RU2494184C2 - Пористый волокнистый продукт с повышенной прочностью - Google Patents
Пористый волокнистый продукт с повышенной прочностью Download PDFInfo
- Publication number
- RU2494184C2 RU2494184C2 RU2010140228/04A RU2010140228A RU2494184C2 RU 2494184 C2 RU2494184 C2 RU 2494184C2 RU 2010140228/04 A RU2010140228/04 A RU 2010140228/04A RU 2010140228 A RU2010140228 A RU 2010140228A RU 2494184 C2 RU2494184 C2 RU 2494184C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filler
- product according
- paper
- particles
- fibers
- Prior art date
Links
- 239000000123 paper Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 42
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229940037003 alum Drugs 0.000 claims abstract description 15
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- LEQAOMBKQFMDFZ-UHFFFAOYSA-N glyoxal Chemical group O=CC=O LEQAOMBKQFMDFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 17
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 13
- 229940015043 glyoxal Drugs 0.000 claims description 10
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 4
- 239000012445 acidic reagent Substances 0.000 claims description 3
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L sulfate group Chemical group S(=O)(=O)([O-])[O-] QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 abstract description 11
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 abstract 1
- 125000002485 formyl group Chemical class [H]C(*)=O 0.000 abstract 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 abstract 1
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 17
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 17
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 11
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 5
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 5
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 5
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 4
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 229960001866 silicon dioxide Drugs 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/63—Inorganic compounds
- D21H17/67—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
- D21H17/68—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments siliceous, e.g. clays
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
- D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
- D21H21/22—Agents rendering paper porous, absorbent or bulky
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
- D21H27/10—Packing paper
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/63—Inorganic compounds
- D21H17/66—Salts, e.g. alums
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
- D21H21/50—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by form
- D21H21/52—Additives of definite length or shape
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Paper (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к пористым волокнистым продуктам на основе целлюлозных или древесных волокон. Предложен пористый волокнистый продукт, содержащий целлюлозные или древесные волокна, между которыми с помощью связующего, выбранного из двуокиси кремния, квасцов или альдегида, прикреплены частицы структурного наполнителя. Предложено применение продукта для изготовления мешочной ткани и бумажных пакетов, а также способ получения этого продукта, при котором в распылительной сушилке из водного раствора наполнителя получают капли наполнителя, образующие при испарении воды частицы наполнителя, прикрепляющиеся при помощи связующего к целлюлозным или древесным волокнам. Технический результат - получение недорогого пористого волокнистого продукта с высокими прочностными характеристиками. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 16 ил., 3 табл., 3 пр.
Description
Настоящее изобретение относится к пористому волокнистому продукту, содержащему волокна целлюлозы или древесные волокна и частицы наполнителя, и к способу изготовления такого продукта. В частности, изобретение относится к изготовлению мешочной бумаги, пакетов из волокносодержащего материала, оберточной бумаги, фильтровальных материалов и пористой печатной бумаги.
Обычно пористую мешочную бумагу или бумагу для изготовления пакетов с ручками изготавливают без наполнителей. Наполнители снижают прочность, а прочностные свойства имеют большое значение, в особенности для мешочной бумаги. С другой стороны, преимущество применения наполнителей состоит в том, что наполнители позволяют уменьшить количество дорогого целлюлозного волокна, обеспечивая при этом улучшенную пригодность для печати и для обработки на картоноделательной машине, поскольку наполнитель поглощает меньше воды, чем целлюлозное волокно. Обычно прочность мешочной бумаги обеспечивают с помощью размола бумажной массы, применения целлюлозного волокна и соответствующей ориентации волокон на сеточной части. Мешок, изготовленный из мешочной бумаги, должен обязательно обладать пористостью, чтобы при наполнении из него можно было быстро удалить воздух. Если быстрое удаление воздуха невозможно, наполнение мешка значительно замедляется. Обычно мешки изготавливают из нескольких слоев мешочной бумаги, но для однослойной крафт-бумаги также может быть необходима пористость.
Пористость упаковочного материала в основном измеряют по Герлею или, альтернативно, по Бендтсену. Измерение по Герлею можно применять, чтобы определить время, за которое 100 см3 воздуха при давлении 1,22 кПа пройдет через образец площадью в один квадратный дюйм. Обычно пористость по Герлею для высокопористой мешочной бумаги составляет менее 10 секунд, а в некоторых случаях, всего 5 секунд. Вообще говоря, очень трудно получить пористость по Герлею, необходимую для мешочной бумаги, однослойной крафт-бумаги или бумаги для изготовления пакетов.
Обычно пористость обеспечивают соответствующим выбором и размолом волокнистой массы. Однако это приводит к снижению производительности машины, поскольку размол занимает много времени, и повышается потребление энергии. Повышение степени размола целлюлозы также замедляет удаление воды на сеточной части, в результате чего бумажное полотно, передаваемое в прессовую часть, содержит больше влаги. Пористость также может быть обеспечена особыми реагентами, например, удерживающими агентами.
В некоторых случаях желаемую пористость обеспечивают путем формирования необходимого количества отверстий малого диаметра в готовой мешочной бумаге перед наполнением мешка. В этом случае отверстия малого диаметра выполняют в мешке механически. Однако механическая обработка может повредить мешочную бумагу. Кроме того, она также требует дополнительного времени и энергетических затрат.
Как указано выше, обычно необходимую пористость мешочной бумаги обеспечивают высокой степенью размола. На сопротивление раздиранию большое влияние оказывает, в частности, ориентация волокон, что следует учитывать на сеточной части. Обычно для повышения прочности бумаги применяют крахмал. В этом случае крахмал добавляют в целлюлозу высокой степени густоты.
При изготовлении бумаги необходимо сочетать пористость, прочность, пригодность для печати, быстрое удаление воды на сеточной части и замену дорогого целлюлозного волокна более дешевыми материалами, например, агломератами наполнителя. Кроме того, предпочтительно иметь возможность получения высокой пористости без механической перфорации материала.
Задачей настоящего изобретения является создание пористого волокнистого продукта, содержащего наполнитель и при этом обладающего высокими прочностными свойствами.
Неожиданно было обнаружено, что применение частиц наполнителя, например, агломератов, может в значительной степени предотвратить ухудшение прочности по сравнению с применением обычного наполнителя без агломерации.
Таким образом, настоящее изобретение относится к пористому волокнистому продукту, содержащему целлюлозные или древесные волокна.
Более конкретно, продукт в соответствии с настоящим изобретением характеризуется признаками, представленными в отличительной части п.1 формулы изобретения.
Способ в соответствии с настоящим изобретением характеризуется признаками, представленными в отличительной части п.13 формулы изобретения, и применение продукта в соответствии с настоящим изобретением характеризуется признаками, представленными в п.12 формулы изобретения.
В соответствии с настоящим изобретением предложен волокнистый продукт, предпочтительно бумажный или картонный продукт, более предпочтительно продукт в виде мешочной бумаги, обладающий пористостью и имеющий высокую прочность и повышенную жесткость по сравнению с продуктами, изготовленными известными способами. В частности, продукт в соответствии с настоящим изобретением, обладает хорошей пригодностью для печати и для нанесения покрытий, высокой прочностью, хорошими профилем влажности и толщиной, особенно в машине для изготовления мешков, хорошим значением Т.Е.А. (поглощение энергии на разрыв, от англ. «tensile energy absorption») и сопротивлением раздиранию, высокой жесткостью и пористостью. Мешочная бумага в соответствии с настоящим изобретением может быть изготовлена с применением одного слоя вместо обычных четырех слоев. Иными словами, в отношении пористости можно получить технически улучшенную мешочную бумагу, более рентабельную, чем соответствующие известные продукты, и обладающую пористостью, полученную без механической перфорации.
Ниже будут подробно описаны другие признаки и преимущества настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 представлен график сравнения прочности на разрыв мешочной бумаги трех разных типов, один из которых не содержит наполнителя, второй содержит в качестве наполнителя каолин, и третий содержит частицы метакаолина в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.2А и 2В представлены графики сравнения сопротивления раздиранию мешочной бумаги разных типов.
На фиг.3А-К представлены графики сравнения свойств мешочной бумаги разных типов: на фиг.3А и 3В - прочности на разрыв; на фиг.3С и 3D - сопротивления раздиранию; на фиг.3Е и 3F - поглощения энергии на разрыв; на фиг.3G и 3Н - удлинения; на фиг.3I - пористости; на фиг.3J - значения по Герлею, и на фиг.3К жесткости бумаги разных типов.
На фиг.4А и 4В представлено электронно-микроскопическое изображение волокнистого продукта в соответствии с настоящим изобретением; на фиг.4А в 200-кратном увеличении и на фиг.4В в 1000-кратном увеличении.
Настоящее изобретение относится к пористому волокнистому продукту, содержащему целлюлозные или древесные волокна, где частицы структурного наполнителя прикреплены между волокнами. Эти частицы повышают пористость продукта и связывают волокна друг с другом, благодаря чему прочность остается неизменной или даже повышается по сравнению с оригинальным волокнистым продуктом, не содержащим наполнителя.
Волокнистый продукт предпочтительно является бумагой или картоном, более предпочтительно крафт-бумагой, в частности, мешочной бумагой (электронно-микроскопическое изображение по фиг.4), однослойной крафт-бумагой или фильтровальной бумагой. Применяемые волокна предпочтительно содержат целлюлозу, полученную сульфатным способом, содержащую лигнин и особенно пригодную, например, для изготовления крафт-бумаги, или волокна древесной массы, древесной массы из щепы или химико-механической массы из щепы.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения пористость по Герлею волокнистого продукта составляет менее 10 секунд/100 мл. Однако в соответствии с настоящим изобретением можно получить высокопористый продукт, имеющий пористость по Герлею менее 5 секунд/100 мл.
В качестве наполнителей можно применять различные минеральные наполнители, предпочтительно метакаолин, в виде частиц.
В настоящем контексте под «частицами наполнителя» подразумеваются частицы в виде агломератов, спекшихся частиц или гранул, содержащие наполнители. Предпочтительно они содержат метакаолин и могут называться «метакаолиновый шлак» (MKS). Несмотря на применение частиц наполнителя, готовый продукт в соответствии с настоящим изобретением, т.е. пористый готовый продукт, сохраняет высокую прочность (фиг.1, 2 и 3).
Применение метакаолина в качестве добавки к цементу широко известно. Например, в патенте США №6027561 описан состав, содержащий цемент и метакаолин. Он изготовлен путем термической обработки каолина, его отмучивания в воде и высушивания суспензии с помощью сушки распылением, в результате чего формируются сферические агломераты, диаметр которых составляет по меньшей мере 10 микрон.
Среди других патентов, в которых описано применение метакаолина в качестве добавки к цементу, можно назвать патенты США №№5976241, 5958131, 5626665, 5122191 и 5788762.
В соответствии с настоящим изобретением изготовление частиц наполнителей или пигментов, например, агломератов, можно осуществлять, помимо прочего, с помощью химических реагентов или путем нагрева, или смешивания, или их комбинации, предпочтительно с помощью сушки распылением и произведенного таким образом тепла, и связующего вещества.
Применение связующего дополнительно повышает прочность частиц наполнителя. В качестве связующего можно применять, например, силикат с частицами коллоидного размера. При выборе силикатов важно, чтобы некоторые размеры частиц силиката находились в коллоидном диапазоне, т.е. от 1 мкм до 1 нм. Силикат с частицами коллоидного размера может являться, например, коллоидным силикатом, силикатным микрогелем или структурированным силикатом. Силикат с частицами коллоидного размера может также содержать ионы железа, алюминия, магния и марганца.
При смешивании силиката с частицами коллоидного размера с водным раствором наполнителя готовый продукт обнаруживает следующие улучшения по сравнению с продуктом, полученным с применением только частиц наполнителя:
1. Повышение прочности;
2. Повышение жесткости;
3. Сохранение высокой пористости.
Также, неожиданно было обнаружено, что добавление силиката с частицами коллоидного размера к водному раствору наполнителя при смешивании и добавлении кислотного реагента обеспечивает следующие предпочтительные изменения:
1. Дополнительное повышение прочности;
2. Дополнительное повышение жесткости;
3. Получение высокой пористости.
Кислотным реагентом может являться кислота, сульфат алюминия или другой химикат сульфатной группы.
Применение альдегида и квасцов в водном растворе наполнителя вместо или в дополнение к двуокиси кремния также улучшает прочностные свойства продукта.
Прикрепление частиц наполнителя, предпочтительно частиц метакаолина, к волокнам целлюлозы или древесным волокнам, где частицы предпочтительно находятся в агломерированной или вязкой форме, наиболее предпочтительно в агломерированной форме, осуществляется с помощью указанных связующих, предпочтительно содержащих двуокись кремния, квасцы или альдегид, наиболее предпочтительно двуокись кремния или квасцы. Альдегид предпочтительно является глиоксалем. Количество применяемой двуокиси кремния предпочтительно составляет от 0,5 до 20 масс.%, более предпочтительно от 0,5 до 5, наиболее предпочтительно от 1 до 3 масс.%. Количество применяемых квасцов предпочтительно составляет от 0,5 до 10 масс.%, более предпочтительно от 0,5 до 3 масс.%. Соответственно, количество применяемого глиоксаля предпочтительно составляет от 0,5 до 20 масс.%, более предпочтительно от 0,5 до 5 масс.%.
Прикрепление успешно осуществляется, поскольку фибриллы целлюлозных или древесных волокон являются амфолитными, т.е. они функционируют и как кислоты, и как щелочи. На их концах имеется множество отрицательно заряженных ОН" групп, образованных при диспергировании волокон в воде, т.е., фибриллы являются полярными. Таким образом, эти полярные фибриллы вместе с полярными молекулами воды образуют барьер для потока воды. Метакаолиновые частицы разрушают водородные связи, образованные в волокнах водой и ОН- группами, вследствие чего образуется структура с более открытыми порами и продукт, который проще высушить. После введения частиц в эту пористую структуру связующие вещества, такие как двуокись кремния, квасцы и глиоксаль, прочно соединяют целлюлозные или древесные волокна, образуя жесткое бумажное полотно, и, в то же время, эти связующие вещества прикрепляют частицы наполнителя к волокнам. Таким образом, получают волокнистый продукт с достаточной пористостью для соответствия требованиям, например, к мешочной бумаге.
Если для указанного прикрепления используют двуокись кремния, происходит, по меньшей мере частично, образование новых водородных связей:
…H-SiO2-O…
Как уже было сказано, благодаря своей амфолитности, целлюлозные и древесные волокна функционируют и как кислоты, и как щелочи. Следовательно, и двуокись кремния, и квасцы можно применять в качестве связующих, даже, несмотря на то, что они работают в разных pH-диапазонах. Двуокись кремния образует связь с кислотной стороны фибрилл волокон, тогда как квасцы образуют связь со щелочной стороны.
Применяемая двуокись кремния предпочтительно является микрогелем двуокиси кремния или золем двуокиси кремния. Микрогель образуется из аморфных частиц и кремниевой кислоты. Он действует при pH<12, предпочтительно при pH приблизительно 2. Соответственно, применяемые квасцы, т.е. Al(SO4)3·14-18H2O, действуют при pH<7. Возможно также их совместное применение.
В качестве альтернативы способу изготовления в соответствии с настоящим изобретением можно применять способ изготовления продукта, описанный в патентном документе FI №115046, в соответствии с которым изготавливают сферические пористые агломераты, по меньшей мере частично состоящие из частиц метакаолина, причем размер одного пористого агломерата составляет от 2 до 500, более предпочтительно от 20 до 40 микрон, и плотность их поверхностей меньше, чем плотность внутренних частей. Пористая структура поверхности и внутренних частей является, по существу, одинаковой. В соответствии с этим способом сначала получают каолиновые агломераты из каолина со средним размером частиц приблизительно от 2 до 100 мкм, и затем эти агломераты обжигают для получения метакаолина, в результате чего получают агломераты с открытопористой структурой, причем плотность их поверхностной части меньше плотности внутренней части, а пористая структура поверхностной и внутренней частей является одинаковой.
Обычно особенно предпочтительный размер частиц MKS, применяемых в соответствии с настоящим изобретением, составляет от 20 до 40 микрон, и они имеют по существу сферическую форму. Применение сушки распылением при изготовлении частиц позволяет получить частицы, размер которых составляет от 10 до 40 микрон.
Ниже настоящее изобретение и его преимущества будут проиллюстрированы с помощью неограничивающих примеров.
Примеры
Агломераты метакаолина, использованные в описанных ниже примерах, изготовлены с применением бикарбоната и нагревания, достигнутого в результате сушки распылением и частичного обжига. Наилучшие результаты были получены при добавлении к водному раствору агломерата наполнителя в количестве приблизительно 3 масс.% неорганической двуокиси кремния или приблизительно 1 масс.% квасцов от массы агломератов наполнителя. Практически такие же хорошие результаты были получены при добавлении приблизительно 5 масс.% глиоксаля.
Пример 1
Применяли бумажную массу для мешочной бумаги (UPM Kymmene), консистенция которой составляла 4,3%, и которая имела порядковый номер 10 в первой серии испытаний, и 15 во второй и третьей сериях испытаний. К этой вязкой массе были добавлены в сухом виде следующие компоненты (в порядке перечисления), причем после каждого добавления осуществляли смешивание в течение 60 секунд:
крахмал (RaisamyI 70021) - 10 кг/тонну;
полимерный адгезив (Raisize K35 AS) - 2,5 кг;
квасцы - 8 кг/тонну.
Листы мешочной бумаги были изготовлены на лабораторной бумагоделательной машине (Dynamic sheet former (DSF)) после добавления в массу перед сеткой полиакриламида (Р3320) в количестве 200 г/тонну. Желаемая основная масса листов составляла 100 г/м2.
В Таблице 1 приведены результаты сравнительного анализа бумаги, не содержащей наполнителя (Контрольный образец), бумаги, содержащей в качестве наполнителя каолин (Capim DG), и бумаги, содержащей частицы наполнителя (MKS), в соответствии с настоящим изобретением. Сравнение результатов представлено на фиг.1, соответственно.
Пример 2
Листы мешочной бумаги были изготовлены как в Примере 1. В Таблице 2 приведены результаты сравнительного анализа бумаги, не содержащей наполнителя (Контрольный образец), бумаги, содержащей в качестве наполнителя каолин (Capim DG), и бумаги, содержащей частицы наполнителя (MKS), в соответствии с настоящим изобретением, причем во фракции MKS в качестве связующего применяли разные количества двуокиси кремния. Сравнение результатов представлено также на фиг.2А и 2В, соответственно.
Пример 3
Листы мешочной бумаги были изготовлены как в Примере 1. В Таблице 3 приведены результаты сравнительного анализа метакаолинового шлака, полученного из двух разных источников каолина (Каолина и MKS), и необработанного отмытого каолина (Capim), с добавлением и без добавления различных повышающих прочность химикатов. Сравнение результатов представлено также на фиг.3А-ЗК, соответственно. Применяли отмытый каолин Capim DG.
Перечень обозначений, использованных в таблице и на чертежах
Контрольный образец 1 - крахмал (R70021) 5 кг/тонну и масса высокой консистенции
Контрольный образец 2 - крахмал (R70021) 15 кг/тонну и масса высокой консистенции
А | Каолин +3% SiO2+1% квасцов |
В | MKS+3% SiO2+1% квасцов |
С | Каолин +5% глиоксаля |
D | MKS+5% глиоксаля |
Е | Каолин +3% SiO2 |
F | MKS+3% SiO2 |
G | Каолин |
H | MKS |
I | Каолин +2% SiO2+5% глиоксаля |
J | MKS+2% SiO2+5% глиоксаля |
K | Каолин +1% SiO2 |
L | MKS+1% SiO2 |
M | Каолин +2% SiO2 |
N | MKS+2% SiO2 |
S | Capim |
Т | Capim+5% глиоксаля |
Иными словами, как показывают приведенные примеры, агломераты наполнителя в соответствии с настоящим изобретением повышают воздухопроницаемость мешочной бумаги и жесткость бумаги. Воздухопроницаемость повышается в 3-3,5 раза, а жесткость повышается приблизительно в 1,5 раза. Другие важные свойства мешочной бумаги или подобных материалов, такие как прочность, сохраняются на хорошем уровне или даже улучшаются. При этом уменьшение количества целлюлозного волокна в мешочной бумаге составляет от 12 до 13 масс.%.
Claims (13)
1. Пористый волокнистый продукт, содержащий целлюлозные или древесные волокна, отличающийся тем, что частицы структурного наполнителя прикреплены между указанными волокнами, а между волокнами и между волокнами и частицами имеется связующее, которое представляет собой двуокись кремния, квасцы или альдегид, или их смесь.
2. Продукт по п.1, отличающийся тем, что частицы наполнителя состоят из агломератов, гранул или спекшегося метакаолина.
3. Продукт по п.1, отличающийся тем, что количество двуокиси кремния составляет от 0,5 до 50 мас.%, более предпочтительно от 0,5 до 3 мас.%.
4. Продукт по п.1, отличающийся тем, что количество квасцов составляет от 0,5 до 50 мас.%, более предпочтительно от 0,5 до 3 мас.%.
5. Продукт по п.1, отличающийся тем, что количество альдегида составляет от 0,5 до 50 мас.%, более предпочтительно от 0,5 до 5 мас.%.
6. Продукт по п.1 или 3, отличающийся тем, что двуокись кремния является микрогелем двуокиси кремния или золем двуокиси кремния.
7. Продукт по п.1 или 5, отличающийся тем, что альдегид является глиоксалем.
8. Продукт по п.1, отличающийся тем, что содержит 25 мас.% частиц наполнителя в пересчете на сухую массу.
9. Продукт по п.1, отличающийся тем, что частицы наполнителя имеют, по существу, сферическую форму и размер от 10 до 40 мкм, предпочтительно от 20 до 40 мкм.
10. Продукт по п.1, отличающийся тем, что является мешочной бумагой.
11. Применение продукта по любому из пп.1-9 для изготовления мешочной бумаги и бумажных пакетов.
12. Способ получения продукта по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что включает в себя:
- получение водного раствора наполнителя;
- получение из водного раствора капель наполнителя в распылительной сушилке, вследствие чего также испаряются излишки воды и образуются частицы наполнителя;
- добавление связующего, которое представляет собой двуокись кремния, квасцы или альдегид, в водный раствор наполнителя при перемешивании, и
- прикрепление полученных агломерированных или вязких частиц наполнителя к целлюлозным или древесным волокнам в водной дисперсии этих волокон.
- получение водного раствора наполнителя;
- получение из водного раствора капель наполнителя в распылительной сушилке, вследствие чего также испаряются излишки воды и образуются частицы наполнителя;
- добавление связующего, которое представляет собой двуокись кремния, квасцы или альдегид, в водный раствор наполнителя при перемешивании, и
- прикрепление полученных агломерированных или вязких частиц наполнителя к целлюлозным или древесным волокнам в водной дисперсии этих волокон.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что включает в себя после добавления связующего добавление к водному раствору кислотного реагента, предпочтительно являющегося кислотой, сульфатом алюминия или другим реагентом, содержащим сульфатную группу.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20085227A FI20085227L (fi) | 2008-03-14 | 2008-03-14 | Lujitettu huokoinen kuitutuote |
FI20085227 | 2008-03-14 | ||
PCT/FI2009/050141 WO2009112635A1 (en) | 2008-03-14 | 2009-02-20 | Reinforced porous fibre product |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010140228A RU2010140228A (ru) | 2012-04-20 |
RU2494184C2 true RU2494184C2 (ru) | 2013-09-27 |
Family
ID=39269522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010140228/04A RU2494184C2 (ru) | 2008-03-14 | 2009-02-20 | Пористый волокнистый продукт с повышенной прочностью |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8354003B2 (ru) |
EP (1) | EP2274479A1 (ru) |
CN (1) | CN102007248B (ru) |
AU (1) | AU2009224576B2 (ru) |
FI (1) | FI20085227L (ru) |
RU (1) | RU2494184C2 (ru) |
UA (1) | UA99643C2 (ru) |
WO (1) | WO2009112635A1 (ru) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI123224B (fi) * | 2010-11-05 | 2012-12-31 | Nordkalk Oy Ab | Kuitutuote ja menetelmä sen valmistamiseksi |
PL2963178T3 (pl) * | 2014-07-04 | 2016-12-30 | Wytwarzanie papieru workowego | |
EP3088606A1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-11-02 | BillerudKorsnäs AB | Disintegratable brown sack paper |
WO2018140252A1 (en) | 2017-01-26 | 2018-08-02 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Treated fibers and fibrous structures comprising the same |
EP3795745A1 (de) | 2019-09-20 | 2021-03-24 | Mondi AG | Kraftpapier sowie daraus gefertigter papiersack |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4346178A (en) * | 1981-07-27 | 1982-08-24 | Yara Engineering Corporation | Structured kaolin agglomerates and methods of making the same |
SU1117356A1 (ru) * | 1982-08-05 | 1984-10-07 | Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности | Прокладочна бумага дл звукопоглощающих материалов |
US4816074A (en) * | 1985-07-12 | 1989-03-28 | E.C.C. America Inc. | Kaolinite aggregation using sodium silicate |
US4851048A (en) * | 1985-07-12 | 1989-07-25 | E.C.C. America Inc. | Structured kaolin pigment and process for manufacture thereof |
WO1994019413A1 (en) * | 1993-02-22 | 1994-09-01 | Ecc International, Inc. | Method of producing aggregated kaolinite pigment using organic silicon compounds |
US5584925A (en) * | 1995-06-26 | 1996-12-17 | Thiele Kaolin Company | Chemically aggregated kaolin clay pigment and process for making the same by phosphate bonding |
EP0892019A1 (en) * | 1997-07-14 | 1999-01-20 | Ecc International Limited | Pigment materials and their preparation and use |
US6494991B1 (en) * | 1998-07-17 | 2002-12-17 | Boise Cascade Corporation | Paper products comprising filler materials preflocculated using starch granules and/or polymerized mineral networks |
WO2005052256A2 (en) * | 2003-11-21 | 2005-06-09 | Bercen Incorporated | Paper making process and starch compositions comprising a crosslinking agent for use in same |
WO2005108295A1 (en) * | 2004-05-11 | 2005-11-17 | Imerys Minerals Limited | Treatment of metakaolin |
US20060289135A1 (en) * | 2005-06-28 | 2006-12-28 | Grant Terry M | Moisture resistant container |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE432951B (sv) * | 1980-05-28 | 1984-04-30 | Eka Ab | Pappersprodukt innehallande cellulosafibrer och ett bindemedelssystem som omfattar kolloidal kiselsyra och katjonisk sterkelse samt forfarande for framstellning av pappersprodukten |
SE8107078L (sv) * | 1981-11-27 | 1983-05-28 | Eka Ab | Forfarande for papperstillverkning |
SE8403062L (sv) * | 1984-06-07 | 1985-12-08 | Eka Ab | Forfarande vid papperstillverkning |
US4826536A (en) * | 1986-10-14 | 1989-05-02 | E.C.C America Inc. | Structured kaolin pigments |
JPH0192498A (ja) * | 1987-10-02 | 1989-04-11 | Hokuetsu Paper Mills Ltd | 中性紙の製造方法 |
US5011534A (en) | 1990-02-14 | 1991-04-30 | Engelhard Corporation | Calcined kaolin clay filler pigment for enhancing opacity and printing properties of newsprint and mechanical papers |
US5122191A (en) | 1990-02-22 | 1992-06-16 | Takenaka Corporation | Admixture and cement composition using same |
US5203918A (en) * | 1990-06-04 | 1993-04-20 | Ecc America Inc. | Method for forming aggregated kaolin pigment |
US5336311A (en) * | 1992-07-07 | 1994-08-09 | Nord Kaolin Company | Cationic pigments |
US5626665A (en) | 1994-11-04 | 1997-05-06 | Ash Grove Cement Company | Cementitious systems and novel methods of making the same |
KR0184357B1 (ko) | 1996-09-09 | 1999-04-15 | 김문한 | 시멘트 혼합용 할로이사이트를 주성분으로 하는 활성 고령토 물질 및 그 제조 방법 |
GB9626320D0 (en) | 1996-12-19 | 1997-02-05 | Ecc Int Ltd | Cementitious compositions |
AU765115B2 (en) * | 1997-08-08 | 2003-09-11 | Abb Lummus Global Inc. | Production of composite porous fibre structures |
US6074530A (en) * | 1998-01-21 | 2000-06-13 | Vinings Industries, Inc. | Method for enhancing the anti-skid or friction properties of a cellulosic fiber |
US6149723A (en) * | 1998-07-22 | 2000-11-21 | Imerys Pigments, Inc. | Engineered kaolin pigment composition for paper coating |
US6027561A (en) | 1999-04-12 | 2000-02-22 | Engelhard Corporation | Cement-based compositions |
MXPA05000177A (es) * | 2002-12-02 | 2005-07-15 | Imerys Pigments Inc | Suspensiones de caolin calcinado, de particula grande, de alto contenido de solidos. |
WO2005071162A1 (en) * | 2004-01-09 | 2005-08-04 | Bergen Incorporated | Paper making process and corsslinking compositions for use in same |
CN101120058B (zh) | 2005-01-14 | 2015-05-27 | 恩格哈德公司 | 用于制备纸品的含有高岭土和二氧化钛的颜料混合物 |
GB0502656D0 (en) | 2005-02-09 | 2005-03-16 | Imerys Minerals Ltd | Treatment of metakaolin |
EP1856326A1 (en) * | 2005-03-11 | 2007-11-21 | International Paper Company | Compositions containing expandable microspheres and an ionic compound, as well as methods of making and using the same |
-
2008
- 2008-03-14 FI FI20085227A patent/FI20085227L/fi not_active Application Discontinuation
-
2009
- 2009-02-20 WO PCT/FI2009/050141 patent/WO2009112635A1/en active Application Filing
- 2009-02-20 CN CN200980109010.6A patent/CN102007248B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2009-02-20 UA UAA201011398A patent/UA99643C2/ru unknown
- 2009-02-20 US US12/922,466 patent/US8354003B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-02-20 RU RU2010140228/04A patent/RU2494184C2/ru active
- 2009-02-20 AU AU2009224576A patent/AU2009224576B2/en not_active Ceased
- 2009-02-20 EP EP09721146A patent/EP2274479A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4346178A (en) * | 1981-07-27 | 1982-08-24 | Yara Engineering Corporation | Structured kaolin agglomerates and methods of making the same |
SU1117356A1 (ru) * | 1982-08-05 | 1984-10-07 | Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности | Прокладочна бумага дл звукопоглощающих материалов |
US4816074A (en) * | 1985-07-12 | 1989-03-28 | E.C.C. America Inc. | Kaolinite aggregation using sodium silicate |
US4851048A (en) * | 1985-07-12 | 1989-07-25 | E.C.C. America Inc. | Structured kaolin pigment and process for manufacture thereof |
WO1994019413A1 (en) * | 1993-02-22 | 1994-09-01 | Ecc International, Inc. | Method of producing aggregated kaolinite pigment using organic silicon compounds |
US5584925A (en) * | 1995-06-26 | 1996-12-17 | Thiele Kaolin Company | Chemically aggregated kaolin clay pigment and process for making the same by phosphate bonding |
EP0892019A1 (en) * | 1997-07-14 | 1999-01-20 | Ecc International Limited | Pigment materials and their preparation and use |
US6494991B1 (en) * | 1998-07-17 | 2002-12-17 | Boise Cascade Corporation | Paper products comprising filler materials preflocculated using starch granules and/or polymerized mineral networks |
WO2005052256A2 (en) * | 2003-11-21 | 2005-06-09 | Bercen Incorporated | Paper making process and starch compositions comprising a crosslinking agent for use in same |
WO2005108295A1 (en) * | 2004-05-11 | 2005-11-17 | Imerys Minerals Limited | Treatment of metakaolin |
US20060289135A1 (en) * | 2005-06-28 | 2006-12-28 | Grant Terry M | Moisture resistant container |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI20085227A0 (fi) | 2008-03-14 |
US8354003B2 (en) | 2013-01-15 |
UA99643C2 (ru) | 2012-09-10 |
FI20085227L (fi) | 2009-09-15 |
US20110061827A1 (en) | 2011-03-17 |
WO2009112635A1 (en) | 2009-09-17 |
AU2009224576A1 (en) | 2009-09-17 |
EP2274479A1 (en) | 2011-01-19 |
RU2010140228A (ru) | 2012-04-20 |
CN102007248A (zh) | 2011-04-06 |
AU2009224576B2 (en) | 2013-10-10 |
CN102007248B (zh) | 2013-02-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6169970B2 (ja) | セルロース強化高鉱物含量製品及びそれを製造する方法 | |
RU2635615C2 (ru) | Гидрофобно проклеенный волокнистый материал и способ получения слоя проклеенного материала | |
JP5114729B2 (ja) | 炭酸カルシウム粒子およびコールドオフセット印刷用新聞用紙 | |
RU2494184C2 (ru) | Пористый волокнистый продукт с повышенной прочностью | |
JP5554712B2 (ja) | ティッシュペーパーにおける表面を反応させた炭酸カルシウムの使用、柔軟性が改善されたティッシュペーパー製品を調製するプロセス、および得られた柔軟性が改善されたティッシュペーパー製品 | |
FI121890B (fi) | Uudentyyppinen paperi ja menetelmä sen valmistamiseksi | |
JP6670049B2 (ja) | ガスバリア層形成用塗工液の製造方法及びガスバリア性シートの製造方法 | |
CN103221609A (zh) | 制造纸和纸板的方法 | |
WO2017152217A1 (en) | Material composition and method of producing a material composition with enhanced barrier properties | |
KR100994849B1 (ko) | 섬유웹 및 이의 제조를 위한 방법 | |
JP4343979B2 (ja) | 発泡板紙 | |
JP7252435B2 (ja) | 疎水性ナノファイバーを含有してなる低密度化繊維紙の製造方法 | |
JP3788000B2 (ja) | オフセット印刷用新聞用紙 | |
JP4324073B2 (ja) | 填料の前処理方法とこれを配合した紙及び紙の製造方法 | |
JP5076756B2 (ja) | 低密度印刷用紙 | |
JP2010090489A (ja) | 多層抄き板紙 | |
Gregor-Svetec et al. | PRINTING. Natural zeolite as filler in base ink jet paper sheet | |
JPH091974A (ja) | 選挙用投票用紙 | |
AU2014200093A1 (en) | Reinforced porous fibre product | |
JP2008280662A (ja) | コールドオフセット印刷用新聞用紙 | |
JP7297418B2 (ja) | 印刷用塗工紙 | |
JP2005097755A (ja) | 無機内填低密度紙 | |
JP2023083792A (ja) | 層状ケイ酸塩を含む水懸濁液 | |
SU1435160A3 (ru) | Способ изготовлени упаковочной бумаги и картона | |
JP6200378B2 (ja) | 調湿紙及びその製造方法 |