NO864584L - Fremgangsmaate for fremstilling av en fiberholdig bane. - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅTE FOR FREMSTILLING- AV EN FIBERHOLDIG BANE VED ANVENDELSE AV PAPIRFREMSTILLINGSTEKNIKK

Foreliggende oppfinnelse vedrører en ny fremgangsmåte for fremstilling av en fiberholdig bane ved anvendelse av en papirfremstillingsprosess for å oppnå en generell forbedring i retensjonen, spesielt av opasitetsmidler, slik at fremstil-lingsomkostningene begrenses og de mekaniske egenskaper opprettholdes eller forbedres i forhold til tidligere kjent teknikk. Oppfinnelsen vedrører også den fiberholdige bane som et nytt industrielt produkt oppnådd ved den foreliggende fremgangsmåte .

Denne nye fremgangsmåte er spesielt egnet for fremstilling av papir og kartong, spesielt innenfor sektorene med trykk og skrivepapir, innpakningspapir, kasjeringspapir og spesial-papir. Fremgangsmåten er spesielt fordelaktig for retensjon av mineralske fyllstoffer, som f.eks. de nevnte opasitetsmidler, slik at opasiteten forbedres, spesielt opasitetskontrasten og opasitet overfor olje.

Det er kjent at det allerede i fransk patentskrift 2.492.425 allerede er anbefalt en fremgangsmåte for fremstilling av en fiberholdig bane ved hjelp av en papirfremstillingsprosess hvori blandingen av mineralsk fyllstoff og det organiske bindemiddel forhåndsflokkuleres før den ved innløpskretsene av papirmaskinen innlemmes i den vandige suspensjon av fiberne som på forhånd er blitt behandlet med en organisk anionisk polymer (som øker anionstyrken av fibersuspensjonen), idet et flokkuleringsmiddel deretter innføres oppstrøms fra innløps-kassen i den resulterende vandige suspensjon omfattende fiberne, det mineralske fyllstoff og bindemidlet. Denne fremgangsmåte gjør det mulig å øke retensjonen i forhold til de konvensjonelle papirfremstillingsmåter som tidligere er kjent.

Ved den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en ny fremgangsmåte som gir ennå bedre resultater enn fremgangsmåten beskrevet i det nevnte franske patentskrift 2.492.425, spesielt med hensyn til retensjonen. I samsvar med oppfinnelsen oppnås forbedringen i retensjonen fra etablering av spesielle arbeidsmodaliteter: - optimalisering av den midlere diameter av fyllstoff/binde-middelflokkene, og - restriksjon av kontakttidene, oppstrøms fra innløpskassen, mellom fyllstoff/bindemiddelflokkene og fiberne på den ene side og flokkuleringsmidlet og fiber/fyllstoff/bindemiddelblandingen på den annen side.

I henhold til et annet trekk ved oppfinnelsen er den anbefalte nye metode spesielt fordelaktig for forbedring av retensjonen av opasitetsmidlene.

Det er kjent at titanoksyd, spesielt av rutil- eller anatas-typen, er et opasitets- og hvithets-givende pigment vanlig anvendt i maling, trykkfarge, plastmaterial, papir og kartong, kosmetikk og keramikk på grunn av dets høye dekkevne som skyldes dets høye brytningsindeks og absorbsjonen av UV-stråler.

Den stadigøkende pris av Ti02(anslagsvis 10 til 11 FF/kg i 1985) har ført brukerne til å betrakte mere lønnsomme alter-native løsninger. I papirsektoren har man forsøkt å erstatte titanoksyd med en blanding av TiC^og andre mer økonomisk lønnsomme fyllstoffer, valgt spesielt fra gruppen omfattende talkum, kaolin, aluminiumoksydhydrat og CaCO^men dette har vist seg utilfredsstillende med hensyn til opasiteten såvel som retensjonen.

I henhold til fransk patentansøkning 84.19957 av 26. desember 1984 (TALCS DE LUZENAC) anbefales et nytt opasitetspigment som er spesielt verdifult med hensyn til opasitetskontrasten og spesielt opasiteten overfor olje. Dette opasitetspigment består av en blanding av 10 til 70 vekt% TiC>2og 30 til 90 vekt% av et hjelpestoff valgt fra lamellære silikater og oppnås ved sammaling av TiG^med det nevnte lamellære hjelpestoff slik at titanoksydet kan bli absorbert av de fragmenterte partikler av hjelpestoffet. Talkum (hydratisert magnesiumsilikat), kloritt (hydratisert magnesiumaluminium-silikat), kaolin, glimmer, flogopitt og blandinger derav nevnes spesielt blant de lamellære silikater som er egnet i henhold til den nevnte patentansøkning.

Ved gjennomføring av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen forbedres retensjonen og det oppnås besparelser i fremstil-lingsomkostningene idet de mekaniske egenskaper av de fibrøse baner samtidig opprettholdes eller forbedres i forhold til tidligere kjente papirfremstillingmetoder, når TiG^anvendes som det eneste opasitetsfyllstoff på den ene side og på den annen side det billigere opasitetspigment som utgjør gjen-standen for den ovennevnte franske patentansøkning 84.19957.

Det er spesielt funnet (jevnfør resultatene av sammenlikningstester gitt i det følgende) at ved å anvende det ovennevnte opasitetspigment, (i) gir metoden i FR-A-2.492.425 fibrøse baner med egenskaper (spesielt retensjon og opasitet) som er meget overlegne de egenskaper som oppnås ved de konvensjonelle papirfremstillingsmetoder, og (ii) fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen forbedrer de nevnte egenskaper i forhold til de nevnte konvensjonelle metoder og FR-A-2.492.425.

Videre, når Ti02erstattes med opasitetspigmentet i henhold til den nevnte franske ansøkning, er det nødvendig å øke mengden av mineralsk fyllstoff som innføres i papiret (f.eks. erstattes 4 vekt% TiC^med 7 vektdeler av en sammalt blanding av 80 vekt% lamellært silikat og 20 vekt% Ti02) for å oppnå en ekvivalentopasitet. Nå er det imidlertid kjent at de mekaniske egenskaper av den resulterende fibrøse bane ned-settes når mengden mineralsk fyllstoff økes.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse overvinnes ulempen forbundet med å øke mengdeandelen av mineralsk fyllstoff og de mekaniske egenskaper, særlig rivstyrke og sprengstyrke, opprettholdes eller endog forbedres samtidig, spesielt når en god opasitet tilstrebes.

Ved fremgangsmåten som anbefales i samsvar med oppfinnelsen for fremstilling av en fiberholdig bane ved papirfremstillingsteknikk for å forbedre retensjonen og hvor blandingen av mineralsk fyllstoff og det organiske bindemiddel, forhåndsflokkulert ved hjelp av et flokkuleringsmiddel, innføres i den vandige suspensjon av fibre ved innløpskretsene av papirmaskinen hvoretter det oppstrøms fra innløpskassen innføres et flokkuleringsmiddel i den resulterende vandige suspensjon:

1) det fremstilles en vandig suspensjon av fibre,

2) en vandig suspensjon av mineralsk fyllstoff og bindemiddel fremstilles, hvori fyllstoff/bindemiddelblåndingen er forhåndsflokkulert ved hjelp av et kationisk flokkuleringsmiddel, 3) ved innløpskretsene av papirmaskinen og oppstrøms fra dens innløpskasse innføres den vandige suspensjon av den forhåndsflokkulerte fyllstoff/bindemiddelblanding i den vandige suspensjon av fibre på en slik måte at (i) den midlere diameter av flokkene av fyllstoff/bindemiddelblanding som innføres i suspensjonen av fibre er mellom 0,01 og 0,3 mm, og (ii) kontakttiden mellom den nevnte fyllstoff/bindemiddelblanding og fiberne i den resulterende suspensjon er mellom 10 og 60 sek., 4) oppstrøms fra innløpskassen innføres et kationisk flokkuleringsmiddel i den vandige suspensjon av fiber/fyllstoff/ bindemiddelblanding oppnådd i trinn 3) på en slik måte at kontakttiden mellom flokkuleringsmidlet og fiber/fyllstoff/ bindemiddelblandingen er under 45 sek., og 5) den resulterende vandige suspensjon innføres i innløps-kassen og en bane formes på papirmaskinen og presses og tørkes.

Uttrykket "fiberholdige bane" skal her mene et komposittmaterial omfattende fibre, mineralsk fyllstoff, et bindemiddel og i det minste et flokkuleringsmiddel. Dette komposittmaterial, som fremstilles ved hjelp av en papirfremstillingsprosess, kan også inneholdes ett eller flere hjelpestoffer som konvensjonelt anvendes ved papirfremstilling. Innenfor denne definisjon omfatter uttrykket "fiberholdig bane" på den ene side papir og kartong hvis de overveiende fibre er cellulosefibre og omfatter på den annen side syntetisk papir eller ikke-vevede baner hvis de anvendte fibre hovedsakelig er ikke-cellulosefibre.

Det komposittmaterial som oppnås ved den ovennevnte fremgangsmåte kan anvendes som et trykke-skrivemedium, karserings-medium eller innpakkingsmedium eller for fremstilling av spesielle media (særlig fotografiske media, media for blåpapirfritt kopieringspapir og media for laminering).

Når det mineralske fyllstoff hovedsakelig består av et opasitetsmiddel eller inneholder et opasitetsmiddel er kompositt-materialet oppnådd i samsvar med oppfinnelsen av en spesiell verdi spesielt i (i) sektoren av media bestemt for impregner-ing med fenolisk og/eller melamin-harpikser for fremstilling av laminerte paneler, for å forhindre at materialet blir transparent, og (ii) sektoren for innpakningsmedia (spesielt matemballasje) som må forblir opak ved kontakt med fettstoffer eller etter dannelse av komposittblandinger med voksarter, harpikser og/eller polymerer som har en tendens til å påvirke opasiteten av sluttproduktet.

Alle fibre er egnet for fremstilling av den fibrøse bane i samsvar med oppfinnelsen, spesielt naturlige organiske fibre (cellulosefibre) eller syntetiske organiske fibre (polyamid, polyester, polyalkylen og polyakrylat-fibre) og mineralske fibre (glass, keramiske fibre, asikulære gipsfibre og karbonfibre og mineralull) og blandinger derav. Det er foretrukket å bruke rikelig med trefibre, nemlig ubleket, halvbleket eller bleket bartrefibre og løvtrefibre, eventuelt i forbindelse med gjenvundne fibre som skriver seg f.eks. fra avfallspapir og tekstiler. Det er også mulig å kombinere cellulosefibre med fibre av syntetiske høypolymerer som fibre av polyamid, polyester, polyetylen og polypropylen, eller med mineralske fibre som fibre av glass, keramikk, kalsiumsulfat og karbonfibre, eller alternativt med regenererte cellulosefibre, eller blandinger derav.

Fordelaktig anbefales det å tilsette et anionisk middel til den vandige suspensjon av fibre i trinn 1) slik at fibrene blir gjort substantive ved å øke deres anionstyrke. Dette middel, som bidrar til en forbedring av fiber-fyllstoffbind-ingene og følgelig den indre kohesjon av den fibrøse bane, innføres i den nevnte vandige suspensjon av fibre før inn-lemmelsen av de flokkulerte partikler av fyllstoff/bindemiddelblanding i trinn 3). Dette anioniske middel velges foretrukket fra polymerer av den type som består av poly-akrylderivater som polyakrylamider (spesielt modifiserte polyakrylamider med en høy gjennomsnitts molekylvekt på omtrent 5x10 6 til 10 7), polymetakrylamider og natrium-kalium og ammonium-polyakrylater og- polymetakrylater.

Mengden av anionisk middel avhenger av anionstyrken av den anvendes masse, som er forbundet med fremstillingsmetoden (kraftmasse eller bisulfittmasse) og også med de betingelser hvorunder massen vaskes før den anvendes. En kraftmasse som skriver seg fra integrerte anlegg har en mye mer markert anionisk karakter enn en masse som tørkes og lagres før den sendes til papirmaskinen. I praksis vil den anvendte mengde være 0,02 til 0,5 vekt% anionisk middel, i forhold til vekten av den fiberholdige bane, og foretrukket 0,05 til 0,2 vekt% av midlet i forhold til vekten av den fiberholdige bane.

De mineralske fyllstoffer som anvendes ved oppfinnelsen er hovedsakelig ikke-bindende mineralske fyllstoffer. Spesielt egnede mineralske fyllstoffer er dem som anvendes konvensjonelt i papirindustrien og malingindustrien, f.eks. talkum, kaolin, naturlig eller utfelt kalsiumkarbonat eller kalsiumkarbonat som skriver seg fra operasjoner med regenerering av svartluten ekstrahert fra fremstilling av kraftmasser, og mer spesielt etter rekaustiseringsoperasjonen, magnesiumkarbonat, aluminiumoksydhydrater, kalsiumsulfat, kolloidalsilika, bariumsulfat, titandioksyd, satenghvitt (hydratisert kalsium-sulf onaluminat ) , magnesiumhydroksyd, eller blandinger derav. Opasitetspigmentet som er beskrevet i den ovennevnte franske patentansøkning 84.19957 er også egnet.

Dette opasitetspigment oppnås ved sammaling av TiC^ og det lamellære silikat på en slik måte at de fragmenterte partikler av TiG-2 adsorberes ved hjelp av de nye aktiverte overflater som skriver seg fra fragmenteringen av det lamellære silikat. Den ovennevnte franske patentansøkning viser hvorledes og hvorfor dette pigment både strukturmessig og med hensyn til den endelige opasitet er forskjellig fra den mekaniske blanding av de to bestanddeler som er tatt i betraktning i henhold til teknikkens stand.

Sammalingen kan gjennomføres tørt ved å innføre TiG^og det lamellære silikat i en strøm av gass passende for medrivning av partiklene av begge produkter ved supersonisk hastighet og å slynge dem mot hverandre for å bevirke den ovennevnte fragmentering og adsorpsjon, spesielt ved hjelp av en mølle av typen "JET-O-MIZER" (fremstilt av selskapet Fluid Energy) eller av typen "COX" (fremstilt av selskapet Cox Brothers and Co.). Sammalingen kan også gjennomføres vått ved å fremstille en flytende suspensjon inneholdende utgangsmaterialene i opp-delt form og ved å omrøre denne suspensjon i nærværet av faste kuler slik at partiklene av begge produkter knuses mellom kulene for å bevirke den ovennevnte fragmentering og absorp- sjon, spesielt ved hjelp av en mølle av typen "BABCOCK BALL

MILL".

Det nevnte opasitetspigment er en blanding bestående av 10 til 70 vekt% Ti02og 90 til 30 vekt% lamellært silikat (talkum, kloritt, kaolin, glimmer, flogopitt og blandinger derav). Pigmentet har fordelaktig en midlere partikkelstørrelse (som definert i den nevnte franske ansøkning) på mellom 0,5 og 1,5 mikrometer og oppnås ved sammaling av Ti02med en midlere partikkelstørrelse på 60 til 100 mikrometer med et lamellært silikat med en midlere partikkelstørrelse over 2,5 mikrometer og foretrukket mellom 8 og 12 mikrometer.

Det foretrukne opasitetspigment betraktet ut fra opasiteten av de fiberholdige baner oppnådd ved oppfinnelsen vil være en blanding, som beskrevet i det foregående, inneholdende 10 til 50 vekt0/ Ti02og 90 til 50 vekt% lamellært silikat, spesielt et pigment med en midlere partikkelstørrelse d^^=0,5 til 1,5^um og oppnådd ved sammaling av en blanding av 20 vekt% Ti02(d,-0 = 80^um) og 80 vekt% av en blanding talkum/ kloritt (1:1 på vektbasis) = 10^um). Den ovennevnte franske patentansøkning anbefaler spesielt for opasitetskontrasten et pigment bestående av 30 til 50 vekt% Ti°2°^^

til 50 vekt% lamellært silikat og for opasiteten overfor olje, et pigment bestående av 10 til 30 vekt% Ti02og 90 til 70 vekt% lamellært silikat.

Vektforholdet mellom mineralsk fyllstoff og fiber er ikke kritisk og kan spesielt være mellom 0,01 og 6, i henhold til de ønskede anvendelsesområder.

F.eks. i tykk-skrivepapir kan mengden av mineralsk fyllstoff i den fiberholdige bane variere fra 5 til 40 vekt% og spesielt fra 10 til 30 vekt%, i forhold til vekten av den nevnte fiberholdige bane. I de forskjellige karseringspapirer for bygningsformål, kan mengdeandelen fyllstoff være over 50 vekt% i forhold til vekten av den fiberholdige bane. For embal- lasjeanvendelser av typen bestående av mindre, middels eller store sekker, eller for kraftkonvolutter eller media for adressestrimler f.eks. kan mengden mineralsk fyllstoff variere mellom 12 og 15 vekt%, i forhold til vekten av den fiberholdige bane.

Det organiske bindemiddel som kan anvendes ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er et hvilket som helst naturlig eller syntetisk organisk bindemiddel som vanlig anvendes ved papirfremstilling. Det binder bestanddelene i materialet til hverandre og gjør det mulig å forbedre de fysikalske egenskaper av materialet i baneform. De følgende kan nevnes spesielt blant de bindemidler som er egnet ved oppfinnelsen: native stivelser eller stivelser modifisert ved en kjemisk, enzyma-tisk eller termisk prosess, dekstriner, polyvinylalkoholer, kasein, animalsk lim, vegetabilske proteiner, celluloseestere som karboksymetylcellulose, alginater og syntetiske polymer-dispersjoner som karboksylerte eller ikke-karboksylerte styren/butadien latekser, akryllatekser, styren/akryllatekser, vinylacetatlatekser, neoprenlatekser, akrylnitrillatekser, vinylkloridlatekser og blandinger derav.

Mengden av bindemiddel avhenger av den endelige bruk som er forespeilet for banematerialet. Den kan spesielt variere mellom 1 og 40 vekt% og foretrukket mellom 1 og 25 vektdeler pr. 100 vektdeler fibre og mineralsk fyllstoff.

Forhåndsflokkuleringen av mineralsk fyllstoff/bindemiddelblandingen i trinn 2) gjennomføres ved hjelp av et flokkuleringsmiddel idet formålet for dette er å destabilisere den nevnte fyllstoff/bindemiddelblanding ionisk før den blandes med fiberne. Dette produkt, som i det følgende omtales som "flokkuleringsmiddel I" velges fordelaktig fra organiske kationiske flokkuleringsmidler snarere enn fra mineralske kationiske flokkuleringsmidler som aluminiumsulfat og alumini-umpolyklorider.

De følgende kan nevnes spesielt blant de organiske kationiske flokkuleringsmidler som er egnet ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen: polyetyleniminer, polyamidaminer, polyalkylaminer, spesielt fornettede polyalkylaminer, polyakrylamider, spesielt modifiserte polyakrylamider, kvaternær-ammoniumforbindelser som spesielt hydroksypropyltrimetyl-ammoniumklorid og kationiske stivelser.

Det organiske kationiske flokkuleringsmiddel som tilsettes i trinn 2) innlemmes i form av en vandig oppløsning eller suspensjon, foretrukket ved hjelp av en kontinuerlig prosess, i den vandige suspensjon inneholdende det mineralske fyllstoff og det organiske bindemiddel, i en mengde som er generelt mellom 0,006 og 5 vektdeler og foretrukket mellom 0,01 og 2 vektdeler pr. 100 vektdeler av blandingen av mineralsk fyllstoff og bindemiddel. Den nøyaktig mengde som anvendes avhenger av fire faktorer: - konsentrasjonen av den vandige suspensjon av fyllstoff og bindemiddel,

kontakttiden for flokkuleringmiddel/fyllstoff/bindemiddel,

som er forbundet med konfigurasjonen av innløpskretsene i

papirmaskinen,

- omrøringen, og

den kationiske styrke av flokkuleringsmidlet.

Som en generell regel blir imidlertid denne mengde innstilt slik at forhåndsflokkuleringen av fyllstoff/bindemiddelblånd-ingen foregår hovedsakelig i løpet av høyst 1 min.

I henhold til et karakteristisk trekk ved oppfinnelsen er det ved utføring av trinn 3) viktig at den midlere diameter av flokkene av fyllstoff/bindemiddelblanding er mellom 0,01 og 0,3 mm, og foretrukket mellom 0,03 og 0,15 mm, når den nevnte forhåndsflokkulerte blanding innføres i den vandige suspensjon av fibere. Hvis den midlere diameter av de nevnte flokker er mindre enn 0,01 mm kan tapene under viren øke, og hvis den midlere diameter av de nevnte flokker er mer enn 0,3 mm er det alvorlig fare for at den dannede fiberholdige bane ikke vil være ensartet eller at banedannelsen ikke vil være god.

I henhold til et ytterligere karakteristisk trekk ved oppfinnelsen er det viktig at den forhåndsflokkulerte fyllstoff/ bindemiddelblanding innføres i trinn 3) så nær innløpskassen som mulig slik at kontakttiden mellom fyllstoff/bindemiddelblandingen og fibrene er mellom 10 og 60 sek. og foretrukket mellom 10 og 45 sek. Hvis den nevnte kontakttid er over 60 sek. vil flokkene av fibre/fyllstoff/bindemiddel være for voluminøse og de fiberholdige baner kan bli uensartet.

Det er til slutt vitkig at i trinn 4) bør det kationiske flokkuleringsmiddel som innlemmes i fiber/fyllstoff/bindemiddelblandingen fra trinn 3) innføres i innløpskretsene meget nær innløpskassen slik at kontakttiden mellom flokkuleringsmidlet og fiber/fyllstoff/bindemiddelblandingen er under 45 sek. og foretrukket mellom 8 og 30 sek.

Det kationiske flokkuleringsmiddel 4), som i det følgende benevnes som "flokkuleringsmiddel II) velges fra gruppen omfattende organiske og mineralske ioniske destabiliserings-midler. I likhet med flokkuleringsmiddel I kan flokkuleringsmiddel II være en organisk kationisk substans eller i motset-ning til flokkuleringsmiddel I en uorganiske kationisk substans, f.eks. aluminiumsulfat eller aluminiumpolyklorin. Flokkuleringsmiddel II kan selvfølgelig være identisk med flokkuleringsmiddel I.

Når flokkuleringsmiddel II er en mineralsk kationisk substans, f.eks. aluminiumsulfat, er det en fare for at bakvannet som samles i våtdelen av papirmaskinen spesielt under viren, og som resirkuleres, kan øke størrelsen av fyllstoff/bindemiddel-flokkene på grunn av dens innhold av A^CSO^)^. To løs-ninger anbefales for å unngå denne fare: At det resirkulerte bakvann ikke bringes i kontakt med den vandige suspensjon av fyllstoff/bindemiddelblanding i trinn 2) før begynnelsen av trinn 3), eller at det anordnes en skjærkraftinnretning for å redusere den midlere diameter av flokkene av den nevnte fyllstoff /bindemiddelblanding umiddelbart før denne innføres i den vandige suspensjon av fibre i trinn 3).

I henhold til et ytterligere karakteristisk trekk ved oppfinnelsen er det ioniske krav til fibrene i suspensjonen inneholdende de nevnte fibre, det mineralske fyllstoff og bindemiddel, oppnådd i trinn 3), mindre enn eller lik 20 milliekvivalenter pr. gram faststoffer. For en fiberholdig bane bestemt for emballasjesektoren, spesielt sekker, vil det ioniske krav spesielt være 1 til 4 milliekvivalenter pr. gram, og for en fiberholdig bane bestemt for trykke-skrivepapirsektoren vil det ioniske krav spesielt være omtrent 10 milliekvivalenter pr. gram.

Bortsett fra fibrene, det mineralske fyllstoff, det organiske bindemiddel, den anioniske polymer og de kationiske flokkuleringsmidler I og II, kan en rekke forskjellige hjelpestoffer som konvensjonelt anvendt ved papirfremstilling anvendes ved fremgangsmåten for fremstilling av en fiberholdige bane i samsvar med oppfinnelsen, idet eksempler på slike hjelpestoff er er : de lim som vanlig anvendes ved papirfremstilling for å redusere banens følsomhet overfor vann, som f.eks. modifiserte kolofoniumharpikser, parafinemulsjoner og alkylketen-dimerer,

pH regulatorer, f.eks. aluminiumsulfat (som kan tilsettes som flokkuleringsmiddel II og som angitt i det foregående) eller svovelsyre for å innstille pH til mellom 4,5 og 6 for

liming i et surt medium,

antiskummidler,

fluoreserende hvitmidler,

- fargemidler eller toningsmidler,

midler for å meddele våtsyre, f.eks. urea/formaldehyd,

melamin/formaldehyd, glyoksal, fornettede kationiske poly-alkylenaminer og produkter som skriver seg fra kondensering

av melamin/formaldehyd og aminokapronsyre, og

fungisider og/eller bakterisider så vel som vandlige tilsetningsmidler som konvensjonelt anvendes i beleggbad for tykke-skrivepapirsektoren, som dispergeringsmidler (særlig natriumheksametafosfat og pyrofosfat), smøremidler (spesielt fettsyrederivater, f .eks. natrium- eller kalsium-stearat) og viskositetsregulatorer (spesielt gelatin, etylendiamin og urea).

I forbindelse med de ovennevnte kontakttider innbefatter fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen et stort antall konti-nuerlige operasjoner.

Den beste utførelsesform av fremgangsmåten er vist i det følgende.

TRINN 1)

a) De celluloseholdige fibr.e i vandig suspensjon, som skriver seg fra maling i en masseløser (ikke-integrerte anlegg) eller

direkte fra et massefremstillingsanlegg (integrerte anlegg) lagres ved en konsentrasjon på 40 - 400 g/l i en massekum under omrøring.

b) De celluloseholdige fibre raffineres på konvensjonell måte til mellom 15 og 65 grader Schoepper-Riegler, i henhold til

anvendelsene, ved en variabel konsentrasjon på mellom 20 og 350 g/l, særlig mellom 20 og 60 g/l, ved hjelp av standard konus- eller dobbeltskive-raffinører, eller spesielt mellom 250 og 350 g/l med spesielle raffinører for høykonsentrasjons-raffinering, særlig i tilfellet med fremstilling av embal-lasjemedia, slik at det oppnås en høy rivstyrke. De organiske og/eller mineralske fibre som det erønskelig å kombinere med celluloseholdige fibre kan om nødvendig innføres ved dette punkt.

c) Det anioniske middel som kreves, som angitt i det foregående, for å gjøre fibrene substantive tilsettes under omrøring

i en dose på mellom 0,02 og 0,5 vekt% og foretrukket mellom 0,05 og 0,2 vekt%, i forhold til vekten av den fiberholdige bane.

TRINN 2)

a) Det mineralske fyllstoff dispergeres i et vandig medium ved en konsentrasjon på mellom 150 og 600 g/l og foretrukket

ved en konsentrasjon på 300 - 400 g/l. Dette mineralske fyllstoff kan bestå fullstendig av et opasitetsmiddel eller en blanding av flere fyllstoffer som spesielt inkluderer et opasitetsmiddel. Foretrukket er oasitetsmidlet her en sammalt blanding (d<-Q = 0,5 til 1,5^um) oppnådd fra 80 vekt% talkul/kloritt (1:1 på vektbasis) (dj-Q = 10^um) og 20

vekt% Ti02(d5Q= 80^um).

b) Det organiske bindemiddel, ferdig for bruk hvis det er en lateks eller forhåndsbehandlet hvis det er en nativ, foretret eller oksydert stivelse eller en stivelse som har vært utsatt for enymatisk nedbrytning, et dekstrin eller en stivelses-ester, tilberedes til et vandig preparat ved en konsentrasjon på mellom 20 og 300 g/l og foretrukket mellom 20 og 200 g/l. Det foretrukne bindemiddel er nativ stivelse. c) Den vandige suspensjon av mineralsk fyllstoff blandes med det vandige preparat av bindemiddel, under omrøring, foretrukket ved hjelp av en kontinuerlig prosess. Denne operasjon gjennomføres fordelaktig i en dynamisk konusblander med propeller, som sikrer perfekt homogenitet av fyllstoff/bindemiddelblandingen. Flokkuleringsmiddel I innlemmes i fyllstoff /bindemiddelblandingen etter at den er blitt fortynnet fra 10 til 100 ganger med vann (fortynning over 10 ganger og mindre eller lik 100 ganger). Mengden av flokkuleringsmiddel I som innfører seg mellom 0,006 og 5 vektdeler og foretrukket mellom 0,01 og 2 vektdeler pr. 100 vektdeler på tørr vektbasis av fyllstoff/bindemiddelblandingen.

I praksis innføres suspensjonen av fyllstoff på den ene side og det vandige preparat av bindemiddel på den annen side, hver kontinuerlig i området ved toppen av en dynamisk konusblander med propeller. Flokkuleringsmiddel I innføres kontinuerlig omtrent halvveis oppe i blanderen som i området ved sin nedre ende har et innløp for fortynningsvann for å muliggjøre gjennomføring av de nødvendige fortynningsoperas joner. Fyllstoff/bindemiddelblandingen forhåndsflokkulert på denne måte samles kontinuerlig ved den nedre ende av blanderen.

TRINN 3)

Den forhåndflokkulerte fyllstoff/bindemiddelblanding i vandig suspensjon inneholdende 100 - 200 g/l innføres kontinuerlig ved innløpskretsene i den vandige suspensjon av fibre fremstilt i trinn 1), idet den midlere diameter av flokkene av den nevnte fyllstoff/bindemiddelblanding er mellom 0,01 og 0,3 mm og foretrukket mellom 0,03 og 0,15 mm, idet den forhåndsflokkulerte blanding innføres så nær innløpskassen som mulig slik at kontakttiden mellom fyllstoff/bindemiddelblandingen og fibrene er mindre enn 60 sek. og fordelaktig mellom 10 og 45 sek.

TRINN 4)

Oppstrøms fra innløpskassen innlemmes en liten mengde flokkuleringsmiddel II i blandingen fra trinn 3) for å styrke bind-ingen av flokkene og forbedre den endelige retensjon på vieren på papirmaskinen, idet kontakttiden mellom flokkuleringsmiddel II og den flokkulerte fiber/fyllstoff/bindemiddelblanding er mindre enn 45 sek. og foretrukket mellom 8 og 30 sek.

BEMERKNINGER

De andre tilsetningsmidler som er nevnt i det foregående, som limkomponenter, fluoreserende hvitmidler etc. kan innlemmes enten etter raffineringen av de celluloseholdige fibre i trinn 1) eller etter inføring av den forhåndsflokkulerte fyllstoff/ bindemiddelblanding i trinn 3).

Ytterligere fordeler og karakteristiske trekk ved oppfinnelsen vil fremgå klarere fra den etterfølgende beskrivelse av utfør-elseseksempler og sammenlikningstester. Disse data innebærer ikke noen begrensning men gis i illustrerende hensikt med et spesielt formål, nemlig forbedring av retensjonen og opasiteten.

Av hensiktsmessighetsgrunner omtales de fiberholdige baner som oppnås ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen som "Ex"-produkter og de fiberholdige baner som oppnås ved tidligere kjent teknikk benevnes som "A"-produkter (konvensjonell teknikk) henholdsvis "B"-produkter (teknikken i henhold til FR-A-2.492.425).

EKSEMPEL 1

FREMSTILLING AV TYKKE- SKRIVEMEDIUM

En fiberholdig bane fremstilles i henhold til den beste utførelsesform som er gitt i det foregående, ved å gå ut fra celluloseholdige fibre bestående av en blanding av :

og fra opasitetspigmentet i henhold til eksempel 1 i fransk ansøkning 84.19957, oppnådd ved sammaling av en blanding av: idet de andre arbeidsbetingelser er som følgende:

En fiberholdig bane dannes som kan anvendes som et trykke-skrivemedium med flatevekt 64 g/m2 .

SAMMENLIKNINGSTEST I

Banen oppnådd i henhold til eksempel 1 ble sammenliknet med sammenlikningsbaner oppnådd ved hjelp av en konvensjonell teknikk (A^ og i henhold til læren i FR-A- 2.492.425 (B1) med samme vekt (64 g/m2 ), ved å gå ut fra de samme celluloseholdige fibre (35° SR), den samme type Ti02(d5Q=0,8 mikrometer etter maling av titandioksyd med d^^ = 80 mikrometer) for A^, og det samme opasitetspigment for B^, idet fremstillingen av den fiberholdige bane B^og som omfattet følgende bestemmelser:

Mengdene av bestanddelene, de mekaniske egenskaper og materialomkostningene for de nevnte baner er samlet i tabell

I.

Resultatene i tabell I viser at de mekaniske egenskaper (midlere bruddlengde, midlere sprengfaktor og spesielt retensjonen) i eksempel 1, oppnådd ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, er vesentlig bedre enn for A^og for en identisk opasitet.

EKSEMPEL 2

FREMSTILLING AV EN FIBERHOLDIG BANE FOR TRYKKING- SKRIVEPAPIR

En fiberholdig bane som veier 64 g/m<2>fremstilles fra de celluloseholdige fibre og opasitetspigmentet i henhold til eksempel 1 i det foregående, med de samme verdier for d , tl og T2'

SAMMENLIKNINGSTEST 2

Den fiberholdige bane i eksempel 2 ble sammenliknet med en fiberholdig bane (A,,) oppnådd under i det vesentlige analoge betingelser med hensyn til valget av celluloseholdige fibre, bindemiddel og flokkuleringsmiddel I, idet opasitetspigmentet ble erstattet med Ti02som i den foregående sammenlikningstest I.

Mengdene av bestanddelene, de mekaniske egenskaper og mate-rialprisene for de nevnte baner er oppsamlet i tabell II. Resultatene gitt i den nevnte tabell II bekrefter de resultater som er samlet i tabell I. Det finnes spesielt at eks. 1 og eks. 2 tillater besparelser på 7 til 10% og er meget gunstige for en identisk opasitet med hensyn til å forbedre retensjonen og de mekaniske egenskaper. Lønnsomheten kan forbedres ved å fremstille banene eks. 1 og eks. 2 med en vekt på 60 g/m<2>i stedet for 64 g/m<2>under hensyntagen til de meget gode mekaniske egenskaper av produktene oppnådd ved oppfinnelsen.

EKSEMPEL 3

FREMSTILLING AV EN FIBERHOLDIG BANE FOR EMBALLASJE

En fiberholdig bane for emballasje, som veide 70 g/m2 , fremstilles fra en blanding av celluloseholdige fibre omfattende:

og fra opasitetspigmentet i henhold til eksempel 1 i det foregående, idet verdiene for d m , t1 , og t Z„ er identiske for verdiene i eksempel 1.

SAMMENLIKNINGSTEST III

Produktet oppnådd i henhold til eksempel 3 ble sammenliknet med en konvensjonell fiberholdig bane (A^) som veide 70

g/m2 , hvori opasitetspigmentet var erstattet med Ti02, idet de celluloseholdige fibre og den midlere partikkelstørrelse av Ti°2i papiret A^ var identisk henholdsvis med fibrene i eksempel 3 og den midlere partikkelstørrelse for opasitetspigmentet. Blandingene eks. 3 og A^ og de oppnådde resultater er samlet i tabell III.

EKSEMPEL 4 OG SAMMENLIKNINGSTEST IV

FREMSTILLING AV ET BASISMEDIUM FOR BLÅPAPIRFRITT KOPIERINGSPAPIR

Et basismedium for blåpapirfritt kopieringspapir fremstilles i henhold til oppfinnelsen (eks. 4) fra en blanding av celluloseholdige fibre omfattende:

Opasitetspigmentet er identisk med pigmentet i eksempel 1 i det foregående, og likeledes verdiene d^, T^og t2. Det resulterende papir veier 40 g/m2 .

Et sammenlikningsprodukt (A^) oppnås fra samme fibre hvor opasitetspigmentet erstattes med Ti02(d,-Q = 0,8 mikrometer). De tilsvarende resultater er samlet i tabell IV.

EKSEMPEL 5 OG SAMMENLIKNINGSTEST V

FREMSTILLING AV ET LAMINERINGSMEDIUM

Et lamineringsmedium fremstilles i henhold til oppfinnelsen (eks. 5) fra en blanding av cellulosefibre omfattende:

Opasitetspigmentet er identisk med pigmentet i eksempel 1 ovenfor, og likeledes verdiene for d . t, og t.. Et ^ m' 1 ^ 2 lamineringsmedium som veier 90 g/m<2>oppnås.

Sammenlikningsproduktet (A,-) oppnås fra samme fibre, idet opasitetspigmentet erstattes med TiG^(d50= °'8 mikrometer). De tilsvarende resultater er samlet i tabell V. Besparelsen i prisen på blandingen er funnet å overstige 25%.

Et studium av tabellene I til V gjør det mulig å konkludere at: (i) opasitetspigmentet i henhold til den tidligere nevnte franske patentansøkning 84.19957 (TALCS DE LUZENAC) oppnådd ved sammaling, er av spesiell verdi fra et industrielt syns-punkt, idet de resultater som er oppnådd her bekrefter resultatene gitt i den nevnte ansøkning, (ii) metoden i henhold til FR-A-2.492.425 forbedrer retensjonen og følgelig opasiteten av de fiberholdige baner når det nevnte opasitetspigment anvendes, og (iii) fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse er meget gunstig med hensyn til opasitet ettersom den for en lik opasitet forbedrer retensjonen og de mekaniske egenskaper og resulterer i store besparelser i råmaterialer i sammenlikning med tidligere kjent teknikk.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en fiberholdig bane ved hjelp av en papirfremstillingsprosess, for å forbedre retensjonen, hvor den forhåndsflokkulerte blanding av det mineralske fyllstoff og det organiske bindemiddel innføres i den vandige suspensjon av fibre ved innløpskretsene av papirmaskinen, karakterisert ved at den forhåndsflokkulerte blanding av det mineralske fyllstoff og det organiske bindemiddel innføres i den vandige suspensjon av fibre hvoretter et flokkuleringsmiddel innføres i den resulterende vandige suspensjon oppstrøms fra innløpskassen, hvori:

1) en vandig suspensjon av fibre fremstilles,

2) en vandig suspensjon av mineralske fyllstoffer og bindemiddel fremstilles hvori fyllstoff/bindemiddelblandingen forhåndsflokkuleres ved hjelp av et kationisk flokkuleringsmiddel ,

3) ved innlø pskretsen av papirmaskinen og oppstrøms fra dens innløpskasse innføres en vandig suspensjon av den for-håndsf lokkulerte fyllstoff/bindemiddelblanding i den vandige suspensjon av fibre på en slik måte at (i) den midlere diameter av flokkene av fyllstoff/bindemiddelblanding som innføres i suspensjonen av fibre er mellom 0,01 og 0,3 mm, og (ii) kontakttiden mellom fyllstoff/ bindemiddelblandingen og fibrene i den resulterende suspensjon er mellom 10 og 60 sek.,

4) oppstrøms fra innløpskassen innfø res et kationisk flokkuleringsmiddel i den vandige suspensjon av fiber/fyllstoff/ bindemiddelblanding oppnådd i trinn 3) på en slik måte at kontakttiden mellom flokkuleringsmidlet og fiber/fyllstoff /bindemiddelblandingen er mindre enn 45 sek, og

5) den resulterende vandige suspensjon innføres i innløps-kassen og en bane tildannes på papirmaskinen, presses og tørkes.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det mineralske fyllstoff inneholder et opasitetsmiddel.

3. Fremgangsmåte for fremstilling av en fiberholdig bane ved hjelp av en papirfremstillingsprosess for å forbedre retensjonen og opasiteten, karakterisert ved at (i) den forhåndsflokkulerte blanding av det mineralske fyllstoff og det organiske bindemiddel innføres i den vandige suspensjon av fibre ved innløpskretsene for papirmaskinen, idet det mineralske fyllstoff inneholder et opasitetsmiddel valgt fra pigmenter bestående av en blanding av 10 til 70 vekt% Ti°2 0(3 90 ti- 1 30 vekt% lamellært silikat oppnådd ved sammaling av TiC^ med det lamellære silikat slik at fragmenterte partikler av TiC^ bevirkes til å bli absorbert av de aktiverte overflater av de fragmenterte partikler av det lamellære silikat, hvoretter (ii) et flokkuleringsmiddel innføres i den resulterende vandige suspensjon oppstrø ms fra innlø pskassen, hvori:

1) en vandig suspensjon av fibre fremstilles,

2) en vandig suspensjon av mineralske fyllstoffer og bindemiddel fremstilles, hvori fyllstoff/bindemiddelblandingen forhåndsflokkuleres ved hjelp av et kationisk flokkuleringsmiddel ,

3) ved innlø pskretsene for papirmaskinen og oppstrøms fra dens innløpskasse innføres den vandige suspensjon av den forhåndsflokkulerte fyllstoff/bindemiddelblanding i den vandige suspensjon av fibre på en slik måte at (i) den midlere diameter av flokkene av fyllstoff/bindemiddelblanding innført i suspensjonen av fibre er mellom 0,01 og 0,3 mm, og (ii) kontakttiden mellom fyllstoff/bindemiddelblandingen og fibrene i den resulterende suspensjon er mellom 10 og 60 sek.,

4) oppstrøms fra innløpskassen innføres et kationisk flokkuleringsmiddel i den vandige suspensjon av fiber/fyllstoff/ bindemiddelblanding oppnådd i trinn 3) på en slik måte at kontakttiden mellom flokkuleringsmidlet og fiber/fyllstoff /bindemiddelblandingen er mindre enn 45 sek., og

5) den resulterende vandige suspensjon innføres i innløps-kassen og en bane tildannet på papirmaskinen, presses og tørkes.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 3, karakterisert ved at fibrene i trinn 1) gjøres substantive ved tilsetning av et anionisk middel.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert ved at det anioniske middel er en anionisk organisk polymer anvendt i en mengde på 0,02 til 0,5 vekt% og foretrukket 0,05 til 0,2 vekt% i forhold til vekten av den fiberholdige bane.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 3, karakterisert ved at den midlere diameter av flokkene av fyllstoff/bindemiddelblanding innført i trinn 3) i den vandige suspensjon av fibre er mellom 0,03 og 0,15 mm.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 3, karakterisert ved at kontakttiden mellom den forhåndsflokkulerte fyllstoff/bindemiddelblanding innført i trinn 3) og fibrene er mellom 10 og 45 sek.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 3, karakterisert ved at.kontakttiden mellom det kationiske flokkuleringsmiddel innført i trinn 4) og fiber/ fyllstoff/bindemiddelblandingen er mellom 8 og 30 sek.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 3, karakterisert ved at det ioniske krav for fibrene er mindre enn eller lik 20 milliekvivalenter pr. gram faststoffer.

10. Fiberholdig bane oppnådd ved hjelp av fremgangsmåten som angitt i ett eller flere av kravene 1 til 9.