FI64414B - COMPOSITION FOR THE PURPOSE OF THE PAPER OF THE PAPER OF THE PAPER OF THE PAPER OF THE PAPER OF THE PAPER OF THE PAPER - Google Patents

Description

G5SF1 [B] (11)KUULUTUSJULKAISU {.Λ ΛΑ ΛG5SF1 [B] (11) NOTICE OF ANNOUNCEMENT {.Λ ΛΑ Λ

Ma lj w 'utläggningsskrift ohhih C (45) Paten IU uydanc tty 10 11 1933 Patent cede!elät ^ · (51) Kv.n3m.ci.3 D 21 H 3/28, 3/66, 3/78 SUOM I — Fl N LAN D (21) Pm*n«lh»kwn«i*—. P«t*»>t»n$eicnln| 792828 (22) Htkemltpilyi — Amekntngtdag 11.09.79 (23) Alkupllvi—Glkigheudag 11.09.79 (41) Tuliut Julkiseksi — Bllvlt ofFantllf 2_2 03 8lMa lj w 'utläggningsskrift ohhih C (45) Paten IU uydanc tty 10 11 1933 Patent cede! Elät ^ · (51) Kv.n3m.ci.3 D 21 H 3/28, 3/66, 3/78 SUOM I - Fl N LAN D (21) Pm * n «lh» kwn «i * -. P «t *»> t »n $ eicnln | 792828 (22) Htkemltpilyi - Amekntngtdag 11.09.79 (23) Alkupllvi — Glkigheudag 11.09.79 (41) Became Public - Bllvlt ofFantllf 2_2 03 8l

Patentti* Ja rekisterihallitut («) NthUytk.1^ j. kUuL|uik.isun pvm.-Patent * And registered («) NthUytk.1 ^ j. KUuL | uik.isun pvm.-

Patent* och registerttyrelsen ' An*ekan utl«|d och wl.*krKton public*r*d 29.07.83 (32)(33)(31) fyydetty muolkeus—Begird prtorltet (71) Blue Circle Industries Limited, Portland House, Stag Place,Patent * och registrerttyrelsen 'An * ekan utl «| d och wl. * KrKton public * r * d 29.07.83 (32) (33) (31) fyydetty muolkeus — Begird prtorltet (71) Blue Circle Industries Limited, Portland House, Stag Place,

London SW1E 5BJ, Englanti-England(GB) (72) Kenneth Brooks, Longfield, Kent, Leslie Edward Shiel, Gravesend,London SW1E 5BJ, England-England (GB) (72) Kenneth Brooks, Longfield, Kent, Leslie Edward Shiel, Gravesend,

Kent, David Ernest Smith, Longfield, Kent, Englanti-England(GB) (ib) Berggren Qy Ah (5*0 Seokset, jotka ovat tarkoitetut käytettäviksi paperin täyteaineiden kanssa ja menetelmä täyteaineen valmistamiseksi ja paperinvalmistus niitä käyttäen - Kompositioner för användning tillsammans med fyll-nadsämnen för papper, förfarande för tillverkning av papper och pappersframställning genom användande av dessa.Kent, David Ernest Smith, Longfield, Kent, England-GB (GB) (ib) Berggren Qy Ah (5 * 0 Mixtures for use with paper fillers and method of making the filler and papermaking using them - Composition for use in the manufacture of paper -nadsämnen för papper, förfarande för tillverkning av papper och pappersframställning genom användande av dessa.

Esillä oleva keksintö koskee seoksia, joita käytetään paperin valmistuksessa yhdessä mineraalitäyteaineiden, kuten saven, litofonin, bariumsulfaatin, titaanipigmenttien, talkin, satiinivalkoisen ja kalsiumkarbonaatin, esimerkiksi liituvalkoisen, kanssa. Keksintö koskee tarkemmin sanoen tällaisia seoksia, jotka sisältävät myös tärkkelystä.The present invention relates to compositions used in the manufacture of paper in combination with mineral fillers such as clay, lithophone, barium sulphate, titanium pigments, talc, satin white and calcium carbonate, for example chalk white. More particularly, the invention relates to such compositions which also contain starch.

Tällaisia mineraalitäyteaineita käytetään erilaatuisia papereita valmistettaessa. Täyteaineen suhteen selluloosaan nähden kasvaessa kasvaa paperin opasiteetti, mutta lujuusominaisuuksilla on taipumus huonontua ja lisäksi täyteaineilla on taipumus joutua siihen veteen, joka virtaa pois märkänä muodostetusta paperirainasta niin, että on tavanomaista lisätä niinkutsuttuja "retentioapuaineita". Nämä ovat tavallisesti suuren molekyylipainon omaavia polymeerejä, erikoisesti orgaanisia polyelektrolyyttejä, joilla on taipumus höytälöityä yhdessä täyteaineosasten ja selluloosakuitujen kanssa.Such mineral fillers are used in the manufacture of various grades of paper. As the filler increases relative to the cellulose, the opacity of the paper increases, but the strength properties tend to deteriorate and, in addition, the fillers tend to enter the water flowing out of the wet formed paper web, so that it is customary to add so-called "retention aids". These are usually high molecular weight polymers, especially organic polyelectrolytes, which tend to flocculate together with filler particles and cellulose fibers.

Aikaisemmin on ehdotettu valmistaa esihöytälöity täyteaineseos, so. sellainen, jossa täyteaineen kanssa vesisuspensioon lisätään höy- tälöimisaine, joka muuttaa olosuhteita ja muutamissa tapauksissa täyte- 2 64414 aineen tehokasta osassuuruutta ennen seoksen lisäämistä paperimassaan. Tällaisella esihöytälöidyllä täyteaineseoksella on parantunut kyky höytälöityä kuiduille, mikä mahdollistaa suuremman täyteaine-tai pigmenttimäärän lisäämisen paperille samalla kun se säilyttää hyvät lujuus-, optiset ja muut paperilta vaadittavat ominaisuudet.It has previously been proposed to prepare a pre-planed filler mixture, i. one in which a flocculant is added to the aqueous suspension with the filler, which changes the conditions and, in a few cases, the effective portion size of the filler before adding the mixture to the pulp. Such a pre-flocculated filler blend has an improved ability to flocculate on the fibers, allowing a greater amount of filler or pigment to be added to the paper while retaining the good strength, optical and other properties required of the paper.

On myös tunnettua lisätä ns. jauhintärkkelyfcsiä, so. esigelatinoituja tärkkelyksiä, paperikoneen märkäpäähän paperin lujuuden parantamiseksi, mutta tavanomaisten jauhintärkkelysten määrä on rajoitettu niiden käytön suhteen paperiteollisuudessa niiden huonoista retentio-ominaisuuksista johtuen, ja johtuen biologisen hapen vähenemisproblee-meista poistuvassa vedessä. Tärkkelykset ovat kustannuksiltaan kuitenkin suhteellisen alhaiset.It is also known to add the so-called. grinding starch, i.e. pregelatinized starches to the wet end of the paper machine to improve paper strength, but the amount of conventional grinding starches is limited in their use in the paper industry due to their poor retention properties, and due to biological oxygen depletion problems in the effluent. However, starches are relatively low cost.

Esillä olevan keksinnön eräänä tarkoituksena on aikaansaada parannettu vesipitoinen täyteaineseos, joka on esihöytälöityä tyyppiä ja jolla on parantunut retentio märässä paperirainassa, samalla kun kuivatussa arkissa säilyvät halutut ominaisuudet. Keksinnön tarkoituksena on edelleen aikaansaada sellainen höytälöimisseos, joka sisältää orgaanista polyelektrolyyttiä käyttöä varten edellä mainitun parannetun täyteaineseoksen valmistuksessa.It is an object of the present invention to provide an improved aqueous filler composition of the pre-flocculated type with improved retention in a wet paper web while retaining the desired properties in the dried sheet. It is a further object of the invention to provide a flocculation composition containing an organic polyelectrolyte for use in the manufacture of the aforementioned improved filler composition.

Keksinnön avulla aikaansaadaan edellä esitetyt päämäärät yleisesti lisäämällä tärkkelystä, erikoisesti kylmään veteen liukenevaa tärkkelystä, höytälöimisseokseen, jota käytetään täyteaineen valmistuksessa. Tärkkelyksen lisääminen orgaanisia polyelektrolyyttejä sisältäviin vesisuspensioihin aiheuttaa vaikeuksia, joita voidaan yleisesti nimittää "sakeutumisilmiöiksi", mutta olemme todenneet, että aineita, jotka kykenevät hajottamaan tällaisia ilmiöitä, voidaan käyttää hyvin tuloksin. Olemme edelleen todenneet, että seos, joka sisältää tällaista ainetta, tärkkelystä ja orgaanista polyelektrolyyttiä, mahdollistaa uuden tekniikan käyttämisen esihöytälöidyn täyteaine järjestelmän valmistamiseksi.The invention achieves the above objects in general by adding starch, in particular cold water-soluble starch, to the flocculation mixture used in the preparation of the filler. The addition of starch to aqueous suspensions containing organic polyelectrolytes causes difficulties which can be commonly referred to as "thickening phenomena", but we have found that substances capable of decomposing such phenomena can be used with good results. We have further found that a mixture containing such a substance, starch and an organic polyelectrolyte allows the use of a new technique for the production of a pre-planed filler system.

Tähän asti on esihöytälöidyt järjestelmät aikaansaatu liuottamalla erikseen höytälöivä polymeeri, kuten höytälöimisominaisuudet omaava orgaaninen polyelektrolyytti, veteen, joka on lisätty sitten täyteaineeseen lietteen muodossa. On todettu, että kun tärkkelykset joutuvat kosketuksiin vesisuspensiossa orgaanisen polyelektrolyytin, kuten-polyakryyliamidi-höytälöimisaineen tai retentioapuaineen 3 64414 kanssa, on niillä taipumus vuorovaikutukseen polyelektrolyytin kanssa, josta on seurauksena viskoottis-elastisia ominaisuuksia, jolloin suspensiota on vaikea käsitellä jos sitä on käytettävä paperinvalmis-tusmittakaavassa. Keksintöä voidaan kuitenkin soveltaa esihöytälöi-misen erilliseen liuottamistekniikkaan.Hitherto, pre-flocculated systems have been obtained by separately dissolving a flocculating polymer, such as an organic polyelectrolyte having flocculation properties, in water, which is then added to the filler in the form of a slurry. It has been found that when starches come into contact with an organic polyelectrolyte, such as a polyacrylamide flocculant or retention aid 3 64414, in aqueous suspension, they tend to interact with the polyelectrolyte, resulting in difficult viscosity-elastic properties, resulting in difficult viscosity-elastic properties. . However, the invention can be applied to a separate dissolution technique for pre-flocculation.

Keksinnön erään toisen toteuttamismuodon mukaisesti olemme keksineet polymeeriseoksen, joka sisältää tärkkelystä ja joka voidaan lisätä kuivassa muodossa suoraan täyteainelietteeseen ja joka yksinkertaistaa huomattavasti esihöytälöitymisprosessia ja auttaa esihöytälöidyn täyteaineen käyttämistä suurissa paperinvalmistuskoneissa. Tässä suorassa lisäysmenetelmässä tapahtuvat liukeneminen ja höytälöityrni-nen samanaikaisesti, jotka ilman keksinnön soveltamista voisivat aiheuttaa vaikeita käytännön probleemeja. Tämä johtuu veden jakaantumisesta sen osan välille, joka tarvitaan polymeerin liuottamiseksi, ja sen osan välille, joka sitoutuu seurauksena höytälöitymisen tapahtumisesta. Näin ei tapahdu samassa määrin erillisessä liuottamistek-niikassa johtuen siitä, että tällöin on vettä helposti käytettävissä liuottamisen suorittamiseksi.According to another embodiment of the invention, we have invented a polymer blend containing starch which can be added in dry form directly to the filler slurry and which greatly simplifies the pre-flocculation process and aids in the use of the pre-flocculated filler in large papermaking machines. In this direct addition method, dissolution and flocculation occur simultaneously, which without the application of the invention could cause difficult practical problems. This is due to the distribution of water between the portion required to dissolve the polymer and the portion that binds as a result of flocculation. This is not the case with a separate dissolution technique due to the fact that water is readily available to perform the dissolution.

Edellä mainittu sakeutusilmiö johtuu tyypillisesti kahdesta eri seikasta: (a) viskositeetin kasvusta tärkkelyksen liuetessa, (b) täyteaineosasten höytälöitymisen aiheuttamasta rakennemuutoksesta.The above-mentioned thickening phenomenon is typically due to two different factors: (a) an increase in viscosity as the starch dissolves, (b) a structural change caused by flocculation of the filler particles.

Näitä ilmiöitä voidaan yleisesti nimittää vesisuspension liikkuvuuden menettämiseksi.These phenomena can be commonly referred to as loss of mobility of an aqueous suspension.

Keksinnön mukaisesti aikaansaadaan seos täyteaineen höytälöimiseksi vesisuspensiossa, joka on tarkoitettu käytettäväksi paperinvalmistuksessa, joka sisältää: (a) tärkkelystä, joka voi olla anionista, kationista tai ei-ionista, ja on erikoisesti kylmään veteen liukoinen, esigeelitettyä tyyppiä oleva tärkkelys tai tällaisten tärkkelysten seos, (b) », orgaanista polyelektrolyyttiä, joka kykenee höytälöimään mine-raali-täyteaineosaset vesisuspensiossa, ja (c) ainetta, joka kykenee säätämään dispersion liikkuvuutta.According to the invention, there is provided a composition for flocculating a filler in an aqueous suspension for use in papermaking, comprising: (a) starch, which may be anionic, cationic or non-ionic, and is particularly cold water soluble starch of the pregelatinized type or a mixture of such starches; b) », an organic polyelectrolyte capable of flocculating the mineral filler particles in an aqueous suspension, and (c) a substance capable of controlling the mobility of the dispersion.

/ 6441 4 f/ 6441 4 f

Keksinnön avulla aikaansaadaan edelleen täyteaineseos, joka on tarkoitettu käytettäväksi paperinvalmistusmassassa ja joka sisältää edellä mainittujen aineosien (a), (b) ja (c) seoksen täyteaineen ve sisuspensiossa.The invention further provides a filler mixture for use in papermaking pulp, comprising a mixture of the above-mentioned ingredients (a), (b) and (c) in an aqueous suspension of filler.

Keksinnön erään toteuttamismuodon mukaisesti, joka on sopiva erikoisesti edellä mainittuun suoraan lisäysmenetelmään, on tämä aine sellainen, joka on tehokas pienentämään suspendoidun täyteaineen höytä-löityrnistä ja täten säilyttämään dispersion liikkuvuuden. Keksinnön erään toisen toteuttamismuodon mukaisesti tämä aine on sellainen aine, erikoisesti epäorgaaninen elektrolyytti, joka on tehokas säilyttämään polymeeridispersion liikkuvuuden alentamalla sen viskositeettiä. Keksinnön mukaisiin seoksiin sisältyy edullisesti sekä sellainen aine, joka kykenee pienentämään höytälöityrnistä, että sellainen aine, joka pienentää viskositeettiä.According to one embodiment of the invention, which is particularly suitable for the above-mentioned direct addition method, this substance is one which is effective in reducing the flocculation of the suspended filler and thus in maintaining the mobility of the dispersion. According to another embodiment of the invention, this substance is a substance, in particular an inorganic electrolyte, which is effective in maintaining the mobility of the polymer dispersion by lowering its viscosity. The compositions of the invention preferably include both an agent capable of reducing flocculation and an agent which reduces viscosity.

Keksinnön eräissä edullisissa seoksissa tärkkelys on anioninen tai vielä edullisemmin ei-ioninen, kylmään veteen liukeneva tärkkelys, ja orgaaninen polyelektrolyytti on kationinen höytälöimis- tai retentioapuaine.In some preferred compositions of the invention, the starch is anionic or even more preferably non-ionic, cold water soluble starch, and the organic polyelectrolyte is a cationic flocculation or retention aid.

Esimerkkejä ei-ionisista liukoisista tärkkelyksistä ovat "Stadex" 601, 604, 608 ja 609 (Starch Products), "Cellocol S" ja "Cellocol LZ" (Tunnel Avebe). Sopivia anionisia tärkkelyksiä ovat esimerkiksi "Stadex 7410" (Starch Products) ja "Retabond AP" (Tunnel Avebe).Examples of nonionic soluble starches are "Stadex" 601, 604, 608 and 609 (Starch Products), "Cellocol S" and "Cellocol LZ" (Tunnel Avebe). Suitable anionic starches include, for example, "Stadex 7410" (Starch Products) and "Retabond AP" (Tunnel Avebe).

Sellaisia kationisia polyelektrolyyttejä, jotka ovat mielenkiintoisia tässä yhteydessä, ovat esimerkiksi polyakryyliamidijohdannaiset "Percol" 140, 292 ja 455 ja "DSR 1256", "DSR 341" (Allied Colloids) ja "Reten 210" (Hercules).Cationic polyelectrolytes of interest in this context include, for example, the polyacrylamide derivatives "Percol" 140, 292 and 455 and "DSR 1256", "DSR 341" (Allied Colloids) and "Reten 210" (Hercules).

On huomattava, että saadut täyteaineseokset ovat käyttökelpoisia sellaisissa paperimassoissa, jotka sisältävät mekaanisia massoja, sekä sellaisissa massoissa, jotka sisältävät kemiallisia massoja.It should be noted that the resulting filler blends are useful in pulps containing mechanical pulps as well as in pulps containing chemical pulps.

Kuten edellä mainittiin, voidaan täyteaineseoksen aineosat yhdistää toisiinsa eri tavoin. Keksinnön erään toteuttamismuodon mukaisesti lisätään höytälöimisaine seokseen, joka sisältää tärkkelystä, poly-elektrolyyttiä ja sellaista ainetta, joka kykenee pienentämään suspendoidun täyteaineen höytälöimistä, kuivassa muodossa suoraan 5 64414 täyteaineen vesilietteeseen,jollaista käytetään paperinvalmistuksessa. Kuivan polymeerin suora lisääminen täyteainelietteeseen mahdollistaa täyteaineen suuremman lopullisen kiinteäainepitoisuuden esihöytälöidyssä täyteaineseoksessa kuin mikä muutoin olisi mahdollista, esimerkiksi aina 50 paino-%:n lisäyksen, so. 30 %:n kiinteäaine-pitoisuudesta 45 %:n kiinteäainepitoisuuteen. Tämä kasvu on erittäin käyttökelpoinen, koska se mahdollistaa suurten paperikoneiden käytön pienempiä lisälaitteita käyttäen.As mentioned above, the ingredients of the filler mixture can be combined in different ways. According to one embodiment of the invention, the flocculant is added to a mixture containing starch, polyelectrolyte and a substance capable of reducing flocculation of the suspended filler in dry form directly to an aqueous slurry of the filler as used in papermaking. The direct addition of the dry polymer to the filler slurry allows a higher final solids content of the filler in the pre-flocculated filler mixture than would otherwise be possible, for example always an addition of 50% by weight, i. From a solids content of 30% to a solids content of 45%. This growth is very useful because it allows the use of large paper machines using smaller accessories.

Toisen toteuttamismuodon mukaisesti liuotetaan tärkkelystä ja orgaanista polyelektrolyyttiä sisältävä höytälöimisaineseos veteen, so. saatetaan tilaan, jossa se on homogeenisena, molekulaarisena vesi-dispersiona sellaisen aineen läsnäollessa, joka on tehokas pienentämään dispersion viskositeettiä, ennen dispersion lisäämistä vesipitoiseen täyteainesuspensioon. Tässä toteuttamismuodossa voidaan myös alusta alkaen lisätä sellaista ainetta, joka on tehokas pienentämään höytälöityrnistä, tai se voidaan lisätä myöhempänä ajankohtana liuotetun dispersion lisäämisen aikana täyteainesuspensioon.According to another embodiment, the flocculant mixture containing starch and organic polyelectrolyte is dissolved in water, i. is brought into a homogeneous, molecular aqueous dispersion in the presence of a substance effective to reduce the viscosity of the dispersion before the dispersion is added to the aqueous excipient suspension. In this embodiment, an agent effective to reduce flocculation can also be added from the beginning, or it can be added at a later time during the addition of the dissolved dispersion to the excipient suspension.

Se aine, jota käytetään täyteainetta sisältävän dispersion liikkuvuuden säätämiseksi höytälöityrnistä pienentämällä, voi olla esimerkiksi natriumpolyfosfaatti. Muita esimerkkejä tällaisista aineista ovat aikaiimetailipolyakrylaatit, polyvinyylipyrrolidoni, disyandiamidi ja määrätyt hartsit ja kumit, jotka on luokiteltu kuivalujiksi hartseiksi .The substance used to control the mobility of the filler-containing dispersion by reducing the flocculation can be, for example, sodium polyphosphate. Other examples of such materials include early metal polyacrylates, polyvinylpyrrolidone, dicyandiamide, and certain resins and gums classified as dry strength resins.

Tärkkelystä ja polyelektrolyyttiä sisältävän liuoksen viskositeettiä voidaan pienentää elastisen taipumuksen pienentämiseksi lisäämällä epäorgaanista elektrolyyttiä, edullisesti happoa sitovaa ainetta, jolla on etuna se, että se estää Weissenberg-vaikutuksen, joka ilmenee tällaisia liuoksia sekoitettaessa siten, että sakeutunut aine nousee ylöspäin pitkin käytetyn sekoittajan sekoitusvartta. Sopiva epäorgaaninen elektrolyytti on esimerkiksi aluminiumsulfaatti (sopivasti esimerkiksi paperinvalmistajan aluna).The viscosity of the solution containing starch and polyelectrolyte can be reduced to reduce the elastic tendency by adding an inorganic electrolyte, preferably an acid-binding agent, which has the advantage of inhibiting the Weissenberg effect of mixing such solutions so that the thickened material rises upwards. A suitable inorganic electrolyte is, for example, aluminum sulphate (suitably, for example, papermaker's alum).

Epäorgaanisen elektrolyytin, erikoisesti aluminiumsulfaatin, käyttö ei paranna ainoastaan retentiota vaan pienentää myös biologista hapen tarvetta järjestelmän päästössä, ja voi pienentää sen orgaanisen poly-elektrolyytin, erikoisesti kationisen polyelektrolyytin, määrää, joka tarvitaan höytälöitymisen aikaansaamiseksi.The use of an inorganic electrolyte, especially aluminum sulfate, not only improves retention but also reduces the biological oxygen demand in the system emission, and can reduce the amount of organic polyelectrolyte, especially cationic polyelectrolyte, required to effect flocculation.

6 6441 46 6441 4

Keksinnön etuna ei ole ainoastaan se, että voidaan käyttää suurempia täyteainemääriä kuin tähän asti, vaan myös se, että suspensiot voidaan valmistaa käyttäen suhteellisen yksinkertaista ja helposti saatavissa olevaa laitteistoa.The advantage of the invention is not only that larger amounts of excipients can be used than hitherto, but also that suspensions can be prepared using relatively simple and readily available equipment.

Keksinnön erään toisen toteuttamismuodon mukaisesti voidaan lisätä tärkkelyksen ristikytkentäainetta, kuten glyoksaalia tai epoksi-hartsia.According to another embodiment of the invention, a starch crosslinking agent such as glyoxal or epoxy resin may be added.

Keksinnön vielä erään toisen toteuttamismuodon mukaisesti voidaan seokseen sisällyttää paperin kuivalujuutta lisäävää ainetta, jolloin aikaansaadaan kuivalujuuden kasvu yhdessä paremman retention kanssa. Tällainen lisäys on edullinen erikoisesti silloin, kun seoksen on täytettävä ne vaatimukset, jotka liittyvät mekaanista massaa sisältävään paperimassalietteeseen, joka vaatii enemmän sideaineita kuin kemialliset massat.According to yet another embodiment of the invention, a dry strength enhancing agent for the paper may be included in the mixture, thereby providing an increase in dry strength along with better retention. Such an addition is particularly advantageous when the mixture has to meet the requirements of a pulp slurry containing mechanical pulp, which requires more binders than chemical pulps.

Kuivalujuutta lisäävinä aineina voidaan käyttää mitä hyvänsä sellaista, joka on tunnettu paperinvalmistuksesta. Tällaisia ovat luonnosta saadut aineet, pääasiallisesti kumit, kuten esimerkiksi mannogalaktaa-nit, kuten ksantaanikumi, sekä synteettiset hartsit, esimerkiksi "Accostrength" (American Cyanamid), ja akryylihappo/akryyliamidi-hartsi "Bubond 65" (Buckman Laboratories), joka on polyakrylaatin ja kvaternäärisen ammoniumyhdisteen kopolymeeri, ja kuivalujuutta lisäävät modifioidut polyakryyliamidihartsit (Allied Colloids). Muutamissa tapauksissa voivat kuivalujuutta lisäävät lisäaineet toimia sekä sideaineina että höytälöityrnistä edistävinä aineina.Any one known in papermaking can be used as the dry strength enhancing agents. These include naturally occurring substances, mainly gums such as mannogalactans such as xanthan gum, as well as synthetic resins such as "Accostrength" (American Cyanamid), and acrylic acid / acrylamide resin "Bubond 65" (Buckman Laboratories), which is a polyacrylate and a copolymer of a quaternary ammonium compound, and modified polyacrylamide resins (Allied Colloids) to increase dry strength. In a few cases, dry strength additives can act as both binders and flocculants.

Keksinnön mukaiset täyteaineseokset ovat tarkoitetut käytettäviksi sellaisinaan paperinvalmistuksessa, so. seoksen aineosat, jotka voivat sisältää alunan, kuten edellä on esitetty, yhdistetään toisiinsa vesidispersioksi ennen lisäämistä paperikuitumassaan. Orgaanisia polymeerisiä retention apuaineita voidaan myös käyttää ja lisätä erillään muista aineosista yleensä mahdollisimman myöhään paperikoneeseen ennen paperirainan muodostumista. Nämä seokset lisätään tavallisesti paperinvalmistusjärjestelmään liimojen lisäämisen jälkeen, esimerkiksi pääpumppuun.The filler compositions according to the invention are intended for use as such in papermaking, i. the ingredients of the mixture, which may contain alum, as described above, are combined together into an aqueous dispersion before being added to their paper pulp. Organic polymeric retention aids can also be used and added separately from other ingredients, usually as late as possible in the paper machine before the paper web is formed. These mixtures are usually added to the papermaking system after the adhesives have been added, for example to the main pump.

**

Termillä "kylmään veteen liukoinen" tarkoitetaan sitä, että tärkkelyk- ' sen tiilee kyetä liukenemaan veteen, lämpötilassa 20°c 30 minuutissa n 7 64414 niin, että saadaan 5 paino-%:nen liuos.The term "cold water soluble" means that the starch bricks must be able to dissolve in water at a temperature of 20 ° C in 30 minutes n 7 64414 so as to obtain a 5% by weight solution.

Täyteaine ja täyteaineseoksen polymeeriset ja muut aineosat yhdistetään toisiinsa sellaisessa tilassa, mitä tulee esimerkiksi osasten suuruuteen, ja sellaisella tavalla, jotka on yleisesti tunnettu paperinvalmistuksesta ellei muuta ole mainittu. Mainitut neljä pääasiallista ja muut täyteaineseoksen aineosat lisätään paperimassaan esihöytälöitynä täyteaineena sellaisessa määrässä, joka aikaansaa halutun täyteainemäärän paperiin.The filler and the polymeric and other ingredients of the filler mixture are combined together in a state such as particle size and in a manner generally known in papermaking unless otherwise noted. Said four main and other ingredients of the filler mixture are added to the pulp as a pre-flocculated filler in an amount that provides the desired amount of filler to the paper.

Keksinnön mukaiset seokset aikaansaavat tärkkelyksen erinomaisen retention ja niitä voidaan käyttää ei ainoastaan yhdessä tavanomaisten hartsi-liimaus järjestelmien kanssa, joissa käytetään alunaa, vaan myöskin aikalisissä ja neutraaleissa liimausjärjestelmissä (esim. "Aquapel" tai "Fibran").The compositions of the invention provide excellent starch retention and can be used not only in conjunction with conventional resin gluing systems using alum, but also in time and neutral gluing systems (e.g. "Aquapel" or "Fibran").

Täyteaine voi olla mikä hyvänsä pigmenttikomponentti, joka edellä on mainittu. Keksinnön lisäetuna tapauksissa, joissa täyteaine sisältää liituvalkoista, on se, että se mahdollistaa täyteaineen käytön happamissa järjestelmissä, joissa sen käyttö tähän asti on estynyt johtuen sen herkkyydestä hapon vaikutuksille paperinvalmistajan alunan käytön johdosta ja johtuen liimahäviöistä ja muista haitallisista sivuvaikutuksista.The filler can be any of the pigment components mentioned above. A further advantage of the invention in cases where the filler contains chalk proteins is that it allows the filler to be used in acidic systems where its use has hitherto been prevented due to its sensitivity to acid effects due to the use of papermaking alum and adhesive losses and other adverse side effects.

Seuraavassa keksinnön selityksessä ja esimerkeissä on aineosien määrät esitetty prosenttimäärinä laskettuna täyteaineen painosta kysymyksessä olevassa seoksessa.In the following description and examples of the invention, the amounts of the ingredients are expressed as percentages by weight of the filler in the mixture in question.

Tärkkelyksen ja tärkkelysseosten käytetyt määrät ovat yleensä 0,5-10 %, tavallisimmin 2-7 %. Orgaanisen polyelektrolyytin, kuten polyakryyli-amidin, ja niiden aineiden, jotka säätävät liikkuvuutta, sekä risti-kytkentäaineiden määrät ovat kukin yleensä aina noin 1 %, jolloin efeullisin polyakryyliamidimäärä on 0,10-0,30 %, ja kunkin muun aineosan edullisin määrä 0,05-0,50 %.The amounts of starch and starch mixtures used are generally 0.5-10%, most usually 2-7%. The amounts of the organic polyelectrolyte, such as polyacrylamide, and the substances which regulate the mobility, as well as the crosslinking agents, are generally always always about 1%, the most effective amount of polyacrylamide being 0.10 to 0.30%, and the most preferred amount of each of the other ingredients being 0, 05-0.50%.

Scuraavat esimerkit kuvaavat keksintöä. Esimerkeissä mainittu "Snowcal 8SW" on 11ituvalkoinen, jota valmistaa Blue Circle Industries Limited (British Whiting Federation, grade BWF42). Eräs vaihtoehtoinen liitu on "Snowcal 4ML" (BWF 30).The following examples illustrate the invention. The "Snowcal 8SW" mentioned in the examples is 11-white, manufactured by Blue Circle Industries Limited (British Whiting Federation, grade BWF42). An alternative chalk is "Snowcal 4ML" (BWF 30).

« 8 6441 4«8 6441 4

Seuraavissa esimerkeissä on prosenttimäärät laskettu painon perusteella täyteaineista niin, että kussakin seoksessa on kaikkiaan 4 paino-% täyteainetta lisättynä täyteainesuspensioon.In the following examples, the percentages by weight of the excipients are calculated so that each mixture contains a total of 4% by weight of excipient added to the excipient suspension.

A) Seokset dispergoimista varten veteen ennen yhdistämistä täyteainesuspensioon :A) Mixtures for dispersion in water before incorporation into the excipient suspension:

Esimerkki 1 Tärkkelys ("Stadex 7410") 3,65 %Example 1 Starch ("Stadex 7410") 3.65%

Polyakryyliamidi ("Percol 455") 0,20 %Polyacrylamide ("Percol 455") 0.20%

Aluna 0,15 %Aluna 0.15%

Esimerkki 2 Tärkkelys ("Cellocol S") 3,65 %Example 2 Starch ("Cellocol S") 3.65%

Polyakryyliamidi ("Percol 292") 0,20 %Polyacrylamide ("Percol 292") 0.20%

Aluna 0,15 %Aluna 0.15%

Esimerkki 3 Tärkkelys ("Retabond AP") 3,65 %Example 3 Starch ("Retabond AP") 3.65%

Kuivalujuutta parantava hartsi ("DSR 1256") 0,20 %Dry strength resin ("DSR 1256") 0.20%

Aluna 0,15 %Aluna 0.15%

Esimerkki 4 Tärkkelys ("Cellocol LZ") 3,70 %Example 4 Starch ("Cellocol LZ") 3.70%

Polyakryyliamidi ("Reten 210") 0,15 %Polyacrylamide ("Reten 210") 0.15%

Aluna 0,15 % B) Kuivaseokset, jotka ovat tarkoitetut suoraksi lisäämiseksi täyte- • ainelietteeseen: ♦Alum 0.15% B) Dry mixes for direct addition to a • filler slurry: ♦

Esimerkki 5 Tärkkelys ("Cellocol S") 3,55 %Example 5 Starch ("Cellocol S") 3.55%

Polyakryyliamidi ("Percol 292") 0,15 %Polyacrylamide ("Percol 292") 0.15%

Natriumpolyfosfaatti ("Tetron") 0,15 %Sodium polyphosphate ("Tetron") 0.15%

Aluna 0,15 % * *· ’ \ .Aluna 0.15% * * · '\.

tl 9 64414tl 9 64414

Esimerkki 6 Tärkkelys ("Cellocol LZ") 3,35 %Example 6 Starch ("Cellocol LZ") 3.35%

Kuivalujuutta lisäävä hartsi ("DSR 1256") 0,20 %Dry strength resin ("DSR 1256") 0.20%

Aluna 0,15 %Aluna 0.15%

Disyandiamidi 0,20 %Dicyandiamide 0.20%

Polyvinyylipyrrolidoni 0,10 %Polyvinylpyrrolidone 0.10%

Esimerkki 7 Tärkkelys ("Cellocol S") 3,35 %Example 7 Starch ("Cellocol S") 3.35%

Polyakryyliamidi ("Percol 292") 0,20 %Polyacrylamide ("Percol 292") 0.20%

Aluna 0,15 %Aluna 0.15%

Disyandiamidi 0,20 %Dicyandiamide 0.20%

Polyvinyylipyrrolidoni 0,10 %Polyvinylpyrrolidone 0.10%

Laboratorioarkit valmistettiin käyttäen edellä mainittuja seoksia "Snowcal 8SW"-lietteessä ja verrattiin sellaisten käsinvalmistettu-jen arkkien kanssa, jotka sisälsivät suunnilleen saman määrän täyteainetta, so. 12,0 paino-% kalsiumkarbonaattia paperin painosta laskettuna ja käyttäen "Bumal"/aluna liimausjärjestelmää.Laboratory sheets were prepared using the above mixtures in a "Snowcal 8SW" slurry and compared to handmade sheets containing approximately the same amount of filler, i. 12.0% by weight of calcium carbonate based on the weight of the paper and using a "Bumal" / alum gluing system.

Saatiin seuraavat tulokset:The following results were obtained:

Koe Valkoisuutta lisäävä Esimerkin 7 mukai- aine nen esihöytälöity "Snowcal 8SW" täyteaineExperiment Whitening enhancer Pre-flocculated "Snowcal 8SW" filler according to Example 7

Puhkeamispinta 3,51 4,71Burst surface 3.51 4.71

Katkeamislujuus 5743 7503Breaking strength 5743 7503

Qobb-liimauslujuus .(1 min) 60 19Qobb adhesive strength (1 min) 60 19

Esimerkin 7 mukaista polymeeriseosta käytettiin pienoispaperikonees-sa olosuhteissa, jotka muistuttivat niitä, jotka vallitsevat tehdas-mittakaavaa olevassa paperikoneessa. Tässä tapauksessa oli liidun painomäärä laskettuna paperin määrästä 10 % ja käytettiin neutraalia liimausjärjestelmää "Aquapel 360". Saatiin seuraavat tulokset:The polymer blend of Example 7 was used in a miniature paper machine under conditions similar to those prevailing in a mill-scale paper machine. In this case, the weight of the chalk, calculated on the amount of paper, was 10%, and a neutral gluing system "Aquapel 360" was used. The following results were obtained:

Koe Valkoisuuden aiheuttava Esimerkin 7 mu- aine kainen esihöytä- "Snowcal 8SW" löity täyteaineExperiment White-inducing precursor of Example 7 - "Snowcal 8SW" found filler

Puhkeamispinta 1,70 2,70Burst surface 1.70 2.70

Katkeamispituus 4686 6698 ..Breaking length 4686 6698 ..

6441 4 106441 4 10

Esimerkki 8 Tärkkelystä ("Cellocol S") 3,35 %Example 8 Starch ("Cellocol S") 3.35%

Polyakryyliamidia ("Percol 292") 0,20 %Polyacrylamide ("Percol 292") 0.20%

Alunaa 0,15 %Alum 0.15%

Ksantaanikumia ("Kelzan", valmistaaXanthan gum ("Kelzan", manufactured by

Kelco Chemicals) 0,15 %Kelco Chemicals) 0.15%

Laboratorioarkit valmistettiin käyttäen edellä mainittuja seoksia "Snowcal 8SW"-lietteessä ja verrattiin sellaisten käsinvalmistet-tujen arkkien kanssa, jotka sisälsivät suunnilleen saman määrän täyteainetta, so. 12,0 paino-% kalsiumkarbonaattia paperin painosta laskettuna ja käyttäen "Bumal"/aluna liimausjärjestelmää. Saatiin seuraavat tulokset.Laboratory sheets were prepared using the above mixtures in a "Snowcal 8SW" slurry and compared to hand-made sheets containing approximately the same amount of filler, i. 12.0% by weight of calcium carbonate based on the weight of the paper and using a "Bumal" / alum gluing system. The following results were obtained.

Koe Valkoisuutta lisäävä Esimerkin 8 mukainen aine esihöytälöity täyteaine "Snowcal 8SW"Experiment Whitening enhancer Substance according to Example 8 pre-planed filler "Snowcal 8SW"

Puhkeamispinta 3,51 4,47Burst surface 3.51 4.47

Katkeamislujuus 5743 6992Breaking strength 5743 6992

Cobb-1i imauslujuus (1 min) 60 20Cobb-1i Absorbent Strength (1 min) 60 20

Edellä olevissa esimerkeissä mainitut kokeet ovat seuraavia TAPPI-kokeita: Puhkeamislujuus T403/76, katkeamispituus T404/76 ja Cobb- liimaus T441/77.The tests mentioned in the above examples are the following TAPPI tests: Tear strength T403 / 76, tear length T404 / 76 and Cobb gluing T441 / 77.

♦ r il V ’ *♦ r il V ’*

Claims (18)

11 6441 411 6441 4 1. Seos, joka on tarkoitettu täyteaineen höytälöimiseksi vesisuspensiossa, joka on tarkoitettu käytettäväksi paperinvalmistusmassas-sa, tunnettu siitä, että se sisältää: (a) ainakin yhtä tärkkelystä, (b) orgaanista polyelektrolyyttiä, joka kykenee höytälöimään mineraaliset täyteaineosaset vesisuspensiossa, ja (c) ainakin yhtä ainetta, joka kykenee säätämään dispersion liikkuvuutta.A composition for flocculating a filler in an aqueous suspension for use in papermaking pulp, characterized in that it contains: (a) at least one starch, (b) an organic polyelectrolyte capable of flocculating mineral filler particles in an aqueous suspension; at least one substance capable of controlling the mobility of the dispersion. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seos, tunn e ttu siitä, että se sisältää aineena (c) sellaista ainetta, joka kykenee pienentämään suspendoidun täyteaineen höytälöityrnistä ja täten ylläpitämään täyteainedispersion liikkuvuuden.Mixture according to Claim 1, characterized in that it contains, as substance (c), a substance which is capable of reducing the flocculation of the suspended filler and thus of maintaining the mobility of the filler dispersion. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen seos, tunnettu siitä, että se sisältää aineena (c) ainetta, joka kykenee ylläpitämään polymeeridispersion liikkuvuuden pienentämällä sen viskositeettia.Mixture according to Claim 1 or 2, characterized in that it contains, as substance (c), a substance which is capable of maintaining the mobility of the polymer dispersion by reducing its viscosity. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen seos, tunnettu siitä, että se on liuotettu veteen.Mixture according to Claim 3, characterized in that it is dissolved in water. 5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen seos, tunnettu siitä, että se on kuivan kiinteän seoksen muodossa.Mixture according to Claim 2, characterized in that it is in the form of a dry solid mixture. 6. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen seos, tunnet-t u siitä, että se sisältää myös (d) mineraalitäyteainetta vesi-suspensiossa . *1. Patenttivaatimuksen 6 mukainen seos, tunnettu siitä, että mineraalitäyteaine on kalsiumkarbonaatti.Mixture according to Claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that it also contains (d) a mineral filler in aqueous suspension. * 1. Mixture according to Claim 6, characterized in that the mineral filler is calcium carbonate. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen seos, tunnettu siitä, että täyteaine on liituvalkoinen. 9f Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen seos, t.unnettu siitä, että tärkkelys on anioninen, kylmään veteen liukeneva tärkkelys, ja että orgaaninen polyelektrolyytti on katio-ninen. i2 6 4 41 4Mixture according to Claim 7, characterized in that the filler is chalk white. Mixture according to one of the preceding claims, characterized in that the starch is an anionic, cold-water-soluble starch and in that the organic polyelectrolyte is cationic. i2 6 4 41 4 10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen seos, tunnettu siitä,että tärkkelys on ei-ioninen, kylmään veteen liukeneva tärkkelys, ja että orgaaninen polyelektrolyytti on kationinen.Mixture according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the starch is a non-ionic, cold-water-soluble starch and in that the organic polyelectrolyte is cationic. 11. Jonkin patenttivaatimuksista 2-10 mukainen seos, tunn e ttu siitä, että aine, joka on tehokas muuntamaan höytälöityrnistä, on natriumpolyfosfaatti, alkalimetallipolyakrylaatti, polyvinyylipyrro-lidoni, disyandiamidi tai ksantaanikumi.Mixture according to one of Claims 2 to 10, characterized in that the substance which is effective to convert from flocculant is sodium polyphosphate, alkali metal polyacrylate, polyvinylpyrrolidone, dicyandiamide or xanthan gum. 12. Jonkin patenttivaatimuksista 3-11 mukainen seos, tunnet-t u siitä, että aine, joka on tehokas muuntamaan viskositeettiä, on epäorgaaninen elektrolyytti.Mixture according to one of Claims 3 to 11, characterized in that the substance which is effective in modifying the viscosity is an inorganic electrolyte. 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen seos, tunnettu siitä, että epäorgaaninen elektrolyytti on aluna.Mixture according to Claim 12, characterized in that the inorganic electrolyte is alum. 14. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen seos, tunnettu siitä, että se sisältää myös tärkkelyksen ristikytkentä-ainetta.Mixture according to one of the preceding claims, characterized in that it also contains a starch crosslinking agent. 15. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen seos, tunnettu siitä,että se sisältää myös paperin kuivalujuutta lisäävää ainetta.Mixture according to one of the preceding claims, characterized in that it also contains a substance which increases the dry strength of the paper. 16. Menetelmä esihöytälöidyn täyteaineen valmistamiseksi, joka on tarkoitettu käytettäväksi paperinvalmistusmassassa, tunnettu siitä, että se käsittää patenttivaatimuksen 1 mukaisen seoksen lisäämisen täyteaineen vesilietteeseen. %A process for preparing a pre-flocculated filler for use in papermaking pulp, characterized in that it comprises adding the mixture according to claim 1 to the aqueous slurry of the filler. % 17. Menetelmä paperin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää sellaisen esihöytälöidyn täyteaineen lisäämisen pape-rinvalmistusmassaan, joka on valmistettu patenttivaatimuksen 16 mukaisella menetelmällä. *A method of making paper, characterized in that it comprises adding a pre-flocculated filler to the papermaking pulp prepared by the method of claim 16. * 18. Menetelmä paperin valmistamiseksi, tunn e ttu siitä, et,tä-se käsittää sellaisen esihöytälöidyn täyteaineen lisäämisen pa-periovalmistusmassaan, joka on valmistettu käsittelemällä mineraali-täyteainetta vesisuspensiossa patenttivaatimusten 1, 2, 3, 4 tai 5 mukaisella seoksella. 6441 4 1,3A method of making paper, characterized in that it comprises adding a pre-flocculated filler to a papermaking pulp prepared by treating a mineral filler in an aqueous suspension with a mixture according to claims 1, 2, 3, 4 or 5. 6441 4 1.3