制备包含微纤化纤维素的水悬浮液的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备包含微纤化纤维素的水悬浮液的方法，所述方法包括下述步骤：通过在研磨介质的存在下进行研磨而在水性环境中对包含纤维素的纤维性基材进行微纤化，所述研磨介质在完成研磨后被除去，其中，所述研磨在塔式磨机或过筛研磨机中进行，并且其中所述研磨在不存在可研磨的无机颗粒状材料的情况下进行，其中，所述包含纤维素的纤维性基材的加拿大标准打浆度为约700cm3以下。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 本申请是分案申请，其原申请的申请号为201080003690. 6,申请日为2010年5月 17日，专利技术名称为"造纸填料组合物"。
本专利技术涉及一种制备包含微纤化纤维素和无机颗粒状材料的水悬浮液的方法，所 述水悬浮液适合用于造纸或涂布纸的方法中，还涉及由所述水悬浮液制得的加填纸和涂布 纸。
技术介绍
无机颗粒状材料、例如碱土金属碳酸盐（例如碳酸钙）或高岭土被广泛地用于大 量应用场合中。其中包括可用于造纸或纸张涂布中的含有矿物的组合物的生产。在纸制品 中，通常添加所述填料来代替一部分其他较昂贵的纸制品组分。也可以出于修改纸制品的 物理、机械和/或光学规格的目的而添加填料。很明显，可纳入的填料的量越大，则成本节 约的可能性越高。然而，所添加的填料的量和相关的成本节约必须要和最终纸制品的物理、 机械和光学规格取得平衡。因此，对于下述纸用填料的开发一直存在着需求，所述纸用填料 可以以高填充量使用而不会对纸制品的物理、机械和/或光学规格产生不利影响。对于经 济地制备所述填料的方法的开发也存在需求。 本专利技术试图提供一种纸制品用替代性和/或改进的填料，其可以以较高填充量并 入纸制品中，同时可保持甚至改善纸制品的物理、机械和/或光学性质。本专利技术还试图提供 一种经济的制备所述填料的方法。因而，本专利技术人惊讶地发现，包含微纤化纤维素和无机颗 粒状材料的填料可以通过经济的方法制备，并可以以较高填充量填充在纸制品中，同时可 保持甚至改善最终纸制品的物理、机械和/或光学性质。 此外，本专利技术试图解决以工业规模经济地制备微纤化纤维素的问题。微纤化纤维 素的当前方法部分地因为原料和微纤化产物的高粘度而需要较高能量，而以工业规模制备 微纤化纤维素的商业上可行的工艺迄今为止还是难以获得的。
技术实现思路
根据第一方面，本专利技术旨在提供一种制造包含微纤化纤维素和无机颗粒状材料的 水悬浮液的方法，所述方法包括在无机颗粒状材料的存在下于水性环境中对包含纤维素的 纤维性基材进行微纤化的步骤。 根据第二方面，本专利技术旨在提供一种适合用作纸张或纸张涂布中的填料的水分散 液，所述水分散液通过如第一方面所述的方法获得。 根据第三方面，本专利技术旨在提供一种适合用作纸张或纸张涂布中的填料的水分散 液，所述水分散液包含微纤化纤维素和无机颗粒状材料。 根据第四方面，本专利技术旨在提供一种造纸组合物，所述造纸组合物包含第二和第 三方面所述的水悬浮液。 根据第五方面，本专利技术旨在提供一种纸制品，所述纸制品由第四方面所述的造纸 组合物制备。 根据第六方面，本专利技术旨在提供一种纸张涂布组合物，所述纸张涂布组合物包含 第二和第三方面所述的水悬浮液和其他可选添加剂。 根据第七方面，本专利技术旨在提供一种纸制品，例如纸板，所述纸制品涂布有第六方 面所述的纸张涂布组合物。 根据第八方面，本专利技术旨在提供一种制造纸制品的工艺，所述工艺包括：（i)获取 或制备适于制造纸制品的纸浆形式的包含纤维素的纤维性基材；（ii)由步骤（i)中的纸 浆、本专利技术第二或第三方面所述的水悬浮液和其他可选添加剂制备造纸组合物；和（iii) 由所述造纸组合物形成纸制品。 根据第九方面，本专利技术旨在提供一种制造纸制品的整体工艺，所述整体工艺包括： (i)获取或制备适于制造纸制品的纸浆形式的包含纤维素的纤维性基材；（ii)根据本专利技术 第一方面所述的方法对一部分所述包含纤维素的纤维性基材进行旨微纤化，以制备包含微 纤化基材和无机颗粒状材料的水悬浮液；（iii)由步骤（i)中的纸浆、步骤（ii)中所制备 的水悬浮液和其他可选添加剂制备造纸组合物；和（iv)由所述造纸组合物形成纸制品。 根据第十方面，本专利技术旨在提供本专利技术第二和第三方面所述的水悬浮液作为造纸 组合物中的填料的用途。 根据第十一方面，本专利技术旨在提供本专利技术第二和第三方面所述的水悬浮液在纸张 涂布组合物中的用途。【附图说明】 图1是根据本专利技术的方法由GCC制备的微纤化纤维素的SEM显微照片。【具体实施方式】 包含纤维素的纤维性基材 包含纤维素的纤维性基材可以来自任何适当来源，例如木材、草（例如甘蔗、竹 子）或造纸用布（例如纺织废料、棉、麻或亚麻）。包含纤维素的纤维性基材可以是纸浆的 形式（例如，纤维素纤维在水中的悬浮液），所述纸浆可以通过任何适当的化学或机械处理 或者其组合而制备。例如，纸浆可以是化学纸浆，或化学热磨机械纸浆，或机械纸浆，或再生 纸浆，或造纸厂废纸，或造纸厂废物流，或造纸厂的废物，或者其组合。纤维素纸浆可以被打 浆（例如在瓦利打浆机中）和/或以其他方式精制（例如，在锥形或片式（plate)精浆机 中加工）至预定打浆度，在本领域中所述打浆度可以用加拿大标准打浆度（CSF)以cm3为 单位来报告。CSF是指通过纸浆悬浮液被滤水时的速率测得的打浆度或滤水速率的值。例 如，纤维素纸浆在被微纤化之前可以具有约10cm3以上的加拿大标准打浆度。纤维素纸浆 可以具有约7〇〇cm3以下的CSF，例如等于或小于约650cm3,或等于或小于约600cm 3,或等于 或小于约550cm3,或等于或小于约500cm3,或等于或小于约450cm3,或等于或小于约400cm 3， 或等于或小于约350cm3,或等于或小于约300cm3,或等于或小于约250cm3,或等于或小于约 200cm3,或等于或小于约150cm3,或等于或小于约100cm3,或等于或小于约50cm 3。纤维素纸 浆然后可以通过本领域中公知的方法脱水，例如，纸浆可以通过筛网过滤以获得下述湿片， 所述湿片包含至少约10 %固体，例如至少约15%固体，或至少约20%固体，或至少约30% 固体，或至少约40%固体。纸浆可以以未精制状态（也就是说，未打浆或脱水或者以其他方 式精制）使用。 可以将包含纤维素的纤维性基材以干燥状态添加至研磨容器或均化器中。例如， 可以将干燥的废纸直接添加至研磨容器中。研磨容器中的水性环境然后将促进纸浆的形 成。 无机颗粒状材料 无机颗粒状材料例如可以是如碳酸钙、碳酸镁、白云石、石膏等碱土金属碳酸盐或 硫酸盐、如高岭土、叙永石或球粘土等含水高岭石组粘土、如偏高岭土或完全煅烧的高岭土 等无水（煅烧的）高岭石组粘土、滑石、云母、珍珠岩或硅藻土，或氢氧化镁，或三水合铝，或 者其组合。 用于本专利技术的第一方面所述的方法中的优选无机颗粒状材料为碳酸钙。下文中， 将根据采用碳酸钙以及涉及碳酸钙被加工和/或处理的方面来讨论本专利技术。本专利技术不应被 理解为限于这些实施方式。 本专利技术中所使用的颗粒状碳酸钙可以通过研磨由天然来源获得。经研磨的碳酸钙 (GCC)通常通过下述方式获得：将如白垩、大理石或石灰石等矿物源先粉碎随后研磨，然后 执行粒径分级步骤，以获得具有所需水平的打浆度的产物。也可以使用如漂白、浮选和磁性 分离等其他技术来获得具有所需水平的打浆度和/或颜色的产物。颗粒状固体材料可以被 自体研磨，即通过固体材料自身颗粒之间的摩擦而得到研磨，作为另外一种选择，也可以在 包含不同于碳酸钙的材料的颗粒的颗粒状研磨介质的存在下进行研磨。这些工艺可以在存 在或不存在分散剂和杀虫剂下执行，所述分散剂和杀虫剂可以在工艺的任何阶段添加。 沉淀碳酸钙（PCC)可以用作本专利技术中的颗粒状碳酸钙的来源，并可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备包含微纤化纤维素的水悬浮液的方法，所述方法包括下述步骤：通过在研磨介质的存在下进行研磨而在水性环境中对包含纤维素的纤维性基材进行微纤化，所述研磨介质在完成研磨后被除去，其中，所述研磨在塔式磨机或过筛研磨机中进行，并且其中所述研磨在不存在可研磨的无机颗粒状材料的情况下进行，其中，所述包含纤维素的纤维性基材的加拿大标准打浆度为700cm3以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·克劳德·赫斯本德，P·斯文丁，戴维·罗伯特·斯丘斯，T·莫特斯，M·利克塔洛，A·科莱斯，
申请(专利权)人：伊梅里斯矿物有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB