On the variation of charge and metal ions and its relevance in processing and end use of supercalendered (SC) magazine paper

I dette prosjektet har leire-indusert misfarging av mekanisk tremasse og elektrostatiske egenskaper til superkalandrert (SC) magasin papir blitt undersøkt. I overensstemmelse med prosjektets målsetnig er ny kunnskap etablert i tilknytning til begge fagomr åder. Det er vist at hydroksyl-, fenoliske- og karboksylgrupper samt metall ioner (spesielt jern og natrium) er viktige påvirkende faktorer. Prosjektet har vist at kommersiell kaolin leire (clay) som benyttes i magasinpapir kan gi utstrakt misfarging av mekanisk fremstilte trefibre. Misfaringen tilskrives tilgjengelig jern i leiren. Det er vist at misfargingen kan medføre en økning på minst 50% i forbruket av blekekjemikalier som benyttes for bleking av trefibre. Siden kostnader for blekekjemikalier (30-50 mill. NOK per år) kan utgjøre 50-70% av de totale kjemikalie kostnadene for produksjon av magasinpapir, kan dette representere et betydelig beløp. Misfargingen er også negativ med hensyn til miljø og ressursforbruk. Det er meget stor variasjon med hensyn til hvordan ulike kommersielle kaolin leire produkter bidrar til misfarging. Det er derfor viktig at produsenter av papir som inneholder mekanisk fremstilte trefibre og kaolin leire stiller krav til leirens evne til å påvirke tremassens lyshet . Det er også viktig at produsenter av kaolin leire til treholdig trykkpapir arbeider med sine prosesser for utvinning og produksjon, slik at innholdet av tilgjengelig jern i leiren minimeres. Metoden for å kvantifisere leire-indusert misfarging (utviklet i dette arbeidet) kan benyttes som en akseptansetest i en kontroll strategi for leire kvalitet. Kinetikken og mekanismene for leire-indusert misfarging er kartlagt. Modellstudier i laboratorieskala har gitt god informasjon om reaksjonshastighet til misfargingsreaksjoner ved ulike temperaturer. I praksis kan magasinpapir produsenten, ved å holde prosesstemperaturen under ca. 60°C i områder hvor trefibre og kaolin leire samlagres eller transporteres, redusere muligheten for leire-indusert misfarging. Resultater har indikert at etterbleking med natriumditionitt kan være fordelaktig med hensyn til å redusere leire-indusert misfarging. Natriumditionitt er kjent for å fremme utløsning av jern fra leire. I utgangspunktet kan man derfor tenke seg at bruk av natriumditionitt vil gi økt misfarging. Prosjektet har synliggjort viktigheten av at vannstrømmer i papirfabrikken som inneholder leire håndteres hensiktsmessig. Resultatene som er fremkommet angående leire-indusert misfaring av trefibre benyttes ak tivt for å redusere misfarging i Norske Skog Saugbrugs' prosess, slik at produksjonen av magasinpapir kan foregå mest mulig kostnadseffektivt. Papirets statiske elektrisitet utnyttes positivt både ved trykking og konvertering. Statisk elektrisitet kan imidlertid også medføre problemer. Eksempler på dette er dårlig trykk-kvalitet eller papirark som "kleber" seg sammen. Det er utført en omfattende kartleggingsstudie som inkluderer fabrikkforsøk og trykkforsøk for å øke kunnskapen om: 1) i hvor stor grad elektriske egenskaper varierer for kommersielt SC magasinpapir 2) i hvor stor grad magasinpapirets elektriske egenskaper kan variere i en og samme fabrikk (ved ulike prosessbetingelser) samt 3) i hvor stor grad disse variasjonene påvirker pap irets trykkbarhet i dyptrykk. Resultater viser at det er relativt stor variasjon mellom elektrostatiske egenskaper til kommersielt SC magasinpapir. I tillegg er det vist at variasjonsområdet som eksisterer er av signifikant betydning for trykkresultate t ved bruk av et elektrostatisk assistert trykkfarge overføringssystem i dyptrykk. Det har i tillegg blitt utført modellforsøk på laboratoriet som blant annet har gitt informasjon om effekt av følgende faktorer på elektrostatiske egenskaper til papir: - vanninnhold - pairets flatevekt og densitet - kaolin leire - metallioner - pH i furnish - tilgjengelige karboksylsyre grupper i tremassen Norske Skog Saugbrugs har med dette økt sin kunnskap om relativ effekt av ulike prosessfaktorer på elektrostatiske egenskaper. Det er til en viss grad mulig å aktivt styre de elektrostatiske egenskapene til papiret og dermed også å kunne kontrollere uønskede variasjoner. Resultatene fremkommet i prosjektet har stor praktisk nytteverdi for Norske Skog Saugbrugs AS. Flere prosessforbedrende tiltak er implementert med bakgrunn i oppnådde resultater. I tillegg har bedriftens største leverandør av kaolin leire økt sin fokus på leirens kvalitet med hensyn til å påvirke tremasses lyshet. Akseptanseteste n for kaolin leire, utviklet i dette prosjektet, benyttes aktivt av bedriften ved generell kvalitetskontroll. Andre leverandører av kaolin leire er derfor også informert om viktigheten av å levere en leirekvalitet som i minst mulig grad påvirker tremassen s lyshet.

The scope of the study includes the following topics: 1) effects of charge and metal ions on the brightness stability of mechanical pulps. This includes interactions between mechanical pulp and filler clay during storage and processing. 2) variat ion of charge, metal ions and electrical properties of paper with different processing and different furnish components. 3) the electric properties of SC paper and their relevance in printing. The study will mainly be focused on rotogravure printing, but the work will also have relevance for heat set web offset printing. 4) investigation of different strategies to control effects of charge and metal ions in the SC paper production process. This part concentrates on optimising the electric propert ies of SC paper relevant for rotogravure printing.