FI78949B

FI78949B - FOER FARING FRAMSTAELLNING AV PAPPER.

Info

Publication number: FI78949B
Application number: FI862004A
Authority: FI
Inventors: Per-Johan Aschan; Jorma Sundquist; Tuulikki Hattula
Original assignee: Keskuslaboratorio
Priority date: 1986-05-14
Filing date: 1986-05-14
Publication date: 1989-06-30
Also published as: FI862004A0; FI78949C; FI862004A

Description

7894978949

MENETELMÄ PAPERIN VALMISTAMISEKSI - FÖRFARANDE FÖR FRAMSTÄI.LNI NG AV PAPPERMETHOD FOR THE MANUFACTURE OF PAPER - FÖRFARANDE FÖR FRAMSTÄI.LNI NG AV PAPPER

Keksinnön kohteena on menetelmä paperin valmis-5 tamiseksi, kuten on määritelty patenttivaatimuksen 1 j ohdanto-- osassa.The invention relates to a method for producing paper as defined in the preamble of claim 1.

Tässä tekstissä ilmaisulla paperi tarkoitetaan tavanomaista paperia, kartonkia ja muita näiden tapaisia massasta rainana valmistettavia tuotteita.For the purposes of this text, the expression "paper" means plain paper, paperboard and similar articles made from pulp as a web.

10 Nykyisin tietystä massalajista valmistettavan paperin ominaisuuksia säädetään massaseoksien, lisäaineiden ia paperin jälkikäsittelyn avulla. Viimeksi mainitut toimenpiteet aiheuttavat aina lisäkustannuksia lisäaineiden lisäyksen ja/tai jälkikäsittelyn yhteydes-15 sä.10 At present, the properties of paper made from a particular type of pulp are regulated by means of pulp blends, additives and paper finishing. The latter measures always involve additional costs in connection with the addition and / or post-treatment of additives.

Suomalainen hakemusjulkaisu FI-862288 koskee paperia, jossa on pitkälle jauhettua paperimassaa, pitkälle jauhetusta paperimassasta erotettua hienoa materiaalia tai kuituja ja/tai nollavedestä saatua, 20 mahdollisesti kuituja sisältävää hienoa materiaalia oleva pintakerros enintään 10 g/m2. Vastaavassa menetelmässä paperiraina varustetaan pintakerroksella, joka muodostuu pitkälle jauhetusta paperimassasta, pitkälle jauhetusta paperimassasta erotetusta hienosta materi-25 aalista tai kuiduista ja/tai nollavedestä saadusta, mahdollisesti kuituja sisältävästä hienosta materiaalista ja jonka määrä on enintään 10 g/m2. Toisin sanoen julkaisun mukaan valmistettavan paperirainan pintakerros muodostuu pitkälle jauhetusta paperimassasta ja/tai 10 nollavedestä saadusta, mahdollisesti kuituja sisältävästä hienosta materiaalista. Hienolla materiaalilla julkai-sussa tarkoitetaan, patenttiselityksen mukaan, jauhamalla aikaansaatua hienoa materiaalia.Finnish application publication FI-862288 relates to paper with a surface layer of finely ground pulp, fine material or fibers separated from the finely ground pulp and / or fine material obtained from zero water, possibly containing fibers, up to 10 g / m2. In a similar method, the paper web is provided with a surface layer consisting of finely ground pulp material, fine material or fibers separated from the finely ground pulp and / or fine water obtained from zero water, possibly containing fibers, in an amount not exceeding 10 g / m 2. In other words, according to the publication, the surface layer of the paper web to be manufactured consists of a fine material obtained from finely ground pulp and / or zero water, possibly containing fibers. By fine material in the publication is meant, according to the patent specification, the fine material obtained by grinding.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on paran-35 taa mahdollisuuksia säätää paperin ominaisuuksia. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä paperin valmistamiseksi siten, että paperin ominaisuuk- 2 78949 siä voidaan säätää entistä laajemmissa rajoissa ilman lisäaineita ja/tai jälkikäsittelyä tai vaihtoehtoisesti käyttäen lisäaineita ja/tai jälkikäsittelyä.The object of the present invention is to improve the possibilities of adjusting the properties of the paper. In particular, it is an object of the invention to provide a method for producing paper in such a way that the properties of the paper can be adjusted over a wider range without additives and / or post-treatment or alternatively with the use of additives and / or post-treatment.

Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta 5 viitataan patenttivaatimuksiin.With respect to the features of the invention, reference is made to the claims.

Keksintö perustuu siihen perusajatukseen, että erotetaan liimamainen jae seostamalla ja saatu sakka muodostetaan paperin pintatäytteeksi. Täten valmistettavan paperin ominaisuuksia voidaan säädellä 10 laajemmin, kuin mihin nykyiset paperin valmistusmenetel mät antavat mahdollisuuden. Täten esim. pinnan sileyteen ja absorptio-ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa massan fraktioilla ja fraktioiden laadullisilla, määrällisillä ja lukumäärän sekä rainan muodostustavan muutoksilla.The invention is based on the basic idea that the adhesive fraction is separated by doping and the resulting precipitate is formed as a surface filler for paper. The properties of the paper thus produced can be controlled more extensively than is possible with current papermaking methods. Thus, for example, the smoothness and absorption properties of the surface can be influenced by the fractions of the pulp and by qualitative, quantitative and changes in the number of fractions and the way the web is formed.

15 Luonnollisesti saadun rainan valmistuksessa voidaan käyttää myös paperin valmistuksen yhteydessä käytettäviä lisäaineita tai muita massatyyppejä haluttujen ominaisuuksien aikaansaamiseksi. Täten paperiin voidaan lisätä täyteaineita, väriaineita ja yleensä 20 mitä tahansa muita paperin valmistuksen yhteydessä käytettäviä lisäaineita.In the production of a naturally obtained web, it is also possible to use additives or other pulp types used in connection with the production of paper in order to obtain the desired properties. Thus, fillers, dyes, and generally any other additives used in papermaking can be added to the paper.

Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan parantaa päällystettäväksi tarkoitetun pohjapaperin tai ponjakartongin massajakauman tasaisuutta ja pinnan 25 sileyttä. Pohjarainan pintakerroksen viimeistelyyn voidaan käyttää MG-kiilloitusta (kartonki) tai gloss-ka-lanterointia (paperi ja kartonki).The method according to the invention makes it possible to improve the uniformity of the mass distribution and the smoothness of the surface of the base paper or ponyboard intended for coating. MG polishing (cardboard) or gloss calendering (paper and board) can be used to finish the surface layer of the base web.

Edelleen keksinnön ansiosta paperin ja/kar-tongin pohja- tai välikerroksen tilavuusmassaa, so. bulk-30 kisuutta, ja lujuus- ja jäykkyysominaisuuksia voidaan säädellä fraktioimalla massa partikkelikoon mukaan eriasteisesti käyttäen erilaisia fraktioita. Täten, esim. lisäämällä osa hienoainesta, so. hienoa jaetta, pitkäkuitujakeeseen, so. karkeampaan jakeeseen, voidaan 35 säätää pohja- tai välikerroksen lujuusominaisuuksia.Furthermore, thanks to the invention, the bulk density of the base or intermediate layer of paper and / or board, i.e. bulk-30, and strength and stiffness properties can be controlled by fractionating the mass according to particle size to varying degrees using different fractions. Thus, e.g. by adding part of the fines, i. fine fraction, long fiber fraction, i.e. to a coarser fraction, the strength properties of the base or intermediate layer can be adjusted.

Edelleen käytettäessä keksinnön mukaista menetelmää, vedenpoisto helpottuu pohjarainan valmistuksenFurthermore, by using the method according to the invention, dewatering is facilitated in the manufacture of the base web

IIII

3 78949 yhteydessä, koska raina koostuu pääasiassa pitkistä kuiduista. Tämä mahdollistaa suuremman ajonopeuden esim. kartonkikoneella.3 78949 because the web consists mainly of long fibers. This enables a higher driving speed, for example with a board machine.

Edelleen keksinnön mukaisella menetelmällä, 5 so. pintakerroksen avulla, voidaan parantaa pohjarainan opasiteettia. Tämä on edullista erityisesti kemimekaani-sista massoista valmistetuilla papereilla.Furthermore, by the method according to the invention, i.e. with the help of the surface layer, the opacity of the base web can be improved. This is particularly advantageous for papers made from chemimechanical pulps.

Saostamalla suodoksen liimamaiset komponentit hienoaineksen mukana hienoainetta sisältävästä sulpusta 10 saadaan mainitut liimamaiset komponentit poistettua suodoksesta ja otettua hyötykäyttöön. Niiden poistaminen suodoksesta massan valmistuksen jälkeen vähentää paperikoneen kiertoveden kuormitusta ja jätevesien ympäristökuormitusta.By precipitating the adhesive components of the filtrate with the fines from the fines-containing stock 10, said adhesive components can be removed from the filtrate and recovered. Removing them from the filtrate after pulp production reduces the load on the circulating water of the paper machine and the environmental load on the wastewater.

15 Keksinnön mukaisessa menetelmässä paperin valmistukseen tarkoitettu massa voidaan jakaa sulppuna partikkelikoon mukaan ainakin kahdeksi halutunlaiseksi jakeeksi. Jakeiden erotus voidaan toteuttaa millä tahansa sinänsä tunnetulla menetelmällä, kuten pyörre-erottimel-20 la tai esim. viirasuodattimella. Edelleen massa voidaan muodostaa kahdeksi tai useammaksi erilaisen partikkeli-koon omaavaksi jakeeksi eli fraktioksi riippuen fraktioitavan massan partikkelikokojakaumasta. Suodattimena voi olla esim. viira, 30 - 40 mesh.In the process according to the invention, the pulp for the production of paper can be divided into a pulp according to the particle size into at least two desired fractions. The separation of the fractions can be carried out by any method known per se, such as a vortex separator-20a or e.g. a wire filter. Furthermore, the pulp can be formed into two or more fractions with different particle sizes, i.e. fractions, depending on the particle size distribution of the pulp to be fractionated. The filter can be e.g. a wire, 30 - 40 mesh.

25 Saatu karkea, so. pitkäkuituinen fraktio voidaan valmistaa pohjarainaksi tunnettuun tapaan perälaatikon avulla, ja rainasta poistetaan vettä ja se märkäpuriste-taan. Kostealle karkeasta fraktiosta muodostetulle rainalle muodostetaan pintakerros hienosta fraktiosta 30 sinänsä tunnettuun tapaan, kuten on tunnettua paperin päällystyksen yhteydestä, esim. pursottamlla ja/tai kaaviloimalla. Pohjarainan pinnalle voidaan tarpeen ja paperin toivottujen ominaisuuksien mukaan muodostaa myös välikerros ja/tai yksi tai kaksi pintakerrosta 35 hienommasta jakeesta, kuten on yleisesti tunnettua paperin valmistuksen yhteydestä. Pintatäytteen paksuutta voidaan muuttaa tarpeen mukaan siten, että saavutetaan Γ _ 4 78949 halattu lopputuotteen sileys ja absorptiokyky. Lopuksi pinnoitettu raina kuivataan, kuten on yleisesti tunnettua alalla. Monifraktiopaperi voidaan valmistaa myöskin monikerrospaperin ylimmäiseksi kerrokseksi tunnettuun 5 tapaan.25 Obtained coarse, ie. the long-fiber fraction can be prepared as a base web in a known manner by means of a headbox, and the web is dewatered and wet-pressed. A surface layer of the fine fraction 30 is formed on the wet web formed from the coarse fraction in a manner known per se, as is known from the connection of paper coating, e.g. by extrusion and / or scraping. Depending on the need and the desired properties of the paper, an intermediate layer and / or one or two surface layers 35 of finer fraction can also be formed on the surface of the base web, as is generally known in connection with papermaking. The thickness of the surface filling can be changed as needed to achieve the desired smoothness and absorbency of the final product Γ _ 4 78949. Finally, the coated web is dried, as is generally known in the art. The multi-fraction paper can also be produced as a top layer of multi-ply paper in a known manner.

Keksinnön mukaan massasta erotetaan liimamainen jae karkean fraktion erotuksen jälkeen saadusta hieno-fraktiolietteestä seostamalla liimamainen jae nesteestä, so. hienoainesta sisältävästä vesif aasista kemiallisesti, 10 esim. Al-hydroksisaostuksella. Saostus suoritetaan lisäämällä esim. Al-suolaa, kuten sulfaattia ja saos-tamalla sakka, esim. Al-hydroksisakka lipeällä, soodalla tai kalkilla. Muodostuva kolloidaalinen sakka, kuten Al-hydroksisakka sitoo mukaansa puusta liuenneita 15 komponentteja ja/tai kolloidihiukkasia. Muodostettaessa saatu Al-hydroksidisakka paperin pintatäytteeksi tämän veden absorptiokykyä ja sileyttä voidaan säätää muuttamalla Al-hydroksidisakan ja siihen sitoutuneen aineen määrällisiä suhteita. - Tällä tavalla muodostettu pinta-20 täyte koostuu massasta erotetusta hienommasta kuitufrak- tiosta, joka sisältää kuituseinän paloja, katkenneita kuituja ja lyhyitä kuituja, sekä epäorgaanisen sakan mukana massan pesuvedestä, so. kuitulietteestä sitoutuneista pääasiassa liuenneista tai kolloidaalisista puun 25 aineosista.According to the invention, the adhesive fraction is separated from the pulp from the fine fraction slurry obtained after the separation of the coarse fraction by mixing the adhesive fraction with the liquid, i. from the fines-containing aqueous phase chemically, e.g. by Al-hydroxy precipitation. The precipitation is carried out by adding e.g. an Al salt such as sulphate and precipitating a precipitate, e.g. an Al hydroxy precipitate with alkali, soda or lime. The resulting colloidal precipitate, such as the Al-hydroxy precipitate, binds dissolved components and / or colloidal particles from the wood. By forming the Al hydroxide precipitate obtained as a surface filler of the paper, the absorbency and smoothness of this water can be adjusted by changing the quantitative ratios of the Al hydroxide precipitate and the substance bound to it. - The surface-20 filler formed in this way consists of a finer fiber fraction separated from the pulp, which contains pieces of fiber wall, broken fibers and short fibers, and, together with the inorganic precipitate, the pulp washing water, i.e. mainly dissolved or colloidal wood constituents bound from fibrous sludge.

Al-hydroksidisaostuksen sijasta saostukseen voidaan käyttää myös synteettisiä polyelektrolyyttejä, kuten akryyliamidikopolymeerejä, polyetyleeni-imidejä, polyamidiamiineja ja kationista tärkkelystä.Instead of Al-hydroxide precipitation, synthetic polyelectrolytes such as acrylamide copolymers, polyethyleneimides, polyamide amines and cationic starch can also be used for precipitation.

30 Keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää paperin valmistuksen yhteydessä kemimekaanisesta ja/tai mekaanisesta massasta. Käytettäessä valkaisematonta massaa ja valmistettaessa valkoista paperia, valkaisematon massa voidaan pestä sekoittamalla sitä vedessä 35 esim. lämpötilassa noin 60 °C noin 1 - 2 h ajan. Massa voidaan erottaa pesuvedestä ia valkaista tunnettuun tapaan. Pesuvedestä erotetaan tämän jälkeen liimamainen 78949 jae Al-sulfaatin ja emäksen avulla, kuten yllä on kuvattu, ja saatu jae yhdistetään valkaisun jälkeen massasta erotettavaan hienompaan kuituf raktioon. Lietetäytteeseen voidaan tarvittaessa lisätä tavanomaisia täyteaineita 5 ja sideaineita. Yleensä selityksessä ja vaatimuksissa esitettyjä menetelmän modifikaatioita voidaan käyttää valmistettaessa paperia valkaisemattomasta ja/tai valkaistusta massasta.The process according to the invention can be used in connection with the production of paper from chemimechanical and / or mechanical pulp. When using unbleached pulp and making white paper, the unbleached pulp can be washed by stirring it in water, e.g. at a temperature of about 60 ° C for about 1 to 2 hours. The pulp can be separated from the wash water and bleached in a known manner. The wash water is then separated from the glue-like 78949 fraction by means of Al sulphate and base, as described above, and the resulting fraction is combined with a finer fibrous fraction to be separated from the pulp after bleaching. If necessary, conventional fillers 5 and binders can be added to the sludge filling. In general, the method modifications set forth in the specification and claims can be used to make paper from unbleached and / or bleached pulp.

Fraktioitaessa käytettävä massan karkean jakeen 10 osuus massasta voi olla 40 - 50 - 60 p-%. Hienon jakeen osuus koko massasta voi olla esim. 40 - 50 p-% koko massasta ja Al-hydroksidisakan osuus esim. alle 10 p-%. Myös muita osuuksia karkealle ja hienolle fraktiolle ja saostettavalle sakalle voidaan käyttää.The proportion of coarse fraction 10 used in the fractionation may be 40 to 50 to 60% by weight. The proportion of the fine fraction in the total mass can be, for example, 40 to 50% by weight of the total mass and the proportion of the Al hydroxide precipitate, e.g. less than 10% by weight. Other proportions for the coarse and fine fraction and the precipitate to be precipitated can also be used.

15 Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskoh taisesti suoritusesimerkin avulla.The invention will now be described in detail by way of an exemplary embodiment.

Esimerkki 1Example 1

Eräässä kokeessa kävtettin (natriumsulfIitti-) kernitermohierrettä, jonka sulfonaattipitoisuus oli 1,3 20 %, saanto 90 % ja freeness (C.S.F.) 300 ml. Massan karakterisoiraiseksi suoritettiin Bauer McNett frak-tiointi, jolloin viiralle 48 mesh jäänyt massa oli 69 % ja hienoaineksen eli viiran 200 mesh läpimennyt osuus oli 18 %. Massaa pidettiin vedessä (60 °C) noin 2 h 25 ajan hitaasti sekoittaen. Massasulpusta erotettiin suodattamalla 35 mesh viiralla karkea eli pitkäkuitu-fraktio, 50 % massasta. Tästä fraktiosta tehtiin pohja-arkki (50 g/m2 tavalliseen tapaan. Arkki märkäpu-ristettiin. Toisesta fraktiosta saostettiin pesun aikana 30 kuidusta veteen siirtynyt liimamainen kuidun aineosa lisäämällä fraktioon A12(S04)3 ja tarpeellinen määrä Ca(OH)2 tai NaOH, pH 4,3. Sakka ja hienoaines erotettiin nesteestä siten, että suodos oli kirkas. Liimamaisen aineen erotuksen tehostamiseksi seostaminen voidaan 35 toistaa suodoksesta. Todettiin, että yhden saostuksen avulla pesuveden orgaanisen hiilen kokonaispitoisuus voidaan pienentää puoleen. Hienoaines ja Al-hydrok- β 78949 sisakka levitettiin pohja-arkin päälle ja kuivattiin n. 60 % kuiva-ainepitoisuuteen infrapunakuivaajalla. Lopullinen kuivaus suoritettiin kuumennetulla taso-puristimella. Lopuksi arkki kalanteroitiin lämpötilassa 5 40 °C. Paperin tuhkapitoisuudeksi saatiin 7 %. Poh ja-arkille ja valmistetulle paperille määrättiin vetoja repäisyindeksit sekä sileys. Saadut veto- ja repäi-syindeksit olivat pohja-arkin lujuuksien tasolla ja tätä suurempia. Pinnan sileys oli kalanteroinnin jälkeen 10 2,6 um (Parker Printsurf-laite), pohjarainan sileys oli 5,6 uin.In one experiment, a (sodium sulfite) core thermorubble with a sulfonate content of 1.3 to 20%, a yield of 90% and a freeness (C.S.F.) of 300 ml was used. The pulp was characterized by Bauer McNett fractionation, whereby the mass remaining on the wire at 48 mesh was 69% and the proportion of fines, i.e. the wire passed through 200 mesh, was 18%. The mass was kept in water (60 ° C) for about 2 h with slow stirring. The pulp was separated by filtering with a 35 mesh wire coarse or long fiber fraction, 50% of the pulp. This fraction was made into a base sheet (50 g / m 2 in the usual way. The sheet was wet-pressed. From the second fraction, the adhesive fiber component transferred from water to water was precipitated by adding A12 (SO 4) 3 and the necessary amount of Ca (OH) 2 or NaOH, pH 4.3 The precipitate and fines were separated from the liquid so that the filtrate was clear.To improve the separation of the adhesive, the compounding can be repeated from the filtrate.It was found that one precipitate can halve the total organic carbon content of the wash water. on a base sheet and dried to a dry matter content of about 60% with an infrared dryer.The final drying was performed with a heated flat press.Finally the sheet was calendered at a temperature of 5 to 40 ° C. The paper had an ash content of 7%. The tensile and tear indices obtained were at the level of the strength of the base sheet and larger than this. The smoothness of the surface after calendering was 10 2.6 μm (Parker Printsurf device), the smoothness of the bottom web was 5.6 μm.

Valmistetun paperin (karkeiden kuitujen välit täytetty pintatäytteellä) sileys oli huomattavasti parempi kuin pohjapaperin sileys. Vastaavasti valmistetun 15 paperin päällystettävyys oli parempi.The smoothness of the produced paper (coarse fiber gaps filled with surface filler) was significantly better than the smoothness of the base paper. Similarly, the coatability of the 15 paper produced was better.

Edellä esitetyssä kokeessa massasta muodostettiin karkea fraktio ja hieno fraktio fraktioimalla. Vastaavasti hienofraktio voidaan muodostaa myös esim. jauhamalla karkemmasta fraktiosta tai yleensä massasta.In the above experiment, a coarse fraction and a fine fraction were formed from the pulp by fractionation. Correspondingly, the fine fraction can also be formed, for example, by grinding from a coarser fraction or, in general, from pulp.

20 Suoritusesimerkki on tarkoitettu ainoastaan havainnollistamaan keksintöä, ja keksinnön sovellutukset voivat vaihdella oheisten patenttivaatimuksien puitteissa.The exemplary embodiment is intended to illustrate the invention only, and embodiments of the invention may vary within the scope of the appended claims.

25 30 35 li25 30 35 li

Claims

78949

A method for producing paper, in which the pulp stock is formed into a web, a surface layer is formed on the web surface 5 and the web is dried, characterized in that the adhesive fraction is separated from the pulp by precipitating the adhesive fraction from the fines-containing aqueous phase 10 si.

Process according to Claim 1, characterized in that the adhesive-like fraction is precipitated from the filtrate by mixing Al sulphate in the aqueous phase containing the fines and precipitating the Al hydroxy precipitate with hydroxide.

Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the pulp slurry is slurried in water, the coarse fraction and the fine fraction are mechanically separated from the slurry and after these separation the adhesive fraction is chemically precipitated from the filtrate and the precipitate obtained is separated mechanically.

Process according to Claim 3, characterized in that the adhesive-like fraction and the fine fraction are combined and formed into a surface filler. 25