制备用于造纸工艺的絮凝填料颗粒的稳定分散体的方法包括顺序添加第一絮凝剂到填料颗粒的水性分散体中接着剪切所述分散体，接着向所述分散体中添加第二絮凝剂并进一步剪切所得填料絮凝物到所需粒径，产生具有所限定的和可控粒径分布的抗剪切填料絮凝物。另外，可以在添加第一絮凝剂之前将中和凝结剂添加到所述分散体中以部分或完全中和所述填料的电荷。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】制备用于造纸工艺的絮凝填料颗粒的稳定分散体的方法包括顺序添加第一絮凝剂到填料颗粒的水性分散体中接着剪切所述分散体，接着向所述分散体中添加第二絮凝剂并进一步剪切所得填料絮凝物到所需粒径，产生具有所限定的和可控粒径分布的抗剪切填料絮凝物。另外，可以在添加第一絮凝剂之前将中和凝结剂添加到所述分散体中以部分或完全中和所述填料的电荷。【专利说明】使用双重聚合物体系的可控填料预絮凝 相关申请的交叉引用 本申请是于2007年9月12日提交的未决美国专利申请序列号11/854, 044的部 分继续申请。 关于联邦资助的研究或开发的声明 不适用。 专利技术背景 本专利技术涉及用于造纸的填料的预絮凝，特别地，公开了在高填料固体下具有限定 的和可控粒度分布的抗剪切填料絮凝物的制备。 提高印刷和书写纸中的填料含量引起了极大的兴趣，由于改善产品质量以及减少 原料和能量消耗。然而，用填料如碳酸钙和粘土取代纤维素纤维降低成品纸张的强度。当 提高填料含量时的另一个问题是保持填料在三维纸张结构中均匀分布的增加的难度。减少 增加填料含量的这些消极影响的手段是在将填料加入到造纸机的湿端导进系统之前对填 料进行预絮凝。 术语〃预絮凝〃的定义是在填料颗粒添加至纸料中之前通过用凝结剂和/或凝聚 剂处理将填料颗粒改性为附聚物。工艺的絮凝处理和剪切力决定加入到纸料中之前絮凝物 的粒度分布和稳定性。现代的高速造纸中存在的化学环境和高流体剪切速率需要填料絮凝 物是稳定而且抗剪切的。预絮凝处理提供的絮凝物粒度分布应该最小化在增加的填料含量 下的纸张强度降低，最小化来自填料颗粒的光效率的损失，并最小化对纸张均匀度和可印 刷性的负面影响。此外，整个系统必须是经济上可行的。 因此，高剪切稳定性和锐粒径分布的组合是填料预絮凝技术成功的关键。然而，只 由包括常规使用的淀粉的低分子量凝结剂形成的填料絮凝物倾向于具有在造纸机的高剪 切力下破碎的相对小的粒径。单一高分子量凝聚剂形成的填料絮凝物倾向于具有难以控制 的宽粒径分布，并且该粒径分布在较高填料固体水平下变得更差，主要是由于粘性的凝聚 剂溶液向浆体的不良混合。所以，对于改进的预絮凝技术有着持续的需求。 除非具体地这样指出，在这部分描述的技术并不打算构成对在这里提及的任何专 利、公开或其它信息是关于本专利技术的"现有技术"的承认。另外，本节不应解释为表明已经 进行了检索或者没有37C.F.R. §I. 56(a)中定义的其它相关信息存在。 专利技术概要 至少一个实施方案涉及制备用于造纸工艺的具有特定粒径分布的絮凝填料颗粒 的稳定分散体的方法，所述方法包括：a)提供填料颗粒的水性分散体；b)以足以在所述分 散体中均匀混合而不会引起所述填料颗粒显著絮凝的量向所述分散体中加入第一絮凝剂； c)在所述第一絮凝剂存在下以足以引发所述填料颗粒的絮凝的量向所述分散体中加入第 二絮凝剂；和d)任选地剪切所絮凝的分散体以提供具有所需粒径的填料絮凝物的分散体。 至少一个实施方案涉及由纸浆制造纸制品的方法，包括：形成水性纤维素造纸配 料，向所述配料中加入如本文所述制备的填料絮凝物的水性分散体，将所述配料排水以形 成片材，并干燥该片材。形成所述造纸配料、排水和干燥的步骤可以以本领域技术人员所公 知的任何常规方式进行。 至少一个实施方案涉及引入如本文所述制备的填料絮凝物的纸制品。 附图简述 下文具体参照附图描述本专利技术的详细说明，其中： 图1说明絮凝反应的MCL时间分辨率。 专利技术详述 提供下面的定义以确定用在本申请中的术语、以及特别是权利要求如何解译。组 织定义仅是为了便利，而不是打算限制任何定义至任何特定的分类。对于本申请的目的来 说，这些术语的定义如下： "凝结剂"是指具有比凝聚剂更高电荷密度和更低分子量的物质的组合物，当将其 加入到含有微细分离的悬浮颗粒的液体中时，会通过离子电荷中和的机制使这些固体不稳 定并聚集。 "凝聚剂（Flocculant) "是指具有低电荷密度和高分子量（超过1，000, 000)的物 质的组合物，当将其加入到含有微细分离的悬浮颗粒的液体中时，会通过颗粒间桥接的机 制使这些固体不稳定并聚集。 "絮凝剂（FlocculatingAgent) "是指当加入到液体中时使该液体中的胶体的和 微细分离的悬浮颗粒不稳定并聚集的物质的组合物，凝聚剂和凝结剂可以是絮凝剂。 "GCC"是指磨碎的碳酸钙，其通过磨碎天然产生的碳酸钙岩石制得。 "PCC"是指合成制备的沉淀碳酸钙。 在上述定义或在本申请的其它地方指出的描述与通常使用的、字典中的或通过引 用并入到本申请中的引用源中指出的含义（明确的或暗示的）不一致的情况下，本申请和 权利要求的术语特别地理解为根据本申请中的定义或描述来解释，而不是根据通常的定 义、字典定义或通过引用并入的定义解释。基于如上所述，在术语只有通过字典来对其进 行解释才可以理解的情况下，如果术语是通过Kirk-OthmerEncyclopediaofChemical Technology，5thEdition, (2005)，（PublishedbyWiley，John&Sons，Inc.)定义，则该定 义将控制所述术语怎样在权利要求中定义。 在本专利技术中有用的填料是熟知的并且可商购。它们通常会包括用于提高纸或纸板 片不透明度或亮度、增加平滑度或降低成本的任何无机或有机颗粒或颜料。代表性填料包 括碳酸钙、高岭粘土、滑石、二氧化钛、三水合氧化铝、硫酸钡、氢氧化镁等。碳酸钙包括干燥 或分散的浆体形式的GCC、白垩、任何形态的PCC和分散浆体形式的PCC。GCC和PCC浆体的 一些实例在共同未决的美国专利申请序列号12/323, 976中提供。分散浆体形式的GCC或 PCC通常用聚丙烯酸聚合物分散剂或聚磷酸钠分散剂制备。这些分散剂中的每种赋予碳酸 钙颗粒显著的阴离子电荷。高岭粘土浆体也可用聚丙烯酸聚合物或聚磷酸钠分散。 在一个实施方案中，填料选自碳酸钙和高岭粘土及其组合。 在一个实施方案中，填料选自沉淀的碳酸钙、磨碎的碳酸钙和高岭粘土及其混合 物。 当与带阳离子电荷的填料一起使用时第一絮凝剂优选为阳离子聚合物凝聚剂；当 与带阴离子电荷的填料一起使用时第一絮凝剂优选为阴离子聚合物凝聚剂。然而，只要其 能均匀混合到高固体浆体中而不会引发显著絮凝，则其可以为阴离子、非离子、两性离子 (zwitterionic)或两性（amphoteric)的。 "不引发显著絮凝"的定义是在第一絮凝剂存在下没有上述填料的絮凝，或者形成 小于在加入第二絮凝剂时产生的那些絮凝物并且在温和剪切条件下不稳定的絮凝物。温和 剪切定义为在600ml烧杯中用IKARE16搅拌电机以800rpm用5cm直径四叶片涡轮叶轮混 合300ml样品所提供的剪切。这种剪切应该与现代造纸机的导进系统中存在的剪切相似。 适宜的凝聚剂一般具有超过1，000, 000的分子量，且经常超过5, 000, 000。 聚合物凝聚剂通常通过一种或多种阳离子、阴离子或非离子单体的乙烯基加成聚 合反应，一种或多种阳离子单体与一种或多种非离子单体的共聚，一种或多种阴离子单体 与一种或多种非离子单体的共聚，一种或多种阳离子单体与一种或多种阴离子单体和任选 的一种或多种非离本文档来自技高网...
【技术保护点】
制备用于造纸工艺的具有特定粒径分布的絮凝填料颗粒的稳定分散体的方法，所述方法包括：a)提供填料颗粒的水性分散体；b)以足以在所述分散体中均匀混合而不会引起所述填料颗粒显著絮凝的量向所述分散体中加入第一絮凝剂，且所述第一絮凝剂是两性的；c)以足以在所述第一絮凝剂存在下引发所述填料颗粒的絮凝的量向所述分散体中加入第二絮凝剂，其中所述第二絮凝剂带有与第一两性絮凝剂的净电荷相反的电荷；d)剪切所絮凝的分散体以提供具有所需粒径的填料絮凝物的分散体；和e)在将填料颗粒添加到纸料中之前使它们絮凝和其中在絮凝期间不存在纸料。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫国，R·T·格雷，
申请(专利权)人：纳尔科公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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