DE20220980U1 - Preparation of paper, pasteboard, or cardboard involving cutting of the paper pulp, addition of microparticles of cationic polymer, e.g. cationic polyamide, and a finely divided inorganic component after the last cutting step - Google Patents
Preparation of paper, pasteboard, or cardboard involving cutting of the paper pulp, addition of microparticles of cationic polymer, e.g. cationic polyamide, and a finely divided inorganic component after the last cutting step Download PDFInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung enthaltend ein kationisches Polymer eines Mikropartikelsystems zur Herstellung von Papier, Pappe und Karton, wobeiThe The invention relates to a device containing a cationic Polymer of a microparticle system for the production of paper, cardboard and cardboard, whereby
- – der Papierstoff geschert wird,- the Paper pulp is sheared,
- – das Mikropartikelsystem aus einem kationischen Polymeren und einer feinteiligen anorganischen Komponente zum Papierstoff nach der letzten Scherstufe vor dem Stoffauflauf zugegeben wird, und- the Microparticle system consisting of a cationic polymer and a fine particle inorganic component to the pulp after the last shear step is added before the headbox, and
- – der Papierstoff unter Blattbildung und Trocknen der Blätter entwässert wird.- the Paper stock is dewatered with sheet formation and drying of the leaves.
Die Verwendung von Kombinationen aus nichtionischen oder anionischen Polymeren und Bentonit als Retentionsmittel bei der Herstellung von Papier ist beispielsweise aus der US-A-3,052,595 und der EP-A-0 017 353 bekannt.The Use of combinations of non-ionic or anionic Polymers and bentonite as retention aids in the manufacture of paper is for example from US-A-3,052,595 and EP-A-0 017 353 known.
Aus der EP-A-0 223 223 ist ein Verfahren zur Herstellung von Papier und Karton durch Entwässerung eines Papierstoffs bekannt, wobei man zu einem Papierstoff mit einer Stoffkonzentration von 2,5 bis 5 Gew.-% zuerst Bentonit zusetzt, danach den Papierstoff verdünnt, ein hochkationisches Polymer mit einer Ladungsdichte von mind. 4 meq/g zusetzt und schließlich ein hochmolekulares Polymer auf Basis Acrylamid zusetzt und die so erhaltene Pulpe nach der Durchmischung entwässert.Out EP-A-0 223 223 is a process for the production of paper and cardboard through drainage a paper stock is known, where a paper stock with a Substance concentration of 2.5 to 5% by weight first of all adding bentonite, then dilute the paper stock, a highly cationic polymer with a charge density of at least 4 meq / g adds up and finally a high molecular polymer based on acrylamide and the pulp thus obtained is dewatered after mixing.
Nach dem aus der EP-A-0 235 893 bekannten Verfahren zur Herstellung von Papier dosiert man zu einer wäßrigen Faserstoffsuspension zunächst ein im wesentlichen lineares synthetisches kationisches Polymer mit einer Molmasse von mehr als 500 000 in einer Menge von mehr als 0,03 Gew.-%, bezogen auf trockenen Papierstoff, unterwirft die Mischung dann der Einwirkung eines Scherfeldes, wobei die zunächst entstandenen Flocken in Mikroflocken zerteilt werden, die eine kationische Ladung tragen, dosiert dann Bentonit und entwässert die so erhaltene Pulpe ohne weitere Einwirkung von Scherkräften.To the process known from EP-A-0 235 893 for the production of Paper is metered into an aqueous fiber suspension first a substantially linear synthetic cationic polymer with a molecular weight of more than 500,000 in an amount of more than 0.03% by weight, based on dry paper stock, the Mix then the action of a shear field, whereby the initially created Flakes can be broken up into microflakes that have a cationic charge wear, then doses bentonite and dewatered the pulp thus obtained without further exposure to shear forces.
EP-A-0 335 575 beschreibt ein Papierherstellverfahren, bei der die Pulpe nacheinander mit 2 verschiedenen wasserlöslichen, kationischen Polymeren versetzt, anschließend mindestens einer Scherstufe unterworfen und danach durch Zugabe von Bentonit geflockt wird.EP-A-0 335 575 describes a paper making process in which the pulp successively with 2 different water-soluble, cationic polymers offset, then subjected to at least one shear step and then by adding Bentonite is flaked.
In der EP-A-0 885 328 wird ein Verfahren zur Herstellung von Papier beschrieben, wobei man zu einer wäßrigen Faserstoffsuspension zunächst ein kationisches Polymer dosiert, die Mischung dann der Einwirkung eines Scherfeldes unterwirft, anschließend eine aktivierte Bentonitdispersion zugibt und die so erhaltene Pulpe entwässert.In EP-A-0 885 328 describes a process for the production of paper described, whereby to an aqueous fiber suspension first doses a cationic polymer, the mixture then acts subject to a shear field, then an activated bentonite dispersion admits and dewatered the pulp thus obtained.
Aus der EP-A 0 711 371 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Papier bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein synthetisches, kationisches, hochmolekulares Polymer zu einer Dickstoff-Cellulose-Suspension gegeben. Nach dem Verdünnen des flockulierten Dickstoffs wird vor dem Entwässern ein Koagulationsmittel, das aus einem anorganischen Koagulationsmittel und/oder einem zweiten, niedermolekularen und hochkationischen wasserlöslichen Polymer besteht, zugegeben.Out EP-A 0 711 371 is a further process for the production of Known paper. This process uses a synthetic, cationic, high molecular weight Polymer added to a thick cellulose suspension. After this Dilute the flocculated thick matter becomes a coagulant before dewatering, that of an inorganic coagulant and / or a second, low molecular weight and highly cationic water-soluble polymer is added.
In der EP-A-0 910 701 wird ein Verfahren zur Herstellung von Papier und Karton beschrieben, wobei man zur Papierpulpe nacheinander ein niedrigmolekulares oder mittelmolekulares kationisches Polymer auf Basis Polyethylenimin oder Polyvinylamin und anschließend mit ein hochmolekulares kationisches Polymer wie Polyacrylamid, Polyvinylamin oder kationische Stärke zusetzt. Nachdem diese Pulpe mindestens einer Scherstufe unterworfen wurde, wird sie durch Zugabe von Bentonit geflockt und der Papierstoff entwässert.In EP-A-0 910 701 describes a process for the production of paper and cardboard described, one for the paper pulp one after the other low molecular or medium molecular cationic polymer Based on polyethyleneimine or polyvinylamine and then with a high molecular weight cationic polymer such as polyacrylamide, polyvinylamine or cationic strength added. After this pulp is subjected to at least one shear step was flocculated by adding bentonite and the paper stock dewatered.
Aus der EP-A-0 608 986 ist bekannt, daß man bei der Papierherstellung ein kationisches Retentionsmittel zum Dickstoff dosiert. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Papier und Karton ist aus der US-A-5,393,381, der WO-A-99/66130 und der WO-A-99/63159 bekannt, wobei man ebenfalls ein Mikropartikelsystem aus einem kationischen Polymer und Bentonit verwendet. Als kationisches Polymer wird ein wasserlösliches, verzweigtes Polyacrylamid eingesetzt.Out EP-A-0 608 986 is known to be used in papermaking dosed a cationic retention agent to the thick matter. Another one Process for the production of paper and cardboard is known from US-A-5,393,381, WO-A-99/66130 and WO-A-99/63159 known, wherein you also a microparticle system from a cationic Polymer and bentonite used. A is used as the cationic polymer water-soluble, branched polyacrylamide used.
In der WO-A-01/34910 wird ein Verfahren zur Herstellung von Papier beschrieben, bei dem zu der Papierstoffsuspension ein Polysaccharid oder ein synthetisches, hochmolekulares Polymer dosiert wird. Anschließend muß eine mechanische Scherung des Papierstoffs erfolgen. Die Reflockulation erfolgt durch Dosage einer anorganischen Komponente wie Kieselsäure, Bentonit oder Clay und eines wasserlöslichen Polymers.In WO-A-01/34910 describes a process for the production of paper described in which a polysaccharide to the pulp suspension or a synthetic, high molecular weight polymer is metered. Then a mechanical The paper stock is sheared. The reflocculation is done by Dosage of an inorganic component such as silica, bentonite or clay and a water soluble Polymer.
Aus der US-A-6,103,065 ist ein Verfahren zur Verbesserung der Retention und der Entwässerung von Papierstoffen bekannt, wobei man zu einem Papierstoff nach dem letzten Scheren ein kationisches Polymer mit einer Molmasse von 100 000 bis 2 Millionen und einer Ladungsdichte von mehr als 4,0 meq./g zusetzt, gleichzeitig oder danach ein Polymer mit einer Molmasse von mindestens 2 Millionen und einer Ladungsdichte von weniger als 4,0 meq./g zugibt und danach Bentonit dosiert. Es ist bei diesem Verfahren nicht erforderlich, den Papierstoff nach der Zugabe der Polymeren einer Scherung zu unterwerfen. Nach Zugabe der Polymeren und des Bentonits kann die Pulpe ohne weitere Einwirkung von Scherkräften unter Blattbildung entwässert werden.Out US-A-6,103,065 is a method for improving retention and the drainage of Paper stocks known, going to a paper stock after the last one Shear a cationic polymer with a molecular weight of 100,000 up to 2 million and a charge density of more than 4.0 meq./g adds, simultaneously or afterwards a polymer with a molecular weight of at least 2 million and a charge density of less than 4.0 meq./g and then metered bentonite. It is with this procedure does not need the pulp after adding the polymers subject to shear. After adding the polymers and the Bentonite can take the pulp under no further shear forces Leaf formation drained become.
Bei den bekannten Papierherstellverfahren, bei denen man ein Mikropartikelsystem als Retentionsmittel verwendet, benötigt man größere Mengen an Polymer und Bentonit. Diejenigen Verfahren, die zwingend die Mitverwendung von kationischen Polymeren mit einer Ladungsdichte von mehr als 4,0 erfordern, ergeben Papiere, die zur Vergilbung neigen.at the known paper manufacturing processes, in which one uses a microparticle system used as a retention agent, you need larger amounts of polymer and Bentonite. Those procedures that require the sharing of cationic polymers with a charge density greater than 4.0 require papers that tend to yellowing.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für ein Verfahren zur Herstellung von Papier unter Verwendung eines Mikropartikelsystems zur Verfügung zu stellen, wobei man im Vergleich zu den bekannten Verfahren geringere Einsatzmengen an Polymeren und Bentonit benötigt, gleichzeitig eine verbesserte Retention und Entwässerung erzielt und Papiere erhält, die weniger zum Vergilben neigen.The The present invention has for its object a device for a Process for making paper using a microparticle system to disposal to provide, compared to the known methods, lower amounts used of polymers and bentonite needed at the same time improved retention and drainage achieved and papers gets who are less prone to yellowing.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Vorrichtung enthaltend ein kationisches Polymer eines Mikropartikelsystems zur Herstellung von Papier, Pappe und Karton, wobei
- – der Papierstoff geschert wird,
- – das Mikropartikelsystem aus einem kationischen Polymeren und einer feinteiligen anorganischen Komponente zum Papierstoff nach der letzten Scherstufe vor dem Stoffauflauf zugegeben wird, und
- – der Papierstoff unter Blattbildung und Trocknen der Blätter entwässert wird,
- - the paper stock is sheared,
- - The microparticle system of a cationic polymer and a finely divided inorganic component is added to the paper stock after the last shear stage before the headbox, and
- - the paper stock is dewatered with the formation of sheets and drying of the sheets,
Nach dem Verfahren können sämtliche Papierqualitäten hergestellt werden, z.B. Karton, ein-/mehrlagiger Faltschachtelkarton, ein-/mehrlagiger Liner, Wellenstoff, Papiere für den Zeitungsdruck, sogenannte mittelfeine Schreib- und Druckpapiere, Naturtiefdruckpapiere und leichtgewichtige Streichrohpapiere. Um solche Papiere herzustellen, kann man beispielsweise von Holzschliff, thermomechanischem Stoff (TMP), chemothermomechanischem Stoff (CTMP), Druckschliff (PGW), Holzstoff sowie Sulfit- und Sulfatzellstoff ausgehen. Die Zellstoffe können sowohl kurzfaserig als auch langfaserig sein. Vorzugsweise werden nach dem Verfahren holzfreie Qualitäten hergestellt, die hochweiße Papierprodukte ergeben.To the procedure can all paper qualities be produced, e.g. Carton, single / multi-layer folding box, single / multi-layer liner, corrugated material, papers for newspaper printing, so-called medium fine writing and printing papers, gravure papers and lightweight coating base papers. To make such papers can be, for example, of ground wood, thermomechanical material (TMP), chemothermomechanical material (CTMP), pressure cut (PGW), Wood pulp and sulfite and sulfate pulp run out. The pulps can both be short-fiber as well as long-fiber. Preferably after the process wood-free qualities manufactured, the bright white Result in paper products.
Die Papiere können gegebenenfalls bis zu 40 Gew.-%, meistens 5 bis 35 Gew.-% Füllstoffe enthalten. Geeignete Füllstoffe sind z.B. Titandioxid, natürliche und pränzipitierte Kreide, Talkum, Kaolin, Satinweiß, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Clay oder Aluminiumoxid.The Papers can optionally up to 40 wt .-%, mostly 5 to 35 wt .-% fillers contain. Suitable fillers are e.g. Titanium dioxide, natural and anticipated Chalk, talc, kaolin, satin white, calcium sulfate, barium sulfate, Clay or alumina.
Das Mikropartikelsystem besteht erfindungsgemäß aus einem kationischen Polymeren und einer feinteiligen anionischen Komponente. Als kationische Polymere kommen kationische Polyacrylamide, Vinylamineinheiten enthaltende Polymere, Polydiallyldimethylammoniumchloride oder deren Mischungen mit einer mittleren Molmasse Mw von jeweils mindestens 500 000 Dalton und einer Ladungsdichte von jeweils höchstens 4,0 meq./g in Betracht. Besonders bevorzugt werden kationische Polyacrylamide mit einer mittleren Molmasse Mw von mindestens 5 Millionen Dalton und einer Ladungsdichte von 0,1 bis 3,5 meq./g und Polyvinylamine, die durch Hydrolyse von Vinylformamideinheiten enthaltenden Polymeren erhältlich sind, wobei der Hydrolysegrad der Vinylformamideinheiten 20 bis 100 mol-% und die mittlere Molmasse der Polyvinylamine mindestens 2 Millionen Dalton beträgt. Die Polyvinylamine werden bevorzugt durch Hydrolyse von Homopolymeren des Vinylformamids hergestellt, wobei der Hydrolysegrad beispielsweise 70 bis 95% beträgt.The According to the invention, the microparticle system consists of a cationic polymer and a fine-particle anionic component. As cationic polymers come cationic polyacrylamides containing vinylamine units Polymers, polydiallyldimethylammonium chlorides or mixtures thereof with an average molecular weight Mw of at least 500,000 daltons each and a charge density of at most 4.0 meq./g. Cationic polyacrylamides with a average molecular weight Mw of at least 5 million daltons and one Charge density from 0.1 to 3.5 meq./g and polyvinylamines that pass through Hydrolysis of polymers containing vinylformamide units are available, where the degree of hydrolysis of the vinylformamide units is 20 to 100 mol% and the average molecular weight of the polyvinylamines is at least 2 million Dalton is. The polyvinylamines are preferred by hydrolysis of homopolymers made of vinylformamide, the degree of hydrolysis for example Is 70 to 95%.
Kationische Polyacrylamide sind beispielsweise Copolymerisate, die durch Copolymerisieren von Acrylamid und mindestens einem Di-C1-bisC2-alkylamino-C2-bisC4-alkyl(meth)acrylat oder einem basischen Acrylamid in Form der freien Basen, der Salze mit organischen oder anorganischen Säuren oder der mit Alkylhalogeniden quaternierten Verbindungen erhältlich sind. Beispiele für solche Verbindungen sind Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, Dimethylaminoethylacrylat, Diethylaminoethyloacrylyat, Dimethylaminopropylmethacrylat, Dimethylaminopropylacrylat, Diethylaminopropylmethacrylat, Diethylaminopropylacrylat und/oder Dimethylaminoethylacrylamid. Weitere Beispiele für kationische Polyacrylamide und Vinylamineinheiten enthaltende Polymerisate können den zum Stand der Technik genannten Literaturstellen wie EP-A-0 910 701 und US-A-6,103,065 entnommen werden. Man kann sowohl lineare als auch verzweigte Polyacrylamide verwenden. Solche Polymere sind handelsübliche Produkte. Verzweigte Polymere, die z.B. durch Copolymerisation von Acrylamid oder Methacrylamid mit mindestens einem kationischen Monomer in Gegenwart geringer Mengen an Vernetzern herstellbar sind, werden beispielsweise in den zum Stand der Technik angegebenen Literaturstellen US-A-5,393,381, WO-A-99/66130 und WO-A-99/63159 beschrieben.cationic Polyacrylamides are, for example, copolymers which are obtained by copolymerizing Acrylamide and at least one di-C1-bis-C2-alkylamino-C2-bis-C4-alkyl (meth) acrylate or a basic acrylamide in the form of the free bases, the salts with organic or inorganic acids or with alkyl halides quaternized compounds available are. examples for such compounds are dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminoethyl acrylate, Diethylaminoethyl oacrylyate, dimethylaminopropyl methacrylate, dimethylaminopropyl acrylate, Diethylaminopropyl methacrylate, diethylaminopropyl acrylate and / or Dimethylaminoethyl. Further examples of cationic polyacrylamides and polymers containing vinylamine units can references cited in the prior art, such as EP-A-0 910 701 and US-A-6,103,065. One can use both linear as well as use branched polyacrylamides. Such polymers are commercial Products. Branched polymers, e.g. by copolymerization of Acrylamide or methacrylamide with at least one cationic monomer can be prepared in the presence of small amounts of crosslinkers for example in the literature cited for the prior art US-A-5,393,381, WO-A-99/66130 and WO-A-99/63159.
Weitere geeignete kationische Polymere sind Polydiallyldimethylammoniumchloride (PolyDADMAC) mit einer mittleren Molmasse von mindestens 500 000 Dalton, vorzugsweise mindestens 1 Million Dalton. Polymere dieser Art sind Handelsprodukte.Other suitable cationic polymers are polydiallyldimethylammonium chlorides (PolyDADMAC) with an average molecular weight of at least 500,000 daltons, preferably at least 1 million daltons. Polymers of this type are a commercial product te.
Die kationischen Polymeren des Mikropartikelsystems werden dem Papierstoff in einer Menge von 0,005 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 0,2 Gew.-% zugesetzt.The cationic polymers of the microparticle system become the paper stock in an amount of 0.005 to 0.5% by weight, preferably in an amount from 0.01 to 0.2% by weight.
Als anorganische Komponente des Mikropartikelsystems kommen beispielsweise Bentonit, kolloidale Kieselsäure, Silikate und/oder Calciumcarbonat in Betracht. Unter kolloidaler Kieselsäure sollen Produkte verstanden werden, die auf Silikaten basieren, z.B. Silica-Microgel, Silical-Sol, Polysilikate, Aluminiumsilikate, Borsilikate, Polyborsilikate, Clay oder Zeolithe. Calciumcarbonat kann beispielsweise in Form von Kreide, gemahlenem Calciumcarbonat oder präzipitiertem Calciumcarbonat als anorganische Komponente des Mikropartikelsystems verwendet werden. Unter Bentonit werden allgemein Schichtsilikate verstanden, die in Wasser quellbar sind. Es handelt sich hierbei vor allem um das Tonmineral Montmorrillonit sowie ähnliche Tonmineralien wie Nontronit, Hectorit, Saponit, Sauconit, Beidellit, Allevardit, Illit, Halloysit, Attapulgit und Sepiolit. Diese Schichtsilikate werden vorzugsweise vor ihrer Anwendung aktiviert, d.h. in eine in Wasser quellbare Form überführt, in dem man die Schichtsilikate mit einer wäßrigen Base wie wäßrigen Lösungen von Natronlauge, Kalilauge, Soda oder Pottasche behandelt. Vorzugsweise verwendet man als anorganische Komponente des Mikropartikelsystems Bentonit in der mit Natronlauge behandelten Form. Der Plättchendurchmesser des in Wasser dispergierten Bentonits beträgt in der mit Natromlauge behandelten Form beispielsweise 1 bis 2 ∝m, die Dicke der Plättchen liegt bei etwa 1 nm. Je nach Typ und Aktivierung hat der Bentonit eine spezifische Oberfläche von 60 bis 800 m2/g. Typische Bentonite werden z.B. in der EP-B-0235893 beschrieben. Im Papierherstellungsprozess wird Bentonit zu der Cellulosesuspension typischerweise in Form einer wässrigen Bentonitslurry zugesetzt. Diese Bentonitslurry kann bis zu 10 Gew.-% Bentonit enthalten. Normalerweise enthalten die Slurries ca. 3 – 5 -Gew.% Bentonit.Bentonite, colloidal silica, silicates and / or calcium carbonate are examples of inorganic components of the microparticle system. Colloidal silica is to be understood to mean products based on silicates, for example silica microgel, silica sol, polysilicates, aluminum silicates, borosilicates, polyborosilicates, clay or zeolites. Calcium carbonate can be used, for example, in the form of chalk, ground calcium carbonate or precipitated calcium carbonate as the inorganic component of the microparticle system. Bentonite is generally understood to mean layered silicates which are swellable in water. These are primarily the clay mineral montmorrillonite and similar clay minerals such as nontronite, hectorite, saponite, sauconite, beidellite, allevardite, illite, halloysite, attapulgite and sepiolite. These phyllosilicates are preferably activated before use, ie converted into a water-swellable form by treating the phyllosilicates with an aqueous base such as aqueous solutions of sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution, soda ash or potash. Bentonite in the form treated with sodium hydroxide solution is preferably used as the inorganic component of the microparticle system. The platelet diameter of the bentonite dispersed in water in the form treated with sodium hydroxide solution is, for example, 1 to 2 μm, the thickness of the platelets is approximately 1 nm. Depending on the type and activation, the bentonite has a specific surface area of 60 to 800 m 2 / g , Typical bentonites are described, for example, in EP-B-0235893. In the paper manufacturing process, bentonite is typically added to the cellulose suspension in the form of an aqueous bentonite slurry. This bentonite slurry can contain up to 10% by weight of bentonite. Usually the slurries contain approx. 3 - 5% by weight bentonite.
Als kollodiale Kieselsäure können Produkte aus der Gruppe von Siliciumbasierenden Partikel, Silica-Microgele, Silica-Sole, Aluminiumsilicate, Borosilikate, Polyborosilikate oder Zeolite eingesetzt werden. Diese haben eine spezifische Oberfläche von 50 – 1000 m2/g und eine durchschnittliche Teilchengrößenverteilung von 1 – 250 nm, normalerweise im Bereich 40 – 100 nm. Die Herstellung solcher Komponenten wird z.B. in EP-A-0041056, EP-A-0185068 und US-A-5176891 beschrieben.Products from the group of silicon-based particles, silica microgels, silica sols, aluminum silicates, borosilicates, polyborosilicates or zeolites can be used as colloidal silica. These have a specific surface area of 50-1000 m 2 / g and an average particle size distribution of 1-250 nm, normally in the range 40-100 nm. The production of such components is described, for example, in EP-A-0041056, EP-A-0185068 and US-A-5176891.
Clay oder auch Kaolin ist ein wasserhaltiges Aluminiumsilikat mit plättchenförmiger Struktur. Die Kristalle haben eine Schichtstruktur und ein aspect ratio (Verhältnis Durchmesser zu Dicke) von bis zu 30:1. Die Teilchengröße liegt bei mindestens 50 kleiner 2 mm.Clay or also kaolin is a water-containing aluminum silicate with a plate-like structure. The crystals have a layer structure and an aspect ratio (ratio diameter to thickness) of up to 30: 1. The particle size is at least 50 less than 2 mm.
Als Carbonate, bevorzugt Calciumcarbonat, kann natürliche Calciumcarbonat (ground calcium carbonate, GCC) oder gefälltes Calciumcarbonat (precipitated calcium carbonate, PCC) eingesetzt werden. GCC wird durch Mahl- und Sichtprozesse unter Einsatz von Mahlhilfsmittel hergestellt. Es besitzt eine Teilchengröße von 40 – 95 % klei ner 2 mm, die spezifische Oberfläche liegt im Bereich von 6 – 13 m2/g. PCC wird durch Einleiten von Kohlendioxid in Calciumhydroxidlösung hergestellt. Die durchschnittliche Teilchengröße liegt im Bereich von 0,03 – 0,6 mm, die spezifische Oberfläche kann stark durch den Wahl der Fällungsbedingungen beeinflusst werden. Sie liegt im Bereich von 6 – 13 m2/g.Natural calcium carbonate (ground calcium carbonate, GCC) or precipitated calcium carbonate (precipitated calcium carbonate, PCC) can be used as the carbonate, preferably calcium carbonate. GCC is manufactured by grinding and classifying processes using grinding aids. It has a particle size of 40 - 95% smaller 2 mm, the specific surface is in the range of 6 - 13 m 2 / g. PCC is made by introducing carbon dioxide into calcium hydroxide solution. The average particle size is in the range of 0.03 - 0.6 mm, the specific surface can be strongly influenced by the choice of the precipitation conditions. It is in the range of 6 - 13 m 2 / g.
Die anorganische Komponente des Mikropartikelsystems wird dem Papierstoff in einer Menge von 0,01 bis 1,0 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 0,5 Gew.-% zugesetzt.The The paper pulp becomes the inorganic component of the microparticle system in an amount of 0.01 to 1.0% by weight, preferably in an amount from 0.1 to 0.5% by weight.
Die Stoffdichte der Pulpe beträgt beispielsweise 1 bis 100 g/l, vorzugsweise 4 bis 30 g/l. Die wäßrige Faseraufschlämmung wird mindestens einer Scherstufe unterworfen. Sie durchläuft dabei mindestens eine Reinigungs-, Misch- und/oder Pumpstufe. Das Scheren der Pulpe kann beispielsweise in einem Pulper, Sichter oder in einem Refiner erfolgen. Nach der letzten Scherstufe und vor dem Stoffauflauf auf das Sieb dosiert man erfindungsgemäß das Mikropartikelsystem. Besonders bevorzugt ist dabei eine Arbeitsweise, bei der man zuerst das kationische Polymer und anschließend die anorganische Komponente des Mikropartikelsystems zum Papierstoff dosiert, der zuvor geschert wurde. Man kann jedoch auch zunächst die anorganische Komponente des Mikropartikelsystems und danach das kationische Polymere dosieren oder dem Papierstoff beide Komponenten gleichzeitig zugeben. Danach erfolgt die Entwässerung des Papierstoffs ohne weitere Einwirkung von Scherkräften auf einem Sieb unter Blattbildung. Die Papierblätter werden anschließend getrocknet.The Pulp consistency is for example 1 to 100 g / l, preferably 4 to 30 g / l. The aqueous fiber slurry will subject to at least one shear step. It goes through it at least one cleaning, mixing and / or pumping stage. The shearing the pulp can be, for example, in a pulper, sifter or in one Refiner done. After the last shear step and before the headbox According to the invention, the microparticle system is metered onto the sieve. A method of operation in which one is the first is particularly preferred the cationic polymer and then the inorganic component of the microparticle system dosed to the paper stock that previously sheared has been. However, you can also first the inorganic component of the microparticle system and beyond meter the cationic polymer or the pulp both components simultaneously to admit. Then drainage takes place of the paper stock without further action by shear forces a sieve with leaf formation. The paper sheets are then dried.
Außer dem Mikropartikelsystem kann man dem Papierstoff die üblicherweise bei der Papierherstellung verwendeten Prozeßchemikalien in den üblichen Mengen zusetzen, z.B. Fixiermittel, Trocken- und Naßfestmittel, Masseleimungsmittel, Biozide und/oder Farbstoffe.Moreover Microparticle system can usually be the paper stock Process chemicals used in papermaking in the usual Add quantities, e.g. Fixatives, dry and wet strength agents, Bulk sizing agents, biocides and / or dyes.
Mit dem Verfahren wird gegenüber den bekannten Verfahren eine Erhöhung der Retention von Fein- und Füllstoffen sowie von Prozeßchemikalien wie Stärke, Farbstoffen und Naßfestmitteln, und eine Verbesserung der Entwässerungsgeschwindigkeit erzielt, ohne die Formations- und Papiereigenschaften zu verschlechtern. Außerdem erreicht man eine deutliche Verbesserung der Faserrückgewinnung und damit eine Entlastung der Kläranlage.Compared to the known processes, the process achieves an increase in the retention of fine and fillers as well as process chemicals such as starch, dyes and wet strength agents, and an improvement in the dewatering speed without worsening the formation and paper properties. A significant improvement in fiber recovery is also achieved and thus a relief for the sewage treatment plant.
Die Prozentangaben in den Beispielen bedeuten Gewichtsprozent, sofern aus dem Zusammenhang nichts anderes hervorgeht.The Percentages in the examples mean percent by weight, provided nothing else emerges from the context.
Die First Pass Retention (FP-Retention) wurde durch Bestimmung des Verhältnisses des Feststoffgehaltes im Siebwasser zum Feststoffgehalt im Stoffauflauf ermittelt. Die Angabe erfolgt in Prozent.The First pass retention (FP retention) was determined by determining the ratio the solids content in the white water to the solids content in the headbox determined. The information is given in percent.
Die FPA-Retention (First-Pass-Asche-Retention) wurde analog zur FP-Retention bestimmt, jedoch wurde nur der Ascheanteil berücksichtigt.The FPA retention (first pass ash retention) was analogous to FP retention was determined, but only the ash content was taken into account.
Beispiel 1example 1
Ein Papierstoff aus einem holzfreien, gebleichten Zellstoff mit einer Stoffdichte von 7 g/l und einem Füllstoffanteil von 30% Calciumcarbonat wurde auf einer Fourdriniermaschine mit Hybridformer zu einem Papier mit Schreib- und Druckqualität verarbeitet. Folgende Anordnung von Misch- und Schereinrichtungen wurde verwendet: Mischbütte, Verdünnung auf 7 g/l, Mischpumpe, Cleaner, Stoffauflaufpumpe, Screen und Stoffauflauf. Pro Stunde wurden 32 t Papier hergestellt.On Pulp made from a wood-free, bleached pulp with a Material density of 7 g / l and a filler content of 30% calcium carbonate became paper on a Fourdrinier machine with hybrid former with writing and printing quality processed. The following arrangement of mixing and shearing devices was used: mixing chest, dilution to 7 g / l, mixing pump, cleaner, headbox pump, screen and headbox. 32 t of paper were produced per hour.
Nach dem Screen (letzte Scherstufe vor dem Stoffauflauf) dosierte man zunächst 270 g/t eines handelsüblichen hochmolekularen, kationischen Polyacrylamids (Polymin PR 8140, mittlere Molmasse Mw 7 Millionen) und danach 2500 g/t Bentonit. Die FP-Retention betrug 81,5%, die FPA-Retention) 60,2%.To the screen (last shear stage before the headbox) was dosed first 270 g / t of a commercially available high molecular weight, cationic polyacrylamide (Polymin PR 8140, medium Molar mass Mw 7 million) and then 2500 g / t bentonite. The FP retention was 81.5%, the FPA retention) 60.2%.
Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1
Das Beispiel wurde mit den Ausnahmen wiederholt, daß man 410 g/t des kationischen Polyacrylamids vor Screen und Pumpe und 3000 g/t Bentonit nach Screen vor dem Stoffauflauf dosierte. Diese Mengen waren erforderlich, um eine gleich gute Formation wie im Beispiel zu erzielen. Die FP-Retention betrug hierbei 79,9%, die FPA-Retention 59,1 %.The Example was repeated with the exceptions that 410 g / t of the cationic Polyacrylamids before screen and pump and 3000 g / t bentonite after screen dosed before the headbox. These quantities were required to achieve the same good formation as in the example. The FP retention was 79.9%, FPA retention 59.1%.
Wie ein Vergleich der Ergebnisse des Beispiels mit den Ergebnissen des Vergleichsbeispiels zeigt, betrug die Einsparung an Polymer 30% und die Einsparung an Bentonit 17%. Bei gleich guter Formation konnte bei dem Beispiel gemäß Erfindung eine Verbesserung der Retention erzielt werden. Die Verbesserung bei der Siebentwässerung betrug ca. 10%.How a comparison of the results of the example with the results of the Comparative example shows, the saving in polymer was 30% and the bentonite savings of 17%. With equally good formation could in the example according to the invention an improvement in retention can be achieved. The improvement with screen drainage was about 10%.
Beispiel 2Example 2
Ein holzhaltiger Papierstoff aus Holzschliff und Zellstoff mit einer Stoffdichte von 7 g/l und einem Füllstoffanteil von 30% einer Mischung aus Clay und Calciumcarbonat (1:1) wurde auf Papiermaschine mit einem Gap-Former zu einem Papier mit LWC-Qualität verarbeitet. Folgende Anordnung von Misch- und Schereinrichtungen wurde verwendet: Mischbütte, Verdünnung, Deculator, Pumpe, Screen, Stoffauflauf. Pro Stunde wurden 30 t Papier hergestellt.On Wood-containing pulp made from ground wood and cellulose with a Consistency of 7 g / l and a filler content of 30% Mixture of clay and calcium carbonate (1: 1) was made on paper machine processed with a gap former into LWC-quality paper. The following arrangement of mixing and shearing devices was used: Mixing chest, dilution, deculator, Pump, screen, headbox. 30 tons of paper were produced per hour.
Nach dem Screen (letzte Scherstufe vor dem Stoffauflauf) dosierte man zunächst 200 g/t eines handelsüblichen hochmolekularen kationischen Polyacrylamids (Polymin KP 2520, mittlere Molmasse Mw 5 Millionen) und danach 1400 g/l Bentonit. Die FP-Retention betrug 69%, die FPA-Retention 40%.To the screen (last shear stage before the headbox) was dosed first 200 g / t of a commercially available high molecular weight cationic polyacrylamide (Polymin KP 2520, medium Molar mass Mw 5 million) and then 1400 g / l bentonite. The FP retention was 69%, FPA retention 40%.
Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2
Das Beispiel 2 wurde mit den Ausnahmen wiederholt, dass man 280 g/t des kationischen Polyacrylamids vor der Pumpe und dem Screen und 1400 g/t Bentonit nach dem Screen vor dem Stoffauflauf dosierte. Diese Menge war erforderlich, um eine gleich gute Retention zu erzielen. Die FP-Retention betrug hierbei 69%, die FPA-Retention 40%.The Example 2 was repeated with the exception that 280 g / t the cationic polyacrylamide before the pump and the screen and Dosed 1400 g / t bentonite after the screen before the headbox. This amount was necessary to achieve an equally good retention. The FP retention was 69%, the FPA retention 40%.
Wie ein Vergleich der Ergebnisse des Beispiels 2 mit den Ergebnissen des Vergleichbeispiels 2 zeigt, betrug die Einsparung an Polymer ca. 30%. Obwohl im Beispiel 2 eine geringere Menge an Retentionsmittel als im Vergleichsbeispiel 2 eingesetzt wurde, konnte im Beispiel 2 eine gleich gute Formation und Papiereigenschaften erzielt werden.How a comparison of the results of Example 2 with the results of Comparative Example 2 shows the savings in polymer about 30%. Although in Example 2 a smaller amount of retention aid when used in comparative example 2, in example 2 an equally good formation and paper properties can be achieved.
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