NO161334B - Papirprodukt og fremgangsmaate til fremstilling av papir. - Google Patents

Abstract

Ved fremstilling av papir av en vannholdig papirmasse settes et bindemiddel som omfatter kolloidal kiselsyre og. kationisk stivelse, til massen for å forbedre papiret eller forbedre retensjonen av massebestanddelen, eller også settes bindemidlet til bakvannet for å minske miljøproblemer eller gjenvinne verdifulle stoffer fra bakvannet.Den kationiske stivelse i bindemidlet har en substitusjonsgrad på minst 0,01, og vektforholdet mellom kationisk stivelseog Si0er mellom 1:1 og 25:1.

Description

Denne oppfinnelse angår et papirprodukt som inneholder cellulosefibre og kationisk stivelse og eventuelt også mineralfyllstoff, og en fremgangsmåte til fremstilling av papir fra papirmasse som inneholder cellulosemasse og kationisk stivelse og eventuelt et mineralfyllstoff.

Papirproduktet og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med foretrukne utførelsesformer er angitt i kravene, og det vises til disse.

For nærværende har papirindustrien besvær med et antall alvorlige problemer. For det første har prisen på cellulose-

basert masse steget kraftig, og tilgangen på høykvalitativ masse er suksessivt blitt begrenset. For det annet har forskjellige problemer, herunder de problemer som beror på bortskaffelse av avfallsprodukter fra papirtilvirkningen, og de økologiske krav fra forskjellige myndigheter, vesentlig øket kostnadene for papirtilvirkningen. Ennvidere har energikostnadene for papirtilvirkningen øket kraftig. Resultatet er at industrien og dennes kunder står overfor to valg, nemlig enten å betale de høyere kostnader eller å redusere kraftig mengden og/eller kvaliteten av de cellulosebaserte fibre med det derav følgende tap av kvalitet hos det ferdige papirprodukt.

Industrien har gjort mange forsøk på å redusere kostnaden

for papirprodukter. En vanlig anvendt metode er å tilsette leire og andre mineralske fyllstoffer for å erstatte fibrene, men slike tilsetninger har vist seg å forringe styrken og andre egenskaper hos det resulterende papir i utilfredsstillende grad. Tilsetningen av slike mineralske fyllstoffer resulterer dessuten i en dårlig retensjon av fyllstoffet, det vil si fyllstoffet passerer gjennom viren i en sådan utstrekning at fyllstoffinnholdet økes i bakvannet, med det resultat at rensning av bakvannet og bortskaf-

felse av materialet er blitt et alvorlig problem. Forskjellige bindemidler har vært anvendt i forsøk på å mildne retensjonspro-blemet, men disse bindemidlers effekt har ikke vist seg å være helt tilfredsstillende.

Man har også forsøkt å anvende massetyper som er billigere og har lavere kvalitet, men dette resulterer naturligvis i en forringelse av papirets egenskaper og ofte i et overskudd av finfraksjon av fiber, som ikke bindes i papiret og som følgelig medfører problemer ved rensning av.bakvannet.

Hovedformålet med den foreliggende oppfinnelse er derfor

å tilveiebringe et bindemiddelsystem og en fremstillingsmåte

som gir papiret forbedrede egenskaper og som muliggjør anvendelse av en minimal mengde av fibermateriale for oppnåelse av den nødvendige styrke og nødvendige andre egenskaper. Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et bindemiddelsystem og en fremgangsmåte til utnyttelse av dette, hvorved systemet og fremgangsmåten kraftig forbedrer papirets styrke og andre egenskaper, sammenlignet med styrken og egenskapene hos lignende papir fremstilt ved hjelp av kjente bindemidler. Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et bindemiddel og en fremgangsmåte for anvendelse av dette, hvilket bindemiddel resp. fremgangsmåte maksimerer retensjonen av mineralfyllstoffer og andre materialer i det fremstilte papirark når bindemidlet anvendes i massen til papirmaskinen. Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et papir med høyt innhold av mineralfyllstoff og med akseptabel styrke og akseptable andre egenskaper. Et siste formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte til å fjerne suspenderte faste stoffer fra bakvannet fra en papirtilvirkningsprosess.

Andre formål og fordeler med oppfinnelsen fremgår av den følgende beskrivelse og de tilhørende tegningsfigurer. Teg-ningens fig. 1 viser et flytskjema for en papirtilvirkningsprosess i hvilken forskjellige trekk ved oppfinnelsen kommer til anvendelse. Fig. 2 og 2A-2S viser diagrammer fra en prøve-kjøring i en papirmaskin i henhold til eksempel 1 og det resulterende papirs egenskaper, hvorved fremstillingsprosessen benyttet forskjellige særtrekk ved oppfinnelsen. Fig. 3 viser et diagram som grafisk gjengir resultatene i eksempel 2. Fig. 4 viser et flytskjema for en papirtilvirkningsprosess hvor forskjellige trekk ved oppfinnelsen anvendes. Fig. 5 viser et diagram fra en prøvekjøring i en papirmaskin hvor forskjellige særtrekk ved oppfinnelsen ble anvendt ved frcmstillingsprosessen. Fig. 6 viser et diagram over slitindeksen som en funksjon av mengden av tilsatt kationisk stivelse ved et eksempel på papirtilvirkningsprosessen ifølge oppfinnelsen. Fig. 7 viser et diagram over sedimenteringshastigheten for faststoffer i bak-vannsprøver og viser forskjellige trekk ved oppfinnelsen.

Fig. 8A-8G er diagrammer som grafisk gjengir resultatene fra eksempel 11.

Til grunn for oppfinnelsen ligger oppdagelsen av et bindemiddel og en fremgangsmåte for anvendelse av dette, hvilket bindemiddel resp. fremgangsmåte kraftig øker styrken og forbedrer andre egenskaper hos et papirprodukt og muliggjør anvendelse av betydelige mengder mineralfyllstoff under papirtilvirkningsprosessen, samtidig som retensjonen av fyllstoffet og de cellulosebaserte fibre i arket maksimeres. Oppfinnelsen gjør det mulig, for en gitt papirkvalitet, å minske cellulosefiber-innholdet i papirarket og/eller minske cellulosefiberkvaliteten uten utilbørlig minskning av styrken eller forringelse av andre egenskaper hos papiret. Når oppfinnelsesprinsippene utnyttes, kan mengden av mineralfyllstoff også økes uten util-børlig minskning av det resulterende papirprodukts styrke og andre egenskaper. Gjennom en senkning av mengden av anvendt masse for fremstilling av et gitt papirprodukt eller gjennom erstatning av masse med mineralfyllstoff vil minskningen av fiberinnholdet tillate en minskning av den for massetilvirkningen nødvendige energimengde og en minskning av den for tørkningen av papiret nødvendige energimengde. Dessuten har det vist seg at retensjonen av mineralfyllstoff og finkornig materiale er tilstrekkelig høy til at bakvannsproblemene minimeres.

Det er også blitt oppdaget at oppfinnelsesprinsippene kan anvendes for å fjerne suspenderte fibre og mineralmateriale i bakvannssystemet ved papirtilvirkning.

Helt generelt innbefatter systemet i henhold til foreliggende oppfinnelse den forholdsregel å anvende et bindemiddelkompleks som inneholder to komponenter, det vil si kolloidal kiselsyre og kationisk stivelse. Vektforholdet mellom den kationiske stivelse og Si02 i den kolloidale kiselsyre er over 1 og under

25. Begge komponentene innføres i massen før fremstillingen av papirproduktet i papirmaskinen. Det har vist seg at papiret etter tørkningen har sterkt forbedrede styrkeegenskaper. Når mineralske fyllstoffer, så som leire, kritt og lignende anvendes i massen, har det også vist seg at disse mineralfyllstoffer effektivt bibeholdes i papiret og ikke har samme grad av skadelig innvirkning på papirets styrke som kan iakttas når bindemiddelsystemet ifølge oppfinnelsen ikke anvendes.

Selv om den prosess som skjer i massen og under papirform-ningen og -tørkningen i nærvær av bindemidlet, ikke helt er forstått, antar man at den kationiske stivelse og den anioniske kolloidale kiselsyre danner et agglomeratkompleks som sammen-bindes av den anioniske kolloidale kiselsyre, og at den kationiske stivelse assosieres med mineralfyllstoffets overflate,

som enten er helt eller delvis anionisk. Den kationiske stivelse assosieres også med de cellulosebaserte fibre og det finkornige materiale, som begge er anioniske. Ved tørkning resulterer for-bindelsen mellom agglomeratet og cellulosefibrene i en omfattende hydrogenbinding. Denne teori støttes delvis av det faktum at når Z-potensialet hos den anioniske masse endres i retning mot 0 ved anvendelse av bindemiddelkomplekset i henhold til oppfinnelsen, forbedres både styrkeegenskapene og retensjonen.

Det er også blitt oppdaget at bindemiddelsysternets effekt, når bindemiddelsystemet av den ovenfor angitte type anvendes, kan forbedres ved at den av kolloidal kiselsyre bestående komponent tilsettes i flere trinn, det vil si først blandes en del av den kolloidale kiselsyre med massen og det eventuelt nærværende mineralske fyllstoff, deretter tilsettes den kationiske stivelse,

og deretter når et kompleks agglomerat av massen, eventuelt fyllstoff, kiselsyre og stivelse er dannet, men før materialet mates til papirmaskinens innløpskasse, innblandes den resterende del av den kolloidale kiselsyre i materialet som inneholder det komplekse agglomerat. Denne fremgangsmåte for tilførsel av den kolloidale kiselsyre i to eller flere trinn resulterer i visse forbedringer av papirets styrke og andre egenskaper, men den mest slående forbedring er økningen av retensjonen av fyllstoff og finfraksjon av fibre. Selv om årsaken til disse forbedringer ikke helt ut er klarlagt, antar man at de er resultatet av dannelsen av komplekse agglomerater bestående av fyllstoff, fibre og bindemiddel, og som er mer stabile, det vil si den siste tilsetningen av kolloidal kiselsyre gjør at de allerede dannede agglomerater bindes sammen til enda mer stabile agglomerater, hvilke i mindre grad er følsomme for mekaniske krefter og andre krefter under formningen av papiret.

Basert på de eksperimenter og det arbeide som hittil er utført, formodes oppfinnelsesprinsippene å være anvendbare ved fremstilling av alle kvaliteter og typer av papirprodukter, så som eksempelvis trykkpapirkvaliteter inklusive avispapir, myk-papir, kartong og lignende.

Det har vist seg at de største forbedringene observeres når bindemidlet anvendes for kjemisk masse, for eksempel sulfat- og sulfittmasse fra såvel løv- som bar-ved. Mindre men høyst betydelige forbedringer erholdes ved termomekanisk og mekanisk masse. Man har konstatert at nærvær av overdrevne ligninmengder i slipemassen synes å påvirke bindemidlets effektivitet, slik at sådanne masser krever enten en større mengde bindemiddel eller innblanding av en øket mengde av andre massetyper med lavt lig-nininnhold for å sikre det ønskede resultat (slik uttrykkene "cellulosemasse" og "cellulosefibre" anvendes her, menes kjemisk masse, termomekanisk masse og mekanisk masse eller slipemasse, samt deri inngående fibre).

Nærvær av cellulosefibre er vesentlig for at man ved oppfinnelsen skal oppnå de forbedrede resultater som oppstår på grunn av samvirkningen eller assosiasjonen mellom agglomeratet og cellulosefibrene. Fortrinnsvis bør det ferdige papir inne-holde over 50% cellulosefibre, men papir med lavere cellulose-fiberinnhold kan fremstilles og har kraftig forbedrede egenskaper, sammenlignet med papir som er fremstilt av lignende masser men uten det bindemiddel-agglomerat som anvendes ifølge oppfinnelsen.

De anvendbare mineralfyllstoffer innbefatter hvilket som helst av de vanlige mineralfyllstoffer hvis overflate har i det minste delvis anionisk karakter. Slike mineralfyllstoffer som kaolin, bentonitt, titandioksyd, kritt og talk kan alle anvendes med tilfredsstillende resultat (uttrykket "mineralfyllstoff" innbefatter i det foreliggende foruten de ovennevnte materialer også wollastonitt og glassfibre og også mineralske lavdensitetsfyllstoffer så som ekspandert perlitt). Når det her beskrevne bindemiddelkompleks anvendes, vil mineralfyllstoffene i betydelig grad bibeholdes i papirproduktet, og papiret vil ikke få sin styrke forringet i samme grad som nå)- bindemidlet ikke anvendes.

Mineralfyllstoffet tilsettes vanligvis i form av en vandig oppslemning i de vanlige konsentrasjoner som anvendes for slike

fyllstoffer.

Som nevnt ovenfor kan mineralfyllstoffene i papiret bestå av eller omfatte et fyllstoff med lav densitet eller høy bulk. Muligheten av å tilsette slike fyllstoffer til konvensjonelle papirmasser begrenses av slike faktorer som retensjonen av fyllstoffet på viren, avvanningen av papirmassen på viren og det fremstilte papirprodukts våt- og tørr-styrke. Det ble nå oppdaget at de problemer som forårsakes av tilsetningen av slike fyllstoffer, kan motvirkes eller i hovedsak elimineres ved bruk av det bindemiddelkompleks som anvendes ifølge foreliggende oppfinnelse, som også gjør det mulig å tilsette større fyllstoffmengder enn normalt for oppnåelse av spesielle egenskaper hos papirproduktet. Ved hjelp av nevnte bindemiddelkompleks er det således blitt mulig å fremstille et papirprodukt med lav densitet og følgelig høyere papirstivhet ved samme flatevekt og samtidig bibeholde papirproduktets styrkeegenskaper (så som elastisitetsmodul, slitindeks, bruddarbeid og nappingsmotstand) ved samme nivå eller øke dem til enda høyere nivå enn tidligere.

Som påpekt ovenfor, består bindemidlet av en kombinasjon

av kolloidal kiselsyre og kationisk stivelse. Den kolloidale kiselsyre kan være i forskjellige former, eksempelvis i form av polymer kiselsyre eller kolloidale kiselsyresoler, skjønt de beste resultater oppnås ved hjelp av de sistnevnte.

Polymer kiselsyre kan fremstilles ved at vannglass etter kjente metoder bringes til å reagere med svovelsyre under oppnåelse av molekylvekter (regnet som Si02) opp til 100.000. Den resulterende polymere kiselsyre er imidlertid ustabil og vanskelig å anvende og medfører et problem, idet nærvær av natriumsulfat forårsaker korrosjonsproblemer og andre problemer ved papirtilvirkningen og bortskaffelse av bakvannet. Natriumsulfatet kan fjernes ved ionebytting etter kjente metoder, men den resulterende polymere kiselsyre er ustabil, og uten stabilisering vil denne forringes ved lagring. Saltfri polymer kiselsyre kan også fremstilles ved direkte ionebytting av fortynnet vannglass.

Betydelige forbedringer av såvel styrke som retensjon er blitt observert ved anvendelse av et bindemiddel som inneholder polymer kiselsyre og kationisk stivelse, men overlegne resultater oppnås når den kationiske stivelse anvendes sammen med kolloidal kiselsyre i form av en sol som inneholder 2-60 vekt% Si02, fortrinnsvis 4-30 vekt% Si02.

Den kolloidale kiselsyre i solen bør fortrinnsvis ha en spesifikk overflate på 50-1000 m<2>/g og helst 200-1000 m<2>/g, hvorved de beste resultatere*" blitt observert når den spesifikke overflate var 300-700 m 2/g. Kiselsyresolen stabiliseres med et alkali i et mol-forhold Si02:M20 på fra 10:1 til 300:1, fortrinnsvis fra 15:1 til 100:1 (M er et ion fra gruppen Na, K, ;Li og NH^). Man har konstatert at de kolloidale kiselsyrepartikler bør ha en størrelse under 20 nm og fortrinnsvis en middel-partikkelstørrelse på fra 10 ned til 1 nm (en kolloidal kiselsyrepartikkel med en spesifikk overflate på ca. 550 m/g tilsvarer en middelpartikkelstørrelse på ca. 5,5 nm). ;Fortrinnsvis er det best å forsøke å anvende en kiselsyresol hvis kolloidale kiselsyrepartikler har en maksimal aktiv overflate og en veldefinert liten midlere partikkelstørrelse på ;4-9 nm. ;Kiselsyresoler som oppfyller de ovenfor angitte spesifikasjoner kan erholdes i handelen fra forskjellige leverandører, herunder Nalco Chemical Company, Du Pont & de Nemours Corporation og ;EKA AB. ;Den kationiske stivelse som anvendes i bindemidlet, kan være fremstilt av stivelser fra hvilket som helst av de vanlige sti-velseproduserende materialer, eksempelvis maisstivelse, hvete-stivelse, potetstivelse, risstivelse etc. Som kjent gjøres en stivelse kationisk ved substitusjon med ammoniumgrupper etter kjente metoder. De beste resultater er blitt oppnådd når substi-tusjonsgradcn (d.s.) er mellom 0,01 og 0,05 og fortrinnsvis mellom 0,02 og 0,04 og helst over 0,025 og under ;0,04. Skjønt en lang rekke forskjellige ammoniumforbindel-ser, fortrinnsvis kvarternære, anvendes ved fremstilling av kat-ioniscrte stivelser til bruk i bindemidlet i henhold til foreliggende oppfinnelse, foretrekkes anvendelse av cn kationisert stivelse fremstilt ved at den som utgangsmateriale anvendte stivelse behandles med 3-klor-2-hydroksypropyltrimctylammoniumklorid eller 2,3-cpoksypropyltrimetylammoniumklorid under dannelse av ;en kationisert stivelse med en substitusjonsgrad på 0,02- ;0,04. ;Ved papirtilvirkningsprosessen settes bindemidlet til ;massen før det tidspunkt da papirproduktet formes på papirmaskinen. Begge ingrediensene, den kolloidale kiselsyrekomponent og den kationiske stivelse, kan sammenblandes for dannelse av en vannoppslemning av det av kiselsyre og kationisk stivelse bestående bindemiddelkompleks, hvilken oppslemning senere tilsettes og nøyaktig blandes med massen. Denne fremgangsmåte gir imidlertid ikke de maksimale resultater. Fortrinnsvis dannes komplekset av kiselsyre og kationisk stivelse in situ i massen. Dette kan utføres ved at den av kolloidal kiselsyre bestående komponent tilsettes i form av en vannbasert sol og ved at den kationiske stivelse tilsettes i form av en vannoppløsning, hvorved begge komponentene separat tilsettes massen i en blandebeholder eller på et sted i systemet hvor tilstrekkelig omrøring forekommer, slik at begge komponenter for-deles i papirmassen og slik at de samtidig vil samvirke med hverandre og med de i massen inngående komponenter. ;Enda bedre resultat oppnås hvis den av kolloidal kiselsyre bestående komponent settes til en del av massen og nøyaktig blandes med denne, hvoretter resten av massen tilføres og den kationiske stivelse tilsettes og nøyaktig blandes med masseblandingen før fox"mningen av papirproduktet. ;I det tilfelle hvor et mineralfyllstoff skal tilsettes massen, har det vist seg å være mest fordelaktig å oppslemme mineralfy11-stoffet i vann sammen med den av kolloidal kiselsyre bestående komponent eller, om denne komponent tilsettes trinnvis, den initiale del av denne, hvoretter den av fyllstoff og kolloidal kiselsyre bestående oppslemning innføres i den blandeinnretning hvor denne oppslemning blandes med D^ni rmasse og kationisk stivelse for dannelse av massesuspensjonen. ;Når den av kolloidal kiselsyre bestående komponent tilsettes trinnvis, skjer heretter en tilsetning av den eller de slutte-lige delene av denne komponent, som nøyaktig blandes med massen etter at det initiale agglomerat er dannet, men før eller ved tidspunktet for innføringen av massen i papirmaskinens innløps-kassc. Den første eller initiale tilsetning av den kolloidale kiselsyre bør omfatte fra 20 til 90 % av den samlede tilsatte mengde av kolloidal kiselsyre, og etter at det initiale agglomerat er dannet, skal resten av den kolloidale kiselsyre tilsettes før papiret formes. Fortrinnsvis omfatter den initiale tilsats fra 30 til 80 % av den av kolloidal kiselsyre bestående komponent. ;Det har vist seg at massens pH ved en papirtilvirkningsprosess hvor det her beskrevne bindemiddelkompleks anvendes, ikke er særlig kritisk og kan ligge i området pH 4-9. Høyere pH enn 9 og lavere pH enn 4 er imidlertid lite hensiktsmessige. Andre papirkjemikalier så som lim, alun og lignende kan anvendes, men man må være varsom så innholdene av disse stoffer ikke blir så høye at stoffene innvirker på dannelsen av det av kiselsyre og kationisk stivelse bestående agglomerat, og slik at innholdene av angjeldende tilsatser i det resirkulerende bakvann ikke blir så høye at de innvirker på dannelsen av bindemiddelagglomeratet. Det foretrekkes derfor vanligvis at kjemikaliene tilsettes på ;et punkt i systemet etter at bindemiddelagglomeratet er dannet. ;I henhold til foreliggende oppfinnelse bør vektforholdet mellom kationisk stivelse og den kolloidale kiselsyrekomponent være mellom 1:1 og 25:1. Fortrinnsvis er dette vektforhold mellom 1,5:1 og 10:1 og helst mellom 1,5:1 og 4,5:1. ;Den mengde bindemiddel som skal anvendes, varierer med den ønskede virkning og egenskapene hos de spesielle komponenter som er valgt for fremstilling av bindemidlet. Hvis bindemidlet omfatter polymer kiselsyre som den av kolloidal kiselsyre bestående komponent, kan eksempelvis mer bindemiddel behøves enn om den av kolloidal kiselsyre bestående komponent utgjøres av kolloidal kiselsyre med en spesifikk overflate på 300-700 m 2/g. Hvis den kationiske stivelse eksempelvis har en substitusjonsgrad på 0,025, sammenlignet med en substitusjonsgrad på 0,030, kan på lignende måte en større mengde bindemiddel være påkrevet under antagelse av at den av kolloidal kiselsyre bestående komponent er den samme. ;Når massen ikke inneholder noe mineralfyllstoff, kan innholdet av bindemiddel generelt være 0,1-15 vekti, fortrinnsvis 1-15 vekt?;, beregnet på cellulosef ibervekten. Som påpekt ovenfor, er bindemidlets effektivitet større for kjemisk masse, hvorfor en mindre mengde bindemiddel er påkrevet ved disse masser for oppnåelse av en gitt effekt enn ved anvendelse i forbindelse med andre typer av masser. I det tilfelle hvor et mineralfyll-stof f .anvendes, kan bindemiddelmengden baseres på vekten av fyllstoff og kan være 0,5-25 vekt%, vanligvis 2,5-15 vekt%, beregnet på fyllstoffet. ;Som påpekt ovenfor kan bindemidlet settes til bakvannet i ;en papirmaskin i et system hvor bindemiddelsystemet ikke anvendes for papirtilvirkningen. Bindemidlet danner effektivt et agglomerat sammen med finfraksjonen fra massen og det suspenderte mineralmateriale, og dette gjør det mulig å oppnå en effektiv sedimen-tering eller konsentrering av suspenderte faststoffer, hvorved det oppnås en relativt klar vannfraksjon, som kan resirkuleres til papirtilvirkningssystemet, og en fraksjon i hvilken de suspenderte faststoffer er konsentrert og fra hvilken disse kan fjer- ;nes ved filtrering eller på annen måte. Den nødvendige mengde bindemiddelsystem eller -kompleks når de ovenfor angitte vektforhold (andeler) mellom kationisk stivelse og SiC^ anvendes, kan være relativt liten og i de fleste tilfeller under ca. 10 vckt%, beregnet på tørrvekten av faststoffene i bakvannet og tørrvekten av bindemiddelsystemet. Et anvendbart vidstrakt område for mengden av bindemiddelsystem eller -kompleks er fra 1 til ;20 vekt%, fortrinnsvis fra 2 til 10 vekt%. ;Nedenstående spesielle utførelseseksempler tjener til å ;belyse hvordan bindemidlet ved anvendelse i en papirtilvirkningsprosess innvirker på 1retensjonen av mineralfyllstoff, det fremstilte papirprodukts styrke og bakvannet. ;Eksempel 1. ;En forsøkskjøring ble gjort for fremstilling av råpapir ;fra tapettilvirkning, hvor papirmassen hadde et høyt innhold av leire. Kjøringen ble utført i en planviremaskin med en beregnet kapasitet på ca. 6.000 kg/time. Maskinhastigheten var ca. 250 m/min. og den tilstrebede flatevekt var 90 g/m<2>. Fig. 1 viser et flytskjema for prosessen. ;Fibermaterialet i massen var en blanding av mekanisk og kjemisk masse. Den mekaniske masse var ubleket og var raffinert til en malegrad (CSF-tall) på 100. Den anvendte kjemiske masse var en bleket løvved-sulfatmasse som var raffinert til CSF 400. Under raffineringen ble det naturligvis tilsatt passende mengder vann til massen for oppnåelse av den ønskede konsistens. ;Kaolin og en kolloidal kiselsyresol ble dispergert i vann ;til en oppslemning som inneholdt 5 vekt% kaolin. Kaolinet hadde ;en partikkelstørrelsesfordeling i området fra ca. 0,5 til 10 |im. Den kolloidale kiselsyre var en 15% sol stabilisert med alkali ;i et mol-forhold Si02:Na20 på 45:1. Kiselsyren hadde en partik-kelstørrelse i området ca. 5-7 mm og en spesifikk overflate på ;ca. 500 m 2/g. Den kolloidale kiselsyre ble tilsatt for å gi 2,86% Si02, beregnet på kaolinvekten. Oppslemningen av kaolin og Si02 hadde en pH på ca. 8. ;Fig. 2 viser doseringen til papirmaskinen under prøvekjø-ringen, uttrykt i kg/min. ved forskjellige tidspunkter under kjø-ringen. Konsistensen av den suspensjon som ble innmatet i papirmaskinen, varierte fra ca. 6 til ca. 15 g/l, som anskueliggjort på fig. 2a, og de på fig. 2a viste tidspunkter er i samsvar med de på fig. 2 viste tidspunkter. ;Som anskueliggjort på fig. 2 begynte prøvekjøringen kl. 14.10 ved at de kjemiske og mekaniske masser ble blandet i de angitte forhold. Kl. 14.40 ble masseventilen åpnet, og suspensjonen strøm-met til papirmaskinen. Den strekprikkede linje på fig. 2 viser hvordan masseventilen ble justert under kjøringens forløp. ;Opprinnelig utgjorde den til maskinen matete masse bare en blanding av kjemisk og mekanisk masse. Kl. 14.50 innførtes imidlertid den av kaolin (leire) og kolloidal kiselsyre bestående blanding i blandekassen, og papirmaskinen ble kjørt med den av fibre og leire bestående masse inntil askeinnholdet i massen og bakvannet kom til,en likevektstilstand. Ca. kl. 15.35 ble en oppslemning av kationisk stivelse tilsatt og omsorgsfullt blandet med massen, leiren og den kolloidale kiselsyre i blandekassen, hvilket ga en masse som inneholdt hele bindemidlet. Kl. 15.35 ;var det tilsatte innhold av kationisk stivelse 7,14 vekt% stivelse, beregnet på vekten av leiren, hvorved forholdet mellom kationisk stivelse og kolloidal kiselsyre var 2,49 (dette nivå eller innhold av stivelse er i dette utførelseseksempel og på tegningsfigurene iblant benevnt "nivå 1"). Kl. 16.25 ble innholdet av kationisk stivelse forhøyet til 8,57 vekt%, beregnet på vekten av leiren, hvorved forholdet mellom kationisk stivelse og kolloidal kiselsyre ble forhøyet til 2,99 (dette stivelsesinnhold eller -nivå er i dette eksempel og på tegningsfigurene iblant benevnt "nivå 2"). Kl. 17.02 ble innholdet av kationisk stivelse forhøyet til 11,43 vbkt%, beregnet på vekten av leiren, hvorved forholdet mellom kationisk stivelse og kolloidal kiselsyre var 3,99 (dette innhold eller nivå av stivelse er i dette eksempel og på tegninsgfigurene ;iblant benevnt "nivå 3"). Ved alle tidspunkter under kjøringen var den på maskinen utmatete suspensjons pH ca. 8. ;Den kationiske stivelse var fremstilt ved at potetstivelse ble behandlet med 3-klor-2-hydroksypropyltrimetylammoniumklorid til en substitusjonsgrad på 0,03 i stivelsen. Den som utgangsmateriale anvendte stivelse ble dispergert i koldt vann ved en konsentrasjon på ca. 4 vekt%, oppvarmet i 30 minutter ved ca. 90°C ;og deretter.fortynnet med vann til en konsentrasjon på ca. 2 vekt%, hvoretter den fremstilte kationiske stivelse ble tilsatt blan-dingstanken eller -kassen, som vist på fig. 1. ;For referanseformål ble det bestemt at det etter at en tilsetning eller en endring var foretatt i blandetanken (tidspunktet for tilsetningen er vist med vertikale piler på fig. 2), krevdes ca. 15 minutter for at endringen skulle oppnå stabilisering i papirmaskinen (antydet med horisontale piler på fig. 2). ;Etter tilsetningen av den kationiske stivelse til nivå 1, dvs. et forhold mellom stivelse og kiselsyre på 2,49, steg papirets flatevekt hurtig, ettersom papirets mineralinnhold økte som følge av den økte retensjon av mineralmateriale sammen med fibrene på maskinens vire. Masseventilen ble deretter innstilt for å minske flatevekten til nivået 90 g/m<2>, og ved justering av masseventilen ble flatevekten bibéholdt relativt konstant, mens askeinnholdet steg langsomt. I denne tidsperiode minket faststoffinnholdet i bakvannet med ca. 50 % etterhvert som mer og mer faststoff ble holdt tilbake. ;Når innholdet av kationisk stivelse var steget til nivå 2, det vil si et forhold mellom stivelse og kiselsyre på 2,99, økte papirets flatevekt og askeinnhold påny, og faststoffinnholdet i bakvannet sank ytterligere, ettersom rotensjonsgraden igjen økte. ;Etter at den kationiske stivelse var tilsatt til systemet ;og den økte retensjon av leire var observert, ble det konstatert at tørkesylindrene tørket papiret altfor kraftig. Damptilførselen til tørkesylindrene ble redusert, og flere av dem ble stengt på grunn av den hurtigere tørking. Til tross for minskningen av varmetilførselen til tørkesylindrene ble papiret periodisk altfor kraftig tørket. Reduksjonen i dampforbruk var et resultat av det faktum at papirets fiberinnhold ble markert redusert når retensjonen økte, og dette lettet tørkningen. ;Selvom mineralinnholdet (uttrykt som askeinnhold) i papiret økte kraftig, ble papirmaskinen kjørt med samme hastighet og uten endringer i avvanningsforholdene under forsøkskjøringen. ;Forholdene og resultatene under forsøkskjøringen er vist grafisk på fig. 2A-2S. ;På fig. 2A er suspensjonens faststoffkohsentrasjon vist ved forskjellige tidspunkter under forsøkskjøringen. Man kan konstatere at den totale faststoffkonsentrasjon er noe høyere enn det totale innhold av fibre og aske. Dette beror på at man ved aske-bestemmelsen driver ut krystallvannet og annet vann som foreligger i leiren. ;Fig. 2B angir faststoffkonsentrasjonen i bakvannet. Av ovennevnte grunner overstiger den totale faststoffkonsentrasjon også ;i dette tilfelle summen av fiber- og aske-konsentrasjonene. I forbindelse med fig. 2B skal det påpekes at askeinnholdet (i dette tilfelle det ikke-tilbakeholdte mineral) øker hurtig inntil den kationiske stivelse tilsettes ved nivå 1 og har hatt en sjanse til å nå likevektstilstand i systemet. Når innholdet av kationisk stivelse økte til nivå 2, oppsto enda en dramatisk senkning. ;Kombinasjonen av kolloidal kiselsyre og kationisk stivelse som et bindemiddel øker også bakvannets filtreringshastighet gjennom viren, slik det fremgår av fig. 2C. Avvanningstiden pr. volumenhet økte inntil kombinasjonsbindemidlet forelå ved nivå 1 og avtok deretter hurtig. Ved tilsetning av kationisk stivelse til nivå 2 ble reduksjonen av avvanningstiden pr. volumenhet enda kraftigere. Fig. 2D viser massens Z-potensial, som synker mot null ved tilsetning av den kationiske stivelse. Man kan konstatere at endringen motsvarer en øket retensjon og forbedrede egenskaper. Fig. 2E viser grafisk papirets flatevekt under forsøkskjø-ringen. Ved to viste tilfeller oppsto banebrudd i maskinen. Fig. 2F viser slitindeksen for det papir som ble fremstilt ifølge foreliggende utførelseseksempel. Det skal påpekes at mengden av leire i papiret er ca. 120% av det angitte askeinnhold, ettersom vannet er blitt avdrevet fra asken. Man kan konstatere at slitindeksen forbedres kraftig, og at leiren medfører en økning av slitindeksen i nærvær av bindemiddelsystemet bestående av kolloidal kiselsyre og kationisk stivelse. Fig. 2 G viser i likhet med fig. 2F et diagram over slitindeksen bortsett fra at slitindeksen i dette tilfelle er stillet i ;relasjon til innholdet av kjemisk masse. ;Fig. 2H viser at det fremstilte papirs Z-styrke eller delamineringsstyrke forbedres til tross for det faktum at papiret inneholder betydelige mengder leire. Fig. 2I-2S viser diagrammer vedrørende forskjellige egenskaper hos det ifølge utførelseseksemplet fremstilte papir og viser ef-fektiviteten av bindemiddelsystemet av kiselsyre og kationisk stivelse. Vedrørende fig. 2M, som viser papirets overflateråhet, skal det påpekes at papiret av og til ble altfor kraftig tørket, slik at de slutninger som man kan trekke av diagrammet vedrørende overflateråheten, kanskje ikke er helt korrekte. ;Av resultatene ved forsøkskjøringen og det fremstilte papirs egenskaper fremgår det tydelig at bindemiddelsystemet medfører en gjensidig flokking av mineralmaterialer, cellulosematerialer og bindemidlet under tilveiebringelse av en sterkt forbedret retensjon og sterkt forbedrede papiregenskaper. Bindemidlet mulig-gjør således innføring av betydelige mengder av mineralfyllstoff i en cellulosemasse for oppnåelse av samme eller bedre egenskaper enn hva som kan oppnås hos et papirprodukt som inneholder en større mengde cellulosefibre og en lavere mengde mineralfyllstoff, når bindemidlet i henhold til den foreliggende oppfinnelse ikke anvendes. ;Eksempel 2. ;I en laboratoriepapirform ble det fremstilt håndlagede papirark av forskjellige masser, som ble fremstilt av bleket barvedsulfatmasse med og uten wollastonitt som et fyllstoff, idet man til massen tilsatte bindemiddelsystemet av kationisk stivelse og kolloidal kiselsyre for å forbedre det resulterende papirs egenskaper. Wollastonitten besto av nålformige kry-staller med en diameter på ca. 1-20 ;im og en lengde på ca. ;15 ganger diameteren. ;Den anvendte kolloidale kiselsyre besto av en kiselsyresol som inneholdt 15?. kolloidal kiselsyre med en spesifikk overflate på ca. 500 m<2>/g. Solen var alkalistabilisert med et mol-forhold Si02:Na20 på 40:1. ;Den anvendte kationiske stivelse (K.S.) var samme stivelse som i eksempel 1 og hadde en substitusjonsgrad på 0,03. Den kationiske stivelse ble tilsatt i form av en 4 vekt?, oppløsning i vann. ;Under tilvirkningsforløpet ble den kolloidale kiselsyresol ;tilsatt"til massen før den kationiske stivelse. I de eks- ;empler hvor Wollastonitt anvendes, ble solen og den kationiske stivelse tilsatt til mineralet for dannelse av en av mineral og bindemiddel bestående oppslemning, som deretter ble tilsatt til cellulosefibrene. Den vanlige mengde vann ble tilsatt for dannelse av en suspensjon med den ønskede konsistens med ca. 1 vekt% faststoff. Etter at de håndlagede papirark var fremstilt, ble de presset og tørket under hovedsakelig identiske forhold. ;I nedenstående tabell angis sammensetningen av faststoffer ;i hver suspensjon, samt Z-styrken (Scott Bond), som ble målt for å gi en indikasjon om det resulterende papirarks egenskaper etter pressing og tørking. ;;Fig. 3 viser resultatene som et diagram og viser den økte styrke som erholdes med bindemiddelsystemet av kiselsyre og kationisk stivelse. Av diagrammet på fig. 3 fremgår det at Z-styrken, når bindemiddelsystemet anvendes, er høyere hos et papirark som ;fremstilles av en masse med 30% wollastonitt enn hos et papir som fremstilles av en masse med utelukkende cellulosefibre. Selv når bindemiddelsystemet anvendes for et papirark som inneholder bare cellulosefibre, erholdes en dramtisk endring av Z-styrken. ;Eksempel 3. ;I en laboratoriepapirform ble det fremstilt håndlagede papirark av forskjellige masser, som ble fremstilt av 2,0 g bleket barvedsulfatmassc og 2,0 g kaolin (English china clay). Kaolinet var dispergert i en alkalistabilisert kiselsyresol, som ble fortynnet fra 15 vekt% til 1,5 vektt total faststoffinnhold, og suspensjonen ble tilsatt til massen i 500 ml vann i en laboratorie-oppløser. En 2% oppløsning av kationisk stivelse (d.s. = 0,03) ble tilsatt, og den resulterende masse ble overført til papir-formen. De håndlagede papirark ble presset og tørket under hovedsakelig like forhold. ;Under forsøkene ble det anvendt forskjellige kiselsyresoler, hvorved de anvendte soler hadde forskjellige spesifikke overflater og var stabilisert med forskjellige mol-andeler alkali. ;Papirark med følgende sammensetninger ble fremstilt, hvor samtlige inneholdt de angitte mengder og typer av kiselsyresol og kationisk stivelse utover nevnte 2 g masse og 2 g leire. I ;tabellen angis de håndlagede papirarks egenskaper. ;;Av dette eksempel fremgår at bindemiddelsystemet av kiselsyresol og kationisk stivelse sterkt forbedrer retensjonen av leire og i mange tilfeller resulterer i en nesten fullstendig retensjon. Eksemplet viser også at maksimal retensjon av leire oppnås når de kolloidale kiselsyrepartikler har et sådant partikkelstørrelsesområde at den spesifikke overflate er 300-700 m 2/g. ;Eksempel. 4. ;I en laboratoriepapirform ble håndlagede papirark fremstilt av forskjellige masser som inneholdt polymer kiselsyre som den kolloidale kiselsyrekomponent. 100 ml vannglass ;(R = Si02:Na20 = 3,3 og Si02 = 26,5 vekt%) ble fortynnet med ;160 ml vann og langsomt tilsatt til 130 ml svovelsyre (10%) under kraftig omrøring. Når alt vannglasset var tilsatt, var pH = 2,7 og Si02-innholdet 8 vekt%. Denne sure sol ble fortynnet til konsentrasjonen 2 vekt% Si02 og tilsatt til kaolin (English china clay grade c), hvoretter en 2% 'oppløsning av kationisk stivelse (d.s. = 0,03) ble tilsatt. Følgende suspensjoner ble fremstilt: ;;Hver og en av suspensjonene 1, 2 og 4 ble innført i en laboratorie-oppløser som inneholdt 2,0 g bleket barvedsulfatmasse i 500 ml vann, og ble omsorgsfullt omrørt. Suspensjonene 3 og 5 ble lagret i 5 timer før sammenblanding i henhold til ovenstående. Umiddelbart etter sammenblandingen ble håndlagede papirark fremstilt, presset og tørket. Papirarkene hadde føl-gende egenskaper: ;Ved sammenligning med de papirark som ble fremstilt i eksempel 3, var slitindeksen for papirarkene i det foreliggende utfø-relseseksempel forbedret, men retensjonen av mineralfyllstoffet var ikke like stor som i eksempel 3. ;Eksempel 5. ;I en laboratoriepapirform ble håndlagede papirark fremstilt av forskjellige masser som følger: ;1) 2,0 g kritt med en partikkelstørrelse på ca. 2-20 pm ;( hovedparten ca. 5 pm), 2,0 g vann og 3,8 g kolloidal kiselsyre (1,5% faststoffer og spesifikk overflate 500 m<2>/g) ble tilsatt til en masse som besto av 2,0 g helbleket barvedsulfatmasse og 500 ml vann i en laboratorie-oppløser. Til den av kritt, kiselsyre og masse bestående suspensjon tilsattes 7,1 g oppløs-ning av kationisk stivelse (totalt 2,0% faststoff, d.s. = 0,03). Et papirark ble fremstilt av denne suspensjon i en laboratoriepapirform, og arket ble presset og tørket. ;2) Et papirark ble fremstilt av en masse som tilsvarte ovenstående masse 1 bortsett fra at mengden av kolloidal kiselsyresol var 5,7 g og mengden av oppløsning av kationisk stivelse var 9,7 g. 3) Et papirark ble fremstilt av en masse som tilsvarte ovenstående masse 1 bortsett fra at mengden av kolloidal kiselsyresol var 5,0 g og mengden av oppløsning av kationisk stivelse var 10,3 g. 4) Samme metode ble anvendt for fremstilling av et referanse-papirark uten kritt, ved hvilken 3,8 g av den kolloidale kiselsyresol ble tilsatt til 2,0 g masse i 500 ml vann, hvoretter 7,1 g oppløsning av kationisk stivelse ble tilsatt. 5) Samme metode ble anvendt for fremstilling av et referanse-papirark som ikke inneholdt noe bindemiddel. 10 g kritt ble tilsatt til 2,0 g masse i 500 ml vann, men noe bindemiddel ble ikke tilsatt. Den tilsatte mengde kritt var så stor at mineralinnholdet i det ferdige papirark til tross for den observerte dårlige retensjon skulle bli omtrentlig det samme som når bindemidlet anvendes. 6) Et annet papirark ble fremstilt av en suspensjon som besto av 2,0 g masse i 500 ml vann og ikke inneholdt noe tilsatsmiddcl. ;De resulterende papirark har de i nedenstående tabell angitte egenskaper. ;Dette eksempel viser den styrkeøkning som er et resultat ;av bindemiddelsystemet som anvendes ifølge oppfinnelsen, bade ;med og uten mineralske fyllstoffer, og eksemplet viser også ;den økte retensjon som er et resultat av bindemiddelsystemet. ;Av de bindemiddelmengder som anvendes i forhold til massen, kan man se at hovedsakelig alt mineralsk fyllstoff holdes tilbake i papirarket i forsøk 1-3. ;Eksempel 6. ;En suspensjon som ble fremstilt av 2,0 g talk (Norwegian tacl Grade IT Extra) med et partikkelstørrelsesområde på ca. ;1-5 pm, 8,0 g vann og 3,8 g kolloidal kiselsyre (totalt 1,5% faststoffer, spesifikk overflate 480 m /g), ble tilsatt til en suspensjon som besto av 2,0 g helbleket barvedsulfatmasse og 500 g vann, i en laboratorie-oppløser. Til den resulterende suspenjson tilsattes 5,9 g kationisk stivelse (totalt 2,4% faststoffer, d.s. = 0,033). I en laboratoriepapirform fremstiltes et papirark som ble presset og tørket. ;En referanseprøve ble fremstilt, hvor 4,0 g talk ble tilsatt til 2,0 g masse i 500 g vann, mens det ikke ble tilsatt noe bindemiddel (Mengden av talk er større for å kompensere den dårlige retensjon, slik at det ferdige papirark skulle få omtrent samme mineralinnhold som det papirark som ble fremstilt i henhold til ovenstående under anvendelse av bindemidlet). ;Likesom av eksempel 5 fremgår det av det foreliggende eksempel at papirarkets styrke og retensjonen ble markert forbedret når bindemiddelsystemet anvendes sammen med et av talk bestående mineralfyllstoff. ;Eksempel 7. ;I dette eksempel ble bindemiddelfystcmet i henhold til den foreliggende oppfinnelse tilsatt forskjellige masser for å vise at oppfinnelsen er anvendbar også for masser som inneholder betydelige mengder av fibre av en annen type enn cellulose. ;Som cellulosefibre anvendtes en helbleket barvedsulfatmasse, og som ikke-cellulosefibre anvendtes glassfibre som hadde en diameter på ca. 5 pm og som var behandlet med fenolharpiks. Den kolloidale kiselsyresol inneholdt kiselsyrepartikler med en spesifikk overflate på ca. 400 m<2>/g, og kiselsyreinnholdet i solen var opprinnelig 15 vekt%, men solen var fortynnet med vann til et kiselsyreinnhold på 1,5 vekt% før den ble anvendt i bindemiddelsystemet. Den anvendte kationiske stivelse hadde en sub-stitus jonsgrad på 0,02 og ble anvendt som en 2 vekt% oppløsning. ;Følgende masser ble fremstilt (massene nr. 1-3 er sammcn-ligningsmasser): ;Av de syv masser ble det fremstilt håndlagede papirark, i laboratoriepapirform og de resulterende papir hadde følgende egenskaper: ;Av dette eksempel fremgår det at Z-styrken avtok når glass-fibrene ble tilsatt (jfr. massene 1 og 2) og økte deretter til ca. den opprinnelige verdi (jfr. massene 1 og 4) når både kiselsyresol og kationisk stivelse.ble tilsatt. De av massene 5, 6 og 7 fremstilte papirark hadde høyere Z-styrke enn papirarkene av masse 1, som ikke inneholdt glassfiber. ;Eksempel 8. ;En kommersiell forsøkskjøring ble utført for fremstilling ;av et bestrøket, superkalandrert offset-papir med flatevekten 86 g/m<2>. Den anvendte maskin var en dobbeltviromaskin (Dcloit "Del-Baie") med en kapasitet på ca. 10.000 kg/time ved en ;maskinhastighet på 600 m/min. Bestrykningenble utført direkte i maskinen med 10 g/m<2> kalsiumkarbonat, som ble påført på begge sider av papirhanen. Cellulosefibrene besto av 70% sulfatmasse av løvved og 30% sulfatmasse av barved, og begge masser var helbleket. Bakvannets pH var ca. 8,5. ;Kvalitetskravene for det papirprodukt som ble fremstilt i den anvendte maskin, var meget strenge. Som et resultat herav ble gjerne en høy andel av det ferdige bestrøkne papirprodukt, ca. ;25%, klassifisert som "utskudd" ved maskinens normale drift. Utskudd er et utilfredsstillende papir som returneres til massen ;og påny formes til papir. Den masse som ble tilmåtet maskinens innløpskasse, inneholdt følgelig en stor mengde fyllstoff i form av resuspendert bestrykningspasta fra utskuddspapiret. Andelen av utskuddspapir var ofte så høy som 50%, beregnet på faststoffene i hele massen. ;Nærvær av ekstra fyllstoff fra utskuddspapir innebærer et alvorlig problem ved maskinens normale drift, ettersom dette fyllstoffs retensjon på papirmaskinens vire er ekstremt dårlig, ;og ettersom hovedparten av dette fyllstoff gjenfinnes i bakvannet og med tiden i avløpet. Ettersom mengden av utskudd alltid varierer, varierer fyllstoffinnholdet i rå<p>apiret, hvilket med-fører ujevne egenskaper hos papirhanen med det resultat at utallige brudd oppstår i papirhanen under fremstillingen, hvilket i sin tur leder til produksjonstap. ;Fig. 4 viser et flytskjema for driftsfremgangsmåten ved for-søkskjøringen i henhold til foreliggende eksempel, hvor trinnvis tilsetning av kolloidal kiselsyre ble anvendt i henhold til oppfinnelsen . ;De to typer av helblekte sulfatmasser som typisk anvendes i papirmaskine, dvs. 70% løvvedmasse og 30% barvedmasse, ble blandet med hverandre og med det fibrerte utskuddspapir. For å kompensere for de variasjoner i fylistoffmengden i massen som ble forårsaket av varierende mengder utskudd, tok man forholdsregler for å tilføre en ønsket mengde ekstra fyllstoff (kalsiumkarbonat). Ved dette punkt var den tilsatte mengde ekstra fyllstoff avhengig av askc-innholdet, som ble målt kontinuerlig på råpapiret i maskinen, og tilstrekkelig med kalsiumkarbonatfylIstoff ble tilsatt til at askeinnholdet i det ferdige råpapir skulle holdes ved 15 vekt%, beregnet på tørrpapirvekt. ;I blandingstank nr. 1 ble det også tilsatt kolloidal kiselsyre i form av en vandig oppløsning som inneholdt 15 vekt% SiG^, hvorved tilsetningsmengden var ekvivalent med 1,7 kg SiC^ pr. metrisk tonn tørt råpapir (før bestrykningen). Den av kolloidal kiselsyre dannede sol var blitt stabilisert med alkali i et mol-forhold SiC>2:Na20 på 45:1. Kiselsyren hadde en partikkelstør-relse i området ca. 5-7 nm og en spesifikk o.verflate på ca. ;500 m2/g.;Materialene ble omsorgsfullt blandet og tilført blandetank ;2, hvor kationisk stivelse ble tilsatt til massen i en mengde som var ekvivalent med 10,2 kg kationisk stivelse pr. metrisk tonn tørt råpapir. Den kationiske stivelse var fremstilt ved behandling av potetstivelse med 3-klor-2-2hydroksypropyltrimetylammo-niumklorid for oppnåelse av en substi tusjonsgrad (d.s.) på ;0,03. Stivelsen ble dispergert i koldt vann i en konsentrasjon ;på ca. 4 vekt%, oppvarmet og holdt ved ca. 90°C i 30 minutter, fortynnet med koldt vann til en konsentrasjon på ca. 2 vekt?, og deretter tilsatt blandetanken 2. ;Etter at den kationiske stivelse var omsorgsfullt innblandet, ble massen innmatet i blandetank 3, hvor en andre tilsetning av kolloidal kiselsyresol av den ovenfor beskrevne type ble gjort til massen, hvorved tilsetningsmengden tilsvarte 2,1 kg Si02 pr. metrisk tonn tørt råpapir. ;Fra blandetank 3 ble massen tilført innløpskassen i papirmaskinen, som ble drevet ved normale hastigheter for fremstilling av råpapiret, hvilket deretter ble tørket, bestrøket med en bestrykningspasta som inneholdt kalsiumkarbonat, og kalandrert på samme måte som tidligere. ;Fig. 5 viser grafisk virkningene av tilsetningen av kolloidal kiselsyre og kationisk stivelse på den ovenfor beskrevne måte. ;Den venstre del av diagrammet viser forholdene i massen og bakvannet ved den kommersielle kjøring før tilsetningen av kolloidal kiselsyre og kationisk stivelse på den ovenfor beskrevne måte. Man kan konstatere at det totale faststoffinnhold i massen ved formeren eller innløpskassen var ca. 15,5 g/l, hvorav ca. 8,5 g/l var fibre og 7 g/l var aske. Det råpapir som ble fremstilt av denne masse, inneholdt ca. 3?. aske. ;Som det fremgår av fig. 5 inneholdt bakvannet ca. 10,5 g/l faststoffer, 6,0 g/l aske og 4,5 g/l fibre ved den kommersielle kjøring før tilsetningen av den kolloidale kiselsyre. ;Den dramatiske virkning av tilsetningen av kolloidal kiselsyre og kationisk stivelse i henhold til ovenstående fremgår av den høyre del av fig. 5 hvor det totale faststoffinnhold i innløps-kassen avtok til ca. 6 g/l; noe mindre enn 5 g/l fibre; og ca. 1,5 g/l aske. Det totale faststoffinnhold i bakvannet fallt til ca. 1 g/l; ca. 0,5 g/l fibre og ca. 0,5 g/l aske. Råpapiret inneholdt ca. 15% aske, og papirbanebruddene under maskindriften var vesentlig lavere enn ved den kommersielle kjøring, hvor papirhanen inneholdt bare 3% aske. ;Selv om det i henhold til dette eksempel fremstilte, ferdige råpapir hadde et øket fyllstoffinnhold, det vil si en økning fra ca. 3% til ca. 15%, hvilket normalt forringer papirets egenskaper, viset testresultatene at det ekstra fyllstoff ikke medførte noen påtagelig forringelse av papiregenskapene eller trykkegenskapene. Tvertimot ble visse egenskaper forbedret merkbart. Således økte Z-styrken eller delamineringsstyrken, målt etter Scott-Bond-metoden, med 85% ved 15% fyllstoffinnhold sammenlignet med 3% fyllstoffinnhold ved den kommersielle kjøring. Overflatestyrken eller nappingsmotstanden (målt i henhold til IGT Instituut Voor Gra-fische Techniek, Amsterdam) økte med 40%, og sprengstyrken økte med 40%. ;Under forsøkskjøringen, som varte i flere uker, ble det konstatert at det var mulig å tilsette mer utskudd til massen enn tidligere. I en periode som varte ca. 16 timer, besto hele ;massen av utskudd. Det ble ennvidere konstatert at det ved tilsetning av ekstra fyllstoff var mulig å opprettholde fyllstoffinnholdet 15% i råpapiret i en 2 ukers periode, og at det resulterende jevne askeinnholdnivå tillot en økning av papirmaskinens kapasitet som følge av færre banebrudd og besparelse av fibre. ;Det ble også konstatert at kombinasjonen av øket retensjon ;og nedsatt massekonsentrasjon i innløpskassen resulterte i en merkbar forbedring av massens avvanningshastighet på viren. ;Dette innebærer naturligvis at en øket maskinhastighet er mulig, hvilket i sin tur ytterligere forbedrer produksjonskapasiteten. ;Fibrenes og finfraksjonenes retensjon på papirmaskinens vire ble også sterkt forbedret. Den prosentvise retensjon ble bestemt ved at differansen mellom den totale konsentrasjon av faststoffer i innløpskassen og den totale konsentrasjon av faststoffer i bakvannet ble delt mod den totale konsentrasjon av faststoffer i innløpskassen og multiplisert med 100. Ved den kommersielle kjøring før tilsetningen av kiselsyresol og kationisk stivelse i henhold til ovenstående var den prosentvise retensjon således ~15 5 1<0>,<5> x 10° eller 32%. Resultatet ved anvendelse av oppfinnelsen var en økning av den prosentvise retensjon til ca. 83% '°6 0^'° x 100). Dette høye retensjonsnivå forenklet rensningen og fjerningen av bakvannet. ;Eksempel 9. ;For ytterligere å belyse fordelene med to-trinns tilsetning ble det utført langvarige prøvekjøringer under forskjellige forhold i den i eksempel 8 beskrevne maskin. Resultatene av disse kjøringer fremgår av nedenstående tabell. ;Kjøring 1 gjenspeiler middelverdien for driften av maskinen ;i eksempel 8 ved fremstilling av et bestrøket, superkalandrert trykkpapir over et langt tidsrom. Cellulosefibrene besto av 70% sulfatmasse av løvved og 30% sulfatmasse av barved, og begge masser var helbleket. Normale mengder av utskudd ble resirkulert. Råpapiret ble bestrøket med 10 g/nr* kalsiumkarbonat pr. side.

Kjøring 2 gjenspeiler middelverdiene for maskindriften i eksempel 8 i en langvarig driftsperiode ved fremstilling av bestrøket, superkalandrert trykkpapir, hvor samme fibermasse ble anvendt og normale mengder av utskudd resirkulert, hvorved den anvendte kolloidale kiselsyre besto av en 15% vannholdig sol med de i eksempel 8 angitte spesifikasjoner. Denne sol ble tilsatt blandetank nr. J i en mengde på 3,8 kg SiC^ pr. metrisk tonn

tørt råpapir. Kationisk' stivelse ble tilsatt blandetank 2 i en mengde på 11,8 kg kationisk stivelse pr. metrisk tonn tørt råpapir,

hvor den kationiske stivelse hadde de i eksempel 8 angitte egenskaper, og hvor tilsetningsmetoden var den i eksempel 8 angitte. Ingen tilsetninger ble gjort til blandetank 3. Etter tørkning ble råpapiret bestrøket med kalsiumkarbonat i en mengde på 10 g/m og pr. side.

Kjøring 3 ble utført på Samme måte som kjøring 2 bortsett fra at kiselsyresolen ble tilsatt i to trinn. I blandetank 1 ble det tilsatt 2,9 kg Si02 pr. metrisk tonn tørt råpapir. I blandetank 2 ble stivelse tilsatt i en mengde på 13,7 kg kationisk stivelse pr. metrisk tonn tørt råpapir. I blandetank 3 ble det gjort en andre tilsetning av kiselsyresol i en mengde på 1,5 kg Si02 pr. metrisk tonn tørt råpapir.

Eksempel 10.

For ytterligere å belyse oppfinnelsen og virkningen av forskjellige substitusjonsgrader hos bindemidlets komponent, som utgjøres av kationisk stivelse, ble det fremstilt to serier håndlaget papir under anvendelse av en laboratoriepapirform og forskjellige masser, som alle inneholdt samme type og samme mengde av kolloidal kiselsyresol, men som inneholdt kationiske stivelser med forskjellig substitusjonsgrad (d.s.).

De i dette eksempel anvendte kationiske stivelser var fremstilt av to forskjellige utgangsstivelser (A og B) for oppnåelse av de i nedenstående tabell angitte substitusjonsgrader.

Samtlige masser for de håndlagede papirark ble fremstilt ved sammenbladning av 1,09 g kaolin (English China Clay Grade C) med 2,72 g kolloidal kiselsyresol (1,5% samlet faststoffinnhold og flateareal 530 m 2/g) og ved matning av denne oppslemning til en laboratorie-oppløser eller -desintegrator, som inneholdt 1,63 g helbleket sulfatmasse av barved i 500 ml vann. Etter 30 s. blanding av komponentene i oppløseren ble angjeldende kationiske stivelse tilsatt. Blandingen ble deretter fortsatt i ca. 15 s., hvorpå massen ble slått opp i papirformeren.

Substitusjonsgradene for de forskjellige stivelser og til-setningsmengdene til massene samt de fremstilte papirarks egenskaper angis i nedenstående tabell.

Slitindeksen for de forskjellige papirprodukter angis

grafisk som en funksjon av mengden av tilsatt stivelse (bereg-

net i vekt% av summen av fyllstoffinnholdet og fiberinnholdet)

på fig. 6, som tydelig viser at en lavere substitusjonsgrad (d.s.) nødvendiggjør en større mengde stivelse for.oppnåelse av den maksimale styrke (slitindeks). Således gav stivelse A med substitusjons-graden 0,033 den maksimale styrke ved tilsetningsinnholdet ca. 3,5%, mens stivelse A med 0,020 d.s. gav maksimal styrke ved ca. 4,3% tilsetningsmengde. Samme tendens gjelder for stivelse B,

som ved 0,047 d.s. gav den beste styrke ved ca. 4,2% tilsetnings-mengdeog ved 0,026 d.s. gav den beste styrke ved ca. 4,8% tilsetningsmengde.

Eksempel 11.

Dette eksempel vedrører oppfinnelsens anvendbarhet ved fremstilling av lett finpapir.

En rekke forsøk ble utført i en eksperimentpapirmaskin for fremstilling av lett finpapir med flatevekten 75 g/m 2. Den til maskinens innløpskasse tilførte masse besto av 50 vekt% helbleket løvvedmasse, 20 vekt% helbleket barvedmasse og 30 vekt% fyllstoff, hvor de to masser var sulfatmasser. To typer av fyllstoff ble anvendt, et konvensjonelt fyllstoff av kritt av papir-tilvirkningskvalitet (CaCo^) og et lavdensitetsfyllstoff, som besto av ekspandert perlitt med en densitet på ca. 0,2 g/crn^ og partik-kelstørrelsen 99% under 10 pm. Ved en sammenligningskjøring (kjøring A) ble det tilsatt 0,2 vekt% polyakrylamidretensjons-hjelpemiddel til en masse som inneholdt CaCO-^ som eneste mine-ralfyllstof f. Ved kjøringen av B-E ble mineralfyllstoffet suksessivt endret fra kritt alene via blandinger av kritt og ekspandert perlitt til perlitt alene. Ved samtlige kjøringer i dette utførelseseksempel var den tilsatte mengde av bindemiddel det samme, det vil si 0,5 vekt% kiselsyresol (spesifikk overflate ca. 500 m 2/g) og 1,5 vekt% kationisk stivelse (substitusjonsgrad 0,03), beregnet som faststoffer i bindemidlet og basert på vekten av massen som helhet.

Resultatene ved prøvekjøringene fremgår av nedenstående tabell og av fig. 8A-8G, som grafisk anskueliggjør visse av de i tabellen angitte resultater.

Som det fremgår av tabellen for dette utførelseseksempel

og av fig. 8A-8G har bindemiddelkomplekset som anvendes ifølge oppfinnelsen, gjort det mulig å tilsette betydelige mengder ekspandert perlitt og fremdeles oppnå samme eller enda bedre egenskaper hos papirproduktene.

Fig. 8A viser at bindemidlet som anvendes ifølge oppfinnelsen, har forbedret elastisitetsmodulen betydelig sammenlignet med det kjente tilsetningsmiddel (kjøring A) bade i maskinretningen

(kurve M.D.) og i tvcrretningen (kurve C.D.). Faktum er at elastisitetsmodulen ved kjøringene C og D, hvor ekspandert perlitt var tilsatt, var høyere enn ved sammenligningskjøring A og fremdeles var ved omtrent samme nivå i kjøring E som i kjøring A til tross for den fullstendige erstatning av kritt med ekspandert perlitt.

Fig. 8B, 8C, 8E og 8F viser at samme gode trend erholdtes

nar det gjelder slitindeks, bruddarbeide, papirstivhet og nappingsmotstand (uttrykt som Dennison voks-overflatestyrke) .

Fig. 8D viser den densitetsnedsettelse som oppnås ved

å erstatte kritt med ekspandert perlitt.

Fig. 8G viser overflateruheten uttrykt som overflateruhetstall etter Bendtsen (SCAN P-21) ved forskjellige papirdensite-ter. Kurvene for sammenligningspapiret (kjøring A) og for papiret ifølge kjøring B (kritt som eneste mineralske tilsetningsmiddel under anvendelse av bindcmiddelkomplekset som anvendes ifølge oppfinnelsen) lå så nær hverandre at de måtte tegnes som en eneste kurvelinje i diagrammet. Som det fremgår av diagrammet gjorde bindemiddelkomplekset og det av ekspandert perlitt bestående fyllstoff i høyere andeler det mulig å oppnå glatt papir (lave overflateruhetstall etter Bendtzen) ved lave densiteter. Eksempel 12.

Dette eksempel viser at oppfinnelsen er anvendbar for fremstilling av spesialpapir av masser som inneholder både cellulose-fibre og ikke-cellulose-fibre og som er drøyet med mineralske fyllstoffer, hvorved særlig gode resultater oppnås når mineralske fyllstoffer med lav densitet anvendes som drøyningsmiddel.

Tre forskjellige masser ble anvendt. Alle massene inneholdt 50 vekti helbleket sulfatmasse av barved, 20 vekt% mineralske fibre (mineralullfibre), 1,43 vekt% kolloidal kiselsyresol (spesifikk overlfate ca. 500 m /g) og 3,57 vekt% kationisk stivelse (substitusjonsgrad 0,03). De resterende 25 vekt?» av massen besto enten av kritt eller ekspandert perlitt eller en blanding av disse. Alle prosentangivelser er beregnet på basis av tørre faststoffer og er beregnet på massen som helhet.

Ved fremstilling av de masser som skulle formes i en labora-toriepapirf ormer , ble kiselsyresolen anvendt som en 1,5% opp-løsning og den kationiske stivelse som en 1% oppløsning. Ved fremstilling av massene for prøvene A og C ble mineralfyllstoffet (bare kritt eller bare ekspandert perlitt) opprinnelig oppslemmet i kiselsyresol-oppløsningen. Ved fremstilling av massen for prøve B ble mineralfyllstoffene (15% kritt og 10% ekspandert perlitt) opprinnelig blandet med hverandre og deretter oppslemmet i kiselsyresol-oppløsningen. I samtlige tre tilfeller ble oppslemningen av mineral og sol tilsatt den på forhånd blandede mineralfiber-sulfatmasse i 500 ml vann i en laboratorie-oppløser eller -dcsintegrator. Etter 30 s. blandetid i oppløseren ble de forskjellige papirark formet i laboratoriepapirformeren og presset ved et trykk på 5 kg/cm<2>. De tørkede papirprodukters egenskaper fremgår av tabellen i dette eksempel.

prøvene A, B og C viser at det var mulig å erstatte en del av eller alt kritt med ekspandert perlitt som fyllstoff for nedsettelse av densiteten, hvorved andre egenskaper ble holdt ved samme nivå som med kritt som eneste mineralske drøyningsmiddel eller fyllstoff. Det bør observeres at retensjonen, beregnet på askeinnholdet, var nesten 100% i samtlige prøver, hvilket er høyt i betraktning av at retensjonen av ekspandert perlittfyllstoff er lav og det i det foreliggende beskrevne bindemiddelkompleks ikke anvendes.

Eksempel 13.

Dette eksempel angår rensning av bakvann fra en dobbeltvire-maskin som ble anvendt for fremstilling av trefritt bestrøket papir. Bakvannsprøver ble tatt fra normal produksjonskjøring i papirmaskinen og analysert på faststoffinnhold og typer av faststoffer. Faststoffinnholdet var 7 g/l, og ca. 60 vekt% av faststoffene besto av kaolin og kritt.

Til prøvene av bakvannet tilsatte man forskjellige mengder

av kationisk stivelse og kiselsyre. Den kationiske stivelse hadde en substitusjonsgrad på 0,033 og ble anvendt i form av en oppløsning som inneholdt 4 vekt% stivelse. Den kolloidale kiselsyresol hadde en partikkelstørrelse på ca. 6 nm, en spesifikk overflate på ca. 500 m 2/g og en kiselsyrckonsentrasjon på 15 vekt%.

Ved hver prøve i nedenstående tabell ble 500 ml bakvann hellet i et beger, og de angitte mengder av kiselsyresol og kationisk stivelse ble tilsatt. Begerinnholdet ble kraftig omrørt, og deretter ble omrøringen avbrutt. Etter det angitte tidsforløp ble 20 ml grumsethetsprøver uttatt ved hjelp av en pipette 5 mm under overflaten i hver beholde'r. Grumsethcts-målingen ble utført i henhold til svensk Standard SIS i en grumsethetsmåler (Hach model 2100A), som gir resultatet i Formazine Turbidity Units (FTU). Jo lavere måleverdien er, desto bedre er den oppnådde rensning.

Tilsetningene til bakvannprøvene og prøveresultatene fremgår av nedenstående tabell.

R = vektforhold mellom kationisk stivelse og kiselsyresol.

Resultatene i ovenstående tabell viser at en tilsetning av bindemiddelsystemet i henhold til foreliggende oppfinnelse til bakvann resulterer i en høyere sedimenteringshastighct for faststoffene i bakvannet og således i en nedsettelse av grumscthetcn. Resultatene viser også at et nesten rent bakvann ble oppnådd ved prøve 5, hvilket er en vesentlig forbedring jevnført med det ube-handlede bakvann i henhold til prøve 1.

Eksempel 14.

Dette eksempel angår rensning av bakvann fra et kombinert kartong- og trykkpapirbruk. Bakvannsprøver ble tatt fra det blandede bakvann fra bruket og analysert med hensyn til faststoffinnhold og typer av faststoffer. Faststoffinnholdet var 1,1 g/l og ca. 25% av faststoffene besto av pigment (hovedsakelig kaolin). Et antall prøver ble utført for bestemmelse av sedimenteringshastigheter og grumsetheten i bakvannet, når det ble behandlet med PERCOL<®> 1697 (et typisk tilsetningsmiddel for behandling av bakvann) og med et bindemiddel i henhold til foreliggende oppfinnelse omfattende en kiselsyresol og en kationisk stivelse.

Sedimenteringshastighetene ble bestemt ved anvendelse av en gradert konisk trakt som hadde en diameter på 110 mm ved sin brede øvre ende og en høyde på 400 mm som var gradert. Til 1200 ml prøver av bakvannet tilsattes en kiselsyresol og en kationisk stivelse under kraftig omrøring. Prøvene ble deretter hellet over i den graderte trakt og fikk stå mens grenseflaten mellom en nesten klar øvre fase og en grumset nedre fase grad-vis sank. Den tid det tok for denne grenseflate å passere hvert 50 ml eller 100 ml merke på trakten ble notert, og sedimenteringshastighetene ble beregnet og opptegnet på fig. 7. Den nesten klare øvre fase var nesten fri for flokk, men var opali-serende som følge av forskjellige mengder av finfiberfraksjon og pigmentpartikler. Av denne grunn ble grumsetheten målt for en prøve som ble uttatt ved traktens øvre ende et stykke over grenseflaten 15 minutter etter at prøven ble hellet i trakten. Prøver ble også uttatt fra trakten for bestemmelse av faststoffinnholdet i bakvannet etter denne sedimenteringstid.

Grumsetheten ble målt i henhold til svensk Standard SIS

i en grumsethetsmåler (Hach-modell 2100 A) som gir resultatet i Formazin Turbidity Units (FTU). Jo lavere FTU-verdiene er, desto bedre er rensningen. Prøveresultatene angis i nedenstående tabell sammen med faststoffinnholdet i den klare fase og sedimen-teringshastigheton. De i tabellen angitte sedimenteringshastigheter er beregnet ut fra de rette linjer mellom nivåene 200 ml og 600 ml på fig. 7.

En sammenligningsprøve ble utført uten tilsetningsmiddel,

og sedimenteringshastigheten ble bestemt og opptegnet (prøve A) påfig. 7.

En sammenligningsprøveserie ble utført under anvendelse av PERCOL ^ 1697 som et tilsetningsmiddel (0,5% oppløsning). Til 1200 ml bakvann ble det tilsatt henholdsvis 2 ml, 1 ml, 0,8 ml, 0,6 ml og 0,4 ml av 0,5%-oppløsningen av PERCOL<®> 1697, og deretter ble sedimenteringstidene bestemt. Med dette tilsetningsmiddel ga 0,6 ml-tilsetningen det beste resultat (prøve B vises på fig. 7).

Deretter ble det utført prøver med det bindemiddel som anvendes ifølge oppfinnelsen. Tilsetningen av kiselsyresol og kationisk stivelse ble variert i prøveserien, og også vektforholdet (R) mellom stivelsen og kiselsyresolen ble variert.

To av de beste resultater ble oppnådd med tilsetningen 3,7 g av en 2% oppløsning av kationisk stivelse med en substitusjonsgrad på 0,047 og 3,3 g av en 1,5% oppløsning av kiselsyresol (prøve C), samt med tilsetningen 2,5 g av en 2% oppløsning av kationisk stivelse med en substitusjonsgrad på 0,047 og 1,65 g kiselsyresol (prøve D). Vektforholdet (R) mellom stivelse og Si02 var 1,5:1 for prøve C og 2,0:1 for prøve D, og i begge tilfeller besto den anvendte kiselsyresol av en alkalistabilisert kisel-syresolmed en spesifikk overflate på ca. 500 m 2/g og en opprinnelig konsentrasjon på 15%, skjønt kiselsyresolen var fortynnet til 1,5% konsentrasjon for anvendelse.

Resultatene for prøvene A-D fremgår av følgende tabell:

Som det fremgår av ovenstående tabell, ble de beste resultater oppnådd ved hjelp av oppfinnelsendet vil si prøve C og D, særlig sistnevnte.

Som det fremgår av det ovennevnte, gjør bindemiddelsystemet av kolloidal kiselsyre og kationisk stivelse (særlig et kompleks i hvilket den kolloidale kiselsyre tilsettes trinnvis, hvorved en del tilsettes etter dannelse av det opprinnelige agglomerat) dot mulig å oppnå både en vesentlig økonomi ved papirtilvirkningen og et unikt papirprodukt. Når bindemiddelsystemet anvendes bare for papirmasse, kan det erholdte papirprodukts styrke forbedres i en sådan utstrekning at mekanisk masse kan erstatte betydelige mengder kjemisk masse samtidig som man fremdeles bibeholder ønsket styrke og øvrige ønskede egenskaper. Om spesielle styrkeegenskaper er påkrevet, kan man på den annen side nedsette papirets flatevekt og likevel bibeholde de ønskede egenskaper.

På lignende måte kan et mineralfyllstoff anvendes i betydelig større mengde enn hva som hittil har vært mulig, hvorved man likevel bibeholder eller forbedrer papirets-egenskaper. Alter-nativt kan et fyllstoffholdig papirs egenskaper forbedres.

Når det her-beskrevne bindemiddelsystem anvendes, erholdes

en øket retensjon av såvel mineralske fyllstoffer som finfraksjo-nen av fiberne, slik at problemene med bakvannet blir minimale.

Som påpekt kan bindemiddelsystemet med fordel også anvendes for

å agglomerere faststoffer i bakvannet for derved å lette til-bakematningen av bakvannet eller fjerningen av bakvannet.

Som følge av at det er mulig å redusere papirets flatevekt eller å øke papirets mineralfyllstoffinnhold, er det dessuten mulig å redusere den energimengde som kreves for tørkning av papiret og beredning av masse av trefibrene, ettersom man kan anvende en mindre mengde fiber. Den økte avvanningshastig-

het og den økte retensjon på viren muliggjør også høyere maskinhastighet.

Bindemiddelsystemet gjør det også mulig å minske faststoffinnholdet i bakvannet og således minske miljøproblemene endog i papirfabrikker som ikke anvender det her beskrevne bindemiddelsystem som en tilsetning til selve papirmassen. Bindemiddelsystemet forbedrer således gjenvinningen av faststoffer fra bakvannet og forbedrer økonomien ved hele papirtilvirkningsprosessen.

Riktignok er foretrukne utførelsesformer vist og beskrevet, men det innses at denne beskrivelse ikke må forståes å begrense oppfinnelsen, som imidlertid omfatter alle modifikasjoner og alternativer innenfor rammen av de etterfølgende patentkrav.

Claims (16)

1. Papirprodukt som inneholder cellulosefibre og kationisk stivelse og eventuelt også mineralfyllstoff, karakterisert ved at det inneholder cellulose-fibre i en mengde på minst 50 vekt%, beregnet på papirproduktet, og at bindingen mellom cellulosefibrene er forsterket med et bindemiddel som omfatter kolloidal kiselsyre og kationisk stivelse med en substitusjonsgrad på minst 0,01, hvorved vektforholdet mellom kationisk stivelse og Si02 i den kolloidale kiselsyre er mellom 1:1 og 25:1.

2. Papirprodukt ifølge krav 1, karakterisert ved at mengden av bindemiddel i papiret er 0,1-15 vekt% beregnet på mengden av cellulosefibre, eller 0,5-25 vekt% beregnet på vekten av mineralfyllstoff, om sådant inngår i papiret.

3. Papirprodukt ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den kationiske stivelsens substitusjonsgrad er 0,01-0,05.

4. Papirprodukt ifølge krav 3, karakterisert ved at den kationiske stivelsens substitusjonsgrad er 0,02-0,04.

5. Papirprodukt ifølge ett eller flere av kravene 1-4, karakterisert ved at vektforholdet mellom kationisk stivelse og Si02 i den kolloidale kiselsyre er mellom 1,5:1 og 10:1.

6. Papirprodukt ifølge krav 5, karakterisert ved at vektforholdet mellom kationisk stivelse og Si02 i den kolloidale kiselsyre er mellom 1,5:1 og 4,5:1.

7. Fremgangsmåte til fremstilling av papir, ved hvilken en vannholdig papirmasse som inneholder cellulosemasse og kationisk stivelse, og eventuelt et mineralfyllstoff, dannes og tørkes, karakterisert ved at mengden av cellulosemasse i papirmassen reguleres til å gi et ferdig papir med minst 50 vekt% cellulosefibre, og at det i papirmassen før dannelsen av papiret innblandes et bindemiddel som omfatter kolloidal kiselsyre og kationisk stivelse med en substitusjonsgrad på minst 0,01, hvorved vektforholdet mellom den kationiske stivelse og Si02 i den kolloidale kiselsyre er mellom 1:1 og 25:1.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at den kationiske stivelsens substitusjonsgrad er 0,01-0,05, fortrinnsvis 0,02-0,04.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at vektforholdet mellom den kationiske stivelse og Si02 i den kolloidale kiselsyre er mellom 1,5:1 og 10:1, fortrinnsvis 1,5:1 og 4,5:1.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 7, 8 eller 9, karakterisert ved at den kolloidale kiselsyre er en kolloidal kiselsyresol med kiselsyrepartikler med en spesifikk overflate på 50-1000 m<2>/g, fortrinnsvis 200-1000 m<2>/g og helst 300-700 m<2>/g.

11. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 7-10,, karakterisert ved at papirmassens pH holdes mellom 4 og 9.

12. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 7-11, karakterisert ved at bindemidlets faststoffer utgjør 0,1-15 vekt%, fortrinnsvis 1,0-15 vekt%, beregnet på cellulosefibrenes vekt.

13. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 7-11, karakterisert ved at den vannholdige papirmasse inneholder et mineralfyllstoff, hvorved bindemidlets faststoffer utgjør 0,5-25 vekt%, fortrinnsvis 2,5-15 vekt%, beregnet på mineralfyllstoffets vekt.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at den kolloidale kiselsyre settes til og blandes med mineralfyllstoffet før dette innblandes i papirmassen, og at den kationiske stivelse blandes med den av masse, fyllstoff og kolloidal kiselsyre bestående blanding.

15. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 7-14, karakterisert ved at en del av den kolloidale kiselsyre innblandes i den oppslåtte masse, at den kationiske stivelse deretter innblandes i denne masse, som inneholder den første del av kolloidal kiselsyre, og at resten av den kolloidale kiselsyre tilsettes og innblandes i den oppslåtte masse etter at et agglomerat er dannet, før dannelsen av papiret.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at mellom 20 og 90 %, fortrinnsvis mellom 30 og 80 %, av den kolloidale kiselsyre settes til den oppslåtte masse for å danne et agglomerat, og at den resterende del av den kolloidale kiselsyre tilsettes etter at agglomeratet er dannet.