SE538250C2 - In-lineproduktionsmetod för papperstillverkning - Google Patents

Abstract

538 2 SAMMANDRAG In-lineproduktionsmetod for att tillhandahalla ett vatskeflode av atminstone tva tillsatsmedel i den korta cirkulationen och in i vatskeflodet av papperstillverkningsmald i en fibervavsmaskin, genom inmatning av vatskeflodet av namnda atminstone tva tillsatsmedel till vatskeflodet i den korta cirkulationen varvid en lamplig mangd mikrofibrillerad cellulosa eller nanofibrillerad polysackarid tillhandahalls vasentligen samtidigt med inmatningen av vatskeflodet av namnda atminstone ett tillsatsmedel.

Description

Tekniskt onnrade Foreliggande dokument avser en in-lineproduktionsmetod for en pappers- och kartongtillverkningsprocess, och for simultant inforande av nninst tva tillsatsnnedel sannt nnikrofibrillerad cellulosa i den korta cirkulationen i en papperstillverkningsprocess. Mer specifikt relaterar foreliggande dokument till kristallisering och utfallning av kalciumkarbonat i en inlineproduktionsprocess.

Bakgrund For att jamna till ytan pa ett papper tillsatts fyllnadsmedel som fyller ut de mellanrum som inte utgors av pappersfiber. Detta 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 är 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 adsorption eller fanning pa fiberytorna. Pa grund av detta reduceras papprets draghallfasthet och dragstyvhet och vid tryckning kan ludd uppsta. NOtning av pappersmaskiner kan ocksa uppsta pa grund av fyllnadsmedel. Den vidhaftande formagan hos fyllnadsmedlen är ocksa ganska undermalig vilket kan leda till oliksidighet hos pappret.

Nar det galler fOrpackningspapp anvands fyllnadsmedel i valdigt sma mangder jamfort med andra papperssorter. Att fyllnadsmedlen okar vikten hos pappen utan att ge starkande egenskaper, samt att de red ucerar 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. Malet med detta är att erhalla hogre ljushet, och ett pa det hela taget forbattrat utseende 1 538 2 hos pappen. Aven i dessa fall anvands sma mangder av fyllnadsmedel och vanligtvis anvands ganska dyra sadana sa som 1102, kalcinerad kaolin och sa vidare for att optimera toppskiktets elasticitetsmodul samt maximera pappens bojstyvhet. I manga fall optimeras toppskiktets ytvikt gentemot vithet och ljushet och visuellt utseende istallet fOr att optimeras med avseende pa maximal bojstyvhet.

Saledes finns det ett behov av att kunna forbattra vitheten och ogenomskinligheten for pappens toppskikt medan bOjstyvheten bibehalls och samtidigt anvanda billiga fyllnadsmedel.

Ett vanligt fyllnadsmedel vid papperstillverkning är utfallt kalciumkarbonat (PCC, precipitated calcium carbonate). Vanligtvis har framstallningen av PCC skett separat fran sjalva papperstillverkningsprocessen. PCC framstalls normalt pa en f6r andarnalet avsedd anlaggning i narheten av pappersbruket.

I WO 2011110744 Al beskrivs en metod samt en reaktor for in- lineproduktion av kalciumkarbonat (PCC, precipitated calcium carbonate) i anslutning till produktionsprocessen f6r en fibervav. Det avses inlineproduktion av PCC i en suspension i produktionen av fibervav, foretradesvis foredras det att produktionen ska ske direkt i flodet av fibernnassan i ett av de delfloden, eller ett filtrerat flode, som finns i fibernnassaproduktionen. Denna metod har flera fordelar sa som minskade investeringskostnader, eftersom det inte finns nagot behov av en separat anlaggning f6r framstallandet av PCC. Vidare minskas behovet av kemikalier for vidhaftning eftersom PCC 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 vilken kalciumkarbonatpartiklarna vid behov är forbundna med fibriller och fibrer, vilken karaktariseras av god avvattningsformaga och for papperstillverkning med en stor mangd fyllnadsmedel, med h6g styvhet och stor specifik volym. Denna uppfinning uppnas genom en kombination av fern atgarder: genom anvandning av speciella kalciumkarbonatpartiklar, vilka är (d 0) och har en oliksidig morfologi samt har en medelpartikeldiameter som är mellan 2,5-4 pm, genom att satta en viktkvot for fibrill gentemot kalciumkarbonatpartiklar i sammansattningen fore sammanfallningen till mellan 0.2:1 och 4:1, genom anvandning av fiberfibrill och genom att satta en viktkvot for kalciumkarbonatjoner gentemot fibrill fore sammanfallningen till mellan 0.02:1 och 0.2:1. Emellertid beskriver denna metod en traditionell fristaende process 2 538 2 f6r utfallt kalciumkarbonat med anvandning av koldioxid och kalciumhydroxid med fiber.

Det finns saledes ett behov for en ny process for tillverkning av ett pappskikt med onskvart visuellt utseende, men ocksa med optimerad elasticitetsmodul.

Sammanfattning Det är ett syfte med foreliggande ansokans innehall att tillhandahalla en forbattrad metod for inmatning av tillsatsmedel in i den korta cirkulationen hos en fibervavformningsmaskin. Namnda v5v kan aven vara en del i ett skikt i ett flerlagers pappers- eller kartongstruktur. De inmatade tillsatsmedlen kan ocksa betraktas som ett separat lager som formar en flerlagrig pappersstruktur sa som exempelvis beskrivs i US 2005034827.

Ett specifikt syfte med fOreliggande ansokans innehal är att tillhandahalla en forbattrad metod for in-lineutfallning av kalciumkarbonat in i den korta cirkulationen.

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

Enligt en forsta aspekt tillhandahalls en in-lineproduktionsmetod for att tillhandahalla ett vatskeflode av minst tva tillsatsmedel till den korta cirkulationen och in i vatskeflodet av papperstillverkningsmald hos en fibervavsmaskin genom att mata in namnda vatskeflode av minst tva tillsatsmedel till vatskeflodet i den korta cirkulationen, varvid metoden vidare innetfattar att tillata dessa tva tillsatsmedel att reagera med varandra, varvid metoden innefattar kristallisering av kalciumkarbonat och varvid namnda tillsatsmedel är koldioxid och kalciumhydroxid (lime milk), dar namnda koldioxid samt kalciumhydroxid matas in i den korta cirkulationen, varvid en lamplig mangd mikrofibrillerad cellulosa eller nanofibrillerad polysackarid tillhandahalls vasentligen samtidigt med inmatningen i vatskeflodet av de tva tillsatsmedlen, sa att namnda tillsatsmedel reagerar eller startar karnbildning pa cellulosaytan eller falls ut pa ytan av den mikrofibrillerade cellulosan och darmed bildar sammansattningar med den mikrofibrillerade cellulosan.

Med "tillsatsmedel" menas ett reaktivt tillsatsmedel som reagerar f6re vatpressning av vaven eller i den korta cirkulationen, vilket medfor att tillsatsmedlet i den foreliggande uppfunna metoden kan vara ett fyllnadsmaterial eller ett fiberkompositfyllnadsmaterial. 3 538 2 Genom namnda in-lineproduktionsmetod erhalls ett satt for matning av tillsatsmedel, sa som kalciumhydroxid (lime milk) och koldioxid till den korta cirkulationen, vilka kan blandas med mikrofibrillerad cellulosa (MFC) sa att de fordelaktiga egenskaperna med denna blandning damned uppnas. Namnda tillsatsmedel kan till exempel paverka eller starta karnbildning pa cellulosaytan eller fallas ut pa ytan av microfibrillerad cellulosa och darigenom bilda sammansattningar med MFC:n som har forbattrade eller forandrade egenskaper jamfort med de tillsatsmedel som matas in i den korta cirkulationen utan tillagg av MFC eller tillsatsmedel som reagerar fore det att MFC är narvarande.

Det kan alltsa vara mojligt att exempelvis "limma ihop" MFC-fiber med hjalp av olika typer av tillsatsmedel som falls ut i den vata delen av papperstillverkningsprocessen, sa som till exempel upplost cellulosa.

Genom namnda metod tillhandahalls en "in-lineproduktion" av utfallt kalciumkarbonat (PCC, Precipitated Calcium Carbonate) som saledes framstalls direkt in i den korta cirkulationen hos pappersmaskinen. Sadana metoder finns beskrivna i exempelvis US 2011000633 och WO 2011/110744.

Anvandningen av MFC eller sa kallad nanocellulosa i papperstillverkning har studerats i ganska stor utstrackning. Det har upptackts att aven om MFC forbattrar styrkeegenskaperna (inklusive elasticitetsmodulen vilken är viktig for pappens toppskikt) sa reduceras samtidigt porositeten och krympning till foljd av torkning okar. Detta har da negativa effekter pa exempelvis papptillverkning samt kartongegenskaper pa sa satt att porositeten reduceras till foljd av MFC:n, vilket leder till risker sa som dekantering. Torkningen av ett skikt med lag porositet ger upphov till anga inuti pappen som inte kan frigoras fort nog och pappen delamineras. Dessutom okar MFC:n krympningen vid torkning och smaskalig torkning kommer att Oka ytraheten hos pappen och leda till dalig tryckkvalitet. Vidare är det kant att en in-line-PCC-process kommer att tillhandahalla ett rent pappersmaskinsystem eftersom behovet av fasthallande kemikalier är mycket mindre (eller tydligt reducerat).

Genom att kombinera en in-line-PCC-process med tillhandahallande eller dosering av mikrofibrillerad cellulosa (MFC) har ett flertal forbattringar observerats, exempelvis inom toppskiktsanvandning. Vitheten och jamnheten hos pappen okar och grumligheten has vita ytor minskar.

Elasticitetsmodulen okar for samma porositet och vitheten forbattras. 4 538 2 Genom anvandning av in-line-PCC reduceras kostnadema for processkemikalier och det sker en Okning i pappmaskinsprocessens renhet vilket visar sig genom farre vavbrott, fare orenheter och avsaknaden av ansamlingar i rorledningar.

Det har forvanansvart nog upptackts att utfiallningen av PCC-partiklar hellre sker pa ytan av sma partiklar som existerar i processvattnen, vilket ocksa är kopplat till stor ytarea, h6g ytenergi och pH-egenskaper hos dessa sma partiklar.

Med en "lamplig mangd" MFC avses en mangd som är tillracklig for att interagera med kalciumhydroxiden och vidare ge utfallning av en effektiv mangd PCC pa eller i MFC:n. Mangden kan variera beroende pa slutprodukten av papperstillverkningsmald, men som ett exempel kan doseringen av MFC ligga mellan 5-50 kg/ton for ett papptoppskikt och PCC mellan 1-20% (10-200 kg/ton) av toppskiktet, beroende pa papperstillverkningsmaldens ursprung och toppskiktets onskade egenskaper.

Genom att tillsatta mikrofibrillerad cellulosa eller "nanocellulosa" (MFC) vasentligen samtidigt som kalciumhydroxiden i in-linereaktorn for vidare reaktion med koldioxid, vilket motsvarar den beskrivna metoden for produktion av MFC-PCC-material och saledes mangden sallspan som behovs for att erhalla en tillfredsstallande vithet och visuellt utseende, medan man fortfarande har mojlighet att kontrollera krympningen till -1610 av torkning och uppratthalla forbattringen av elasticitetsmodul, kan med latthet kontrolleras da den storre delen kalciumkarbonat falls ut pa MFC-partiklarna eller i MFClosningen.

Saledes, genom att tillsatta eller dosera MFC i en in-line-PCC-process erhalls ett satt att kontrollera mangden okornat material, da yt-pH-vardet och kemin for MFC:n kan justeras vilket medfor att partikelstorleken och dimensionerna hos det PCC som tillsatts till den korta cirkulationen eller fiberrnaldsflodet kan kontrolleras.

Vidare, genom att PCC-partiklarna befinner sig pa MFC-ytan kan pappens porositet kontrolleras, krympning till -1610 av torkning kan kontrolleras och den forbattrade elasticitetsmodulen erhallen till foljd av MFC kan uppratthallas. Genom att ha PCC-partiklar pa pappens toppskikt kan pappens vithet 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 for att erhalla de optiska egenskaperna. 538 2 Det sker ocksa en forbattring gallande renhet f6r papptillverkningsmaskinen.

Enligt en utforingsform kan inmatningen in i den korta cirkulationen ske genom insprutning av minst ett tillsatsmedel och/eller mikrofibrillerad cellulosa i vatskeflodet av papperstillverkningsmald. Inmatningen till den korta cirkulationen kan utforas genom insprutning av atminstone antingen koldioxid, kalciumhydroxid och/eller mikrofibrillerad cellulosa in i vatskeflodet av papperstillverkningsmald.

Enligt en alternativ utforingsform kan koldioxiden, kalciumhydroxiden och/eller den mikrofibrillerade cellulosan matas in separat genom insprutning.

Med "MFC tillhandahalls vasentligen samtidigt" menas att koldioxid, kalciumhydroxid och MFC matas in i vatskeflodet vid samma tid och i narheten av varandra.

Enligt en alternativ utfOringsform kan den mikrofibrillerade cellulosan tillhandahallas i vatskeflodet av papperstillverkningsmald och kalciumhydroxiden och koldioxiden kan matas in separat eller samtidigt genom insprutning.

Med "tillhandahallas vasentligen samtidigt" menas i detta fall att MFC finns i vatskeflodet och att kalciumhydroxiden och koldioxiden slapps simultant eller separat (och i narheten av varandra).

Enligt ytterligare en alternativ utforingsform kan kalciumhydroxiden och den mikrofibrillerade cellulosan sammanblandas f6re insprutning i vatskeflodet av papperstillverkningsmald och koldioxiden kan matas in separat fran blandningen av kalciumhydroxid och mikrofibrillerad cellulosa.

Med "tillhandahallas vasentligen samtidigt" menas i detta fall att kalciumhydroxiden och MFC:n blandas f6re att de matas in i vatskeflodet av papperstillverkningsmald och att koldioxiden matas in separat men i narheten av blandningen.

Enligt ytterligare en alternativ utf6ringsform kan den mikrofibrillerade 30 cellulosan blandas med andra valfria tillsatsmedel och blandningen kan matas in separat fran matningen av kalciumhydroxid och koldioxid.

Insprutningen i vatskeflodet av papperstillverkningsmald kan genomforas fran ett eller flera munstycken i en riktning vasentligen tvargaende mot vatskeflodets riktning, och i en flodeshastighet som är hogre 35 an den f6r vatskeflodet.

Denna snabba utfallningsreaktion, eller snabbt tillforande och en foljande reaktion hos kalciumhydroxid och koldioxid i maldflodet, 6 538 2 tillhandahaller ett enkelt satt att falla ut PCC som kristaller, det viii saga utfallningen av kalciumkarbonat pa MFC bildas mycket snabbt. Detta kan framja bildandet av nya typer av fyllnadsnnedel-fiber-sammansattningar i vilka PCC:t formar nya typer av kristaller pa ytan hos MFC:n.

Vatskeflodet av papperstillverkningsmald kan innehalla atminstone en av foljande komponenter: nymassasuspension (langfibernnassa, kortfibermassa, mekanisk massa, kemomekanisk massa, kennisk massa, mikrofibermassa, nanofibermassa), atervunnen massasuspension (atervunnen massa, atergangsmassa, fiberfraktioner fran fiberatervinningsfiltret), sa kallade "cellulosawhiskers", regenererade cellulosafiber, upplosningsmassa, tillstatssuspension och filtrat innehallande fasta delar.

Enligt en alternativ utf6ringsform kan fibervaven ocksa formas till skum, det viii saga en substans sonn astadkoms genom att gasfickor bildas i en flytande eller fast form, och inte bara finnas i flytande eller vattenhaltig form.

Beskrivning av ritningar Utforingsformer for den aktuella losningen kommer nu att beskrivas genonn exempel, med referenser till de bifogade schematiska ritningarna i vilka: Fig. 1 visar schematiskt ett kort cirkulationsarrangemang enligt tidigare kand teknik.

Fig. 2 visar schematiskt ett kort cirkulationsarrangemang enligt en 25 utforingsform f6r 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 utf6ringsform f6r uppfinningen.

Beskrivning av utforingsformer Definition av nanofibrillerad polysackarid Denna definition inkluderar bakteriell cellulosavav eller nanocellulosavav med antingen traditionella vavtekniker eller med elektrostatisk vavning. Fibrerna kan ocksa bildas pa andra satt, exempelvis 7 538 2 med joniska vatskor eller membranteknik (utfallning eller koagulering av upplost cellulosa), och saledes erhalls antingen en form av regenererad cellulosa eller frigjorda fibrill genom selektiva upplosande vatskor. I dessa fall är materialet foretradesvis en polysackarid men inte begransat till enbart en polysackarid.

Aven mikrokristallcellulosa, sa kallade whiskers och nanocellulosakristaller inkluderas i denna definition. Namnda konnponent kan aven vara en blandning av de presenterade materialen eller en kombination av organiska och syntetiska nanofibrer.

Definition av mikrofibrillerad cellulosa Den mikrofibrillerade cellulosan (MFC) kallas aven nanocellulosa. Det är ett material som vanligtvis är gjort av tracellulosafiber, bade Than harda och mjuka trafiber. Det kan ocksa bildas Than 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 Than 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 kir MFC. Dessutom är whiskers ocksa inkluderade i definitionen for MFC.

MFC, nanocellulosa eller nanokristallincellulosa kan tillverkas pa olika satt sã som mekaniskt, kenniskt, enzymatiskt, genom anvandning av bakterier eller genom att kombinera exempelvis kemiska och mekaniska behandlingssteg.

Olika typer av spinning- och utfallningsprocesser kan ocksa anvandas. I detta fall kan startmaterialet for att tillverka nanofiber eller MFC vara en polysackarid.

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 35 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 8 538 2 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 utfallt kalciumkarbonat (PCC) Nastan alit PCC gars genom direkt karbonisering av vattenhaltig kalk, den sa kallade kalciumhydroxidprocessen. Kalciumoxid (CaO) blandas med vatten och bildar slackt kalk, kalkmjolk eller kalciumhydroxid. Kalciumhydroxid, aven kallat kalkmjolk i denna ansokan, och koldioxid blandas och tillats reagera for att bilda utfallt kalciumkarbonat (PCC). PCC kan sedan anvandas som fyllnadsmedel i papper, kartong, specialpapper sa som cigarettpapper, lannineringspapper etc. PCC kan ocksa anvandas vid ytlimning av papper eller kartong, eller som pigment i belaggningsmineral eller i sparrskikt. Namnda PCC kan aven anvandas som fyllnadsmedel i plast. lnom definitionen av utfallt kalciumkarbonat innefattas ocksa mojligheten att inkludera andra metal(11)oxider som blandas med vatten sa som Mg(OH)2.

Definition av in-lineprocessen for utfallt kalciumkarbonat Genom "in-lineproduktion" menas att det utfallda kalciumkarbonatet (PCC) bildas direkt inne i flodet av papperstillverkningsmald, dvs. den infangade koldioxiden konnbineras med slackt kalciumhydroxid i in-lineproduktionen, istallet for att den produktionen sker separat fran papperstillverkningsprocessen. Separat produktion av PCC kraver dessutom anvandning av fasthallande material for att fa PCC:t att fasta pa fibrerna. En in-line-PCC-process kannetecknas allmant som ett renare pappersmaskinsystem, och det finns ett nninskat behov av fasthallande kemikalier. En in-line-PCC-process beskrivs exempelvis i WO 2011/110744.

Figur 1 visar en tidigare kand metod for in-lineproduktion av utfallt kalciumkarbonat, s6 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 atnninstone en av nymassasuspension (langfibermassa, kortfibermassa, mekanisk massa, kemomekanisk massa, kemisk massa, mikrofibermassa, nanofibermassa), atervunnen 9 538 2 massasuspension (atervunnen massa, atergangsmassa, fiberfraktioner fran fiberatervinningsfiltret), regenererad cellulosa, upplOsningsmassa, 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, vilken 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 kanda 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 r6r. Det är dock tankbart att denna PCC-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 är beroende av krav som finns pa slutprodukten och designen pa papperstillverkningsmaskinen.

Enligt uppfinningen tillhandahalls en in-lineproduktionsmetod dar tillsatsmedel, 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 tillsatsmedel 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 tillsatsmedlet, sa som t.ex. PCC kan bildas, det vill saga kristalliseras pa eller i MFC:n.

Da tva eller flera tillsatsmedel matas in i den korta cirkulationen 35 är de foretradesvis tillatna att reagera med varandra, vilket medfOr att de matas in i den korta cirkulationen pa ett sadant satt att tillsatsmedlen tillats 538 2 reagera, i fallet med kalciumhydroxid och koldioxid sa att utfallt kalciumkarbonat bildas pa eller i MFC:n.

Enligt en utforingsform av den aktuella uppfinningen konnbineras en in-line-PCC-process med doseringen av MFC in i in-line-PCC-processen. 5 Detta medic& ett helt nytt satt att tillhandahalla PCC till exempelvis en fiberv5v i en papperstillverkningsprocess.

I en utf6ringsform av den aktuella uppfinningen sprutas, som visas i Figur 2, kalciumhydroxid, koldioxid samt MFC in separat in i den korta cirkulationen och fiberv5ven i papperstillverkningsmaskinen.

I en alternativ utforingsform, som visas i Figur 3a och 3b, tillhandahalls MFC t.ex. under forberedelsen av papperstillverkningsmalden, och saledes är 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 Than denna blandning. I ytterligare en alternativ utforingsform, som visas i Figur 5, blandas MFC med andra tillsatsmedel och denna blandning sprutas in separat Man kalciumhydroxiden och koldioxiden.

I alla ovan beskrivna utforingsformer ska forstas att ordningen for insprutningen av tillsatsmedel, dvs. kalciumhydroxid, koldioxid, MFC och andra mojliga tillsatsmedel kan ske i en annan ordning eller pa ett annat stadium i den korta cirkulationen. Det är tankbart att insprutningen sker valdigt n5ra inloppsladan, eller att MFC doseras f6re tillsattandet av koldioxid eller att avstandet mellan "insprutningspunkterna" 5r 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 "PCC30 reaktionszon".

Enligt en utforingsform tillhandahaller MFC:n en 6kad fiberytarea pa vilken FCC kan fallas ut eller pa vilken kalciumhydroxid kan reagera vilket ger en effektivare utfallning av kalciumkarbonat.

Genom att mod ifiera och justera ytenergi, yt-pH och ytkemi for MFC:n tillhandahalls ett helt nytt satt att kontrollera hur PCC-kristallerna formas pa MFC-ytan. Kristallerna som bildas pa MFC-partikelns yta kan ha olika former och konfigurationer. 11 538 2 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 nnodifiera hela bakvattencirkulationen.

Vidare har det vid anvandning av fibervaven for bildning av ett toppskikt observerats ett flertal forbattringar, sa som okad vithet has 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 anvandning av PCC reduceras kostnaderna f6r 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 sannt en apparat vilka är speciellt anvandbara gallande homogent tillfogande av en flytande kernikalie 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 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 kernikalien som ska tillsattas till fiberflodet. Flodeshastigheten fran blandningsmunstycket kan vara kring fern ganger sa hog som den flodeshastighet som fibersuspensionen har i vilken kernikalien och den andra vatskan slapps.

Genom anvandning av denna typ av snabb inblandning av kalciumhydroxid 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 vaxer i en kubformation runt strangar och tradar has 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 flagon uppbyggnad av PCC i ror och sa vidare. 12 538 2 Dessutom, da PCC formas kring MFC:n eller nanocellulosan och binds valdigt nara fibern minskar riskerna med att anyanda sa sma partiklar som MFC kraftigt. Detta kan ses som minskad damningstendens (i pappersmaskinens torksektion, vid tryckning, skarning osv.) speciellt da stora mangder av PCC am/ands.

Enligt ett alternativ kan MFC:n vara ytmodifierad eller blandad nned andra tillsatsmedel saval f6re och under inmatning. Dessa tillsatsmedel kan vara karboximetylcellulosa (CMC), starkelse, A-PAM, optiska vitmedel (OBA), kalciumklorid, PAC eller andra papperstillverkningskemikalier testade for vatpartiapplikationer. 13

Claims (9)

538 2 PATENTKRAV

1. In-lineproduktionsmetod for att tillhandahalla ett vatskeflode av atminstone tva tillsatsmedel i den korta cirkulationen och in i vatskeflodet av papperstillverkningsmald i en fibervavsmaskin, genom inmatning av vatskeflodet av namnda atminstone tva tillsatsmedel till vatskeflodet i den korta cirkulationen, varvid metoden vidare innefattar att tillata dessa tva tillsatsmedel att reagera med varandra, varvid metoden innefattar kristallisering av kalciumkarbonat och varvid tillsatsmedlen är koldioxid och kalciumhydroxid (lime milk), varvid namnda koldioxid och kalciumhydroxid matas in i den korta cirkulationen karaktariserad av att en lamplig mangd mikrofibrillerad cellulosa eller nanofibrillerad polysackarid tillhandahalls vasentligen samtidigt med inmatningen av vatskeflodet av namnda tva tillsatsmedel sa att namnda tillsatsmedel reagerar eller startar karnbildning pa cellulosaytan eller falls ut pa ytan av den mikrofibrillerade cellulosan och darigenonn bildar sammansattningar med den mikrofibrillerade cellulosan.

2. Metod enligt krav 1, varvid matningen in i den korta cirkulationen och in i vatskeflodets malsuspension av papperstillverkningsmald utfors genom insprutning av atminstone ett tillsatsmedel och/eller mikrofibrillerad cellulosa in i vatskeflodet av papperstillverkningsmald.

3. Metod enligt nagot av kraven 1-2, varvid matningen in i den korta cirkulationen och in i vatskeflodets malsuspension av papperstillverkningsmald sker genom att spruta in atminstone antingen koldioxid, kalciumhydroxid och/eller mikrofibrillerad cellulosa in i vatskeflodet av papperstillverkningsmald.

4. Metod enligt nagot av kraven 1-3, varvid koldioxiden, kalciumhydroxiden och/eller den mikrofibrillerade cellulosan matas in separat genom insprutning.

5. Metod enligt nagot av kraven 1-3, varvid den mikrofibrillerade cellulosan tillhandahalls i vatskeflodet av papperstillverkningsmald och 14 538 2 kalciumhydroxiden och koldioxiden matas in separat eller simultant genom insprutning.

6. Metod enligt nagot av kraven 1-3, varvid kalciumhydroxiden och 5 mikrofibrillerad cellulosa sammanblandas fOre insprutning i vatskeflodet av papperstillverkningsmald och koldioxiden matas in separat ifran blandningen av kalciumhydroxid och mikrofibrillerad cellulosa.

7. Metod enligt nagot av kraven 1-3, varvid den mikrofibrillerade 10 cellulosan blandas med andra valfria tillsatsmedel och blandningen matas in separat -Iran inmatningen av kalk och koldioxid.

8. Metod enligt nagot av foregaende krav, varvid insprutningen i vatskeflodet av papperstillverkningsmald genomfors Than ett eller flera 15 munstycken i en riktning vasentligen tvargaende mot vatskeflodets riktning, och i en flodeshastighet h6gre an den f6r vatskeflodet.

9. Metod enligt nagot av foregaende krav, varvid vatskeflodet av papperstillverkningsmald innehaller atminstone en av foljande komponenter: nymassasuspension (langfibermassa, kortfibermassa, mekanisk massa, kemomekanisk massa, kemisk massa, mikrofibermassa, nanofibermassa), atervunnen massasuspension (atervunnen massa, atergangsmassa, fiberfraktioner Than fiberatervinningsfiltret), tillstatssuspension och filtrat innehallande fasta delar. 538 2 538 2 538 2 Mom.