium sulfate per 30 parts of ammonium sulfate (44% dry matter content of the solution). Above this level, the formation of starch fibers becomes less efficient, and the resulting fibers tend to lose their individual integrity. However, the amount of salt formed in the system can be considerably increased before the fiber formation deteriorates considerably by adding a small amount of inorganic acid to the original coagulation bath or bath during fiber formation. In the example described above, the addition of as little as 3 parts of sulfuric acid per 100 parts of salt in the initially used coagulation bath thus results in a tolerance limit of 90 parts of sodium sulfate per 10 parts of ammonium sulfate, which increases the age of the coagulation bath.

Kuitujen muodostumisprosessissa käytettyä suolaliuosta voidaan ilmeisesti kierrättää ja käyttää uudelleen kuitujen poistamisen jälkeen. Suolakonsentraation säilyttäminen on kuitenkin tärkeää, erityisesti, kun suolan määrää vähentää kemiallinen reaktio, joka liittyy tärkke-lysdispersion lisäämiseen. Tärkkelysdispersiot, jotka eivät sisällä lipeää, eivät tuota kierrätettäessä tässä suhteessa paljoakaan vaikeuksia paitsi, että suolan kuiva-ainekonsentraatio on säilytettävä. Niissä tapauksissa, joissa käytetään kaustisoituja tärkkelys-dispersioita, tapahtuu kuitenkin kemiallisia reaktioita koagulointi-liuoksen kanssa. Esimerkiksi, jos käytetään ammoniumsulfaattia, reaktio johtaa ammoniakkikaasun ja natriumsulfaatin muodostumiseen. Tällaisen systeemin kierrättämistä voidaan pidentää ottamalla ammoniakki talteen happopesurissa ja palauttamalla se systeemiin ammo-niumsulfaattina. Muodostunut natriumsulfaatti voidaan käyttää koagulointihauteessa suolaseoksen osana, kunnes saavutetaan edellä tarkastellut sietorajat, tai niitä voidaan käyttää raaka-aineena massan tai paperin valmistuksen muissa osissa, esimerkiksi sulfaatti-selluloosan valmistuksessa "suolakakun" lähteenä.The brine used in the fiber formation process can apparently be recycled and reused after fiber removal. However, maintaining the salt concentration is important, especially when the amount of salt is reduced by a chemical reaction associated with increasing the starch dispersion. Starch-free starch dispersions do not present much difficulty in recycling in this respect except that the dry matter concentration of the salt must be maintained. However, in cases where causticized starch dispersions are used, chemical reactions with the coagulation solution occur. For example, if ammonium sulfate is used, the reaction will result in the formation of ammonia gas and sodium sulfate. The recycling of such a system can be extended by recovering ammonia in an acid scrubber and returning it to the system as ammonium sulfate. The sodium sulphate formed can be used in a coagulation bath as part of a salt mixture until the tolerance limits discussed above are reached, or they can be used as a raw material in other parts of pulp or paper production, for example in the production of sulphate cellulose as a source of "salt cake".

Tärkkelyskuituja voidaan valmistaa missä tahansa lämpötilassa, jossa tärkkelysdispersiota voidaan käsitellä. Yleisesti sanoen koagulointi-haude pidetään suurin piirtein huoneen lämpötilassa (20°C) kuitujen valmistuksen aikana, mutta voidaan käyttää kuitenkin niinkin korkeita lämpötiloja kuin noin 70°C. Tietyissä olosuhteissa voidaan käyttää näitäkin korkeampia lämpötiloja, koska ne lisäävät suolan liukoisuutta koagulointihauteeseen, jolloin saadaan väkevämpiä liuoksia. Kun halutaan valmistaa vahamaisesta maissista kuituja käyttämällä koa-gulointiaineena yksiemäksistä ammoniumfosfaattia, on siten suotavaa nostaa hauteen lämpötilaa niin, että suolan konsentraatioksi saadaan noin 40 % (yksiemäksisen ammoniumfosfaatin kyllästymisraja 20°C:ssa on 28 %).Starch fibers can be prepared at any temperature at which the starch dispersion can be treated. Generally speaking, the coagulation bath is maintained at approximately room temperature (20 ° C) during the preparation of the fibers, however, temperatures as high as about 70 ° C may be used. Under certain conditions, even these higher temperatures can be used because they increase the solubility of the salt in the coagulation bath, resulting in more concentrated solutions. Thus, when it is desired to prepare fibers from waxy corn using monobasic ammonium phosphate as a coagulant, it is desirable to raise the temperature of the bath to a salt concentration of about 40% (saturation limit for monobasic ammonium phosphate at 20 ° C is 28%).

10 6741 710 6741 7

Keksinnössä käytettyjä tärkkelyskuituja valmistettaessa tärkkelys-dispersio lisätään jatkuvasti tai erinä lankamaisena virtana liikkuvaan koagiMointisuolaliuokseen. Tämä lisääminen voidaan suorittaa joko suolaliuoksen yläpuolelta tai alapuolelta käyttämällä mitä tahansa tavanomaista tekniikkaa. Dispersio voidaan suulakepuristaa laitteen läpi, jöka sisältää vähintään yhden reiän, kuten kehruu-suuttimen, mäntäruiskun tai diureettisyöttöputken läpi. Vaihtoehtoisesti dispersio voidaan poistaa paineenalaisesta putkesta tai letkusta, joka sisältää useita reikiä, ympäröivään suljettuun tilaan, esimerkiksi samankeskiseen putkeen, joka sisältää liikkuvan koagulointi-liuoksen. Voidaan käyttää edellisen ja samantapaisten menetelmien eri muunnoksia, ja kuituja voidaan näin valmistaa joko panosmai-sesti tai jatkuvatoimisesti.In preparing the starch fibers used in the invention, the starch dispersion is added continuously or in batches in a wire stream to the moving coagulation salt solution. This addition can be performed either above or below the saline solution using any conventional technique. The dispersion can be extruded through a device that includes at least one hole, such as a spinneret, a plunger, or a diuretic delivery tube. Alternatively, the dispersion may be removed from a pressurized tube or hose containing a plurality of holes in an enclosed space, for example a concentric tube containing a mobile coagulation solution. Various modifications of the above and similar methods can be used, and the fibers can thus be produced either batchwise or continuously.

Kummankin suoritusmuodon mukaisesti vesipitoisen suolakoagulointi-liuoksen tulisi liikkua, , kiin tärkkelysdispersio lisätään. Molempien virtauksien suuntaa voidaan käyttää hyödyksi säädettäessä kuitujen pituuksia ja halkaisijoita tai leveyksiä. Jos suolaliuos liikkuu yleisesti ottaen myötävirtaan tärkkelysdispersion virran kanssa, muodostuu pyöreämpiä kuituja, jos tärkkelysdispersio lisätään noin 90° kulmassa suolaliuoksen virtauksen suhteen, muodostuu suhteellisesti litteämpiä kuituja. Yleisesti ottaen suositellaan reikiä, joiden halkaisija on 10 - 500 mikronia tässä yhteydessä tarvittavan kokoisten kuitujen valmistamiseksi. Tässä keksinnössä käytettyjen tärkkelyskuitujen halkaisija (leveys) on 10 - 500 mikronia, ja niiden pituus on yleisesti ottaen 0,1 - 3,0 mm, jos niitä tullaan käyttämään selluloosamassan korvikkeina paperissa. Non-woven-sovellutuksissa voidaan käyttää pidempiä kuituja.According to both embodiments, the aqueous salt coagulation solution should move to the starch dispersion. The direction of both flows can be utilized to adjust the lengths and diameters or widths of the fibers. If the brine moves generally downstream with the starch dispersion stream, rounder fibers are formed; if the starch dispersion is added at an angle of about 90 ° to the brine flow, relatively flatter fibers are formed. In general, holes with a diameter of 10 to 500 microns are recommended to produce fibers of the size required in this context. The starch fibers used in this invention have a diameter (width) of 10 to 500 microns and are generally 0.1 to 3.0 mm in length if they are to be used as substitutes for cellulosic pulp in paper. Longer fibers can be used in non-woven applications.

On huomattava, että saatujen kuitujen pituus, poikkileikkauksen koko ja konfiguraatio riippuvat monesta toisistaan riippuvasta parametristä edellä kuvattujen lisäksi. Tärkkelysdispersion viskositeetti, kuiva-ainepitoisuus sekä koagulointiliuoksessa ja/tai tärk-kelysdispersiossa käytetyt komponentit ja niiden suhteelliset vir-tausviskositeetit ovat lisätekijöitä, joita voidaan käyttää ledellä tarkasteltujen parametrien yhteydessä saadun kuidun dimensioiden säätöön.It should be noted that the length, cross-sectional size, and configuration of the resulting fibers depend on many interdependent parameters in addition to those described above. The viscosity of the starch dispersion, the dry matter content and the components used in the coagulation solution and / or starch dispersion and their relative flow viscosities are additional factors that can be used to control the dimensions of the fiber obtained with the parameters considered with LED.

Tätä ja samanlaisia koagulointimenetelmiä, joissa valmistetaan tässä yhteydessä hyödyllisiä tärkkelyskuituja, on kuvattu vireillä olevassa patenttihakemuksessamme 770869, joka on jätetty oheisen hakemuksen 6741 7 11 kanssa samana päivänä ja joka on esitetty tässä yhteydessä viitteenä, sekä amerikkalaisessa patentissa 2,902,336. Menetelmissä voidaan käyttää myös erilaisia muunnelmia, mikäli lopullinen kuitu on niin vettäkestävä, että sitä voidaan käyttää paperinvalmistuksessa.This and similar coagulation processes for producing starch fibers useful herein are described in our co-pending patent application 770869, filed the same day as the accompanying application 6741 7 11, which is incorporated herein by reference, and U.S. Patent 2,902,336. Various variations of the methods can also be used if the final fiber is so water resistant that it can be used in papermaking.

Saatu tärkkelyskuitujen vesipitoinen liete tai suspensio voidaan käyttää suoraan johtamalla se massavirtaan, jolloin voidaan valmistaa kuituja ja paperirainaa "in-line" paperia valmistavassa tehtaassa.The resulting aqueous slurry or suspension of starch fibers can be used directly by passing it into a pulp stream, whereby the fibers and paper web can be produced in an "in-line" paper mill.

Jos tätä suoritusmuotoa tullaan käyttämään, yleisesti ottaen on suositeltavaa ensin pestä kuidut koagulointisuolaa sisältämättömiksi ennenkuin liete johdetaan paperinvalmistusoperaatioon. Vaihtoehtoisesti kuidut voidaan ottaa talteen kuivassa tilassa keräämällä vedestä viiralla tai samanlaisella laitteella. Tämän jälkeen on suositeltavaa liettää kuidut uudelleen vettä sisältämättömään liuottimeen, kuten metanoliin, etanoliin, isopropanoliin, asetoniin tai vastaavaan, johon kuidut eivät liukene. Sen jälkeen kuidut otetaan talteen, esimerkiksi suodattamalla, liuöttimessa ja kuivataan. Veden poistamiseksi voidaan käyttää myös muita menetelmiä, kuten sentrifugointia, flash-kuivausta tai spray-kuivausta. Sen jälkeen, kun kuidut on kuivattu, ne voidaan lisätä uudelleen vesipitoiseen väliaineeseen, jolloin niiden uudelleendispergoitavuus on erinomainen ja ne säilyttävät erillisen, epäjatkuvan rakenteensa. Vaihtoehtoisesti kuidut voidaan ottaa talteen lietteestä, esimerkiksi suodattamalla, pestä ja lisätä veteen kuiva-ainepitoisuuksiin noin 50 % asti ja muodostaa myöhempää käyttöä varten "märiksi levyiksi".If this embodiment is to be used, it is generally recommended to first wash the fibers free of coagulation salt before passing the slurry to a papermaking operation. Alternatively, the fibers can be recovered in a dry state by collecting water from a wire or similar device. It is then recommended to resuspend the fibers in a non-aqueous solvent such as methanol, ethanol, isopropanol, acetone or the like in which the fibers are insoluble. The fibers are then recovered, for example by filtration, in a solvent and dried. Other methods such as centrifugation, flash drying or spray drying can also be used to remove water. After drying, the fibers can be re-added to the aqueous medium, giving them excellent redispersibility and retaining their distinct, discontinuous structure. Alternatively, the fibers can be recovered from the slurry, for example by filtration, washed and added to water to dry matter contents of up to about 50% and formed into "wet sheets" for later use.

Edelleen on huomattava, että käytetty tärkkelys voidaan kemiallisesti käsitellä muodostuneen kuidun ominaisuuksien muuttamiseksi tai kolloidaalisen dispersion muodostumisen auttamiseksi. Vaihtoehtoisesti tärkkelyskuidut voidaan käsitellä muodostamisen jälkeen niin, että niille saadaan tiettyjä funktionaalisia ominaisuuksia. Tärkkelys voidaan käsitellä kemiallisesti, esimerkiksi aminoetyloimalla, jotta tärkkelys saataisiin dispersioon nopeasti dispergoituvaksi.It should further be noted that the starch used may be chemically treated to alter the properties of the fiber formed or to aid in the formation of a colloidal dispersion. Alternatively, the starch fibers can be treated after formation to give them certain functional properties. The starch can be treated chemically, for example by aminoethylation, to make the starch rapidly dispersible in the dispersion.

Tämä käsittely johtaa myös sellaisen kuidun muodostamiseen, jolla on kationinen varaus vesipitoisessa väliaineessa käytettynä. Samalla tavoin voidaan käyttää tärkkelystä, joka on modifioitu niin, että se sisältää anionisia ryhmiä ja on dispersiossa stabiili ja tuottaa regeneroimisen jälkeen kuidun, jolla on anionisia ominaisuuksia. Kuituja voidaan muuntaa myös muodostamisensa jälkeen niin, että saadaan tiettyjä funktionaalisia ominaisutiksia. Parempi anioninen 6741 7 12 funktionaalisuus voidaan siten saada valkaisemalla kuidut saostamisen jälkeen, mikäli olosuhteet eivät ole niin voimakkaat, että ne tuhoavat kuidut. Kuitujen ominaisuuksia voidaan myös säätää käyttämällä modifioitujen ja modifioimattomien tärkkelyksien seoksia tai lisäämällä muita funktionaalisia aineita, kuten polyakryylihappoa niin, että saadaan nimenomaan halutut ominaisuudet.This treatment also results in the formation of a fiber having a cationic charge when used in an aqueous medium. Similarly, starch modified to contain anionic groups and stable in dispersion can be used to produce a fiber having anionic properties after regeneration. The fibers can also be modified after formation to provide certain functional properties. Thus, better anionic 6741 7 12 functionality can be obtained by bleaching the fibers after precipitation, provided that the conditions are not so severe as to destroy the fibers. The properties of the fibers can also be adjusted by using mixtures of modified and unmodified starches or by adding other functional agents, such as polyacrylic acid, so as to obtain exactly the desired properties.

Eräs oheisen keksinnön mukaisen menetelmän eduista on, että sen avulla voidaan parantaa monin tavoin paperituotteita ominaisuuksien avulla, jotka ovat joko luontaisia tärkkelyskuidussa tai jotka voidaan sille antaa. Esimerkkinä tällaisista parannetuista ominaisuuksista mainittakoon sellaisten erilaisten erikoispapereiden, kuten glassiinipa-perin ja suodatuspaperin valmistaminen, mikä vaatii erityiskäsittelyä tavanomaisesti valmistettuna.One of the advantages of the method according to the present invention is that it can be used in many ways to improve paper products by means of properties which are either inherent in the starch fiber or which can be imparted to it. An example of such improved properties is the production of various specialty papers such as glassine paper and filter paper, which requires special treatment when conventionally prepared.

Glassiinipaperi valmistetaan massoista, joissa kuidun laatu mahdollistaa runsaan hydratoitumisen. Veteen suspendoidun massan mekaaninen käsittely aiheuttaa selvät rasvanpitävät ominaisuudet. Kuidut kuidu-tetaan ja turvotetaan melkein gelatiinimaiseen tilaan. Kun hydratoi-duista kuiduista tehdään paperia, viiran päälle muodostetaan tiheä ei-huokoinen arkki. Saatu arkki kestää rasvojen ja öljyn tunkeutumisen, koska se muodostuu lähes kokonaan hyvin hydratoituneesta selluloosasta. Selluloosan saattaminen tähän hyvin hydratoituneeseen muotoon vaatii huomattavan energiamäärän. Glassiinipaperin valmistaminen on jauhettava raaka-ainettaan pitkiä aikoja tai lisättävä jauhinten määrää, joiden läpi raaka-aineen on kuljettava. Kun raaka-aine on hydratoitunut ja johdettu viiralle, se kuivuu valumalla hyvin hitaasti. Tämän seurauksena paperikoneen nopeudet ovat rajoittuneet välille 45 - 152 m/min. riippuen jonkin verran paperin peruspainosta. Raaka-aineen lämpötila on ehkä nostettava höyryllä, jotta vesi poistuisi nopeammin viiralla. Glassiinipaperin valmistajien yritykset käyttää kationisia polyelektrolyyttejä valumisen parantamiseksi ovat onnistuneet vain rajoitetusti. Kuitujen flokkulointi voi parantaa valumista, mutta tämä muodostelman rikkominen voi aiheuttaa reikiä, jotka pienentävät tuotteen öljyn- ja rasvankestävyysominaisuuksia.Glassine paper is made from pulps where the quality of the fiber allows for abundant hydration. Mechanical treatment of the pulp suspended in water results in clear grease-retaining properties. The fibers are fiberized and swollen to an almost gelatinous state. When the hydrated fibers are made into paper, a dense non-porous sheet is formed on the wire. The resulting sheet is resistant to the penetration of fats and oil, as it consists almost entirely of well-hydrated cellulose. Bringing cellulose into this well-hydrated form requires a considerable amount of energy. The production of glassine paper has to grind its raw material for long periods of time or increase the number of refiners through which the raw material must pass. Once the raw material is hydrated and passed to the wire, it dries by running very slowly. As a result, paper machine speeds are limited to 45 to 152 m / min. depending somewhat on the basis weight of the paper. The temperature of the raw material may need to be raised with steam to allow the water to drain faster with the wire. Attempts by glassine paper manufacturers to use cationic polyelectrolytes to improve runoff have been limited. Flocculation of the fibers can improve runoff, but this breakage of the formation can cause holes that reduce the oil and grease resistance properties of the product.

Olemme nyttemmin havainneet, että kun tärkkelyskuituja yhdistetään selluloosakuitujen kanssa, jotka on jauhettu hollanterissa alle sen asteen, joka tarvittaisiin tavanomaisessa glassiinipeperin valmistuksessa, saadulla seoksella on merkittävästi korkeampi free-ness ja se valuu alhaisemmissa lämpötiloissa noin yhdessä kolmasosassa 6741 7 13 siitä ajasta, joka tavallisesti tarvitaan tällä hetkellä käytetyissä korotetuissa lämpötiloissa, ja seoksen märän maton kuiva-ainepitoisuus on korkeampi puristamisen jälkeen ja sen kuivumistehokkuus on parempi verrattuna tavanomaiseen glassiiniraaka-aineeseen. Lisäksi tämän uuden paperin saatuihin arkkiominaisuuksiin kuuluu parempi sisäinen lujuus (Z-suuntainen lujuus), paremmat öljynpidätysominai-suudet ja suurempi vastus ilmankulun suhteen kuin tavanomaisella glassiinipaperilla. On ilmeistä, että selluloosan jauhatusvaatimusten pienentäminen voi aiheuttaa merkittäviä energiasäästöjä, koska kuitu-seoksen lämpötilaa ei tarvitse nostaa hyväksyttävien vedenpoistamis-nopeuksien aikaansaamiseksi, kuten tavanomaisessa glassiinipaperin valmistuksessa yleisesti tehdään.We have now found that when starch fibers are combined with cellulosic fibers ground in the Netherlands below the level that would be required in conventional glassine paper making, the resulting mixture has a significantly higher free-ness and drains at lower temperatures for about one third of the time required. at the elevated temperatures currently used, and the wet mat dry matter content of the mixture is higher after compression and has a better drying efficiency compared with the conventional glassine raw material. In addition, the sheet properties obtained of this new paper include better internal strength (Z-direction strength), better oil retention properties, and higher resistance to air flow than conventional glassine paper. It is apparent that reducing cellulose grinding requirements can result in significant energy savings because the temperature of the fiber blend does not need to be raised to achieve acceptable dewatering rates, as is commonly done in conventional glassine paper manufacturing.

Tärkkelyskuituja voidaan käyttää myös antamaan huokoisempi arkki.Starch fibers can also be used to give a more porous sheet.

Tämä ominaisuus voi olla toivottu sellaisissa papereissa kuin suoda-tuslaaduissa ja kyllästettävissä laaduissa. Aikaisemmissa alan menetelmissä selluloosan vähäisemmän jauhamisen on havaittu auttavan tämän ominaisuuden kehittymistä, mutta tämä tapahtuu ainoastaan heikomman rainalujuuden kustannuksella. Tämän keksinnön mukaisten tärkkelyskuitujen lisääminen yhdessä selluloosan kanssa voi johtaa huokoisempaan arkkirakenteeseen, jolloin samalla vaaditut lujuusominaisuudet säilyvät ja usein paranevat.This feature may be desirable in papers such as filter grades and impregnable grades. In previous methods in the art, less grinding of cellulose has been found to aid in the development of this property, but this is only at the expense of lower web strength. The addition of the starch fibers of this invention together with the cellulose can result in a more porous sheet structure, while maintaining and often improving the required strength properties.

Oheisen keksinnön eräänä tunnusmerkkinä dispergoivaan väliaineeseen on mahdollista lisätä eräitä hydrokolloideja ja suulakepuristaa hydrokolloidit yhdessä tärkkelyksen kanssa niin, että saadaan tärk-kelys-hydrokolloidikuitu, jota voidaan käyttää oheisen keksinnön mukaisessa paperinvalmistusprosessissa. Tämän kuituseoksen aikaansaamiseksi hydrokolloidi (pienehkö määrä, so. alle 50 % kuiva-aineen kokonaispainosta) on vain yhdessä tärkkelysosan kanssa saatettava kolloidaalisen dispersion tilaan ennen kosketusta koaguloin-tihauteen kanssa. Kun on kysymys veteen dispergoituvista hydrokolloi-deista, kuten polyvinyylialkoholista, karboksimetyyliselluloosasta, hydroksietyyliselluloosasta jne., hydrokolloidi on vain lisättävä veteen, johon tärkkelys on dispergoitu. Kun on kysymys muista hydro-kolloideista, kuten kaseiinista, dispersio on kaustisoitava, jotta saataisiin haluttu kolloidinen dispersio.As a feature of the present invention, it is possible to add some hydrocolloids to the dispersing medium and co-compress the hydrocolloids with the starch to obtain a starch hydrocolloid fiber that can be used in the papermaking process of the present invention. To obtain this fiber mixture, the hydrocolloid (a smaller amount, i.e. less than 50% of the total weight of the dry matter) only needs to be brought into a colloidal dispersion state together with the starch part before contact with the coagulation bath. In the case of water-dispersible hydrocolloids such as polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, etc., the hydrocolloid need only be added to the water in which the starch is dispersed. In the case of other hydro-colloids, such as casein, the dispersion must be causticized to obtain the desired colloidal dispersion.

Oheisen keksinnön eräänä vaihtoehtoisena suoritusmuotona tärkkelys-dispesioon voidaan sekoittaa tasaisesti veteenliukenemattomia lisäaineita ja kapseloida ne tämän jälkeen saadun tärkkelyskuidun sisään.In an alternative embodiment of the present invention, water-insoluble additives can be uniformly mixed into the starch dispersion and then encapsulated within the resulting starch fiber.

6741 7 146741 7 14

Keksinnön mukaisten tärkkelyskuitujen sisään voidaan kapseloida veteenliukenemattomia lisäaineita mukaanlukien pigmenttejä, metalli-jauheita, latekseja, öljyjä, pehmentimiä, mikropallosia (lasihelmiä* vaahdotettua silikaa tai muita pienitiheyksisiä aineita joko puhalletussa tai puhaltamattcmassa muodossa) jne. Samalla tavoin kuidun sisään voidaan lisätä veteen liukenemattomia synteettisiä polymeerejä tai latekseja, kuten polyvinyyliasetaattia, polyakrylonitriiliä, polystyreeniä jne. On myös huomattava, että tärkkelyskuitujen tiheyttä voidaan muuttaa lisäämällä ilmaa tai muita kaasuja tärkkelysdis-persioon ennen sen johtamista koagulointihauteeseen. Edelleen on huomattava, että tiettyjä veteenliukenevia kiinteitä lisäaineita voidaan myös suulakepuristaa yhdessä tärkkelyskuitujen kanssa. Tällaisissa tapauksissa lisäaine liuotetaan vesipitoiseen tärkkelys-dispersioon ja koagulointihaude, jota käytetään tärkkelyskuitujen muodostamiseen, säädetään lisäämällä riittävä määrä yhteensopivaa suolaa, joka kykenee saostamaan lisäaineen. Tärkkelysdispersioon voidaan esimerkiksi lisätä kaupallista hartsiliimaa ja suulakepuristaa koagulointihauteeseen, joka sisältää funktionaalista tärkkelyksen koaguloivaa suolaa sekä riittävän määrän alumiinisulfaattia, joka saostaa hartsin, jolloin muodostuu yhteissaostettu tärkkelys-alumiini-hartsikuitu.The starch fibers of the invention can be encapsulated with water-insoluble additives including pigments, metal powders, latexes, oils, plasticizers, microspheres (glass beads * foamed silica or other low density materials) in the form of blown or unbleached fibers, either in blown or blown form. latexes such as polyvinyl acetate, polyacrylonitrile, polystyrene, etc. It should also be noted that the density of the starch fibers can be changed by adding air or other gases to the starch dispersion before it is introduced into the coagulation bath. It should further be noted that certain water-soluble solid additives may also be co-extruded with starch fibers. In such cases, the additive is dissolved in an aqueous starch dispersion and the coagulation bath used to form the starch fibers is adjusted by adding a sufficient amount of a compatible salt capable of precipitating the additive. For example, a commercial resin adhesive can be added to the starch dispersion and extruded into a coagulation bath containing a functional starch coagulating salt and a sufficient amount of aluminum sulfate to precipitate the resin to form a co-precipitated starch-aluminum resin fiber.

Oheisen keksinnön mukaisten tärkkelyskuitujen veteeniiukenemattomuutta voidaan edelleen tehostaa lisäämällä tavanomaisia ristisidostavia aineita, kuten urea-formaldehydiä, glyoksaalia, urea-melamiini-form-aldehydiä, Kymeneä (rekisteröity tavaramerkki, Hercules, Inc., Wilmington, Delaware) jne. Näitä ristisidostavia aineita voidaan lisätä tärkkelysdispersioon ennen suulakepuristamista tai ne voidaan lisätä jälkikäteen tärkkelyskuituun.The water insolubility of the starch fibers of the present invention can be further enhanced by adding conventional crosslinking agents such as urea-formaldehyde, glyoxal, urea-melamine-formaldehyde, Kymene (registered trademark, Hercules, Inc., Wilmington, Delaware), etc. These crosslinkers can be added. before extrusion or may be added to the starch fiber afterwards.

Lisäämiseen valittu nimenomainen lisäaine sekä missä tahansa edellä kuvatuissa suoritusmuodoissa käytetty määrä riippuu ominaisuuksista, jotka halutaan saada lopulliseen kuituun. Pigmentoiduilla kuiduilla on siten parempi Opasiteetti ja niitä voidaan lisätä normaalin menetelmin kuiturainaan, jolloin pigmentin pidättyminen on kokonaisuutena ottaen parempi kuin pelkästään lisäämällä pigmentti paperiraaka-ai-neeseen. Alustalle voidaan antaa palamista hidastavia ominaisuuksia lisäämällä tärkkelyskuidun sisään polyvinyylikloridijauhetta ja antimonitrioksidia tai muita palamista hidastavia kemikaaleja. Pape-rirainoihin voidaan lisätä mikropallosia sisältäviä tärkkelyskuituja 15 6741 7 niin, että pidättyminen on erittäin hyvä. Tällaisten pallosten pidättyminen mahdollistaa sellaisten arkkien valmistamisen, joilla on suuri koko ja alhainen paino verrattuna saman painoisiin selluloosa-arkkeihin. Tavanomaisissa arkeissa, jotka sisältävät mikropallosia, mikropallosten mukanaololla kuitujen välissä on kuituja irroittava vaikutus, mikä johtaa lujuudeltaan huonoon arkkiin. Oheisen keksinnön mukaisella arkilla on päinvastoin erinomaiset lujuusominaisuudet, koska palloset ovat kapseloituneet tärkkelyskuitujen sisään, jolloin pallosten sidostumista huonontava vaikutus on mahdollisimman pieni. Tärkkelyskuitujen ja saadun paperin tiheyttä voidaan myös vaihdella lisäämällä tärkkelysdispersioon ilmaa tai muita kaasuja ennen sen johtamista koagulointihauteeseen.The particular additive selected for addition, as well as the amount used in any of the embodiments described above, will depend on the properties desired to be obtained in the final fiber. The pigmented fibers thus have a better opacity and can be added to the fibrous web by normal methods, whereby the retention of the pigment as a whole is better than simply by adding the pigment to the paper stock. The substrate can be imparted flame retardant properties by adding polyvinyl chloride powder and antimony trioxide or other flame retardant chemicals to the starch fiber. Starch fibers containing microspheres 15 6741 7 can be added to the paper webs so that the retention is very good. The retention of such spheres makes it possible to produce sheets with a large size and a low weight compared to cellulose sheets of the same weight. In conventional sheets containing microspheres, the presence of microspheres between the fibers has a fiber-releasing effect, resulting in a sheet of poor strength. On the contrary, the sheet according to the present invention has excellent strength properties because the spheres are encapsulated inside the starch fibers, whereby the effect of deteriorating the bonding of the spheres is as small as possible. The density of the starch fibers and the resulting paper can also be varied by adding air or other gases to the starch dispersion before passing it to the coagulation bath.

Käyttämällä lisäainetta kapseloivia kuituja on lisäksi mahdollista saada itse paperille uusia ominaisuuksia sen lisäksi, että kyseessä on uusi menetelmä lisäaineiden lisäämiseksi paperiin. Esimerkiksi on olemassa paperinvalmistuskoneita, joissa valmistetaan valmista rainaa, joka on muodostettu yksittäisistä, yhteenpuristetuista kerroksista. Tällaisia laitteita voidaan kutsua sylinterikoneiksi tai Fourdrinier-paperikoneiksi, joissa on toinen, myötävirtaan sijaitseva painelaatikko tai useita painelaatikoita. Tämän tyyppisissä koneissa käytetään tavallisesti huonompilaatuisia kuituja sisäkerroksissa ja pintakerroksena hyvälaatuista massaa. Käyttämällä pintakerroksessa pigmentoitua tärkkelyskuitua on mahdollista valmistaa paperirainaa, jolla on päällystetyn kartongin pintaominaisuudet. Päällystettyä kartonkia voitaisiin valmistaa märkäpäämenetelmällä, koska tärkkelyksen ja pigmentin konsentraatiot ovat korkeat substraatin pinnoilla. Vaihtoehtoisesti voitaisiin valmistaa koriste- tai kuvioerikoispaperia, jonka puolet olisivat erivärisiä. Kuitua voitaisiin valmistaa erivärisinä ja syöttää kahteen eri vaihelaatikkoon. Tällaista kummaltakin puolelta eriväristä paperia valmistetaan nykyään, mutta valmistuksen aikana on käytettävä pintalevitystä.By using the fibers encapsulating the additive, it is also possible to obtain new properties for the paper itself, in addition to being a new method for adding additives to the paper. For example, there are papermaking machines that produce a finished web formed from individual, compressed layers. Such devices may be referred to as cylinder machines or Fourdrinier paper machines with a second, downstream pressure box or multiple pressure boxes. In this type of machine, lower quality fibers are usually used in the inner layers and a good quality pulp as the surface layer. By using pigmented starch fiber in the surface layer, it is possible to produce a paper web having the surface properties of coated paperboard. Coated board could be made by the wet end method because of the high concentrations of starch and pigment on the substrate surfaces. Alternatively, decorative or patterned special paper could be made, the sides of which would be of different colors. The fiber could be made in different colors and fed into two different stage boxes. Such paper of different colors on both sides is nowadays produced, but surface application must be used during the production.

Tärkkelyskuidun sisään kapseloitujen veteenliukenemattomien synteettisten polymeerien käytön eräs etu on, että se mahdollistaa synteettisten kuitujen (kuten raionin, akryylikuitujen, polyesterin, nailo-nin tai polypropyleenin) hyvän pidättymisen paperirainoissa tai paperimaisissa rainoissa. Useimmilla näistä kuiduista on hyvin alhainen pintavaraus, ja siten niiden pidättymiset ovat huonoja yleisesti käytetyissä lateksisideainesysteemeissä, jotka perustuvat saostamis-ja kuidun laskeuttamistekniikkaan. Tällainen huono pidättyminen soi 6741 7 16 johtaa alhaiseen sideainetehokkuuteen ja aiheuttaa järjestelmässä polymeerin vaahtoamis-, takertumis- ja keräytymisongelmia. Hartsia ympäröivä tärkkelyskuitu varmistaa tehokkaan pidättymisen ja antaa arkille halutut loppuominaisuudet.One advantage of using water-insoluble synthetic polymers encapsulated within a starch fiber is that it allows good retention of synthetic fibers (such as rayon, acrylic fibers, polyester, nylon, or polypropylene) in paper webs or paper-like webs. Most of these fibers have a very low surface charge, and thus their retention is poor in commonly used latex binder systems based on precipitation and fiber deposition techniques. Such poor retention ring 6741 7 16 results in low binder efficiency and causes problems with polymer foaming, sticking, and accumulation in the system. The starch fiber surrounding the resin ensures effective retention and gives the sheet the desired final properties.

Oheisen keksinnön tunnusmerkki on edelleen se, että tärkkelyskuitu-ja voidaan myös käyttää valmistettaessa kuivalaskeutettuja non-woven-materiaaleja synteettisistä kuiduista. Tällaisissa sovellutuksissa valmistetaan raina käyttämällä ilmaa väliaineena, joka kerrostaa kuidut liikkuvan metallikudoksen päälle. Koska tällaisia synteettisiä kuituja ei ole hydratoitu, sitoutuminen on estynyt ja muodostuu suhteellisen heikkoja ja pehmeitä rakenteita. Jotta raina saataisiin kokonaisuudeksi, sen pinnalle on suihkutettava sideainetta. Oheisen keksinnön mukaisesti on mahdollista sekoittaa kuivia tärkkelyskuituja synteettisten kuitujen kanssa. Tällainen menetelmä on erityisen edullinen kertakäyttöisissä non-woven-materiaaleissa, joissa tärkkelys-kuidun biohajoavat ominaisuudet ovat ylivoimaisia verrattuna ominaisuuksiin, jotka saadaan tällä hetkellä käytetyillä synteettisten kuitujen sideaineilla. Sideaineena pidetään parhaimpana sellaisia kuituja, jotka sisältävät erityisen runsaasti amylopektiiniä. On huomattava, että tärkkelyskuitu voidaan pidättää lopulliseen non-woven-rainaan tai se voidaan haluttaessa poistaa siitä. Jos tärkkelyskuitu tullaan poistamaan, kuten esimerkiksi keraamisesta rainasta, sen poistamiseksi sopiva keino on rainan pitäminen olosuhteissa, jotka riittävät polttamaan tärkkelyskuidut.A further feature of the present invention is that starch fibers can also be used in the manufacture of dry-laid non-woven materials from synthetic fibers. In such applications, the web is made using air as the medium to deposit the fibers on the moving metal fabric. Because such synthetic fibers are not hydrated, binding is inhibited and relatively weak and soft structures are formed. In order for the web to be complete, a binder must be sprayed onto its surface. According to the present invention, it is possible to mix dry starch fibers with synthetic fibers. Such a method is particularly advantageous in disposable non-woven materials where the biodegradable properties of the starch fiber are superior to the properties obtained with the synthetic fiber binders currently in use. Fibers that are particularly rich in amylopectin are preferred binders. It should be noted that the starch fiber may be retained in the final non-woven web or may be removed therefrom if desired. If the starch fiber is to be removed, such as from a ceramic web, a suitable means of removing it is to keep the web under conditions sufficient to burn the starch fibers.

Tärkkelyskuituja, täytettyjä tai täyttämättömiä, voidaan menestyksellisesti käyttää yksinään kokonaan tärkkelystä olevan paperituotteen muodostamisessa tai sitä voidaan käyttää yhdessä kaiken tyyppisten selluloosakuitujen tai ei-selluloosakuitujen kanssa. Havu- tai lehti-puuselluloosakuituja, joita voidaan käyttää, ovat valkaistu ja valkaisematon sulfaattikuitu (voimapaperikuitu), valkaistu ja valkaisematon sulfiittikuitu, valkaistu ja valkaisematon soodakuitu, neutraa-lisulfiitti-kuitu, puolikemiallinen hiokekuitu, kemiallinen hioke-kuitu ja näiden kuitujen kaikki yhdistelmät. Nämä nimitykset tarkoittavat puumassakuituja, jotka on valmistettu monilla erilaisilla, normaalisti selluloosa- ja paperiteollisuudessa käytetyillä menetelmillä. Lisäksi voidaan käyttää viskoosiraion- tai regeneroitu selluloosa-tyyppisiä synteettisiä selluloosakuituja sekä kierrätettyjä jätepapereita eri lähteistä. Samalla tavoin voidaan keksinnön 17 6741 7 mukaisten tärkkelyskuitujen kanssa käyttää keraamisia kuituja, lasia, asbestia tai muita epäorgaanisia kuitumaisia materiaaleja.Starch fibers, whether filled or unfilled, can be successfully used alone to form a paper product made entirely of starch, or can be used in combination with all types of cellulosic or non-cellulosic fibers. Softwood or hardwood cellulose fibers that may be used include bleached and unbleached sulphate fiber (kraft paper fiber), bleached and unbleached sulphite fiber, bleached and unbleached soda ash fiber, neutral sulphite fiber, semi-chemical ground fiber fiber, man-made fiber fiber and all of these. These designations refer to wood pulp fibers made by a variety of methods normally used in the pulp and paper industry. In addition, synthetic cellulosic fibers of the viscose rayon or regenerated cellulose type as well as recycled waste papers from various sources can be used. Similarly, ceramic fibers, glass, asbestos or other inorganic fibrous materials can be used with the starch fibers of the invention 17 6741 7.

Tässä yhteydessä käytettyjen tärkkelyskuitujen vettäkestävän luonteen vuoksi kuidut dispergoituvat helposti muodostaen kestäviä dispersioita, joita voidaan käyttää pinta-aktiivisia aineita lisäämättä tavallisissa paperinvalmistuksen operaatioissa. Tämä mahdollistaa kuitujen käytön paperinvalmistusoperaatioissa ja laitteissa tarvitsematta modifioida normaaleja käsittelyolosuhteita. Kuidut voidaan siten lisätä jauhimeen tai sekoituslaatikkoon, painelaatikkoon, Fourdrinier-koneen viiralle ja sieltä arkki voidaan johtaa kuivaustelojen, kalantereiden läpi itärkäpuristimeen ja kelata arkiksi muuntamatta oleellisesti koneiden, joita käytetään sellulosapaperin valmistuksessa, normaaleja käyttöarvoja. On huomattava, että kun on kysymys paperista, joka on valmistettu kokonaan tärkkelyskuiduista, voi olla toivottavaa asettaa raina nailonverkkojen väliin tai kuivata raina kuivemmaksi kuin normaalisti paperinvalmistuksessa, jotta estettäisiin kuitujen takertuminen kuivaajaan.Due to the water-resistant nature of the starch fibers used in this context, the fibers are easily dispersed to form durable dispersions that can be used without the addition of surfactants in conventional papermaking operations. This allows the fibers to be used in papermaking operations and equipment without having to modify normal processing conditions. The fibers can thus be added to a grinder or mixing box, a pressure box, a Fourdrinier wire, and from there the sheet can be passed through drying rollers, calenders to an oriental press and wound into a sheet without substantially altering the normal operating values of machines used to make cellulosic paper. It should be noted that in the case of paper made entirely of starch fibers, it may be desirable to place the web between nylon nets or to dry the web drier than normally in papermaking to prevent the fibers from sticking to the dryer.

Paperinvalmistus voidaan lisäksi integroida tärkkelyskuidun valmistukseen käyttämällä saostuvia kuituja sisältävää lietettä. Artikkelit on mahdollista muovata myös suoraan paksuista kuitulietteistä liete-muovaamalla malleihin tai muotteihin.In addition, papermaking can be integrated into the production of starch fiber using a slurry containing precipitating fibers. It is also possible to mold articles directly from thick fiber slurries by slurry molding into patterns or molds.

Ammattimiehille on ilmeistä, että käytetty tärkkelys ja käytetyn tärkkelyksen määrä vaihtelee riippuen halutusta paperin laadusta. Valitsemalla oikean tyyppinen tärkkelys on mahdollista saada aikaan halutut arkin ominaisuudet, jotka aikaisemmin on saavutettu vain hydratoimalla ja kuiduttamalla puumassa eri jauhatusasteisiin. Tarkemmin sanoen on ollut välttämätöntä jauhaa massa vähän (650 ml, CSF=kanadalaisen standardin jauhamisaste) sovellutuksissa, joissa käytetään valkaisematonta selluloosaa vuorauskartonkina, jotta varmistettaisiin veden nopea poistuminen ja samalla säilytettäisiin suuret käsittelynopeudet.It will be apparent to those skilled in the art that the starch used and the amount of starch used will vary depending on the desired quality of the paper. By choosing the right type of starch, it is possible to achieve the desired sheet properties, which in the past have only been achieved by hydrating and defibering the wood pulp to different degrees of grinding. More specifically, it has been necessary to grind the pulp a little (650 ml, CSF = Canadian standard grinding rate) in applications using unbleached cellulose as a liner to ensure rapid water removal while maintaining high processing speeds.

Myös valmistettavan tuotteen sisäinen sidosvahvuus säätää jauhatus-astetta. Tärkkelyskuidun lisääminen mahdollistaa nopean veden poistumisen ja tuotantonopeuden säilyttämisen, mutta varmistaa kuitenkin sisäisen sidoslujuuden kehittymisen. Glassiinipapereita valmistetaan usein sellusta, joka on jauhettu pitkälle (alle 50 ml, CSF). Nyttemmin on havaittu, että glassiinityyppisiä papereita voidaan valmistaa pienentämällä selluloosan jauhatusta puoleen, kun tärkkelyskuitua lisätään niinkin vähän kuin 15 %. Vaihtoehtoisesti papereissa, joissa 18 6741 7 opasiteetin ja huokoisuuden on oltava vieläkin alhaisemmat, on suositeltavaa käyttää tärkkelyskuituja suurempia määriä, so. noin 50 % tai enemmän.The internal bond strength of the product to be manufactured also adjusts the degree of grinding. The addition of starch fiber allows rapid removal of water and maintenance of the production rate, but still ensures the development of internal bond strength. Glassine papers are often made from finely ground pulp (less than 50 ml, CSF). It has now been found that glassine-type papers can be made by halving the grinding of cellulose with the addition of as little as 15% starch fiber. Alternatively, in papers where the opacity and porosity must be even lower, it is recommended to use higher amounts of starch fibers, i. about 50% or more.

Oheisen keksinnön mukaisia tärkkelyskuituja sisältäviä papereita voidaan valmistaa yhdessä minkä tahansa yleisesti käytetyn sisäisen lisäaineen, kuten liimojen, märkä- ja kuivalujuutta lisäävien aineiden, jne. kanssa, tai niiden pinta voidaan käsitellä päällystämällä, suihkuttamalla tai kyllästämällä alalla normaalisti käytetyllä tavalla .The starch fiber-containing papers of the present invention may be prepared in combination with any commonly used internal additives such as adhesives, wet and dry strength agents, etc., or their surface may be treated by coating, spraying or impregnation as is commonly used in the art.

Oheisen keksinnön mukainen tärkkelyskuitua sisältävä paperi voidaan liettää uudelleen ja palauttaa. Tärkkelyskuidun kykyyn säilyttää kuidun eheytensä uudelleenliettämisen aikana vaikuttaa tärkkelyskuidun tyyppi (enemmän amyloosia sisältävät tärkkelykset liettyvät helpommin) ja niihin kohdistuvat liettämisolosuhteet. Yleisesti sanoen, mitä vähemmän käytetään peruskemikaaleja ja korotettuja lämpötiloja uudelleenliettämisen aikana, sitä edullisempaa on tärkkelys-kuidun kierrättäminen.The starch fiber-containing paper of the present invention can be reslurried and recovered. The ability of the starch fiber to maintain its fiber integrity during reslurry is affected by the type of starch fiber (starches containing more amylose are more easily slurried) and the slurry conditions applied to them. In general, the less basic chemicals and elevated temperatures are used during reslurrying, the more advantageous it is to recycle starch fiber.

Seuraavat esimerkit selventävät täydellisemmin oheisen keksinnön eri puolia ja suoritusmuotoja. Esimerkeissä kaikki osat ovat paino-osia ellei toisin ole mainittu.The following examples further illustrate various aspects and embodiments of the present invention. In the examples, all parts are by weight unless otherwise indicated.

Esimerkki 1Example 1

Valmistettiin liete sekoittamalla luonnossa esiintyvää modifioimaton-ta tärkkelystä, joka sisälsi 70 % amyloosia ja 30 % amylopektiiniä, veteen 5 painoprosenttia kiinteästä tärkkelyksestä laskettuna. Tämän jälkeen lisättiin sekoittaen niin paljon natriumhydröksidin kuiva-ainepitoisuudeltaan 25-prosenttista liuosta, että seos sisälsi 40 % lipeää tärkkelyksen kuivapainosta laskettuna. Tätä seosta sekoitettiin, kunnes saatiin tärkkelysrakeiden dispersio.A slurry was prepared by mixing naturally occurring unmodified starch containing 70% amylose and 30% amylopectin with water at 5% by weight of solid starch. A solution of 25% sodium hydroxide in the dry matter was then added with stirring that the mixture contained 40% lye based on the dry weight of the starch. This mixture was stirred until a dispersion of starch granules was obtained.

Saatu dispersio johdettiin 703 g/cm paineessa liikkuvaan suolaliuokseen nähden 90° kulmassa sekoitettuun koagulointihauteeseen, joka sisälsi ammoniumsulfaattia 28 % kuiva-aineesta laskettuna, kehruu-suuttimen läpi, jossa oli 100 reikää, joiden jokaisen halkaisija oli 70,2 mikronia. Saadut kuidut kerättiin teräslankaviiran päälle, pestiin suolattomaksi ja otettiin uudelleen talteen. Kuitujen keskimääräinen halkaisija oli 65 mikronia, keskimääräinen pituus noin 4 mm 6741 7 19 ja lopullinen kuiva-ainepitoisuus 23,5 painoprosenttia.The resulting dispersion was passed through a spinneret containing 100 holes, each 70.2 microns in diameter, in a coagulation bath containing ammonium sulfate at a 90 ° angle to 90 ° g / cm of mobile salt solution in a stirred coagulation bath. The resulting fibers were collected on a wire rod, washed desalted and recovered again. The fibers had an average diameter of 65 microns, an average length of about 4 mm 6741 7 19 and a final dry matter content of 23.5% by weight.

Noble ja Wood arkkimuotissa valmistettiin sarja käsiarkkeja käyttämällä eri määrät valkaistua havupuumassaa (BSWK) yhdistelmänä edellä valmistettujen kuitujen kanssa. Arkit kuivattiin Noble ja Wood kuivaajassa rummun lämpötilan ollessa 121°C ja niiden annettiin tasapainottua 24 tuntia 22°G:n vakiolämpötilassa ja 55 % suhteellisessa kosteudessa.In the Noble and Wood sheet mold, a series of hand sheets were made using different amounts of bleached softwood pulp (BSWK) in combination with the fibers prepared above. The sheets were dried in a Noble and Wood dryer at a drum temperature of 121 ° C and allowed to equilibrate for 24 hours at a constant temperature of 22 ° G and 55% relative humidity.

Taulukkoon I on koottu arkin valmistusolosuhteet ja koearvot.Table I summarizes the sheet manufacturing conditions and test values.

Taulukko ITable I

Kuituseos_ Neliö- Jauhatusaste Scheffield- Lujuus Z-Fiber mixture_ Square- Grinding degree Scheffield- Strength Z-

RqwK Tärkkelys- metripai- kanadalainen huokoi- suunnas- kuitu no g/nr standardi suus (2) „ (3) .___ (ml) t!) 100 O 78,1 544 218 596 90 10 82,6 540 192 630 75 25 80,4 475 74 846 50 50 77,9 367 28 1050+ 25 75 77,1 250 16 1050+ (1) Mittaa veden valumista massasta teräslankaviiran läpi. Jauha-mattomien massojen jauhatusaste on korkea verrattuna hyvin jauhettujen massojen alhaiseen jauhatusasteeseen. TAPPI-testi T227-M-58.RqwK Starch meter position Canadian porous directional fiber no g / nr standard oral (2) „(3) .___ (ml) t!) 100 O 78.1 544 218 596 90 10 82.6 540 192 630 75 25 80.4 475 74 846 50 50 77.9 367 28 1050+ 25 75 77.1 250 16 1050+ (1) Measure the flow of water from the mass through the wire rod. The degree of grinding of unground pulps is high compared to the low degree of grinding of well ground pulps. TAPPI test T227-M-58.

(2) Tämä testi mittaa paperin kykyä vastustaa ilmankulkua. Tarkemmin sanoen se mittaa ilmatilavuuden, joka voidaan johtaa määrätyn näytepinta-alan läpi tietyssä paineessa ja aikana. Mitä korkeampi arvo on, sitä huokoisempi on arkki (käytetyn renkaan sisähalkaisi- ja 7,62 cm; arvot ovat yksiköttömiä).(2) This test measures the paper's ability to resist airflow. More specifically, it measures the volume of air that can be passed through a given sample area at a given pressure and time. The higher the value, the more porous the sheet (the inside diameter of the tire used and 7.62 cm; the values are unitless).

(3) Scott Internal Bond Tester laite mittaa paperin lujuuden Z-suunnassa. Tämä menetelmä on suunniteltu sen keskimääräisen voiman jouleina neliömetriä kohti, jokä tarvitaan paperinäytteen erottamiseen. TAPPI RC-305.(3) The Scott Internal Bond Tester measures the strength of the paper in the Z direction. This method is designed for the average force in joules per square meter required to separate a paper sample. TAPPI RC-305.

Taulukon tuloksetosoittavat, että, kun tämän kyseisen tärkkelyskuidun, joka on valmistettu dispersiona, joka sisältää kuiva-ainetta 5 %, määrä kasvaa, kuituseoksen vedenpidätyskyvyt kasvavat ja saadaan 20 6741 7 arkki, jonka huokoisuus on pienempi ja lujuus Z-suunnassa suurempi kuin 100-prosenttisen selluloosa-arkin.The results in the table show that as the amount of this particular starch fiber prepared as a dispersion containing 5% dry matter increases, the water retention capacities of the fiber mixture increase and 20 6741 7 sheets with a lower porosity and a Z-strength greater than 100% cellulosic sheet.

Esimerkki 2 Tärkkelyskuituja valmistettiin käyttämällä esimerkin 1 aineita ja menetelmää. Viimeisen pesun jälkeen kuidut kuitenkin dispergoitiin etanoliliuokseen, otettiin talteen ja niiden annettiin kuivua. Kuidut yhdistettiin sen jälkeen selluloosan kanssa ja valmistettiin esimerkin 1 mukaisesti käsiarkkeja. Näillä käsiarkeilla tehdyt kokeet osoittivat, että kuivatun kuidun antamat ominaisuudet olivat verrattavissa ominaisuuksiin, jotka oli saatu käyttämällä esimerkin 1 mukaisia kosteita kuitutuotteita.Example 2 Starch fibers were prepared using the materials and method of Example 1. However, after the last wash, the fibers were dispersed in ethanol solution, recovered and allowed to dry. The fibers were then combined with cellulose and hand sheets were prepared according to Example 1. Experiments with these hand sheets showed that the properties provided by the dried fiber were comparable to those obtained using the wet fiber products of Example 1.

Esimerkki 3 Tärkkelyskuituja valmistettiin käyttämällä esimerkin 1 aineita ja menetelmiä. Tärkkelysdispersion tärkkelyskuiva-aineen konsentraatio oli kuitenkin 20 % ja lopullinen kuiva-ainepitoisuus kuidussa oli 38 %. Käsiarkit valmistettiin ja testattiin kuten esimerkissä 1. Tulokset on esitetty taulukossa II.Example 3 Starch fibers were prepared using the materials and methods of Example 1. However, the starch dry matter concentration of the starch dispersion was 20% and the final dry matter content of the fiber was 38%. The hand sheets were prepared and tested as in Example 1. The results are shown in Table II.

Taulukko IITable II

Kuituseos__ Neliö- Jauhatusaste Scheffield- Lujuus Z- ς Tärkkelys- metripai- kanadalainen huokoi- suunnas- kuitu no g/m^ standardi suus (2) sa (3) _ (ml) u' 100 0 86,2 505 158 538 90 10 82,9 545 333 527 75 25 82,9 595 1215 565 50 50 79,7 676 8645 647 25 75 79,7 814 50496 1035+Fiber mixture__ Square- Grinding degree Scheffield- Strength Z- ς Starch- metric-position Canadian porous directional fiber no g / m ^ standard oral (2) sa (3) _ (ml) u '100 0 86.2 505 158 538 90 10 82.9 545 333 527 75 25 82.9 595 1215 565 50 50 79.7 676 8645 647 25 75 79.7 814 50496 1035+

Kuten taulukosta II käy ilmi, tärkkelyskuitujen, jotka on valmistettu dispersiosta, jonka kuiva-ainepitoisuus on korkeampi, käyttäminen lisäsi raaka-aineen vedenluovutuskykyä (so. jauhatusatetta) ja tuotti huokoisamman arkin, jonka huokoisuus ja lujuus Z-suunnassa olivat suuremmat kuin 100-prosenttisen selluloosa-arkin. On huomattava, että tämä tärkkelyskuiva-ainetaso tuottaa selvästi erilaisia jauhatusaste- ja huokoisuusarvoja kuin mitä saatiin esimerkissä 1, jossa 21 6741 7 kuitujen valmistukseen käytettiin 5 % tärkkelyskuiva-ainetasoa. Tämä vertailu havainnollistaa oheisen keksinnön mukaisen menetelmän soveltuvuutta antaa valmiille paperituotteelle erilaisia ominaisuuksia (esimerkiksi glassiiniraaka-aineessa vaadittu huokoisuus 5©rSus i suodatinpaperissa vaadittu huokoisuus) . Edelleen on huomattava»: että tärkkelyskuitujen käyttö paransi paperin lujuutta sekä esimerkissä 1 että 3.As shown in Table II, the use of starch fibers made from a dispersion with a higher dry matter content increased the water yield of the raw material (i.e., grinding precipitation) and produced a more porous sheet with a porosity and strength in the Z direction greater than 100% cellulose. Sheet. It should be noted that this level of starch solids produces clearly different grinding degree and porosity values than those obtained in Example 1, where a 5% level of starch solids was used to make 21,641 7 fibers. This comparison illustrates the applicability of the method of the present invention to impart different properties to the finished paper product (e.g., the required porosity in the glassine feedstock). It should further be noted that the use of starch fibers improved the strength of the paper in both Examples 1 and 3.

Esimerkki 4 Tärkkelyskuituja valmistettiin käyttämällä tärkkelys-kuiva-ainepitoi-suudeltaan 20-prosenttista dispersiota, kuten esimerkissä 3, mutta pesun jälkeen ne lietettiin uudelleen etanoliin, otettiin talteen ja kuivattiin. Käsiarkit valmistettiin ja testattiin, jolloin osoittautui, että kuivatun kuidun antamat ominaisuudet olivat verrattavissa ominaisuuksiin, jotka oli saatu käyttämällä esimerkin 3 mukaista kosteaa kuitutuotetta.Example 4 Starch fibers were prepared using a 20% starch-dry matter dispersion as in Example 3, but after washing they were reslurried in ethanol, recovered and dried. The hand sheets were prepared and tested, and it was found that the properties given by the dried fiber were comparable to those obtained using the wet fiber product of Example 3.

Esimerkki 5 Tämä esimerkki havainnollistaa eri tärkkelyspohjista muodostettujen kuitujen käyttöä oheisen keksinnön mukaisen paperin valmistuksessa.Example 5 This example illustrates the use of fibers formed from different starch bases in the manufacture of the paper of the present invention.

Tärkkelyskuidut valmistettiin ja yhdistettiin selluloosan kanssa esimerkissä 1 kuvatuilla menetelmillä. Selluloosaosa oli jauhettu ennen tärkkelyskuitujen kanssa sekoittamista jauhatusasteeseen 645 ml (kanadalainen standardi). Käsiarkkien neliömetripainona pidettiin 97,5 g/m2.Starch fibers were prepared and combined with cellulose by the methods described in Example 1. The cellulose portion was ground before mixing with the starch fibers to a degree of grinding of 645 ml (Canadian standard). The basis weight of the hand sheets was considered to be 97.5 g / m2.

vv

Taulukko IIITable III

22 6741 722 6741 7

Kuituseos 2 4Fiber blend 2 4

BS Tärkke- Tärkkelyskui- Veto- Mullen Lujuus Z- MITBS Starch- Starch Fiber- Tensile- Mullen Strength Z- MIT

lyskui- tupohja lujuus g/cm^ suunnas- taitosten _tu_____ g/Oin_ sa _määrä_ 100 0 -- 1040,55 4429,40 145 552 90 10 Aminoetyloi- 1462,4 6679,26 903 1210 tu vilja 70 30 " 1476,46 5624,64 1050+ 1280 90 10 Vahamainen 1525,68 6679,26 853 1670 maissi 70 30 " 1413,19 5062,17 1050+ 1125 90 10 Modifioima- 1553,80 5484/02 567 1340 ton vilja 70 30 " 1293,66 3445,09 1050+ 1245 90 10 Hybridivilja, 1659,26 5273,10 622 1420 joka sisältää 70 % amyloosia 70 30 " 1652,23 4148,17 1050+ 1390 90 10 Amyloosi 1545,99 5413,71 683 1433 70 30 " 1652,23 4780,94 1050+ 1395 ^TAPPI-menetelmä T404-5s-66 - Määrittää vetomurtolujuuden nauloina per tuuma (muunnettu metriyksikköihin).flax fiber base strength g / cm ^ directional fold _tu_____ g / Oin_ sa _amount_ 100 0 - 1040.55 4429.40 145 552 90 10 Aminoethyl 1462.4 6679.26 903 1210 grain 70 30 "1476.46 5624 , 64 1050+ 1280 90 10 Waxy 1525.68 6679.26 853 1670 Maize 70 30 "1413.19 5062.17 1050+ 1125 90 10 Modified 1553.80 5484/02 567 1340 tonnes of cereals 70 30" 1293.66 3445 , 09 1050+ 1245 90 10 Hybrid cereals, 1659.26 5273.10 622 1420 containing 70% amylose 70 30 "1652.23 4148.17 1050+ 1390 90 10 Amylose 1545.99 5413.71 683 1433 70 30" 1652, 23 4780.94 1050+ 1395 ^ TAPPI Method T404-5s-66 - Determines the tensile strength in pounds per inch (converted to metric units).

2 TAPPI-menetelmä T403-ts-63 - Hydrostaattinen paine nauloina per neliötuuma (muunnettuna) joka tarvitaan paperin murtamiseen, kun säädetty, kasvava paine kohdistetaan kumikalvon läpi pyöreään pintaan, jonka halkaisija on 3048 cm.2 TAPPI Method T403-ts-63 - Hydrostatic pressure in pounds per square inch (converted) required to break paper when the adjusted, increasing pressure is applied through a rubber film to a circular surface 3048 cm in diameter.

3 Määritelty kuten esimerkissä 1.3 Defined as in Example 1.

4 TAPPI-menetelmä T423M-50. Taitosten lukumäärä, jonka koekappale voi kestää ennen murtumistaan, kun käytetään MITissä (Massachusetts Institute of Technology) kehitetyn tyyppistä taitetestaajaa.4 TAPPI method T423M-50. The number of folds a specimen can withstand before rupture when using a type of refractor developed at MIT (Massachusetts Institute of Technology).

Kuten taulukossa III on esitetty, minkä tahansa erilaisten tärkkelys-kuitujen lisäystä voidaan käyttää paperin kyseisten lujuusominaisuuksien parantamiseen verrattuna 100-prosenttiseen selluloosakuituarkkiin.As shown in Table III, the addition of any of a variety of starch fibers can be used to improve those strength properties of the paper compared to a 100% cellulosic fibrous sheet.

Esimerkki 6 6741 7 23 Tämä esimerkki havainnollistaa kahta menetelmää, joilla voidaan valmistaa lOO-prosenttisia tärkkelyskuituarkkeja.Example 6 6741 7 23 This example illustrates two methods for making 100% starch fiber sheets.

Menetelmä A. 6 g modifioimatonta viljatärkkelyskuitua lietettiin 1 litraan vettä. Kuituja sekoitettiin lapasekoittimella, kunnes saatiin yhtenäinen seos. Noble and Wood arkinmuodostuslaitteessa, johon oli sovitettu 100 meshin teräslankaviira, valmistettiin käsi-arkki. Saatu kuituraina poistettiin viiralta ja imulevyistä ja sitä o puristettiin seuraavalla tavalla: 3 puristusta paineessa 7030,8 g'cm 2 ja 3 puristusta paineessa 28123,2 g/cm , jolloin imulevyt vaihdettiin puristusten välillä. Saadun maton kuiva-ainepitoisuus oli 70 %.Method A. 6 g of unmodified cereal starch fiber was slurried in 1 liter of water. The fibers were mixed with a paddle mixer until a uniform mixture was obtained. A hand sheet was made in a Noble and Wood sheet forming machine fitted with a 100 mesh steel wire cloth. The obtained fibrous web was removed from the wire and the suction sheets and compressed as follows: 3 presses at a pressure of 7030.8 g'cm 2 and 3 presses at a pressure of 28123.2 g / cm, whereby the suction sheets were switched between presses. The resulting mat had a dry matter content of 70%.

Raina asetettiin sen jälkeen imulevyjen väliin ja kuivattiin Noble and Wood kuivauslaitteessa 120,l°C:ssa. Saadun jäykän vahvikkeetto- 2 man paperimaisen tuotteen neliömetripaino oli 145 g/cm .The web was then placed between the suction plates and dried in a Noble and Wood dryer at 120.1 ° C. The resulting rigid unreinforced paper product had a basis weight of 145 g / cm 2.

Menetelmä B. Tärkkelyskuidut käsiteltiin kuten menetelmässä A ja saatu rainamatto puristettiin seuraavasti: 2 puristusta paineessa 2 2 7030,8 g/cm- ja 2 puristusta paineessa 14061,6 g/cm , jolloin imu- levyt vaihdettiin puristusten välillä. Saadun märän maton kuiva-ainepitoisuus oli 50 %. Raina asetettiin kahden nailonviiran väliin ja johdettiin Noble and Wood kuivauslaitteen läpi 120,l°G:ssa. Saadun jäykän vahvikkeettoman paperimaisen rainana neliömetripaino oli 145 g/m2.Method B. The starch fibers were treated as in Method A, and the resulting web mat was pressed as follows: 2 presses at 2 7030.8 g / cm 2 and 2 presses at 14061.6 g / cm, with the suction sheets being switched between presses. The resulting wet mat had a dry matter content of 50%. The web was placed between two nylon wires and passed through a Noble and Wood dryer at 120.1 ° C. The resulting rigid unreinforced paper web had a basis weight of 145 g / m 2.

Esimerkki 7 Käsiarkkeja valmistettiin esimerkin 1 mukaisella menetelmällä, mutta viljatärkkelyskuitujen kanssa yhdistettiin kaupallista, modifioimatonta jauhettua glassiiniraaka-ainetta käyttämällä kahta eri jauhatus-astetta. Selluloosamassa saatiin jauhatuksen kahdesta eri kohdasta, jolloin toisen osan Schopper Reigler jauhatusaste Oli 350 ml, kun kokonaan jauhetun osan jauhatusaste oli 160 ml. Selluloosakuiduista korvattiin tärkkelyskuiiduilla 20 % ja kaikki käsiarkit valmistettiin 2 niin, että neliömetripaino oli 48,8 g/m . Arkkien pinta liimattiin tämän jälkeen laboratoriomittäisessä liimapuristimessa, johon oli asennettu kumitelat, käyttämällä 60°C:ssa pidettyä polyvinyyliase-taattiliuosta, jonka kuiva-ainepitoisuus oli 1 % (saatavissa tavaramerkillä Vinol 165 Air Products and Chemicals-yhtiöltä). Polyvinyyli- 24 6741 7 asetaatin jäämä oli 1 %. Sen jälkeen arkit tasapainoitettiin vakio-lämpötilassa 20°C ja 55 % huoneen kosteudessa 24 tuntia ennenkuin niiden terpentiininkestävyys testattiin käyttämällä TAPPI-standardia T454-ts-66. Terpentiinitestauksen tulokset on esitetty taulukossa IV.Example 7 Hand sheets were prepared by the method of Example 1, but a commercial, unmodified ground glassine raw material was combined with cereal starch fibers using two different milling steps. The cellulose pulp was obtained from two different grinding points, the second part having a Schopper Reigler degree of grinding of 350 ml, while the degree of grinding of the completely ground part was 160 ml. 20% of the cellulosic fibers were replaced with starch fibers and all hand sheets were made 2 so that the basis weight was 48.8 g / m 2. The surface of the sheets was then glued in a laboratory-scale size press equipped with rubber rollers using a polyvinyl acetate solution having a dry matter content of 1% maintained at 60 ° C (available under the trademark Vinol 165 from Air Products and Chemicals). The residue of polyvinyl acetate was 1%. The sheets were then equilibrated at a constant temperature of 20 ° C and 55% room humidity for 24 hours before their turpentine resistance was tested using the TAPPI standard T454-ts-66. The results of turpentine testing are shown in Table IV.

Taulukko IVTable IV

Selluloosan Tärkke- Arkkimuotin Raaka-ai- Terpentiini SR-jauhatus- lys- valumis- neen läm- testi aste*_Osaa kuitu a»ika_ poti la °C ______ 350 ml 100 -- 21,3 s 24 855 s 350 ml 80 20 19,9 s 24 1800+ s 160 ml 100 - - 62,1 s 60 1800+ s vCellulose Star Sheet Mold Raw Material Turpentine SR Grinding Leakage Heating Degree * _Canop fiber a »ika_ pot Sat ° C ______ 350 ml 100 - 21.3 s 24 855 s 350 ml 80 20 19 , 9 s 24 1800+ s 160 ml 100 - - 62.1 s 60 1800+ sv

Schopper-Riegler Freeness Tester, valmistaja Testing Machines, Inc.Schopper-Riegler Freeness Tester, manufactured by Testing Machines, Inc.

Tärkkelyskuidun käyttö yhdessä osittain jauhetun massan kanssa lisäsi selluloosan terpentiininkestävyyttä ja vastasi kokonaan jauhetun glassiiniraaka-aineen kestävyyttä. Jauhatuksen pienentäminen mahdollisti lisäksi valumisajan pienenemisen lähes kolmasosaan merkittävästi alhaisemmissa lämpötiloissa. Siten vaikkakin tavanomaisen raaka-aineen lämpötila on nostettava noin 60°C:een, jotta saataisiin valumisajaksi 62 sekuntia, noin 20 sekunnin valumisaika voidaan saavuttaa 24°C:n lämpötiloissa menettämättä toivottuja ominaisuuksia käyttämällä oheisen keksinnön mukaista menetelmää. Tämä parempi valuminen voi johtaa nopeampiin koneen nopeuksiin ja lisätä tuotannon tehokkuutta ja samalla mahdollistaa merkittävät energiasäästöt pienemmästä jauhatuksesta ja raaka-aineen lämpötiloista johtuen.The use of starch fiber together with the partially ground pulp increased the turpentine resistance of the cellulose and corresponded completely to the resistance of the ground glassine raw material. In addition, the reduction in grinding made it possible to reduce the flow time to almost a third at significantly lower temperatures. Thus, although the temperature of the conventional raw material must be raised to about 60 ° C to give a flow time of 62 seconds, a flow time of about 20 seconds can be achieved at 24 ° C without losing the desired properties using the method of the present invention. This better run-off can lead to faster machine speeds and increase production efficiency while allowing significant energy savings due to lower grinding and raw material temperatures.

Esimerkki 8 Tämä esimerkki havainnollistaa sitä ominaisuuksien paranemista, joka voidaan saada aikaan lisäämällä selluloosamassaan tärkkelyskuituja, jotka sisältävät polymeerisiä mikropallosia.Example 8 This example illustrates the improvement in properties that can be achieved by adding starch fibers containing polymeric microspheres to the cellulose pulp.

Tärkkelyskuituja valmistettiin esimerkin 1 mukaisella menetelmällä, mutta tärkkelysdispersioon lisättiin ennen kuitujen muodostamista 8,5 % mikropallosia (saatavissa Dow Chemical-yhtiöstä nimellä XD 6850). Kuidut tehtiin sen jälkeen yhdistelmänä selluloosapuu-massan kanssa käsiarkeiksi käyttämällä esimerkissä 1 kuvattua menetelmää. Kaikissa tapauksissa selluloosakomponentin kanadalaisen stan- 6741 7 25 dardin jauhatusaste oli 730 ml. Testauksen tulokset on esitetty taulukossa V. Vertailun vuoksi valmistettiin myös näytteitä, joissa mikropalloset oli lisätty suoraan paperimassaan teollisuudessa normaalisti käytetyllä tavalla.Starch fibers were prepared by the method of Example 1, but 8.5% microspheres (available from Dow Chemical under the name XD 6850) were added to the starch dispersion prior to fiber formation. The fibers were then hand-combined in combination with cellulosic pulp using the method described in Example 1. In all cases, the grinding degree of the Canadian standard for the cellulose component was 730 ml. The results of the testing are shown in Table V. For comparison, samples were also prepared in which the microspheres were added directly to the pulp in the manner normally used in industry.

Taulukko VTable V

22

Kuituseos Pallosia, % Neliö-ι Kalii- Taber Lujuus Z- BSWK Tärkke- metri- perii jäyk- suunnassa lyskur- y sa parjo lxl0-3 cm kyys 100 O 0 O 97,6 18,79 3,7 111 100 O 0 0 130,1 24,38 6,3 137 100 0 1,8 ,86 97,6 24,39 6,6 103 100 O 2,0 1,0 97,6 25,40 7,1 90 95 5 ,43 ,43 97,6 23,11 5,0 168 90 10 ,86 ,86 97,6 26,16 6,3 206 85 15 1,29 1,29 97,6 28,45 7,5 237 ^Paperin paksuus senttimetrin tuhannesosina 2TAPPI-mentelmä T451-M-60 3 Määritelty kuten esimerkissä 1.Fiber mixture Spheres,% Square-ι Potassium Taber Strength Z- BSWK Starch-metered perpendicular slip barx lx10-3 cm size 100 O 0 O 97.6 18.79 3.7 111 100 O 0 0 130.1 24.38 6.3 137 100 0 1.8, 86 97.6 24.39 6.6 103 100 O 2.0 1.0 97.6 25.40 7.1 90 95 5, 43, 43 97.6 23.11 5.0 168 90 10, 86, 86 97.6 26.16 6.3 206 85 15 1.29 1.29 97.6 28.45 7.5 237 ^ Paper thickness in centimeters per centimeter 2TAPPI method T451-M-60 3 Defined as in Example 1.

Kuten taulukosta V käy ilmi, mikropallosten lisääminen kummallakin menetelmällä paransi oleellisesti paperituotteen kaliiperia ja jäykkyyttä. Tässä suhteessa oli mikropallosia lisäämällä mahdollista 2 saavuttaa tuotteen, jonka neliömetripaino oli 130 g/m , kaliiperi 2 ja jäykkyys, kun neliömetripaino oli vain 97,6 g/m . Painonsäästön, sekä tarvittuna kuitumääränä että paperinvalmistuksen jälkeisinä kustannuksina (esimerkiksi postituksessa), merkitys on helposti ymmärrettävissä .As shown in Table V, the addition of microspheres by both methods substantially improved the caliber and stiffness of the paper product. In this respect, by adding microspheres, it was possible 2 to obtain a product with a basis weight of 130 g / m, a caliber of 2 and a stiffness of only 97.6 g / m 2. The importance of weight savings, both in terms of the amount of fiber required and the post-papermaking costs (e.g. in mailing), is easily understood.

Kun verrattiin mikropallosia sisältävien arkkien muita ominaisuuksia, havaittiin, että erikseen lisättyjen pallosten pidättyminen oli noin 50 % alussa lisätystä määrästä, kun taas pidättyminen oli noin 100 % pallosilla, jotka oli lisätty kuituihin kapseloituneena. Lisäksi erikseen lisättyjen pallosten tapauksessa lujuus pieneni ja esiintyi viitteitä, että palloset eivät olleet jakaantuneet tasaisesti (konsentraatio oli suurempi yläpuolella), kun taas näitä tekijöitä ei esiintynyt tärkkelykseen kapseloiduilla pallosilla. Havaittu 26 6741 7 kaliiperin ja jäykkyyden kasvu, jokä saatiin käyttämällä normaalia pallosten ulkopuolista lisäystä, saavutettiin vain paperin pienemmän sisäisen sidoslujuuden kustannuksella, kun taas pallosten lisääminen tärkkelyskuidun sisällä varmisti niiden pidättymisen arkkiin, jolloin samalla sisäinen sidoslujuus kasvoi ja lisäksi haluttu jäykkyys ja kaliiperi kasvoivat.When comparing the other properties of the sheets containing microspheres, it was found that the retention of the separately added beads was about 50% of the amount initially added, while the retention was about 100% of the beads added encapsulated in the fibers. In addition, in the case of separately added spheres, the strength decreased and there were indications that the spheres were not evenly distributed (the concentration was higher above), whereas these factors were not present in the spheres encapsulated in starch. The observed 26 6741 7 increase in caliber and stiffness obtained using normal extracellular addition was achieved only at the expense of lower internal bond strength of the paper, while the addition of spheres within the starch fiber ensured their retention in the sheet while increasing internal bond strength and desired stiffness and caliber.

Esimerkki 9 Tämä esimerkki havainnollistaa tuloksia, jotka on saatu käyttämällä paperinvalmistuksessa kolme kaoliinin lisäysmenetelmää.Example 9 This example illustrates the results obtained using three kaolin addition methods in papermaking.

Käsiarkit valmistettiin käyttämällä samanlaisia menetelmiä kuin esimerkissä 1. Käsiarkit valmistettiin niin, että muodostamis tapahtuman aikana valmiiseen arkkiin lisättiin päällystyskaoliinia n:o 2. Kaoliinin lisääminen käsiarkkeihin suoritettiin kolmella eri tavalla: (1) liettämällä pigmentti tavanomaisesti massakuituihin, (2) lisäämällä esimerkin 1 mukaisesti valmistettuja tärkkelyskuituja, jotka sisälsivät 80 % kaoliinia ja 20 % tärkkelystä, ja (3) käyttämällä menetelmien (1) ja (2) yhdistelmää. Kaikissa tapauksissa arkin neliö- 2 metripaino oli 97,6 g/m .The hand sheets were prepared using similar methods as in Example 1. The hand sheets were prepared by adding coating kaolin No. 2 to the finished sheet during the forming operation. The addition of kaolin to the hand sheets was performed in three different ways: (1) by conventionally slurrying the pigment into pulp fibers; starch fibers containing 80% kaolin and 20% starch, and (3) using a combination of methods (1) and (2). In all cases, the basis weight of the sheet was 97.6 g / m 2.

Saatujen paperiarkkien fysikaaliset ja optiset ominaisuudet on esitetty taulukossa VI.The physical and optical properties of the resulting paper sheets are shown in Table VI.

Taulukko VITable VI

Tavanomainen lisäys TärkkelyskuituConventional addition Starch fiber

Sellu- Kao- TiO-, Tärkke- Kao- Opa- Veto- Lujuus Z- loosa, liini, 2 * J11"1' Vj’ <2> ^ ^ ΐ ό t*l J UUS Sa 100 0 0 0 0 85,9 991,34 302 87.2 12,8 O 00 92,0 625,74 113 75.2 0 O 5,0 19,8 88,9 1371,00 351 68,4 6,8 0 5,0 19,8 90,5 864,79 256 72,1 0 4,5 4,7 18,7 94,1 850,73 233 (1)TAPPX-menetelmä T425-m-60. Ilmoitettu prosentteina ja on yhtä suuri kuin 100 kertaa näytekappaleen, jonka takana on blankokappale, jonka reflektanssi ei ole enempää kuin 0,005, hajareflektanssin suhde samaan näytekappaleeseen, jonka takana on valkoinen kappale, jonka absoluuttinen reflektanssi on 0,89. Mitä korkeampi arvo on, sitä läpikuultamattomampi on paperi.Pulp- Kao- TiO-, Starch- Kao- Opa- Tensile- Strength Z- loose, line, 2 * J11 "1 'Vj' <2> ^ ^ ΐ ό t * l J NEW Sa 100 0 0 0 0 85, 9,991.34 302 87.2 12.8 O 00 92.0 625.74 113 75.2 0 O 5.0 19.8 88.9 1371.00 351 68.4 6.8 0 5.0 19.8 90.5 864.79 256 72.1 0 4.5 4.7 18.7 94.1 850.73 233 (1) TAPPX method T425-m-60 Expressed as a percentage and equal to 100 times the number of samples taken behind the a blank with a reflectance of not more than 0.005, the ratio of the scattered reflectance to the same sample, behind which is a white body with an absolute reflectance of 0.89, the higher the value, the more opaque the paper.

(2) 6741 7 27 Määritelty esimerkissä 5.(2) 6741 7 27 Defined in Example 5.

(3) Määritelty esimerkissä 1.(3) Defined in Example 1.

Kuten taulukosta VI käy ilmi, lisäämällä pigmenttiä tärkkelyskuidun sisään voidaan käyttää pigmenttiä enemmän ja saada paremmat lujuusominaisuudet verrattuna tavanomaiseen pigmentinlisäystekniikkaan.As can be seen from Table VI, by adding pigment inside the starch fiber, more pigment can be used and better strength properties can be obtained compared with the conventional pigment addition technique.

Kun selluloosamassaan lisättiin tavanomaisella tekniikalla 12,8 % kaoliinia, vetolujuus ja lujuus Z-suunnassa pienenivät. Sitä vastoin, kun kaoliinia lisättiin 19,8 % kapseloituna tärkkelyskuituina (koko lisäysmäärä 24,8 %), vetolujuus ja lujuus Z-suunnassa lisääntyivät. Edelleen osoitettiin, että opasiteetin pieneneminen, jota tapahtui täytettäessä kuitua, johon oli kapseloitu kaoliinia, voitiin kompensoida lisäämällä erikseen pieni määrä kaoliinia tai titaanidioksidia.When 12.8% of kaolin was added to the cellulose pulp by a conventional technique, the tensile strength and the strength in the Z direction decreased. In contrast, when kaolin was added as 19.8% encapsulated starch fibers (total addition rate 24.8%), the tensile strength and strength in the Z direction increased. It was further shown that the decrease in opacity that occurred when filling the fiber encapsulated with kaolin could be compensated for by separately adding a small amount of kaolin or titanium dioxide.

Esimerkki 10 Tämä esimerkki havainnollistaa oheisen keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettyjen tärkkelyskuitujen ylivoimaista pidättymiskykyä.Example 10 This example illustrates the superior retention of the starch fibers used in the process of the present invention.

Valkaistu havupuuselluloosa jauhettiin 500 ml:n jauhatusasteeseen (kanadalainen standardi) ja jaettiin kolmeen osaan. Yhteen osaan lisättiin päällystyskaoliinia n:o 2 ja saatua seosta sekoitettiin, kunnes pigmentti oli jakaantunut tasaisesti massakuituihin. Toinen osa käsiteltiin samalla tavoin, mutta pidätysapuaineena lisättiin Natron 86 (tavaramerkki, National Starch and Chemical Corporation). Jäljelle jääneeseen osaan lisättiin tärkkelyskuituja, jotka sisälsivät kapseloituna kaoliinia (50 % tärkkelystä ja 50 % kaoliinia), ja kuituseosta sekoitettiin, kunnes jakaantuminen oli yhtenäinen. Käsi-arkit valmistettiin esimerkin 1 mukaisella menetelmällä ja arkkien kaoliinipitoisuus ja pidättyminen'prosenteissa arvioitiin. Tulokset on esitetty taulukossa VII.The bleached softwood pulp was ground to a 500 ml grind (Canadian standard) and divided into three portions. Coating kaolin No. 2 was added to one portion and the resulting mixture was mixed until the pigment was evenly distributed in the pulp fibers. The second portion was treated in the same manner, but Natron 86 (trademark, National Starch and Chemical Corporation) was added as a retention aid. To the remaining part, starch fibers containing kaolin encapsulated (50% starch and 50% kaolin) were added, and the fiber mixture was mixed until the distribution was uniform. The hand sheets were prepared by the method of Example 1 and the kaolin content and retention percentages of the sheets were evaluated. The results are shown in Table VII.

28 6741 728 6741 7

Taulukko VII ^ ' 'Table VII ^ ''

Kuituseos BSWK tärkkelys— kuitu (50% Pidättymis- Kaoliinin pidät- _kaoliini)_Kaoliini_apuaine_tyrni ne n, %__ 90 0 10 0 11 90 O 10 0,02 % 35 80 20 0 0 97Fiber blend BSWK starch— fiber (50% Retention- Kaolin retention-_kolin) _Kaolin_adjuvant_tyrni ne n,% __ 90 0 10 0 11 90 O 10 0.02% 35 80 20 0 0 97

Taulukosta VII käy ilmi, että kaoliinin pidättyminen oli korkeimmillaan, kun kaoliini oli kapseloitu tärkkelyskuituun oheisen keksinnön mukaisesti.Table VII shows that kaolin retention was highest when kaolin was encapsulated in starch fiber in accordance with the present invention.

Esimerkki 11Example 11

Seuraava esimerkki havainnollistaa tärkkelyskuitujen sitomisominai-suuksiensa perusteella tapahtuvaa käyttöä monikerroksisen arkin valmistuksessa.The following example illustrates the use of starch fibers based on their bonding properties in the manufacture of a multilayer sheet.

Noble and Wood arkinmuodostuslaitteessa valmistettiin kaksikerroksisia käsiarkkeja valkaistusta havupuuselluloosasta, joka oli jauhettu 500 ml:n jauhatusasteeseen (kanadalainen standardi). Jotta lopulli- seksi neliömetripainoksi saataisiin 146 g/m , valmistettiin kaksi o kerrosta (kummankin paino noin 73 g/m ) ja puristettiin yhteen ennen kuivaamista Noble and Wood kuivauslaitteessa 121°C:ssa. Vertailu-käsiarkki sisälsi kummassakin kerroksessa 100-prosenttisesti selluloosaa, kun taas koekäsiarkissa päälikerroksesta oli korvattu selluloosasta 20 % tärkkelyskuiduilla. Kerrosten välinen sidos testattiin käyttämällä Scott Internal Bond-testauslaitetta. Tulokset on esitetty taulukossa VIII.In the Noble and Wood sheeting machine, double-layer hand sheets were made from bleached softwood cellulose ground to a degree of grinding of 500 ml (Canadian standard). To give a final basis weight of 146 g / m 2, two o layers (each weighing about 73 g / m 2) were prepared and pressed together before drying in a Noble and Wood dryer at 121 ° C. The control hand sheet contained 100% cellulose in both layers, while the test hand sheet had replaced 20% of the cellulose with starch fibers. The bond between the layers was tested using a Scott Internal Bond tester. The results are shown in Table VIII.

Taulukko ViliTable Vili

KuituseosThe fiber mixture

Lujuus Z- suun-Strength Z-direction

Pohjakerros - päälikerros_ nassa _ 100 % selluloosaa - 100 % selluloosaa 119,7 lOO % selluloosaa - 80 % selluloosaa ja 2 % tärkkelys- kuitua 197,4 ^ Määritelty esimerkissä 1.Base Layer - Top Layer - 100% Cellulose - 100% Cellulose 119.7 100% Cellulose - 80% Cellulose and 2% Starch Fiber 197.4 ^ As defined in Example 1.

6741 7 29 Tärkkelyskuidun mukanaolo lisää taulukon VIII mukaisesti valmiiden arkkien kerrosten välistä sidoslujuutta.6741 7 29 The presence of starch fiber increases the bond strength between the finished sheet layers according to Table VIII.

Esimerkki 12 Tämä esimerkki kuvaa sellaisen paperin valmistusta, joka sisältää erilaisia lisäaineita, jotka on lisätty käyttämällä kapseloituja lisäaineita sisältäviä tärkkelyskuituja.Example 12 This example illustrates the preparation of paper containing various additives added using encapsulated starch fibers containing additives.

Lisäaineet kapseloitiin tärkkelyskuitujen sisään esimerkissä 8 kuvatulla tavalla. Niistä muodostettiin käsiarkit, jotka sisälsivät tärkkelyskuituja taulukossa 9 esitetyt prosenttimäärät.The additives were encapsulated within the starch fibers as described in Example 8. They were formed into hand sheets containing the percentages shown in Table 9 for starch fibers.

Taulukko IXTable IX

Lisäaine Lisäainetta Massaan lisätty tärkkelyskui- tärkkelyskuitujen __________ dussa, %_ määrä, %Additive Additive Added to the mass of starch fiber in the __________ fiber,% _ amount,%

Ti02 25 20TiO2 25 20

CaC03 25 20CaCO 3 25 20

Ai-jauhe 25 20Ai powder 25 20

Hiilimusta 25 20Carbon black 25 20

Fibran 68 5 10 (Liimausaineen tavaramerkki, National Starch and Chemical Corporation)Fibran 68 5 10 (Trademark for Adhesive, National Starch and Chemical Corporation)

Pexol 200 5 10 (Liimausaineen tavaramerkki,Pexol 200 5 10 (Trade mark for adhesives,

Hercules Powder Co.)Hercules Powder Co.)

Antimonitrioksidin ja vinyy- 50 50 likloridin 1:1 seos (palamista hidastava aine)1: 1 mixture of antimony trioxide and vinyl chloride (flame retardant)

Tres-diklooripropyyli- 57 40 fosfaatti (palamista hidastava aine)Tres-dichloropropyl 57 40 phosphate (flame retardant)

Kaikissa tapauksissa lisäaineet pidättyivät hyvin valmiiseen paperituotteeseen ja ^antoivat sille luonteenomaisen ominaisuutensa.In all cases, the additives adhered well to the finished paper product and gave it its characteristic properties.

Esimerkki 13 Tämä esimerkki havainnollistaa tärkkelyskuitujen käyttämistä tapana, jolla lateksisideaineita voidaan lisätä synteettisistä kuiduista valmis tettuun non-woven-rainaan.Example 13 This example illustrates the use of starch fibers as a way to add latex binders to a non-woven web made of synthetic fibers.

Raionkuiduista (0,635 cm, 1,5 denier) ja polyesterikuiduista (0,635 cm, 1,5 denier) valmistettiin dispersio erillisissä säiliöissä kuiva- 6741 7 30 ainepitoisuuteen 0,1 %.A dispersion of rayon fibers (0.635 cm, 1.5 denier) and polyester fibers (0.635 cm, 1.5 denier) was prepared in separate containers to a dry matter content of 0.1%.

100-prosenttista tärkkelyskuitutuotetta sekä tärkkelyskuitua, joka sisälsi 20 % painosta laskettuna kapseloitua lateksia, vinyyliase- taatti/butyyliakrylaattikopolymeeriä, lisättiin sideaineena sellainen määrä, että lopullinen kuituseos sisälsi 25 % tärkkelyskuitutuottei- ta. Noble and Wood arkinmuodostuslaitteessa valmistettiin käsiarkkeja, 2 joiden neliömetripaino oli 65 g/m , käyttämällä esimerkissä 1 kuvattuja menetelmiä. Rainoista määritettiin niiden vetolujuuden paraneminen. Tulokset on koottu taulukkoon X.100% starch fiber product as well as starch fiber containing 20% by weight of encapsulated latex, vinyl acetate / butyl acrylate copolymer, were added as a binder in such an amount that the final fiber mixture contained 25% starch fiber products. In the Noble and Wood sheeting machine, hand sheets 2 with a basis weight of 65 g / m 2 were prepared using the methods described in Example 1. The webs were determined to improve their tensile strength. The results are summarized in Table X.

Taulukko XTable X

Tärkkelyskuitu Sideai- > Synteetti- Vetolujuus ^ neen nen kuitu (g/cm2) _________määrä_____________Starch fiber Binder-> Synthetic- Tensile strength ^ fiber (g / cm2) _________ amount _____________

Ei (vertailu) - Raion *No (comparison) - Raion *

Ei (vertailu) - Polyesteri * 100 % tärkkelys 25 % Raion 710,11 100 % tärkkelys 25 % Polyesteri 217,95 80 % tärkkelys - 20 % lateksi 25 % Raion 984,31 80 % tärkkelys - 20 % lateksi 25 % Polyesteri 135,69No (comparison) - Polyester * 100% starch 25% Rayon 710.11 100% starch 25% Polyester 217.95 80% starch - 20% latex 25% Rayon 984.31 80% starch - 20% latex 25% Polyester 135, 69

Arkin tiheys ei riittänyt vetolujuuden mittaamiseen ^Määritelty esimerkissä 5.The density of the sheet was not sufficient to measure the tensile strength ^ Defined in Example 5.

Kuten taulukossa X on esitetty, rainojen, jotka oli valmistettu käyttämällä sideaineina sekä tärkkelyskuituja että tärkkelys-lateksi-kuituja, vetolujuudet olivat ylivoimaiset. Sitä vastoin vertailu-rainat, jotka oli valmistettu 100-prosenttisesti synteettisestä kuidusta, eivät olleet edes niin eheitä, että ne olisi voitu testata. On huomattava, että käytetty lateksi lisäsi raionrainan vetolujuutta, kun taas se pienensi polyesterirainan lujuutta 100-prosenttiseen tärkkelyskuituun verrattuna. Tämä osoittaa, kuinka tärkeää on valita oikea lateksi käsiteltävään synteettiseen kuituun.As shown in Table X, the tensile strengths of the webs made using both starch fibers and starch-latex fibers as binders were superior. In contrast, control webs made from 100% synthetic fiber were not even so intact that they could be tested. It should be noted that the latex used increased the tensile strength of the rayon web, while it reduced the strength of the polyester web compared to 100% starch fiber. This shows how important it is to choose the right latex for the synthetic fiber being treated.

Esimerkki 14 Tämä esimerkki havainnollistaa tärkkelyskuitujen käyttöä sideaineena keraamisissa kuiduissa. Tämä esimerkki osoittaa myös, että tärkkelys- 31 6741 7 kuitu-sideaineet voidaan poistaa rainan muodostamisen jälkeen niin, että saadaan 100-prosenttinen keraaminen khituarkki.Example 14 This example illustrates the use of starch fibers as a binder in ceramic fibers. This example also shows that starch fiber binders can be removed after forming the web to give a 100% ceramic fiber sheet.

Waring Blender sekoittimessa valmistettiin kuiva-ainepitoisuudeltaan 3-prosenttinen keraamisen kuöidun liete, johon lisättiin dispergointi- aineena 0,2 % natriumhydrioksidia (laskettuna kuidun kuivapainosta), minkä jälkeen sekoitettiin 1 minuutti. Tämän jälkeen kuituseos siirrettiin säiliöön, joka oli varustettu lapasekoittimella, ja lisättiin ennalta määrätty määrä tärkkelyskuitua seoksesta/ jonka kuiva-aine oli 1 %. Seosta sekoitettiin 5 minuuttia, minkä jälkeenA 3% dry solids slurry was prepared in a Waring Blender, to which 0.2% sodium hydroxide (based on the dry weight of the fiber) was added as a dispersant, followed by stirring for 1 minute. The fiber mixture was then transferred to a tank equipped with a paddle stirrer and a predetermined amount of starch fiber from the mixture / having a dry matter content of 1% was added. The mixture was stirred for 5 minutes, then

Noble and Wood arkinvalmistuslaitteesöa tehtiin esiarkit, joiden 2 neliömetripaino oli 407 g/m . Vertailuna valmistettiin keraaminen arkki lisäämättä lainkaan tärkkelyskuituja. Kaikkien arkkien lujuudet määritettiin ja tulokset on esitetty taulukossa XI.Pre-sheets with a basis weight of 407 g / m 2 were made from the Noble and Wood sheet making machine. For comparison, a ceramic sheet was made without adding any starch fibers. The strengths of all sheets were determined and the results are shown in Table XI.

Taulukko XITable XI

Tärkkelyskuitu Neliömetripaino Vetolujuus ^ _____________ g/m2 _g/cm2 0 407,5 —* 5 % 407,5 3,52 10 % 407,5 20,39 ajxStarch fiber Weight per square meter Tensile strength ^ _____________ g / m2 _g / cm2 0 407.5 - * 5% 407.5 3.52 10% 407.5 20.39 ajx

Arkin tiheys ei ollut riittävä vetolujuuden mittaamiseen ^Määritelty esimerkissä 5.The sheet density was not sufficient to measure the tensile strength ^ As defined in Example 5.

Tärkkelyskuituja sisältävät arkit laitettiin sen jälkeen uuniin, jota pidettiin niin korkeassa lämpötilassa, että tärkkelyskuidut paloivat ja keraamiset kuidut sulivat. Tällä tavoin saatiin hyvin sidottu keraaminen raina.The sheets containing starch fibers were then placed in an oven maintained at such a high temperature that the starch fibers burned and the ceramic fibers melted. In this way, a well-bonded ceramic web was obtained.

Esimerkki 15Example 15

Valmistettiin kaksikerroksisia käsiarkkeja, jotka sisälsivät 10 % 2 titaanidioksidia lopullisen arkin painosta, joka oli noin 145 g/m . Titaanidioksidi lisättiin vertailukäsiarkkeihin tavalliseen tapaan dispergoimalla pigmentti valkaisemattomien selluloosakuitujen kanssa. Tämä muodosti päälikerroksen. Muissa käsiarkeissa lisättiin pääli-kerrokseen niin paljon tärkkelyskuitua, joka sisälsi kapseloituneena 20 % titaanidioksidia painosta laskettuna, että valmiin arkin painosta oli 10 % titaanidioksidia.Double-layer hand sheets were prepared containing 10% 2 of titanium dioxide by weight of the final sheet, which was about 145 g / m 2. Titanium dioxide was added to the control hand sheets in the usual manner by dispersing the pigment with unbleached cellulose fibers. This formed the top layer. In other hand sheets, so much starch fiber containing 20% by weight of titanium dioxide encapsulated was added to the top layer that 10% of the weight of the finished sheet was titanium dioxide.

32 6741 732 6741 7

Lopullinen arkki muodostettiin kahdesta kerroksesta, jotka valmistettiin erikseen Noble and Wood arkkimuotissa ja joiden neliömetripaino 2 oli 82,5 g/m . Arkit poistettiin viiralta ja puristettiin yhteen 2 märkinä mattoina paineessa 14061 g/cm . Tämän jälkeen arkit kuivattiin Noble and Wood kuivauslaitteessa 121°C:ssa. Vaikoisuuslukemat otettiin sen jälkeen päälikerroksesta standardin TAPPI R452-M-58 mukaisesti. Tulokset on esitetty taulukossa XII.The final sheet was formed from two layers made separately in a Noble and Wood sheet mold with a basis weight of 2 of 82.5 g / m 2. The sheets were removed from the wire and pressed together as 2 wet mats at 14061 g / cm. The sheets were then dried in a Noble and Wood dryer at 121 ° C. Difficulty readings were then taken from the top layer according to TAPPI R452-M-58. The results are shown in Table XII.

Taulukko XIITable XII

Näytearkki_Päälikerroksen valkoisuusSample sheet_Whiteness of the top layer

Vertailu 26,2 Tärkkelyskuitu 30,1Comparison 26.2 Starch fiber 30.1

Taulukon XII tulokset osoittavat, että käsiarkkien, jotka oli valmistettu käytetty Ti02~kapseloituja tärkkelyskuituja, ominaisuudet olivat paljon paremmat kuin arkkien, jotka oli valmistettu tavanomaisilla menetelmillä.The results in Table XII show that the properties of hand sheets made from used TiO 2 -encapsulated starch fibers were much better than those of sheets made by conventional methods.

Edellä kuvattujen oheisen keksinnön mukaisten suositeltujen suoritusmuotojen jälkeen erilaiset muunnelmat ja parannukset ovat ilmeisiä ammattimiehille. Oheisen keksinnön henki ja ala ei rajoitu edellä olevaan selitykseen, vaan ainoastaan patenttivaatimukset rajoittavat keksintöä.Following the preferred embodiments of the present invention described above, various variations and improvements will be apparent to those skilled in the art. The spirit and scope of the present invention are not limited to the above description, but only the claims limit the invention.

Claims (10)

1. Förfarande för framställning av papper, kartong eller paff, väri en fibrös massas vattenslam ledes ovanpä en vira pä ett sädant sätt, att vattnet avlägsnas och av de koncentrerade fibrerna uppstär ett ark, av vilket genom pressning och torkning erhälls den slutliga pappersprodukten, kännetecknat därav, att 1 - 100 viktprocent av massan är vattenbeständiga stärkelsefibrer med en ciameter av 10 - 500 um, vilka fibrer framställts genom att sprutpressa en trädartad Ström av en kolloidal dispersion av stärkelse, vars torrsubstanshalt är 5 - 40 viktprocent, tili ett rörligt koaguleringsbad, som bestär an en vattenlösning av ett koaguleringssalt, där saltet är ammoniumsulfat, ammoniumsulfamat, en- eller tväbasiskt ammoniumfosfat eller en blandning av dessa, vilken vattenlösning innehäller koaguleringssalt Stminstone sä mycket, att den räcker tili för koagulering av stärkelsen.1. A process for making paper, paperboard or paff, wherein a fibrous mass of water sludge is guided on top of a wire in such a way that the water is removed and the concentrated fibers produce a sheet from which the final paper product is obtained by pressing and drying. thereof, that from 1 to 100% by weight of the pulp are water-resistant starch fibers having a diameter of 10 - 500 µm, which fibers are produced by spray-pressing a tree-like stream of a colloidal dispersion of starch, the dry matter content of which is 5 - 40% by weight, into a moving coagulation bath, which comprises an aqueous solution of a coagulating salt, wherein the salt is ammonium sulphate, ammonium sulphamate, mono- or bi-basic ammonium phosphate or a mixture thereof, which aqueous solution contains coagulating salt At least so much that it is sufficient for coagulation of the starch. 2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat 35 6741 7 därav, att det används stärkelsefibrer framställda av säd- eller majsstarkelse.Method according to claim 1, characterized in that starch fibers made from corn or corn starch are used. 3. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat därav, att det används stärkelsefibrer framställda av stärkelse innehällande rikligt amylos.3. A process according to claim 1, characterized in that starch fibers made from starch containing amylose are used. 4. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat därav, att det används stärkelsefibrer framställda av katjoniskt modifierad stärkelse.Method according to claim 1, characterized in that starch fibers made from cationically modified starch are used. 5. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 4, kännetecknat därav, att det används stärkelsefibrer framställda av eter- eller esterderivat av stärkelse.5. A process according to claim 1 or 4, characterized in that starch fibers made from starch ether or ester derivatives are used. 6. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-5, kännetecknat därav, att stärkelsefirernas längd är 0,1 - 3,0 mm.Method according to any of claims 1-5, characterized in that the length of the starch spheres is 0.1 - 3.0 mm. 7. Förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknat därav, att den kolloidala stärkelsedispersionen innehäller ett dispergerat, i vatten olösligt tillsatsämne om högst 80 viktprocent av stärkelsen.Process according to any of the preceding claims, characterized in that the colloidal starch dispersion contains a dispersed, water-insoluble additive not exceeding 80% by weight of the starch. 8. Förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknat därav, att den kolloidala stärkelsedispersionen innehäller dispergerad hydrokolloid under 50 viktprocent av stärkelsen.Process according to any of the preceding claims, characterized in that the colloidal starch dispersion contains dispersed hydrocolloid below 50% by weight of the starch. 9. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-8, kännetecknat därav, att det resterande fibrösa massamaterialet väsentligen är träcellulosa.9. A process according to any one of claims 1-8, characterized in that the remaining fibrous pulp material is essentially wood cellulose. 10. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-8, kännetecknat därav, att det resterande fibrösa massamaterialet väsentligen är polyesteriiber, rayonfiber, keramisk fiber, glasfiber eller asbestfiber.Method according to any of claims 1-8, characterized in that the remaining fibrous pulp material is essentially polyester fiber, rayon fiber, ceramic fiber, glass fiber or asbestos fiber.
FI770870A 1976-03-25 1977-03-18 FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV PAPPER KARTONG ELLER PAPP SOM INNEHAOLLER STAERKELSEFIBRER FI67417C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US67036076A 1976-03-25 1976-03-25
US67036076 1976-03-25

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI770870A FI770870A (en) 1977-09-26
FI67417B true FI67417B (en) 1984-11-30
FI67417C FI67417C (en) 1985-03-11

Family

ID=24690111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI770870A FI67417C (en) 1976-03-25 1977-03-18 FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV PAPPER KARTONG ELLER PAPP SOM INNEHAOLLER STAERKELSEFIBRER

Country Status (10)

Country Link
JP (1) JPS6035480B2 (en)
BR (1) BR7701841A (en)
CA (1) CA1097466A (en)
DE (2) DE2759986C1 (en)
FI (1) FI67417C (en)
FR (1) FR2345555A1 (en)
GB (1) GB1567234A (en)
IT (1) IT1080030B (en)
NL (1) NL168895C (en)
SE (1) SE432119B (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10226983A (en) * 1997-02-07 1998-08-25 Tokushu Paper Mfg Co Ltd Paper containing photocatalyst
EP1176254A1 (en) 2000-07-24 2002-01-30 The Dow Chemical Company Use of dispersions of crosslinked cationic starch in papermaking
US9068062B2 (en) 2009-12-10 2015-06-30 Dow Global Technologies Llc Process for preparing stable starch dispersions
US9777129B2 (en) 2014-04-11 2017-10-03 Georgia-Pacific Consumer Products Lp Fibers with filler
US9777143B2 (en) 2014-04-11 2017-10-03 Georgia-Pacific Consumer Products Lp Polyvinyl alcohol fibers and films with mineral fillers and small cellulose particles
CN113289413B (en) * 2021-05-25 2022-08-05 九江市磐泰复合材料有限公司 Preparation method of high-capacity fluorine glass fiber filtering material

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1682293A (en) * 1924-04-04 1928-08-28 Leon lrlteniteld
US2570449A (en) * 1946-01-19 1951-10-09 Horsak Drahomir Method of production of synthetic material from starch or starch containing substances
US2902336A (en) * 1957-10-22 1959-09-01 Avebe Coop Verkoop Prod Process for the production of amylose articles by extrusion of aqueous sodium hydroxide solution thereof into concentrated aqueous ammonium sulphate solution
US3114672A (en) * 1961-08-09 1963-12-17 Du Pont Sheet forming binder particles composed of thermoplastic polymer dispersed in a polysaccharide matrix

Also Published As

Publication number Publication date
DE2759986C1 (en) 1982-07-08
FI770870A (en) 1977-09-26
NL168895C (en) 1982-05-17
SE7703457L (en) 1977-09-26
CA1097466A (en) 1981-03-17
NL168895B (en) 1981-12-16
DE2713311A1 (en) 1977-09-29
NL7703186A (en) 1977-09-27
GB1567234A (en) 1980-05-14
FR2345555A1 (en) 1977-10-21
JPS52118009A (en) 1977-10-04
IT1080030B (en) 1985-05-16
JPS6035480B2 (en) 1985-08-14
FR2345555B1 (en) 1980-10-24
DE2713311C2 (en) 1982-06-24
FI67417C (en) 1985-03-11
SE432119B (en) 1984-03-19
BR7701841A (en) 1978-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4243480A (en) Process for the production of paper containing starch fibers and the paper produced thereby
US4445970A (en) High mineral composite fine paper
CN103140625B (en) Wire for papermaking of microfibrous cellulose-containing sheet and method for producing microfibrous cellulose-containing sheet
CN103201426B (en) Improve the method for the behavior in service of wet web, purposes and the paper of solution
KR102605139B1 (en) Methods for increasing the strength properties of paper or board products
CN111601926B (en) Method for producing a product comprising a first sheet layer
SE1651631A1 (en) Method of producing boards
CN115427485B (en) Multilayer film comprising highly refined cellulose fibers
EP4136145A1 (en) Multilayer film comprising highly refined cellulose fibers
FI67417B (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV PAPPER KARTONG ELLER PAPP SOM INNEHAOLLER STAERKELSEFIBRER
CN116018270A (en) Multilayer film comprising MFC
CN115413288B (en) Multilayer film comprising highly refined cellulose fibers
CN116034195A (en) Method and machine-made glossy paper for producing machine-made glossy paper comprising microfibrillated cellulose
JP2023525738A (en) Method for producing films containing highly purified cellulose fibers

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: NATIONAL STARCH AND CHEMICAL CORP.