RS58552B2

RS58552B2 - Upotreba pulpe od celuloznih vlakana

Info

Publication number: RS58552B2
Application number: RS20190167A
Authority: RS
Inventors: Jean Henaff; Ronald Bredemo
Original assignee: Smurfit Kappa Paper Holdings France
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2022-11-30
Also published as: ES2709765T3; BR112018005210A2; DK2947203T4; PT2947203T; CA2999106A1; EP2947203A3; EP2947203B1; ES2709765T5; US10704199B2; EP2947203B2; US20180266054A1; WO2017046086A1; CO2018002755A2; MX2018003229A; RS58552B1; BR112018005210B1; CA2999106C; PL2947203T3; PL2947203T5; EP2947203A2

Description

Opis

Tehnička oblast

[0001] Predmetna prijava se odnosi na upotrebu pulpe od celuloznih vlakana koja ima Šoper-Riglerov broj prema ISO 5267-1 oko 70-90 kao sastojka pulpe za pravljenje papira za povećanje čvrstoće na pritisak papira ili kartona proizvedenog od pulpe za pravljenje papira.

Stanje tehnike

[0002] Pulpa za pravljenje papira, tj. pulpa namenjena proizvodnji papira ili kartona, proizvodi se razdvajanjem vlakana celuloznog materijala, kao što je drvo, hemijskim i/ili mehaničkim sredstvima. Kao opšti primer, kraft pulpa se proizvodi kuvanjem opiljaka drveta prema sulfatnom postupku. Pulpa za pravljenje papira može takođe da sadrži ili da se sastoji od recikliranog vlakna, tj. vlaknastog materijala koji je prethodno bio ugrađen u proizvod od papira ili kartona.

[0003] Papir ili karton se koristi kao pakovni materijal bilo u obliku jednoslojnog proizvoda ili, često, posle pretvaranja u višeslojni proizvod, kao što je višeslojni karton ili talasasti karton. Neophodno je da kutija izrađena od takvog materijala za pakovanje štiti njen sadržaj i da izdrži izvijanje, savijanje i/ili slamanje pod opterećenjem drugih kutija ili roba koje su naslagane odozgo na nju.

[0004] US 2004/0168781 opisuje papirnu pulpu i postupak za pravljenje papirne pulpe. Papirna pulpa uključuje najmanje jedno od celuloznih vlakana i vlakana mehaničke pulpe, punioca i iščeška proizvedenog od rafinisanog celuloznog vlakna u opsegu od 0,1 do 15% po težini papirne pulpe. Iščešak može da bude proizveden rafinacijom celuloznih vlakana do Šoper-Riglerovog broja većeg od 80.

[0005] US 8,231,764 opisuje postupak za pripremu kompozicije koja se koristi kao punilac u papiru ili kao papirni premaz, koji obuhvata korak mikrofibrilacije vlaknastog supstrata koji sadrži celulozu u prisustvu neorganskog čestičnog materijala.

[0006] U ovoj oblasti postoji potreba za poboljšanjem svojstava pakovnih materijala na bazi papira ili kartona u smislu održavanja oblika kutije obrazovane od takvih pakovnih materijala i/ili u smislu održavanja stanja dobara u kutiji, npr. kada je kutija pod opterećenjem drugih kutija ili dobara stavljenih odozgo na nju.

Kratak opis pronalaska

[0007] Cilj predmetnog pronalaska je da obezbedi papir ili karton proizveden od pulpe za pravljenje papira sa poboljšanim svojstvima u pogledu zadržavanja oblika kutije formirane od pakovnih materijala na bazi takvog papira ili kartona. Sledeći cilj predmetnog pronalaska je dobijanje poboljšane čvrstoće na pritisak papira ili kartona proizvedenog od pulpe za pravljenje papira bez, ili sa smanjenom potrebom za uobičajenim sredstvima za davanje čvrstoće. Kao što se odražava u priloženim patentnim zahtevima, pronalazak se zasniva na korišćenju kapaciteta pulpe za pravljenje papira, koja sadrži visoko rafinisanu pulpu od celuloznih vlakana, da obezbedi do sada neidentifikovana svojstva čvrstoće papiru ili kartonu proizvedenom od pulpe za pravljenje papira.

[0008] Ovi ciljevi, kao i drugi ciljevi pronalaska, koji bi trebalo da budu očigledni stručnjaku u ovoj oblasti posle proučavanja opisa koji je dat u tekstu ispod, postignuti su upotrebom prema priloženim patentnim zahtevima.

[0009] Pulpa od celuloznih vlakana sadrži odvojena vlakna celuloznog materijala. Pulpa od celuloznih vlakana može tipično da bude ili da sadrži drvenu pulpu, tj. pulpu koja je dobijena od drveta, kao što je pulpa mekog drveta i/ili tvrdog drveta, tj. pulpa koja je proizvedena od mekog drveta i/ili tvrdog drveta. Pulpa od celuloznih vlakana može da bude ili da sadrži mehaničku i/ili hemijsku pulpu, tj. pulpu u kojoj su vlakna razdvojena mehaničkim i/ili hemijskim sredstvima. Tako, pulpa od celuloznih vlakana može takođe da bude ili da sadrži hemimehaničku pulpu. Pulpa od celuloznih vlakana može tipično da bude ili da sadrži kraft pulpu ili sulfatnu pulpu, tj. pulpu koja je proizvedena kuvanjem celuloznog materijala sa rastvorom koji sadrži natrijum hidroksid i natrijum hidrogen-sulfid kao aktivne sastojke, kao što je kraft pulpa mekog drveta i/ili tvrdog drveta, ili bisulfitnu pulpu, tj. pulpu koja je proizvedena kuvanjem drveta sa rastvorom koji ima pH vrednost od približno 4 i sadrži hidrogen sulfitne (bisulfitne) jone. Pulpa od celuloznih vlakana može takođe da bude ili da sadrži pulpu od recikliranih vlakana, tj. pulpu koja je dobijena iz vlaknastog materijala koji je prethodno bio ugrađen u proizvod od papira ili kartona. Poželjno je da pulpa od recikliranih vlakana bude dobijena iz, npr., starih talasastih kontejnera ili od otpadaka iz proizvodnje talasastih kutija, kao što je od materijala EN 643, European List of Standard Grades of Paper and Board for Recycling, kvaliteta 1,02, 1,05 ili 4,01. Pulpa od celuloznih vlakana može da bude beljena ili nebeljena. Poželjno je da pulpa od celuloznih vlakana bude nebeljena kraft pulpa mekog drveta ili beljena kraft pulpa tvrdog drveta.

[0010] Pod mikrofibrilacijom celuloze podrazumeva se postupak u kome se mikrofibrile celuloze oslobađaju ili delimično oslobađaju kao pojedinačne vrste ili kao manji agregati u poređenju sa vlaknom pre-mikrofibrilovane pulpe. Tipična celulozna vlakna (tj., premikrofibrilovana pulpa) pogodna za upotrebu u pravljenju papira, kao što je „pulpa od celuloznih vlakana“ koja se ovde pominje, uključuju veće agregate od stotina ili hiljada pojedinačnih celuloznih mikrofibrila. Mikrofibrilovana celuloza, MFC, naziva se i nanofibrilovana celuloza, NFC, celulozne nanofibrile, CNF, ili jednostavno nanoceluloza. Mikrofibrilovana celuloza je materijal nano veličine sačinjen od fibrila koje su oko 10-20 nm široke i do nekoliko mikrometara duge. Izraz „pulpa od celuloznih vlakana“, kako se ovde koristi, ne odnosi se na mikrofibrilovanu celulozu. Pulpa od celuloznih vlakana koja se ovde pominje nije, prema tome, mikrofibrilovana celuloza. Sitne čestice, pojedinačne mikrofibrile ili manji agregati mikrofibrila takvih celuloznih proizvoda se ne smatraju, i ne ponašaju se kao vlakna.

[0011] Svojstva veličine čestica materijala mikrofibrilovane celuloze mogu da se mere dobro poznatim uobičajenim metodama koje se koriste u oblasti laserske difrakcije, upotrebom aparata Malvern Mastersizer S proizvođača Malvern Instruments Ltd (ili drugim metodama koje daju suštinski isti rezultat). U tehnici laserske difrakcije, veličina čestica u prahovima, suspenzijama i emulzijama može da se meri upotrebom difrakcije laserskog zraka, na bazi primene teorije Mie. Takav aparat obezbeđuje merenja i dijagram kumulativnog procenta po zapremini čestica koje imaju veličinu, u struci označenu kao „ekvivalentni sferni prečnik“ (e.s.d), manju od datih vrednosti e.s.d. Srednja veličina čestica d50je, na ovaj način određena, veličina čestica e.s.d, pri kojoj ima 50% po zapremini čestica, čiji je ekvivalentni sferni prečnik manji od te vrednosti d50. Pulpa od celuloznih vlakana može da ima d50veći od oko 525 µm, poželjno veći od oko 600 µm.

[0012] Šoper-Riglerov broj daje meru brzine kojom se suspenzija pulpe u vodi odvodnjava i određuje se prema standardizovanom postupku ispitivanja, tj. ISO 5267-1. Brzina odvodnjavanja predstavlja koristan indeks količine mehaničke obrade kojoj je pulpa bila podvrgnuta. Kada pulpa od celuloznih vlakana ima Šoper-Riglerov broj oko 70-90, to predstavlja, prema tome, indikaciju da je pulpa podvrgnuta ekstenzivnom mehaničkom tretmanu, tj. da je pulpa intenzivno mlevena ili rafinisana. Tako, pulpa od celuloznih vlakana može da dobije Šoper-Riglerov broj oko 70-90 mlevenjem ili rafinacijom vlakana nakon postupka u kome su vlakna celuloznog materijala razdvojena mehaničkim, hemijskim i/ili hemimehaničkim sredstvima.

[0013] Balk pulpe za pravljenje papira sadrži razdvojena vlakna celuloznog materijala. Balk pulpe za pravljenje papira može tipično da bude ili da sadrži drvenu pulpu, tj. pulpu koja je dobijena od drveta, kao što je pulpa mekog drveta i/ili tvrdog drveta, tj. pulpa koja je proizvedena od mekog drveta i/ili tvrdog drveta. Balk pulpe za pravljenje papira može da bude ili da sadrži mehaničku i/ili hemijsku pulpu, tj. pulpu u kojoj su vlakna razdvojena mehaničkim i/ili hemijskim sredstvima. Tako, balk pulpe za pravljenje papira može takođe da bude ili da sadrži hemimehaničku pulpu. Balk pulpe za pravljenje papira može tipično da bude ili da sadrži kraft pulpu ili sulfatnu pulpu, tj. pulpu koja je proizvedena kuvanjem celuloznog materijala sa rastvorom koji sadrži natrijum hidroksid i natrijum hidrogen sulfid kao aktivne sastojke, kao što je kraft pulpa mekog drveta i/ili tvrdog drveta, ili bisulfitnu pulpu, tj. pulpu koja je proizvedena kuvanjem drveta sa rastvorom koji ima pH vrednost od približno 4 i sadrži hidrogen sulfitne (bisulfitne) jone. Balk pulpe za pravljenje papira može takođe da bude ili da sadrži pulpu od recikliranih vlakana, tj. pulpu koja je dobijena iz vlaknastog materijala koji je prethodno bio ugrađen u proizvod od papira ili kartona. Poželjno je da pulpa od recikliranih vlakana bude dobijena iz, npr., starih talasastih kontejnera ili od otpadaka iz proizvodnje talasastih kutija, kao što je od materijala EN 643, European List of Standard Grades of Paper and Board for Recycling, kvaliteta 1,02, 1,05 ili 4,01. Balk pulpe za pravljenje papira može da bude beljen ili nebeljen. Balk pulpe za pravljenje papira može, prema tome, da bude smeša pulpi iz različitih izvora, kao što je smeša kraft pulpe i pulpe od recikliranih vlakana. Poželjno je da balk pulpe za pravljenje papira bude smeša nebeljene kraft pulpe mekog drveta i pulpe od recikliranih vlakana, ili beljena kraft pulpa tvrdog drveta.

[0014] Pulpa od celuloznih vlakana se koristi kao sastojak pulpe za pravljenje papira, tj. koristi se u pulpi za pravljenje papira u cilju modifikacije svojstava papira ili kartona proizvedenog od pulpe za pravljenje papira. Upotreba pulpe od celuloznih vlakana kao sastojka pulpe za pravljenje papira može, prema tome, da implicira da vlakno koje potiče od pulpe od celuloznih vlakana predstavlja, određeno na bazi suve materije, manje od polovine kompozicije vlakana pulpe za pravljenje papira i/ili papira ili kartona proizvedenog od pulpe za pravljenje papira.

[0015] Neočekivano je nađeno da upotreba pulpe od celuloznih vlakana koja ima Šoper-Riglerov broj oko 70-90 kao dodatka pulpi za pravljenje papira poboljšava čvrstoća na pritisak papira ili kartona proizvedenog od pulpe za pravljenje papira. Čvrstoća na pritisak može da se izrazi kao maksimalna pritisna sila po jedinici širine koju ispitivani komad papira ili kartona može da izdrži do početka kvara. Čvrstoća na pritisak je relevantno svojstvo papira i kartona koji se koriste u proizvodnji pakovnih materijala za kontejnere i kutije. Kutija formirana od pakovnog materijala koji sadrži papir ili karton koji ima visoku čvrstoću na pritisak izdržava izvijanje, savijanje i/ili slamanje pod teretom drugih kutija ili dobara stavljenih odozgo na nju bolje od kutije formirane od pakovnog materijala koji sadrži papir ili karton koji ima manju čvrstoću na pritisak.

[0016] Čvrstoća na pritisak papira ili kartona može da se odredi standardizovanim testom kratkog raspona prema ISO 9895. Rezultat takvog testa kratkog raspona za čvrstoću na pritisak (SCT) može da se izrazi kao indeks kompresije kratkog raspona (SCT indeks), tj. čvrstoća na pritisak podeljena gramaturom. Čvrstoća na pritisak može da se odredi u poprečnom pravcu ili u mašinskom pravcu papira ili kartona. U svrhu ove prijave, poželjno je određivanje čvrstoće na pritisak u poprečnom pravcu papira ili kartona. Tako, inventivna upotreba može specifičnije da se odnosi na povećanje indeksa kompresije kratkog raspona (SCT indeks), poželjno u poprečnom smeru (SCT CD indeks). Uzimajući u obzir konvencionalni dizajn kontejnera ili kutije formirane od materijala za pakovanje koji sadrži papir ili karton, vertikalna sila pritiska koja potiče od opterećenja na vrhu kutije ili kontejnera, delovaće u poprečnom pravcu papira ili kartona.

[0017] Papir ili karton proizveden od pulpe za pravljenje papira može da bude papir ili karton koji je pogodan kao pakovni materijal, i/ili za uključivanje u pakovni materijal. Papir ili karton može stoga da bude pogodan kao jednoslojni pakovni materijal i/ili kao jedan ili više od slojeva višeslojnog pakovnog materijala. Papir ili karton mogu tipično da budu spoljašnji sloj, donji sloj, srednji sloj, i/ili jezgro proizvoda od više slojeva, ili ravni sloj i/ili talasasti sloj talasastog kartona. Poželjno je da papir ili karton predstavlja ravni sloj kartona, kao što je kraftlajner ili testlajner (reciklirani ravni sloj).

[0018] Šoper-Riglerov broj pulpe od celuloznih vlakana može da bude poželjno 70-79, poželjnije oko 70-76.

[0019] Pulpa za pravljenje papira može da sadrži najmanje jednu komponentu pulpe koja ima Šoper-Riglerov broj prema ISO 5267-1 oko 50 ili manje, poželjno oko 10-50. Alternativno, pulpa za pravljenje papira može da sadrži najmanje jednu komponentu pulpe koja ima Šoper-Riglerov broj oko 35 ili manje, poželjno oko 15-35, ili od oko 50 ili manje, poželjno oko 2050. Komponenta pulpe mekog drveta za pravljenje papira može tipično da ima Šoper-Riglerov broj oko 35 ili manje, poželjno oko 15-35. Reciklirana komponenta pulpe za pravljenje papira može tipično da ima Šoper-Riglerov broj 50 ili manje, poželjno oko 20-50.

[0020] Pulpa od celuloznih vlakana može da se koristi kao komponenta pulpe za pravljenje papira u takvoj količini da vlakno koje potiče od pulpe od celuloznih vlakana čini poželjno oko 1-25 tež.%, poželjnije oko 5-25 tež.%, određeno na bazi suve materije, kompozicije vlakana pulpe za pravljenje papira i/ili proizvedenog papira ili kartona, tj. različitih vrsta vlakna u pulpi za pravljenje papira ili u papiru ili kartonu, respektivno.

[0021] Punilac, poželjno mineralni punilac, kao što je kalcijum karbonat ili glina, može da se doda pulpi za pravljenje papira, poželjno tako da čini do oko 25 tež.%, određeno na bazi suve materije, pulpe za pravljenje papira i/ili proizvedenog papira ili kartona. Tipično, takav punilac može da se doda beljenoj pulpi za pravljenje papira, kao što je beljena pulpa tvrdog drveta za pravljenje papira. Punilac može da doprinese neprozirnosti i sjajnosti papira ili kartona proizvedenog od pulpe za pravljenje papira. Papir ili karton proizveden od pulpe za pravljenje papira kome je dodat punilac poželjno je beli ravni sloj kartona.

[0022] Pulpa od celuloznih vlakana može da se pripremi mlevenjem ili rafinacijom drvene pulpe ili pulpe od recikliranih vlakana da bi se dobio Šoper-Riglerov broj pulpe od celuloznih vlakana.

[0023] Pulpa za pravljenje papira može da sadrži prvi deo od drvene pulpe ili pulpe od recikliranih vlakana, i pulpa od celuloznih vlakana može da se pripremi od drugog dela od drvene pulpe ili pulpe od recikliranih vlakana. Cilj pronalaska može, prema tome, da se postigne sa ograničenim brojem sirovih materijala za pulpu.

[0024] Najmanje deo pulpe za pravljenje papira može da se pripremi preusmeravanjem dela toka drvene pulpe ili pulpe od recikliranih vlakana, mlevenjem ili rafinacijom preusmerenog dela da bi se dobio Šoper-Riglerov broj pulpe od celuloznih vlakana, i kombinovanjem mlevenog ili rafinisanog dela sa tokom drvene pulpe ili pulpe od recikliranih vlakana. Takva priprema omogućava optimalnu kontrolu svojstava pulpe od celuloznih vlakana nezavisno od kontrole svojstava pulpe za pravljenje papira.

[0025] Kada se govori o pulpama koje se koriste za pripremu pulpe od celuloznih vlakana, izrazi „drvena pulpa“ i „pulpa od recikliranih vlakana“ odnose se na izvor drvene pulpe ili pulpe od recikliranih vlakana, respektivno, koji može da bude dodatno obrađen, tipično dodatno mehanički obrađen, da dostigne Šoper-Riglerov broj od oko 70 ili više. Drvena pulpa koja se koristi za pripremu pulpe od celuloznih vlakana je pulpa koja se dobija od drveta, kao što je pulpa mekog drveta i/ili tvrdog drveta, tj. pulpa koja je proizvedena od mekog drveta i/ili tvrdog drveta. Drvena pulpa može da bude mehanička i/ili hemijska pulpa, tj. pulpa u kojoj su vlakna razdvojena mehaničkim i/ili hemijskim sredstvima. Tako, drvena pulpa može takođe da bude hemimehanička pulpa. Drvena pulpa može tipično da bude kraft pulpa ili sulfatna pulpa, tj. pulpa koja je proizvedena kuvanjem celuloznog materijala sa rastvorom koji sadrži natrijum hidroksid i natrijum hidrogen sulfid kao aktivne sastojke, kao što je kraft pulpa mekog drveta i/ili tvrdog drveta, ili bisulfitna pulpa, tj. pulpa koja je proizvedena kuvanjem drveta sa rastvorom koji ima pH vrednost od približno 4 i sadrži hidrogen sulfitne (bisulfitne) jone. Drvena pulpa može da bude beljena ili nebeljena. Drvena pulpa je poželjno kraft pulpa mekog drveta ili kraft pulpa tvrdog drveta, poželjnije nebeljena kraft pulpa mekog drveta ili beljena kraft pulpa tvrdog drveta. Pulpa od recikliranih vlakana koja se koristi za pripremu pulpe od celuloznih vlakana je pulpa koja je dobijena od materijala vlakana koji je prethodno bilo ugrađen u proizvod od papira ili kartona. Poželjno je da pulpa od recikliranih vlakana bude dobijena iz, npr., starih talasastih kontejnera ili od otpadaka iz proizvodnje talasastih kutija, kao što je od materijala EN 643, European List of Standard Grades of Paper and Board for Recycling, kvaliteta 1,02, 1,05 ili 4,01.

[0026] Drvena pulpa ili pulpa od recikliranih vlakana koja se koristi za pripremu pulpe od celuloznih vlakana može da se obradi mehanički da bi dostigla Šoper-Riglerov broj od 70 ili više. Drvena pulpa ili pulpa od recikliranih vlakana može stoga da bude mlevena ili rafinisana u aparatu za mlevenje ili rafinisanje. Drvena pulpa ili pulpa od recikliranih vlakana može da bude mlevena ili rafinisana propuštanjem kroz aparat za mlevenje ili rafinaciju jednom ili ponovljeno. Ponovljeno mlevenje ili rafinacija može stoga da se izvede sprovođenjem pulpe na mlevenje ili rafinaciju u petlji jednog aparata za mlevenje ili rafinaciju.

[0027] Poželjno je da pulpa od celuloznih vlakana suštinski zadrži raspodelu veličine vlakana mlevene ili rafinisane pulpe. Drugim rečima, poželjno je da mlevena ili rafinisana pulpa ne bude podvrgnuta postupku frakcionisanja vlakana. Prema tome, poželjno je da mlevena ili rafinisana pulpa ne bude podvrgnuta postupku za razdvajanje vlakana u grupe prema veličini. Treba napomenuti da do efekta poboljšanja čvrstoće na pritisak pri upotrebi pulpe od celuloznih vlakana koja ima Šoper-Riglerov broj oko 70-90 kao dodatka pulpi za pravljenje papira dolazi pri prirodnoj raspodeli veličine vlakana mlevene ili rafinisane pulpe koja služi kao pulpa od celuloznih vlakana. Stoga nema potrebe za odvajanjem, iz mlevene ili rafinisane pulpe, vlakana određene veličine da bi služila kao pulpa od celuloznih vlakana.

[0028] Papir ili karton može da bude proizveden od pulpe za pravljenje papira uobičajenim koracima koji su dobro poznati u stanju tehnike.

Primeri

[0029] U primerima koji slede, upotreba pulpe od celuloznih vlakana koja ima Šoper-Riglerov broj oko 70 ili više, predstavljena je upotrebom visoko rafinisane pulpe od celuloznih vlakana („ORK“, „ORE“ ili „ORR“, kao što je dalje navedeno u nastavku teksta).

Laboratorijski primeri

[0030] U laboratorijskim primerima 1, 2, 3 i 5 ispod u tekstu, papirni ubrusi za ruke su pripremljeni od smeša pulpe koje sadrže kao jednu od svojih komponenti visoko rafinisanu pulpu od celuloznih vlakana. Nakon toga, ispitivana su fizička svojstva, posebno svojstva jačine ubrusa za ruke. Laboratorijski primeri su planirani i procenjeni upotrebom dizajna trokomponente smeše, pri čemu se proporcije komponenti smeše dopunjuju do 100%. Dizajn smeše omogućio je predviđanje odgovora, tj. svojstava papira, za druge kombinacije komponenti smeše pulpe osim ispitivanih smeša, i olakšao povećanje obima proizvodnje za ispitivanje na mlinovima. Dizajn smeše obezbeđuje procenu toga koliko dobro komponente mogu da modeliraju određeni odgovor. Najosnovniji pristup je kreiranje modela linearnim uklapanjem koeficijenata („koef.“) sa proporcijom komponenti smeše („komp.“).

Odgovor = Koef.1*Komp.1 Koef.2*Komp.2 Koef.3*Komp.3

Kada je bilo moguće, odgovori ispitivanih smeša su dodatno procenjeni direktnim poređenjem.

[0031] Komponenta vlakana visoko rafinisane celuloze dobijena je rafinacijom pulpe kao što je dole definisano da bi se postigao željeni Šoper-Riglerov broj. Rafinacija je sprovedena pomoću aparata Escher Wyss conical lab refiner pokretanom pri konstantnom rubnom oprerećenju od 1,5 J/m i pri konstantnoj snazi od 1,05 kW. Željena energija rafinacije je postignuta recirkulacijom serije pulpe od oko 0,5 kg.

[0032] Smeša pulpe za pripremu ubrusa za ruke dobijena je mešanjem komponenti pulpe kao što je dole definisano i nakon toga razblaživanjem česmenskom vodom do konzistencije pulpe od 0,2%. Smeši pulpe je dodato 1% katjonskog skroba kao pomoć za retenciju. Papirni ubrusi za ruke su proizvedeni od smeše pulpe u aparatu Formette Dynamique sheet former pri brzini bubnja od 1200 obr./min. Formiranje se odvijalo na pritisku od 2,8 bara, sa 1⁄4 mlaznicom MEG 2510TC sa uglom raspršivanja od 25°, i pod uglom od mlaza do bubnja od 35° u odnosu na tangentu pokrivne ploče. Formirani ubrusi za ruke su tri puta propušteni kroz rol-presu, na pritisku od 3, 6 i 6 bara, respektivno. Sušenje presovanih ubrusa za ruke izvedeno je ograničenim sušenjem u sušaču L&W Rapid Dryer tipa 3-1. Vreme sušenja je bilo 14 minuta.

[0033] Sledeće metode su korišćene za ispitivanje pulpe.

Brzina odvodnjavanja (Šoper-Riglerov broj, SR): ISO 5267-1

Dužina vlakna (Lorentzen/Wettre Fiber Tester Plus): ISO 16065-2

[0034] Sledeće metode su korišćene za ispitivanje papirnih ubrusa za ruke.

Gramatura: ISO 536

Čvrstoća na pritisak - test kratkog raspona (SCT): ISO 9895

Pepeo 525 °C: ISO 1762

[0035] Rezultati eksperimenata koji su ovde prikazani su prosečne vrednosti nekoliko merenja. Osim ako nije drugačije naznačeno, gramatura je data u g/m<2>, SCT CD (SCT poprečnog pravca) dat je u kN/m, i SCT CD indeks (SCT indeks poprečnog pravca) dat je u kNm/kg. U ovom slučaju, modeli odgovora prilagođeni SCT CD indeksu zasnivaju se na prosečnim vrednostima iz nekoliko mjerenja.

[0036] Osim ako nije drugačije naznačeno, proporcije komponenti smeše pulpe date u % odnose se na tež.% odgovarajućih komponenti pulpe izračunato kao suva pulpa.

Primer 1 (laboratorijski primer)

[0037] Ovaj primer se zasniva na dizajnu trokomponentne smeše, pri čemu su komponente kraft pulpa („kraft“), pulpa od recikliranih vlakana („RCF“) i visoko rafinisana kraft pulpa („ORK“).

[0038] Kraft pulpa je bila pulpa mekog drveta dobijena u mlinu za papir sa Šoper-Riglerovim brojem 13 (dnevna prosečna vrednost) i sa brojem kapa od 85,7. Prosečna dužina vlakna bila je 2,298 mm.

[0039] Pulpa od recikliranih vlakana je dobijena u mlinu za papir sa Šoper-Riglerovim brojem 46 (izračunato iz modifikovanog Šoper-Riglerovog broja dobijenog sa većim otvorom nego što je propisano prema ISO 5267-1). Sadržaj pepela (kao što je ispitano na ubrusima za ruke

1

napravljenim od pulpe od recikliranih vlakana) bio je 9 tež.%. Prosečna dužina vlakana bila je 1,275 mm.

[0040] Visoko rafinisana kraft pulpa pripremljena je rafinacijom, kao što je gore opisano, kraft pulpe do Šoper-Riglerovog broja od 77,5 upotrebom specifične energije rafinacije od 600 kWh/toni. Dužina vlakana nije merena.

[0041] Plan mešanja, određivanje relativnih proporcija (tež.%) komponenti, i rezultati su prikazani u tabeli 1. Visoko rafinisanu kraft pulpu je teško ocediti od vode i ne sme da se koristi bez mešanja sa drugim pulpama. Stoga je maksimalna doza podešena na 20%.

Tabela 1. Plan mešanja i rezultati

[0042] Tabela 2 prikazuje statističku procenu rezultata, prema kojoj je napravljen model za SCT CD indeks, kao što je gore prikazano. Ni model, ni komponente nemaju rizik od nedostatka značajnosti, prema statističkim testovima izvedenim kao deo procene (F i t testovi sa granicama pouzdanosti od 95%).

Tabela 2. Statistička procena SCT CD indeksa

[0043] Tabela 2 pokazuje da je ORK daleko najvažnija komponenta za SCT CD indeks (koeficijent 0,337). Očigledno je da kraft pulpa koja ima Šoper-Riglerov broj 13 ima slabu SCT jačinu i nije pogodna za pravljenje papira bez dodatne rafinacije, budući da je njen koeficijent niži od koeficijenta za RCF. To se manifestuje tako što pulpa od recikliranih vlakana doprinosi SCT CD indeksu dvostruko više od kraft pulpe.

[0044] Za poređenja jačine, predviđeni rezultati za dve hipotetičke smeše sa različitim količinama kraft pulpe, sa i bez visoko rafinisane pulpe prikazani su u tabeli 3. Eksperimentalni rezultati za iste smeše prikazani su u tabeli 4.

Tabela 3. Predviđeni rezultati za hipotetičke smeše

Tabela 4. Eksperimentalni rezultati

[0045] Treba zapaziti da eksperimentalni rezultati potiču od iste populacije koja je korišćena za građenje modela.

Primer 2 (laboratorijski primer)

[0046] Ovaj primer se zasniva na dizajnu trokomponentne smeše, pri čemu su komponente kraft pulpa („kraft“), pulpa od recikliranih vlakana („RCF“) i visoko rafinisana kraft pulpa („ORK“).

[0047] Rafinisana kraft pulpa je pripremljena rafinacijom, kao što je gore opisano, kraft pulpe mekog drveta dobijene u mlinu za papir sa Šoper-Riglerovim brojem 13 (dnevna prosečna vrednost) do Šoper-Riglerovog broja 20, upotrebom specifične energije rafinacije od 100 kWh/toni. Prosečna dužina vlakna posle rafinacije bila je 2,242 mm.

[0048] Pulpa od recikliranih vlakana je dobijena u istom mlinu za papir. Njen Šoper-Riglerov broj nije izmeren. Sadržaj pepela (kao što je ispitano na ubrusima za ruke napravljenim od pulpe od recikliranih vlakana) bio je 9,75 tež.%. Prosečna dužina vlakna bila je 1,20 mm.

[0049] Visoko rafinisana kraft pulpa pripremljena je rafinacijom, kao što je gore opisano, kraft pulpe mekog drveta dobijene u mlinu za papir sa Šoper-Riglerovim brojem 13 (dnevna prosečna vrednost) do Šoper-Riglerovog broja 76, upotrebom specifične energije mlevenja od 450 kWh/toni. Prosečna dužina vlakna nakon mlevenja bila je 1,831 mm.

1

[0050] Plan mešanja, određivanje relativnih proporcija (tež.%) komponenti, i rezultati su prikazani u tabeli 5. Visoko rafinisanu kraft pulpu je teško ocediti od vode i ne sme da se koristi bez mešanja sa drugim pulpama. Stoga je maksimalna doza podešena na 20%.

Tabela 5. Plan mešanja i rezultati

[0051] Tabela 6 prikazuje statističku procenu rezultata, prema kojoj je napravljen model za SCT CD indeks, kao što je gore prikazano. Ni model, ni komponente nemaju rizik od nedostatka značajnosti, prema statističkim testovima izvedenim kao deo procene (F i t testovi sa granicama pouzdanosti od 95%).

Tabela 6. Statistička procena SCT CD indeksa

[0052] ORK je superiorna komponenta pulpe kada je u pitanju doprinos visokom SCT CD indeksu, kao što je pokazano visokim koeficijentom u tabeli 6 (0,337). Kraft komponenta je stekla potencijal za jačanje rafinacijom (sa Šoper-Riglerovim brojem 20), i neznatno je bolja od RCF u doprinosu SCT CD indeksu, u poređenju sa kraft komponentom iz laboratorijskog primera 1 (koja ima Šoper-Riglerov broj 13).

[0053] Za poređenja jačine, predviđeni rezultati za hipotetičke smeše respektivno čiste kraft i 90/10% kraft/ORK smeše prikazani su u tabeli 7. Pokazano je poboljšanje od 12 % u SCT CD indeksu. Eksperimentalni rezultati za iste smeše prikazani su u tabeli 8.

Tabela 7. Predviđeni rezultati za hipotetičke smeše

Tabela 8. Eksperimentalni rezultati

1

[0054] Treba ponovo zapaziti da eksperimentalni rezultati potiču od iste populacije koja je korišćena za građenje modela.

Primer 3 (laboratorijski primer)

[0055] Ovaj primer se zasniva na dizajnu trokomponente smeše, pri čemu su komponente beljena kraft pulpa eukaliptusa (tvrdo drvo) („kraft“), punilac i visoko rafinisana beljena kraft pulpa eukaliptusa (tvrdo drvo) („ORE“).

[0056] Beljena kraft pulpa eukaliptusa pripremljena je rafinacijom, kao što je gore opisano, suve pulpe koja se nalazi na tržištu nabavljene od proizvođača Suzano sa Šoper-Riglerovim brojem 17,5 do Šoper-Riglerovog broja 30. Prosečna dužina vlakna nakon rafinacije bila je 0,741 mm.

[0057] Punilac je bio CaCO3(Hydrocarb 60-ME nabavljen od Omya).

[0058] Visoko rafinisana beljena kraft pulpa eukaliptusa pripremljena je rafinacijom, kao što je gore opisano, suve pulpe koja se nalazi na tržištu nabavljene od proizvođača Suzano sa Šoper-Riglerovim brojem 17,5 do Šoper-Riglerovog broja 75. Prosečna dužina vlakna nakon mlevenja bila je 0,688 mm.

[0059] Plan mešanja, određivanje relativnih proporcija (tež.%) komponenti, i rezultati prikazani su u tabeli 9. Budući da punilac generalno ne doprinosi jačini, maksimalna doza je podešena na 12%. Iz istog razloga kao u laboratorijskim primerima 1 i 2, maksimalna doza ORE podešena je na 20%.

Tabela 9. Plan mešanja i rezultati

1

[0060] Tabela 10 prikazuje statističku procenu rezultata, prema kojoj je napravljen model za SCT CD indeks, kao što je gore prikazano. Značajnost testa uticaja punioca na SCT CD indeks jedva je ispod granice od 5%. Vrednosti niže od 5 % mogu se smatrati značajnim.

Tabela 10. Statistička procena SCT CD indeksa

[0061] Kao što se može videti iz tabele 10, ORE je komponenta koja najviše doprinosi SCT CD indeksu (0,347). Takođe i kraft komponenta doprinosi SCT CD indeksu. Punilac ima veoma malo uticaja na SCT CD indeks.

[0062] Za upotrebu hipotetičkih smeša respektivno čiste kraft i kraft/ORE smeše od 90/10%, bez punioca, predviđeni rezultati su prikazani u tabeli 11. Povećanje jačine iznosi oko 6,5% porasta za SCT CD indeks. Eksperimentalni rezultati za iste smeše prikazani su u tabeli 12.

Tabela 11. Predviđeni rezultati za hipotetičke smeše

1

Tabela 12. Eksperimentalni rezultati

[0063] Treba ponovo zapaziti da je ista populacija korišćena za eksperimentalne rezultate i za građenje modela.

1

Primer 4 (fabrički primer)

[0064] Proizvodnja punog obima dvoslojnog kraftlajnera izvedena je u postrojenjima Smurfit Kappa (PM6), Facture, Francuska. Probni dvoslojni kraftlajner u kome je donji sloj proizveden od kompozicije pulpe od 50 tež.% obične kraft pulpe mekog drveta, 30 tež.% pulpe od recikliranih vlakana i 20 tež.% visoko rafinisane pulpe mekog drveta („ORK“) upoređen je sa kontrolnim dvoslojnim kraftlajnerom u kome je donji sloj proizveden od kompozicije pulpe od 75 tež.% obične kraft pulpe mekog drveta i 25 tež.% pulpe od recikliranih vlakana. Obična kraft pulpa mekog drveta je dovedena do Šoper-Riglerovog broja od 16-20 propuštanjem kroz obični uređaj za rafinisanje za pulpu donjeg sloja. Visoko rafinisana pulpa mekog drveta za probni kraftlajner je pripremljena propuštanjem količine obične kraft pulpe mekog drveta u petlji običnog uređaja za rafinisanje za pulpu donjeg sloja do dostizanja Šoper-Riglerovog broja od 75. Za probni kraftlajner, gornji sloj je činio 30% od ukupnog kraftlajnera, dok je za kontrolni kraftlajner, gornji sloj činio 20% od ukupnog kraftlajnera.

[0065] Nađeno je da probni kraftlajner ima SCT CD indeks od 19,3 dok kontrolni kraftlajner ima SCT CD indeks od 18,0 (obe vrednosti su prosečne vrednosti nekoliko merenja), što ukazuje na povećanje od 7%.

Primer 5 (laboratorijski primer)

[0066] Ovaj primer se zasniva na dizajnu trokomponente smeše, pri čemu su komponente rafinisana kraft pulpa („kraft“), pulpa od recikliranih vlakana („RCF“) i visoko rafinisana reciklirana pulpa („ORR“).

[0067] Rafinisana kraft pulpa bila je kraft pulpa mekog drveta dobijena u mlinu za papir sa Šoper-Riglerovim brojem 15. Prosečna dužina vlakna bila je 2,246 mm i sadržaj pepela je bio 0,9 tež.%.

[0068] Pulpa od recikliranih vlakana dobijena je u mlinu za papir sa Šoper-Riglerovim brojem 32. Sadržaj pepela (kao što je ispitano na ubrusima za ruke napravljenim od pulpe od recikliranih vlakana) bio je 9,7 tež.%. Prosečna dužina vlakna bila je 1,298 mm.

[0069] Visoko rafinisana reciklirana pulpa pripremljena je rafinisanjem, kao što je gore opisano, pulpe od recikliranih vlakana do Šoper-Riglerovog broja od 74 upotrebom specifične energije rafinacije od 215 kWh/toni. Prosečna dužina vlakna nakon rafinacije bila je 1,084 mm.

1

[0070] Plan mešanja, određivanje relativnih proporcija (tež.%) komponenti, i rezultati su prikazani u tabeli 13. Visoko rafinisanu recikliranu pulpu je teško ocediti od vode i ne treba je koristiti bez mešanja sa drugim pulpama. Stoga je maksimalna doza podešena na 20%.

Tabela 13. Plan mešanja i rezultati

[0071] Tabela 14 prikazuje statističku procenu rezultata, prema kojoj je napravljen model za SCT CD indeks, kao što je gore prikazano. Ni model, ni komponente nemaju rizik od nedostatka značajnosti, prema statističkim testovima izvedenim kao deo procene (F i t testovi sa granicama pouzdanosti od 95%).

Tabela 14. Statistička procena SCT CD indeksa

2

[0072] ORR je superiorna komponenta pulpe za SCT CD indeks što pokazuje visok koeficijent (0,265) u tabeli 14.

[0073] Za poređenja jačine, predviđeni rezultati za hipotetičke smeše respektivno čiste kraft i 90/10% kraft/ORR smeše prikazani su u tabeli 15. Pokazano je poboljšanje od 4,3% u SCT CD indeksu. Eksperimentalni rezultati za iste smeše prikazani su u tabeli 16.

Tabela 15. Predviđeni rezultati za hipotetičke smeše

Tabela 16. Eksperimentalni rezultati

[0074] Treba ponovo zapaziti da je ista populacija korišćena za eksperimentalne rezultate i za građenje modela.

Primer 6 (moguća industrijska primena)

[0075] Primeri smeša iz tabele 17 predloženi su za industrijsku primenu u proizvodnji papira ili kartona koji ima visoku čvrstoću na pritisak. Kraft = kraft pulpa, RCF = pulpa od recikliranih vlakana, ORR = visoko rafinisana pulpa od recikliranih vlakana (Šoper-Riglerov broj ≥ 70), ORK = visoko rafinisana kraft pulpa (Šoper-Riglerov broj ≥ 70).

Tabela 17. Primeri smeša (tež.% na bazi suve materije)

Diskusija

[0076] Laboratorijski i fabrički primeri koji su gore prikazani potvrđuju da dodavanje opsežno rafinisane pulpe od celuloznih vlakana u pulpu za pravljenje papira poboljšava čvrstoću na pritisak, posebno SCT CD, papira ili kartona proizvedenog od pulpe za pravljenje papira. Opsežno rafinisana pulpa od celuloznih vlakana može stoga da se koristi da omogući veći sadržaj recikliranog materijala, kao i veći sadržaj punioca u pulpi za pravljenje papira.

Claims

Patentni zahtevi

1. Upotreba pulpe od celuloznih vlakana koja ima Šoper-Riglerov broj u skladu sa ISO 5267-1 oko 70-90 kao komponente pulpe za pravljenje papira za poboljšanje čvrstoće na pritisak papira ili kartona proizvedenog od pulpe za pravljenje papira, naznačena time, što se pulpa od celuloznih vlakana koristi u pulpi za pravljenje papira u takvoj količini da vlakno koje potiče od pulpe od celuloznih vlakana predstavlja do oko 25 tež.%, određeno na bazi suve materije, kompozicije vlakana pulpe za pravljenje papira i/ili proizvedenog papira ili kartona.

2. Upotreba prema patentnom zahtevu 1, naznačena time, što je Šoper-Riglerov broj pulpe od celuloznih vlakana oko 70-79, poželjno oko 70-76.

3. Upotreba prema bilo kom od patentnih zahteva 1 ili 2, naznačena time, što pulpa za pravljenje papira sadrži najmanje jednu komponentu pulpe koja ima Šoper-Riglerov broj u skladu sa ISO 5267-1 oko 50 ili manje, poželjno oko 10-50.

4. Upotreba prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 3, naznačena time, što se pulpa od celuloznih vlakana koristi u pulpi za pravljenje papira u takvoj količini da vlakno koje potiče od pulpe od celuloznih vlakana predstavlja oko 1-25 tež.%, poželjno oko 5-25 tež.%, određeno na bazi suve materije, kompozicije vlakana pulpe za pravljenje papira i/ili proizvedenog papira ili kartona.

5. Upotreba prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 4, naznačena time, što se punilac, poželjno mineralni punilac, kao što je kalcijum karbonat ili glina, dodaje pulpi za pravljenje papira, poželjno tako da čini do oko 25 tež.%, određeno na bazi suve materije, pulpe za pravljenje papira i/ili proizvedenog papira ili kartona.

6. Upotreba prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 5, naznačena time, što se pulpa od celuloznih vlakana priprema mlevenjem ili rafinacijom drvene pulpe ili pulpe od recikliranih vlakana da bi se postigao Šoper-Riglerov broj pulpe od celuloznih vlakana.

7. Upotreba prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 6, naznačena time, što pulpa za pravljenje papira sadrži prvi deo drvene pulpe ili pulpe od recikliranih vlakana, i pulpa od celuloznih vlakana se priprema od drugog dela drvene pulpe ili pulpe od recikliranih vlakana.

8. Upotreba prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 7, naznačena time, što je najmanje jedan deo pulpe za pravljenje papira pripremljen

preusmeravanjem dela toka drvene pulpe ili pulpe od recikliranih vlakana,

2

mlevenjem ili rafinacijom preusmerenog dela da bi se postigao Šoper-Riglerov broj pulpe od celuloznih vlakana, i

kombinovanjem mlevenog ili rafinisanog dela sa tokom drvene pulpe ili pulpe od recikliranih vlakana.

9. Upotreba prema bilo kom od patentnih zahteva 6 ili 8, naznačena time, što pulpa od celuloznih vlakana suštinski zadržava raspodelu veličine vlakana mlevene ili rafinisane pulpe.

10. Upotreba prema bilo kom od patentnih zahteva 6, 8 ili 9, naznačena time, što se mlevena ili rafinisana pulpa ne podvrgava postupku frakcionisanja vlakana.

Izdaje i štampa: Zavod za intelektualnu svojinu, Beograd, Kneginje Ljubice 5