Спосіб виробництва паперу або картону

Реферат: Цей винахід належить до способу виробництва паперу або картону, у якому паперову або картонну волокнисту масу розбавляють водною композицією, і у якому значення рН маси підвищують лугом одночасно з підвищенням вмісту твердих речовин у масі шляхом фільтрації, компресії і випарювання в сітковому, компресійному і сушильній секціях, і, у той же час, наповнювач осаджується з водної композиції в структуру паперу або картону. Винахід також належить до змочування паперу або картону із вмістом сухої речовини більше 40 % у водній композиції, після якого значення рН підвищують лугом, а папір або картон висушують або їх висушують після змочування без підвищення значення рН. UA 109903 C2 (12) UA 109903 C2 UA 109903 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь винаходу Цей винахід стосується способу виробництва паперу або картону з паперової або картонної маси, відповідно. Відповідно до такого способу волокнисту масу, яка містить тверді речовини, змішують із водною композицією, яка містить форми карбонату разом з іонами кальцію та/або магнію, в умовах, які придатні для виробництва продукції з паперу або картону. Звичайно величина pH такої композиції становить менш, ніж 8,3. Цей винахід також стосується альтернативного способу, відповідно до якого, практично сухий папір або картон обробляють цією композицією на основі кислотної води. Опис рівня техніки Відомо, що при виробництві паперу, паперова або картонна продукція створюється шляхом видалення води з волокнистої маси з твердими речовинами. Вода складає найбільшу частину сировини, і метою є якомога більш швидке видалення її з кінцевого продукту (паперу з покриттям або без нього або картону) з використанням сіткової, компресійної і сушильної секцій. Звичайно у паперовому виробництві спочатку створюють "густу масу" в основному з волокон, води та неорганічних наповнювачів або пігментів. Густу масу розбавляють (звичайно до консистенції 0,2-1,5 %) для того, щоб досягти покращених якісних характеристик перед тим, як масу виливають з напірного ящика, і перед тим, як у сітковій секції починають процес зневоднення. Процес зневоднення та прикріплення шкідливих речовин до волокон є серед найважливіших факторів, що впливають на економіку паперового виробництва, і на них намагаються впливати хімічним шляхом, серед іншого, використовуючи різні флокулянти та коагулянти. Намагаються механічно вплинути на зневоднювання в сітковій, компресійній та сушильній секціях (у сітковій секції, наприклад, за допомогою всмоктувальних ящиків і дренажних плівок, які призначені для прискорення процесу зневоднення за допомогою пульсації). Більш ефективний процес зневоднення також зменшує споживання енергії, яке потрібно для сушіння в сушильній секції. За десятиліття сіткові секції паперо- і картоноробних машин зазнали значних змін. Раніше в папероробних машинах Фурдріньє вода видалялася тільки через одну сітку. У сучасних формувачах зазору вода одночасно видаляється через дві сітки. Після сіткової секції процентний вміст сухої маси паперу або картону звичайно становить 15-25 %. На цьому етапі вода знаходиться в основному між волокнами. Залишок води в основному знаходиться у внутрішніх каналах волокон, у порах і на стінках волокон. У компресійній секції є можливість збільшити процентний вміст сухої маси до приблизно 50 %. Найбільш важливим завданням компресійної секції є збільшення міцності паперу або картону на розрив для того, щоб поліпшити безвідривне проходження полотна в машині. У сушильній секції вода, що залишилися і в основному знаходиться у внутрішніх каналах волокон, у порах і на стінках волокон, випаровується. Процентний вміст сухої маси звичайно підвищується з 35-45 % до приблизно 95 %. Папір створюється з волокнистої маси, яка може являти собою або механічну деревну масу, або целюлозу, або масу з вторинного волокна. Тут механічні деревні маси означають дефібрерну деревну масу, рафінерну деревну масу, термомеханічну деревну масу (TMP), пресовану деревну масу (PGW) і хіміко-механічну деревну масу (CTMP). Целюлоза являє собою волокнисту масу, яка готується зі звареної деревної тирси. Вторинне волокно може бути очищеним від фарби (облагороджена макулатурна маса, DIP) або неочищеним від фарби (наприклад, використана картонна тара, OCC). Найбільш типовими методами очищення від фарби є очищення миттям, ферментативне очищення, флотація та комбінація цих трьох методів. Суттєвою різницею між цими різними волокнистими масами є те, що деревні маси і целюлози виготовляються з "незайманих" волокон, тобто волокон, з яких папір або картон раніше ще не виготовлялися. Вторинне волокно, у свою чергу, виготовляється з готового паперу або картону шляхом їхньої вторинної переробки для виробництва нової продукції з паперу або картону. Волокнисті маси можуть бути вибіленими або невибіленими. Найбільш стандартними методами вибілювання є вибілювання пероксидом і вибілювання дитіонітом. При виробництві целюлози, деревної маси і маси з вторинних волокон в технічну воду вводять різні деревні речовини та інші розбавлені і колоїдні речовини. У деревних масах розбавлена або колоїдна речовина являє собою в основному деревні розчинні та колоїдні сполуки (геміцелюлоза, ліпофільні екстракти та сполуки, такі як лігнін), зокрема, смолу. Смола походить з деревини та містить у собі різні жирні кислоти, ефіри, смоляні кислоти та стерини. Розчинні та колоїдні матеріали, які також присутні у вторинному волокні і які є шкідливими для виробництва паперу та картону, звичайно називаються брудом. Розбавлена або колоїдна 1 UA 109903 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 речовина називається шкідливою речовиною, тому що вона збільшує витрату хімікатів, звичайно має дуже маленький розмір часток, є аніонною та легко створює осад. Звичайно бруд являє собою термопластичні домішки, такі як клей, латекс, віск, типографські фарби, піногасники та пластик. Бруд може містити в собі, наприклад, такі складові, як вінілацетат, поліаміди, поліетилен, полібутадієн, каучук і акрилат стиролу. Бруд також може містити в собі залишки проклейки паперової маси (АКД, АСА - акрилат-стирол-акрилонітрил - і смоляний клей), деревну розбавлену та колоїдну речовину і смолу. Як смола, так і осад є гідрофобними. Вони мають тенденцію до скупчування у воді у великий осад. Такому скупченню сприяють варіації рівня pH і температури, а також сильні зсувні сили. У паперо- і картоноробних машинах, бруд налипає на металеві поверхні, сітки та повсть. З часом бруд також може накопичуватися в трубопроводах системи оборотної води, а потім зненацька вивільнятися, тим самим приводячи до численних поломок у вологій частині, компресійній секції та у сушильній камері. Налипаючи на сітках і на повсті, він може знижувати відвід води, і, таким чином, продуктивність паперо- або картоноробної машини. Темні гідрофобні осади також знижують рівень яскравості, тому що у воді вони притягують такі компоненти деревини, як дубильні речовини, які легко прикріплюються до них. У результаті на папері або на картоні їх можна побачити як темні плями. Звичайно для паперо- або картоноробних машин, у яких немає можливості ефективно підтримувати в оборотній воді низьку кількість розбавлених або колоїдних речовин, які присутні особливо в деревній масі або у вторинних волокнах, необхідно часто робити зупинку машини для чищення, щоб у такий спосіб уникнути проблем з якістю та безвідривним проходженням полотна. У деяких процесах виробництва при використанні деревної маси або вторинного волокна, волокна додатково вибілюють перекисом водню або дітіонітом. Вибілювання перекисом, зокрема, значно збільшує кількість розбавлених і колоїдних шкідливих речовин у воді паперо- і картоноробних машин. Стандартні хімічні методи з усунення шкідливих впливів гідрофобної речовини являють собою стабілізацію, тобто дисперсію гідрофобної речовини, прикріплення до волокна та адсорбування на активну поверхню. Для того, щоб зменшити кількість гідрофобних шкідливих речовин, їх диспергують, і при цьому запобігають їх скупченню. Проблемою при цьому є те, що згодом відсоток гідрофобних речовин може збільшуватися настільки, що паперо- або картоноробна машина буде страждати від проблем з безвідривним проходженням полотна. Бажано, щоб гідрофобна речовина прикріплювалася, краще частками невеликого розміру, до волокна, а потім виводилася з технологічного процесу разом з готовим папером або картоном. Адсорбування гідрофобної речовини на активну поверхню запобігає скупченню та приклеюванню до поверхні. Для цього використовуються такі мінерали, як тальк і бентоніт. У цьому випадку важливо вилучити мінерали з технологічного процесу за допомогою гарного втримання на сітці, а якщо ні, то знову будуть виникати проблеми з безвідривним проходженням полотна, наприклад, коли використовується метод дисперсії. Найбільш надійним методом є - і досягається це прикріпленням гідрофобної речовини до волокон - видалення гідрофобної речовини якнайближче до тієї точки, у якій гідрофобна речовина потрапляє в систему оборотної води паперо- або картоноробної машини. Це і є метою винаходу за цією заявкою. При використанні різних екранів та очисників, які використовують відцентрову силу, найбільші скупчення гідрофобної речовини видаляються механічно - часто перед хімічним оброблянням. Також є можливість використовувати комбінації всіх вищевказаних засобів. Поверхні паперо- і картоноробних машин, на яких накопичується більша частина осаду, звичайно очищують різними хімічними речовинами, і в цьому випадку запобігають прикріпленню осаду на поверхні. Прикладами таких хімічних речовин є органічні розчинники, кислоти та луги. При зберіганні деревної сировини, а також при проведенні певного ферментативного обробляння також є можливість зменшити шкідливі впливи гідрофобної речовини. Також важливо відокремлювати циркуляційну воду з виробництва волокнистої маси від системи оборотної води паперо- або картоноробної машини, і при цьому є можливість залишити частину гідрофобної речовини у виробництві волокнистої маси. Фактично на сьогоднішній день цей спосіб є звичайним для більшості картонно-паперових фабрик. Також ретельно спроектована та виконана програма промивання системи оборотної води паперо- або картоноробної машини, яка використовується у поєднанні з ефективним використанням біоцидів, запобігає проблемам, які викликані розчинною та колоїдною речовиною. Велика кількість повітря і піни у волокнистій масі також збільшує проблеми, викликані гідрофобною речовиною. Технологічна вода являє собою воду, що розбавляє густу волокнисту масу, отриману з виробництва механічної деревної маси (наприклад, на деревно-масному заводі та очисному заводі) або при виробництві вторинного волокна (наприклад, на установці очищення від фарби), і ця вода відбирається із системи оборотної води паперо- або картоноробної машини. 2 UA 109903 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Використовувана технологічна вода часто являє собою рідку оборотну воду. Густу волокнисту масу при виробництві різних волокнистих мас, зазначених вище, часто згущують механічними засобами, щоб виключити надходження вод з виробництва маси в систему оборотної води паперо- або картоноробної машини. На цьому етапі насичена волокниста маса називається густою волокнистою масою, тому що її концентрація звичайно перевищує 8 %. Часто густу волокнисту масу переміщають у ємність збірника-акумулятора маси паперової або картонної фабрики, з якої вона розбавляється з відібраною водою для подальшого використання в процесі виробництва паперу або картону. У цій заявці композиція на водній основі, яка утворюється з колоїдних часток карбонату, бікарбонатів та інших форм карбонату (величина pH залишається в основному в межах від 6,0 до 8,3), і яка готується на відібраній воді, називається кислотною водою. Для того, щоб прикріпити гідрофобну розчинну колоїдну речовину до волокна, бажано, щоб так звана кислотна вода реагувала з волокнистою масою, яка має максимально високу густину, на найбільш ранньому етапі в системі оборотної води паперо- або картоноробної машини. Першою точкою, у якій целюлоза або деревна маса, що надходить із виробництва вторинного волокна, попадає в систему оборотної води паперо- або картоноробної машини, є контейнери для зберігання густої волокнистої маси, із яких волокниста маса переміщається вперед після розбавлення набраною водою до процесу виробництва паперу або картону. Метою цього є вплив на економіку і якість виробництва паперу та картону, шляхом використання різних мінеральних наповнювачів. Вони поліпшують якісні характеристики, зокрема, непрозорість, яскравість і друкарські властивості. Вони часто поліпшують економічні показники, тому що вони є дешевшими, ніж волокно і вони меншою мірою, ніж волокна, зв'язуються з водою. Низька здатність до адсорбції води виражається в сітковій, компресійній та сушильній секціях у більш швидкому видаленні води, яке у свою чергу знижує витрати на енергію на етапі сушіння. Якісні характеристики паперу, такого як папір для копіювання та папір для певних журналів, процентний вміст наповнювача в яких вище, звичайно вимагають більшої жорсткості. Потреба в більш низькій вазі при виробництві паперу та картону також вважається винятково важливим для жорсткості. Взагалі, жорсткість паперу погіршується зі збільшенням кількості наповнювача в папері, або коли вага зменшується. Фактично, таке зменшення жорсткості та низька міцність разом являють собою найбільш важливі завдання, що стосуються якості, при виборі наповнювачів. Наприклад наступні мінеральні наповнювачі (або покривні пігменти) можуть бути включені як приклади використовуваних наповнювачів: каолін, титанове білило, гіпс, тальк, тонкодисперсний карбонат кальцію (GCC), осаджений карбонат кальцію (PCC) і сатиніт. Найбільш використовуваними наповнювачами є GCC, PCC і каолін. Зниження міцності та твердості паперової і картонної продукції, яке відбувається, коли волокно заміняють на наповнювач, в основному викликане наповнювачами, які знижують утворення водневих зв'язків між волокнами, тому що поверхня наповнювачів не формує водневих зв'язків. На сьогодні наповнювач додають безпосередньо у волокнисту рідку масу. У сітковій секції тільки частина доданого наповнювача прикріплюється до рулону готового паперу або картону. Інший наповнювач переноситься по системі оборотної води, щоб зрештою утворювати частину структури готового паперу або картону, але в цьому випадку зростає ризик виникнення різних проблем з безвідривним проходженням полотна, головним чином, за рахунок прикріплення різних гідрофобних речовин на наповнювачі в системі оборотної води. В основному, пов'язані із цим проблеми з безвідривним проходженням полотна виникають на паперо- або картоноробній машині, наприклад, при неполадках із сітками та повстю, тобто при розривах. Частина наповнювача в системі оборотної води також зрештою приводить до перевантаження установки очищення стоків, тому що наповнювач ніколи не виходить із технологічного процесу з готовим папером або картоном. Внаслідок декількох недоліків, зазначених вище, протягом останніх двох десятиліть подавалися заявки на патенти, які особливо стосуються утворення осаду карбонату кальцію безпосередньо в структурі волокна в процесі виробництва паперу або картону. Метою цих відомих рішень, здебільшого, є утворення осаду карбонату кальцію або в структурі волокна, або в його внутрішньому каналі. Існує ряд таких патентів, які стосуються осадження карбонату кальцію безпосередньо в структуру волокна під час процесу виробництва на паперовій або картонній фабриці, і недоцільно розглядати їх усі тут по черзі. Однак, нижче ми коротко посилаємося на декілька цікавих публікацій. 3 UA 109903 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Патент США 4.510.020 - це патент, який стосується процесу осадження у внутрішніх каналах волокна. Відповідно до публікації, для того, щоб підштовхнути осілі частки карбонату кальцію всередину каналів волокна, використовують сильне перемішування. Частки карбонату кальцію, які прикріплюються до зовнішніх поверхонь волокон, відділяються від поверхні волокон на етапах промивання, які ідуть за змішуванням. Частки карбонату кальцію відділяються швидше від поверхні волокна ніж із внутрішньої частини каналів, і в цьому випадку в результаті виходить зовнішня поверхня волокна, яка формує водневі зв'язки, а також волоконну структуру, яскравість, непрозорість і жорсткість якої краще. У публікації патенту США 5.223.090 описується те, як окис кальцію або гідроксид кальцію перемішується серед волокон з використанням змішування з високою швидкістю зрушення, з одночасною подачею двоокису вуглецю в змішувач. У публікації патентної заявки WO 03033815 A2, описується як осаджуваний карбонат кальцію осідає в волокнистій масі з розбавленим волокном і на поверхні волокон при використанні в цьому осаді суспензії карбонату кальцію, який частково розкладається на бікарбонат кальцію та гідроксид кальцію або гідроксид кальцію та двоокис вуглецю. У публікації ЕР 0791685 A2 описується процес осадження карбонату кальцію на поверхнях волокна та дрібних частках за допомогою додавання двоокису вуглецю в суміш гідроксиду кальцію і матеріалу волокна. В результаті кристали карбонату кальцію з середнім розміром 500 нанометрів осідають на поверхнях волокна. У цілому, із причин, пов'язаних з витратами, або з технічних причин ці рішення не були реалізовані на практиці. Водні суміші і те, як вони використовуються у виробництві паперу та картону, описуються в публікації FI 20085969, заявці FI 20096098, заявці FI 20105437 і заявці FI 20105627. Ці публікації демонструють, що при використанні композиції, яка містить у собі форми карбонату і кальцію та/або іони магнію, є можливість досягти гарного прикріплення наповнювача до сплетення волокон, швидкого зневоднення, прикріплення гідрофобних часток до сплетення волокон, а також поліпшеної непрозорості, жорсткості та друкарських властивостей готового паперу або картону. Зокрема, публікація FI 20085969 демонструє, що за допомогою колоїдного карбонату або бікарбонату кальцію та водних розчинів інших форм карбонату при виробництві паперу забезпечується поліпшене зневоднення, утримування і формування у діапазоні pH від 6 до 9 при використанні зарядженого полімеру. Відповідно до цього опублікованого способу, нелюсоване вапно або гідроксид кальцію для початку додають в технологічну воду, після цього зменшують рівень pH при додаванні двоокису вуглецю до величини в діапазоні від 6 до 9. Ця послідовність додавання, яка описана як у прикладах, так і в пунктах формули публікації, та, зокрема, той факт, що величину pH вимірюють тільки після додавання інших компонентів, приводить до змін рівня pH у розчині в ході виробництва. Відомо, що зміни у рівні pH являють собою фактор, який приводить до скупчення гідрофобної шкідливої речовини. Однак, у публікації не згадується про яке-небудь додавання зарядженого полімеру та/або неорганічної хімічної речовини або в технологічну воду паперової або картонної фабрики перед готуванням кислотної води, або у водну композицію (кислотну воду) перед розбавленням волокнистої маси. Заявка FI 20096098 подібна до попередньої публікації, за винятком того, що найнижчий процентний вміст колоїдного карбонату та бікарбонату кальцію, а також інших форм карбонату опускається ще нижче, ніж у публікації FI 20085969. Однак, також у цій заявці заряджений полімер та/або неорганічна хімічна речовина не додаються ні в технологічну воду паперової або картонної фабрики перед готуванням кислотної води, ні у водну композицію (кислотну воду) перед розбавленням волокнистої маси. Заявка FI 20105437 відрізняється від попередньої публікації тим, що зміни рівня pH у колоїдному карбонаті та бікарбонаті кальцію, а також інших формах карбонату усуваються в ході виробництва. Однак, у заявці все-таки має місце той факт, що води паперо- або картоноробної машини, які перетворюються у водні композиції, відповідно до заявки, безпосередньо використовуються для розбавлення волокнистої маси для виробництва паперу або картону - заряджені полімери та/або неорганічні хімічні речовини не додаються в технологічну воду паперової або картонної фабрики ні перед підготовкою кислотної води, ні у водну композицію (кислотну воду) перед розбавленням волокнистої маси. Короткий опис винаходу Метою цього винаходу є вирішення проблем, пов'язаних з рівнем техніки. Однією з цілей зазначеного винаходу є прикріплення розчинних і колоїдних шкідливих речовин, які переходять зі стадії виробництва целюлози, деревної маси та вторинного волокна, на волокно, яке вже перебуває в стадії, на якій розбавляються густі волокнисті маси 4 UA 109903 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 (консистенція >8 %) паперової або картонної фабрики. Це прикріплення виконується при розбавленні зазначеної волокнистої маси досліджуваними водами, які готуються так, щоб утворити "кислотну" воду. Іншою специфічною метою цього винаходу є прикріплення гідрофобних шкідливих речовин до волокна таким чином, щоб уможливити їх вилучення з процесу виробництва паперу або картону разом з готовою продукцією (тобто папером або картоном). Додатковою метою цього винаходу є утворення нового розчину для інтегрування композицій карбонату у волокнисту масу так, щоб водна композиція, яка використовується, додатково поліпшувала жорсткість, яскравість і непрозорість, особливо у виробництві паперової та картонної продукції. При підвищенні величини pH суспензії лугом та одночасному збільшенні процентного вмісту твердих речовин волокнистої маси шляхом фільтрації, компресії та випарювання в сітковій, компресійній і сушильній секціях, відповідно, є можливість ефективного введення наповнювача у волокнисту продукцію. Карбонатний наповнювач надає волокнистій структурі непрозорості, яскравості, придатності для друкування, товщини і жорсткості. Більше того, цей винахід продемонстрував, що коли готовий або майже сухий папір або картон зволожують у кислотній воді або безпосередньо після висихання, або, як варіант, після збільшення величини pH за допомогою лугу та наступного сушіння, то можна добитися поліпшення у яскравості, непрозорості, товщині та жорсткості. Таке зволоження може являти собою або окремий процес зволоження, наприклад, виконуваний перед покриттям паперу або як частина процесу, і виконуватися, наприклад, під час поверхневого проклеювання. Таким чином, цей винахід стосується способу виробництва паперу або картону з паперової маси або картонної маси, відповідно до якого волокнисту масу розбавляють кислотною водою. Тут "кислотна вода" означає водну композицію, яка утворюється з форм карбонату та протиіонів при величині pH, меншій ніж 8,3. Цей винахід може використовуватися, крім усього іншого, при виробництві типів паперу та картону, приклади яких перераховані нижче: м'які серветки, газетний папір, високосортний папір з покриттям, папір для журналів, папір для копіювання, високосортний папір, етикеточний папір, мішечний папір, гофровані картони, фіброліт, картон для виготовлення патронів, коробковий картон, папір з деревної маси з покриттям, обгортковий папір і стіновий лінкруст. Більш детально спосіб виробництва паперової або картонної продукції відповідно до цього винаходу описується тим, що зазначене у відмітній частині пункту 1 формули винаходу. Альтернативний спосіб відповідно до цього винаходу, у свою чергу, описується тим, що зазначене у відмітній частині пункту 23 формули винаходу. При використанні цього винаходу можна добитися істотних переваг. Таким чином, цей винахід уможливлює швидке зневоднення та одночасне поліпшення яскравості, непрозорості, друкарських властивостей, товщини і жорсткості паперу або картону шляхом збільшення рівня pH з використанням лугу в паперовій або картонній масі, яка розбавляється водною композицією. Зневоднення може бути виконане більш ефективно при додаванні шкідливих речовин у волокно. Розчинна речовина, особливо гідрофобна шкідлива речовина, яка приноситься целюлозою, деревною масою або вторинним волокном, видаляється з так званою, кислотною водою із системи оборотної води паперо- або картоноробної машини. Краще, коли вплив кислотної води при видаленні гідрофобної речовини підсилюється шляхом використання одного або декількох заряджених полімерів та/або неорганічних хімічних речовин, таких як бетоніт або тальк. Важливо, щоб кислотна вода готувалася на технологічній воді паперо- або картоноробної машини, якою целюлоза, деревна маса або волокниста маса, що надходить із виробництва вторинного волокна, розбавляється на системі обортної води паперо- або картоноробної машини. Цей винахід поліпшує як якісні характеристики паперу та картону, так і економічні показники виробничого процесу. Відповідно до цього винаходу розчинна колоїдна шкідлива речовина, зокрема, гідрофобна речовина, яка привноситься із целюлозою, деревною масою або вторинним волокном, прикріплюється до хімічного волокна, механічного волокна та вторинного волокна на найбільш ранній стадії, при наближенні до процесу виробництва паперу або картону. Цей винахід полегшує процес виробництва паперу та картону шляхом зменшення кількості необхідних хімічних речовин. Економічні показники виробництва паперу можуть бути поліпшені, а витрати на хімічні речовині можуть бути значно скорочені при використанні водної композиції відповідно до цього винаходу. Економія досягається як за рахунок зниження вартості хімічних речовин, так і за рахунок зменшення числа днів відключення для промивання, 5 UA 109903 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 скорочення числа поломок і меншого числа проблем, пов'язаних з якістю паперу та картону (наприклад, дірок і плям). У заявці FI 20105437 описується, що є можливість підвищення непрозорості, друкарських властивостей і жорсткості готового паперу або картону. Цей винахід забезпечує можливість регулювання осадження карбонатного наповнювача шляхом підвищення величини pH лугом з одночасним видаленням води з рідкої маси в сітковій та компресійній секціях. Таким чином, зневоднювання забезпечується на максимальному рівні, а витрати на паперо- або картоноробну машину зводяться до мінімуму, при всьому цьому не відбувається зниження якісних характеристик. Іншими словами, з водних композицій, які попадають на поверхню мережі волокон, карбонатний наповнювач осаджується в структурі волокон, і в той же час забезпечується вихід води в рециркуляцію оборотної води. Було б необхідно проводити полотно у дуже зволоженому стані через сіткову та компресійну секції, якби тільки за рахунок тепла забезпечувалося осадження карбонатного наповнювача з кислотної води на мережу волокон, щоб забезпечити осадження достатньої кількості карбонату кальцію на папері або картоні для забезпечення необхідних показників непрозорості, жорсткості, друкарських властивостей і яскравості. Вищевказані посилання описують переваги водної композиції, тобто кислотної води, при запобіганні утворенню осадів у трубопроводах, що ведуть до напірного ящика та у системі стоків. До того ж у сітковій секції спостерігалося більш швидке зневоднення і краще втримання на сітці. При об'єднанні цих переваг із прикріпленням карбонатного наповнювача до структури картону або паперу, як описано у цьому винаході, що досягається за рахунок іонів кислотної води при підвищенні значення pH, а також при сушінні, досягаються не тільки якісні характеристики, пов'язані з товщиною, непрозорістю і яскравістю, але також, наприклад, потенційні переваги, а саме: А) Можливо знизити консистенцію в напірному ящику, оскільки немає необхідності додавати наповнювач у паперову або картонну масу, тому що карбонатний наповнювач, який утворюється з кислотної води, заміняє частину наповнювача, який би додавався в іншому випадку. В ідеальній ситуації додавати наповнювач не потрібно. Коли консистенція в напірному ящику знижується, то також досягається краще формування. Б) Чим менша кількість наповнювача, що додається, тим краще утворення водневих зв'язків між волокнами, які допомагають поліпшити міцність. Якщо не потрібно ніяких наповнювачів, які використовуються в основному для забезпечення непрозорості, яскравості та здатності до друкування, то є можливість, на додаток до вищевказаних переваг, забезпечити наступні додаткові переваги: В) Якщо є можливість підтримувати величину pH оборотної води у кислій зоні (зокрема, якщо немає необхідності в додаванні GCC або PCC), то досягається краще безвідривне проходження полотна на паперо- або картоноробній машині, завдяки зменшенню зростання мікроорганізмів. Г) Наповнювач майже не надходить із сітки в оборотну воду, і в цьому випадку кількість проблем, пов'язаних з осадом зменшується. Д) Одночасне збільшення рівня pH і процентного вмісту твердих речовин у волокнистій масі в сітковій, компресійній і сушильній секціях може привести до посилення середнього шару в папері або картоні, і спрямувати рух карбонатних наповнювачів, які осаджуються з водної композиції, на поверхню структури паперу або картону. За допомогою цього можливо отримати такі ж властивості, які досягаються при використанні багатошарових напірних ящиків. У наступному розділі цей винахід буде розглядатися більш детально за допомогою креслень, детальних пояснень і декількох прикладів. Короткий опис креслень Інші переваги, які досягаються за допомогою цього винаходу, представлені в прикладах, описаних нижче. Щодо цих прикладів: На фіг. 1 показаний "отвір", який показує, як гідрофобні частки відділяються від інших часток; фіг. 2 являє собою графік, який демонструє вплив неочищеної води (контроль А) і кислих вод В и С на розподіл розмірів за кількістю часток смоли; фіг. 3 являє собою графік, який ілюструє розподіл розмірів за кількістю часток смоли при використанні 0,5 кг полідадмаку на тонну в контрольних точках А2, В2 і С2; фіг. 3 являє собою графік, який ілюструє розподіл розмірів за кількістю часток смоли при використанні 0,5 кг поліаміну на тонну в контрольних точках А4, В4 і С4; фіг. 5 являє собою графік, який ілюструє розподіл розмірів за кількість часток смоли при використанні 0,5 кг бетоніту на тонну в контрольних точках А6, В6 і З6; 6 UA 109903 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 фіг. 6 являє собою графік, який ілюструє кількість часток смоли як функцію кількості хімічних речовин, при порівнянні контрольних точок для полідадмаку (А1, А4 і А5) з контрольними точками для бетоніту (С1, С6 і С7), в усіх з яких було додано 0,5 кг активної хімічної речовини на тонну; фіг. 7 являє собою графік, який ілюструє кількість гідрофобних часток у контрольних точках A1, B1 і C1; фіг. 8 являє собою графік, який ілюструє кількість гідрофобних часток у контрольних точках A2, B2 і C2; фіг. 9 являє собою графік, який ілюструє кількість гідрофобних часток у контрольних точках A4, B4 і C4 ( фіг. 9A) і кількість гідрофобних часток у контрольних точках A6, B6 і C6 ( фіг. 9B). Детальний опис кращих втілень цього винаходу Цей винахід стосується способу виробництва паперу або картону з паперової або картонної волокнистої маси, відповідно до якого волокнисту масу розбавляють кислотною водою, зокрема, так, що значення pH маси підвищують лугом і одночасно збільшують процентний вміст твердих речовин у волокнистій масі, щоб осаджувати карбонатний наповнювач з кислотної води в структуру паперу або картону. Відповідно до одного з варіантів втілення, винахід стосується виробництва виробів з паперу, картону або подібного волокна з використанням паперо- або картоноробної машині. Звичайно в паперо- або картоноробній машині паперову, картонну або відповідну волокнисту маса (волокнисту субстанцію) оббризкують водою спочатку до консистенції 0,1-2 % мас., після цього в рідку масу додають наповнювачі та можливі добавки, а отриману рідку масу розподіляють на сітку і висушують шляхом видалення води, зокрема, за допомогою фільтрації, компресії та випаровування. Ці операції звичайно виконують, відповідно, в сітковій, компресійній та сушильній секціях паперо- або картоноробної машині. У цьому варіанті рідку масу, що містить тверді речовини, таку як паперову або картонну рідку масу, виготовляють шляхом розбавлення з використанням водної композиції. Внаслідок цього забезпечується прикріплення гідрофобних часток до волокнистих решітки, максимальне втримання на сітці та швидке зневоднення в сітковій секції. Метою є те, що в результаті впливу іонів кальцію та/або магнію водної композиції і в результаті впливу бікарбонату, карбонатний наповнювач осаджується в структурі волокна перед компресійною секцією або після неї. Таке осадження проводять шляхом підвищення величини pH паперової маси лугом і сушіння паперу в сушильній секції. Здійснення осадження також можливе при використанні тільки сушіння. Метою є утворення бажаної кількості та розподілу осілого карбонатного наповнювача в структурі волокна шляхом регулювання процесу зневоднення в сітковій та компресійних секціях, і тим самим регулювання сухої складової волокнистого полотна перед компресійною секцією і після неї. Процес зневоднення може також регулюватися шляхом прикріплення гідрофобної шкідливої речовини до волокна. Ця розчинна і колоїдна речовина, тобто шкідлива речовина, може бути вилучена з волокнистої маси, яка надходить із виробництва целюлози, деревної маси або вторинного волокна, таким чином, що цю густу волокнисту масу розчинюють водною композицією, яка готується в "досліджуваній воді" паперо- або картоноробної машини, яка містить у собі карбонатні частки колоїдного розміру, іони бікарбонату та інші форми карбонатів, таким чином, щоб величина pH водних розчинів залишалася в основному в діапазоні від 6,0 до 8,3, а консистенція після розбавлення становила принаймні 1,5 %. У цьому винаході "колоїдна карбонатна частка" означає різні форми карбонату (наприклад, 2CO3 і HCO3 ), які мають невеликий середній розмір часток, менше 300 нанометрів, а краще менше 100 нанометрів. Бажано, щоб карбонат був карбонатом кальцію, а процентний вміст його добавок становив у кращому випадку щонайменше 0,01 %, наприклад, 0,01-5 %, особливо 0,013 % від маси твердих речовин волокнистої маси. Прикріплення розчинної і колоїдної речовини, особливо гідрофобних часток, які надходять із виробництва целюлози, деревної маси або вторинного волокна, до волокна може контролюватися за допомогою катіонних полімерних коагулянтів, які звичайно мають дуже короткі зв'язки, але які мають високу щільність катіонного електричного заряду. Прикладами цих катіонних полімерів-коагулянтів, є крохмаль, поліаміни, полідадмак, поліетиленіміни, поліакриламіди, полівініламіни та співполімери або їх тримери. Розчинні у воді сполуки, які містять алюміній, такі як сульфат алюмінію, тобто галун, та хлорид поліалюмінію, додають катіонний заряд циркуляційним водам і, таким чином, полегшують прикріплення гідрофобної речовини до волокна. Здатність різних неорганічних мінералів, таких як бетоніт і тальк, видаляти гідрофобні частки з оборотної води заснована на їхній низький гідрофобності. 7 UA 109903 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Цей винахід, таким чином, особливо належить до способу, у якому целюлозу, деревну маса або масу з вторинних волокон, розводять водною композицією, яка утворюється у водному розчині, зокрема, із часток карбонату та бікарбонату колоїдного розміру і інших форм карбонату у водному розчині таким чином, щоб значення pH у водному розчині залишалося в ході такого утворення водного розчину в діапазоні 6,0-8,3, і, зокрема, гідрофобна шкідлива речовина прикріплювалася до волокна перед тим, як вода видаляється з маси шляхом фільтрації, компресії та сушіння. Відповідно до цього винаходу бажано, щоб електрично заряджений полімер та/або неорганічна хімічна речовина додавали у воду для підготовки водної композиції або у водну композицію перед розведенням густої деревної маси, целюлози або знебарвленої маси з вторинного волокна. Відповідно до кращого варіанта втілення цього винаходу, целюлозу, деревну масу або масу з вторинного волокна спочатку розводять водною композицією, після чого додають один або кілька заряджених полімерів та/або неорганічних хімічних речовин, а інгредієнтам дають можливість прореагувати один з одним перед тим, як видаляють воду з волокнистої маси. У ході розведення завданням є підтримка консистенції на максимально високому рівні для того, щоб прикріпити якнайбільше розчинної та колоїдної шкідливої речовини до волокна. Іншою можливістю є використання кислотної води відповідно до цього винаходу в струменях для промивання сіток і повсті разом з різними зарядженими полімерами або неорганічними речовинами або окремо. Метою є запобігання засміченню осадами повсті, сіток і інших частин паперо- або картоноробних машин. Відповідно до одного з кращих варіантів втілення цього винаходу, целюлоза, деревна маса або маса з вторинних волокон, яку розводять водною композицією, зазначеною вище, діє разом з одним або декількома зарядженими полімерами та/або неорганічними хімічними речовинами таким чином, що їх дозують в рідку масу або волокнисту масу в одній точці або в декількох точках у системі оборотної води паперо- або картоноробної машини. Полімерами, які використовуються для цієї мети, можуть бути натуральні полімери або синтетичні полімери. Заряджені полімери, які використовуються в цьому винаході являють собою натуральні полімери, синтетичні полімери, співполімери або їх суміш, особливо катіонний поліакриламід, поліетіленімін, крохмаль, полідадмак, поліакриламід, поліамін, крохмальний коагулянт, співполімери яких-небудь із них або два чи більше таких полімерів або співполімерів. Найкращим зарядженим полімером є полідадмак, поліамін, поліакриламід або співполімер або тример двох або більше цих полімерів. Неорганічні хімічні речовини, які використовуються в цьому винаході, у свою чергу, являють собою, наприклад, поверхнево-активні речовини, аніонні полімери, співполімер аніонного і гідрофобного полімеру, тальк, галун, хлорид поліалюмінію, бентоніт, крохмаль, желатин і деякі інші білки та дуже катіонні полімери. Звичайно катіонні полімери з високим зарядом мають більш короткі ланцюжки в порівнянні з полімерами з низьким зарядом. Полімери з високим зарядом звичайно називаються коагулянтами або закріплювачами, тому що їх завданням є зменшити рівень аніонного заряду розбавленої і колоїдної речовини та прикріпити гідрофобну речовину до волокон. Прикладами цих катіонних полімерів є поліакриламід, поліетиленімін, крохмаль, полідадмак, поліамін, поліетиленоксид, полівініламід, дицианамід, співполімер або тример якого-небудь із зазначених полімерів або суміш будь-яких з них. Крім вищевказаного, також є можливість додавати інші полімери в паперову масу на різних етапах процесу виробництва паперу або картону, після чого проводять розведення водною композицією. Разом з водною композицією полімери вносять поліпшення на декількох підетапах виробництва паперу або картону, тобто на тих етапах, на яких гідрофобна речовина прикріплюється до волокна. Однак, щоб добитися найкращих ефектів, також важливо щоб у водному розчині були присутні карбонати, утворені іонами (особливо бікарбонати), разом з колоїдним карбонатом кальцію. Відповідно до одного з кращих варіантів втілення цього винаходу у водну композицію або в волокнисту масу, яку розбавляють цією композицією, також додають сполуку, яка містить розчинний у воді алюміній. В ідеальній структурі паперу або картону наповнювачі перебувають біля поверхні, а міцний і жорсткий середній стрій формується з водневих зв'язків без наповнювача, щоб не знижувати міцність і жорсткість. Метою використання лугу є забезпечення осадження карбонатного наповнювача в структуру волокна без запобігання видаленню води в сітковій секції. Паперова рідка маса, яка розводиться композицією відповідно до цього винаходу, може містити наповнювачі або покриті паперові відходи, які змішують з волокнами перед тим, як вона 8 UA 109903 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 попадає в напірний ящик, але вони не є обов'язковими. У кращому варіанті застосування фактично ні покриті паперові відходи, ні наповнювач не додають в паперову або картонну масу. Цей винахід має безліч функцій і поліпшує декілька властивостей: він поліпшує як якісні характеристики паперу та картону, так і економічні показники виробничого процесу. Наприклад, цей винахід робить зайвою потребу в підмішуванні наповнювача у волокнисту масу перед тим, як вона попадає в напірний ящик, і все таки є можливість замінити волокно наповнювачем, який забезпечує непрозорість, яскравість і друкарські властивості в тих місцях, де вони потрібні, тобто в структурі готового паперу або картону. У той же час запобігають попаданню наповнювача у систему оборотної води, яке трапляється через погане утримання наповнювача. Поліпшення міцності структури паперу або картону при підвищенні жорсткості та товщини (маси) досягається наявністю міцного середнього шару. У цьому винаході волокна можуть бути хімічною целюлозною масою або деревною масою. Також може використовуватися вторинне волокно. Наприклад, тверді речовини можуть утворювати волокна із сульфатної і сульфітної волокнистої маси, розведеної волокнистої маси, нановолокнистої маси, хіміко-механічної деревної маси (CTMP), термомеханічної деревної маси (TMP), пресованої деревної маси (PGW) і деревної маси, вторинного волокна або волокон зі знебарвленої волокнистої маси. Звичайно сульфатна і сульфітна волокниста маса називається целюлозою, тоді як термомеханічна деревна маса, пресована деревна маса та деревна маса називаються деревними масами. Усі хімічні речовини, які використовуються у виробництві паперу та картону, також можуть бути використані у виробництві паперу відповідно до цього винаходу - це клеї для внутрішнього шару, клеї для поверхні, флокулянти, коагулянти, протишламові речовини, оптичні освітлювачі, пластичні пігменти, фарби, алюмінієві сполуки, вологостійкі клеї, диспергатори, піногасники, крохмаль, вибілюючі речовини тощо. Більше того, є можливість використовувати алюмінієві сполуки, заряджені натуральні полімери, заряджені синтетичні полімери та бетоніт, тальк тощо. У цьому винаході є можливість використання різних хімічних речовин для поліпшення продуктивності паперо- або картоноробної машини і якості продукції, що виробляється. Метою є або вплинути за допомогою різних хімічних речовин на економічні показники технологічного процесу, або поліпшити конкретний важливий якісний показник у ході виробництва паперу або картону. У цьому випадку часто мають місце небажані реакції між різними хімічними речовинами. Використання різних хімічних речовин легко приводить до утворення хімічних залишків у системі оборотної води, які можуть з'являтися у вигляді осадів та бруду, і інших проблем з безвідривним проходженням полотна при виробництві паперу та картону. Дуже мала кількість хімічних речовин дають багато вдосконалень як у процесі виробництва, так і в якості продукції. Однак, цей винахід поліпшує ряд характеристик, таких як якісні параметри паперу та картону, так і економічні показники виробничого процесу. Таким чином, крім цих необов'язкових хімічних речовин, цей винахід використовує водну композицію, яка утворюється з форм карбонату та з іонів кальцію та/або іонів магнію при значенні pH нижче, чим 8,3. Ці форми карбонату можуть бути, серед іншого, частками карбонату колоїдного розміру (кальцію та/або магнію), іонами бікарбонату, двоокисом вуглецю та іншими формами карбонату у водному розчині зі значенням pH меншим, ніж 8,3, наприклад, 6,0-8,3, при процентному вмісті, як мінімум, 0,01 %, наприклад, 0,01-5 %, краще 0,01-3 % від маси твердих речовин. Така водна композиція тут і далі в цій заявці називається "кислотною водою". Коли таку композицію використовують при виробництві паперу або картону, то волокнисту масу повністю або частково розбавляють цією композицією. Цю або відповідну композицію у кращому випадку готують з додаванням суспензії оксиду або гідроксиду, найкраще у формі суспензії оксиду кальцію або гідроксиду кальцію, та одночасно двоокису вуглецю в текучий водний розчин таким чином, щоб значення pH розчину залишалося нижче, чим 8,3, краще, щоб значення було в діапазоні від 6,0 до 8,3. Відповідно до прийнятного варіанта втілення, кількість доданих оксиду або гідроксиду є такою, що результуючий процентний вміст становить принаймні 0,01 %, наприклад, приблизно 0,01-5 %, краще приблизно 0,01-3 %, від маси твердих речовин готової волокнистої маси. При цій композиції утворюється продукт із паперу або картону, який містить у собі, принаймні, тверді речовини із зазначеної водної композиції та волокно. При виробництві водної композиції важливо, щоб значення pH композиції підтримувалося на постійному рівні на стадії виробництва, а використовуваною сировиною був проточний водний розчин, значення pH якого залишається в діапазоні від 6 до 8,3. Таким чином виключаються коливання значення pH при додаванні композиції в волокнисту масу. При виробництві паперу 9 UA 109903 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 або картону значні коливання в значенні pH легко приводять до утворення осадів, а також проблем з безвідривним проходженням полотна. У випадку деревної маси лужний діапазон значень pH також приводить до потемніння маси. Це можна помітити, наприклад, коли виконується відведення із сітки води, яка містить дрібнодисперсну суспензію. Гідрокарбонат кислотної води розпадається при нагріванні, коли значення pH зростає або підвищується тиск, тим самим викликаючи його реакцію з іонами кальцію (або іонами магнію). У цьому випадку утворюються карбонат кальцію (карбонат магнію), двоокис вуглецю і вода у відповідності з наступною формулою реакції: 2+ Ca + (HCO3 )2  CaCO3 + CO2 + H2O. Одна з найбільш важливих систем для буферизації pH води стосується хімії іонів карбонату. Вона є критично важливою для паперо- або картоноробних машин, задане значення pH системи оборотної води яких підтримується на псевдонейтральному або нейтральному рівні. Діапазон значень pH від 6 до 8 є стандартним у сучасних паперо- або картоноробних машинах. Найбільш важливою причиною для вибору цього діапазону значень pH є використання карбонатних наповнювачів і покривних пігментів, принесених покритими паперовими відходами, а часто також швидке зневоднення, яке досягається в межах цього діапазону значень pH. У цьому випадку карбонатна система означає зміну форм карбонату у відповідності зі значенням pH. Основними формами карбонату є такі: 2H2CO3  HCO3  CO3 У кислотному діапазоні pH основними формами карбонату є розчинний двоокис вуглецю (CO2) і, в незначній мірі, вуглекислота (H2CO3). У нейтральному (з обох боків значення pH 7) і лужному діапазоні бікарбонат, тобто гідрокарбонат (HCO 3 ), є основною формою карбонату, навіть до величини pH приблизно 10. У межах власне лужного діапазону (значення pH > 10) 2основною формою є карбонат (CO3 ). При переміщенні з лужного діапазону в кислотний 2діапазон, особливо всі CO3 перетворюються у форму HCО3 при значенні pH приблизно 8,3. Отже в діапазоні pH від 6 до 8, який є найбільш важливим діапазоном для паперового або картонного виробництва, основною формою є бікарбонат (HCO3 ). Наповнювачі з карбонату кальцію та пігменти являють собою кальцієві солі вугільної кислоти, які є загальновідомими в паперовій і картонній індустрії як тонкодисперсний карбонат кальцію (GCC) або осаджений карбонат кальцію (PCC). Традиційним завданням є підтримування середнього розміру часток цих солей на рівні більш 500 нанометрів, звичайно 13 мікрометра, тому що в цьому випадку вважають, що досягаються найкращі з можливих світлорозсіювальні властивості (яскравість і непрозорість). Розчинність цих часток у воді є дуже обмеженою при нормальних умовах. Однією із причин використання наповнювачів і пігментів з карбонату кальцію є заміна волокна, яке часто набагато дорожче, в готовому папері або картоні. Однак у кислому середовищі розчинні іони кальцію, які збільшують жорсткість води, вивільняються з карбонату кальцію. Зниження значення pH з 8 до 7 може привести до 2+ стократного збільшення кількості розчинених іонів Ca . Звичайно завданням є підтримування значення pH суспензії карбонату приблизно на рівні 8, якщо не вище, для того, щоб запобігти такому розчиненню, яке є шкідливим для структури наповнювачів і пігментів. У цьому випадку також найбільші переваги цього винаходу при виробництві паперу та картону будуть втрачені в результаті зниження ролі бікарбонату (HCO3) і колоїдних часток карбонату кальцію. Фактично, в цьому винаході ми виявили, що якщо у воді присутній розчинений двоокис вуглецю, то карбонат кальцію розчиняється і змінює форму на бікарбонат кальцію. У подальшому, були виявлені переваги обробляння набраної води паперо- або картоноробної машини або люсованим оксилом кальцію (CaO) або гідроксидом кальцію (Ca(OH) 2) і додавання двоокису вуглецю (CO2) у технологічну воду, причому у цьому випадку переваги проявляються, коли привнесені в ході виробництва целюлози, деревної маси або вторинного волокна розчинені та колоїдні (особливо гідрофобні) речовини виводяться з виробництва паперу або картону разом з готовою продукцією. Важливо, щоб при додаванні в набрану воду оксиду або гідроксиду, такого як кальцій, гідроксид або їх суміш, використовувалася вода, що практично не містить волокон. Кількість додавання цих оксидів або гідроксидів або їх сумішей, які додають одночасно разом з двоокисом вуглецю, була такою, щоб значення pH водної композиції підтримувалося в діапазоні від 6,0 до 8,3. У цьому випадку можливо утворення водного розчину сполуки карбонату колоїдного розміру (із середнім розміром часток менше 300 нанометрів, краще - менше 100 2нанометрів) і сполуки бікарбонату, а також зведення до мінімуму впливу іонів карбонату (CO 3 ). Краще, щоб технологічна вода для обробляння була неочищеною водою, хімічно очищеною водою, механічно очищеною водою, водою після сітки, фільтратом, очищеним до різних 10 UA 109903 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ступенів чистоти, або іншою водою, яку використовують на паперових або картонних фабриках, або сумішшю одного або декількох видів води, зазначених вище. Відповідно до зазначеного вище, варіації значення pH приводять, серед іншого, до появи осаду, наприклад, часток CaCO3, які можуть мати розмір елементарної частки (менше 10 нанометрів) і які виділяються в осад із Ca(HCO 3)2. Приведення до мінімуму варіацій pH на етапі виробництва водної композиції відповідно до цього винаходу запобігає утворенню можливих шкідливих осадів і проблем з безвідривним проходженням полотна, а зниження яскравості, яке виникає в лужному діапазоні pH, що є звичайним для деревної маси, зменшується. В основному, проблеми з безвідривним проходженням полотна на паперо- або картоноробній машині виникають, наприклад, при засміченні сіток та повсті і у вигляді розривів. Фактично, у технології виробництва паперу або картону відповідно до цього винаходу, і особливо у виробництві водної композиції, яка використовується в технологічному процесі, важливо, щоб нелюсоване вапно або гідроксид кальцію додавалися у водний розчин, такий як набрана вода целюлози, деревної маси або волокнистої маси з вторинного волокна з виробництва паперу або картону, одночасно з двоокисом вуглецю, при цьому значення pH технологічної води підтримують на початковому рівні під час додавання всіх цих компонентів. Виходячи із зазначеного вище, в одному варіанті втілення для того, щоб створити карбонатний наповнювач із кислотної води в напірному ящику, у сітковій, компресійній та/або сушильній секціях, використовується тиск. Звичайно карбонатна сполука, яку містить кислотна вода, являє собою, в основному, карбонат кальцію, карбонат магнію, їх комбінацію або суміш. "В основному" в цьому випадку означає, що принаймні 50 % мас. карбонатних сполук являють собою карбонат кальцію, їх комбінацію або суміш. Однак, сполука також може містити в собі інший луг і лужноземельні карбонати, включаючи аміачні сполуки. Що стосується водної композиції та виробництва, ми також посилаємося на те, що описується в заявках FI20085969, FI20096098, FI20105437 і FI20105627. Коли обробляють технологічні води паперо- або картоноробної машини відповідно до цього винаходу на фабриці, на одиницю об'єму водної композиції утворюється більша кількість корисного бікарбонату, ніж якби в технологічні води додавали суспензію карбонату кальцію, через рівноважну реакцію різних форм карбонату. Однак, карбонат кальцію, який використовується в цьому винаході, повинен бути колоїдним, середній розмір частки якого повинен бути краще менше 100 нанометрів. У результаті гідратації двоокису вуглецю у воді, бікарбонат реагує з волокном і зарядженими групами дрібних часток, наприклад, карбоксильною і гідроксильною групами, і, можливо, впливає на утворення водневих зв'язків між цими групами та молекулами води. Різні форми іонів карбонату, які присутні у розчинах за цим винаходом, впливають на ширину "зони відштовхування", роблячи її вужче на поверхні різних твердих речовин паперової або картонної маси. У цьому випадку різні поверхневі реакції, такі як флокуляція та коагуляція, проходять легше. У цьому винаході демонструється, що коли вищевказана "кислотна вода", тобто водна композиція, використовується як така для розведення паперової або картонної маси і особливо коли значення pH розведеної паперової або картонної маси підвищують лугом і, в той же час, коли процентний вміст твердих речовин у масі підвищується шляхом інфільтрації, компресії та випаровування в сітковій, компресійній і сушильній секціях, відповідно, карбонатний наповнювач осаджується з водної композиції в паперову або картонну структуру. Осілий карбонатний наповнювач у структурі паперу або карбонату позитивно впливає на яскравість, непрозорість, друкарські властивості (здатність до вбирання друкарської фарби), товщину та жорсткість. Відповідно, продемонстровано, що коли вищевказану "кислотну воду", тобто водну композицію, використовують для розведення целюлози, деревної маси або маси з вторинних волокон, і зокрема, коли на більш пізньому етапі виробництва паперу або картону інші заряджені полімери та/або неорганічні хімічні речовині додають в розведену масу, є можливість позитивно впливати, зокрема, на видалення розбавленої та колоїдної речовини, принесеної деревною масою або масою з вторинних волокон, з оборотної води. Інші заряджені полімери та/або неорганічні хімічні речовини стосуються всіх інших натуральних або синтетичних волокон, які використовуються у виробництві паперу або картону перед тим, як масу фільтрують, стискують та висушують. Краще, коли значення pH рідкої маси підвищують за допомогою лугу до, щонайменше, 8,3, найбільш прийнятним є діапазон від 8,35 до 10,0, а краще - приблизно від 8,4 до 9,8. Відповідно до додаткового застосування цього винаходу у виробництві паперу або картону, майже сухий папір або картон або продукт із такого ж волокна змочують у кислотній воді, після чого його значення pH підвищують за допомогою лугу, після чого його висушують. Це можна 11 UA 109903 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виконувати так, що майже сухий папір або картон або подібний волокнистий продукт змочують в кислотній воді, а потім висушують. Краще, щоб змочування проводилося шляхом занурення паперу або картону або продукту з такого волокна у басейн, у якому утримується кислотна вода. Відповідно до іншого втілення кислотна вода наноситься, щонайменше, на одну поверхню продукту з волокна, а краще на обидві поверхні, за допомогою розбризкування або розпилення. Тут термін "майже сухий папір або картон або подібний волокнистий продукт" означає волокнистий продукт, процентний вміст сухої речовини в якому становить принаймні 40 % мас., головним чином більш 40 % мас., а найкраще - в діапазоні приблизно від 45 до 75 % мас. від загальної маси волокнистого продукту. Як описано вище, є можливість виконати втілення, наприклад, в комбінації з поверхневим проклеюванням або як окремий процес змочування, наприклад, перед покриттям паперу. Також необхідно відзначити, що є можливість виконати зазначене втілення також за допомогою сушіння волокнистого продукту після змочування без підвищення значення pH. Нижченаведені приклади описують певні кращі втілення цього винаходу. Їхньою метою є продемонструвати переваги та вигоди, які несе цей винахід, а не обмежити обсяг зазіхань цього винаходу. Приклади Результати, які наведені нижче, демонструють, що коли значення pH вологого паперу підвищують лугом та/або шляхом сушіння, то є можливість примусити іони карбонату, які перебувають в іонній формі, зокрема іони бікарбонату, вступати в реакцію з вільними іонами кальцію та утворювати частки карбонату кальцію, які надають структурні переваги, коли вони прикріплюються до поверхні волокон. Частки карбонату кальцію розташовуються між фібрилами і волокном, забезпечуючи орієнтацію фібрил назовні і наділяючи структуру паперу або картону непрозорістю, яскравістю, жорсткістю та товщиною (пухкістю). Зокрема, частки карбонату кальцію на поверхні паперу або картону поліпшують вбирання друкарської фарби. Можливо, частина осілого карбонату кальцію перебуває усередині внутрішніх каналів волокон і пор. Що стосується деревної маси, дрібні частки діють як фібрили, забезпечуючи структурні переваги для мережі волокон через меншу кількість фібрил. Результати, які наведені нижче, також демонструють, що розчинний двоокис вуглецю і бікарбонат утворюють просторову перешкоду розчиненню гідрофобних часток. Можливо, розчинні іони кальцію прикріплюють розсіяні гідрофобні частки на поверхню колоїдних часток карбонату кальцію волокна, особливо найдрібніших часток карбонату кальцію, тобто елементарних часток (менше за 10 нанометрів), і на поверхню волокна. Можливо, що цьому сприяє бікарбонат, що впливає на заряд фібрили волокна, відштовхуючи фібрилу від поверхні волокна та одну від одної, причому у цьому випадку зона адсорбції збільшується, а гідрофобні частки адсорбуються набагато легше. Адсорбція до фібрил та волокна додатково полегшується при використанні катіонних полімерів і неорганічних матеріалів, таких як бентоніт і тальк. Вплив неорганічних часток на підвищення адсорбції гідрофобних часток ґрунтується на їхній здатності до підвищення площі гідрофобної адсорбції, тоді як вплив катіонних полімерів базується на наслідку підвищення катіонного заряду. Приклад 1 - Виготовлення кислотної води Цей приклад описує виготовлення кислотної води В і С, що використовується в наступних прикладах 2 і 3. Світлий надлишковий продукт, що виробляється зі світлої води із сіткового відділення машини для виробництва тарного картону, використовується у прикладі 2 для розбавлення густої дефібрерної деревної маси. Світлий фільтрат машини для виробництва газетного паперу, що використовує знебарвлену волокнисту масу, використовується в прикладі 3 для розбавлення густої знебарвленої волокнистої маси, що надходить із установки знебарвлення. Кислотна вода для прикладів 2 і 3 була приготовлена на світлому надлишковому продукті(приклад 2) машини для виробництва тарного картону, якому дали час для осадження протягом 12 годин, або на світлому фільтраті (приклад 3) машини для виробництва газетного паперу, що використовує знебарвлену волокнисту масу. Як світлий надлишковий продукт, так і світлий фільтрат описують технологічну воду машини для виробництва картону та машини для виробництва газетного паперу. Спочатку 30 кілограмів світлого знятого зверху продукту або світлого фільтрату були зважені в пластикову каністру, що закривається (ємність 30 літрів). 150 грамів нелюсованого вапна (CaO) додали в 350 грамів води після іонообмінного обробляння з температурою 45 °C і в той же час плавно перемішали. Отримане в такий спосіб люсоване вапно додали разом з двоокисом вуглецю до 30 кілограмів світлого фільтрату або знятого зверху продукту, підтримуючи в той же час значення pH на рівні 6,3. Цей розчин був залишений для утворення осаду на 12 годин, після чого колоїдна, неосіла частина була вилучена з 12 UA 109903 C2 5 10 15 20 25 30 каністри. Осад на дні не використовували у випробуваннях. Середній розмір частки цієї колоїдної речовини становив 66 нанометрів (прилад Malvern nano-ZS), а вміст сухої речовини склав 0,12 г/л. Коли густа дефібрерна деревна маса або знебарвлена маса перший раз були розведені кислотною водою, описаною вище, і після цього хімічні речовини, зазначені в таблиці 1, були додані в розведену густу масу, утворився розчин, що у наступних прикладах називається кислотною водою B. Коли в кислотну воду, що була приготовлена у відповідності зі способом, описаним вище, безпосередньо перед тим, як була розведена густа дефібрерна деревна маса або знебарвлена маса, додали хімічні речовини з таблиці 1, була утворена, у свою чергу, кислотна вода С. Приклад 2 - Виготовлення дефібрерної деревної маси за допомогою кислотної води У цьому прикладі використовувалася дефібрерна деревна маса, вибілена H2O2, для середнього шару машини для виробництва тарного картону зі збірника-акумулятора картонної фабрики. Консистенція волокнистої маси становила 10,6 %, а показник міри зневоднювання становив 340. Вода із сіткового відділення машини виробництва тарного картону була залишена на 12 годин для відстоювання перед тим, як світлий знятий зверху продукт виділили з осілої волокнистої речовини. У контрольній точці A (контрольна проба A), дефібрерна деревна маса була розведена світлим продуктом, знятим зверху, до консистенції 2,0 %. Значення pH розведеної маси підвищили приблизно з 5 до 6,3 розчином NaOH, і в цю 2,0 %-ну волокнисту масу в приладі DDJ (Dynamic Drainage Jar) додали хімічні речовини з таблиці 3. У контрольній точці B (кислотна вода B) дефібрерна деревна маса розводилася кислотною водою B, що була приготовлена за прикладом 1, до консистенції 2,0 %, а хімічні речовини з таблиці 3 додавалися в цю 2,0 %-ну масу в прилад DDJ. У контрольній точці C (кислотна вода C) дефібрерна деревна маса розводилася кислотною водою C, що була приготовлена за прикладом 1, до консистенції 2,0 % відразу після того, як у кислотну воду C були додані хімічні речовини з таблиці 3. Згодом, хімічні речовини з таблиці 3 додавали в кислотну воду перед тим, як масу розводять, і перед остаточною підготовкою в приладі DDJ у контрольних точках C. У таблиці 1 наведені різні контрольні точки, у яких дози хімічних речовин виражені для активних хімічних речовин і розраховані відносно сухого волокна. Виконували чотири повтори на кожному хімічному рівні, і на кожному хімічному рівні всі три різні маси готували окремо (контрольна проба А, кислотна вода В и кислотна вода С). Використовувався полідадмак (дадмак) типу Zenix DC7429, а використовуваним поліаміном (аміном) був Zenix DC7479, обидва отримані з Ашленда. Використовувався бентоніт типу Hydrocol SH, отриманий від фірми BASF. Таблиця 1 Контрольні точки в прикладі 2 ДЕФІБРЕРНА ДЕРЕВНА МАСА дадмак 1 2 3 амін 4 5 Бентоніт 6 7 Контрольна проба А Кислотна вода B Кислотна вода C кг/т 0 0,5 1,5 кг/т 0,5 1,5 кг/т 0,5 1,5 кг/т 0 0,5 1,5 кг/т 0,5 1,5 кг/т 0,5 1,5 кг/т 0 0,5 1,5 кг/т 0,5 1,5 кг/т 0,5 1,5 35 40 Пробу волокнистої маси об'ємом 300 мл з консистенцією 2,0 % змішували в приладі DDJ (Dynamic Drainage Jar) зі швидкістю 1000 об./хв. протягом 2 хвилин відповідно до таблиці 1 або без додавання будь-яких хімічних речовин, або з кількістю доданих в прилад DDJ хімічних речовин відповідно до таблиці 1. Після цього нижній клапан в приладі DDJ відкривали і пробу об'ємом 100 мл відбирали через металеву сітку 100 комірок на дюйм. У разі цієї дефібрерної деревної маси гідрофобними частками є смола. Число і розмір гідрофобних часток у пробі об'ємом 100 мілілітрів, яка готується, як зазначено вище, аналізуються за допомогою проточного цитометра. Проби нумеруються A1-A7, B1-B7 і C1-C7 відповідно до таблиці 1. Всі проби перед аналізом були ретельно перемішані та розведені 13 UA 109903 C2 5 10 водою після іонообмінного обробляння і фільтрування (0,2 мкм) до співвідношення 1:50. 1 мл розбавленої проби зафарбували приблизно протягом 1 хвилини 20 мкл розчину барвника нільський червоний (розчин нільського червоного = 10 мкг/мл метанолу). Проби були перемішані за допомогою віброзмішувача та проаналізовані за допомогою проточного цитометра Partec CyFlo SL Blue. Каналом запуску був детектор прямого розсіювання. Гідрофобні частки відокремлювалися від інших часток відповідно до "воріт", показаних на фіг 1. Рівень мутності вимірювався за допомогою стандартного вимірювача мутності, що показує мутність в одиницях мутності за формазином (FTU). Заряд фільтрату визначається титруванням за допомогою детектора заряду часток (PCD) від компанії Mutek. Набута мутність, колоїдний заряд і число гідрофобних часток у мільйонах наводяться у таблиці 2. Таблиця 2 Результати за прикладом 2 ДЕФІБРЕРНА ДЕРЕВНА МАСА A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 15 20 25 30 Гідрофобні частки/мл X 6 10 19,8 7,1 5,5 10,8 3,6 14,1 12,4 12,6 5,0 4,2 4,8 3,8 6,1 6,3 12,6 3,8 5,2 4,1 2,7 5,7 5,3 Мутність, FTU 1070 810 460 780 250 860 810 720 525 315 500 270 590 550 615 505 290 480 210 610 620 Колоїдний заряд, мкгекв/л -352 -200 -175 -215 -110 -290 -270 -290 -165 -140 -170 -130 -190 -180 -286 -145 -125 -150 -80 -230 -210 На фіг. 2 чітко показано, що число часток смоли значно знижується тільки тоді, коли густа (10,6 %) волокниста маса розводиться кислотною водою. Це означає, що саме вплив кислотної води полягає у підвищенні адгезії гідрофобних часток до волокна. Крім цього, не помітно скупчення часток смоли. На фіг. 3 показано, що додавання полідадмаку у кислотну воду безпосередньо перед розведенням густої волокнистої маси забезпечує кращий результат з прикріплення часток смоли на волокно (C2). Якщо густа волокниста маса розводиться кислотною водою, а після цього в розбавлену волокнисту масу додається 0,5 кг полідадамаку на тонну, то спостерігається скупчення (B2) часток смоли, і навіть не вся кількість часток смоли, прикріплених на волокна, є настільки великою у порівнянні з тим, коли полідадмак додається в кислотну воду перед розведенням густої дефібрерної волокнистої маси. Коли додається 0,5 кг поліаміну на тонну (дивись фіг. 4), то спостерігається деяке скупчення при обох порядках додавання (B4 і C4) кислотної води та поліаміну. У цьому випадку теж найкращим способом для прикріплення смоли до волокна є додавання поліаміну в кислотну воду відразу після розведення густої волокнистої маси. На фіг. 5 показано вплив 0,5 кг бентоніту на тонну на прикріплення смоли на волокно. У цьому випадку комбінований вплив хімічних речовин, що додаються, (бентоніту) і кислотної води є найбільшим. Без кислотної води це додавання бентоніту приводить до зниження 14 UA 109903 C2 5 10 15 20 25 30 загального числа часток смоли відповідно до таблиці 2 з 19,8 мільйонів до 14,1 мільйона часток на мілілітр. При використанні кислотної води (B6 і C6) у результаті виходить приблизно 6 мільйонів часток смоли на мілілітр. Знову, найбільш ефективним способом є додавання бентоніту у воду перед розбавленням. На фіг. 6 показано, що коли використовується кислотна вода (КВ), у яку додається бентоніт безпосередньо перед розведенням, то кращий рівень прикріплення часток смоли досягається при дозуванні 0,5 кг/т, а при дозуванні 1,5 кг/т досягається майже такий же рівень, як і при такому ж дозуванні полідадмаку або поліаміну. У такому випадку кислотна вода (КВ) у контрольних точках полідадамаку і поліаміну відсутня. Однак, цікавим є те, що комбінація бентоніту та кислотної води (бентоніт + КВ) є значно більш рентабельною для використання при виробництві паперу або картону. Приклад 3 - Виготовлення знебарвленої маси за допомогою кислотної води У цьому прикладі використовувана знебарвлена маса отримана зі збірника-накопичувача густої волокнистої маси фабрики з виробництва газетного паперу, що використовує знебарвлену масу. Консистенція волокнистої маси становила 11,9 %, а показник міри зневоднювання становив 85. Світлий фільтрат з машини для виробництва газетного паперу використовувався для розведення волокнистої маси або, відповідно до прикладу 1, для підготовки кислотної води B і кислотної води C. У контрольній точці A (контрольна проба A), знебарвлена волокниста маса була розведена світлим фільтратом до консистенції 2,0 %. Значення pH розведеної маси підвищили приблизно з 4,8 до 6,3 за допомогою 10 % розчину NaOH, а хімічні речовини з таблиці 3 додавали в цю 2,0 %-ну волокнисту масу в приладі DDJ. У контрольній точці B (кислотна вода B) знебарвлена волокниста маса розводилася кислотною водою B, що була виготовлена за прикладом 1, до консистенції 2,0 %, а хімічні речовини з таблиці 3 додавалися в цю 2,0 %-ну масу в приладі DDJ. У контрольній точці C (кислотна вода C) волокниста маса розводилася кислотною водою C, що була виготовлена за прикладом 1, до консистенції 2,0 % відразу після того, як у кислотну воду C були додані хімічні речовини з таблиці 3. У подальшому, хімічні речовини з таблиці 3 додавали в кислотну воду перед розведенням і остаточним оброблянням маси в приладі DDJ у контрольних точках C. У Таблиці 3 показані різні контрольні точки, у яких дози хімічних речовин виражені для активних хімічних речовин і розраховані за сухим волокном. Виконуються чотири повтори на кожному хімічному рівні, і на кожному хімічному рівні всі три різні маси готуються окремо (контрольна проба А, кислотна вода В и кислотна вода С). Використовувалися полідадмак (дадмак) типу Zenix DC7429 і поліамін (амін) типу Zenix DC7479, обидва отримані з Ашленда. Використовуваним бентонітом був Hydrocol SH, отриманий від BASF. 35 Таблиця 3 Контрольні точки в прикладі 3 ЗНЕБАРВЛЕНА МАСА дадмак 1 2 3 амін 4 5 бентоніт 6 7 40 45 Контрольна проба А кг/т 0 0,5 1,5 кг/т 0,5 1,5 кг/т 0,5 1,5 Кислотна вода B кг/т 0 0,5 1,5 кг/т 0,5 1,5 кг/т 0,5 1,5 Кислотна вода C кг/т 0 0,5 1,5 кг/т 0,5 1,5 кг/т 0,5 1,5 Пробу волокнистої маси об'ємом 300 мл з консистенцією 2,0 % змішували в приладі DDJ (Dynamic Drainage Jar) зі швидкістю 1000 об./хв. протягом 2 хвилин відповідно до таблиці 3, або без додавання будь-яких хімічних речовин, або з кількістю доданих в прилад DDJ хімічних речовин відповідно до таблиці 3. Після цього нижній клапан в приладі DDJ відкривали, і відбирали пробу об'ємом 100 мілілітрів через металеву сітку 100 комірок на дюйм. Число й розмір гідрофобних часток у пробах об'ємом 100 мілілітрів, які готуються, як зазначено вище, аналізуються за допомогою проточного цитометра. Проби нумеруються A1-A7, B1-B7 і C1-C7 відповідно до таблиці 3. Всі проби перед аналізом були ретельно перемішані та розведені фільтрованою і підданою іонообмінному оброблянню водою (0,2 мкм) до 15 UA 109903 C2 5 10 співвідношення 1:50. 1 мл розбавленої проби зафарбовувався приблизно протягом 1 хвилини 20 мкл розчином барвника нільський червоний (розчин нільського червоного = 10 мкг/мл метанолу). Проби були перемішані за допомогою віброзмішувача та проаналізовані за допомогою проточного цитометра Partec CyFlo SL Blue. Каналом запуск був детектор прямого розсіювання. Детальні інструкції з принципів роботи та застосування проточного цитометра для паперової або картонної маси можна знайти в докторській дисертації Ларі Вахасало (Lari Vähäsalo), "White pitch deposition – mechanisms and measuring techniques", Laboratory of Wood and Paper Chemistry, Department of Chemical Engineering, Abo Akademi University, Finland, 2005. Рівень мутності вимірювався за допомогою стандартного вимірювача мутності, що показує мутність в одиницях мутності за формазином (FTU). Заряд фільтрату визначали титруванням за допомогою детектора заряду часток від компанії Mutek. Отримана мутність, колоїдний заряд і число гідрофобних часток у мільйонах наведені у таблиці 4. 15 Таблиця 4 Результати за прикладом 3 ЗНЕБАРВЛЕНА МАСА A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 CI C2 C3 C4 C5 C6 C7 20 25 30 Гідрофобні частки, 6 кількість/мл X 10 32,4 20,5 8,8 22,1 6,6 25,8 24,3 19,7 12,6 5,2 10,7 4,4 11,4 8,3 19,7 8,4 4,4 8,3 3,2 7,6 3,6 Мутність, FTU 2450 460 106 246 62 1060 462 1815 215 77 187 43 260 244 1780 204 52 166 35 235 252 Колоїдний заряд, мкгекв/л -103 -45 -37 -44 -29 -86 -63 -91 -32 -30 -32 -25 -62 -56 -86 -30 -28 -29 -21 -67 -57 Отримані результати також показані в супровідних кресленнях (фіг. 7-9). На фіг. 7 показано, що кислотна вода здатна прикріплювати гідрофобні частки до волокна. На фіг. 8 показано, що найкраще додавати 0,5 кг полідадмаку на тонну в кислотну воду безпосередньо перед тим, як розводиться густа волокниста маса; у цьому випадку до волокна може бути прикріплене максимальне число гідрофобних часток. На фіг. 9 показано, що як 0,5 кг поліаміну на тонну ( фіг. 9А), так і 0,5 кг бентоніту на тонну ( фіг. 9B) забезпечують найкраще прикріплення гідрофобних часток до волокна, коли хімічна речовина додається в кислотну воду безпосередньо перед розведенням густої волокнистої маси (див. С4 і С6). Приклад 4. Вплив підвищення значення pH та/або сушіння на властивості вологого паперу або картону У цій серії випробувань суміш із вибіленої талової волокнистої маси та вибіленої березової маси була спочатку очищена в дефібрері Valley до SR 30. 30 % маси волокнистої маси є таловою волокнистою масою і 70 % - це березова маса. Очищення волокнистої маси виконується у відповідності зі стандартним методом SCAN-C 25:76. Цю волокнисту масу розвели кислотною водою (КВ) відповідно до цього винаходу до консистенції 0,2 %, перш ніж 16 UA 109903 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 виготовляти аркуші паперу. Додатково, для того щоб порівняти результати, були приготовлені рідкі маси шляхом їхнього розведення до 0,2 % водою після іонообмінного обробляння, у які був доданий осаджений карбонат кальцію (FS-240, Shaefer Finland Oy), що був осаджений до вмісту 0, 20 або 40 % у розрахунку на сухе волокно. Скаленоедричним PCC, що використовувався в цих базисних контрольних точках (A, B і C), був Precarb FS-240 (Schaefer Finland Oy). Кислотна вода (КВ) була приготовлена на воді після іонообмінного обробляння. Спочатку 25 кілограмів води після іонообмінного обробляння були зважені та додані у дві пластикові каністри (об'ємом 30 літрів), що закриваються. У цю воду був додано 170 грамів нелюсованого вапна (CaO), це вапно було погашено перед додаванням в 600 грамів води після іонообмінного обробляння з температурою 45 °C. При додаванні двоокису вуглецю в цю розбавлену суспензію гідроксиду кальцію, Ca(OH)2, значення pH знизилося приблизно з 12 до 6,3. Цей розчин був залишений для утворення осаду на 12 годин, після чого колоїдна, неосіла частина була вилучена з каністри. Осад на дні не використовували у випробуваннях. Ці води, що містили іони карбонату та кальцію, використовували як води для розбавлення, коли очищена целюлозна маса розводилася до консистенції 0,2 %. З приготовленої таким чином волокнистої маси, яка має консистенцію 0,2 %, у формі виготовили аркуші щільністю 80 г/м без використання циркуляційної води у відповідності зі стандартом SCAN-C 26:76 (SCAN-M 5:76). З кожної контрольної точки було виготовлено по 10 аркушів з використанням катіонного поліакриламіду (Praestaret PK 435) як утримуючої речовини. Були додані 250 г поліакриламіду на тонну при змішуванні без зсувних сил. Після цього аркуші віджаті у вологому стані та висушені у барабанній сушарці (120 °C, 2 години), як описано в публікації Пертті Аалтонена (Pertti Aaltonen): Methods of Testing Fibre Raw Material and Paper, Otakustantamo, Finland, 1986. Деякі з аркушів були залишені сушитися протягом 72 годин при температурі 23 °C, а деякі не були віджаті. Різні контрольні точки та методи обробляння в цих точках описані в Таблиці 5. Всі виготовлені аркуші були відправлені на обробляння протягом 48 годин при температурі 23 °C і відносній вологості 50 %. Після цього були перевірені маси аркушів, і були виявлені наступні властивості: процентний вміст наповнювача (575 °C і 2 години) яскравість ISO (Спектрометр L&W Elrepho SE070), ISO 2470 непрозорість (Спектрометр L&W Elrepho SE070), ISO 2471 жорсткість (Згинаючий тестер паперу L&W SE160), ISO 2493/SCAN-P 29:95 товщина (Вимірювач товщини L&W SE51), ISO 534 2 З точністю ±0,8 г/м маса аркушів відповідала заданій щільності 80 г/м . У цьому випробуванні оцінка друкарських властивостей аркушів проводилася за допомогою вимірювання їхньої оптичної щільності. Аркуші були віддруковані з використанням універсального тестера друкарських властивостей Universal Testprinter (виробник Testprint B.V.) із застосуванням фарби Coldset Black (виробник Sun Chemical, в'язкість 7,3 Па*с), використовуючи 10 міліграмів фарби на оборотному боці аркуша. Оптична щільність вимірялася з використанням денситометра (Macbeth) у підготовлених і висушених зразках через 2 години після друкування. У тестері Universal Testprinter був використаний тиск в 630 Н и швидкість 1 м/с. Контрольні точки та методи обробляння аркушів описані в Таблиці 5 нижче. КВ (кислотна вода) означає воду, що використовувалася відповідно до цього винаходу як вода для розбавлення у виробництві паперових аркушів. Аркуші в контрольній точці D висушувалися при кімнатній температурі (23 °C) протягом 72 годин. Розбавлення в контрольних точках A, B і С і сполуки для аркушів приготовлені на воді після іонообмінного обробляння. Таблиця 5 Варіанти обробляння виготовлених аркушів, перед підготовкою та випробуванням Контрольна точка A B C D E F G Підвищення pH (0,5 % NaOH) 0 % PCC НЕМАЄ 20 % PCC НЕМАЄ 40 % PCC НЕМАЄ КВ і NaOH ТАК КВ і сушіння в барабані НЕМАЄ КВ і NaOH і сушіння в барабані ТАК КВ НЕМАЄ Пояснення 17 Волога компресія ТАК ТАК ТАК ТАК НЕМАЄ ТАК ТАК Сушіння в барабані ТАК ТАК ТАК НЕМАЄ ТАК ТАК ТАК UA 109903 C2 5 Залежно від процентного вмісту наповнювача (575 °C і 2 години), що визначається по аркушах, результати лінійно нормалізовані до однакового процентного вмісту наповнювача (у цьому випадку до 1,9, 8,2, 10,1 і 1,5 %) у Таблицях 6, 7, 8 і 9. Ці нормалізування виконані відповідно до результатів базисних контрольних точок A, B і C. Надійність 95 % вказує довірчий інтервал в 95 %. Таблиця 6 Контрольна точка D у порівнянні з опорною - 1,9 % наповнювача у папері Контрольна точка D Контроль Надійність 95 % 10 Непрозорість, % 84,3 83,7 ±0,4 Яскравість за Жорсткість, Товщина, мкм ISO, % мкНм 82,7 178 498 81,9 161 480 ±0,2 ±2 ±16 Оптична щільність, 10 г 1,16 1,02 ±0,06 На аркуші в контрольній точці D, які виготовлені у формі для аркушів, розбризкується 0,5 %ний розчин NaOH у вигляді дрібних крапель, і аркуші паперу розміщуються між валяльними аркушами перед сушінням за допомогою пресування. Після цього відбувається сушіння при кімнатній температурі (23 °C) протягом 72 годин перед кондиціюванням та випробуваннями. Таблиця 7 Контрольна точка E у порівнянні з опорною - 8,2 % наповнювача у папері Контрольна точка E Контроль Надійність 95 % 15 Непрозорість, % 87,0 86,4 ±0,4 Яскравість по ISO, % 85,3 84,1 ±0,2 Товщина, мкм 206 167 ±2 Жорсткість, мкНм 580 470 ±16 Оптична щільність, 10 г 1,56 1,28 ±0,06 Після того, як аркуші паперу на контрольній точці E виготовлені у формі для аркушів, додається по два валяльні аркуші з кожного боку аркуша паперу. Сушіння пресуванням не виконується, замість цього аркуші висушуються в барабанній сушарці перед підготовкою та випробуванням. Таблиця 8 Контрольна точка F у порівнянні з опорною - 10,1 % наповнювача у папері Контрольна точка Непрозорість, % F Керування Надійність 95 % 88,4 87,3 ±0,4 Яскравість за ISO, % 85,7 84,8 ±0,2 Товщина, мкм 223 168 ±2 Жорсткість, мкНм 670 470 ±16 Оптична щільність, 10 г 1,64 1,36 ±0,06 20 На аркуші в контрольній точці F наносять 0,5 %-ний розчин NaOH. Після цього аркуші паперу, кожний окремо, містяться між валяльними аркушами. Аркуші висушуються пресуванням і в барабанній сушарці перед кондиціюванням та випробуванням. 18 UA 109903 C2 Таблиця 9 Контрольна точка G у порівнянні з опорною - 1,5 % наповнювача в папері Контрольна точка G Керування Надійність 95 % 5 10 15 20 25 30 35 40 Непрозорість, % 84,1 83,4 ±0,4 Яскравість за ISO, % 82,5 81,7 ±0,2 Товщина, мкм 176 159 ±2 Жорсткість, мкНм 490 478 ±16 Оптична щільність, 10 г 1,17 1,02 ±0,06 У точці G по обидва боки паперових аркушів додаються валяльні аркуші. Аркуші висушуються пресуванням і в барабанній сушарці перед кондиціюванням та випробуванням. Є можливість значно збільшити яскравість, непрозорість, жорсткість, товщину, а також час схоплювання друкарської фарби. Більш високі показники оптичної щільності демонструють, що фарба для друку залишається на поверхні, а не проникає через аркуш, що можна побачити, серед іншого, при вимірюваннях пробивання відбитка. Збільшена товщина означає збільшену об'ємистість паперу або картону. Карбонат кальцію, що утворився при підвищенні рівня pH та/або при нагріванні, істотно поліпшує характеристики непроникності, тобто непрозорість, і схоплювання друкарської фарби в порівнянні з використанням карбонату кальцію серійного виробництва (скаленоедричного PCC) при тому самому процентному вмісті. Контрольна точка G є еквівалентом виробничої методики із заявки FI 20105437, у якій більша частина водної композиції (кислотної води) видаляється на етапі вологого пресування перед сушінням у барабані. Процентний вміст наповнювача в контрольній точці G становить 1,5 %, що дуже близько до процентного вмісту наповнювача в контрольній точці D-1,9 %, причому цей наповнювач було можливо прикріпити до волокон при збільшенні значення pH. Це демонструє, що для досягнення більшої кількості наповнювача, або вологий папір під сушіння повинен бути максимально вологим, або, наприклад, значення pH повинне бути підвищене для того, щоб осадити іони для утворення карбонату кальцію на волокна, і, таким чином, не допустити їхньої міграції як іонів від структури паперу або картону. Приклад 5. Обробляння паперу кислотною водою згідно з цим винаходом У цьому прикладі сухий і кондиційований папір змочується в кислотній воді відповідно до цього винаходу, після чого зволожений аркуш обробляється розчином NaOH (0,5 %) і висушується в барабані. Кислотна вода (КВ), водна композиція, була приготовлена на воді після іонообмінного обробляння. Спочатку 25 кілограмів води після іонообмінного обробляння були зважені та додані у дві пластикові каністри (обсягом 30 літрів), що закриваються. У цю воду було додано 170 грамів нелюсованого вапна (CaO), яке було погашене перед тим, як його додали в 600 грамів води після іонообмінного обробляння з температурою 45 °C. При додаванні двоокису вуглецю в цю розбавлену суспензію гідроксиду кальцію, Ca(OH) 2, значення pH знизилося приблизно з 12 до 6,7. Цей розчин був залишений для утворення осаду на 12 годин, після чого колоїдна, неосіла частина була вилучена з каністри. Осад на дні не використовували у випробуваннях. В цьому випробуванні використовуються аркуші в контрольних точках A і C у прикладі 4, наведеному вище. Ці аркуші змочувалися протягом 10 секунд у кислотній воді, зазначеній вище. По обидва боки змоченого аркуша паперу були додані валяльні аркуші. Аркуші були висушені в барабані та після кондиціювання вони були перевірені. "Змочен. в КВ" у контрольній точці A відрізняється від "Змочен. в КВ" у контрольній точці C тим, що в цьому випадку на сіткову сторону розбризкувався 0,5 % розчин NaOH перед сушінням у барабані. Таблиця 10 Результати обробляння Контрольна точка A A Змочен. В КВ С С Змочен. В КВ Вміст наповнювача, % 0,5 2,4 13,4 14,4 Непрозорість, % 82,7 83,0 89,9 90,2 19 Яскравість за ISO, % 80,8 82,7 86,9 87,9 Товщина, мкм 159 162 174 179 UA 109903 C2 У Таблиці 10 показано збільшення процентного вмісту наповнювача, що демонструє, що більша кількість карбонату кальцію прикріплюється до паперу. Це, у свою чергу, виражається в поліпшених яскравості, непрозорості та товщині паперу. 95 % довірчі інтервали є такими ж, як і в попередньому прикладі. 5 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Спосіб виробництва паперу або картону з паперової або картонної маси, у якому вказану масу розбавляють водною композицією, після чого здійснюють операції фільтрування, компресії та висушування, який відрізняється тим, що створюють водну композицію з колоїдних часток карбонату, бікарбонатів та інших форм карбонату у технологічній воді або суміші цієї технологічної води з очищеною водою, при значенні рН від 6,0 до 8,3, та підвищують лугом значення рН маси після розбавлення, одночасно зі збільшенням вмісту твердих речовин у масі для того, щоб осадити карбонатний наповнювач з водної композиції у структуру паперу або картону. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що використовують хімічну (сульфатну або сульфітну целюлозу), механічну або хіміко-механічну волокнисті маси, волокна целюлози, підготовлені з лугами, вторинне волокно, очищені від фарб волокна (очищені шляхом промивання та/або флотації), наноцелюлозну масу або суміш цих мас. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що масу розбавляють водною композицією таким чином, що консистенція маси після розбавлення складає щонайменше 1,5 %. 4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що значення рН підвищують лугом одночасно із збільшенням вмісту твердих речовин у волокнистій масі шляхом фільтрації, компресії та/або випаровування в сітчастій секції, компресійній секції та/або сушильній секції паперо- або картоноробної машини. 5. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що водну композицію утворюють іонами кальцію та/або магнію і форм карбонату у водному розчині таким чином, що значення рН водного розчину при створенні залишається по суті нижче 8,3, поки маса знаходиться в напірному ящику. 6. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що для розведення маси використовують водну композицію, з вмістом карбонатних форм 0,01 % мас. від маси твердих часток маси, що розводиться. 7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що середній розмір часток карбонатних форм становить менше 300 нм, краще менше 100 нанометрів. 8. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що карбонатна сполука, що міститься у водній композиції, являє собою, в основному, карбонат кальцію, карбонат магнію або їх композитний матеріал чи суміш. 9. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що водну композицію готують таким чином, що до текучого водного розчину додають суспензії оксиду або гідроксиду і двоокису вуглецю, так що для розбавлення паперової або картонної маси використовують тільки розбавлену і колоїдну частини, в той час як значення рН підтримують нижче 8,3. 10. Спосіб за п. 9, який відрізняється тим, що суспензією оксиду або гідроксиду є оксид кальцію, оксид магнію, гідроксид кальцію, гідроксид магнію або суміші деяких або всіх з них. 11. Спосіб за п. 9, який відрізняється тим, що водний розчин, на якому готують водну композицію, є текучою технологічною водою паперо- або картоноробної машини майже без волокон або сумішшю цієї технологічної води і чистої води. 12. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що лугом є гідроксид натрію, бікарбонат натрію, карбонат натрію, гідроксид кальцію, гідроксид калію, лужний бікарбонат, силікат натрію, силікат калію або суміш будь-яких з них. 13. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що для створення карбонатного наповнювача з водної композиції в напірному ящику на сітковій, компресійній та/або сушильній секціях використовують тиск. 14. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що використовують хімічні речовини, самі по собі відомі у виробництві паперу або картону, такі як флокулянти, коагулянти або мікрочастки, сполуки алюмінію, клеї для проклеювання маси, клеї для проклеювання поверхні, фарби, крохмаль, оптичні освітлювачі, природні і синтетичні полімери. 15. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що один або декілька заряджених полімерів та/або одну або декілька неорганічних хімічних речовин та/або мікрочастки одного або більше різних видів додають безпосередньо у технологічну воду та/або 20 UA 109903 C2 5 10 15 20 25 30 композицію на водній основі, яку готують на цій технологічній воді, після чого розбавляють волокнисту масу цією підготовленою композицією на водній основі. 16. Спосіб за п. 15, який відрізняється тим, що заряджений полімер та/або неорганічні хімічні речовини та/або мікрочастки додають в масу, яку треба розвести, одночасно з її розбавленням композицією на водній основі. 17. Спосіб за п. 15 або 16, який відрізняється тим, що заряджений полімер являє собою природний полімер, синтетичний полімер, співполімер, тример або суміш двох або більше таких полімерів, наприклад поліакриламід, поліетиленімін, крохмаль, полідадмак, поліамін, поліетиленоксид, полівініламін, диціанідамід, співполімер або тример будь-яких з вищевказаних речовин або суміш двох або більше таких полімерів, співполімерів та/або тримерів. 18. Спосіб за будь-яким з пп. 15-17, який відрізняється тим, що неорганічною хімічною речовиною є тальк, натрію монтморилоніт, бентоніт, сапоніт, сепіоліт, гекторит, смектит, цеоліт, аморфний силікат магнію, галун, хлорид алюмінію, хлорид поліалюмінію, алюмінат натрію, сульфат заліза, хлорид заліза, поліфосфат, полісульфонат, комплексна сіль цирконію або суміш двох або більше хімічних речовин, наприклад, мінерал каолін, який обробляють, щоб зробити його гідрофобним або катіонним. 19. Спосіб за будь-яким з пп. 15-18, який відрізняється тим, що кількість заряджених полімерів та/або неорганічних хімічних речовин менше ніж на 20 % від маси твердих речовин у волокнистій масі, яку треба розвести. 20. Спосіб за будь-яким з пп. 15-19, який відрізняється тим, що мікрочастками є золи, гелі, мікрогелі, кремнієві кислоти, полікремнієві кислоти, що містять бентоніти або діоксид кремнію, або суміш двох або більше з перерахованих вище речовин. 21. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, у якому у волокнисту масу додають розчинну у воді сполуку, що містить алюміній, краще одночасно з додаванням зарядженого полімеру та/або неорганічних хімічних речовин та/або мікрочасток. 22. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що у паперову або картонну масу не додають ні покриті паперові відходи, ні наповнювач. 23. Спосіб виробництва паперу або картону, який відрізняється тим, що майже сухий папір або картон змочують у водній композиції, яку утворюють з колоїдних часток карбонату, бікарбонатів та інших форм карбонату у технологічній воді при значенні рН від 6,0 до 8,3, після чого підвищують лугом значення рН і папір чи картон висушують. 21 UA 109903 C2 22 UA 109903 C2 23 UA 109903 C2 24 UA 109903 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 25