NO118019B

NO118019B -

Info

Publication number: NO118019B
Application number: NO15708365A
Authority: NO
Inventors: Arthur Bratland
Original assignee: Arthur Bratland
Priority date: 1965-03-06
Filing date: 1965-03-06
Publication date: 1969-10-20

Description

Framgangsmåte ved framstilling av papir. Procedure for the production of paper.

Denne oppfinnelse vedrører en framgangsmåte ved framstilling av mineralfylt papir hvor mineralfyllstoffpartikler blandes med en vandig massesuspensjon som inneholder cellulosefibre og hvor massen med innholdet av mineralfyllstoff formes til en papirhane på en formwire mens overskuddsvann avledes fra samme. This invention relates to a method for the production of mineral-filled paper where mineral filler particles are mixed with an aqueous pulp suspension containing cellulose fibers and where the pulp with the content of mineral filler is formed into a paper tap on a forming wire while excess water is diverted from it.

Hvor som helst uttrykket papir er be-nyttet tilsikter det og innebefatter alle produkter som helt eller delvis er fremstilt av cellulosefiberfilter avsatt fra vann eller vandige suspensjoner. Wherever the term paper is used, it is intended to include all products which are wholly or partly produced from cellulose fiber filters deposited from water or aqueous suspensions.

Kortfattet og alminnelige uttrykk er oppfinnelsen basert på den oppdagelse at forbedrede resultater kan fåes ved å in-korporere fyllstoff i papir sammen med et organisk kolloidmateriale på en slik måte at fyllstoffpartiklene helt eller delvis over-trekkes med det organiske kolloidmateriale før eller samtidig med deres avsetning på cellulosefibrene hvorav papirfilten dannes. In brief and general terms, the invention is based on the discovery that improved results can be obtained by incorporating filler in paper together with an organic colloidal material in such a way that the filler particles are completely or partially coated with the organic colloidal material before or simultaneously with their deposition on the cellulose fibers from which the paper felt is formed.

Med forbedrede resultater menes at fyllstoffet tilbakeholdes i papirhanen like godt eller bedre enn når der brukes alun, idet de kjente skadelige virkninger av alun, unngåes og der framstilles et sterkere papir. By improved results is meant that the filler is retained in the paper tap as well or better than when alum is used, as the known harmful effects of alum are avoided and a stronger paper is produced.

Det er vel kjent å tilsette fyllstoffer såsom leire, kalsiumkarbonat og andre fint oppdelte mineralmaterialer til papiret. Vanligvis gjøres dette ved å tilsette fy 11-stoffmaterialene til den vandige suspensjon av cellulosefibre før eller etter defibreringen eller annen mekanisk behandling av fibersuspensjonen ved dens preparering for framstilling av papirhanen. Suspensjonen som utsettes for denne mekaniske behandling inneholder i alminnelighet en vektprosent vann fra 95—97 pst. Det er alminnelig etter den mekaniske behandling, dvs. enten før eller etter tilsetningen av fyllstoffet, å fortynne massen til et vanninnhold på ca. 99 vektprosent før den leveres til den baneformende anordning, f. eks. wiren i en pa-pirmaskin. På wiren renner det meste av massens vanninnhold gjennom wiren og fører en vesentlig del av fyllstoffet med seg. Dette fyllstoff kan ledes bort med vannet eller det kan gjenvinnes, dvs. føres tilbake i prosessen. Mange utveier har vært praktisert i hensikt å hindre dette fyll-stofftap fra papirbanen, av hvilke den mest alminnelig brukte er tilsetning av alun (aluminiumsulfat) til den vandige suspensjon av cellulosefibre før eller etter defibreringen eller annen mekanisk behandling. Det oppløste alun eller aluminiumsulfat er surt og gjør vanligvis massen sur og foruten dets evne til å øke tilbakeholdelsen av fyllstoff i papirbanen er dets bruk i alminnelighet ansett for å være skadelig: Det har f. eks. en ødeleggende virkning på papirets eldningsegenskaper og nedsetter styrken og forbindelsen mellom cellulosefibrene. I tillegg dertil inneholder ofte vannet hvori cellulosefibrene er suspendert fargede urenheter som koaguleres og utfelles ved alunet og holdes tilbake i papirbanen, mens slike fargede urenheter, hvis alun ikke var brukt, ville føres bort med vannet. Bruken av alun er særlig for-kastelig når fyllstoffet er eller inneholder kalsiumkarbonat som hurtig reagerer med den ved alunet frigjorte syre. Foreliggende oppfinnelse bortskaffer bruken av alun og de dermed forbundne forkastelige trekk. I forbindelse med oppfinnelsen fremmes tilbakeholdelsen av fyllstoffet i papirbanen ved det organiske kolloidmateriale som er forbundet med fyllstoff. It is well known to add fillers such as clay, calcium carbonate and other finely divided mineral materials to the paper. Usually this is done by adding the fy 11 substance materials to the aqueous suspension of cellulose fibers before or after the defibration or other mechanical treatment of the fiber suspension in its preparation for the manufacture of the paper tap. The suspension that is subjected to this mechanical treatment generally contains a weight percent of water from 95-97 per cent. It is common after the mechanical treatment, i.e. either before or after the addition of the filler, to dilute the mass to a water content of approx. 99 percent by weight before it is delivered to the web forming device, e.g. the wire in a paper machine. On the wire, most of the mass's water content flows through the wire and takes a significant part of the filler with it. This filler can be led away with the water or it can be recovered, i.e. fed back into the process. Many methods have been used to prevent this loss of filler from the paper web, of which the most commonly used is the addition of alum (aluminium sulphate) to the aqueous suspension of cellulose fibers before or after defibration or other mechanical treatment. The dissolved alum or aluminum sulphate is acidic and usually makes the pulp acidic and, apart from its ability to increase the retention of filler in the paper web, its use is generally considered to be harmful: It has e.g. a destructive effect on the aging properties of the paper and reduces the strength and connection between the cellulose fibres. In addition to that, the water in which the cellulose fibers are suspended often contains colored impurities which coagulate and precipitate at the alum and are retained in the paper web, whereas such colored impurities, if alum were not used, would be carried away with the water. The use of alum is particularly objectionable when the filler is or contains calcium carbonate which quickly reacts with the acid released by the alum. The present invention eliminates the use of alum and the associated objectionable features. In connection with the invention, the retention of the filler in the paper web is promoted by the organic colloidal material which is connected to the filler.

I overensstemmelse med oppfinnelsen kan fyllstoffets partikler på forhånd være overtrukket fullstendig eller delvis, dvs. belegget kan være i form av en fullstendig omhylling eller i form av en eller flere flek-ker på fyllstoffpartiklen. In accordance with the invention, the particles of the filler can be completely or partially coated in advance, i.e. the coating can be in the form of a complete envelope or in the form of one or more spots on the filler particle.

Beleggmaterialet er et svellet og vanndispergert organisk kolloidmateriale som kommer fra plantefrø eller rotknoller. Det er av den planteslimstoffklasse som hovedsakelig består av ett eller flere substituerte mannaner som er komplekse polysakkari-der. Planteslimstoffene enten sveller til en gele, i vann for å danne slimaktige halv-væsker eller dispergerer i vann for å danne kolloidale systemer, eller oppløses i vann. De substituerte planteslimmannaner er uoppløselige i etylalkohol. Den hele klasse av planteslimstoffer er beskrevet i et flertall lærebøker, f. eks. i Bind 7, av «Encyclopedia of Chemical Technology», utgitt i 1951 av Interscience Encyclopedia, Inc. The coating material is a swollen and water-dispersed organic colloidal material that comes from plant seeds or root tubers. It is of the plant mucilage class which mainly consists of one or more substituted mannans which are complex polysaccharides. The plant mucilages either swell into a gel, in water to form mucilaginous semi-liquids or disperse in water to form colloidal systems, or dissolve in water. The substituted mucilage mannans are insoluble in ethyl alcohol. The entire class of mucilage substances is described in a number of textbooks, e.g. in Volume 7, of the "Encyclopedia of Chemical Technology", published in 1951 by Interscience Encyclopedia, Inc.

Uttrykket «substituerte mannaner» brukes her til å betegne polygalaktosyl-mannaner og polyglykosylmannaner som vanligvis er henvist til henholdsvis som galaktomannaner eller mannogalaktaner og som glykomannaner. Uttrykkene mannogalaktan og galaktomannan brukes her-etter om hverandre. The term "substituted mannans" is used herein to denote polygalactosylmannans and polyglycosylmannans which are usually referred to respectively as galactomannans or mannogalactans and as glycomannans. The terms mannogalactan and galactomannan are used interchangeably hereafter.

Oppfinnelsen bruker de planteslimstoffer som sveller og kan dispergeres kolloidalt i vann ved passende temperatur og som danner belegg på partiklene av mineralfyllstoffet hvorved de belagte partikler tiltrekkes og fastholdes av cellulosefibrene. Beleggblandingen behøver ikke å være en ren substituert mannan og den kan inne-holde i vann oppløselig eller dispergerbar stivelse og stivelsesderivater hvis det brukes nok substituert mannan i forhold til den samlede vekt av fyllstoffet. The invention uses the plant mucilage substances which swell and can be dispersed colloidally in water at a suitable temperature and which form a coating on the particles of the mineral filler whereby the coated particles are attracted and retained by the cellulose fibres. The coating mixture does not have to be a pure substituted mannan and it can contain water-soluble or dispersible starch and starch derivatives if enough substituted mannan is used in relation to the total weight of the filler.

For å forbelegge mineralfyllstoffets partikler kan det lages en svellet og kolloidal dispersjon av beleggkomposisjonen og denne kan blandes med mineralfyllstoffets partikler. To pre-coat the mineral filler particles, a swollen and colloidal dispersion of the coating composition can be made and this can be mixed with the mineral filler particles.

Som et alternativ kan mineralfyllstoffets partikler blandes med vann og den eller de tørre ingredienser av beleggmaterialet kan svelles og despergeres kolloidalt i den resulterende blanding. Alternatively, the mineral filler particles can be mixed with water and the dry ingredient(s) of the coating material can be swelled and colloidally dispersed in the resulting mixture.

I begge tilfeller danner mineralfyll- In both cases, the mineral fill forms

stoffets partikler ikke en stabil suspensjon i den vandige kolloidale dispersjon av det substituerte mannan. Mineralfyllstoffets partikler vil atskilles fra den nevnte vandige kolloidale suspensjon ved bunnfelling hvis den hele blanding tillates å henstå ved 20—30° C. Partiklene kan imidlertid holdes 1 fin og ensartet suspensjon ved skånsom the substance's particles are not a stable suspension in the aqueous colloidal dispersion of the substituted mannan. The particles of the mineral filler will separate from the aforementioned aqueous colloidal suspension by settling if the whole mixture is allowed to stand at 20-30° C. The particles can, however, be kept in a fine and uniform suspension by gentle

omrøring av den endelige blanding. Den kolloidale dispersjon av det substituerte mannan virker ikke som et stabiliserende eller peptiserende middel, ulikt mange slimstoffer som brukes til framstilling av sta-bile suspensjoner. Mineralfyllstoffets partikler kan skilles fra den vandige kolloidale dispersjon ved alminnelig filtrering. stirring the final mixture. The colloidal dispersion of the substituted mannan does not act as a stabilizing or peptizing agent, unlike many mucilage substances that are used to produce stable suspensions. The particles of the mineral filler can be separated from the aqueous colloidal dispersion by ordinary filtration.

De substituerte mannaner av de klasser som tenkes anvendt til bruk ifølge oppfinnelsen kan vanligvis, hvis de gis nok tid og omrøring, svelles og dispergeres i vann ved værelsestemperatur (20—25° C) tilstrekkelig til å bli effektive. Det er imidlertid ofte mere hensiktsmessig å utføre dispersjonen mere hurtig ved en høyere temperatur f. eks. 65°—95° C. The substituted mannans of the classes contemplated for use according to the invention can usually, if given enough time and agitation, swell and disperse in water at room temperature (20-25° C) sufficiently to be effective. However, it is often more appropriate to carry out the dispersion more quickly at a higher temperature, e.g. 65°—95° C.

Den svellede og kolloidale dispersjon av beleggmateriale framstilles med en tilstrekkelig stor del av samme i forhold til vannmengden så at partiklene av mineralfyllstoffet kan absorbere eller adsorbere eller oppta det svellede og kolloidalt dispergerte beleggmateriale for å danne det The swollen and colloidal dispersion of coating material is prepared with a sufficiently large proportion of the same in relation to the amount of water so that the particles of the mineral filler can absorb or adsorb or take up the swollen and colloidally dispersed coating material to form the

ønskede belegg av dette enten på hele over-flaten av partiklene, eller på ett eller flere punkter på samme. De nevnte partikler fastholder de nevnte belegg når de blandes med cellulosefibrene mens disse er i vann-dig suspensjon og partiklene fastholder belegget i den begynnende papirhane og i det ferdige papir. desired coating of this either on the entire surface of the particles, or at one or more points on the same. The said particles maintain the said coatings when they are mixed with the cellulose fibers while these are in aqueous suspension and the particles maintain the coating in the starting paper tap and in the finished paper.

Dette belegg på hver partikkel bringer den belagte partikkel til å bli tiltrukket og adherert til cellulosefibrene i den vandige suspensjon sånn at en større del av det på forhånd belagte fyllstoff tilbakeholdes i den begynnende papirhane og også i det ferdige papir. This coating of each particle causes the coated particle to be attracted and adhered to the cellulose fibers in the aqueous suspension so that a greater portion of the pre-coated filler is retained in the starting paper tap and also in the finished paper.

Det er kjent å bruke planteslimstoff av den mannogalaktane klasse ved papir - framstilling som beskrevet i de ameri-kanske patenter nr: 2 644 751, 2 644 752 og 2 644 763. It is known to use plant mucilage of the mannogalactan class in paper production as described in the American patents no: 2 644 751, 2 644 752 and 2 644 763.

Mannogalaktanene har imidlertid ifølge de nevnte patenter ikke vært brukt til på forhånd å belegge partikler av mineralfyllstoffet og sånn forbelegging av de nevnte partikler som beskrevet i det føl-gende menes å være ny og egenartet. De nevnte mannogalaktaner har i tidligere praksis vært direkte tilsatt den vandige suspensjon av cellulosefibrene, enten før eller etter tilsetningen av ubelagt mineralfyllstoff til den nevnte vandige suspensjon av cellulosefibrene, for å styrke papiret og for andre øyemed. According to the aforementioned patents, however, the mannogalactans have not been used to pre-coat particles of the mineral filler and such pre-coating of the said particles as described in the following is believed to be new and unique. The aforementioned mannogalactans have in previous practice been directly added to the aqueous suspension of the cellulose fibers, either before or after the addition of uncoated mineral filler to the aforementioned aqueous suspension of the cellulose fibers, to strengthen the paper and for other purposes.

Den vandige suspensjon hvortil mannogalaktanene er blitt tilsatt ved tidligere praksis har hatt et meget stort forhold av vann. Mannogalaktanene bela ikke effektivt partiklene av mineralfyllstoffet til å få de resultater som er oppnådd ifølge foreliggende oppfinnelse. Mannogalaktanene ble primært eller for den største del tiltrukket til cellulosefibrene istedet for å belegge partiklene av mineralfyllstoffet. The aqueous suspension to which the mannogalactans have been added in previous practice has had a very large proportion of water. The mannogalactans do not effectively coat the particles of the mineral filler to obtain the results obtained according to the present invention. The mannogalactans were primarily or for the most part attracted to the cellulose fibers instead of coating the particles of the mineral filler.

Ifølge oppfinnelsen kan de massive ingredienser av den vandige blanding, som tilføres wiren av en Fourdreniermaskin eller annen baneframstillende maskin, be-stå bare av cellulosefibre som er intimt blandet med de på forhånd belagte partikler av mineralfyllstoff. Andre faste ingredienser er valgfritt. De valgfrie ingredienser innbefatter harpikslim, fargestoffer og liknende. Alun kan tilsettes, men en stor fordel ved foreliggende oppfinnelse er at alun ikke er nødvendig for effektiv fast-eller tilbakeholdelse av fyllstoff. According to the invention, the massive ingredients of the aqueous mixture, which are supplied to the wire by a Fourdrenier machine or other web-making machine, can consist only of cellulose fibers which are intimately mixed with the previously coated particles of mineral filler. Other solid ingredients are optional. The optional ingredients include resin glue, dyes and the like. Alum can be added, but a major advantage of the present invention is that alum is not necessary for effective solidification or retention of filler.

Ifølge en foretrukket form for oppfinnelsen blir cellulosefibrene defirert eller på annen måte mekanisk bearbeidet mens de er suspendert i en vandig hovedsakelig alkalisk væske, dvs. ved en pH verdi på 8,5 eller høyere, som opptil en pH verdi på 12,5. Dette er gjort mulig ved eliminasjon av tilsatt alun eller andre tilsatte syre-midler. Hvis nødvendig kan pH verdien reguleres til den nevnte foretrukne minimale pH verdi på 8,5 eller mere, ved å opp-løse et alkalisk middel i vannet for den nevnte vandige suspensjon av cellulosefibrene, f. eks. ved å oppløse i dette natri-umhydroksyd, kaliumhydroksyd, ren natriumkarbonat eller i handelen forekommende rå natriumkarbonat eller sodaaske. For-trinlig mekanisk bearbeidet eller defibrerte cellulosefibre er sikret ved mekanisk å be-arbeide cellulosefibrene under sånn alkalisk tilstand. Etter at den mekaniske bearbeidelse av cellulosefibrene er ferdig tilsettes de forbehandlede partikler av mineralfyllstoffet til den vandige suspensjon av de på forhånd defibrerte eller bearbeidede cellulosefibre. Moderat blanding danner derpå en ensartet blanding av cellulosefibre og de forbehandlede partikler av mineralfyllstoff. De på forhånd belagte fyllstoffpartikler trekkes til cellulosefibrene i den vandige suspensjon. According to a preferred form of the invention, the cellulose fibers are deflated or otherwise mechanically processed while they are suspended in an aqueous mainly alkaline liquid, i.e. at a pH value of 8.5 or higher, such as up to a pH value of 12.5. This has been made possible by eliminating added alum or other added acids. If necessary, the pH value can be adjusted to the aforementioned preferred minimal pH value of 8.5 or more, by dissolving an alkaline agent in the water for the aforementioned aqueous suspension of the cellulose fibers, e.g. by dissolving in this sodium hydroxide, potassium hydroxide, pure sodium carbonate or commercially available raw sodium carbonate or soda ash. Preferably mechanically processed or defibrated cellulose fibers are secured by mechanically processing the cellulose fibers under such an alkaline condition. After the mechanical processing of the cellulose fibers is finished, the pretreated particles of the mineral filler are added to the aqueous suspension of the previously defibrated or processed cellulose fibers. Moderate mixing then forms a uniform mixture of cellulose fibers and the pretreated particles of mineral filler. The pre-coated filler particles are attracted to the cellulose fibers in the aqueous suspension.

I en mindre foretrukket form for opp- In a less preferred form of up-

finnelsen blir cellulosefibren helt ut defibrert eller mekanisk behandlet i vandig suspensjon under mindre alkaliske forhold eller enndog under sure forhold, og de forbehandlede fine partikler av mineralfyllstoff blandes derpå med den vandige suspensjon av de forbearbeidede cellulosefibre for å bli trukket til fibrene. invention, the cellulose fibers are completely defibrated or mechanically treated in aqueous suspension under less alkaline conditions or even under acidic conditions, and the pretreated fine particles of mineral filler are then mixed with the aqueous suspension of the pretreated cellulose fibers to be drawn to the fibers.

Noe papir har lite mineralfyllstoff og et stort forhold av mekanisk masse. Denne mekaniske masse framstilles ved å slipe tre eller en annen kilde for cellulosemateriale, uten kjemisk kokning. Disse papirtyper innbefatter trykkpapir. De krever meget lite defibrering eller annen preparasjon for det øyemed å framstille en bane. Oppfinnelsen brukes for sånt papir. Some paper has little mineral filler and a high ratio of mechanical pulp. This mechanical pulp is produced by grinding wood or another source of cellulosic material, without chemical boiling. These paper types include printing paper. They require very little defibration or other preparation in order to produce a web. The invention is used for such paper.

I de fleste tilfelle krever imidlertid den vandige suspensjon av cellulosefibrene kraftig mekanisk bearbeidelse av fibrene, hvorved disse blir presset, revet og utbløtet for å svelle og hydrere og for å danne tynne trevler på samme. I sådanne tilfelle er det ønskelig å komplettere den mekaniske bearbeidelse før de på forhånd be-handlede eller belagte fine partikler av mineralfyllstoff tilsettes. Noe av det forbehandlede mineralfyllstoff vil strømme ut av papirbanen, sammen med det fra papirbanen avrennende vann, som strømmer gjennom åpningene i wiren i den baneformede maskin. Dette utstrømmende vann kan oppsamles og føres tilbake til en annen vandig oppløsning av cellulosefibre sånn at det blir meget lite tap av det forbehandlede fyllstoff. In most cases, however, the aqueous suspension of the cellulose fibers requires extensive mechanical processing of the fibers, whereby these are pressed, torn and soaked to swell and hydrate and to form thin fibers thereon. In such cases, it is desirable to complete the mechanical processing before the pre-treated or coated fine particles of mineral filler are added. Some of the pre-treated mineral filler will flow out of the paper web, together with the water draining from the paper web, which flows through the openings in the wire in the web-forming machine. This flowing water can be collected and returned to another aqueous solution of cellulose fibers so that there is very little loss of the pre-treated filler.

Verdien av pH i den vandige suspensjon av cellulosefibrene er ikke en kritisk faktor for tilbakeholdelsen av det på forhånd belagte mineralfyllstoff. Det er en god tilbakeholdelse av forbehandlet fyllstoff i papirbanen fra vandige suspensjoner av cellulosefibrene ved pH verdier hvori bruken av aluminiumsulfat har liten gagn-lig virkning på tilbakeholdning av ubelagt fyllstoff! En god tilbakeholdelse av forbehandlet eller belagt fyllstoff i papirbanen er sikret selvom vannet i den vandige suspensjon av cellulosefibre som brukes til framstilling av papirbanen har en pH så lav som 3,0 eller ligger i et pH område fra 3,0 til 12,5. Det er foretrukket å ha en pH på minst 6,0 og ennu fordelaktigere på 7,0 eller høyere. The value of pH in the aqueous suspension of the cellulose fibers is not a critical factor for the retention of the pre-coated mineral filler. There is a good retention of pre-treated filler in the paper web from aqueous suspensions of the cellulose fibers at pH values in which the use of aluminum sulphate has little beneficial effect on the retention of uncoated filler! A good retention of pretreated or coated filler in the paper web is ensured even if the water in the aqueous suspension of cellulose fibers used for the production of the paper web has a pH as low as 3.0 or lies in a pH range from 3.0 to 12.5. It is preferred to have a pH of at least 6.0 and more preferably 7.0 or higher.

Ved defibrering eller mekanisk bearbeidelse av cellulosefibrene i en vandig suspensjon under alkaliske betingelser, spesielt ved en pH på 9,0 eller høyere, fram-kalles en langt større banedannende styrke, med samme energiforbruk, enn ved defibrering eller mekanisk bearbeidelse under sure betingelser. Papir framstilt av cellulosefibre som er defibrert eller på annen måte mekanisk bearbeidet under alkalisk tilstand er sterkere enn papir som er defibrert eller mekanisk bearbeidet på samme måte og i samme tidsrom under sur tilstand. En del av den gavnlige virkning defibreringen eller annen mekanisk bearbeidelse tapes hvis den vandige suspensjon av cellulosefibre gjøres sur på et hvilket som helst tidspunkt før dannelsen av papirbanen eller ved tiden for banens dan-nelse. Av den grunn er det foretrukket å unngå bruken av aluminiumsulfat eller annet syremiddel som nedsetter pH verdien av den banedannende suspensjon av fibrene under det nøytrale punkt som svarer til en pH verdi på 7,0. When defibrating or mechanically processing the cellulose fibers in an aqueous suspension under alkaline conditions, especially at a pH of 9.0 or higher, a far greater web-forming strength is produced, with the same energy consumption, than during defibrating or mechanical processing under acidic conditions. Paper made from cellulose fibers that have been defibrated or otherwise mechanically processed under alkaline conditions is stronger than paper that has been defibrated or mechanically processed in the same way and for the same period of time under acidic conditions. Part of the beneficial effect of the defibration or other mechanical processing is lost if the aqueous suspension of cellulosic fibers is acidified at any time prior to the formation of the paper web or at the time of web formation. For that reason, it is preferred to avoid the use of aluminum sulphate or other acid which lowers the pH value of the web-forming suspension of the fibers below the neutral point which corresponds to a pH value of 7.0.

Oppfinnelsen kan brukes ved framstilling av papir som har en vektprosent på fra 2 pst. til 50 pst. mineralfyllstoff regnet etter den lufttørre vekt av det lufttørkede og ferdigbehandlede papir som vanligvis inneholder ca. 5 pst. til 7 pst. vann. Denne lufttørre vekt er bestemt som tørrvekten av det ferdige papir. Oppfinnelsen er best anvendelig ved framstilling av papir som har en vektprosent på 5 pst.—40 pst. av mineralfyllstoff regnet etter den nevnte tørrvekt. Dette fyllstofforhold er beregnet etter den lufttørre vekt av fyllstoffet og av papiret og den samlede vekt av det luft-tørre papir. Hvis således papiret har 5 pst. eller fem vektdeler fyllstoff har det 95 pst. eller 95 vektdeler cellulosefibre. Som ovenfor bemerket er det forbehandlede fyllstoff valgfritt og fortrinsvis tilsatt etter at den mekaniske bearbeidelse av cellulosefibrene er helt ferdig. Under den tid cellulosefibrene bearbeides mekanisk er det eneste fyllstoff, som kan være tilstede i den vandige suspensjon, det ubelagte fyllstoff som er tilstede i papiravfall, som kan være en av kildene for cellulosefibre, eller belagt fyllstoff i vann som brukes påny og som har rent av papirbanen i en tidligere baneformende operasjon ifølge oppfinnelsen. The invention can be used in the production of paper which has a weight percentage of from 2 per cent to 50 per cent mineral filler calculated on the basis of the air-dry weight of the air-dried and finished paper which usually contains approx. 5 percent to 7 percent water. This air-dry weight is determined as the dry weight of the finished paper. The invention is best applicable for the production of paper which has a weight percentage of 5 percent to 40 percent of mineral filler calculated on the basis of the aforementioned dry weight. This filler ratio is calculated according to the air-dry weight of the filler and of the paper and the total weight of the air-dry paper. Thus, if the paper has 5 per cent or five parts by weight of filler, it has 95 per cent or 95 parts by weight of cellulose fibres. As noted above, the pre-treated filler is optional and preferably added after the mechanical processing of the cellulose fibers is completely finished. During the time the cellulose fibers are mechanically processed, the only filler that may be present in the aqueous suspension is the uncoated filler present in waste paper, which may be one of the sources of cellulose fibers, or coated filler in water that is reused and has clean of the paper web in a previous web-forming operation according to the invention.

Uten noen begrensning hertil kan fyll-stoffene som eksempel være leire, kalsiumkarbonat, magnesiumkarbonat, talkum, titandioksyd, eller andre egnede mineral-pigmenter og blandinger av disse. Without any limitation hereto, the fillers can be, for example, clay, calcium carbonate, magnesium carbonate, talc, titanium dioxide, or other suitable mineral pigments and mixtures thereof.

Kalsiumkarbonat er det mest foretrukne fyllstoff og oppfinnelsen er spesielt verdifull derved at den gjør det mulig å bruke kalsiumkarbonat virkningsfullt. Calcium carbonate is the most preferred filler and the invention is particularly valuable in that it makes it possible to use calcium carbonate effectively.

Partikkelstørrelsen av fyllstoffet som er belagt eller behandlet som foran beskre- The particle size of the filler which is coated or treated as described above

vet kan ligge i området en tiendels mikron (0,0001 mm) til 40 mikroner (0,04 mm). Det foretrukne størrelsesområde for de ubelagte fyllstoffpartikler er to tiendels mikron. Det ubelagte fyllstoff kan være en blanding av partikler av forskjellig stør-relse. En av de største fordeler med oppfinnelsen er den effektive tilbakeholdelse av fine fyllstoffpartikler hvis størrelse er 0,5 mikron eller mindre. vet can range from one-tenth of a micron (0.0001 mm) to 40 microns (0.04 mm). The preferred size range for the uncoated filler particles is two-tenths of a micron. The uncoated filler can be a mixture of particles of different sizes. One of the greatest advantages of the invention is the effective retention of fine filler particles whose size is 0.5 microns or less.

De mest alminnelige mannogalaktaner er tilstede i eller utledet av eller er modi-fiserte produkter av slimstoffer av føl-gende: (a) Slimstoff fra bønnene av akacie-treet, også betegnet som slimstoff av johan-nesbrødbønner eller johannesbrødslimstoff. Det botaniske navn på dens kilde er: The most common mannogalactans are present in or derived from or are modified products of mucilage of the following: (a) Mucilage from the beans of the acacia tree, also referred to as locust bean mucilage or carob mucilage. The botanical name of its source is:

Ceratonia siliqua, L. Ceratonia siliqua, L.

Det har et innhold av 83 vektprosent mannogalaktaner. Det har vært brukt i papirindustrien i forskjellige øyemed, f. eks. som et lime-, binde- og sluttbehandlings-middel. Det har såvidt vites aldri vært brukt til formålene ifølge oppfinnelsen. It has a content of 83% by weight of mannogalactans. It has been used in the paper industry for various purposes, e.g. as a glue, binding and finishing agent. As far as is known, it has never been used for the purposes according to the invention.

Dette produkt selges under handels-navnet akaciebønnelim og «Lycoid» lim. Det er et praktisk talt vannfritt pulver. This product is sold under the trade names acacia bean glue and "Lycoid" glue. It is a practically water-free powder.

Som ovenfor bemerket er oppfinnelsen ikke begrenset til en ren mannogalaktan. Belegningsmediet kan være en blanding av mannogalaktan planteslimstoff og en kationisk vannoppløselig stivelse. Denne kationiske stivelse chargeres positivt i vandig oppløsning. (b) Guarslimstoff. Dette er utledet fra en belg hvis botaniske navn er Cyamposis vsoralioid. es eller Cyamposis tetra-gonaloba ( psoralioides). Det selges som guarlim eller som Burtonite Nr. 7, i form av et praktisk talt vannfritt pulver. As noted above, the invention is not limited to a pure mannogalactan. The coating medium can be a mixture of mannogalactan mucilage and a cationic water-soluble starch. This cationic starch is positively charged in aqueous solution. (b) Guar mucilage. This is derived from a pod whose botanical name is Cyamposis vsoralioid. es or Cyamposis tetra-gonaloba ( psoralioides). It is sold as guar glue or as Burtonite No. 7, in the form of a practically anhydrous powder.

Andre planteslimstoffer som for tiden har liten handelsmessig viktighet og som har minst 50 vektprosent av en eller flere mannogalaktaner, og som her kan brukes er funnet i eller utledet fra frø av de føl-gende kilder: (c) Flammetre: Dette er en klasse som Other plant mucilage substances which are currently of little commercial importance and which have at least 50% by weight of one or more mannogalactans, and which can be used here, are found in or derived from seeds of the following sources: (c) Flamewood: This is a class which

innbefatter de følgende:. includes the following:.

Nutysia floribunda, familie Lorantha-ceae. Nutysia floribunda, family Lorantha-ceae.

Brachychiton aerifolius, familie Ster-culiaceae. Brachychiton aerifolius, family Sterculiaceae.

Indisk rhododendron, hvis botaniske Indian rhododendron, if botanical

navn er R. aboreum. name is R. aboreum.

(d) Huisache-busken, hvis botaniske navn er Vachellia farnesiana. (e) Kentucky-kaffetreet, hvis botaniske navn er Gymnocladus dioica. (f) Mesquite, hvis botaniske navn er Proscopis juliflora. (g) Palo verde, hvis botaniske navn er Torreyanum, Cercidium torreyanum og Cercidium floridum. (d) The Huisache bush, whose botanical name is Vachellia farnesiana. (e) The Kentucky coffee tree, whose botanical name is Gymnocladus dioica. (f) Mesquite, whose botanical name is Proscopis juliflora. (g) Palo verde, whose botanical names are Torreyanum, Cercidium torreyanum and Cercidium floridum.

De mest alminnelige glykomannaner er tilstede i eller utvinnes av følgende: (a) Rotknoller av arumplanten vanligvis kalt konj ak Det botaniske navn på dens kilde er Amorphophallus konjak ( rivereri) eller Amorphophallus rivereri. Melet som framstilles av rotknollene kalles «konjak mel» og det inneholder en stor del av den glykomannan referert til som «konjak mannan». (b) Rotknoller av den beslektede arumplante hvis botaniske navn er Amorphophallus oncophyllus. The most common glycomannans are present in or extracted from the following: (a) Root tubers of the arum plant commonly called konjak The botanical name of its source is Amorphophallus konjak (rivereri) or Amorphophallus rivereri. The flour produced from the root tubers is called "konjak flour" and it contains a large part of the glycomannan referred to as "konjak mannan". (b) Root tubers of the related arum plant whose botanical name is Amorphophallus oncophyllus.

Hvor som helst det er nevnt en «enhet» refererer denne seg til en hvilken som helst vektenhet, såsom kilogram, pund eller andre vektenheter. Som et eksempel blandes således en enhet av det nevnte akacie-bønnelim med 100 enheter vann og blandingen opphetes til 91° C med omrøring, og blandingen opphetes derpå ytterligere ved 91° C med omrøring i fem minutter og den kan derpå etter ønske avkjøles til 20—30° C. Alle de her beskrevne operasjoner utføres under vanlig atmosfære-trykk og opphetnings- og blandeoperasjo-nene utføres med lite eller uten tap av vann. Alle målinger av pH og viskositet gjøres ved 25° C hvis ikke annet er angitt. Wherever a "unit" is mentioned, it refers to any unit of weight, such as kilograms, pounds or other units of weight. Thus, as an example, one unit of the aforementioned acacia bean glue is mixed with 100 units of water and the mixture is heated to 91°C with stirring, and the mixture is then further heated at 91°C with stirring for five minutes and it can then, if desired, be cooled to 20 -30° C. All the operations described here are carried out under normal atmospheric pressure and the heating and mixing operations are carried out with little or no loss of water. All measurements of pH and viscosity are made at 25° C unless otherwise stated.

Det resulterende produkt har en pH lik 6,0 og en viskositet på 2960 centipois. The resulting product has a pH of 6.0 and a viscosity of 2960 centipoises.

Hvis forhold av akaciebønnelimet økes til 1,5 enheter har den resulterende kolloidale dispersjon pH lik 6,0 og en viskositet på 17600 centipois. If the ratio of the acacia bean glue is increased to 1.5 units, the resulting colloidal dispersion has a pH equal to 6.0 and a viscosity of 17600 centipoises.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til en pH lik 6,0 eller over, i den kolloidale dispersjon. The invention is not limited to a pH equal to 6.0 or above, in the colloidal dispersion.

Som i det følgende beskrevet kan det således brukes en kolloidal dispersjon av et produkt som i handelen er kjent som «Star gum Nr. 709». Dette produkt er en blanding av akaciebønnelim og stivelse som kan oppløses eller dispergeres i vann. Når en enhet av den nevnte «Star gum» er kolloidalt dispergert i 100 enheter vann har den resulterende dispersjon en pH lik 9,0 og en viskositet på 1600 centipois. Det er tilstrekkelig hvis de belagte partikler trekkes elektrostatisk til cellulosefibrene i den vandige suspensjon av samme. As described below, a colloidal dispersion of a product known in the trade as "Star gum No. 709". This product is a mixture of acacia bean glue and starch that can be dissolved or dispersed in water. When one unit of the aforementioned "Star gum" is colloidally dispersed in 100 units of water, the resulting dispersion has a pH equal to 9.0 and a viscosity of 1600 centipoises. It is sufficient if the coated particles are attracted electrostatically to the cellulose fibers in the aqueous suspension thereof.

Cellulosefibre er negativt ladet i vandig suspensjon. Mineralfyllstoff er også Cellulose fibers are negatively charged in aqueous suspension. Mineral filler is also

negativt ladet i vandig suspensjon. Den på forhånd bevirkede overtrekning eller belegning av mineralfyllstoffpartiklene med det organiske kolloidmateriale synes å lade de forbelagte metallfyllstoffpartik-ler positivt i vandig suspensjon, eller i det minste å senke den negative ladning av de ubelagte partikler sånn at de forbelagte partikler trekkes til cellulosefibrene i vandig suspensjon og fastholdes deretter av cellulosefibrene. negatively charged in aqueous suspension. The previously effected coating or coating of the mineral filler particles with the organic colloidal material appears to positively charge the precoated metal filler particles in aqueous suspension, or at least to lower the negative charge of the uncoated particles such that the precoated particles are attracted to the cellulose fibers in aqueous suspension and then retained by the cellulose fibers.

Som foran beskrevet må det svellede og kolloidalt dispergerte beleggmateriale, for å bli effektivt til det bruk å tilbakeholde fyllstoffet, ha en tilstrekkelig konsentrasjon av det organiske kolloidmateriale i forhold til vann, sånn at kolloidmate-rialet kan overtrekke eller belegge mineralfyllstoffets partikler. Hvis mineralfyllstoffet således bringes i intim kontakt med en tilstrekkelig konsentrert, svellet og kolloidalt dispergert belegningsingrediens eller -ingredienser kan vekten av belegnings-ingrediensen eller -ingrediensene være en liten prosentdel av vekten av det ubelagte mineralfyllstoff. Hvis ingrediensen er en svellet og kolloidalt dispergert substituert mannan, og beleggkomposisjonen har en tilstrekkelig høy konsentrasjon av sånn substituert mannan i forhold til vann er det en merkbar forbedring i fyllstoffets tilbakeholdelse hvis den lufttørre vekt av slik svellet og kolloidalt dispergert substituert mannan i blandingen av vann og kolloid og mineralfyllstoff er så liten som en enhet av substituert mannan pr. 2000 enheter ubelagt fyllstoffpartikler. En annen viktig faktor, som endog kan være den reguleren-de faktor, er at blandingen må være fri for cellulosefibre, som trekker til seg den substituerte mannan, sånn at den substituerte mannan overtrekker eller belegger mineralfyllstoffet . As described above, the swollen and colloidally dispersed coating material, in order to be effective in retaining the filler, must have a sufficient concentration of the organic colloidal material in relation to water, so that the colloidal material can coat or coat the particles of the mineral filler. Thus, if the mineral filler is brought into intimate contact with a sufficiently concentrated, swollen and colloidally dispersed coating ingredient or ingredients, the weight of the coating ingredient or ingredients may be a small percentage of the weight of the uncoated mineral filler. If the ingredient is a swollen and colloidally dispersed substituted mannan, and the coating composition has a sufficiently high concentration of such substituted mannan relative to water, there is a noticeable improvement in filler retention if the air-dry weight of such swollen and colloidally dispersed substituted mannan in the mixture of water and colloid and mineral filler is as little as one unit of substituted mannan per 2000 units of uncoated filler particles. Another important factor, which may even be the regulating factor, is that the mixture must be free of cellulose fibres, which attract the substituted mannan, so that the substituted mannan coats or coats the mineral filler.

For det øyemed å tilbakeholde forbehandlet eller på forhånd overtrukket eller belagt mineralfyllstoff i den begynnende papirhane og i det ferdige papir er det foretrukne forhold i en slik blanding fra 1—100 enheter substituert mannan pr. 2000 enheter mineralfyllstoff beregnet på den lufttørre vekt av den substituerte mannan og fyllstoffet. In order to retain pre-treated or pre-coated or coated mineral filler in the starting paper stock and in the finished paper, the preferred ratio in such a mixture is from 1-100 units of substituted mannan per 2000 units of mineral filler calculated on the air-dry weight of the substituted mannan and the filler.

I de fleste tilfelle er så lite som 10 enheter substituert mannan tilstrekkelig pr. 2000 enheter mineralfyllstoff. Som det imidlertid foran er angitt beregnes vekten av substituert mannan etter dens lufttørre vekt eller praktisk talt dens lufttørre vekt og fyllstoffet er beregnet etter dets luft-tørre vekt. Forholdet av substituert mannan til fyllstoff avhenger i noen grad av karakteren av cellulosematerialet og gra-den av defibreringen eller bearbeidelsen av dette, hvilket er faktorer i tilbakeholdelsen av fyllstoffet. I gjennomsnitt kan imidlertid vekten av substituert mannan i lufttørr tilstand være en halv pro-sent av vekten av metallfyllstoffet i luft-tørr tilstand. In most cases, as little as 10 units of substituted mannan is sufficient per 2000 units of mineral filler. However, as indicated above, the weight of substituted mannan is calculated by its air-dry weight or practically its air-dry weight and the filler is calculated by its air-dry weight. The ratio of substituted mannan to filler depends to some extent on the nature of the cellulose material and the degree of its defibration or processing, which are factors in the retention of the filler. On average, however, the weight of substituted mannan in the air-dry state may be half a percent of the weight of the metal filler in the air-dry state.

Hvis det tilsettes mere substituert mannan utover den mengde som kreves for en god tilbakeholdelse av fyllstoffet blir virkningen av overskuddet av substituert mannan hovedsakelig en økning av styrken av det ferdige papir. Som foran bemerket er det gammelt og kjent å bruke mannogalaktan for å øke styrken av det ferdige papir, spesielt når det ferdige papir fuktes med vann. De ovennevnte forhold er beregnet på bruken av akaciebønnelim, eller mannogalaktan som det substituerte mannan. If more substituted mannan is added beyond the amount required for good retention of the filler, the effect of the excess of substituted mannan is mainly an increase in the strength of the finished paper. As previously noted, it is old and known to use mannogalactan to increase the strength of the finished paper, especially when the finished paper is moistened with water. The above conditions are calculated for the use of acacia bean glue, or mannogalactan as the substituted mannan.

Eksempel 1. Example 1.

Det brukte mannogalaktan var akacie-bønnelim i form av et praktisk talt vann-frit pulver. The mannogalactan used was acacia bean gum in the form of a practically water-free powder.

En enhet av dette pulver ble godt blandet med 100 enheter vann 20°—30° C. Dette vann var, som i de andre eksempler, vanlig springvann som var praktisk talt nøytralt. Blandingen ble opphetet sakte til 90° C med konstant omrøring og ble holdt ved 90° C i fem min. med konstant omrøring. Når den var avkjølt til 20°—30° C var det en stabil og svellet kolloidal dispersjon av planteslimstoff i vannet. Det var lite eller intet tap av vann. Denne framgangsmåte ble fulgt ved framstilling av de vandige, svellede og kolloidale dis-persjoner for startmaterialet i de andre eksempler, unntatt en forskjell i den maksimale temperatur. One unit of this powder was well mixed with 100 units of water at 20°-30° C. This water was, as in the other examples, ordinary tap water which was practically neutral. The mixture was heated slowly to 90°C with constant stirring and was held at 90°C for five minutes. with constant stirring. When it had cooled to 20°—30° C, there was a stable and swollen colloidal dispersion of plant mucilage in the water. There was little or no loss of water. This procedure was followed in the preparation of the aqueous, swollen and colloidal dispersions for the starting material in the other examples, except for a difference in the maximum temperature.

Den kolloidale dispersjon har følgende egenskaper. The colloidal dispersion has the following properties.

pH 6,0. pH 6.0.

Viskositet 2960 centipois. Viscosity 2960 centipois.

Som ovenfor bemerket ble pH og viskositet bestemt ved 25° C. As noted above, pH and viscosity were determined at 25°C.

En ensartet vandig suspensjon av ti-tandioksydfylltstoff ble framstilt ved 20°— 30° C med 100 enheter titandioksyd og 400 enheter vann. Dette vann kan, som i de andre eksempler, være rent, destillert vann, eller praktisk talt nøytralt og rent vann. Dette eksempel viser en del akaciebønne-lim pr. 100 deler fyllstoff eller et forhold på en vektprosent. A uniform aqueous suspension of titanium dioxide filler was prepared at 20°-30° C. with 100 units of titanium dioxide and 400 units of water. This water can, as in the other examples, be pure, distilled water, or practically neutral and pure water. This example shows some acacia bean glue per 100 parts filler or a ratio of one percent by weight.

Den kolloidale dispersjon av akasie-LThe colloidal dispersion of acacia-L

bønnelimet ble blandet med vandig suspensjon av titandioksyd mens dispersjonen og suspensjonen var ved henholdsvis 90° C og 20° C. Ethvert passende blande-apparat kan brukes for dette øyemed, f. eks. en propellrører. Blandingstiden kan være bare fem min. eller fler timer inntil blandingen er ferdig til bruk. Blandingen kan tillates å henstå og derpå omrøres når den skal brukes. the bean paste was mixed with an aqueous suspension of titanium dioxide while the dispersion and suspension were at 90° C. and 20° C. respectively. Any suitable mixing apparatus can be used for this purpose, e.g. a propeller stirrer. The mixing time can be just five minutes. or several hours until the mixture is ready for use. The mixture can be allowed to stand and then stirred when it is to be used.

Bomullsfiller ble kokt i en alkalisk væske for å framstille en kjemisk cellu-losemasse. De operasjoner som følger etter kokningen og før dannelsen av den vandige suspensjon av cellulosemassen for defibrering, er ikke beskrevet, fordi de er vel kjent og ikke danner noen del av oppfinnelsen. Cotton rags were boiled in an alkaline liquid to produce a chemical cellulose pulp. The operations which follow the boiling and before the formation of the aqueous suspension of the cellulose pulp for defibration are not described, because they are well known and do not form any part of the invention.

Den vandige suspensjon av den kjemiske masse som ble defibrert var 5 vektprosent og inneholdt omkring 680 kg. masse i luftørr tilstand. The aqueous suspension of the chemical pulp that was defibrated was 5% by weight and contained about 680 kg. pulp in an air-dry state.

pH av vannet i den nevnte vandige suspensjon var 7,0 til 9,0, og ved disse verdier ble den kjemiske masse defibrert. The pH of the water in the aforementioned aqueous suspension was 7.0 to 9.0, and at these values the chemical pulp was defibrated.

Blandingen av fyllstoff, vann og dispergert akaciebønnelim ble blandet med den vandige suspensjon av cellulosefibrene etter en foregående fullstendig defibrering og raffinering og med minimal videre bearbeidelse av cellulosefibrene, som f. eks. å la den vandige suspensjon og blandingen strømme gjennom en felles pumpe, eller ved vanlig skånsom omrøring sånn at det forbelagte fyllstoff trekkes til og flokker seg sammen med cellulosefibrene. Den synlige virkning er at de forbelagte partikler trekkes eller vandrer fra vannet til cellulosefibrene. The mixture of filler, water and dispersed acacia bean glue was mixed with the aqueous suspension of the cellulosic fibers after a previous complete defibration and refining and with minimal further processing of the cellulosic fibers, such as e.g. allowing the aqueous suspension and the mixture to flow through a common pump, or by ordinary gentle agitation so that the pre-coated filler is attracted to and clumps together with the cellulose fibers. The visible effect is that the pre-coated particles are drawn or migrate from the water to the cellulose fibres.

Blandingen ble formet til en papirbane som ble ferdigbehandlet i overensstemmelse med normal framgangsmåte. Dette papir hadde ingen liming og besto praktisk talt bare av cellulosefibre og fyllstoff og akacie-bønnelimet. The mixture was formed into a paper web which was finished in accordance with normal procedure. This paper had no sizing and consisted practically only of cellulose fibers and filler and the acacia bean glue.

Det ferdige papirark hadde eksepsjo-nell hvitnet og det hadde 5,5 vektprosent The finished paper sheet had exceptional whitening and it had 5.5 weight percent

titandioksydfyllstoff og 94,5 vektprosent cellulosefibre, beregnet etter vekten i luft-tørr tilstand. titanium dioxide filler and 94.5% by weight cellulose fibres, calculated by weight in an air-dry state.

En mindre del av titandioksydet strøm-te bort med det avrennende vann gjennom åpningene i wiren i den baneformede Fourdrinier-maskin. A smaller part of the titanium dioxide flowed away with the draining water through the openings in the wire in the web-shaped Fourdrinier machine.

Etter fyllstoffets blanding med den kolloidale dispersjon av mannogalaktan eller blandingen hvorav mannogalaktanet er en del, er utført og fyllstoffet er blitt overtrukket eller belagt ved en gjennomgå-ende blanding kan de belagte partikler av 1 fyllstoffet fraskilles ved filtrering for å tilsettes en vandig suspensjon av cellulosefibre. After the mixing of the filler with the colloidal dispersion of mannogalactan or the mixture of which the mannogalactan is a part has been carried out and the filler has been coated or coated by a continuous mixture, the coated particles of the 1 filler can be separated by filtration to add an aqueous suspension of cellulose fibers .

Blandingen kan også utføres med en blander av knadningstypen sånn at blandingen blir en pasta som inneholder opptil 70 vektprosent fyllstoff med en liten prosentdel lim, og slik pastaliknende blanding kan lett lagres og forsendes. The mixing can also be carried out with a mixer of the kneading type so that the mixture becomes a paste containing up to 70 weight percent filler with a small percentage of glue, and such a paste-like mixture can be easily stored and shipped.

Enskjønt det er sterkt foretrukket å tilsette det forbelagte fyllstoff til en vandig suspensjon av cellulosefibre eller masse etter fullstendig defibrering eller annen mekanisk behandling av fibrene, ligger det innenfor oppfinnelsens ramme å tilsette det forbelagte fyllstoff til massen før den de-fibreres eller etter at den bare er delvis defibrert og derpå utføre eller komplettere den mekaniske behandling av fibrene. Although it is strongly preferred to add the precoated filler to an aqueous suspension of cellulose fibers or pulp after complete defibration or other mechanical treatment of the fibers, it is within the scope of the invention to add the precoated filler to the pulp before it is defibrated or after it is simply is partially defibrated and then carry out or complete the mechanical treatment of the fibres.

Eksempel 2. Example 2.

Cellulosematerialet var bleket, kjemisk masse av lange og korte trefibre som var kokt ved sodaprosessen. The cellulose material was bleached, chemical pulp of long and short wood fibers that had been boiled by the soda process.

Den vandige suspensjon ble moderat defibrert, i overensstemmelse med vanlig praksis, mens pH av dens vann var ca. 7,0. The aqueous suspension was moderately defibrated, in accordance with common practice, while the pH of its water was approx. 7.0.

Den vandige suspensjon hadde 5 vektprosent cellulosefibre, regnet etter deres lufttørre vekt. The aqueous suspension had 5% by weight cellulose fibers, based on their air-dry weight.

Denne vandige suspensjon av defibrert masse ble gitt en svak farge ved tilsetning av et Victoria-blått fosforwolfram-syrepigment. Aluminiumsulfat ble derpå oppløst i vannet i den nevnte suspensjon i tilstrekkelig mengde til å nedsette dets pH til 6 for å fiksere det fargende stoff. This aqueous suspension of defibrated pulp was given a faint color by the addition of a Victoria blue phosphortungsten acid pigment. Aluminum sulfate was then dissolved in the water of said suspension in sufficient quantity to lower its pH to 6 to fix the coloring matter.

En kolloidal dispersjon av akaciebøn-nelim ble preparert som tilligere beskrevet idet der ble brukt en enhet av det nevnte lim til 100 enheter vann. A colloidal dispersion of acacia bean glue was prepared as further described, using one unit of the aforementioned glue to 100 units of water.

En vandig suspensjon av fyllstoff leire ble framstilt i vann med bruk av 66 enheter leire og 264 enheter vann. An aqueous suspension of filler clay was prepared in water using 66 units of clay and 264 units of water.

Den kolloidale dispersjon og den nevnte leiresuspensjon ble blandet som foran beskrevet, for å danne en endelig blanding hvori der var tre enheter plantelim til 200 enheter leire, regnet etter lufttørr vekt. The colloidal dispersion and the aforementioned clay suspension were mixed as described above, to form a final mixture in which there were three units of plant glue to 200 units of clay, calculated by air dry weight.

Den endelige blanding ble tilsatt den vandige suspensjon av på forhånd defibrerte fibre, idet den forannevnte framgangsmåte med moderat blanding ble brukt. The final mixture was added to the aqueous suspension of previously defibrated fibers using the aforementioned moderate mixing procedure.

Den resulterende vandige blanding hadde omkring 17 enheter leire pr. 100 enheter cellulosefibre regnet etter deres luft-tørre vekt. The resulting aqueous mixture had about 17 units of clay per 100 units of cellulose fibers calculated by their air-dry weight.

Det resulterende lufttørre papirark som ble dannet av denne blanding hadde 11 The resulting air dry paper sheet formed from this mixture had 11

vektprosent leirefyllstoff og 89 vektprosent cellulosefibre, svarende til omkring 12 enheter leirefyllstoff til 100 enheter cellulosefibre, sånn at ca. 30 pst. av fyllstoffet i den vandige blanding strømte ut av papirbanen, men ble gjenvunnet for fornyet bruk ved en vel kjent fremgangsmåte. weight percent clay filler and 89 weight percent cellulose fibres, corresponding to around 12 units of clay filler to 100 units of cellulose fibres, so that approx. 30 percent of the filler in the aqueous mixture flowed out of the paper web, but was recovered for renewed use by a well-known method.

Eksempel 3. Example 3.

Planteslimstoffet var guarlim og var The plant mucilage was guar gum and was

et praktisk talt vannfritt pulver. a practically anhydrous powder.

En lufttørr enhet av det nevnte guarlim ble svellet og dispergert i 100 enheter vann ved bruk av ovennevnte framgangsmåte. Denne dispersjon hadde en pH på 6,2 og en viskositet på 3800 centipois. 50 enheter av fint oppdelt, utfelt kalsiumkarbonat ble suspendert i 200 enheter vann. Vekten av limet var 2 pst. av kalsiumkarbonatet regnet etter deres lufttørre vekt. An air-dry unit of the aforementioned guar gum was swollen and dispersed in 100 units of water using the above procedure. This dispersion had a pH of 6.2 and a viscosity of 3800 centipoises. 50 units of finely divided precipitated calcium carbonate was suspended in 200 units of water. The weight of the glue was 2 percent of the calcium carbonate calculated on their air-dry weight.

Guarlimdispersjonen ble utrørt i suspensjonen av kalsiumkarbonat, under bruk av ovennevnte framgangsmåte, for å framstille en endelig blanding. The guar gum dispersion was stirred into the suspension of calcium carbonate, using the above procedure, to produce a final mixture.

Konsentrasjonen av det kolloidalt dispergerte guarlim i denne endelige blanding var tilstrekkelig til å bringe den til å bli absorbert av de fine kalsiumkarbonatpar-tikler som dannet en fin og ensartet, men ikke stabil suspensjon i den endelige blanding som i de andre eksempler. The concentration of the colloidally dispersed guar gum in this final mixture was sufficient to cause it to be absorbed by the fine calcium carbonate particles forming a fine and uniform but not stable suspension in the final mixture as in the other examples.

Den vandige suspensjon av de kokte og defibrerte cellulosefibre var fri for alun. Den hadde en pH lik 9. The aqueous suspension of the boiled and defibrated cellulose fibers was free of alum. It had a pH equal to 9.

Den vandige suspensjon av cellulosefibrene hadde 5 vektsprosent cellulosefibre regnet etter den lufttørre vekt av fibrene. Den lufttørre vekt av fibrene var 125 enheter. The aqueous suspension of the cellulose fibers had 5% by weight of cellulose fibers based on the air-dry weight of the fibers. The air dry weight of the fibers was 125 units.

Av den grunn hadde blandingen som ble brukt til framstilling av papirbanen 50 enheter kalsiumkarbonat til 125 enheter fibre. For that reason, the mixture used to make the paper web had 50 units of calcium carbonate to 125 units of fibers.

Den ferdige papirhane, i lufttørr vekt, hadde 20 enheter kalsiumkarbonatfyllstoff til 80 enheter cellulosefibre. The finished paper crane, in air dry weight, had 20 units of calcium carbonate filler to 80 units of cellulose fibers.

I den vandige blanding var vekten av kalsiumkarbonatet derfor 40 pst. av vekten av fibrene, regnet etter deres lufttørre vekter. In the aqueous mixture, the weight of the calcium carbonate was therefore 40 percent of the weight of the fibers, calculated on their air-dry weights.

I det ferdige papir var vekten av fyllstoffet 25 pst. av vekten av fibrene. In the finished paper, the weight of the filler was 25 percent of the weight of the fibers.

Omkring 15 pst. av fyllstoffet, basert på den lufttørre vekt av fibrene, undvek gjennom wiren med det avgåtte vann som kunne gjenvinne for fornyet bruk ved framgangsmåten som vanligvis brukes til å gjenvinne sånt fyllstoff. About 15 percent of the filler, based on the air-dry weight of the fibers, escaped through the wire with the dewatered water that could be recovered for reuse by the process normally used to recover such filler.

Denne tilbakeholdelse av kalsiumkarbonatet, uten bruk av alun, ved kommersi-elt bruk i stor målestokk, er et eksepsjo-nelt resultat. This retention of the calcium carbonate, without the use of alum, when used commercially on a large scale, is an exceptional result.

Eksempel 4. Example 4.

En enhet av det nevnte akaciebønne-lim ble svellet og kolloidalt dispergert i 100 enheter vann som foran beskrevet. One unit of the aforementioned acacia bean glue was swollen and colloidally dispersed in 100 units of water as described above.

200 enheter fint oppdelt kalsiumkarbonat ble suspendert i 800 enheter vann. 200 units of finely divided calcium carbonate were suspended in 800 units of water.

Den endelige blanding ble utført som foran beskrevet. The final mixing was carried out as described above.

De kokte cellulosefibre var av vanlig handelstype og de ble defibrert i en vandig suspensjon som hadde pH lik 9. Denne suspensjon hadde 666 enheter cellulosefibre (lufttørr vekt) i en 5 pst. vandig suspensjon. The cooked cellulose fibers were of the usual commercial type and they were defibrated in an aqueous suspension having a pH equal to 9. This suspension had 666 units of cellulose fibers (air dry weight) in a 5% aqueous suspension.

Den endelige blanding ble tilsatt den vandige suspensjon av på forhånd defibrerte fibre med moderat blanding, som ovenfor beskrevet, uten bruk av aluminiumsulfat eller annet syremiddel, for å danne en vandig blanding og som hadde ca. 30 enheter kalsiumkarbonat pr. 100 enheter cellulosefibre (lufttørr vekt). The final mixture was added to the aqueous suspension of previously defibrated fibers with moderate mixing, as described above, without the use of aluminum sulfate or other acidifier, to form an aqueous mixture and which had approx. 30 units of calcium carbonate per 100 units of cellulose fibers (air dry weight).

Denne blanding ble laget til en papirhane. Det endelige papir hadde 18 pst. kalsiumkarbonatfyllstoff og 82 pst. cellulosefibre. This mixture was made into a paper rooster. The final paper had 18 percent calcium carbonate filler and 82 percent cellulose fibers.

Det var omtrent en tredjedels tap av fyllstoff gjennom wiren hvilket ble opp-samlet og brukt påny. There was about a third loss of filler through the wire which was collected and reused.

Eksempel 5. Example 5.

Treflis ble kokt ved sodaprosessen for framstilling av kjemisk masse. Etter van-lige forbehandlinger ble den resulterende kjemiske masse suspendert i vann. Denne suspensjon hadde 5 vektsprosent cellulosefibre beregnet etter deres lufttørre vekt. Rå handelssoda (natriumkarbonat) ble opp-løst i suspensjonens vann for å skaffe en pH lik 9. Wood chips were boiled by the soda process for the production of chemical pulp. After usual pretreatments, the resulting chemical mass was suspended in water. This suspension had 5% by weight cellulose fibers calculated on their air dry weight. Raw soda ash (sodium carbonate) was dissolved in the suspension's water to obtain a pH equal to 9.

Suspensjonen ble moderat defibrert ved den nenvte pH 9 i en hollender og ble deretter ved samme pH raffinert i en Jor-dan- maskin for å skaffe ensartet defibrerte cellulosefibre. The suspension was moderately defibrated at said pH 9 in a Dutchman and then refined at the same pH in a Jordan machine to obtain uniformly defibrated cellulose fibers.

Fem enheter «Star gum No. 709» ble kokt i 300 enheter vann ved ca. 88° C i fem min. med omrøring for å skaffe en kolloidal vandig dispersjon av det nevnte «Star gum No. 709», som er en blanding av to vektdeler akaciebønnelim og tre vektdeler i vann oppløselige eller dispergerbar stivelse av den kationiske type som trekkes henimot cellulosefibrene som er negativt ladet i vandig suspensjon. Five units "Star gum No. 709" was boiled in 300 units of water at approx. 88° C for five min. with stirring to obtain a colloidal aqueous dispersion of the aforementioned "Star gum No. 709", which is a mixture of two parts by weight of acacia bean glue and three parts by weight of water soluble or dispersible starch of the cationic type which is attracted to the cellulose fibers which are negatively charged in aqueous suspension.

Denne kolloidale dispersjon av det nevnte «Star gum» hadde en pH lik 9 og en viskositet på 1400 centipois ved 70° C. This colloidal dispersion of the aforementioned "Star gum" had a pH equal to 9 and a viscosity of 1400 centipoises at 70°C.

250 enheter leire ble oppløst i 1000 enheter vann. Den kolloidale dispersjon av «Star gum» ble blandet med den nevnte vandige suspensjon av leire for å danne den endelige blanding. 250 units of clay were dissolved in 1000 units of water. The colloidal dispersion of "Star gum" was mixed with the aforementioned aqueous suspension of clay to form the final mixture.

Den lufttørre vekt av akaciebønnelimet var 0,8 pst. av den lufttørre vekt av leire-fyllstoffet. The air-dry weight of the acacia bean glue was 0.8 percent of the air-dry weight of the clay filler.

Den endelige blanding ble blandet skånsomt med den vandige suspensjon av den kokte, defibrerte og raffinerte cellu-losemasse og blandingen ble formet til et ferdigbehandlet lufttørt papir som hadde 10 vektdeler fyllstoff og 90 vektdeler cellulosefibre. The final mixture was mixed gently with the aqueous suspension of the cooked, defibrated and refined cellulose pulp and the mixture was formed into a finished air dry paper having 10 parts by weight of filler and 90 parts by weight of cellulose fibres.

Mindre enn 40 pst. av fyllstoffet som ble tilsatt den vandige suspensjon undvek gjennom wiren i den baneformede maskin sammen med det avledede vann. Dette vann og det belagte fyllstoff i samme ble brukt til oppspedning av en ny porsjon vandig blanding før den strømte til wiren sånn at den totale gjenvinning av det forbelagte fyllstoff ble nær opp til 100 pst. Less than 40 percent of the filler added to the aqueous suspension escaped through the wire in the web-shaped machine along with the diverted water. This water and the coated filler in it were used to dilute a new portion of the aqueous mixture before it flowed to the wire so that the total recovery of the pre-coated filler was close to 100 percent.

Det maksimale forhold av fyllstoff til fibre i den vandige blanding, beregnet etter lufttørr vekt, når aldri 20 pst. The maximum ratio of filler to fibers in the aqueous mixture, calculated by air-dry weight, never reaches 20 per cent.

Papirbanen ble tørket og maskinglat-tet. Papirbanen var betydelig sterkere enn en sammenliknet bane framstilt av en sur suspensjon og papirets farge var fortreffe-lig. The paper web was dried and machine smoothed. The paper web was significantly stronger than a comparable web produced from an acidic suspension and the paper's color was excellent.

Eksempel 6. Example 6.

En enhet lufttørt spiselig konjakmel, som inneholder minst 0,4 enhet glykomannan ble suspendert i 200 enheter vann og suspensjonen ble derpå opphetet, med om-røring, til 90° C og holdt ved denne tempe-røring, til 900° C og holdt ved denne temperatur i fem min. for å framstille en viskose, praktisk talt transparent dispersjon av svellet konjakmel. Dispersjonen ble av-kjølt til værelsestemperatur. One unit of air-dried edible konjak flour, containing at least 0.4 unit of glycomannan was suspended in 200 units of water and the suspension was then heated, with stirring, to 90°C and held at this tempe-stirring, to 900°C and held at this temperature for five minutes. to produce a viscous, practically transparent dispersion of swollen brandy flour. The dispersion was cooled to room temperature.

100 enheter fint oppdelt utfelt kalsiumkarbonat ble suspendert i 367 enheter vann og suspensjonen blandet med dispersjonen av svellet konjakmel hvorved partiklene av kalsiumkarbonatet ble overtrukket eller belagt med det svellede konjakmel. 100 units of finely divided precipitated calcium carbonate were suspended in 367 units of water and the suspension mixed with the dispersion of swollen brandy flour whereby the particles of the calcium carbonate were coated or coated with the swollen brandy flour.

186 enheter blekede fibre framstilt ved massetilvirkning av hardved ved sodaprosessen og 100 deler blekede fibre framstilt av bløt ved ved sulfatprosessen ble suspendert i 7150 enheter vann som inneholdt til- 186 units of bleached fibers produced by mass production of hardwood by the soda process and 100 parts of bleached fibers produced by softwood by the sulphate process were suspended in 7150 units of water containing to-

strekkelig oppløst natriumkarbonat til å holde pH verdien av suspensjonen ved omkring 9, og de suspenderte fibre ble utsatt for en moderat grad av defibrering i et alminnelig defibrerings- og raffineringsap-parat. sufficiently dissolved sodium carbonate to maintain the pH value of the suspension at about 9, and the suspended fibers were subjected to a moderate degree of defibration in a general defibration and refining apparatus.

Suspensjonen av defibrerte fibre ble blandet med suspensjonen av konjakmel-behandlet kalsiumkarbonat og ytterligere med 45000 enheter vann for å danne en fortynnet blanding med fibre og fyllstoff i forholdet 100 til 35. Denne fortynnede blanding lot man løpe ut på en papirmaskin-wire for å danne en papirhane som når den var tørket hadde en lufttørr vekt på ca. 96 g. pr. m2. Denne bane inneholdt over 30 g. kalsiumkarbonat for hvert 100 g. lufttørre fibre og var meget hvit. The suspension of defibrated fibers was mixed with the suspension of cognac flour-treated calcium carbonate and further with 45,000 units of water to form a dilute mixture of fibers and filler in the ratio of 100 to 35. This diluted mixture was run onto a paper machine wire to form a paper crane which, when dried, had an air-dry weight of approx. 96 g per m2. This web contained over 30 g of calcium carbonate for every 100 g of air-dry fibers and was very white.

Når aluminiumsulfat oppløses i vann blir den delvis hydrolysert å framstiller fnokaktig og utfelt aluminiumhydrat. Det forbedrede papir er fritt for utfelte alumi-niumbestanddeler, såsom aluminiumhydrat, hvis det er framstilt ifølge den foretrukne utførelsesform. When aluminum sulfate is dissolved in water, it is partially hydrolyzed to produce flocculent and precipitated aluminum hydrate. The improved paper is free of precipitated aluminum constituents, such as aluminum hydrate, if produced according to the preferred embodiment.

Den minimale vekt av det substituerte mannanmateriale, enten som den eneste ingrediens eller som en av ingrediensene i belegget på mineralfyllstoffpartiklene, er fortrinsvis en kvart vektprosent av belast-ningsmidlet eller fyllstoffet. Dette er et godt forhold og er beregnet etter de luft-tørre vekter av det substituerte mannanmateriale og fyllstoffet. Akaciebønnelimet og guarlimet er de mest foretrukne galak-tomannanmaterialer og konjakmannan er de mest foretrukne glykomannanmateriale. The minimum weight of the substituted mannan material, either as the only ingredient or as one of the ingredients in the coating on the mineral filler particles, is preferably a quarter of a weight percent of the filler or filler. This is a good ratio and is calculated based on the air-dry weights of the substituted mannan material and the filler. Acacia bean gum and guar gum are the most preferred galactomannan materials and konjacmannan is the most preferred glycomannan material.

Som et resultat av varmetørkningen av den begynnende papirhane er de opprinne-lige belegg på belastningsmidlets partikler praktisk talt tørre. As a result of the heat drying of the incipient paper tap, the original coatings on the loading agent particles are practically dry.

Hvis fyllstoffet er kalsiumkarbonat alene er den minimale lufttørre vekt av dette 2 til 3 pst. av den lufttørre vekt av det hele ferdige ark. If the filler is calcium carbonate alone, the minimum air-dry weight of this is 2 to 3 percent of the air-dry weight of the entire finished sheet.

Som angitt foran kan fyllstoffet belegges på flere måter f. eks. ved å tilsette en svellet kolloidal dispersjon av beleggmaterialet i vann til tørt fyllstoff eller til en vandig suspensjon av fyllstoffet eller ved å tilsette tørt beleggmateriale til en vandig suspensjon av fyllstoffet. I begge tilfelle danner den resulterende suspensjon av belagt fyllstoff et nytt produkt egnet til bruk ved tilsetning til eller blanding i en vandig suspensjon av cellulosefibre. Det er videre angitt at mere sterkt konsentrert belagt fyllstoff, bedre egnet for salg eller lagring, kan framstilles ved å konsentrere den belagte suspensjon, dog gjort, på en hvilken som helst måte f. eks. ved filtrering eller fordampning av dens vanninnhold til en grad tørrhet og på en hvilken som helst måte f. eks. ved forstøvningstørkning som vil etterlate det belagte fyllstoff i en tilstand for ny dispersjon. Det er også for-klart ovenfor at konsentrert belagt fyllstoff komposisjon kan framstilles ved å kna en blanding av fyllstoff, beleggkomposisjon og vann med bare tilstrekkelig vann til å danne en pasta. Ved utførelsen av denne framgangsmåte kan pigmentet, vannet og beleggkomposisjonen tilsettes knademaskinen i en hvilken som helst rekkefølge eller hvilke som helst to av dem eller alle tre kan blandes sammen før de føres inn i knademaskinen. Alle slike disperserte eller disperserbare, belagte pigmentprodukter ligger innenfor rammen for oppfinnelsen. As indicated above, the filler can be coated in several ways, e.g. by adding a swollen colloidal dispersion of the coating material in water to dry filler or to an aqueous suspension of the filler or by adding dry coating material to an aqueous suspension of the filler. In either case, the resulting suspension of coated filler forms a new product suitable for use when added to or mixed into an aqueous suspension of cellulosic fibers. It is further stated that more highly concentrated coated filler, better suited for sale or storage, can be produced by concentrating the coated suspension, however done, in any way, e.g. by filtering or evaporating its water content to a degree of dryness and by any means e.g. by spray drying which will leave the coated filler in a state for redispersion. It is also explained above that concentrated coated filler composition can be prepared by kneading a mixture of filler, coating composition and water with only sufficient water to form a paste. In carrying out this procedure, the pigment, water and coating composition may be added to the kneader in any order or any two of them or all three may be mixed together before entering the kneader. All such dispersed or dispersible, coated pigment products are within the scope of the invention.

Claims

1. Procedure for the production of mineral-filled paper where mineral filler particles are mixed with an aqueous pulp suspension containing cellulose fibers, and where the pulp with the content of mineral filler is formed into a paper tap on a forming wire while excess water is diverted from it, characterized by the fact that the filler particles are coated in advance with an aqueous colloidal dispersion of plant slime substances in the form of a substituted mannan, selected from the group consisting of manno-galactans and glycomannans, and that the pre-coated filler particles are intimately mixed with the aqueous pulp suspension of cellulose fibers which thereby attract and retain the pre-coated filler particles in the pulp.

2. Method according to claim 1, characterized in that the minimum weight of the substituted mannan in the coating on the finely divided mineral filler particles is 0.25 percent of the weight of the said filler particles based on the air-dry weights of the substituted mannan and of the filler particles.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the plant mucilage substance is a manno-galactan and in that the aforementioned aqueous colloidal dispersion contains cationic or water-dispersed starch.

4. Method according to one of claims 1-3, characterized in that the plant mucilage is a manno-galactan derived from the group of vegetable materials which contain locust bean gum, guar gum, and mucilage-like extracts of the seeds of the flame tree, the huisache bush, the Kentucky coffee tree, mesquite and palo verde

5. Method according to one of claims 1-4, characterized in that the plant mucilage is a glucomannan derived from a root tuber of an aroid selected from the group consisting of Amorphephallus konjak and Amorphephallus oncophyllus.

6. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the pH value of the mixture of the pre-coated finely divided mineral filler particles and the cellulose fiber mass lies in a range between 8.5 and 12.5.