NO176028B - Non-combustible paper, cardboard or cardboard-like materials and their manufacture - Google Patents
Non-combustible paper, cardboard or cardboard-like materials and their manufacture Download PDFInfo
- Publication number
- NO176028B NO176028B NO903041A NO903041A NO176028B NO 176028 B NO176028 B NO 176028B NO 903041 A NO903041 A NO 903041A NO 903041 A NO903041 A NO 903041A NO 176028 B NO176028 B NO 176028B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- inorganic
- cationic
- weight
- material according
- fillers
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 239000000123 paper Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 title claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 10
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 46
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims abstract description 42
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims abstract description 36
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 claims abstract description 21
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims abstract description 16
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 15
- -1 cationic carbohydrate Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 claims description 40
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 30
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 21
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 15
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 150000007529 inorganic bases Chemical class 0.000 claims description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 9
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 9
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 7
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 7
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 5
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 5
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 5
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 4
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims description 3
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 claims description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000003311 flocculating effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 claims description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 229920000945 Amylopectin Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000926 Galactomannan Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 claims description 2
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 2
- SHFGJEQAOUMGJM-UHFFFAOYSA-N dialuminum dipotassium disodium dioxosilane iron(3+) oxocalcium oxomagnesium oxygen(2-) Chemical compound [O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[Na+].[Na+].[Al+3].[Al+3].[K+].[K+].[Fe+3].[Fe+3].O=[Mg].O=[Ca].O=[Si]=O SHFGJEQAOUMGJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BUACSMWVFUNQET-UHFFFAOYSA-H dialuminum;trisulfate;hydrate Chemical compound O.[Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O BUACSMWVFUNQET-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 2
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010451 perlite Substances 0.000 claims description 2
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 150000003856 quaternary ammonium compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 235000010215 titanium dioxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 claims description 2
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000010947 wet-dispersion method Methods 0.000 claims description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 2
- 235000014692 zinc oxide Nutrition 0.000 claims description 2
- OMDQUFIYNPYJFM-XKDAHURESA-N (2r,3r,4s,5r,6s)-2-(hydroxymethyl)-6-[[(2r,3s,4r,5s,6r)-4,5,6-trihydroxy-3-[(2s,3s,4s,5s,6r)-3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]oxyoxan-2-yl]methoxy]oxane-3,4,5-triol Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1OC[C@@H]1[C@@H](O[C@H]2[C@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@H](O)[C@H](O)[C@H](O)O1 OMDQUFIYNPYJFM-XKDAHURESA-N 0.000 claims 1
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 7
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 5
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 5
- 244000007835 Cyamopsis tetragonoloba Species 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 2
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 description 1
- 244000037364 Cinnamomum aromaticum Species 0.000 description 1
- 235000014489 Cinnamomum aromaticum Nutrition 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229920006320 anionic starch Polymers 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 239000010427 ball clay Substances 0.000 description 1
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001609 comparable effect Effects 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 1
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 1
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
- D21H21/50—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by form
- D21H21/52—Additives of definite length or shape
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H13/00—Pulp or paper, comprising synthetic cellulose or non-cellulose fibres or web-forming material
- D21H13/36—Inorganic fibres or flakes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Paper (AREA)
- Magnetic Treatment Devices (AREA)
Abstract
Et papir-, kartong- eller pappllgnende materiale inneholdende uorganiske fibre, uorganiske partikkelformige tilsetninger og organiske binde- eller fnokkuleringsmidler der (1) de partikkelformige uorganiske .tilsetninger utgjør 40 til 80 vekt-* av tørrmassen i materialet; (2) de uorganiske partikkelformige tilsetninger består av (2.1) et basisfyllstoff av hvilket minst 20 vekt-* oppviser en partikkelstørr-else < 2 pm og ikke mer enn 20 vekt-* oppviser en partikkelstørrelse på > 20 pm på den ene side og. < 0,5 pm på den annen side, og (2.2) et uorganisk fnokkedannende aktivpigment av hvilket minst 50 vekt-*. har en primær partikkelstørrelse på < 2 pm; (3.1) at det organiske fnokkemiddel er et kationisk polymert karbohydrat med en midlere molekylvekt på 100.000 til 2.000.000 og en substitusjonsgrad på 0,01 til 0,3 og foreligger i en mengde på 0,5 til 6 vekt-*, beregnet på materialets tørrvekt; idet (3.2) 1.000 g basisfyllstoff ikke binder mer enn 0,1 mmol og 1.000 g anionisk fnokkedannende aktivpigment binder minst 0,1 mmol kationisk karbohydrat under fnokkedannelse.A paper, paperboard or paperboard-like material containing inorganic fibers, inorganic particulate additives and organic binders or flocculants wherein (1) the particulate inorganic additives constitute 40 to 80% by weight of the dry mass of the material; (2) the inorganic particulate additives consist of (2.1) a base filler of which at least 20% by weight have a particle size <2 .mu.m and not more than 20% by weight have a particle size of> 20 .mu.m on the one hand and. <0.5 .mu.m on the other hand, and (2.2) an inorganic flocculant active pigment of which at least 50% by weight *. has a primary particle size of <2 μm; (3.1) that the organic flocculant is a cationic polymeric carbohydrate having an average molecular weight of 100,000 to 2,000,000 and a degree of substitution of 0.01 to 0.3 and is present in an amount of 0.5 to 6% by weight *, calculated on the dry weight of the material; wherein (3.2) 1,000 g of base filler does not bind more than 0.1 mmol and 1,000 g of anionic flocculant active pigment binds at least 0.1 mmol of cationic carbohydrate during flocculation.
Description
Foreliggende oppfinnelse angår ikke-brennbare, papir-, kartong- eller papplignende materialer eventuelt som et tredimensjonalt formlegeme, inneholdende uorganiske fibre, uorganiske partikkelformige tilsetninger og organiske binde-eller fnokkemidler, og eventuelt våtstyrkemidler. The present invention relates to non-combustible, paper, cardboard or cardboard-like materials, possibly as a three-dimensional molded body, containing inorganic fibres, inorganic particulate additives and organic binding or fluffing agents, and possibly wet strength agents.
Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for fremstilling av disse papir-, kartong- eller papplignende materialer. The invention also relates to a method for producing these paper, cardboard or cardboard-like materials.
Det er generelt kjent at fastheten til papir på basis av organiske fibre er betinget av utviklingen av hydrogenbroer mellom de organiske fibre. Videre er det kjent at, ved mekanisk separering av fibrene fra hverandre, de uorganiske fyllstoffer reduserer fiberoverflåtene som er tilgjengelige for binding med hydrogenbindinger eller blokkerer setene på fibrene som er i stand til binding, og erstatter disse med svakere fiber-fyllstoff-fiberbindinger hvorved fine fyllstoffer reduserer styrken betydelig. It is generally known that the strength of paper based on organic fibers is conditioned by the development of hydrogen bridges between the organic fibers. Furthermore, it is known that, by mechanically separating the fibers from each other, the inorganic fillers reduce the fiber surfaces available for bonding with hydrogen bonds or block the sites on the fibers that are capable of bonding, replacing these with weaker fiber-filler-fiber bonds whereby fine fillers significantly reduce strength.
Hvis det således kun benyttes uorganiske fibre og fyllstoffer under fremstillingen av papir- eller papplignende materialer, det vil si substanser som ikke er i stand til binding med hydrogenbindinger, er styrken i de oppnådde materialer, lav. If, therefore, only inorganic fibers and fillers are used during the production of paper- or cardboard-like materials, i.e. substances which are not capable of bonding with hydrogen bonds, the strength of the materials obtained is low.
Fra EP-Å-0 109 782 og EP-A-0 027 705 er det kjent papir-lignende materialer som inneholder uorganiske fibre som glassfibre eller mineralullfibre, uorganiske partikkelformige fyllstoffer som leire og bentonitt, og hydrolysert stivelse som organisk bindemiddel. For å forbedre fastheten og for å redusere sprøheten tilsetter man imidlertid utover dette også organiske fibre. From EP-Å-0 109 782 and EP-A-0 027 705, paper-like materials are known which contain inorganic fibers such as glass fibers or mineral wool fibers, inorganic particulate fillers such as clay and bentonite, and hydrolyzed starch as organic binder. In order to improve firmness and to reduce brittleness, however, organic fibers are also added in addition to this.
Fra DE-A-26 06 487 er det kjent en fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av formdeler som inneholder uorganiske fibre, en kiselsol og anionisk stivelse. Disse formdeler inneholder dog ingen uorganiske partikkelformige fyllstoffer. From DE-A-26 06 487 a method for the continuous production of molded parts containing inorganic fibres, a silica sol and anionic starch is known. However, these molded parts do not contain any inorganic particulate fillers.
Fra EP-B-0 080 986 (AT-E-13777 ) er det kjent en papirfrem-stillingsmetode i henhold til hvilken det oppnås et produkt som inneholder uorganiske fibre, det vil si cellulosefibre, mineralske fyllstoffer, uorganisk kolloid kiselsyre og kationisk guar. Et slikt produkt er på grunn av den høye andel av organiske fibre brennbar og derfor ikke egnet for mange høytemperaturanvendelser. From EP-B-0 080 986 (AT-E-13777) a papermaking method is known according to which a product containing inorganic fibres, i.e. cellulose fibres, mineral fillers, inorganic colloidal silicic acid and cationic guar, is obtained. Due to the high proportion of organic fibers, such a product is flammable and therefore not suitable for many high-temperature applications.
Fra US-A-3 253 978 er det kjent en fremgangsmåte for å oppnå et porøst uorganisk ark som inneholder uorganiske fibre og/eller større fnokker, en anionisk kiselsol og kationisk stivelse. Et slikt ark inneholder dog ingen finoppdelte uorganiske fyllstoffer og har utilstrekkelig styrke. From US-A-3 253 978 a method is known for obtaining a porous inorganic sheet containing inorganic fibers and/or larger flakes, an anionic silica sol and cationic starch. However, such a sheet contains no finely divided inorganic fillers and has insufficient strength.
Fra GB-A-21 27 867 er det kjent et fibermateriale med lav densitet som inneholder uorganiske fibre, uorganiske fyllstoffer og en høy andel av kationisk guar. Når det gjelder de uorganiske fyllstoffer dreier det seg her om standardfyllstoffer som anvendes i forholdsmessig små mengder. Videre tilsettes det boraks for utfylling av guar på de uorganiske fibre. From GB-A-21 27 867 a low density fiber material containing inorganic fibers, inorganic fillers and a high proportion of cationic guar is known. As far as the inorganic fillers are concerned, these are standard fillers that are used in relatively small quantities. Furthermore, borax is added to fill in guar on the inorganic fibres.
Fra GB-A-2 031 043 er det kjent et fiberaktig arkmateriale som inneholder uorganiske fibre i en matriks av plastisk leire ("ball clay"). Dette materialet kan i tillegg inneholde bentonitt for å regulere avvanningshastigheten. Som bindemiddel anvendes hydrolyserbar stivelse. Materialet inneholder videre en forholdsmessig høy andel av cellulosefibre. From GB-A-2 031 043 a fibrous sheet material is known which contains inorganic fibers in a matrix of plastic clay ("ball clay"). This material can also contain bentonite to regulate the dewatering rate. Hydrolyzable starch is used as a binder. The material also contains a relatively high proportion of cellulose fibres.
Fra US-A-3 702 279 kjenner man fremstillingen av et termisk isoleringsmaterialel hvorved uorganiske fibre blandes med et bindemiddel av en uorganisk sol hvorefter solen geldannes. Dette materialet inneholder ingen partikkelformige uorganiske tilsetninger. Det anvendes ingen organiske bindemidler. Materialet sintres efter tørking. From US-A-3 702 279 the production of a thermal insulation material is known whereby inorganic fibers are mixed with a binder of an inorganic sol after which the sol forms a gel. This material contains no particulate inorganic additives. No organic binders are used. The material is sintered after drying.
Oppfinnelsen har til oppgave å tilveiebringe et papir-, kartong- eller papplignende materiale som på den ene side ikke er brennbart og som på den annen side har en høy fasthet og fleksibilitet og som godt kan bearbeides. Disse egenskaper var til nå uforenelige, det vil si at det for fremstilling av fibermaterialer med høy fasthet og fleksibilitet samt med god bearbeidbarhet til nå var nødvendig med en forholdsmessig høy andel av organiske fibre hvori-gjennom brennbarheten naturligvis tiltok. The invention has the task of providing a paper, cardboard or cardboard-like material which, on the one hand, is not flammable and which, on the other hand, has a high strength and flexibility and which can be easily processed. These properties were until now incompatible, that is to say that for the production of fiber materials with high strength and flexibility as well as with good workability, until now a relatively high proportion of organic fibers was necessary, through which the flammability naturally increased.
I henhold til dette angår oppfinnelsen materialer av den innledningsvis nevnte art og disse materialer karakteriseres ved: (1) at de partikkelformige uorganiske tilsetninger utgjør 40 til 80% av materialet; (2) at de uorganiske partikkelformige tilsetninger består According to this, the invention relates to materials of the type mentioned at the outset and these materials are characterized by: (1) that the particulate inorganic additives make up 40 to 80% of the material; (2) that the inorganic particulate additives consist
av of
(2.1) et basisfyllstoff av hvilket minst 20 vekt-# har en partikkelstørrelse på < 2 pm, og ikke mer enn 20 vekt-# har en partikkelstørrelse på > 20 yim (2.1) a base filler of which at least 20 wt-# has a particle size of < 2 pm, and not more than 20 wt-# has a particle size of > 20 yim
eller på < 0,5 pm, og or of < 0.5 pm, and
(2.2) et uorganisk fnokkedannende aktivpigment av hvilket minst 50 vekt-# har en primærpartikkel-størrelse på < 2 pm, (2.2) an inorganic flake-forming active pigment of which at least 50% by weight has a primary particle size of < 2 pm,
(3.1) at det organiske fnokkuleringsmiddel foreligger i form av et kationisk polymert karbohydrat med en midlere molekylvekt på 100.000 til 2.000.000 og en substi tus j onsgrad på 0,01 til 0,3 og foreligger i en mengde av 0,5 til 6 vekt-#, (3.1) that the organic flocculating agent is in the form of a cationic polymeric carbohydrate with an average molecular weight of 100,000 to 2,000,000 and a degree of substitution of 0.01 to 0.3 and is present in an amount of 0.5 to 6 weight-#,
beregnet på tørrstoffmengden av materialet; og calculated on the dry matter amount of the material; and
(3.2) at 1.000 g basisfyllstoff ikke er i stand til å (3.2) that 1,000 g of base filler is not able to
binde mer enn 0,1 mmol, og 1.000 g anionisk fnokkulerende aktivpigment er i stand til å binde minst 0,1 mmol kationisk karbohydrat under fnokkulering. bind more than 0.1 mmol, and 1,000 g of anionic flocculating active pigment is able to bind at least 0.1 mmol of cationic carbohydrate during flocculation.
Oppfinnelsens materialer er ikke brennbare. De oppfyller kravene i henhold til DIN 4102 klasse A. På grunn av de gode fasthetsegenskaper kan oppfinnelsens materialer på samme måte som papir, kartong eller papp på basis av cellulosefibre, lett viderebearbeides. Fremstillingen av materialene kan skje på de vanlige papir-, kartong- henholdsvis pappmaskiner. The materials of the invention are not flammable. They meet the requirements according to DIN 4102 class A. Due to the good strength properties, the materials of the invention can be easily further processed in the same way as paper, cardboard or cardboard based on cellulose fibres. The production of the materials can take place on the usual paper, cardboard or cardboard machines.
De gode fasthetsegenskaper er overraskende på grunn av at man til nå var av den mening at fasthetsverdiene drastisk ville avta ved høyt faststoffinnhold og tiltagende partikkelfinhet. Fasthetsverdiene for oppfinnelsens materialer forhøyes tvertimot innenfor vide grenser med tiltagende mengde og tiltagende partikkelfinhet i de partikkelformige uorganiske tilsetninger. The good firmness properties are surprising because until now it was believed that the firmness values would drastically decrease with a high solids content and increasing particle fineness. The strength values for the materials of the invention are, on the contrary, increased within wide limits with increasing amount and increasing particle fineness in the particulate inorganic additives.
Med "partikkelformige uorganiske tilsetninger" menes ifølge oppfinnelsen ingen fiberformige tilsetninger da lengden av fibrene generelt ligger i størrelsesorden millimetre. Med "partikkelstørrelse" menes de største mål til en partikkel, noe som for eksempel er viktig ved flate partikler. Partiklene til anioniske fnokkedannende aktivpigmenter oppviser mange ganger en tendens til å danne større agglomerater. Ifølge oppfinnelsen menes derfor med partik-kelstørrelse, størrelsen til primærpartikkelen. According to the invention, "particulate inorganic additives" means no fibrous additives, as the length of the fibers is generally in the order of millimeters. By "particle size" is meant the largest dimensions of a particle, which is important in the case of flat particles, for example. The particles of anionic fleck-forming active pigments often show a tendency to form larger agglomerates. According to the invention, particle size therefore means the size of the primary particle.
Forbedringen av fasthetsegenskapene betinges sannsynligvis av at det anioniske fnokkedannende aktivpigment og det kationiske polymere karbohydrat på den ene side anleires til de uorganiske fibre og på den annen side til de uorganiske partikkelformige basisfyllstoffer. Basisfyllstoffpartiklene setter seg fast på fiberoverflåtene og forhindrer på denne måte at de i og for seg glatte uorganiske flater glir mot hverandre, hvorved det oppnås en skyvefast fiberflor. Uorganiske fibre er ikke i stand til, hverken ved hydrogen-brodannelse eller ved fornetning i kombinasjon med krymping, å gi fastheter slik tilfellet er ved vegetabilske fibre. Fastheten i et ark av rene uorganiske fibre beror på en "sammenklebing" av de enkelte fibre med hverandre på fiber-berøringspunktene ved hjelp av organiske bindemidler. På grunn av den lave fleksibilitet i uorganiske fibre har en slik fiberflor kun relativt få fiber-fiberberøringspunkter, i tillegg er retensjonen av organiske bindemidler ved avvanning i vanlige papirfremstillingsprosesser ytterst lav. Det ferdige produkt har i henhold til dette kun lav fasthet. The improvement in the fastness properties is probably due to the fact that the anionic fleck-forming active pigment and the cationic polymeric carbohydrate are on the one hand attached to the inorganic fibers and on the other hand to the inorganic particulate base fillers. The base filler particles adhere to the fiber surfaces and in this way prevent the intrinsically smooth inorganic surfaces from sliding against each other, whereby a slide-resistant fiber pile is obtained. Inorganic fibers are not able, either by hydrogen bridging or by cross-linking in combination with shrinkage, to provide strength as is the case with vegetable fibres. The firmness of a sheet of pure inorganic fibers depends on a "bonding" of the individual fibers to each other at the fiber contact points by means of organic binders. Due to the low flexibility of inorganic fibres, such a fiber pile only has relatively few fibre-fibre contact points, in addition, the retention of organic binders during dewatering in normal papermaking processes is extremely low. Accordingly, the finished product has only low firmness.
Oppfinnelsens anvendte basisfyllstoffer kan på grunn av overflatestørrelsen og -strukturen samt på grunn av lad-ningsegenskapene danne fnokker med et egnet kationisk karbohydrat. Ved utfnokking i vandige systemer blir de uorganiske fyllstoffer innleiret av fyllstoff. Ved tilsetning av fyllstoffer forhøyes derved både antallet berørings-punkter (fiber-fiber; fyllstoff-fiber; fyllstoff-fyllstoff) og retensjonen til karbohydratet. God skjelettfasthet oppnås kun når hvis mulig alle fiber-fiberkrysningspunkter fullsten-dig og uten feilpunkter er innleiret i fyllstoff og utfnokk-ingsmidlet er fordelt jevnt. Dette er kun mulig ved riktig tildannede fnokker. Fordelingen av fnokkuleringen skjer ifølge oppfinnelsen ved hjelp av fnokkedannende aktivpigmenter. Disse kan forskyve utfnokkingspunktet på grunn av sitt anioniske ladningspotensialet og bidrar utover dette ved utdannelsen av mikrofnokker til en god fordeling av det kationiske karbohydratet sammen med dette. De anioniske fnokkedannende aktivpigmenter kan utover dette lukke feilseter i fyllstoff-fyllstoff- og fiber-fyllstoff-materialet. The basic fillers used in the invention can, due to the surface size and structure as well as due to the charge properties, form clumps with a suitable cationic carbohydrate. During flocculation in aqueous systems, the inorganic fillers are embedded by filler. When fillers are added, both the number of contact points (fibre-fibre; filler-fibre; filler-filler) and the retention of the carbohydrate are increased. Good skeletal strength is only achieved when, if possible, all fibre-fibre crossing points are completely embedded in the filler and the deflating agent is distributed evenly. This is only possible with properly formed chicks. According to the invention, the distribution of the flocculation takes place with the help of flocculating active pigments. These can shift the flocculation point due to their anionic charge potential and contribute beyond this by the formation of microflocculations to a good distribution of the cationic carbohydrate together with this. The anionic fleck-forming active pigments can also close defects in the filler-filler and fiber-filler material.
Den beskrevne reaksjonsmekanismen gjør det tydelig at det herved dreier seg om et meget komplekst system der det også kan opptre synergistiske virkninger. De enkelte komponenter i oppfinnelsens materialer, altså fibre, basisfyllstoff, anionisk fnokkedannende aktivpigment og kationisk karbohydrat, må derfor avstemmes med henblikk på type og tilsetningsmengde, på nøyaktig måte. The described reaction mechanism makes it clear that this is a very complex system where synergistic effects can also occur. The individual components in the materials of the invention, i.e. fibres, base filler, anionic fleck-forming active pigment and cationic carbohydrate, must therefore be coordinated with regard to type and amount of addition, in an exact manner.
Med henblikk på de uorganiske fibre foreligger det ingen begrensninger. Et mål for oppfinnelsen ligger dog i å stille til disposisjon fiberholdige materialer der de potensielle kanserogene asbestfibre er erstattet med helsemessig ufarlige fibre. Til disse hører blant annet glassfibre, mineralfibre, kiselsyrefibre, basaltfibre og/eller aluminiumoksydfibre. Tykkelsen og lengden til de uorganiske fibre kan variere innen vide grenser. Fortrinnsvis har minst 80$ av de uorganiske fibre en lengde innen området ca. 1 til 6 mm. Det kan også anvendes blandinger av uorganiske fibre som skiller seg fra hverandre hva angår sammensetning, lengde og tykkelse. With regard to the inorganic fibres, there are no restrictions. One aim of the invention, however, lies in making fiber-containing materials available in which the potentially carcinogenic asbestos fibers have been replaced with health-safe fibers. These include glass fibres, mineral fibres, silicic acid fibres, basalt fibers and/or aluminum oxide fibres. The thickness and length of the inorganic fibers can vary within wide limits. Preferably, at least 80$ of the inorganic fibers have a length within the range of approx. 1 to 6 mm. Mixtures of inorganic fibers which differ from each other in terms of composition, length and thickness can also be used.
Heller ikke når det gjelder de partikkelformige uorganiske basisfyllstoffer foreligger det noen begrensningerEgnet er for eksempel SiC>2, kaolin, aluminiumoksyd, blekleire, gips, kalsiumkarbonat, titandioksyd, sinkoksyd, perlitt, vermiculitt og/eller andre, i og for seg kjente papirfyllstoffer henholdsvis fyllstoffer for kunststoffmasser og farger. There are also no restrictions when it comes to the particulate inorganic base fillers Suitable are, for example, SiC>2, kaolin, aluminum oxide, bleaching clay, plaster, calcium carbonate, titanium dioxide, zinc oxide, perlite, vermiculite and/or other paper fillers or fillers known in and of themselves for plastic masses and colours.
Enkelte av disse basisfyllstoffer som gips og blekleire avgir ved oppvarming krystallvann henholdsvis adsorpsjonsvann og virker på denne måte flammehemmende. En sammenlignbar virkning har kalsiumkarbonat som ved høyere temperaturer avgir karbondioksyd. Some of these base fillers such as gypsum and bleaching clay give off crystal water or adsorption water when heated and act as flame retardant in this way. Calcium carbonate has a comparable effect, which emits carbon dioxide at higher temperatures.
Innholdet av uorganiske basisfyllstoffer utgjør generelt 35 til 75 vekt-#, fortrinnsvis 55 til 70 vekt-#, beregnet på materialets tørrstoffmengde. The content of inorganic base fillers generally amounts to 35 to 75 wt-#, preferably 55 to 70 wt-#, calculated on the dry matter amount of the material.
I de uorganiske basisfyllstoffer har fortrinnsvis 35 til 99 vekt-# en partikkelstørrelse på < 2 pm og ikke mer enn 10 vekt-# en partikkelstørrelse på > 20 pm. In the inorganic base fillers, preferably 35 to 99 wt-# have a particle size of < 2 pm and no more than 10 wt-# have a particle size of > 20 pm.
Det anioniske fnokkedannende aktivpigment er fortrinnsvis aluminiumhydroksyd, bentonitt eller kolloid amorft SiC^. Innholdet av aktivpigmenter utgjør generelt ca. 1 til 15, fortrinnsvis 2 til 10 vekt-$, beregnet på tørrmassen i materialet. The anionic fleck-forming active pigment is preferably aluminum hydroxide, bentonite or colloidal amorphous SiC₂. The content of active pigments generally amounts to approx. 1 to 15, preferably 2 to 10 weight-$, calculated on the dry mass of the material.
Anvender man et anionisk kolloid amorft SiC^, blir dette anvendt fortrinnsvis i form av en 30-40#-ig vandig dispersjon. Fortrinnsvis anvender man anioniske kiselsoler som er oppnådd ved kontakt mellom en fortynnet vannglassoppløs-ning og en sur kationbytter og aldring av den oppnådde sol. De er dispergert i alkaliske medier som reagerer med silisiumdioksydoverflaten og der tilveiebringer en negativ ladning. På grunn av den negative ladning støter partiklene hverandre gjensidig bort og bevirker derved en stabilisering av produktet. Egnede handelsprodukter kan for eksempel oppnås under betegnelsen Ludox, et varemerke for firmaet Du Pont, selv om også andre produkter kan anvendes. If an anionic colloid amorphous SiC3 is used, this is preferably used in the form of a 30-40g aqueous dispersion. Preferably, anionic silica sols are used which have been obtained by contact between a dilute water glass solution and an acidic cation exchanger and aging of the obtained sol. They are dispersed in alkaline media which react with the silicon dioxide surface and thereby provide a negative charge. Due to the negative charge, the particles repel each other and thereby stabilize the product. Suitable commercial products can be obtained, for example, under the name Ludox, a trademark of the company Du Pont, although other products can also be used.
Hvis man som aktivpigment anvender aluminiumhydroksyd, kan dette fremstilles statu nascendi fra et alkalialuminat og en syre, fortrinnsvis natriumaluminat og svovelsyre, eller fra et aluminiumsalt og alkali, fortrinnsvis fra aluminiumsulfat og natronlut. If aluminum hydroxide is used as the active pigment, this can be prepared statu nascendi from an alkali aluminate and an acid, preferably sodium aluminate and sulfuric acid, or from an aluminum salt and alkali, preferably from aluminum sulphate and caustic soda.
Anvender man bentonitt som aktivpigment, foretrekker man svelledyktig alkalibentonitt. If bentonite is used as an active pigment, swellable alkali bentonite is preferred.
Forholdet mellom uorganisk partikkelformig tilsetning og det kationiske polymere karbohydrat velges fortrinnsvis slik at det ikke er tilstede noe ladningsoverskudd slik at det danner seg en optimal utfnokking. The ratio between inorganic particulate addition and the cationic polymeric carbohydrate is preferably chosen so that there is no excess charge present so that an optimal flocculation is formed.
Foretrukne polymere karbohydrater er kationisk stivelse, kationisk amylopektin, kationiske galaktomannaner (for eksempel guar eller cassia) og/eller kationisk karboksymetylcellulose. Karbohydratene kan kationiseres på i og for seg kjent måte, idet de eventuelt hydrolyserte utgangskar-bohydrater kvaterniseres med kvaternære ammonlumforbindelser. Karbohydratene kan imidlertid også kvaterniseres i henhold til tørrkationiseringsmetoden. De kationiske karbohydrater kan også tilsettes som kationiske polyvinylalkoholer. Preferred polymeric carbohydrates are cationic starch, cationic amylopectin, cationic galactomannans (eg guar or cassia) and/or cationic carboxymethyl cellulose. The carbohydrates can be cationized in a manner known per se, the possibly hydrolysed starting carbohydrates being quaternized with quaternary ammonium compounds. However, the carbohydrates can also be quaternised according to the dry cationisation method. The cationic carbohydrates can also be added as cationic polyvinyl alcohols.
Innholdet av polymer kationisk karbohydrat utgjør vanligvis 1 til 5, fortrinnsvis 1 til 3 vekt-#, beregnet på mateialets tørrstoffmasse. Denne er i det vesentlige avhengig av det ønskede anvendelsesområdet. Vil man fremstille materialer med høy temperaturbestandighet, anvender man det kationiske karbohydrat i noe mindre mengder. Materialer for anvendelse ved høye temperaturer er for eksempel pakningsmaterialer i kjemi- og motorbygg samt temperaturbestandige filtermateri-aler for varme gasser og væsker. Videre kan oppfinnelsens materialer anvendes ved høyere karbohydratkonsentrasjoner som isoleringsmaterialer i bygningsvesen, spesielt i tørrbygg som kabeltrasser og brannbeskyttelsesisoleringer, for brannbeskyttelsesdører, vegg- og takplater, bærersjikt for varmeoppdemmende materialer samt som ildfaste fremvis-ningsplater for reklameformål (i varemagasiner og lignende). Et ytterligere viktig anvendelsesområde ligger i kjøretøy-industrien da materialene ifølge oppfinnelsen i tillegg til sin temperaturbestandighet oppviser en lav spesifikk vekt. Heller ikke ved et høyt innhold av kationiske karbohydrater skjer det noen oppflamming av materialet, da det kationiske karbohydrat kun forkulles. The content of polymer cationic carbohydrate usually amounts to 1 to 5, preferably 1 to 3 weight-#, calculated on the dry matter mass of the material. This essentially depends on the desired area of application. If you want to produce materials with high temperature resistance, you use the cationic carbohydrate in somewhat smaller quantities. Materials for use at high temperatures are, for example, packing materials in chemical and engine buildings as well as temperature-resistant filter materials for hot gases and liquids. Furthermore, the materials of the invention can be used at higher carbohydrate concentrations as insulation materials in the building industry, especially in dry buildings such as cable trays and fire protection insulation, for fire protection doors, wall and ceiling panels, carrier layer for heat-retaining materials and as fire-resistant display panels for advertising purposes (in goods magazines and the like). A further important area of application lies in the vehicle industry, as the materials according to the invention, in addition to their temperature resistance, exhibit a low specific weight. Even with a high content of cationic carbohydrates, the material does not ignite, as the cationic carbohydrate only chars.
Det kationiske polymere karbohydrat har generelt en midlere molekylvekt på 200.000 til 1.000.000, fortrinnsvis 300.000 til 800.000, og en substitusjonsgrad fra 0,15 til 0,02. The cationic polymeric carbohydrate generally has an average molecular weight of 200,000 to 1,000,000, preferably 300,000 to 800,000, and a degree of substitution of from 0.15 to 0.02.
Oppfinnelsens materialer kan videre inneholde kationiske, anioniske eller ikke-ionogene retensjonshjelpemidler. Det dreier seg herved som regel om de i papirindustrien vanlige retensjonshjelpemidler som fortrinnsvis tilsettes i mengder fra ca. 0,02 til 0,2 vekt-#, beregnet på materialets tørrmasse. The materials of the invention can further contain cationic, anionic or non-ionic retention aids. This usually refers to the retention aids common in the paper industry, which are preferably added in amounts from approx. 0.02 to 0.2 wt-#, calculated on the dry mass of the material.
Som retensjonshjelpemiddel anvendes for eksempel et kationisk polyakrylamid med en molekylvekt fra ca. 1 til 10.000.000 eller et polyetylenimin med en molekylvekt fra ca. 80.000 til 300.000. A cationic polyacrylamide with a molecular weight of approx. 1 to 10,000,000 or a polyethyleneimine with a molecular weight from approx. 80,000 to 300,000.
Oppfinnelsens materialer kan videre inneholde våtfaststoffer, fortrinnsvis i en mengde fra ca. 0,2 til 5 vekt-#, beregnet på materialets tørrmasse. Egnede slike er for eksempel urinstoff- eller melamin-formaldehydharpikser, polyamidamin-epiklorhydrinharpikser og lignende. The materials of the invention can further contain wet solids, preferably in an amount from approx. 0.2 to 5 weight-#, calculated on the dry mass of the material. Suitable such are, for example, urea or melamine-formaldehyde resins, polyamidamine-epichlorohydrin resins and the like.
Gjenstand for oppfinnelsen er også tildanning av materialene ifølge oppfinnelsen som tredimensjonale formlegemer. Dertil hører rør, skall, filterlegemer, isoleringsvegger, tet-ningselementer og så videre. The object of the invention is also the formation of the materials according to the invention as three-dimensional shaped bodies. This includes pipes, shells, filter bodies, insulating walls, sealing elements and so on.
Som nevnt innledningsvis angår oppfinnelsen også en fremgangsmåte for fremstilling av de ovenfor beskrevne materialer og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at en vandig dispersjon av uorganiske fibre og partikkelformige uorganiske basisfyllstoffer (2.1) blandes med en vandig suspensjon av aktivpigmenter (2.2) og at det til denne blanding kort før formgivning settes det kationiske polymere karbohydrat (3). As mentioned in the introduction, the invention also relates to a method for producing the materials described above and this method is characterized by mixing an aqueous dispersion of inorganic fibers and particulate inorganic base fillers (2.1) with an aqueous suspension of active pigments (2.2) and that to this mixture shortly before shaping, the cationic polymeric carbohydrate (3) is added.
Oppfinnelsens materialer fremstilles fortrinnsvis ved at man blander en vandig dispersjon av uorganiske fibre og de partikkelformige uorganiske basisfyllstoffer med en vandig suspensjon av aktivpigmentene og tilsetter det kationiske polymere karbohydrat til denne blanding kort før formgivningen. Formgivningen kan for eksempel gjennomføres på en papir- eller pappmaskin. I dette tilfellet snakker man om arkdannelse. Fremstillingen av et tredimensjonalt formlegeme skjer fortrinnsvis i henhold til en våtstøpemetode. Det er imidlertid også mulig å legge opp fuktige ark i en tredimen-sjonal form og så tørke det hele. The materials of the invention are preferably produced by mixing an aqueous dispersion of inorganic fibers and the particulate inorganic base fillers with an aqueous suspension of the active pigments and adding the cationic polymeric carbohydrate to this mixture shortly before shaping. The design can, for example, be carried out on a paper or cardboard machine. In this case, one speaks of sheet formation. The production of a three-dimensional molded body preferably takes place according to a wet casting method. However, it is also possible to lay up damp sheets in a three-dimensional form and then dry the whole thing.
Fortrinnsvis gjennomfører man formgivningen efter at det er dannet fnokker efter tilsetning av det kationiske polymere karbohydratet til den vandige blanding. The shaping is preferably carried out after clumps have formed following the addition of the cationic polymeric carbohydrate to the aqueous mixture.
Fortrinnsvis gjennomfører man formgivningen efter forløp av minst 10 sekunder efter tilsetning av det kationiske polymere karbohydrat. Retensjonshjelpemidler tilsettes fortrinnsvis efter tilsetning av det kationiske polymere karbohydrat. Preferably, the shaping is carried out after a period of at least 10 seconds after the addition of the cationic polymeric carbohydrate. Retention aids are preferably added after the addition of the cationic polymeric carbohydrate.
For å oppnå homogene produkter blir de uorganiske fibre og de uorganiske basisfyllstoffer separat underkastet en våtdispergering før oppnåelse av dispersjonen, hvorefter man blander de separate dispersjoner med hverandre. På denne måte sikrer man at hver bestanddel er dispergert optimalt ved valg av egnet omrøringshastighet, omrøringsvarighet og så videre. For eksempel avhenger dispergeringsparametrene av beskaffenhet, lengde og tykkelse for de organiske fibre henholdsvis av beskaffenheten, partikkelstørrelsen og den spesifikke vekt for basisfyllstoffpartiklene. In order to obtain homogeneous products, the inorganic fibers and the inorganic base fillers are separately subjected to a wet dispersion before obtaining the dispersion, after which the separate dispersions are mixed with each other. In this way, it is ensured that each component is dispersed optimally by choosing a suitable stirring speed, stirring duration and so on. For example, the dispersion parameters depend on the nature, length and thickness of the organic fibers, respectively on the nature, particle size and specific weight of the base filler particles.
Den blandede dispersjon av uorganiske fibre og uorganiske basisfyllstoffpartikler blir så satt til den vandige dispersjon av aktivpigmenter hvorefter (ca. 10 til 30 sekunder) det kationiske karbohydrat tilsettes kort før arkdannelsen. Til slutt tilsettes retensjonsmidlet. The mixed dispersion of inorganic fibers and inorganic base filler particles is then added to the aqueous dispersion of active pigments after which (about 10 to 30 seconds) the cationic carbohydrate is added shortly before sheet formation. Finally, the retention agent is added.
Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved de følgende eksempler. The invention shall be explained in more detail by the following examples.
Eksempel 1 til 6 Examples 1 to 6
Lange glassfibre på 2 til 6 mm fordispergeres i vann. Derefter fremstilles det en separat fordispersjon av mineralfibre med en fiberlengde på ca. 3 mm. Som mineralfibre anvendes handelsproduktet "Inorphil", et varemerke for firmaet Laxå, Sverige. Vektandelen mellom glassfibre og mineralfibre er angitt i tabell 1. Til slutt fremstilles det en dispersjon av kaolin som basisfyllstoff. Partikkelstørr-elsen og vektdandelene for de anvendte kaolintyper er også angitt i tabell 1. Long glass fibers of 2 to 6 mm are dispersed in water. A separate pre-dispersion of mineral fibers with a fiber length of approx. 3 mm. The commercial product "Inorphil", a trademark of the company Laxå, Sweden, is used as mineral fibres. The weight ratio between glass fibers and mineral fibers is indicated in table 1. Finally, a dispersion of kaolin is prepared as a base filler. The particle size and weight fractions for the kaolin types used are also given in table 1.
De tre fordispersjoner blandes grundig med en dispersjon av kolloid, amorft SiOg. Vanninnholdet i dispersjonen utgjør ca. 60 til 70 vekt-$. The three particle dispersions are thoroughly mixed with a dispersion of colloidal, amorphous SiOg. The water content in the dispersion amounts to approx. 60 to 70 weight-$.
Derefter tilsettes det en oppløsning av kationisk stivelse, det kommersielle produkt Amijel, Q-Tak 210 fra firma Cerestar, med et faststoffinnhold i oppløsningen = 1 vekt-#. Vektandelene av kolloid SiC>2 og kationisk stivelse er likeledes gitt i tabell 1. A solution of cationic starch, the commercial product Amijel, Q-Tak 210 from the company Cerestar, is then added, with a solids content in the solution = 1 wt-#. The weight proportions of colloid SiC>2 and cationic starch are likewise given in table 1.
Efter tilsetning av den kationiske stivelse danner det seg fnokker. I henhold til eksempel 6 tilsettes det i tillegg et kationisk polyakrylamid som retensjonsmiddel (nemlig Nalco 47-32; et varemerke for firma Nalco Chemical Co., i den i tabell 1 angitte mengde. After the addition of the cationic starch, clumps form. In accordance with example 6, a cationic polyacrylamide is additionally added as a retention agent (namely Nalco 47-32; a trademark of the company Nalco Chemical Co., in the quantity indicated in Table 1.
Ca. 20 sekunder efter tilsetning av den kationiske stivelse blir den vandige masse bragt på en laboratoriebladfremstil-lingsmaskin i henhold til Rapid-Kothen, hvorefter den vandige fasen suges av. Man oppnår et ark som efter tørking har en tykkelse på ca. 0,3 mm. Strekkstyrken i forsøksarkene er angitt i tabell 1. About. 20 seconds after the addition of the cationic starch, the aqueous mass is brought onto a laboratory leaf-making machine according to Rapid-Kothen, after which the aqueous phase is sucked off. A sheet is obtained which, after drying, has a thickness of approx. 0.3 mm. The tensile strength in the test sheets is given in table 1.
Slik det fremgår av eksemplene 1 til 6 tiltar fastheten ganske overraskende og helt motsatt dagens kunnskap i papirindustrien, med tiltagende basisfyllstoffinnhold og større partikkelfinhet ved samtidig meget gode retensjons-verdier. As can be seen from examples 1 to 6, the firmness increases rather surprisingly and completely contrary to current knowledge in the paper industry, with increasing base filler content and greater particle fineness with at the same time very good retention values.
Allerede sammenligningseksemplene 1 og 3 viser innflytelsen til partikkelfinheten, mens sammenligningseksemplene 3 og 4 viser innflytelsen til fyllstoffinnholdet på den mekaniske f asthet. Comparative examples 1 and 3 already show the influence of the particle fineness, while comparative examples 3 and 4 show the influence of the filler content on the mechanical strength.
Oppfinnelsens eksempler 2, 5 og 6 viser den på grunn av tilsetningen av anionisk fnokkedannende aktivpigment betingede fasthetsøkning hvorved den ifølge eksempel 5 i forhold til eksempel 2 forhøyede fasthet også skyldes den høyere andel og den høyere partikkelfinhet i basisfyll-stof fet . Examples 2, 5 and 6 of the invention show the conditional increase in firmness due to the addition of anionic fleck-forming active pigment whereby the increased firmness according to example 5 in relation to example 2 is also due to the higher proportion and the higher particle fineness in base filler fat.
Eksempel 6 viser at man ved tilsetning av et retensjonshjelpemiddel kan øke fastheten i forhold til materialet i det nærmest sammenlignbare eksempel 5 i ytterligere grad. Example 6 shows that by adding a retention aid, the firmness can be increased to a further extent in relation to the material in the most comparable example 5.
Eksemplene 7 til 10 Examples 7 to 10
Fremstillingen av fiber- og fyllstoff-fordispersjonen skjer som ifølge eksemplene 1 til 6, hvorved de i tabell 2 angitte stoffer og vektforhold anvendes. Blandingen av fordispersjonene med de andre bestanddeler samt arkfremstillingen skjer som i eksemplene 1 til 6. The preparation of the fiber and filler pre-dispersion takes place as according to examples 1 to 6, whereby the substances and weight ratios indicated in table 2 are used. The mixing of the food dispersions with the other components as well as the sheet production takes place as in examples 1 to 6.
I eksempel 7 anvendes det som aktivpigment en aluminiumhydroksyd-dispersjon i stedet for den kolloide amorfe kiselsyren, idet dispersjonen fremstilles in situ fra aluminiumsulfat og natriumhydroksyd. In example 7, an aluminum hydroxide dispersion is used as active pigment instead of the colloidal amorphous silicic acid, the dispersion being produced in situ from aluminum sulfate and sodium hydroxide.
I eksempel 8 anvendes det bentonitt som aktivpigment. Eksempel 9 ble gjennomført som sammenligningseksempel (uten aktivpigment). In example 8, bentonite is used as active pigment. Example 9 was carried out as a comparative example (without active pigment).
Med eksemplene 7 til 10 skal man vise innflytelsen av de forskjellige fnokkedannende aktivpigmenter på fast-stoffegenskapene for de ikke-brennbare uorganiske materialer ifølge oppfinnelsen. Valget og mengden av de fnokkedannende aktivpigmenter er i stor grad avhengig av egenskapene til basisfyllstoffene. Anvendelsesmengden av organiske With examples 7 to 10, the influence of the various fleck-forming active pigments on the solid properties of the non-combustible inorganic materials according to the invention shall be shown. The choice and quantity of the fleck-forming active pigments is largely dependent on the properties of the base fillers. The application amount of organic
hjelpemidler som karbohydrater er i sterk grad begrenset av kravene til ikke-brennbarhet. På grunn av tilsetning av auxiliaries such as carbohydrates are to a large extent limited by the requirements for non-combustibility. Due to the addition of
aktivpigmenter til basisfyllstoffet blir suspensjonen "skjøvet" til det hver gang gunstigste utfnokkingsområdet og først ved hjelp av dette oppnås det en akseptabel mekanisk fasthet. active pigments to the base filler, the suspension is "pushed" to the most favorable flocculation area and only with the help of this is an acceptable mechanical firmness achieved.
Dette dokumenteres ved en sammenligning av fasthetene i materialene ifølge eksemplene 1, 3 (tabell 1) og 9, der det ikke ble benyttet noe aktivpigment, med de i hvert tilfelle tilhørende verdier for de øvrige eksempler. This is documented by a comparison of the fastnesses in the materials according to examples 1, 3 (table 1) and 9, where no active pigment was used, with the respective values for the other examples in each case.
Eksemplene 11 til 15 Examples 11 to 15
Fremstillingen av fordispersjonene, blandingen av dis-persjonene samt arkdannelsen skjer som i eksemplene 1 til 6. De enkelte stoffer samt deres vektandeler er angitt i tabell 3. De i denne tabell angitte eksempler viser at forskjellige kationiske karbohydrater kan anvendes når de oppviser en egnet subtitusjonsgrad (DS) og en egnet molekylvekt. The production of the base dispersions, the mixing of the dispersions and the formation of sheets takes place as in examples 1 to 6. The individual substances and their weight proportions are listed in table 3. The examples listed in this table show that different cationic carbohydrates can be used when they exhibit a suitable degree of substitution (DS) and a suitable molecular weight.
I eksempel 15 anvendes en kombinasjon av to forskjellige karbohydrater som likeledes gir brukbare fasthetsverdier. In example 15, a combination of two different carbohydrates is used which also gives usable firmness values.
Tilsvarende ark kan også fremstilles på egnede papir-henholdsvis pappmaskiner (lang- henholdsvis rundsil ) i en hvilken som helst tykkelse. Totalretensjonen utgjør alt efter reseptur og type maskin mellom 85 og 95$. Avhengig av type og mengde av anvendte fibermaterialer og fyllstoffer kan den spesifikke vekt varieres innen området 500 til 1.000 kg/m5 . Isolasjonsevnen og derved også anvendelsesmuligheten avhenger i det vesentlige av den spesifikke vekt for det oppnådde materialet mens temperaturbestandigheten i første linje retter seg efter fibrenes smeltepunkt. I de angitte reseptureksempler ville erstatningen av glassfibre med andre fibre med en høyere temperaturbestandighet være problemløs og uten ugunstig innvirkning på de mekaniske egenskaper. Corresponding sheets can also be produced on suitable paper or cardboard machines (long or round screen) in any thickness. Depending on the prescription and type of machine, the total retention is between $85 and $95. Depending on the type and quantity of fiber materials and fillers used, the specific weight can be varied within the range of 500 to 1,000 kg/m3. The insulating ability and thereby also the possibility of application depends essentially on the specific weight of the material obtained, while the temperature resistance in the first line depends on the melting point of the fibres. In the indicated recipe examples, the replacement of glass fibers with other fibers with a higher temperature resistance would be problem-free and without an adverse effect on the mechanical properties.
Claims (23)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3837746A DE3837746C1 (en) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | |
| PCT/EP1989/001287 WO1990005211A2 (en) | 1988-11-07 | 1989-10-28 | Paper-like or cardboard-like raw material and process for making it |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO903041L NO903041L (en) | 1990-07-06 |
| NO903041D0 NO903041D0 (en) | 1990-07-06 |
| NO176028B true NO176028B (en) | 1994-10-10 |
| NO176028C NO176028C (en) | 1995-01-18 |
Family
ID=6366655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO903041A NO176028C (en) | 1988-11-07 | 1990-07-06 | Non-combustible paper, cardboard or cardboard-like materials and their manufacture |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0399010B1 (en) |
| JP (1) | JPH03502219A (en) |
| AU (1) | AU620470B2 (en) |
| BR (1) | BR8907153A (en) |
| CA (1) | CA2001784A1 (en) |
| DE (2) | DE3837746C1 (en) |
| DK (1) | DK171501B1 (en) |
| ES (1) | ES2017306A6 (en) |
| FI (1) | FI93757C (en) |
| GR (1) | GR1000750B (en) |
| IE (1) | IE61832B1 (en) |
| NO (1) | NO176028C (en) |
| PT (1) | PT92183B (en) |
| WO (1) | WO1990005211A2 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5145811A (en) * | 1991-07-10 | 1992-09-08 | The Carborundum Company | Inorganic ceramic papers |
| JPH0995044A (en) * | 1995-04-10 | 1997-04-08 | Canon Inc | Recording paper and ink jet recording using recording paper |
| PL1704282T3 (en) * | 2003-12-22 | 2018-09-28 | Akzo Nobel Chemicals International B.V. | Filler for papermaking process |
| JP2007515567A (en) * | 2003-12-22 | 2007-06-14 | アクゾ ノーベル ナムローゼ フェンノートシャップ | Paper containing quaternary nitrogen-containing cellulose ether |
| US20100115900A1 (en) * | 2007-02-19 | 2010-05-13 | De Rovere Anne N | Flexible fibrous material, pollution control device, and methods of making the same |
| JP5855348B2 (en) * | 2011-03-29 | 2016-02-09 | アイカ工業株式会社 | Non-flammable substrate |
| JP5876743B2 (en) * | 2012-02-09 | 2016-03-02 | 大王製紙株式会社 | Method for producing composite particles |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3253978A (en) * | 1961-07-19 | 1966-05-31 | C H Dexter & Sons Inc | Method of forming an inorganic waterlaid sheet containing colloidal silica and cationic starch |
| GB1604908A (en) * | 1977-08-08 | 1981-12-16 | Minnesota Mining & Mfg | Flexible intumescent sheet material with fired strength |
| GB2047297A (en) * | 1979-04-04 | 1980-11-26 | Ici Ltd | Mineral-fibre boards |
| AU546999B2 (en) * | 1980-05-28 | 1985-10-03 | Eka A.B. | Adding binder to paper making stock |
| SE8107078L (en) * | 1981-11-27 | 1983-05-28 | Eka Ab | PAPER MANUFACTURING PROCEDURE |
| US4578150A (en) * | 1982-07-23 | 1986-03-25 | Amf Inc. | Fibrous media containing millimicron-sized particulates |
| US4443262A (en) * | 1982-09-30 | 1984-04-17 | Armstrong World Industries, Inc. | Low density fibrous sheet material |
| DE3306528A1 (en) * | 1982-12-30 | 1984-07-05 | Lüchtrath, Bern, 8700 Würzburg | PAPER, CARDBOARD AND PAPER-LIKE MATERIAL |
| DE3306478A1 (en) * | 1982-12-30 | 1984-07-12 | Bern 8700 Würzburg Lüchtrath | FILLER FOR A PAPER, CARDBOARD OR PAPER-LIKE MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING SUCH MATERIAL |
| GB8621680D0 (en) * | 1986-09-09 | 1986-10-15 | Du Pont | Filler compositions |
-
1988
- 1988-11-07 DE DE3837746A patent/DE3837746C1/de not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-10-02 GR GR890100627A patent/GR1000750B/en unknown
- 1989-10-28 BR BR898907153A patent/BR8907153A/en not_active IP Right Cessation
- 1989-10-28 DE DE8989912436T patent/DE58903410D1/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-10-28 JP JP1511642A patent/JPH03502219A/en active Pending
- 1989-10-28 WO PCT/EP1989/001287 patent/WO1990005211A2/en active IP Right Grant
- 1989-10-28 EP EP89912436A patent/EP0399010B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-10-28 AU AU45140/89A patent/AU620470B2/en not_active Ceased
- 1989-10-30 CA CA002001784A patent/CA2001784A1/en not_active Abandoned
- 1989-11-03 PT PT92183A patent/PT92183B/en not_active IP Right Cessation
- 1989-11-03 ES ES8903724A patent/ES2017306A6/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-11-06 IE IE355989A patent/IE61832B1/en not_active IP Right Cessation
-
1990
- 1990-07-06 FI FI903434A patent/FI93757C/en not_active IP Right Cessation
- 1990-07-06 NO NO903041A patent/NO176028C/en unknown
- 1990-07-06 DK DK163590A patent/DK171501B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IE893559L (en) | 1990-05-07 |
| DE58903410D1 (en) | 1993-03-11 |
| BR8907153A (en) | 1991-02-26 |
| WO1990005211A3 (en) | 1990-06-28 |
| AU620470B2 (en) | 1992-02-20 |
| NO176028C (en) | 1995-01-18 |
| JPH03502219A (en) | 1991-05-23 |
| EP0399010A1 (en) | 1990-11-28 |
| DK171501B1 (en) | 1996-12-02 |
| EP0399010B1 (en) | 1993-01-27 |
| FI93757B (en) | 1995-02-15 |
| WO1990005211A2 (en) | 1990-05-17 |
| DK163590A (en) | 1990-07-06 |
| PT92183B (en) | 1995-08-09 |
| DE3837746C1 (en) | 1990-03-29 |
| ES2017306A6 (en) | 1991-01-16 |
| NO903041L (en) | 1990-07-06 |
| FI93757C (en) | 1995-05-26 |
| IE61832B1 (en) | 1994-11-30 |
| GR890100627A (en) | 1990-12-31 |
| FI903434A0 (en) | 1990-07-06 |
| AU4514089A (en) | 1990-05-28 |
| PT92183A (en) | 1990-05-31 |
| CA2001784A1 (en) | 1990-05-07 |
| GR1000750B (en) | 1992-12-30 |
| NO903041D0 (en) | 1990-07-06 |
| DK163590D0 (en) | 1990-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5294299A (en) | Paper, cardboard or paperboard-like material and a process for its production | |
| US4248664A (en) | Fibrous sheet materials | |
| US4144121A (en) | Method for producing asbestos-free calcium silicate board and the board produced thereby | |
| NO832277L (en) | GASPET PAPER PAPER AND PROCEDURE FOR ITS MANUFACTURING | |
| WO1989012661A1 (en) | Paper making process | |
| MXPA01002621A (en) | Bonded fibrous materials. | |
| US3904539A (en) | Insulation having a reduced thermal conductivity | |
| NO176028B (en) | Non-combustible paper, cardboard or cardboard-like materials and their manufacture | |
| NO801442L (en) | ASFEST FLOOR FILTER. | |
| US4792359A (en) | Durable phosphate ceramic structures and their preparation | |
| US4872912A (en) | Wet and dry laid phosphate reactive sheets and phosphate ceramic structures made therefrom | |
| CA2144575A1 (en) | Water-resistant fiberboard and method | |
| NO152606B (en) | ANALOGUE PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF NEW PHARMACEUTICAL USE 2-IMIDAZOLIN-1-YL URINE AND AMIDO COMPOUNDS | |
| CA2382869A1 (en) | Multi-phase calcium silicate hydrates, methods for their preparation, and improved paper and pigment products produced therewith | |
| JPS6111902B2 (en) | ||
| GB2031043A (en) | Fibrous Sheet Material | |
| JPS60137874A (en) | Ceramic sheet and manufacture | |
| JP2715308B2 (en) | Flame retardant papermaking | |
| JP4214495B2 (en) | Separator paper for air conditioning filter | |
| JPH06158583A (en) | Incombustible sheet and its production | |
| JPH11241297A (en) | Thermally insulating sheet | |
| US4443262A (en) | Low density fibrous sheet material | |
| JPH06287894A (en) | Flameproofing paper and its production | |
| JPH0261200A (en) | Flame-retardant wallpaper | |
| JPH04100993A (en) | Non-flammable paper |