纸和纸板的制造制造技术

一种造纸或纸板的方法，包括形成纤维素悬浮体、使悬浮体絮凝、悬浮体在筛网上滤水以形成片材以及随后干燥片材，其特征在于采用包含下列物质的絮凝体系使悬浮体絮凝：硅质材料和阴离子支化水溶性聚合物以及支化剂，该聚合物由水溶性烯键不饱和阴离子单体或单体共混物形成，并且其中聚合物具有：（ａ）特性粘度大于１．５ｄｌ／ｇ和／或含盐Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度大于约２．０ｍＰａ．ｓ，以及（ｂ）在０．００５赫兹的流变学振荡值ｔａｎδ高于０．７，和／或（ｃ）去离子ＳＬＶ粘度值至少是不存在支化剂时制备的相应非支化聚合物含盐ＳＬＶ粘度值的三倍。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及采用新絮凝体系由纤维素浆料制造纸和纸板的方法。在纸和纸板的制造过程中，纤维素稀浆料在移动网(通常被称之为抄纸网)上滤水形成片材，然后进行干燥。众所周知，为了达到纤维素固体的絮凝并强化移动网上的滤水，通常在纤维素悬浮体中加入水溶性聚合物。为提高纸的产量，许多现代造纸机在较高速度下操作。作为机器速度提高的结果，能够提高滤水作用的滤水和留着体系一直受到极大重视。然而已知，提高滤水前马上加入的聚合物助留剂的分子量虽趋于增加滤水速率，但常形成破损。很难通过加入单一聚合物助留剂获得留着率、滤水、干燥和成形之间的最佳平衡，因此通常的做法是先后加入两种单独的材料。EP-A-235893提供一种方法，其中一种水溶性、基本线型的阳离子聚合物在剪切阶段之前施加到造纸浆料中，随后通过在剪切阶段之后引入膨润土来絮凝。该方法提供强化的滤水作用，同时也提供良好成形和留着。由汽巴精细化学品公司按商标名Hydrocol商业化的方法十多年来已证明很成功。近年来针对这一主题又进行了各种各样的尝试，旨在通过对一种或多种组分的细小改进来提供不同的解决方案。US-A-5393381描述一种方法，其中一种制造纸或纸板的方法包括在纸浆纤维悬浮体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通过丙烯酰胺、阳离子单体、支化剂和链转移剂的混合物按溶液聚合法进行聚合制成。US-A-5882525描述一种方法，其中一种溶解度系数大于约30％的阳离子支化水溶性聚合物施加到悬浮固体的分散体，例如造纸浆料中，以使水释放。该阳离子支化水溶性聚合物由类似于US-A-5393381的成分制成，即通过丙烯酰胺、阳离子单体、支化剂和链转移剂的混合物的聚合制成。在WO-A-9829604中描述一种造纸方法，其中阳离子聚合物助留剂加入到纤维素悬浮体中以形成絮凝物，将絮凝物机械降解，然后通过加入一种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0.005赫兹的流变学振荡值tanδ高于0.7，或者其去离子SLV粘度值至少是不存在支化剂时制备的相应聚合物含盐SLV粘度值的三倍。与以前的现有技术方法相比，该方法显著改善了留着率和成形。EP-A-308752描述一种造纸方法，其中一种低分子量阳离子有机聚合物加入到配料中，然后加入胶体二氧化硅和一种分子量至少500,000的高分子量带电丙烯酰胺共聚物。对该高分子量聚合物的描述表明它们是线型聚合物。可是，目前仍然需要通过进一步改进滤水、留着和成形来进一步改善造纸方法。另外，还存在对提供更高效絮凝体系以便制造高加填纸的需要。根据本专利技术，提供了一种造纸或纸板的方法，包括形成纤维素悬浮体、使悬浮体絮凝、悬浮体在筛网上滤水以形成片材以及随后干燥此片材，其特征在于采用一种絮凝体系来使悬浮体絮凝，该体系包含硅质材料和阴离子支化水溶性聚合物，该聚合物由水溶性烯键不饱和阴离子单体或单体共混物以及支化剂制成，并且其中聚合物具有(a)特性粘度大于1.5dl/g和/或含盐Brookfield粘度大于约2.0mPa.s，以及(b)在0.005赫兹的流变学振荡值tanδ高于0.7，和/或(c)去离子SLV粘度值至少是不存在支化剂时制备的相应非支化聚合物含盐SLV粘度值的三倍。令人惊讶的是，与采用阴离子支化聚合物而没有硅质材料或者有硅质材料而没有阴离子支化聚合物的絮凝体系相比，发现采用包含硅质材料和具有特殊流变学特征的阴离子支化水溶性聚合物的絮凝体系来絮凝纤维素悬浮体时，可改善留着率、滤水和成形。硅质材料可以是选自以下的任何材料二氧化硅基颗粒、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、铝硅酸盐、聚铝硅酸盐、硼硅酸盐、聚硼硅酸盐和沸石。该硅质材料可处于阴离子微颗粒材料形式。此外硅质材料可以是阳离子二氧化硅。较好的硅质材料可以选自二氧化硅和聚硅酸盐。例如二氧化硅可以是任何胶体二氧化硅，如WO-A-8600100中所描述的。聚硅酸盐可以是US-A-4,388,150中所描述的胶体硅酸。本专利技术的聚硅酸盐可以通过将碱金属硅酸盐的水溶液酸化来制备。例如聚硅酸微凝胶，也称之为活性二氧化硅，可以通过采用无机酸或酸性交换树脂、酸性盐和酸气体将碱金属硅酸盐部分酸化到pH约为8-9来制备。可能较好的是让刚制成的聚硅酸进行陈化，以便形成充分成长的三维网络结构。一般而言，陈化时间应不足以让聚硅酸形成凝胶。尤其优选的硅质材料包括聚铝硅酸盐。聚铝硅酸盐例如可以是铝酸化的聚硅酸，可通过先形成聚硅酸微颗粒，然后以铝盐进行后处理而制成，例如像US-A-5,176,891中所描述的那样。此种聚铝硅酸盐由硅酸微颗粒与优选位于表面的铝组成。此外，聚铝硅酸盐可以是表面面积超过1000m2/g的多颗粒聚硅酸微凝胶，由碱金属硅酸盐与酸和水溶性铝盐的反应制成，如US-A-5,482,693中所描述的那样。聚铝硅酸盐的氧化铝∶二氧化硅摩尔比通常可介于1∶10～1∶1500。聚铝硅酸盐可通过将碱金属硅酸盐的水溶液以含1.5～2.0wt％水溶性铝盐如硫酸铝的浓硫酸酸化到pH为9或10来制备。该水溶液可经过充分的陈化，以形成三维微凝胶。在将含水聚硅酸盐稀释到0.5wt％二氧化硅之前，聚铝硅酸盐通常先陈化最长约2.5h。硅质材料可以是胶体硼硅酸盐，例如描述在WO-A-9916708中。胶体硼硅酸盐可这样制备将碱金属硅酸盐的稀水溶液与阳离子交换树脂接触以生成硅酸，随后通过碱金属硼酸盐的稀水溶液与碱金属氢氧化物混合在一起生成含0.01～30％B2O3，pH值介于7～10.5的水溶液，从而形成一种尾料。阴离子支化聚合物由包含至少一种阴离子或潜在阴离子烯键不饱和单体的水溶性单体共混物和少量如WO-A-9829604中所述的支化剂制成。一般而言，该聚合物由5-100wt％阴离子水溶性单体和0-95wt％非离子水溶性单体的共混物制成。典型的水溶性单体在水中的溶解度至少为5g/100cc。优选阴离子单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸、烯丙基磺酸和乙烯基磺酸以及它们的碱金属盐或铵盐。优选非离子单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸羟基乙酯。特别优选的单体共混物包含丙烯酰胺和丙烯酸钠。支化剂可以是通过羧基或其它侧基的反应而导致支化的任何化学物质(例如环氧化物、硅烷、多价金属或甲醛)。支化剂优选是包括在形成聚合物的单体共混物中的一种多烯键不饱和单体。支化剂的所需用量根据具体支化剂而改变。因此，在使用多烯键不饱和丙烯酸支化剂如亚甲基双丙烯酰胺时，摩尔用量通常低于30摩尔ppm，优选低于20摩尔ppm，通常低于10ppm，并且最优选低于5ppm。支化剂的最佳用量优选介于约0.5-3或3.5摩尔ppm或者甚至3.8ppm，但是在某些情况下，可能较好使用7或10ppm。优选支化剂是水溶性的。通常它可以是一种双官能度物质，如亚甲基双丙烯酰胺，或者它可以是三官能度、四官能度或更高官能度的交联剂，例如四烯丙基氯化铵。通常鉴于烯丙基单体往往具有较低的反应比例，因此它们不太容易聚合，所以在采用多烯键不饱和烯丙基支化剂时它是标准操作，例如使用较高含量的四烯丙基氯化铵，如5-30或甚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种造纸或纸板的方法，包括形成纤维素悬浮体、使悬浮体絮凝、悬浮体在筛网上滤水以形成片材以及随后干燥片材，其特征在于采用包含下列物质的絮凝体系使悬浮体絮凝：硅质材料和阴离子支化水溶性聚合物以及支化剂，该聚合物由水溶性烯键不饱和阴离子单体或单体共混物形成，并且其中聚合物具有： （ａ）特性粘度大于１．５ｄｌ／ｇ和／或含盐Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度大于约２．０ｍＰａ．ｓ，以及 （ｂ）在０．００５赫兹的流变学振荡值ｔａｎδ高于０．７，和／或 （ｃ）去离子ＳＬＶ粘度值至少是不存在支化剂时制备的相应非支化聚合物含盐ＳＬＶ粘度值的三倍。

【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里查森，
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]