RU2815658C2 - Способ производства бумажной продукции, установка для улучшения удерживания наполнителя и соответствующая бумажная продукция - Google Patents
Способ производства бумажной продукции, установка для улучшения удерживания наполнителя и соответствующая бумажная продукция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815658C2 RU2815658C2 RU2021118629A RU2021118629A RU2815658C2 RU 2815658 C2 RU2815658 C2 RU 2815658C2 RU 2021118629 A RU2021118629 A RU 2021118629A RU 2021118629 A RU2021118629 A RU 2021118629A RU 2815658 C2 RU2815658 C2 RU 2815658C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filler
- electromagnetic force
- filler material
- pulp
- filler materials
- Prior art date
Links
- 239000000945 filler Substances 0.000 title claims abstract description 170
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 145
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000000123 paper Substances 0.000 claims description 54
- 230000004087 circulation Effects 0.000 claims description 32
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 claims description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 16
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 11
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 229940088417 precipitated calcium carbonate Drugs 0.000 description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 2
- 229920006317 cationic polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 229920006318 anionic polymer Polymers 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 208000018747 cerebellar ataxia with neuropathy and bilateral vestibular areflexia syndrome Diseases 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- ZNNLBTZKUZBEKO-UHFFFAOYSA-N glyburide Chemical compound COC1=CC=C(Cl)C=C1C(=O)NCCC1=CC=C(S(=O)(=O)NC(=O)NC2CCCCC2)C=C1 ZNNLBTZKUZBEKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003340 mental effect Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Abstract
Группа изобретений относится к способу производства бумажной продукции, к установке для улучшения удерживания наполнителя и к соответствующей бумажной продукции. При этом способ включает обеспечение целлюлозной массы; осуществление воздействия электромагнитной силой на один или более материалов наполнителей, достаточной для изменения поверхностного электрического заряда материала наполнителя; причем целлюлозную массу соединяют с одним или более материалами наполнителей до или после воздействия электромагнитной силой на один или более материалов наполнителей, а один или более материалов наполнителей выбирают из группы, включающей TiO2, ZnO, СаСО3, осажденный СаСО3, тальк, гипс и их комбинации; и формирование бумажной продукции из материала наполнителя и целлюлозной массы. 3.н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.
Description
Перекрестная ссылка на родственные заявки
В настоящей заявке испрашивается конвенционный приоритет по заявке US 16/200,954, поданной 27 ноября 2018 г.
Область техники
Настоящее изобретение относится к производству бумаги и бумажной продукции, в которых используются различные наполнители.
Уровень техники
При изготовлении бумажной продукции в большинстве процессов производства бумаги для улучшения характеристик конечной продукции используются различные наполнители. В качестве наполнителей на целлюлозно-бумажных комбинатах чаще всего используются минералы. Хотя можно указать целый ряд причин для использования наполнителей в производстве бумаги, однако с коммерческой точки зрения основной причиной является дешевизна наполнителей по сравнению с волокнами. Наполнители позволяют повысить белизну и непрозрачность бумаги, эффективность производства, улучшить печатные свойства бумаги (гладкость, поглощение краски, проступание печати с обратной стороны), глянец, отлив бумаги (заполнение пор), стабильность размеров, внешний вид бумаги и т.п. Кроме того, наполнители повышают стекание воды и скорость высыхания сформированного бумажного полотна.
Однако большинство наполнителей не способны прикрепляться к целлюлозным волокнам, поскольку система имеет высокую степень разбавления, размеры частиц наполнителя малы, и поверхностные электрические заряды наполнителей слабы или не обеспечивают необходимого сцепления с целлюлозными волокнами. Поскольку частицы наполнителей имеют сравнительно малые размеры, обычно от примерно 0,1 микрона до примерно 1 микрона, и их поверхностный электрический заряд слаб, обычно от 0 мВ до -400 мВ, то прочное сцепление частиц наполнителя с целлюлозными волокнами в процессе производства бумаги не может быть обеспечено, в результате чего наполнитель плохо удерживается, прочность влажной и сухой бумаги низка, и печатные свойства бумаги неудовлетворительны. Поэтому для улучшения сцепления частиц наполнителя с целлюлозными волокнами в целлюлозно-бумажной промышленности используются катионные или анионные полимеры.
Также системы производства бумаги представляют собой водные системы с низкой степенью густоты, которые обычно содержат воду в количестве от примерно 96 вес.% до примерно 99,9 вес.%. Это обстоятельство и определяет в основном плохое удерживание частиц наполнителя, которые не удерживаются в конечном продукте, поскольку вымываются отработанной водой. Поэтому в систему необходимо добавлять дополнительный материал наполнителя для поддержания его требуемой концентрации, что влечет за собой экономические потери.
Целлюлозные волокна по своей природе являются анионными веществами, как и большинство материалов наполнителей. Поэтому для прикрепления материала наполнителя к целлюлозным волокнам обычно используются катионные полимеры. В этом случае увеличивается площадь наполнителя за счет образования больших полимерных цепей, которые могут легко прикрепляться к целлюлозным волокнам. Однако все-таки большое количество наполнителя остается в водных системах, поскольку материал наполнителя не образует прикрепляющиеся полимерные цепи в водных системах с низкой густотой. Иначе говоря, если в водных системах с низкой густотой поверхностный электрический заряд изменяется при использовании полимеров, то поверхностный электрический заряд значительной части материала наполнителя не изменится и, соответственно, она не будет прикреплена к волокнам.
В US 6361653 предлагается решение, способствующее удержанию наполнителя и волокон химическими средствами. Однако плохое удерживание наполнителя по-прежнему остается проблемой для целлюлозно-бумажной промышленности, и применение химических реагентов лишь частично решает эту проблему. Поэтому в производстве бумаги по-прежнему существует потребность в надежном способе удерживания наполнителей, без возникновения проблем, таких как образование твердых отложений, плохой отлив бумаги и т.п.
Раскрытие изобретения
В настоящем изобретении предлагается способ производства бумажной продукции, включающий: обеспечение целлюлозной массы; осуществление воздействия электромагнитной силой на один или более материалов наполнителей, достаточной для изменения поверхностного электрического заряда материала наполнителя; причем целлюлозную массу соединяют с одним или более материалами наполнителей до или после воздействия электромагнитной силой на один или более материалов наполнителей, а один или более материалов наполнителей выбирают из группы, включающей TiO2, ZnO, СаСО3, осажденный СаСО3, тальк, гипс и их комбинации; и формирование бумажной продукции из материала наполнителя и целлюлозной массы.
Таким образом, предложен способ для производства улучшенной бумаги с наполнителем. В частности, в способе обеспечивается улучшенная бумага или улучшенный бумажный или строительный картон (т.е. картон различных видов - бумажный/дизайнерский или строительный/технический картон), изготавливаемые из целлюлозной массы и материала наполнителя. В способе осуществляют воздействие на материал наполнителя электромагнитной силой или зарядом, в результате чего изменяется поверхностный электрический заряд материала наполнителя. Воздействие электромагнитной силой или зарядом на материал наполнителя осуществляют, пока не изменится его поверхностный электрический заряд, в результате чего получают "обработанный" материал наполнителя. Затем обработанный материал наполнителя соединяют с целлюлозной массой, и получают бумагу, бумажный картон или строительный картон.
Соответственно, в частных вариантах осуществления стадия воздействия электромагнитной силой включает: обеспечение электрического заряда на магнитном устройстве для возбуждения электромагнитной силы внутри зоны обработки; и расположение одного или более материалов наполнителя и, необязательно, целлюлозной массы внутри зоны обработки. Магнитное устройство располагают внутри циркуляционного резервуара, и магнитное устройство конфигурируют для обеспечения электромагнитной силы, достаточной для изменения поверхностного электрического заряда материала наполнителя, когда материал наполнителя расположен внутри зоны обработки. Материал наполнителя располагают в зоне обработки на по меньшей мере 15 минут, в частности, на по меньшей мере 60 минут.
В одном из вариантов материал наполнителя располагают в зоне обработки на по меньшей мере 15 минут, а величина электромагнитной силы находится в диапазоне от 0,20 тесла до 0,40 тесла. В других вариантах величина электромагнитной силы может быть равна 0,040 тесла или более.
Кроме того, предлагается установка для улучшения удерживания наполнителя в процессе изготовления бумаги. Установка содержит зону обработки, сконфигурированную для приема одного или более материалов наполнителей и/или целлюлозной массы, сконфигурированную для приема одного или более материалов наполнителей. Зона обработки содержит магнитное устройство, расположенное относительно зоны обработки и сконфигурированное таким образом, чтобы создавать электромагнитную силу внутри зоны обработки. Магнитное устройство также сконфигурировано для обеспечения воздействия на один или более материалов наполнителей и/или на целлюлозную массу электромагнитной силы такой величины, которая достаточна для изменения поверхностного электрического заряда одного или более материалов наполнителей и/или целлюлозной массы, когда один или более материалов наполнителей и/или целлюлозная масса проходят через зону обработки, причем соединение целлюлозной массы с одним или более материалами наполнителей обеспечивается до зоны обработки. После того как материал наполнителя и/или целлюлозная масса проходит через зону обработки в течение заданного времени, необходимого для воздействия на материал наполнителя исходного заряда, может быть получена бумага, бумажный картон или строительный картон с улучшенным удерживанием наполнителя.
Также предлагается бумажная продукция, содержащая целлюлозную массу, соединенную с одним или более материалами наполнителей, выбранных из группы, включающей TiO2, ZnO, СаСО3, осажденный СаСО3, тальк, гипс и их комбинации, и обработанных воздействием электромагнитной силы или заряда для изменения поверхностного электрического заряда материала наполнителя для улучшения его удерживания.
Бумажная продукция может представлять собой целлюлозный продукт, получаемый с использованием предложенного способа, в котором осуществляют воздействие электромагнитной силой или зарядом на материал наполнителя, который затем соединяют с целлюлозной массой и получают на выходе бумагу, бумажный картон или строительный картон.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет описано далее со ссылками на прилагаемые фигуры чертежей, на которых одинаковые ссылочные номера указывают одинаковые элементы:
на фиг. 1 - блок-схема типичного процесса производства бумаги;
на фиг. 2 - вид в перспективе одного из вариантов циркуляционного резервуара;
на фиг. 3 вид в перспективе одного из вариантов циркуляционного насоса и магнитного устройства;
на фиг. 4 вид продольного сечения магнитного устройства;
на фиг. 4А упрощенный вид магнитной силы или магнитного поля, которое образуется вокруг типичного магнитного устройства.
Подробное описание осуществления изобретения
Нижеприведенное подробное описание дается лишь в иллюстративных целях и не должно рассматриваться как ограничение объема изобретения или заявки и применений изобретения. Кроме того, заявка не содержит цели быть ограниченной какой-либо теорией, представленной выше в разделе "Уровень техники" или в нижеприведенном подробном описании.
В настоящем изобретении предлагается установка и способ, которые обеспечивают улучшенное производство бумаги, бумажного картона или строительного картона с наполнителями. Способ включает обеспечение целлюлозной массы и соединение этой массы с одним или более материалами наполнителей. В предпочтительном варианте предлагаемого способа на материал наполнителя воздействуют электромагнитной силой или зарядом, прежде чем этот материал соединяется с целлюлозной массой. Однако также предусматривается, что воздействие электромагнитным зарядом на материал наполнителя может быть осуществлено после соединения материала наполнителя с целлюлозной массой.
В одном из вариантов предлагаемого способа материал наполнителя подается из транспортного средства или из накопительной емкости в целлюлозную массу, такую как целлюлозная масса для производства бумаги. Подача материала наполнителя в целлюлозный материал может осуществляться с использованием транспортирующей системы, такой как циркуляционный резервуар, лоток, рукав, трубопровод или другое подобное устройство. Перед соединением материала наполнителя с целлюлозным материалом его пропускают через магнитное устройство, расположенное внутри транспортирующей системы и способное воздействовать на материал наполнителя электромагнитной силой или зарядом, которые достаточны для изменения поверхностного электрического заряда материала наполнителя, в результате чего получают обработанный материал наполнителя, который соединяют с целлюлозной массой.
В одном из вариантов предлагаемого способа один или несколько материалов наполнителя подают с грузового транспортного средства или из накопительной емкости для соединения с целлюлозной массой, такой как целлюлозно-бумажная масса. Внутри циркуляционного резервуара расположено магнитное устройство с зоной обработки, в которой электромагнитная сила или заряд могут воздействовать на материал наполнителя, так что поверхностный заряд материала наполнителя изменяется. Затем обработанный материал наполнителя соединяют с целлюлозной массой, с последующим формированием бумажной продукции.
В других вариантах предлагаемого способа материал наполнителя подают в циркуляционный резервуар с возможностью циркуляции или рециркуляции этого материала в циркуляционном резервуаре. Внутри циркуляционного резервуара расположено магнитное устройство с зоной обработки. Материал наполнителя пропускают через зону обработку, где на него воздействует электромагнитная сила или заряд, в результате чего изменяется поверхностный электрический заряд материала наполнителя. Для обеспечения циркуляции материала наполнителя через систему с замкнутым контуром может использоваться циркуляционный насос или ему подобное устройство, так что электромагнитная сила может воздействовать на материал наполнителя однократно или многократно, как это может быть необходимо. Величина электромагнитной силы может быть задана заранее, причем мощность может регулироваться, например, с помощью магнитометра 475 DSP компании Lake Shore Cryotronics, Inc.
После однократного или многократного воздействия на материал наполнителя электромагнитной силы, этот материал может быть соединен с целлюлозной массой, такой как целлюлозно-бумажная масса.
Как показано на фиг. 1, обработанный материал наполнителя, то есть, материал, подвергнутый воздействию электромагнитной силы, добавляют в целлюлозную массу перед мешальным/машинным бассейном или непосредственно в нем. Однако обработанный материал наполнителя может быть добавлен перед или в процессе получения бумажной массы, перед напорным ящиком или непосредственно в нем, или же обработанный наполнитель может быть добавлен в нескольких точках технологического процесса перед формированием целлюлозного продукта.
В одном из вариантов осуществления установки, показанном на фиг. 2, она содержит циркуляционный резервуар 1, в котором может храниться материал наполнителя и/или целлюлозная масса, обработанные электрическим зарядом, и если в циркуляционном резервуаре находится только материал наполнителя, то он подается для соединения с целлюлозной массой. В другом варианте целлюлозная масса, соединенная с материалом наполнителя, может быть подана в бумагоделательную машину для получения требуемой продукции. Материал наполнителя подают из грузового транспортного средства или из емкости в циркуляционный резервуар 1. Циркуляционный резервуар 1 снабжен впускным каналом 2 или отверстием, через которое материал наполнителя может быть подан в циркуляционный резервуар 1 или передан через него. В предпочтительном варианте материал наполнителя подают в циркуляционный резервуар через впускной канал 2, который может быть перекрыт после подачи требуемого количества материала наполнителя, и осуществляют циркуляцию материала наполнителя через циркуляционный резервуар 1 в системе с замкнутым контуром, включающей циркуляционный резервуар 1, циркуляционное устройство 3, магнитное устройство 5 и возвратную трубу 4. Циркуляционный резервуар 1 может быть снабжен перекачивающим или циркуляционным устройством 3, которое обеспечивает циркуляцию материала наполнителя в системе (1, 3, 4 и 5) с замкнутым контуром. Магнитное устройство 5 с зоной 9 обработки, способное воздействовать на материал наполнителя электромагнитной силой или зарядом, расположено внутри системы с замкнутым контуром, в которой циркулирует материал наполнителя. Перекачивающее или циркуляционное устройство 3 показано расположенным перед магнитным устройством 5. Однако оно может быть расположено после магнитного устройства 5 или в любом месте системы с замкнутым контуром, так что материал наполнителя может проходить через магнитное устройство, и на этот материал может воздействовать электромагнитная сила или заряд. Материал наполнителя может циркулировать через зону 9 обработки системы (1, 3, 4 и 5) с замкнутым контуром, и электромагнитная сила или заряд могут воздействовать на материал наполнителя однократно или многократно. После обработки материала в достаточной степени, то есть, после изменения поверхностного электрического заряда материала наполнителя, открывают выпускной канал 6 циркуляционного резервуара 1, и обработанный материал наполнителя соединяют с целлюлозной массой, как это необходимо для формирования бумаги или картона с улучшенным удерживанием наполнителя.
На фиг. 3 приведен увеличенный вид перекачивающего или циркуляционного устройства 3 циркуляционного резервуара (см. фиг. 2) материала наполнителя, причем насос расположен непосредственно перед магнитным устройством 5 и зоной 9 обработки. Хотя на фиг. 3 перекачивающее или циркуляционное устройство 3 показано расположенным перед магнитным устройством 5, однако оно может быть расположено после магнитного устройства 5 или в любом месте между впускным каналом 2 и выпускным каналом 6, показанными на фиг. 2. Материал наполнителя циркулирует через зону 9 обработки.
На фиг. 4 приведен вид продольного сечения магнитного устройства 5. Материал наполнителя и/или целлюлозную массу вводят в зону 9 обработки магнитного устройства 5 через трубу или канал 8, и магнитным устройством 5 возбуждается электромагнитная сила или заряд, которые воздействуют на материал наполнителя в процессе его прохождения через зону 9 обработки. Если материал наполнителя подают в зону 9 обработки без целлюлозной массы, то материал наполнителя после обработки соединяют с целлюлозной массой, и бумагу или картон получают с улучшенным удерживанием наполнителя по сравнению с бумажной продукцией, получаемой в случае, когда на наполнитель и/или на целлюлозную массу не воздействует электромагнитная сила. На фиг. 4А приведен упрощенный вид магнитного устройства и связанных с ним магнитных полей. Как можно видеть, напряженность поля выше на полюсах устройства, которые находятся на концах магнита и указаны обозначениями N (северный полюс) и S (южный полюс). Поле вокруг магнита показано линиями и стрелками, указывающими направление магнитной силы на северном полюсе. Чем гуще расположены линии, тем выше напряженность поля. В нижеописанных примерах магнитное поле создавалось с использованием блока регулирования мощности, который обеспечивает электрический ток, создающий магнитное поле, необходимое для изменения поверхностного электрического заряда на материале наполнителя.
В некоторых вариантах предлагаемого способа материал наполнителя может быть выбран из группы, включающей TiO2, ZnO, СаСО3, осажденный СаСО3, тальк, гипс и их комбинации. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления способа в качестве материала наполнителя используется TiO2.
В некоторых вариантах предлагаемого способа конечная продукция имеет зольность в диапазоне от примерно 1 вес.% до примерно 30 вес.%, и зольность может быть в диапазоне от примерно 2 вес.% до примерно 10 вес.%. Зольность определяется различными способами, например, по методике Smithers Pira на образцах, высушенных в печи, которые нагревают до температуры 525°С (или 900°С) для обеспечения сгорания всего сгораемого целлюлозного материала. После этого остается только неорганическая часть материала, определяемая как зольность и выражаемая в процентах от исходного веса образца, высушиваемого в печи. В результате может быть вычислено количество наполнителя, удерживаемого в бумажном полотне.
В одном из вариантов предлагаемого способа на наполнитель воздействуют электромагнитной силой и добавляют в мокрую часть процесса изготовления бумаги, например в напорный ящик, в центриклинеры, в метальный бассейн или резервуар, в машинный бассейн, в рафинеры и/или в уравнительную камеру или в несколько таких компонентов.
В других вариантах осуществления способа обеспечивается улучшение сцепления наполнителя с волокнами в процессе изготовления бумаги, в котором обеспечивается целлюлозная масса, соединяемая с одним или более материалами наполнителя для получения бумаги, бумажного картона или строительного картона. На материал наполнителя в зоне обработки магнитного устройства может действовать электромагнитная сила величиной примерно ОД тесла или более, примерно 1 тесла или более, и 5 тесла или более. В предпочтительном варианте электромагнитная сила, величина которой находится в диапазоне от примерно 0,02 тесла до примерно 0,40 тесла, действует на материал наполнителя в течение времени, достаточного для изменения поверхностного электрического заряда материала наполнителя. В зависимости от материала наполнителя электромагнитная сила или заряд могут воздействовать на материал наполнителя в течение времени в диапазоне от примерно 5 минут до 4 часов, а также может быть от примерно 15 минут до 2 часов, или может быть от примерно 15 минут до примерно 60 минут. Продолжительность обработки и величина электромагнитной силы зависят в основном от типа обрабатываемого материала наполнителя, который добавляют в целлюлозную массу.
В некоторых вариантах осуществления способа стадия воздействия электромагнитной силой включает обеспечение магнитного устройства электрическим зарядом для генерации электромагнитной силы внутри зоны обработки и расположение в этой зоне одного или более материалов наполнителя и/или целлюлозной массы.
В некоторых вариантах осуществления способа воздействуют электромагнитной силой на материал наполнителя перед его добавлением к целлюлозной массе. Однако также предусматривается, что воздействие электромагнитной силой может осуществляться после соединения материала наполнителя с целлюлозной массой.
В других вариантах установки электромагнитная сила регулируется устройством регулировки электромагнитного поля, способным изменять величину электромагнитной силы. В зависимости от материала наполнителя, он может быть подвергнут воздействию электромагнитной силы переменной величины.
В некоторых вариантах осуществления установки материал наполнителя может быть выбран из группы, включающей TiO2, ZnO, СаСО2, осажденный СаСО3, тальк, гипс и их комбинации. Предпочтительным материалом наполнителя является TiO2.
В других вариантах установки она способна подавать обработанный материал наполнителя в бумагоделательную машину для осуществления процесса получения бумаги, бумажного картона или строительного картона.
В других вариантах обеспечивается установка для улучшения удерживания наполнителя в процессе изготовления бумаги. Установка содержит резервуар с впускным каналом и выпускным каналом, отдаленным от впускного канала, причем резервуар формирует камеру между впускным и выпускным каналами, и впускной канал резервуара сконфигурирован для приема материала наполнителя. Установка также содержит магнитное устройство, расположенное внутри камеры, и магнитное устройство выполнено с возможностью обеспечения электромагнитной силы внутри камеры. Магнитное устройство сконфигурировано для осуществления воздействия электромагнитной силы на материал наполнителя, когда он проходит через камеру, в результате чего улучшается удерживание материала наполнителя при формировании бумаги, бумажного картона или строительного картона.
В некоторых вариантах магнитное устройство содержит блок регулирования мощности, так что может регулироваться величина электромагнитной силы.
В то время как в вышеприведенном подробном описании представлен по меньшей мере один иллюстративный вариант осуществления изобретения, следует понимать, что существует большое количество модификаций. Также следует понимать, что иллюстративный вариант или иллюстративные варианты -это всего лишь примеры, и они никоим образом не ограничивают объем, применимость или структуру изобретения. Таким образом, вышеприведенное подробное описание будет обеспечивать специалистов удобным руководством для реализации иллюстративного варианта, причем следует понимать, что в функцию и расположение элементов, описанных в иллюстративном варианте, могут быть внесены различные изменения без выхода за пределы объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой и ее эквивалентами.
ПРИМЕРЫ
В нижеприведенном примере описаны варианты осуществления изобретения. Следует понимать, что пример приведен лишь для иллюстрации изобретения. Таким образом, специалисту в данной области техники будут очевидны из вышеприведенного описания различные модификации настоящего изобретения, в дополнение к вариантам, рассмотренным в описании.
В нижеприведенных примерах для обеспечения обработки и подачи материала наполнителя в целлюлозную массу для формирования бумажного полотна использовалась установка, аналогичная установке, показанной на фиг. 2. Материал наполнителя загружали в циркуляционный резервуар 1 через отверстие 2 в верхней части циркуляционного резервуара, и отверстие закрывали. Обеспечивалась циркуляция материала наполнителя в системе с замкнутым контуром, включающей циркуляционный резервуар 1, циркуляционное устройство 3, магнитное устройство 5 и возвратную трубу 4 для возврата материала в циркуляционный резервуар 1. Магнитное устройство 5, расположенное между циркуляционным устройством 3 и возвратной трубой 4, содержало зону 9 обработки, в которой на материал наполнителя воздействовала электромагнитная сила или заряд. Обеспечивалась циркуляция материала наполнителя в системе (1, 3, 4 и 5) с замкнутым контуром в течение необходимого времени, и затем обработанный материал соединяли с целлюлозной массой для формирования бумажного полотна. Ниже описаны различные выполненные испытания.
Пример 1
Суспензию, содержащую наполнитель TiO2 или осажденный карбонат кальция (РСС) в количестве 10 вес.%, загружали в циркуляционный резервуар 1 и обеспечивали циркуляцию суспензии в системе (1, 3, 4 и 5) с замкнутым контуром, как это уже описывалось. На материал наполнителя воздействовали в зоне 9 обработки электромагнитной силой, величина которой находится в диапазоне от примерно 0,020 тесла до 0,400 тесла, в течение 0 минут, 15 минут, 60 минут, 120 минут и 4 часов. Электромагнитная сила, действующая на образцы, определялась числом циркуляций через зону 9 обработки. Полученные бумажные полотна, как описывалось, и контрольный образец, полученный при отсутствии воздействия электромагнитного силы на материал наполнителя, сравнивали с бумажными полотнами, полученными с использованием материала наполнителя, обработанного электромагнитной силой.
После того как суспензию подвергли действию магнитного поля, ее добавляли в ментальный бассейн, содержащий целлюлозные волокна. К этой смеси добавляли крахмал в количестве 0,25 вес.%, затем эту смесь подавали в напорный ящик испытательной бумагоделательной машины на предприятии компании Solenis LLC, г. Вильмингтон, штат Делавэр, и получали бумажное полотно, имеющее сравнимые характеристики содержания наполнителя, грамматуры и толщины.
В Таблице 1 приведены характеристики полученных полотен. Анализ полученных полотен осуществляли с использованием следующих методик Международной организации по стандартизации (ISO): в частности, зольность определяли с использованием стандартов: Ash 500 ISO 1762, Ash 900 ISO 2144 и SCAN P5:63; непрозрачность анализировали с использованием стандарта ISO 2471-1; относительное содержание наполнителя определяли с использованием анализатора зольности (АСА, от англ. Ash Content Analyzer) компании Emtec Innovative Testing Solutions; белизну бумаги определяли с использованием стандарта ISO 2470-1; грамматуру определяли с использованием стандарта ISO 53; и толщину листа определяли с использованием стандарта ISO 534.
Бумажные полотна были получены на испытательной бумагоделательной машине, причем в качестве наполнителя использовались TiO2 и РСС, с электромагнитной обработкой, указанной в таблице 1, и без такой обработки Результаты показывают, что электромагнитная обработка материала наполнителя РСС в течение всего лишь 15 минут может способствовать улучшению белизны и непрозрачности бумаги с наполнителем.
Воздействие электромагнитной силой на материалы наполнителя осуществлялось в течение 0 минут, 1 часа, 2 часов и 4 часов до соединения наполнителя с целлюлозной массой и изготовления бумажного полотна. Можно легко увидеть, используя два разных типа измерений, что в соответствии с измерениями зольности и измерениями АСА материалов наполнителей удерживание наполнителя улучшается при воздействии электромагнитной силой для изменения поверхностного электрического заряда наполнителя TiO2.
В то время как в вышеприведенном подробном описании представлен по меньшей мере один иллюстративный вариант осуществления изобретения, следует понимать, что существует большое количество модификаций. Также следует понимать, что иллюстративный вариант или иллюстративные варианты -это всего лишь примеры, и они никоим образом не ограничивают объем, применимость или структуру изобретения. Таким образом, вышеприведенное подробное описание будет обеспечивать специалистов удобным руководством для реализации иллюстративного варианта, причем следует понимать, что в функцию и расположение элементов, описанных в иллюстративном варианте, могут быть внесены различные изменения без выхода за пределы объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой и ее юридически значимыми эквивалентами.
Claims (17)
1. Способ производства бумажной продукции, включающий:
обеспечение целлюлозной массы;
осуществление воздействия электромагнитной силой на один или более материалов наполнителей, достаточной для изменения поверхностного электрического заряда материала наполнителя;
причем целлюлозную массу соединяют с одним или более материалами наполнителей до или после воздействия электромагнитной силой на один или более материалов наполнителей, а
один или более материалов наполнителей выбирают из группы, включающей TiO2, ZnO, СаСО3, осажденный СаСО3, тальк, гипс и их комбинации; и
формирование бумажной продукции из материала наполнителя и целлюлозной массы.
2. Способ по п. 1, в котором стадия воздействия электромагнитной силой включает:
обеспечение электрического заряда на магнитном устройстве для возбуждения электромагнитной силы внутри зоны обработки; и
расположение одного или более материалов наполнителя и необязательно целлюлозной массы внутри зоны обработки.
3. Способ по п. 2, в котором магнитное устройство располагают внутри циркуляционного резервуара и магнитное устройство конфигурируют для обеспечения электромагнитной силы, достаточной для изменения поверхностного электрического заряда материала наполнителя, когда материал наполнителя расположен внутри зоны обработки.
4. Способ по п. 2 или 3, в котором материал наполнителя располагают в зоне обработки на по меньшей мере 15 минут.
5. Способ по п. 4, в котором материал наполнителя располагают в зоне обработки на по меньшей мере 60 минут.
6. Способ по п. 2 или 3, в котором материал наполнителя располагают в зоне обработки на по меньшей мере 15 минут, а величина электромагнитной силы находится в диапазоне от 0,20 тесла до 0,40 тесла.
7. Способ по любому из пп. 1-5, в котором величина электромагнитной силы равна 0,040 тесла или более.
8. Способ по п. 1, в котором бумажная продукция включает бумагу, бумажный картон или строительный картон.
9. Установка для улучшения удерживания наполнителя в процессе производства бумажной продукции, содержащая магнитное устройство, имеющее зону обработки, сконфигурированную для приема одного или более материалов наполнителей, и сконфигурированное для создания электромагнитной силы внутри зоны обработки и воздействия электромагнитной силой на один или более материалов наполнителей в достаточной степени для изменения поверхностного электрического заряда одного или более материалов наполнителей, когда один или более материалов наполнителей проходят через зону обработки, причем соединение целлюлозной массы с одним или более материалами наполнителей обеспечивается до зоны обработки.
10. Бумажная продукция, содержащая целлюлозную массу, соединенную с одним или более материалами наполнителей, выбранных из группы, включающей TiO2, ZnO, СаСО3, осажденный СаСО3, тальк, гипс и их комбинации, и обработанных воздействием электромагнитной силы или заряда для изменения поверхностного электрического заряда материала наполнителя для улучшения его удерживания.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16/200,954 | 2018-11-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021118629A RU2021118629A (ru) | 2022-12-28 |
| RU2815658C2 true RU2815658C2 (ru) | 2024-03-19 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5876564A (en) * | 1995-10-20 | 1999-03-02 | Institute Of Paper Science And Technology, Inc. | Methods and apparatus to enhance paper and board forming qualities |
| US6361653B2 (en) * | 1997-09-30 | 2002-03-26 | Nalco Chemical Company | Method of increasing retention in papermaking using colloidal borosilicates |
| RU2604459C2 (ru) * | 2009-08-05 | 2016-12-10 | Интернэшнл Пэйпа Кампани | Добавка к сухому листу рыхлой целлюлозы |
| CN108286208A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-07-17 | 刘成旭 | 一种利用纳米复合插层材料提高纸张强度的方法 |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5876564A (en) * | 1995-10-20 | 1999-03-02 | Institute Of Paper Science And Technology, Inc. | Methods and apparatus to enhance paper and board forming qualities |
| US6361653B2 (en) * | 1997-09-30 | 2002-03-26 | Nalco Chemical Company | Method of increasing retention in papermaking using colloidal borosilicates |
| RU2201396C2 (ru) * | 1997-09-30 | 2003-03-27 | Налко Кемикал Компани | Коллоидные боросиликаты и их применение в получении бумаги |
| RU2604459C2 (ru) * | 2009-08-05 | 2016-12-10 | Интернэшнл Пэйпа Кампани | Добавка к сухому листу рыхлой целлюлозы |
| CN108286208A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-07-17 | 刘成旭 | 一种利用纳米复合插层材料提高纸张强度的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mayr et al. | A novel approach to determining the contribution of the fiber and fines fraction to the water retention value (WRV) of chemical and mechanical pulps | |
| US20230035105A1 (en) | Surface enhanced pulp fibers at a substrate surface | |
| Kumar et al. | FILLER LOADING IN THE LUMEN OR/AND CELL WALL OF FIBERS--A LITERATURE REVIEW. | |
| Kinnunen et al. | Benefits of foam forming technology and its applicability in high MFC addition structures | |
| US20070131361A1 (en) | Method for charging a fiber suspension, and arrangement for carrying out said method | |
| KR20090031848A (ko) | 펄프 현탁액에 충전제를 충전하는 방법 | |
| US6835282B2 (en) | Paper web with pre-flocculated filler incorporated therein | |
| RU2815658C2 (ru) | Способ производства бумажной продукции, установка для улучшения удерживания наполнителя и соответствующая бумажная продукция | |
| US10876258B2 (en) | Method for improving filler and fiber retention in paper making processes | |
| US20070068640A1 (en) | Method for loading a fibrous stock suspension and arrangement to implement the method. | |
| Khosravani et al. | The effect of external and internal application of organosilicon compounds on the hydrophobicity of recycled OCC paper | |
| Kitaoka et al. | Rosin sizing of pulps modified by TEMPO-mediated oxidation | |
| RU2317361C2 (ru) | Композиция для изготовления бумаги и способ повышения степени удержания и/или обезвоживания в ней | |
| US10550518B2 (en) | Method for controlling hydrophobic particles in aqueous environment in paper or board manufacture | |
| Chen et al. | Modified PCC used in papermaking processes | |
| Kitaoka et al. | Sizing mechanism of emulsion rosin size-alum systems: Part 3. Solid-state 13 C-NMR analysis of handsheets prepared by 13C-labeled fatty acid-alum systems | |
| Zakrajšek et al. | The influence of modified starch on the process water quality in papermaking and the paper properties | |
| US20070062652A1 (en) | Method for charging a fibre suspension and arrangement for carrying out said method | |
| Varhimo et al. | Brightness reduction of mechanical pulp in the wet end of a paper machine: Method development and validation | |
| Wang et al. | Pretreatment to improve adsorption and effectiveness of wet end chemicals for a bleached chemithermomechanical pulp | |
| Ohno et al. | Mechanism of size retention on handsheets prepared in rosin soap size-alum systems | |
| Phipps et al. | The Effect of Microfibrillated Cellulose on the Strength and Light Scattering of Highly Filled Papers | |
| Chubis et al. | Softwood kraft pulping with polyacrylonitrile fibers | |
| Helle et al. | Effect of precipitated gas bubbles in papermaking | |
| Paananen et al. | Simultaneous feeding of filler and retention |