NO330049B1

NO330049B1 - Anvendelse av kolloidalt utfelt kalsiumkarbonat som et fyllstoff under fremstilling av papir

Info

Publication number: NO330049B1
Application number: NO20005871A
Authority: NO
Inventors: Klaus Lunden; Ib Attrup; Jens Toftelund Madsen
Original assignee: J M Huber Denmark Aps
Priority date: 1998-05-27
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2011-02-07
Also published as: ES2228045T3; EP1084297B1; DE69919703D1; US6887351B1; DE69919703T2; US7267719B2; NO20005871D0; US20050098066A1; CA2333113C; ATE274616T1; AU4030199A; EP1084297A1; WO1999061703A1; NO20005871L; CA2333113A1; WO1999061703A8

Description

Oppfinnelsesområde

Den foreliggende oppfinnelse vedrører SC-papir og avispapir som inneholder kolloidalt PCC i kombinasjon med et ytterligere fyllstoff valgt blant kaolin, kalsinert kaolin, kritt og oppmalt marmor, samt et fyllstoff som sådan.

Bakgrunn for oppfinnelsen

I forbindelse med fremstillingen av papir er det meget viktig å være i stand til å regulere papirets porøsitet. For eksempel er det nødvendig med et papir med lav porøsitet for å oppnå et akseptabelt resultat i f.eks. i trykkfargestråletrykking og dyptrykking. Dersom papiret er for porøst, vil det fungere som trekkpapir under trykkingen, og det resulterende trykk kan være utflytende, hvorved kontrasten mellom trykte og utrykte områder eller mellom forskjelligfargede områder ikke gjengis skarpt. Tilsvarende kan det på papir som har ujevn porøsitet sees at intensiteten av fargingen varierer ("marmorering"), noe som selvfølgelig er uønskelig idet den fargede flate fremstår som spraglet eller marmorert. På den annen side kan papirets porøsitet også være for lav, idet et meget kompakt papir vil ha vanskelighet med å absorbere trykkfargen, noe som bl.a. kan resultere i utovergniing ("avsetning") mellom trykte ark. Dette fenomen kan på en negativ måte influere på trykkresultatene,

trykkhastigheten og trykkeprosessen som benyttes.

Papirindustrien benytter for tiden adskillige forskjellige måter for regulering av papirs porøsitet. Blant annet utnyttes det faktum at visse mineraler i form av flak, f.eks. talkum og kaolin, som resultat av sin form vil være i stand til å redusere porøsiteten, idet de individuelle partikler vil bli avleiret som skjell på en fisk og derved forsegle flaten. Findelte silikater kan anvendes sammen med pigmentering for å redusere papirets porøsitet. Når de kommer inn i eller på papiret, vil disse findelte partikler lukke porene som bidrar til papirets porøsitet.

For å regulere papirets egenskaper anvendes det ofte en kombinasjon av ett eller flere fyllstoffer og forskjellige andre tilsetningsmidler. I gruppen tilsetningsmidler er alkylketendimerer (AKD), alkenylravsyreanhydrid (ASA), stivelse og retensjonsmidler. Retensjonsmidler tilsettes for å lette fremstillingen av papiret, mens AKD, ASA og stivelse tilsettes for å sikre papirkvaliteten (styrke, trykkingsegenskaper, etc).

Uavhengig av hvilken av de for tiden kjente metoder som benyttes, har de alle ulemper. Kaolin og talkum i form av flak vil ha negativ innvirkning på papirets lyshet sammenlignet med de hvite fyllstoffer, så som oppmalt marmor eller PCC (utfelt kalsiumkarbonat).

De findelte silikater som anvendes til pigmentering har relativt gode tekniske egenskaper. Men silikatpro-duktene har ulempen at de er mye kostbarere enn fyllstoffene som vanligvis anvendes i papirfremstilling. Det samme gjelder andre tilsetningsmidler som det er vanlig å anvende i forbindelse med papirfremstilling. Disse er ofte mange ganger kostbarere enn et kalsiumkarbonat-fyllstoff.

I løpet av årene er det blitt gjort tallrike forsøk på å optimalisere papirsammensetninger nøyaktig med det formål å bedre papirets porøsitet og trykkingsegenskaper. Problemet har imidlertid vært at ingen av disse forsøk på en løsning har vært ideelle, idet de enten har en negativ innvirkning på andre egenskaper ved papiret (bl.a. lysheten) eller er relativt kostbare å anvende (silikatprodukter).

Anvendelsen av kolloidalt PCC som sådant i papir er kjent. For eksempel er det i US 4.892.590 beskrevet anvendelse av et tokomponent-bindemiddelsystem som et retensjonsmiddel for papirfremstilling, hvor bindemidlet omfatter kolloidalt PCC med et høyt spesifikt overflateareal, sammen med en kationisk stivelse. Nevnte PCC som anvendes har et overflateareal på 10-200 m<2>/g, og vektforholdet mellom PCC og kationisk stivelse er fra 2:1 til 1:20.

Fra US 4.460.637 er det kjent et trykkfarge-stråle-papir (belagt papir) med to forskjellige topper av pore-størrelsesfordeling i det eller de trykkfargeopptakende lag. Den ønskede porestørrelsesfordeling kan oppnås bl.a. ved hjelp av agglomerater med en gjennomsnittlig diameter på 1-50 fom, hvor de individuelle partikler i agglomeratene har en størrelse på høyst 0,20^m, f.eks. kolloidale partikler på høyst 0,01^m; slike kolloidale partikler kan være kolloidalt kalsiumkarbonat.

Fra WO 96/29369 er det kjent at fremstille og anvende oppmalt PCC med et BET-overflateareal på minst 15 m<2>/g i kombinasjon med et bindemiddel i papir.

Fra WO 97/30220 er det kjent at anvende en kombinasjon av sellulose materiale og PCC som fyllstoff i papir til for eksempel avispapir.

J.D. Passaretti et al, 1993, " Application of High Opacity Precipitated Calcium Carbonate", TAPPI PRESS, beskriver anvendelse av kolloidalt PCC (PCC#4 - scalenohedral PCC), gjerne i kombinasjon med talkum til at redusere porøsiteten av papir.

Man tror ikke at kolloidalt PCC tidligere er blitt beskrevet eller anvendt som et fyllstoff i papir med det formål å regulere papirets porøsitet og

trykkingsegenskaper.

Beskrivelse av oppfinnelsen

Det har i forbindelse med oppfinnelsen vist seg at anvendelse av kolloidalt PCC med et stort overflateareal som et fyllstoff gjør det mulig å erstatte en del av de ovennevnte pigmenter samtidig som det også er mulig å regulere papirets porøsitet og trykkingsegenskaper. Sammenlignet med de tidligere beskrevne metoder har anvendelsen av kolloidalt PCC tallrike fordeler. Det er billig, bevirker lite slitasje, det kan bibringe større lyshet enn kaolin- og talkumflak og produktet er bedre tilpassbart til individuelle typer papir.

I et aspekt vedrører foreliggende oppfinnelse SC-papir som inneholder kolloidalt PCC i kombinasjon med et ytterligere fyllstoff valgt blant kaolin, kalsinert kaolin, kritt og oppmalt marmor og har en porøsitet på høyst 0,30<y>m/Pas, f.eks. høyst 0,28 ym/Pas, f.eks. høyst 0,26 ym/Pas, f.eks. høyst 0,24 um/Pas, f.eks. høyst 0,22 ym/Pas, og hvor kolloidalt PCC har et BET-overflateareal på minst 15 m<2>/g.

Ett andet aspekt ved oppfinnelsen vedrører avispapir, som inneholder kolloidalt PCC i kombinasjon med et ytterligere fyllstoff valgt blant kaolin, kalsinert kaolin, kritt og oppmalt marmor og har en porøsitet på høyst 0,20 ym/Pas, f.eks. høyst 0,18 ym/Pas, f.eks. høyst 0,16 ym/Pas, og hvor kolloidalt PCC har et BET-overf lateareal på minst 15 m<2>/g.

Ifølge et tredje aspekt vedrører oppfinnelsen en

pigmentblanding egnet til papirfremstilling som inneholder kolloidalt PCC med et BET-overflateareal på 15-100 m2/g og at det kolloidale PCC omfatter aggregater/agglomerater med en ekvivalent kulepartikkelstørrelse i området 0,1-5,0<y>m, hvor aggregatene/agglomeratene består av enkeltkrystaller som har en ekvivalent kulepartikkelstørrelse på ca. 0,01-0,50 ym, i kombinasjon med minst et fyllstoff valgt blant følgende pigmenter: kaolin, kalsinert kaolin, kritt og oppmalt ma rmor.

Andre aspekter og foretrukne utførelsesformer vil fremgå av den etterfølgende detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen .

Slik den benyttes i den foreliggende beskrivelse og i kravene, angir betegnelsen "kolloidalt PCC" (kjemisk for-mel: CaCOa) et PCC-produkt i form av aggregater/agglomerater av individuelle PCC-partikler hvor aggregatene/agglomeratene har et overflateareal på minst 15 m<2>/g bestemt ved BET-metoden (Brunauer, Emmet, Teler, DIN 66131). Aggrega-tene/agglomeratene har fortrinnsvis en ekvivalent kulepartikkelstørrelse (middelpartikkelstørrelse, MPS) i området ca. 0,1-5,0^m, f.eks. ca. 0,2-4^m, typisk ca. 0,5-3,0fom, bestemt f.eks. ved sedimentering i en "Sedigraph" 5100 fra Micromeritics. Aggregatenes/agglomeratenes BET-overflateareal vil typisk være opptil ca. 100 m<2>/g, mer typisk opptil ca. 80 m<2>/g, f.eks. opptil ca. 50 m<2>/g, f.eks. opptil ca. 30 m<2>/g, og typisk minst ca. 20 m<2>/g. Aggregatene/agglomeratene består av et større eller mindre antall enkeltkrystaller som har en ekvivalent kulepartikkelstørrelse på typisk ca. 0,01-0,50 fom.

Det vil være klart for en fagmann at kolloidalt PCC også kan foreligge som aggregater med et overflateareal på mindre enn 10 m<2>/g, men som nevnt ovenfor forstås med ut-trykket "kolloidalt PCC" i sammenheng med den foreliggende oppfinnelse som PCC med det angitte overflateareal på minst 15 m<2>/g. Tilsvarende kan det ifølge oppfinnelsen anvendes en PCC-blanding hvor en del av blandingen er kolloidalt PCC med et overflateareal på minst 15 m<2>/g og en del av blandingen er "ikke-kolloidal", hvorved "ikke-kolloidalt PCC" defineres som PCC med et overflateareal på mindre enn 10m<2>/g.

Et eksempel på et kolloidalt PCC ifølge oppfinnelsen er angitt i tabellen nedenfor.

Partikkelstørrelsesfordelingen til dette PCC-produkt er vist på fig. 1, mens fig. 2 viser et SEM-bilde av ty-piske aggregater.

Det kolloidale PCC vil anvendes sammen med minst ett annet fyllstoff eller pigment valgt blant følgende pigmenter: kaolin, kalsinert kaolin, kritt og oppmalt marmor, kaolin er særlig foretrukket

Det funn som danner basis for oppfinnelsen, nemlig det faktum at papirs porøsitet kan reguleres nøyaktig ved hjelp av kolloidalt PCC, gir imidlertid den fordel at den relative mengde kolloidalt PCC i forhold til andre fyllstoffer og/eller pigmenter, samt det kolloidale, utfelte kalsiumkarbonats egenskaper (særlig overflateareal), kan justeres i hvert enkelt tilfelle for å oppnå egenskapene som er ønskelige for angjeldende papir. Det er således klart at mengden kolloidalt PCC som må anvendes avhenger av type papir som skal fremstilles og av typen og mengden av eventuelle andre fyllstoffer. Mengden kolloidalt PCC som skal anvendes kan derfor variere sterkt, dvs. fra ca. 1 vekt% av det totale fyllstoff til 100% av det totale fyllstoff. Det kolloidale PCC vil normalt anvendes i en mengde på minst 10 vekt%, mer typisk minst 20 vekt%, f.eks. minst ca. 50 vekt%, regnet av vekten av totalt fyllstoff. Den nøyaktige mengde kolloidalt PCC som skal anvendes for å oppnå de ønskede egenskaper for et gitt papir, inklusivt en spesiell porøsitet, vil lettvint kunne bestemmes av en fagmann, f.eks. ved ganske enkelt å fremstille en rekke papirprøver hvor det anvendes forskjellige mengder av det kolloidale PCC i forhold til de andre fyllstoffene.

Typisk vil mengden kolloidalt PCC som anvendes ifølge oppfinnelsen være minst ca. 1 vekt% regnet av papirets totalvekt, mer typisk minst ca. 2 vekt%, f.eks. minst ca. 3 vekt%, så som minst ca. 4 vekt% eller 5 vekt%. Avhengig av den totale vekt av fyllstoff i papiret og andelen av fyllstoff som utgjøres av det kolloidale PCC, kan imidlertid det kolloidale PCC selvfølgelig foreligge i vesentlig høyere mengder.

Ifølge oppfinnelsen kan det kolloidale PCC i kombinasjon med minst et fyllstoff valgt blant følgende pigmenter: kaolin, kalsinert kaolin, kritt og oppmalt marmor anvendes som et fyllstoff for å regulere porøsiteten og trykkingsegenskapene til treholdig papir, så som superkalandrert (SC) papir/avispapir. Oppfinnelsen er særlig egnet for regulering av porøsiteten og trykkingsegenskapene til ubelagt treholdig papir, idet disse egenskaper kan være vanskelige å regulere i slikt papir sammenlignet med belagt papir, hvor porøsiteten reguleres ved hjelp av belegglaget. I en foretrukken utfø-relsesform vedrører oppfinnelsen anvendelse av det kolloidale PCC i fremstillingen av SC-papir.

Det vil være kjent for fagfolk på papirfremstillings-området at betegnelsene "treholdig" og "trefritt" henviser til om ligninkomponenten i lignocellulose-trefibrene er blitt fjernet. Disse betegnelser anvendes her i overens-stemmelse med deres konvensjonelle betydninger på området, dvs. at "trefri" henviser til cellulosefiber hvor stort sett alt eller i det minste det meste av ligninet er blitt fjernet, mens "treholdig" henviser til lignocellulosefiber hvor ligninkomponenten ikke er blitt fjernet. Selv om den spesielle mengde lignin som kan foreligge i "trefri" masse kan variere fra land til land, er denne mengde relativt liten. I Finland defineres f.eks. "trefritt" papir som papir hvor mindre enn 10 vekt% av massen er slipmasse eller annen ligninholdig masse. I denne sammenheng henviser således "treholdig" papir til papir hvor fibrene inneholder en vesentlig ligninbestanddel hvor typisk minst ca. 5 vekt% av massen er ligninholdig masse, mer typisk minst ca. 10 vekt%, så som minst ca. fra 15 til 20 vekt%.

Fjerning av lignin for å resultere i trefrie fibrer kan utføres ved hjelp av forskjellige velkjente prosesser, f.eks. ved å anvende kraftprosessen eller sulfittoppslut- ning. Slike prosesser som fjerner lignin fra trefribrer resulterer i høyere kvalitet, men også i kostbarere fibrer.

Når det gjelder SC-papir, særlig SC-A-papir, som inneholder kolloidalt PCC ifølge oppfinnelsen, kan porøsiteten f.eks. reduseres til en verdi på høyst ca. 0,30fom/Pas, f.eks. høyst ca. 0,28foM/Pas, f.eks. høyst ca. 0,26foM/Pas, f.eks. høyst ca. 0,24foM/Pas, f.eks. høyst ca. 0,22foM/Pas. Med andre ord kan papirets porøsitet reduseres til en verdi rundt eller eventuelt enda lavere enn verdien for porøsiteten til et tilsvarende papir fremstilt på basis av kaolin. Dette er belyst i eksempel

Det vil være kjent for fagfolk på området at SC-papir kan klassifiseres i én av adskillige underkategorier basert på lyshetsegenskaper, fyllstoffnivå, ruhet, arkglans og porøsitet. Toppgraden for SC-papir er således SC-A+. SC-A-papir avviker typisk fra SC-A+ ved at det har litt lavere lyshet, mens SC-B typisk avviker fra SC-A ved at det har lavere lyshet, lavere fyllstoffnivå, en lavere arkglans og en høyere porøsitet.

I forbindelse med den foreliggende beskrivelse defineres SC-papirets kvaliteter SC-A, SC-A+ og SC-B som følger:

SC- A

Lyshet > 64%

Fyllstoffnivå > 30%

Ruhet (0,5 bar) < 2,0

Ruhet (1 bar) < 1,5 fira

Porøsitet 0,3 <^m/Pas

SC- A+

Som SC-A ovenfor, men lyshet > 70%

SC- B

SC-papirene som ikke tilfredsstiller betingelsen for SC-A, men som tilfredsstiller følgende betingelser:

Lyshet > 60%

Fyllstoffnivå > 15%

Ruhet (0,5 bar) < 3,0

Ruhet (1 bar) < 2,5 ym

Porøsitet 0,6 <^m/Pas

Når det gjelder avispapir, vil anvendelsen av kolloidalt PCC i kombinasjon med minst et av de ovennevnte fyllstoffer gjøre det mulig å redusere papirets porøsitet til en verdi på høyst ca. 20^M/Pas, f.eks. høyst ca. 18^M/Pas, f.eks. høyst ca. 16^M/Pas. For SC-papir og avispapir vil porøsiteten som oppnås i hvert tilfelle avhenge bl.a. av tremassen som anvendes og mengden og egenskapene til det kolloidale PCC og det/de andre fyllstoffer som anvendes. De ovennevnte porøsitetsverdier for SC-papir og avispapir må derfor bare tas som eksempler, idet det viktige trekk ved oppfinnelsen er muligheten til å regulere (redusere) porøsiteten i forhold til porøsiteten som ellers ville være oppnåelig i et gitt papir under anvendelse av et kjent fyllstoff.

Kolloidalt PCC kan fremstilles på kjent måte ved karbonatisering av kalkmelk (kalsiumhydroksidoppslemming) under egnede betingelser. Følgende betingelser kan betraktes som ikke-begrensende eksempler på fremstillingen av

kolloidalt PCC.

Brent kalk med en reaktivitet (DIN T60) på mellom 10 sekunder og 5 minutter leskes i 40°C varmt vann under anvendelse av et vann/kalk-forhold på 4:1. Den derved frem-stilte kalkmelk tynnes til 40% tørrstoffinnhold, hvoretter den siktes gjennom en 500 sikt.

Etter sikting avkjøles kalkmelken til 20°C, og karbo-natiseres i en passende gasstrømreaktor under anvendelse av røykgass eller en blanding av CO2og luft som typisk inneholder 20% CO2. Karbonatisering fortsettes inntil pH er falt til under 8.

Ved en gasstrøm på 2,5 m3 røykgass pr. m<3>reaktorvolum vil reaksjonen foregå i et tidsrom på ca. 3 timer. Etter at karbonatisering er fullført, siktes det kolloidale PCC gjennom en 45 sikt.

Oppfinnelsen vil bli ytterligere belyst ved hjelp av de etterfølgende ikke-begrensende eksempler.

I eksemplene nedenfor ble følgende standarder benyttet for å bestemme papiregenskaper:

Gramvekt: Scan-P 6:75

Tykkelse: Scan-P 7:96

Densitet: Scan-P 7:96

Glans: Tapppi T480 om-92

Lyshet: ISO 2470

Opasitet: ISO 2471

Ruhet: Scan-P 76:95

Porøsitet: PPS-metode

Alle mengder er etter vekt med mindre noe annet er angitt.

Eksempel 1: Regulering av porøsitet i SC- papir

Følgende pigmenter ble testet i SC-papir:

Testen ble utført i en pilotpapirmaskin med fyllstoffnivåer på 27, 30 og 33%.

Fibrene var av skandinavisk opprinnelse, og bestod av: TMP (termomekanisk tremasse) og GW (oppmalt trevirke) 85% Kraft (cellulosefiber bearbeidet ifølge "kraft"-prosessen) 15%

Følgende kjemikalier ble anvendt i

fremstillingsprosessen:

Retensjonsmiddel ingen

Andre ingen

pH justert til 7,3 ved tilsetning av H3P04.

For sammenligningsformål er resultatene for papir interpolert til 30% fyllstoffinnhold etter kalandrering. Resultatene er vist i tabellen nedenfor.

Det fremgår av tabellen ovenfor at kolloidalt PCC overraskende er i stand til å senke papirets porøsitet fra 0,32fom/Pas ved anvendelse av standard PCC til 0,21^m med kolloidalt PCC, som er på nivå med kaolin-referansen. Eksempel 2: Reduksjon av avispapirs porøsitet ved anvendelse av kolloidalt PCC som fyllstoff Følgende pigmenter ble testet i avispapir:

Testen ble utført i en pilotpapirmaskin med fyllstoffnivåer på fra 2 til 10%.

Fibrene bestod av:

Følgende kjemikalier ble anvendt ved fremstillingen: Retensjonsmiddel "Percol" 230L (kationisk polyakrylamid

fra Allied Colloids

Andre ingen

pH justert til 7,3 ved tilsetning av H2S04

For sammenligningsformål er resultatene for papir interpolert til 4% fyllstoffinnhold. Resultatene er gitt i

tabellen nedenfor, og papirenes gramvekt er 4 6 g/m<2>.

Det kan sees av tabellen ovenfor at kolloidalt PCC

overraskende er i stand til å senke papirets porøsitet fra 21 nm/Pas med en standard PCC til 15^m/Pas med kolloidalt PCC, som er lavere enn kaolin-referansen ved 4% fyllstoffnivå.

Konklusj on:

Ved anvendelse av kolloidalt PCC som fyllstoff senkes papirets porøsitet vesentlig. Mengden av kolloidalt PCC i papiret kan derved varieres etter behov, slik at porøsite-ten og derved også trykkingsegenskapene kan reguleres nøyaktig. Det kolloidale PCC kan derved anvendes etter behov isteden for eller i kombinasjon med andre konvensjonelle fyllstoffer og pigmenter for å oppnå den ønskede porøsitet.

Eksempel 3

En pigmentblanding bestående av 50 vektdeler findelt, skalenohedrisk PCC, 30 deler findelt romboedrisk PCC og 20 deler kolloidalt PCC ble testet i produksjonsskala som et fyllstoff i papir av SC-A-kvalitet i en kommersiell papirfabrikk. PCC-pigmentblandingen ble pH-stabilisert ved tilsetning av en liten mengde fosforsyre for å unngå behovet for syretilsetning i papirmaskinen for pH-regulering. Egenskapene til PCC-blandingen og referanse-leirefyllstoffet som ble anvendt i forsøket er angitt i

tabellen nedenfor.

Tremassematerialet var 50 deler avsvertet tremasse (DIP), 40-45 deler slipmasse (GW) og 5-10 deler kraftmasse.

Forsøks-PCC-blandingen ble testet ved et konstant, totalt fyllstoffnivå med to nivåer av PCC-tilsetning. Resten for å oppnå den totale mengde fyllstoff er referanse-leire og fyllstoff innført med nevnte DIP (resirkulert papir).

Egenskapene til papirene som ble oppnådd i forsøket er angitt i tabellen nedenfor.

Papirmaskinens gange blir værende god under forsøks-perioden på to dager, og det var mulig å øke produksjonskapasiteten med 1,5%. "Hydrocoil" tokomponent-retensjons-systemet ble anvendt i papirmaskinen. Mengden kationisk

polymer kunne under forsøket senkes idet PCC-pigmentblandingen var lettere å holde tilbake enn referanseleiren. pH i papirmaskinens innløpskasse var 7,4 før forsøket, og den økte bare svakt (til 7,6) under forsøket.

Papiret som ble fremstilt under forsøket viste utmerkede resultater i fullskala, kommersiell trykking. Det er bemerkelsesverdig at papirets lyshet var blitt økt med 6 prosentpoeng uten noe tap i opasitet. Den resulterende lyshet på 72% er nær den overlegne kvalitet SC-A+.

Eksempel 4

En pigmentblanding bestående av 80 vektdeler findelt, romboedrisk PCC og 20 deler kolloidalt PCC ble testet i produksjonsskala som et fyllstoff i papir av SC-B-kvalitet i en kommersiell papirfabrikk. Det romboedriske PCC og det kolloidale PCC hadde BET-overflatearealer på henholdsvis ca. 7 og ca. 20 m<2>/g, hvorved det ble fremstilt en blanding med et totalt BET-overflateareal på 9,1 m<2>/g slik som vist nedenfor. PCC-pigmentblandingen ble pH-stabilisert ved tilsetning av en liten mengde fosforsyre for å unngå behovet for syretilsetning i papirmaskinen for regulering av pH. Egenskapene til PCC-blandingen og

referansefyllstoffene som ble anvendt i forsøket er angitt i tabellen nedenfor:

Massematerialet var 30-35 deler avsvertet masse (DIP), 10-15 deler kjemotermomekanisk masse (CTMP) og slipmasse (GW)som sammen ga totalt 100 deler.

Papirmaskinens gange blir værende god under forsøks-perioden på to dager, og det var mulig å øke produksjonskapasiteten med 1,3%. "Hydrocoil"-tokomponent-retensjons-systemet ble anvendt i papirmaskinen. Mengden kationisk polymer kunne reduseres under forsøket idet PCC-pigmentblandingen var lettere å holde tilbake enn referanseleiren. Mengden blå og gul farge kunne også reduseres. pH i papirmaskinens innløpskasse var 7,3 før forsøket, og den var stabil på 7,2+0,1 under forsøket.

Papiret som ble fremstilt under forsøket viste utmerkede resultater i fullskala, kommersiell trykking. Masse-blekingen ble redusert for å holde papirets lyshet innenfor produksjonsspesifikasjonene. Den reduserte mengde blekekjemikalier er en fordelaktig kostnadsbesparelse for papirfabrikken og er miljømessig gunstig.

Eksempel 5

En pigmentblanding bestående av 80 vektdeler findelt, romboedrisk PCC og 20 deler kolloidalt PCC ble testet i produksjonsskala som et fyllstoff i papir av SC-A-kvalitet i en kommersiell papirfabrikk. PCC-pigmentblandingen ble pH-stabilisert ved tilsetning av en liten mengde fosforsyre for å unngå behovet for syretilsetning i papirmaskinen for pH-regulering. Egenskapene til PCC-blandingen og referanse-leirefyllstoffene som ble anvendt i forsøket er angitt i tabellen nedenfor. Papirfabrikken alternerer mellom anvendelse av to leirer i sin normale produksj on.

Massematerialet var 75 deler avsvertet masse (DIP), 20 deler slipmasse (GW) og 5 deler kraftmasse.

Forsøks-PCC-blandingen ble testet ved et konstant, totalt fyllstoffnivå hvor alt nytt fyllstoff som ble tilsatt var PCC. Resten for å oppnå den totale mengde fyllstoff er fyllstoff innført med nevnte DIP (resirkulert papir). Papir ble fremstilt med gramvekter: 48, 52 og 56 g/m<2>. For enkelthets skyld er bare resultatene for 56 g/m<2>vist. Resultatene med de andre gramvekter var tilsvarende.

Egenskapene til papirer fremstilt i forsøket er angitt i tabellen nedenfor.

Papirmaskinens gange blir værende god under forsøksperioden på to dager, og det var mulig å øke produksjonskapasiteten med 1,2%. "Hydrocoil"-tokomponent-retensjonssystemet ble anvendt i papirmaskinen. Mengden kationisk polymer kunne reduseres med ca. 20% under forsøket idet PCC-pigmentblandingen var lettere å holde tilbake enn referanseleiren. pH i papirmaskinens innløpskasse var 7,6 før forsøket, og den økte bare svakt (til 7,7) under forsøket.

Papiret som ble fremstilt i forsøket viste utmerkede resultater i fullskala, kommersiell trykking. Det er bemerkelsesverdig at papirfabrikken måtte stoppe sin bleking av DIP totalt for å opprettholde lysheten etter produksjonsspesifikasjonene. Dette er en stor økonomisk fordel og også miljømessig gunstig.

Eksempel 6

Et antall fyllstoffer og fyllstoffblandinger ble testet i et dynamisk arkfremstillingsforsøk. Fyllstoffene var tre PCC'er fra Faxe Paper Pigments A/S, Danmark (et findelt romboedrisk PCC, et findel skalenohedrisk PCC og et kolloidalt PCC) samt en kaolinleire fra Dorfner. Egenskapene til fyllstoffene ble anvendt i forsøkene angitt i tabellen nedenfor.

Håndark ble fremstilt på en dynamisk arkdanner fra Fibertech AB. Massematerialet bestod av 50 deler slipmasse, 30 deler DIP og 20 deler kraftmasse. Det tilsiktede fyllstoffnivå var 35 vekt% av papirets totalvekt. Resultatene er angitt nedenfor. Håndarkenes tilsiktede gramvekt var 56 g/m<2>. (De aktulle gramvekter var 53,2 og 58,1 g/m2) . Håndark ble fremstilt ved tre tilsiktede fyllstoffnivåer, som var 30 vekt%, 33 vekt% og 36 vekt% fyllstoff regnet av papirets totalvekt. Papirkvalitetsparametrene ble interpolert til et fyllstoffnivå på 35%, og resultatene er angitt nedenfor.

Claims

1. SC-papir,karakterisert vedat det inneholder kolloidalt PCC i kombinasjon med et ytterligere fyllstoff valgt blant kaolin, kalsinert kaolin, kritt og oppmalt marmor og har en porøsitet på høyst 0,30 ym/Pas, f.eks. høyst 0,28 ym/Pas, f.eks. høyst 0,26 ym/Pas, f.eks. høyst 0,24 ym/Pas, f.eks. høyst 0,22 ym/Pas, og hvor kolloidalt PCC har et BET-overflateareal på minst 15 m2/g.

2. Avispapir,karakterisert vedat det inneholder kolloidalt PCC i kombinasjon med et ytterligere fyllstoff valgt blant kaolin, kalsinert kaolin, kritt og oppmalt marmor og har en porøsitet på høyst 0,20 ym/Pas, f.eks. høyst 0,18 ym/Pas, f.eks. høyst 0,16 ym/Pas, og hvor kolloidalt PCC har et BET-overflateareal på minst 15 m2/g.

3. Papir i samsvar med et av kravene 1 eller 2, k a r a k terisert ved at det kolloidale PCC har et BET-overflateareal på 15-50 m2/g.

4. Pigmentblanding egnet til papirfremstilling, k a r a k terisert ved at den inneholder kolloidalt PCC med et BET-overflateareal på 15-100 m2/g og at det kolloidale PCC omfatter aggregater/agglomerater med en ekvivalent kulepartikkelstørrelse i området 0,1-5,0 ym, hvor aggregatene/agglomeratene består av enkeltkrystaller som har en ekvivalent kulepartikkelstørrelse på ca. 0,01-0,50 ym, i kombinasjon med minst et fyllstoff valgt blant følgende pigmenter: kaolin, kalsinert kaolin, kritt og oppmalt ma rmor.

5. Pigmentblanding i samsvar med krav 4, karakter isert ved at aggregatene/agglomeratene har en ekvivalent kulepartikkelstørrelse i området 0,2-4,0 ym.

6. Papir,karakterisert vedat det inneholder en pigmentblanding som beskrevet i krav 4 eller 5.

7. Anvendelse av en pigmentblanding som beskrevet i krav 4 eller 5 som fyllstoff til papir fremstilling.