在造纸中提高填料含量的方法技术

本发明专利技术涉及一种在造纸中提高填料含量的方法，具体而言，本发明专利技术提供采用比可能的其它方式更高比例的矿物填料颗粒而没有预期的纸强度损失来生产纸的方法。该方法通过用防止填料材料粘附到强度添加剂的材料来涂覆至少一些填料颗粒而容许使用更大量的填料颗粒。强度添加剂将纤维素纤维紧紧地结合到一起且不在填料颗粒上浪费。当填料颗粒是ＰＣＣ－ＧＣＣ共混料时且当ＧＣＣ颗粒涂覆有防粘涂料时，该方法特别有效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及提高在造纸工艺中所生产的纤维纸板(paper mat)的强度的方法。
技术介绍
纸板包括水和固体，并且一般是4%到8%的水。纸板的固体部分包括纤维(通常纤维素纤维)，并且还可包括填料。提高纸板的强度将容许提高固体比例，即填料含量。由于这样降低了原材料成本，减少了在造纸工艺中所需的能量，并且提高了纸的光学性能，所以这是所期望的。现有技术公开了具有介于10%与40%填料的固体部分的纸板。然而，现有技术还公开了提高填料含量同时发生了所得纸的强度损失。 填料是在造纸工艺期间被添加到纸板以增强所得纸的不透明性和反光性的矿物颗粒。在美国专利第7，211，608号中描述了填料的一些例子。填料包括用来增加不透明性或亮度、减少孔隙率或降低纸或纸板片的成本的无机颗粒和有机颗粒或颜料。填料的一些例子包括下列中的一个或多个高岭土、滑石、二氧化钛、三水合氧化铝、硫酸钡、氢氧化镁、颜料例如碳酸钙、及类似物。先前提高纸中的填料含量而不损失纸强度的尝试描述在英国专利GB2016498和美国专利第4， 710， 270、4， 181， 567、2， 037， 525、7， 211， 608和6， 190， 663号中。 碳酸钙填料采用两种形式GCC (研磨碳酸钙)和PCC (沉淀碳酸钙)。GCC是天然存在的碳酸钙岩石，而PCC是合成生产的碳酸钙。由于PCC具有较大的比表面积，所以PCC具有较好的光散射性能并且给所得纸提供较好的光学性能。然而，由于同样的原因，PCC填充的纸板所生产的纸比GCC填充的纸强度差。 纸强度是纸板的交织纤维之间所形成的键的数量和强度的函数。具有更大表面积的填料颗粒更可能变得与那些纤维结合并且影响那些键的数量和强度。由于PCC填料的更大的表面积，所以PCC填料比GCC填料对那些键影响更大。 结果，造纸者被迫进行不期望的权衡。他们必须决定选择具有较好强度但较差光学性能的纸，或者他们必须选择具有较好光学性能但较差强度的纸。因而，对促进在纸中更高填料含量的造纸方法、具有高不透明性的纸、以及具有高强度的填充纸，有明显的需求。 专利技术简述 本专利技术的至少一种实施方案涉及具有不会同时发生所得纸的强度损失的增加的填料含量的造纸方法。该方法包括下列步骤提供填料颗粒、至少一种强度添加剂和纤维素纤维原料的共混料；用材料组合物处理填料颗粒；使填料颗粒与纤维素纤维原料混合；以及通过从混合物中除去一些水来形成纸板。填料颗粒的至少10%是沉淀形式的碳酸钙(PCC)并且填料颗粒的至少10%是研磨形式的碳酸钙(GCC)。纤维素纤维原料包括多种纤维素纤维和水。材料组合物抑制强度添加剂粘附到填料颗粒。在至少一种实施方案中，使纤维素纤维原料和填料颗粒混合以形成配料，并且随后用材料组合物处理填料颗粒。 本专利技术的至少一种实施方案涉及一种方法，其中填料颗粒的共混料进一步包括选自由以下组成的物质的一种碳酸钙、有机颜料、无机颜料、粘土、滑石、二氧化钛、三水合氧化铝、硫酸钡、氢氧化镁及其任意组合。 本专利技术的至少一种实施方案涉及一种方法，其中材料组合物是AcAm/DADMAC共聚物。本专利技术的至少一种实施方案涉及一种方法，其中强度添加剂是乙醛酸化丙烯酰胺/DADMAC共聚物。本专利技术的至少一种实施方案涉及一种方法，其中强度添加剂和材料组合物带有相同的电荷。 本专利技术的至少一种实施方案涉及一种方法，其中碳酸钙是以选自由以下组成的物质的一种形式存在无水碳酸钙、分散浆料碳酸钙(dispersedslurry calciumcarbonate)、白垩及其任意组合。碳酸钙中的至少一部分可以是以分散浆料碳酸钙的形式存在，分散浆料碳酸钙进一步包括选自以下的至少一种聚丙烯酸聚合物分散剂、聚磷酸钠分散剂、高岭土浆料及其任意组合。填料颗粒的共混料可以是50XGCC和50XPCC。材料组合物可以是凝结剂，并且可选自由以下组成的物质无机凝结剂、有机凝结剂、縮聚凝结剂及其任意组合。凝结剂可具有介于200与1， 000， 000范围之间的分子量。 本专利技术的至少一种实施方案涉及一种方法，其中材料组合物是选自由以下组成的物质的凝结剂明矾、铝酸钠、聚氯化铝、碱式氯化铝(alumi皿mchlorohydroxide)、氢氧化铝氯化物、聚羟基氯化铝(polyalumi皿mhydroxychloride)、硫酸化聚氯化铝、聚硅硫酸铝、硫酸铁、氯化铁、表氯醇-二甲胺(EPI-DMA)、 EPI-DMA氨交联聚合物、二氯化乙烯与氨的聚合物、多官能二亚乙基三胺的縮聚物、多官能四亚乙基五胺的縮聚物、多官能六亚甲基二胺的縮聚物、多官能二氯化乙烯的縮聚物、三聚氰胺聚合物、甲醛树脂聚合物、带阳离子电荷的乙烯基加聚物及其任意组合。 本专利技术的至少一种实施方案涉及一种方法，其中强度添加剂相对于纸板的固体部分之比率可以是每吨纸板0. 3千克至5千克添加剂。至少一些GCC颗粒可用材料组合物来处理。本专利技术的至少一种实施方案涉及一种方法，其中PCC颗粒没有用材料组合物来处理。强度添加剂可以是阳离子淀粉。填料颗粒可具有达到纸板的固体部分的混合质量的50%的质量。强度添加剂和材料组合物可带有相同的电荷。 本专利技术的至少一种实施方案涉及一种供在造纸工艺中使用的材料组合物。该材料组合物包括纤维素、填料颗粒、强度添加剂和包裹至少一些填料颗粒的涂料。将涂料构建和配置成防止强度添加剂粘附到填料颗粒。在至少一种实施方案中，至少一些填料颗粒是碳酸钙。在至少一种实施方案中，填料颗粒是GCC、PCC或两者的组合。在至少一种实施方案中，填料颗粒包括至少10% PCC和10% GCC。附图说明 图1绘制了给定纸的抗张强度对填料相对于用来生产给定纸的纸板的总固体部分的百分比的关系曲线； 图2绘制了给定纸的抗张强度对填料相对于用来生产给定纸的纸板的总固体部分的百分比的关系曲线； 图3示出了纸共混料的所得的斯科特粘接强度(Scott Bond strength)，所述纸共混料包括具有不同量的7527和64170的8种共混料。 专利技术详述 本专利技术的至少一种实施方案是制造结实的、具有高填料含量、具有高PCC含量和具有较好的光学性能的纸的方法。在本专利技术的至少一种实施方案中，造纸方法包括以下步5骤产生PCC和GCC的填料共混料，其中PCC构成填料的按质量计的至少10% ，且GCC构成 填料质量的至少10% ;用降低强度添加剂与填料颗粒之间的附着力的涂料来预处理至少一 些填料颗粒；以及将填料共混料和强度添加剂都添加到纸板。 已知有一段时间了，将强度添加剂添加到纸板提高了所得纸的强度。在美国专利 第4， 605， 702号中描述了强度添加剂的一些例子。强度添加剂的一些例子是阳离子淀粉， 其粘附到纤维素纤维并且将它们紧紧地结合到一起。 不幸地，添加大量的强度添加剂以补偿由在纸板中使用大量的填料引起的脆弱 (weakness)是不切实际的。 一个原因是由于强度添加剂是昂贵的并且使用大量的添加剂会 导致商业上不可行的生产成本。另外，添加太多的强度添加剂负面影响造纸工艺并且抑制 了各种形式的造纸设备的可操作性。举例来说，在阳离子淀粉强度添加剂的情况下，阳离子 淀粉延缓滤水过程和脱水过程，这大大地减慢了造纸工艺。 此外，纤维素纤维仅仅能吸附有限量的强度添加剂。这对可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有增加的填料含量的造纸方法，所述方法包括下列步骤：　　提供填料颗粒、至少一种强度添加剂和纤维素纤维原料的共混料，　　用材料组合物处理所述填料颗粒，　　使所述填料颗粒与所述纤维素纤维原料混合，　　用至少一种强度添加剂处理混合物，以及由所述混合物形成纸板，　　其中所述填料颗粒的至少１０％是沉淀碳酸钙且　　所述填料颗粒的至少１０％是研磨碳酸钙，所述纤维素纤维原料包括多种纤维素纤维和水，且　　所述材料组合物增强了在所述纸板中的所述强度添加剂的性能。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：程卫国，李俊，赵玉林，饶庆龙，
申请(专利权)人：纳尔科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]