NO762497L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av papir.

Foreliggende oppfinnelse vedrorer fremstilling av papir og mere spesielt vedrorer den en fremgangsmåte for å foroke papirets innhold av mineralfyllstoffer.

Ved fremstilling av papir er det vanlig å innarbeide i den vandige massesuspensjon, for den overfores til den kontinuerlige vire ved våtendenav papirmaskinen, et mineralfyllstoff hvis primære hensikt er å forbedre papiroverflaten for trykningsformål og for å nedsette produksjonsomkostningene.

Imidlertid, finnes det en praktisk grense for den mengde fyllstoff som kan anvendes på denne måte p.g.a. det faktum at sti-gende fyllstoffinnhold vil nedsette papirets bruddstyrke. Dette fordi fyllstoffpartiklene påvirker hydrogenbindingene mellom cellulosefibrene og fordi med et foroket fyllstoffinnhold er det relativt færre fibre tilstede i papiret for å bygge opp styrken.

Det er kjent å innarbeide i tynnmassen, like for denne går ut

på viren, små mengder av polymere materialer for å forbedre retensjonen av fyllstoffet på viren under arkdannelsen»og således forbedre papirfremstillingseffektiviteten ved å nedsette fyllstofftapene, generelt betegnet som bakvannstap.

Eksempelvis er det i britisk patent nr. 883.973 beskrevet anvendelse som retensjonshjelpemiddel-tilsetning av spormengder av en vannopploselig, ikke-kationisk lineær vinylpolymer med en molekylvekt på minst 5 x 10 6 og som i det vesentlige består av karbamoylalkylenkjeder som ikke inneholder mere enn 4 kar-bonatomer, polymeren tilsettes til den fyllstoffinneholdende tynnmasse for arkformasjon finner sted på viren.

i

jBritisk patent nr. ^1.353.015 beskriver en fremgangsmåte for å nedsette den kjemiske reaktivitet av kalsiumkarbonatfyllstoff i en papirfremstillingsprosess innebefattende liming under sure betingelser, slik som den tradisjonelle naturharpikssåpe/alun-limeprosess, ved å beskytte kalsiumkarbonatpartiklene med et

belegg dannet ved tilsetning av et gelbart, hydrofilt organisk materiale til en vandig suspensjon av kalsiumkarbonatpartiklene^og deretter bringe det organiske materialet til en geltilstand ved hjelp av et egnet gelfremmende middel slik at det dannes aggregater av gelet hydrofilt materiale og kalsiumkarbonatpartiklene. Under visse betingelser kan aggregater med fiber-karakter dannes. I slike fyllstoffenheter er et antall fyllstoff partikler assosiert med1 hverandre og gelet til en li neær form slik at partiklene påfores et beskyttende belegg. Anvendelse av beskyttet kalsiumkarbonatfyllstoff er angitt å forbedre fyllstoffretensjonen noe uten å nedsette papirstyrken.

I tysk utlegningsskrift nr. 2.516.097 er det foreslått å innarbeide forokede mengder kalsiumkarbonatfyllstoff i papir uten en samtidig nedsettelse av papirstyrken ved å innarbeide kalsiumkarbonat i papirmassen i form av en blanding av kalsiumkarbonat i en vandig lateks av et filmdannende polymert binde-middel, såsom styren-butadienlateks.

Da mineralfyllstoffer er betydelig billigere enn naturcellulose-fibre ville det være en betydelig okonomisk fordel om fyllstoffinnholdet i papiret kunne forokes betydelig over de maksimale mengder som for tiden er mulig, hvis man samtidig kan bibeholde bruddstyrken og andre av papirets fysikalske egenskaper.

Fyllstoffpartikler i opplbsning eller suspensjon har normalt

en elektrostatisk ladning. Generelt er fyllstoffpartiklene negativt ladet, men i visse tilfeller kan de ha en positiv ladning avhengig av vannets hardhet, da et overskudd av positive ioner vil være tilstede hvis vannet er hardt.

I henhold til oppfinnelsen er det funnet at visse langkjedete, relativt hoymolekylære polymerer har evnen til å tiltrekke seg et antall fyllstoffpartikler slik at det dannes et fyllstoff/ polymerkonglomerat, i hvilket et antall fyllstoffpartikler fast- holdes ved elektrostatisk tiltrekning mellom fyllstoffpartiklene og polymeren og ved polymer brodannende effekter. Et slikt konglomerat kan anvendes ved fremstilling av papir i den hensikt å foroke fyllstoffinnholdet i arket uten i noen vesetnlig grad å påvirke dets fysikalske styrkeegenskaper, fordi fyllstoff/ polymerkonglomeratet minsker den nedsettende effekt som fyllstoffet har på hydrogenbindingene mellom fibrene. Det er også funnet at slike fyllstoff/polymerkonglomerater er i vesentlig grad i stand til å motstå forskjellige skjærkrefter som normalt er tilstede i et konvensjonelt papirfremstillingssystem.

Således i henhold til et trekk ved oppfinnelsen er det tilveie-brakt en fremgangsmåte for fremstilling av papir på en papirmaskin ved å anvende en vandig papirmasse inneholdende et mineralfyllstoff og som er særpreget ved at mineralfyllstoffet er innarbeidet i papirmassen i form av et fyllstoff/polymerkonglomerat erholdt ved å bringe et partikkelformig mineralfyllstoff i kontakt med en polymer med et zeta-potensial i området fra -40 - +40 elektronvolt og som har en molekylvekt pa minst 2 x 10 6.

I henhold til et annet trekk ved oppfinnelsen er det tilveie-brakt et nytt fyllstoff/polymerkonglomerat erholdt ved å bringe et partikkelformig fyllstoffmateriale i kontakt med en polymer med et zeta-potensial i området fra -40 - +40 elektronvolt og med en molekylvekt på minst. 2 x IO<6>.

De langkjedete relativt hoymolekylære polymerer som er i stand til å danne slike fyllstoff/polymerkonglomerater med et zeta-potensial (ZP) i området fra -40 - +40 elektronvolts (ev) og

6 6

med en molekylvekt på minst 2 x 10 , fortrinnsvis 2 x 10

6 6 6 20 x 10 og mer foretrukket i området 4 x 10 - 12 x 10 .

Fortrinnsvis er zeta-potensialet ca. 0 eller svakt negativt, eksempelvis i området fra +5 - -20 evj og molekylvekten er i området 5 x IO<6>- 10 x IO<6>.

Zeta-potensialet (eller det elektrokinetiske potensial) er definert som det elektriske potensial over den diffuse del av dobbelt-laget av ioner som omgir en partikkel i en ionisk væske, såsom vann. F.eks. hvis en elektronegativt ladet polymer opploses i vann vil polymeren tiltrekke seg et stort antall elektropositive ioner som danner et tynt konsentrert lag mot polymeren. Utenfor dette tynne lag er et tykkere mere diffust lag i hvilket de elektropositivt ladete ioner i vann i en svakere grad er tiltrukket den elektronegativt ladete polymerpartikkel. Det er det elektriske potensial over dette diffuse lag som be-tegnes som zeta-potensialet.

Zeta-potensialet kan måles under anvendelse av en 0,1 vekt-%'ig opplosning av polymeren i avionet vann og en elektroforeseanord-ning, eksempelvis et "Zeta-Meter" eller "Laser Zee Meter".

Polymerene som anvendes i henhold til foreliggende oppfinnelse kan være positivt eller negativt ladet avhengig av det påtenkte fyllstoffs ladning. Eksempler på polymerer som er funnet å gi spesielt gode resultater er hoymolekylære polyakrylamider,

som kan være homopolymerer eller kopolymerer av akrylamid. Mo-lekyl vekten for disse polymerer bestemmes vanligvis ved grense-viskositetsmålinger i IN natriumkloridopplosninger.

Homopolymerene av akrylamid er vanligvis ikke-ioniske, og inneholder de repeterende enheter:

hvori R er hydrogen (polyakrylamid) eller metyl (polymetakryl-amid) .

Kopolymerer av akrylamid kan ha en anionisk karakter hvis polymeren inneholder et antall anioniske grupper (Y) istedenfor noen av CONH2-gruppene, eller kan ha kationisk karakter, hvis det er tilstede et antall kationiske grupper (X) istedenfor noen av CONH2-gruppene. Således kan kopolymerene inneholdende de repeterende enheter

hvori Y kan eksempelvis være en karboksylsyregruppe (COOH) eller et ammonium, alkalimetall, amin eller substituert aminsalt av . en siik gruppe, eller Y kan være et tilsvarende sulfonatsalt. X kan eksempelvis være en substituert amidgruppe eller et til svarende kvaternært ammoniumsaltkation derav, og m og y kan variere til å gi et vekt-%-forhold i området 100:0 - 50:50, dvs. opptil 50 mol-% anioniske eller kationiske grupper kan være tilstede i polymeren. Alternativt kan kopolymerene være ikke-ionisk, hvis den kopolymeriserte monomer er en ikke-ionisk vinylmonomer eksempelvis akrylonitril eller etylakrylat. Slike kopolymerer av akrylamid kan ha molekylvekter i området 2 x 10 - 20 x IO<6>.

Storrelsen av fyllstoff/polymerkonglomeratet vil være avhengig av den anvendte polymer, men den kan også varieres ved å justere

vektforholdet mellom polymer og fyllstoff. F.eks. kan konglomeratet inneholde 0,01 -0,5 vekt-% torrtenkt polymer, regnet på torrvekten av fyllstoffet. Fortrinnsvis har konglomeratet en gjennomsnittlig diameter i størrelsesorden 50 - 100 um. Fordelaktig har konglomeratene en slik storrelse at når de utsettes for skjærkrefeter, slike som er tilstede i en papirmaskin vil i det minste en vesentlig del av konglomeratet innta en fiberlignende (filliform shape) som fremmer hydrogenbindingene mellom cellulosefibrene, samt fyllstoffretensjonen uten å påvirke papirets utseende.

Mineralfyllstoffet som anvendes ved fremstilling av fyllstoff/ polymerkonglomeratet kan eksempelvis være kalsiumkarbonat,

som kan anvendes i hvilken som helst av dets kommersielt til-

tilgjengelige former, såsom naturlig kalk. Alternativt kan fyllstoffet eksempelvis være china clay, talkum eller titandioksyd. Om onsket kan en blanding av forskjellige fyllstoffer anvendes.

Fyllstoff/polymerkonglomerater ifolge foreliggende oppfinnelse kan fremstilles ved å tilsette polymeren, fortrinnsvis i form av en vandig opplosning, til en vandig suspensjon av fyllstoffet, eksempelvis inneholdende 20 - 35 vekt-% fyllstoff, om onsket kan blandingen underkastes svake skjær-krefter ved eksempelvis å fore blandingen gjennom en statisk blandeanordning for å re-dusere eventuelle variasjoner i partikkelstprrelsen av konglomeratet. Fremstillingen av konglomeratet kan utfores satsvis eller kontinuerlig og partikkelstorrelsen for konglomeratet kan justeres ved å variere tilsetningsmengden av polymeren. Konglomeratet som fremstilles på denne måte kan anvendes i et ellers konvensjonelt papirfremstillingssystem istedenfor vanlige fyll-stof f partikler . Således kan de innarbeides i tynnmassen for denne fores ut på våtenden av papirmaskinen på kjent måte.

Om nodvendig kan konglomeratene fores gjennom en eller flere ytterligere skjærkreftfrembringende anordninger, eksempelvis såsom masserensere, mekaniske sikter eller sentrifugalpumper,

i hvilke de kan underkastes en justerbar skjærkraft, for de innfores i papirfremstillingssystemet.

Fordelaktig kan konglomeratene fremstilles ved en kontinuerlig tilsetning av en vandig opplosning av den hoymolekylære polymer, eksempelvis en hoymolekylær, i det vesentlige ikke-ionisk polyakrylamidopplosning til en strommende vandig suspensjon av mi-neralfyllstof f , såsom kalsiumkarbonat, og deretter fore den erholdte vandige suspensjon av fyllstoff/konglomerat gjennom en stasjonær blander, fra hvilken den erholdte suspensjonen inneholdene konglomeratet påvirket av svake skjærkrefter, kan innfores i en strommende vandig massesuspensjon som innfores i papirmaskinens våtende.

Ved fremstilling og anvendelse av konglomeratet som ovenfor angitt, på en kontinuerlig måte, er det fordelaktig å innfore konglomeratsuspénsjonen til papirfremstillingssystemet gjennom et tilforselsror som i det minste delvis er gjennomsiktig, slik at partikkelstorrelsen og strukturen av konglomeratet kan ob-serveres og om nodvendig justeres.

Om onsket kan konvensjonelle våtstyrke-eller torrstyrke-harpikser eller stivelse (som kan være en oksydert stivelse) være tilstede under dannelsen av fyllstoff/polymerkonglomerater, fordi det er funnet at tilstedeværelsen av slike harpikser i en vesentlig grad ytterligere forbedrer den mekaniske stabilitet som konglomeratene normalt utviser, som nevnt ovenfor. Eksempler på slike harpikser er polyamid-epiklorhydrin eller polyamid/polyamin-epiklorhydrin-våtstyrkeharpikser, samt melamin-formaldehyd torrstyrkeharpikser. Den sistnevnte kan være sulfittert slik at den blir alkalisk og får anionisk ladning. Disse harpikser eller stivelse kan tilsettes enten til polymeren eller til den vandige fyllstoffsuspensjon for fyllstoffet og polymeren bringes i kontakt. Våt- og torrstyrkeharpiksene er normalt kommersielt tilgjengelig i form av vandige opplosninger og kan tilsettes i en mengde på eksempelvis 0,02 - 0,8 vekt-% til den vandige opplosning, regnet på vekten av polymeren.

Papirfremstillingsprosessen i henhold til oppfinnelsen kan utfores under anvendelse av konvensjonell masse dannet delvis fra lovtre og delvis fra nåletre og om onsket kan innarbeides et masselimningsmiddel, såsom en vandig ketendimeremulsjon såsom "Aquapel" (Hercules Powder Company Limited).

Fyllstoff/polymerkonglomerater fremstilt i henhold til oppfinnelsen kan anvendes i et alkalisk papirfremstillingssystem, dvs. et system hvor papirmassen holdes ved en alkalisk pH-verdi. Alternativt kan fyllstoff/konglomeratene anvendes i et surt system, dvs. et hvor papirmassen har en pH-verdi i det sure området, enten med et inert fyllstoff såsom china clay, eller overraskende også med et fyllstoff som normalt er reaktivt i et surt system, såsom kalsiumkarbonat som er relativt billig og lett tilgjengelig, dette fordi konglomerater erholdt med kalsiumkarbonat i henhold til foreliggende oppfinnelse overraskende er funnet å utvise en vesentlig motstandsevne mot syre-angrep.

Det er funnet at ved å anvende fyllstoff/polymerkonglomeratene

i henhold til oppfinnelsen er det mulig å foroke fyllstoffinnholdet til en verdi som er 25 - 60% hoyere enn det som kan innarbeides i papir med normalt fyllstoff, og likevel bibeholdes styrke og andre onskelige fysikalske egenskaper i det ferdige papir. Som folge av oppfinnelsen er det mulig å erstatte den relativt kostbare naturcellulosefiber med et relativt billig fyllstoff.

De folgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.

.1

Eksempel 1

Dette eksempel viser anvendelse av oppfinnelsen i et alkalisk papirfremstillingssystem med kalsiumkarbonat som fyllstoff.

En papirmasse ble fremstilt på konvensjonell måte fra fullbleket, kjemisk masse og resirkulert avfall (fremstilt fra en tilsvarende masse) slik at massen inneholdt 34 vekt-% lovved, 36 vekt-% nåletre og 30% resirkulert avfall. Et alkalisk masselimningsmiddel, nemlig produktet "Fibran" (Laing-National) ble innarbeidet i massen som hadde en pH på 7,2.

En kommersiell tilgjengelig homopolymer av akrylamid (med et zeta-potensial på -14 ev (målt i en 0,1 vekt-%'ig opplosning i destillert vann med et "Laser Zee Meter<1>'), og med en molekylvekt på ca. 8 x 10 og en viskositet lik 92 cp. enheter ved 15°C, målt i en 0,5 vekt-%1ig opplosning med et "RVTBrookfield Viscometer" ved 50 omdr./min) ble opplost i vanlig vann (med

en total hardhet på ca. 300 ppm.) til å gi en 0,5% vekt-%'ig polyakrylamidopplosning. Den viskose opplosning fremstilt på denne måte ble pumpet med en stromningshastighet på ca. 180 l/time gjennom en stempelpumpe og inn i en tilfbrselsrorledning gjennom hvilken passerte en 25 vekt-%<1>ig vandig suspensjon av naturlig kalsiumkarbonat, fyllstoff som selges under handels-navnet "Snowcal 8.SW" (The Cement Marketing Company Limited), stromningshastigheten for suspensjonen var 30 l/min. slik at det ble erholdt en prosentvis tilsetning av polymeropplosningen til fyllstoffsuspensjonen på ca. 10%. Polyakrylamidopplosningen ble innfort i fyllstofftilforselsrorledningen umiddelbart etter tilsetningsstedet for fortynningsvann og like for en stasjonær blander. Fortynningsvannet ble innfort i fyllstofftilforselsrorledningen i en mengde til å gi en fortynningsfaktor på ca. 3:1.

Utlopet fra den stasjonære blander omfatter kalsiumkarbonat/ polyakrylamidkonglomerater suspendert i vann, konglomeratene hadde en gjennomsnittlig diameter i området 50 - 100 um og ble fort gjennom et transparent plastror og inn i tynnmasse-. strommen like for innforing i innlopskassen. En vandig opplosning av et, polyaminretensjonshjelpemiddel, nemlig "Natron 88"

, (markedsfort i U.K. by Laing-National) ble tilsatt umiddelbart for innlopskassen for å holde tilbake finstoff og maksimalisere limretensjonen.

Papir (cream wove) ble deretter fremstilt på en papirmaskin under anvendelse av et svakt alkalisk system med et zeta-potensial på ca. 0. Papiret ble fremstilt i en mengde på 400 kg/time og med en hastighet på 242 m/min.

Den etterfølgende tabell indikerer de fysikalske egenskaper erholdt for papiret fremstilt i henhold til oppfinnelsen, sammenlignet med resultater erholdt med papir fremstilt på identisk måte bortsett fra at ubehandlet kalsiumkarbonatfyllstoff ble anvendt på konvensjonell måte istedenfor fyllstoff/polymerkonglomeratet .

Det kan.sees fra de viste resultater at ved utovelse av foreliggende oppfinnelse kan fyllstoffinnholdet i papirarket okes vesentlig uten noen forringelse av papirets styrke.

Eksempel 2

Dette eksempel viser anvendelse av oppfinnelsen i forbindelse

med et alkalisk papirfremstillingssystem hvor china clay ble anvendt som fyllstoff.

Telexpapir ble fremstilt på samme måte som beskrevet i eksempel

1, bortsett fra at "Lee Modr grade B lump" (English Clays Lovering Pochin & Co. Limited) china clay ble anvendt istedenfor naturlig kalsiumkarbonat som fyllstoff.

Den etterfølgende tabell viser de fysikalske resultater erholdt sammenlignet med resultater erholdt ved anvendelse av ubehandlet china clay på konvensjonell måte.

Det kan sees av de ovenfor viste resultater at ved utovelse av oppfinnelsen ble fyllstoffinnholdet foroket vesentlig uten noen nedsettelse av arkets fysikalske styrkeegenskaper.

Eksempel 3

Dette eksempel viser anvendelse av oppfinnelsen i forbindelse

med et surt papirfremstillingssystem og med anvendelse av kalsiumkarbonat som fyllstoff og med en våtstyrkeharpiks tilstede-værende under dannelse av fyllstoff/polymerkonglomeratet.

En papirmasse ble fremstilt på konvensjonell måte fra fullbleket kjemisk masse og resirkulert avfall (fremstilt fra en tilsvarende masse) slik at massen omfattet 45 vekt-% lovvedcellulose, 40 vekt-% nåletrecellulose og 15 vekt-% resirkulert avfall. Et harpiks/alunlimemiddel ble innarbeidet i massen som hadde en pH på ca. 6,3.

En kommersiell tilgjengelig ikke-ionisk homopolymer av akrylamid (med en molekylvekt på ca. 5 x 10 og en viskositet lik 82 cp. enheter ved 15°C målt med en 0,5 vekt-%'ig opplosning med et "RVT Brookfield Visko&imeter" ved 50 omdr./min.) sammen med 0,05 vekt-%, regnet på vekten av polyakrylamidet av en kommersielt tilgjengelig vandig opplosning av en polyamid-epiklorhydrin våtstyrkeharpiks ("Kymene 557" (Hercules Powder Company Limited)) ble opplost i vanlig vann til å gi en 0,3 vekt-%'ig polyakrylamidopplosning med et zeta-potensial på -2

ev. Den således erholdte viskose opplosning ble pumpet med en stromningshastighet på 80 l/time gjennom en positiv stempelpumpe til et tilforselsror gjennom hvilket ble fort en 35 vekt-%'ig vandig suspensjon av kalsiumkarbonatfyllstoff ("Snowcal 4ML"(The Cement Marketing Company Limited)) med en stromningshastighet

■ 1

ipå 900 l/time til a gi en prosentvis tilsetning av polymeropplosningen til den vandige fyllstoffstrom på ca. 8,8%. Polyakrylamidopplbsningen ble innfort i fyllstofftilforselsrorledningen og den erholdte blanding fort gjennom en stasjonær blander for å sikre omhyggelig blanding.

Avlopet fra den stasjonære blander som omfattet kalsiumkarbonat/ akrylamidkonglomerater med en midlere diameter på 60 - 65 um suspendert i vann, ble innmatet gjennom et transparent plastror og inn i det andre rensetrinn for massen. En vandig opplosning av et polyakrylamidretensjonshjelpemiddel, nemlig "Percol" (Allied Colloids) ble tilsatt umiddelbart for innlopskassen for å til-bakeholde finstoff og maksimalisere limretensjonen. Kartong av hoy kvalitet ble fremstilt på en papirmaskin under anvendelse av et svakt surt system med et zeta-potensial på ca. 0. Papiret ble fremstilt i en mengde på 1850 kg/time og med en hastighet på 95 m/min.

Den etterfølgende tabell indikerer de fysikalske resultater erholdt for kartongen fremstilt i henhold til oppfinnelsen, slik som beskrevet i dette eksempel, sammenlignet med resultater erholdt for en kartongfremstilling på identisk måte bortsett fra at ubehandlet kalsiumkarbonatfyllstoff ble anvendt på konven-sjonelll måte istedenfor fyllstoff/polymerkonglomeratet.

Det kan sees fra de viste resultater at ved utovelse av foreliggende fremgangsmåte kan fyllstoffinnholdet i papiret forokes vesentlig uten noen nedsettelse av papirets styrke. Den prosentvise forbkelse av askeinnholdet var 36%, mens den prosentvise forbkelse av sprengstyrken og slitelengden var henholdsvis 9,2 og 0,6%.

Det bor også bemerkes at ved den foreliggende fremgangsmåte oppstod det ingen problemer ved anvendelse av kalsiumkarbonat som fyllstoff i et surt system, noe som normalt finner sted når dette fyllstoff anvendes på konvensjonell måte.

Eksempel 4

Dette eksempel viser utovelse av oppfinnelsen i forbindelse

med et surt papirfremstillingssystem med anvendelse av china clay som fyllstoff, samt tilstedeværelsen av våtstyrkeharpiks under dannelse av fyllstoff/polymerkonglomeratet.

En papirmasse ble fremstilt på konvensjonell måte fra fullbleket kjemiskmasse og resirkulert avfall (fremstilt fra en lignende masse) slik at massen bestod av 55 vekt-% lovvedcellulose, 35 vekt-% nåletrecellulose og 10 vekt-% resirkulert avfall. Til-strekkelig harpiks/alunlim ble innarbeidet i massen til å gi en pH-verdi på 5,5.

En kommersielt tilgjengelig homopolymer av akrylamid (med en molekylvekt på ca. 5 x IO<6>og en viskositet lik 82 cp. enheter ved 15°C målt i en 0,5 vekt-%<1>ig opplosning med et "RVT Brookfield Viskosimeter" ved 50 qmdr./min) sammen med 0,05 vekt-%, regnet på vekten av polyakrylamidet, av en kommersiell tilgjengelig vandig opplosning av en polyamid-epiklorhydrin-våtstyrkeharpiks ("Kymene 557") ble tilsatt til vanlig vann til å gi 0,3 vekt-% polyakrylamidopplosning med et zeta-potensial på +1 ev. Den viskose opplosning fremstilt på denne måte ble pumpet med

en stromningshastighet på ca. 220 l/time gjennom en positiv stempelpumpé til en tilforselsrbrledning gjennom hvilken ble fort en 25 vekt-%<1>ig vandig suspensjon av en fyllstoffgrad china clay med en stromningshastighet på 2450 l/time, til å

gi en prosentvis tilsetning av polymeropplosningen til fyll-stof f strommen på ca. 9,0%. Polyakrylamidopplbsningen ble innfort i fyllstoffrorledningen og den erholdte blanding fort gjennom en stasjonær blander for å sikre en omhyggelig blanding.

Avlbpet fra den stasjonære blander omfattet china clay/polyakryl-amidkonglomeratet med en midlere diameter på 50 - 55 um suspendert i vann, og suspensjonen ble fort gjennom et transparent plast ror inn i papirfremstillingssystemet på et sted like for de mekaniske sikter for massen. En vandig opplosning av et poly-amidretensjonshjelpemiddel, nemlig "Retaminol C" (Bayer) ble tilsatt umiddelbart for innlopskassen for. å bibeholde finstoff og maksimalisere limretensjonen..

Trefritt skrivepapir ble deretter fremstilt på en papirfremstil-lingsmaskin under anvendelse av et surt system med et svakt positivt zeta-potensial. Papiret ble fremstilt i en mengde på 4200 kg/time og en med en hastighet på 600 m/min.

Den etterfølgende tabell indikerer de fysikalske egenskaper erholdt for papiret fremstilt i henhold til foreliggende beksrivelse og som beskrevet i det foregående eksempel, sammenlignet med resultater erholdt med papir fremstilt på identisk måte bortsett fra at det ble anvendt ubehandlet china clay fyllstoff på konvensjonell måte istedenfor fyllstoff/polymerkonglomeratene.

Det kan sees fra de viste resultater at ved utovelse av foreliggende oppfinnelse kan fyllstoffet i papiret forokes vesentlig uten nedsettelse av dets styrke. Således var den prosentvise okning i askeinnhold 55%, mens den prosentvise okelse i sprengstyrke og slitelengde var henholdsvis 1,0% og 8,9%.

Eksempel 5

Dette eksempel illustrerer anvendelse av oppfinnelsen i et

papirfremstillingssystem med china clay som fyllstoff.

En papirmasse ble fremstilt på konvensjonell måte fra fullbleket kjemisk masse og resirkulert avfall (fremstilt fra en tilsvarende masse), slik at massen omfattet 55 vekt-% lovvedcellulose, 35 vekt-% nåletrecellulose og 10 vekt-% resirkulert avfall. Til- strekkelig harpiks/alunlim ble innarbeidet i massen til å gi en pH-verdi på 5,5.

En kommersiell tilgjengelig homopolymer av akrylamid

(med en molekylvekt på ca. 5 x IO<6>og en viskositet lik T;

82 cp. enheter ved 15°C målt i en 0,5 vekt-%'ig

opplosning med et "RVT Brookfield Viskosimeter" ved 50 omdr./min.) ble opplost i vanlig vann til å gi en 0,3 vekt-%'ig polyakrylamidopplosning med et zeta-potensial på +1 ev. Den således erholdte viskose opplosning ble pumpet med en stromningshastighet på ca. 220 l/time gjennom en stempelpumpe og inn i en til-forselsrorledning gjennom hvilken ble fort en 25 vekt-%'ig vandig suspensjon av fyllstoffgrad china clay med en stromningshastighet på 2450 l/time, slik at det ble erholdt en prosent-

vis tilsetning.av polymeropplosningen til fyllstoffstrommen på ca. 9,0%. Polyakrylamidopplbsningen ble fort inn i tilfbrsels-rbrledningen og den erholdte blanding fort gjennom en stasjonær blander for å sikre omhyggelig blanding.

Avlbpet fra den stasjonære blander som omfattet china clay/ polyaikrylamidkonglomerat med en gjennomsnittlig partikkelstor-relse på 25 - 35 pm suspendert vann ble fort gjennom et transparent plastrbr og inn i papirfremstillingssystemet til et sted for de mekaniske sikter for massen. En vandig opplosning av et retensjonsmiddel, nemlig "Retaminol C" ble tilsatt umiddelbart for innlbpskassen for å bibeholde finstoff "og maksimalisere limretensjonen.

Trefritt skrivepapir ble fremstilt på en papirfremstillingsma-skin under anvendelse av et surt system med et svakt positivt zeta potensial. Papir ble fremstilt i en mengde på 4200 kg/time og med en hastighet på 600 m/min.

Den etterfølgende tabell indikerer de fysikalske egenskaper c erholdt for papiret fremstilt i henhold til foreliggende oppfinnelse og som beskrevet i foregående eksempel, sammenlignet med resultatene erholdt for papir fremstilt på tilsvarende måte bortsett fra at det ble anvendt ubehandlet china clay fyllstoff på vanlig'måte istedenfor fyllstoff/polymerkonglomeratet.

Det kan sees fra de foregående resultater at ved å anvende fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse kunne fyllstoffinnholdet i papiret okes vesentlig uten noen nedsettelse

av papirets styrke. Således var den prosentvise forbkriing i askeinnhold 33,3%, mens den prosentvise forokning i sprengstyrke og slitelengde var henholdsvis 1% og 5%.

Eksempel 6

Dette eksempel illustrerer utovelse av oppfinnelsen i et surt papirfremstillingssystem med china clay som fyllstoff og med en torrstyrkeharpiks tilstede under dannelse av fyllstoff/polymerkonglomeratet .

En papirmasse ble fremstilt på konvensjonell måte fra fullbleket

kjemisk masse og resirkulert avfall (fremstilt fra tilsvarende masse),-slik at massen omfattet 10 vekt-% lovvedcellulose,

80 vekt-% nåletrecellulose og 10 vekt-% resirkulert avfall.

En forsterket harpiks/alunlimemiddel ble innarbeidet i..massen til å gi en pH på ca. 5,8.

En kommersiell tilgjengelig homopolymer av akrylamid (med en molekylvekt på ca. 5 x IO<6>og en viskositet, målt som tidligere angitt, på 82 cp.) sammen med en 0,5 vekt-%'ig, regnet på vekten av polyakrylamidet, av en kommersielt tilgjengelig vandig opplosning av en sulfittert melaminformaldehyd-torrstyrkeharpiks (markedsfort i U.K. av British Industrial Plastics Limited) ble tilsatt vanlig vann til å gi en 0,4 vekt-%'ig polyakrylamidopplosning med et zeta potensial på -20 ev. Den således erholdte viskose opplosning ble pumpet med en stromningshastighet på ca. 186 l/time gjennom en stempelpumpe og inn i en tilforséls-rbrledning gjennom hvilken ble fort en 20 vekt-%'ig vandig sus pensjon av china clay med en stromningshastighet på 1550 l/time, slik at det ble erholdt en prosentvis tilsetning av polymeropplosningen til fyllstoffstrommen på ca. 20%. Polyakrylamidopplosningen ble innfort i fyllstoffstrommen og den erholdte blanding fort gjennom en stasjonær blander for å sikre omhyggelig blanding.

Avlopet fra den stasjonære blanding som omfattet china clay/ polyakrylamidkonglomerater med en gjennomsnittlig diameter på 85 - 95 pm suspendert i vann ble fort gjennom et transparent plastror inn i innlopesmanifoldet på en papirmaskin. Massen ble ikke tilsatt noe retensjonshjelpemiddel.

Papir egnet for foring av sukkersekker ble fremstilt på en papirmaskin under anvendelse av.et surt system med et svakt positivt zeta potensial. Papiret ble fremstilt i en mengde på 2000kg/time og med en hastighet på 100 m/min.

Den etterfolgende tabell indikerer de fysikalske resultater erholdt for papiret fremstilt i henhold til oppfinnelsen og som beskrevet som ovenfor, sammenlignet med resultater erholdt med papir fremstilt på en tilsvarende måte bortsett fra at china clay fyllstoffet ble anvendt på konvensjonell måte istedenfor som fyllstoff/polymerkonglomeråtene.

Som det kan sees av resultatene kan ved utovelse av foreliggende oppfinnelse forbke fyllstoffinnholdet i papiret i en vesentlig grad uten noen nedsettelse av papirets styrke. Således var den prosentvise forokelse av askeinnholdet 34,5%, mens den prosentvise forokelse av sprengstyrke og slitelengde var henholdsvis 3 ,7% og 23,,5%.

Claims (19)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av papir ved hjelp av en papirmaskin under anvendelse av en vandig papirmassesuspensjon inneholdende et mineralfyllstoff, karakterisert ved at mineralfyllstoffet innarbeides i papirmassen i form av et fyllstoff/polymerkonglomerat dannet ved å bringe mineral-fyllstof fpartikler i kontakt med en polymer med et zeta-potensial i området -40 - +40 elektronvolt og med en molekylærvekt på 6 minst 2 x 10 .

2. Fremgangsmåte ifblge krav 1, karakterisert ved at det anvendes en polymer med en molekylvekt i området 4 x IO <6> - 12 x IO <6> .

3. Fremgangsmåte ifblge krav 1, karakterisert ved at det anvendes en polymer med et zeta-potensial i området fra +5 ev - -20 ev og med en molekylvekt i området 5 - 10 x IO <6> .

4. Fremgangsmåte ifblge krav 3, karakterisert ved at det anvendes en polymer av akrylamid.

5. Fremgangsmåte ifblge krav 4, karakterisert ved at den anvendte polymer i det vesentlige er en ikke-ionisk homopolymer av akrylamid.

6. Fremgangsmåte ifblge kravene 1-5, karakterisert ved at massen tilsettes et konglomerat inneholdende 0,01 - 0,5 vekt-% torr polymer, regnet på fyll-stof f vekten.

7. Fremgangsmåte ifblge kravene 1-6, karakterisert ved at det anvendes et fyllstoff/polymerkonglomerat med en midlere diameter i området 50 - 100 um.

8. Fremgangsmåte ifblge kravene 1-7, karakter i s t.e r t ve d at det anvendte fyllstoff er kalsium-: j karbonat, china clay, talkum eller titandioksyd.

9.F remgangsmåte ifblge kravene 1-8, karakterisert ved at fyllstoff/polymerkonglomeratet fremstillés ved å tilsette en vandig opplosning av polymeren til en vandig suspensjon av fyllstoffet og deretter, om onsket, utsette den erholdte blanding for svake skjærkrefter. .

10. Fremgangsmåte ifblge kravene 1-9, karakterisert ved at fyllstoffet og polymeren bringes i kontakt i nærvær av en våtstyrke- eller tbrrstyrkeharpiks eller i nærvær av stivelse.

11. Fremgangsmåte ifblge krav 10, karakterisert ved at det som våtstyrkeharpiks anvendes en polyamid/epiklorhydrin- eller polyamid/polyamin-epiklorhydrinharpiks.

12. Fremgangsmåte ifblge krav 10, karakterisert ved at det som tbrrstyrkeharpiks anvendes en melaminformalde-hydharpiks, som eventuelt kan være sulfittert og således alkalisk og med en anionisk ladning.

13. Et fyllstoff/polymerkonglomerat for anvendelse ved fremgangsmåten i henhold til kravene 1-12, karakterisert ved at det er erholdt ved å bringe mineralfyll-stof fpartikler i kontakt med en polymer med et zeta-potensial i området -40 - +40 ev. og med en molekylvekt på minst 2 x IO <6> .

14. Konglomerat ifblge krav 13, karakterisert ved at polymeren har et zeta-potensial i området fra +5 ev - -20 ev og en molekylvekt i området 5 - 10 x 10 .

15. Konglomerat ifblge krav 14, karakterisert ved at polymeren er en akrylamidpolymer.

16. Konglomerat ifblge krav 15, karakterisert ved at polymeren i det vesentlige er en ikke-ionisk homopolymer av akrylamid. I j'

17. Konglomerat ifblge kravene 13 - 16, karakterisert ved at 0,01 - 0,5 vekt-% tbrrtenkt polymer, regnet på tbrrvekten av fyllstoffet er tilstede i konglomeratet.

18. Konglomerat ifblge kravene 13-17, karakterisert ved at konglomeratet har en midlere diameter--på 50 100 pm.

19. Konglomerat ifblge kravene 13 - 18, karakteri -•-sert ved at fyllstoffet er kalsiumkarbonat, china clay, talkum eller titandioksyd.