FI122548B - Menetelmä vedenpoiston parantamiseksi - Google Patents

Menetelmä vedenpoiston parantamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI122548B
FI122548B FI20105959A FI20105959A FI122548B FI 122548 B FI122548 B FI 122548B FI 20105959 A FI20105959 A FI 20105959A FI 20105959 A FI20105959 A FI 20105959A FI 122548 B FI122548 B FI 122548B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
cellulose
microfibrillated cellulose
process according
composition
cationic polyelectrolyte
Prior art date
Application number
FI20105959A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20105959A0 (fi
Inventor
Isko Kajanto
Janne Laine
Tero Taipale
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=42829690&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=FI122548(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Upm Kymmene Corp filed Critical Upm Kymmene Corp
Priority to FI20105959A priority Critical patent/FI122548B/fi
Publication of FI20105959A0 publication Critical patent/FI20105959A0/fi
Priority to US13/823,274 priority patent/US8764939B2/en
Priority to EP11824635.4A priority patent/EP2616589B1/en
Priority to CN201180044453.9A priority patent/CN103189567B/zh
Priority to PCT/FI2011/050789 priority patent/WO2012035205A1/en
Priority to CA2811380A priority patent/CA2811380C/en
Application granted granted Critical
Publication of FI122548B publication Critical patent/FI122548B/fi

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/46—Synthetic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/54—Synthetic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/205—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase
    • C08J3/21—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase
    • C08J3/215—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase at least one additive being also premixed with a liquid phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/02—Cellulose; Modified cellulose
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/21—Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
    • D21H17/24—Polysaccharides
    • D21H17/28—Starch
    • D21H17/29—Starch cationic
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/34—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/41—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing ionic groups
    • D21H17/44—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing ionic groups cationic
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/06—Paper forming aids
    • D21H21/10—Retention agents or drainage improvers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2301/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08J2301/02—Cellulose; Modified cellulose
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/16—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only modified by a particular after-treatment
    • D21H11/18—Highly hydrated, swollen or fibrillatable fibres

Description

MENETELMÄ VEDENPOISTON PARANTAMISEKSI KEKSINNÖN ALA
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 5 johdanto-osassa määritelty menetelmä vedenpoiston parantamiseksi mikrotibrilloitua selluloosaa sisältävässä koostumuksessa.
KEKSINNÖN TAUSTA
10 Entuudestaan tunnetaan erilaisia menetelmiä paperimassan ja paperituotteiden valmistamiseksi.
Lisäksi entuudestaan tunnettua on paperituotteiden ominaisuuksien parantaminen erilaisilla täyte-ja päällysteaineilla, esim. pigmenteillä, paperinval-15 mistuksen yhteydessä. Tunnettua on, että paperinval mistuksessa paperituotteelle pyritään aikaansaamaan parhaat mahdolliset ominaisuudet.
Toisaalta entuudestaan tunnettua on mikrofib-rilloidun selluloosan valmistaminen ja sen käyttö pa-20 perimassan ja paperituotteiden valmistuksessa. Mikro- fibrilloidun selluloosan tutkimuksissa on havaittu, että mikrofibrilloitu selluloosa muun muassa parantaa paperin lujuutta. Mikrotibrilloidulla selluloosalla on laaja ominaispinta-ala, ja siten sillä on enemmän tar-25 tuntapinta-alaa materiaalipainoon nähden. Mikrofibril- loidun selluloosan käytön ongelmana paperin ominai-^ suuksia parannettaessa on sen korkea veden sitovuus ja ^ siten korkea vesipitoisuus. Korkean vesipitoisuuden 05 9 omaavan mikrofibrilloidun selluloosan kuljettaminen ei $5 30 ole taloudellista eikä ekologista. Lisäksi veden pois- ir taminen mikrofibrilloidusta selluloosasta tai mikro-
CL
fibrilloitua selluloosaa sisältävästä paperimassasta 05 ja paperista on ollut vaikeaa ja rajoittunut tiettyyn o kuiva-ainepitoisuustasoon.
° 35 2
KEKSINNÖN TARKOITUS
Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut ongelmat paperituotteiden valmistuksen yhtey-5 dessä sekä tuoda esiin uudentyyppinen menetelmä vedenpoiston parantamiseksi mikrotibrilloitua selluloosaa sisältävässä koostumuksessa.
KEKSINNÖN YHTEENVETO
10 Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnus omaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.
Keksintö perustuu menetelmään vedenpoiston parantamiseksi mikrotibrilloitua selluloosaa sisältävässä koostumuksessa. Keksinnön mukaisesti järjestetään 15 kationista polyelektrolyyttiä, jolla on matala molekyy-lipaino ja jonka molekyylipaino on alle 10000, mikrofib-rilloitua selluloosaa sisältävään koostumukseen edistämään veden poistamista koostumuksesta.
Edullisesti mikrotibrilloitua selluloosaa si-20 sältävä koostumus on vesisuspension muodossa. Koostumus voi sisältää mikrofibrilloitua selluloosaa välillä yli 0 % - alle 100 p-%.
Keksintö perustuu nimenomaan pienikokoisen ka-tionisen polyelektrolyytin käyttöön ja siten veden pois-25 tamisen helpottamiseen mikrofibrilloitua selluloosaa sisältävästä koostumuksesta. Tunnetusti isokokoiset polyol elektrolyytit edistävät verkoston muodostumista mikro- o cm fibrilloitua selluloosaa sisältävässä koostumuksessa, o mikä on yleensä epäedullista vedenpoiston kannalta. Kek- cd 30 sinnön yhteydessä on yllättävästi havaittu, että kun x käytetään riittävän pienikokoisia kationisia polyelekt-
CC
rolyyttejä, niin vedenpoistoa voidaan helpottaa. Edul- S lisesti pienikokoisen kationisen polyelektrolyytin li- O) o säys vaikuttaa mikrofibrilloitua selluloosaa sisältä- o 35 vän koostumuksen muodostaman verkoston rakenteellisiin 3 ja pintakemiallisiin ominaisuuksiin. Näin vesi on helpommin poistettavissa.
Keksinnön eräässä sovelluksessa poistetaan vettä mikrofibrilloitua selluloosaa sisältävästä koostumuk-5 sesta, johon on järjestetty kationista polyelektrolyyt-tiä, ennalta määrätyn vedenpoistotekniikan avulla. Eräässä sovelluksessa vedenpoistotekniikka on voitu valita joukosta: suodatus, sakeutus, laskeutus, puristus, gravimetriset menetelmät, alipainemenetelmät, ylipaine-10 menetelmät, vakuumiperusteiset menetelmät ja niiden erilaiset yhdistelmät.
Mikrofibrilloidulla selluloosalla tarkoitetaan tässä yhteydessä mikrofibrilleistä koostuvaa selluloosaa, so. eristettyjen selluloosamikrofibrillien joukkoa 15 ja/tai mikrofibrillikimppuja, jotka on johdettu sellu-loosaraaka-aineesta. Selluloosakuidut sisältävät mikro-fibrillejä, jotka ovat selluloosakuitujen lankamaisia rakenneosia. Selluloosakuitu aikaansaadaan säikeiseksi fibrilloimalla. Mikrofibrillien muotosuhde on tyypilli-20 sesti suuri; yksittäisten mikrofibrillien pituus voi olla yli yhden mikrometrin ja lukukeskimääräinen halkaisija on tyypillisesti alle 20 nm. Mikrofibrillikimppujen halkaisija voi olla suurempi, mutta yleensä alle 1 pm. Pienimmät mikrofibrillit ovat samantapaisia kuin niin 25 sanotut alkeisfibrillit, joiden halkaisija on tyypillisesti 2-4 nm. Mikrofibrillien tai mikrofibrillikimppujen mitat ja rakenteet riippuvat raaka-aineesta ja valli mistusmenetelmästä.
o , Mikrofibrilloitu selluloosa voi olla muodostet- σ> *9 30 tu mistä tahansa kasviperäisestä raaka-aineesta, esim.
CD
>- puupohjaisesta raaka-aineesta, kuten lehtipuuraaka- e aineesta tai havupuuraaka-aineesta, tai muusta kasvipe-
CL
räisestä raaka-aineesta, joka sisältää selluloosaa. Kas-σ> 05 viperäisiä raaka-aineita voivat olla esim. maanviljelys- m o 35 jätteet, ruohot, olki, puunkuori, jyvät, kuoret, kukat, o cm vihannekset, puuvilla, maissi, vehnä, kaura, ruis, ohra, riisi, pellava, hamppu, manillahamppu, sisalhamppu, ke- 4 nafhamppu, juutti, rami, bagassi, bambu tai ruoko tai näiden erilaiset yhdistelmät.
Mikrotibrilloitu selluloosa voi sisältää myös hemiselluloosaa, ligniiniä ja/tai uuteaineita, joiden 5 määrä riippuu käytetystä raaka-aineesta. Mikrofibril- loitu selluloosa eristetään edellä kuvatusta selluloosaa sisältävästä raaka-aineesta tarkoitukseen sopivalla laitteistolla, esim. jauhimella, hienontimella, ho-mogenisaattorilla, fluidisaattorilla, mikro- tai mak-10 rofluidisaattorilla, kryo-murskauksella ja/tai ultra äänillä j ottimella . Mikrotibrilloitua selluloosaa voidaan saada myös suoraan fermentointiprosessilla käyttäen mikro-organismeja esim. suvuista Acetobacter, Ag-robacterium, Rhizobium, Pseudomonas tai Alcailgenes, 15 mieluiten suvuista Acetobacter ja kaikkein mieluiten lajeista Acetobacter xylinum tai Acetobacter pas-teurianus. Mikrotibrilloidun selluloosan raaka-aineina voivat olla myös esimerkiksi vaippa-eläimet (latinaksi tunicata) ja kromalveolaattiryhmiin (latinaksi chro-20 malveolata) kuuluvat eliöt, esim. munasieni (latinaksi oomycete), jotka tuottavat selluloosaa.
Eräässä sovelluksessa mikrotibrilloitu selluloosa voi olla mikä tahansa kemiallisesti tai fysikaalisesti modifioitu mikrotibrilleistä koostuvan selluloosan 25 tai mikrotibrillikimppujen johdannainen. Kemiallinen modifiointi voi perustua esim. selluloosamolekyylien kar-boksimetylointi-, hapetus-, esteröinti- ja eetteröinti-^ reaktioon. Modifiointi voidaan myös toteuttaa anionis- ^ ten, kationisten tai ei-ionisten aineiden tai niiden yh- σ> <9 30 distelmien fysikaalisella adsorptiolla selluloosan pin- i taan. Modifiointi voidaan suorittaa ennen mikrofibril- c loidun selluloosan valmistusta, mikrofibrilloidun sellu-
CL
loosan valmistuksen aikana tai mikrofibrilloidun sellu-cn S loosan valmistuksen jälkeen.
ID
o 35 Mikrotibrilloitu selluloosa voidaan muodostaa o cm millä tahansa alalla sinänsä tunnetulla tavalla sellu- loosapohjaisesta raaka-aineesta. Eräässä sovelluksessa 5 muodostetaan mikrofibrilloitua selluloosaa sisältävä seoskoostumus kuivatusta ja/tai konsentroidusta sellu-loosaraaka-aineesta fibrilloimalla. Eräässä sovelluksessa selluloosaraaka-aine on konsentroitu. Eräässä so-5 velluksessa selluloosaraaka-aine on kuivattu. Eräässä sovelluksessa selluloosaraaka-aine on kuivattu ja konsentroitu. Eräässä sovelluksessa selluloosaraaka-aine on kemiallisesti esikäsitelty herkemmin hajoavaksi so. la-biloitu, jolloin mikrofibrilloitua selluloosaa sisältävä 10 seoskoostumus muodostetaan kemiallisesti labiloidusta selluloosaraaka-aineesta. Esimerkiksi N-oxyl (esim, 2,2, 6, β-tetramethyl-l-piperidine N-oxide) -välitteinen hapetusreaktio aikaansaa hyvin labiilin selluloosaraa-ka-aineen, joka on poikkeuksellisen helppo hajottaa 15 mikrofibrilloiduksi selluloosaksi. Tämän kaltainen ke miallinen esikäsittely kuvataan esimerkiksi patenttihakemuksissa WO 09/084566 ja JP 20070340371.
Mikrofibrilloidun selluloosan fibrillit ovat säikeitä, jotka ovat erittäin pitkiä suhteessa halkaisi-20 jaan. Mikrofibrilloidulla selluloosalla on suuri omi- naispinta-ala. Näin ollen mikrofibrilloitu selluloosa pystyy muodostamaan monia sidoksia ja sitomaan paljon hiukkasia. Lisäksi mikrofibrilloidulla selluloosalla on hyvät lujuusominaisuudet.
25 Eräässä sovelluksessa mikrofibrilloitu sellu loosa on ainakin osittain tai pääosin nanoselluloosaa. Nanoselluloosa koostuu ainakin pääosin nanokokoluokan g fibrilleista, joiden halkaisija on alle 100 nm, mutta ^ pituus voi olla pm-kokoluokkaa tai sen alle. Vaihtoeh- cd *-? 30 toisesti mikrofibrilloitua selluloosaa voidaan kutsua i myös nanofibrilloiduksi selluloosaksi, nanofibrillisel- ί luloosaksi, selluloosan nanokuiduiksi, nanomittakaavaan Q- fibrilloiduksi selluloosaksi, mikrofibrilliselluloosaksi
CD
05 tai selluloosan mikrofibrilleiksi. Edullisesti mikrofib-
LO
o 35 rilloidulla selluloosalla ei tarkoiteta tässä yhteydessä
Si ns. selluloosakuitukiteitä (cellulose nanowhiskers) eikä mikrokiteistä selluloosaa (MCC).
6
Eräässä sovelluksessa mikrofibrilloitua selluloosaa sisältävä koostumus voi dispersion, esim. geeli-mäisessä tai hyytelömäisessä muodossa tai laimean dispersion muodossa, tai suspension, esim. vesisuspension 5 muodossa.
Eräässä sovelluksessa koostumus voi koostua pääosin mikrofibrilloidusta selluloosasta.
Keksinnön eräässä sovelluksessa koostumus on mikrofibrilloitua selluloosaa sisältävä kuituseos. Kui- 10 tuseos sisältää mikrofibrilloidun selluloosan lisäksi muita sopivia kuituja ja/tai erilaisia lisä- ja/tai täyteaineita. Eräässä sovelluksessa kuituseoksen kuidut voivat olla muodostettu mistä tahansa kasviperäisestä raaka-aineesta.
15 Keksinnön eräässä sovelluksessa lisätään kationista polyelektrolyyttiä mikrofibrilloitua selluloo saa sisältävään koostumukseen. Eräässä sovelluksessa lisätään kationista polyelektrolyyttiä mikrofibrilloitua selluloosaa sisältävään kuituseokseen.
20 Keksinnön eräässä sovelluksessa lisätään ensin kationista polyelektrolyyttiä kuitukoostumukseen ja lisätään sitten mikrofibrilloitua selluloosaa koostumukseen kuituseoksen muodostamiseksi.
Keksinnön eräässä sovelluksessa lisätään ka- 25 tionista polyelektrolyyttiä mikrofibrilloitua selluloosaa sisältävään koostumukseen, esim. vesisuspensioon, ja lisätään muodostettu koostumus kuitukoostumuk-^ seen kuituseoksen muodostamiseksi.
CM
Kuitukoostumuksella tarkoitetaan tässä yhtey- <y> 30 dessä mitä tahansa kuitupohjaista koostumusta tai mas-<o saa, joka voi olla muodostettu mistä tahansa kasviperäi-ϊ sestä raaka-aineesta, esim. puupohjaisesta raaka- ^ aineesta, kuten lehtipuuraaka-aineesta tai havupuuraaka- <S aineesta, tai muusta kasviraaka-aineesta, joka sisältää
LO
° 35 kuituja, kuten selluloosakuituja. Kuitukoostumus voi ol- o ^ la kemiallisella menetelmällä muodostettua kuitupohjais ta massaa, jossa kuidut on erotettu toisistaan ja pääosa 7 ligniinistä on poistettu kemikaalien avulla kemiallisella menetelmällä, joka voi olla esim. sulfaattiprosessi, sulfiittiprosessi, soodaprosessi, orgaanisiin liuottimiin perustuva prosessi tai muu alalla sinänsä tunnettu 5 kemiallinen käsittelymenetelmä. Kuitukoostumus voi olla mekaanisella menetelmällä muodostettua kuitupohjaista massaa, esimerkiksi TMP, PGW, CTMP tai vastaavaa.
Keksinnön eräässä sovelluksessa tehdään veden-poistokäsittely olennaisesti yhdessä vaiheessa veden 10 poistamiseksi mikrofibrilloitua selluloosaa sisältävästä koostumuksesta.
Keksinnön eräässä sovelluksessa tehdään veden-poistokäsittely vähintään kahdessa vaiheessa veden poistamiseksi mikrofibrilloitua selluloosaa sisältä-15 västä koostumuksesta. Eräässä sovelluksessa tehdään vedenpoistokäsittely kahdessa vaiheessa. Eräässä sovelluksessa tehdään vedenpoistokäsittely useammassa kuin kahdessa vaiheessa.
Keksinnön eräässä sovelluksessa käytetään ka-20 tionisena polyelektrolyyttinä seosta, joka sisältää ainakin yhtä kationista polyelektrolyyttiä, jolla on matala molekyylipaino ja jonka molekyylipaino on alle 10000. Eräässä sovelluksessa kationisen polyelektro-lyytin seos sisältää yhtä kationista polyelektrolyyt-25 tiä, eräässä sovelluksessa useampaa kuin yhtä kationista polyelektrolyyttiä. Lisäksi seos voi sisältää muita sopivia ainekomponentteja.
o Keksinnön eräässä sovelluksessa käytetään ka-
CM
^ tionista polyelektrolyyttiä, joka on olennaisesti ve- ° 30 teen liukeneva.
co
Eräässä sovelluksessa käytetään kationista | polyelektrolyyttiä, jolla on korkea varaustiheys, CT, esim. > 4 meq/g.
m O’ Keksinnön eräässä sovelluksessa käytetään ka- ? 35 tionista polyelektrolyyttiä, jolla on DS, so. substi- 00 tuutioaste eli varauksellisten monomeerijaksojen osuus kaikista monomeerijaksoista, välillä 0,3 - 1.
8
Eräässä sovelluksessa käytetään kationista polyelektrolyyttiä, jolla on korkea metyyliryhmäpitoi-suus.
Keksinnön eräässä sovelluksessa kationinen 5 polyelektrolyytti on valittu joukosta polybreeni, kationinen tärkkelys ja niiden erilaiset seokset. Myös muita käyttötarkoitukseen sopivia kationisia poly-elektrolyyttikemikaaleja voidaan käyttää. Eräässä sovelluksessa käytetään kationisena polyelektrolyyttinä 10 polybreeniä yksinään tai seoksena muun polyelektrolyy- tin ja/tai sopivien ainekomponenttien kanssa. Polybreeni on poly[(dimetyyliiminio) -1,3-propaanidiyyli (dimetyyliiminio) -1,6- heksaanidiyyli bromidi (1:2)]. Eräässä sovelluksessa käytetään kationisena polyelekt-15 rolyyttinä kationista tärkkelystä yksinään tai seokse na muun polyelektrolyytin kanssa ja/tai sopivien aine-komponenttien kanssa. Eräässä sovelluksessa kationinen kemikaali voi olla mikä tahansa kationinen kemikaali, jolla on matala molekyylipaino ja jonka molekyylipaino 20 on alle 10000. Eräässä sovelluksessa käytetään ka tionisena polyelektrolyyttinä lineaarista kationista polyelektrolyyttiä.
Keksinnön eräässä sovelluksessa käytetään kationista polyelektrolyyttiä stoikiometrisesti ylimää-25 rin suhteessa mikrotibrilloidun selluloosan määrään.
Keksinnön eräässä sovelluksessa käytetään menetelmää kuitususpension valmistuksessa, joka sisältää ^ mikrotibrilloitua selluloosaa ja josta poistetaan vet- c\j , tä keksinnön mukaisella menetelmällä.
05 ? 30 Keksinnön eräässä sovelluksessa käytetään me-
CQ
>- netelmää paperimassan valmistuksessa.
Ϊ Keksinnön eräässä sovelluksessa käytetään me- 0_ netelmää paperinvalmistuksessa. Keksinnön mukaista me- 05 05 netelmää voidaan soveltaa käytettäväksi erilaisten pä in ° 35 perituotteiden valmistuksessa, jossa muodostetaan pa to oj perituote kuitupohjaisesta materiaalista. Paperituot teella tarkoitetaan tässä yhteydessä mitä tahansa kuitu- 9 pohjaista paperi-, kartonki- tai kuitutuotetta tai vastaavaa tuotetta. Paperituote on voitu muodostaa kemiallisesta massasta, mekaanisesta massasta, kemimekaanises-ta massasta, uusiomassasta, kuitumassasta ja/tai kasvi-5 peräisestä massasta. Paperituote voi sisältää sopivia täyte- ja lisäaineita sekä erilaisia pintakäsittely- ja päällystysaineita.
Keksinnön eräässä sovelluksessa käytetään menetelmää mikrofibrilloitua selluloosaa sisältävän 10 tuotteen valmistuksessa, esim. erilaisten koostumusten ja seosten valmistuksessa, edullisesti sakeutettujen koostumusten ja seosten valmistuksessa, erilaisten kalvojen valmistuksessa, erilaisten komposiittituot-teiden valmistuksessa tai vastaavissa tapauksissa. 15 Eräässä sovelluksessa käytetään menetelmää pääosin mikrofibrilloitua selluloosaa sisältävän tuotteen valmistuksessa, kuten sakeutetun mikrofibrilliselluloo-sasuspension valmistuksessa tai mikrofibrilloidusta selluloosasta muodostettujen kalvojen valmistuksessa.
20 Keksinnöllä saavutetaan merkittäviä etuja ai emmin tunnettuun nähden.
Keksinnön ansiosta voidaan parantaa veden poistoa mikrofibrilloitua selluloosaa sisältävästä koostumuksesta, so. voidaan nostaa vedenpoistoastetta 25 ja koostumuksen kuiva-ainepitoisuutta ja nopeuttaa ve denpoistoa .
Keksinnön avulla aikaansaadaan energia-, raa- ^ ka-aine- ja työkustannusten säästöjä. Lisäksi keksin- nön avulla aikaansaadaan merkittävää taloudellista σ> ? 30 hyötyä kuljetusten suhteen. Lisäksi keksintö mahdol-
CD
i- listaa mikrofibrilloidun selluloosan paremman hyödyn- K tämisen erilaisissa käyttösovelluksissa.
0_
Keksinnön mukainen menetelmä on helposti te- σ) O) ollisesti toteutettavissa.
LO
o 35 o
CM
10
KUVALUETTELO
Kuva 1 esittää polybreenin rakenteen,
Kuva 2 esittää yksinkertaistetun lohkokaavion 5 erään keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi,
Kuva 3 esittää kationisen polyelektrolyytin lisäyksen ja ajan vaikutuksen mikrofibrilloidun selluloosan kiintoainepitoisuuteen, ja
Kuva 4 esittää mikrofibrilloidun selluloosan 10 ja kationisen polyelektrolyytin lisäyksen vaikutuksen mäntykraftmassan vedenpoistoaikään.
KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS
Keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin 15 oheisten esimerkkien avulla viitaten oheisiin kuviin.
Esimerkki 1
Kuvassa 2 on esitetty erään keksinnön mukaisen menetelmän toteutus yksinkertaistettuna kaaviona.
20 Kuvassa 2 esitetyssä menetelmässä muodoste taan mikrofibrilloitua selluloosaa sisältävä kuitu-tuote, josta on poistettu vettä. Kuitukoostumukseen 1 lisätään ensin mikrofibrilloitua selluloosaa 2 ja sitten kationista polyelektrolyyttiä 3. Kationisena poly-25 elektrolyyttinä käytetään polybreeniä, jonka rakenne on esitetty kuvassa 1 ja jolla on matala molekyylipaino ja jonka molekyylipaino on alle 10000. Muodostetusta w kuituseoksesta poistetaan vettä kaksivaiheisella veden- § poistolaitteella 4a,4b, jotka perustuvat mikrosuodatuk- cd 30 seen. Kuituseos, josta on poistettu vettä, johdetaan = kuitususpension 5 tai paperimassan 6 valmistukseen tai cc “ mikrofibrilloitua selluloosaa sisältävän tuotteen 7 valoi . . , lo mistukseen.
Oi
LO
o o 35 Esimerkki 2 CM - 11
Muodostettiin mikrotibrilloitua selluloosaa sisältävä suspensiokoostumus, jossa kuiva- ainepitoisuus oli 0,2 %.
Muodostettiin suspensiosta 2 erilaista näyte-5 sarjaa, joista ensimmäisiin näytteisiin A ei lisätty kationista polyelektrolyyttiä ja toisiin näytteisiin B lisättiin kationisena polyelektrolyyttinä polybreeniä 10 mg/g. Polybreenin kemiallinen rakenne on esitetty kuvassa 1. Näytteiden pH oli noin 8.
10 Näytteet mikrosuodatettiin 5 pm membraanilla ja 0,5 bar ylipaineessa veden poistamiseksi dead-end -suodatuksen avulla. Näytteiden A kuiva- ainepitoisuudeksi saatiin noin 2 %. Näytteiden B kuiva-ainepitoisuudeksi saatiin noin 30 % samanlaisissa 15 olosuhteissa. Havaittiin, että näytteiden B kohdalla myös vedenpoistonopeus kasvoi. Kuvassa 3 on esitetty kationisen polyelektrolyytin lisäyksen vaikutus mikro-fibrilloidun selluloosan kiintoainepitoisuuteen.
20 Esimerkki 3
Esimerkin 2 mukaisen näytteen B mukaista koostumusta, joka sisälsi mikrofibrilloitua selluloosaa ja 9 mg/g kationista polylektrolyyttiä, lisättiin paperimassaan 0 - 6 %. Paperimassana käytettiin mänty-25 kraftmassaa, jonka massan sakeus oli 0,3 % ja pH noin 8. Havaittiin, että vedenpoisto paperimassasta parani suhteessa tilanteeseen, jossa paperimassaan oli lisät- ^ ty mikrofibrilloitua selluloosaa, mutta ei kationista
CSJ
, polyelektrolyytträ, tar jossa paperimassaan er ollut 05 ? 30 lisätty mikrofibrilloitua selluloosaa eikä kationista
CD
>- polyelektrolyytträ.
jr Kuvassa 4 on esitetty mikrofibrilloidun sel- Q.
luloosan ja/tai kationisen polyelektrolyytin lisäyksen 05 vaikutuksen mäntykraftmassan vedenpoistoaikaan. Kuvas in ® 35 ta nähdään, että vedenpoistoaika pieneni, kun paperi- o nu massaan oli lisätty mikrofibrilloidun selluloosan li säksi kationista polyelektrolyyttiä.
12
Vedenpoisto tehtiin 0,15 bar paine-erolla alipainesuodatuksella ja 200 mesh verkkosuodattimella. Suodatus oli dead end - tyyppinen suodatus.
Lisäksi kokeissa havaittiin, että märkälujuus 5 kasvoi, kun paperimassaan lisättiin näytteen B mukaista koostumusta verrattuna tavanomaiseen paperimassaan ilman mikrofibrilloidun selluloosan lisäystä.
Tutkimuksissa havaittiin, että vedenpoiston 10 helpottuminen aikaansaadaan polyelektrolyytin kationi-suuden ja optimin molekyylimassan avulla.
Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu erilaisina sovelluksina käytettäväksi mitä erilaisimpien 15 seiluloosapohjaisten tuotteiden valmistukseen.
Keksintöä ei rajata pelkästään edellä esitettyä esimerkkiä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.
20 δ
CM
σ> o
CD
x
X
0_ σ>
LO
cr>
LO
o δ c\j 13
PATENTTIVAATIMUKSET
1. Menetelmä vedenpoiston parantamiseksi mik-rofibrilloitua selluloosaa sisältävässä koostumukses- 5 sa, tunnettu siitä, että järjestetään kationista polyelektrolyyttiä, jolla on matala molekyylipaino ja jonka molekyylipaino on alle 10000, mikrotibrilloitua selluloosaa sisältävään koostumukseen.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että poistetaan vettä mikrotibrilloitua selluloosaa sisältävästä koostumuksesta ennalta määrätyn vedenpoistotekniikan avulla.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että koostumus on mikrofib- 15 rilloitua selluloosaa sisältävä kuituseos.
4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisätään kationista polyelektrolyyttiä mikrofibrilloitua selluloosaa sisältävään koostumukseen.
20 5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukai nen menetelmä, tunnettu siitä, että lisätään ensin kationista polyelektrolyyttiä kuitukoostumukseen ja lisätään sitten mikrofibrilloitua selluloosaa koostumukseen .
25 6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukai nen menetelmä, tunnettu siitä, että lisätään ka-tionista polyelektrolyyttiä mikrofibrilloitua sellu-o loosaa sisältävään koostumukseen, joka lisätään sitten ct, kuitukoostumukseen.
o ^ 30 7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukai- nen menetelmä, tunnettu siitä, että tehdään ve-
X
S denpoistokäsittely olennaisesti yhdessä vaiheessa ve- cn den poistamiseksi mikrofibrilloitua selluloosaa sisäl- ίο tävästä koostumuksesta, o £ 35 8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukai- ^ nen menetelmä, tunnettu siitä, että tehdään ve- denpoistokäsittely vähintään kahdessa vaiheessa veden 14 poistamiseksi mikrotibrilloitua selluloosaa sisältävästä koostumuksesta.
9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään ka- 5 tionisena polyelektrolyyttinä seosta, joka sisältää ainakin yhtä kationista polyelektrolyyttiä, jolla on matala molekyylipaino ja jonka molekyylipaino on alle 10000.
10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukai- 10 nen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään kationista polyelektrolyyttiä, joka on olennaisesti veteen liukeneva.
11. Jonkin patenttivaatimuksista 1-10 mu kainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään 15 kationista polyelektrolyyttiä, jolla on DS välillä 0,3 - 1.
12. Jonkin patenttivaatimuksista 1-11 mu kainen menetelmä, tunnettu siitä, että kationinen polyelektrolyytti on valittu joukosta polybreeni, ka- 20 tioninen tärkkelys ja niiden seokset.
13. Jonkin patenttivaatimuksista 1-12 mu kainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään kationista polyelektrolyyttiä stoikiometrisesti ylimäärin suhteessa mikrotibrilloidun selluloosan mää- 25 rään.
14. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukaisen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään me- >- netelmää kuitususpension valmistuksessa.
o 15. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukai- 05 ? 30 sen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään me- 55 netelmää paperimassan valmistuksessa.
l£ 16. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukai-
CL
sen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään me- 05 05 netelmää paperinvalmistuksessa.
LO
o 35 17. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukaili sen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään me- 15 netelmää mikrofibrilloitua selluloosaa sisältävän tuotteen valmistuksessa.
o
CM
o o
CD
X
X
CL
CD
LO
CD
LO
O
O
CM
FI20105959A 2010-09-17 2010-09-17 Menetelmä vedenpoiston parantamiseksi FI122548B (fi)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20105959A FI122548B (fi) 2010-09-17 2010-09-17 Menetelmä vedenpoiston parantamiseksi
US13/823,274 US8764939B2 (en) 2010-09-17 2011-09-14 Method for improving the removal of water
EP11824635.4A EP2616589B1 (en) 2010-09-17 2011-09-14 Method for improving the removal of water
CN201180044453.9A CN103189567B (zh) 2010-09-17 2011-09-14 促进水去除的方法
PCT/FI2011/050789 WO2012035205A1 (en) 2010-09-17 2011-09-14 Method for improving the removal of water
CA2811380A CA2811380C (en) 2010-09-17 2011-09-14 Method for improving the removal of water

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20105959A FI122548B (fi) 2010-09-17 2010-09-17 Menetelmä vedenpoiston parantamiseksi
FI20105959 2010-09-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20105959A0 FI20105959A0 (fi) 2010-09-17
FI122548B true FI122548B (fi) 2012-03-15

Family

ID=42829690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20105959A FI122548B (fi) 2010-09-17 2010-09-17 Menetelmä vedenpoiston parantamiseksi

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8764939B2 (fi)
EP (1) EP2616589B1 (fi)
CN (1) CN103189567B (fi)
CA (1) CA2811380C (fi)
FI (1) FI122548B (fi)
WO (1) WO2012035205A1 (fi)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI126513B (fi) * 2011-01-20 2017-01-13 Upm Kymmene Corp Menetelmä lujuuden ja retention parantamiseksi ja paperituote
FI126819B (fi) 2012-02-13 2017-06-15 Upm Kymmene Corp Menetelmä fibrillisellun konsentroimiseksi ja fibrillisellutuote
US9303360B2 (en) * 2013-08-08 2016-04-05 Ecolab Usa Inc. Use of nanocrystaline cellulose and polymer grafted nanocrystaline cellulose for increasing retention in papermaking process
US9410288B2 (en) * 2013-08-08 2016-08-09 Ecolab Usa Inc. Use of nanocrystaline cellulose and polymer grafted nanocrystaline cellulose for increasing retention in papermaking process
WO2015108762A1 (en) 2014-01-14 2015-07-23 Buckman Laboratories International, Inc. Use of celluloses in sludge dewatering, and sludge products thereof
JP6536120B2 (ja) * 2015-03-27 2019-07-03 日本製紙株式会社 アニオン変性セルロースナノファイバーの濃縮物、その製造方法及びその分散液
CA2995437C (en) 2015-09-17 2023-06-27 Stora Enso Oyj A method to produce a film comprising microfibrillated cellulose and an amphoteric polymer
AU2015411565B2 (en) 2015-10-12 2020-10-29 Solenis Technologies, L.P. Method of increasing drainage performance of a pulp slurry during manufacture of paper products, and products therefrom
WO2018053118A1 (en) 2016-09-16 2018-03-22 Solenis Technologies, L.P. Increased drainage performance in papermaking systems using microfibrillated cellulose
CA3075983C (en) 2016-09-30 2023-09-19 Novaflux, Inc. Compositions for cleaning and decontamination
AU2020358982A1 (en) 2019-10-03 2022-04-28 Novaflux Inc. Oral cavity cleaning composition, method, and apparatus

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4243480A (en) * 1977-10-17 1981-01-06 National Starch And Chemical Corporation Process for the production of paper containing starch fibers and the paper produced thereby
US4795531A (en) 1987-09-22 1989-01-03 Nalco Chemical Company Method for dewatering paper
SE9502522D0 (sv) 1995-07-07 1995-07-07 Eka Nobel Ab A process for the production of paper
US6168686B1 (en) 1998-08-19 2001-01-02 Betzdearborn, Inc. Papermaking aid
US6602994B1 (en) * 1999-02-10 2003-08-05 Hercules Incorporated Derivatized microfibrillar polysaccharide
US6984447B2 (en) * 2002-12-26 2006-01-10 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Method of producing twisted, curly fibers
KR20090004838A (ko) * 2005-08-01 2009-01-12 씨피 켈코 유에스, 인코포레이티드 저침전 산성 단백질 음료
FI119481B (fi) 2006-09-05 2008-11-28 M Real Oyj Kationisilla polyelektrolyyteillä modifioidut selluloosahiukkaset, menetelmä niiden valmistamiseksi sekä käyttö paperin ja kartongin valmistuksessa
JP5196294B2 (ja) * 2007-10-12 2013-05-15 星光Ｐｍｃ株式会社 濾水性を向上させる方法及びセルロース系成形物
JP4503674B2 (ja) 2007-12-28 2010-07-14 日本製紙株式会社 セルロースナノファイバーの製造方法及びセルロースの酸化触媒
WO2009084566A1 (ja) 2007-12-28 2009-07-09 Nippon Paper Industries Co., Ltd. セルロースナノファイバーの製造方法、セルロースの酸化触媒及びセルロースの酸化方法
FI124724B (fi) * 2009-02-13 2014-12-31 Upm Kymmene Oyj Menetelmä muokatun selluloosan valmistamiseksi

Also Published As

Publication number Publication date
EP2616589B1 (en) 2018-11-21
CN103189567B (zh) 2015-11-25
US8764939B2 (en) 2014-07-01
EP2616589A1 (en) 2013-07-24
EP2616589A4 (en) 2017-03-15
CA2811380C (en) 2019-02-26
FI20105959A0 (fi) 2010-09-17
CN103189567A (zh) 2013-07-03
CA2811380A1 (en) 2012-03-22
WO2012035205A1 (en) 2012-03-22
US20130180679A1 (en) 2013-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI122548B (fi) Menetelmä vedenpoiston parantamiseksi
FI126513B (fi) Menetelmä lujuuden ja retention parantamiseksi ja paperituote
Tanpichai et al. Water hyacinth: A sustainable lignin-poor cellulose source for the production of cellulose nanofibers
Vallejos et al. Nanofibrillated cellulose (CNF) from eucalyptus sawdust as a dry strength agent of unrefined eucalyptus handsheets
JP6886457B2 (ja) 良好なバリア特性を有するフィルムを製造するための方法
CN102812169B (zh) 阳离子性微纤丝化植物纤维及其制造方法
FI123289B (fi) Menetelmä nanofibrilloidun selluloosamassan valmistamiseksi ja massan käyttö paperinvalmistuksessa tai nanofibrilloiduissa selluloosakomposiiteissa
US20160273165A1 (en) Method for improving strength and retention, and paper product
Chang et al. Bamboo nanofiber preparation by HCW and grinding treatment and its application for nanocomposite
KR20180092971A (ko) 종이, 판재 또는 이와 유사한 것을 제조하는 방법
Hassan et al. Enzyme-assisted isolation of microfibrillated cellulose from date palm fruit stalks
KR20160145564A (ko) 미소 섬유상 셀룰로스의 현탁액을 생성하기 위한 방법, 미소 섬유상 셀룰로스 및 그 이용
Tyagi et al. Hydrothermal and mechanically generated hemp hurd nanofibers for sustainable barrier coatings/films
US10640632B2 (en) Bimodal cellulose composition
Camargos et al. Structure–property relationships of cellulose nanocrystals and nanofibrils: implications for the design and performance of nanocomposites and all-nanocellulose systems
Yang et al. Application of cellulose nanofibril as a wet-end additive in papermaking: A brief review
Petroudy et al. Comparative study of cellulose and lignocellulose nanopapers prepared from hard wood pulps: Morphological, structural and barrier properties
EP3728450B1 (en) A method to produce a fibrous product comprising microfibrillated cellulose
Hashemzehi et al. A comprehensive review of nanocellulose modification and applications in papermaking and packaging: challenges, technical solutions, and perspectives
CN115142263B (zh) 阳离子竹纤维素纳米纤维及其制备方法
CN113502689A (zh) 一种微生物多糖增强的高透滤棒成型纸及其制备方法
WO2021074879A1 (en) Mfc composition with phosphorylated cellulose fibers
CN110139959B (zh) 包括纤维和纳米-微米级有机原纤化填料的片材和生产所述片材的方法
Jonoobi et al. Natural resources and residues for production of bionanomaterials
Yeap The potential of lignin to increase the hydrophobicity of micro/nanofibrillated cellulose (MNFC)

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 122548

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

MD Opposition filed

Opponent name: STORA ENSO OYJ