SE534151C2 - Process för tillverkning av papper eller kartong - Google Patents

Description

20 25 30 35 534 'l5'| reducera mängden råmaterial och således även kostnaden. Vid tillverkning av kartong sker en pågående utveckling med att tillverka en kartong med hög bulk och således minskad mängd råmaterial utan att minska på styrkan och tjockleken hos kartongen för att bibehålla styvheten hos den tillverkade kartongen.

Det finns emellertid ett behov för en förbättrad process för att tillverka en pappers eller kartongprodukt som minskar produktionskostnaden genom att både reducera energibehovet och råmaterialinnehållet.

Sammanfattning av uppfinninen Ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en process för produktion av en pappers eller kartongprodukt på ett energieffektivt sätt.

Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att tillverka en pappers eller kartongprodukt till reducerad kostnad.

Dessa syften och andra fördelar erhålls av processen enligt krav 1.

Genom att tillsätta en icke-fibrös komposition med hög konsistens till inloppslådan vid tillverkning av en pappers eller kartongprodukt är det möjligt att både minska torkningsbehovet hos den tillverkade produkten och påverka råmaterialinnehållet och således även produktionskostnaden. Detta uppnås av de självständiga kraven. Föredragna utföringsforrner av processen definieras i de osjälvständiga kraven.

Uppfinningen hänför sig till en process för tillverkning av en flerskiktspappers eller kartongprodukt, varvid processen innefattar, att en första inloppslåda förses med en mäld innehållande fibrer som bildar åtminstone ett skikt av pappers eller kartongprodukten, att den första inloppslådan förses med en icke-fibrös komposition med hög konsistens som bildar åtminstone ett ytterligare skikt av pappers eller kartongprodukten, att skikten förs på åtminstone en vira och bildar en flerskiktsbana som awattnas och torkas för att bilda pappers eller kartongprodukten.

Den icke-fibrösa kompositionen med hög konsistens kan ha en torrhalt av 5-70 vikts-%, företrädesvis 10-40 vikts-%. Detta skikts höga torrhalt, ökar den totala torrhalten hos flerskiktsbanan vilket reducerar behovet av 10 15 20 25 30 35 534 151 awattning iforrnning och presspartier och ger underlättad och snabbare torkning.

Pappers eller kartongprodukten kan bestå till 10-80 vikts-% av den icke-fibrösa kompositionen. På detta sätt ökar torkeffektiviteten och kostnaden minskar.

Den icke-fibrösa kompositionen kan vara en bestrykningssmet. På detta sätt är det möjligt att tillsätta en bestrykningssmet redan i inloppslådan vilket både ökar torrhalten av den bildade fiberbanan och även förbättrat opaciteten och tryckbarheten av den bildade pappers eller kartongprodukten.

Flerskiktsbanan har företrädesvis en torrhalt som överstiger 1,5 vikts-% när den förs på viran före awattning, dvs på formningspartiet. Detta är högre jämfört med fiberbanor beskrivna i teknikens ståndpunkt, vilket medför att torkbehovet hos fiberbanan enligt uppfinningen har minskats.

Pappers eller kartongprodukten består företrädesvis av åtminstone tre skikt och det är mest föredraget att skiktet med den icke-fibrösa kompositionen med hög konsistens bildar mittskiktet av pappers eller kartongprodukten. Ännu mer föredraget är att de yttre skikten är fiberskikt och mittskikten är ett icke-fibröst högkonsistens-skikt, företrädesvis ett bestrykningsskikt. På detta sätt kommer den bildade pappers eller kartongprodukten ha förbättrad eller bibehållen kvalitet med minskad mängd råmaterial och/eller kostnad.

Processen kan dessutom innefatta att en andra inloppslåda förse med en mäld innehållande fibrer som bildar åtminstone ett ytterligare skikt av pappers eller kartongprodukten, att den andra inloppslådan förses med en lcke-fibrös komposition med hög konsistens som bildar åtminstone ett ytterligare skikt av pappers eller kartongprodukten och att skikten förs på åtminstone en vira och bildar en flerskiktsbana som awattnas och torkas för att bilda pappers eller kartongprodukten. Det är vanligt, till exempel vid tillverkning av flerskiktskartongprodukter, att använda mer än en inloppslåda.

Uppfinningen hänför sig ytterligare till en pappers eller kartongprodukt som tillverkas enligt processen beskriven ovan. 10 15 20 25 30 35 534 151 Uppfinningen hänför sig även till en inloppslåda för användning i processen beskriven ovan varvid inloppslådan är en flerskiktsinloppslåda som innefattar åtminstone ett första och ett andra ingångsrör, åtminstone en turbulensgenerator och en utloppskammare varvid den första inloppslådan och den åtminstone ena turbulensgeneratom är anpassad att motta en mäld innehåliande flbrer och varvid det första ingångsröret och turbulensgeneratom är anpassade så att mälden passerar genom det första ingångsröret och vidare till turbulensgeneratorn och därefter till utloppskammaren, och varvid det andra ingångsröret är anpassat att motta en icke-fibrös komposition med hög konsistens och varvid det andra ingångsröret är anpassat så att den icke- fibrösa kompositionen med hög konsistens passerar genom det andra ingångsröret och direkt vidare till utloppskammaren. inloppslådan innefattar företrädesvis tre ingångsrör, varvid två är anpassade att motta mäld och en är anpassat att motta en icke-fibrös komposition med hög konsistens. På detta sätt tillverkas en pappers eller kartongprodukt med tre skikt, varvid ett skikt av produkten är ett icke-fibröst högkonsistens-skikt och två skikt är fiberskikt.

Det är föredraget att ingångsrören som är anpassade att motta mäld matar mälden till åtminstone en turbulens generator och ingångsröret som är anpassad att motta den icke-fibrösa kompositionen med hög konsistens matar den icke-fibrösa kompositionen med hög konsistens direkt till utloppskammaren. För att erhålla en god formation hos fiberskiktet är det nödvändigt att ha en turbulensgenerator som förhindrar att fibrerna flockar.

Högkonsistens-skiktet innehåller inga flbrer och det behöver således inte vara nödvändigt att ha en turbulensgenerator för att erhålla ett homogent skikt. inloppslådan kan följaktligen göras mindre på grund av avsaknad av turbulensgenerator för högkonsistens-skiktet. Således, kan den icke-fibrösa kompositionen med hög konsistens föras från inloppslådan direkt till utloppskammaren utan att passera en turbulensgenerator. 10 15 20 25 30 35 534 151 Kort beskrivning av ritningarna Föreliggande uppfinning kommer, som ett exempel, att beskrivas mer i detalj med referens till de bifogade schematiska ritningarna, som visar en föredragen utföringsforrn av uppfinningen.

Fig. 1 visar en inloppslåda enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning Uppfinningen beskriver en helt ny process vilket resulterar i en ny typ av pappers eller kartongprodukt. Processen reducerar både energibehovet och råmaterial innehållet, dvs fiberbehovet hos den tillverkade produkten.

Uppfinningen ger även existerande pappers eller kartongmaskiner potential att öka produktionskapaciteten, dvs inga större modifieringar av pappers eller kartongmaskinen år nödvändiga för att tillverka denna högkvalitativa produkt.

Den icke-fibrösa kompositionen med hög konsistens har företrädesvis en torrhalt av ungefär 5-70 vikts-%, företrädesvis 10-40 vikts-% eller ännu mer företrädesvis 25-40 vikts-%. Högre torrhalt minskar mängden vatten som behöver föras bort från den bildade pappers eller kartongprodukten. Den optimala torrhalten beror på konstruktionen av formningspartiet, på egenskapema av kompositionen och på kapaciteten hos pumpama som för kompositionen till inloppslådan och vidare på viran/virorna. På grund av den höga konsistensen hos den icke-fibrösa kompositionen har den resulterande flerskiktsprodukten högre konsistens vid tillverkningen jämfört med flerskiktsfiberprodukter tillverkade enligt teknikens ståndpunkt.

Den icke-fibrösa kompositionen med hög konsistens innehåller företrädesvis inga fibrer. Dock kan små mängder fiber eller finmaterial från fibrer förekomma. Kompositionen innehåller vatten som har awattnats från formningsprocessen som delvis eller helt har âteranvänds och fragment av fibrer eller finmaterial från fibrer kan också förkomma. Dock är den största delen av kompositionen, dvs mer än 90 vikts-% och företrädesvis mer är 97 vikts-% icke-fibrös komposition.

Dessutom, genom att tillsätta en icke-fibrös komposition med hög konsistens redan i inloppslådan är det möjligt att öka den totala halten icke- fibrös komposition i pappers eller kartongprodukten och således även minska 10 15 20 25 30 35 534 151 fiberhalten. Halten icke-fibrös komposition med hög konsistens kan vara 10- 80%, företrädesvis 30-60 vikts-% av den totala halten av den tillverkade pappers eller kartongprodukten. På detta sätt minskar torkningsbehovet då det krävs mer energi att torka fibrer jämfört med, till exempel fyllmedel eller bestrykningssmet, vilka är två exempel på icke-fibrös komposition med hög konsistens. Dessutom minskar kostnaden både genom att torkningsbehovet minskar och genom att det flesta icke-fibrösa kompositioner med hög konsistens är mycket billigare jämfört med fibrer.

Enligt uppfinningen är vattenhalten i inloppslådan minimerad. Det åtminstone ena fiberskiktet har en konsistens av 0,1-5 vikts-%, företrädesvis mellan 0,2-2 vikts-% eller ännu mer föredraget 1-1 ,4 vikts-%. Konsistensen av fibrema väljs så att den bästa formationen av fiberskiktet erhålls. Sedvanligt använda utspädningstekniker kan användas för att bättre kontrollera tvärriktningsprofilema i något eller alla av de bildade skikten.

Den icke-fibrösa kompositionen med hög konsistens är företrädesvis en bestrykningssmet. Uppfinningen kombinerar således formningspartiet med bestrykningspartiet genom att bestrykningsskiktet tillsätts i inloppslådan av pappers eller kartongmaskinen.

Bestrykningsskiktet ökar kvaliteten hos pappers eller kartongprodukten, såsom tryckbarheten och opaciteten. Det är också möjligt att tillverka ett slätt bestrykningsskikt av en bestrykningssmet med hög konsistent, vid hög hastighet.

Bestrykningssmeten kan vara en komposition med ett särskilt förbestämt recept innehållande oorganiska eller organiska pigment, bindemedel och om nödvändigt ytterligare tillsatsämnen. Vanliga pigment som kan användas är lera (kaolin), kalciumkarbonat, titandioxid, talk, kalciumsulfat (gips) och korn av stärkelse eller andra organiska pigment.

Bindemedlet tillsätts för att binda samman pigmenten och kan till exempel vara stärkelse, karboxymethylcellulosa (CMC) eller ett syntetiskt bindemedel såsom latex, till exempel styrenebutadienlatex eller acryl-sampolymerlatex.

Andra tillsatsämnen kan till exempel vara våtstyrkemedel, ytaktiva ämnen eller dispersionsmedel. Pigmenten, bindemedel eller andra tillsatsämnen väljs beroende av de önskade egenskaperna hos den tillverkade pappers eller 10 15 20 25 30 35 534 151 kartongprodukten. Bestrykningssmeten kan också innehålla små mängder av fibrer eller finmaterial från fibrer som till största del kommer från awattnat återcirkulerat vatten från fonnning eller pressning, dvs från den korta eller långa cirkulationen hos pappers eller kartongmaskingen.

Pappers eller kartongprodukten enligt uppfinningen kan ha bestrykningsskiktet som ytskikt och bestrykningsskikten kan såldes tryckas på sedvanligt sätt. Bestrykningsskiktet kan också omringas av åtminstone två flberskikt, dvs åtminstone ett fiberskikt på var sida om bestrykningsskiktet.

Tryckbarheten hos pappers eller kartongprodukten är fortfarande förbättrad pga närvaron av bestrykningsskikt mellan fiberskikten, till exempel minskar problem med blödning eller genomskinlighet av pappers eller kartongprodukten.

Dessutom förbättras opaciteten hos pappers eller kartongprodukten, dvs den ökar då bestrykningssmeten består av pigment som diffrakterar ljus effektivare än fibrer och således förhindrar genomsynlighet av pappers eller kartongprodukten.

Den icke-fibrösa kompositionen med hög konsistens kan också vara en homogen polymerlösning som kan bilda en barriär så att ett skikt som är ogenomtrângligt för vätskor, gaser etc bildas i eller på den bildade pappers eller kartongprodukten.

Den bildade pappers eller kartongprodukten kan också ha minskat råmaterialbehov. I normala fall tillsätts fyllmedel till mälden vilket gör det möjligt att minska mängden råmaterial. Dock blandas fyllmedlet med fibrerna och det är inte möjligt att höja torrhalten av en blandning med fiber/fyllmedel i inloppslådan då det inte kommer vara möjligt att tillverka en slät pappers eller kartongprodukt. Detta är på grund av faktumet att fibrer vid höga torrhalter tenderar att flocka och således ge en ojämn arkstruktur. Det tillverkade papperet eller kartongen enligt uppfinningen har både minskat awattningsbehov och minskat råmaterialinnehåll och den icke-fibrösa halten av papperet eller kartongen är således ökad. Halten icke-fibröst i den tillverkade pappers eller kartongprodukten kan, som nämnts tidigare, ökas och föredragna värden är ungefär 35 vikts-% eller mer, företrädesvis 50 vikts- % eller mer av den totala halten av produkten. 10 15 20 25 30 35 534 151 Pappers eller kartongprodukten tillverkad enligt uppfinningen kommer att vara en helt ny typ med hög mängd icke-fibröst komposition med hög konsistens, till exempel bestrykningssmet, inom produkten och således kommer produkten ha bibehållna eller bättre egenskaper, till och med vid lägre ytvikter.

Den tillverkade pappers eller kartongprodukten kommer också ha andra förbättrade egenskaper då olika skikt kan tillsättas inom arket för att förbättra olika egenskaper. Pâ detta sätt är det möjligt att tillverka en pappers eller kartongprodukt med helt nya egenskaper. Exempel på icke-fibrös komposition med hög konsistens kan, förutom bestrykningssmet, också vara polymerer eller material som kan ses som lukt-smak motiverande, dvs ökar eller minskar lukt eller smak egenskapema i en produkt som är omsluten eller förpackad inom detta papper eller kartong, eller material som ger en specifik autenticitet till den tillverkade produkten för att möjliggöra spårning av produkten och säkerställa att den är äkta.

Mälden som innehåller fibrer och den icke-fibrösa kompositionen med hög konsistens flödar separat genom inloppslåda på en vira för att bilda en flerskiktsbana. Forrnationen av banan, dvs distributionen av fibrerna kontrolleras och regleras och banan är awattnat till en konsistens som överstiger 1,5 vikts-%, företrädesvis överstiger 1,6 vikts-% men konsistenser så höga som 10 vikts-% kan vara möjliga. Dock är den normala konsistensen 1,6 vikts-% vilket är karaktäristiskt när banan innehåller fibrer (60%) med en konsistens av 1% och fyilmedel (40%) med en konsistens av 20%. Banan är därefter awattnad ytterligare i presspartiet och banan erhåller en torrhalt av ungefär 50-60 vikts-% innan den går in i torkpartiet. Konventionellt användna utspädningstekniker kan användas för att bättre kontrollera tvärriktningsprofilen i något eller alla av de bildade skikten.

Den i ett tidigt stadium ökade torrhalten innebär att torkpartiet kan kortas och/eller temperaturen hos torkcylindrarna kan minskas och/eller produktionskapaoiteten, dvs maskinhastigheten kan ökas. Torrhalten av den färdiga pappers eller kartongprodukten är ungefär 85-99%. 10 15 20 25 30 35 534 '151 Fiberbanan kan torkas genom användning av konventionella torktekniker. Banan är ofta torkad genom varma cylindrar som banan äri kontakt med. Normalt används cylindrar som är uppvärmda med hjälp av ånga för att torka den våta banan men gas eller elektriskt eldade, infraröd eller induktionsvärme kan också användas.

Dessutom kan banan torkas med hjälp av ny torkteknik såsom impingementtorkning, impulstorkning eller andra torktekniker som utförs med väldigt varma ytor. On-line kalandrering skulle också minska behoven för off- line kalandrering då en slät yta kan ha erhållits redan efter torkningen.

Den producerade pappers eller kartongprodukten innehåller åtminstone två skikt. Ett skikt innehåller fibrer och ett skikt innehåller en icke- fibrös komposition med hög konsistens. Produkten kan också innehålla tre, fyra, fem, sex eller ytterligare skikt. Produkten kan bestå av mer än ett fiberskikt med samma eller olika sammansättning och ett skikt med icke-fibrös komposition med hög konsistens. Produkten kan också bestå av mer än ett skikt med icke-fibrös komposition med hög konsistens med samma eller olika sammansättning och ett fiberskikt. Skikten med icke-fibrös komposition med hög konsistens kan antingen vara placerade på varandra eller så kan skiktet med icke-fibrös komposition med hög konsistens vara placerad mellan fiberskikten. På samma sätt kan flberskikten antingen vara placerade på varandra eller så kan de vara mellan skikten med icke-fibrös komposition med hög konsistens.

Om nödvändigt kan åtminstone ett ytterligare bestrykningsskikt läggas på ytan av den tillverkade pappers eller kartongprodukten innan eller efter torkpartiet. Detta bestrykningsskikt kan läggas på med hjälp av någon konventionell känd teknik för att ytterligare förbättra ytans egenskaper och framförallt tryckbarheten hos den tillverkade papper eller kartongprodukten.

En stor fördel med nuvarande uppfinning är att inga stora förändringar i utrustningen behövs. Pappers eller kartongmaskinen kan användas med endast några modlfieringar av inloppslådan. Pappers eller kartongmaskinen måste såklart köras på ett annat sätt på grund av det minskade torkbehovet och på grund av de ändrade egenskaperna hos den tillverkade pappers eller kartongprodukten. 10 15 20 25 30 35 534 151 10 Ett exempel på en inloppslåda (1) enligt uppfinningen kan ses ifigur 1.

Mäld förs till inloppslådan (1) genom två ledningar (2, 4) som för mälden vidare till två ingångsrör (5, 7). Dessa ingångsrör (5, 7) är de yttre ingångsrören hos lnloppslàdan (1). Mälden är därefter förd till två turbulensgeneratorer (8, 9) och därefter till en utloppskammare (10). En bestrykningssmet är förd till lnloppslàdan (1) genom en ledning (3) och vidare till ett ingångsrör (6) som är placerad mitt i lnloppslàdan (1).

Bestrykningssmeten förs därefter direkt till utloppskammaren (10) lnloppslàdan kan vara av vilken typ av inloppslåda som helst för tillverkning av flerskiktsprodukter. Andra utföringsforrner och variationer än de beskrivna ovan är möjliga inom omfånget för uppfinningen som den definieras ide självständiga kraven. Till exempel kan fler än en inloppslåda användas.

När en andra inloppslåda förses med mäld innehållande fibrer som bildar åtminstone ett ytterligare skikt och förse den andra lnloppslàdan med en icke-fibrös komposition med hög konsistent som bildar åtminstone ett ytterligare skikt, en papper eller kartongprodukt med åtminstone två fiberskikt och åtminstone två skikt med icke-fibrös högkonsistenskomposition bildas. Även då uppfinningen är inriktad mot tillverkning av papper eller kartong ska det nämnas att det kan vara möjligt att tillverka andra produkter såsom gipsskivor eller MDF's (medium density fibreboard) eller liknande byggnadsmaterial med nya konstruktioner och egenskaper (tex. vattentäta, gassäkra eller brandsäkra kartonger), eller olika grunder för kompositmaterial för pressade gjutformar inom polymerindustrin, till exempel för att ersätta vanliga polymerer som härstammar från petrokemiskindustri, såsom polyvinylklorid (PV) och LDPEIHDPE (låglhög-densitet polyetylen) som idag används som råmaterial i gjutna formprodukter.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 534 151 11 KRAV

1. En process för tillverkning av ett flerskikts pappers eller kartongprodukt, varvid processen innefattar: -att en första inloppslåda förses med en mäld innehållande fibrer som bildar åtminstone ett skikt av pappers eller kartongprodukten, -att den första inloppslådan förses med en icke-fibrös komposition med en torrhalt av 5-70 vikts-%, som bildar åtminstone ett ytterligare skikt av pappers eller kartongprodukten och, -att skikten förs till åtminstone en vira och bildar en flerskiktsbana som avvattnas och torkas för att bilda pappers eller kartongprodukten.

2. Processen enligt krav 1 kännetecknad av att pappers eller kartongprodukten består till 10-80 vikts-% av den icke-fibrösa kompositionen.

3. Processen enligt något av ovanstående krav kännetecknad av att den icke-fibrösa kompositionen är en bestrykningssmet.

4. Processen enligt något av ovanstående krav kännetecknad av att flerskiktsbanan, före avvattning, har en torrhalt som överstiger 1,5 vikts-%.

5. Processen enligt något av ovanstående krav kännetecknad av att pappers eller kartongprodukten består av tre skikt.

6. Processen enligt krav 5 kännetecknad av att det icke-fibrösa skiktet med hög konsistens bildar mittskiktet hos pappers eller kartongprodukten, företrädesvis mellan åtminstone två fiberskikt.

7. Processen enligt något av ovanstående krav kännetecknad av att processen dessutom innefattar; -att en andra inloppslåda förses med en mäld innehållande fibrer som bildar åtminstone ett ytterligare skikt av pappers eller kartongprodukten, -att den andra inloppslådan förses med en icke-fibrös komposition med hög konsistens som bildar åtminstone ett ytterligare skikt av pappers eller kartongprodukten och -att skikten förs på åtminstone en vira och bildar en flerskiktsbana som awattnas och torkas för att bilda pappers eller kartongprodukten. 10 15 20 25 534 151 12

8. En inloppslåda för användning i processen enligt något av kraven 1- 7 varvid inloppslådan är en flerskiktsinloppslåda som innefattar åtminstone ett första och ett andra ingångsrör, åtminstone en turbulensgenerator och en utloppskammare varvid den första inloppslådan och den åtminstone ena turbulensgeneratorn är anpassade att motta en mäld innehållande fibrer och varvid det första ingångsröret och turbulensgeneratorn är anpassade så att mälden passerar genom det första ingångsröret och vidare till turbulensgeneratorn och därefter till utloppskammaren, och varvid det andra ingàngsröret är anpassat att motta en icke-fibrös komposition med hög konsistens och varvid det andra ingångsröret är anpassat så att den icke- fibrösa kompositionen med hög konsistens passerar genom det andra ingångsröret och direkt vidare till utloppskammaren utan att utsättas för någon turbulens.

9. lnloppslådan enligt krav 8 kännetecknad av att inloppslådan innefattar tre ingångsrör, varvid två är anpassade att motta mäld och en är anpassat att motta en icke-fibrös komposition med hög konsistens.

10. lnloppslådan enligt krav 9 kännetecknad av att ingångsrören som är anpassade att motta mäld matar mälden till åtminstone en turbulens generator och ingångsröret som är anpassad att motta den icke-fibrösa kompositionen med hög konsistens matar den icke-fibrösa kompositionen med hög konsistens direkt till utloppskammaren utan att utsättas för någon turbulens.