NO844425L

NO844425L - IMPROVED PAPER AND CARTON MANUFACTURING.

Info

Publication number: NO844425L
Application number: NO844425A
Authority: NO
Inventors: Callaghan William Patric O; John William Cruse
Original assignee: Pt Chemicals Ltd
Priority date: 1984-11-06
Filing date: 1984-11-06
Publication date: 1986-05-07

Description

Foreliggende oppfinnelse angår papir- eller kartongfremstilling. Mere spesielt angår oppfinnelsen en frmegangsmåte for papir- The present invention relates to paper or cardboard production. More particularly, the invention relates to a process for paper

eller kartongfremstilling der et organisk polysakkarid tilsettes til blandingen eller påføres på banen av fibre under fremgangs-måten for fremstilling av papir eller kartong. Spesielt angår oppfinnelsen papir med forbedret styrke eller overflatekarakter-istika fremstilt ved denne metode. Et forbedret additivmateriale utgjør også en del av oppfinnelsen. or paperboard making where an organic polysaccharide is added to the mixture or applied to the web of fibers during the paper or board making process. In particular, the invention relates to paper with improved strength or surface characteristics produced by this method. An improved additive material also forms part of the invention.

Under de tidlige trinn av papir- eller kartongfremstilling erDuring the early stages of paper or board manufacturing are

det kjent å tilsette ett eller flere additiver for å øke inter-fiberbindingen og således styrken for papiret eller kartongen. Additivet er vanligvis polysakkarider inkludert stivelser og cellulose og deres kjemiske derivater såvel som andre stoffer istand til å danne kjemiske bindinger med cellulose som utgjør basis for papir- eller kartongbanen. Denne sistnevnte cellulose kan ha vært modifisert ved papir- eller kartongfremstillere for å understøtte banedannelsen under de tidlige produksjonstrinn før dannelsen av banen. it is known to add one or more additives to increase the inter-fiber bond and thus the strength of the paper or cardboard. The additive is usually polysaccharides including starches and cellulose and their chemical derivatives as well as other substances capable of forming chemical bonds with cellulose which forms the basis of the paper or board web. This latter cellulose may have been modified by paper or board manufacturers to support web formation during the early production steps prior to the formation of the web.

Additiver som beskrevet i søknaden kan tilsettes til massen selv eller til de tidlige trinn ved fremstilling av papirhanen ("våt-ende tilsetning") d.v.s. når vanninnholdet reduseres fra ca. 99% til ca. 30%. Additivene blir i slike tilfeller fordelt mer eller mindre enhetlig gjennom tykkelsen av papiret eller kartongen. Det er også for hensiktsmessighetens skyld kjent å tilsette additivet til den dannede bane, på en eller begge sider derav, ved fremstillingstrinn etter banedannelsen, etterat vanninnholdet er redusert til 2 til 20 vekt-% av banen. Additives as described in the application can be added to the pulp itself or to the early stages in the production of the paper tap ("wetting addition") i.e. when the water content is reduced from approx. 99% to approx. 30%. In such cases, the additives are distributed more or less uniformly through the thickness of the paper or cardboard. It is also known, for the sake of expediency, to add the additive to the formed web, on one or both sides thereof, in the production step after web formation, after the water content has been reduced to 2 to 20% by weight of the web.

"Limpresse tilsetning", kalt så etter den relevante del av papirfremstillingsmaskinen, er et eksempel på en kjent prosess, påfør- "Glupresse addition", so named after the relevant part of the papermaking machine, is an example of a known process, apply-

ing av additiver kan gjennomføres på dette trinn ved bruk av oppløsninger eller dispersjoner av additivene, eller skummede væsker eller tørrpulvere. Mens limpresseprosessen er en bruk-bar metode for påføring av stoffer på papir eller kartong er det kjent at utstyret er kostbart å kjøpe og å innstallere; ing of additives can be carried out at this stage using solutions or dispersions of the additives, or foamed liquids or dry powders. While the glue press process is a usable method for applying substances to paper or cardboard, it is known that the equipment is expensive to buy and to install;

det forbruker også store energimengder å drive maskineriet og å utføre det ekstra tørketrinn som medfølger bruken av en lim-presse. it also consumes large amounts of energy to run the machinery and to carry out the additional drying step that accompanies the use of a glue press.

Fordi påføring av stoffer på limpressen gjennomføres ved brukBecause the application of substances to the glue press is carried out during use

av oppløsninger eller dispersjoner i vann, er det nødvendig å sørge for ekstra tørkeutstyr i tillegg til det som benyttes for å tørke papiret eller kartongen før gjennomføring gjennom limpressen. Denne ekstratørking krever opptil 30% ekstra tørkeut-styr og representerer en ytterligere 30% økning i forbrukt energi under fremstilling av papir eller kartong. of solutions or dispersions in water, it is necessary to provide additional drying equipment in addition to that used to dry the paper or cardboard before passing through the glue press. This extra drying requires up to 30% extra drying equipment and represents a further 30% increase in energy consumed during the production of paper or cardboard.

Foreliggende oppfinnelse angår overføring, behandling og etter-følgende oppførsel ved oppvarming av disse dispersjoner eller oppløsninger av polysakkaridadditiver, og er basert på en betrakt-ning av disses flytkarakteristika. The present invention relates to the transfer, treatment and subsequent behavior by heating of these dispersions or solutions of polysaccharide additives, and is based on a consideration of their flow characteristics.

Når dispersjoner av stivelse i vann underkastes høy skjærkraft påvirkning, d.v.s. høye strømningshastigheter gjennom små munninger slik som de som vanligvis benyttes for å fremstille spray, viser de betydelig dilatance, d.v.s at en tilsynelatende viskositet eller motstandsevne mot strømning øker når skjærkraftpå-virkningen øker. Resultatet av slike økninger er å begrense eller å stanse strømmen. Dilatance er spesielt merkbar i suspen-sjonre av stivelse der stivelsen utgjør 5% eller mer av det totale fluidum. Denne stans er kjent for brukere av stivelse som ønsker å sprøyte suspensjoner av rå eller behandlet stivelse som hjelpemiddel ved forskjellige industrielle prosesser inkludert påføring på papir og kartong under og etter fremstilling. When dispersions of starch in water are subjected to high shear forces, i.e. high flow rates through small orifices such as those commonly used to produce sprays, they exhibit significant dilatance, i.e. an apparent viscosity or resistance to flow increases as the shearing effect increases. The result of such increases is to limit or stop the flow. Dilatance is particularly noticeable in suspensions of starch where the starch makes up 5% or more of the total fluid. This punch is known to users of starch who wish to spray suspensions of raw or processed starch as an aid in various industrial processes including application to paper and board during and after manufacture.

Vandige dispersjoner av stivelse har også en tendens til å danne sedimenter p.g.a. tyngdekraften eller inertkrefter på det par-tikkel f ormige materiale som er suspendert i vannet. Slike sedimenter er grunnen til mange feil ved utstyret. For å forhindre eller å redusere opptreden av sedimentering har det til nu vært vanlig å øke viskositeten i suspensjonen ved å heve temperaturen i stivelsen til over den temperatur ved hvilken de individuelle partikler brytes ned; prosessen kalles generelt "koking". Dette muliggjør at stivelsen hydratiserer, danner en gel som ved å øke fluidviskositeten reduserer stivelsespartiklenes tendens til sedimentering. Alternativt er det vanlig å tilsette stoffer som, ved å heve viskositeten i suspensjonens vandige fase, reduserer sedimenteringsprosessen. Slike viskositetesøkende stoffer inkluderer koldtvannsoppløselige derivater av stivelse eller av cellulose og mange høymolekylvekts polyhydroksystoffer slik som polyetylenoksyd etere, polyvinyl alkoholer såvel som "svellende leirer" slik som bentonit, attapulgit, laponit o.l. som er istand til å øke viskositeten i dispersjonen av stivelse i koldt vann. Aqueous dispersions of starch also tend to form sediments due to gravity or inert forces on the particulate material suspended in the water. Such sediments are the cause of many errors in the equipment. In order to prevent or reduce the occurrence of sedimentation, it has hitherto been common to increase the viscosity of the suspension by raising the temperature of the starch above the temperature at which the individual particles break down; the process is generally called "boiling". This enables the starch to hydrate, forming a gel which, by increasing the fluid viscosity, reduces the tendency of the starch particles to settle. Alternatively, it is common to add substances which, by raising the viscosity of the aqueous phase of the suspension, reduce the sedimentation process. Such viscosity increasing substances include cold water soluble derivatives of starch or of cellulose and many high molecular weight polyhydroxy substances such as polyethylene oxide ethers, polyvinyl alcohols as well as "swelling clays" such as bentonite, attapulgite, laponite and the like. which is capable of increasing the viscosity of the dispersion of starch in cold water.

Imidlertid fører prosedyrer som beskrevet ovenfor til dårlig spraydannelse fordi fluidene krever høyt pumpetrykk for å oppnå en tilstrekkelig høy grad av turbulens ved sprøytehodet til å However, procedures as described above lead to poor spray formation because the fluids require high pump pressure to achieve a sufficiently high degree of turbulence at the spray head to

gi fine dråper som er ønskelige for påføring som her beskrevet. Slike høye pumpetrykk fører hyppig ti feil på utstyret p.g.a. yield fine drops desirable for application as herein described. Such high pump pressures often lead to errors in the equipment due to

den inherente tendens for stivelsessuspensjoner til å bli dilatante. Ifølge oppfinnelsen er det oppdaget en fremgangsmåte for papir- eller kartongfremstilling der ett eller flere ytterligere additiver er tilstede i den styrkepåvirkende stivelsessuspensjon. the inherent tendency of starch suspensions to become dilatant. According to the invention, a method for paper or cardboard production has been discovered in which one or more additional additives are present in the strength-influencing starch suspension.

Ifølge oppfinnelsen tilveiebringes det en vandig suspensjon av stivelse og denne karakteriseres ved at den inneholder mindre mengder av et hydrofilt polymert viskositetsøkende middel hvorved avsetning av suspenderte stivelsespartikler forhindres. Det tilveiebringes også en fremgangsmåte for påføring av et viskøst behandlingsmiddel ved fremstilling av papir eller karbong, og denne karakteriseres ved at midlet påføres ved hjelp av en rota- According to the invention, an aqueous suspension of starch is provided and this is characterized by the fact that it contains smaller amounts of a hydrophilic polymeric viscosity-increasing agent, whereby deposition of suspended starch particles is prevented. A method for applying a viscous treatment agent in the production of paper or carbon is also provided, and this is characterized by the agent being applied using a rotary

sjonsforstøver.sion nebulizer.

Oppfinnelsen kan sees som omfattende tre aspekter.The invention can be seen as comprising three aspects.

I et aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av papir eller kartong hvori en vandig stivelses-suspens jon påføres på papirhanen under eller etter dannelse; hvori det i suspensjonen er tilstede en hydratiserbar polymer i en mengde slik at suspensjonen rheologi endres for derved å gjøre suspensjonen mere speudoplastisk, hvorved påføring på banen lettes fordi pseudoplastiske (alternativt kjent som visko-elastiske eller skjærfortynnende) fluider som beskrevet ifølge oppfinnelsen, er istand til å ha tilstrekkelig viskositet til å forhindre sedimentering av dispergerte partikler slik som stivelse under de lave skjærgrader som erfares under lagring eller under transport; men der de samme fluider når de underkastes høy skjærkraftpåvirkning som f. eks. ved utstøting fra snevre munninger som spraydyser., viser tilstrekkelig lav viskositet til å tillate dannelse av små dråper egnet for påføring av oppløsning-er eller suspensjoner på papir eller kartong under fremstillingens tidlige trinn. In one aspect, the invention provides a method for making paper or board in which an aqueous starch suspension is applied to the paper tap during or after formation; in which a hydratable polymer is present in the suspension in an amount such that the suspension's rheology is changed to thereby make the suspension more pseudoplastic, whereby application to the track is facilitated because pseudoplastic (alternatively known as visco-elastic or shear-thinning) fluids as described according to the invention are able to have sufficient viscosity to prevent sedimentation of dispersed particles such as starch under the low shear rates experienced during storage or during transportation; but where the same fluids are subjected to high shear forces such as e.g. when ejected from narrow orifices such as spray nozzles., exhibit sufficiently low viscosity to permit the formation of small droplets suitable for application of solutions or suspensions to paper or paperboard during the early stages of manufacture.

i et annet trekk tilveiebringer oppfinnelsen en fremgangsmåtein another feature, the invention provides a method

for fremstilling av papir eller kartong der en vandig oppløsning av en hydratiserbar polymer påføres på papirhanen under eller etter dannelse; hvori det i oppløsningen er tilstede et vann-oppløselig polymermateriale istand til å danne en kontinuerlig film på eller nær overflaten av papiret eller kartonen. Denne polymer kan påføres alene ved å trekke nytte av fordelene ved forstøvningsfordeleren som beskrives ifølge oppfinnelsen; alternativt kan den påføres sammen med stivelsen og rheologimodifiser-ende polymerer som beskrevet ovenfor. for the manufacture of paper or board where an aqueous solution of a hydratable polymer is applied to the paper tap during or after formation; in which there is present in the solution a water-soluble polymeric material capable of forming a continuous film on or near the surface of the paper or paperboard. This polymer can be applied alone by taking advantage of the advantages of the atomizing distributor described according to the invention; alternatively, it can be applied together with the starch and rheology-modifying polymers as described above.

I hvert av de ovenfor angitte aspekter er den hydratiserbare polymeren ikkeionisk eller ionisk, fortrinnsvis anionisk. Den kan være natrium-, kalium- eller ammoniumsaltet av en polykar-boksylsyre der karboksylenhetene er bundet til langkjedede polyhydroksylpolymerer, f. eks. polysakkarider, der polymerene er basert på glucose, manose, galaktose, pyrranose, amylose o.l. og deres hybridderivater inkludert slik syrer som glucuron-syre. Typiske polymerer inkluderer natrium-, kalium- og ammonium-salter av karboksymetylcellulose og den komplekse polymer som oppnås ved fermentering av et egnet sukkerbasert medium ved hjelp av organismen Xanthomonas campestris, og generelt kjent som xanthan-gummi. Den kan også være et av de vannoppløselige salt-er av polyakrylsyre, polymetakrylsyre og homologer derav, de aktuelle polysakkarider og deres derivater vil helst avhenge av hvilket aspekt ved oppfinnelsen som er viktigst. In each of the above aspects, the hydratable polymer is nonionic or ionic, preferably anionic. It can be the sodium, potassium or ammonium salt of a polycarboxylic acid in which the carboxyl units are bound to long-chain polyhydroxyl polymers, e.g. polysaccharides, where the polymers are based on glucose, mannose, galactose, pyranose, amylose etc. and their hybrid derivatives including such acids as glucuronic acid. Typical polymers include the sodium, potassium and ammonium salts of carboxymethylcellulose and the complex polymer obtained by fermentation of a suitable sugar-based medium by the organism Xanthomonas campestris, and generally known as xanthan gum. It can also be one of the water-soluble salts of polyacrylic acid, polymethacrylic acid and homologues thereof, the relevant polysaccharides and their derivatives will preferably depend on which aspect of the invention is most important.

I et annet aspekt ved oppfinnelsen tilveiebringes det en frem-gnagsmåte for fremstilling av papir eller kartong der suspensjoner eller oppløsninger av stoffer i vann eller andre væsker påføres ved hjelp av en rotasjonsforstøver. Selv om de vandige suspensjoner og de heri beskrevne oppløsninger kan påføres på overflaten av papiret ved konvensjonell høytrykkssprøyting, er det foretrukket å bruke en rotasjonsforstøver som hittil ikke har vært benyttet ved fremstilling av papir selv om den er velkjent i landbruket. Forstøveren er tilgjengelig i flere tilsvarende former inkludert innretninger som er kommersielt tilgjengelige under betegnelsen "MICRON MICROMAX" og "LELY HYDRASPIN". Slike forstøvere er beskrevet i detalj i GB-PS 2 004 204B, 2 004 205B og 2 004 206B. Disse forstøvere og andre tilsvarende innretninger omfatter et hult konisk hylster som bringes til å spinne rundt sin vertikalakse med den smale ende nedover. In another aspect of the invention, a process for the production of paper or cardboard is provided where suspensions or solutions of substances in water or other liquids are applied by means of a rotary atomizer. Although the aqueous suspensions and the solutions described herein can be applied to the surface of the paper by conventional high-pressure spraying, it is preferred to use a rotary atomizer which has not hitherto been used in the production of paper, even though it is well known in agriculture. The nebulizer is available in several similar forms including devices commercially available under the designation "MICRON MICROMAX" and "LELY HYDRASPIN". Such nebulizers are described in detail in GB-PS 2 004 204B, 2 004 205B and 2 004 206B. These atomizers and other similar devices comprise a hollow conical casing which is caused to spin around its vertical axis with the narrow end downwards.

En illustrasjon på konfigurasjonen av en forstøver er vist i fig.An illustration of the configuration of an atomizer is shown in fig.

1 i de ledsagende tegninger og består av et tverrsnitt av et tvillingkonussystem. Forstøveren omfatter en fast indre konus 1 omgitt av en ytre konus 2 montert på et bunnlager 3 som befinner seg ved enden av en sentralaksling 4. En sentraldyse 5 er an ordnet for å mate til innkommende fluid. Den ytre konus 2 er tilveiebragt ved toppen med et topplager 6 og drivanordninger omfattende et beltedrevet system 7, 8 sammenkoblet med en elektrisk motor 9. Den øvre ytre kant av den ytre konus 2 er utstyrt med tenner 10 og en omløpende beskyttende ring. Fluidet som skal forstøves pumpes gjennom en eller flere åpninger inn i det indre av spinnkonen 2 og føres deretter oppover og utover langs den indre overflate av spinnkonen 2 inntil den forlater konen tangensielt der konen er bredest ved den øvre omkrets. Størrel-sen av dråpene som dannes ved denne bevegelse for fluidet kontrolleres delvis ved at den øvre kant av konen er takket i form av tenner 10 anordnet radialt rundt den øvre overflate. Konen kan drives av en elektrisk motor eller en luft- eller hydraulisk motor via egnede drivanordninger og med egnede lagre for å under-støtte konen stivt. I tilfelle det benyttes en hydraulisk motor kan drivenergien overføres til motoren ved hjelp av en konvensjonell hydraulisk generatorpumpe og spesielt såkalt "hydraulisk fluid"; alternativt kan drivenergien overføres ved å sørge for at den vandige stivelsessuspensjon eller et annet fluid, ment for påføring på papiret, driver en turbin forbundet med spinnkonen. 1 in the accompanying drawings and consists of a cross section of a twin cone system. The atomizer comprises a fixed inner cone 1 surrounded by an outer cone 2 mounted on a bottom bearing 3 which is located at the end of a central shaft 4. A central nozzle 5 is arranged to feed incoming fluid. The outer cone 2 is provided at the top with a top bearing 6 and drive devices comprising a belt-driven system 7, 8 connected to an electric motor 9. The upper outer edge of the outer cone 2 is equipped with teeth 10 and a circumferential protective ring. The fluid to be atomized is pumped through one or more openings into the interior of the spinning cone 2 and is then carried upwards and outwards along the inner surface of the spinning cone 2 until it leaves the cone tangentially where the cone is widest at the upper circumference. The size of the drops formed by this movement of the fluid is partially controlled by the fact that the upper edge of the cone is serrated in the form of teeth 10 arranged radially around the upper surface. The cone can be driven by an electric motor or an air or hydraulic motor via suitable drive devices and with suitable bearings to support the cone rigidly. In case a hydraulic motor is used, the drive energy can be transferred to the motor by means of a conventional hydraulic generator pump and in particular so-called "hydraulic fluid"; alternatively, the driving energy can be transferred by providing that the aqueous starch suspension or other fluid intended for application to the paper drives a turbine connected to the spinning cone.

For en gitt forstøver og en væske med gitte rheologiske egenskaper og bragt i spinn med en gitt rotasjonshastighet, dannes det dråper med enhetlig størrelse. Det følger at dråpestørrelsen kan velges ved å velge en egnet kombinasjon av forstøvergeometri, fluidrheologi og rotasjonshastighet for derved å møte de spesielle krav brukeren stiller. Hver av parametrene som styrer dråpe-størrelsen kan justeres uavhengig av de andre og også uavhengig av strømningshastigheten for suspensjonen eller oppløsningen som påføres på papiroverflaten, mens dråpestørrelsene med en konvensjonell spraydyse som benyttet tidligere er avhengig av trykk-fallet over dysen som i sin tur styrer strømningshastigheten. Fordi dråpene som fremstilles av forstøveren har i det vesentlige enhetlig størrelse følger de tilsvarende bevegelsesveier, noe som tillater en bemerkelsesverdig nøyaktig kontroll av det mønsteret som avsettes på papiroverflaten og derved også den enhetlige påføring. Hvis dråpene sprøytes ut fra rotasjonsforstøveren som er bragt i spinn på en vertikal akse, vil de bevege seg i horisontal retning, derev følger at de vil bevege seg langs en vei som bestemmes av resultanten av de horisontale krefter som dannes ved den tangensielle bevegelse og tyngdekraften. Hvis.forstøver legemet anbringes slik at bunnen av konen befinner seg nær den overflate på hvilken fluidet skal avsettes, følg-er det at dråpene vil bevege seg ca. 20 cm i vertikal retning under påvirkning av tyngdekraften og således vil bevege seg meget langsommere enn tilsvarende dråper som slippes ut ved høy hastighet fra en konvensjonell spraydyse under trykk. Dette er spesielt fordelaktig når fluidet skal påføres på overflaten av papir eller kartong under de tidlige trinn av fremstillingen når vanninnholdet i papiret er høyt og papirstyrken som et resultat tilsvarende lav. For a given atomizer and a liquid with given rheological properties and brought into spin at a given rotation speed, droplets of uniform size are formed. It follows that the droplet size can be selected by choosing a suitable combination of atomizer geometry, fluid rheology and rotation speed to thereby meet the special requirements of the user. Each of the parameters that control the droplet size can be adjusted independently of the others and also independently of the flow rate of the suspension or solution that is applied to the paper surface, while the droplet sizes with a conventional spray nozzle used previously depend on the pressure drop across the nozzle which in turn controls the flow rate. Because the droplets produced by the atomizer are essentially uniform in size, they follow corresponding paths of movement, allowing remarkably accurate control of the pattern deposited on the paper surface and thereby uniform application. If the droplets are ejected from the rotary atomizer set in motion on a vertical axis, they will move in a horizontal direction, hence it follows that they will move along a path determined by the resultant of the horizontal forces created by the tangential motion and the force of gravity . If the atomizer body is placed so that the bottom of the cone is close to the surface on which the fluid is to be deposited, it follows that the droplets will move approx. 20 cm in the vertical direction under the influence of gravity and thus will move much more slowly than corresponding drops that are released at high speed from a conventional spray nozzle under pressure. This is particularly advantageous when the fluid is to be applied to the surface of paper or board during the early stages of manufacture when the water content of the paper is high and the paper strength as a result correspondingly low.

En eller flere forstøvere kan være festet til et bjelkearrange-ment for således å tillate at fluid avsettes på den øvre eller undre siden av papiret eller kartongen ved passasje gjennom papir-maskinen. Hvis ønskelig kan omkretsen av spinnkonen omgis av et skjold for å begrense passasjen av dråper til det rom som befinner diametralt overfor skjoldet; dette tillater å rette påføring av fluider slik brukeren ønsker det. Fluid samlet ved dette skjold kan føre tilbake til en beholdertank eller til et fluid-sirkuleringssystem alt etter som. One or more atomizers may be attached to a beam arrangement so as to allow fluid to be deposited on the upper or lower side of the paper or carton as it passes through the paper machine. If desired, the circumference of the spinning cone can be surrounded by a shield to limit the passage of droplets to the space located diametrically opposite the shield; this allows the application of fluids to be directed as desired by the user. Fluid collected at this shield may return to a holding tank or to a fluid circulation system as appropriate.

Det første aspekt ved oppfinnelsen angår suspensjonens rheologi. Det er velkjent at hastigheten for en væske ved hvilken den går over fra laminær til turbulent strømning er definert ved Reynolds tall som følger: The first aspect of the invention concerns the rheology of the suspension. It is well known that the velocity for a fluid at which it transitions from laminar to turbulent flow is defined by the Reynolds number as follows:

hvori in which

Re = fluidets Reynolds tallRe = Reynolds number of the fluid

d = fluidets densitetd = density of the fluid

v = fluidets hastighetv = velocity of the fluid

r = radien for røret eller munningen gjennomr = the radius of the pipe or orifice through

hvilken fluidet strømmerwhich the fluid flows

K = en proporsjonalitetskonstant ogK = a proportionality constant and

V = fluidets viskositet.V = viscosity of the fluid.

Hvis de ovenfor angitte parametre uttrykkes i egs enheter erIf the above-mentioned parameters are expressed in units of eg

det kjent at turbulens inntrer når Reynolds tall overskrider 2000. Det kan sees at hvis verdien V (viskositeten) for et gitt fluid er lav vil Reynolds tall være høyt og således vil turbulens inntre ved betingelser der et fluid med høyere viskositet frem-deles ville strømme laminært; i tillegg vil den lave viskositet muliggjøre at fluidet strømmer med høyere hastighet under gitte omstendigheter og således ytterligere øker Reynoldstallet og således fluidets turbulens. it is known that turbulence occurs when the Reynolds number exceeds 2000. It can be seen that if the value V (viscosity) for a given fluid is low, the Reynolds number will be high and thus turbulence will occur under conditions where a fluid with a higher viscosity would still flow laminar; in addition, the low viscosity will enable the fluid to flow at a higher speed under given circumstances and thus further increase the Reynolds number and thus the fluid's turbulence.

Det er velkjent at det for optimal effektivitet for et spray-eller forstøvningssystem er nødvendig at fluidet er i turbulent tilstand på det punkt der oppbrytning til dråper skjer; m.a.o. inntrer optimal dråpedannelse når fluidviskositeten er lav. It is well known that for optimal efficiency for a spray or atomization system it is necessary that the fluid is in a turbulent state at the point where break-up into droplets occurs; m.a.o. optimal droplet formation occurs when the fluid viscosity is low.

Derav følger at hvis to fluider med forskjellige viskositeter sammenlignes under tilsvarende strømningsbetingelser som definert ved de parametre som benyttes i Reynolds ligning, vil bedre spray-effektivitet oppnås i fluidet med lavere viskositet. It follows that if two fluids with different viscosities are compared under corresponding flow conditions as defined by the parameters used in the Reynolds equation, better spray efficiency will be achieved in the fluid with lower viscosity.

Andre betraktninger i forbindelse med det første aspekt, d.v.s. rheologien i stivelsessuspensjonen, krever at viskositeten eller motstandsevnen mot deformering i fluidet er sø høy som mulig når fluidet befinner seg i ro eller så å si i ro, d.v.s. under betingelser med lav skjærkraftpåvirkning. Tidligere kjent teknikk lærer at en stivelse eller en tilsvarende suspensjon kan stabili-seres hvis fluidviskositeten heves ved å koke i det minste en del av stivelsen eller ved tilsetning av et polymert materiale som angitt tidligere, d.v.s. at stivelsespartiklene forhindres fra avsetning p.g.a. tyngdekraft eller treghet. Stokes lov illustrerer dette ved å beregne at de krefter som utøves på suspenderte partikler p.g.a. ytre krefter er omvendt proporsjo-nale med fluidets viskositet. Imidlertid gir slik behandling grunn til høye viskositeter som er ugunstige for effektiviteten av sprayutstyret. Derav følger at rheologien for fluidet i hvilket stivelsen er suspendert bør vise høy viskositet ved lav skjærkraftpåvirkning for å forhindre avsetning av stivelsespartikler; samtidig bør det imidlertid vise lav viskositet ved høy skjærkraftpåvirkning for å sikre tilstrekkelig turbulens til å danne dråper med optimal størrelse og partikkelstørrelses-fordeling. Other considerations in connection with the first aspect, i.e. the rheology of the starch suspension requires that the viscosity or resistance to deformation in the fluid is as high as possible when the fluid is at rest or so to speak at rest, i.e. under conditions of low shear force influence. Prior art teaches that a starch or a similar suspension can be stabilized if the fluid viscosity is raised by boiling at least part of the starch or by adding a polymeric material as indicated previously, i.e. that the starch particles are prevented from settling due to gravity or inertia. Stokes' law illustrates this by calculating that the forces exerted on suspended particles due to external forces are inversely proportional to the viscosity of the fluid. However, such treatment gives rise to high viscosities which are unfavorable to the efficiency of the spray equipment. It follows that the rheology of the fluid in which the starch is suspended should show high viscosity at low shear force to prevent deposition of starch particles; at the same time, however, it should show low viscosity under high shear force influence to ensure sufficient turbulence to form droplets of optimal size and particle size distribution.

Det er velkjent at viskositeten for oppløsninger av enkelte polymermaterialer synker hurtigere enn andre når skjærkraft på-virkningen eller strømningshastigheten gjennom en gitt munning økes. Dette illustreres i den følgende tabell hvori viskositet-ene i vann for flere kjente høyviskositetes polymermaterialer sammenlignes over et område for skjærkraft påvirkning; de respektive viskositeter og skjærkraft påvirkninger ble målt med et Brookfield viskosimeter utstyrt med konsentrisk lodd og sylinder-feste, kommersielt tilgjengelig under betegnelsen "SC4 Small Sample Adapter": It is well known that the viscosity of solutions of certain polymer materials decreases faster than others when the effect of shear force or the flow rate through a given orifice is increased. This is illustrated in the following table in which the viscosities in water for several known high-viscosity polymer materials are compared over a range of shear force influence; the respective viscosities and shear force effects were measured with a Brookfield viscometer equipped with a concentric plumb bob and cylinder attachment, commercially available under the designation "SC4 Small Sample Adapter":

SkjærCut

hastiahethaste

Ifølge oppfinnelsen er det oppdaget athvis en mindre andel av et materiale istand til å gi vandige oppløsninger med høy pseudo- plastisitet tilsettes til stivelsespulver eller innarbeides i en suspensjon av stivelse, gjør den stivelsen istand til lagring i forlenget tidsrom i vandig suspensjon, istand til å kunne tran-sporteres igjennom snevre munninger uten å gi dilatance; og suspensjoner som lett kan omdannes til dråper med tilstrekkelig liten størrelse til å kunne benytte dem som middel for påføring av stivelse enhetlig på overflater inkludert overflater av papir under fremstilling. According to the invention, it has been discovered that if a small proportion of a material capable of giving aqueous solutions with high pseudo-plasticity is added to starch powder or incorporated into a suspension of starch, that starch is capable of being stored for an extended period of time in aqueous suspension, capable of could be transported through narrow mouths without giving dilatance; and suspensions which can be easily converted into droplets of sufficiently small size to be used as a means of applying starch uniformly to surfaces including surfaces of paper during manufacture.

Foretrukne polymerer for det rheologipåvirkende 'formål er xanthan-gummi og tilsvarende polysakkarider istand til å kunne oppløses i vann for derved å oppnå oppløsninger med meget høy viskositet ved lave skjærhastigheter sammenlignet med andre kommersielt tilgjengelige produkter, men med relativt lav viskositet ved høy skjærhastighet; dette er vist i-tabell 1. Oppløsninger av xanthan-gummi viser liten variasjon i de fysikalske egenskaper, inkludert rheologien, over temperaturområder som vnaligvis erfares i papir-møller eller andre dermed beslektede industrielle anlegg; disse egenskaper viser også neglisjerbare variasjoner når ioniske og andre oppløste stoffer er tilstede sammen med xanthan-gummien. Dette er spesielt viktig når vann med ukjent sammensetning benyttes for å fremstille stivelsessuspensjonene, f. eks. når det benyttes resirkulert vann med forskjellige hårdhetsgrader eller med forskjellig saltinnhold og med varierende temperaturer. Preferred polymers for the purpose of influencing rheology are xanthan gum and similar polysaccharides capable of being dissolved in water to thereby obtain solutions with very high viscosity at low shear rates compared to other commercially available products, but with relatively low viscosity at high shear rates; this is shown in table 1. Solutions of xanthan gum show little variation in the physical properties, including the rheology, over temperature ranges usually experienced in paper mills or other related industrial facilities; these properties also show negligible variations when ionic and other solutes are present together with the xanthan gum. This is particularly important when water of unknown composition is used to prepare the starch suspensions, e.g. when recycled water with different degrees of hardness or with different salt content and with varying temperatures is used.

De rheologipåvirkende egenskaper til xanthan-gummi er av spesiell viktighet hvis det er ønskelig å påføre stivelse i form av en suspensjon eller oppslemming i vann fordi nærværet av xanthan-gummi i suspensjon sterkt reduserer tendensen til stivelsespartikler til å avsette seg eller å danne sedimenter. Nærværet av xanthan-gummi i en stivelsessuspensjon som beskrevet ifølge oppfinnelsen tillater brukeren å lagre slike suspensjoner i utstrakte tidsrom og muliggjør at brukeren kan transportere stivelsen i form av oppslemming til sitt eventuelle bestemmelsessted uten behovet for å installere et spesielt røreutstyr i oppslemmings-beholderne som benyttes for transport og lagring av oppslemmingen. Hensiktsmessigheten med å kunne transportere og å lagre stivel-sessuspens joner ved tilsetning av xanthan-gummi er spesielt viktig i det at slike suspensjoner er tilgjengelige som rester fremstilt i visse næringsmiddelanlegg; det er økonomisk fordelaktig å kunne være istand til å tilføre stivelsen i form av suspensjon eller oppslemming slik den fremstilles istedet for å måtte ekstrahere og tørke stivelsen og deretter gjenopprette suspensjonen før bruk. Oppfinnelsen tilveiebringer en økonomisk metode for lagring og transport av slike stivelsessuspensjoner eller -oppslemminger til fordel for stivelses- og papirindustrien. The rheology influencing properties of xanthan gum are of particular importance if it is desired to apply starch in the form of a suspension or slurry in water because the presence of xanthan gum in suspension greatly reduces the tendency of starch particles to settle or to form sediments. The presence of xanthan gum in a starch suspension as described according to the invention allows the user to store such suspensions for extended periods of time and enables the user to transport the starch in the form of a slurry to its eventual destination without the need to install special stirring equipment in the slurry containers used for transporting and storing the slurry. The expediency of being able to transport and store starch suspensions by adding xanthan gum is particularly important in that such suspensions are available as residues produced in certain food plants; it is economically advantageous to be able to supply the starch in the form of a suspension or slurry as it is produced instead of having to extract and dry the starch and then restore the suspension before use. The invention provides an economical method for storing and transporting such starch suspensions or slurries for the benefit of the starch and paper industry.

Det er også ifølge oppfinnelsen oppdaget at nærværet av xanthan-gummi i stivelsessuspensjoner også overvinner tendensen til slike suspensjoner til å vise dilatance fenomenet som best kan beskrives som en stigning i viskositeten eller motstanden mot strømning når skjærhastigheten økes. Dilatance er en tilstand som må unngås ved behandling av stivelse og andre suspensjoner fordi dilatante fluider har en tendens til å stoppe å flyte under tilstander med høye skjærhastigheter slik det skjer inne i pumper og på kontroll-ventiler, innsnevringer og bend i rørledninger og i dysene i konvensjonelt sprøyteutstyr. Derfor tjener nærværet av xanthan-gummi i slike suspensjoner til å forhindre den velkjente og ubehagelige tendens i suspensjoner til å forårsake blokkering i utstyret som benyttes for fluidtransporten og spesielt i dysene i konvensjonelt sprøyteutstyr. It has also been discovered according to the invention that the presence of xanthan gum in starch suspensions also overcomes the tendency of such suspensions to show the dilatance phenomenon which can best be described as an increase in viscosity or resistance to flow when the shear rate is increased. Dilatance is a condition that must be avoided when treating starch and other suspensions because dilatant fluids tend to stop flowing under conditions of high shear rates such as occur inside pumps and on control valves, constrictions and bends in pipelines and in nozzles in conventional spraying equipment. Therefore, the presence of xanthan gum in such suspensions serves to prevent the well-known and unpleasant tendency of suspensions to cause blockage in the equipment used for the fluid transport and especially in the nozzles of conventional spraying equipment.

Vektmengden av xanthan-gummi kan variere mellom 0,025 og 1% av vannet som benyttes for å fremstille stivelsessuspensjonene; når det gjelder suspensjoner fremstilt fra tørket pulverformig stivelse kan xanthan-gummien innarbeides i stivelsespulveret sammen med slike andre polymermaterialer alt etter ønske for å være tilstede i de ovenfor angitte andeler i oppslemmingen under bruk. Når det gjelder stivelse som allerede er fremstilt i suspensjons-form som beskrevet tidligere, er det hensiktsmessig å tilsette xanthan-gummien på et tidlig trinn for å lette transport og forlenget lagring. The amount by weight of xanthan gum can vary between 0.025 and 1% of the water used to prepare the starch suspensions; in the case of suspensions prepared from dried powdered starch, the xanthan gum may be incorporated into the starch powder along with such other polymeric materials as desired to be present in the proportions indicated above in the slurry during use. In the case of starch already prepared in suspension form as described earlier, it is appropriate to add the xanthan gum at an early stage to facilitate transport and prolonged storage.

Det andre aspekt ved oppfinnelsen angår de filmdannende egenskaper for visse polymerer når de oppløses eller på annen måte dispergeres i vann og påføres i dråpeform på en måte tilsvarende den som allerede er beskrevet for påføring av stivelsessuspensjoner på papir eller kartong under fremstilling. De foretrukne polymerer er polysakkarider slik som alkalimetallsalter av karboksymetyl stivelser eller av karboksymetyll cellulose eller av algininsyre eller av polyakrylsyre og homologer derav, eller The second aspect of the invention concerns the film-forming properties of certain polymers when they are dissolved or otherwise dispersed in water and applied in droplet form in a manner similar to that already described for the application of starch suspensions to paper or cardboard during manufacture. The preferred polymers are polysaccharides such as alkali metal salts of carboxymethyl starches or of carboxymethyl cellulose or of alginic acid or of polyacrylic acid and homologues thereof, or

(mere foretrukket) natriumsaltet av karboksymetyl cellulose generelt kjent som SCMC eller CMC. Polymerene kan påføres med eller uten stivelse som heri beskrevet for å tilveiebringe forskjellige fordeler alt etter brukerens ønsker. (more preferably) the sodium salt of carboxymethyl cellulose generally known as SCMC or CMC. The polymers can be applied with or without starch as described herein to provide different benefits according to the user's wishes.

Karboksymetyl cellulosen kan ha en karboksymetyleringsgrad fra 0,35 til 1,4 (d.v.s. realtert til de tre labile hydroksygrupper som teoretisk er tilgjengelige for substituering i hver anhydro-glukosering i cellulosemolekylkjeden) og totale molekylvekter fra 15 000 til 800 000- og fortrinnsvis fra 50 000 til 250 000. Det er oppdaget ifølge oppfinnelsen at nærværet av SCMC eller The carboxymethyl cellulose can have a degree of carboxymethylation from 0.35 to 1.4 (i.e. relative to the three labile hydroxy groups that are theoretically available for substitution in each anhydro-glucosation in the cellulose molecular chain) and total molecular weights from 15,000 to 800,000 - and preferably from 50 000 to 250,000. It has been discovered according to the invention that the presence of SCMC or

de andre polymerer som er beskrevet i en vandig stivelsesdisper-sjon har virkningen av å redusere temperaturen ved hvilken stivelsespartiklene brytes opp og danner en gel (geldannelsestemperaturen) som eksemplifisert ved en hurtig økning i viskositeten. For eksempel ble 4 deler SCMC med en molekylvekt på ca. 100 000 og en karboksy-metyleringsgrad på 0,85 tilsatt til 16 deler hvetestivelse. Virkningen var å redusere geldannelsestemperaturen for en 20 vekt-%ig stivelsessuspensjon fra 64°C til 59°C. Denne reduksjon i geldannelsestemperaturen er viktig ved papir- eller kartongfremstillingsprosessen idet at det er kjent at lavtempe-ratur geldannelse for stivelse forbedrer de fordelaktige virkninger ved tilsetning av stivelse til cellulose. Således er tilsetning av slik SCMC til stivelse en viktig og til nu uventet metode for å forbedre økonomien ved gjennomføring av papir- og kartongfremstillingsprosesser. the other polymers described in an aqueous starch dispersion have the effect of reducing the temperature at which the starch particles break up and form a gel (the gelation temperature) as exemplified by a rapid increase in viscosity. For example, 4 parts SCMC with a molecular weight of approx. 100,000 and a carboxy-methylation degree of 0.85 added to 16 parts wheat starch. The effect was to reduce the gelation temperature of a 20% by weight starch suspension from 64°C to 59°C. This reduction in the gelation temperature is important in the paper or board manufacturing process as it is known that low temperature gelation for starch enhances the beneficial effects of adding starch to cellulose. Thus, the addition of such SCMC to starch is an important and until now unexpected method of improving the economy when carrying out paper and cardboard manufacturing processes.

Mengden av disse polymerer eller blandinger derav kan variere opptil 10 vekt-% av det vann som benyttes for å bære additivene gjennom en konvensjonell spray- eller forstøvningsfordeler slik som heri beskrevet, men er hyppigst 0,25 til 7,5 %. The amount of these polymers or mixtures thereof may vary up to 10% by weight of the water used to carry the additives through a conventional spray or atomizing distributor as described herein, but is most frequently 0.25 to 7.5%.

Nærværet av xanthan-gummi som en del av den vandige dispersjonThe presence of xanthan gum as part of the aqueous dispersion

av stivelse eller andre vannoppløselige polymerer slik som SCMC øker motstandsevnen mot flyt av dispersjonen og tjener således til å kontrollere den hastighet med hvilken dispersjonen trenger inn i papiret etter påføring. Derav følger at nærværet av xanthan-gummi vil holde dispersjonen ved eller nær overflaten av papiret selv når papiret inneholder høye andeler vann slik dette inntrer under de tidlige trinn av papirfremstillingen. of starch or other water-soluble polymers such as SCMC increases the resistance to flow of the dispersion and thus serves to control the rate at which the dispersion penetrates the paper after application. It follows that the presence of xanthan gum will keep the dispersion at or near the surface of the paper even when the paper contains high proportions of water as occurs during the early stages of papermaking.

Ved frmegangsmåten ifølge oppfinnelsen tas detsikte på at stivelse kan påføres papir eller kartong ved de heri beskrevne metoder for å utgjøre fra 0,5 til 10 % av vekten av det tørkede papir. In the process according to the invention, it is intended that starch can be applied to paper or cardboard by the methods described herein to make up from 0.5 to 10% of the weight of the dried paper.

Det tas også sikte på at et rheologipåvirkende materiale, f. eks. xanthan-gummi, kan være tilstede i en mengde tilstrekkelig til å forhindre at stivelsen avsettes eller at dispersjonene derav blir dilatante og således uegnet for transport gjennom innsnevrede munninger. Det tas også sikte på at såkalte vannoppløselige polymerer som beskrevet ovenfor kan påføres på papiret eller kartong ved de heri beskrevne metoder for å gi forbedringer av papir eller kartongen eller for å øke fordelene ved påført stivelse. Det tas sikte på at stivelse og polymerer kan blandes sammen i tørr form; eller sammenblanding av respektive dispersjoner eller oppløsninger og så påføre den resulterende blanding ved de heri beskrevne metoder; eller ved å tilveiebringe dispersjoner eller oppløsninger av de respektive stoffer som skal påføres gjennom to eller flere forstøvningsfordelersett for påføring på de respektive materialer på de gunstigste punkter i papir- eller kartongfremstillingsprosessen. It is also aimed that a material affecting rheology, e.g. xanthan gum, may be present in an amount sufficient to prevent the starch from settling or the dispersions thereof becoming dilatant and thus unsuitable for transport through constricted mouths. It is also intended that so-called water-soluble polymers as described above can be applied to the paper or cardboard by the methods described herein to provide improvements to the paper or the cardboard or to increase the benefits of applied starch. It is intended that starch and polymers can be mixed together in dry form; or mixing of respective dispersions or solutions and then applying the resulting mixture by the methods described herein; or by providing dispersions or solutions of the respective substances to be applied through two or more atomizing distributor sets for application to the respective materials at the most favorable points in the paper or paperboard manufacturing process.

Mens oppfinnelsen er beskrevet ovenfor som en fremgangsmåte for fremstilling av papir eller kartong skal det være klart at papiret eøøer kartongen som således fremstilles er et ytterligere trekk ved oppfinnelsen. Slikt papir eller kartong har vist seg å ha øket styrke og forbedrede overflateegenskaper som beskrevet nedenfor i eksemplene, noe som gjør produktet mere verdifullt. While the invention is described above as a method for producing paper or cardboard, it should be clear that the paper or the cardboard thus produced is a further feature of the invention. Such paper or cardboard has been shown to have increased strength and improved surface properties as described below in the examples, which makes the product more valuable.

Oppfinnelsen omfatter også grundige partikkelformige blandinger av stivelse og en eller flere av de ovenfor nevnte additiver, istand til felles suspendering eller hydratisering for bruk i foreliggende fremgangsmåte. Blandingen stivelse/xanthan-gummi kan lagres lenge og kan passere gjennom påføringsutstyr som beskrevet ovenfor og SCMC oppløsninger brukt alene eller sammen med stivelse er spesielt verdifulle. The invention also includes thorough particulate mixtures of starch and one or more of the above-mentioned additives, capable of joint suspension or hydration for use in the present method. The starch/xanthan gum mixture can be stored for a long time and can pass through application equipment as described above and SCMC solutions used alone or with starch are particularly valuable.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til de ledsagende eksempler. The invention shall be described in more detail with reference to the accompanying examples.

Eksempel 1.Example 1.

a) Kjent teknikk.a) Known technique.

100 g hvetestivelse ble dispergert i 1.000 ml vann for derved 100 g of wheat starch was dispersed in 1,000 ml of water for this purpose

å danne en oppslemming inneholdende 10% stivelsesfaststoffer ved romtemperatur. 8 ml av denne oppslemming ble anbragt i den sylindriske behold-er i et Brookfield SC-4 adapter utstyrt med den egnede spindel som ble bragt til rotasjon ved 20 omdreininger pr. minutt og temperaturen ble hevet fra 20°C i en hastighet av 2°/min. ved hjelp av en termostatisk kontrollert vannsirkulator. Avlesningene ble gjennomført kontinuerlig inntil viskositeten i suspensjonen hadde gått gjennom en hurtig stigning som antydet geldannelse. Avlesningene ble ført opp gratis. Ved ekstrapoler-ing, kom man frem til at geldannelsestemperaturen var 64°C. to form a slurry containing 10% starch solids at room temperature. 8 ml of this slurry was placed in the cylindrical container in a Brookfield SC-4 adapter equipped with the appropriate spindle which was brought into rotation at 20 revolutions per minute. minute and the temperature was raised from 20°C at a rate of 2°/min. using a thermostatically controlled water circulator. The readings were taken continuously until the viscosity of the suspension had gone through a rapid rise indicating gel formation. The readings were recorded free of charge. By extrapolation, it was concluded that the gel formation temperature was 64°C.

b) Tilsetning av SCMC med lav substitueringsgrad.b) Addition of SCMC with a low degree of substitution.

Til 250 ml av stivelsesoppslemmingen fremstilt ovenfor ble To 250 ml of the starch slurry prepared above was

det tilsatt 1,25 g SCMC med en molekylvekt på ca. 100 000 og 1.25 g of SCMC with a molecular weight of approx. 100,000 and

en karboksymetyl substitueringsgrad på 0,65, representerende 5 vekt-% av stivelsesfaststoffene og 0,5% av den totale kombinasjon av oppslemming og oppløsning. Blandingen ble omrørt mekanisk i 1 time. 8 ml av blandingen ble anbragt i sylinder-en i Brookfield SC-4 viskosimeteret og den ovenfor beskrevne prosedyre ble gjentatt. Denne ekstrapolerte geldannelsestemperatur ble anslått å være 60°C. a carboxymethyl degree of substitution of 0.65, representing 5% by weight of the starch solids and 0.5% of the total combination of slurry and solution. The mixture was stirred mechanically for 1 hour. 8 ml of the mixture was placed in the cylinder of the Brookfield SC-4 viscometer and the procedure described above was repeated. This extrapolated gelation temperature was estimated to be 60°C.

c) Tilsetning av SCMC med høyere substitueringsgrad.c) Addition of SCMC with a higher degree of substitution.

Til ytterligere 250 ml av den opprinnelige stivelsesoppslemming ble det satt 1,25 g SCMC med tilsvarende molekylvekt som den som ble benyttet i eksempel b), men med en substitueringsgrad på 0,8, hvoretter forsøket ble gjentatt. I dette tilfelle ble den ekstrapolerte geldannelsestemperatur anslått å være 59°C. To a further 250 ml of the original starch slurry was added 1.25 g of SCMC with a similar molecular weight to that used in example b), but with a degree of substitution of 0.8, after which the experiment was repeated. In this case, the extrapolated gelation temperature was estimated to be 59°C.

d) Tilsetning av ytterligere SCMCd) Addition of additional SCMC

Til ytterligere 250 ml av den opprinnelige stivelsesoppslemming ble det tilsatt 2,5 g av den i eksempel c) benyttede SCMC i en mengde av 10 vekt-% av stivelsesfaststoffene og 1,0% av den totale dispersjon. Forsøket ble gjentatt og geldannelsestemperaturen anslått til å være 58°C. To a further 250 ml of the original starch slurry, 2.5 g of the SCMC used in example c) was added in an amount of 10% by weight of the starch solids and 1.0% of the total dispersion. The experiment was repeated and the gel formation temperature was estimated to be 58°C.

Virkningene av temperaturen på den ovenfor angitte blanding er oppsummert i diagram 1. The effects of temperature on the above mixture are summarized in diagram 1.

Disse forsøk har indikert en uventet reduksjon i geldannelsestemperaturen for stivelsessuspensjoner slik dette eksemplifiseres ved den hurtige stigning i viskositeten over et snevert tempera-turområde. Dette tolkes som en form for medsolvens som er mere åpenbar når SCMC har en høyere substitueringsgrad og således har en større affinitet for vann. Når således vann pluss slik SCMC trer inn i stivelsesgranuler under de tidlige trinn av granulopp-brytningen understøtter den naturlige tendens for SCMC molekyler til utvikling og ekspandering oppbrytningen av granulene ved lav- These experiments have indicated an unexpected reduction in the gelation temperature for starch suspensions as exemplified by the rapid rise in viscosity over a narrow temperature range. This is interpreted as a form of co-solvency which is more obvious when SCMC has a higher degree of substitution and thus has a greater affinity for water. Thus, when water plus such SCMC enters starch granules during the early stages of granule breakdown, the natural tendency for SCMC molecules to develop and expand supports the breakdown of the granules at low-

ere temperatur enn det som skjer hvis SCMC ikke er tilstede.ere temperature than what happens if SCMC is not present.

En reduksjon i temperaturen ved hvilken stivelsen danner gelA reduction in the temperature at which the starch forms a gel

og så gjøres istand til å danne en mer eller mindre kontinuerlig film innen strukturen av papirhanen er en fordel for papir-fremstillere fordi det er å forvente at varmeenergien som er nødvendig for å oppnå geldannelse vil reduseres; i tillegg vil geldannelsen skje på et tidligere trinn i tørkeavsnittet i papirfremstillingsprosessen, noe som tillater mere tid for fordelaktig gjensidig påvirkning mellom stivelse og cellulosefibre. and so being able to form a more or less continuous film within the structure of the paper tap is an advantage for paper manufacturers because it is expected that the heat energy required to achieve gelation will be reduced; in addition, gelation will occur at an earlier stage in the drying section of the papermaking process, allowing more time for beneficial interaction between starch and cellulose fibers.

Eksempel 2.Example 2.

Rheologisk virkning av xanthan- gummi ( suspensjonsstabilitet)Rheological effect of xanthan gum (suspension stability)

a) 38% stivelsesfaststoff oppslemming 250 ml mengder av en kommersiell stivelsesoppslemming "Tenstar a) 38% starch solids slurry 250 ml amounts of a commercial starch slurry "Tenstar

AB", fremstilt ved våtoppmaling av hvete og i form av en aldri tørket stivelsesoppslemming inneholdende 38 vekt-% hvetestiv-elsesfaststoffer, ble behandlet med forskjellig tilsetninger av xanthan-gummi. Avsetnings eller sedimenteringsgraden av stivelsen ble bedømt ved å notere volumet av klar væske i den øvre del av fluidet etter lagring i 250 ml gradinndelte glass-sylindre over perioder på noen dager. Resultatene er notert og vist i tabell 2 nedenfor. AB", prepared by wet milling of wheat and in the form of a never-dried starch slurry containing 38% by weight of wheat starch solids, was treated with various additions of xanthan gum. The degree of deposition or sedimentation of the starch was assessed by noting the volume of clear liquid in the upper portion of the fluid after storage in 250 ml graduated glass cylinders over periods of a few days.The results are noted and shown in Table 2 below.

d) 18% stivelsesfaststoff oppslemming. d) 18% starch solids slurry.

Prosedyren som beksrevet i eks. 2a) ble gjentatt med en annen The procedure as described in ex. 2a) was repeated with another

aldri tørket kommersiell stivelsesoppslemming kjent som "Staper Staren" oppnådd ved våtmaling av korn og inneholdende 18% stivelsesfaststoffer. Resultatene er vist i tabell 3. never dried commercial starch slurry known as "Staper Staren" obtained by wet milling of grain and containing 18% starch solids. The results are shown in table 3.

(Bemerk: Oppslemmingene som ble benyttet i de ovenfor angitte forsøk var behandlet med 0,2% diklorofen for å forhindre (Note: The slurries used in the above experiments were treated with 0.2% dichlorophene to prevent

mikrobiologisk påvirkning med stivelses- og polymerdis-) persjonene). microbiological influence with the starch and polymer dispersions).

Resultatene av disse forsøk antyder at xanthan-gummi tilsetning til kommersielle oppslemminger av stivelse har den fordelaktige virkning at man forhindrer avsetning av stivelsespartiklene og i således gir en fordel ved langtidslagring uten behov for kontinuerlig omrøring slik tilfelle tidligere var. The results of these experiments suggest that the addition of xanthan gum to commercial slurries of starch has the beneficial effect of preventing deposition of the starch particles and thus provides an advantage in long-term storage without the need for continuous stirring as was the case previously.

Eksempel 3.Example 3.

a) Virkning på styrken for håndfremstilt papir.a) Effect on the strength of handmade paper.

) )

Blandinger av stivelse kombinert med natrium karboksymetyl cellulose og/eller xanthan-gummi ble fremstilt som vist i tabell 4. Mixtures of starch combined with sodium carboxymethyl cellulose and/or xanthan gum were prepared as shown in Table 4.

250 g av hver blanding ble blandet inn i 750 ml vann for å utgjøre en 25%-ig vekt/volum oppslemming som ble benyttet for påsprøyting på håndfremstilt papir etter at det var dannet. Påsprøytingen ble arrangert for å tilveiebringe 0,7 ml ved hver anledning som på papir med nominell tørrvekt på 3,7 g er ekvi-valent med en 4,7%-ig påføring av tørr stivelse eller blanding på tørt papir. 250g of each mixture was mixed into 750ml of water to make a 25% w/v slurry which was used for spraying onto handmade paper after it was formed. The spraying was arranged to provide 0.7ml on each occasion which on paper of nominal dry weight of 3.7g is equivalent to a 4.7% application of dry starch or mixture on dry paper.

Ppairråstoffet var bleket kraft med naturlig kationisk reten-sjonshjelpemiddel. Etter tørking og kalandrering ble arkene prøvet på bruddstyrke med en Mullen apparatur. Midlet av 10 årøver ble notert og sammenlignet med ubehandlet papir fremstilt samtidig men besprøytet med vann istedet for stivelsesoppslemming. The ppair raw material was bleached kraft with natural cationic retention aid. After drying and calendering, the sheets were tested for breaking strength with a Mullen apparatus. The average of 10 years of robbery was noted and compared with untreated paper produced at the same time but sprayed with water instead of starch slurry.

3 3

Resultatene av forsøkene som vist i tabell 5 illustrerer de fordelaktige virkninger ved å øke bruddstyrken for papir ved tilsetning av stivelse; de viser videre de ytterligere fordel- The results of the experiments shown in Table 5 illustrate the beneficial effects of increasing the breaking strength of paper by the addition of starch; they further show the additional advantages

er som oppnås ved tilsetning av små andeler polymerer som beskrevet ifølge oppfinnelsen til stivelsen. De ytterligere om-kostninger ved å gjennomføre disse tilsetninger oppveies mer enn fullstendig av de kommersielle fordeler som oppnås for papir-produsentene under anvendelse av oppfinnelsen. is obtained by adding small proportions of polymers as described according to the invention to the starch. The additional costs of carrying out these additions are more than completely offset by the commercial advantages obtained for the paper manufacturers using the invention.

Eksempel 4.Example 4.

Anvendelse av en forstøvningsfordeler.Use of an atomizing distributor.

En forstøver som beskrevet ifølge oppfinnelsen ble anordnetA nebulizer as described according to the invention was arranged

over wire-delen av en Foudrinier papirmaskin for å fordele en oppslemming fremstilt ved fortynning av en kommersiell stivelsesoppslemming som det var tilsatt SMCM og xanthan-gummi til umiddel-bart etter fremstilling av oppslemmingen som et biprosess av en prosess for ekstrahering av andre komponenter av oppmalt hvete. Andelene av materialet benyttet i dette eksempel var: over the wire section of a Foudrinier paper machine to distribute a slurry prepared by diluting a commercial starch slurry to which SMCM and xanthan gum had been added immediately after making the slurry as a by-process of a process for extracting other components of ground wheat. The proportions of the material used in this example were:

StivelsesoppslemmingStarch slurry

Papirfremstillingsmaskinen var innstilt på å fremstille 40 kg papir med en vekt på 35 g/m 2/min. i en hastighet av 400 m/min. Papirråstoffet inneholdt 1,5% på tørrbasis av en kommersiell kationisk stivelse som delvis skulle tilveiebringe den nødvend-ige bruddstyrke og delvis understøtte drenering såvel som reten-sjon på fibrene på wire-delen i maskinen. Oppslemmingen med den ovenfor angitte sammensetning ble pumpet gjennom en strøm-ningsmåler i en mengde av 1,5 l/min., noe som ga 0,57 kg stiv-elsesf aststof f er/min . , således 1,4% av papir tørrvekten. Oppslemmingen passerte gjennom en in-line fortynner der den ble blandet med vann pumpet separat i en mengde av 5 l/min. De resulterende ,5 l/min. av den fortynnede oppslemming ble ført gjennom en forstøver som her beskrevet, drevet av en luftmotor med 5.000 omdreininger/min., noe som ga dråper med en midlere diameter på 500 ym. The papermaking machine was set to produce 40 kg of paper with a weight of 35 g/m 2 /min. at a speed of 400 m/min. The paper raw material contained 1.5% on a dry basis of a commercial cationic starch which was partly to provide the necessary breaking strength and partly to support drainage as well as retention of the fibers on the wire part of the machine. The slurry of the above composition was pumped through a flowmeter at a rate of 1.5 l/min., which gave 0.57 kg of starch solids f er/min. , thus 1.4% of the paper dry weight. The slurry passed through an in-line diluter where it was mixed with water pumped separately at a rate of 5 l/min. The resulting .5 l/min. of the diluted slurry was passed through an atomizer as herein described, driven by an air motor at 5,000 rev/min., which produced droplets with a mean diameter of 500 µm.

Oppslemmingen ble påført på papiret i løpet av 30 timer, prøver ble tatt med omtrent 1 times mellomrom. I løpet av dette tidsrom ble tilsetningen av kationisk stivelse til råstoffet progressivt redusert til 0 for å oppnå en sammenligning mellom oppfinnelsen og en godt kjent og til nu akseptert metode for for-bedring av papirkvaliteten ved tilsetning av et stivelsesbasert produkt til papirråstoffet. Tilfeldig valgte resultater fra dette forsøk er vist i tabell 6. The slurry was applied to the paper over a period of 30 hours, samples were taken approximately 1 hour apart. During this time, the addition of cationic starch to the raw material was progressively reduced to 0 in order to obtain a comparison between the invention and a well-known and until now accepted method for improving the paper quality by adding a starch-based product to the paper raw material. Randomly selected results from this trial are shown in Table 6.

der, MB = trykket i pund/tomme 2 som er nødvendig for å ryke en papirprøve i en velkjent Mullen prøver som benyttes i papirindustrien; where, MB = the pressure in pounds/inch 2 required to break a paper sample in a well-known Mullen test used in the paper industry;

2 2

GSM = vekten i g/m av papiret.GSM = the weight in g/m of the paper.

Således kan dette Mullen bruddforhold benyttes for å eliminere mindre variasjoner i papirvekten som ellers ville påvirke resultatene for prøven. Thus, this Mullen breaking ratio can be used to eliminate minor variations in the paper weight that would otherwise affect the results for the sample.

Resultatene viser at tilsetningen av stivelse øket bruddstyrken for papir som allerede inneholdt et styrkeøkende additiv; videre øket Mullen-bruddstyrkeforholdet ytterligere etterhvert som de tidligere benyttede styrkeøkende additiver progressivt ble redusert til null. Derfor kan tilsetning av stivelse modifisert som beskrevet ifølge oppfinnelsen og påført i form av små dråer til papir under fremstilling på en papirfremstillingsmaskin gi bedre resultater enn en annen type stivelse som hittil ble ansett som aksepterbar av fagmannen. The results show that the addition of starch increased the breaking strength of paper that already contained a strength-enhancing additive; furthermore, the Mullen breaking strength ratio increased further as the previously used strength-increasing additives were progressively reduced to zero. Therefore, the addition of starch modified as described according to the invention and applied in the form of small threads to paper during production on a papermaking machine can give better results than another type of starch which was hitherto considered acceptable by the person skilled in the art.

Resultatene viser også at tilsetning av stivelse modifisert som beskrevet ovenfor og påført på papiret under de tidligere fremstillingstrinn øker strekkstyrken for papir hvortil det allerede var satt et strekkkstyrkeøkende additiv, nemlig en kationisk stivelse. The results also show that the addition of starch modified as described above and applied to the paper during the previous manufacturing steps increases the tensile strength of paper to which a tensile strength-increasing additive, namely a cationic starch, had already been added.

Eksempel 5.Example 5.

Tilsetning av SCMC til papir under fremstilling ved bruk av forstøveren. Addition of SCMC to paper during manufacture using the atomizer.

En dispersjon av SCMC ble påført på papir ved bruk av forstøveren og strømningsmåleutstyret som beskrevet i eksempel 4. I dette eksempel ble den modifiserte stivelsesoppslemming som ble benyttet i eksempel 4 erstattet med en vandig oppløsning av SCMC med en molekylvekt på ca. 100 000 og en karboksymetyl substitueringsgrad på 0,85, inneholdende 20 g tørr SCMC pr. liter oppløsning. Som i eksempel 4 ble papirfremstillingsmaskinen innstilt til å gi 4 0 kg tørt papir pr. minutt. Strømningshastigheten for SCMC oppløsningen ble justert til 5 l/minutt, noe som ga en påførings-mengde på 0,25% SCMC til det tørre papiret som ble fremstilt. A dispersion of SCMC was applied to paper using the atomizer and flow measurement equipment as described in Example 4. In this example, the modified starch slurry used in Example 4 was replaced with an aqueous solution of SCMC having a molecular weight of approx. 100,000 and a carboxymethyl substitution degree of 0.85, containing 20 g of dry SCMC per liter of solution. As in example 4, the papermaking machine was set to give 40 kg of dry paper per minute. The flow rate of the SCMC solution was adjusted to 5 l/minute, which provided an application rate of 0.25% SCMC to the dry paper produced.

Resultatene av dette forsøk er vist i tabell 7:The results of this experiment are shown in Table 7:

Resultatene som er vist i tabell 7 viser fordelene ved påføring av så lite som 0,25% SCMC med relativt lav molekylvekt og høy karboksymetyl substitueringsgrad til papir ved hjelp av den her beskrevne forstøver under de tidlige fremstillingstrinn. The results shown in Table 7 demonstrate the advantages of applying as little as 0.25% SCMC with a relatively low molecular weight and high degree of carboxymethyl substitution to paper using the atomizer described herein during the early manufacturing stages.

Forskjellige modifikasjoner og tilsetninger kan gjennomføres som angitt ovenfor. Various modifications and additions can be carried out as indicated above.

For eksempel gir innarbeiding av de spesielle forstøvere i appa-raturen som benyttes ved fremstilling av papir eller kartong (som beskrevet ovenfor i forbindelse med sprøyting av stivelsessuspensjoner eller oppløsninger slik som av SCMC) muligheten for drift av maskineriet med selektiv eller ytterligere bruk av slike forstøvere med henblikk på andre suspensjoner eller opp-løsninger. For example, the incorporation of the special atomizers in the equipment used in the production of paper or cardboard (as described above in connection with the spraying of starch suspensions or solutions such as SCMC) gives the possibility of operating the machinery with selective or additional use of such atomizers with a view to other suspensions or dissolutions.

For eksempel kan slike forstøvere benyttes med limingsmidler enten disse foreligger i form av oppløsninger, emulsjoner eller suspensjoner. De kan også benyttes med farvestoffer i form av oppløselige farvestoffer eller uoppløselige pigmentsuspensjoner. De kan også benyttes med oljeaktige materialer, f. eks. påført for å gjøre papiret vannfast eller på annen måte å modifisere det. De kan også benyttes med flytende former av reaktive harpikser som tilsatt til papir for å øke våtstyrken eller motstandsevnen mot vann; i dette aspekt muliggjør bruken av to eller flere forstøvere anordnet over wire-delen av en papirfremstillingsmaskin påføring av forskjellige materialer som ved fysisk eller gjensidig kjemisk reaksjon og ved reaksjon med papiret gir ytterligere fordeler. For example, such nebulizers can be used with adhesives, whether these are in the form of solutions, emulsions or suspensions. They can also be used with dyes in the form of soluble dyes or insoluble pigment suspensions. They can also be used with oily materials, e.g. applied to waterproof or otherwise modify the paper. They can also be used with liquid forms of reactive resins added to paper to increase wet strength or resistance to water; in this aspect, the use of two or more atomizers arranged above the wire part of a papermaking machine enables the application of different materials which by physical or mutual chemical reaction and by reaction with the paper provide additional advantages.

Ved å .justere posisjonen for forstøveren langs wire-delen av papirfremstillingsmaskinen er det tatt sikte på at penetrerings-graden for det påførte materiale kan kontrolleres. Ved f. eks. By adjusting the position of the atomizer along the wire part of the papermaking machine, the aim is that the degree of penetration of the applied material can be controlled. By e.g.

å påføre materialet i posisjoner der vanninnholdet i papiret er høyt tillater at slike materialer trenger inn i selve papiret og blir en integral del av dette; omvendt tillater påføring på punkter der vanninnholdet er redusert ved drenering, sug eller varme, at materialet holdes tilbake på overflaten av papiret og således blir konsentrert der. applying the material in positions where the water content of the paper is high allows such materials to penetrate into the paper itself and become an integral part thereof; conversely, application at points where the water content has been reduced by drainage, suction or heat allows the material to be retained on the surface of the paper and thus to be concentrated there.

Det er også tatt sikte på at forstøverne kan benyttes for å på-føre belegg på papir etter enden av tørkedelen av prosessen; i dette tilfellet kan forstøverne utgjøre en del av det spesiali-serte maskineri som benyttes for å påføreigmenter, harpikser og voks, farvestoffer eller forskjellige oppløsninger på overflaten av papiret. It is also intended that the atomizers can be used to apply a coating to paper after the end of the drying part of the process; in this case, the atomizers may form part of the specialized machinery used to applypigments, resins and waxes, dyes or different solutions to the surface of the paper.

Fordelene ved å skille dråpestørrelsen fra strømningshastigheten er ved slik innarbeiding i maskineriet med henblikk på stivelses-suspens jonene og SCMC oppløsningene som beskrevet, av generell anvendelighet ved fremstilling av papiret med kommersiell verdi. Det er tatt sikte på at de angjeldende forstøvere enten vil være forbundet for selektiv alternativ bruk eller at en rekke forstøv- ere tilveiebringer på forskjellige punkter av strømningsveien for papirfremstillingen og at de nødvendige oppløsninger eller suspensjoner står i permanent kommunikasjon med slike forstøv-ere for øyeblikkelig bruk etter ønske. The advantages of separating the droplet size from the flow rate are of such incorporation in the machinery with a view to the starch suspensions and the SCMC solutions as described, of general applicability in the production of the paper of commercial value. It is intended that the atomizers in question will either be connected for selective alternative use or that a number of atomizers are provided at different points of the flow path for paper production and that the necessary solutions or suspensions are in permanent communication with such atomizers for instant use as desired.

Claims

1. Procedure for the production of paper or cardboard, with the application of a suspension or a solution of a material in a liquid, characterized in that it comprises continuously feeding the material in the liquid to a rotary atomizer and allowing the spray from the atomizer to fall on the surface of the paper or board moving relative to the atomizer .

2. Method according to claim 1, characterized in that a rotary atomizer is used essentially as described in GB-PS 2 004 204B, GB-PS 2 004 205B and GB-PS 2 004 406B.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that a number of atomizers are fed with the same or different materials in liquids, the atomizers being arranged across the paper-making or cardboard-making machine so that the paper or cardboard moving through the machine receives lying next to each other or overlapping longitudinal strips of one or more materials from the atomizers.

4. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that a number of atomizers are used which are fed with the same or different substances in liquids, whereby the atomizers are placed lengthwise by the paper-making or cardboard-making machine so that the paper or cardboard moving through the machine receives sequential spraying of one or more materials from the atomizers.

5. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the liquid is water.

6. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the atomizer is placed with its bottom close to the surface on which the liquid is to be applied.

7. Method according to claim 4, characterized in that the liquid is a viscous suspension or solution intended for penetration into the paper, and that it is applied at an early stage in the manufacturing process.

8. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the material in the liquid is an aqueous starch suspension and is sprayed onto a paper tap.

9. Method according to claim 8, characterized in that the aqueous starch suspension contains a small amount of dissolved xanthan gum to stabilize the suspension.

10. Method according to claim 9, characterized in that the starch is granular.

11. Method according to any one of claims 8, 9 or 10, characterized in that the aqueous starch suspension also contains a small amount of sodium carboxymethyl cellulose.

12. Method according to any one of claims 1-7, characterized in that the material comprises one or more of an adhesive, a dye, a reactive resin and a film-forming material.

13. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the material in the liquid is sprayed onto the paper after the drying part of the manufacturing process to achieve a surface effect.

14. Method according to claim 13, characterized in that the material is a wax, an adhesive, a pigment, a dye or a film-forming material.

15. Method according to claim 12 or 14, characterized in that the film-forming material is sodium carboxymethyl cellulose.