FI117208B - Päällystetty paperi ja menetelmä sen valmistamiseksi - Google Patents

Description

117208 Päällystetty paperi ja menetelmä sen valmistamiseksi

Tekniikan ala

Esillä oleva keksintö koskee päällystettyä painopaperia, joka on pääasiassa tehty valkaistusta kuumahierteestä, jolla on korkea kiilto, vaaleus 5 ja opasiteetti, jotka ovat verrattavissa etupäässä kemiallisesta massasta valmistettujen päällystettyjen paperien kiiltoon, vaaleuteen ja opasiteettiin tai ovat niitä parempia, ja menetelmään sen valmistamiseksi. Tarkemmin sanoen keksintö liittyy sellaisen massalietteen aikaansaamiseen, joka perustuu valkaistuun kuumahierteeseen, jota käytetään hyvälaatuisen päällystetyn paperin valmistalo miseen kohtuullisin kustannuksin.

Tekniikan tausta

Painopapereja valmistetaan usean laatuisia, joko päällystettyinä tai päällystämättöminä, riippuen paperin käyttötarkoituksesta. Tärkeitä ulkonäkö-ominaisuuksia ovat opasiteetti (läpinäkyvyys), vaaleus (kuinka heijastavaa pa-15 peri on tietyllä aallonpituudella, tyypillisesti 457 nm) ja kiilto. Kun opasiteetti, vaaleus ja kiilto lisääntyvät, paperin laatu (ja hinta) nousee. Sanomalehtipaperilla ja luettelopapereilla on tyypillisesti alhaisin vaaleus ja vain vähän kiiltoa, kun taas nro 1 -julkaisulaadulla (esimerkiksi kiiltäväpintaista vuosikertomusta varten) on korkein vaaleus ja kiilto. Alla olevassa taulukossa 1 esitetään eräi-:T: 20 den tyypillisten painopaperiiaatujen arvoalueet. Taulukossa %mek ja %kem . .1. viittaavat mekaanisen massan ja kemiallisen massan prosenttiosuuteen mas- . salietteessä. Kirjaimet SC tarkoittavat superkalanteroitua paperia laatuluokissa Φ Φ Φ C, B tai A, jotka eroavat toisistaan täyteaineen määrän suhteen. C5 tarkoittaa / laatuluokan 5 päällystettyä paperia jne. ja LWC tarkoittaa LWC-painopaperia.

25 (Nimityksiä C1 - C5 käytetään yleisesti Pohjois-Amerikassa, kun taas muualla **··1 käytetään LWC:tä). Ks. John D. Peel, "Paper Science and Paper Manufacture".

Angus Wilde Publications Inc., Vancouver, 1999.

* • · · φφφ • 1 · φφφ φ · • · φφφ » φ · • · · I « · ··· · φ # φ φφφ φ φ φ φφφ φ φφ # · φφφ φ φ φ φ φφφ 2 117208

Taulukko 1. Painopaperi laatuja

Massaliete Täyte· Neliömassa Vaaleus Opasiteetti Kiilto Pinnan %mek, %kem aine% g/m2 “ISO % TAPPI % Hunter Tasaisuus ________ PPS=10S, um

Sanomaleh- 70-100,30 - 0 0-16 40 - 48,8 57 - 60 90 - 94 - 2,6 - 4,2 tipaperi________________

Luettelot SCO 30-80,70-20 0-7 45-90 65-85 85-92 25 1,7-2,6 SCB 30-80,70-20 7*15 45-60 65-85 85-92 35 1,5-1,9 SCA_ 30-80,70-20 16-30 45-60 65-85 85-92 46-__1,1 -1,4 Päällystetyt paperit C5<LWC) 45-70,55-30 4-15 42-80 68-75 85-92 50-58 0,9-1,9 _C4_ 50,50_ 4- 12 50-70 72-78 90-94 60-65 1,3-1,6

Keksintö 65-85,15-35 10-20 50-82 75-84 >90 60-75 0,9-1,5 C3 0-10,100 - 90 10 - 20 75-150 76 - 82 90 - 95 63 - 72 0,8-1.4 C2 0,100 -20 78-82 95-98 -*80 0,8- 1,4 1_C1_ 0, 100_ ~2D _l 83 - 88 [95-98 -»90 I 0,8-1,4

Vaaleus paperiteollisuudessa määriteltynä on paperin heijastavuus tietyllä aallonpituudella, tyypillisesti 457 nm. Heijastavuus taas on paperin kyky :T: hajottaa valoa paperirainassa olevista ilma-kuitu- tai ilma-pigmenttirajapinnois- • 5 ta, ja se määritellään yleensä valonsirontakertoimen avulla. ”Valkoinen,< paperi . !·. on sellainen, joka heijastaa tai hajottaa kaikkia näkyvän spektrin aallonpituuk- siä tasapuolisesti eikä absorboi mitään aallonpituuksia. Niinpä paperin vaaleus * · .. . saadaan aikaan valkaisemalla massa kromoforien poistamiseksi, jotka voisivat absorboida valoa jollakin aallonpituudella, lisäämällä kuitua jotta saadaan suu-*·*·* 10 rempi määrä ilma-kuiturajapintoja ja/tai lisäämällä vaaleudeltaan korkeita täy teaineita, jotka hajottavat valoa spektrin näkyvän osan kaikilla aallonpituuksilla. Monet ajattelevat vaaleuden olevan paperin "valkoisuutta", ja vaikkei tämä ole teknisesti ottaen täsmällisesti oikein, suurempi vaaleus koetaan yleensä pa- : [·. rempana laatuna.

• ♦ * 15 Kiilto on kyky heijastaa valoa tietyssä peilikulmassa, ja suurempi **;’ kiilto liittyy yleensä korkeampaan laatuun. Kiilto on siten pinnan tasaisuuden ilmaisin. Sanomalehtipaperin, joka ei ole päällystettyä, vaaleus voi olla alle 62° :"j: ISO ja kiilto alle 12 % Hunter, kun taas korkealaatuisen päällystetyn painopa- perilaadun (C1) vaaleus on yli 87° ISO ja kiilto yli 75 %.

3 117208

Opasiteetti on ominaisuus, jonka ansiosta paperin läpi ei voi nähdä. Paperi, joka ei ole liian ohutta, vaikuttaa läpikuultamattomalta koska, kuten edellä todettiin, valo hajoaa ilma-kuiturajapinnoissa eikä kaikki valo voi kulkea arkin läpi. Itse asiassa "paino-opasiteetti" määritellään heijastuskyvyltään nol-5 laa taustaa vasten olevan tietyn paperin heijastuskyvyn suhteena saman paperin heijastuskykyyn, mikäli se olisi paksuudeltaan ääretön. Opasiteetti voidaan saada aikaan käyttämällä mekaanisia massoja, jotka sisältävät paljon hienoainesta tai hiukkasmateriaalia, joka kasvattaa valon hajoamiselle käytettävissä olevaa pinta-alaa, kasvattamalla kuidun määrää, minimoimalla kemiallisen 10 massan (massojen) hiertämistä, lisäämällä valoa hajottavia epäorgaanisia täyteaineita ja välttämällä paperirainan tiivistämistä märkäpuristamalla tai kalante-roimalla valmistuksen aikana. Paperilajin laadusta riippuen ei kaikkia edellä mainittuja tapoja vaaleuden, opasiteetin tai kiillon säätämiseksi kuitenkaan voida käyttää. Usein yhden paperin ominaisuuden parantamiseksi tehty toi-15 menpide on haitallinen jonkin muun arkin ominaisuuden kannalta. Esimerkiksi kemiallisista massoista tehdyn paperin kalanteroiminen kiillon parantamiseksi voi pienentää opasiteettia paperirainan tiivistymisen ansiosta. Kuten kaikilla teknisillä papereilla, on tehtävä kompromisseja raaka-aineiden ja paperikoneiden käyttösuureiden välillä, jotta saadaan valmistettua tuote, jolla on haluttu 20 muunneltavuus tai halutut suoritusarvokriteerit käyttötarkoitusta varten. Välistä löydetään uusi lähestymistapa, joka saa aikaan sellaisen askelmuutoksen, joka ··· : sallii uuden, paremman tuotteen valmistamisen tai laadultaan samanlaisen tuotteen valmistamisen paljon alhaisemmin kustannuksin.

Pohjois-Amerikassa on määriteltyinä viisi päällystetyn paperin laatu- *:·*· 25 luokkaa, joista "päällystetty #1" tai C1 on kokonaisuutena laadultaan ja hinnal- taan korkein (esimerkiksi kiiltäväpintainen vuosikertomus) ja C5 alhaisin laatu- !···. ja hintaluokka (käytetään esimerkiksi osoitehakemistoissa ja luetteloissa). Täs- • · sä tapauksessa kokonaislaatu sisältää ulkonäköominaisuudet (vaaleus, opasi- . teetti ja kiilto) ja muut halutut ominaisuudet kuten painettavuuden, repäisylu- • · · 30 juuden, sidoslujuuden, vetolujuuden tai taivutusmurtolujuuden (ks. taulukko 1).

Painetun paperin kokonaismarkkinoista kaksi määrällisesti suurinta osaa ovat :C3 (esimerkiksi mainosliitteet), jonka osuus on 31 %, ja C5, jonka osuus on 41 %. ··· · .···. Vertailun vuoksi C1 -, C2- ja C4-laatujen osuus on vastaavasti 5 %, 10 % ja 13 % / . markkinoista. Laatuero (ja hintaero) kullekin näille paperilajille saadaan aikaan • · · *· *· 35 käyttämällä erityyppisiä kuituja, kuidutus- ja/tai valkaisumenetelmiä, päällystys- tekniikkaa ja erityyppistä kalanterointia. Esimerkiksi viitaten taulukkoon 1 koi- 4 117208 me parasta laatua (C1 - C3) tehdään yleensä valkaistuista kemiallisista kraft-massoista (alle 10 % mekaanista massaa) ja ne päällystetään kerran, kaksi kertaa tai jopa kolme kertaa kummaltakin pinnalta. Näihin viitataan usein päällystettynä hiokkeettomana paperina (mikä tarkoittaa, ettei mekaanista massaa 5 käytetä), CFS. Laadut C4 ja C5 tehdään pääasiassa seoksesta, jossa on suurin piirtein yhtäläinen osuus valkaistua hioketta ja valkaistuja kemiallisia massoja, ja niihin viitataan yhteisesti nimellä päällystetty hiokepaperi, CGW.

Koska laatuja C4 ja C5 käytetään usein tuotteissa, joita kuljetetaan postissa, niiden pintapaino on matalin, ja tässä tapauksessa voi olla huomatta-10 va haaste saavuttaa vaaleus-ja kiiItotavoitteet samalla kun säilytetään opasiteetti. Mekaaniset massat ovat erityisen sopivia näihin laatuihin, koska kuitujen erotuksessa ja käsittelyssä syntynyt hienojakoinen materiaali tai hiukkasmate-riaali antaa suuren pinta-alan ja monia ilma-kuiturajapintoja valon hajottamiseksi. Niinpä kunkin laadun valmistamiseksi on erilaisia kuitutyyppejä ja val-15 mistusmenetelmiä, jotta saadaan haluttu ulkonäköjä muut ominaisuudet.

Päällystekerros voidaan applikoida paperille monin eri tavoin. Kukin näistä säätelee päällystysformulaation (päällystyspastan) määrää, joka appli-koidaan pohjapaperille yhtenäisen kalvon aikaansaamiseksi, ja päällystimien tyypit luokitellaan sen mukaan, kuinka ne annostelevat päällysteen paperille.

20 Siirtotelapäällystimissä käytetään telasarjaa yhtenäisen päällystyskalvon aikaansaamiseksi samaan tapaan kuin gate roll -liimapuristin, mutta näitä ei v : useinkaan käytetä pigmentoiduille päällysteille. Teräpäällystimet, joita käyte- tään useimmin, kerrostavat ylimäärän päällystysformuiaatiota alustalle, ja terä-: kaavin annostelee pois ylimäärän. Teräpäällystystekno log iästä on useita 25 muunnelmia. Sauvapääliystimet ovat samanlaisia kuin teräpäällystimet, paitsi :\\ että käytetään pyörivää käämittyä viiraa tai kierteistä sauvaa kaapimaan pois » 4 ]·.·. ylimääräinen päällyste pinnalta. Ilmakaavaripäällystimet ovat myös samanlai- • 4 **' siä siinä mielessä, että applikoidaan ylimäärä päällystettä, mutta tässä tapauk sessa ylimäärä kaavitaan pois ilmasuihkulla, joka jättää paperille halutun mää-30 rän päällystettä. Ilmakaavaripäällystimet eroavat varsin paljon muista päällys-tintyypeistä siinä mielessä, että pinnan aaltoilun päällä oleva päällystekerros • pyrkii olemaan tasapaksuinen sen sijaan, että se olisi ohuempi paperin kor- • 4« 4 .···. keissa kohdissa. Filmipuristimia käytetään pigmentoiduilia päällysteillä appli- koimaan pieniä päällystemääriä (4-10 g/m2) suurilla nopeuksilla. Sumutin-'***: 35 pääilystimiä voidaan myös käyttää päällysteen applikoimiseen.

4 4 4 4 4 4 4 5 117208

Superkalanteri rakennetaan pystysuorasta pinosta, jossa on vuorotellen joustavia ja ei-joustavia teloja, jolloin paperi kulkee peräkkäin vierekkäisten telojen muodostamien nippien läpi. Ei-joustavat telat ovat tyypillisesti sileiksi kiillotettuja, tasaisia terästeloja ja joustavat telat ovat tyypillisesti puuvilla- tai 5 polymeerikuituteloja. Käytön aikana terästelat kuumennetaan haluttuun lämpötilaan ja pinon päällimmäiselle telalle pannaan kuorma, niin että paperiin kohdistuu paineja korkea lämpötila, kun se kulkee kunkin nipin läpi. Kun tämä tapahtuu, kukin nippi, joka on kosketuksissa sileän, ei-joustavan telan kanssa, antaa paperin pintaan kiiltoa. Superkalanterointi suoritetaan halutun kiiltävän 10 pinnan aikaansaamiseksi painopapereihin. Kyky saada aikaan kiilto riippuu paperin pinnan ja pohjapaperin luonteesta, superkalanterin käyttönopeudesta, terästelojen lämpötilasta ja pinoon kohdistetusta paineesta.

Superkalanterointi suoritetaan normaalisti erillisenä offline-toiminto- na. 1990-luvun lopulta lähtien on kuitenkin ollut olemassa taipumus superka-15 lanteroida inline-toimintona aina kun mahdollista kustannusten alentamiseksi. Jos on mahdollista sovittaa superkalanterin käyttönopeus paperikoneen nopeuteen samalla kun saadaan tulokseksi sama paperilaatu, voidaan odottaa jotakin hyötyä, koska paperia ei tarvitse kuivata, rullata ja sitten siirtää toiseen paikkaan tehtaassa superkalanterointia varten. Lisäksi mikäli rainaa tarvitsee 20 kostuttaa uudelleen jollakin tavalla ennen superkalanterointia kiillon kehittymisen helpottamiseksi, kuten usein tapahtuu, voisi olla edullista sijoittaa superkalan-***?': ten yksinkertaisesti paperikoneen ja päällystimen jälkeen ja eliminoida kostutus- : vaihe. Superkalanterin sijoittaminen linjaan vaatii kuitenkin paperinvalmistus-, : päällystys- ja superkalanterointioperaatioiden tarkkaa säätämistä, koska jossa- 25 kin näistä esiintyvä ongelma pysäyttää koko tuotannon tehtaalla. Niinpä tarvi-taan kehittyneitä prosessinohjaustoimenpiteitä, jotta tämä voitaisiin toteuttaa.

• ·

Vaikka tekniikan tasossa esitetään yleisesti C4- tai C3-laadun pin-***** noitettujen painopaperien tuotanto alkaen massalietteestä, jossa kuitujen pro senttiosuudet ovat noin 50 paino-% TMP:tä ja noin 50 paino-% kemiallista 30 massaa, joka myös sisältää noin 12 paino-% epäorgaanista täyteainetta, se ei ♦ ** kuvaa tai ehdota sitä mahdollisuutta, että käytettäisiin valkaistua kuumahierret-: j\ tä, erityisesti korkeina pitoisuuksina, kuten jopa 80 paino-% kuumahierrettä !·*·! (kuitupitoisuus), sellaisina laatuina, että tuotetaan C4- tai C3-päällystettyjä pai- nopapereita. On esitetty teoria, jonka mukaan tällaisia valkaistuja kuumahier- :Λ: 35 teitä ei ole käytetty näissä laaduissa huonojen sidos(lujuus)ominaisuuksien ··· • * • ·

Mt 6 117208 takia, optisten ominaisuuksien takia tai energiakustannusten takia, jotka syntyvät laatuvaatimusten täyttämiseksi.

Tässä selityksessä ja patenttivaatimuksissa käytetty termi valkaistu kuumahierre tarkoittaa massaa, jolla on jäljempänä olevissa taulukoissa 2 ja 3 5 määritellyt ominaisuudet. Kuumahierteen freeness-arvon tulisi myös olla alle 50 ml Csf ja vaaleuden yli 75° ISO.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on saada aikaan päällystetty paperi, jolla on sama korkea laatu kuin tavallisella tekniikan tason mukaisella päällystetyllä paperilla, paljon alhaisemmin kustannuksin.

10 Keksinnön toisena päämääränä on saada aikaan askelmuutos kon ventionaalisessa päällystetyn paperin valmistusprosessissa, joka tekee mahdolliseksi valmistaa uutta laadultaan parempaa tai samanlaista tuotetta paljon alhaisemmin kustannuksin.

Vielä eräänä esillä olevan keksinnön päämääränä on saada aikaan 15 paperi, joka on laadultaan samanlainen tietyissä suhteissa kuin tyypilliset päällystetyt paperit, jotka valmistetaan 100 %:sti valkaistusta kraftmassasta, käyttämällä valkaistua kuumahierrettä sisältävää massa lietettä.

Keksinnön kuvaus

Edeltä esitetyt ja muut keksinnön päämäärät voidaan saavuttaa tar-20 joamalla menetelmä päällystetyn paperin valmistamiseksi, joka menetelmä : ’ \·; käsittää seuraavat vaiheet: a. massalietteen aikaansaamisen; • i · b. massalietteen muodostamisen konsoiidoiduksi rainaksi paperiko- neella; / 25 c. konsolidoidun rainan osittaisen kuivattamisen olosuhteissa, joissa ♦ * * : muodostuu pohjapaperi; d. pohjapaperin päällystämisen käyttäen filmipäällystystekniikkalait- teistoa; e. päällystetyn pohjapaperin kuivattamisen; ja 30 f. päällystetyn pohjapaperin superkalanteroinnin; . tunnettu siitä, että massalietteen arkkikuitupitoisuus koostuu noin 60 - 85 pai- s:!/ no-%:sta valkaistua kuumahierrettä (TMP), noin 10-35 paino-%:sta valkaistua • · *·;·* kemiallista massaa ja 0 - noin 15 paino-%:sta siistattua massaa, joka massa- :\i liete sisältää myös noin 12 - 20 paino-% epäorgaanista täyteainetta, jolloin val- 35 kaistun kuumahierteen freeness-arvo on alle 50 ml Csf ja vaaleus yli 75° ISO.

• « * 7 117208

Keksintö koskee myös päällystettyä paperia, jonka neliömassa on 50 - 82 g/m2, joka sisältää valkaistun kuumahierteen, valkaistun kemiallisen massan, mahdollisesti siistatun massan ja epäorgaanisen täyteaineen seoksen yllä mainituilla prosenttiosuusalueilla ja jonka PPS10-S -pinnan tasaisuus 5 on alle 1,5 pm, edullisesti alle 1,3 pm, TAPPI-opasiteetti yli 90 %, vaaleus yli 75° ISO ja Hunter-kiilto yli 65 %, edullisesti 70 %.

Keksinnön suoritustapoja

Keksinnön mukainen edullinen epäorgaaninen täyteaine voi olla jauhettu kalsiumkarbonaatti, seostettu kalsiumkarbonaatti, kalsinoitu savi tai 10 vastaava.

Valkaistun kuumahierteen vaaleus on edullisesti noin 80° ISO, TAPPI-opasiteetti yli 90 %, sirontakerroin yli 49 m2/kg ja valoabsorptiokerroin alle noin 1,2 m2/kg.

Esillä oleva keksintö merkitsee huomattavaa edistysaskelta taulu-15 kossa 1 esitettyihin laatuihin C4 ja C3, koska siinä saadaan aikaan arkki, joka on verrattavissa C4 -päällystettyyn laatuun tai sitä parempi ja on verrattavissa C3 -päällystettyyn laatuun alemmalla neliömassa-alueella, mutta siinä käytetään edullisesti huomattavasti suurempaa osuutta mekaanista kuitua valkaistun kuumahierteen (TMP) muodossa ja samanaikaisesti huomattavasti pie-20 nempää osuutta valkaistuja kemiallisia massoja. Edullinen massalietekoostu-mus on lähempänä tyypillistä SC-massalietettä, superkalanteroitua mutta pääl-. lystämätöntä laatua. Esimerkiksi SC-laaduiile massaliete on tyypillisesti välillä 30 - 80 % mekaanista massaa ja 70 - 20 % kemiallista massaa. C4-laaduil!a • · * mekaaninen massa on tyypillisesti 50 % massaiietteen kuituosuudesta ja ke- .! / 25 miallisen massan jae 50 %. Korkeampilaatuiselle C3-laadulle mekaanisen • · * massan suhde kemialliseen on tyypillisesti 10/90 tai 0/100. Esillä olevassa : keksinnössä, laatutekijöillä jotka ovat verrattavissa C3-laatuihin, edullinen me kaanisen massan suhde kemialliseen massaan on 80/20. Tämä voi tarjota huomattavaa etua kustannussäästönä.

30 Valkaistua TMP:tä saadaan normaalisti pohjoisen kuusesta ja jalo- ; X kuusesta saatavasta havupuusta ja valinnaisesti koivulehtipuusta. Esillä ole- * · « *!!/ vassa keksinnössä käytetään edullisesti jalokuusi-, kuusi- ja mahdollisesti koi- vupuusta tehtyä kuumahierrettä, joista kaikki jauhautuvat helposti ku Κύπρον· j toon painejauhatuksessa. Keskimääräinen kuitupituus kummallakin havupuula- 35 jilla on noin 3 mm, jolloin kuituja on noin 4 miljoonaa grammassa. Koivun keskimääräinen kuitupituus on noin 1,5-1,8 mm, jolloin kuituja on noin 10 miljöö- 8 117208 naa grammassa. Kuumahierre valkaistaan edullisesti vetyperoksidilla vaaleuteen ± 80° ISO, esimerkiksi välille 75° ja 85° ISO, edullisesti noin 80° - 81 ° ISO. Väriä aiheuttavien kromoforien eliminoimisen lisäksi TMP:n vetyperoksidival-kaisu lisää myös karboksyylihapporyhmien määrää kuidun pinnassa aina 5 100 %:n asti esimerkiksi 95:stä 200 mmoliin/kg (verrattuna 10 - 25 mmoliin/kg valkaistulle kemialliselle sulfaattimassalle). Karboksyylihapporyhmien määrän nousun erityisesti kuitumateriaalin pinnassa tiedetään lisäävän massan lujuusominaisuuksia (Zhang, Y. Et ai., J. Wood Chem. & Tech. 1994, 14(1); 83 - 102). Vetyperoksidi käsittelyllä saatava valkaistu kuumahierre tekee myös mahdolli-10 seksi pienentää ominaisvaloabsorptiokerrointa alle 1,2 m2/kg:n ja suurentaa massan ominaisvetolujuutta 9-15 %:lla. Valkaistu kuumahierre voi käsittää esimerkiksi noin 60-75 paino-% palsamipihtaa eli palsamijalokuusta (Abies balsama) ja noin 40 - 25 paino-% kanadankuusta (Picea glauca), punakuusta (Picea rubens), mustakuusta (Picea mariana), joista kukin voidaan korvata 15 noin 0-15 paino-%:lla paperikoivua (Betula papyrifera) ja/tai keltakoivua (Be-tula aileghaniensis) tai jotakin muuta Betulaceae-heimon puuta. Valkaistu kemiallinen massa on edullisesti valkaistua kemiallista havupuuta.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti edullisen kuumahierteen Bauer McNett -kuitujaottelu on seuraava: 20 Mesh <16 3-6%

Mesh 16-30 20-24% :T: Mesh 30-100 25-31 % •V: Mesh 100-200 8-10%

Mesh >200 33-38% • · · .!!!: 25 jolloin saadaan sekä korkea opasiteetti että alhainen huokoisuus ja korkea si- • * .. . doslujuus lopullisen päällystetyn paperin rakkuloitumisen minimoimiseksi.

Massaliete voidaan muodostaa rainaksi käyttäen kaksoisviiraa, ku- * * ***** ten SynFormer NP:tä, rainanmuodostinta tai mitä muuta sopivaa laitetta tahan sa. Edullisesti raina kuivataan osittain alle 3,0 %:n kosteuspitoisuuteen ennen 30 esikalanterointia ja/tai päällystystä.

j Pohjapaperin konsolidointi saadaan edullisesti aikaan normaalin : [*. menettelyn mukaisesti käyttäen kaksiviirarainanmuodostusosaa. Tavoiteltava *11/ neliömassa on tässä tapauksessa noin 34 - 54 g/m. Kun raina on kuivattu so- *:** pivaan kosteuspitoisuuteen, pohjapaperi esikalanteroidaan tarpeen mukaan **/·: 35 käyttäen kovanippistä kalenteria, jossa on terästelat, jotka tekevät pohjapape- • · · • * • » ··· 9 117208 rista tasaisen paksun, kun se kulkee inline tai offiine-päällystimeen(-iin). Haluttu Bendtsenin karheusluku on edullisesti alueella 200 - 250 ml/min.

Päällystys suoritetaan normaalisti levittämällä tasaisesti noin 25 -30 paino-% päällysteainetta pohjapaperin molemmille puolille käyttäen yhtä 5 noin 6,5 -10,0 g/m2:n päällystystä pohjapaperin kummallekin puolelle. Vaihtoehtoisesti päällystys voidaan saada aikaan levittämällä tasaisesti noin 25 -40 paino-% päällystettä pohjapaperin molemmille puolille käyttäen kokonaismäärältään noin 6,5 -17,0 g/m2 päällystyksiä pohjapaperin kummallekin puolelle.

Vaikka mitä tahansa sopivaa päällystysmenettelyä voidaan käyttää, 10 esillä olevan keksinnön mukaisesti on edullista käyttää filminsiirtopäällystintä, kuten siirtotelapäällystintä, filmipuristinta, sauvapäällystintä, sumutinpäällystin-tä tai vastaavaa.

Inline- tai offline-päällystintä käyttäen voidaan applikoida yksi filmi-päällystekerros samanaikaisesti perusarkin molemmille puolille, tai voidaan 15 applikoida kaksi päällystystä perusarkin kummallekin puolelle kahdella tällaisella yksiköllä, jotka suorittavat kaksi erillistä päällystysoperaatiota,. Tavoiteltava päällystemäärä on yleensä 6-16 g/m2.

Tässä käytettävä päällystysformulaatio valmistetaan yhteensopivaksi inline- tai offline-kalanterointioperaation kanssa ja se voi sisältää mitä tahan-20 sa seuraavista: GCC:tä, savea, onttopallorakenteisia muovipigmenttejä, kiillo-tussavea tai sideainetta tai kaikkia näistä.

:T: Päällystetty pohjapaperi kuivataan yleensä ennalta määrättyyn ja • hallittuun optimikosteuspitoisuuteen, jotta saavutetaan halutut ja optimaaliset . .·. suoritusarvot käyttötarkoitusta varten. Edullisesti päällystetty pohjapaperi kui- 25 vataan noin 7,5 - 8,5 %:n kosteuspitoisuuteen ennen superkalanterointia.

• ♦ .. . Päällystetyn pohjapaperin superkalanterointi voidaan suorittaa inli- :,.f ne- tai offline-toimintona, ja se saadaan normaalisti aikaan olosuhteissa, joissa t · * ***** tuloksena on päällystetty paperi, jonka neliömassa on noin 50 - 82 g/m ja

Hunter 75° -kiilto yli 70 %, ISO-vaaleus yli 80° ja TAPPI-opasiteetti yli 90 %.

\:.** 30 Välittömästi päällystyskuivaimien jälkeen tulevan inline-superkalanterin käyttö sen sijaan, että superkalanteroitaisiin erillisessä off-machine-operaatiossa, on : edullista sekä ajan että tehokkuuden kannalta, kuten edellä on todettu. Se eli- • · * *11.* minoi paperirainan käsittelyn, joka vaadittaisiin offline-superkalanterioperaa- *1* tiossa ja sallii myös superkalanteriin menevän päällystetyn paperirainan kosteus- * * :.**i 35 pitoisuuden säädön, mikä potentiaalisesti minimoi sisäisten jännitysten synty- :[ ]: misen, jotka voisivat aiheuttaa muita ongelmia paperissa painatuksen tai lop- 10 117208 pukäytön aikana. Yksi tällainen ongelma, joka joskus syntyy mekaanisia massoja (tai karkeita kemiallisia massakuituja) käytettäessä päällystetyissä papereissa on superkalanteroinnin aikana litistyneen massakuidun kyky toipua ja ponnahtaa takaisin aiempaan litistymättömään tilaansa, kun se altistuu kos-5 teudelle ja kuumuudelle esimerkiksi heatset -offsetpainamisen aikana. Arvellaan, että päällystetyssä pohjapaperissa olevat mekaaniset massakuidut, jotka kulkevat suoraan superkalanteriin kosteuspitoisuudeltaan oikeanlaisina menettävät osan tästä taipumuksesta saavuttaa entinen litistymätön tilansa tai menettävät sen kokonaan.

10 Esillä olevassa keksinnössä on valmistuskustannus- ja laatusyistä edullista asettaa superkalanteri linjaan paperikoneen ja päällystimen kanssa, mikä välttää paperin tarpeettoman käsittelyn ja tarjoaa paperinvalmistajalle huomattavan liikkumavaran paperin kosteuspitoisuuden suhteen, kun se menee superkalanterien useiden joustavien ja ei-joustavien telojen väliin. Arvel-15 laan, että kun paperi tulee nipeille kosteudeltaan oikeanlaisena, tämä auttaa stabiloimaan litistyneet kuidut, niin ettei niillä ole taipumusta napsahtaa auki, kuten usein tapahtuu, kun kuidut joutuvat kuumaan ja kosteaan ympäristöön myöhemmässä vaiheessa, esimerkiksi heatset-offsetpainatuksessa.

Edullisesti superkalanterointi seuraa välittömästi kuivatusvaihetta te-20 lalämpötiloilla noin 140 -150 °C noin 200 - 400 klM/m kuormalla olosuhteissa, joissa saavutetaan noin 60 - 75 %:n kiiltoja alle 1,5 pm:n PPS10, edullisesti :T: alle 1,3 pm:n PPS10 -pinnan tasaisuus. Yleensä tämän toimenpiteen suoritta- : miseen käytetään kahdeksan-kymmentelaista superkalanteria.

Ml . ♦*. Keksinnön mukaisen menetelmän ansiosta valkaistusta kuumahier- « * » 25 teestä saadaan suuri määrä hienoainesta, joka voi hajottaa valoa ja siten aut- • · .. . taa opasiteetin ja vaaleuden saavuttamisessa.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti massatietteessä mukana oleva * * "···* epäorgaaninen täyteaine, kuten jauhettu kalsium karbonaatti GCC, auttaa an tamaan lopputuotteelle vaaleutta, opasiteettia ja kiiltoa. Tämän täyteaineen 30 tulee itse olla vaaleudeltaan korkea ja sitä täytyy olla mukana riittäviä määriä tuottamaan halutut vaikutukset ilman, että se häiritsee perusarkin kuitusidok- : !·. siä. Haluttu alue vaaleudeltaan korkealle täyteaineelle massalietteessä on 12 - • * * *«/ 20 % koko massalietteestä, kuten edellä mainittiin.

'*:** Esillä olevassa keksinnössä pohjapaperissa käytetään korkealaa- \*·: 35 tuisia valkaistua kuumahierteitä sen sijaan, että käytettäisiin valkaistuja kemial- • M • » • « M» 11 1 1 7208 lisiä massoja, joita normaalisti käytetään suurina määrinä C4- ja C3-painopa-perilaaduissa.

Esimerkit

Seuraavassa kuvataan yksityiskohtaisesti muutamia keksinnön suo-5 ritusmuotoja, jotka on esitetty esimerkkien muodossa ja joiden keksijät katsovat olevan paras tapa toteuttaa keksintöä.

Keksinnön toteuttamisessa tärkeä näkökohta on korkealaatuisten ja edullisten valkaistujen kuumahierteiden käyttö pohjapaperissa sen sijaan, että käytettäisiin valkaistuja kemiallisia massoja, joita normaalisti käytetään C4- ja 10 C3-painopaperilaaduissa. Esillä olevassa keksinnössä käytettiin valkaistua kuumahierrettä.

Esimerkki 1. Seuraavassa kuvataan käytettyjä puulajeja ja massojen valmistusta. Tutkittiin kahta erilaista seosta: 75 % palsamipihdan ja 25 % valkokuusen seosta (75/25) ja 70 % palsamipihdan, 20 % vaikokuusen ja 10 % 15 rauduskoivun seosta. Kumpaakin seosta varten puuhake esikäsiteltiin vedessä, minkä jälkeen suoritettiin kolme painejauhatusvaihetta käyttäen normaaleja prosessiolosuhteita, minkä jälkeen seurasi seulonta, puhdistus ja rejektin käsittely. Massat valkaistiin sitten käyttäen kaksivaiheista peroksid(valkaisua tyypillisissä olosuhteissa. Koearkit valmistettiin TAPPI-standardien mukaisesti käyt-20 täen uudelleenkierrätettyä kiertovettä. Taulukossa 2 on esitetty yhteenveto :T: massan ominaisuuksista ja taulukossa 3 paperin ominaisuudet kummallekin : seokselle.

• 9 9 9 ·· 9 • •9 9 9 • 9 9 9 9 9 9 9 • 9 9 99 • 9 9 9 • 99 9 9 9 9 9 9 9 999 999 9 9 9 9 999 9 • 9 9 9 9 • 99 • 99 9 1 9 • 9 9 9 99 9 9 9 9 • 99 9 99 • 9 999 9 9 9 9 999 12 117208

Taulukko 2: Massan lopulliset ominaisuudet

Puulaji: paisamipihta/valkokuusi/ Valkaisemattomat massat_Valkaistut massat__ rauduskoivu 70/20/10 75/25 75/25 70/20/10 75/25 75/25

Seulonta/puhdistus__S__S__S & P S__S__S & P

Massan ominaisuudet________ _Yksiköt_______

Energiankulutus_KWh/BDMT 3 963 3 869 4 005 3 963 3 869 4 005

Freeness CSF__M]_32_ 2Q_J5_ _26__26__]2_

Tikkuja, Somerville % 0,03 0,03 0,02 0,02 0,01 0,01 0,15 mm________

Tikkuja, PQM1000 %_ 0,01 0,0$ 0_ 0,01 0.02 00,00

Kuidunpituus, PQM1000 mm__1,23 1,27 1.2 1,21 1,25 1,22

Bauer McNett, rrtesh________ > 16__%_ 4,6 5,6_5$__3j8_ ZJ__6_ 16-30_ %_ 20_ 21,3 22_ 21,5 23.5 21,4 30-100__%__31_ 28,6 25,4 30,1 30,3 25,9 100-200__%_ 8,4 8,6 9,6 8,8 9,1_ 9,4 <200___36_ 35,9 37,1 35,9 33,4 37,4 I ISO-vaaleus R475 ° 155,5 156,1 55,3 175,4 179,7 179,0

Taulukko 3: Paperin ominaisuudet lopulliselle massalle__

Puulaji: paisamipihta/valkokuusi/ Valkaisemattomat massat_Valkaistut massat___ ... rauduskoivu 70/20/10 75/25 75/25 70/20/10 75/25 75/25 • * e

V * Seulonta/puhdistus__S__S_ S&P S__S__S &P

»

Paperin ominaisuudet________ : _ Yksiköt_______ tee

Tiheys__k/m2 534 562 615 612_ 637 684 ·· ·β Repäisyindeksi_ mNm^/g 5,42 5,23 4,66 5,04 4,50 4,60

Puhkaisuindeksi_ kPamVg 2,84 3,27 3,55 3,07 3.32 3,60

Vetoindeksi__Nm/g 52,6 56,5 58,7 54,5 63.8 66,3 ; ·*; Karheus__ml/min__85__51__26__49__54__28_ • · e .*·*. Huokoisuus__ml/min__20__14__8__12__52__5 * ·

Scott Bond_ J/m2 249 264__335 278__194 285 • * • · · « · « • e e e - - - —

Opasiteetti (TAPPI)__%_ 99,1 96,8__98,8 90,7 90,7__89,4 • e · , Ominaisvalonsironta- m2/kg 63,6 60,9 61,8 52,3 51,6 49,0 *· · kerroin (S)________ • * *

Ominaisvaloabeorptio- m2/kg 7,6 66,7 7 1,2 1,2 1.0 kerroin (K)_________ 13 117208

Viitaten taulukkoon 2 havaitsemme, että kummassakin seoksessa kuidunpituus on hyvin samanlainen ja on alueella 1,2-1,3 mm sekä valkaisemattomille että valkaistuille massoille. Taulukko 2 kuvaa myös kaksivaiheisen peroksidivalkaisun tehokkuutta. 70/20/10-seoksen vaaleus kasvaa 55,5:stä 5 75,4:ään, lähes 20 pistettä, kun 75/25-seoksen vaaleus kasvaa 56,1 :stä 79,7:ään eli 23,6 pistettä. Taulukossa 3 esitetään valkaisun vaikutus massojen vetolujuuteen. 70/20/10, 75/25 ja 75/25 S & P -seosten vetoindeksi kasvaa 3,6 %:lla, 12,9 %:l!a ja 12,9 %:lla vastaavasti.

Tämä on osoituksena peroksidivalkaisun aikana syntyneistä karbok-10 syylihapporyhmistä, kuten aiemmin todettiin. Peroksidivalkaisu ei pelkästään poista valoa absorboivia kromoforeja (mistä todisteena on ominaisvaloabsorp-tiokerroin K tai huomattava vaaleuden kasvu), vaan se myös huomattavasti lisää massan vetolujuutta. Itse asiassa tässä kuvatun TMP:n vetolujuus on suurempi kuin useimpien muiden mekaanisten massojen, mukaan lukien haa-15 vasta tehdyn painehiokkeen. Tästä syystä lopullisessa pohjapaperiseoksessa tarvitaan vähemmän valkaistua kemiallista massaa.

Esimerkki 2. Suoritettiin ensimmäinen koe sen osoittamiseksi, että ehdotettu konsepti oli toimiva, nimittäin että suuri valkaistun kuumahierteen osuus voi korvata valkaistun kemiallisen massan C4- ja C3-laaduissa ja että 20 päällystys- ja superkaianterointioperaatiot voidaan suorittaa linjassa paperikoneen kanssa. Näissä kokeissa käytettiin kahta erilaista massalietettä. Ensim-‘X‘ mäinen massaliete, A, koostui 59,0-%:ista valkaistua TMP:tä, 26,6-%:ista val- : f: kaistua kraft(kemiallista)massaa ja 14,4-%:ista GCC:tä. Toinen massaliete, B, : koostui 64,5-%:ista valkaistua TMP:tä, 16,1-%:ista valkaistua kraftmassaa ja 25 19,4-%:ista GCC:tä. Kummassakin tapauksessa valkaistuun TMP:hen käytetty puu oli 75 % palsamipihdan ja 25 % valkokuusen seos.

* TMP valmistettiin sanomalehtipaperimakulatuurirullista ja kraft ostet-***** tiin markkinoilta. TMP-massa erotettiin ja valmistettiin neljässä erässä. Makula- tuurirullat su lp Uttiin ja massa jauhettiin suuurella sakeudella atmosferisessä 30 Sunds Defibrator RG32/36 -defibraattorissa, jossa oli levyt 9811B, CSF:n ja ·· * tikku pitoisuuden vähentämiseksi ja massan lujuuden lisäämiseksi. Massa seu-: .*. lottiin sitten 2-vaiheisessa MUST-seulassa, jossa oli # 0,10 mm:n reikäkorit.

!··\ Sihtiakseptit sakeutettiin noin 3 %:n sakeuteen ja valkaistiin natriumhydrosulfii- tiliä. Rejektit jauhettiin suurella sakeudella kahdessa vaiheessa, sakeutettiin ja :Λ: 35 valkaistiin kuten akseptit. Sen jälkeen rejektilinjan akseptit ja päälinjan akseptit yhdistettiin. Kolmella lopullisista TMP-massoista oli 35 - 36 ml:n CSF (freeness), 14 117208 alhainen tikkupitoisuus, 1,3 mm:n pituuspainotettu kuidunpituus L(l) ja vetoin-deksi, repäisyindeksi ja ISO-vaaleus, jotka olivat 55 Nm/g, 5,2 - 5,3 mNm2/g ja 77 - 78 %. Yksi TMP-erä oli hieman huonompi kaikilta ominaisuuksiltaan, ja sen L(l), vetoindeksi, repäisyindeksi ja ISO-vaaleus olivat 1,15 mm, 53 Nm/g, 5 4,9 mNm2/g ja 75°.

Valkaistu kemiallinen kraftmassa jauhettiin CSF-arvoon 320 (arvosta 670), ja sen vetoindeksi ja repäisyindeksi olivat 95-101 Nm/g ja 11,9 - 11,5 mNm2/g. TMP ja BKP sekoitettiin sitten eriksi, joiden TMP/BKP-suhde oli 70/30 tai 80/20.

10 Massaeriin lisättiin sitten täyteaine prosenttiosuuksina, jotka on esi tetty tämän esimerkin ensimmäisessä kappaleessa. Täyteaine oli Omya GCC, jonka ISO-vaaleus oli 95 %, ja käytettiin Percol 47 -retentioainesysteemiä.

Pohjapaperi valmistettiin nopeudella 800 m/min käyttäen SymFlo-perälaatikkoa, jossa oli lyhyet lokerot ja SymFormer MB -formeria. Puristinosa 15 koostui kahdesta suorasta läpimenonipistä, joista ensimmäinen oli kaksihuopa-kenkäpuristin ja toinen nippi yksihuopatelapuristin, jonka yläpinnalla oli siirto-hihna. Tavoiteltu neliömassa oli 43,6 ± 1 g/m2 (BD). Tässä pilotti kokeessa telat kuljetettiin toiseen paikkaan kuivatettaviksi.

Pohjapaperin esikalanterointi suoritettiin OptiHard -kovanippisellä 20 kalanterilla kuormalla 60 kN/m ja lämpötilassa 70 °C. Paperin sileämpi yläpuoli kalanteroitiin kuumaa telaa vasten. Tavoiteltu Bendtsenin karheusluku oli 200 - :T: 250 ml/min, joka saavutettiin spesifioidulla kuormalla. "A"-paperin paksuus ja : ISO-vaaleus olivat 78 pm ja 76,5°, ja ”B"-paperin paksuus ja ISO-vaaleus oli- * . vat 77 pm ja 73,7°.

25 Molemmat pohjapaperit päällystettiin käyttäen OptiSizer-asemaa, :·... joka käsitteli paperin molemmat puolet samanaikaisesti 10 g/m2:llä. Ylemmän • ♦ sauvan läpimitta oli 12 mm ja kovuus 40 P&G ja alemman sauvan läpimitta oli ’”·1 15 mm ja kovuus 32 P&G. Nippipaine oli 20 kN/m. Päällystysformulaatio on esitetty taulukossa 4.

30 • · • · • · ♦ • · · ··· ♦ • · • · ♦ • · ♦ * ·· * « • ♦ • 1 1 15 117208

Taulukko 4. Päällystyaformulaatio simuloiduille online-kokeille

Materiaali_Kauppanimi_Osaa_

CaCQ3_HC90_60_

Kaoliinisavi__Hydragloss_40_ SB-lateksi_DL966_J2_ CMC_FF10_0,3_ JPVA_Moviol 6-98_05_

Stearaatti_Nopcote C_^8_ OBA_Blankophor P_j)J3_

Jotta saavutettaisiin kokeessa tavoiteltu päällystemäärä 10 g/m2 puolta kohden, kuiva-ainepitoisuutta säädettiin arvoon 66 % alemmalle suihkulle ja 65 % ylemmälle suihkulle.

5 Superkalanterointi suoritettiin OptiLoad-8-laitteella nopeuksilla 1 000 - 1 200 m/min. Kalibrointiprosessin jälkeen päällystetty paperi "A" kalanteroitiin 145 °C:ssä (kolmen ensimmäisen kuumatelan lämpötila) 300 kN/m:n lineaarisella kuormalla nopeudella 1 000 m/mint kun taas paperi "B" kalanteroitiin 140/145 °C:ssä 250 kN/m:n kuormalla ja joko 1 000 m/min:n tai 1 200 m/min:n 10 nopeudella. Ensimmäinen koe suoritettiin sen osoittamiseksi, että oli mahdollista käyttää pohjapaperissa suurta kuumahierrepitoisuutta ja yhdessä sen kanssa alhaista kraftpitoisuutta sekä paljon suurempaa täyteainepitoisuutta ja ajaa paperi filminsiirtopäällystimen läpi. Taulukossa 5 esitetty yhteenveto tulok- . sista.

» » · 15 Lyhyesti sanoen simuloitu online-koe osoitti, että valkaistun TMP:n « * · käyttöä yhdessä inline-konseptin kanssa voitaisiin hyödyntää valmistettaessa / C4-laatua, jonka kiilto, opasiteetti ja ISO-vaaleus ylittävät 60°, 88° ja 78°. Lo- ♦ · · : puiliset paperin laatuparametrit säädettiin toisen koesarjan aikana muuttamalla eri asetuksia.

20 Esimerkki 3. Suoritettiin kolme erillistä koetta paperin kiiltopoten- tiaalin määrittämiseksi eri päällystysformulaatioiden välillä muovipigmenttien kanssa ja ilman niitä ja myös kiiltopotentiaalin vertaamiseksi yksittäisillä ja kak-. *.φ sinkertaisilla filminsiirtopäällystysoperaatioilla. Kukin koe suoritettiin eri paikas- sa. Kokeiden 1 ja 2 pohjapaperi oli kaupallinen SCA, joka oli hyvin samanlai- • * *·;** 25 nen kuin esimerkissä 1 kuvattu edullinen pohjapaperi. Siinä TMP:n ja täyteai- neen osuus oli suuri ja kemiallisen kraftmassan osuus pieni. Paperin neliömas-sa oli 49,2 g/m2 ja ISO-vaaleus 73°. SCA-rullat esikalanteroitiin. Kolmannessa kokeessa käytettiin kaupallista CGW-perusarkkia, jossa valkaistun TMP:n osuus 16 117208 oli suuri, mutta siinä oli tyypilliset määrät kemiallista massaa ja täyteainetta. CGW-pohjapaperin neliömassa oli 56,2 g/m2 ja ISO-vaaleus 78°.

Taulukko 5.Yhteenveto paperin superkalanterointikokeista __Resepti A__Resepti B__Resepti B 1 200 m/min

Hunter 75° -kiilto, ts/bs [%]_ 64.5/62,5_ 63,0/61,5_ 61,5/58,5_ PPS-$10 -karheus, ts/bs fum] 1,54/1,49__1,42/1,46__1,48/1,68_

Loppukosteus [%]__4,3__4^0__^3_

Paksuus [pm]_J58__60__60_

Tiheys [kg/m3!_ 1185_ 1170_ 1160_ ISO-vaaleus [%1_ 78_ 80__805_ D65-vaaleus [%]__81_83_W_ ISO-opasiteetti [%]_,87,5_ 8^5__

Vetolujuus MP/CD [kN/nn]_4,2/1,15_ 4,25/1,1_ 4^3/1_

Vetoindeksi MD/CD fNm/ql 62,75/17,15_ 61,65/15,6_62,8/14,8_

Repäisylujuus MD/CD [mNl 200/300_ 180/265__170/265_

Repäisyindeksi MD/CD [Nm2/kgl 2,95/4,45_ 2,60/3,90_ 2,50/3,90_

Venymä MD/CD [%]_ 1,55/2,75_ 1,70/2,60__1,60/2,95_

Taivutuslujuus MD/CD [mN] 30,5/17,5_ 33,5/16,5_ 31/16_

Puhkaisukin us ffcPal__140__130__130_ IGT-pintalujuus MD, ts [m/s]__0,75__0,70__0,70_ • * ** * IGT-pintalujuus CD, ts [m/s]_0,55__0,50__0,50_ IGT-pintalujuus MD, bs [m/sl 0,95_0JJ5__090_ IGT-pintalujuus CD, bs [m/s]__0,55_ 0,60__0,60_ ··· · t

Jl / Ensimmäisessä kokeessa käytettiin Beloit PMSP -filminsiirtopäällys- : 5 tintä, jota ajettiin nopeudella 1190 m/min levittäen joko yksi päällystys molem- mille puolille (1C2S) tai kaksi päällystystä molemmille puolille (2C2S). Päällys-tysformulaatio oli tyypillinen, mutta sisälsi Omya GCC HC90:ä ja Covercarb : HP;tä, Imerys-brasiliansavia Capim DG ja suurta kiillotussavipitoisuutta. Jotkin :***: formulaatioista sisälsivät onttopallorakenteisia puovipigmenttejä HS3000NA.

. 10 Toisessa kokeessa käytettiin Valmet OptiSizer MSP -filminsiirtopääl- * · e :ΐ\φ: lystintä 1 299 m/min:n nopeudella myös 1C2S- ja 2C2S-konfiguraatioissa. Täs- :·*·* sä tapauksessa päällystysformulaatio sisälsi Omya GCC HC90:ä ja Covercarb HP:tä, Huber-savia Hydragloss ja Covergloss ja Dow-lateksia. Tässäkin jotkin :***; formulaatioista sisälsivät onttopallorakenteisia muovipigmenttejä HS3000NA.

• φ* 17 117208

Kolmannessa kokeessa käytettiin Jagenbergin FilmPress-päällystintä 1 200 m/min:n nopeudella 1C2S- ja 2C2S-konfiguraatioissa. Parhaisiin nykykäytäntöihin perustuva päällystysformulaatio sisälsi samaa GCC:tä ja samoja savia, joita käytettiin kokeessa 1, umpipallorakenteisia muovipigmenttejä ja 5 BASF:n lateksia ja lisäaineita.

Kolmesta pääliystyskokeesta saadut päällystetyt paperit superka-lanteroitiin käyttäen Optitoad-kalanteria, jossa oli kymmentelainen kokoonpano ja jota ajettiin nopeudella 1 200 m/min. Käytettiin esimerkissä 2 määriteltyjä lineaarisen kuorman ja lämpötilan kalibrointeja samalla päällystysformulaatiol-10 la. SCA-pohjapaperille käytettiin kuormaa 200 kN/m ja CGW-pohjapaperille kuormaa 250 kN/m. Päällystettyjä papereita ei kostutettu uudelleen, eikä höy-rysuihkua käytetty.

Yhteenvedot kaikista kolmen kokeen tulosten arvojoukoista on esitetty taulukossa 6.1 C2S-näytteiden päällystemäärät vaihtelivat 6,5:stä 10 g:aan/m2 15 puolta kohti, kun lopullinen paperin neliömassa vaihteli 50,3:sta 66,6 g:aan/m2, ja 2C2S-näytteiden päällystemäärät olivat 12-17 g/m2 puolta kohti, kun lopullinen paperin neliömassa vaihteli 66,6:sta 81,4 g:aan/m2. Nämä tulokset osoittavat, että muuttamalla tarvittavia parametrejä tämän keksinnön mukaiset halutut lopullista laatua koskevat tavoitteet voidaan saavuttaa.

20 Taulukko 6: Päällystyskoetulokset ·*:·* _Koe 1_Koe 2_Koe 3_ ; .·. Pohjapaperin vaaleus, °_73,0_73,0_78,4_

Vaaleus päällystyksen jälkeen, ° 79,0 - 80,6 79,8 - 81,5 86,1 - 87,8

Vaaleus kalanteroinnin jälkeen, ° 74,3 - 75,9 76,0 - 79,0 83,8 - 85,5 ..V TAPPI-opasiteetti, %_ 93,7-95,1 93,8-95,4 91,2-91,9

Hunter-kiilto 75°, %_66,6 - 77,6 60,2 - 70,6 53,5 - 65,7 *···’ PPS 10-S -pinnan tasaisuus, pm 0,86 -1,00 0,92 -1,22 1,42 -1,78 . ... Ottaen huomioon, että pohjapaperit päällystettiin joko 1C2S tai • # ·

Hl 2C2S eri päällystemäärillä ja päällystysformulaatioita vaihdeltiin kussakin ko- *·;·’ keessa, voidaan tehdä seuraavat yleiset johtopäätökset \X\ · PPS-pinnan tasaisuusarvot kasvavat, kun pohjapaperin kemialli- 25 sen massan osuus suurenee ja täyteaineen määrä vähenee.

»· » / ; · Noin 1,0 pm:n PPS-pinnan tasaisuusarvoja voidaan saavuttaa pohjapaperilla, joka sisältää suuria määriä valkaistua TMP:tä ja suuria määriä • · *···’ täyteainetta.

18 117208 • 70 %:n Hunter-kiilto voidaan saavuttaa yhdellä päällystyksellä molemmin puolin noin 5 osalla onttopallorakenteisia muovipigmenttejä ja suurella killlotussaven osuudella.

• 75 %:n Hunter-kiilto voidaan saavuttaa, kun ei käytetä lainkaan tai 5 käytetään vain pieniä osia onttopallorakenteisia muovipigmenttejä ja suurta killlotussaven osuutta kaksinkertaisessa filmipäällystyksessä (2C2S).

On selvää, että keksinnön mukaisesti muunnokset ovat mahdollisia, edellyttäen että ne ovat oheisten patenttivaatimusten suojapiirin puitteissa.

• * a • * a a * a • * · · • a a • a a • • · · * 9 » • · » • * I» » • « · • « • · • · « • « • · ·* · * • · · • · · • · · • W Λ • « • ·· • « • · · * * * ··» · a a a a a a « • a a • • · • a * « aa a a a a a a « • a a a a

Claims (48)

1. Menetelmä päällystetyn paperin valmistamiseksi, joka menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: 5 a. massalietteen aikaansaamisen; b. massalietteen muodostamisen konsolidoiduksi rainaksi paperikoneella; c. konsolidoidun rainan osittaisen kuivattamisen olosuhteissa, joissa muodostuu pohjapaperi; 10 d. pohjapaperin päällystämisen käyttäen filmipäällystystekniikkalait- teistoa; e. päällystetyn pohjapaperin kuivattamisen; ja f. päällystetyn pohjapaperin superkalanteroinnin; tunnettu siitä, että massalietteen arkki kuitu pitoisuus koostuu noin 60 - 15 85 paino-%:sta valkaistua kuumahierrettä (TMP), noin 10-35 paino-%:sta val kaistua kemiallista massaa ja 0 - noin 15 paino-%:sta siistattua massaa, joka massaliete sisältää myös noin 12-20 paino-% epäorgaanista täyteainetta, jolloin valkaistun kuumahierteen freeness-arvo on alle 50 ml Csf ja vaaleus yli 75° ISO.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa pohjapaperi ... päällystetään siirtotelapäällystimellä, sauvapääilystimellä, filmipuristimella tai • · ♦ *·*/ sumutinpäällystimellä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa epäorgaani-:..v nen täyteaine käsittää jauhettua kalsiumkarbonaattia, seostettua kalsiumkar- *:**: 25 bonaattia tai kalsinoitua savea. Γ·': 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa kalsiumkarbo- t » :***.. naatin vaaleus on yli 90 % ISO. ««

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, jossa vaaleus on yli 95° ISO. • * · ΙΪ.' 30 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa valkaistu TMP **:· saadaan pohjoisen kuusi- ja jalokuusihavupuumateriaalista ja valinnaisesti koi- vuiehtipuumateriaalista.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa TMP valkais-. taan vetyperoksidilla.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, jossa TMP valkais- « · **··’ taan ISO-vaaleuteen 75° - 85°. 117208

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, jossa TMP valkaistaan ISO-vaaleuteen noin 80° - 81°.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, joka käsittää konsolidoidun rainan kuivaamisen olosuhteissa, joissa saavutetaan noin 34 - 5 54 g/m2:n neliömassa.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa ennen pohjapaperin päällystystä se esikalanteroidaan paperikoneella, jotta saataisiin aikaan tasainen paksuus ja tasaiset pinnat pinnan päällystystä varten.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa pohjapaperi 10 päällystetään online-toimintona.

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa pohjapaperi päällystetään offline-toimintona.

14. Patenttivaatimuksen 1, 12 tai 13 mukainen menetelmä, joka käsittää yhden päällystyksen applikoimisen konsolidoidun rainan molemmille 15 puolille samanaikaisesti.

15. Patenttivaatimuksen 1, 12 tai 13 mukainen menetelmä, joka käsittää kahden perättäisen päällystyksen applikoimisen konsolidoidun rainan molemmille puolille.

16. Patenttivaatimusten 12-15 mukainen menetelmä, joka käsittää 20 pohjapaperin päällystämisen päällystemäärään noin 6-17 g/m2 kummallekin puolelle. ··* : 17. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, joka käsittää pääl- lystetyn pohjapaperin superkalanteroimisen online-toimintona.

18. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, joka käsittää pääl- ·:··: 25 lystetyn pohjapaperin superkalanteroimisen offline-toimintona.

19. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen menetelmä, joka käsit-tää superkalanteroimisen kahdeksan-kymmentelaisella superkalanterilla. • »

20. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen menetelmä, jossa su- , perkalanterointi suoritetaan olosuhteissa, joissa saadaan tulokseksi päällystet- • · · 30 ty paperi, jonka neliömassa on noin 50 - 82 g/m2. *·;·: 21. Patenttivaatimuksen 18 mukainen menetelmä, jossa superka- :lanterointi on sovitettu saamaan aikaan Hunter 75° -kiillon, joka on yli 70 %, ··« * .···. ISO-vaaleuden, joka on yli 80°, ja TAPPI-opasiteetin, joka on yli 90 %. .·*. 22. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa valkaistu • · · \· |: 35 kemiallinen massa on valkaistua kemiallista havupuuta. • · • · • · · 117208

23. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa valkaistu kuumahierre käsittää noin 60 - 75 paino-% palsamipihtaa eli palsamijalokuusta (Abies balsama), noin 40 - 25 paino-% kanadankuusta (Picea glauca), puna-kuusta (Picea rubens), m usta kuusta (Picea manana), joista kukin voidaan kor- 5 vata noin 0-15 paino-%:lla paperikoivua (Betula papyrifera) ja/tai keltakoivua (Betula alleghaniensis) tai jotakin muuta Betulaceae-heimon puuta.

24. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa valkaistu kuumahierre käsittää noin 60 - 75 paino-% kanadankuusta (Picea glauda), puna kuusta (Picea rubens), mustakuusta (Picea mariana) ja noin 40 - 25 paino-% 10 palsamipihtaa eli palsamijalokuusta (Abies balsama), joista kukin voidaan korvata noin 0-15 paino-%:lla paperikoivua (Betula papyrifera) ja/tai keltakoivua (Betula alleghaniensis) tai jotakin muuta Betulaceai-heimon puuta.

25. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, jossa valkaistun TMP:n ominaisvaloabsorptiokerroin on alle 1,2 m2/kg.

26. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, jossa valkaistun TMP:n ominaisvetolujuus kasvaa 9-15 %.

27. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa konsolidoitu raina muodostetaan kaksiviiraformerilla.

28. Patenttivaatimuksen 1 tai 11 mukainen menetelmä, jossa kon- 20 solidoitu raina kuivataan alle 3,0 %:n kosteuspitoisuuteen ennen esikalante- rointia ja/tai päällystystä. : 29. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, jossa osittain kuivattu pohjapaperi esikatanteroidaan online-toi m intona olosuhteissa, joissa : saavutetaan tasainen paksuus, jolloin Bendtsen -pinnan karheus on noin 200 - ·:··: 25 250 ml/min.

30. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, joka käsittää noin !··. 25 - 30 paino-%:n päällysteainetta levittämisen tasaisesti pohjapaperin molem mille puolille käyttäen yhtä noin 6,5 -10,0 g/m2:n päällystystä pohjapaperin . kummallekin puolelle. • · ·

31. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, joka käsittää noin • · *·;·* 25 - 40 paino-% päällystettä levittämisen tasaisesti pohjapaperin molemmille li: puolille käyttäen useita kokonaismäärältään noin 6,5 -17,0 g/m2 päällystyksiä ···. pohjapaperin kummallekin puolelle. / . 32. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, joka käsittää pöh- * * * 35 japaperin päällystämisen filminsiirtopäällystimellä. • » * · ··· 117208

33. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, joka käsittää päällystetyn pohjapaperin kuivaamisen noin 7,5 - 8,5 %:n kosteuspitoisuuteen ennen päällystetyn paperin superkalanterointia.

34. Vaatimuksen 17 tai 18 mukainen menetelmä, joka käsittää pääl-5 lystetyn pohjapaperin superkalanteroimisen välittömästi kuivausvaiheen jälkeen telalämpötiloilla noin 140 -150 °C noin 200 - 400 kN/m kuormalla olosuhteissa, joissa saavutetaan noin 60 - 75 %:n kiiltoja alle 1,5 μητη PPS10 -pinnan tasaisuus.

35. Patenttivaatimuksen 34 mukainen menetelmä, jossa pinnan talo saisuus on alle 1,3 Mm PPS10.

36. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa kuumahier-teellä on seuraava Bauer McNett -kuitujaottelu: Mesh <16 3-6% Mesh 16-30 20-24%

15 Mesh 30-100 25-31 % Mesh 100-200 8-10% Mesh > 200 33 - 38 % jolloin saadaan sekä korkea opasiteetti että alhainen huokoisuus ja korkea si-doslujuus lopullisen päällystetyn paperin rakkuloitumisen minimoimiseksi. 20 37. Päällystetty paperi, jonka neliömassa on 50 - 82 g/m2, joka sisäl tää valkaistun kuumahierteen, valkaistun kemiallisen massan ja epäorgaani- * ** : sen täyteaineen seoksen ja jonka PPS10-S -pinnan tasaisuus on alle 1,5 Mm, TAPPI-opasiteetti yli 88 %, vaaleus yli 75° ISO ja Hunter-kiilto yli 65 %, t u n - n e 11 u siitä, että sen perusarkkiku itu pitoisuus koostuu noin 60 - 85 paino-%:sta 25 valkaistua kuumahierrettä (TMP), noin 10-35 paino-%:sta valkaistua kemial- :v. lista massaa ja 0 - noin 15 paino-%:sta siistattua massaa, joka perusarkkipa- !··'. peri sisältää myös noin 12-20 paino-% epäorgaanista täyteainetta, jolloin vai- • · kaistun kuumahierteen freeness-arvo on alle 50 ml Csf. , 38. Patenttivaatimuksen 37 mukainen päällystetty paperi, jonka • · · *···* 30 PPS10-S-pinnan tasaisuus on alle 1,3 pm. :···: 39. Patenttivaatimuksen 37 mukainen päällystetty paperi, jossa 60 - : f; 85 paino-% sen kuitumateriaalista käsittää kuumahierrettä, joka on tehty kuu- *·* * .··*. sesta, männystä tai koivusta ja 40 -15 paino-% sen kuitumateriaalista käsittää valkaistua kemiallista havupuumassaa. *·*: 35 40. Patenttivaatimuksen 37 tai 39 mukainen päällystetty paperi, jo- ka käsittää vetyperoksidilla valkaistua kuumahierrettä ja jonka massan vaaleus 117208 on noin 80 %, TAPPI-opasiteetti yli 90 %, sirontakerroin yli 49 m2/kg ja valoab-sorptiokerroin alle noin 1,2 m2/kg.

41. Patenttivaatimuksen 40 mukainen päällystetty paperi, jonka tiheys on alueella 600 - 750 kg/m3, repäisyindeksi yli 4,5 mNm2/g ja vetoindeksi 5 yli 54 Nm/g.

42. Patenttivaatimuksen 41 mukainen päällystetty paperi, jonka vetoindeksi on noin 65 Nm/g.

43. Patenttivaatimusten 37 - 42 mukainen päällystetty paperi, jossa epäorgaaninen täyteaine käsittää kalsiumkarbonaattia, jonka päällystetyn palo perin vaaleus on yli 90° ISO.

44. Patenttivaatimuksen 43 mukainen päällystetty paperi, jonka vaaleus on noin 95° ISO.

45. Patenttivaatimusten 37 - 43 mukainen päällystetty paperi, jossa on yksi 6,5 -10 g/m2:n päällyste, joka on kerrostettu päällystetyn paperin mo- 15 lemmille puolille, jotka yhdessä muodostavat vaihtelevasti noin 25,0 - 30,0 pai-no-% päällystetyn paperin kokonaiskoostumuksesta.

46. Patenttivaatimusten 37 - 45 mukainen päällystetty paperi, jossa on useita päällystyksiä, joiden kokonaismassa pinta-alaa kohti on 6,5-17 g/m2 kerrostettuna päällystetyn paperin molemmille puolille, jotka yhdessä muodos- 20 tavat vaihtelevasti noin 25,0 - 40,0 paino-% päällystetyn paperin kokonaiskoostumuksesta. ·« v s 47. Patenttivaatimusten 37 - 46 päällystetty paperi, jonka pinnat saavat aikaan alle 1,5 pm:n pinnan tasaisuuden ja yli 65 %:n Hunter-kiillon. : 48. Patenttivaatimuksen 47 päällystetty paperi, jonka pinnan tasai- 25 suus on alle 1,3 pm ja Hunter-kiilto yli 70 %. M · • 1 » * 1 • 9 • «« • · * » • • « · ♦ · » M» ·2 3 • « • « • · • · 1 • · 1 • ·· · *·· • · • 1 ··· • · • · 1 • »· • 1 2 • 1 3 „ 117208