NO161334B

NO161334B - PAPER PRODUCT AND PROCEDURE FOR PAPER MAKING.

Info

Publication number: NO161334B
Application number: NO811811A
Authority: NO
Inventors: Per Gunnar Batelson; Hans Erik Johansson; Hans Magnus Larsson; Olof Sunden; Per Johan Svending
Original assignee: Eka Ab
Priority date: 1980-05-28
Filing date: 1981-05-27
Publication date: 1989-04-24
Also published as: FI811628L; EP0041056A1; BR8103345A; ATE8916T1; EP0041056B1; NZ197223A; SU1228793A3; FI68283C; ES502531A0; FI68283B; MX158106A; ES8304247A1; AU7051481A; NO811811L; AR231848A1; AU546999B2; NO161334C; DE3165370D1

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.In the manufacture of paper from an aqueous pulp, a binder comprising colloidal silicic acid and. cationic starch, to the pulp to improve the paper or to improve the retention of the pulp component, or the binder is added to the backwater to reduce environmental problems or to recover valuable substances from the backwater. The cationic starch in the binder has a degree of substitution of at least 0.01 and starch and SiOs between 1: 1 and 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. This invention relates to a paper product containing cellulose fibers and cationic starch and optionally also mineral filler, and a method for producing paper from paper pulp containing cellulose pulp and cationic starch and optionally a mineral filler.

Papirproduktet og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med foretrukne utførelsesformer er angitt i kravene, og det vises til disse. The paper product and the method according to the invention with preferred embodiments are specified in the claims, and reference is made to these.

For nærværende har papirindustrien besvær med et antall alvorlige problemer. For det første har prisen på cellulose- At present, the paper industry is struggling with a number of serious problems. Firstly, the price of 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. based pulp rose sharply, and access to high-quality pulp has successively become limited. Secondly, various problems, including those related to the disposal of waste products from paper production, and the ecological requirements from various authorities, have significantly increased the costs of paper production. Furthermore, the energy costs for paper production have increased sharply. The result is that the industry and its customers are faced with two choices, namely either to pay the higher costs or to greatly reduce the quantity and/or quality of the cellulose-based fibers with the consequent loss of quality in the finished paper product.

Industrien har gjort mange forsøk på å redusere kostnaden The industry has made many attempts to reduce the cost

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- for paper products. A commonly used method is to add clay and other mineral fillers to replace the fibers, but such additions have been found to degrade the strength and other properties of the resulting paper to an unsatisfactory degree. The addition of such mineral fillers also results in poor retention of the filler, i.e. the filler passes through the wire to such an extent that the filler content is increased in the waste water, with the result that purification of the waste water and disposal

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. deterioration of the material has become a serious problem. Various binders have been used in an attempt to mitigate the retention problem, but the effect of these binders has not proven to be completely satisfactory.

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. Attempts have also been made to use pulp types that are cheaper and of lower quality, but this naturally results in a deterioration of the paper's properties and often in an excess of fine fraction of fibre, which is not bound in the paper and which consequently causes problems when cleaning the waste water .

Hovedformålet med den foreliggende oppfinnelse er derfor The main purpose of the present invention is therefore

å tilveiebringe et bindemiddelsystem og en fremstillingsmåte to provide a binder system and method of manufacture

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. which gives the paper improved properties and which enables the use of a minimal amount of fiber material to achieve the required strength and required other properties. Another purpose of the invention is to provide a binder system and a method for utilizing this, whereby the system and method greatly improve the paper's strength and other properties, compared to the strength and properties of similar paper produced using known binders. Another object of the invention is to provide a binder and a method for using this, which binder or method maximizes the retention of mineral fillers and other materials in the produced paper sheet when the binder is used in the pulp of the paper machine. A further object of the invention is to provide a paper with a high content of mineral filler and with acceptable strength and acceptable other properties. A final object of the invention is to provide a method for removing suspended solids from the bottom water from a papermaking process.

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. Other purposes and advantages of the invention appear from the following description and the accompanying drawings. The drawing's fig. 1 shows a flow chart for a paper manufacturing process in which various features of the invention are used. Fig. 2 and 2A-2S show diagrams from a trial run in a paper machine according to example 1 and the resulting paper's properties, whereby the manufacturing process used different features of the invention. Fig. 3 shows a diagram which graphically reproduces the results in example 2. Fig. 4 shows a flow chart for a paper manufacturing process where different features of the invention are used. Fig. 5 shows a diagram from a test run in a paper machine where different special features of the invention were used in the manufacturing process. Fig. 6 shows a diagram of the wear index as a function of the amount of added cationic starch in an example of the papermaking process according to the invention. Fig. 7 shows a diagram of the sedimentation rate for solids in backwater samples and shows various features of the invention.

Fig. 8A-8G er diagrammer som grafisk gjengir resultatene fra eksempel 11. Figs. 8A-8G are diagrams graphically representing the results of Example 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. The invention is based on the discovery of a binder and a method for using it, which binder or process greatly increases the strength and improves other properties of a paper product and enables the use of significant amounts of mineral filler during the papermaking process, while maximizing the retention of the filler and the cellulosic fibers in the sheet. The invention makes it possible, for a given paper quality, to reduce the cellulose fiber content in the paper sheet and/or to reduce the cellulose fiber quality without undue reduction of the strength or deterioration of other properties of the paper. When the principles of the invention are utilized, the amount of mineral filler can also be increased without undue reduction of the resulting paper product's strength and other properties. By lowering the amount of pulp used to produce a given paper product or by replacing pulp with mineral filler, the reduction in fiber content will allow a reduction in the amount of energy required for pulp production and a reduction in the amount of energy required for drying the paper. In addition, it has been shown that the retention of mineral filler and fine-grained material is sufficiently high to minimize backwater problems.

Det er også blitt oppdaget at oppfinnelsesprinsippene kan anvendes for å fjerne suspenderte fibre og mineralmateriale i bakvannssystemet ved papirtilvirkning. It has also been discovered that the principles of the invention can be used to remove suspended fibers and mineral material in the waste water system during papermaking.

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 Quite generally, the system according to the present invention includes the precaution of using a binder complex containing two components, that is colloidal silicic acid and cationic starch. The weight ratio between the cationic starch and SiO2 in the colloidal silicic acid is above 1 and below

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. 25. Both components are introduced into the pulp before the production of the paper product in the paper machine. It has been shown that the paper has greatly improved strength properties after drying. When mineral fillers, such as clay, chalk and the like are used in the pulp, it has also been shown that these mineral fillers are effectively retained in the paper and do not have the same degree of detrimental effect on the paper's strength as can be observed when the binder system according to the invention is not used.

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, Although the process that takes place in the pulp and during paper forming and drying in the presence of the binder is not fully understood, it is assumed that the cationic starch and the anionic colloidal silicic acid form an agglomerate complex which is bound together by the anionic colloidal silicic acid, and that the cationic starch associates with the surface of the mineral filler,

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. which is either fully or partially anionic. The cationic starch is also associated with the cellulose-based fibers and the fine-grained material, both of which are anionic. When drying, the connection between the agglomerate and the cellulose fibers results in an extensive hydrogen bond. This theory is partially supported by the fact that when the Z-potential of the anionic mass is changed towards 0 when using the binder complex according to the invention, both the strength properties and the retention are improved.

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, It has also been discovered that the effect of the binder system, when the binder system of the above type is used, can be improved by adding the component consisting of colloidal silicic acid in several stages, i.e. first mixing a part of the colloidal silicic acid with the mass and the possibly present mineral fillers, then the cationic starch is added,

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. and then when a complex agglomerate of the pulp, possibly filler, silicic acid and starch is formed, but before the material is fed to the paper machine inlet box, the remaining part of the colloidal silicic acid is mixed into the material containing the complex agglomerate. This method of supplying the colloidal silicic acid in two or more stages results in certain improvements in the strength and other properties of the paper, but the most striking improvement is the increase in the retention of filler and fine fraction of fibers. Although the reason for these improvements is not completely clear, it is assumed that they are the result of the formation of complex agglomerates consisting of filler, fibers and binder, and which are more stable, i.e. the last addition of colloidal silicic acid means that they are already formed agglomerates are bound together into even more stable agglomerates, which are less sensitive to mechanical forces and other forces during the shaping of the paper.

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. Based on the experiments and the work that has been carried out so far, the principles of the invention are supposed to be applicable to the production of all qualities and types of paper products, such as, for example, printing paper qualities including newsprint, tissue paper, cardboard and the like.

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). It has been shown that the greatest improvements are observed when the binder is used for chemical pulp, for example sulphate and sulphite pulp from both hardwood and bare wood. Smaller but highly significant improvements are obtained with thermomechanical and mechanical mass. It has been established that the presence of excessive amounts of lignin in the grinding mass seems to affect the effectiveness of the binder, so that such masses require either a larger amount of binder or the mixing of an increased amount of other pulp types with a low lignin content to ensure the desired result (such as the expressions " cellulose pulp" and "cellulose fibres" are used here, meaning chemical pulp, thermomechanical pulp and mechanical pulp or abrasive pulp, as well as the fibers contained therein).

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. The presence of cellulose fibers is essential for the invention to achieve the improved results that arise due to the interaction or association between the agglomerate and the cellulose fibers. Preferably, the finished paper should contain over 50% cellulose fibres, but paper with a lower cellulose fiber content can be produced and has greatly improved properties, compared to paper which is produced from similar masses but without the binder agglomerate used according to the invention.

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. The usable mineral fillers include any of the usual mineral fillers whose surface is at least partially anionic. Such mineral fillers as kaolin, bentonite, titanium dioxide, chalk and talc can all be used with satisfactory results (the term "mineral filler" herein includes, in addition to the above-mentioned materials, also wollastonite and glass fibers and also low-density mineral fillers such as expanded perlite). When the binder complex described here is used, the mineral fillers will be retained to a significant extent in the paper product, and the paper will not have its strength reduced to the same extent as if the binder were not used.

Mineralfyllstoffet tilsettes vanligvis i form av en vandig oppslemning i de vanlige konsentrasjoner som anvendes for slike The mineral filler is usually added in the form of an aqueous slurry in the usual concentrations used for such

fyllstoffer. fillers.

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. As mentioned above, the mineral fillers in the paper can consist of or comprise a filler with low density or high bulk. The possibility of adding such fillers to conventional paper pulps is limited by such factors as the retention of the filler on the wire, the dewatering of the pulp on the wire and the wet and dry strength of the manufactured paper product. It was now discovered that the problems caused by the addition of such fillers can be counteracted or essentially eliminated by using the binder complex used according to the present invention, which also makes it possible to add larger amounts of filler than normal to achieve special properties of the paper product . With the help of the aforementioned binder complex, it has thus become possible to produce a paper product with low density and consequently higher paper stiffness at the same basis weight and at the same time maintain the paper product's strength properties (such as modulus of elasticity, wear index, breaking performance and napping resistance) at the same level or increase them to an even higher level than previously.

Som påpekt ovenfor, består bindemidlet av en kombinasjon As pointed out above, the binder consists of a combination

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. of colloidal silicic acid and cationic starch. The colloidal silicic acid can be in different forms, for example in the form of polymeric silicic acid or colloidal silicic acid sols, although the best results are obtained with the help of the latter.

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. Polymeric silicic acid can be produced by reacting water glass using known methods with sulfuric acid to obtain molecular weights (calculated as SiO2) of up to 100,000. However, the resulting polymeric silicic acid is unstable and difficult to use and presents a problem, in that the presence of sodium sulfate causes corrosion problems and other problems in the papermaking and waste water disposal. The sodium sulfate can be removed by ion exchange using known methods, but the resulting polymeric silicic acid is unstable, and without stabilization it will deteriorate during storage. Salt-free polymer silicic acid can also be produced by direct ion exchange of dilute water glass.

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. Significant improvements in both strength and retention have been observed using a binder containing polymeric silicic acid and cationic starch, but superior results are obtained when the cationic starch is used together with colloidal silicic acid in the form of a sol containing 2-60% by weight SiO2, preferably 4-30% by weight SiO 2 .

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. The colloidal silicic acid in the sun should preferably have a specific surface of 50-1000 m<2>/g and preferably 200-1000 m<2>/g, whereby the best results*" have been observed when the specific surface was 300-700 m 2/g. The silicic acid sol is stabilized with an alkali in a molar ratio SiO2:M20 of from 10:1 to 300:1, preferably from 15:1 to 100:1 (M is an ion from the group Na, K, ;Li and NH^).It has been established that the colloidal silicic acid particles should have a size below 20 nm and preferably an average particle size of from 10 down to 1 nm (a colloidal silicic acid particle with a specific surface area of approx. 550 m/g corresponds to an average particle size of approx. 5.5 nm). ;Preferably, it is best to try to use a silica sol whose colloidal silica particles have a maximum active surface and a well-defined small average particle size of ;4-9 nm. ;Silica sols that meet the above specifications can be obtained in the trade from various suppliers, including Nalco Chemic al Company, Du Pont & de Nemours Corporation and ;EKA AB. The cationic starch used in the binder can be made from starches from any of the usual starch-producing materials, for example corn starch, wheat starch, potato starch, rice starch, etc. As is known, a starch is made cationic by substitution with ammonium groups according to known methods methods. The best results have been obtained when the degree of substitution (i.e.) is between 0.01 and 0.05 and preferably between 0.02 and 0.04 and preferably above 0.025 and below 0.04. Although a large number of different ammonium compounds, preferably quaternary, are used in the production of cationized starches for use in the binder according to the present invention, the use of cationized starch produced by treating the starch used as starting material with 3-chloro- 2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride or 2,3-cpoxypropyltrimethylammonium chloride to form a cationized starch with a degree of substitution of 0.02-0.04. During the papermaking process, the binder is added to the pulp before the time when the paper product is formed on the paper machine. Both ingredients, the colloidal silicic acid component and the cationic starch, can be mixed together to form a water slurry of the silicic acid and cationic starch binder complex, which slurry is later added and precisely mixed with the mass. However, this method does not give the maximum results. Preferably, the complex of silicic acid and cationic starch is formed in situ in the pulp. This can be done by adding the component consisting of colloidal silicic acid in the form of a water-based sol and by adding the cationic starch in the form of a water solution, whereby both components are separately added to the mass in a mixing container or at a place in the system where sufficient agitation occurs , so that both components are distributed in the paper pulp and so that they will simultaneously interact with each other and with the components included in the pulp. Even better results are obtained if the colloidal silicic acid component is added to a part of the pulp and precisely mixed with it, after which the rest of the pulp is added and the cationic starch is added and precisely mixed with the pulp mixture before the foxing of the paper product. where a mineral filler is to be added to the mass, it has been shown to be most advantageous to slurry the mineral filler in water together with the component consisting of colloidal silicic acid or, if this component is added in stages, the initial part thereof, after which the filler and colloidal slurry consisting of silicic acid is introduced into the mixing device where this slurry is mixed with D^ni rmasse and cationic starch to form the mass suspension. When the component consisting of colloidal silicic acid is added step by step, an addition of the final part or parts of this component takes place hereafter , which is accurately mixed with the mass after the initial agglomerate is formed , but before or at the time of introducing the pulp into the paper machine's inlet box. The first or initial addition of the colloidal silicic acid should comprise from 20 to 90% of the total amount of colloidal silicic acid added, and after the initial agglomerate is formed, the remainder of the colloidal silicic acid should be added before the paper is formed. Preferably, the initial addition comprises from 30 to 80% of the component consisting of colloidal silicic acid. It has been shown that the pH of the pulp in a papermaking process where the binder complex described here is used is not particularly critical and can lie in the range of pH 4-9. However, higher pH than 9 and lower pH than 4 are not suitable. Other paper chemicals such as glue, alum and the like can be used, but care must be taken so that the contents of these substances do not become so high that the substances affect the formation of the agglomerate consisting of silicic acid and cationic starch, and so that the contents of relevant additives in the recirculating tailwaters do not become so high that they affect the formation of the binder agglomerate. It is therefore usually preferred that the chemicals are added at a point in the system after the binder agglomerate has been formed. According to the present invention, the weight ratio between cationic starch and the colloidal silicic acid component should be between 1:1 and 25:1. Preferably, this weight ratio is between 1.5:1 and 10:1 and preferably between 1.5:1 and 4.5:1. The amount of binder to be used varies with the desired effect and the properties of the special components chosen for the production of the binder. If the binder comprises polymer silicic acid as the component consisting of colloidal silicic acid, for example more binder may be needed than if the component consisting of colloidal silicic acid is made up of colloidal silicic acid with a specific surface area of 300-700 m 2 /g. If, for example, the cationic starch has a degree of substitution of 0.025, compared to a degree of substitution of 0.030, similarly a greater amount of binder may be required assuming that the colloidal silica component is the same. When the mass does not contain any mineral filler, the content of binder can generally be 0.1-15 by weight, preferably 1-15 by weight? ;, calculated on the cellulose fiber weight. As pointed out above, the effectiveness of the binder is greater for chemical pulp, which is why a smaller amount of binder is required with these pulps to achieve a given effect than when used in connection with other types of pulp. In the case where a mineral filler is used, the amount of binder can be based on the weight of filler and can be 0.5-25% by weight, usually 2.5-15% by weight, calculated on the filler. As pointed out above, the binder can be added to the waste water of a paper machine in a system where the binder system is not used for paper production. The binder effectively forms an agglomerate together with the fine fraction from the pulp and the suspended mineral material, and this makes it possible to achieve an effective sedimentation or concentration of suspended solids, whereby a relatively clear water fraction is obtained, which can be recycled to the papermaking system, and a fraction in which the suspended solids are concentrated and from which these can be removed by filtration or in another way. The required amount of binder system or complex when the weight ratios (proportions) stated above between cationic starch and SiC^ are used can be relatively small and in most cases below approx. 10% by weight, calculated on the dry weight of the solids in the tail water and the dry weight of the binder system. An applicable wide range for the amount of binder system or complex is from 1 to 20% by weight, preferably from 2 to 10% by weight. ;The following special design examples serve to ;illuminate how the binder, when used in a papermaking process, affects the retention of mineral filler, the strength of the manufactured paper product and the waste water. ;Example 1. ;A trial run was made for the production of raw paper ;from wallpaper production, where the paper pulp had a high content of clay. The driving was carried out in a plane wire machine with a calculated capacity of approx. 6,000 kg/hour. The machine speed was approx. 250 m/min. and the targeted basis weight was 90 g/m<2>. Fig. 1 shows a flowchart for the process. The fiber material in the pulp was a mixture of mechanical and chemical pulp. The mechanical pulp was unbleached and was refined to a grinding degree (CSF number) of 100. The chemical pulp used was a bleached hardwood sulfate pulp refined to CSF 400. During refining, appropriate amounts of water were naturally added to the pulp to obtain the desired consistency. Kaolin and a colloidal silica sol were dispersed in water to a slurry containing 5% by weight of kaolin. The kaolin had a particle size distribution in the range from approx. 0.5 to 10 µm. The colloidal silica was a 15% sol stabilized with alkali; in a molar ratio SiO 2 :Na 2 O of 45:1. The silicic acid had a particle size in the range of approx. 5-7 mm and a specific surface of approx. 500 m2/g. The colloidal silicic acid was added to give 2.86% SiO 2 , based on the kaolin weight. The slurry of kaolin and SiO2 had a pH of approx. 8. ;Fig. 2 shows the dosage to the paper machine during the test run, expressed in kg/min. at different times during the drive. The consistency of the suspension fed into the paper machine varied from approx. 6 to approx. 15 g/l, as shown in fig. 2a, and those in fig. 2a shown times are in accordance with those in fig. 2 times shown. As can be seen in fig. 2 the test drive began at 14.10 in that the chemical and mechanical masses were mixed in the specified proportions. At 2.40 pm the pulp valve was opened, and the suspension flowed to the paper machine. The dotted line in fig. 2 shows how the mass valve was adjusted during the run. ;Originally the pulp fed to the machine was only a mixture of chemical and mechanical pulp. At 14.50, however, the mixture consisting of kaolin (clay) and colloidal silicic acid was introduced into the mixing box, and the paper machine was run with the pulp consisting of fibers and clay until the ash content of the pulp and the tailings reached an equilibrium state. About. at At 15:35 a slurry of cationic starch was added and carefully mixed with the pulp, clay and colloidal silicic acid in the mixing box, producing a pulp containing the entire binder. At 15.35, the added content of cationic starch was 7.14% starch by weight, calculated on the weight of the clay, whereby the ratio between cationic starch and colloidal silicic acid was 2.49 (this level or content of starch is in this design example and in the drawing figures sometimes referred to as "level 1"). At 16.25 the content of cationic starch was increased to 8.57% by weight, calculated on the weight of the clay, whereby the ratio between cationic starch and colloidal silicic acid was increased to 2.99 (this starch content or level is in this example and in the drawing figures among referred to as "level 2"). At 17:02 the content of cationic starch was increased to 11.43% by weight, calculated on the weight of the clay, whereby the ratio between cationic starch and colloidal silicic acid was 3.99 (this content or level of starch is in this example and in the drawing figures; referred to as "level 3"). At all times during the run, the pH of the suspension discharged from the machine was approx. 8. The cationic starch was prepared by treating potato starch with 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride to a degree of substitution of 0.03 in the starch. The starch used as starting material was dispersed in cold water at a concentration of approx. 4% by weight, heated for 30 minutes at approx. 90°C; and then diluted with water to a concentration of approx. 2% by weight, after which the prepared cationic starch was added to the mixing tank or box, as shown in fig. 1. For reference purposes, it was decided that after an addition or a change had been made in the mixing tank (the time of the addition is shown by vertical arrows in Fig. 2), approx. 15 minutes for the change to achieve stabilization in the paper machine (indicated by horizontal arrows in Fig. 2). ;After the addition of the cationic starch to level 1, i.e. a ratio of starch to silicic acid of 2.49, the basis weight of the paper increased rapidly, as the mineral content of the paper increased due to the increased retention of mineral material with the fibers on the machine wire. The mass valve was then adjusted to reduce the surface weight to the level of 90 g/m<2>, and by adjusting the mass valve, the surface weight was kept relatively constant, while the ash content rose slowly. During this time period, the solids content in the backwater decreased by approx. 50% as more and more solids were retained. ;When the cationic starch content had risen to level 2, i.e. a ratio of starch to silicic acid of 2.99, the basis weight and ash content of the paper increased again, and the solids content of the bottom water further decreased, as the degree of rotation again increased. After the cationic starch was added to the system and the increased retention of clay was observed, it was found that the drying cylinders were drying the paper too vigorously. The steam supply to the drying cylinders was reduced, and several of them were closed due to the faster drying. Despite the reduction in the heat input to the drying cylinders, the paper was periodically dried too strongly. The reduction in steam consumption was a result of the fact that the fiber content of the paper was markedly reduced as the retention increased, and this facilitated drying. Although the mineral content (expressed as ash content) in the paper increased sharply, the paper machine was run at the same speed and without changes in the dewatering conditions during the trial run. The conditions and results during the trial run are shown graphically in fig. 2A-2S. ; On fig. 2A, the solids concentration of the suspension is shown at various times during the test run. It can be stated that the total solids concentration is somewhat higher than the total content of fibers and ash. This is because the ash determination drives out the crystal water and other water present in the clay. Fig. 2B indicates the solids concentration in the tailwater. For the above reasons, the total solids concentration also exceeds, in this case, the sum of the fiber and ash concentrations. In connection with fig. 2B it should be pointed out that the ash content (in this case the non-retained mineral) increases rapidly until the cationic starch is added at level 1 and has had a chance to reach equilibrium in the system. When the cationic starch content increased to level 2, another dramatic decrease occurred. ;The combination of colloidal silicic acid and cationic starch as a binder also increases the filtration rate of the tailwater through the wire, as can be seen from fig. 2C. The dewatering time per unit volume increased until the combination binder was present at level 1 and then decreased rapidly. By adding cationic starch to level 2, the reduction of the dewatering time per volume unit even more powerful. Fig. 2D shows the mass's Z-potential, which drops towards zero when the cationic starch is added. It can be seen that the change corresponds to increased retention and improved properties. Fig. 2E graphically shows the paper's basis weight during the trial run. In two of the cases shown, track breaks occurred in the machine. Fig. 2F shows the wear index for the paper produced according to the present embodiment. It should be pointed out that the amount of clay in the paper is approx. 120% of the stated ash content, as the water has been removed from the ash. It can be seen that the wear index is greatly improved, and that the clay leads to an increase in the wear index in the presence of the binder system consisting of colloidal silicic acid and cationic starch. Fig. 2 G shows, like fig. 2F a diagram of the wear index except that the wear index in this case is set in relation to the content of chemical mass. Fig. 2H shows that the Z-strength or delamination strength of the produced paper is improved despite the fact that the paper contains significant amounts of clay. Fig. 2I-2S show diagrams relating to various properties of the paper produced according to the embodiment and show the effectiveness of the binder system of silicic acid and cationic starch. Regarding fig. 2M, which shows the surface roughness of the paper, it should be pointed out that the paper was occasionally dried too strongly, so that the conclusions that can be drawn from the diagram regarding the surface roughness may not be entirely correct. From the results of the trial run and the properties of the paper produced, it is clear that the binder system results in a mutual flocculation of mineral materials, cellulose materials and the binder while providing greatly improved retention and greatly improved paper properties. The binder thus enables the introduction of significant amounts of mineral filler into a cellulose pulp to achieve the same or better properties than can be achieved with a paper product containing a larger amount of cellulose fibers and a lower amount of mineral filler, when the binder according to the present invention does not are used. ;Example 2. ;In a laboratory paper mold, handmade paper sheets of various pulps were prepared, which were made from bleached softwood sulfate pulp with and without wollastonite as a filler, adding to the pulp the binder system of cationic starch and colloidal silicic acid to improve the properties of the resulting paper . The wollastonite consisted of needle-shaped crystals with a diameter of approx. 1-20 ;im and a length of approx. ;15 times the diameter. The colloidal silicic acid used consisted of a silicic acid sol containing 15?. colloidal silicic acid with a specific surface area of approx. 500 m<2>/g. The sol was alkali stabilized with a molar ratio of SiO2:Na2O of 40:1. The cationic starch (K.S.) used was the same starch as in Example 1 and had a degree of substitution of 0.03. The cationic starch was added as a 4% solution in water. During the manufacturing process, the colloidal silicic acid sol was "added" to the mass before the cationic starch. In the examples where Wollastonite is used, the sol and the cationic starch were added to the mineral to form a slurry consisting of mineral and binder, which was then added to the cellulose fibers. The usual amount of water was added to form a suspension of the desired consistency with about 1% solids by weight. After the handmade paper sheets were prepared, they were pressed and dried under essentially identical conditions. ;The table below indicates the composition of solids ;in each suspension, as well as the Z strength (Scott Bond), which was measured to give an indication of the properties of the resulting paper sheet after pressing and drying. ;;Fig. 3 shows the results as a diagram and shows the increased strength which is obtained with the binder system of silicic acid and cationic starch. From the diagram in Fig. 3 it appears that the Z strength, when the binder system is used, is h more with a paper sheet made from a pulp with 30% wollastonite than with a paper made from a pulp with exclusively cellulose fibres. Even when the binder system is used for a paper sheet containing only cellulose fibers, a dramatic change in Z strength is obtained. ;Example 3. ;In a laboratory paper form, hand-made paper sheets of various pulps were prepared, which were prepared from 2.0 g of bleached softwood sulfate pulp and 2.0 g of kaolin (English china clay). The kaolin was dispersed in an alkali-stabilized silica sol, which was diluted from 15% by weight to 1.5% total solids by weight, and the suspension was added to the pulp in 500 ml of water in a laboratory dissolver. A 2% solution of cationic starch (d.s. = 0.03) was added and the resulting pulp was transferred to the paper mold. The handmade paper sheets were pressed and dried under essentially the same conditions. During the experiments, different silicic acid sols were used, whereby the sols used had different specific surfaces and were stabilized with different molar proportions of alkali. Paper sheets with the following compositions were produced, all of which contained the stated amounts and types of silicic acid sol and cationic starch in addition to the aforementioned 2 g pulp and 2 g clay. The table shows the properties of the handmade paper sheets. ;;From this example it appears that the binder system of silica sol and cationic starch greatly improves the retention of clay and in many cases results in almost complete retention. The example also shows that maximum retention of clay is achieved when the colloidal silicic acid particles have such a particle size range that the specific surface is 300-700 m 2 /g. ;Example. 4. In a laboratory paper mold, handmade paper sheets were prepared from various pulps containing polymeric silicic acid as the colloidal silicic acid component. 100 ml glass of water (R = SiO 2 :Na 2 O = 3.3 and SiO 2 = 26.5 wt%) was diluted with ;160 ml of water and slowly added to 130 ml of sulfuric acid (10%) with vigorous stirring. When all the water glass had been added, the pH = 2.7 and the SiO2 content was 8% by weight. This acid sol was diluted to a concentration of 2 wt% SiO 2 and added to kaolin (English china clay grade c), after which a 2% solution of cationic starch (d.s. = 0.03) was added. The following suspensions were prepared: Each of suspensions 1, 2 and 4 was introduced into a laboratory solvent containing 2.0 g of bleached softwood sulphate pulp in 500 ml of water, and was carefully stirred. Suspensions 3 and 5 were stored for 5 hours before mixing according to above. Immediately after mixing, handmade paper sheets were produced, pressed and dried. The paper sheets had the following properties: ;When compared with the paper sheets produced in example 3, the wear index for the paper sheets in the present exemplary embodiment was improved, but the retention of the mineral filler was not as great as in example 3. ;Example 5. ; In a laboratory paper mold, handmade paper sheets were produced from different masses as follows: ;1) 2.0 g of chalk with a particle size of approx. 2-20 pm; (the main part approx. 5 pm), 2.0 g of water and 3.8 g of colloidal silicic acid (1.5% solids and specific surface area 500 m<2>/g) were added to a mass consisting of 2.0 g fully bleached softwood sulphate pulp and 500 ml water in a laboratory solvent. To the suspension consisting of chalk, silicic acid and pulp, 7.1 g of a solution of cationic starch (total 2.0% solids, i.e. = 0.03) was added. A paper sheet was prepared from this suspension in a laboratory paper mold, and the sheet was pressed and dried. ;2) A paper sheet was prepared from a pulp corresponding to the above pulp 1 except that the amount of colloidal silica sol was 5.7 g and the amount of cationic starch solution was 9.7 g. 3) A paper sheet was prepared from a pulp which corresponded to the above mass 1 except that the amount of colloidal silica sol was 5.0 g and the amount of solution of cationic starch was 10.3 g. 4) The same method was used to prepare a reference paper sheet without chalk, in which 3.8 g of the colloidal silica sol was added to 2.0 g of pulp in 500 ml of water, after which 7.1 g of cationic starch solution was added. 5) The same method was used to produce a reference paper sheet that did not contain any binder. 10 g of chalk was added to 2.0 g of pulp in 500 ml of water, but no binder was added. The added amount of chalk was so great that the mineral content of the finished paper sheet, despite the poor retention observed, should be approximately the same as when the binder is used. 6) Another sheet of paper was prepared from a suspension consisting of 2.0 g of pulp in 500 ml of water and containing no additive mite. The resulting paper sheets have the properties indicated in the table below. This example shows the strength increase that is a result of the binder system used according to the invention, both with and without mineral fillers, and the example also shows the increased retention that is a result of the binder system. From the amounts of binder used in relation to the mass, it can be seen that mainly all mineral filler is retained in the paper sheet in tests 1-3. ;Example 6. ;A suspension which was prepared from 2.0 g of talc (Norwegian tacl Grade IT Extra) with a particle size range of approx. ;1-5 pm, 8.0 g of water and 3.8 g of colloidal silicic acid (total 1.5% solids, specific surface area 480 m /g), were added to a suspension consisting of 2.0 g of fully bleached softwood sulfate pulp and 500 g of water, in a laboratory solvent. To the resulting suspension was added 5.9 g of cationic starch (total 2.4% solids, d.s. = 0.033). In a laboratory paper mold, a sheet of paper was produced which was pressed and dried. ;A reference sample was prepared, where 4.0 g of talc was added to 2.0 g of pulp in 500 g of water, while no binder was added (The amount of talc is greater to compensate for the poor retention, so that the finished paper sheet should have approximately the same mineral content as the paper sheet produced according to the above using the binder). As in example 5, it appears from the present example that the paper sheet's strength and retention were markedly improved when the binder system is used together with a mineral filler consisting of talc. ;Example 7. ;In this example, the binder fiber according to the present invention was added to different pulps to show that the invention is applicable also for pulps containing significant amounts of fibers of a different type than cellulose. As cellulose fibers, a completely bleached softwood sulfate mass was used, and as non-cellulose fibers, glass fibers were used that had a diameter of approx. 5 pm and which had been treated with phenolic resin. The colloidal silica sol contained silica particles with a specific surface area of approx. 400 m<2>/g, and the silicic acid content of the sol was originally 15% by weight, but the sol was diluted with water to a silicic acid content of 1.5% by weight before it was used in the binder system. The cationic starch used had a degree of substitution of 0.02 and was used as a 2% by weight solution. ;The following masses were produced (masses no. 1-3 are common equation masses): ;Out of the seven masses, hand-made paper sheets were produced, in laboratory paper form and the resulting paper had the following properties: ;From this example it appears that the Z strength decreased when the glass fibers were added (cf. masses 1 and 2) and then increased to approx. the original value (cf. masses 1 and 4) when both silicic acid sol and cationic starch were added. The paper sheets produced from pulps 5, 6 and 7 had higher Z-strength than the paper sheets from pulp 1, which did not contain fiberglass. ;Example 8. ;A commercial test run was carried out for the production ;of a coated, supercalendered offset paper with a basis weight of 86 g/m<2>. The machine used was a double-viro machine (Dcloit "Del-Baie") with a capacity of approx. 10,000 kg/hour at a machine speed of 600 m/min. The coating was carried out directly in the machine with 10 g/m<2> calcium carbonate, which was applied to both sides of the paper tap. The cellulose fibers consisted of 70% sulfate mass of hardwood and 30% sulfate mass of coniferous wood, and both masses were fully bleached. The pH of the backwater was approx. 8.5. The quality requirements for the paper product produced in the machine used were very strict. As a result, a high proportion of the finished coated paper product, approx. ;25%, classified as "extracts" during the machine's normal operation. Scrap is unsatisfactory paper that is returned to the pulp and re-formed into paper. The mass that was allowed into the machine's inlet box consequently contained a large amount of filler in the form of resuspended coating paste from the waste paper. The proportion of waste paper was often as high as 50%, calculated on the solids in the whole pulp. ;The presence of extra filler from waste paper implies a serious problem during the normal operation of the machine, as this filler's retention on the paper machine's wire is extremely poor, ;and as the majority of this filler is found in the back water and over time in the drain. As the amount of waste always varies, the filler content in the raw<p>paper varies, which leads to uneven properties of the paper tap with the result that countless breaks occur in the paper tap during production, which in turn leads to production losses. Fig. 4 shows a flowchart for the operating procedure for the trial run according to the present example, where stepwise addition of colloidal silicic acid was used according to the invention. The two types of fully bleached sulphate pulp which are typically used in paper machines, i.e. 70% hardwood pulp and 30% softwood pulp, were mixed with each other and with the fibrous waste paper. In order to compensate for the variations in the amount of filler in the pulp caused by varying amounts of exudates, precautions were taken to add a desired amount of extra filler (calcium carbonate). At this point, the amount of extra filler added depended on the ash content, which was measured continuously on the raw paper in the machine, and sufficient calcium carbonate filler was added to keep the ash content of the finished raw paper at 15% by weight, calculated on dry paper weight. In mixing tank no. 1, colloidal silicic acid was also added in the form of an aqueous solution containing 15% by weight of SiG^, whereby the amount added was equivalent to 1.7 kg of SiC^ per metric ton of dry raw paper (before coating). The sol formed from colloidal silicic acid had been stabilized with alkali in a molar ratio SiC>2:Na2O of 45:1. The silicic acid had a particle size in the range of approx. 5-7 nm and a specific surface area of approx. ;500 m2/g. ;The materials were carefully mixed and fed into mixing tank ;2, where cationic starch was added to the mass in an amount equivalent to 10.2 kg of cationic starch per metric ton of dry raw paper. The cationic starch was prepared by treating potato starch with 3-chloro-2-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride to obtain a degree of substitution (d.s.) of ;0.03. The starch was dispersed in cold water in a concentration of approx. 4% by weight, heated and held at approx. 90°C for 30 minutes, diluted with cold water to a concentration of approx. 2 weight?, and then added to mixing tank 2. ;After the cationic starch had been carefully mixed in, the mass was fed into mixing tank 3, where a second addition of colloidal silicic acid sol of the type described above was made to the mass, whereby the amount of addition corresponded to 2.1 kg Si02 per metric ton of dry raw paper. From mixing tank 3, the pulp was fed to the inlet box of the paper machine, which was operated at normal speeds for the production of the raw paper, which was then dried, coated with a coating paste containing calcium carbonate, and calendered in the same manner as before. Fig. 5 graphically shows the effects of the addition of colloidal silicic acid and cationic starch in the manner described above. ;The left part of the diagram shows the conditions in the pulp and the tail water in the commercial run before the addition of colloidal silicic acid and cationic starch in the manner described above. It can be established that the total solids content in the mass at the former or inlet box was approx. 15.5 g/l, of which approx. 8.5 g/l was fibers and 7 g/l was ash. The raw paper produced from this pulp contained approx. 3?. ash. As can be seen from fig. 5 contained the tailwater approx. 10.5 g/l solids, 6.0 g/l ash and 4.5 g/l fibers in the commercial run before the addition of the colloidal silicic acid. The dramatic effect of the addition of colloidal silicic acid and cationic starch according to the above can be seen in the right part of fig. 5 where the total solids content in the inlet box decreased to approx. 6 g/l; slightly less than 5 g/l fibres; and approx. 1.5 g/l ash. The total solids content in the waste water fell to approx. 1 g/l; about. 0.5 g/l fibers and approx. 0.5 g/l ash. The raw paper contained approx. 15% ash, and the paper web breaks during machine operation were significantly lower than during commercial operation, where the paper tap contained only 3% ash. Although the finished raw paper produced according to this example had an increased filler content, i.e. an increase from approx. 3% to approx. 15%, which normally deteriorates the paper's properties, the test results showed that the extra filler did not cause any noticeable deterioration of the paper's properties or the printing properties. On the contrary, certain characteristics were noticeably improved. Thus, the Z strength or delamination strength, measured by the Scott-Bond method, increased by 85% at 15% filler content compared to 3% filler content in the commercial run. The surface strength or napping resistance (measured according to the IGT Instituut Voor Gra-fische Techniek, Amsterdam) increased by 40%, and the burst strength increased by 40%. During the trial run, which lasted several weeks, it was established that it was possible to add more extract to the mass than before. In a period that lasted approx. 16 hours, the entire mass consisted of excreta. It was further established that by adding extra filler it was possible to maintain the filler content of 15% in the raw paper for a 2-week period, and that the resulting uniform ash content level allowed an increase in the paper machine's capacity as a result of fewer web breaks and saving of fibres. It was also established that the combination of increased retention and reduced mass concentration in the inlet box resulted in a noticeable improvement in the rate of dewatering of the mass on the wire. This naturally means that an increased machine speed is possible, which in turn further improves production capacity. ;The retention of the fibers and fine fractions on the paper machine wire was also greatly improved. The percentage retention was determined by dividing the difference between the total concentration of solids in the inlet box and the total concentration of solids in the tailwater by the total concentration of solids in the inlet box and multiplying by 100. In the commercial run before the addition of silica sol and cationic starch according to the above, the percentage retention was thus ~15 5 1<0>,<5> x 10° or 32%. The result when using the invention was an increase in the percentage retention to approx. 83% '°6 0^'° x 100). This high level of retention simplified the purification and removal of the backwater. ;Example 9. ;To further elucidate the advantages of two-stage addition, long-term test runs were carried out under different conditions in the machine described in Example 8. The results of these runs appear in the table below. ;Run 1 reflects the average value for the operation of the machine ;in example 8 when producing a coated, supercalendered printing paper over a long period of time. The cellulose fibers consisted of 70% sulfate mass of hardwood and 30% sulfate mass of coniferous wood, and both masses were completely bleached. Normal amounts of rejects were recycled. The raw paper was coated with 10 g/no* calcium carbonate per page.

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 Run 2 reflects the average values for the machine operation in Example 8 over a long period of operation in the production of coated, supercalendered printing paper, where the same fiber stock was used and normal amounts of rejects recycled, whereby the colloidal silicic acid used consisted of a 15% aqueous sol with those in Example 8 specified specifications. This sol was added to mixing tank no. J in an amount of 3.8 kg SiC^ per metric ton

tørt råpapir. Kationisk' stivelse ble tilsatt blandetank 2 i en mengde på 11,8 kg kationisk stivelse pr. metrisk tonn tørt råpapir, dry raw paper. Cationic starch was added to mixing tank 2 in an amount of 11.8 kg of cationic starch per metric ton of dry raw paper,

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. where the cationic starch had the properties indicated in example 8, and where the addition method was that indicated in example 8. No additions were made to mixing tank 3. After drying, the raw paper was coated with calcium carbonate in an amount of 10 g/m and per page.

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. Run 3 was carried out in the same way as run 2 except that the silicic acid sol was added in two stages. In mixing tank 1, 2.9 kg of Si02 per metric ton of dry raw paper. In mixing tank 2, starch was added in an amount of 13.7 kg of cationic starch per metric ton of dry raw paper. In mixing tank 3, a second addition of silicic acid sol was made in an amount of 1.5 kg SiO2 per metric ton of dry raw paper.

Eksempel 10. Example 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.). To further elucidate the invention and the effect of different degrees of substitution of the cationic starch component of the binder, two batches of handmade paper were produced using a laboratory paper mold and different pulps, all containing the same type and amount of colloidal silica sol, but which contained cationic starches with different degree of substitution (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. The cationic starches used in this example were prepared from two different starting starches (A and B) to achieve the degrees of substitution indicated in the table below.

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. All masses for the hand-made paper sheets were produced by combining 1.09 g of kaolin (English China Clay Grade C) with 2.72 g of colloidal silica sol (1.5% total solids content and surface area 530 m 2 /g) and by feeding this slurry to a laboratory dissolver or disintegrator, which contained 1.63 g of fully bleached softwood sulfate pulp in 500 ml of water. After mixing the components in the solvent for 30 seconds, the relevant cationic starch was added. The mixing was then continued for approx. 15 p., after which the mass was beaten up in the paper former.

Substitusjonsgradene for de forskjellige stivelser og til-setningsmengdene til massene samt de fremstilte papirarks egenskaper angis i nedenstående tabell. The degrees of substitution for the different starches and the amounts added to the pulps as well as the properties of the paper sheets produced are given in the table below.

Slitindeksen for de forskjellige papirprodukter angis The wear index for the different paper products is indicated

grafisk som en funksjon av mengden av tilsatt stivelse (bereg- graphically as a function of the amount of added starch (calculated

net i vekt% av summen av fyllstoffinnholdet og fiberinnholdet) net in % by weight of the sum of the filler content and the fiber content)

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, on fig. 6, which clearly shows that a lower degree of substitution (i.e.) necessitates a greater amount of starch to achieve the maximum strength (wear index). Thus, starch A with the degree of substitution 0.033 gave the maximum strength at the addition content of approx. 3.5%, while starch A with 0.020 d.s. gave maximum strength at approx. 4.3% additive amount. The same tendency applies to starch 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. as at 0.047 d.s. gave the best strength at approx. 4.2% additive quantity and at 0.026 d.s. gave the best strength at approx. 4.8% additive amount.

Eksempel 11. Example 11.

Dette eksempel vedrører oppfinnelsens anvendbarhet ved fremstilling av lett finpapir. This example relates to the applicability of the invention in the production of light fine paper.

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. A series of tests were carried out in an experimental paper machine for the production of light fine paper with a basis weight of 75 g/m 2. The pulp supplied to the machine's inlet box consisted of 50% by weight fully bleached hardwood pulp, 20% by weight fully bleached softwood pulp and 30% by weight filler, where the two masses were sulfate masses. Two types of filler were used, a conventional filler of paper-making grade chalk (CaCo^) and a low-density filler, which consisted of expanded perlite with a density of approx. 0.2 g/crn^ and the particle size 99% below 10 pm. In a comparison run (run A), 0.2% by weight polyacrylamide retention aid was added to a mass containing CaCO-^ as the only mineral filler f. In the run B-E, the mineral filler was successively changed from chalk alone via mixtures of chalk and expanded perlite to perlite alone. In all runs in this design example, the added amount of binder was the same, i.e. 0.5% by weight silicic acid sol (specific surface approx. 500 m 2 /g) and 1.5% by weight cationic starch (degree of substitution 0.03), calculated as solids in the binder and based on the weight of the mass as a whole.

Resultatene ved prøvekjøringene fremgår av nedenstående tabell og av fig. 8A-8G, som grafisk anskueliggjør visse av de i tabellen angitte resultater. The results of the test runs are shown in the table below and in fig. 8A-8G, which graphically illustrate certain of the results indicated in the table.

Som det fremgår av tabellen for dette utførelseseksempel As can be seen from the table for this design example

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. and of fig. 8A-8G, the binder complex used according to the invention has made it possible to add significant amounts of expanded perlite and still achieve the same or even better properties of the paper products.

Fig. 8A viser at bindemidlet som anvendes ifølge oppfinnelsen, har forbedret elastisitetsmodulen betydelig sammenlignet med det kjente tilsetningsmiddel (kjøring A) bade i maskinretningen Fig. 8A shows that the binder used according to the invention has significantly improved the modulus of elasticity compared to the known additive (run A) both in the machine direction

(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. (curve M.D.) and in the TV direction (curve C.D.). The fact is that the modulus of elasticity in runs C and D, where expanded perlite was added, was higher than in comparison run A and was still at about the same level in run E as in run A despite the complete replacement of chalk with expanded perlite.

Fig. 8B, 8C, 8E og 8F viser at samme gode trend erholdtes Fig. 8B, 8C, 8E and 8F show that the same good trend was obtained

nar det gjelder slitindeks, bruddarbeide, papirstivhet og nappingsmotstand (uttrykt som Dennison voks-overflatestyrke) . when it comes to wear index, breaking work, paper stiffness and napping resistance (expressed as Dennison wax surface strength).

Fig. 8D viser den densitetsnedsettelse som oppnås ved Fig. 8D shows the density reduction achieved by

å erstatte kritt med ekspandert perlitt. to replace chalk with expanded perlite.

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. Fig. 8G shows the surface roughness expressed as surface roughness numbers according to Bendtsen (SCAN P-21) at different paper densities. The curves for the comparison paper (run A) and for the paper according to run B (chalk as the only mineral additive using the binder complex used according to the invention) were so close to each other that they had to be drawn as a single curve line in the diagram. As can be seen from the diagram, the binder complex and the filler consisting of expanded perlite in higher proportions made it possible to obtain smooth paper (low surface roughness numbers according to Bendtzen) at low densities. Example 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. This example shows that the invention is applicable for the production of special paper from pulps which contain both cellulose fibers and non-cellulose fibers and which are coated with mineral fillers, whereby particularly good results are achieved when mineral fillers with low density are used as coating agent.

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. Three different masses were used. All the pulps contained 50% by weight of fully bleached sulphate pulp from bare wood, 20% by weight of mineral fibers (mineral wool fibres), 1.43% by weight of colloidal silicic acid sol (specific surface area approx. 500 m /g) and 3.57% by weight of cationic starch (degree of substitution 0.03) . The remaining 25 weight?” of the mass consisted either of chalk or expanded perlite or a mixture of these. All percentages are calculated on the basis of dry solids and are calculated for the mass as a whole.

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. When producing the masses to be formed in a laboratory paper former, the silicic acid sol was used as a 1.5% solution and the cationic starch as a 1% solution. When preparing the masses for samples A and C, the mineral filler (only chalk or only expanded perlite) was initially slurried in the silica sol solution. When preparing the mass for sample B, the mineral fillers (15% chalk and 10% expanded perlite) were initially mixed with each other and then slurried in the silica sol solution. In all three cases, the slurry of mineral and sol was added to the previously mixed mineral fiber sulfate mass in 500 ml of water in a laboratory dissolver or dcsintegrator. After 30 seconds of mixing time in the solvent, the various paper sheets were shaped in the laboratory paper former and pressed at a pressure of 5 kg/cm<2>. The properties of the dried paper products are shown in the table in this example.

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. samples A, B and C show that it was possible to replace part or all of the chalk with expanded perlite as a filler to reduce the density, whereby other properties were kept at the same level as with chalk as the only mineral draining agent or filler. It should be observed that the retention, calculated on the ash content, was almost 100% in all samples, which is high considering that the retention of expanded perlite filler is low and the binder complex described in the present case is not used.

Eksempel 13. Example 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. This example concerns the purification of waste water from a double wire machine which was used for the production of wood-free coated paper. Wastewater samples were taken from normal production runs in the paper machine and analyzed for solids content and types of solids. The solids content was 7 g/l, and approx. 60% by weight of the solids consisted of kaolin and chalk.

Til prøvene av bakvannet tilsatte man forskjellige mengder Different quantities were added to the samples of the tailwater

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%. of cationic starch and silicic acid. The cationic starch had a degree of substitution of 0.033 and was used in the form of a solution containing 4% by weight of starch. The colloidal silica sol had a particle size of approx. 6 nm, a specific surface of approx. 500 m 2 /g and a silicic acid concentration of 15% by weight.

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. For each sample in the table below, 500 ml of backwater was poured into a beaker, and the indicated amounts of silica sol and cationic starch were added. The contents of the beaker were vigorously stirred, and then the stirring was stopped. After the specified time, 20 ml turbidity samples were taken using a pipette 5 mm below the surface in each container. The turbidity measurement was carried out according to Swedish Standard SIS in a turbidity meter (Hach model 2100A), which gives the result in Formazine Turbidity Units (FTU). The lower the measured value, the better the purification achieved.

Tilsetningene til bakvannprøvene og prøveresultatene fremgår av nedenstående tabell. The additions to the backwater samples and the test results appear in the table below.

R = vektforhold mellom kationisk stivelse og kiselsyresol. R = weight ratio between cationic starch and silicic acid sol.

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. The results in the above table show that an addition of the binder system according to the present invention to waste water results in a higher sedimentation rate for the solids in the waste water and thus in a reduction of turbidity. The results also show that an almost clean tailwater was obtained in sample 5, which is a significant improvement compared to the untreated tailwater according to sample 1.

Eksempel 14. Example 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. This example concerns the treatment of waste water from a combined cardboard and printing paper mill. Waste water samples were taken from the mixed waste water from the mill and analyzed with regard to solids content and types of solids. The solids content was 1.1 g/l and approx. 25% of the solids consisted of pigment (mainly kaolin). A number of tests were conducted to determine the sedimentation rates and turbidity of the tailwater when treated with PERCOL<®> 1697 (a typical tailwater treatment additive) and with a binder according to the present invention comprising a silica sol and a cationic starch.

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. Sedimentation rates were determined using a graduated conical funnel having a diameter of 110 mm at its wide upper end and a height of 400 mm which was graduated. A silicic acid sol and a cationic starch were added to 1200 ml samples of the bottom water with vigorous stirring. The samples were then poured into the graduated funnel and allowed to stand while the interface between an almost clear upper phase and a cloudy lower phase gradually decreased. The time it took for this interface to pass each 50 ml or 100 ml mark on the funnel was noted, and the sedimentation rates were calculated and plotted in fig. 7. The almost clear upper phase was almost free of floc but was opalescent due to various amounts of fine fiber fraction and pigment particles. For this reason, the turbidity was measured for a sample which was taken at the upper end of the funnel some distance above the interface 15 minutes after the sample was poured into the funnel. Samples were also taken from the funnel to determine the solids content in the bottom water after this sedimentation time.

Grumsetheten ble målt i henhold til svensk Standard SIS Turbidity was measured according to Swedish 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. in a turbidity meter (Hach model 2100 A) which gives the result in Formazin Turbidity Units (FTU). The lower the FTU values, the better the purification. The test results are given in the table below together with the solids content in the clear phase and the sedimentation rate. The sedimentation rates stated in the table are calculated from the straight lines between the levels 200 ml and 600 ml in fig. 7.

En sammenligningsprøve ble utført uten tilsetningsmiddel, A comparison test was carried out without additive,

og sedimenteringshastigheten ble bestemt og opptegnet (prøve A) påfig. 7. and the sedimentation rate was determined and recorded (sample A) in fig. 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). A comparative test series was conducted using PERCOL ^ 1697 as an additive (0.5% solution). To 1200 ml of back water, 2 ml, 1 ml, 0.8 ml, 0.6 ml and 0.4 ml of the 0.5% solution of PERCOL<®> 1697 were added, respectively, and then the settling times were determined. With this additive, the 0.6 ml addition gave the best result (sample B is shown in 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. Tests were then carried out with the binder used according to the invention. The addition of silica sol and cationic starch was varied in the test series, and also the weight ratio (R) between the starch and the silica sol was varied.

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. Two of the best results were obtained with the addition of 3.7 g of a 2% solution of cationic starch with a degree of substitution of 0.047 and 3.3 g of a 1.5% solution of silica sol (sample C), as well as with the addition of 2, 5 g of a 2% solution of cationic starch with a degree of substitution of 0.047 and 1.65 g of silica sol (sample D). The weight ratio (R) between starch and SiO2 was 1.5:1 for sample C and 2.0:1 for sample D, and in both cases the silicic acid sol used consisted of an alkali-stabilized silicic acid sol with a specific surface area of approx. 500 m 2 /g and an original concentration of 15%, although the silica sol was diluted to 1.5% concentration for use.

Resultatene for prøvene A-D fremgår av følgende tabell: The results for tests A-D appear in the following table:

Som det fremgår av ovenstående tabell, ble de beste resultater oppnådd ved hjelp av oppfinnelsendet vil si prøve C og D, særlig sistnevnte. As can be seen from the above table, the best results were obtained by means of the invention, i.e. samples C and D, especially the latter.

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. As can be seen from the above, the binder system of colloidal silicic acid and cationic starch (in particular a complex in which the colloidal silicic acid is added step by step, whereby a part is added after the formation of the original agglomerate) makes it possible to achieve both a significant economy in paper production and a unique paper product. When the binder system is used only for paper pulp, the strength of the obtained paper product can be improved to such an extent that mechanical pulp can replace significant amounts of chemical pulp while still maintaining the desired strength and other desired properties. If special strength properties are required, on the other hand, the paper's basis weight can be reduced and still retain the desired properties.

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. In a similar way, a mineral filler can be used in a significantly larger amount than has been possible up to now, whereby the paper's properties are still maintained or improved. Alternatively, the properties of a filler-containing paper can be improved.

Når det her-beskrevne bindemiddelsystem anvendes, erholdes When the binder system described here is used, is obtained

en øket retensjon av såvel mineralske fyllstoffer som finfraksjo-nen av fiberne, slik at problemene med bakvannet blir minimale. an increased retention of both mineral fillers and the fine fraction of the fibres, so that the problems with the backwater are minimal.

Som påpekt kan bindemiddelsystemet med fordel også anvendes for As pointed out, the binder system can advantageously also be used for

å agglomerere faststoffer i bakvannet for derved å lette til-bakematningen av bakvannet eller fjerningen av bakvannet. to agglomerate solids in the tailwater in order thereby to facilitate the feeding back of the tailwater or the removal of the tailwater.

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- As a result of the fact that it is possible to reduce the basis weight of the paper or to increase the mineral filler content of the paper, it is also possible to reduce the amount of energy required for drying the paper and preparing pulp from the wood fibers, as a smaller amount of fiber can be used. The increased dewatering rate

het og den økte retensjon på viren muliggjør også høyere maskinhastighet. heat and the increased retention on the wire also enables higher machine speed.

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. The binder system also makes it possible to reduce the solids content in the waste water and thus reduce the environmental problems even in paper mills that do not use the binder system described here as an addition to the paper pulp itself. The binder system thus improves the recovery of solids from the bottom water and improves the economics of the entire papermaking process.

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. Admittedly, preferred embodiments are shown and described, but it is understood that this description must not be understood as limiting the invention, which, however, includes all modifications and alternatives within the scope of the subsequent patent claims.

Claims

1. Paper product containing cellulose fibers and cationic starch and optionally also mineral filler, characterized in that it contains cellulose fibers in an amount of at least 50% by weight, calculated for the paper product, and that the bond between the cellulose fibers is reinforced with a binder comprising colloidal silicic acid and cationic starch with a degree of substitution of at least 0.01, whereby the weight ratio between cationic starch and SiO 2 in the colloidal silicic acid is between 1:1 and 25:1.

2. Paper product according to claim 1, characterized in that the amount of binder in the paper is 0.1-15% by weight calculated on the amount of cellulose fibres, or 0.5-25% by weight calculated on the weight of mineral filler, if such is included in the paper.

3. Paper product according to claim 1 or 2, characterized in that the degree of substitution of the cationic starch is 0.01-0.05.

4. Paper product according to claim 3, characterized in that the degree of substitution of the cationic starch is 0.02-0.04.

5. Paper product according to one or more of claims 1-4, characterized in that the weight ratio between cationic starch and SiO2 in the colloidal silicic acid is between 1.5:1 and 10:1.

6. Paper product according to claim 5, characterized in that the weight ratio between cationic starch and SiO2 in the colloidal silicic acid is between 1.5:1 and 4.5:1.

7. Process for the production of paper, in which an aqueous paper pulp containing cellulose pulp and cationic starch, and optionally a mineral filler, is formed and dried, characterized in that the amount of cellulose pulp in the paper pulp is regulated to give a finished paper with at least 50% by weight of cellulose fibers , and that a binder comprising colloidal silicic acid and cationic starch with a degree of substitution of at least 0.01 is mixed into the paper pulp before the formation of the paper, whereby the weight ratio between the cationic starch and SiO2 in the colloidal silicic acid is between 1:1 and 25:1 .

8. Method according to claim 7, characterized in that the degree of substitution of the cationic starch is 0.01-0.05, preferably 0.02-0.04.

9. Method according to claim 7 or 8, characterized in that the weight ratio between the cationic starch and SiO2 in the colloidal silicic acid is between 1.5:1 and 10:1, preferably 1.5:1 and 4.5:1.

10. Method according to claim 7, 8 or 9, characterized in that the colloidal silicic acid is a colloidal silicic acid sol with silicic acid particles with a specific surface area of 50-1000 m<2>/g, preferably 200-1000 m<2>/g and preferably 300-700 m<2>/g.

11. Method according to one or more of claims 7-10, characterized in that the pH of the paper pulp is kept between 4 and 9.

12. Method according to one or more of claims 7-11, characterized in that the binder's solids make up 0.1-15% by weight, preferably 1.0-15% by weight, calculated on the weight of the cellulose fibres.

13. Method according to one or more of claims 7-11, characterized in that the aqueous pulp contains a mineral filler, whereby the solids of the binder make up 0.5-25% by weight, preferably 2.5-15% by weight, calculated on the weight of the mineral filler.

14. Method according to claim 13, characterized in that the colloidal silicic acid is added to and mixed with the mineral filler before this is mixed into the paper pulp, and that the cationic starch is mixed with the mixture consisting of pulp, filler and colloidal silicic acid.

15. Method according to one or more of claims 7-14, characterized in that a part of the colloidal silicic acid is mixed into the broken up mass, that the cationic starch is then mixed into this mass, which contains the first part of colloidal silicic acid, and that the rest of the colloidal silicic acid is added and mixed into the pulp after an agglomerate has formed, before the formation of the paper.

16. Method according to claim 15, characterized in that between 20 and 90%, preferably between 30 and 80%, of the colloidal silicic acid is added to the broken-up mass to form an agglomerate, and that the remaining part of the colloidal silicic acid is added after the agglomerate has been formed.