FI68283C - Foerfarande foer papperstillverkning - Google Patents

Description

Menetelmä paperin valmistamiseksi 68283 Förfarande för papperstillverkning

Keksinnön kohteena on yleisesti menetelmä paperin valmistamiseksi ja etenkin paperinvalmistusmenetelmässä käytetty sideaine, joka käsittää kationiaktiivisen tärkkelyksen ja kolloidisen piihapon kompleksin paperin valmistamiseksi, jossa on entistä parempi lujuus ja muita omi-5 naisuuksia. Tällainen sideaine saa lisäksi aikaan voimakkaasti parantuneet pidätystasot sekä lisätyille mineraalimateriaaleille että kuitujen hienojakeille paperimassassa. Useita keksinnön erityispiirteitä voidaan tämän lisäksi käyttää kiertoveden puhdistamiseen paperinvalmistuksessa.

10 Tällä hetkellä paperiteollisuudessa esiintyy useita vaikeita ongelmia. Ensinnäkin on selluloosapohjäisen massan hinta kasvanut voimakkaasti ja korkealaatuisen massan saanti on asteittain tullut rajoitetummaksi. Toiseksi ovat erilaiset ongelmat, mukaanlukien ne ongelmat, jotka kos-15 kevät jätteiden poistamista paperinvalmistuksesta, ja eri viranomaisten asettamat ekologiset vaatimukset lisänneet olennaisesti paperinvalmistuksen kustannuksia. Lopuksi ovat paperinvalmistuksen energiakustannukset kasvaneet voimakkaasti. Tulos on, että teollisuus ja sen asiakkaat ovat kahden valinnan edessä, nimittäin heidän on joko maksettava 20 korkeammat kustannukset tai heidän on vähennettävä selluloosapohjäisten kuitujen määrää ja/tai laatua, jolloin myös valmiin paperituotteen laatu tulee kärsimään.

Teollisuudessa on tehty useita yrityksiä paperituotteiden kustannusten 25 vähentämiseksi. Tavallisesti käytetty menetelmä on lisätä savea ja muita mineraalipitoisia täyteaineita kuitujen korvaamiseksi, mutta tällaiset lisäaineet ovat osoittautuneet huonontavan ei-tyydyttävässä määrin tuloksena syntyvän paperin lujuutta ja muita ominaisuuksia. Tällaisten mineraalipitoisten täyteaineiden lisäys tuottaa tämän lisäksi tuloksena 30 huonon täyteaineen pidätyksen, s.o. täyteaine kulkee viiran läpi sellaisessa määrin, että täyteainepitoisuudet lisääntyvät kiertovedessä aiheuttaen sen, että kiertoveden puhdistuksesta ja materiaalin poistamisesta on tullut todellinen ongelma. Erilaisia sideaineita on käytetty 68283 kokeissa pidätysongelman lieventämiseksi, mutta näiden sideaineiden vaikutus ei ole osoittautunut täysin tyydyttäväksi.

On myös yritetty käyttää massatyyppejä, jotka ovat halvempia ja joiden 5 laatu on huonompi, mutta tämä tietenkin johtaa paperin ominaisuuksien huonontumiseen ja usein kuitujen hienojakeiden ylimäärään, joita ei sidota paperiin ja jotka tietenkin aiheuttavat kiertoveden puhdistus-ongelman.

10 Keksinnön tehtävänä on tästä syystä saada aikaan sideainejärjestelmä ja valmistusmenetelmä, jotka parantavat paperin ominaisuuksia ja jotka mahdollistavat kuitumateriaalin minimaalisen määrän käytön tarpeellisen lujuuden ja tarpeellisten muiden ominaisuuksien aikaansaamiseksi. Keksinnön toisena tehtävänä on saada aikaan sideainejärjestelmä ja tä-20 cä käyttävä menetelmä, jolloin järjestelmä ja menetelmä parantavat voimakkaasti paperin lujuutta ja muita ominaisuuksia verrattuna samankaltaisen paperin lujuuteen ja ominaisuuksiin, joka on valmistettu tunnettujen sideaineiden avulla. Keksinnön vielä eräänä tehtävänä on saada aikaan sideaine ja menetelmä tämän käyttämiseksi, mikä sideaine tai 25 vast, menetelmä maksimoi mineraalitäyteaineiden ja muiden materiaalien pidätystä valmistetussa paperiarkissa, kun sideainetta käytetään paperikoneeseen menevässä jauhatusaineksessa. Vielä eräänä keksinnön tehtävänä on saada aikaan paperi, jonka mineraalitäyteaineen pitoisuus on korkea ja jossa on hyväksyttävä lujuus ja hyväksyttävät muut ominaisuu-30 det. Keksinnön viimeisenä tehtävänä on saada aikaan menetelmä suspen-doitujen kiinteiden aineiden poistamiseksi kiertovedestä paperinval-mistusmenetelmästä.

Keksinnön muut tehtävät ja edut käyvät ilmi seuraavasta selityksestä 35 ja tähän kuuluvista piirustuksista. Piirustuksissa on kuviossa 1 esitetty kulkukaavio paperinvalmistusmenetelmästä, jossa käytetään hyväksi keksinnön eri piirteitä. Kuviot 2 ja 2A-2S esittävät kaaviota paperikoneessa suoritetusta koeajosta esimerkin 1 mukaisesti ja tuloksena syntyvän paperin ominaisuuksista, jolloin valmistusmenetelmässä käytet-40 tiin hyväksi keksinnön eri erityispiirteitä. Kuvio 3 esittää kaaviota, jossa on graafisesti esitetty esimerkin 2 tulokset. Kuvio 4 esittää kulkukaaviota paperinvalmistusmenetelmästä, jossa käytetään hyväksi 68283 keksinnön eri piirteitä. Kuvio 5 esittää kaaviota paperikoneessa suoritetusta koeajosta, jolloin valmistusmenetelmässä käytettiin hyväksi keksinnön eri erityispiirteitä. Kuvio 6 esittää kaaviota vetoindeksis-tä lisätyn kationiaktiivisen tärkkelyksen määrän funktiona keksinnön 5 mukaisen paperinvalmistusmenetelmän eräässä esimerkissä. Kuvio 7 esittää kaaviota kiintoaineiden laskeutumisnopeudesta kiertovesikokeessa ja havainnollistaa keksinnön eri piirteitä. Kuviot 8A-8G ovat kaavioita, joissa on graafisesti kuvattu esimerkin 11 tuloksia.

10 Keksinnön perustana on sideaine ja menetelmä tämän käyttämiseksi, mikä sideaine tai vast, menetelmä lisää voimakkaasti lujuutta ja parantaa paperituotteen muita ominaisuuksia ja mahdollistaa mineraalitäyteainei-den huomattavien määrien käytön paperinvalmistusmenetelmässä samanaikaisesti, kun täyteaineen ja selluloosapohjaisten kuitujen pidätystä ar-15 kissa maksimoidaan. Keksintö mahdollistaa siten määrätyn paperilaadun yhteydessä selluloosakuitupitoisuuden vähentämisen paperiarkissa ja/tai selluloosakuitulaadun alentamisen, ilman että paperin lujuus luvattomasti vähenee tai muut paperin ominaisuudet huononevat. Kun keksinnön periaatteita käytetään hyväksi, voidaan lisätä myös mineraalitäyteaineen 20 määrää tuloksena syntyvän paperituotteen lujuuden tai muiden ominaisuuksien huonontumatta luvattomasti. Vähentämällä käytetyn massan määrää valmistettaessa jotain määrättyä paperituotetta tai korvaamalla massaa mineraalitäyteaineena tulee kuitupitoisuuden väheneminen vähentämään myös massan valmistukseen tarvittavaa energian määrää ja paperin kuiva-25 tukseen tarvittavaa energian määrää. Tämän lisäksi on osoittautunut, että mineraalitäyteaineen ja hienojakoisen materiaalin pidätys on riittävän korkea, jotta kiertovesiongelma voidaan minimoida.

On myös havaittu, että keksinnön periaatteita voidaan käyttää paperin-30 valmistuksen kiertovesijärjestelmässä olevien suspendoitujen kuitujen ja mineraalimateriaalin poistamiseksi.

Aivan yleisesti keksinnön mukainen järjestelmä käsittää toimenpiteet sideainekompleksin käyttämiseksi, joka sisältää kaksi komponenttia, 35 s.o. kolloidista piihappoa ja kationiaktiivista tärkkelystä. Painosuhde kationiaktiivisen tärkkelyksen ja Si02in välillä kolloidisessa pii-hapossa on yli 1 ja alle n. 25. Molemmat komponentit johdetaan jauha- 68283 tusainekseen ennen paperituotteen valmistusta paperikoneessa. On osoittautunut, että paperilla on kuivatuksen jälkeen voimakkaasti parantuneet lujuusominaisuudet. Kun käytetään mineraalisia täyteaineita, kuten savea, liitua tai vastaavaa, jauhatusaineksessa, on myös osoittau-5 tunut, että nämä mineraalitäyteaineet pysyvät tehokkaasti paperissa eikä niillä ole samanasteista haitallista vaikutusta paperin lujuuteen, joka vaikutus voidaan havaita, kun ei käytetä hyväksi keksinnön mukaista sideainejärjestelmää.

10 Joskaan sitä prosessia, joka tapahtuu jauhatusaineksessa ja paperin-muodostuksessa ja -kuivatuksessa sideaineen läsnäollessa, ei ole täysin ymmärretty, oletetaan, että kationiaktirvinen tärkkelys ja anioni-aktiivinen kolloidinen piihappo muodostavat agglomeraattikompleksin, joka sidotaan anioniaktiivisella kolloidisella piihapolla ja että ka-15 tioniaktiivinen tärkkelys liitetään mineraalitäyteaineen pintaan, joka on joko kokonaan tai osittain anioniaktiivinen. Kationiaktiivinen tärkkelys liitetään myös selluloosapohjaisiin kuituihin ja hienorakei-seen materiaaliin, jotka molemmat ovat anioniaktiivisia. Kuivattaessa tulee agglomeraatin ja selluloosakuitujen välinen liitos tuottamaan 20 laajan vetysidoksen. Tätä teoriaa tukee osittain se tosiasia, että kun anioniaktiivisen jauhatusaineksen Z-potentiaali muuttuu nollaan päin käytettäessä keksinnön mukaista sideainekompleksia, sekä lujuusominaisuudet että pidätys paranee. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 s > ’ . * 1

On myöskin havaittu, että sideainejärjestelmän tehoa, kun käytetään 2 yllä mainitun tyyppistä sideainejärjestelmää, voidaan parantaa siten, 3 että kolloidisesta piihaposta koostuva komponentti lisätään useissa 4 vaiheissa, s.o. ensin sekoitetaan osa kolloidisesta piihaposta massaan 5 ja mahdollisesti läsnäolevaan mineraalipitoiseen täyteaineeseen, tämän 6 jälkeen lisätään kationiaktiivinen tärkkelys ja tämän jälkeen, kun 7 kompleksiagglomeraatti on muodostunut massasta, mahdollisesta täyte 8 aineesta, piihaposta ja tärkkelyksestä, mutta ennen kuin jauhatusaines 9 syötetään paperikoneen perälaatikkoon, sekoitetaan jäljellä oleva osa 10 kolloidisesta piihaposta jauhatusainekseen, joka sisältää kompleksi- 11 agglomeraatin. Tämä toimintatapa kolloidisen piihapon lisäämiseksi kahdessa tai useammassa vaiheessa tuottaa tuloksena paperin lujuuden ja muiden ominaisuuksien määrätyn parannuksen, mutta ilmeisin parannus 68283 on täyteaineen ja kuitujen hienojakeen pidätyksen lisäys. Joskaan syytä näihin parannuksiin ei ole täysin voitu selvittää, oletetaan, että ne ovat tulos kompleksien, täyteaineesta, kuiduista ja sideaineesta koostuvien agglomeraattien kehittymisestä, jotka ovat stabiilimpia, s.o.

5 kolloidisen piihapon viimeinen lisäys aiheuttaa sen, että alunperin muodostetut agglomeraatit sidotaan yhteen vielä stabiilimpien agglomeraattien mudostamiseksi, jotka ovat vähemmässä määrin herkkiä mekaanisille voimille ja muille voimille paperin muodostuksessa.

10 Kokeisiin ja työhön perustuen, joita on tähän mennessä tehty, oletetaan keksinnön periaatteiden olevan sovellettavissa kaikenlaatuisten ja kaikentyyppisten paperituotteiden kuten painopaperilaatujen, mukaanlukien sanomalehtipaperin, pehmeän paperin, kartongin ja vastaavien valmistukseen.

15

On osoittautunut, että suurimmat parannukset havaitaan silloin, kun sideainetta käytetään kemialliseen massaan, esim. sulfaatti- tai sul-fiittimassaan, jotka on valmistettu sekä lehti- että havupuista. Pienempiä, mutta erittäin merkittäviä parannuksia saadaan aikaan termome-20 kaanisen ja mekaanisen massan kanssa. On todettu, että liiallisten ligniinimäärien läsnäolo puuhiokkeessa näyttää vaikuttavan sideaineen tehokkuuteen, niin että tällaiset massat vaativat joko suurehkon määrän sideainetta tai alhaisen ligniinipitoisuuden omaavien muiden mas-satyyppien lisämäärän sekoittamista mukaan halutun lopputuloksen var-25 mistamiseksi (käytettäessä tässä ilmaisuja "selluloosamassa” ja "sellu-loosakuidut", tarkoitetaan kemiallista massaa, termomekaanista massaa ja mekaanista massaa tai puuhioketta sekä siihen kuuluvia kuituja).

Selluloosakuitujen läsnäolo on olennaista, jotta keksinnössä saatai-30 siin aikaan parannettuja lopputuloksia, jotka muodostuvat agglomeraa-tin ja selluloosakuitujen välisestä yhteistyöstä tai liittymisestä. Mieluummin tulee valmiin paperin sisältää yli 50% selluloosakuituja, mutta voidaan valmistaa paperia, jolla on alhaisemmat selluloosakuitu-pitoisuudet ja voimakkaasti parannetut ominaisuudet verrattuna pape-35 riin, joka on valmistettu vastaavista jauhatusaineksista, mutta ilman keksinnön mukaista sideaineagglomeraattia.

V

6 68283 Käyttökelpoiset mineraalitäyteaineet käsittävät mitkä tahansa tavallisista mineraalitäyteaineista, joiden pinnalla on vähintään osittain anioniaktiivinen luonne. Tällaisia mineraalitäyteaineita, kuten kaoliinia, bentoniittia, titaanioksidia, liitua ja talkkia voidaan kaikkia 5 käyttää tyydyttävin lopputuloksin (ilmaisua "mineraalitäyteaine” käytetään tässä paitsi yllä mainituista materiaaleista myös wollastoniitis-ta ja lasikuiduista sekä myös mineraalipitoisista pienitiheyksisistä täyteaineista, kuten paisutetusta perliitistä). Kun käytetään tässä esitettyä sideainekompleksia, tulee mineraalitäyteaine pysymään huo-10 mättävässä määrin paperituotteessa, eikä paperin lujuus huonone samassa määrin, kuin silloin, kun sideainetta ei käytetä.

Mineraalitäyteaine lisätään tavallisesti vesilietteen muodossa tavanomaisissa konsentraatioissa, joita käytetään tällaisten täyteainei-15 den yhteydessä.

Kuten yllä mainittiin, voi paperissa oleva mineraalitäyteaine muodostua täyteaineesta tai sisältää täyteainetta, jolla on alhainen tiheys tai korkea massa. Mahdollisuutta lisätä tällaisia täyteaineita tavan-20 omaisiin paperin jauhatusaineksiin rajoittavat sellaiset tekijät kuin täyteaineen pidätykset viiralla, paperin jauhatusaineksen vedenpoisto viiralla ja valmistetun paperituotteen märkä- ja kuivalujuus. Nyt on havaittu, että ne ongelmat, jotka aiheutuvat tällaisten täyteaineiden lisäyksestä, voidaan estää tai pääasiassa eliminoida käyttämällä kek-25 sinnön mukaista sideainekompleksia, joka myös mahdollistaa korkeampien täyteainemäärien lisäyksen kuin normaalisti paperituotteen erityisten ominaisuuksien aikaansaamiseksi. Keksinnön mukaisen sideainekompleksin avulla on siten tullut mahdolliseksi valmistaa paperituote, jossa on alhainen tiheys ja siten korkeampi paperin jäykkyys neliömetripainon 30 ollessa sama, ja samanaikaisesti säilyttää paperituotteen lujuusominaisuudet (kuten kimmomoduuli, vetoindeksi, vetomurtotyö ja nostovastus) samassa tasossa tai lisätä niitä vielä entistä korkeammalle tasolle.

Kuten edellä jo korostettiin, sideaine muodostuu kolloidisen piihapon 35 ja kationiaktiivisen tärkkelyksen yhdistelmästä. Kolloidisella piiha-polla voi olla eri muotoja, se voi olla esim. polymeerinen piihappo tai kolloidinen piihapposooli, vaikkakin parhaimmat tulokset saavute- 7 68283 taan viimeksi mainitulla.

Polymeerinen piihappo voidaan valmistaa siten, että vesilasi saatetaan tunnettujen menetelmien mukaisesti reagoimaan rikkihapon kanssa, jot-5 ta molekyylipainoksi (laskettuna Siinnä) tulee korkeintaan n. 100 000. Tuloksena syntyvä polymeerinen piihappo on kuitenkin epästabiili ja sitä on vaikea käyttää ja se aiheuttaa ongelman siten, että natrium-sulfaatin läsnäolo tuottaa korroosio-ongelman ja muita ongelmia paperinvalmistuksessa ja kiertoveden poistossa. Natriumsulfaatti voidaan 10 poistaa ioninvaihdolla tunnettujen menetelmien mukaisesti, mutta tuloksena syntyvä polymeerinen piihappo on epästabiili, ja ilman stabilointia se tulee huononemaan varastoitaessa. Suolaton polymeerinen piihappo voidaan valmistaa myös laimennetun vesilasin suoran ioninvaihdon avulla.

15

Tosin huomattavia sekä lujuuden että pidätyksen parannuksia on havaittu käytettäessä sideainetta, joka sisältää polymeeristä piihappoa ja kationiaktiivista tärkkelystä, mutta erinomaisia tuloksia saavutetaan, kun kationiaktiivista tärkkelystä käytetään yhdessä kolloidisen pii-20 hapon kanssa soolin muodossa, joka sisältää n. 2-60 paino-% SiO^ia, mieluummin n. 4-30 paino-% Si02:a.

Soolissa olevan kolloidisen piihapon ominaispinta on mieluummin n.

2 2 50-1000 m /g ja etenkin n. 200-1000 m /g, jolloin parhaimmat tulokset 2 25 on todettu ominaispinnan ollessa n. 300-700 m /g. Piihapposooli stabiloidaan alkalilla moolisuhteessa 10:1 - 300:1, mieluummin 15:1 - 100:1 (M on ioni ryhmästä Na, K, Li ja NH^). On todettu, että kolloidisten piihappohiukkasten koon tulee olla alle 20 nm ja mieluummin keskimääräisenä hiukkaskokona tulee olla n. 10-1 nm (kolloidinen 30 piihappohiukkanen ominaispinnan ollessa n. 550 m /g vastaa n. 5,5 nm:n keskimääräistä hiukkaskokoa).

Mieluummin on parasta yrittää käyttää piihapposoolia, joiden kolloidi-silla piihappohiukkasilla on maksimaalinen aktiivinen pinta ja keski-35 määrin 4-9 nm:n hyvin määritelty pieni hiukkaskoko.

Piihapposooleja, jotka täyttävät yllä esitetyt ominaisuudet, on markki- \ , * '* 8 68283 noilla eri valmistajilta, esim. Nalco Chemical Company, Du Pont &

Nemours Corporation ja EKA AB.

Kationiaktiivinen tärkkelys, jota käytetään sideaineessa, voi olla 5 valmistettu tärkkelyksistä, jotka ovat peräisin mistä tahansa tavallisista tärkkelystä tuottavista materiaaleista, esim. maissitärkkelykses-tä, vehnätärkkelyksestä, perunatärkkelyksestä, riisitärkkelyksestä jne. Kuten tunnettua, tehdään tärkkelys kationiaktiiviseksi substituoimalla ammoniumryhmien kanssa tunnettujen menetelmien mukaisesti. Parhaimmat 10 tulokset on saavutettu, kun substituutioaste (d.s.) on n. 0,01 - n. 0,05 ja mieluummin n. 0,2 - n. 0,04 ja etenkin yli n. 0,025 - alle n. 0,04. Vaikkakin käytetään useita ammoniumyhdisteitä, mieluummin kvaternaari-sia, valmistettaessa kationiaktiivisia tärkkelyksiä keksinnön mukaista sideainetta varten, pidetään parempana käyttää kationiaktivoitua 15 tärkkelystä, joka on valmistettu siten, että lähtöaineena käytetty tärkkelys käsitellään 3-kloori-2-hydroksipropyylitrimetyyliammoniumklori-dilla tai 2,3-epoksipropyylitrimetyyliammoniumkloridilla kationiaktivoi-dun tärkkelyksen valmistamiseksi, jonka substituutioaste on 0,02-0,04.

20 Paperinvalmistusmenetelmässä lisätään sideaine ennen paperituotteen muodostamista paperikoneessa. Molemmat ainesosat, kolloidinen piihappo-komponentti ja kationiaktiivinen tärkkelys voidaan sekoittaa yhteen vesilietteen muodostamiseksi piihaposta ja kationiaktiivisesta tärkkelyksestä muodostuvasta sideainekompleksista, jolloin tämä liete sitten li-25 sätään ja sekoitetaan tarkoin jauhatusainekseen. Tämä menetelmä ei kuitenkaan tuota maksimaalisia tuloksia. Mieluummin muodostetaan kompleksi piihaposta ja kationiaktiivisesta tärkkelyksestä in situ jauhatus-aineksessa. Tämä voidaan saada aikaan siten, että kolloidisesta piihaposta muodostuva komponentti lisätään vesipohjaisena soolina ja että 30 kationiaktiivinen tärkkelys lisätään vesiliuoksena, jolloin molemmat komponentit lisätään erikseen jauhatusainekseen sekoitussäiliössä tai järjestelmän jossakin kohdassa, missä esiintyy riittävä sekoittaminen, niin että molemmat komponentit jakautuvat jauhatusainekseen ja niin että ne samanaikaisesti tulevat vaikuttamaan yhdessä keskenään ja jauha-35 tusainekseen kuuluvien komponenttien kanssa.

Vielä paremmat tulokset saavutetaan, jos kolloidisesta piihaposta muo- .’>* ,V > 9 68283 dostuva komponentti lisätään jauhatusaineksen osaan ja sekoitetaan huolellisesti tämän kanssa, minkä jälkeen loput jauhatusaineksesta lisätään ja kationiaktiivinen tärkkelys lisätään ja sekoitetaan huolellisesti jauhatusainesseokseen ennen paperituotteen muodostusta.

5

Siinä tapauksessa, että on lisättävä mineraalitäyteaine jauhatusainekseen, on osoittautunut olevan edullisinta liettää mineraalitäyteaine vedessä yhdessä kolloidisesta piihaposta muodostuvan komponentin kanssa, tai, jos tämä komponentti lisätään asteittain, sen alkuosan kanssa, 10 ja sitten johtaa täyteaineesta ja kolloidisesta piihaposta muodostuva liete sekoituslaitteeseen, jossa tämä liete sekoitetaan paperimassaan ja kationiaktiiviseen tärkkelykseen jauhatusaineksen muodostamiseksi.

Kun kolloidisesta piihaposta muodostuva komponentti lisätään asteittain, 15 tapahtuu tämän jälkeen tämän komponentin lopullisen tai lopullisten osien lisäys, joka tai jotka sekoitetaan huolellisesti jauhatusainek-seen, sen jälkeen kun alkuagglomeraatti on muodostettu, mutta ennen jauhatusaineksen johtamista tai johdettaessa se paperikoneen perälaa-tikkoon. Kolloidisen piihapon ensimmäisen tai alkulisäyksen tulee kä-20 sittää n. 20 - n. 90 paino-%:a koko lisätystä kolloidisen piihapon määrästä, ja sitten kun alkuagglomeraatti on muodostettu, on loput kolloidisesta piihaposta lisättävä ennen paperin muodostamista. Mieluummin al-kumäärä käsittää n. 30 - n. 80% kolloidisesta piihaposta muodostuvasta komponentista.

25

On osoittautunut, että jauhatusaineksen pH-arvo paperivalmistusmenetel-mässä, jossa käytetään keksinnön mukaista sideainekompleksia, ei ole erityisen kriittinen ja se voi olla 4-9. Korkeampi pH-arvo kuin 9 ja alhaisempi pH-arvo kuin 4 ei kuitenkaan ole sopiva. Muita paperikemikaa-30 leja, kuten liimaa, alunaa ja vastaavaa, voidaan käyttää, mutta on oltava tarkka niin, että näiden aineiden pitoisuudet eivät ole niin suuria, että aineet vaikuttavat piihaposta ja kationiaktiivisesta tärkkelyksestä muodostuvan agglomeraatin muodostukseen ja, että kyseisten lisäaineiden pitoisuuksista kiertävässä kiertovedessä ei tule niin suu-35 ria, että ne vaikuttavat sideaineagglomeraatin muodostukseen. Tästä syystä pidetään parempana lisätä kemikaalit järjestelmän kohdassa sen jälkeen, kun sideaineagglomeraatti on muodostunut.

^ · 68283

Keksinnön mukaisesti tulee kationiaktiivisen tärkkelyksen ja kolloidisen piihappokomponentin painosuhteen olla 1:1 - 25:1. Mieluummin tämä painosuhde tai suhde on 1,5:1 - 10:1 ja etenkin 1,5:1 - 4,5:1.

5 Käytettävä sideaineen määrä vaihtelee halutun vaikutuksen ja erilaisten komponenttien ominaisuuksien mukaan, jotka on valittu sideaineen valmistusta varten. Jos sideaine käsittää polymeerisen piihapon kolloidisesta piihaposta muodostuvana komponenttina, voidaan tarvita esimerkiksi enemmän sideainetta, kuin jos kolloidisesta piihaposta muodostu- 10 va komponentti muodostuu kolloidisesta piihaposta, jonka ominaispinta 2 on 300-700 m /g. Jos kationiaktiivisen tärkkelyksen substituutioastee-na on esim. 0,025 verrattuna substituutioasteeseen 0,030, voidaan tarvita vastaavalla tavalla suurempi määrä sideainetta olettaen, että kolloidisesta piihaposta muodostuva komponentti on sama.

15

Kun jauhatusaines ei sisällä mitään mineraalitäyteainetta, voi sideaineen pitoisuus olla yleisesti 0,1-15 paino-%, mieluummin 1-15 paino-Z laskettuna selluloosakuitujen painosta. Kuten yllä esitettiin, on sideaineen tehokkuus suurempi kemialliseen massaan, minkä johdosta tar-20 vitaan pienempi sideainemäärä näissä massoissa määrätyn vaikutuksen saavuttamiseksi kuin käytettäessä muihin massatyyppeihin. Siinä tapauksessa, että käytetään mineraalitäyteainetta, voidaan sideainemäärä perustaa täyteaineen painoon ja se voi olla 0,5-25 paino-%, tavallisesti 2,5-15 paino-Z laskettuna täyteaineesta.

25

Kuten yllä esitettiin, voidaan sideaine lisätä paperikoneen kiertoveteen järjestelmässä, jossa sideainejärjestelmää ei käytetä paperin valmistamiseksi. Sideaine muodostaa tehokkaasti agglomeraatin yhdessä jauhatusaineksesta olevien hienojakeiden ja suspendoidun mineraalima-30 teriaalin kanssa, ja tämä tekee mahdolliseksi saavuttaa tehokas sus-pendoitujen kiintoaineiden saostuminen tai konsentraatio suhteellisen kirkkaan vesijakeen aikaansaamiseksi, joka syötetään takaisin paperinvalmistus järjestelmään, ja jakeen aikaansaamiseksi, johon suspendoidut kiintoaineet ovat konsentroituneet ja josta nämä voidaan poistaa suo-35 dattamalla tai jollakin muulla tavalla. Sideainejärjestelmän tai -kompleksin tarpeellinen määrä, kun käytetään yllä mainittuja kationiaktiivisen ja Si02:n välisiä painosuhteita (suhteita), voi olla suh- 11 68283 teellisen pieni ja useimmissa tapauksissa alle n. 10 paino-%, laskettuna kiintoaineiden kuivapainosta kiertovedessä ja sideainejärjestel-män kuivapainosta. Sideainejärjestelmän tai -kompleksin käyttökelpoinen laaja alue on n. 1 - n. 20 paino-%, mieluummin n. 2 - n. 10 5 paino-%.

Seuraavat erityiset suoritusesimerkit havainnollistavat, miten sideaine käytettäessä sitä paperinvalmistusmenetelmässä vaikuttaa mineraa-litäyteaineen pidätykseen, valmistetun paperituotteen lujuuteen ja 10 kiertoveteen.

Esimerkki 1

Tehtiin koeajo peruspaperin valmistamiseksi tapetin valmistusta varten, 15 jolloin paperinjauhatusmassassa oli korkea savipitoisuus. Ajo suoritettiin tasoviirakoneessa, jonka arvioitu kapasiteetti oli n. 6000 kg/h.

2

Koneennopeus oli n. 250 m/min, ja aiottu neliömetripaino oli 90 g/m . Kuvio 1 esittää prosessin kulkukaaviota.

20 Jauhatusaineksen kuitumateriaali muodostui mekaanisen ja kemiallisen massan seoksesta. Mekaaninen massa oli valkaisematonta ja se oli jauhettu jauhautumisasteeseen (CSF-luku) 100. Käytetty kemiallinen massa oli valkaistua lehtipuusulfaattimassaa, joka oli jauhettu CSF-lukuun 400. Jauhatuksessa lisättiin tietenkin sopivia määriä vettä massaan 25 halutun sakeuden aikaansaamiseksi.

Kaoliini ja kolloidinen piihappo dispergoitiin veteen lietteen muodostamiseksi, joka sisälsi 5 paino-% kaoliinia. Kaoliinin hiukkaskokojakautuma oli n. 0,5-10 ym. Kolloidinen piihappo muodostuu 15%:sta soo- 30 lista, joka oli stabiloitu alkalilla Si0„:Na0„ moolisuhteessa 45:1.

^ . 2

Piihapon hiukkaskoko oli n. 5-7 nm ja ominaispinta n. 500 m /g. Kolloidinen piihappo lisättiin, jotta saatiin 2,86% Si02:a laskettuna kaoliinin painosta. Kaoliinista ja Si02:sta muodostuvan lietteen pH oli n. 8.

35

Kuvio 2 esittää annostusta paperikoneeseen koeajossa, ilmaistuna kg/min:na eri ajankohtina ajon aikana. Paperikoneeseen syötetyn jauha- 12 68283 tusaineksen sakeus oli n. 6 - n. 15 g/1, kuten nähdään kuviossa 2A, ja kuviossa 2A esitetyt ajankohdat on korreloitu kuviossa 2 esitettyihin ajankohtiin.

5 Kuten nähdään kuviosta 2, alkoi koeajo kl. 14.10 siten, että kemialliset ja mekaaniset massat sekoitettiin esitetyissä suhteissa. Klo. 14.40 avattiin jauhatusaineventtiili ja jauhatusaines virtasi paperikoneeseen. Kuvion 2 katkoviiva esittää, miten jauhatusainesventtiiliä säädettiin ajon aikana.

10

Alunperin muodostui koneeseen syötetty jauhatusaines yksinomaan kemiallisen ja mekaanisen massan seoksesta. Kl. 14.50 johdettiin kuitenkin kaoliinista (savesta) ja kolloidisesta piihaposta muodostuva seos se-koituslaatikkoon, ja paperikonetta ajettiin kuiduista ja savesta muo-15 dostuvan jauhatusaineksen kanssa, kunnes jauhatusaineksen ja kiertoveden tuhkapitoisuus saavutti tasapainotilan. N. kl. 15.35 lisättiin ka-tioniaktiivisesta tärkkelyksestä muodostuva liete ja sekoitettiin huolellisesti massaan, saveen ja kolloidiseen piihappoon sekoituslaatikos-sa jauhatusaineksen muodostamiseksi, joka sisälsi koko sideaineen.

20 Kl. 15.35 oli kationiaktiivisen tärkkelyksen lisätty pitoisuus 7,14 paino-% tärkkelystä laskettuna saven painosta, jolloin kationiaktiivisen tärkkelyksen ja kolloidisen piihapon välinen suhde oli 2,49 (tärkkelyksen tätä tasoa tai pitoisuutta nimitetään suoritusesimerkissä ja piirustuksissa toisinaan nimityksellä "taso 1"). Kl. 16.25 korotettiin 25 kationiaktiivisen tärkkelyksen pitoisuutta 8,57 paino-%:in laskettuna saven painosta, jolloin kationiaktiivisen tärkkelyksen ja kolloidisen piihapon suhdetta korotettiin arvoon 2,99 (tätä tärkkelyksen tasoa tai pitoisuutta on esimerkissä ja piirustuksissa toisinaan nimitetty nimityksellä "taso 2"). Kl. 17.02 korotettiin kationiaktiivisen tärkkelyk-30 sen pitoisuutta 11,43 paino-%:in laskettuna saven painosta, jolloin kationiaktiivisen tärkkelyksen ja kolloidisen piihapon välinen suhde oli 3,99 (tärkkelyksen tätä pitoisuutta tai tasoa on esimerkissä ja piirustuksissa toisinaan nimitetty nimityksellä "taso 3"). Kaikkina ajon ajankohtina oli koneeseen syötetyn jauhatusaineksen pH n. 8.

35

Kationiaktiivinen tärkkelys oli valmistettu siten, että perunatärkkelystä käsiteltiin 3-kloori-2-hydroksipropyylitrimetyyliammoniumklori- 13 68283 dilla, jotta saataisiin tärkkelyksen substituutioasteeksi 0,03. Lähtöaineena käytetty tärkkelys dispergoitiin kylmään veteen konsentraation ollessa n. 4 paino-%, kuumennettiin 30 min:n ajan n. 90°C:ssa ja laimennettiin sitten vedellä n. 2 paino-%:n konsentraatioon, minkä jäl-5 keen valmistettu kationiaktiivinen tärkkelys lisättiin sekoitustank-kiin tai -laatikkoon, kuten esitetään kuviossa 1.

Vertailua varten määrättiin, että sen jälkeen kun lisäys tai muutos oli tehty sekoitustankissa (lisäyksen ajankohta esitetään pystysuoril-10 la nuolilla kuviossa 2) tarvittiin n. 15 min, jotta muutos saavuttaisi stabiloinnin paperikoneessa (esitetään vaakasuorilla nuolilla kuviossa 2).

Kationiaktiivisen tärkkelyksen lisäyksen jälkeen tasoon 1, s.o. suhtee-15 seen 2,49 piihappoon nähden, nousi paperin neliömetripaino nopeasti, koska paperin mineraalipitoisuus lisääntyi seurauksena mineraalimateri-aalin lisääntyvästä pidätyksestä yhdessä kuitujen kanssa koneen viiralla. Jauhatusainesventtiili säädettiin sitten neliömetripainon vähentä- 2 miseksi tasoon 90 g/m , ja säätämällä jauhatusainesventtiiliä pidettiin 20 neliömetripaino suhteellisen vakiona, samalla kun tuhkapitoisuus kohosi hitaasti. Tämän aikajakson aikana vähentyi kiintoainepitoisuus kierto-vedessä n. 50%:11a johtuen siitä, että yhä enemmän kiintoainetta pidätettiin.

25 Kun kationiaktiivisen tärkkelyksen pitoisuus kasvoi tasoon 2, s.o. suhteeseen 2,99 piihappoon nähden, kasvoivat paperin neliömetripaino ja tuhkapitoisuus uudestaan, ja kiertoveden kiintoainepitoisuus laski edelleen, koska pidätysaste kasvoi jälleen. 1 2 3 4 5 6

Sitten kun kationiaktiivinen tärkkelys lisättiin järjestelmään ja ha 2 vaittiin saven lisääntynyt pidätys, todettiin, että kuivatussylinte- 3 rit kuivasivat paperin liian voimakkaasti. Höyrynsyöttöä kuivatussylin- 4 tereihin vähennettiin, ja muutamia niistä suljettiin nopeamman kuiva 5 tuksen johdosta. Huolimatta lämmönsyötön vähentämisestä kuivatussylin- 6 tereihin tuli paperista ajoittain liian voimakkaasti kuivattua. Höy-rynkulutuksen vähennys oli tulos siitä tosiseikasta, että paperin kuitupitoisuus väheni merkittävästi, kun pidätys lisääntyi, ja tämä hei- 14 68283 potti kuivatusta.

Vaikkakin paperin mineraalipitoisuus (ilmaistuna tuhkapitoisuutena) lisääntyi voimakkaasti, ajettiin paperikonetta samalla nopeudella ja 5 ilman vedenpoisto-olosuhteiden muutoksia koeajossa.

Koeajon suhteet ja tulokset on esitetty graafisesti kuvioissa 2A-2S.

Kuviossa 2A on esitetty jauhatusaineksen kiintoainekonsentraatio koe-10 ajon eri ajankohtina. Voidaan todeta, että koko kiintoainekonsentraatio ylittää hieman kuitujen ja tuhkan koko pitoisuuden. Tämä johtuu siitä, että tuhkanmäärityksessä kiteytyrnisvettä ja muuta savessa esiintyvää vettä poistetaan.

15 Kuviossa 2B on esitetty kiertoveden kiintoainekonsentraatio. Yllä esitetyistä syistä ylittää koko kiintoainekonsentraatio myös tässä tapauksessa kuitu- ja tuhkakonsentraatioiden summan. Kuvion 2B yhteydessä huomautettakoon, että tuhkapitoisuus (tässä tapauksessa se, joka ei ole pidätetty materiaaliin) kasvaa nopeasti, kunnes kationiaktiivista 20 tärkkelystä lisätään tasossa 1 ja sillä on mahdollisuus saavuttaa tasapainotila järjestelmässä. Kun kationiaktiivisen tärkkelyksen pitoisuus kasvoi tasoon 2, muodostui vielä merkittävä lasku.

Kolloidisen piihapon ja kationiaktiivisen tärkkelyksen yhdistelmä si-25 deaineena lisää myös kiertoveden suodatusnopeutta viiran läpi, kuten nähdään kuviosta 2C. Vedenpoistoaika tilavuusyksikköä kohden kasvoi, kunnes yhdistelmäsideaine oli tasossa 1 ja vähentyi tämän jälkeen nopeasti. Lisättäessä kationiaktiivista tärkkelystä tasoon 2 vedenpois-toajan väheneminen tilavuusyksikköä kohden oli vielä voimakkaampi.

30

Kuviossa 2D on esitetty jauhatusaineksen Z-potentiaali, joka laskee nollaan lisättäessä kationiaktiivista tärkkelystä. Voidaan todeta, että muutos vastaa kasvavaa pidätystä ja parantuneita ominaisuuksia.

35 Kuviossa 2E esitetään graafisesti paperin neliömetripaino koeajossa. Kahdessa esitetyssä tapauksessa muodostui rainan katkos koneessa.

Kf ..

15 68283

Kuviossa 2F on esitetty sen paperin vetoindeksi, joka on valmistettu suoritusesimerkin mukaisesti. Huomautettakoon, että saven määrä paperissa on n. 120% esitetystä tuhkapitoisuudesta, koska vesi on poistettu tuhkasta. Voidaan todeta, että vetoindeksi paranee huomattavasti 5 ja että savi saa aikaan vetoindeksin kasvun sideainejärjestelmän läsnäollessa, joka muodostuu kolloidisesta piihaposta ja kationiaktiivi-sesta tärkkelyksestä.

Kuvio 2G esittää samoin kuin kuvio 2F kaaviota vetoindeksistä, paitsi 10 että vetoindeksi on tässä tapauksessa asetettu suhteeseen kemiallisen massan pitoisuuten nähden.

Kuvio 2H esittää, että valmistetun paperin Z-lujuus tai delaminointi-lujuus paranee huolimatta siitä, että paperi sisältää huomattavia mää-15 riä savea.

Kuviot 2I-2S esittävät kaavioita suoritusesimerkin mukaisesti valmistetun paperin eri ominaisuuksista ja piihaposta ja kationiaktiivisesta tärkkelyksestä koostuvan sideainejärjestelmän tehokkuutta. Kuvion 2M 20 kohdalla, joka esittää paperin pintakarkeutta, on huomattava, että paperista tuli silloin tällöin liian voimakkaasti kuivattua, minkä johdosta ne päätelmät, jotka voidaan tehdä pintakarkeuden kaaviosta, eivät ehkä ole täysin oikeita. 1 2 3 4 5 6 i &

Koeajon ja valmistetun paperin ominaisuuksien lopputuloksista nähdään 2 selvästi, että sideainejärjestelmän käyttö aiheuttaa mineraalimateri- 3 aalin, selluloosamateriaalin ja sideaineen keskinäisen flokkulaation 4 aikaansaaden voimakkaasti parannetun pidätyksen ja voimakkaasti paran 5 netut paperin ominaisuudet. Sideaine mahdollistaa siten huomattavien 6 mineraalitäyteaineiden johtamisen selluloosamassaan samojen tai parempien ominaisuuksien saavuttamiseksi kuin mitä voidaan saavuttaa paperituotteessa, joka sisältää suuremman määrän selluloosakuituja ja pienemmän määrän mineraalikuituja, kun ei käytetä keksinnön mukaista sideainetta.

16 6 82 8 3

Esimerkki 2

Laboratoriopaperin muodossa valmistettiin käsintehtyjä paperiarkkeja erilaisista jauhatusaineksista, jotka oli valmistettu valkaistusta 5 havupuusulfaattimassasta täyteaineena käytetyn wollastoniitin kanssa ja ilman tätä, jolloin jauhatusainekseen lisättiin kationiaktiivises-ta tärkkelyksestä ja kolloidisesta piihaposta koostuvaa sideainejär-jestelmää tuloksena syntyvien paperin ominaisuuksien parantamiseksi. Wollastoniitti koostui neulamaisista kiteistä, joiden läpimitta oli 10 n. 1 - 20 pm ja pituus n. 15 kertaa läpimitta.

Käytetty kolloidinen piihappo koostui piihapposoolista, joka sisälsi 2 15%:sta kolloidista piihappoa, jonka ominaispinta oli n. 500 m /g.

Sooli oli alkalistabiloitu SiC>2:Na20 mooli suhteella 40:1.

15 Käytetty kationiaktiivinen tärkkelys (K.S.) oli samaa tärkkelystä kuin esimerkissä 1 ja sen substituutioaste oli 0,03. Kationiaktiivinen tärkkelys lisättiin 4 paino-%:sen vesiliuoksen muodossa.

20 Valmistuksen yhteydessä lisättiin kolloidinen piihapposooli jauhatusainekseen ennen kationiaktiivista tärkkelystä. Niissä esimerkeissä, jotka sisälsivät wollastoniittia, lisättiin sooli ja kationiaktiivinen tärkkelys mineraaliin mineraalista ja sideaineesta koostuvan lietteen muodostamiseksi, joka sitten lisättiin selluloosakuituihin. Tavallinen 25 vesimäärä lisättiin jauhatusaineksen muodostamiseksi halutulla sakeu-della, jossa oli n. 1 paino-% kiintoaineita. Sitten kun käsintehdyt paperiarkit oli valmistettu, ne puristettiin ja kuivattiin olennaisesti identtisissä olosuhteissa. 1 ,' ·

Alla olevassa taulukossa esitetään kiintoaineiden koostumuksen jokaisessa jauhatusaineksessa ja Z-lujuus (Scott Bond), joka mitattiin, jotta saatiin selville tuloksena syntyneen paperiarkin ominaisuudet puristuksen ja kuivatuksen jälkeen.

17 68283 koe massa wollastoniitti 4% K.S. 15% sooli Z-lujuus n:o g g g g (Scott Bond) 1 2,1 0 0 0 204 5 2 2,1 0,9 0 0 154 3 2,1 0 1,69 0 313 4 2,1 0,9 1,69 0 209 5 2,1 0 1,69 0,450 388 6 2,1 0 1,69 0,225 622 10 7 2,1 0 1,69 0,150 586 8 2,1 0 1,69 . 0,113 568 9 2,1 0,9 1,69 0,450 266 10 2,1 0,9 1,69 0,225 291 11 2,1 0,9 1,69 0,150 380 15 12 2,1 0,9 1,69 0,133 410

Kuvio 3 esittää tulokset kaaviona, jossa esitetään kasvanut lujuus, joka saatiin piihaposta ja kationiaktiivisesta tärkkelyksestä muodostetun sideainejärjestelmän avulla. Kuvion 3 kaaviosta nähdään, että Z-20 lujuus käytettäessä sideainejärjestelmää on korkeampi paperiarkissa, joka on valmistettu jauhatusaineksesta, jossa on 30% wollastoniittia, kuin paperiarkissa, joka on valmistettu yksinomaan selluloosakuiduista koostuvasta jauhatusaineksesta. Myös kun käytetään sideainejärjestelmää paperiarkissa, joka sisälsi yksinomaan selluloosakuituja, saatiin ai-25 kaan Z-lujuuden merkittävä muutos.

Esimerkki 3

Laboratoriopaperin muodosssa valmistettiin käsintehtyjä paperiarkkeja 30 erilaisista jauhatusaineksista, jotka oli valmistettu 2,0 g:sta valkaistua havupuusulfaattimassaa ja 2,0 g:sta kaoliinia (English china clay Grade C). Kaoliini oli dispergoitu alkalistabiloituun kolloidiseen piihapposooliin, joka oli laimennettu 15 paino-%:n kiintoainepi-toisuudesta 1,5 paino-%:n kiintoainepitoieuuteen, ja suspensio lisät-35 tiin massaan 500 ml:ssa vettä laboratoriohajottimessa. Kationiaktiivi-sen tärkkelyksen 2%:nen liuos (d.s. -= 0,03) lisättiin, ja tuloksena syntyvä jauhatusaines siirrettiin paperimuotoon. Käsintehdyt paperiarkit 18 68283 puristettiin ja kuivattiin olennaisesti samanlaisissa olosuhteissa.

Kokeissa käytettiin erilaisia piihapposooleja, jolloin käytetyillä sooleilla oli erilaiset ominaispinnat ja ne oli stabiloitu erilaisil-5 la alkalin moolisuhteilla.

Valmistettiin seuraavat koostumukset omaavat paperiarkit, jolloin kaikki sisälsivät piihapposoolin ja kationiaktiivisen tärkkelyksen esitetyt määrät ja tyypit mainittujen 2 g:n massaa ja 2 g:n savea lisäksi.

10 Taulukossa on esitetty käsintehtyjen paperiarkkien ominaisuudet.

1,5% piiha- mooli- 2% neliö- tiheys veto- veny- tuhka sooli pon omi- suhde KS metri- kg/m3 indek- minen % g naispin- Si02i g paino si % 15 ta Νβ2θ g/m^ (Scan m^/g P16:76 1 2,3 900 20 8,5 153 780 21,5 3,5 37 2 3,3 900 40 7,5 170 780 19,7 4,0 40 20 3 1,7 900 40 8,7 151 760 22,8 5,0 36 4 2,3 650 40 8,5 190 830 17,7 4,5 47 5 3,8 550 20 7,1 196 810 18,0 5,0 48 6 3,0 550 20 7,8 176 800 17,4 4,5 45 7 3,8 500 45 7,1 199 800 16,0 4,5 45 25 8 3,0 500 45 7,8 182 790 18,0 5,0 43 9 3,3 350 45* 7,5 185 840 15,7 6,0 46 10 3,3 200 100 7,5 170 730 16,5 6,0 33 11 5,0 200 100 7,5 165 730 16,5 5,5 37 12 0 - - 10,0 141 700 19,4 6,0 28 30 13 ei Si02:a ei K.S. 200 800 5,5 2,5 41 yksistään 2,0 massaa + 6 g kaoliinia

Si02 X Stabiloitu ammoniakilla NaOH:n sijasta, moolisuhde « - nh3 35 Tästä esimerkistä nähdään, että piihapposoolieta ja kationiaktiivises-ta tärkkelyksestä muodostettu sideainejärjestelmä parantaa voimakkaasti saven pidätystä ja useissa tapauksissa tuottaa tuloksena melkein 19 68283 täydellisen pidätyksen. Esimerkki osoittaa myös, että saven maksimaalinen pidätys saadaan aikaan, kun kolloidisilla piihappohiukkasilla 2 on sellainen hiukkaskoko, että ominaispinnaksi tulee n. 300 - 700 m /g. 5 Esimerkki 4

Laboratoriopaperin muodossa valmistettiin käsintehtyjä paperiarkkeja erilaisista jauhatusaineksista, jotka sisälsivät polymeeristä piihap-poa kolloidisena piihappokomponenttina. 100 ml vesilasia (R = SiO^: 10 ^£0 = 3,3, ja S1O2 = 26,5 paino-%) laimennettiin 160 ml:an vettä ja lisättiin hitaasti 130 ml:an rikkihappoa (10%) sekoittamalla voimakkaasti. Kun koko vesilasimäärä oli lisätty, pH-arvo oli 2,7 ja S1O2-pitoisuus 8 paino-%. Tämä hapan sooli laimennettiin 2 paino-%:n Si02_ konsentraatioon ja lisättiin kaoliiniin (English china clay Grade C), 15 minkä jälkeen lisättiin 2%:n liuos kationiaktiivista tärkkelystä (d.s. = 0,03). Valmistettiin seuraavat suspensiot: savi 2% 2% g sooli g KS g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2,0 5,2 9,0 2 2 2,0 4,4 7,4 3 3 2,0 4,4 7,4 4 4 2,0 2,9 7,1 5 5 2,0 2,9 7,1 6 7

Jokainen suspensioista 1, 2 ja 4 johdettiin laboratoriohajottimeen, jo 8 ka sisälsi 2,0 g valkaistua havupuusulfaattimassaa 500 ml:ssa vettä, 9 ja sekoitettiin huolellisesti. Suspensiot 3 ja 5 varastoitiin 5 tunnin 10 ajaksi ennen yhteensekoittamista yllä olevan mukaisesti. Välittömästi 11 sekoittamisen jälkeen valmistettiin, puristettiin ja kuivattiin käsintehdyt paperiarkit. Paperiarkeilla oli seuraavat ominaisuudet: 20 68283 neliömetri- vetoindeksi venyminen tuhka- paino. Nm/g % pitoisuus g/m (Scan P16:76) % 1 139 28,8 7,5 26 5 2 151 25,3 6,5 30 3 148 23,6 7,0 32 4 157 22,4 6,5 28 5 154 21,2 7,0 31 10 Verrattuna paperiarkkeihin, jotka valmistettiin esimerkissä 3, oli tämän suoritusesimerkin mukaisen paperiarkin vetoindeksi parantunut, mutta mineraalitäyteaineen pidätys ei ollut yhtä suuri kuin esimerkissä 3.

15 Esimerkki 5

Laboratoriopaperin muodossa valmistettiin käsintehtyjä paperiarkkeja erilaisista jauhatusaineksista seuraavasti: 20 1) 2,0 g liitua, jonka hiukkaskoko oli n, 2-20 pm (pääosa n. 5 pm), 2.0 g vettä ja 3,8 g kolloidista piihappoa (1,5% kiintoaineita ja omi-naispinta 500 m /g) lisättiin laboratoriohajottimessa jauhatusainek-seen, joka koostui 2,0 g:sta täysvalkaistua havupuusulfaattimassaa ja 500 ml:sta vettä. Liidusta, piihaposta ja massasta koostuvaan jauha- 25 tusainekseen lisättiin 7,1 g kationiaktiivisen tärkkelyksen liuosta (kaikenkaikkiaan 2,0% kiintoaineita, d.s. 0,03). Paperiarkki valmistettiin tästä jauhatusaineksesta laboratoriopaperin muodossa ja arkki puristettiin ja kuivattiin.

30 2) Paperiarkki valmistettiin jauhatusaineksesta, joka vastasi yllä ole vaa jauhatusainesta paitsi, että kolloidisen piihapposoolin määrä oli 5,7 g ja kationiaktiivisen tärkkelysliuoksen määrä oli 9,7 g.

3) Paperiarkki valmistettiin jauhatusaineksesta, joka vastasi yllä ole-35 vaa jauhatusainesta 1 paitsi, että kolloidisen piihapposoolin määrä oli 5.0 g ja kationiaktiivisen tärkkelysliuoksen määrä oli 10,3 g.

• dr'·* 2i 68283 4) Samaa menetelmää käytettiin vertailupaperiarkin valmistamiseksi ilman liitua, jolloin 3,8 g kolloidista plihapposoolia lisättiin 2,0 g:an massaa 300 ml:ssa vettä, minkä jälkeen lisättiin 7,1 g kationiak-tiivlsta tärkkelysliuosta.

5 5) Samaa menetelmää käytettiin vertailupaperiarkin valmistamiseksi, joka ei sisältänyt mitään sideainetta. 10 g liitua lisättiin 2,0 g:an massaa 500 ml:ssa vettä, mutta mitään sideainetta ei lisätty. Lisätty liitumäärä oli niin suuri, että valmiin paperiarkin mineraalipl-10 tolsuus havaitusta huonosta pidätyksestä huolimatta oli suunnilleen sama kuin silloin, kun käytettiin sideainetta.

6) Eräs toinen paperiarkki valmistettiin jauhatusalnekseeta, joka koostui 2,0 g:sta massaa 500 ml:ssa vettä ja joka ei sisältänyt mitään 15 lisäaineita.

Tuloksena syntyneillä paperiarkeilla oli alla olevassa taulukossa esitetyt ominaisuudet: 20 Koe n: o _1 2 3 4 5 6 neliömetripaino g/m2 192 201 200 110 174 100 tiheys kg/m2 740 800 760 635 820 605 vetoindeksi SCAN P16:76 25 Nm/g 16,0 20,0 17,3 50,7 10,5 31,4 venyminen X 7,5 5,5 4,0 5,5 6,0 7,5 tuhkapitoisuus X 50 47 48 4 45 1 Tämä esimerkki osoittaa lujuuden kasvun, Joka on tulos keksinnön mukai-30 sesti sideainejärjestelmästä mineraalisten täyteaineiden kanssa tai ilman näitä, ja esimerkki osoittaa myös lisääntyneen pidätyksen, joka saadaan aikaan sideainejärjestelmällä. Niistä sidealnemääristä, joita käytettiin suhteessa massaan, voidaan nähdä, että olennaisesti koko mineraalinen täyteaine pysyi paperiarkissa kokeissa 1-3.

35

Esimerkki 6

Suspensio, joka valmistettiin 2,0 g:sta talkkia (Norwegian talc Grade 22 68283 IT Extra), jonka hiukkaskoko oli n. 1-5 ym, 8,0 g:sta vettä ja 3,8 g:sta kolloidista piihappoa (kaiken kaikkiaan 1,5% kiintoaineita, omi-2 naispinta 480 m /g), lisättiin laboratoriohajottimessa jauhatusainek-seen, joka koostui 2,0 g:sta täysvalkaistua havupuusulfaattimassaa ja 5 500 ml:sta vettä. Näin saatuun jauhatusainekseen lisättiin 5,9 g ka- tioniaktiivista tärkkelystä (kaikenkaikkiaan 2,4% kiintoaineita, d.s. = 0,033). Laboratoriopaperin muodossa valmistettiin paperiarkki, joka puristettiin ja kuivattiin.

10 Vertailukoe valmistettiin, jolloin 4,0 g talkkia lisättiin 2 g:an massaa 500 g:ssa vettä, mutta mitään sideainetta ei lisätty. (Talkin määrä on suurempi huonon pidätyksen kompensoimiseksi, niin että valmiissa paperiarkissa olisi suunnilleen sama mineraalipitoisuus kuin paperiarkissa, joka valmistettiin yllä olevan mukaisesti käytettäessä sideai-15 netta).

sideaineella ilman sideainetta 2 neliömetripaino , g/m 198 214 tiheys, kg/m^ 825 715 20 vetoindeksi SCAN P16:76, Nm/g 16,5 3,1 venyminen, % 6,5 3,0 tuhkapitoisuus, % 48 51 25 Samoin kuin esimerkissä 5 nähdään tästä esimerkistä, että paperiarkin lujuus ja pidätys paranee selvästi, kun käytetään sideainejärjestelmää yhdessä talkista koostuvan mineraalitäyteaineen kanssa.

Esimerkki 7 30 Tässä esimerkissä lisättiin keksinnön mukaista sideainejärjestelmää erilaisiin jauhatusaineksiin sen osoittamiseksi, että keksintöä voidaan käyttää myös jauhatusaineksissa, jotka sisältävät huomattavia määriä toisen tyyppisiä kuituja kuin selluloosaa.

35

Selluloosakuituina käytettiin täysvalkaistua havupuusulfaattimassaa, ja ei-selluloosakuituina käytettiin lasikuituja, joiden läpimitta oli 25 6 8 2 8 3 n. 5 ym ja joita oli käsitelty fenolihartsilla. Kolloidinen piihappo- 2 sooli sisälsi piihappohiukkasia, joiden ominaispinta oli n. 400 m /g, ja soolin piihappopitoisuus oli alkujaan 15 paino-%, mutta sooli laimennettiin vedellä 1,5 paino-%:n piihappopitoisuuteen, ennen kuin si-5 tä käytettiin sideainejärjestelmässä. Käytetyn kationiaktiivisen tärkkelyksen substituutioaste oli 0,02 ja sitä käytettiin 2 paino-Z:n liuoksena.

Valmistettiin seuraavat jauhatusainekset (jauhatukset n:ot 1-3 ovat 10 vertailujauhatusaineksia): jauhatus- selluloosa- lasi- piihappo- kationiaktii- suhde aines kuituja kuituja soolia vista tärkke- tärkke- g g g lystä lys/ 15 _ _ _ _ _g_ sooli 1 1,6 - - 2 1,6 0,3 - 3 1,6 0,3 - 1,12 4 1,6 0,3 0,187 1,12 8 20 5 1,6 0,3 0,372 1,12 4 6 1,6 0,3 0,496 1,12 3 7 1,6 0,3 0,744 1,12 2

Seitsemästä jauhatusaineksesta valmistettiin paperiarkit laboratorio-25 paperin muodossa, jolloin näin saaduilla paperiarkeilla oli seuraavat ominaisuudet: paperi neliömet- tiheys veto- Z-lujuus venyminen jauhatus- ripaino kg/m^ indeksi (Scott- % 30 aineksesta g/in _ Nm/g Bond) _ 1 68 650 55 135 9 2 91 530 33 84 11 3 88 520 40 120 10 4 90 520 44 132 10 35 5 85 520 44 138 11 6 94 540 48 152 12 7 93 550 47 149 11 24 68283 Tästä esimerkistä nähdään, että Z-lujuus väheni, kun lisättiin lasikuidut (vrt. jauhatusainekset 1 ja 2) ja sitten se lisääntyi suunnilleen alkuperäiseen arvoon (vrt. jauhatusainekset 1 ja 4), kun lisättiin sekä piihapposooli että kationiaktiivinen tärkkelys. Jauhatusai-5 neksista 5,6 ja 7 valmistetuissa paperiarkeissa oli korkeampi Z-lujuus kuin jauhatusaineksesta 1 valmistetussa paperiarkissa, jossa ei ollut lasikuituja.

Esimerkki 8 10

Kaupallinen koeajo suoritettiin päällystetyn, superkalanteroidun 2 offsetpaperin valmistamiseksi, jonka neliömetripaino oli 85 g/m .

Käytetty kone oli kaksoisviirakone (Beloit "Bel-Baie"), jonka kapasiteetti oli n. 10000 kg/h ja koneennopeus 600 m/min. Päällystys suo- 2 15 ritettiin suoraan koneessa 100 g:lla/m kalsiumkarbonaattia, joka ohjattiin paperirainan molemmille sivuille. Selluloosakuidut koostuivat 70%:sta lehtipuusulfaattimassaa ja 30%:sta havupuusulfaattimassasta, jolloin molemmat massat olivat täysvalkaistuja. Kiertoveden pH-arvo oli n. 8,5.

20

Laatuvaatimukset paperituotteelle, joka valmistettiin tässä koneessa, olivat hyvin ankarat. Tuloksena tästä suuri osa valmiista päällystetystä paperituotteesta, n. 25% luokiteltiin "jätteeksi" koneen normaalissa käytössä. Jäte oli epätyydyttävää paperia, joka syötettiin ta-25 kaisin jauhatusainekseen ja muodostettiin uudestaan paperiksi. Se jau-hatusaines, joka syötettiin koneen perälaatikkoon, sisälsi siten suuren määrän täyteainetta jätepaperista peräisin olevan uudestaanliete-tyn päällystysmassan muodossa. Jätepaperin osuus oli usein niinkin korkea kuin 50% laskettuna koko jauhatusaineksen kiintoaineesta.

30 Jätepaperista peräisin olevan ylimääräisen täyteaineen läsnäolo tuotti todellisen ongelman koneen normaalissa käytössä, koska tämän täyteaineen pidätys paperikoneen viiralla on erittäin huono ja koska pääosa tästä täyteaineesta löytyi jälleen kiertovedestä ja vähitellen 35 poistossa. Koska jätteen määrä aina vaihtelee, vaihtelee peruspaperin täyteainepitoisuus, mikä aiheuttaa paperiradan epätasaiset ominaisuudet sillä seurauksella, että muodostuu lukemattomia katkoksia paperi- ^ 25 68283 rataan valmistuksen aikana, mikä puolestaan johtaa tuotantotappioihin.

Kuvio 4 esittää kulkukaaviota esillä olevan esimerkin mukaisen koeajon käyttömenetelmästä, jolloin asteittain käytettiin kolloidisen 5 piihapon lisäystä keksinnön mukaisesti.

Molemmat täysvalkaistut sulfaattimassatyypit, joita tyypillisesti käytettiin paperikoneessa, s.o. 70% lehtipuumassaa ja 30% havupuumassaa, sekoitettiin keskenään ja kuidutettiin jätepaperiin. Jauhatusaineksen 10 täyteainemäärien vaihteluiden kompensoimiseksi, jotka aiheutuivat jätemäärän vaihteluista, suoritettiin toimenpiteet ylimääräisen täyteaineen (kalsiumkarbonaatin) halutun määrän lisäämiseksi. Tässä kohdassa oli ylimääräisen täyteaineen lisätty määrä riippuvainen tuhkapitoisuudesta, joka mitattiin keskeytymättä peruspaperista koneessa, ja riit-15 tävästi kalsiumkarbonaattitäyteainetta lisättiin, jotta valmiin perus-paperin tuhkapitoisuus pysyisi 15 paino-%:ssa laskettuna kuivasta paperipainosta.

Sekoitustankkiin n:o 1 lisättiin vielä kolloidista piihappoa vesiliuok-20 sen muodossa, joka sisälsi 15 paino-% Si02:a per metrinen tonni kuivaa peruspaperia (ennen päällystystä). Kolloidisesta piihaposta muodostettu sooli oli stabiloitu alkalilla Si02iNa20 moolisuhteessa 45:1. Piihapon hiukkaskoko oli 5-7 nm ja ominaispinta n. 500 m^/g. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Materiaalit sekoitettiin huolellisesti ja syötettiin sekoitustankkiin 2 2, jossa kationiaktiivinen tärkkelys lisättiin jauhatusainekseen mää 3 rässä, joka oli ekvivalenttinen 10,2 kg:n kationiaktiivista tärkkelys 4 tä nähden per metrinen tonni kuivaa peruspaperia. Kationiaktiivinen 5 tärkkelys oli valmistettu käsittelemällä perunatärkkelystä 3-kloori- 6 2-hydroksipropyylitrimetyyliammoniumkloridilla, jotta saatiin substi- 7 tuutioasteeksi (d.s.) 0,03. Tärkkelys dispergoitiin kylmään veteen 8 n. 4 paino-%:n konsentraatiossa, kuumennettiin 30 min. n. 90°C:ssa, 9 laimennettiin kylmällä vedellä n. 2 paino-%:n konsentraatioon ja li 10 sättiin tämän jälkeen sekoitustankkiin 2.

11

Sitten kun kationiaktiivinen tärkkelys oli sekoitettu huolellisesti, syötettiin jauhatusaines sekoitustankkiin 3, jossa tehtiin yllä esi- 26 68283 tetyn tyyppisen kolloidisen piihapon toinen lisäys jauhatusainekseen, jolloin lisäysmäärä vastasi 2,1 kg SiC^Ja per metrinen tonni kuivaa peruspaperia.

5 Sekoitustankista 3 syötettiin jauhatusainesta paperikoneen perälaatik-koon, jota konetta käytettiin peruspaperin valmistusta varten olevilla normaalinopeuksilla, mikä paperi sitten kuivattiin, päällystettiin päällystysmassalla, joka sisälsi kalsiumkarbonaattia, ja kalanteroi-tiin samalla tavalla kuin aikaisemmin.

10

Kuvio 5 esittää graafisesti yllä olevalla tavalla tapahtuvan kolloidisen piihapon ja kationiaktiivisen tärkkelyksen lisäyksen vaikutukset. Kaavion vasen osa esittää olosuhteita jauhatusaineksessa ja kiertovedessä kaupallisessa ajossa ennen yllä esitetyllä tavalla tapahtuvaa 15 kolloidisen piihapon ja kationiaktiivisen tärkkelyksen lisäystä. Voidaan todeta, että koko kiintoainepitoisuus jauhatusaineksessa paperin-muodostajassa tai perälaatikossa oli n. 15,5 g/1, josta 8,5 g/1 oli kuituja ja 7 g/1 oli tuhkaa. Tästä jauhatusaineksesta valmistettu pe-ruspaperi sisälsi n. 3% tuhkaa.

20

Kuten nähdään kuviosta 5, sisälsi kiertovesi n. 10,5 g/1 kiintoaineita, 6,0 g/1 tuhkaa ja 4,5 g/1 kuituja kaupallisessa ajossa ennen kolloidisen piihapon lisäystä.

25 Yllä olevan mukaisesti lisätyn kolloidisen piihapon ja kationiaktiivisen tärkkelyksen merkittävä vaikutus nähdään kuvion 5 oikeasta osasta, jossa koko kiintoainepitoisuus perälaatikossa väheni n. 6 g:n/l, hieman vähemmän kuin 5 g:n/l kuituja ja n. 1,5 g:n/l tuhkaa. Kiertoveden koko kiintoainepitoisuus laski n. 1 g:an/l, n. 0,5 g:an/l kuituja ja 30 n. 0,5 g:an/l tuhkaa. Peruspaperi sisälsi n. 15% tuhkaa, ja paperirai-nan katkot olivat koneen käytössä olennaisesti alhaisempia kuin kaupallisessa ajossa, jossa paperiraina sisälsi vain 3% tuhkaa.

Vaikkakin yllä olevan esimerkin mukaisesti valmistetussa valmiissa 35 peruspaperissa oli lisääntynyt täyteainepitoisuus, s.o. kasvu n.

3%:sta n. 15%:in, mikä normaalisti huonontaa paperin ominaisuuksia, osoittivat testitulokset, että ylimääräinen täyteaine ei aiheuttanut • 27 68283 mitään selvää paperin ominaisuuksien tai paino-ominaisuuksien huononemista. Päinvastoin määrätyt ominaisuudet paranivat selvästi. Siten lisääntyi Z-lujuus eli delaminointilujuus mitattuna Scott-Bond-menetel-män mukaisesti 85%:11a 15%:n täyteainepitoisuudessa verrattuna 3%:n 5 täyteainepitoisuuteen kaupallisessa ajossa. Pintalujuus eli nousuvas-tus (mitattuna IGT Instituut Voor Grafische Techniek, Amsterdam mukaisesti) lisääntyi 40%:11a, ja puhkaisulujuus lisääntyi 40%:11a.

Muutamia viikkoja kestävässä koeajossa todettiin, että on mahdollista 10 lisätä enemmän jätettä jauhatusainekseen kuin aikaisemmin. Aikajaksona, joka kesti n. 16 h, muodostui koko jauhatusaines jätteistä. Todettiin edelleen, että ylimääräisen täyteaineen lisäyksen johdosta oli mahdollista ylläpitää täyteainepitoisuus 15%:na peruspaperissa kaksiviikkoisen jakson aikana ja että näin saatu tasainen tuhkapitoisuus-15 taso mahdollisti paperikoneen kapasiteetin kasvun harvemmin tapahtuvien rainakatkojen ja kuitujen säästön ansiosta.

Todettiin myös, että kasvaneen pidätyksen ja alentuneen jauhatusaines-konsentraation kytkentä perälaatikossa tuotti tuloksena jauhatusainek-20 sen vedenpoistonopeuden huomattavan parannuksen viiralla. Tämä tarkoittaa tietenkin sitä, että koneennopeutta voidaan lisätä, mikä puolestaan nostaa edelleen tuotantokapasiteettia.

Kuitujen ja hienojakeiden pidätys paperikoneen viiralla parantui myös 25 voimakkaasti. Prosentuaalinen pidätys määritettiin siten, että perä-laatikon koko kiintoaineiden konsentraation ja kiertoveden koko kiintoaineiden konsentraation välinen erotus jaettiin perälaatikon kiintoaineiden koko konsentraatiolla ja kerrottiin luvulla 100. Kaupallisessa ajossa ennen piihapposoolin ja kationiaktiivisen tärkkelyksen lisä-30 ystä yllä olevan mukaisesti oli prosentuaalinen pidätys siten x 100 eli 32%. Tulos keksintöä käytettäessä oli prcsentu- (g Q_^ Q\ aalisen pidätyksen kasvu n. 83%:in —q*— x 100). Tämä korkea pi-tystaso yksinkertaisti kiertoveden puhdistusta ja poistamista.

35 Esimerkki 9

Kaksivaihelisäyksen etujen lisähavainnollistamiseksi suoritettiin pitkäaikaisia koeajoja erilaisissa olosuhteissa esimerkissä 8 esitetyllä 28 68283 koneella. Näiden ajojen tulokset selviävät seuraavasta taulukosta.

Ajo 1 kuvaa esimerkissä 8 käytetyn koneen käytön keskiarvoa valmistettaessa päällystettyä, superkalanteroitua painopaperia pitkän aikajak-5 son aikana. Selluloosakuidut koostuivat 70%:sta lehtipuusulfaattimas-sasta ja 30% havupuusulfaattimassasta, jolloin molemmat massat olivat täysvalkaistuja. Normaalit määrät jätettä syötettiin takaisin konee- 2 seen. Peruspaperi päällystettiin 10 g:lla/m kalsiumkarbonaattia sivua kohden.

10

Ajo 1 Ajo 2 Ajo 3 2 neliömetripaino g/m 85 85 85 tuhkapitoisuus % 17 28 24 vetoindeksi 15 koneensuunta Nm/g 66,2 64,2 64,5 poikittaissuunta Nm/g 21,7 22,5 26,8 puhkaisulujuus kPa 214 294 310

nostovastus IGT

20 yläsivu 73,4 92 112 viirasivu 68,7 83 112 delaminointilujuus

Scott Bond J/m2 225 506 525 konsentraatio perälaatikossa 25 g/1 kiintoaineita 15,5 10,1 6,3 kiertovesikonsentraatio g/1 kiintoaineita 10,5 5,2 1,2 pidätys % 32,3 48,5 81,0 30 Ajo 2 kuvaa esimerkissä 8 käytetyn koneen käytön keskiarvoja pitkähkön käyttöjakson kuluessa valmistettaessa päällystettyä, superkalanteroitua painopaperia, jossa käytettiin samaa kuitujauhatusainesta ja normaalit määrät jätettä syötettiin takaisin koneeseen, jolloin käytetty kolloidinen piihappo koostui 15%:sta vesipitoisesta soolista, jolla oli esi-35 merkissä 8 esitetyt ominaisuudet. Tämä sooli lisättiin sekoitustankkiin n:o 1 ja määrä oli 3,8 kg SiO^ta per metrinen tonni kuivaa peruspape-ria. Kationiaktiivinen tärkkelys lisättiin sekoitustankkiin n:o 2 ja :, \ 29 68283 määrä oli 11,8 kg kationiaktiivista tärkkelystä per metrinen tonni kuivaa peruspaperia, jolloin kationiaktiivisella tärkkelyksellä oli esimerkissä 8 esitetyt ominaisuudet ja käytettiin esimerkissä 8 esitettyjä lisäysmenetelmiä. Sekoitustankkiin 3 ei tehty mitään lisäyk- 5 siä. Kuivatuksen jälkeen peruspaperi päällystettiin kalsiumkarbonaa- 2 tiliä, jonka määrä oli 10 g/m sivua kohden.

Ajo 3 suoritettiin samalla tavalla kuin ajo 2, paitsi, että piihappo-sooli lisättiin kahdessa vaiheessa. Sekoitustankkiin 1 lisättiin 2,9 10 kg Si02:a per metrinen tonni kuivaa peruspaperia. Sekoitustankkiin 2 lisättiin tärkkelystä, jolloin määränä oli 13,7 kg kationiaktiivista tärkkelystä per metrinen tonni kuivaa peruspaperia. Sekoitustankkiin 3 tehtiin toinen piihapposoolin lisäys määrän ollessa 1,5 kg Si02:a per metrinen tonni kuivaa peruspaperia.

15

Esimerkki 10

Keksinnön ja sideaineen kationiaktiivisesta tärkkelyksestä koostuvan komponentin erilaisten substituutioasteiden lisäselventämiseksi val-20 mistettiin kaksi sarjaa käsintehtyä paperia käyttämällä laboratorio-paperimuotoa ja erilaisia jauhatusaineksia, jotka kaikki sisälsivät samantyyppistä ja saman määrän kolloidista piihapposoolia, mutta jotka sisälsivät kationiaktiivisia tärkkelyksiä, joilla oli erilainen substituutioaste (d.s.).

25 Tässä esimerkissä käytettiin kationiaktiivisia tärkkelyksiä, jotka oli valmistettu kahdesta erilaisesta lähtötärkkelyksestä (A ja B) alla olevassa taulukossa esitettyjen substituutioasteiden aikaansaamiseksi. 1 2 3 4 5 6

Kaikki käsintehtyjä paperiarkkeja varten olevat jauhatusainekset val 2 mistettiin sekoittamalla yhteen 1,09 g kaoliinia (English China Clay 3

Grade C) 2,72 gian kolloidista piihapposoolia (1,5% koko kiintoainepi- 4 2 5 toisuus ja pinta-ala 530 m /g) ja syöttämällä tämä liete laboratorio-hajottimeen tai -desintegraattoriin, joka sisälsi 1,63 g täysvalkais- 6 tua havupuusulfaattimassaa 500 ml;ssa vettä. 30 sekuntia kestävän komponenttien sekoituksen jälkeen hajottimessa lisättiin kyseessä oleva kationiaktiivinen tärkkelys. Sekoitusta jatkettiin sitten n. 15 s, 30 6 82 8 3 minkä jälkeen jauhatusaines kaadettiin paperinmuodostajaan.

Erilaisten tärkkelysten substituutioasteet ja lisäysmäärät jauhatus-aineksiin sekä valmistettujen paperiarkkien ominaisuudet on esitetty 5 seuraavassa taulukossa.

3i 68283

•H CO

α. a

44 en 6-ί c^mc^cNicNCNicNifnmcNirocNCN

ja -h 3 O

4-1 4-) ÖC in lo m m H) a #> ^ Λ qcs^ r~p^r^oooooooovoiOiOiOvOL£)

0) -H

> e •H vO co n-44 ·· <u lo

Ό r-C

CPh o<fooo<tr^Lor~oo<rcnm-<i· • 1-4 ΛΛΛ#-·-····*»*'·-·-***- ocoo cM^rcommeor-cn-OLOOLOao

4J 3 'v. CN CM CM CN CN CM CM i—li—ICNr—ICNlrH

o u S

> w z

CO

xn m B CLi-i^fLOsj-n.invonjcNiomLn 42 — r-ICMCMinvOOOr^OOvOI^<l--3-r'·' •h oo lOvOLOininininininminmin 44 44 :o ·ι-4 o vovofncnr>oofncr>t-to<TOr-c ^ fjfsj ι-ΐ4->·ι-4 B t-ι t—c -3· oo o cm m m i—i m «-t ό 3 a> 3 σ\ σι σι r-» oo oo oo o\ a\ oo r-- oo r» 3 S a oo 'to 3 >i Ό 1—1

433 'iCOCMO-iOOCM-tfOOC'J'tfOOCN

j} ^ »*,#>#>»******»»·

CO Jäi Oi CNCNCnoJCslCNlCOCsICNCOCNeaCO

u o ;crj «h U CO ___

vOCSlOOOsDCNOO^DCNOOvOCMOO

co co<f<icnco<r<ico^^-rn<r<t >> SC« CO — .............. .......... -

♦H

i-H

Or-iCOOOOr-irOOi-irOOr-ifO

a>r^moo>r>*inoNr^iA^r^u^ •^ίΟνΟ^^ΐΛ'β^'ΐηνΟ^’ΐΠ^Ο

CO

fn —------ 1—I · Φ co OOOcocococovOsDvÄr^r^r^ M · CMCSCVlfOCOCnmCSICslCN'Cf^i^ ^ T3 ooooooooooooo :co ooooooooooooo 44

•H

44

44 oj43<(J<!-<<!<!CQMpapapQpQ

V4 § •i4 44 4«! O __

V4 ·· i-4CNcn<rinLor-i-4cMcn<rinLO

«3 <;<<!<*<3<;<;pacopQpQPQpQ

32 68283

Erilaisten paperituotteiden vetoindeksi esitetään graafisesti lisätyn tärkkelyksen määrän funktiona (laskettuna paineprosenttiosuutena täyteaine- ja kuitupitoisuuksien summasta) kuviossa 6, joka selvästi osoittaa, että alhaisempi substituutioaste (d.s.) vaatii suuremman määrän 5 tärkkelystä maksimaalisen lujuuden (vetoindeksi) aikaansaamiseksi. Siten tuotti tärkkelys A, jonka substituutioasteena oli 0,033, maksimaalisen lujuuden lisäyspitoisuuden ollessa n. 3,5%, kun taas tärkkelys A, jonka substituutioasteena d.s. oli 0,020, tuotti maksimaalisen lujuuden n. 4,3%:n lisäysmäärässä. Sama koskee tärkkelystä B, joka tuotti 10 substituutioasteessa 0,047 parhaimman lujuuden n. 4,2%:n lisäysmäärässä ja substituutioasteessa 0,026 tuotti parhaimman tuloksen n. 4,8%:n lisäysmäärässä.

Esimerkki 11 15 Tämä esimerkki koskee keksinnön käyttökelpoisuutta kevyen hienopaperin valmistamiseksi.

Sarja kokeita suoritettiin koepaperikoneessa kevyen hienopaperin val-20 mistamiseksi, jonka neliömetripaino oli 75 g/m . Koneen perälaatikkoon syötetty jauhatusaines koostui 50 paino-%:sta täysvalkaistua lehtipuu-massaa, 20 paino-%:sta täysvalkaistua havupuumassaa ja 30 paino-%:sta täyteainetta, jolloin molemmat massat olivat sulfaattimassoja. Käytettiin kahta täyteainetyyppiä, tavanomaista täyteainetta, joka koostui 25 paperinvalmistuslaatuna käytetystä liidusta (CaCO^), ja pientiheyksis-tä täyteainetta, joka koostui paisutetusta perliitistä, jonka tiheys 3 oli n. 0,2 g/m ja hiukkaskoko 99% alle 10 pm. Vertailuajossa (ajo A) lisättiin 0,2 paino-% polyakryyliamidi-pidätysapuainetta jauhatusainek-seen, joka sisälsi CaC0^:a ainoana mineraalitäyteaineena. Ajoissa 30 B - E muutettiin mineraalitäyteaine peräkkäin yksistään liidusta liidun ja paisutetun perliitin seoksien kautta yksistään perliittiin. Kaikissa tämän suoritusesimerkin ajoissa oli lisätty sideaineen määrä sa- 2 ma, s.o. 0,5 paino-% piihapposoolia (ominaispinta n. 500 m /m) ja 1,5 paino-% kationiaktiivista tärkkelystä (substituutioaste 0,03) laskettu-35 na kiintoaineena sideaineessa ja perustuen jauhatusaineksen painoon kokonaisuutena.

33 6 8 2 8 3

Koeajojen tulokset nähdään alla olevasta taulukosta ja kuvioista 8A-8G, jotka havainnollistavat graafisesti taulukon määrättyjä tuloksia.

vertailu keksinnön mukaisesti

5 A__B C D E

CaC03 paino-% 30 30 25 15 perliitti paino-% - 5 15 30 tiheys kg/nf* 630 645 610 570 500 10 jäykkyys (SCAN P29:65) koneensuunta mN 4,7 4,2 4,6 5,4 6,9 poikittaissuunta mN 2,8 2,5 3,2 3,0 4,4 vetoindeksi (SCAN P16:76) koneensuunta 28 38 33 30 29 15 poikittaissuunta 15 22 20 19 20 vetomurtotyö _ koneensuunta J/in 27 48 41 35 32 o poikittaissuunta J/m 18 37 30 25 23 nostovastus (Dennison vahansitomis-lujuus) yläsivu 9 16 12 12 10 viirasivu 12 18 12 13 12

Kuten nähdään tämän suoritusesimerkin taulukosta ja kuvioista 8A-8G on keksinnön mukainen sideainekompleksi mahdollistanut paisutetun per-liitin huomattavien määrien lisäyksen ja paperituotteen samojen tai entistä parempien ominaisuuksien saavuttamisen.

Kuvio 8A esittää, että keksinnön mukainen sideaine on huomattavasti parantanut kimmomoduulia verrattuna tunnettuun lisäaineeseen (ajo A) sekä koneen suunnassa (käyrä M.D.) että poikittaissuunnassa (käyrä C.D). Tosiasia on, että kimmomoduuli oli ajoissa C ja D, joihin oli lisätty paisutettua perliittiä, korkeampi kuin vertailuajossa A ja oli jatkuvasti suunnilleen samassa tasossa ajossa E kuin ajossa A huolimatta liidun täydellisestä korvaamisesta paisutetulla perliitillä.

34 68283

Kuviot 8D,8C,8E ja 8F esittävät, että samat hyvät ominaisuudet on saatu vetoindeksissä, vetomurtotyössä, paperin jäykkyydessä ja nostovas-tuksessa (ilmaistuna Dennison-vahansitornislujuutena).

5 Kuvio 8D esittää tiheyden laskua, joka saadaan aikaan korvaamalla liitu paisutetulla perliitillä.

Kuvio 8G esittää pintakarkeutta ilmaistuna pintakarkeuslukuna Bendtsen'in mukaan (SCAN P-21) erilaisissa paperitiheyksissä. Vertaili) lupaperin (ajo A) ja ajon B mukaisen paperin (liitu ainoana mineraali-pitoisena lisäaineena käyttämällä keksinnön mukaista sideainekomplek-sia) käyrät olivat niin lähellä toisiaan, että ne oli piirrettävä ainoaksi käyräviivaksi kaaviossa. Kuten nähdään kaaviosta, mahdollistivat keksinnön mukainen sideainekompleksi ja paisutetusta perliitistä 15 koostuva täyteaine suurissa suhteissa mahdolliseksi saada aikaan sileitä papereita (alhaiset pintakarkeusluvut Bendtsen'in mukaisesti) tiheyksien ollessa alhaisia.

Esimerkki 12 20 Tämä esimerkki osoittaa, että keksintöä voidaan käyttää erikoispaperien valmistamiseksi jauhatusaineksista, jotka sisältävät sekä selluloosa-kuituja että ei-selluloosakuituja ja joita on jatkettu mineraalipitoi-silla täyteaineilla, jolloin erittäin hyvät tulokset saavutetaan sil-25 loin, kun käytetään mineraalipitoisia täyteaineita, joilla on alhainen tiheys, jatkoaineena.

Käytettiin kolmea erilaista jauhatusainesta. Kaikki jauhatusainekset sisälsivät 50 paino-Z täysvalkaistua havupuusulfaattimassaa, 20 paino-% 30 mineraalipitoisia kuituja (mineraalivillakuituja), 1,43 paino-Z kolloi- 2 dista piihapposoolia (ominaispinta n. 500 m /g) ja 3,57 paino-Z kationi-aktiivista tärkkelystä (substituutioaste 0,03). Jäljelle jäävä 25 paino-Z jauhatusaineksesta koostui joko liidusta tai paisutetusta perliitistä tai näiden seoksesta. Kaikki prosenttimäärät on laskettu kui-35 vista kiintoaineista ja laskettu jauhatusaineksesta kokonaisuutena.

Valmistettaessa jauhatusainekset, jotka tuli muodostaa laboratoriopape- 35 68283 riformerissa, käytettiin piihapposoolia l,5%:na liuoksena ja kationi-aktiivista tärkkelystä l%:na liuoksena. Valmistettaessa jauhatusainek-set kokeita A ja C varten lietettiin mineraalitäyteaine (yksistään liitua tai vast, yksistään paisutettua perliittiä) alunperin piihappo-5 sooliliuokseen. Valmistettaessa jauhatusaines koetta B varten sekoitettiin mineraalitäyteaineet (15% liitua ja 10% paisutettua perliittiä) alunperin keskenään ja lietettiin sitten piihapposooliliuokseen. Kaikissa kolmessa tapauksessa mineraalin ja soolin liete lisättiin etukäteen sekoitettuun mineraalikuitu-sulfaattimassaan 500 mlsssa vettä labora-10 toriohajottimessa tai -desintegraattorissa. 30 sekuntia kestävän se- koitusajan jälkeen hajottimessa muodostettiin erilaiset paperiarkit 2 laboratoriopaperin muodossa ja puristettiin 5 kg/cm :n paineessa. Kuivattujen papereiden ominaisuudet nähdään alla olevasta taulukosta.

15 koe ABC

selluloosakuituja paino-% 50 50 50 mineraalikuituja paino-% 20 20 20 liitua paino-% 25 15 0 paisutettua perliittiä paino-% 0 10 25 20 sideainetta piihapposoolia paino-% 1,43 1,43 1,43 kationiakt. tärkkelystä paino-% 3,57 3,57 3,57 2 neliömetripaino g/m 315 325 320 paksuus mm 0,62 0,72 0,77 3 tiheys kg/m 510 450 415 vetoindeksi Nm/g 12,6 12,9 11,7 venyminen % 6 6 6 paperinjäykkyys N 0,275 0,328 0,284 tuhkapitoisuus % 45,1 46,8 45,1 pidätys, laskettuna tuhkapitoisuudesta % 97,0 100 97,0 36 68283

Kokeet A, B ja C osoittavat, että oli mahdollista korvata osa tai koko liitu paisutetulla perliitillä täyeaineena tiheyden alentamiseksi, jolloin muut ominaisuudet pysyivät jatkuvasti samassa tasossa kuin käytettäessä liitua ainoana mineraalipitoisena jatkoaineena tai täyteaineena. 5 On huomattava, että pidätys, laskettuna tuhkapitoisuudesta, oli lähes 100% kaikissa kokeissa, mikä on korkea ottaen huomioon, että paisutetun perliittitäyteaineen pidätys on alhainen, kun ei käytetä keksinnön mukaista sideainekompleksia.

10 Esimerkki 13 Tämä esimerkki koskee kaksoisviirakoneesta peräisin olevan kiertoveden puhdistusta, jota konetta käytettiin puusta vapaan päällystetyn paperin valmistamiseksi. Kiertovesikokeet otettiin paperikoneen normaalis-15 ta tuotantoajosta ja analysoitiin kiintoainepitoisuuden ja kiintoaine-tyyppien suhteen. Kiintoainepitoisuus oli 7 g/1 ja n. 60 paino-% kiintoaineista koostui kaoliinista ja liidusta.

Kiertoveden kokeisiin lisättiin erilaisia määriä kationiaktiivista 20 tärkkelystä ja piihappoa. Kationiaktiivisen tärkkelyksen substituutio- aste oli 0,033 ja sitä käytettiin liuoksen muodossa, joka sisälsi 4 paino-% tärkkelystä. Kolloidisen piihapposoolin hiukkaskoko oli n.

2 6 nm, ominaispinta n. 500 m /g ja piihappokonsentraatio 15 paino-%.

25 Taulukossa esitetyissä jokaisessa kokeessa kaadettiin 500 ml kierto-vettä maljaan, ja esitetyt määrät piihapposoolia ja kationiaktiivista tärkkelystä lisättiin. Maljan sisältöä sekoitettiin voimakkaasti, ja tämän jälkeen sekoittaminen keskeytettiin. Esitettyjen aikajaksojen jälkeen otettiin 20 ml sameuskokeita pipetin avulla 5 mm pinnan ala-30 puolelta jokaisesta säiliöstä. Sameusmittaus suoritettiin ruotsalaisen standardin SIS mukaisesti sameusmittarissa (Hach malli 21G0A), joka antaa tuloksen Formazine Turbidity-yksikköinä (FTU). Mitä alhaisempi mittausarvo on, sitä parempi on aikaansaatu puhdistus.

35 Lisäaineet kiertovesikokeisiin ja koetulokset nähdään alla olevasta taulukosta.

37 68283 kierto- 4% tärk- 15% piihap- paino- lisäys sameus

vettä kelys- posoolia suhde (kuiva- FTU

ml liuosta g R paino) testi g % 15 s 1 min 5 min 5 1 500 - - x x 900 2 500 1,75 - 2 x x 550 3 500 1,17 0,15 2 2 x 580 270 4 500 2,93 0,39 2 5 x 100 91 5 500 5,85 0,78 2 10 23 18 17

10 X ei mitattavissa, yli 1000 FTU

lisäys laskettu toisaalta lisätyn kationiaktiivisen tärkkelyksen ja lisätyn piihapposoolin kuivapainosta ja toisaalta 3,5 g:sta kiintoaineita, jotka esiintyivät kiertovesikokeessa, jonka tilavuus 15 oli 500 ml R = painosuhde kationiaktiivisen tärkkelyksen ja piihapposoolin välillä 1 2 3 4 5 6

Edellä esitetyn taulukon tulokset osoittavat, että keksinnön mukaisen 2 sideainejärjestelmän lisäys kiertoveteen saa aikaan korkeamman laskeu- 3 tumisnopeuden kiintoaineille kiertovedessä ja siten sameuden vähenemi 4 sen. Tulokset osoittavat myös, että lähes puhdasta kiertovettä saatiin 5 kokeessa 5, joka on olennainen parannus verrattuna kokeen 1 mukaiseen 6 käsittelemättömään kiertoveteen.

Esimerkki 14 Tämä esimerkki koskee kiertoveden puhdistusta, joka on peräisin yhdis-30 tetystä kartonki- ja painepaperitehtaasta. Kiertovesikoe otettiin sekoitetusta kiertovedestä tehtaasta ja analysoitiin kiintoainepitoisuuk-sien ja kiintoainetyyppien suhteen. Kiintoainepitoisuus oli 1,1 g/1 ja n. 25% kiintoaineista muodostui pigmentistä (pääasiassa kaoliinia). Joukko kokeita suoritettiin laskeutumisuopeuden ja kiertoveden sameu-35 den määrittämiseksi käsiteltäessä PERCOL^^ 1697 nimisellä aineella (tyypillinen lisäaine kiertoveden käsittelemiseksi) ja keksinnön mukai- v ·, 38 68283 sella sideaineella, joka sisälsi piihapposoolia ja kationiaktiivista tärkkelystä.

Laskeutumisuopeudet määritettiin käyttämällä hyväksi asteisiin jaet-5 tua kartiomaista suppiloa, jonka läpimitta oli 110 mm sen leveimmässä yläosassa ja korkeus 400 ml ja joka oli jaettu asteisiin. 1200 mm:n kiertoveden koe-eriin lisättiin piihapposoolia ja kationiaktiivista tärkkelystä sekoittamalla voimakkaasti. Koe-erät kaadettiin sitten asteisiin jaettuun suppiloon ja niiden annettiin seistä, samalla kun 10 lähes kirkkaan ylemmän faasin ja sakean alemman faasin välinen rajapinta laski asteittain. Aika, jolloin tämä rajapinta kulkisi joka 50 ml:n tai 100 ml:n merkin ohi, kirjoitettiin ylös, ja laskeutumis-nopeudet laskettiin ja merkittiin kuvioon 7. Lähes kirkas ylempi faasi oli lähes vapaa höytäleistä, mutta kuultava johtuen erilaisista määris-15 tä hienokuitujakeita ja pigmenttihiukkasia. Tästä syystä mitattiin sameus kokeessa, joka otettiin suppilon ylemmästä päästä selvästi rajapinnan yläpuolelta 15 min sen jälkeen, kun koe oli kaadettu suppiloon. Kokeet otettiin myös suppilosta kiintoainepitoisuuden määrittämiseksi kiertovedessä tämän laskeutumisajan jälkeen.

20

Sameus mitattiin ruotsalaisen standardin SIS mukaan sameuskoelaittees-sa (Hach modell 2100A), joka tuottaa kokeen Formazin Turbidity-yksi-köissä (FTU). Mitä alhaisempia FTU-arvot ovat, sitä parempi on puhdistus. Koetulokset esitetään alla olevassa taulukossa yhdessä kirkkaan 25 faasin kiintoainepitoisuuksien ja laskeutumisuopeuksien kanssa. Taulukon laskeutumisnopeudet on laskettu kuvion 7 suorista viivoista tasojen 200 mml ja 600 ml välissä.

Vertailukoe suoritettiin ilman lisäaineita, ja laskeutumisnopeus mää-30 ritettiin ja merkittiin (koe A) kuvioon 7.

Vertailukoesarja suoritettiin käyttämällä PERCOL^^ 1697 nimistä ainetta lisäaineena (0,5%:nen liuos). 1200 ml:an kiertovettä lisättiin 2 ml, 1 ml, 0,8 ml, 0,6 ml ja vast. 0,4 ml 0,5%:sta PERCOL® 1697-liuosta, 35 ja tämän jälkeen määriteltiin laskeutumisajat. Tämän lisäaineen avulla antoi 0,6 ml:n lisäys parhaimmat tulokset (koe B esitetään kuviossa 7).

39 6 8 2 8 3 Tämän jälkeen suoritettiin koe keksinnön mukaisella sideaineella. Pii-happosoolin ja kationiaktiivisen tärkkelyksen lisäykset vaihtelivat koesarjoissa ja myös tärkkelyksen ja piihapposoolin välinen moolisuhde (R) vaihteli. Kaksi parhaista tuloksista saavutettiin lisäyksellä, jos-5 sa 3,7 g kationiaktiivisen tärkkelyksen 2%:sta liuosta, jonka substi-tuutioaste oli 0,047, ja 3,3 g piihapposoolin (koe C) 1,5%:sta liuosta, sekä lisäyksellä, jossa oli 2,5 g kationiaktiivisen tärkkelyksen 2%:sta liuosta, jonka substituutioaste oli 0,047, ja 1,65 g piihapposoolia (koe D). Painosuhteet (R) tärkkelyksen ja Si02:n välillä olivat 1,5:1 10 kokeessa C ja 2,0:1 kokeessa D, ja molemmissa tapauksissa koostui käytetty piihapposooli alkalistabiloidusta piihapposoolista, jonka omi- 2 naispinta oli n. 500 m /g ja alkuperäinen konsentraatio 15%, vaikka piihapposooli oli laimennettu 1,5%:n konsentraatioon käyttöä varten.

15 Kokeiden A-D tulokset nähdään seuraavasta taulukosta: koe sameus 15 min:n kiintoaine- laskeutumis- puhdistus-kuluttua pitoisuus nopeus astex FTU mg/1 mg/1 20 A 80 580 340 52 B 38 320 400 73 C 23 280 - 77 D 20 270 690 78

X

25 kiintoainepitoisuus "kirkkaassa faasissa", jaettuna alkukonsen-traatiolla 1100 ml/g.

Kuten nähdään ylläolevasta taulukosta, saavutettiin parhaimmat tulokset keksinnön avulla, s.o. kokeissa C ja D, etenkin viimeksi mainitus-30 sa.

Kuten nähdään ylläolevasta, kolloidisesta piihaposta ja kationiaktii-visesta tärkkelyksestä koostuva sideainejärjestelmä (etenkin kompleksi, jossa kolloidinen piihappo lisätään asteittain, jolloin osa lisätään 35 alkuperäisen agglomeraatin kehittymisen jälkeen) mahdollistaa sekä olennaisen taloudellisuuden saavuttamisen paperinvalmistuksessa että ainutlaatuisen paperituotteen valmistamisen. Kun sideainejärjestelmää käyte- 40 68283 tään pelkästään paperimassaan, voidaan saadun paperituotteen lujuutta parantaa sellaisessa määrin, että mekaaninen massa voi korvata huomattavia määriä kemiallista massaa samanaikaisesti, kun säilytetään jatkuvasti haluttu lujuus ja muut halutut ominaisuudet. Jos tarvitaan eri-5 tyisiä lujuusominaisuuksia, voidaan toisaalta vähentää paperin neliö-metripainoa ja kuitenkin säilyttää halutut ominaisuudet.

Vastaavalla tavalla voidaan käyttää mineraalitäyteainetta merkittävästi suurempina määrinä kuin mitä tähän asti on ollut mahdollista, jol-10 loin kuitenkin säilytetään tai parannetaan paperin ominaisuuksia. Vaihtoehtoisesti voidaan parantaa täyteainepitoisen paperin ominaisuuksia.

Kun käytetään keksinnön mukaista sideainejärjestelmää, saadaan aikaan sekä mineraalipitoisen täyteaineen että kuitujen hienojakeiden lisään-15 tynyt pidätys, minkä johdosta kiertoveden ongelmat ovat minimaaliset. Kuten korostettiin, voidaan keksinnön mukaista sideainejärjestelmää käyttää edullisesti myös kiintoaineiden agglomeroimiseksi kiertovedessä, jotta tämän avulla helpotettaisiin kiertoveden takaisinsyöttöä tai kiertoveden poistamista. Koska on mahdollista vähentää paperin neliö-20 metripainoa tai lisätä paperin mineraalitäyteainepitoisuutta, on lisäksi mahdollista vähentää sitä energiamäärää, joka tarvitaan paperin kuivaamiseksi ja massan valmistamiseksi puukuiduista, koska voidaan käyttää pienempi määrä kuituja. Lisääntynyt vedenpoistonopeus ja lisääntynyt pidätys viiralla mahdollistavat myös nopeammat konenopeudet.

25

Keksinnön mukainen sideainejärjestelmä mahdollistaa myös kiintoainepi-toisuuden alentamisen kiertovedessä ja siten ympäristöongelmien vähentämisen myös paperitehtaassa, joka ei käytä keksinnön mukaista sideaine-järjestelmää lisäyksenä itse paperimassaan. Sideainejärjestelmä paran-30 taa siis kiintoaineiden talteenoton kiertovedestä ja parantaa koko pa-perinvalmistusmenetelmän taloudellisuutta.

Tosin tässä on esitetty parhaimpana pidettyjä suoritusmuotoja, mutta on selvää, että tätä selitystä ei saa pitää rajoittavana keksinnölle, 35 joka kuitenkin käsittää kaikki muunnelmat ja vaihtoehdot seuraavien patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (8)

68283

1. Paperituote, joka sisältää selluloosakuituja vähintään 50 paino-%, laskettuna paperituotteesta, ja jolle on ominaista parannetut lujuusominaisuudet, tunnettu siitä, että selluloosakuitujen välistä liitosta on parannettu sideainejärjestelmän avulla, joka 5 sisältää kolloidista piihappoa ja kationista tärkkelystä, jonka substituutioaste on n. 0,01 - n. 0,05, mieluummin n. 0,02 - n. 0,04, jolloin kationisen tärkkelyksen ja Si02sn välinen suhde on 1:1 - 25:1, mieluummin 1,5:1 - 10:1.

2. Paperinvalmistusmenetelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen paperi tuotteen valmistamiseksi, jossa vesipitoinen paperimassa, joka sisältää selluloosamassaa, muodostetaan ja kuivataan, tunnettu siitä, että selluloosamassan määrä paperimassassa säädetään antamaan vähintään 50 paino-% selluloosakuituja sisältävä valmis paperi ja 15 että paperimassaan sekoitetaan ennen paperin muodostusta sideaine, joka sisältää kolloidista piihappoa ja kationista tärkkelystä, jonka substituutioaste on n. 0,01 - n. 0,05, mieluummin n. 0,02 - n. 0,04, jolloin kationista tärkkelystä ja piihappoa sekoitetaan painosuhteessa kationinen tärkkelys:Si02 1:1 - 25:1, mieluummin 1,5:1 - 10:1. 20

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kolloidinen piihappo lisätään kolloidisena piihapposoolina, jol- 2 loin piihappohiukkasten ominaispinta on n. 50 - n. 1000 m /g, edulli- 2. sesti n. 200 - n. 1000 m /g ja mieluummin n. 300 - n. 700 m /g. 25

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että paperimassan pH-arvoksi säädetään n. 4-9.

5. Patenttivaatimuksen 2,3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu 30 siitä, että sideainetta lisätään sellaisessa määrässä, että sideaineen kiintoaineet muodostavat 0,1 - 15 paino-%, mieluummin 1,0 - 15 paino-%, laskettuna massan painosta.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 2-5 mukainen menetelmä, tunnettu 35 siitä, että vesipitoinen paperimassa sisältää selluloosamassaa ja mine- raalitäyteainetta. 68283 Φ2

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sideainetta lisätään sellaisessa määrässä, että sideaineen kiintoaineet muodostavat n. 0,5 - 25 paino-%, mieluummin n, 2,5 - 15 paino-%, laskettuna mineraalitäyteaineen painosta. 5

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kolloidinen piihappo lisätään ja sekoitetaan mineraali-täyteaineeseen, ennenkuin tämä sekoitetaan massasta, täyteaineesta ja kolloidisesta piihaposta koostuvaan seokseen. 68283