FI123289B - Process for the preparation of nanofibrillated cellulosic pulp and its use in papermaking or nanofibrillated cellulose composites - Google Patents

Process for the preparation of nanofibrillated cellulosic pulp and its use in papermaking or nanofibrillated cellulose composites Download PDF

Info

Publication number
FI123289B
FI123289B FI20096233A FI20096233A FI123289B FI 123289 B FI123289 B FI 123289B FI 20096233 A FI20096233 A FI 20096233A FI 20096233 A FI20096233 A FI 20096233A FI 123289 B FI123289 B FI 123289B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
pulp
cellulose
nanofibrillated
optical brightener
optical
Prior art date
Application number
FI20096233A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20096233A0 (en
FI20096233A (en
Inventor
Antti Laukkanen
Markus Nuopponen
Jouni Paltakari
Taru Paeivaelaeinen
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=41395280&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=FI123289(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 FI20096233A priority Critical patent/FI123289B/en
Publication of FI20096233A0 publication Critical patent/FI20096233A0/en
Priority to US13/511,956 priority patent/US20130000855A1/en
Priority to PCT/FI2010/050897 priority patent/WO2011064441A1/en
Priority to EP10832694.3A priority patent/EP2504487B1/en
Priority to CN2010800531975A priority patent/CN102686799A/en
Publication of FI20096233A publication Critical patent/FI20096233A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI123289B publication Critical patent/FI123289B/en

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/001Modification of pulp properties
    • D21C9/002Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives
    • D21C9/005Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives organic compounds
    • 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
    • D21H11/00Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/16Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only modified by a particular after-treatment
    • D21H11/18Highly hydrated, swollen or fibrillatable fibres
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21DTREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/20Methods of refining
    • 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
    • D21H17/20Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/34Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/41Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing ionic groups
    • D21H17/42Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing ionic groups anionic
    • 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
    • D21H21/00Non-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
    • D21H21/14Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/30Luminescent or fluorescent substances, e.g. for optical bleaching
    • 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
    • D21H21/00Non-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
    • D21H21/14Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/32Bleaching agents

Description

MENETELMÄ NANOFIBRILLOIDUN SELLULOOSAMASSAN VALMISTAMISEKSI JA MASSAN KÄYTTÖ PAPERINVALMISTUKSESSA TAI NANOFIBRILLOIDUISSA SELLULOOSAKOMPOSIITEISSAMETHOD FOR PREPARING NANOFIBRILLED PULP PULP AND USE OF PULP IN PAPER MAKING OR NANOFIBRILLED PULP COMPOSITES

5 Keksinnön alaField of the Invention

Keksintö kohdistuu nanofibrilloidun selluloosamassan valmistusmenetelmään. Keksintö koskee lisäksi massan käyttöä paperinvalmistuksessa tai nanofibrilloiduissa selluloosakomposiiteissa.The invention relates to a process for the production of nanofibrillated cellulose pulp. The invention further relates to the use of pulp in papermaking or nanofibrillated cellulose composites.

1010

Keksinnön taustaBackground of the Invention

Monissa massantuotannon vaiheissa, erityisesti jauhatusvaiheissä, kuluu paljon energiaa. Erityisesti nanofibrilloidun selluloosan valmistuksessa kuluu 15 runsaasti energiaa, mikä johtuu useista fibrillointivaiheista, joita tarvitaan nanokokoisen materiaalin aikaansaamiseksi. Koska valmistetun massan energiankulutus kasvaa valtavasti, kun tuotetussa massassa on nanofibril-loitua selluloosaa, voi syntyä tehokkuusongelma, kun tuotettu massa koostuu ainakin osittain nanofibrilloidusta selluloosasta. Eräänä toisena ongelmana 20 nanofibrilloidun selluloosamassan tuotannossa on joskus heikko vedenpoisto, joka johtuu useista voimakkaista sidoksista selluloosakuitujen ja poistettavan veden välillä.Many stages of mass production, especially refining, require a lot of energy. In particular, the production of nanofibrillated cellulose consumes a large amount of energy due to the multiple fibrillation steps required to obtain the nanoscale material. Because the energy consumption of the pulp produced is greatly increased by the presence of nanofibrillated cellulose in the pulp produced, an efficiency problem may arise when the pulp produced is at least partially composed of nanofibrillated cellulose. Another problem in the production of 20 nanofibrillated cellulosic pulp is sometimes the poor dewatering due to several strong bonds between the cellulose fibers and the water to be removed.

Edellä mainittujen ongelmien vuoksi on edullista lisätä ainakin yhtä yhdis-^ 25 tettä, joka pystyy oleellisesti estämään selluloosassa olevien fibrillien vety- ^ sidoksia, erityisesti nanofibrilloidun selluloosan valmistusprosessissa. TätäDue to the above-mentioned problems, it is preferable to add at least one compound capable of substantially inhibiting hydrogen bonding of the fibrils in the cellulose, particularly in the process of preparing nanofibrillated cellulose. this

COC/O

9 tarkoitusta varten tekniikan tasossa käytetään eräitä polyhydroksiyhdisteitä, o kuten sakkaroosia. Näillä tunnetuilla yhdisteillä on kuitenkin joitakin ongelmia, g Tunnettuja lisäaineita on esimerkiksi käytetty pelkästään jauhatusvai heitäFor this purpose, certain polyhydroxy compounds, such as sucrose, are used in the art. However, these known compounds have some problems, for example, known additives have only been used in grinding steps

CLCL

30 varten, mikä aiheuttaa ylimääräisiä lisäainekustannuksia. Tällöin olisi eduilleni sempaa käyttää sellaisia lisäaineita, joita prosessin myöhemmissä vaiheissa30, which causes additional additive costs. In that case, it would be to my advantage to use additives such as those later in the process

CDCD

§ lisättäisiin joka tapauksessa jotakin muuta tarkoitusta varten, sellaisten tun- ° nettujen lisäaineiden asemesta, joita käytetään ainoastaan edellä mainittuun tarkoitukseen.§ would in any case be added for some other purpose, instead of known additives used exclusively for the above purpose.

35 2 Näin ollen tarvitaan uusi ratkaisu nanofibrilloidun selluloosamassan tuotannon tehokkuuden lisäämiseksi. Tarvitaan siis lisäaine, joka voisi saada esi-jauhatus- ja/tai fibrillointivaiheissa aikaan pienemmän energiankulutuksen ja massantuotannossa paremman vedenpoistokyvyn. Uudella lisäaineella olisi 5 sopivimmin kuitujen välisiä sidoksia vähentäviä piirteitä, jotka näin ollen parantaisivat jauhatuksen hyötysuhdetta jauhatusvaiheen pienemmän tehonkulutuksen vuoksi. Lisäksi lisäaineella olisi sopivimmin piirteitä, jotka vähentävät kuitujen ja veden välisiä sidoksia ja kuitujen keskinäisiä sidoksia, joita tapahtuu kuivatuksen ja sakeutuksen aikana. Lisäaine olisi myös sopivimmin 10 jokin niistä lisäaineista, joita usein lisätään jotakin muuta tarkoitusta varten prosessin myöhempiin vaiheisiin.35 2 Thus, a new solution is required to increase the efficiency of the production of nanofibrillated cellulose pulp. Thus, an additive is required which could provide lower energy consumption and improved dewatering capacity in the pulping processes during the pre-milling and / or fibrillation steps. Preferably, the new additive would have the properties of reducing fiber-to-fiber bonds, thereby improving the efficiency of refining due to the lower power consumption of the refining step. In addition, the additive would preferably have features that reduce fiber-water bonding and fiber-to-bond bonding that occurs during drying and thickening. The additive would also preferably be one of those additives that are often added for some other purpose to later stages of the process.

Keksinnön yhteenveto 15 Nyt esillä oleva keksintö ratkaisee ainakin joitakin edellä mainituista ongelmista tarjoamalla massanvalmistusmenetelmän, jossa tuotettu massa koostuu ainakin osittain nanofibrilloidusta selluloosasta. Menetelmä käsittää vaiheen, jossa ennen ainakin yhtä esijauhatus- ja/tai fibrillointivaihetta ja/tai sen jälkeen annostellaan ainakin yhdentyyppistä optista kirkastetta (optical 20 brightening agent, OBA). Keksinnössä esitetään myös valmistetun massan käyttö nanofibrilloidun selluloosan komposiiteissa tai paperin- tai kartongin-valmistuksessa, mukaan lukien pohjapaperin valmistus- ja viimeistelyvaiheet, kuten esimerkiksi käyttö paperin tai kartongin päällysteissä.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves at least some of the above problems by providing a pulping process wherein the pulp produced is at least partially composed of nanofibrillated cellulose. The method comprises the step of dispensing at least one type of optical brightening agent (OBA) before and / or after at least one pre-refining and / or fibrillation step. The invention also discloses the use of the prepared pulp in nanofibrillated cellulose composites or in the manufacture of paper or board, including the steps of making and finishing base paper, such as use in paper or board coatings.

^ 25 Keksinnön aspekteille on tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisissä ^ patenttivaatimuksissa 1, 10 ja 11. Keksinnön eri suoritusmuotoja on esitetty 9 epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.Aspects of the invention are characterized by what is set forth in the independent claims 1, 10 and 11. The various embodiments of the invention are set forth in the 9 independent claims.

(M(M

o £ Nyt esillä olevan keksinnön keksijät ovat yllättäen huomanneet, että optisetThe inventors of the present invention have surprisingly found that optical

CLCL

30 kirkasteet voivat parantaa nanofibrilloidun selluloosamassan tuotannon oj tehokkuutta, jos lisäaineet annostellaan ennen esijauhatusvaihetta ja/tai30 brighteners can improve the efficiency of the production of nanofibrillated cellulosic pulp if the additives are administered prior to the pre-milling step and / or

CDCD

§ fibrillointivaihetta tai sen aikana. Optisten kirkasteiden on havaittu voivan ° muodostaa sidoksia selluloosan kanssa siten, että optiset kirkasteet voivat toimia substituentteina kuitujen välisissä sidoksissa ja näin ollen estää fibril-35 lien vetysidoksia selluloosassa. Suurempi tuotantotehokkuus on pääasiassa 3 seurausta fibrillointivaiheen pienemmästä energiankulutuksesta substituentti-vaikutuksen ansiosta. Optiset kirkasteet kykenevät myös muodostamaan sidoksia veden kanssa ja näin ollen parantamaan kuivaus- ja sakeutus-prosessien tehoa.§ during or during the fibrillation phase. Optical brighteners have been found to be able to form bonds with cellulose such that optical brighteners can act as substituents in the inter-fiber bonds and thus inhibit hydrogen bonding of fibrils in cellulose. The higher production efficiency is mainly due to the lower energy consumption of the fibrillation phase due to the substituent effect. Optical brighteners are also capable of forming bonds with water and thus improving the efficiency of drying and thickening processes.

55

Edellä mainituista syistä optiset kirkasteet kykenevät dispergoimaan nano-fibrilloitua selluloosaa uudelleen. Dispergoivan vaikutuksen takia optista kirkastetta voidaan käyttää dispergointiaineena nanofibrilloidun selluloosan sakeutus- ja/tai uudelleendispergointiprosessissa ja näin ollen edistämään 10 prosessia. Lisäksi dispergoivan vaikutuksen takia nanofibrilloidun selluloosamassan laatua voidaan parantaa.For the above reasons, optical brighteners are capable of redispersing nano-fibrillated cellulose. Due to its dispersing effect, the optical brightener can be used as a dispersant in the thickening and / or redispersing process of nanofibrillated cellulose and thus to promote 10 processes. In addition, due to the dispersing action, the quality of the nanofibrillated cellulosic pulp can be improved.

Nyt esillä olevan keksinnön erään suoritusmuodon mukaan ainakin yhdentyyppistä optista kirkastetta lisätään ennen massan esijauhatusvaihetta. 15 Erään toisen suoritusmuodon mukaan ainakin yhdentyyppistä optista kirkastetta lisätään ennen massan fibrillointivaihetta. Erään toisen suoritusmuodon mukaan ainakin yhdentyyppistä optista kirkastetta annostellaan massaan esijauhatusvaiheessa. Erään toisen suoritusmuodon mukaan ainakin yhdentyyppistä optista kirkastetta annostellaan massaan fibrillointivaiheessa.According to an embodiment of the present invention, at least one type of optical brightener is added before the pulp pre-refining step. According to another embodiment, at least one type of optical brightener is added before the pulp fibrillation step. According to another embodiment, at least one type of optical brightener is applied to the pulp during the pre-refining step. According to another embodiment, at least one type of optical brightener is administered to the pulp during the fibrillation step.

2020

Erään suoritusmuodon mukaan nanofibrilloidun selluloosan määrä tuotetussa massassa on yli 30 p-%, edullisesti yli 40 p-%, 50 p-%, 60 p-% tai 70 p-%, ja se voi olla jopa 100 p-% kuivamassasta laskettuna.According to one embodiment, the amount of nanofibrillated cellulose in the pulp produced is more than 30% by weight, preferably more than 40% by weight, 50% by weight, 60% by weight or 70% by weight, and may be up to 100% by weight.

^ 25 Nanofibrilloitua selluloosamassaa, joka voidaan valmistaa keksinnön mukaan o ™ ja joka siis sisältää yhtä tai useampaa optista kirkastetta, voidaan käyttää o erilaisissa lopputuotesovelluksissa. Selluloosamassaa voidaan käyttää esi- o merkiksi nanofibrilloidun selluloosan komposiiteissa ja/tai paperinvalmistuk- ^ sessa, esimerkiksi pohjapaperissa ja/tai tuotetun paperin viimeistely-Nanofibrillated cellulose pulp, which can be prepared according to the invention o ™ and thus contains one or more optical brighteners, can be used o in various end product applications. The cellulosic pulp can be used, for example, in nanofibrillated cellulose composites and / or in papermaking, for example base paper and / or in the finishing of the paper produced.

CLCL

30 vaiheessa. Tuotetun paperin viimeistelyvaiheisiin luetaan esimerkiksi pääl-c3 lystysvaiheet.30 stages. The finishing steps of the paper produced include, for example, top-c3 finishing steps.

COC/O

o> o ^ Piirustusten kuvaus 35 Seuraavassa keksintöä havainnollistetaan piirustuksien avulla, joissa 4 kuvat 1a-d ovat mikroskooppikuvia selluloosamassasta, jauhetusta selluloosamassasta ja nanofibrilloiduista selluloosa-massoista; 5 kuvat 2a-c esittävät kokeissa saatuja viskositeettituloksia sekä opti sia mikroskooppikuvia, jotka on otettu Masuko-jauhimella jauhetuilla näytteillä tehtyjen kokeiden aikana; 10 kuvat 3a-b ovat optisia mikroskooppikuvia fluidisaattorinäytteistä, jotka on otettu kokeen aikana; kuvat 4a-b ovat pyyhkäisyelektronimikroskooppikuvia (SEM) näyt teistä, jotka on esitetty myös kuvissa 3a-3b; ja 15 kuva 5 esittää fluidisoitujen näytteiden sameus- ja sentrifugointi- koetuloksia.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following, the invention is illustrated by the drawings in which 4 figures 1a-d are microscopic images of cellulosic pulp, powdered cellulose pulp and nanofibrillated cellulose pulps; Figures 2a-c show the viscosity results obtained in the experiments as well as optical microscope images taken during the experiments on samples ground in a Masuko refiner; Figures 3a-b are optical microscope images of fluidizer samples taken during the experiment; Figures 4a-b are scanning electron microscope (SEM) images of samples also shown in Figures 3a-3b; and Fig. 5 shows turbidity and centrifugation test results for fluidized samples.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus 20 Tässä hakemuksessa termi “selluloosaraaka-aine” tarkoittaa mitä tahansa selluloosaraaka-ainelähdettä, jota voidaan käyttää selluloosamassan, jauhetun massan tai mikrofibrilloidun selluloosan valmistuksessa. Selluloosaraaka-aineen pohjana voi olla mikä tahansa kasviraaka-aine, joka sisältää selluloo- ^ 25 saa, esimerkiksi puuraaka-aine. Puuraaka-aine voi olla peräisin havupuista, o kuten kuusesta, männystä, pihtakuusesta, lehtikuusesta, douglaskuusesta tai 9 kanadanhemlokista, tai lehtipuista, kuten koivusta, haavasta, poppelista, o lepästä, eukalyptuksesta tai akaasiasta, tai havupuiden ja lehtipuiden saakin sesta. Muita kuin puuperäisiä raaka-aineita voivat olla maatalousjätteet, hei-DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In this application, the term "cellulosic feedstock" refers to any source of cellulosic feedstock that may be used in the production of cellulose pulp, powdered pulp or microfibrillated cellulose. The cellulose raw material may be based on any plant cellulose containing cellulosic material, for example wood. The wood raw material may be derived from conifers, such as spruce, pine, fir, larch, Douglas or 9 Canadian hemlock, or hardwoods such as birch, aspen, poplar, oak, eucalyptus or acacia, or from the coniferous and deciduous tree. Non-wood based raw materials may be agricultural waste,

CLCL

30 nät tai muut kasviaineet, kuten olki, lehdet, kaarna, siemenet, palot, kukat,30 such as straw, leaves, bark, seeds, pods, flowers,

COC/O

oj naatit tai hedelmät, jotka on saatu puuvillasta, maissista, vehnästä, kaurasta,oj nats or fruits obtained from cotton, maize, wheat, oats,

CDCD

§ rukiista, ohrasta, riisistä, pellavasta, hampusta, manillahampusta, sisal- ^ hampusta, juutista, rämistä, kenafhampusta, bagassista, bambusta tai ruo’osta.§ rye, barley, rice, flax, hemp, manila hemp, sisal hemp, jute, ramie, kenaf hemp, bagasse, bamboo or cane.

35 535 5

Termi “selluloosamassa” tarkoittaa tässä hakemuksessa selluloosakuituja, jotka on eristetty mistä tahansa selluloosaraaka-aineesta kemiallisten, mekaanisten, termomekaanisten tai kemitermomekaanisten massanvalmis-tusprosessien avulla. Kuitujen halkaisija on yleensä 15-25 pm ja pituus yli 5 500 pm, mutta nyt esillä olevaa keksintöä ei ole tarkoitettu rajoittuvaksi näihin parametreihin.The term "cellulosic pulp" as used herein means cellulosic fibers isolated from any cellulosic feedstock by chemical, mechanical, thermomechanical, or chemothermomechanical pulping processes. Fibers generally have a diameter of 15 to 25 µm and a length of more than 5 500 µm, but the present invention is not intended to be limited to these parameters.

Tässä hakemuksessa termi ’’paperinvalmistus” tarkoittaa minkä tahansa paperinkaltaisen materiaalin, esimerkiksi kartonkien, paperien ja/tai paperi-10 komposiittien valmistusprosessia.As used in this application, the term "papermaking" refers to the process of manufacturing any paper-like material, such as cartons, papers and / or paper-composites.

Keksinnön erään esimerkkisuoritusmuodon mukaan ainakin osa selluloosa-raaka-aineen sisältämästä ligniinistä edullisesti poistetaan selluloosaraaka-aineesta, kun se prosessoidaan selluloosamassaksi, jota käytetään nano-15 fibrilloidun selluloosan valmistuksessa. Näin ollen nanofibrilloidun selluloosan valmistuksessa voidaan käyttää edullisemmin kemiallista massaa kuin mekaanista massaa. Keksinnön erään esimerkkisuoritusmuodon mukaan prosessin saanto, kun selluloosaraaka-ainetta prosessoidaan selluloosa-massaksi, jota käytetään nanofibrilloidun massan valmistuksessa, on ollut 20 ainakin 50 %, ainakin 60 %, ainakin 70 % tai ainakin 80 %.According to an exemplary embodiment of the invention, at least a portion of the lignin contained in the cellulosic feedstock is preferably removed from the cellulose feedstock when processed into the cellulose pulp used to make the nano-15 fibrillated cellulose. Thus, chemical pulp can be used more advantageously in the production of nanofibrillated cellulose than mechanical pulp. According to an exemplary embodiment of the invention, the process yield when the cellulosic raw material is processed into the cellulose pulp used to make the nanofibrillated pulp has been at least 50%, at least 60%, at least 70% or at least 80%.

Erään esimerkkisuoritusmuodon mukaan nanofibrilloidun selluloosan valmistuksessa käytettävä selluloosamassa voi olla edullisesti valkaisematonta tai valkaistua lämpökemiallista tai kemiallista massaa, edullisemmin val-^ 25 kaisematonta tai valkaistua kemiallista massaa ja sopivimmin valkaisema- ™ tonta kemiallista massaa, koska keksinnön mukainen menetelmä voi ollaAccording to one exemplary embodiment, the cellulosic pulp used in the preparation of nanofibrillated cellulose may preferably be an unbleached or bleached chemical or chemical pulp, more preferably an unbleached or bleached chemical pulp, and most preferably the unbleached chemical pulp may be

COC/O

o muihin menetelmiin verrattuna edullisin, kun käytetty selluloosamassa on 0 kemiallisesti tuotettua valkaisematonta massaa.o Compared to other methods, it is most preferred that the cellulosic pulp used is 0 chemically produced unbleached pulp.

CCCC

CLCL

30 Termi “jauhettu massa” tarkoittaa jauhettua selluloosamassaa. Selluloosani massan jauhatus suoritetaan sopivilla välineillä, kuten jauhimella, hiertimellä,30 The term "ground pulp" means ground cellulosic pulp. The pulping of my cellulose pulp is performed by suitable means such as a grinder, a grinder,

CDCD

§ homogenisaattorilla, kolloidisekoittimella, kitkajauhimella, fluidisaattorilla, ° kuten mikrofIuidisaattoriMa, makrofluidisaattorilla tai fluidisaattorityyppisellä homogenisaattorilla tai ultraäänisonikaattorilla. Yleensä kaikki selluloosa-35 kuidut eivät ole täysin fibrilloituneita; jauhetun selluloosamateriaalin lisäksi on 6 suuri jae selluloosakuituja, joiden mittasuhteet eivät ole muuttuneet. Jauhetussa massassa olevilla suurilla kuiduilla voi olla fibrilloitunut pinta. ’’Jauhetussa massassa” olevan selluloosapohjaisen materiaalin hienoin jae koostuu nanofibrilloidusta selluloosasta eli selluloosamikrofibrilleistä ja mikrofibrilli-5 kimpuista, joiden halkaisija on alle 200 nm.A homogenizer, a colloidal mixer, a friction refiner, a fluidizer, such as a microfluidizer, a macrofluidizer, or a fluidizer-type homogenizer or ultrasonic ionizer. In general, not all cellulose-35 fibers are fully fibrillated; in addition to the ground cellulosic material, there are 6 large fractions of cellulosic fibers which have not changed in size. Large fibers in the pulp may have a fibrillated surface. The finest fraction of cellulose-based material in the 'pulp pulp' consists of nanofibrillated cellulose, i.e. cellulose microfibrils and microfibrillary bundles of less than 200 nm in diameter.

Termi “nanofibrilloitu selluloosa (NFC)" tarkoittaa selluloosaraaka-aineesta peräisin olevien erotettujen selluloosamikrofibrillien tai - m i krof i bri Niki m ppu jen joukkoa. Mikrofibrilleillä on yleensä suuri sivusuhde: pituus voi olla yli yksi 10 mikrometriä, kun taas lukukeskimääräinen halkaisija on yleensä alle 200 nm. Mikrofibrillikimppujen halkaisija voi myös olla suurempi, mutta yleensä se on alle 1 pm. Pienimmät mikrofibrillit ovat ns. alkeisfibrillien kaltaisia, joiden halkaisija on yleensä 2-12 nm. Fibrillien tai fibrillikimppujen mitat riippuvat raaka-aineesta ja sulputusmenetelmästä. Nanofibrilloitu selluloosa voi myös 15 sisältää hemiselluloosia; määrä voi riippua kasvilähteestä.The term "nanofibrillated cellulose (NFC)" refers to a set of isolated cellulose microfibrils or microfibrils derived from a cellulosic feedstock. Microfibrils generally have a high aspect ratio: may be more than one 10 micrometers long, while the average number diameter is generally less than 200 The microfibrillary bundles may also be larger in diameter, but generally less than 1 µm. The smallest microfibrils are similar to so-called elemental fibrils, usually 2 to 12 nm in diameter. The dimensions of the fibrils or fibrils depend on the raw material and the method of digestion. contains hemicellulose, the amount may depend on the plant source.

Nanofibrilloidun selluloosan kemiallinen sulputus selluloosaraaka-aineesta, selluloosamassasta tai jauhetusta massasta toteutetaan sopivilla välineillä, kuten jauhimella, hiertimellä, homogenisaattorilla, kolloidisekoittimella, kitka-20 jauhimella, ultraäänisonikaattorilla, fluidisaattorilla, kuten mikrofluidisaattorilla, makrofluidisaattorilla tai fluidisaattorityyppisellä homogenisaattorilla. Nanofibrilloitu selluloosa voi myös olla johdettu mistä tahansa kemiallisesti tai fysikaalisesti muunnetuista selluloosamikrofibrilleistä tai mikrofibri11ikimpuista. Kemiallinen muuntaminen voi perustua esimerkiksi selluloosamolekyylien ^ 25 karboksimetylointi-, hapetus-, esteröinti- tai eetteröintireaktioon. Muuntami- ™ nen voitaisiin myös toteuttaa fysikaalisilla anionisilla, kationisilla tai ionitto- o millä aineilla tai näiden millä tahansa yhdistelmällä selluloosan pinnalla, o Kuvattu muuntaminen voidaan suorittaa ennen nanofibrilloidun selluloosan g valmistusta, sen jälkeen tai sen aikana.Chemical disintegration of nanofibrillated cellulose from cellulosic feedstock, cellulose pulp, or pulp is accomplished by suitable means such as a refiner, a grinder, a homogenizer, a colloid mixer, a friction grinder, an ultrasonic ionizer, a fluidiser, a microfluidizer, such as a microfluidizer. Nanofibrillated cellulose may also be derived from any chemically or physically modified cellulose microfibrils or microfibrils. Chemical conversion may be based, for example, on a carboxymethylation, oxidation, esterification or etherification reaction of cellulose molecules. The conversion could also be accomplished by physical anionic, cationic or nonionic agents, or any combination thereof on the cellulose surface. The described conversion may be carried out before, during or after the preparation of nanofibrillated cellulose g.

CLCL

3030

COC/O

£3 Nanofibrilloidulle selluloosalle on useita laajasti käytettyjä synonyymejä.£ 3 There are several widely used synonyms for nanofibrillated cellulose.

COC/O

g Esimerkiksi: nanoselluloosa, mikrofibrilliselluloosa, nanofibrilliselluloosa, cm selluloosananokuitu, nanoluokan fibrilloitu selluloosa, mikrofibrilloitu sellu loosa (MFC) tai selluloosamikrofibrillit. Tässä hakemuksessa kuvattu nano-35 fibrilloitu selluloosa ei ole samaa materiaalia kuin ns. selluloosawhiskerit, 7 joista käytetään myös nimityksiä: selluloosananowhiskerit, selluloosanano-kiteet, selluloosananosauvat, sauvamaiset selluloosamikrokiteet tai sellu-loosananolangat. Joissakin tapauksissa kummastakin materiaalista käytetään samankaltaista termistöä, esimerkiksi artikkelissa Kuthcarlapati ym.g For example: nanocellulose, microfibrillated cellulose, nanofibrillated cellulose, cm cellulose nano fiber, nano-grade fibrillated cellulose, microfibrillated cellulose (MFC) or cellulose microfibrils. The nano-35 fibrillated cellulose described in this application is not the same material as the so-called. cellulose whiskers (7), also referred to as cellulose nano-whiskers, cellulose nanocrystals, cellulose nano-sticks, rod-like cellulose microcrystals or cellulose nano-wires. In some cases, similar terminology is used for both materials, for example in Kuthcarlapati et al.

5 (Metals Materials and Processes 20(3):307-314, 2008), jossa tutkitusta materiaalista käytettiin nimitystä ’’selluloosananokuitu”, vaikka kyse oli selvästi selluloosananovvhiskereistä. Yleensä näillä materiaaleilla ei ole fibrilliraken-teessa amorfisia segmenttejä niin kuin mikrofibrilloidussa selluloosassa, joka saa aikaan jäykemmän rakenteen. Selluloosawhiskerit ovat myös lyhyempiä 10 kuin mikrofibrilloitu selluloosa; pituus on yleensä alle 1 pm.5 (Metals Materials and Processes 20 (3): 307-314, 2008), where the material studied was referred to as '' cellulosic nano fiber '', although these were clearly cellulose nano-whiskers. Generally, these materials do not have amorphous segments in the fibril structure as in microfibrillated cellulose, which results in a stiffer structure. Cellulose whiskers are also shorter than microfibrillated cellulose; the length is generally less than 1 pm.

Tavanomaisessa massanvalmistuksessa on yleensä tarkoituksena saada pitkiä, vahingoittumattomia fibrilloituneita kuituja, kun taas nanofibrilloidun selluloosan valmistuksessa tarkoituksena on murskata kuidut pienemmiksi 15 kappaleiksi. Nanofibrilloitua selluloosaa ja tavallista selluloosaa tuotetaan yleensä erilaisilla jauhimilla, koska tavanomaisesti massanjauhatuksessa käytettäviä jauhimia ei voida käyttää - ainakaan tehokkaasti - nanofibrilloidun selluloosan valmistuksessa. Tavanomaisessa massanvalmistuksessa käytettyjä jauhimia voidaan kuitenkin käyttää esijauhimina nanofibrilloidun 20 selluloosan valmistuksessa. Tässä hakemuksessa termi ’’fibrillointivaihe” tarkoittaa vaihetta, joka saa aikaan fibrilloidumpaa selluloosaa, ja termi "esi-jauhatusvaihe" tarkoittaa vaihetta, jota voidaan edullisesti käyttää esijauha-tukseen ennen fibrillointivaihetta nanofibrilloidun selluloosan valmistuksessa.Conventional pulping generally aims to obtain long, intact, fibrillated fibers, whereas nanofibrillated cellulose is intended to crush the fibers into smaller pieces. Nanofibrillated cellulose and plain cellulose are generally produced by different refiners, because conventional refinement refiners cannot be used, at least not effectively, in the manufacture of nanofibrillated cellulose. However, refiners used in conventional pulping can be used as pre-refiners in the production of nanofibrillated cellulose. As used herein, the term '' fibrillation step 'refers to a step which produces more fibrillated cellulose, and the term' pre-refining step 'refers to a step which may advantageously be used for pre-refining prior to the fibrillation step in the preparation of nanofibrillated cellulose.

^ 25 Nanofibrilloidun selluloosamassan ominaisuudet eroavat valtavasti tavan- o ^ omaisesta selluloosamassasta, mikä johtuu nanofibrilloidun selluloosa-The characteristics of nanofibrillated cellulosic pulp differ greatly from conventional cellulosic pulp due to the

COC/O

o massan monista nanokokoisista hiukkasista, ja näin ollen nanofibrilloitua o selluloosaa ei voida pitää samana materiaalina kuin tavanomainen selluloo- £ samassa. Nanofibrilloitu selluloosa on esimerkiksi geelimäistä materiaaliao of a plurality of nanoparticle particles, and thus nanofibrillated o cellulose cannot be considered as the same material as conventional cellulose. Nanofibrillated cellulose is, for example, a gel-like material

CLCL

30 jopa alhaisessakin sakeudessa, ja sen vedenpoistumisnopeus on yleensä oj pieni. Paljon nanofibrilloitua selluloosaa sisältävillä paperiarkeilla on erityiS-30 even at low consistency, and its drainage rate is generally low. Paper sheets containing a lot of nanofibrillated cellulose have special

CDCD

§ ominaisuuksia verrattuna normaalista selluloosamassasta valmistettuihin ° arkkeihin: niillä on esimerkiksi yleensä hyvät lujuusominaisuudet, niiden huo koisuus on hyvin pieni, ja arkit ovat yleensä (ainakin osittain) läpinäkyviä.§ properties compared to ° sheets made from normal cellulosic pulp: for example, they generally have good strength properties, very low porosity, and the sheets are generally (at least partially) transparent.

35 835 8

Selluloosamassan, jauhetun selluloosamassan ja nanofibrilloidun selluloosamassan välisiä eroja on havainnollistettu kuvien 1a-1d optisissa mikro-skooppikuvissa. Suurennos on sama kuvissa 1a-1c. Kuvassa 1a on esitetty optisella mikroskoopilla otettu kuva tyypillisestä selluloosamassasta. Kuvas-5 sa 1 b on esitetty optisella mikroskoopilla otettu kuva tyypillisestä jauhetusta selluloosamassasta. Kuvissa 1c ja 1d on esitetty mikroskooppikuvia tyypillisestä nanofibrilloidusta selluloosamassasta. Kuten kuvasta 1c voidaan nähdä, kuvissa 1a ja 1b esitettyjä suuria selluloosakuituja ei ole enää selvästi näkyvissä. Kuvassa 1d on esitetty sama tilanne kuin kuvassa 1c mutta voi-10 makkaammalla suurennoksella, jolloin voidaan havaita yksittäisiä mikrofibril-lejäja mikrofibrillikimppuja, joiden halkaisija on alle 100 nm.The differences between cellulosic pulp, powdered cellulosic pulp and nanofibrillated cellulosic pulp are illustrated in the optical microscopic images of Figures 1a-1d. The magnification is the same in Figures 1a-1c. Figure 1a is an optical microscope image of a typical cellulose pulp. Figure 5a-1b shows an image of a typical pulp pulp taken with an optical microscope. Figures 1c and 1d show microscopic images of a typical nanofibrillated cellulose pulp. As can be seen in Figure 1c, the large cellulosic fibers shown in Figures 1a and 1b are no longer clearly visible. Fig. 1d shows the same situation as in Fig. 1c but with a smoother magnification of butter-10, whereby individual microfibril and microfibril bundles with a diameter less than 100 nm can be detected.

Erään esimerkkisuoritusmuodon mukaan nyt esillä oleva keksintö tarjoaa menetelmän nanofibrilloidun selluloosamassan valmistamiseksi esijauha-15 maila ja/tai fibrilloimalla massa ainakin yhden optisen kirkasteen läsnä ollessa. Lisäksi erään toisen esimerkkisuoritusmuodon mukaan nyt esillä oleva keksintö tarjoaa tuotetun massan käytön paperinvalmistuksessa tai nano-fibrilloiduissa selluloosakomposiiteissa.According to an exemplary embodiment, the present invention provides a process for preparing a nanofibrillated cellulosic pulp by pre-milling a club and / or fibrillating the pulp in the presence of at least one optical brightener. Furthermore, according to another exemplary embodiment, the present invention provides the use of the pulp produced in papermaking or nano-fibrillated cellulose composites.

20 Optiset kirkasteet (optical brightening agents, OBAs) ovat väriaineen kaltaisia yhdisteitä, jotka absorboivat lyhytaaltoista valoa sähkömagneettisen spektrin ultravioletti- ja violettialueella, joka ei näy ihmissilmälle, ja emittoivat valon uudelleen pitkäaaltoisella sinisellä alueella. Toisin sanoen optiset kirkasteet saavat materiaalin, esimerkiksi paperin, näyttämään ihmissilmille vähemmän ^ 25 keltaiselta, ja näin ollen ihmissilmät tulkitsevat sinisen valon voimakkaam- o ^ pana valkoisuutena. Tunnetussa tekniikassa optisia kirkasteita käytetäänOptical Brightening Agents (OBAs) are dye-like compounds that absorb short-wave light in the ultraviolet and violet regions of the electromagnetic spectrum, which are invisible to the human eye, and re-emit light in the wavy blue region. In other words, optical brighteners make the material, such as paper, look less yellow to the human eye, and thus the human eye interprets blue light as a stronger whiteness. In the prior art optical brighteners are used

COC/O

o tuotetun paperin parempien optisten ominaisuuksien, esimerkiksi tuotetun o paperin valkaisuvaikutelman saamiseksi. Massa- ja paperiteollisuudessa g yleensä käytettäviä optisen kirkasteen tyyppejä ovat esimerkiksi di-, tetra- jao to obtain better optical properties of the produced paper, for example the bleaching effect of the produced paper. Types of optical brightener commonly used in the pulp and paper industry are, for example, di-, tetra-, and

CLCL

30 heksasulfonoidut silbeeniyhdisteet. Sulfonoitujen ryhmien määrä vaikuttaa c3 optisen kirkasteen kemiallisiin ominaisuuksiin, ja näin ollen käytetyn optisen30 hexanesulfonated silbene compounds. The amount of sulfonated groups affects the chemical properties of the c3 optical brightener and thus the optical properties used

COC/O

g kirkasteen tyyppi voi vaikuttaa keksinnön esimerkkisuoritusmuodon mukai- cm seen menetelmään. Yleisesti ottaen mitä enemmän optisessa kirkasteessa on sulfonoituja ryhmiä, sitä suurempi vaikutus käytetyllä optisella kirkasteella 35 on keksinnön mukaiseen menetelmään. Eräät toiset kaupallisesti parhaiten 9 saatavilla olevat massa- ja paperiteollisuuden optiset kirkasteet perustuvat kumariinin ja pyratsoliinin kemiallisiin ominaisuuksiin. Mainitut optisen kirkasteen tyypit ovat vain eräitä esimerkkejä, ja tässä keksinnössä voidaan käyttää muunkintyyppisiä tekniikan tasosta tunnettuja optisia kirkasteita.The type of brightener may affect the process of the exemplary embodiment of the invention. In general, the more sulfonated groups there are in the optical brightener, the greater the effect of the used optical brightener 35 on the process of the invention. Some of the other commercially available optical brighteners for the pulp and paper industry 9 are based on the chemical properties of coumarin and pyrazoline. The types of optical brightener mentioned are just a few examples, and other types of optical brighteners known in the art can be used in the present invention.

5 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan käytännössä tämän keksinnön käytössä edullisimpia ovat kuitenkin hakemuksessa mainitut kemikaalityypit eli stilbeeni, kumariini ja pyratsoliini. Näistä kemikaaleista anioniset stilbeeni-yhdisteet voivat olla edullisimpia käyttää keksinnössä.However, according to one embodiment of the invention, in practice, the chemical types mentioned in the application, namely stilbene, coumarin and pyrazoline, are the most advantageous for the use of this invention. Of these chemicals, anionic stilbene compounds may be most preferred for use in the invention.

10 Optiset kirkasteet ovat hyvin kalliita lisäaineita, minkä vuoksi tässä keksinnössä esitettävien ratkaisujen on tarkoitettu olevan tehokkaimpia, jos optisia kirkasteita käytetään nanofibrilloidun massan valmistuksessa, jossa optista kirkastetta muussa tapauksessa lisättäisiin massaan tai lopputuotteeseen myöhemmässä vaiheessa. Paperinvalmistuksessa optisia kirkasteita lisätään 15 yleensä paperinvalmistusprosessin märkäpäässä, sisältäen esimerkiksi sekoituspumpun tai konesäiliön. Keksinnön eräiden esimerkkisuoritus-muotojen mukainen optisten kirkasteiden käyttö ei välttämättä nosta lisäaine-kustannuksia vaan päin vastoin optisen kirkasteen retentiota nanofibrilloituun massaan voidaan parantaa, jos optinen kirkaste lisätään ennen esijauhatus-20 vaihetta tai sen aikana tai ennen fibrillointivaihetta tai sen aikana, ja näin ollen käytetyn optisen kirkasteen kokonaiskustannuksia voidaan pienentää. Toisin sanoen on mahdollista, että keksinnön erään esimerkkisuoritus-muodon mukaan tarvittavan optisen kirkasteen kokonaismäärä voi olla pienempi, jos optinen kirkaste lisätään keksinnön eräiden esimerkkisuoritus- ^ 25 muotojen mukaisesti, mikä johtuu useista kuidun ja optisen kirkasteen väli-Optical brighteners are very expensive additives, and therefore the solutions of the present invention are intended to be most effective if optical brighteners are used in the preparation of nanofibrillated pulp, which would otherwise be added to the pulp or the final product at a later stage. In papermaking, optical brighteners are typically added at the wet end of the papermaking process, including, for example, a mixing pump or machine container. The use of optical brighteners according to some exemplary embodiments of the invention does not necessarily increase the cost of the additive but, conversely, the retention of the optical brightener in the nanofibrillated mass can be improved if the optical brightener is added before or during the pre-refining step. the total cost of the brightener can be reduced. In other words, it is possible that, according to an exemplary embodiment of the invention, the total amount of optical brightener required may be reduced if the optical brightener is added in accordance with some exemplary embodiments of the invention due to multiple interactions between fiber and optical brightener.

OO

^ sistä sidoksista, joita voi muodostua nanfibrilloidun selluloosan esijauhatus-the bonds that may be formed by nanofibrillated cellulose pre-milling

COC/O

o ja/tai fibrillointivaiheiden aikana.o and / or during the fibrillation steps.

CMCM

o g Näin ollen nanofibrilloidun selluloosan tuotannon tehokkuutta voidaan edel- 0_ 30 leen parantaa, kun optinen kirkaste lisätään tuotettuun massaan ennen jau- oj hatusvaihetta tai sen aikana, ei pelkästään pienemmän energiankulutuksenThus, the efficiency of the production of nanofibrillated cellulose can be further improved by adding the optical brightener to the pulp produced before or during the refining step, not only to reduce energy consumption.

CDCD

§ takia vaan myös pienempien lisäainekustannuksien vuoksi. Lisäksi optisen ° kirkasteen annostus nanofibrilloidun selluloosan valmistukseen tämän kek sinnön joidenkin esimerkkisuoritusmuotojen mukaan voi parantaa nanofibril-35 loidun selluloosan kykyä kantaa optista kirkastetta, ja tällöin muiden optisen 10 kirkasteen kantoaineiden, kuten polyvinyylialkoholin (PVOH) tarve voi vähetä. Näin ollen tuotantotehoa voidaan kasvattaa tälläkin tavalla keksinnön ansiosta.§ but also because of the lower cost of additives. In addition, the dosage of the optical brightener for the preparation of nanofibrillated cellulose according to some exemplary embodiments of this invention may enhance the ability of nanofibril-35 cellulose to carry the optical brightener, thereby reducing the need for other optical brightener carriers such as polyvinyl alcohol (PVOH). Thus, the invention can also increase the production efficiency in this way.

5 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan menetelmä käsittää vaiheen, jossa ainakin yhdentyyppistä optista kirkastetta (OBA) annostellaan jauhatuksen lisäaineena massaan, joka sisältää selluloosaa. Menetelmässä annostelu tehdään ennen esijauhatus- ja/tai fibrillointivaihetta. Tämän lisäksi tai vaihtoehtona yhdentyyppistä optista kirkastetta voidaan lisätä massaan 10 esijauhatus- tai fibrillointivaiheen aikana. Tällöin on mahdollista lisätä optista kirkastetta esijauhatusvaiheeseen, ja/tai optinen kirkaste voidaan lisätä johonkin tai kaikkiin seuraavista fibrillointivaiheista. Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan massa fibrilloidaan ainakin yhdessä fibrillointi-vaiheessa lisäainelisäyksen jälkeen riippumatta siitä, missä vaiheessa lisä-15 aine lisätään prosessiin.According to one embodiment of the invention, the method comprises the step of dispensing at least one type of optical brightener (OBA) as a refining additive to a pulp containing cellulose. In the method, dosing is performed prior to the pre-milling and / or fibrillation step. In addition, or alternatively, one type of optical brightener may be added to the pulp during the pre-refining or fibrillation step. It is then possible to add the optical brightener to the pre-refining step, and / or the optical brightener may be added to any or all of the following fibrillation steps. According to a preferred embodiment of the invention, the pulp is fibrillated in at least one fibrillation step after the addition of the additive, regardless of the step in which the additive is added to the process.

Anioninen optinen kirkaste pystyy estämään vetysidoksien muodostumisen selluloosassa olevien selluloosafibrillien välille, ja sitä voidaan sen vuoksi käyttää dispergoivan vaikutuksen aikaansaamiseen, joka dispergoiva vaiku-20 tus voi parantaa tuotetun nanofibrilloidun selluloosan laatua. Dispergoivan vaikutuksen takia optista kirkastetta voidaan käyttää dispergointiaineena nanofibrilloidun selluloosan sakeutus- ja/tai uudelleendispergointiprosessissa ja näin ollen edistämään prosessia.The anionic optical brightener is able to prevent the formation of hydrogen bonds between the cellulose fibrils in the cellulose and can therefore be used to provide a dispersing effect which can improve the quality of the nanofibrillated cellulose produced. Due to its dispersing effect, the optical brightener can be used as a dispersant in the thickening and / or redispersing process of nanofibrillated cellulose and thus to promote the process.

^ 25 Nanofibrilloitu selluloosa, joka sisältää optista kirkastetta, voi parantaa tuo- ^ tetun massan jauhatustehokkuutta ja laatua mutta keksinnön erään esimerk-Nanofibrillated cellulose containing an optical brightener can improve the refining efficiency and quality of the pulp produced, but in one embodiment of the invention

COC/O

o kisuoritusmuodon mukaan myös massasta valmistettavan lopputuotteen o lujuutta ja optisia ominaisuuksia. Lujuusominaisuuksien parannukset johtuvat g pääasiassa nanofibrilloidun selluloosan ominaisuuksista, ja optisten ominai-o according to the embodiment, also the strength and optical properties of the final mass product o. The improvements in the strength properties are due mainly to the properties of nanofibrillated cellulose, and the optical properties of

CLCL

30 suuksien parannukset johtuvat pääasiassa optisen kirkasteen ominaisuuk- oj sista.These improvements are mainly due to the properties of the optical brightener.

cd 05 o cm Keksinnön erään esimerkkisuoritusmuodon mukainen menetelmä käsittää ainakin seuraavat: 35 - johdetaan järjestelmään raaka-ainetta, joka sisältää selluloosaa, 11 - annostellaan järjestelmään ainakin yhdentyyppistä optista kirkastetta jauhatuksen lisäaineeksi, ja jauhetaan raaka-aine annostellun optisen kirkasteen läsnä ollessa ainakin yhdessä esijauhatus- tai fibrillointivaiheessa fibrilloidun sellu-5 loosamateriaalin muodostamiseksi.A method according to an exemplary embodiment of the invention comprises at least the following: 35 - introducing into the system a raw material containing cellulose; 11 - dispensing at least one type of optical brightener as a refining additive; or in a fibrillation step to form a fibrillated cellulose material.

Kun keksinnön mukaan valmistettua massaa verrataan tekniikan tason mukaan tuotettuun massaan, uusi keksintö voi tarjota ainakin joitakin seuraa-vista eduista: 10 - pienempi energiankulutus massan tavoitellun fibrillointiasteen saa vuttamiseksi, - tuotetun nanofibrilloidun selluloosamassan parempi laatu, - paremmat prosessointiominaisuudet, kuten esimerkiksi parempi vedenpoistokyky ja paremmat dispergointiominaisuudet, 15 - paremmat lujuusominaisuudet verrattuna jauhatuksen samaan koko- naisenergiankulutukseen, ja - paremmat optiset ominaisuudet verrattuna samaan määrään optista kirkastetta (optisen kirkasteen paremman retention ansiosta).When compared to prior art pulp, the new invention can provide at least some of the following benefits: 10 - lower energy consumption to achieve the desired pulp fibrillation rate, dispersion properties, 15 - better strength properties compared to the same total energy consumption of refining, and - better optical properties compared to the same amount of optical brightener (due to better retention of optical brightener).

20 Keksinnön mukaan valmistetussa massassa nanofibrilloidun selluloosan määrä voi olla 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 tai 100 p-%, mukaan lukien kaikki näihin sisältyvät alueet ja ala-alueet.The amount of nanofibrillated cellulose in the pulp according to the invention may be 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 or 100% by weight, including all regions and sub-regions.

Keksinnön mukaisessa massanvalmistusmenetelmässä on ainakin yksi fib- 25 rillointivaihe, mahdollisesti ainakin 2, 3 tai 4 fibrillointivaihetta. Keksinnön o ^ mukaan ainakin yhdentyyppistä optista kirkastetta lisätään o - ennen ainakin yhtä mainittua fibrillointivaihetta tai ennen esi- o jauhatusvaihetta, mahdollisesti ennen ainakin 2, 3, 4 tai 5 mai- = nittua fibrillointivaihetta tai ennen esifibrillointivaihetta, 30 ja/taiThe pulping process of the invention has at least one fibrillation step, optionally at least 2, 3 or 4 fibrillation steps. According to the invention, at least one type of optical brightener is added o - prior to at least one of said fibrillation steps or before a pre-refining step, optionally before at least 2, 3, 4 or 5 said fibrillation steps, or before a pre-fibrillation step, 30 and / or

COC/O

£3 - ainakin yhdessä mainitussa fibrillointivaiheessa tai esijauhatus- g vaiheessa, mahdollisesti ainakin 2, 3, 4 tai 5 mainitussa fibril- ° lointivaiheessa tai esifibrillointivaiheessa.£ 3 - in at least one of said fibrillation steps or pre-refining steps g, optionally at least 2, 3, 4 or 5 in said fibrillation step or pre-fibrillation step.

1212

Lisäksi keksinnön mukaan massa fibrilloidaan ainakin yhden lisäaineannos-tuksen jälkeen ainakin yhdessä fibirllointivaiheessa nanofibrilloidun selluloo-samateriaalin muodostamiseksi.In addition, according to the invention, the pulp is fibrillated after at least one dose of additive in at least one fibrillation step to form a nanofibrillated cellulosic material.

5 Kuten edellä on esitetty, optisen kirkasteen lisääminen ennen jauhatusta tai sen aikana vähentää selluloosan sitoutumista selluloosaan hydroksyyli-ryhmien avulla muodostamalla vetysidoksia selluloosafibrillien kanssa. Samalla optisen kirkasteen lisääminen saa aikaan dispergoivan vaikutuksen massasuspensioon anioniryhmien välisten hylkimisvoimien vaikutuksesta.As stated above, the addition of the optical brightener before or during the milling reduces the binding of cellulose to the cellulose by hydroxyl groups by forming hydrogen bonds with the cellulose fibrils. At the same time, the addition of the optical brightener produces a dispersing effect on the pulp suspension due to the rejection forces between the anion groups.

10 Kokeet10 Tests

Kokeelliset testit suoritettiin prosesseissa, joissa jauhatuslisäaineiksi annosteltiin joitakin määriä optisia kirkasteita. Lisäksi tuotetuista massoista valmistettiin paperiarkkeja, ja ne testattiin myöhemmin.Experimental tests were carried out in processes in which some amounts of optical brighteners were added as grinding additives. In addition, paper sheets were made from the pulps produced and tested later.

15 1. Käytetty massa15 1. Used mass

Raakaselluloosamassana käytettiin valkaistua koivumassaa, joka oli valmistettu tavanomaisella kemiallisella massanvalmistusmenetel-20 mällä.The bleached birch pulp produced by the conventional chemical pulping process was used as the crude cellulose pulp.

2. Käytetyt optiset kirkasteet ^ Jauhatuslisäaineena käytettiin kahta erityyppistä optista kirkastetta: w 25 disulfonityyppistä optista kirkastetta ja heksasulfonityyppistä optista o kirkastetta. Lisäksi tehtiin vertailunäytteitä, joihin ei lisätty optista kir- g kastetta.2. Optical brighteners used ^ Two different types of optical brighteners were used as a refining additive: w 25 disulfone type optical brighteners and hexasulfone type optical brighteners. In addition, control samples to which no optical brightener was added were made.

XX

tr 3. Esijauhatustr 3. Foreword

COC/O

co 30co 30

(M(M

g Esijauhatusvaihe tehtiin Voith-jauhimella. Käytetyn optisen kirkasteen £3 lisäys oli aina 2 p-%. Koko määrä annosteltiin massaan ennen esi- jauhatusvaihetta, minkä jälkeen näytteet jauhettiin 200 kWh/t energialla. Esijauhatukset tehtiin 4 %:n sakeudessa.g The pre-refining step was performed on a Voith refiner. The £ 3 increase in optical brightener used was always 2 wt%. The entire amount was metered into the pulp before the pre-milling step, after which the samples were milled with 200 kWh / t energy. The pre-milling was done at 4% consistency.

1313

Saadut massat laimennettiin 1,6 %:n sakeuteen fluidisaattoria varten ja 2 %:n sakeuteen Masuko-jauhinta varten. Optiset kirkasteet annosteltiin esijauhatusprosessiin, jotta parannettaisiin niiden sitoutumista 5 kuidun pintaan.The resulting pulps were diluted to 1.6% consistency for the fluidizer and 2% consistency for the Masuko refiner. Optical brighteners were added to the pre-milling process to improve their binding to the 5 fiber surface.

4. Näytteen valmistus 4a: Fluidisaattori 10 Osa näytteistä fluidisoitiin M-700 Microfluidics Processor -laitteella.4. Sample Preparation 4a: Fluidizer 10 Some of the samples were fluidized with an M-700 Microfluidics Processor.

Näitä näytteitä oli dispergoitu sekoittimella 1,6 %:n sakeudessa 30 minuutin ajan. Dispergoinnin jälkeen näytteet vietiin kolme kertaa fluidisaattorin läpi siten, että ensimmäisellä kerralla käytettiin vain yhtä APM-kammiota, jonka halkaisijaksi oli asetettu 500 pm. Toisella ker-15 ralla kuitususpensio vietiin kahden peräkkäisen kammion läpi, joiden halkaisijoiksi oli asetettu 500 pm ja 200 pm. Kolmas kerta suoritettiin siten, että kuitususpensio vietiin peräkkäisten kammioiden läpi, joiden halkaisijat olivat 500 pm ja 100 pm. Fluidisaattorin lauhdutin oli kytketty pois päältä kaikkien näiden kokeiden ajaksi, sillä sen todettiin 20 parantavan fibrillointia kokeiden ensimmäisessä osassa.These samples were dispersed with a mixer at a 1.6% consistency for 30 minutes. After dispersion, the samples were passed three times through the fluidizer so that, for the first time, only one APM chamber of 500 µm diameter was used. On the second run, the fiber suspension was passed through two successive chambers of 500 µm and 200 µm in diameter. The third time was performed by passing the fiber suspension through successive chambers of 500 µm and 100 µm in diameter. The fluidiser condenser was turned off for all of these experiments as it was found to improve fibrillation in the first part of the experiments.

4b: Masuko ultra-fine -kitkajauhin.4b: Masuko ultra-fine friction grinder.

Jauhettuja näytteitä dispergoitiin 2 %:n sakeudessa sekoittimella 15 minuutin ajan ennen käsittelyä Masuko-jauhimella. Dispergoidut ^ 25 näytteet vietiin neljä kertaa Masuko-jauhimen läpi siten, että ensim- ^ mäisellä kerralla jauhinkivien välinen rako oli väljempi kuin seuraavilla oo o kolmella kerralla. Jauhin pestiin ensimmäisen ja kolmannen kerran jäl- 0 keen.The milled samples were dispersed at 2% consistency with a mixer for 15 minutes prior to treatment with the Masuko. The dispersed ^ 25 samples were passed four times through a Masuko grinder such that the first time the gap between the refining stones was wider than the next three times. The flour was first and third washed afterwards.

CCCC

CLCL

30 5. Karakterisointi30 5. Characterization

COC/O

COC/O

(M(M

(O(O

§ Masuko-jauhimesta ja fluidisaattorista saadut geelimäiset kuitu- ° suspensiot karakterisoitiin mittaamalla näytteiden viskositeetti (Brook field) ja sameus ja tarkastelemalla näytteistä optisella mikroskoopilla ja 35 pyyhkäisyelektronimikroskoopilla otettuja kuvia. Lisäksi sentrifugointi- 14 mittauksilla mitattiin kuiva-ainepitoisuus sekä nestemäisestä että kiinteästä faasista näytteessä olevan nanokokoisen materiaalin määrän määrittämiseksi.The gel-like fiber suspensions obtained from the Masuko refiner and fluidizer were characterized by measuring the viscosity (Brook field) and turbidity of the samples and examining the images taken with the optical microscope and 35 scanning electron microscope. In addition, centrifugation measurements measured the solids content of both the liquid and solid phases to determine the amount of nanoscale material in the sample.

5 6. Paperiarkkien valmistus5 6. Making paper sheets

Tuotetuista massoista tehtiin laboratoriossa paperiarkkeja.The pulps produced were made into sheets of paper in the laboratory.

7. Koetulokset 107. Test results 10

Jauhatustulos voidaan määrittää mittaamalla nanofibrilloidun selluloo-sanäytteen viskositeettitaso, koska massamateriaalin viskositeettitaso vaihtelee massan sisältämän nanofibrilloidun selluloosan osuuden mukaan. Yleisesti ottaen hienommaksi jauhettu ja näin ollen fibril-15 loidumpi nanofibrilloitu selluloosa on geelimäisempää materiaalia kuin vähemmän nanofibrilloitu selluloosa. Tämän vuoksi geelimäisempi materiaali merkitsee enemmän nanofibrilloitua selluloosaa näytteessä, ja tämä suurempi osuus nanofibrilloitua selluloosaa voidaan nähdä näytteen korkeampana viskositeettitasona. Näytteet, joissa oli annos-20 teltua optista kirkastetta, olivat selvästi viskoosimpia kuin vertailu- näytteet. Fibrilloimattomien kuitujen määrä voidaan määrittää optisella mikroskoopilla otetuista kuvista.The milling result can be determined by measuring the viscosity level of the nanofibrillated cellulose sample, since the viscosity level of the pulp material varies with the proportion of nanofibrillated cellulose contained in the pulp. In general, the finer ground and thus the more fibril-15 nanofibrillated cellulose is a more gel-like material than the less nanofibrillated cellulose. Therefore, the more gel-like material means more nanofibrillated cellulose in the sample, and this higher proportion of nanofibrillated cellulose can be seen at a higher viscosity level of the sample. Samples with dose-20 saturated optical brighteners were clearly more viscous than control samples. The amount of non-fibrillated fibers can be determined from images taken under an optical microscope.

Sekä viskositeettituloksien että optisella mikroskoopilla otettujen ^ 25 kuvien perusteella optisen kirkasteen annostuksella on selvä vaikutus ^ fibrilloitumiseen. Joitakin näistä tuloksista on nähtävissä kuvissa 2a-From both the viscosity results and the optical microscope images, the optical brightener dosage has a clear effect on the fibrillation. Some of these results can be seen in Figures 2a.

COC/O

o 2c, joissa on esitetty viskositeettituloksia ja optisella mikroskoopilla o otettuja kuvia Masuko-jauhimella jauhetuista näytteistä. Kuvassa 2a £ on esitetty viskositeettituloksia vertailunäytteestä 21, näytteestä 22,o 2c, showing viscosity results and optical microscope images of samples ground by a Masuko refiner. Figure 2a shows the viscosity results for control sample 21, sample 22,

CLCL

30 johon oli annosteltu disulfonista optista kirkastetta, ja näytteestä 23, oj johon oli annosteltu heksasulfonista optista kirkastetta. Kuva 2b on30, which was dosed with a disulfonic optical brightener, and sample 23, which was dosed with a hexulfonic optical brightener. Figure 2b is

CDCD

§ optisella mikroskoopilla otettu kuva vertailunäytteestä 21, ja kuva 2c ° on optisella mikroskoopilla otettu kuva näytteestä 23, johon oli annos teltu heksasulfonista optista kirkastetta.The optical microscope image of the reference sample 21, and Figure 2c is the optical microscope image of the sample 23 dosed with hexanesulfonic optical brightener.

35 1535 15

Fluidisoiduille näytteille tehtiin myös alustavia uudelleendispergointi-kokeita, kun näytteet oli uunikuivattu. Kuivattujen kalvojen hajoamisessa veteen havaittiin eroja. Vertailunäytteet eivät hajonneet pienemmiksi kappaleiksi juuri lainkaan, mutta optisella kirkasteella muun-5 netut näytteet hajosivat selvästi. Kuvissa 3a ja 3b on esitetty optisella mikroskoopilla otettuja kuvia fluidisaattorinäytteistä, joista on esitetty vertailunäyte (esitetty kuvassa 3a) ja näyte 32, jossa oli heksasulfo-nista optista kirkastetta (esitetty kuvassa 3b). Kuvassa 3b esitetty näyte, johon oli annosteltu optista kirkastetta, on selvästi paremmin 10 fibrilloitunut kuin kuvassa 3a esitetty vertailunäyte. Kuvissa 4a ja 4b on esitetty sama tilanne pyyhkäisyelektronimikroskooppikuvina (suurennos: 10 000 χ), joissa on esitetty vertailunäyte (kuvassa 4a) ja näyte, johon oli lisätty heksasulfonoitua optista kirkastetta (kuvassa 4b). Kuten kuvista voidaan nähdä, näyte, jossa oli heksasulfonoitua optista 15 kirkastetta, näyttää selvästi paremmalta kuin vertailunäyte, sillä kuvas sa voidaan nähdä monia pienempiä fibrillejä.Fluidized samples were also subjected to preliminary redispersion experiments after the samples were oven dried. Differences in the disintegration of the dried films in water were observed. Comparative samples did not disintegrate to any small extent, but samples modified with optical brightener clearly disintegrated. Figures 3a and 3b show optical microscope images of fluidizer samples showing a control sample (shown in Figure 3a) and a sample 32 having a hexanesulfonic optical brightener (shown in Figure 3b). The sample shown in Figure 3b to which the optical brightener was administered is clearly better fibrillated than the control sample shown in Figure 3a. Figures 4a and 4b show the same situation as scanning electron microscope images (magnification: 10,000 χ), showing a comparative sample (Figure 4a) and a sample supplemented with a hexanesulfonated optical brightener (Figure 4b). As can be seen in the pictures, a sample with hexanesulfonated optical brightener 15 looks much better than a control sample, since many smaller fibrils can be seen in the picture.

Nanofibrilloidun selluloosan laatua voidaan analysoida käyttämällä nanokokoisen materiaalin sentrifugointia ja mittaamalla näytteiden 20 sameus. Sentrifugointituloksien oletetaan kuvaavan fibrilloitumis- astetta, joten nanokokoisempi materiaali fibrilloituu tehokkaammin kuin vähemmän nanokoinen materiaali. Sameustuloksien osalta mitä pienempi sameusarvo on, sitä enemmän näytteessä pitäisi olla nano-kokoista materiaalia. Kuvassa 5 on esitetty fluidisoitujen näytteiden ^ 25 sameus- ja sentrifugointituloksia. Tässä kuvassa on esitetty vertailu- ^ näyte 51, näyte 52, johon oli annosteltu disulfonityyppistä optista kir-The quality of nanofibrillated cellulose can be analyzed using centrifugation of the nanoscale material and measuring the turbidity of the samples. The centrifugation results are expected to reflect the degree of fibrillation, so that a more nanoscale material will fibrillate more efficiently than a less nanoscale material. For turbidity results, the lower the turbidity value, the more nano-sized material should be present in the sample. Figure 5 shows turbidity and centrifugation results for fluidized samples. This figure shows a control sample 51, a sample 52 dosed with a disulfone-type optical scanner.

COC/O

o kastetta, ja näyte 53, johon oli lisätty heksasulfonityyppistä optista kir- o kastetta. Kuten kuvasta voidaan nähdä, sameustuloksien mukaan £ nanokokoisimpia olivat näytteet, joihin oli annosteltu optista kirkastetta.o dew, and sample 53 supplemented with a hexane sulfone-type optical dew dew. As can be seen in the picture, the samples that were dosed with optical brightener were the most nanosized.

CLCL

30 Myös sentrifugointitulokset osoittivat, että nanokokoisen materiaalin oj määrä kasvaa optisen kirkasteen lisäämisen myötä.Centrifugation results also showed that the amount of nanoscale material increases with the addition of optical brightener.

CDCD

O) o cm Jälkikäteen testatut paperiarkit osoittivat, että ominaislujuusarvot olivat selvästi korkeampia keksinnön mukaan valmistetuilla arkeilla kuin 35 vertailuarkeilla, joihin ei ollut lisätty optista kirkastetta.O) o cm Retrospectively tested sheets of paper showed that the specific strength values were significantly higher for sheets according to the invention than for 35 control sheets without added optical brightener.

1616

Alan ammattilaiselle on selvää, että keksinnön eri suoritusmuodoilla voi olla sovelluksia ympäristöissä, joissa halutaan optimoida nanofibrilloidun selluloosamassan fibrilloituminen. Näin ollen on selvää, että nyt esillä oleva kek-5 sintö ei rajoitu pelkästään edellä esitettyihin suoritusmuotoihin vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.It will be obvious to one skilled in the art that various embodiments of the invention may have applications in environments where it is desired to optimize the fibrillation of the nanofibrillated cellulosic pulp. Accordingly, it is to be understood that the present invention is not limited to the above embodiments, but may be modified within the scope of the appended claims.

δδ

(M(M

ii

COC/O

oo

(M(M

OO

XX

enI do not

CLCL

COC/O

COC/O

(M(M

CDCD

O) o oO) o o

(M(M

Claims (12)

1. Massanvalmistusmenetelmä, jossa valmistettu massa sisältää ainakin 30 p-% nanofibrilloitua selluloosamateriaalia kuivasta massasta mitattuna, 5 jossa menetelmässä: - johdetaan järjestelmään raaka-ainetta, joka sisältää selluloosaa, - annostellaan järjestelmään ainakin yhdentyyppistä optista kirkastetta jauhatuksen lisäaineeksi, ja jauhetaan raaka-ainetta annostellun optisen kirkasteen läsnä ollessa ainakin 10 yhdessä esijauhatusvaiheessa tai fibrillointivaiheessa fibrilloidun selluloosa-materiaalin muodostamiseksi.A pulping process comprising producing at least 30% by weight of nanofibrillated cellulosic material measured on a dry basis, comprising: - introducing into the system a raw material containing cellulose; in the presence of an optical brightener in at least 10 pre-refining or fibrillation steps to form a fibrillated cellulose material. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jauhatus tehdään annostellun optisen kirkasteen läsnä ollessa ainakin yhdessä fibril- 15 lointivaiheessa fibrilloidun selluloosamateriaalin muodostamiseksi.A method according to claim 1, characterized in that the milling is carried out in the presence of a dosed optical brightener in at least one fibrillation step to form a fibrillated cellulosic material. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valmistettu massa sisältää ainakin 40 p-%, ainakin 50 p-%, ainakin 60 p-% tai ainakin 70 p-% nanofibrilloitua selluloosamateriaalia kuivamassasta mitat- 20 tuna.Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the prepared pulp contains at least 40% by weight, at least 50% by weight, at least 60% by weight or at least 70% by weight of nanofibrillated cellulosic material, measured on dry weight basis. 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin osa raaka-aineesta valitaan seuraavien joukosta: - valkaisematon kemiallinen massa, 25. valkaistu kemiallinen massa, O ^ - valkaisematon lämpökemiallinen massa, ja CO o - valkaistu lämpökemiallinen massa. (M oMethod according to one of Claims 1 to 3, characterized in that at least part of the raw material is selected from: - unbleached chemical pulp, 25. bleached chemical pulp, O 4 - unbleached thermochemical pulp, and CO 0 - bleached thermochemical pulp. (Mo o 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu CL 30 siitä, että ainakin yhdentyyppistä optista kirkastetta annostellaan ennen esi-oj jauhatusvaihetta. CD O) o cmA method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that CL 30 comprises dispensing at least one type of optical brightener prior to the pre-grinding step. CD 0) 0 cm 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin yhdentyyppistä optista kirkastetta lisätään esijauhatus-35 vaiheeseen.A method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that at least one type of optical brightener is added to the pre-refining step. 7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin yhdentyyppistä optista kirkastetta annostellaan ennen fib-rillointivaihetta. 5A method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that at least one type of optical brightener is administered prior to the fibrillation step. 5 8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin yhdentyyppistä optista kirkastetta annostellaan fibrillointi-vaiheeseen.A method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that at least one type of optical brightener is administered to the fibrillation step. 9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kyseisen ainakin yhden annostellun optisen kirkasteen tyyppi on valittu stilbeeni-, kumariini-ja pyratsoliiniyhdisteiden joukosta.Method according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the type of the at least one dispensed optical brightener is selected from the group consisting of stilbene, coumarin and pyrazoline compounds. 10. Massan käyttö nanofibrilloiduissa selluloosakomposiiteissa, jolloin ainakin 15 osa massasta on valmistettu jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisella menetelmällä.Use of a pulp in nanofibrillated cellulose composites, wherein at least 15 parts of the pulp are made by a process according to any one of the preceding claims. 11. Massan käyttö paperin tai kartongin valmistuksessa, mukaan lukien - pohjapaperin valmistus ja 20. paperin tai kartongin viimeistelyvaiheet, jolloin ainakin osa massasta on valmistettu jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-9 mukaisella menetelmällä.Use of pulp in the production of paper or board, including - base paper production and 20. paper or board finishing steps, wherein at least a portion of the pulp is made by a process according to any one of claims 1-9. 12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen käyttö, jolloin mainitut viimeistely- ^ 25 vaiheet käsittävät paperin tai kartongin päällystämiset. (M i CO o (M O X en CL CO CO (M CD O) o o (MUse according to claim 11, wherein said finishing steps include coating paper or cardboard. (M i CO o {M O X en CL CO CO (M CD O) o o {M
FI20096233A 2009-11-24 2009-11-24 Process for the preparation of nanofibrillated cellulosic pulp and its use in papermaking or nanofibrillated cellulose composites FI123289B (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20096233A FI123289B (en) 2009-11-24 2009-11-24 Process for the preparation of nanofibrillated cellulosic pulp and its use in papermaking or nanofibrillated cellulose composites
US13/511,956 US20130000855A1 (en) 2009-11-24 2010-11-05 Method for manufacturing nanofibrillated cellulose pulp and use of the pulp in paper manufacturing or in nanofibrillated cellulose composites
PCT/FI2010/050897 WO2011064441A1 (en) 2009-11-24 2010-11-05 Method for manufacturing nanofibrillated cellulose pulp and use of the pulp in paper manufacturing or in nanofibrillated cellulose composites
EP10832694.3A EP2504487B1 (en) 2009-11-24 2010-11-05 Method for manufacturing nanofibrillated cellulose pulp and use of the pulp in paper manufacturing or in nanofibrillated cellulose composites
CN2010800531975A CN102686799A (en) 2009-11-24 2010-11-05 Method for manufacturing nanofibrillated cellulose pulp and use of the pulp in paper manufacturing or in nanofibrillated cellulose composites

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20096233 2009-11-24
FI20096233A FI123289B (en) 2009-11-24 2009-11-24 Process for the preparation of nanofibrillated cellulosic pulp and its use in papermaking or nanofibrillated cellulose composites

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20096233A0 FI20096233A0 (en) 2009-11-24
FI20096233A FI20096233A (en) 2011-05-25
FI123289B true FI123289B (en) 2013-01-31

Family

ID=41395280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20096233A FI123289B (en) 2009-11-24 2009-11-24 Process for the preparation of nanofibrillated cellulosic pulp and its use in papermaking or nanofibrillated cellulose composites

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130000855A1 (en)
EP (1) EP2504487B1 (en)
CN (1) CN102686799A (en)
FI (1) FI123289B (en)
WO (1) WO2011064441A1 (en)

Families Citing this family (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2710273A1 (en) 2007-12-20 2009-07-09 University Of Tennessee Research Foundation Wood adhesives containing reinforced additives for structural engineering products
FI124724B (en) 2009-02-13 2014-12-31 Upm Kymmene Oyj A process for preparing modified cellulose
PL2805986T3 (en) 2009-03-30 2018-02-28 Fiberlean Tech Limited Process for the production of nano-fibrillar cellulose gels
PT2236664E (en) 2009-03-30 2016-03-04 Omya Int Ag Process for the production of nano-fibrillar cellulose suspensions
GB0908401D0 (en) 2009-05-15 2009-06-24 Imerys Minerals Ltd Paper filler composition
EP2386682B1 (en) 2010-04-27 2014-03-19 Omya International AG Process for the manufacture of structured materials using nano-fibrillar cellulose gels
DK2386683T3 (en) 2010-04-27 2014-06-23 Omya Int Ag Process for the preparation of gel-based composite materials
GB201019288D0 (en) 2010-11-15 2010-12-29 Imerys Minerals Ltd Compositions
CN103502529B (en) 2011-01-21 2016-08-24 Fp创新研究中心 High aspect fibers element nanowire filament and production method thereof
US9388529B2 (en) 2011-02-24 2016-07-12 Innventia Ab Single-step method for production of nano pulp by acceleration and disintegration of raw material
US8835141B2 (en) * 2011-06-09 2014-09-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Methods for integrated conversion of lignocellulosic material to sugars or biofuels and nano-cellulose
FI20115882A0 (en) * 2011-09-08 2011-09-08 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy A process for making a fiber yarn
FI126041B (en) 2011-09-12 2016-06-15 Stora Enso Oyj Method for controlling retention and intermediate used in the process
FI126457B (en) 2011-11-14 2016-12-15 Upm Kymmene Corp Method for producing fibril pulp
FI126118B (en) 2012-02-10 2016-06-30 Upm Kymmene Corp Cellulose pulp pretreatment method
FI126013B (en) * 2012-02-13 2016-05-31 Upm Kymmene Corp Process and system for the treatment of fibril cellulose, as well as fibril cellulose material
GB2502955B (en) * 2012-05-29 2016-07-27 De La Rue Int Ltd A substrate for security documents
PL2861800T3 (en) 2012-06-15 2017-09-29 University Of Maine System Board Of Trustees Release paper and method of manufacture
FI127817B (en) * 2012-08-21 2019-03-15 Upm Kymmene Corp Method for making paper product and paper product
FI127526B (en) * 2012-11-03 2018-08-15 Upm Kymmene Corp Method for producing nanofibrillar cellulose
SE537517C2 (en) 2012-12-14 2015-05-26 Stora Enso Oyj Wet-laid sheet material comprising microfibrillated cellulosic process for making them
FR3003581B1 (en) * 2013-03-20 2015-03-20 Ahlstroem Oy FIBROUS MEDIUM BASED ON FIBERS AND NANOFIBRILS OF POLYSACCHARIDE
EP2799618B1 (en) 2013-04-29 2016-04-27 Blankophor GmbH & Co. KG Use of micronized cellulose and fluorescent whitening agent for surface treatment of cellulosic materials
US9656914B2 (en) 2013-05-01 2017-05-23 Ecolab Usa Inc. Rheology modifying agents for slurries
FI127014B (en) * 2013-05-15 2017-09-29 Upm Kymmene Corp A process for preparing nanofibril cellulose and a paper product
FI125942B (en) 2013-07-26 2016-04-15 Upm Kymmene Corp Modification procedure of nanofibrillar cellulose composition
US10695947B2 (en) 2013-07-31 2020-06-30 University Of Maine System Board Of Trustees Composite building products bound with cellulose nanofibers
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
AU2013399666B2 (en) * 2013-09-04 2017-05-25 Halliburton Energy Services, Inc. Nano-carbohydrate composites as a lost circulation materials - LCM origami and other drilling fluid applications
FI126042B (en) 2014-03-31 2016-06-15 Upm Kymmene Corp Process for the manufacture of nanofibrillar cellulose and nanofibrillar cellulose product
GB201409047D0 (en) * 2014-05-21 2014-07-02 Cellucomp Ltd Cellulose microfibrils
FI126688B (en) * 2014-06-30 2017-03-31 Upm Kymmene Corp Method and apparatus for controlling the quality of nanofibrillar cellulose
US9970159B2 (en) * 2014-12-31 2018-05-15 Innovatech Engineering, LLC Manufacture of hydrated nanocellulose sheets for use as a dermatological treatment
KR102312070B1 (en) 2015-05-01 2021-10-13 에프피이노베이션스 A dry mixed re-dispersible cellulose filament/carrier product and the method of making the same
JP6821664B2 (en) * 2015-06-04 2021-01-27 ブルース クロスリー Manufacturing method of cellulose nanofibril
CA3001265A1 (en) 2015-10-14 2017-04-20 Fiberlean Technologies Limited 3d-formable sheet material
US10570347B2 (en) 2015-10-15 2020-02-25 Ecolab Usa Inc. Nanocrystalline cellulose and polymer-grafted nanocrystalline cellulose as rheology modifying agents for magnesium oxide and lime slurries
FI130254B (en) * 2016-02-03 2023-05-11 Kemira Oyj A process for producing microfibrillated cellulose and a product thereof
SE539833C2 (en) * 2016-04-01 2017-12-12 Stora Enso Oyj Process for production of film comprising microfibrillated cellulose
CN109071346B (en) * 2016-04-04 2022-06-14 菲博林科技有限公司 Compositions and methods for providing increased strength in ceiling, floor and building products
US11846072B2 (en) 2016-04-05 2023-12-19 Fiberlean Technologies Limited Process of making paper and paperboard products
EP3828339B1 (en) 2016-04-05 2023-11-29 FiberLean Technologies Limited Paper and paperboard products
ES2919328T3 (en) 2016-04-22 2022-07-26 Fiberlean Tech Ltd Fibers comprising microfibrillated cellulose and methods of manufacturing fibers and nonwovens thereof
SE539950C2 (en) * 2016-05-20 2018-02-06 Stora Enso Oyj An uv blocking film comprising microfibrillated cellulose, amethod for producing said film and use of a composition hav ing uv blocking properties
US10570261B2 (en) 2016-07-01 2020-02-25 Mercer International Inc. Process for making tissue or towel products comprising nanofilaments
US10724173B2 (en) 2016-07-01 2020-07-28 Mercer International, Inc. Multi-density tissue towel products comprising high-aspect-ratio cellulose filaments
US10463205B2 (en) 2016-07-01 2019-11-05 Mercer International Inc. Process for making tissue or towel products comprising nanofilaments
KR102569504B1 (en) * 2016-09-01 2023-08-23 에이치에스 매뉴팩츄어링 그룹, 엘엘씨 Bio-based derivatization method of cellulose surface
EP3516111A4 (en) 2016-09-19 2020-06-03 Mercer International inc. Absorbent paper products having unique physical strength properties
SE541755C2 (en) * 2017-03-01 2019-12-10 Stora Enso Oyj Process for production of film comprising microfibrillated cellulose
WO2019018150A1 (en) 2017-07-17 2019-01-24 Ecolab USA, Inc. Rheology-modifying agents for slurries
US10865317B2 (en) 2017-08-31 2020-12-15 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Low-fluorine compositions with cellulose for generating superhydrophobic surfaces
CN111684130A (en) * 2017-12-04 2020-09-18 芬欧汇川集团 Method for producing pulp precursor material for composite applications from chemical pulp and product thereof
WO2019161272A1 (en) 2018-02-15 2019-08-22 North Carolina State University Synthesis of micron and nanoscale carbon spheres and structures using hydrothemal carbonization
CA3096843A1 (en) 2018-04-12 2019-10-17 Mercer International, Inc. Processes for improving high aspect ratio cellulose filament blends
CN116444866A (en) * 2018-07-19 2023-07-18 凯米拉公司 Cellulose composition
FI129352B (en) * 2019-05-03 2021-12-31 Valmet Technologies Inc Monitoring and controlling of refining of fibrous pulp

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3534912A (en) * 1967-01-11 1970-10-20 Beloit Corp Low speed refining of a papermaking pulp solution
US3591451A (en) * 1969-02-06 1971-07-06 Ethyl Corp Pretreatment of vegetable matter and delignification of the refined matter with chloring dioxide
EP1038916B1 (en) * 1996-07-15 2004-12-15 Rhodia Chimie Additivation of essentially amorphous cellulose nanofibrils with carboxyl cellulose with a high degree of substitution
EP1848856A1 (en) * 2005-02-19 2007-10-31 International Paper Company Fixation of optical brightening agents onto papermaking fiber
US7638016B2 (en) * 2005-02-19 2009-12-29 International Paper Company Method for treating kraft pulp with optical brighteners after chlorine bleaching to increase brightness
US7914646B2 (en) * 2006-07-21 2011-03-29 Nalco Company Compositions and processes for paper production
JP2009526140A (en) * 2006-02-08 2009-07-16 エステイーエフアイ−パツクフオルスク・エイ・ビー Process for producing microfibrillated cellulose
EP1994222A1 (en) * 2006-02-20 2008-11-26 Clariant International Ltd. Improved process for the manufacture of paper and board
JP4831570B2 (en) 2006-03-27 2011-12-07 木村化工機株式会社 Functional cellulose material having high functional particle content and method for producing the same
JP4958097B2 (en) * 2006-07-19 2012-06-20 国立大学法人京都大学 Nanofiber sheet, method for producing the same, and fiber-reinforced composite material
KR20100016267A (en) 2007-04-05 2010-02-12 아크조 노벨 엔.브이. Process for improving optical properties of paper
JP5398180B2 (en) * 2007-06-11 2014-01-29 国立大学法人京都大学 Lignin-containing microfibrillated plant fiber and method for producing the same
WO2009069641A1 (en) * 2007-11-26 2009-06-04 The University Of Tokyo Cellulose nanofiber and process for production thereof, and cellulose nanofiber dispersion
US8298373B2 (en) * 2008-02-07 2012-10-30 University Of New Brunswick Combined process of peroxide bleaching of wood pulps and addition of optical brightening agents
SE0800807L (en) 2008-04-10 2009-10-11 Stfi Packforsk Ab New procedure

Also Published As

Publication number Publication date
FI20096233A0 (en) 2009-11-24
CN102686799A (en) 2012-09-19
EP2504487B1 (en) 2016-07-20
EP2504487A1 (en) 2012-10-03
WO2011064441A1 (en) 2011-06-03
FI20096233A (en) 2011-05-25
US20130000855A1 (en) 2013-01-03
EP2504487A4 (en) 2014-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI123289B (en) Process for the preparation of nanofibrillated cellulosic pulp and its use in papermaking or nanofibrillated cellulose composites
Balea et al. Assessing the influence of refining, bleaching and TEMPO-mediated oxidation on the production of more sustainable cellulose nanofibers and their application as paper additives
Boufi et al. Nanofibrillated cellulose as an additive in papermaking process: A review
Delgado-Aguilar et al. The key role of lignin in the production of low-cost lignocellulosic nanofibres for papermaking applications
Vallejos et al. Nanofibrillated cellulose (CNF) from eucalyptus sawdust as a dry strength agent of unrefined eucalyptus handsheets
FI127682B (en) A method of producing microfibrillated cellulose
Jiang et al. Effects of residual lignin on mechanical defibrillation process of cellulosic fiber for producing lignocellulose nanofibrils
EP2665862B1 (en) Method for improving strength and retention, and paper product
FI127111B (en) Process and intermediate for producing highly processed or microfibrillated cellulose
Santucci et al. Evaluation of the effects of chemical composition and refining treatments on the properties of nanofibrillated cellulose films from sugarcane bagasse
RU2535688C2 (en) Method of obtaining modified cellulose
KR102229332B1 (en) Dry cellulose filaments and the method of making the same
Oliaei et al. Microfibrillated lignocellulose (MFLC) and nanopaper films from unbleached kraft softwood pulp
US10752741B2 (en) UV blocking film and composition comprising microfibrillated cellulose, a method for producing said film and use of the composition
EP2616589B1 (en) Method for improving the removal of water
Tyagi et al. Hydrothermal and mechanically generated hemp hurd nanofibers for sustainable barrier coatings/films
CN112673133B (en) Molded body of cellulose fiber and method for producing same
US20130000856A1 (en) Method for improving the properties of a paper product and forming an additive component and the corresponding paper product and additive component and use of the additive component
Petroudy et al. Comparative study of cellulose and lignocellulose nanopapers prepared from hard wood pulps: Morphological, structural and barrier properties
CA3036599C (en) Method for producing cellulose filaments with less refining energy
Fathi et al. Prospects for the preparation of paper money from cotton fibers and bleached softwood kraft pulp fibers with nanofibrillated cellulose
US11598049B2 (en) Process of producing nanofibrillated cellulose with low energy consumption
BR112020017828A2 (en) METHOD FOR MANUFACTURING A COMPOSITION UNDERSTANDING MICROFIBRILLATED CELLULOSIS
JP7346018B2 (en) Method for producing cellulose fiber slurry
WO2023209622A1 (en) Dried modified pulp with a certain content of microfibrils and pre-fibrillated fibers

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 123289

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

MD Opposition filed

Opponent name: STORA ENSO OYJ