用于生产原纸的填料和生产原纸的方法技术

本发明专利技术涉及沉积碳酸钙（ＰＣＣ）作为填料，用于与机械硬木纸浆和化学软木纸浆一起生产原纸的用途，以及生产原纸的方法，在所述方法中，由硬木，尤其是由杨属（ｇｅｎｕｓ　　Ｐｏｐｕｌｕｓ）木材制成的纸浆，和化学软木纸浆与ＰＣＣ填料一起使用。沉淀碳酸钙（ＰＣＣ）用于与机械硬木纸浆和化学软木纸浆一起生产原纸的用途，其特征在于：机械硬木纸浆纤维的≥２０ｗｔ％是纤维尺寸＜２００目的部分，其中１０－４０ｗｔ％是纤维尺寸２８／４８目的部分，机械硬木纸浆的亮度≥７５，沉淀碳酸钙的颗粒尺寸分布是９０％≤９μｍ、５０％≤５μｍ和２０％≤１．５μｍ，原纸的定量是２５－１５０ｇ／ｍ↑［２］。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及沉淀碳酸钙(PCC)作为填料，用于与机械硬木(hardwood)纸浆和化学软木(softwood)纸浆一起生产原纸的用途，以及生产原纸的方法，其中，由硬木，尤其是由杨属(genus Populus)木材制成的纸浆，和化学软木纸浆与PCC填料一起使用。现有技术在原纸中，尤其是在薄原纸中，高岭土和重质碳酸钙(GCC)用作填料。薄原纸通常是在酸性条件下生产的，其中不可能使用碳酸钙，而是使用其它化合物，因此PCC和GCC主要用于高级纸张。在涂料原纸中，纸必须是致密的，以使涂层染料能够停留在纸的表面，形成一个良好的覆盖层，并且不会在涂布过程中渗入原纸。为了使涂布纸具有良好的可印刷性，希望涂层完全覆盖原纸。薄涂层应当提供良好的覆盖度，并且印刷后纸的光泽应当较高而没有不良差异。此外，在需要的情况下测量时，以Scott结合值表示的纸的结合强度应当足够高，以保证纸在印刷过程中不会裂开。通常使用热变定胶版印刷法印刷纸张，就该方法而论，如果原纸在z-轴上的强度不足，那么抛光后涂布纸的表面会起泡。双涂布纸的情况下，当纸的表面致密并且在热胶版印刷法的干燥段中，由纸本身的湿气产生的蒸汽不能通过纸的表面逸出时，这种现象尤其危险。考虑到原纸的质量，填料还应当具有高不透明度(光散射)和亮度，但同时也非常重要的是，填料不降低纸张的结合强度，或另一方面不增加原纸的孔隙率。在单纸胶版印刷中，尽管油墨不在独立的干燥器中干燥，z-轴的强度也是决定性的。在单纸胶版中，对于强度的要求是由以下事实引起的油墨非常粘，而且在印刷辊隙的出口一侧，纸受到一个趋于将纸裂开的力。正如已知的那样，沉淀碳酸钙(PCC)是尤其适用于未涂布高级纸张的良好填料。它们提供了高亮度和不透明度，并且与其它矿物填料相比，松厚度(bulk)更好。获得的优点基本上基于以下事实即，在生产PCC的工艺中，颗粒的形状和尺寸可以通过改变工艺控制参数而控制。高亮度是基于以下事实因为工艺是通过使用纯原料进行合成的，因此可以获得优于重质碳酸钙的终产物。与其它填充剂相比，PCC的生产在大型设备中也更具经济竞争性。从造纸考虑，填料颗粒的形状和尺寸能够在相当大的范围内调节。这尤其使得PCC颜料变得与涂层颜料不相上下。碳酸钙颜料通常仅能够用于具有中性或碱性pH的造纸方法中。碳酸盐在酸性条件下溶解。也已经可以通过发展在微酸性条件下使用的PCC颜料来避免这种限制。PCC颜料在未涂布高级纸张的填料中占据了非常重要的位置，其颗粒在形状上通常是复杂的，并且在高级纸张的涂层中，颗粒通常较为简单，且尺寸较小。PCC填料通常以超过15wt％的比例用于未涂布的办公用纸，目的在于增加亮度和不透明度，以及降低成本。已经设计了PCC颗粒的形态，使松厚度尽可能地得以保留。因此，PCC颗粒在形态上是“海胆形”，在网络的密度和结合强度上仍然很弱。合成的沉淀PCC根据生产条件是文石或方解石。文石在形态上通常是针状的，适于涂布纸张。方解石沉淀为偏三角面体，即主要是谷粒形，或光散射菱形，即立方体附聚物，这增加了纸张的松厚度，或者棱柱形，即粗粒粉(semolina)形、球形或略圆形，形状通常较为复杂、尺寸相对较大，并且从纸张的角度而言，对其性能有损害。附附图说明图1通过SEM照片描述了颗粒。用于高级纸张涂层的颗粒形状较为简单，且尺寸较小。但是，作为薄原纸的填料，PCC颜料尚未取得任何具体的成功。在这些产品中，就质量而言，希望填料应当具有高亮度和不透明度，即光散射，但同时也非常重要的是，填料不降低纸张的结合强度，并且另一方面不增加原纸的孔隙率。在纸的发展中，人们总是试图降低纸张的定量，但随之必须通过增加光散射系数以补偿由此而降低的不透明度。此外，当定量降低时，密度自然恶化，即降低。造纸机和涂布机连续增加的运转速度进一步加重了密度方面的危险性。已知PCC填料的一个问题是它们不能同时满足与薄原纸生产有关的所有要求。原纸的亮度和不透明度通常很高，但同时，原纸的结合强度已经降低至危险的程度，并且其密度已经恶化，涂层染料因此已经渗入了原纸中。FI专利100729描述了一种用于纸张生产且主要由碳酸钙组成的填料，及其生产方法。在该方法中，将碳酸钙沉淀在通过精磨，由纤维素纤维和/或机械纸浆纤维制成的落毛纤维(noil fibrils)的表面上。碳酸钙颗粒已经沉淀在其表面上的落毛纤维形成了类似于珍珠项链的纤维，并因此产生的碳酸钙附聚物基本上类似于珍珠项链束。这种基于纤维素纤维或机械纸浆纤维以及碳酸钙的填料对于纸张具有良好的光学性能和良好的强度。FI专利103417公开了一种生产适用于通过混合由硬木制成的磨木浆和化学软木纸浆生产涂布高级纸张的原纸的方法。在该方法中，由山杨或杨属木材生产的机械纸浆和化学软木纸浆以混合物的形式使用，由此视其强度特性制成适用于生产原纸的纸浆。与云杉磨木浆相比，山杨纸浆的优点包括高亮度和亮度稳定性。这具体是因为山杨磨木浆或类似机械纸浆的木质素含量低，及其羰基浓度低。因此可以生产具有比常规亮度高且定量低的高级纸张。基于上述内容，可以注意到，存在着对于PCC型填料以及薄原纸生产方法的明显需要，所述填料尤其适用于使用机械硬木纸浆和化学软木纸浆生产薄原纸，并且同时满足对于原纸填料的所有要求，并且在所述方法中，机械纸浆是基于诸如山杨或杨属树木的硬木，并且化学软木纸浆和PCC填料一起使用。专利技术的目的本专利技术的目的是提供一种生产原纸，尤其是生产薄原纸的方法，通过该方法得到的原纸定量低、内部强度和密度好，并且光散射和不透明度提高。本专利技术的目的也在于沉淀碳酸钙作为填充剂，与机械硬木纸浆和化学软木纸浆一起用于生产原纸的用途，其中所述填料尤其符合上述原纸填料的要求。本专利技术的目的还在于提供一种生产原纸的方法，在所述方法中，基于硬木，诸如山杨和杨属树木的机械纸浆，以及化学软木纸浆与PCC填料一起使用，对原纸的全部所需性能能够同时达到。专利技术的特征在权利要求中列举了根据本专利技术，PCC填料与机械硬木纸浆和化学软木纸浆一起用于生产原纸的用途，以及原纸生产方法的特征。专利技术的描述已经发现，当机械硬木纸浆和化学软木纸浆与PCC填料一起用于生产原纸时，能够出人意料地同时达到原纸所需的全独特征。在本专利技术的方法中，机械硬木纸浆，尤其是由山杨或杨属木材制成的压力磨木浆(Pressure Ground Wood，PGW)或化学机械纸浆(CTMP)，优选与化学软木纸浆混合，并且使用颗粒尺寸分布为90％≤9μm，50％≤5μm和20％≤1.5μm，并且其形态是粗粒粉型、谷粒型或球形的PCC填料。对于原纸，可以使用优选由山杨或杨属硬木，即优选自以下种类的杨属木材制成的机械硬木纸浆P.Tremula、P.Tremuloides、P.Balsamea、P.Balsamifera、P.Trichocarpa和P.Heterophylla，或由不同的母系山杨杂交的山杨种类，诸如杂交山杨种类，以及通过基因技术产生的种类，或白杨(poplar)，或者由上述种类制成的机械纸浆混合物。尤其优选的木材种类是本地山杨P.Tremula、加拿大山杨P.Tremuloides、白杨和杂交山杨。机械硬木纸浆任选最多含有70wt％云杉和松木。还可以使用其它硬木代替山杨，诸如桦木、桉树或洋槐本文档来自技高网...

【技术保护点】
沉淀碳酸钙（ＰＣＣ）用于与机械硬木纸浆和化学软木纸浆一起生产原纸的用途，其特征在于：机械硬木纸浆纤维的≥２０ｗｔ％是纤维尺寸＜２００目的部分，其中１０－４０ｗｔ％是纤维尺寸２８／４８目的部分，机械硬木纸浆的亮度≥７５，沉淀碳酸钙的颗粒尺寸分布是９０％≤９μｍ、５０％≤５μｍ和２０％≤１．５μｍ，原纸的定量是２５－１５０ｇ／ｍ↑［２］。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M莱斯凯莱，S尼高，G保勒约翰松，M皮特凯宁，E阿纳斯，
申请(专利权)人：M雷尔有限公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]