Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу изготовления многослойного целлюлозного продукта, в частности продукта, выбранного из бумаги и картона, существенной характеристикой которого является включение между слоями наполнителя.
Предпосылки создания изобретения
Многие продукты, такие как бумага и картон, изготавливают наложением друг на друга слоев волокон, которые могут быть аналогичными по типу или обладать разными качествами. В многослойных целлюлозных продуктах внешние слои, которые придают конечный внешний вид бумаги или картона, отличаются от внутренних слоев, которые могут состоять из чистого клея, возвратного клея или смесей их обоих. Обычно внутренние слои характеризуются темной окраской, которая иногда нуждается в маскировке внешними слоями, для чего как правило добавляют один или несколько слоев белых волокон (не бывших в употреблении или возвратных), причем с возможностью нанесения после этого на поверхность слоя пигмента.
При изготовлении таких продуктов, как бумага и картон, жизненно важное значение имеют наполнители, поскольку их применение дает возможность сэкономить на количестве используемых свежих или возвратных целлюлозных волокон. Целью добавления наполнителей в процессе изготовления является также улучшение или приобретение конечным продуктом следующих некоторых свойств, которые ему необходимы: улучшенные оптические свойства, такие как белизна, непрозрачность, блеск и окраска; улучшенные свойства, связанные с проницаемостью для жидкостей, такие как пенетрация воды или краски, пенетрация масла и пористость или сопротивление прохождению воздуха. Добавление наполнителей в бумагу позволяет также повысить скорость работы машины, что ведет к повышению ее производительности.
В данной области техники описаны разные пути введения наполнителей в бумагу независимо от типа машины, применяемой для изготовления бумаги или картона, будь то длинносеточная бумагоделательная машина, с плоской поверхностью, или круглосеточная бумагоделательная машина, или сочетание той и другой.
В WO 96/00816 описаны способ и устройство для нанесения слоя материала покрытия на переплетение волокон или полотно из волокон в бумагоделательной или картоноделательной машине. Материал покрытия наносят на поверхность сетки из целлюлозного продукта с помощью распылительной системы под низким давлением и при высокой скорости потока. Такая система снабжена рядом распылителей вблизи сетки из целлюлозного продукта. Тем не менее этот способ предусмотрен для изготовления только однослойной бумаги. Таким образом, описанному покрытию для однослойной бумаги свойственен недостаток, состоящий в сложности, с которой сопряжено достижение соответствующего распределения наполнителя по всей секции бумаги, поскольку пенетрация наполнителя внутрь волокнистой сетки обычно варьируется коренным образом в зависимости от места нанесения.
В ЕР-А1 0373276 описаны способ и устройство для непрерывного напыления вспомогательных средств на проницаемую волокнистую сетку, размещенную на ленте, которая перемещается. Такая система дает возможность напылять эти вспомогательные средства при разных состояниях влажности бумажного полотна, подвергаемого формованию, с помощью одной или разнообразных распылительных рамп. Каждая из них опирается на подвижную опорную раму, установленную поперек относительно направления перемещения ленты. Такая рампа состоит из двух патрубков, снабженных соплами, для подачи вспомогательных средств, причем продуктом, который напыляют и который пенетрирует на всю толщину бумажного полотна, является крахмал.
Несмотря на вышеприведенные примеры, известная технология введения наполнителей внутрь волокнистой массы страдает недостатками, такими как низкий массоперенос такого наполнителя, причем теряются большие количества исходных материалов, что оказывает влияние на производственные затраты. Другой недостаток заключается в ухудшении механических свойств бумаги, которое по мере повышения содержания наполнителя становится все более значительным.
Следовательно, существует потребность располагать способом, осуществление которого позволяет повысить перенос наполнителя в бумагу, благодаря чему улучшаются также ее оптические свойства (белизна, непрозрачность и т.д.), и не приводит к сколько-нибудь значительному ухудшению механических свойств. Все эти факторы обуславливают общее улучшение технологического процесса.
В случае многослойной бумаги вышеуказанные цели могут быть достигнуты осуществлением способа изготовления по настоящему изобретению. Этот способ является новаторским, поскольку в описаниях известных до настоящего времени способов изготовления многослойной бумаги отсутствует описание нанесения наполнителя между слоями волокна (который может характеризоваться разными составами и может включать разные добавки), в которые наполнитель проникает до их соединения между собой.
Объект изобретения
Объектом настоящего изобретения является способ изготовления многослойного целлюлозного продукта. Этот способ состоит по существу в нанесении наполнителя между по меньшей мере двумя слоями находящегося в движении волокнистого материала до их соединения в конечном счете между собой.
Описание изобретения
Объектом настоящего изобретения является способ изготовления многослойного целлюлозного продукта, характеризующийся тем, что он включает следующие стадии:
непрерывную подачу волокнистого материала из по меньшей мере одного входного ящика машины для изготовления целлюлозного продукта,
осаждение волокнистого материала в по меньшей мере одной части машины для изготовления целлюлозного продукта с получением таким образом по меньшей мере двух волокнистых сеток, из которых в по меньшей мере одной слоеформующей части формуют разные слои волокнистого материала,
дренирование этих слоев во время их перемещения вдоль по меньшей мере одной слоеформующей части,
осуществление введения наполнителя с помощью определенного средства нанесения по меньшей мере между слоями волокнистого материала, который перемещается с помощью конвейерного устройства, и
соединение между собой по меньшей мере этих двух слоев волокнистого материала, где наполнитель выбирают из группы, включающей сульфат кальция, карбонат кальция, диоксид титана, тальк, каолин, оксиды алюминия и их сочетания.
Положение одного или нескольких средств нанесения относительно слоеформующей части волокнистого материала может быть варьируемым. Напыление наполнителя осуществляют на любой из слоев волокнистого материала.
Введение наполнителя осуществляют на расстоянии в пределах 1 и 70 см над движущейся волокнистой сеткой, а предпочтительно в пределах 5 и 40 см.
Наполнители, используемые при осуществлении способа по настоящему изобретению, наносят с помощью одного или нескольких средств, которые размещают поперечно направлению движения волокнистой сетки, причем эти средства нанесения располагают в один или несколько рядов на разных расстояниях от входного ящика машины для изготовления целлюлозного продукта.
Средства нанесения наполнителя можно также располагать с наклоном под некоторым углом относительно плоскости перемещения волокнистой сетки в пределах 0 и 90°, причем в предпочтительном варианте этот угол составляет 25°.
Конечная конфигурация системы нанесения по существу зависит от скорости перемещения и конфигурации машины для изготовления целлюлозного продукта.
В соответствии со способом по настоящему изобретению средства нанесения наполнителя располагают поперечно относительно направления перемещения движущейся ленты. Процесс нанесения наполнителя можно проводить с помощью разных средств нанесения, которые способны вводить наполнитель в виде одного слоя или последовательных слоев.
Предпочтительные средства нанесения наполнителя включают сопла, причем наполнитель наносят распылением суспензии наполнителя между слоями целлюлозного материала (движущуюся волокнистую сетку перемещают со скоростью в пределах 50 и 2000 с/мин).
Применение сопел позволяет вводить наполнитель в соответствии с формой струи, выбранной между струями конической формы и плоскими струями с варьируемыми углами направления отверстий, предпочтительно 60°.
Распыление можно осуществлять с помощью системы, которая включает сопла и возвратное приспособление, которое обеспечивает эффективное регулирование потока или расхода в соплах. Поток в соплах можно регулировать с помощью регулирующего средства и упомянутого возвратного приспособления. В предпочтительном варианте регулирующее средство выбирают из регулятора давления, регулятора потока и насоса, снабженного переключателем частоты.
Наполнитель вводят с эффективностью переноса больше 70%, предпочтительно в пределах 99 и 100%.
Наполнитель в состоянии пенетрировать внутрь движущейся волокнистой сетки на глубину, которая определяется расстоянием средства нанесения наполнителя от входного ящика. В предпочтительном варианте наполнитель напыляют при завершении формования бумажного полотна на расстоянии от входного ящика, которое гарантирует небольшую пенетрацию (для получения наилучшего покрытия внутренних слоев).
В предпочтительном варианте машина для изготовления продукта представляет собой бумагоделательную или картоноделательную машину, а многослойным целлюлозным продуктом является бумага или картон.
Способ по настоящему изобретению можно осуществлять в бумагоделательной или картоноделательной машине любого типа, вследствие чего эта машина представляет собой так называемую бумагоделательную машину длинносеточного типа, круглосеточную бумагоделательную машину или машину, которая является сочетанием того и другого типов.
В предпочтительном варианте используют наполнитель неорганической природы, хотя он может включать органические компоненты.
При осуществлении способа по настоящему изобретению среди наполнителей неорганической природы в предпочтительном варианте используют сульфат кальция, карбонат кальция, диоксид титана, тальк, каолин, тригидрат оксида алюминия или смесь из двух или большего числа этих компонентов.
Карбонат можно выбрать из природного карбоната кальция или осажденного карбоната кальция.
В особенно предпочтительном варианте осуществления способа по настоящему изобретению наполнитель, который используют, представляет собой безводный сульфат кальция высокой белизны.
Сульфат кальция выбирают из следующих материалов:
природный безводный сульфат кальция,
безводный сульфат кальция, поступающий из химического синтеза, и безводный сульфат кальция, получаемый обезвоживанием сульфата кальция, выбранного из:
природного полугидрата сульфата кальция,
природного дигидрата сульфата кальция,
дигидрата сульфата кальция, поступающего из химического синтеза, и
полугидрата сульфата кальция, поступающего из химического синтеза.
В предпочтительном варианте сульфат кальция диспергируют в воде (посредством интенсивного перемешивания) в количестве до 60 мас.% в пересчете на общую массу суспензии.
При осуществлении способа по изобретению важное значение имеет также гранулометрический состав наполнителя. Тонкодисперсность, укрывистость и высокий показатель преломления сульфата кальция повышают способность белого слоя придавать непрозрачность.
Средний размер частиц сульфата кальция, используемого при выполнении изобретения, находится в пределах 0,5 и 50 мкм. Размер частиц предпочтительного наполнителя находится в пределах 0,5 и 10 мкм.
Наполнитель может включать диспергатор в количестве, находящемся в пределах 0,01 и 1 мас.% от сухого наполнителя.
Наполнитель наносят в виде водной суспензии, причем в предпочтительном варианте количества воды и наполнителя регулируют взвешиванием. Кроме того, наполнитель наносят регулированием в общем расхода посредством регулятора потока и/или посредством регулятора давления.
Реологические свойства сульфата кальция позволяют использовать вместе с ним для обработки сухие экстракты широкого диапазона, благодаря чему существует возможность определить оптимальное количество наполнителя между слоями для каждого типа качества продукта, который необходимо изготовить.
В предпочтительном варианте наполнитель наносят в виде водной суспензии, включающей воду в пределах 99 и 40%. Предпочтительное содержание воды находится в пределах 90 и 70%.
После нанесения наполнителя в виде водной суспензии волокнистая сетка включает сухой экстракт в пределах 0,5 и 50 г/м2, а в предпочтительном варианте в пределах 5 и 15 г/м2.
Наполнитель может, что необязательно, включать одну или несколько добавок. Так, например, он может включать крахмалы разнообразных типов или их смеси.
Волокнистый материл, из которого состоит многослойный целлюлозный продукт, изготовленный согласно способу по настоящему изобретению, может быть получен с использованием клея, выбранного из чистого клея, возвратного клея, клея, который освобожден или не освобожден от краски, отбеленного или не отбеленного клея всех видов и смесей вышеуказанных материалов.
Дополнительным объектом настоящего изобретения является бумажное или картонажное изделие, изготовленное в соответствии с описанным способом.
Осуществление способа по настоящему изобретению позволяет добиться следующих многочисленных преимуществ.
Благодаря удерживанию больше, чем 70% наполнителя без использования добавляемых извне химических средств достигают экономии наполнителя.
Другое дополнительное преимущество способа по настоящему изобретению заключается в том, что его осуществление позволяет изготавливать конечный продукт с внутренним и внешними слоями худшего качества, благодаря чему существенно снижаются затраты на изготовление готовой продукции. Если сохранять такое же качество внутреннего и внешних слоев, тогда нанесение наполнителя между слоями дает возможность изготавливать конечный продукт, который обладает в целом более высоким качеством.
Еще одно дополнительное преимущество способа по настоящему изобретению состоит в том, что белый внешний слой или внешние слои (если конечный продукт состоит из нескольких внешних белых слоев) можно заменять с сохранением целевых оптических свойств.
Кроме того, дополнительное преимущество способа по настоящему изобретению заключается в том, что его осуществление позволяет также уменьшать массу белого слоя, сохраняя целевые оптические свойства готового продукта, значительно снижая тем самым затраты на изготовление продукта.
Другое дополнительное преимущество способа по настоящему изобретению состоит в том, что благодаря применению сульфата кальция достигают повышения эффективности и однородности покрытия между слоями.
Некоторые аспекты изобретения проиллюстрированы следующими чертежами и примером.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан ряд положений устройства, предусмотренного для введения наполнителей в соответствии со способом по изобретению и приемлемого для разных конфигураций машины. На этой фигуре:
позицией 1 обозначено средство нанесения наполнителя, в варианте (а) показана секция сочетания длинносеточных машин и круглосеточных машин,
в варианте (б) показана секция сочетания круглосеточных машин, а
в варианте (в) показана секция сочетания длинносеточных машин.
На фиг.2 показана система введения наполнителя распылением, причем эта система включает ряд сопел, дающих возможность распылять суспензию наполнителя в виде струй конической или плоской формы. В качестве примеров на этой фигуре представлены струи плоской формы 2 и конической формы 3.
На фиг.3 показано возможное расположение средства нанесения наполнителя относительно движущейся волокнистой сетки. На этой фигуре:
"h" обозначает расстояние между средством нанесения и поверхностью волокнистой сетки
позицией 4 обозначен распыленный наполнитель
позицией 5 обозначен целлюлозный продукт, а
позицией 6 обозначено опорное приспособление для движущегося целлюлозного продукта (изделия).
На фиг.4 показана схема процесса приготовления, хранения и распыления наполнителя в форме суспензии. На этой фиг.4 можно видеть секцию 7 хранения наполнителя, секцию 8 разбавления композиции, секцию 9 хранения суспензии наполнителя, систему 10 разбрызгивания, которая включает готовую партию 10а, и секцию 10b устройства введения наполнителя между слоями целлюлозного продукта.
На фиг.5 показана секция или система 10 разбрызгивания, представленная на фиг.4. Она соответствует стандартной схеме введения наполнителя в форме суспензии. На фиг.5 можно видеть фильтр 11 для наполнителя, узел 12 регулирования потока, места расположения расходомеров 12а и 12b и секцию распыляющей наполнитель рампы 13 между слоями целлюлозного продукта.
Эту систему можно подвергать определенным модификациям, допускающим как удаление, так и добавление элементов, и модификации посредством других, более сложных компонентов.
Описание варианта выполнения изобретения
Ниже описано применение настоящего изобретения при изготовлении многослойной бумаги, конкретно белой Biclass.
На конвейерной ленте бумагоделательной машины длинносеточного типа со скоростью передвижения 142 м/с находится сетка из целлюлозных волокон, получаемых из вторичной белой бумаги. На расстоянии 40 см (на фиг.3 обозначено как h) над поверхностью волокнистой сетки предусмотрена система распыления наполнителя, включающая 14 сопел, аналогичных тем, которые представлены на фиг.2. Угол наклона α, как он показан на фиг.3, сопел относительно направления перемещения волокнистой сетки составляет 25°.
С помощью установки, аналогичной той, которая представлена на фиг.4, в условиях интенсивного перемешивания готовят 25%-ную водную суспензию безводного сульфата кальция (получаемого при обезвоживании дигидрата сульфата кальция) со средним размером частиц 3 мкм. Количества воды и наполнителя регулируют посредством взвешивания. С помощью распылительной системы, представленной на вышеописанном чертеже, на поверхность движущейся бумаги дозируют 17 г/м2 водного сульфата кальция (10 мас.% от изготавливаемого белого слоя). Поток наполнителя регулируют с помощью автоматического регулятора потока, причем участок распыления находится в концевой части сеточного стола и после водной секции. В конце сеточного стола происходит соединение белого слоя с серой подложкой.
Таким путем можно наблюдать 90%-ный перенос наполнителя и очень значительное повышение степени белизны внешнего белого слоя бумаги.
Результаты, достигнутые с помощью средства нанесения безводного сульфата кальция в промежуточном слое в соответствии с вышеописанным способом, сопоставляли с результатами, достигнутыми с использованием каолина в качестве наполнителя в массе белого слоя. Сопоставление позволило прийти к следующим выводам.
При достижении целевого значения белизны 77 массу белого слоя уменьшали с 81 до 65 г/м2, что обусловило снижение затрат.
При достижении такого же значения массы белого слоя (81 г/м2) и сохранении таких же механических свойств, как достигнутые с использованием каолина, путем напыления сульфата кальция возможно повышение выраженной в процентах зольности с 18 до 23%.
Перенос наполнителя изменился с 40% для каолина до 90% для сульфата кальция. Распыление сульфата кальция позволило избежать использования содействующих удерживанию добавок, необходимых в случае каолина.
Показатели отслаивания и восков "Dennison" всегда оставались одинаковыми, составляя в обоих случаях соответственно 0,199 Дж/м2 (95 футо-фунтов/дюйм2) и 0,01892 Дж/м2 (9 футо-фунтов/дюйм2).
Сульфат кальция является наполнителем с улучшенными характеристиками белизны и непрозрачности в сравнении со свойствами каолина, используемого в массе, а это дает возможность использовать возвратную бумагу более низкого качества (что, следовательно, намного более экономично). При применении каолина необходимо использовать возвратную белую бумагу с минимальной степенью белизны 75,5, тогда как в таких же условиях при применении сульфата кальция допустимую степень белизны можно снизить до 72,5.
Благодаря напылению сульфата кальция между слоями степень белизны готовой бумаги потенциально возрастала как функция процентной доли наносимого наполнителя.
Можно принять во внимание тот факт, что хотя основные признаки изобретения описаны и проиллюстрированы на примере его применения в конкретном случае, его объем приведенным в настоящем описании примером ни в коем случае не ограничен. В способ и устройство для его осуществления можно вносить самые разнообразные модификации с целью их адаптации к разным случаям и вариантам, не выходя при этом из объема изобретения, определяемого следующей формулой изобретения.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ДЕКОРАТИВНАЯ БУМАГА-ОСНОВА С ПОВЫШЕННОЙ НЕПРОЗРАЧНОСТЬЮ | 2002 |
|
RU2273686C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТОГО ПОЛОТНА | 2006 |
|
RU2393285C2 |
ПОДЛОЖКА ДЛЯ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ | 2007 |
|
RU2405079C2 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИГИЕНИЧЕСКИХ БУМАЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ГАЗЕТНОЙ МАКУЛАТУРЫ (ВАРИАНТЫ), ГИГИЕНИЧЕСКОЕ БУМАЖНОЕ ИЗДЕЛИЕ И ЦЕЛЛЮЛОЗНОЕ ВОЛОКНО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИГИЕНИЧЕСКИХ БУМАЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ (ВАРИАНТЫ) | 1995 |
|
RU2127343C1 |
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ОСТАТКА ОТ СГОРАНИЯ БУМАГИ ИЛИ КАРТОНА С ПОКРЫТИЕМ, СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ИЗНОСА СЕТКИ, ПРИМЕНЯЕМОЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ БУМАГИ ИЛИ КАРТОНА, ВОЛОКНИСТЫЙ РУЛОННЫЙ МАТЕРИАЛ С ПОКРЫТИЕМ | 1999 |
|
RU2157435C1 |
БУМАЖНЫЕ И КАРТОННЫЕ ПРОДУКТЫ | 2017 |
|
RU2727605C1 |
БУМАЖНЫЕ И КАРТОННЫЕ ПРОДУКТЫ | 2020 |
|
RU2763271C1 |
БУМАЖНЫЕ И КАРТОННЫЕ ПРОДУКТЫ | 2017 |
|
RU2694038C1 |
УЛУЧШЕННЫЕ КОМПОЗИЦИИ И СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА БУМАГИ | 2006 |
|
RU2387751C2 |
КОМПОЗИЦИЯ УМЯГЧИТЕЛЯ | 2016 |
|
RU2700056C1 |
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при изготовлении многослойного целлюлозного продукта, предпочтительно бумаги или картона. Этот способ включает нанесение наполнителя между по меньшей мере двумя слоями движущегося волокнистого материала перед их соединением между собой. В предпочтительном варианте используют наполнитель неорганической природы, хотя он может состоять из органических компонентов, а в более предпочтительном варианте используют сульфат кальция. Обеспечивается улучшение оптических свойств бумаги - белизны и непрозрачности без ухудшения механических свойств. 2 н. и 40 з.п. ф-лы, 7 ил.
WO 9936618 A1, 22.07.1999 | |||
ПОРОШКОВЫЙ ОГНЕТУШИТЕЛЬ | 1991 |
|
RU2050868C1 |
ИЗДЕЛИЕ ПЛОСКОЙ ФОРМЫ ИЗ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ | 1995 |
|
RU2151065C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕКОРАТИВНОГО ТЕРМООТВЕРЖДАЮЩЕГОСЯ СЛОИСТОГО ПЛАСТИКА | 1996 |
|
RU2159703C2 |
РАЗРЯДНИК | 2001 |
|
RU2227951C2 |
US 4888220 A, 19.12.1989 | |||
DE 19823740 A1, 11.11.1999 | |||
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛАМИНАТА В ВИДЕ ПОЛОТНА | 1992 |
|
RU2097465C1 |
Авторы
Даты
2006-07-20—Публикация
2001-06-06—Подача