SE1251279A1 - Skikt för en pappersprodukt eller pappersskiva tillverkat genom ett inlineförfarande - Google Patents

Abstract

3 Sammanfattning Det ar ett syfte med foreliggande ansokans innehall att tillhandahalla ett forbattrat skikt kir papper eller kartong, vilket eliminerar eller mildrar atminstone nagra av nackdelarna med skikten beskrivna i tidigare kand 5 teknik.

Description

Tekniskt omrade Foreliggande dokument avser ett skikt for papper eller kartong bestaende av ett hybridmaterial, dar skiktet produceras genom ett forfarande for en in-lineproduktionsmetod i en papperstillverkningsprocess.

Bakqrund FOr att jamna till ytan pa ett papper tillsatts fyllnadsmedel som fyller ut de mellanrum som inte utgOrs av pappersfiber. Della leder exempelvis till att tryckbarhet, storleksbestandighet, form och glans forbattras. Utover detta forbattras vanligtvis aven papprets optiska egenskaper sa som ogenomskinlighet, ljusspridning och ljushet eftersom spridningskoefficienten och ljusheten ofta ar hogre for fyllnadsmedlet an for pappersmassan.

Da fyllnadsmedel är billigt i forhallande till trafiber anvands det i papperstillverkning fOr att reducera kostnaden for ramaterial. Dessutom fordrar torkning av pappersvav som innehaller fyllnadsmedel mindre energi. Trots fyllnadsmedlens laga pris och positiva effekter pa pappersegenskaperna har de ocksa negativa sardrag. De paverkar bindningarna mellan fibrerna genom adsorbering eller fallning pa fiberytorna. Pa grund av detta reduceras papprets draghallfasthet och dragstyvhet och ludd kan uppsta vid tryckning. NOtning av pappersmaskiner kan ocksa uppsta pa grund av fyllnadsmedel. Den vidhaftande formagan hos fyllnadsmedlen är vanligtvis ganska undermalig vilken kan leda till oliksidighet hos pappret.

Nar det galler forpackningspapp anvands fyllnadsmedel i valdigt sma mangder jamfOrt med andra papperssorter. All fyllnadsmedlen okar vikten has pappen utan att ge starkande egenskaper, samt att de reducerar kalibern vid samma ytvikt är typiska skal till att de inte anvands. Nar det galler bojstyvhet är papprets kaliber den viktigaste parametern. Fyllnadsmedel minskar aven elasticitetsmodulen, vilken är en viktig parameter for bojstyvhet.

I pappens toppskikt anvands ofta blekt pappersmassa med hog ljushet.

Malet med detta är att erhalla ['ogre ljushet, och ett pa det hela taget forbattrat utseende hos pappen. Aven i dessa fall anvands sma mangder av fyllnadsmedel och vanligtvis anvands ganska dyra sadana sa som Ti02, kalcinerad kaolin och sa vidare for att optimera toppskiktets elasticitetsmodul Formatted 2 samt maximera pappens bojstyvhet. I manga fall optimeras toppskiktets ytvikt gentemot ljushet och visuellt utseende istallet for att optimeras med avseende pa maximal bOjstyvhet.

Saledes finns det ett behov av att kunna forbattra ljusheten och ogenomskinligheten for pappens toppskikt samtidigt som bojstyvheten bibehalls och billiga fyllnadsmedel anvands.

Ett vanligt fyllnadsmedel vid papperstillverkning är utfallt kalciumkarbonat (FCC, precipitated calcium carbonate). Vanligtvis har framstallningen av FCC skett separat fran sjalva papperstillverkningsprocessen. FCC framstalls normalt pa en for andarnalet avsedd anlaggning i narheten av pappersbruket.

I WO 2011110744 beskrivs en metod samt en reaktor for in-lineproduktion av kalciumkarbonat (FCC) i anslutning till produktionsprocessen for en fibervav. Det avses in-lineproduktion av FCC i en suspension i produktionen av fibervav, foretradesvis foredras det att produktionen ska ske direkt i flOdet av fibermassan i ett av de delflOden, eller ett filtrerat flode, som finns i fibermassaproduktionen. Denna metod har flera fordelar sa som minskade investeringskostnader, eftersom det inte finns nagot behov av en separat anlaggning for framstallandet av FCC. Vidare minskas behovet av kemikalier for vidhaftning eftersom FCC atminstone delvis falls ut direkt pa fibrerna.

EP 2287398 Al beskriver en metod for att erhalla kalciumkarbonat, dar troligtvis fiber och fiberfibrill innehallande en sammansattning erhalls i vil ken kalciumkarbonatpartiklarna vid behov Or forbundna med fibriller och fibrer, vil ken karaktariseras av god avvattningsformaga och for papperstillverkning med en stor mangd fyllnadsmedel, med hog styvhet och stor specifik volym.

Denna uppfinning uppnas genom en konnbination av fern atgarder: genom anvandning av speciella kalciumkarbonatpartiklar, vilka Or (d 50) och har en oliksidig morfologi samt har en medelpartikeldiameter som ar mellan 2,5-4 pm, genom att satta en viktkvot for fibrill gentemot kalciumkarbonat i sammansattningen fore sammanfallningen till mellan 0.2:1 och 4:1, genom anvandning av fiberfibrill och genom att satta en viktkvot for kalciumkarbonat gentemot fibrill fore sammanfallningen till mellan 0.02:1 och 0.2:1. Emellertid beskriver denna metod en traditionell fristaende process for utfallt kalciumkarbonat med anvandning av koldioxid och kalciumhydroxid.

Det finns saledes ett behov for ett nytt skikt for papper eller kartong och en process for tillverkning av namnda pappskikt med onskvart visuellt utseende, men ocksa med optimerad elasticitetsmodul. 3 Sammanfattning Det ar ett syfte med foreliggande ansokans innehall att tillhandahalla ett forbattrat skikt kir papper eller kartong, vilket eliminerar eller mildrar atminstone nagra av nackdelarna med skikten beskrivna i tidigare kand 5 teknik.

Syftet uppnas helt eller delvis genom ett skikt samt en metod enligt de bifogade sjalvstandiga kraven. Utforingsformer beskrivs i de bifogade osjalvstandiga kraven samt i foljande beskrivning och ritningar.

Enligt en fOrsta aspekt tillhandahalls ett skikt for papper och kartong bestaende av ett skiktsubstratmaterial, varvid skiktet innefattar ett hybridmaterial i en mangd av 1-25 vikt-% av skiktet. Hybridmaterialet bildas dà det fOrs in i en malsuspension i den korta cirkulationen hos fibervavformningsprocessen i en fibervavsmaskin, i en in-lineprocess, varvid namnda malsuspension bildar skiktsubstratmaterialet, och dar hybridmaterialet innefattar ett alkaliskt jordartskarbonat, vilket ar unlit pa eller i fiber eller fibrili hos en nanofibrillerad polysackarid. Den nanofibrillerade polysackariden tar en microfibrillered cellulose.

Enligt en forsta aspekt kan skiktet innehalla hybridmaterial i en mangd av 1 till 15 vikt-%.

Det alkaliska jordartskarbonatet kan vara nagot av ett kalciumkarbonat, magnesiumkarbonat eller en kombination av kalcium- och magnesiumkarbonat.

Enligt en utforingsform kan det alkaliska jordartskarbonatet vara ett kalciumkarbonat.

Enligt ytterligare en uffOringsfonm av den fOrsta aspekten--ken-den nanofibrillerade palysackanden vara en rnikrofibrilleratl cellulosa.

Hybridmaterialet kan alltsa besta av kalciumkarbonat unlit pa eller i fibrer eller fibrili i den mikrofibrillerade cellulosan (MFC). Namnda kalciumkarbonat kan inforas och bildas i malsuspensionen sa som beskrivet i WO 2011/110744 A2. Enligt denna metod kan kalciumkarbonatet formas eller fallas ut direkt pa ytan av MFC:n. Det utfallda kalciumkarbonatet kan darmed vara ett sa kallat PCC-fyllnadsmedel. Malsuspensionen formar saledes skiktsubstratmaterialet, eller sammansattningen med PCC-fyllnadsmedlet bildat dari, direkt pa eller i fibrerna och fibrillerna i MFC:n.

Nano- och mikrofibrillerad cellulosa kan erhallas genom konventionella metoder sa som mekanisk frigorelse av fibriller eller genom sur hydrolys av cellulosamaterial, exempelvis sa som beskrivits i WO 2009021687 Al, eller 4 MFC-suspension producerad genom enzymatisk hydrolys av Kraftmassacellulosa genom foljande av ett mekaniskt handhavandesteg, exempelvis sa som beskrivits i WO 2009021687 Al, sur hydrolys foljt av homogenisering under hogt tryck, exempelvis sa som beskrivs i US20100279019, eller genom andra medel kanda for fackmannen. Koncentrationen av MFC i sadana suspensioner ligger vanligtvis kring 1-6 vikt-% och den resterande delen bestar av vatten och/eller tillsatsmedel som anvands for produktionsforbattring eller for att modifiera MFC:n.

Enligt en utforingsform av den forsta aspekten kan namnda kalciumkarbonat inforas eller bildas och fallas ut i skiktsubstratmaterialet, i en in-lineprocess, i en malsuspension hos fibervavformningsprocessen i en fibervavsmaskin vasentligen samtidigt med en lamplig mangd vattenhaltig suspension innehallande en mikrofibrillerad cellulosa.

Anvandningen av mikrofibrillerad cellulosa/nanocellulosa i papperstillverkning har studerats i ganska stor utstrackning. Det har upptackts att aven om MFC forbattrar styrkeegenskaperna (inklusive elasticitetsmodulen — viktigt for pappens toppskikt) sa reduceras samtidigt porositeten och krympning till foljd av torkning okar. Detta har da negativa effekter pa papptillverkningen pa sa satt att porositeten reduceras till foljd av tillforandet av MFC, vilket leder till risker sa som dekantering eller blasbildning. Torkningen ger upphov till anga inuti pappen som inte kan frigifiras fort nog, pa grund av den minskade porositeten, vilket medfor att pappen delamineras lattare.

Genom att kombinera den sa kallade in-line-PCC-processen (dvs. dosering av kalciumkarbonat eller koldioxid sannt kalciunnhydroxid) nned en samtidig dosering eller inforande av MFC har ett flertal forbattringar gallande toppskiktets egenskaper observerats. Denna metod mojliggifir infogandet av ett hybridmaterial, som exempelvis innehaller kalciumkarbonat utfallt pa fiber eller fibrill hos en mikrofibrillerad cellulosa, i skiktet. Detta mojliggor en okad ljushet hos pappskiktet och minskar aven grumligheten i en vit yta samt medfor okad ytjamnhet for skiktet.

Detta medfor dessutom en okning av elasticitetsmodul vid samma porositet och forbattrar skiktets ljushet.

Genom anvandning av PCC i in-lineprocessen kan kostnader for framstallning av kemikalier reduceras och processrenheten i en pappmaskin okas genom farre vavbrott, farre orenheter och avsaknad av ansamlingar i rorledningar.

Det har forvanansvart nog upptackts att utfallningen av PCC-partiklar mest troligt sker pa ytan av stria partiklar som existerar i processvattnen, vilket ar kopplat till ytenergi, stor ytarea och pH-egenskaper hos dessa sma partiklar.

Genom att tillsatta mikrofibrillerad cellulosa eller "nanocellulosa" (MFC) till kalciumhydroxiden i in-lineprocessen fOr kalciumkarbonat kommer mangden okornat material som behovs for att uppna tillracklig ljushet och visuellt utseende, medan man fortfarande har mojlighet att kontrollera krympningen till fOljd av torkning och uppratthalla forbattringen av elasticitetsmodul, med latthet att kontrolleras, dar den st6rre delen kalciumkarbonat falls ut pa/i MFC.

Saledes, genom att tillsatta eller dosera MFC i en in-line-PCCprocess erhalls ett satt att kontrollera mangden okornat material, da yt-pHvardet och kemin f6r MFC:n kan justeras vilket medfor att partikelstorleken och dimensionerna hos det PCC som tillsatts till fibertlOdet eller malsuspensionen kan kontrolleras, vilket betyder att kvaliteten hos skiktsubstratmaterialet kan kontrolleras och forbattras pa detta satt.

Vidare, genom att PCC-partiklarna befinner sig pa MFC-ytan kan skiktets porositet kontrolleras, krympning till fOljd av torkning kan kontrolleras och den forbattrade elasticitetsmodulen erhallen till foljd av MFC kan uppratthallas. Genom att ha PCC-partiklar pa skiktet kan ljushet och tryckbarhet forbattras utan att bOjstyvheten reduceras.

Eftersom in-line-PCC är ett relativt billigt fyllnadsmedel kan pappens kostnad minskas, i relation till anvandning av dyrare fyllnadsmedel.

Det sker ocksa en forbattring hos skiktets renhet och hos papptillverkningsmaskinen.

Skiktet kan enligt den fersta aspekten vara antingen pappens toppeller bottenskikt.

Enligt en ufforingsform for den forsta aspekten kan malsuspensionen has fibervavformningsprocessen innehalla minst en av fOljande komponenter: nymassasuspension (langfibermassa, kortfibermassa, mekanisk massa, kemomekanisk massa, kemisk massa, mikrofibermassa, nanofibermassa), atervunnen massasuspension (atervunnen massa, Atergangsmassa, fiberfraktioner fran fiberatervinningsfiltret), tillstatssuspension och filtrat innehallande fasta delar utgorande skiktsubstratmaterialet.

Enligt en andra aspekt tillhandahalls en in-lineproduktionsmetod for att tillhandahalla ett hybridmaterial f6r papp, varvid metoden innefattar foljande 6 steg (i) tillhandahalla ett vatskeflode av ett alkaliskt jordartskarbonat, eller minst en foregangare darav, i en malsuspension i en kort cirkulation och in i ett vatskeflode av papperstillverkningsmald i en fibervavsmaskin genom att mata ett vatskeflode av namnda alkaliska jordartskarbonat, eller minst en foregangare darav, till det korta cirkulationsvatskeflodet, dar namnda malsuspension bildar ett skiktsubstratmaterial; och (ii) tillhandahalla en lamplig mangd av en nanofibrillerad polysackarid vasentligen samtidigt med matandet av vatskeflodet av det alkaliska jordartskarbonatet, eller minst en foregangare darav, darigenom bildande ett hybridmaterial, varvid hybridmaterialet innefattar namnda alkaliska jordartskarbonat, vilket är utfallt p6 eller i fiber och/eller fibrill i namnda nanofibrillerade polysackarid.

Enligt den andra aspekten kan det alkaliska jordartskarbonatet vara ett utfallt kalciumkarbonat, bildat genom en reaktion mellan tva foregaende material, dar namnda foregaende material är koldioxid och kalciumhydroxid (milk of lime), varvid namnda koldioxid och kalciumhydroxid matas till den korta cirkulationen vasentligen samtidigt.

Genom "kalciumhydroxid (milk of lime)" menas aven vattenhaltig kalk, byggkalk, slackt kalk eller sa kallad pickling lime.

Vidare sa kan matningen in i den korta cirkulationen genomforas genom att spruta in det alkaliska jordartskarbonatet, eller foregaende material, och/eller den nanofibrillerade polysackariden i malsuspensionen hos vatskeflifidet av papperstillverkningsmalden.

Enligt en utforingsform hos den andra aspekten kan matningen till den korta cirkulationen ske genom att spruta in atminstone antingen koldioxid, kalciumhydroxid och/eller rnikrofibrillerad cellulosa till malsuspensionen hos vatskeflodet av papperstillverkningsmald.

Koldioxiden, kalciumhydroxiden och/eller den mikrofibrillerade cellulosan kan matas in separat genom insprutning.

Den mikrofibrillerade cellulosan kan vidare tillhandahallas i vatskeflOdet 30 av papperstillverkningsmald och kalciumhydroxiden och koldioxiden kan matas in separat eller samtidigt genom insprutning.

Enligt ett alternativ kan kalciumhydroxiden och den mikrofibrillerade cellulosan sammanblandas fore insprutning i vatskeflOdet av papperstillverkningsmald och koldioxiden kan matas in separat fran blandningen av kalciumhydroxid och mikrofibrillerad cellulosa. 7 Enligt ett annat alternativ kan den mikrofibrillerade cellulosan blandas med andra valfria tillsatser och blandningen kan matas separat fran matningen av kalciumhydroxid och koldioxid.

Enligt ytterligare ett alternativ for den andra aspekten kan insprutningen i vatskeflodet av papperstillverkningsmald genomforas fran ett eller flera munstycken i en riktning vasentligen tvargaende mot vatskeflOdets riktning, och i en flodeshastighet som är hogre an den for vatskeflodet.

VatskeflOdet av papperstillverkningsmald kan innehalla atminstone en av foljande komponenter: nymassasuspension (langfibermassa, kortfibermassa, mekanisk massa, kemomekanisk massa, kemisk massa, mikrofibermassa, nanofibermassa), atervunnen massasuspension (atervunnen massa, atergangsmassa, fiberfraktioner fran fiberatervinningsfiltret), tillstatssuspension och filtrat innehallande fasta delar.

Beskrivninq av ritninqar Utforingsformer for den aktuella losningen kommer nu att beskrivas genom exempel, med referenser till de bifogade schematiska ritningarna.

Fig. 1 visar schematiskt ett kort cirkulationsarrangemang enligt tidigare 20 kand teknik.

Fig. 2 visar schematiskt ett kort cirkulationsarrangemang enligt en utforingsform for uppfinningen.

Fig. 3a-b visar schematiskt ett kort cirkulationsarrangemang enligt en alternativ utforingsform for uppfinningen.

Fig. 4 visar schematiskt ett kort cirkulationsarrangemang enligt ytterligare en alternativ utforingsform for uppfinningen.

Fig. 5 visar schematiskt ett kort cirkulationsarrangemang enligt ytterligare en alternativ utforingsform for uppfinningen.

Beskrivninq av utforinqsformer Definition av nanofibrillerad polysackarid Denna definition inkluderar bakteriell cellulosavav eller nanocellulosavav med antingen traditionella vavtekniker eller med elektrostatisk vavning. I dessa fall är materialet foretradesvis en polysackarid 35 men inte begransat till enbart en polysackarid.

Aven sa kallade whiskers, mikrokristallcellulosa eller regenererade cellulosa- och nanocellulosakristaller inkluderas i denna definition. 8 Definition av mikrofibrillerad cellulosa Den mikrofibrillerade cellulosan (MFC) kallas aven nanocellulosa. Det är ett material som vanligtvis är gjort av tracellulosafiber, bade tan harda och mjuka trafiber. Det kan ocksa bildas tan mikrobiella kallor, jordbruksfiber sa som vetestramassa, bambu eller andra icke-trafiberkallor. I mikrofibrillerad cellulosa sa har de individuella mikrofibrillerna eller grundfibrillerna delvis eller helt separerats fran varandra. En mikrofibrillerad cellulosafibrill är normalt sett valdigt tunn (-20 nm) och langden ligger ofta mellan 100 nm till 10 pm.

Mikrofibrillerna kan emellertid ocksa vara langre, exempelvis mellan 10-200 pm, och langder pa 2000 pm kan finnas pa grund av stor langddistribution. Fiber som har blivit fibrillerade och som har mikrofibrill pa ytan, samt mikrofibrill som är separerade och befinner sig i vattenfasen for slam inkluderas i definitionen for MFC. Dessutom är whiskers ocksa inkluderade i definitionen for MFC.

Aven om det är kant att mikrofibrillerad cellulosa (MFC) hojer elasticitetsmodulen for papper, är den inte bra for toppskiktet hos papp pa grund av reducerad porositet (dalig porositet/elasticitetsmodul-kvot) och okad krympning vid torkning.

Det finns emellertid ett behov att Oka vitheten for olika pappsorter, men det har inte varit mojligt tidigare med fyllnadsmedel pa ett effektivt satt pa grund av reduktion av elasticitetsmodulen. FOr papp av duplextyp (3- skiktspapp med brunt mittenskikt) Ors detta genom att Oka toppskiktsytvikten (och 3 %fyllnadsmedel).

Definition av unlit kalciumkarbonat (FCC) Nastan alit FCC Ors genom direkt karbonisering av vattenhaltig kalk, den sa kallade kalciumhydroxidprocessen. Kalk (CaO) och koldioxid, vilken kan fangas in och ateranvandas, bildas i denna process. Ka!ken slacks med vatten for att bilda Ca(OH)2och for all astadkomma det utfallda kalciumkarbonatet (olOsligt i vatten) kombineras den slackta kalken med (den fangade) koldioxiden. FCC kan sedan anvandas i pappersindustri som ett fyllnadsmedel eller som pigmentering, som mineral eller belaggningsmineral eller i plastiska skikt eller sparrskikt. Det kan ocksa anvandas som fyllnadsmedel i plast eller som tillsats i hemvardsprodukter, tandkram, mat, lakemedel, farg, black etcetera. 9 Definition av in-lineprocessen for utfallt kalciumkarbonat Genom "in-lineproduktion" menas att det utfallda kalciumkarbonatet (FCC) bildas direkt inne i flOdet av papperstillverkningsmald, dvs. den infangade koldioxiden kombineras med slackt kalciumhydroxid i in- lineproduktionen, istallet for att den produktionen sker separat fran papperstillverkningsprocessen. Separat produktion av FCC kraver dessutom anvandning av fasthallande kemikalier for att fâ PCC:t att adsorberas och fixeras pa fibrerna. En in-line-FCC-process kannetecknas allmant som ett rent pappersmaskinsystem, och det finns ett minskat behov av fasthallande 10 kemikalier. En in-line-PCC-process beskrivs exempelvis i WO 2011/110744.

Figur 1 visar en tidigare kand metod for in-lineproduktion av unlit kalciumkarbonat, sa som beskrivet i US 2011/0000633 och ett schematiskt processarrangemang for en papperstillverkningsmaskin 2. Bakvattnet F forslas exempelvis till en blandningstank eller filtreringstank 4, till vilken olika fiberkomponenter tillsatts for forberedelse av papperstillverkningsmald. Utifran provningar forslas atminstone en av nymassasuspension (langfibermassa, kortfibermassa, mekanisk massa, kemomekanisk massa, kemisk massa, mikrofibermassa, nanofibermassa), atervunnen massasuspension (atervunnen massa, atergangsmassa, fiberfraktioner fran fiberatervinningsfiltret), tillstatssuspension och filtrat innehallande fasta delar till blandningstanken, och transporteras darifran med en blandningspump 14 till en virvelrenare 16, dar tyngre partiklar separeras. Resten fran virvelreningen fortsatter till en gasseparationstank 18, dar luft och/eller andra gaser tas bort fran papperstillverkningsmalden. Papperstillverkningsmalden transporteras sedan till en matningspump 20 i inloppsladan, vil ken pumpar papperstillverkningsmalden till en sakallad inloppsladesil, dar stora partiklar separeras fran papperstillverkningsmalden. Acceptdelen transporteras till papperstillverkningsmaskinen 2 genom dess inloppslada. Den korta cirkulationen hos fibervavsmaskiner som skapar mindre kravande slutprodukter kan dock inte innefatta en virvelrenare, gasseparationsanlaggning och/eller inloppslada.

I tidigare [(arida processer utfors PCC-produktionen i den korta cirkulationen hos papperstillverkningsmaskinen, fore virvelreningsanlaggningen 16. Koldioxiden (CO2) tillfors pa trycksidan av virvelrenaren och kalciumhydroxiden (MoL) tillsatts nagra meter efter det att koldioxiden har upplosts i samma íöí. Det ar dock tankbart att denna FCC- produktion kan aga rum narmre inloppsladan, eller att avstandet mellan injektorerna är mycket litet, sa att koldioxid och kalciumhydroxid i realiteten sprutas in pa samma plats i den korta cirkulationen. Detta ar beroende av krav som finns pa slutprodukten och designen pa papperstillverkningsmaskinen.

Enligt uppfinningen tillhandahalls en in-lineproduktionsmetod dar tillsatser, sa som koldioxid, kalciumhydroxid etcetera matas in i den korta cirkulationen hos en papperstillverkningsmaskin, dvs. in i fibervaven eller papperstillverkningsmalden, och dar en lamplig mangd av en mikrofibrillerad cellulosa, MFC, tillhandahalls vasentligen samtidigt som dessa tillsatser matas in i den korta cirkulationen.

Vad som menas med "vasentligen samtidigt" kan variera sa som beskrivs nedan, dock ska det i denna kontext inses att MFC tillhandahalls sa att tillsatsen, sa som t.ex. FCC kan bildas, det viii saga kristalliseras pa eller i MFC:n.

Da tva eller flera tillsatser matas in i den korta cirkulationen är de foretradesvis tillatna att reagera med varandra, vilket medfOr att de matas in i den korta cirkulationen pa ell sadant satt att tillsatserna tillats reagera, i fallet med kalciumhydroxid och koldioxid sa att utfallt kalciumkarbonat bildas pa eller i MFC:n.

Enligt en utforingsform av den aktuella uppfinningen kombineras en inline-PCC-process med doseringen av MFC in i in-line-PCC-processen. Detta medfOr ett helt nytt satt att tillhandahalla PCC till exempelvis en fibervav i en papperstillverkningsprocess.

I en utfOringsforrn av den aktuella uppfinningen sprutas, som visas i Figur 2, kalciumhydroxid, koldioxid samt MFC in separat in i den korta cirkulationen och fibervaven i papperstillverkningsmaskinen.

I en alternativ utfOringsform, som visas i Figur 3a och 3b, tillhandahalls MFC t.ex. under forberedelsen av papperstillverkningsmalden, och saledes ar den innefattad i papperstillverkningsmalden, och koldioxiden samt kalciumhydroxiden sprutas in separat (Figur 3a) eller simultant (Figur 3b) i den korta cirkulationen.

I ytterligare en alternativ utforingsform, som visas i Figur 4, blandas kalciumhydroxiden och MFC f6re det att de sprutas in i den korta cirkulationen och koldioxiden sprutas in separat fran denna blandning. 11 I ytterligare en alternativ utforingsform, som visas i Figur 5, blandas MFC med andra tillsatser och denna blandning sprutas in separat fran kalciumhydroxiden och koldioxiden.

I alla ovan beskrivna utforingsformer ska forstas att ordningen for insprutningen av tillsatser, dvs. kalciumhydroxid, koldioxid, MFC och andra mi5jliga tillsatser kan ske i en annan ordning eller pa ett annat stadium i den korta cirkulationen. Det är tankbart att insprutningen sker valdigt nara inloppsladan, eller att MFC doseras fore tillsattandet av koldioxid eller att avstandet mellan "insprutningspunkterna" är kortare eller langre an beskrivet ovan. Saledes kan MFC, kalciumhydroxid och koldioxid sprutas in i den korta cirkulationen pa vasentligen samma insprutningspunkt.

Punkten eller punkterna dar insprutning ager rum bildar en "PCCreaktionszon".

Enligt en utforingsform tillhandahaller MFC:n en Okad fiberytarea pa vilken kalciumhydroxiden kan adsorberas och/eller PCC kan fallas ut.

Genom att mod ifiera och justera ytenergi, reaktionsplatser, pH och ytkemi for MFC:n tillhandahalls ett helt nytt sail att kontrollera hur PCCkristallerna formas pa MFC-ytan. Kristallerna som bildas pa MFC-partikelns yta kan ha olika former och konfigurationer.

Genom att kombinera in-line-PCC-processen med en dosering eller ett tillsattande av MFC erhalls ett nytt satt att kontrollera papperstillverkningsprocessen utan att exempelvis mod ifiera hela bakvattencirkulationen.

Vidare har det vid anvandning av fibervaven for bildning av ett toppskikt observerats ett flertal forbattringar, sa som 6kad vithet hos pappen och aven minskad grumlighet av vita ytor och en okning i ytjamnhet. Det sker ocksa en Okning i elasticitetsmodul for samma porositet samt en fOrbattrad vithet.

Genom anyandning av FCC reduceras kostnaderna for processkemikalier och det sker en okning i pappmaskinsprocessens renhet genom farre vavbrott, farre orenheter och avsaknaden av ansamlingar i rorledningar.

I EP 1219344 B1 beskrivs en metod samt en apparat vilka är speciellt anvandbara gallande homogent tillfogande av en flytande kemikalie in i ett vatskeflode. I denna metod anvands ett blandningsmunstycke och den flytande kemikalien matas in i blandningsmunstycket, en andra vatska infors in i samma blandningsmunstycke pa ett sadant satt att kemikalien och den 12 andra vatskan bringas i kontakt med varandra vasentligen samtidigt som kemikalien slapps ut med hog hastighet tillsammans med den andra vatskan fran blandningsmunstycket in i processvatskan transversellt mot processvatskan som flodar i flOdeskanalen. Kemikalien och den andra vatskan kan slappas in direkt i fibersuspensionen som flOdar mot pappersmaskinens inloppslada. Den andra vatskan kan vara en cirkulationsvatska fran pappersprocessen sa som bakvatten, eller sa kan det vara farskt vatten beroende pa kraven for den flytande kemikalien som ska tillsattas till fiberflodet. Flodeshastigheten fran blandningsmunstycket kan vara kring fem ganger sa hog som den flodeshastighet som fibersuspensionen har i vilken kemikalien och den andra vatskan slapps.

Genom anvandning av denna typ av snabb inblandning av PCC och MFC erhalls ett satt att forma PCC-kristaller pa MFC valdigt snabbt. Denna snabba bildning av PCC-kristaller tillhandahaller nya PCC-fiberkomplexiteter i vilka PCC:t \taxer i en kubformation runt strangar och tradar hos MFC:n. Detta ger mindre steriskt hinder och hog strukturstyrka. En ytterligare fordel med denna nya kristallformation är att den framjar en valdigt ren process utan nagon uppbyggnad av PCC i ror och sa vidare.

Dessutom, da PCC formas kring MFC:n eller nanocellulosan och binds 20 valdigt nara fibern minskar riskerna med att anvanda sa sma partiklar som MFC kraftigt.

Enligt en utforingsform är mangden utfallt kalciumkarbonat i skiktet mindre an 25 vikt-°/0, foretradesvis mindre an 15 vikt-°/0, annu mer att foredra är mindre an 8 vikt-% och aura heist mindre an 6 vikt-'3/0.

Claims (20)

1. 3 Patentkrav 1. Skikt for papper och kartong bestaende av ett skiktsubstratmaterial, varvid skiktet innefattar ett hybridmaterial i en mangd av 1-25 vikt-`)0 av skiktet, karaktariserat av att hybridmaterialet bildas dá det fors in i en malsuspension i den korta cirkulationen hos en fibervavformningsprocess i en fibervavsmaskin i en inlineprocess, varvid namnda malsuspension bildar skiktsubstratmaterialet, och hybridmaterialet innefattar ett al kaliskt jordartskarbonat, vilket är utfallt pa eller i fiber och/eller fibrill hos en nanofibrillerad polysackarid, varvid namnda nanofibrillerade olveackand är na ot av n mikrofibrillerad cellulosa en recienererad cellulosa ever en nanolibriii fra' n ett icke-tramaterial. 2. Skikt enligt krav 1, varvid skiktet innefattar hybridmaterialet i en mangd av 1 till 15 vikt-`) 0. 1. Skikt enligt krav 1, varvid det al kaliska jordartskarbonatet är nagot 20 av ett kalciumkarbonat, magnesiumkarbonat eller en kombination av kalciumoch magnesiumkarbonat.

2. Skikt enligt krav 3, varvid det al kaliska jordartskarbonatet ar ett kalciumkarbonat. poly3a3kar,den fIr fidget av en mkrefit.,rillerad ck,i,-ulosa, on regencrerad --e4-1--n,z-14-iofi-bnil--fc4r4-att-i.ake-trarnate.Fiak 6. 5. Skikt enligt nagot av foregaende krav, varvid namnda kalciumkarbonat är tillagt eller bildat och utfallt i skiktsubstratmaterialet genom en in-lineprocess och in i en malsuspension for en fibervavbildningsprocess i en fibervavsmaskin, vasentligen samtidigt med en lamplig mangd av en vattenhaltig suspension av en mikrofibrillerad cellulosa. ,1 6. Skikt enligt nagot av foregaende krav, varvid skiktet är nagot av ett topp- eller bottenskikt for en papp. 14 87. Skikt enligt nagot av foregaende krav, varvid malsuspensionen i fibervavformningsprocessen innehaller atminstone en av foljande komponenter: nymassasuspension (langfibermassa, kortfibermassa, mekanisk massa, kemomekanisk massa, kemisk massa, mikrofibermassa, nanofibermassa), atervunnen massasuspension (atervunnen massa, atergangsmassa, fiberfraktioner fran fiberatervinningsfiltret), tillstatssuspension och filtrat innehallande fasta delar utgorande skiktsubstratmaterialet. 92. En in-lineproduktionsmetod for att tillhandahalla ett hybridmaterial for ett pappskikt, varvid metoden innefattar foljande steg: 1. tillhandahalla ett vatskeflode av ett alkaliskt jordartskarbonat, eller minst en foregangare darav, till en malsuspension i den korta cirkulationen och in i ett vatskeflbde av papperstillverkningsmald i en fibervavsmaskin genom att mata ett vatskeflode av namnda alkaliska jordartskarbonat, eller minst en foregangare darav, till det korta cirkulationsvatskeflOdet, dar namnda malsuspension bildar ett skiktsubstratmaterial; och 2. tillhandahalla en lamplig mangd av en nanofibrillerad polysackarid vasentligen samtidigt med matandet av vatskeflOdet av det alkaliska jordartskarbonatet, eller minst en foregangare darav, darigenom bildande ett hybridmaterial, varvid hybridmaterialet innefattar namnda alkaliska jordartskarbonat utfallt pa eller i fiber och/eller fibrill i namnda nanofibrillerade polysackarid. 109. Metod enligt krav Q8, varvid namnda alkaliska jordarts är nagot av ett kalciumkarbonat, ett magnesiumkarbonat eller en kombination av dessa. 1110. Metod enligt krav g8 eller 1-09, varvid nar det finns tva eller flera 30 foregangare, innefattar metoden vidare att tillata dessa att reagera med varandra. 1211. Metod enligt krav 1110, varvid foregangarna ar koldioxid och kalciumhydroxid (lime of milk), och varvid namnda koldioxid och 35 kalciumhydroxid matas in i den korta cirkulationen. 1312. Metod enligt nagot av kraven 9428 11, varvid matningen in i den korta cirkulationen utfors genom insprutning av det alkaliska jordartskarbonatet, eller atminstone en fOregangare darav, och/eller den nanofibrillerade polysackariden in i malsuspensionen i vatskeflOdet av papperstillverkningsmald. 111

3. Metod enligt krav 1512, varvid matningen in i den korta cirkulationen sker genom att spruta in atminstone antingen koldioxid, kalciumhydroxid och/eller mikrofibrillerad cellulosa i malsuspensionen i 10 vatskeflOdet av papperstillverkningsmald. 4-51

4. Metod enligt nagot av kraven 9448-13, varvid koldioxiden, kalciumhydroxiden och/eller den mikrofibrillerade cellulosan matas in separat genom insprutning. 1-51

5. Metod enligt nagot av kraven 9-118-13, varvid den mikrofibrillerade cellulosan tillhandahalls i vatskeflodet av papperstillverkningsmald och kalciumhydroxiden och koldioxiden matas in separat eller simultant genom insprutning. 4-71

6. Metod enligt nagot av kraven 9-148-13, varvid kalciumhydroxiden och mikrofibrillerad cellulosa sammanblandas f6re insprutning i vatskeflodet av papperstillverkningsmald och koldioxiden matas in separat ifran blandningen av kalciumhydroxid och mikrofibrillerad cellulosa. 151

7. Metod enligt nagot av kraven 9 11613, varvid den mikrofibrillerade cellulosan blandas med andra valfria tillsatser och blandningen matas in separat fran inmatningen av kalciumhydroxid och koldioxid. Metod enligt nagot av kraven .9448-17, varvid insprutningen i vatskeflodet av papperstillverkningsmald genomfors fran ett eller flera munstycken i en riktning vasentligen tvargaende mot vatskeflOdets riktning, och i en flodeshastighet hogre an den for vatskeflodet. 20 2419. Metod enligt nagot av kraven 9498 18, varvid vatskeflodet av papperstillverkningsmald innehaller atminstone en av foljande komponenter: a),