CN111511988A - 纤维分提 - Google Patents
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Abstract
提供了一种生产包括第一层、第二层和第三层的多层纸板的方法,其中,第二层布置在第一层与第三层之间,该方法包括以下步骤:a)提供第一损纸浆料和可选地第二损纸浆料;b)将第一损纸浆料与化学浆料混合以获得第一浆料混合物;c)对第一浆料混合物进行分提以获得拒绝分提物和接受分提物;d)将拒绝分提物与第二损纸浆料和/或附加的浆料混合,以获得第二浆料混合物;e)由第二浆料混合物形成第二层;以及f)由包括接受分提物的浆料形成第一层。
Description
技术领域
本发明涉及纸板机器中的纸板生产的领域。
背景技术
弯曲抗性形式的刚度是许多纸板应用的重要参数。现有技术描述了许多增加刚度的方法,优选地在最小的纤维消耗增加的情况下,因为纤维是纸板生产中的主要成本动因。一种方法是生产至少三层的纸板,其中,外层具有相对较高的拉伸刚度,并且中间层是庞大的并且具有相对较低的拉伸刚度。
受关注的另一纸板性质是表面粗糙度,特别是典型地用于印刷的顶表面的表面粗糙度。
发明内容
本公开内容的目的在于在生产多层纸板时在不降低弯曲抗性的情况下减少纤维消耗。
已经通过下述步骤实现了该目的:将先前仅用于中间层的损纸浆料与先前用于底层的化学浆料混合,并分提该混合物以获得用于形成底层的接受(accept,良品、合格品)分提物和与未分提的损纸浆料和/或另一浆料混合并且然后用于形成中间层的拒绝(reject,尾料、次品、不合格品)分提物。
因此,本公开内容提供了一种生产包括第一层、第二层和第三层的多层纸板的方法,其中,第二层布置在第一层与第三层之间,该方法包括以下步骤:
a)提供第一损纸浆料和可选地第二损纸浆料;
b)将第一损纸浆料与化学浆料混合以获得第一浆料混合物;
c)对第一浆料混合物进行分提以获得拒绝分提物和接受分提物;
d)将拒绝分提物与第二损纸浆料和/或附加的浆料混合,以获得第二浆料混合物;
e)由第二浆料混合物形成第二层;以及
f)由包括接受分提物的浆料形成第一层。
本公开内容的方法使得弯曲抗性指数显著地增加,这允许纤维消耗显著地减少。此外,本公开内容的方法允许生产率增加。而且,它减小了顶表面的粗糙度。这种减少允许较少压延,这又进一步改善了弯曲抗性指数。
附图说明
图1示出了生产具有顶层111、中间层112和底层113的三层纸板110的传统(非本发明的)方法100。精制漂白的牛皮浆料114用于形成顶层111。损纸浆料115和低精制未漂白的牛皮浆料116在混合箱117中混合。来自混合箱117的浆料混合物118用于形成中间层112。高精制未漂白的牛皮浆料119用于形成底层113。
图2示出了生产具有顶层211、中间层212和底层213的三层纸板210的本发明的方法200的非限制性实施方式。精制漂白的牛皮浆料214用于形成顶层211。损纸浆料215被分成第一部分215a和第二部分215b。第一部分215a在第一混合箱220中与精制未漂白的牛皮浆料219混合,以获得第一浆料混合物221。然后在分提装置222中对第一浆料混合物221进行分提,使得获得拒绝分提物223和接受分提物224。然后,将接受分提物224用于形成底层213。拒绝分提物223在第二混合箱224中与损纸浆料的第二部分215b和未漂白的化学浆料216混合,以获得第二浆料混合物225。第二浆料混合物225用于形成中间层212。
图3示出了机器试验1中生产的板的横向(CD)上的13个不同位置(x轴)处的弯曲抗性指数值(y轴(Nm6/kg3)):
-本发明的方法之前(即根据传统方法);
-根据本发明的方法;以及
-本发明的方法之后(即根据传统方法)。
平均弯曲抗性指数在本发明的方法之前为12.2Nm6/kg3,在本发明的方法的情况下为13.4Nm6/kg3,以及在本发明的方法之后为12.3Nm6/kg3。
图4示出了机器试验1中生产的板的CD上的13个不同位置(x轴)处的Bendtsen表面粗糙度值(y轴(ml/min)):
-本发明的方法之前(即根据传统方法);
-根据本发明的方法;以及
-本发明的方法之后(即根据传统方法)。
平均Bendtsen表面粗糙度在本发明的方法之前为105ml/minn,在本发明的方法的情况下为58ml/min,以及在本发明的方法之后为95ml/min。
图5示出了机器试验2中生产的板的CD上的13个不同位置(x轴)处的Bendtsen表面粗糙度值(y轴(ml/min)):
-使用20.0kN/m的预压延机线负荷的本发明的方法之前(即根据传统方法);
-根据使用20.0kN/m的预压延机线负荷的本发明的方法;
-根据使用15.0kN/m的预压延机线负荷的本发明的方法;
-根据使用14.3kN/m的预压延机线负荷的本发明的方法;
-根据使用13.0kN/m的预压延机线负荷的本发明的方法;
-根据使用12.0kN/m的预压延机线负荷的本发明的方法;以及
-使用20.0kN/m的预压延机线负荷的本发明的方法之后(即根据传统方法)。
图6示出了机器试验2中生产的板的CD上的13个不同位置处的弯曲抗性指数(y轴(Nm6/kg3)):
-使用20.0kN/m的预压延机线负荷的本发明的方法之前(即根据传统方法);
-根据使用20.0kN/m的预压延机线负荷的本发明的方法;
-根据使用15.0kN/m的预压延机线负荷的本发明的方法;
-根据使用14.3kN/m的预压延机线负荷的本发明的方法;
-根据使用13.0kN/m的预压延机线负荷的本发明的方法;
-根据使用12.0kN/m的预压延机线负荷的本发明的方法;以及
-在使用20.0kN/m的预压延机线负荷的本发明的方法之后(即根据传统方法)。
图7示出了机器试验2中生产的板的横向上的13个不同位置(x轴)处的平均基重(y轴(g/m2)):
-使用20.0kN/m的预压延机线负荷的本发明的方法之前(即根据传统方法);
-根据使用20.0kN/m的预压延机线负荷情况下的本发明的方法;
-根据使用15.0kN/m的预压延机线负荷情况下的本发明的方法;
-根据使用14.3kN/m的预压延机线负荷情况下的本发明的方法;
-根据使用13.0kN/m的预压延机线负荷情况下的本发明的方法;
-根据使用12.0kN/m的预压延机线负荷情况下的本发明的方法;以及
-使用20.0kN/m的预压延机线负荷的本发明的方法之后(即根据传统方法)。
具体实施方式
本公开内容涉及一种在纸板机器(即,全尺寸纸板机器,而不是试点机器)中生产多层纸板的方法。多层纸板包括至少三层。因此,它包括第一层、第二层和第三层,其中,第二层布置在第一层与第三层之间。因此,第二层是所谓的中间层。多层纸板可以包括不止一个中间层,诸如两个或三个中间层。第三层典型地是例如用于印刷的顶层,并且第一层典型地是底层。
该方法包括以下步骤:
a)提供第一损纸浆料和可选地第二损纸浆料。
因此,在一个实施方式中,步骤a)包括提供第一损纸浆料和第二损纸浆料。
第一损纸浆料和第二损纸浆料可以从不同的损纸浆料获得。然而,它们典型地是从被分成两个部分的相同损纸浆料获得的。
损纸浆料通常(并且优选地)通过与以其被使用的相同的方法获得。
该方法还包括以下步骤:
b)将第一损纸浆料与化学浆料混合以获得第一浆料混合物。
在第一混合物中损纸浆料与化学浆料的干重比可以例如在15:85至70:30之间,优选地在20:80至55:45之间。因此,损纸浆料在第一浆料混合物中的比例按干重计可以为15%至70%,诸如20%至55%。
步骤b)的化学浆料优选地是未漂白的。然而,它也可以是漂白的。在一个实施方式中,步骤b)的化学浆料是牛皮浆料。
在一个实施方式中,步骤b)的化学浆料中的软木浆料的比例按干重计为至少50%,诸如至少75%,诸如至少90%。
步骤b)的化学浆料通常是精制的,虽然本公开内容的方法大体上需要比现有技术方法少的精制。例如,步骤b)的化学浆料可以已经经受了20kWh/ton至120kWh/ton,诸如30kWh/ton至100kWh/ton的程度的精制。例如,步骤b)的精制化学浆料的根据ISO5267-1:1999测量的Schopper-Riegler(SR)数可以在20以下,诸如在17以下,诸如16或以下。典型的下限是13。
步骤b)的化学浆料可以包括强度剂,诸如淀粉,例如5kg/ton至10kg/ton干纤维的量的淀粉。
步骤b)典型地在混合箱中进行。
该方法还包括以下步骤:
c)对第一浆料混合物进行分提以获得拒绝分提物和接受分提物。
拒绝分提物与接受分提物的干重比优选地在20:80至75:25之间,更优选地在30:70至55:45之间。
分提可以例如通过一个或多个筛网进行(参见例如FredlundM.等人,“karting genomfraktionering”,STFI-rapportTF23,1996年8月;和 STFIIndustrikontakt,1995,第1期,第7页至8页)。
据报道,筛网主要根据纤维的长度分提纤维,而水力旋流器主要根据纤维的厚度分提纤维。基于厚度的分提被认为对于本公开内容的方法特别有利(即因为在以下所述的机器试验中成功使用了水力旋流器)。因此,拒绝分提物中的平均纤维壁厚度优选地大于接受分提物中的平均纤维壁厚度。平均纤维壁厚度可以例如通过由PulpEyeAB(瑞典)商业化的基于比色的定量技术来测量(也参见US7289210B2)。PulpEyeAB已开发了用于纤维壁厚度测量的模块,称为PulpEye纤维壁厚度(FWT)模块。可以获取PulpEye FTW模块以测量样品的平均纤维壁厚度。替代性地,可以将样品发送到PulpEyeAB进行测量。平均纤维壁厚度也可以通过已由CTP开发并由Techpap工业化和分销的MorFi壁厚度装置进行测量。
此外,接受分提物中的细粉含量(%)优选地比拒绝分提物中的细粉含量高。细粉含量可以定义为长度在0.2mm以下的纤维的长度加权比例。可以根据TAPPIT271例如使用装备kajaaniFS300来测量这种比例。在一个实施方式中,接受分提物中的细粉含量比拒绝分提物中的细粉含量高至少50%。
另一种从结构上区分接受分提物和拒绝分提物的方法是通过观察碎片含量。“碎片”被定义为宽度在75μm以上并且长度在0.3mm以上的纤维束。碎片含量的单位是每克干物料的碎片数量(#/g)。在一个实施方式中,拒绝分提物中的碎片含量比接受分提物中的碎片含量高至少100%,诸如高至少150%。碎片含量例如可以使用配备有碎片含量模块的PulpEye来测量。
从上面的讨论得出,优选的是使用水力旋流器进行步骤c)的分提。来自利用水力旋流器的分提的拒绝分提物典型地具有在1.0%至3.5%的范围内的稠度。来自利用水力旋流器的分提的接受分提物典型地具有在0.1%至0.4%的范围内的稠度。
该方法还包括以下步骤:
d)将拒绝分提物与第二损纸浆料和/或附加的浆料混合,以获得第二浆料混合物。
因此,在一个实施方式中,第二浆料混合物是拒绝分提物与第二损纸浆料的混合物。因此,在该实施方式中,在步骤a)中提供了第二损纸浆料。
在另一实施方式中,第二浆料混合物是拒绝分提物与附加的浆料的混合物。因此,对于该实施方式,不需要步骤a)提供第二损纸浆料。
在又一实施方式中,第二浆料混合物是拒绝分提物、第二损纸浆料和附加的浆料的混合物。因此,在该实施方式中,在步骤a)中提供了第二损纸浆料。在该实施方式中,第二损纸浆料与附加的浆料的干重比可以在1:4至4:1之间,诸如在1:4至1:1之间。
在步骤d)的混合中添加的拒绝分提物的量优选使得其在第二浆料混合物中的比例按干重计为25%至70%,诸如30%至60%,诸如40%至55%。
附加的浆料可以是机械浆料,诸如化学机械浆料(CTMP),但是其优选地是化学浆料。当附加的浆料是化学浆料时,该附加的浆料优选地通过与步骤b)的化学浆料相同的制浆过程来提供。然而,在步骤d)的混合中添加的化学浆料可以已经受了比步骤b)的化学浆料少的精制,或者甚至没有经受精制(因为在步骤d)的混合中添加的化学浆料将仅用于第二层/中间层)。
在一个实施方式中,该方法包括将化学浆料分成第一份和第二份的步骤,第一份成为步骤b)的化学浆料,第二份成为在步骤d)的混合中添加的附加的浆料。从上面的讨论可以得出,在该实施方式中,第一份优选地经受比第二份多的精制(典型地以kWh/ton进行测量)。因此,优选地,对于第一份,Schopper-Riegler(SR)数(根据ISO5267-1:1999测量的)比第二份高。
第二浆料混合物可以包括强度剂,诸如淀粉,例如5kg/ton至10kg/ton干纤维的量的淀粉。
步骤d)典型地在混合箱中进行。
该方法还包括以下步骤:
e)由第二浆料混合物形成第二层;以及
f)由包括接受分提物的浆料形成第一层。
在优选的实施方式中,在步骤f)中由接受分提物形成第一层。根据该优选实施方式,在形成第一层之前,接受分提物不与任何其他浆料混合。
该方法还可以包括由下述浆料形成第三层的步骤,所述浆料包括化学浆料,诸如漂白的化学浆料,诸如漂白的牛皮浆料。在一个实施方式中,用于形成第三层的浆料是硬木浆料与软木浆料的混合物。用于形成第三层的浆料优选地是精制的,例如使得其具有比步骤b)的化学浆料高的Schopper-Riegler(SR)数(根据ISO5267-1:1999测量的)。
用于形成第三层的浆料可以包括强度剂,诸如淀粉,例如5kg/ton至10kg/ton干纤维的量的淀粉。
在纸板机器中由浆料形成纸板层是本领域技术人员众所周知的,因此在此不再赘述。
该方法可以还包括以下步骤:通过将涂料组合物诸如颜料图层组合物施加到第三层上来涂覆多层纸板,例如以进一步改善印刷性质。
通过该方法生产的多层纸板的根据ISO536测量的克重典型地在150g/m2至500g/m2之间,诸如在160g/m2至450g/m2之间,诸如在170g/m2至350g/m2之间。当测量克重时,不包括任何涂料。
实施例
机器试验1
在机器试验1中,将生产三层纸板的本发明的方法与生产三层纸板的传统方法进行了比较。
在传统方法中,高精制漂白的牛皮浆料用于形成顶层,高精制未漂白的牛皮浆料用于形成底层,并且损纸浆料与低精制未漂白的牛皮浆料的混合物用于形成中间层。这在图1中示出。
在本发明的方法(落入图2的实施方式)中,高精制漂白的牛皮浆料再次用于形成顶层。与传统方法形成对照,将损纸浆料的第一部分用于底层。详细地,损纸浆料(30%)与精制未漂白的牛皮浆料(70%)的(第一)混合物被制备,随后在水力旋流器中经受分提。精制未漂白的浆料的精制程度比传统方法中的高精制未漂白的浆料的精制程度低。然后将来自分提的接受分提物用于形成底层。为了形成用于形成中间层的第二浆料混合物,将来自分提的拒绝分提物添加到混合箱中。此外,将损纸浆料的第二部分和低精制未漂白的牛皮浆料按1:2的干重比添加到混合箱。第二混合物中的拒绝分提物的比例为50%。
测量了用传统方法和本发明的方法生产的板的弯曲抗性指数(参见图3)。表明,本发明的方法使弯曲抗性指数增加了约9.4%。这样的增加允许基重减少约2%(并且因此允许纤维消耗减少约2%)。此外,基重减少允许干燥部中的蒸汽消耗减少。
此外,测量了用传统方法和本发明的方法生产的板的顶表面的粗糙度(参见图4)。表明,本发明的方法使顶表面粗糙度降低了约42%。这是非常令人惊讶的,因为在传统方法和本发明的方法中用于顶层的浆料是相同的。
机器试验2
在机器试验2中,将根据机器试验1所述的生产三层纸板的传统方法与生产三层纸板的本发明的方法(“本发明的试验2”)进行了比较。
在本发明的试验2中,中间层中的淀粉(强度剂)的量为8.5kg/ton,相较而言,传统方法为6.8kg/ton。此外,对于本发明的试验2,顶层中的淀粉(强度剂)的量为8.0kg/ton,相较而言,传统方法为6.0kg/ton。增加淀粉的量的原因是当中间层的组合物被改变时保持z方向强度。
正如在机器试验1中,传统方法中漂白的牛皮浆料用于形成顶层,高精制未漂白的牛皮浆料用于形成底层,并且损纸浆料与低精制未漂白的牛皮浆料的混合物用于形成中间层。这在图1中示出。底层的高精制未漂白的浆料的精制程度为166kWh/ton。
在本发明的试验2(落入图2的实施方式)中,漂白的牛皮浆料再次用于形成顶层。与传统方法形成对照,将损纸浆料的第一部分用于底层。详细地,损纸浆料(30%)与精制未漂白的牛皮浆料(70%)的(第一)混合物被制备,然后在水力旋流器中经受分提。精制未漂白的浆料的精制程度为80kWh/ton,即比传统方法中的高精制未漂白的浆料低52%。减少的精制减少了能量消耗并促进了脱水。然后将来自分提的接受分提物用于形成底层。为了形成用于形成中间层的第二浆料混合物,将来自分提的拒绝分提物添加到混合箱中。此外,将损纸浆料的第二部分和低精制未漂白的牛皮浆料按1:2的比添加到混合箱中。即使减少了用于底层的未漂白牛皮浆料的精制程度,其仍高于专门用于中间层的未漂白牛皮浆料(即低精制未漂白的牛皮浆料)的精制程度。
相较于传统方法,本发明的试验2显著地降低了板的顶表面的粗糙度。这允许将预压延机中的线负荷从20kN/m连续地减少到12kN/m(参见图5)。在12kN/m时,表面粗糙度仍比使用20kN/m的传统方法略低。线负荷从20kN/m到12kN/m的减少进一步将弯曲抗性指数提高约8%(参见图6)。相较于传统方法(参见图7),本发明的试验2在对表面粗糙度或弯曲抗性没有任何负面影响的情况下总共使基重降低了约8g/m2(相当于使纤维消耗减少了近3%)。同时,本发明的试验2允许生产增加近15%,这是因为本发明的试验2每吨生产的板消耗较少的蒸汽,并且允许更快脱水。
注入物、接受分提物和拒绝分提物的表征
使用水力旋流器将损纸浆料与化学浆料的混合物(即,根据本公开内容的“第一浆料混合物”,在下文中称为“注入物”)分提成接受分提物和拒绝分提物。
从注入物、接受分提物和拒绝分提物中的每一种中取两个样品。样品被送到PulpEye进行表征。下表1中呈现了结果。
表1.样品的表征。“细粉”具有0.2mm以下的长度。“碎片”被定义为具有75μm以上的宽度和0.3mm以上的长度的纤维束。碎片含量的单位是每克干物料的碎片数量(#/g)。
Claims (15)
1.一种生产包括第一层、第二层和第三层的多层纸板的方法,其中,所述第二层布置在所述第一层与所述第三层之间,所述方法包括以下步骤:
a)提供第一损纸浆料和可选地第二损纸浆料;
b)将所述第一损纸浆料与化学浆料混合以获得第一浆料混合物;
c)对所述第一浆料混合物进行分提以获得拒绝分提物和接受分提物;
d)将所述拒绝分提物与所述第二损纸浆料和/或附加的浆料混合,以获得第二浆料混合物;
e)由所述第二浆料混合物形成所述第二层;以及
f)由包括所述接受分提物的浆料形成所述第一层。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤a)包括将损纸浆料分成第一部分和第二部分,所述第一部分为所述第一损纸浆料,所述第二部分为所述第二损纸浆料。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,步骤b)的化学浆料是未漂白的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,步骤b)的化学浆料是牛皮纸浆料。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,通过与步骤b)的化学浆料相同的制浆过程来提供所述附加的浆料。
6.根据权利要求5所述的方法,还包括以下步骤:将化学浆料分成第一份和第二份,所述第一份成为步骤d)的化学浆料,所述第二份成为在步骤d)的混合中添加的附加的浆料。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,至少所述第一份是精制的,使得对于步骤b)的化学浆料根据ISA 5267-1:1999测量的Schopper-Riegler(SR)数比对于在步骤d)的混合中添加的附加的浆料所测量的高。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,步骤b)的化学浆料的根据ISA5267-1:1999测量的Schopper-Riegler(SR)数在20以下,诸如在13至17之间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述拒绝分提物与所述接受分提物的干重比在20:80至75:25之间,诸如在30:70至55:45之间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,步骤c)的分提包括在水力旋流器中进行分提。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述第二浆料混合物中的拒绝分提物的比例按干重计为25%至70%,诸如30%至60%,诸如40%至55%。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述第三层由下述浆料形成,形成所述第三层的所述浆料包括化学浆料,诸如漂白的化学浆料。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述第三层是用于印刷的顶层,并且所述第一层是底层。
14.根据权利要求13所述的方法,还包括以下步骤:通过将涂料组合物诸如颜料涂料组合物施加到所述顶层上来涂覆所述多层纸板。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述多层纸板的根据ISO 536测量的克重在150g/m2至500g/m2之间,诸如在160g/m2至450g/m2之间,诸如在170g/m2至350g/m2之间。
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