Волокна целлюлозы с увеличенной площадью

Волокна целлюлозы с увеличенной площадью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Данная заявка заявляет приоритет по предварительной заявке на патент США № 61/942694, поданной 21 февраля 2014 года, которая полностью включена в данную заявку посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Данное изобретение в целом относится к использованию целлюлозных волокон с увеличенной площадью на поверхности волокнистой подложки. Данное изобретение относится к различным растворам, содержащим целлюлозные волокна с увеличенной площадью, способам их нанесения и продукции, содержащей данное поверхностное покрытие. Изобретение предусматривает размещение целлюлозных волокон с увеличенной площадью на подложке, имеющей волокнистую поверхность, в тех случаях, когда это является технически целесообразным. В частности, предусматривается использование целлюлозных волокон с увеличенной площадью, нанесенных на поверхность бумаги для принтера посредством клеильного пресса бумагоделательной машины, с целью уменьшения использования крахмала.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Для многих сортов бумаги для принтера, а также писчей бумаги, предназначенной, например, для печати различных типов, с целью повышения поверхностной прочности на поверхность бумаги наносится раствор крахмала. Крахмал обычно наносится при операциях на мокрой части (проклейка в массе) бумагоделательной машины, а также в клеильном прессе (поверхностная проклейка) бумагоделательной машины. Тип и количество наносимого крахмала может влиять на физико-химические свойства бумаги и свойства готовой бумажной продукции. Таким образом, часть затрат при производстве бумаги относится к стоимости крахмала для клеильного пресса.

[0004] Ключевым свойством целлюлозных волокон с увеличенной площадью с высокой степенью фибриллирования является их способность в значительной степени повышать склеиваемость волокон. В данном случае требуется достичь повышения прочности и кроющей способности целлюлозных волокон с увеличенной площадью, в частности, на поверхности бумаги. В данном случае достигнутая повышенная прочность потенциально может привести к снижению требуемого количества крахмала, при сохранении химических свойств и поверхностной прочности. Уменьшение количества крахмала, используемого в клеильном прессе, может привести к значительной экономии средств. В крайнем случае, при сохранении свойств готовой продукции на поверхность бумаги может наноситься оптимальное количество целлюлозных волокон с увеличенной площадью и минимальное количество крахмала.

[0005] Целлюлозные волокна, такие как волокна древесной целлюлозы, используются в различной продукции, включая, например, целлюлозу, древесную массу, бумагу, картон, композитные материалы на основе биоволокна (например, цементно-волокнистая плита, волоконно-армированные пластики и т. д.), адсорбирующие материалы (например, распушенная целлюлоза, гидрогели и др.), специальные химические вещества, полученные из целлюлозы (например, ацетат целлюлозы, карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и т. д.), и другая продукция. Целлюлозные волокна могут быть получены из древесины различных типов, включая лиственные породы (например, дуб, камедное дерево, клен, тополь, эвкалипт, осина, береза и др.), хвойные породы (например, ель, сосна, пихта, тсуга, южная сосна, секвойя и др.), и не содержащие древесины (например, кенафа, конопля, солома, выжатый сахарный тростник и т. д.). Свойства волокон целлюлозы могут влиять на свойства готовой продукции, например, бумаги, свойства промежуточных продуктов, и характеристики производственных процессов, используемых при изготовлении продукции (например, производительность бумагоделательной машины и затраты на производство). Для приобретения различных свойств целлюлозные волокна могут обрабатываться с помощью различных способов. В некоторых существующих процессах, некоторые из волокон целлюлозы рафинируются перед их добавлением в готовую продукцию. В зависимости от условий рафинирования, процесс переработки может привести к значительному сокращению длины волокон, при некоторых вариантах использования может появляться нежелательное количество мелких фракций волокон, а также может оказываться негативное воздействие на волокна, так что это может негативно сказаться на готовой продукции, промежуточной продукции и/или процессе производства. Например, возникновение мелких фракций волокон в некоторых вариантах применения может быть нецелесообразным из-за того, что мелкие фракции волокон могут замедлить удаление воды, увеличить удерживание воды, и увеличить расход химических веществ во время мокрой части процесса производства бумаги, что в некоторых процессах и применениях может быть нежелательным.

[0006] Волокна древесной целлюлозы перед переработкой в целлюлозу, бумагу, картон, композитные материалы на основе биоволокна (например, цементно-волокнистая плита, волоконно-армированные пластики и т. д.), адсорбирующие материалы (например, распушенная целлюлоза, гидрогели и др.), специальные химические вещества, полученные из целлюлозы (например, ацетат целлюлозы, карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и т. д.) и аналогичную продукцию, как правило, имеют средневзвешенную длину волокон (по длине) в диапазоне между 0,5 и 3,0 мм. Рафинирование и другие этапы обработки могут сократить длину волокон целлюлозы. Для производства обычной тонкой бумаги с помощью типовых способов рафинирования, как правило, волокна проходят обработку только один раз, но, в основном, не более 2-3 раз, с помощью рафинера со сравнительно низким потреблением энергии (например, примерно 72 МДж/т - 288 МДж/т (20-80 кВт⋅ч/т) для волокон древесины лиственных пород), а также с помощью удельной нагрузки на краях, примерно 0,4-0,8 Вт⋅с/м для волокон древесины твердых пород.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Данное изобретение относится к способу изготовления бумажной продукции, имеющей приемлемые/улучшенные характеристики печати при использовании в клеильном прессе меньшего количества крахмала. Это достигается путем образования волокнистой подложки и нанесения поверхностного покрытия, содержащего состав на водной основе. В частности, состав на водной основе содержит целлюлозные волокна с увеличенной площадью, при этом при размещении целлюлозных волокон с увеличенной площадью оптимизируются их функциональные возможности, причем размещение на поверхности реализуется посредством использования клеильного пресса в составе бумагоделательной машины, что способствует снижению обычного использования крахмала.

[0008] В соответствии с данным изобретением способ изготовления бумажной продукции с приемлемыми/улучшенными характеристиками печати включает этапы подготовки водной суспензии, содержащей смесь волокон целлюлозы и воду, и удаление воды из водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и воду, для образования волокнистой подложки.

[0009] Данный способ дополнительно включает нанесение поверхностного покрытия на волокнистую подложку, при этом поверхностное покрытие выполняется составом на водной основе, содержащим целлюлозные волокна с увеличенной площадью, для образования обработанной волокнистой подложки, высушивание обработанной волокнистой подложки для создания бумажной продукции, имеющей улучшенные характеристики печати.

[0010] В одном аспекте данного изобретения поверхностное покрытие содержит смесь целлюлозных волокон с увеличенной площадью и по меньшей мере одно из: крахмальной массы; пигментирующей смеси; и состава поверхностного покрытия.

[0011] В одном аспекте изобретения этап нанесения покрытия включает нанесение поверхностного покрытия с использованием по меньшей мере одного из: двухвалкового клеильного пресса; клеильного пресса с дозирующим валиком; устройства с ракельным ножом; фонтанного меловального станка; устройства каскадного нанесения покрытия; и спрея-распылителя.

[0012] На этапе нанесения покрытия, в данном изобретении, поверхностное покрытие содержит раствор этилированного крахмала, содержащий примерно от 0,25% до 1,0% по массе волокон древесной целлюлозы с увеличенной площадью. В данном аспекте данного изобретения раствор этилированного крахмала содержит примерно от 1,0% до 12% по массе твердого крахмала. При этом раствор этилированного крахмала имеет вязкость примерно от 0,01 Па⋅⋅с до 0,22 Па⋅с (от 10 до 220 сантипуаз).

[0013] В другом аспекте данный способ перед этапом нанесения покрытия включает отсеивание волокон древесной целлюлозы с увеличенной площадью для удаления относительно крупных фрагментов волокон с целью улучшения характеристик печати. В другом аспекте изобретения во время этапа нанесения покрытия поверхностное покрытие наносится на волокнистую подложку с целью покрытия зазоров и/или отверстий в волокнистой подложке.

[0014] В другом аспекте данного изобретения перед этапом нанесения покрытия целлюлозные волокна с увеличенной площадью вступают в химическую реакцию с составом для улучшения характеристик струйной печати на бумажной продукции.

[0015] В соответствии с данным изобретением целлюлозные волокна с увеличенной площадью содержат целлюлозу из лиственной древесины, рафинированную при потреблении энергии примерно 1440 МДж/т - 6480 МДж/т (400-1800 киловатт-часов/тонн). При этом целлюлозные волокна с увеличенной площадью имеют средневзвешенную длину волокон (по длине) по меньшей мере примерно 0,3 миллиметра, и среднюю гидродинамическую удельную площадь поверхности по меньшей мере примерно 10 квадратных метров на один грамм, причем количество целлюлозных волокон с увеличенной площадью составляет по меньшей мере 12000 волокон/миллиграмм в пересчете на абсолютно сухое вещество. В другом аспекте данного способа целлюлозные волокна с увеличенной площадью имеют средневзвешенную длину волокон, составляющую по меньшей мере 60% средневзвешенной длины волокон перед улучшением поверхности с помощью фибриллирования, и среднюю гидродинамическую удельную площадь поверхности по меньшей мере в 4 раза больше средней удельной площади поверхности волокон перед фибриллированием. В другом аспекте изобретения целлюлозные волокна с увеличенной площадью рафинируются при потреблении энергии по меньшей мере примерно 1080 МДж/т (300 киловатт-часов/тонн).

[0016] В соответствии с данным изобретением полученная бумажная продукция после проклейки демонстрирует уменьшенное снижение (чистый прирост) непрозрачности.

[0017] Эти и другие варианты реализации изобретения более детально рассматриваются в приведенном ниже подробном описании.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0018] На Фиг.1 проиллюстрирована структурная схема системы для изготовления бумажной продукции в соответствии с одним не ограничивающим вариантом реализации данного изобретения.

[0019] На Фиг.2 проиллюстрирована структурная схема системы для изготовления бумажной продукции, содержащая второй рафинер, в соответствии с одним не ограничивающим вариантом реализации данного изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0020] Данное изобретение относится к способу изготовления бумажной продукции, имеющей улучшенные характеристики печати. Это достигается путем создания волокнистой подложки и нанесения поверхностного покрытия, содержащего состав на водной основе. В частности, состав на водной основе содержит целлюлозные волокна с увеличенной площадью, при этом с размещением целлюлозных волокон с увеличенной площадью оптимизируются их функциональные возможности, причем размещение на поверхности реализуется посредством использования клеильного пресса в составе бумагоделательной машины, способствующим снижению использования крахмала по сравнению с обычным.

[0021] В соответствии с данным изобретением способ изготовления бумажной продукции с улучшенными характеристиками печати, включает этапы подготовки водной суспензии, содержащей смесь волокон целлюлозы и воду, и удаления воды из водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и воду, для создания волокнистой подложки.

[0022] Данный способ дополнительно включает нанесение поверхностного покрытия на волокнистую подложку, причем поверхностное покрытие является составом на водной основе, включающим целлюлозные волокна с увеличенной площадью, для образования обработанной волокнистой подложки, высушивание обработанной волокнистой подложки для изготовления бумажной продукции, обладающей улучшенными характеристиками печати.

[0023] В одном аспекте данного изобретения поверхностное покрытие содержит смесь целлюлозных волокон с увеличенной площадью и по меньшей мере одно из: крахмальной массы; пигментирующей смеси; и состава поверхностного покрытия.

[0024] В одном аспекте изобретения этап нанесения поверхностного покрытия включает поверхностное покрытие с использованием по меньшей мере одного из: двухвалкового клеильного пресса; клеильного пресса с дозирующим валиком; устройства с ракельным ножом; фонтанного меловального станка; устройства каскадного нанесения покрытия; и спрея-распылителя.

[0025] На этапе нанесения поверхностного покрытия данного изобретения поверхностное покрытие содержит раствор этилированного крахмала, содержащий примерно от 0,25% до 1,0% по массе волокон древесной целлюлозы с увеличенной площадью. В данном аспекте данного изобретения раствор этилированного крахмала содержит примерно от 1,0% до 12% по массе твердого крахмала. При этом раствор этилированного крахмала имеет вязкость примерно от 0,01 Па⋅с до 0,22 Па⋅с (от 10 до 220 сантипуаз).

[0026] В другом аспекте данный способ перед этапом нанесения поверхностного покрытия включает отсеивание волокон древесной целлюлозы с увеличенной площадью для удаления относительно крупных фрагментов волокон для улучшения характеристик печати. В другом аспекте изобретения во время этапа нанесения покрытия поверхностное покрытие наносится на волокнистую подложку с целью покрытия зазоров и/или отверстий в волокнистой подложке.

[0027] В другом аспекте данного изобретения перед этапом нанесения поверхностного покрытия целлюлозные волокна с увеличенной площадью вступают в химическую реакцию с составом для улучшения характеристик струйной печати на бумажной продукции.

[0028] В соответствии с данным изобретением целлюлозные волокна с увеличенной площадью содержат целлюлозу из лиственной древесины, рафинированную при потреблении энергии примерно 1440 МДж/т - 6480 МДж/т (400-1800 киловатт-часов/тонн). При этом целлюлозные волокна с увеличенной площадью имеют средневзвешенную длину волокон (по длине) по меньшей мере примерно 0,3 миллиметра, и среднюю гидродинамическую удельную площадь поверхности по меньшей мере примерно 10 квадратных метров на один грамм, причем количество целлюлозных волокон с увеличенной площадью составляет по меньшей мере 12000 волокон/миллиграмм в пересчете на абсолютно сухое вещество. В другом аспекте данного способа целлюлозные волокна с увеличенной площадью имеют средневзвешенную длину волокон, составляющую по меньшей мере 60% средневзвешенной длины волокон перед улучшением поверхности с помощью фибриллирования, и среднюю гидродинамическую удельную площадь поверхности по меньшей мере в 4 раза больше средней удельной площади поверхности волокон перед фибриллированием. В другом аспекте изобретения целлюлозные волокна с увеличенной площадью рафинируются при потреблении энергии по меньшей мере примерно 1080 МДж/т (300 киловатт-часов/тонн).

[0029] В соответствии с данным изобретением полученная бумажная продукция после проклейки демонстрирует уменьшенное снижение (чистый прирост) непрозрачности.

[0030] Варианты реализации изобретения могут включать различные применения в следующих областях:

• тип и свойства целлюлозных волокон с увеличенной площадью или модифицированных целлюлозных волокон с увеличенной площадью

• водные растворы целлюлозных волокон с увеличенной площадью, включая, но не ограничиваясь этим, крахмал, пигменты и составы покрытия

• оборудование для нанесения поверхностного слоя включает, но не ограничивается этим: опытную установку, двухвалковый клеильный пресс, клеильный пресс с дозирующим валиком, устройство с ракельным ножом, фонтанный меловальный станок, устройство каскадного нанесения покрытия, а также спрей-распылитель.

[0031] В одном варианте реализации изобретения, в опытном масштабе целлюлозные волокна с увеличенной площадью были добавлены к первоначальному 10% раствору этилированного крахмала в количестве 0,25%, 0,5% и 1% по массе целлюлозных волокон с увеличенной площадью. Количество твердого крахмала было снижено благодаря добавлению соответствующего количества целлюлозных волокон с увеличенной площадью. Раствор наносится на поверхность бумаги посредством двухвалкового клеильного пресса. Качественная офсетная печати свидетельствовала о том, что использование целлюлозных волокон с увеличенной площадью приводит к повышенной поверхностной прочности при пониженном содержании крахмала.

[0032] В аналогичном варианте реализации изобретения в опытном масштабе к раствору этилированного крахмала, содержащего крахмал в сухом виде в пределах от 1% до 12% с вязкостью от 10 до 220 сП, добавлялись целлюлозные волокна с увеличенной площадью в количестве от 0,5% до 1% и наносились на поверхность бумаги с помощью двухвалкового клеильного пресса.

[0033] В возможном варианте реализации изобретения для повышения безотказности клеильного пресса перед нанесением поверхностного слоя целлюлозные волокна с увеличенной площадью отсеиваются с целью удаления крупных фрагментов волокон.

[0034] В другом варианте реализации изобретения, целлюлозные волокна с увеличенной площадью наносятся на поверхность бумаги для покрытия зазоров и/или отверстий на поверхности волокнистой подложки бумаги. Это более полное покрытие с помощью волокон может привести к снижению пятнистости при офсетной печати и улучшению качества печати.

[0035] В другом возможном варианте реализации изобретения, целлюлозные волокна с увеличенной площадью вступают в реакцию с соответствующим химическим составом, предназначенным для повышения качества струйной печати. Вступившие в реакцию волокна затем наносятся на поверхность бумаги в виде раствора. Поскольку волокна остаются на поверхности, качество струйной печати является наилучшим.

[0036] В частности, было установлено, что ЦВУП (целлюлозные волокна с увеличенной площадью) могут предпочтительно выполнять функцию проклеивающего вещества, действуя на поверхности соответствующей подложки, такой как ткань или бумага, изготовленная из целлюлозного материала. ЦВУП может эффективно использоваться при разнообразных применениях, включая использование как органических, так и неорганических материалов.

[0037] Несколько вариантов реализации данного изобретения для создания волокнистой подложки были апробированы на широком спектре волокнистых материалов на основе волокон целлюлозы. Они включали: 1) использование волокнистых материалов как южных, так и северных лиственных и хвойных пород, 2) диапазон соотношений волокон целлюлозы лиственных/хвойных пород, включая 100% волокон целлюлозы лиственных пород, 3) различные степени образования волокон, рафинированных из отдельных компонентов волокнистых материалов, 4) введение до 10% по массе целлюлозных волокон с увеличенной площадью от поверхность целлюлозных волокон и 5) введение в волокнистый материал в качестве наполнителя осажденный карбонат кальция (ОКК).

[0038] С целью удовлетворения указанных конкретных требований можно изменять характеристики волокнистой подложки, такие как прочность, пористость (связанная с "плотностью" подложки листа), сопротивление расслаивание при офсетной печати и распределение поверхностных пор по размерам с помощью настройки вышеупомянутых параметров.

[0039] Используемые целлюлозные волокна с увеличенной площадью были изготовлены из: 1) целлюлозы, полученной из древесины северных лиственных пород, 2) целлюлозы, полученной из древесины южных лиственных пород, 3) сульфитной целлюлозы, полученной из древесины северных лиственных пород и 4) целлюлозы, полученной из древесины северных хвойных пород, рафинированной при потреблении энергии в диапазоне от 1440 МДж/т до 6480 МДж/т (400-1800 киловатт -часов/тонн).

[0040] Варианты реализации данного изобретения были апробированы с использованием смеси: 1) целлюлозных волокон с увеличенной площадью и этилированного крахмала, 2) состава из целлюлозных волокон с увеличенной площадью и этилированного крахмала/тонкодисперсного карбоната кальция (ТКК), и 3) целлюлозных волокон с увеличенной площадью с этилированным крахмалом, причем технология изготовления в целом была модифицирована с помощью авторского улучшенного герметизирующего закрепляющего состава на основе крахмала.

[0041] Несколько вариантов реализации изобретения были апробированы с использованием 0,25%, 0,5% и 0,75% до 1% по массе указанных целлюлозных волокон с увеличенной площадью. В соответствии с п. 5, несколько вариантов реализации изобретения были апробированы с использованием различных растворов крахмала, содержащих от 4% до 12% по массе твердого крахмала. Также была апробирована только вода (0% крахмала). Были апробированы растворы целлюлозных волокон с увеличенной площадью /крахмала вязкостью в диапазоне от 0, 02 Па⋅с до 1 Па⋅с (от 20 до 1000 сантипуаз). Указанные выше многочисленные составы для клеильного пресса наносились на волокнистую поверхность с помощью двухвалкового клеильного пресса.

[0042] Конкретный вариант реализации изобретения предусматривает производство 50 #/306,58 м кв. (3300 квадратных футов) листов для офсетной печати, на поверхность которых наносится 7% крахмала/0,5% раствора волокон с увеличенной площадью. По сравнению с 10% раствором крахмала, нанесенным на один и тот же лист, непрозрачность полученной продукции увеличилась более чем на 2 пункта. Это является значительным увеличением непрозрачности, чего очень трудно достичь с помощью других способов. Увеличение непрозрачности достигается за счет использования более низкого уровня крахмала, при этом, как известно, крахмал снижает уровень непрозрачности.

[0043] При нанесении целлюлозных волокон с увеличенной площадью отверстия и зазоры на поверхности листа покрываются пропорционально количеству нанесенных целлюлозных волокон с увеличенной площадью, что подтверждается сканированием поверхности с помощью электронных микрофотографий. Покрытие может быть улучшено за счет корректировки основных этапов процесса изготовления волокнистой подложки с меньшим распределением поверхностных пор по размерам. Благодаря сочетанию оптимальной волокнистой подложки и наносимого на поверхность раствора крахмала/ целлюлозных волокон с увеличенной площадью получают бумагу с высоким качеством печати.

[0044] В одном варианте реализации изобретения состав для клеильного пресса, содержащий 7% крахмала/0,5% волокон с увеличенной площадью, наносился на поверхность волокнистой подложки с прилипаемостью 47 #/т. При данном варианте реализации изобретения было достигнуто аналогичное качество офсетной печати и поверхностной устойчивости к расслаиванию подобное контрольному при использовании только 12% крахмала.

[0045] Предпочтительный аспект данного изобретения относится к способу изготовления бумажной продукции, причем продукция изготавливается с более низким уровнем крахмала, используемого клеильным прессом, что приводит к более высоким показателям непрозрачности листа. Как правило, непрозрачность в значительной степени коррелирует с эффективностью светорассеяния материалов, из которых состоит лист, в первую очередь волокнистой подложки и заполняющего пигмента. Высокая эффективность светорассеяния будет достигнута при условии, если существует высокая частота встречаемости пробелов в бумаге, микрозазоров между волокнами, а также волокнами и наполнителем.

[0046] Иными словами, для достижения наибольшего светорассеяния необходимо обеспечить наибольшее количество поверхностей раздела или микрозазоров между твердыми частицами и воздухом. Поскольку наносимый на клеильном прессе крахмал внедряется в бумагу, он заполняет микрозазоры и существенно снижает светорассеивающую способность и, следовательно, снижает непрозрачность. Данное влияние уменьшается за счет использования более низкого уровня крахмала, и, следовательно, приводит к увеличению измеренной непрозрачности.

Как показано в приведенной ниже таблице, при использовании набора вариантов реализации изобретения, в котором использовались 50 #/306,58 кв. м (3300 кв. футов) листов для офсетной печати, изготовленных из 80% лиственной древесины/20% хвойной древесины/без наполнителя были получены следующие уровни непрозрачности:

Режим	Количество крахмала в твердом виде на клеильном прессе	% целлюлозных волокон с увеличенной площадью	Прилипаемость (#/T)	Непрозрачность TAPPI	Отклонение непрозрачности от контрольного значения
Режим 8 - контрольный	~12%		~76 #/t	70,2
Режим 9	~7%		~44 #/t	73,2	+3,0
Режим 12	~7%	~0,5%	~47#/t	73,6	+3,4

[0047] При контрольном режиме 8 "только крахмал" величина непрозрачности составила 70,2. Снижение уровня прилипаемости крахмала при режиме 9 привело к увеличению непрозрачности на 3 значения. Но при данном режиме устойчивость к расслаиванию при офсетной печати, скорее всего, будет недостаточной. Особый интерес представляет режим 12, при котором для снижения содержания крахмала в твердом виде было добавлено 0,5% целлюлозных волокон с увеличенной площадью. В данном варианте реализации изобретения, в отличие от контрольного режима, должна повыситься поверхностная прочность, а непрозрачность увеличилась на 3,4 пункта. Данное увеличение является значительным.

[0048] Другой аспект данного изобретения относится к увеличению прилипающей способности при офсетной печати. Состав для клеильного пресса, содержащий 7% крахмала/0,5% волокон с увеличенной площадью, наносился на поверхность волокнистой подложки с прилипаемостью 47#/т. При данном варианте реализации изобретения было достигнуто аналогичное качество офсетной печати и поверхностной устойчивости к расслаиванию подобное контрольному при использовании только 12% крахмала при прилипаемости 76#/т. Одним из показателей поверхностной прочности является количество расслаиваний/пропусков после печати на четырехцветной офсетной печатной машине. Для успешного снижения прилипаемости крахмала крахмал вместе с волокнами целлюлозы с увеличенной площадью должен сохранять максимальную поверхностную устойчивость к расслаиванию как при контрольном режиме "только крахмал".

[0049] Одним показателем, который необходимо рассматривать в связи с нанесением большего количества ЦВУП на поверхность, является более высокая вязкость, вызванная в первую очередь ЦВУП. Можно полагать, что можно предпринять ряд шагов для снижения влияния этого эффекта, включая использование крахмала с уменьшенной вязкостью. Обычно предполагается, что значительная часть влияния вязкости ЦВУП возникает благодаря водоудерживающей способности ЦВУП с высокой степенью фибриллирования волокон.

[0050] До настоящего времени ЦВУП, используемые в клеильном прессе, изготавливались при более высоком уровне мощности с целью свести до минимума количество оставшихся длинных волокон, которые могут вызвать фракционирование. При этом считается, что это также повышает водоудерживающую способность ЦВУП. Соответственно, было предположено, что фракционирование может быть снижено, и что будут использоваться ЦВУП, изготовленные при меньшей мощности. Считается, что это может привести к более высокому уровню добавления ЦВУП.

[0051] Также считается, что смесь крахмал/ЦВУП демонстрирует истончение сдвига. Расчет был выполнен при разработке способа нанесения смеси с большим значением деформации сдвига или добавлением в крахмал большего количества ЦВУП.

[0052] В контексте данного изобретения наиболее предпочтительной целью было достичь снижения использования крахмала в клеильном прессе. Считается, что для производства подложки с хорошей прочностью и меньшим распределением поверхностных пор по размерам влияние крахмала может быть оптимизировано, например, за счет использования волокнистой подложки из древесины северных пород при использовании порядка 90% волокон древесины северных лиственных пород/ 10% древесины северных хвойных пород/7,5% ЦВУП из лиственной древесины /15% ОКК при умеренном рафинировании лиственной и хвойной древесины.

[0053] Считается, что покрытие поверхности в некоторой степени обеспечивается благодаря ЦВУП, добавленным на мокрой части бумагоделательной машины. Ожидается, что для такой подложки потребуется меньшее количество ЦВУП, наносимого на поверхность для дальнейшего покрытия зазоров и отверстий. Также считается, что нанесение на поверхность раствора, содержащего крахмал/от 0,75% до 1,0% ЦВУП, будет усиливать данный эффект. Ожидается, что более полное покрытие поверхностных зазоров и отверстий приведет к улучшению качества печати. В контрольном испытании использовалась целлюлоза из древесины южных хвойных пород, при этом для подложки из лиственных и хвойных пород использовалось рафинирование в несколько более высокой степени. Полученная подложка была более прочной и более плотной и, даже, без нанесения крахмала на поверхность при печати на офсетной печатной машине расслаивание отсутствовало.

[0054] Как будет видно из приводимого ниже описания, варианты реализации данного изобретения в целом относятся к волокнам целлюлозы с увеличенной площадью, способам получения, нанесения и производства волокон целлюлозы с увеличенной площадью, продукции, содержащей целлюлозные волокна с увеличенной площадью, а также способам получения, нанесения и производства продукции, содержащей целлюлозные волокна с увеличенной площадью, и другое, как будет очевидно из изложенного ниже. Поверхность улучшающих поверхность целлюлозных волокон фибриллируется до такой степени, при которой достигаются требуемые свойства, и может характеризоваться как сильно фибриллированная. В различных вариантах реализации данного изобретения, целлюлозные волокна с увеличенной площадью имеют значительно более высокие площади поверхности без значительного сокращения длины волокна, по сравнению с обычными рафинированными волокнами, и без значительного количества мелких фракций волокон, образующихся при фибриллировании. Как описано в данной заявке, данные целлюлозные волокна с увеличенной площадью могут использоваться при производстве целлюлозы, бумаги и другой продукции.

[0055] Волокна целлюлозы, которые могут улучшать поверхность в соответствии с вариантами реализации данного изобретения могут быть получены из различных типов древесины, включая древесину лиственных и хвойных пород. Не ограничивающие примеры волокон целлюлозы из лиственной древесины, которые могут использоваться в некоторых вариантах реализации данного изобретения, без ограничения включают древесину дуба, камедного дерева, клена, тополя, эвкалипта, осины, березы и других пород древесины, которые известны специалистам в данной области техники. Не ограничивающие примеры волокон целлюлозы из хвойной древесины, которые могут использоваться в некоторых вариантах данного изобретения, без ограничения включают древесину ели, сосны, пихты, тсуги, южной сосны, секвойи и других пород древесины, которые известны специалистам в данной области техники. Волокна целлюлозы могут быть получены химическим способом (например, с помощью крафт-процесса, сульфитного процесса, процесса натронной варки целлюлозы и т. д.), механическим способом (например, термомеханический процесс (ТМП), химический термо-механический процесс производства беленной целлюлозы (ХТМППБЦ), и т. д.), или путем их комбинации. Волокна целлюлозы также могут быть получены из недревесных волокон, таких как лен, хлопок, выжатый сахарный тростник, конопля, солома, кенафа и др. Волокна целлюлозы могут быть белеными, частично белеными, небелеными или с переменным содержанием лигнина и других примесей. В некоторых вариантах реализации изобретения целлюлозные волокна могут быть перерабатываемыми или использованными волокнами.

[0056] В соответствии с различными вариантами реализации изобретения целлюлозные волокна с увеличенной площадью могут характеризоваться в соответствии с различными свойствами и комбинациями свойств, включая, например, длину, удельную площадь поверхности, изменение длины, изменение удельной площади поверхности, свойства поверхности (например, поверхностная активность, поверхностная энергия и т. д.), процентное отношение мелких фракций волокон, дренажные свойства (например, Шоппер-Риглера), измерение волокнистости (фибриллирования), свойств водопоглощения (например, водоудерживающей способности, скорости впитывания и т. д.), и их различными комбинациями. Хотя следующее описание конкретно не может определить каждую из различных комбинаций свойств, следует понимать, что различные варианты реализации целлюлозных волокон с увеличенной площадью могут иметь одно, несколько или все описанные в данной заявке свойства.

[0057] Некоторые варианты реализации данного изобретения относятся к множеству целлюлозных волокон с увеличенной площадью. В некоторых вариантах реализации изобретения множество целлюлозных волокон с увеличенной площадью имеют средневзвешенную длину волокон (по длине) по меньшей мере примерно 0,2 мм, предпочтительно по меньшей мере примерно 0,25 миллиметра, длиной примерно 0,3 миллиметра, которая является наиболее предпочтительной, причем количество целлюлозных волокон с увеличенной площадью составляет не менее 12000/миллиграмм в пересчете на абсолютно сухое вещество. Используемый в данной заявке термин, "абсолютно сухое вещество" означает, что образец в течение 24 часов высушивается в печи при 105 градусах Цельсия. Как правило, чем больше длина волокон, тем выше прочность волокон и полученная продукция, содержащая данные волокна. В данных вариантах реализации изобретения целлюлозные волокна с увеличенной площадью могут использоваться, например, при производстве бумаги. Используемая в данной заявке средневзвешенная длина волокон (по длине) измеряется с помощью анализатора качества волокон LDA02 или анализатора качества волокон LDA96 от OpTest Equipment, Inc., Хоксбери, Онтарио, Канада, согласно с соответствующими алгоритмами, которые описаны в руководстве по эксплуатации анализатора качества волокна. Используемая в данной заявке средневзвешенная длина (по длине) (L.sub.W) рассчитывается по формуле:

L.sub.W=.SIGMA.n.sub.iL.sub.i.sup.2/.SIGMA.n.sub.iL.sub.i

где i - номер категории (или интервала) (например, 1, 2,... N), n.sub.i -

количество волокон в категории i.sup.th, а L.sub.i - длина контура гистограммы

распределения длины волокон в пределах класса в категории i.sup.th.

[0058] Как отмечалось выше, одним из аспектов целлюлозных волокон с увеличенной площадью в данном изобретении является сохранение длины волокон после фибриллирования. В некоторых вариантах реализации изобретения множество целлюлозных волокон с увеличенной площадью может иметь средневзвешенную длину (по длине), которая составляет по меньшей мере 60% средневзвешенной длины (по длине) волокон до фибриллирования. Множество целлюлозных волокон с увеличенной площадью в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения могут иметь