纸和纸板的制造制造技术

按照本发明专利技术，提供了一种制造纸或纸板的方法，包括：制成纤维素悬浮体，使悬浮体絮凝、在筛网上进行悬浮体排水形成片材，然后干燥片材；其特征在于：悬浮体采用絮凝系统进行絮凝，该系统包含含硅材料以及非溶胀粒径为７５０ｎｍ以下的有机微粒。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及使用新型的絮凝系统自纤维素原料制造纸和纸板的方法。在制造纸和纸板过程中，使纤维素薄浆料在运动筛网(常常称作造纸用网)上排水形成片材，然后再进行片材干燥。众所周知，为了实现纤维素固体的絮凝和提高在运动筛网上的排水，向纤维素悬浮体中施加水溶性聚合物。为了增加纸的产量，许多现代造纸机以较高的速度操作。因为增加了机器速度，大力强调排水和保留系统以加速排放。然而，已知，增加在排水之前即刻加入的聚合物助留剂的分子量虽然有提高排水速率的趋势，但是有损害成形的作用。通过加入单一聚合物助留剂难以得到保留、排水、干燥和成形的最佳平衡，所以一般操作方法采用逐次加入两种不同的材料。EP-A-235893提供了一种方法，其中在剪切步骤之前，将水溶性的基本线性的阳离子聚合物加入到造纸浆料中，然后，在剪切步骤之后，加入膨润土进行再絮凝。该方法提供了提高了的排水速度，也有好的成形和保留性。历经十余年，由Ciba Specialty Chemicals公司市售的、商标名为Hydrocol的这种方法已经证明是一种成功的方法。近来，已经进行了种种努力，通过对一种或多种组分进行较小的改善来提供关于该课题的变异方法。US-A-5393381描述了一种方法，其中所采用的造纸或制造纸板的方法包括向纤维悬浮浆料中加入水溶性支化阳离子聚丙烯酰胺和膨润土。该支化阳离子聚丙烯酰胺是通过使丙烯酰胺、阳离子单体、支化剂和链转移剂的混合物经溶液聚合而进行聚合来制备的。US-A-5882525描述了一种方法，其中，将溶解度系数大于约30％的阳离子支化水溶性聚合物加入到悬浮固体的分散体中，例如造纸浆料中，以便分离水。该阳离于支化水溶性聚合物是自与US-A-5393381相似的成分制备的，即，通过使丙烯酰胺、阳离子单体、支化剂和链转移剂的混合物进行聚合来制备。在WO-A-9829604中，描述了一种造纸方法，其中，将阳离子聚合物助留剂加入到纤维素悬浮体中形成絮凝物，使絮凝物机械降解，然后通过加入第二阴离子聚合物助留剂的溶液使悬浮体再絮凝。该阴离子聚合物助留剂是一种支化聚合物，其特征在于在0.005Hz下的tanδ流变振荡值为0.7以上，或去离子SLV粘度值至少三倍于在无支化剂下制造的相应聚合物的盐化SLV粘度值。与先有技术工艺相比较，该方法将保留和成形相结合，提供了显著的改进。EP-A-308752描述了一种造纸方法，其中，将低分子量阳离子有机聚合物加入到配料中，然后加入胶态二氧化硅以及分子量至少500,000的高分子量带电丙烯酰胺共聚物。高分子量聚合物的种类是线性聚合物。EP-A-462365描述了一种造纸方法，包括向含水造纸配料中加入离子有机微粒子；如果其为交联的话，其非溶胀粒径小于750nm，如果其未交联且为水不溶的，则小于60nm；其阴离子性至少为1％，但是如果其为交联的阴离子的且用作唯一助留剂，则为至少5％。据说，该方法使纤维保留显著增加，并使排水和成形得到改善。EP-484617描述了一种组合物，其包含交联的、阴离子或两性的有机聚合物微粒，所述微粒的非溶胀数均粒径为0.75微米以下，溶液粘度为至少1.1mPa.s，交联剂含量为4ppm(摩尔)以上，以单体单元为基准计，离子性为至少5.0％。该聚合物描述为广泛应用于固液分离操作，还特别叙述了其使造纸排水速率增加。然而，仍然存在着关于通过进一步改善排水、保留和成形提高造纸工艺的需求。此外，也存在着关于提供制造高填充纸所用的更有效的絮凝系统的需求。按照本专利技术，提供了一种制造纸或纸板的方法，包括制成纤维素悬浮体，使悬浮体絮凝、在筛网上进行悬浮体排水形成片材，然后干燥片材；其特征在于悬浮体采用絮凝系统进行絮凝，该系统包含含硅材料以及非溶胀粒径为750nm以下的有机微粒。该微粒可以按照文献推荐的任何适宜工艺进行制备。其可以制备自包含水溶性烯属不饱和单体的单体共混物，聚合通过任何适宜的聚合工艺来进行，所谓适宜的聚合工艺提供非溶胀粒径小于750nm的微粒。单体共混物也可以包含交联剂。一般说，交联剂的量可以是任何适宜的数量，例如，最多50,000ppm(摩尔)。一般说，交联剂的量为1～5,000ppm。微粒可以按照EP-A-484617中的工艺来制备。理想的是，微粒溶液粘度至少1.1mPa.s，交联剂含量为约4ppm(摩尔)以上，以单体单元为基准计。优选微粒的离子性至少5.0％。更优选微粒是阴离子的。在本专利技术的一种形式中，微粒是按照EP-462365制备的微珠。微珠如果是交联的，其粒度小于750nm，如果是未交联的且水不溶的，则粒度小于60nm。优选，微珠在0.005Hz下的tanδ流变振荡值小于0.7，基于聚合物在水中的浓度为1.5％(wt)。更优选tanδ值小于0.5，通常为0.1～0.3。令人惊异地发现，应用包含含硅材料和有机聚合物微粒的絮凝系统进行纤维素悬浮体的絮凝，与应用仅仅聚合物微粒的系统或应用含硅材料而不存在聚合物微粒的系统相比较，前者提供了排水、保留和成形方面的改善。含硅材料可以是选自二氧化硅基的颗粒、二氧化硅微凝胶、胶体二氧化硅、二氧化硅溶胶、二氧化硅凝胶、聚硅酸盐、硅铝酸盐、聚硅铝酸盐、硅硼酸盐、聚硅硼酸盐、沸石或可溶胀的粘土的任何材料。该含硅材料可以是阴离子微粒材料。可选择地，含硅材料可以是阳离子二氧化硅。理想的是，含硅材料可以选自二氧化硅和聚硅酸盐。二氧化硅可以是例如任何胶体二氧化硅，例如WO-A-8600100所述。聚硅酸盐可以是如US-A-4,388,150中所述的胶体硅酸。本专利技术的聚硅酸盐可以通过酸化碱金属硅酸盐的水溶液来制备。例如，亦称作活性二氧化硅的聚硅酸盐(polysilicic)微凝胶可以通过使用无机酸或酸式交换树脂、酸式盐和酸性气体将碱金属硅酸盐部分酸化至约pH8～9来制备。可以理想地使新形成的聚硅酸陈化，以便形成足够的三维网络结构。一般说，陈化时间不足以使聚硅酸成为凝胶。特别优选的含硅材料包括聚硅铝酸盐。聚硅铝酸盐可以是例如铝酸盐化的聚硅酸，其制造方法包括首先形成聚硅酸微粒子，然后用铝盐进行后处理，例如如US-A-5,176,891所述。这种聚硅铝酸盐由硅酸盐(Silicic)微粒组成，而铝优选在其表面上。可选择地，聚硅铝酸盐可以是多粒子聚硅酸盐微凝胶，其表面面积超过1000m2/g，形成方法包括使碱金属硅酸盐与酸和水溶性铝盐进行反应，例如如US-A-5,482,693所述。典型地，聚硅铝酸盐的氧化铝与二氧化硅的摩尔比为1∶10至1∶1500。聚硅铝酸盐可以通过采用含有1.5～2.0％(wt)的水溶性铝盐(例如硫酸铝)的浓硫酸酸化碱金属硅酸盐的水溶液至pH为9或10来形成。水溶液可以充分地陈化，以便形成三维微凝胶。典型地，聚硅铝酸盐陈化至多约2.5hr，然后稀释含水聚硅酸盐至二氧化硅为0.5％(wt)。含硅材料可以是胶体硅硼酸盐，例如如在WO-A-9916708中所述。胶体硅硼酸盐可以通过下述方法制备，包括使碱金属硅酸盐的稀水溶液与阳离子交换树脂相接触，从而生成硅酸，然后通过将碱金属硼酸盐的稀水溶液与碱金属氢氧化物混合在一起形成含有0.01～30％B2O3的、pH为7～10.5的水溶液来形成尾料。可溶胀的粘土可以是，典型地，例如膨润土型粘土。优选的粘土是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造纸或纸板的方法，包括：制成纤维素悬浮体、使悬浮体絮凝、在筛网上进行悬浮体排水形成片材、然后干燥片材； 其特征在于采用包含含硅材料和非溶胀粒径小于７５０ｎｍ的有机微粒的絮凝系统使悬浮体絮凝。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GCI陈，GP理查森，
申请(专利权)人：西巴特殊化学水处理有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]