FI109214B - Procedure for adding pigment to paper - Google Patents

Procedure for adding pigment to paper Download PDF

Info

Publication number
FI109214B
FI109214B FI20001806A FI20001806A FI109214B FI 109214 B FI109214 B FI 109214B FI 20001806 A FI20001806 A FI 20001806A FI 20001806 A FI20001806 A FI 20001806A FI 109214 B FI109214 B FI 109214B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
pigment
paper
web
precipitation
added
Prior art date
Application number
FI20001806A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20001806A (en
FI20001806A0 (en
Inventor
Jukka Selin
Arto Hangaslammi
Original Assignee
Upm Kymmene Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Upm Kymmene Corp filed Critical Upm Kymmene Corp
Priority to FI20001806A priority Critical patent/FI109214B/en
Publication of FI20001806A0 publication Critical patent/FI20001806A0/en
Priority to EP01958129A priority patent/EP1315865A1/en
Priority to PCT/FI2001/000706 priority patent/WO2002014603A1/en
Priority to AU2001279867A priority patent/AU2001279867A1/en
Publication of FI20001806A publication Critical patent/FI20001806A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI109214B publication Critical patent/FI109214B/en

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63Inorganic compounds
    • D21H17/70Inorganic compounds forming new compounds in situ, e.g. within the pulp or paper, by chemical reaction with other substances added separately
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00Coated paper; Coating material
    • D21H19/36Coatings with pigments
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/22Addition to the formed paper
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63Inorganic compounds
    • D21H17/67Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
    • D21H17/675Oxides, hydroxides or carbonates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

1 1092141 109214

Menetelmä pigmentin lisäämiseksi paperiinA method for applying pigment to paper

Keksintö kohdistuu menetelmään pigmentin lisäämiseksi paperiin, jossa menetelmässä pigmentin raaka-ainetta lisätään paperiin, minkä 5 jälkeen pigmentti muodostetaan.The invention relates to a process for adding pigment to paper, wherein the pigment raw material is added to the paper, after which the pigment is formed.

Selluloosaa sisältävien kuitujen lisäksi tärkeän osan varsinkin tiettyjen paperilaatujen koostumuksesta muodostavat siinä käytettävät täyteaineet, joiden pitoisuus paperissa voi olla hyvinkin suuri. Täyteaineilla on 10 vaikutusta paperin ulkonäköön ja teknisiin ominaisuuksiin, koska sillä pystytään parantamaan paperin optisia ominaisuuksia, kuten lisäämään opasiteettia ja parantamaan painettavuutta.In addition to cellulose-containing fibers, an important part of the composition, particularly of certain grades of paper, is constituted by the fillers used there, which can be very high in paper. Fillers have 10 effects on the appearance and technical properties of paper by improving the optical properties of the paper, such as increasing opacity and improving printability.

Täyteaineet ovat tavallisesti epäorgaanisia ja mineraalipohjaisia ja ne 15 koostuvat pienistä partikkeleista, jotka mahtuvat paperin kuituverkoston väleihin. Täyteaineita on valittavissa useiden epäorgaanisten mineraalien joukosta.Fillers are usually inorganic and mineral based and consist of small particles that fit into the interstices of the paper fiber network. Fillers can be selected from a variety of inorganic minerals.

Täyteaineosuuden nosto pienentää myös raaka-ainekustannuksia, 20 koska täyteaineiden hinta on tavallisesti pienempi kuin kuitumateriaalin. Prosessiteknisesti täyteaineella voidaan lisäksi helpottaa vedenpoistoa rainan muodostuksen alkuvaiheessa, mutta tällöin on tärkeää niiden pysyvyys (retentio) muodostuvassa paperirainassa.Increasing the filler proportion also reduces the cost of raw materials, 20 since the cost of fillers is usually lower than that of the fibrous material. In addition, the process technically the filler can facilitate dewatering in the early stages of web formation, but in this case their retention in the formed paper web is important.

25 Yleisen tavan mukaan täyteaine saadaan tietyt laatuvaatimukset täyttävänä ja hiukkaskokojakaumaltaan sopivana täyteaineen toimittajalta, ja se sekoitetaan muiden massakomponenttien joukkoon, ja tämän jälkeen massa sopivassa sakeudessa johdetaan perälaatikosta muodos-tusosalle, jossa alkaa vedenpoisto massasuspensiosta ja paperin muo-30 dostus koossapysyväksi kuiturainaksi. Lisäksi on olemassa epäorgaanisia täyteaineita, joiden kemiallinen rakenne mahdollistaa niiden valmistamisen lähtöliuoksista in situ esimerkiksi paperitehtaalla. Tällainen täyteaine on erityisesti kalsiumkarbonaatti, ja patenttikirjallisuudessa on esitetty lukuisia esimerkkejä saostetun kalsiumkarbonaatin (PCC) käy-35 töstä paperien täyteaineena. Paperinvalmistukseen integroitu PCC:n valmistus on esitetty US-patentissa 5,558,782, jonka mukaan kiertovesissä olevia hienoaineita voidaan erottaa saostamalla kalsiumkarbo-naattia hienoainepitoisessa kiertovedessä, ja hienoainetta sisältävää 2 109214 PCC:tä voidaan näin käyttää täyteaineena. Lisäksi erityisen kiinnostuksen kohteena on ollut kalsiumkarbonaatin saostaminen vesiväliainees-sa, jossa on jo suspendoituneena valittua paperin raaka-aineen kuitumateriaalia, ja tällöin erityisesti ns lumen-loading -tekniikka on ollut tut-5 kimuksen kohteena. Esimerkiksi eurooppalaisessa hakemusjulkaisussa 791685 on esitetty kalsiumkarbonaatin saostaminen in situ kalsiumhyd-roksidista hiilidioksidin avulla selluloosakuidun seinämien huokosiin ja lumeniin massan ollessa fluidisoituneessa tilassa. US-patentissa 5223090 on esitetty kalsiumkarbonaatin saostus hiilidioksidilla kuitujen 10 lumeniin paineen alaisessa jauhimessa. US-patenteissa 5096539 ja 5275699 on puolestaan esitetty kalsiumkarbonaatin saostus kuitujen seinämiin käsittelemällä kuidut ensimmäisessä vaiheessa liukoisen kal-siumsuolan, esimerkiksi kalsiumkloridin liuoksella ja toisessa vaiheessa karbonaattianionin sisältävällä liuoksella.In general, the filler is obtained from a filler supplier meeting certain quality requirements and with a suitable particle size distribution, and mixed with other pulp components, followed by a pulp of appropriate consistency from the headbox to the forming part, which begins to dewater the pulp to form a paper molding. In addition, there are inorganic fillers whose chemical structure enables them to be prepared from stock solutions in situ, for example in a paper mill. Such a filler is particularly calcium carbonate, and numerous examples of the use of precipitated calcium carbonate (PCC) as a filler for papers have been disclosed in the patent literature. The manufacture of PCC integrated in papermaking is disclosed in U.S. Patent No. 5,558,782, according to which fines in recirculating water can be separated by precipitation of calcium carbonate in finely-recycled water, and the finely-containing PCC 2 109214 can be used as a filler. In addition, the precipitation of calcium carbonate in an aqueous medium already containing the selected paper stock fibrous material has been of particular interest, and in particular the so-called lumen-loading technique has been the subject of research. For example, European Patent Publication No. 791685 discloses the in situ precipitation of calcium carbonate from calcium hydroxide with carbon dioxide into the pores and lumens of cellulosic fiber walls in a fluidized state. U.S. Pat. No. 5,223,090 discloses the carbon dioxide precipitation of calcium carbonate to 10 lumens of fibers in a pressurized refiner. U.S. Patents 50,96539 and 5,275,699, in turn, disclose the precipitation of calcium carbonate on fiber walls by treating the fibers in a first step with a solution of a soluble calcium salt, for example, calcium chloride and in a second step with a solution containing a carbonate anion.

15 ! US-patentissa 5679220 on esitetty vielä eräs kalsiumkarbonaatin in s/fi/-saostusmenetelmä kuitumateriaalin joukkoon. Tässä menetelmässä paperin raaka-ainekuitujen liete yhdistetään putkimaisessa reaktorissa kalsiumhydroksidilietteeseen, ja putkessa viilaavaan seokseen 20 johdetaan hiilidioksidikaasua.15! U.S. Patent No. 5,679,920 discloses another in s / fi / precipitation method of calcium carbonate among the fibrous material. In this method, the slurry of the paper raw material fibers is combined with a calcium hydroxide slurry in a tubular reactor, and carbon dioxide gas is introduced into the pipe filing mixture 20.

Kansainvälinen julkaisu WO 90/09483, jota vastaa mm. suomalainen patentti 96336 ja US-patentti 5,262,006, kuvaa menetelmää kierrätetys- sä massassa olevan liuenneen kipsin poistamiseksi lisäämällä kierrä- ;··/ 25 tysmassaa sisältävään sulppuun karbonaatti- tai vetykarbonaattianione- v ja sisältävää suolaa, esim. natriumkarbonaattia, jolloin kalsiumkarbo- » : ‘ : naattia saostuu täyteaineeksi ja liukoinen natriumsulfaatti poistuu veden mukana.International Publication WO 90/09483, to which e.g. Finnish Patent No. 96,336 and U.S. Patent No. 5,262,006, describe a method for removing dissolved gypsum in a recycled pulp by adding carbonate or bicarbonate anionic salt to a stock containing recycled pulp, e.g., sodium carbonate, wherein: : sodium is precipitated as a filler and soluble sodium sulfate is eliminated with water.

» 30 Uudelleenkiteytetyn kalsiumsulfaatin käytöstä paperin täyteaineena •. _: voidaan esimerkkinä mainita US-patentti 4,801,355.»30 Using recrystallized calcium sulfate as a filler in paper. U.S. Patent 4,801,355 may be cited as an example.

* · "* Täyteaineiden saostus in situ paperin kuituraaka-ainemateriaaliin vaatii ·:’ luonnollisesti suuria muutoksia paperitehtaan massankäsittelyjärjestel- 35 mään. Lisäksi paperin varustaminen täyteaineilla noudattaa eräässä •: mielessä konventionaalista tekniikkaa: täyteaine ja kuidut ovat sekoitet- , . : tuina toisiinsa, kun paperin raaka-aine johdetaan laimeana suspen siona paperinmuodostukseen.* · "* The in situ deposition of fillers on the fibrous material of the paper requires: of course, major changes to the pulp processing system of the paper mill. In addition, the provision of paper with fillers follows a conventional method: the filler and fibers are mixed together. the raw material of the paper is passed as a dilute suspension to the paper formation.

i 3 109214 i i I Paperin päällystyksessä on puolestaan tarkoitus säätää nimenomaan pinnan ominaisuuksia sopivaksi esim. painatusta ajatellen, ja tätä varten lisätään paperirainan pintaan pigmenttiä sideaineen kanssa sopi-5 valla levitysmenetelmällä. Näillä menetelmillä on tarkoitus peittää kokonaan paperin pinta.i 3 109214 i i I In paper coating, on the other hand, it is intended to precisely adjust the surface properties, for example for printing, by adding pigment to the surface of the paper web by means of a suitable application method. These methods are intended to completely cover the surface of the paper.

Julkaisussa WO 00/03092 (s. 6, s. 12) on esitetty kalsiumoksidin siirto paperirainan pintaan esim. puristinosalla, minkä jälkeen siitä muodos-10 tetaan kosteudella kalsiumhydroksidia ja raina siirretään hiilidioksidi-ilmakehään, jolloin kalsiumkarbonaattipartikkeleita syntyy paperirainan pintaan.WO 00/03092 (p. 6, p. 12) discloses the transfer of calcium oxide to the surface of a paper web, e.g.

Perinteisillä levitysmenetelmillä käytetään sideaineita, joilla pigmentti 15 saadaan paperirainan pintaan. Em. julkaisun WO 00/03092 esittämässä tekniikassa, joka tähtää mahdollisimman vähäisten vesimäärien käyttöön päällystyksessä ja ajatuksen sovellutukseen mm. kuivaraina-uksessa, joudutaan käyttämään hiilidioksidikaasua ja järjestämään hiilidioksidi-ilmakehä johonkin kohtaan rainan kulkurataa.Conventional application methods use binders to provide pigment 15 to the surface of the paper web. Em. in WO 00/03092, which aims to use as little water as possible in coating and to implement the idea, e.g. in dry web, it is necessary to use carbon dioxide gas and to provide a carbon dioxide atmosphere somewhere along the web path.

2020

Hiilidioksidin käyttö paperin raaka-ainemassaan lisätyn kalsiumkarbonaatin liukenemisen estämiseksi alhaisissa pH-arvoissa on tunnettu suomalaisesta patentista 103520, jota vastaa kansainvälinen julkaisu W099/35333.The use of carbon dioxide to prevent the dissolution of low-pH calcium carbonate in the paper stock is known from Finnish patent 103520, which is the subject of International Publication WO99 / 35333.

25 \ Keksinnön tarkoituksena on esittää uusi menetelmä pigmentin lisäämi seksi paperiin, joka tarjoaa uusia mahdollisuuksia nimenomaan paperin pinnan varustamiseksi pienillä pigmenttimäärillä (tavallisesti alle 2 g/m2). Tarkoituksena on esittää menetelmä, joka ei vaadi suuria 30 muutoksia paperinvalmistusprosessiin ja joka soveltuu erityisesti pape-rin pinnan tasoitukseen ja päällystykseen pigmentillä. Tämän tarkoi-'**: tuksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasi assa tunnusomaista se, että pigmentin raaka-ainetta syötetään liukoisessa muodossa ainakin osittain muodostuneeseen liikkuvaan paperi-;·’ 35 rainaan tai paperirainaa kohti, ja syötön jälkeen raaka-aine saatetaan - : olosuhteisiin, joiden avulla saadaan pigmentti saostumaan.It is an object of the present invention to provide a novel method for applying pigment to paper which provides new possibilities specifically for providing the paper surface with small amounts of pigment (usually less than 2 g / m 2). It is an object of the present invention to provide a process that does not require major changes in the papermaking process and which is particularly suited to the smoothing and coating of paper with pigment. To accomplish this, the process according to the invention is essentially characterized in that the pigment feedstock is fed in a soluble form to at least partially formed moving paper or web, and after feeding the feedstock is: under conditions which allow the pigment to precipitate.

4 109214 j Liuosmuodossa oleva raaka-aine voidaan suihkuttaa tai levittää jollain sopivalla menetelmällä liikkeessä olevan paperirainan pintaan. Olosuhteet, joilla raaka-aine saadaan saostumaan pigmentiksi, voivat olla paperirainan olosuhteet, jotka voivat olla jo lisäyshetkelllä sopivat tai ne 5 voidaan saada sellaisiksi myöhemmin. Tällaiset olosuhteet, jotka aiheuttavat saostumisen, voivat olla lämpötila, pH tai paperirainaan lisätyt ionit. On lisäksi mahdollista, että suihkutettaessa liuosta jo suihkuun aiheutetaan sellaiset olosuhteet, jotka edistävät pigmentin saostumista, esim. suihkuttamalla sekaan toista liuosta.4 109214 j Raw material in solution form can be sprayed or applied by any suitable method on the surface of a paper web in motion. The conditions under which the raw material is precipitated as a pigment may be conditions of the paper web which may or may not be suitable at the time of addition. Such conditions that cause precipitation may be temperature, pH, or ions added to the paper web. In addition, it is possible that, when spraying the solution into the shower, conditions are created which promote pigment precipitation, e.g. by spraying another solution.

1010

Pigmentti seostetaan vaiheessa, jossa paperin neliöpaino on jo määräytynyt ja vettä on poistunut muodostuvasta tai muodostuneesta Tainasta. Saostus voidaan suorittaa paperikoneella sopivassa kohdassa tai paperin jälkikäsittelykoneella, jossa viimeistellään runko-raken-15 teeltaan valmista paperia. Viive siitä, kun raaka-ainetta sisältävä liuos syötetään rainaan tai rainaa kohti siihen, kun saostuminen aiheutetaan, on mahdollisimman lyhyt, 0-1,0 s, jolloin pigmentti jää paremmin rainan pintaan.The pigment is compounded at a stage where the basis weight of the paper has already been determined and water has been removed from the formed or formed dough. Precipitation can be carried out on a paper machine at a convenient location or on a paper finishing machine to finish paper with a frame-structure. The delay between feeding the raw material solution into the web or toward the web when precipitation is induced is as short as 0-1.0 s, whereby the pigment is better retained on the web surface.

20 Keksinnön avulla voidaan toteuttaa uudenlainen pigmentin "in s/fu”-saostus siten, että pigmentti jää rainan toiseen pintaan sille puolelle, jolta raaka-aine on lisätty liukoisessa muodossa. Näin saadaan täytettyä rainan pintahuokosia ja tasoitettua rainan pintaa, ja erityisesti voidaan vaikuttaa rainan pinnan laatuun, joka vaikuttaa eni-25 ten mm. painatusominaisuuksiin. Päällystykseen verrattuna menetelmä '·[ eroaa siinä, että pigmenttipartikkelit eivät ole valmiina rainan pintaan levitettävässä koostumuksessa ja menetelmällä voidaan levittää hyvin pieniä määriä (alle 2 g/m2). Sideainetta partikkelien kiinnittämiseksi ei j tarvita, koska in situ -periaatteella liikkuvaan paperirainaan saostetut - 30 pigmenttipartikkelit kiinnittyvät samalla lujasti kuituihin.The invention allows a novel "in s / fu" pigment deposition to be carried out in such a way that the pigment remains on one side of the web on which the raw material is added in soluble form. This results in filling the web pores and smoothing the web surface. surface quality, which influences printing properties, etc. The process differs from the coating in that the pigment particles are not ready to be applied to the surface of the web and the method can be applied in very small amounts (less than 2 g / m 2). This is because the pigment particles deposited on an in situ principle on a moving paper web adhere well to the fibers.

Liukoisessa muodossa oleva pigmentin raaka-aine tarkoittaa tässä yhteydessä ainetta, joka liuosmuodossa sisältää pigmentin jonkin komponentin (suolojen tapauksessa ainakin yhden sen ionin) tai sisäl- : 35 tää kaikki sen komponentit. Käytännössä saostus suoritetaan siten, että liukoinen suola, tavallisimmin epäorgaaninen suola, joka sisältää -pigmentin ainakin yhden komponentin, lisätään liikkuvaan paperirainaan, minkä jälkeen saostus voi tapahtua kahdella periaatteella: s 109214 i i a) paperirainassa on jo lisäyshetkellä sellaiset olosuhteet, jotka saavat aikaan pigmentin saostumisen, tai b) paperirainan olosuhteita muutetaan lisäyksen jälkeen sellai- 5 siksi, että pigmentti saostuu.Pigment raw material in soluble form, as used herein, means a substance which, in solution form, contains any component of the pigment (in the case of salts, at least one of its ions) or contains all its components. In practice, the precipitation is carried out by adding the soluble salt, usually an inorganic salt containing at least one component of the pigment, to the moving paper web, whereupon the precipitation can take place by two principles: s 109214 (iia) or b) changing the paper web conditions after the addition such that the pigment precipitates.

Jälkimmäisessä vaihtoehdossa voidaan olosuhteita muuttaa tarkoituksella juuri pigmentin saostamista silmälläpitäen tai ne muuttuvat sopiviksi paperin tavallisen valmistus- tai jälkikäsittelyprosessin johdosta.In the latter alternative, the conditions may be deliberately altered precisely with a view to the precipitation of the pigment, or they will become suitable due to the usual process of making or finishing paper.

1010

Vaihtoehtoisesti voidaan pigmentin saostus aloittaa jo, kun sen raaka-ainetta syötetään liuosmuodossa paperirainaa kohti, eli paperirainaa kohti suihkutettavaan liuokseen aiheutetaan saostumista aiheuttavat olosuhteet jo ilmassa, esim. syöttämällä toista ainetta suihkuun.Alternatively, the precipitation of the pigment can be started already when its raw material is fed in solution form per paper web, i.e. the solution to be sprayed per paper web is already subjected to precipitation conditions in the air, e.g. by feeding another substance into the shower.

1515

Olosuhteita, joilla voidaan vaikuttaa pigmentin saostumiseen, on pH, lämpötila ja/tai toisesta lähteestä peräisin olevien ionien väkevyys tai niiden laatu. Useita tekijöitä voidaan säätää samanaikaisesti. Saostus-tapojen valinta riippuu itse pigmentistä ja sen saostuskemiasta. Säätä-20 mällä olosuhteet sopiviksi lisäyskohdassa tai lisäyskohdan jälkeen voidaan saostaa monia epäorgaanisia pigmenttejä, joita selostetaan seuraavassa.Conditions that can influence pigment precipitation include pH, temperature and / or the concentration or quality of ions from another source. Several factors can be adjusted simultaneously. The choice of precipitation methods depends on the pigment itself and its precipitation chemistry. By adjusting the conditions to the point of addition or after the addition point, many inorganic pigments can be precipitated, which will be described below.

< * :: Seostettava epäorgaaninen pigmentti on jokin suola. Suolan saostus ; ’ 25 voidaan toteuttaa kahdella tavalla: : 1) Suolan vesiliuos lisätään paperirainaan tietyssä konsentraa- tiossa, ja saostus tapahtuu rainan olosuhteiden avulla, jotka saavat suolan liuenneesta muodosta kiinteään muotoon.<* :: The doped inorganic pigment is a salt. Salt precipitation; The '25 can be carried out in two ways: 1) The aqueous salt solution is added to the paper web at a certain concentration, and the precipitation takes place under the conditions of the web which give the salt from a dissolved form to a solid form.

30 ·.; 2) Vesiliuos, joka sisältää suolan yhtä ionia tietyssä konsen- traatiossa, lisätään paperirainaan, ja saostus tapahtuu Tainassa toisen, erilaatuisen ionin tietyn konsentraation vaiku-; tuksesta. Suolojen tapauksessa kysymyksessä on anioni ja 35 kationi, jotka erikseen muodostavat liukoiset suolat mutta yhdessä saavat aikaan veteen liukenemattoman suolan.30 ·; 2) An aqueous solution containing one ion of salt at a given concentration is added to the paper web, and precipitation occurs in Taina by the effect of a different concentration of another ion of different quality; tuksesta. In the case of salts, these are anions and 35 cations which form soluble salts separately but together produce a water insoluble salt.

6 109214 i6 109214 i

Keksintöä selostetaan seuraavassa tiettyihin pigmentteihin ja niiden i saostustapoihin viitaten. Keksintö ei ole kuitenkaan rajoittunut näihin j täyteaineisiin.The invention will now be described with reference to certain pigments and their precipitation patterns. However, the invention is not limited to these excipients.

i | 5 Keksinnön mukaan sopivia suoloja liuotetaan liukoiseen muotoon vesi- j faasiin ja käsitellään tällä vedellä neutraali tai hapan paperi joko paperi- i koneella tai paperin jälkikäsittelyssä, kuten superkalanterissa. Tämän | jälkeen suolat saostetaan paperin pinnassa tietyissä olosuhteissa (läm pötila, pH ja/tai liukoisuustulo eli ionien väkevyys). Paperikoneella liu-10 koinen suola voidaan lisätä liikkuvaan jatkuvaan paperirataan kostu-tusteloilla tai sivelyteloilla tai suihkuttavan kostutuslaitteen veden mukana. Jälkikäsittelykoneella, kuten superkalanterissa, voidaan puolestaan käyttää kostutusta tai höyrytystä tai myös sivelyä.i | According to the invention, suitable salts are dissolved in a soluble form in the aqueous phase and treated with this water in neutral or acidic paper either on a paper machine or in paper finishing, such as a supercalender. This | then the salts are precipitated on the surface of the paper under certain conditions (temperature, pH and / or solubility product, i.e. ion concentration). With the Liu-10 paper machine, the salt can be added to a moving continuous paper web by damping rollers or brush rollers or with water from a spray dampening device. In turn, a post-processing machine, such as a supercalender, can be used for moistening or steaming or also for brushing.

15 Seuraavassa tarkastellaan kolmen suolan kipsi, kalsiumkarbonaatti ja alumiinihydroksidi saostamista.In the following, the precipitation of gypsum, calcium carbonate and aluminum hydroxide is investigated.

Kipsi 20 Tunnetusti kipsin (kalsiumsulfaatti) käyttäytyminen on hyvin poikkeava muihin pigmentteihin verratuna. Normaaleissa olosuhteissa kipsiä liukenee aina vesifaasiin noin 2 g/l. Kipsin liukoisuus riippuu erittäin paljon systeemin lämpötilasta sekä jossakin määrin pH:sta (pH:ssa alle 2 kipsi : alkaa saostua). Tässä keksinnössä hyödynnetään kipsin liukoisuutta f 25 vs. saostumista korkeassa lämpötilassa tavallisissa paperin-valmistuk- sessa käytetyissä pH-arvoissa. Kipsiä lisätään alle 2 g/l esim. paperikoneen kostutusvesiin, jolloin se saadaan liuenneessa muodossa siirtymään paperiin veden mukana. Tämän jälkeen paperille suoritetus-J sa lämpökäsittelyssä, joka voi kuulua sinänsä paperinvalmistukseen 30 (esim. kuumakalanterointi), nousee paperin pintalämpötila niin korke- : aksi, että kalsiumsulfaatti saostuu. Lämpötila on edullisesti vähintään 150°C. Kipsi voidaan liuottaa kostutusveteen, joka lisätään kuivatus-osan jälkeen ennen kuumakalanterointia. Viive kostutuksesta kuuman - kalanteritelan nippiin on mahdollisimman lyhyt, 0 -1,0 s.Gypsum 20 It is known that the behavior of gypsum (calcium sulfate) is very different compared to other pigments. Under normal conditions, gypsum always dissolves in the aqueous phase at about 2 g / l. The solubility of gypsum is highly dependent on the system temperature and to some extent on the pH (at pH less than 2 gypsum: precipitation begins). The present invention utilizes g 25 solubility of gypsum vs. high temperature precipitation at the usual pH values used in papermaking. Gypsum is added to less than 2 g / l, e.g. Thereafter, during the heat treatment of the paper, which may be part of the papermaking process itself (e.g., hot calendering), the surface temperature of the paper rises so high that calcium sulfate precipitates. The temperature is preferably at least 150 ° C. The gypsum can be dissolved in moistening water, which is added after the drying section before hot calendering. The delay from wetting to the hot - calender roll nip is as short as possible, 0 to 1.0 s.

’ 35 : Samoin jälkikäsittelykoneessa, kuten superkalanterissa, voidaan höyryn tai kostutusveden mukana lisätä liuennutta kipsiä paperiin, jota puretaan rullalta ja ajetaan kalanteriin, jossa saostus tapahtuu lämpötilan 7 109214 avulla. Tämä sovellutus vaatii korkeat superkalanterin lämpötilat, tasolla 150°C tai mieluummin yli. Edellä mainitussa lämpötilassa kipsin liukoisuus on enää n. 500 ppm, joten kipsin saanto liikkuu 60-75 %:ssa (liuenneesta muodosta kiinteäksi). Jotta kipsi saadaan saostumaan 5 paperin pintaan, vesiliuos lisätään ennen kalanterinippiä, ja viive kostutuksesta kuuman kalanteritelan nippiin on mahdollisimman lyhyt, 0 -1,0 s.'35: Likewise, in a post-processing machine such as a supercalender, dissolved gypsum may be added to the paper, which is discharged from the roll and driven to a calender where the precipitation occurs at a temperature of 7109214. This application requires high supercalender temperatures, at or above 150 ° C. At the above temperature, the solubility of the gypsum is only about 500 ppm, so that the yield of the gypsum moves between 60% and 75% (from soluble form to solid). To make the gypsum settle on the surface of 5 papers, the aqueous solution is added before the calender nip and the delay from wetting to the hot calender roll nip is as short as 0-1.0 s.

Kipsin saostumista paperissa on mahdollista lisätä myös lisäämällä jo 10 ennestään paperin pinnalle suihkutettuun, liuennutta kalsiumsulfaattia sisältävään vesifaasiin ylimäärin kalsium- tai sulfaatti-ioneja, eli ionivä-kevyyden suhteella liukoisuustuloon voidaan säätää kipsin saostumista.It is also possible to increase the precipitation of gypsum in the paper by adding an excess of calcium or sulfate ions to the already sprayed aqueous phase containing the dissolved sulfate on the paper, i.e. the ratio of ionic strength to the solubility can be adjusted.

I Hyvä aine tähän on natriumsulfaatti (sulfaatti-ionien lähde), mutta myös kalsiumkarbonaatti tai kalsiumbikarbonaatti (kalsiumionien lähde) käy.I A good substance for this is sodium sulfate (a source of sulfate ions), but also calcium carbonate or calcium bicarbonate (a source of calcium ions).

I 15 Käytetyssä menetelmässä voidaan käyttää monentyyppisiä kiinteässä muodossa olevia raakakipsejä lähtöaineina, koska liuotettavan raaka-kipsin hiukkasmuoto ei vaikuta paperirainan pintaan saostuvan kipsin muotoon.In the method used, many types of solid gypsum in solid form can be used as starting materials, since the particle shape of the raw gypsum to be dissolved does not affect the gypsum deposited on the surface of the paper web.

! 20! 20

Alumiinihydroksidi iAluminum hydroxide i

Aluna eli alumiinisulfaatti liuotetaan vesifaasiin, jolloin saadaan liuokseen kolmiarvoinen alumiini-ioni sekä sulfaatti-ioni. Tällöin liuos on . 25 happamalla puolella. Tämä voidaan tehdä paperikoneen kostutusvesillä sekä paperin jälkikäsittelykoneen, kuten superkalanterin kostutuksen ··;' kautta. Tämän jälkeen lisätään emäksistä vettä rataan, jolloin radan pHThe alum, or aluminum sulphate, is dissolved in the aqueous phase to give a trivalent aluminum ion and a sulphate ion. Then the solution is. 25 on the acid side. This can be done with the paper machine wetting water as well as with a paper finishing machine such as a super calender wetting ··; ' through. Subsequently, alkaline water is added to the web, resulting in a web pH

v\: saadaan nousemaan ja vapaa alumiini muodostaa neutraalilla alueella alumiinihydroksidia. AI(OH)3 on erittäin vaalea ja suuren ominaispinta-30 alan omaava levymäinen pigmentti. Toisaalta, jos rata on jo ennalta neutraalissa tai saostumiselle sopivassa pH-arvossa ei välttämättä pH.n muuttamista vedellä enää tarvita, eli radassa on jo valmiina \ : saostumiselle suotuisat olosuhteet. Tämä riippuu radan puskurikyvystä .·’··.* pH:n suhteen.v \: is allowed to rise and free aluminum forms aluminum hydroxide in the neutral region. Al (OH) 3 is a very light-colored, sheet-like pigment with a high specific surface area. On the other hand, if the web is already in a neutral position or at a pH suitable for precipitation, it may not be necessary to change the pH with water anymore, i.e. there are already conditions favorable for precipitation in the web. This depends on the buffer capacity of the web. · '··. * PH.

3535

Esimerkiksi kuivatusosan jälkeen rainaan syötettävissä kostutus-..: vesissä voi olla alunaa, ja ennen kuumakalanteria syötetään emäksistä **. vettä rainaan.For example, after the drying section, the humidifying - ..: water may be applied to the web, and prior to the hot calender, the alkaline **. water to the web.

8 109214 i i | j8 109214 i i | j

Lisäksi on mahdollista lisätä jo ilmassa emäksistä vettä alunavesisuih-kuun, eli käytännössä nämä kaksi liuosta suihkutetaan yhteen.In addition, it is possible to add alkaline water already in the air to a jet of alumina, i.e. practically the two solutions are sprayed together.

5 Kalsiumkarbonaatti5 Calcium carbonate

Keino CaC03:n saostamiseksi paperiin on lisätä Ca-ionia sisältävää liuosta, ja välittömästi lisäyksen jälkeen kostutusvettä, joka sisältää soodaa tai natriumbikarbonaattia. Tällöin saadaan Ca-ionien ja karbo-10 naatti-ionien vaikutuksesta saostuminen tapahtumaan.The means for precipitating CaCO 3 in the paper is to add a solution containing Ca ion, and immediately after the addition, a moistening water containing soda or sodium bicarbonate. Hereby, Ca-ions and carbon-10-sodium ions cause precipitation to occur.

Ca-ioneja sisältävä liuos voi olla peräisin juuri kipsistä. Tällöin on mahdollista parantaa saantoa saostamalla ainakin osa liuenneesta ja pape-rirainaan lisätystä kalsiumista kalsiumkarbonaattina, kun kalsiumsul-15 faattia seostetaan luosmuodosta lämpötilan avulla.The solution containing Ca ions may be derived from gypsum. It is then possible to improve the yield by precipitating at least a portion of the dissolved calcium added to the paper web as calcium carbonate when calcium sulphate is doped from the molten form by means of temperature.

Saostuneilla suoloilla eli pigmenteillä on seuraavat vaikutukset paperin laatuun: pigmentti saadaan paremmin paperin pintaan 20 - vaaleus kasvaa, opasiteetti kasvaa (absorptio ja sironta), pinnan epätasaisuus pienenee, paperin pinta tiivistyy (pai-! nettavuus paranee) käytettävien pigmenttien raekoolla eikä raemuodolla ole merkitystä, sillä ne liukenevat vesifaasiin ja saostuessaan ,*.25 ne eivät välttämättä muodosta aiempaa kidemuotoaan. Kip siä käytettäessä esim. raakakipsi käy erinomaisesti, kunhan kipsin puhtaus on riittävän hyvä.The precipitated salts or pigments have the following effects on paper quality: the pigment is better obtained on the paper surface 20 - increases the brightness, increases the opacity (absorption and scattering), decreases the surface roughness, improves the surface of the paper (improves printability) for they dissolve in the aqueous phase and when precipitated, * 25 they may not form their former crystal form. When using gypsum, for example, raw gypsum works well, as long as the gypsum is sufficiently clean.

kipsin erityisenä etuna on se, että liukoisuus on riippumaton pH.sta paperinvalmistuksessa käytetyillä pH-alueilla, jolloin 30 se toimii sekä neutraalissa että happamassa systeemissä.a particular advantage of gypsum is that its solubility is pH independent in the pH ranges used in papermaking, whereby it functions in both neutral and acidic systems.

Erityisesti keksintö soveltuu käytettäväksi sellaisessa paperin valmis-, * tus- ja jälkikäsittelyprosessissa, jossa paperin pinnalle suoritetaan kä sittely saattamalla se tietyn paineen alaiseksi esim. kalanteritelanipissä, 35 jolloin myös saostuneet/saostuvat pigmenttipartikkelit painuvat paperi-rainan pintahuokosiin täyttäen niitä. Kalanteroinnissa voidaan myös saada aikaan rainan pintaan sopiva korkea lämpötila, jos se on tarpeen saostumisen aikaansaamiseksi. Kysymyksessä voi tällöin olla mikä 9 109214 tahansa yhtä tai useampaa kuumaa telaa käyttävä yksi- tai useampi-nippinen kalanteri. Lämpö voidaan tuoda rainan pintaan muullakin tavalla, esim. infrakuumennuksella.In particular, the invention is suitable for use in a paper preparation, manufacturing and finishing process in which the paper surface is subjected to a certain pressure, e.g. Calendering may also provide a high temperature suitable for the surface of the web if this is necessary to effect precipitation. This may be any one or more nip calendars utilizing one or more hot rolls. The heat can be applied to the surface of the web in other ways, e.g. by infrared heating.

5 Keksintö ei ole rajoittunut vain tiettyihin kohtiin paperinvalmistuslinjassa ja paperin jälkikäsittelyssä. Saostus voidaan suorittaa myös puristin-osalla tai kuivatusosalla suihkuttamalla tai sivelemällä pigmentin raaka-ainetta sisältävää liuosta rainan pintaan.The invention is not limited only to certain points in the papermaking line and paper finishing. Precipitation may also be accomplished by spraying or spraying a press portion or a drying portion onto a surface of the web containing a pigment-containing solution.

ii

Claims (12)

1. Förfarande för pigmenttillsats till papper, i vilket förfarande pigmenträvara tillsätts i papper, varefter pigmentet bildas, känneteck-5 nat därav, att pigmenträvaran mätäs i löslig form till en ätminstone del-vis formad, rörlig pappersbana eller mot pappersbanan, och efter mat-ningen bringas rävaran i sädana omständigheter att pigmentet kan ut-fallas. 101. A process for adding pigment to paper, in which method pigment tear is added to paper, after which the pigment is formed, characterized in that the pigment tear is measured in soluble form to an at least partially shaped, moving paper web or against the paper web, and The pigment is brought in such circumstances that the pigment can be precipitated. 10 2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat därav, att efter det att räva ran har matats tili pappersbanan, anordnas tili pappersbanan sädana omständigheter att pigmentet utfaller.2. A method according to claim 1, characterized in that after the tear has been fed to the paper web, the circumstances in which the pigment precipitates are arranged in the paper web. 3. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat därav, att, pappersbanan 15 har redan vid matningstidpunkt sädana omständigheter, att pigmentet utfaller.Method according to claim 1, characterized in that, at the time of feeding, the paper web 15 already has such circumstances that the pigment precipitates. 4 Förfarande enligt krav 2 eller 3, kännetecknat därav, att pigmenträvaran tillsättes som upplöst sait, och genom omständligheterna i banan 20 päverkas lösligheten av det i banan tillsatta saltet pä sä sätt att det upplösta saltet utfaller som ett pigment pä banans yta.Method according to claim 2 or 3, characterized in that the pigment tear is added as a dissolved site, and by the circumstances in the web 20, the solubility of the salt added in the web is affected in such a way that the dissolved salt precipitates as a pigment on the surface of the web. 5. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat därav, att omständighe-terna omfattar ätminstone nägon av de följande: temperatur, pH eller 25 jonkoncentration av det lösta saltet.5. A process according to claim 4, characterized in that the conditions comprise at least any of the following: temperature, pH or ionic concentration of the dissolved salt. 6. Förfarande enligt krav 2 eller 3, kännetecknat därav, att pigmenträvaran tillsättes i form i vilken en första, en av pigmentets kompo-nenter bildande jon är i upplöst tillständ, och genom en andra jon kan 30 det pigmentet bildande saltet som innehäller ätminstone sagda första jon och sagda andra jon utfällas pä banans yta.6. A process according to claim 2 or 3, characterized in that the pigment tear is added in the form in which a first ion, one of the pigment's components, is in the dissolved state, and through a second ion the pigment-forming salt containing at least said the first ion and said second ion are deposited on the surface of the web. 7. Förfarande enligt nägot av de föregäende kraven, kännetecknat därav, att pigmentet som utfälls är ätminstone en av de följande: gips, 35 aluminiumhydroxid eller kalciumkarbonat.Process according to any of the preceding claims, characterized in that the pigment precipitated is at least one of the following: gypsum, aluminum hydroxide or calcium carbonate. 8. Förfarande enligt nägot av de föregäende kraven, kännetecknat därav, att pigmentet utfälls vid en pappersmaskin genom att tillsätta FI 109215B Batch : B0207014 Date : 01/07/2002 Number of pages : 40 Previous document : FI 109214B Next document : FI 109216BProcess according to any of the preceding claims, characterized in that the pigment is precipitated on a paper machine by adding FI 109215B Batch: B0207014 Date: 01/07/2002 Number of pages: 40 Previous document: FI 109214B Next document: FI 109216B
FI20001806A 2000-08-15 2000-08-15 Procedure for adding pigment to paper FI109214B (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20001806A FI109214B (en) 2000-08-15 2000-08-15 Procedure for adding pigment to paper
EP01958129A EP1315865A1 (en) 2000-08-15 2001-08-10 Method for adding pigment to paper
PCT/FI2001/000706 WO2002014603A1 (en) 2000-08-15 2001-08-10 Method for adding pigment to paper
AU2001279867A AU2001279867A1 (en) 2000-08-15 2001-08-10 Method for adding pigment to paper

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20001806A FI109214B (en) 2000-08-15 2000-08-15 Procedure for adding pigment to paper
FI20001806 2000-08-15

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20001806A0 FI20001806A0 (en) 2000-08-15
FI20001806A FI20001806A (en) 2002-02-16
FI109214B true FI109214B (en) 2002-06-14

Family

ID=8558896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20001806A FI109214B (en) 2000-08-15 2000-08-15 Procedure for adding pigment to paper

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1315865A1 (en)
AU (1) AU2001279867A1 (en)
FI (1) FI109214B (en)
WO (1) WO2002014603A1 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE461860B (en) * 1989-02-13 1990-04-02 Mo Och Domsjoe Ab PROCEDURES FOR PREPARING PAPER AND COATED PAPER WHICH BASED PAPER CONTAINS PRECIPATED CALCIUM CARBONATE
FI108283B (en) * 1997-01-13 2001-12-31 M Real Oyj Procedure for coating paper and cardboard
FI117874B (en) * 2000-01-28 2007-03-30 M Real Oyj Procedure for coating a paper web and a coating composition

Also Published As

Publication number Publication date
AU2001279867A1 (en) 2002-02-25
FI20001806A (en) 2002-02-16
WO2002014603A1 (en) 2002-02-21
FI20001806A0 (en) 2000-08-15
EP1315865A1 (en) 2003-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6551457B2 (en) Process for the production of paper
FI125826B (en) Process for the production of paper or board
CN105899729A (en) Method for increasing paper strength
JP4518492B2 (en) Paper, cardboard, and cardboard manufacturing method
EP2971346B1 (en) Paper composition
CA2444795C (en) Fibrous web and process for the preparation thereof
JP2002520503A (en) Papermaking method, apparatus for performing the method, and paper manufactured by the method
JP2017500454A (en) Method for improving size efficiency of ASA emulsion emulsified with polymeric emulsifier
WO2008132228A1 (en) A method for reducing the energy consumption at the refining of a pulp suspension in a papermaking process and use of sodium bicarbonate in papermaking
US10844546B2 (en) Process for manufacturing an improved web material by the in-situ measurement and adjustment of ion concentration
CN103628349A (en) Formula and production method for low-grammage paper
CA2437046C (en) A method for manufacturing paper with a constant filler content
FI109214B (en) Procedure for adding pigment to paper
AU2002217175A1 (en) A method for manufacturing paper with a constant filler content
CA2522242C (en) Paper manufacturing process
CN105088871A (en) Crepe paper and production process thereof
EP3194155B1 (en) Method of increasing paper surface strength by using polyaluminum chloride in a size press formulation containing starch
RU2544826C2 (en) Application of acid water for manufacturing paper
EP3177769B1 (en) A method of increasing the filler content in paper or paperboard
Kitaoka et al. Sizing mechanism of emulsion rosin size-alum systems: Part 3. Solid-state 13 C-NMR analysis of handsheets prepared by 13C-labeled fatty acid-alum systems
JP2014040680A (en) Coating paper for offset rotary printing
CN108560308B (en) A kind of preparation method of offset paper
CA2477950A1 (en) Improvements to processes for manufacturing paper products by improving the physico-chemical behaviour of the paper stock
JP6231834B2 (en) Method for producing uncoated paper for offset printing
CN115125767A (en) Thermal sublimation transfer paper coated with nanocellulose on surface and preparation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed