SE0950745A1 - Process for manufacturing a substrate containing silica pigment formed on the surface of the substrate - Google Patents
Process for manufacturing a substrate containing silica pigment formed on the surface of the substrateInfo
- Publication number
- SE0950745A1 SE0950745A1 SE0950745A SE0950745A SE0950745A1 SE 0950745 A1 SE0950745 A1 SE 0950745A1 SE 0950745 A SE0950745 A SE 0950745A SE 0950745 A SE0950745 A SE 0950745A SE 0950745 A1 SE0950745 A1 SE 0950745A1
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- substrate
- soluble silicate
- solution containing
- water
- medium
- Prior art date
Links
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
- D21H19/00—Coated paper; Coating material
- D21H19/36—Coatings with pigments
- D21H19/38—Coatings with pigments characterised by the pigments
- D21H19/40—Coatings with pigments characterised by the 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
- 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
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/63—Inorganic compounds
- D21H17/70—Inorganic compounds forming new compounds in situ, e.g. within the pulp or paper, by chemical reaction with other substances added separately
-
- 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
- D21H19/00—Coated paper; Coating material
- D21H19/10—Coatings without pigments
- D21H19/14—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12
- D21H19/24—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12 comprising macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D21H19/32—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12 comprising macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds obtained by reactions forming a linkage containing silicon in the main chain of the macromolecule
Abstract
Description
15 20 25 30 35 torrhalten av kompositionen minskas och torrhalten av kompositionen innehållande kiseldioxidpigment är såldes ganska låg, vilket reducerar tillverkningshastigheten och ökar mängden vatten som tillsätts till papperet. The dry content of the composition is reduced and the dry content of the composition containing silica pigments is sold quite low, which reduces the production rate and increases the amount of water added to the paper.
Som en konsekvens måste papperet utsättas för kraftig värmebehandling för att torka.As a consequence, the paper must be subjected to vigorous heat treatment to dry.
Vid tillverkning av tryckpapper för bläckstråletryckning är det ofta fördelaktigt att tillsätta katjoniska polymerer till lösningen innehållande kiseldioxidpigment vilken därefter tillsätts till pappersytan. Katjoniska polymerer förhindrar till exempel såkallad blödning av trycket om det utsätts för vatten eller utljädring eller bläckspridning vilket kan ske längs fibrerna. När de katjoniska polymererna blandas med anjoniska kiseldioxidpigment uppstår dock ofta problem med hög viskositet och utfällningar.In the manufacture of printing paper for ink jet printing, it is often advantageous to add cationic polymers to the solution containing silica pigments which are then added to the paper surface. Cationic polymers, for example, prevent so-called bleeding of the pressure if it is exposed to water or dilution or ink scattering, which can occur along the edges. However, when the cationic polymers are mixed with anionic silica pigments, high viscosity problems and precipitates often occur.
En nackdel med användningen av dagens kiseldioxidpigment är även dess nuvarande kostnadsstruktur. Det är normalt väldigt dyrt att köpa tillverkade kiseldioxidpigment då tillverkningsprocessen och torkning av pigmenten för att göra dem användbara i pappersbruk, är väldigt energikrävande. Det är även ganska komplicerat att förvara och hantera de tillverkade kiseldioxidpigmenten vid pappersbruken. Då kiseldioxidpigmenten är porösa är deras volym ofta ganska stor och de tar således upp ganska mycket plats. Som ett alternativ kan kiseldioxidpigmenten transporteras som en lösning till bruken men detta är också dyrt då torrhalten av en kisellösning behöver vara ganska låg för att lösningen ska vara stabil, dvs en stor mängd vatten måste också transporteras.A disadvantage of the use of today's silica pigments is also its current cost structure. It is normally very expensive to buy manufactured silica pigments as the manufacturing process and drying of the pigments to make them useful in paper mills, is very energy intensive. It is also quite complicated to store and handle the manufactured silica pigments at the paper mills. As the silica pigments are porous, their volume is often quite large and they thus take up quite a lot of space. As an alternative, the silica pigments can be transported as a solution to the mills, but this is also expensive as the dry content of a silicon solution needs to be quite low for the solution to be stable, ie a large amount of water must also be transported.
Det finns således ett behov för en förbättrad process för tillverkning av ett substrat innehållande kiseldioxidpigment.Thus, there is a need for an improved process for manufacturing a substrate containing silica pigments.
Beskrivning av uppfinningen Det är ett syfte med uppfinningen att tillverka ett substrat innehållande kiseldioxidpigment på ett förbättrat sätt.Description of the invention It is an object of the invention to manufacture a substrate containing silica pigments in an improved manner.
Ett annat syfte med uppfinningen är att tillverka ett substrat innehållande kiseldioxidpigment på ett kostnadseffektivt sätt.Another object of the invention is to manufacture a substrate containing silica pigments in a cost-effective manner.
Dessa samt andra syften uppnås av den föreliggande uppfinningen som beskriver en process för tillverkning av ett substrat varvid processen 10 15 20 25 30 35 innefattar; att tillhandahålla ett substrat innehållande cellulosafibrer, tillsätta en lösning innehållande vattenlösligt silikat till ytan av substratet och behandla substratet så att det vattenlösliga silikatet polymeriseras varvid kiseldioxidpigment bildas på ytan av substratet och slutligen torka substratet med de bildade kiseldioxidpigmenten på ytan.These and other objects are achieved by the present invention which describes a process for manufacturing a substrate wherein the process comprises; to provide a substrate containing cellulose fibers, adding a solution containing water-soluble silicate to the surface of the substrate and treating the substrate so that the water-soluble silicate is polymerized thereby forming silica pigments on the surface of the substrate and finally drying the substrate with the formed silica pigments on the surface.
Det vattenlösliga silikatet är företrädesvis ett alkalimetallsilikat eller en kiselsyra.The water-soluble silicate is preferably an alkali metal silicate or a silicic acid.
Polymeriseringen och/eller utfällningen av det vattenlösliga silikatet kan ske genom tillsats av ett pH ändrande medium eller med hjälp av jonbyte.The polymerization and / or precipitation of the water-soluble silicate can take place by adding a pH-changing medium or by means of ion exchange.
Andra kända metoder för att polymeriseringen och bildande av kiseldioxidpigment, såsom dialys eller elektrodialys, kan också användas. Det är viktigt att polymeriseringen och bildandet av kiseldioxidpigment sker på ytan av substratet. Behandlingen med det vattenlösliga silikatet måste därför ske så att kiseldioxidpigmenten polymeriseras och bildas på ytan.Other known methods for the polymerization and formation of silica pigments, such as dialysis or electrodialysis, can also be used. It is important that the polymerization and formation of silica pigments take place on the surface of the substrate. The treatment with the water-soluble silicate must therefore take place so that the silica pigments are polymerized and formed on the surface.
Substratet kan behandlas genom tillsats av ett pH ändrande medium till ytan av substratet för att polymerisera och bilda kiseldioxidpigmenten på substratets yta. Det pH ändrande mediet kan vara ett pH reducerande eller pH höjande medium. Reaktionen vid vilket kiseldioxidpigment bildas är en välkänd reaktion av vattenlösligt silikat, företrädesvis alkalimetallsilikat eller kiselsyra, vid ett reducerat eller förhöjt pH. Det är föredraget att lösningen innehållande alkalimetallsilikat och det pH reducerade mediet tillsättas till ytan av substratet så att kiseldioxidpigment bildas på ytan av substratet. Det är även möjligt att reaktionen vid vilket kiseldioxidpigment bildas är en reaktion av kiselsyra vid ett ökat eller reducerat pH.The substrate can be treated by adding a pH changing medium to the surface of the substrate to polymerize and form the silica pigments on the surface of the substrate. The pH changing medium may be a pH reducing or pH raising medium. The reaction in which silica pigment is formed is a well-known reaction of water-soluble silicate, preferably alkali metal silicate or silicic acid, at a reduced or elevated pH. It is preferred that the solution containing alkali metal silicate and the pH reduced medium be added to the surface of the substrate so that silica pigments form on the surface of the substrate. It is also possible that the reaction in which silica pigment is formed is a reaction of silicic acid at an increased or reduced pH.
Genom att separat tillsätta en lösning innehållande vattenlösligt silikat och ett pH ändrande medium till en yta av substratet är det möjligt att tillverka kiseldioxidpigment direkt på ytan av substratet och således undvika nackdelarna nämnda ovan vid tillverkningen, såsom kompabilitet och körbarhet, transport och lagring av kiseldioxidpigmenten.By separately adding a solution containing water-soluble silicate and a pH-changing medium to a surface of the substrate, it is possible to produce silica pigments directly on the surface of the substrate and thus avoid the disadvantages mentioned above in the manufacture, such as compatibility and runnability, transport and storage of silica pigments.
Genom att separat tillsätta en lösning innehållande vattenlösligt silikat och ett pH ändrande medium till en yta av substratet sker en reaktion vid vilket kiseldioxidpigment bildas. Reaktionen kommer antingen ske vid tillsatsen av det pH ändrade mediet och lösningen innehållande vattenlösligt silikat till ytan 10 15 20 25 30 35 eller efter tillsatsen av det pH ändrade mediet och lösningen innehållande vattenlösligt silikat till ytan av substratet.By separately adding a solution containing water-soluble silicate and a pH-changing medium to a surface of the substrate, a reaction takes place in which silica pigment is formed. The reaction will take place either upon the addition of the pH-modified medium and the solution containing water-soluble silicate to the surface or after the addition of the pH-modified medium and the solution containing water-soluble silicate to the surface of the substrate.
Det pH reducerande mediet kan vara en oorganisk eller organisk syra såsom svavelsyra, saltsyra eller ättiksyra, sura salter, pigment eller gaser.The pH reducing medium may be an inorganic or organic acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid or acetic acid, acid salts, pigments or gases.
Andra exempel på pH reducerande medier är natriumorthoborat (borax), natriumbisulfit, natriumbikarbonat, natriumdihydrogenfosfat, koldioxid eller en kombination av två eller fler av dessa substanser. Sura salter av svaga baser och starka syror såsom ammoniumsulfat, aluminiumsulfat, polyaluminiumklorid (PAC), polyaluminiumnitrat (PAN) och liknande kan också användas själv eller i kombination med något av de substanser nämnda ovan.Other examples of pH reducing media are sodium orthoborate (borax), sodium bisulate, sodium bicarbonate, sodium dihydrogen phosphate, carbon dioxide or a combination of two or more of these substances. Acidic salts of weak bases and strong acids such as ammonium sulphate, aluminum sulphate, polyaluminum chloride (PAC), polyaluminum nitrate (PAN) and the like can also be used alone or in combination with any of the substances mentioned above.
The pH höjande mediet kan vara en alkalisklösning, såsom natriumhydroxid eller kalciumhydroxid.The pH raising medium may be an alkaline solution, such as sodium hydroxide or calcium hydroxide.
Olika typer at kiseldioxidpigment, såsom kiselgel, utfälld kisel och kolloidal kisel, kan bildas vid reaktionen av vattenlösligt silikat vid ett reducerat eller höjt pH. Typen av kiseldioxidpigment som bildas beror på pH vid reaktionen. Den specifika typen av kisel som bildas på ytan kan således kontrolleras genom mängden och koncentrationen av det tillsatta pH ändrande mediet. pH vid reaktionen vid vilket kisel bildas kan vara basisk, neutral och även sur. Om ett pH reducerande medium tillsätts kommer reaktionen ske när pH är reducerat men det är inte alltid nödvändigt att neutralisera pH av lösningen innehållande vattenlösligt silikat eller att göra det surt, även om det ibland är föredraget. Beroende på det pH ändrade mediet som används bildas olika typer av kiseldioxidpigment. Om till exempel polyaluminiumklorid används, tillverkas ett aluminiumsilikat.Various types of silica pigments, such as silica gel, precipitated silicon and colloidal silicon, can be formed in the reaction of water-soluble silicate at a reduced or elevated pH. The type of silica pigment formed depends on the pH of the reaction. The specific type of silicon formed on the surface can thus be controlled by the amount and concentration of the added pH changing medium. The pH of the reaction in which silicon is formed can be basic, neutral and even acidic. If a pH reducing medium is added, the reaction will take place when the pH is reduced, but it is not always necessary to neutralize the pH of the solution containing water-soluble silicate or to make it acidic, although it is sometimes preferred. Depending on the pH-changing medium used, different types of silica pigments are formed. If, for example, polyaluminum chloride is used, an aluminum silicate is produced.
Vilket vattenlösligt silikat som helst kan användas i den föreliggande processen, alkalimetallsilikat såsom natriumsilikat (vattenglas) eller kiselsyra är föredragna.Any water-soluble silicate can be used in the present process, alkali metal silicate such as sodium silicate (water glass) or silicic acid are preferred.
Lösningen innehållande vattenlösligt silikat kan först tillsättas till ytan av substratet följt av det pH ändrande mediet. Det är även möjligt att först tillsätta den pH ändrande mediet till ytan av substratet följt av lösningen innehållande vattenlösligt silikat. Reaktionen vid vilken kisel bildas kommer således ske efter tillsats av lösningarna till ytan av substratet. 10 15 20 25 30 35 Det är även möjligt att det pH ändrande mediet och lösningen innehållande vattenlösligt silikat blandas direkt före tillsats till ytan av substratet. Reaktionen vid vilket kisel bildas kommer således ske under tillsatsen, direkt innan tillsats eller efter tillsats av lösningarna till ytan av substratet. Det är möjligt att reaktionen vid vilket kiseldioxidpigment bildas fördröjs så att även om lösningarna blandas före tillsats kan reaktionen ske på ytan av substratet.The solution containing water-soluble silicate can first be added to the surface of the substrate followed by the pH changing medium. It is also possible to first add the pH changing medium to the surface of the substrate followed by the solution containing water-soluble silicate. The reaction at which silicon is formed will thus take place after adding the solutions to the surface of the substrate. It is also possible for the pH-changing medium and the solution containing water-soluble silicate to be mixed immediately before adding to the surface of the substrate. The reaction at which silicon is formed will thus take place during the addition, immediately before the addition or after the addition of the solutions to the surface of the substrate. It is possible that the reaction at which silica pigment is formed is delayed so that even if the solutions are mixed before addition, the reaction can take place on the surface of the substrate.
Det är föredraget att den största delen av kiseldioxidpigmenten bildas på ytan av substratet för att erhålla de fördelar nämnda här, speciellt för att erhålla den ökade bindningen av pigmenten till fibrer.It is preferred that most of the silica pigments be formed on the surface of the substrate to obtain the benefits mentioned herein, especially to obtain the increased binding of the pigments to fi bres.
Ett eller flera bindemedel kan tillsättas till det pH ändrande mediet och/eller till lösningen innehållande vattenlösligt silikat för att ge yt- eller internstyrka alternativt våtstyrka till substratet. Det är också möjligt att tillsätta bindemedel separat, dvs utan att blanda det med det pH ändrande mediet eller lösningen innehållande vattenlösligt silikat. Möjliga bindemedel är stärkelse, natriumkarboxymetylcellulosa, hydroxyetylcellulosa, hartser, nanocellulosa eller mikrofibrillerad cellulosa, protein, polyvinyalkohol- polyvinylacetat, akrylat baserade polymerer, guargummi, polyvinylalkohol (PVOH), polyvinylacetat (PVA), styrenakrylat, styrenbutadien eller blandningar av dessa substanser. Andra bindemedel eller reologimodifierandemedel kan också användas.One or more of the binders can be added to the pH-changing medium and / or to the solution containing water-soluble silicate to give surface or internal strength or wet strength to the substrate. It is also possible to add binder separately, ie without mixing it with the pH-changing medium or the solution containing water-soluble silicate. Possible binders are starch, sodium carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, resins, nanocellulose or microbrillated cellulose, protein, polyvinyl alcohol polyvinyl acetate, acrylate based polymers, guar gum, polyvinyl alcohol (PVOH), polyvinyl acrylate, polyvinyl acrylate, polyvinyl acrylate or polyvinyl acrylate. Other binders or rheology modifiers can also be used.
Andra tillsatsämnen kan också tillsättas antingen till det pH ändrande mediet och/eller till lösningen innehållande vattenlösligt silikat. Exempel på sådana tillsatsämnen är optiska vitmedel (OBA), kalciumklorid, katjoniska polymerer, organiska eller oorganiska pigment, tvärbindare, fuktgivare, fibrer, primer, hydrofobiska medel, biocider eller smörjmedel.Other additives can also be added either to the pH-changing medium and / or to the solution containing water-soluble silicate. Examples of such additives are optical brighteners (OBA), calcium chloride, cationic polymers, organic or inorganic pigments, crosslinkers, humectants, fibers, primers, hydrophobic agents, biocides or lubricants.
Appliceringen av lösningen innehållande vattenlösligt silikat och det pH ändrade mediet till ytan av substratet kan ske på ett antal olika sätt. Exempel på olika metoder är; med hjälp av valsar i kombination med eller flera filmpressar, med hjälp av sprutmunstycken positionerade i en eller flera linjer tvärsöver substratet, med sprutmunstycken anpassade för dosering av åtminstone två komponenter, med hjälp av ridåbestrykare eller med en kombination av några av dessa metoder. Om en ridåbestrykare används är det möjligt att två eller fler ridåer härstammar från samma bestrykare om både 10 15 20 25 30 35 en lösning innehållande vattenlösligt silikat och ett pH ändrande medium tillsätts, så att lösningen innehållande vattenlösligt silikat tillsätts genom en ridå och det pH ändrande mediet genom en annan.The application of the solution containing water-soluble silicate and the pH-changing medium to the surface of the substrate can take place in a number of different ways. Examples of different methods are; by means of rollers in combination with either your presses, by means of spray nozzles positioned in one or two lines across the substrate, by spray nozzles adapted for dosing at least two components, by means of curtain coaters or by a combination of some of these methods. If a curtain coater is used, it is possible that two or more curtains originate from the same coater if both a solution containing water-soluble silicate and a pH-changing medium are added, so that the solution containing water-soluble silicate is added through a curtain and the pH-changing the medium through another.
Appliceringen av lösningen innehållande vattenlösligt silikat och det pH ändrande mediet kan dessutom ske med hjälp av en ark eller rullmatat tryckpress eller konverteringsmaskin. En offset, flexografi eller bläckstråle tryckpress kan till exempel först trycka lösningen innehållande vattenlösligt silikat och sedan överföra det pH ändrande mediet till ytan och således bilda ett vått i vått appliceringssteg innan ett tredje skikt appliceras utan eller med mellanliggande torkning.The application of the solution containing water-soluble silicate and the pH-changing medium can also be carried out by means of a sheet or roll-fed printing press or conversion machine. For example, an offset, exogra, or ink jet printing press may first print the solution containing water-soluble silicate and then transfer the pH-changing medium to the surface, thus forming a wet-on-wet application step before applying a third layer without or with intermediate drying.
Det kan även vara möjligt att använda sprejsystem på plats för att dosera lösningen innehållande vattenlösligt silikat och det pH ändrande mediet till ytan av substratet. Behandlingen kan därefter följas av torkning eller alternativt anslags eller anslagslöstryckning.It may also be possible to use on-site spray systems to dispense the solution containing water-soluble silicate and the pH-changing medium to the surface of the substrate. The treatment can then be followed by drying or alternatively impact or impact removal.
Om det pH ändrande mediet och lösningen innehållande vattenlösligt silikat blandas direkt innan tillsats till ytan av substratet är det föredraget att blandningen sker i ett sprutmunstycke eller på en vals som därefter för det bildade kislet till substratet.If the pH-changing medium and the solution containing water-soluble silicate are mixed immediately before addition to the surface of the substrate, it is preferred that the mixing takes place in a spray nozzle or on a roller which then passes the formed silicon to the substrate.
Det är föredraget att behandla bägge sidorna av substratet med det pH ändrande mediet och/eller lösningen innehållande vattenlösligt silikat, men det är även möjligt att bara behandla en sida av substratet.It is preferred to treat both sides of the substrate with the pH-changing medium and / or the solution containing water-soluble silicate, but it is also possible to treat only one side of the substrate.
Det är föredraget att tillsätta en mängd av 0,1-20 g/m2 av kiseldioxidpigment per sida av substratet. Mängden kiseldioxidpigment på substratet beror på slutanvändningen av den färdiga produkten som tillverkas.It is preferred to add an amount of 0.1-20 g / m 2 of silica pigment per side of the substrate. The amount of silica pigment on the substrate depends on the end use of the finished product being manufactured.
Om den färdiga produkten är ett finpapper som används för tryckning, kan kiselhalten företrädesvis vara mellan 0,1-10 g/m2 per sida. Om det är ett medium för högkvalitativt papper för bläckstråletryckning är kiselhalten företrädesvis högre. Koncentrationen vattenlösligt silikat i lösningen som tillsätts substratet regleras på så sätt att mängden kisel på ytan av substratet är inom den önskande nivån, dvs koncentrationen av vattenlösligt silikati lösningen och mängden lösning som tillätts regleras så att mängden kisel på ytan är inom den önskade nivån. Koncentrationen av det pH ändrande mediet kan också regleras för att anpassa och förbättra vissa funktionella egenskaper 10 15 20 25 30 35 hos papperet såsom statisk elektricitet, bläcksättningsmekanismer eller avfärgningsförmåga.If the finished product is a paper used for printing, the silicon content can preferably be between 0.1-10 g / m2 per side. If it is a medium for high quality ink jet printing paper, the silicon content is preferably higher. The concentration of water-soluble silicate in the solution added to the substrate is controlled so that the amount of silicon on the surface of the substrate is within the desired level, i.e. the concentration of water-soluble silicate solution and the amount of solution allowed are controlled so that the amount of silicon on the surface is within the desired level. The concentration of the pH changing medium can also be controlled to adapt and improve certain functional properties of the paper such as static electricity, ink setting mechanisms or decolorizing ability.
En fördel med föreliggande uppfinning är att torrhalten av den tillsatta lösningen kan höjas jämfört med om kiseldioxidpigment tillsätts direkt till ytan av substratet såsom beskrivs i bakgrundstekniken. Då lösningen innehållande vattenlösligt silikat och det pH ändrande mediet tillsätts separat till ytan av substratet, undviks de tidigare beskrivna problemen med en lösning innehållande kiseldioxidpigment och det är således möjligt att höja den totala torrhalten på de tillsatta lösningarna. Följaktligen tillsätts mindre mängd vatten till substratet och torkbehoven minskar.An advantage of the present invention is that the dry content of the added solution can be increased compared to if silica pigments are added directly to the surface of the substrate as described in the background technique. When the solution containing water-soluble silicate and the pH-changing medium are added separately to the surface of the substrate, the previously described problems with a solution containing silica pigments are avoided and it is thus possible to increase the total dry content of the added solutions. Consequently, less water is added to the substrate and the drying needs are reduced.
Då det är föredraget att bildandet av kiseldioxidpigment sker på ytan av substratet kommer kiseldioxidpigmenten binda starkare till fibrerna och mängden bindemedel kan möjligtvis reduceras utan att sänka kvaliteten på substratet. Då lösningen innehållande vattenlösligt silikat tillsätts direkt till ytan av substratet kommer lösningen delvis absorberas av fibrerna på ytan av substratet och det bildade kiseldioxidpigmentet kommer således delvis vara inkorporerat i fiberstrukturen av ytan av substratet vilket ökar bindningen mellan kiseldioxidpigmenten och substratet.As it is preferred that the formation of silica pigments occur on the surface of the substrate, the silica pigments will bind more strongly to the fibers and the amount of binder can possibly be reduced without lowering the quality of the substrate. When the solution containing water-soluble silicate is added directly to the surface of the substrate, the solution will be partially absorbed by the fibers on the surface of the substrate and the silica pigment formed will thus be partially incorporated into the berry structure of the surface of the substrate which increases the bond between the silica pigments and the substrate.
Vid reaktionen av vattenlösligt silikat och det pH ändrande mediet bildas dessutom olika salter. Dessa salter tvättas normalt bort vid tillverkningen av kiseldioxidpigment som ska användas i ett pappersbruk. Vid reaktionen av vattenlösligt silikat på ytan av substratet, i enlighet med uppfinningen, tvättas dock inte de bildade salterna bort. Det har visat sig att närvaro av dessa salter förbättrar egenskaperna av substratet då det kan användas till exempel för att reglera de elektriska egenskaperna hos substratet. Vilka typer av salter som bildas beror på vilka kemikalier som används men salterna kan till exempel vara natrium, aluminium eller kalciumsalter.In addition, in the reaction of water-soluble silicate and the pH-changing medium, different salts are formed. These salts are normally washed away in the manufacture of silica pigments to be used in a paper mill. However, in the reaction of water-soluble silicate on the surface of the substrate, according to the invention, the salts formed are not washed away. It has been found that the presence of these salts improves the properties of the substrate as it can be used, for example, to regulate the electrical properties of the substrate. The types of salts formed depend on the chemicals used, but the salts can be, for example, sodium, aluminum or calcium salts.
Det är även möjligt att tillverka ett substrat innehållande mer än ett skikt av kiseldioxidpigment på ytan. Detta kan till exempel ske genom tillsats av en andra lösning innehållande vattenlösligt silikat och ett andra pH ändrande medium. Det är även möjligt att på samma sätt tillverka mer än två skikt av kisel, såsom tre, fyra, fem eller fler. 10 15 20 25 30 35 Ytterligare en fördel med processen enligt uppfinningen är att det även är möjligt att tillsätta en katjonisk polymer till ytan av substratet utan de nackdelar nämnda ovan. Då bildandet av anjoniska kiselpartiklar sker på ytan av substratet är det ingen blandning av anjoniska kiselpartiklar och de katjoniska polymererna innan tillsats av komponenterna till ytan av substratet.It is also possible to manufacture a substrate containing more than one layer of silica pigment on the surface. This can be done, for example, by adding a second solution containing water-soluble silicate and a second pH-changing medium. It is also possible to produce more than two layers of silicon in the same way, such as three, four, five or five. Another advantage of the process according to the invention is that it is also possible to add a cationic polymer to the surface of the substrate without the disadvantages mentioned above. When the formation of anionic silicon particles takes place on the surface of the substrate, there is no mixing of anionic silicon particles and the cationic polymers before the addition of the components to the surface of the substrate.
De anjoniska kiselpartiklama och de katjoniska polymererna kommer följaktligen inte kunna reagera och bilda nämnda utfällningarna.Accordingly, the anionic silicon particles and the cationic polymers will not be able to react and form the precipitates.
De mest användbara katjoniska polymererna är katjoniska stärkelser, katjoniskt gummi och katjoniska polyakrylamider, varvid användning av dessa i papperstillverkning har beskrivits i bakgrundsteknik. Andra katjoniska polymerer kan också användas i kombination med kiseldioxidpigment, antingen själv eller som tillsats till de katjoniska stärkelserna, katjoniska gummit och katjoniska polyakryamider. Exempel på sådana katjoniska polymerer är polyethylenimin, polydiallyldimetylammoniumklorid, sampolymerer av akrylamid med 2-metylakryloxyetyltrimetylammoniumklorid, amin-epiklorohydrin kondensatprodukter och katjoniska våtstyrkehartser erhållna genom att kondensera polyaminer med dikarboxylsyror och sedan ytterligare reagera prepolymeren med epiklorohydrin. Katjoniska stärkelser är särdeles användbara genom att de har fördelen med låg kostnad och av att ge papperet torrstyrka. Katjoniska stärkelsen som används kan komma från något av de vanliga stärkelseproducerande materialen, såsom majsstärkelse, potatisstärkelse, vetestärkelse och tapiokastärkelse, även om potatisstärkelse normalt ger det mest föredragna katjoniserande produkterna.The most useful cationic polymers are cationic starches, cationic rubber and cationic polyacrylamides, the use of which in papermaking has been described in the background art. Other cationic polymers can also be used in combination with silica pigments, either alone or as an additive to the cationic starches, cationic gum and cationic polyacryamides. Examples of such cationic polymers are polyethyleneimine, polydiallyldimethylammonium chloride, copolymers of acrylamide with 2-methylacryloxyethyltrimethylammonium chloride, amine-epichlorohydrin condensate products and cationic wet strength resins obtained by condensing additional epoxy hydrochloric acid copolymers with polyboxylic acid. Cationic starches are particularly useful in that they have the advantage of low cost and of giving the paper dry strength. The cationic starch used may come from any of the common starch-producing materials, such as corn starch, potato starch, wheat starch and tapioca starch, although potato starch normally provides the most preferred cationizing products.
Genom att använda processen enligt uppfinningen kan nackdelarna nämnda ovan undvikas och tillverkningskostnaden för ett substrat, speciellt ett papper för bläckstråletryckning, kan kraftigt reduceras. Energibehovet för tillverkningen av ett substrat innehållande kiseldioxidpigment enligt uppfinningen reduceras då det inte finns något behov för torkning eller förbehandling av kiseldioxidpigmenten för att göra dem tillräckligt stabila för transport till användningsplatsen (ofta från tillverkaren till kundens bruk).By using the process according to the invention, the disadvantages mentioned above can be avoided and the manufacturing cost of a substrate, especially a paper for ink jet printing, can be greatly reduced. The energy requirement for the manufacture of a substrate containing silica pigments according to the invention is reduced as there is no need for drying or pre-treatment of the silica pigments to make them sufficiently stable for transport to the place of use (often from the manufacturer to the customer's use).
Energibehovet för tillverkningen av ett substrat enligt uppfinningen minskas dessutom då det är möjligt att höja torrhalten på lösningarna som tillsätts till ytan.The energy requirement for the manufacture of a substrate according to the invention is also reduced when it is possible to increase the dry content of the solutions added to the surface.
Substratet torkas efter tillsats av det pH ändrande mediet och/eller lösningen innehållande vattenlösligt silikat så att ett torkat substrat bildas. Alla 10 15 20 25 kända processer för torkning av cellulosasubstrat kan användas. Då temperaturen ökar vid torkningen och då speciellt på ytan av substratet, kan reaktionen vid vilken kiseldioxidpigment bildas påskyndas under torkningen av substratet. Kiseldioxidpigmenten kan således bildas vid torkningen av substratet.The substrate is dried after addition of the pH changing medium and / or the solution containing water-soluble silicate to form a dried substrate. All known processes for drying cellulose substrates can be used. As the temperature increases during drying and especially on the surface of the substrate, the reaction at which silica pigments are formed can be accelerated during the drying of the substrate. The silica pigments can thus be formed during the drying of the substrate.
Substratet enligt uppfinningen kommer uppvisa förbättrad bindning mellan fibrerna och de bildade kiseldioxidpigmenten. Substratet innehåller dessutom salter som bildas vid tillverkningen av kiseldioxidpigment. Det är föredraget att substratet är ett trycksubstrat av papper eller kartong som kommer att tryckas i en efterföljande tryckprocess.The substrate according to the invention will show improved bonding between the fibers and the silica pigments formed. The substrate also contains salts formed during the production of silica pigments. It is preferred that the substrate be a printing substrate of paper or cardboard which will be printed in a subsequent printing process.
När det gäller denna uppfinning, inkluderar substrat ett papper eller kartong innehållande cellulosafibrer, dock utan att begränsas till detta. Andra material lämpliga för tryckning är också inkluderade, såsom plaster, polymerbestruken papper eller kartong, textiler etc. Det kan också vara möjligt att förse substrat som ska användas som flamskydd med kiseldioxidpigment, dvs substrat för flamskydd.For the purposes of this invention, the substrate includes a paper or board containing cellulose fibers, but not limited thereto. Other materials suitable for printing are also included, such as plastics, polymer-coated paper or cardboard, textiles, etc. It may also be possible to provide substrates to be used as fl am protection with silica pigments, ie substrates for flame protection.
Substratet innehåller cellulosafibrer och med detta, inkluderas inte endast cellulosafibrer utan alla komponenter som härstammar från cellulosafibrer. Exempel på sådana komponenter är mikrofibrillerad cellulosa (nanocellulosa) eller regenererad cellulosa. Cellulosafibrerna kan vara fibrer från barrträ och/eller lövträ.The substrate contains cellulose fibers and with this, not only cellulose fibers are included but all components derived from cellulose fibers. Examples of such components are micro-glass cellulose (nanocellulose) or regenerated cellulose. The cellulose fibers can be fibers from softwood and / or hardwood.
Claims (1)
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0950745A SE534210C2 (en) | 2009-10-09 | 2009-10-09 | Process for manufacturing a substrate containing silica pigment formed on the surface of the substrate |
| BR112012008197A BR112012008197A2 (en) | 2009-10-09 | 2010-10-05 | a process for producing a substrate comprising silica pigments that is formed on the substrate surface |
| CN201080056008.XA CN102686801B (en) | 2009-10-09 | 2010-10-05 | A process for the production of a substrate comprising silica pigments which is formed on the surface of the substrate |
| PCT/SE2010/051074 WO2011043725A1 (en) | 2009-10-09 | 2010-10-05 | A process for the production of a substrate comprising silica pigments which is formed on the surface of the substrate |
| EP10822323.1A EP2486189B1 (en) | 2009-10-09 | 2010-10-05 | A process for the production of a substrate comprising silica pigments which is formed on the surface of the substrate |
| PT10822323T PT2486189E (en) | 2009-10-09 | 2010-10-05 | A process for the production of a substrate comprising silica pigments which is formed on the surface of the substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0950745A SE534210C2 (en) | 2009-10-09 | 2009-10-09 | Process for manufacturing a substrate containing silica pigment formed on the surface of the substrate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE0950745A1 true SE0950745A1 (en) | 2011-04-10 |
| SE534210C2 SE534210C2 (en) | 2011-05-31 |
Family
ID=43857005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE0950745A SE534210C2 (en) | 2009-10-09 | 2009-10-09 | Process for manufacturing a substrate containing silica pigment formed on the surface of the substrate |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2486189B1 (en) |
| CN (1) | CN102686801B (en) |
| BR (1) | BR112012008197A2 (en) |
| PT (1) | PT2486189E (en) |
| SE (1) | SE534210C2 (en) |
| WO (1) | WO2011043725A1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE537737C2 (en) * | 2013-03-01 | 2015-10-06 | Stora Enso Oyj | In-Line Preparation of Silica for Retention Purposes in Paper or Cardboard Manufacturing Process |
| SE543549C2 (en) * | 2018-03-02 | 2021-03-23 | Stora Enso Oyj | Method for manufacturing a composition comprising microfibrillated cellulose |
| DE102018124255A1 (en) * | 2018-10-01 | 2020-04-02 | Technische Universität Darmstadt | Nonwoven fabrics with asymmetrical silica impregnation and process for producing the nonwovens and their uses |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2383653A (en) * | 1941-06-04 | 1945-08-28 | Du Pont | Silicic acid sols |
| US2568850A (en) * | 1951-04-11 | 1951-09-25 | Carey Philip Mfg Co | Vapor barrier paper and the manufacture thereof |
| US3085861A (en) * | 1955-04-08 | 1963-04-16 | Pittsburgh Plate Glass Co | Preparation of siliceous pigment |
| NL250850A (en) * | 1959-05-05 | |||
| ES361856A1 (en) * | 1968-04-06 | 1970-11-16 | Roehm & Haas Gmbh | Procedure for paper textile covering and textile surface configurations. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
| US3928540A (en) * | 1971-07-26 | 1975-12-23 | Ppg Industries Inc | Process for preparing silica pigment |
| US4554181A (en) * | 1984-05-07 | 1985-11-19 | The Mead Corporation | Ink jet recording sheet having a bicomponent cationic recording surface |
| JPS61287447A (en) * | 1985-06-11 | 1986-12-17 | Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd | Production of heat resistant catalytic carrier composition |
| JPS61287477A (en) * | 1985-06-13 | 1986-12-17 | Inax Corp | Formation of inorganic coating film |
| US4816074A (en) * | 1985-07-12 | 1989-03-28 | E.C.C. America Inc. | Kaolinite aggregation using sodium silicate |
| WO1987007884A1 (en) * | 1986-06-17 | 1987-12-30 | J.M. Huber Corporation | Synthetic alkali metal alumino-silicates, methods and uses, compositions and their methods of preparation |
| AU700330B2 (en) * | 1995-03-31 | 1998-12-24 | Nippon Paper Industries Co. Ltd. | Recording paper |
| GB0410749D0 (en) * | 2004-05-14 | 2004-06-16 | Dow Corning Ireland Ltd | Coating apparatus |
| FR2872180A1 (en) * | 2004-06-24 | 2005-12-30 | Arjowiggins Papiers Couches So | PAPER COATED WITH A PIGMENTED COMPOSITION COMPRISING OFFSET PRINTING SILICA |
-
2009
- 2009-10-09 SE SE0950745A patent/SE534210C2/en unknown
-
2010
- 2010-10-05 BR BR112012008197A patent/BR112012008197A2/en not_active Application Discontinuation
- 2010-10-05 PT PT10822323T patent/PT2486189E/en unknown
- 2010-10-05 CN CN201080056008.XA patent/CN102686801B/en active Active
- 2010-10-05 WO PCT/SE2010/051074 patent/WO2011043725A1/en active Application Filing
- 2010-10-05 EP EP10822323.1A patent/EP2486189B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102686801A (en) | 2012-09-19 |
| CN102686801B (en) | 2015-07-01 |
| EP2486189B1 (en) | 2014-12-10 |
| EP2486189A1 (en) | 2012-08-15 |
| EP2486189A4 (en) | 2014-01-22 |
| BR112012008197A2 (en) | 2016-04-12 |
| WO2011043725A1 (en) | 2011-04-14 |
| PT2486189E (en) | 2015-03-09 |
| SE534210C2 (en) | 2011-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5149961B2 (en) | Recording sheet with improved image water fastness, surface strength and operability | |
| JP6200963B2 (en) | Method for producing a coated packaging material and packaging material having at least one barrier layer for hydrophobic compounds | |
| CN107002367B (en) | Method for producing packaging material and packaging material produced by the method | |
| CN102245393B (en) | Inkjet printing paper | |
| US20080233385A1 (en) | Papers Providing Great Fat and Oil Penetration Resistance, and Method for the Production Thereof | |
| MY145100A (en) | Method of treating cullulose fibres | |
| JP5665867B2 (en) | Surface treated paper | |
| EP2625337B1 (en) | Surface treatment composition and paper or paperboard comprising a surface treatment composition | |
| CN108136807A (en) | Printable recording medium | |
| SE0950745A1 (en) | Process for manufacturing a substrate containing silica pigment formed on the surface of the substrate | |
| JP5005938B2 (en) | Permeation inhibiting method, printing base paper and printing paper using the same | |
| US20130095333A1 (en) | Surface Treated Medium | |
| CN105939866B (en) | Printable recording medium | |
| JP5167613B2 (en) | Method for producing inorganic-organic hybrid body | |
| JP2003049399A (en) | Internally adding paper-strengthening agent for producing printing paper composed of self-fixing starch and method for producing printing paper | |
| JP5883326B2 (en) | Non-coated paper for printing and method for producing the same | |
| SE534211C2 (en) | Process for making a substrate containing regenerated cellulose and a substrate made according to the process | |
| WO2022003472A1 (en) | Barrier coating for paper and paperboard | |
| WO2022259134A1 (en) | Barrier coating for paper and paperboard | |
| JP2010111969A (en) | Surface-treating agent for coated base paper | |
| JP2013505371A (en) | Paper product manufacturing method, paper product and hybrid coating film | |
| JP2013158941A (en) | Paper-made barrier packaging material |