FI78949B - Foerfarande foer framstaellning av papper. - Google Patents

Description

78949

MENETELMÄ PAPERIN VALMISTAMISEKSI - FÖRFARANDE FÖR FRAMSTÄI.LNI NG AV PAPPER

Keksinnön kohteena on menetelmä paperin valmis-5 tamiseksi, kuten on määritelty patenttivaatimuksen 1 j ohdanto-- osassa.

Tässä tekstissä ilmaisulla paperi tarkoitetaan tavanomaista paperia, kartonkia ja muita näiden tapaisia massasta rainana valmistettavia tuotteita.

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.

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.

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.

Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta 5 viitataan patenttivaatimuksiin.

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.

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.

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).

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.

Edelleen käytettäessä keksinnön mukaista menetelmää, vedenpoisto helpottuu pohjarainan valmistuksen

II

3 78949 yhteydessä, koska raina koostuu pääasiassa pitkistä kuiduista. Tämä mahdollistaa suuremman ajonopeuden esim. kartonkikoneella.

Edelleen keksinnön mukaisella menetelmällä, 5 so. pintakerroksen avulla, voidaan parantaa pohjarainan opasiteettia. Tämä on edullista erityisesti kemimekaani-sista massoista valmistetuilla papereilla.

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.

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.

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.

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.

Al-hydroksidisaostuksen sijasta saostukseen voidaan käyttää myös synteettisiä polyelektrolyyttejä, kuten akryyliamidikopolymeerejä, polyetyleeni-imidejä, polyamidiamiineja ja kationista tärkkelystä.

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.

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.

15 Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskoh taisesti suoritusesimerkin avulla.

Esimerkki 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.

Valmistetun paperin (karkeiden kuitujen välit täytetty pintatäytteellä) sileys oli huomattavasti parempi kuin pohjapaperin sileys. Vastaavasti valmistetun 15 paperin päällystettävyys oli parempi.

Edellä esitetyssä kokeessa massasta muodostettiin karkea fraktio ja hieno fraktio fraktioimalla. Vastaavasti hienofraktio voidaan muodostaa myös esim. jauhamalla karkemmasta fraktiosta tai yleensä massasta.

20 Suoritusesimerkki on tarkoitettu ainoastaan havainnollistamaan keksintöä, ja keksinnön sovellutukset voivat vaihdella oheisten patenttivaatimuksien puitteissa.

25 30 35 li

Claims (4)

78949

1 Menetelmä paperin valmistamiseksi, jolloin massasulppu muodostetaan rainaksi, rainan pinnalle 5 muodostetaan pintakerros ja raina kuivataan, t u n- n e t t u siitä, että massasta erotetaan liimamainen jae saostamalla liimamainen jae hienoainesta sisältävästä vesifaasista ja erottamalla saatu sakka mekaanisesti, ja että saatu sakka muodostetaan paperin pintatäytteek- 10 si.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liimamainen jae saostetaan suodoksesta sekoittamalla hienoainesta sisältävään vesifaasiin Al-sulfaattia ja saostamalla Al-hydroksi- 15 sakka hydroksidilla.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massasulppu liete-tään veteen, lietteestä erotetaan karkea fraktio ja hieno fraktio mekaanisesti ja näiden erotuksen jälkeen 20 liimamainen jae saostetaan suodoksesta kemiallisesti ja erotetaan saatu sakka mekaanisesti.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liimamainen jae ja hieno fraktio yhdistetään ja muodostetaan pintatäytteeksi. 25