專利名稱：造紙中改進(jìn)脫水效率、增加板濕紙幅強(qiáng)度、增加板濕強(qiáng)度和提高填料保持力的方法
造紙中改進(jìn)脫水效率、増加板濕紙幅強(qiáng)度、増加板濕強(qiáng)度和提高填料保持力的方法相關(guān)領(lǐng)域的交叉申請(qǐng)本申請(qǐng)是2008年11月 26日遞交的申請(qǐng)12/323,976的部分延續(xù)。關(guān)于聯(lián)邦贊助的研究或開發(fā)的聲明不適用。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及在造紙過程中改善脫水效率、提高板濕紙幅強(qiáng)度(sheet wet webstrength)、提高板濕強(qiáng)度(sheet wet strength)和增強(qiáng)填料保持力的方法。通常,在造紙過程中，在濕部中加入化學(xué)品以協(xié)助料漿的脫水、提高保持力和改善濕紙幅強(qiáng)度或干紙幅強(qiáng)度。造紙エ藝的濕部是指造紙エ藝中纖維以料漿形式分散到水中的階段。然后纖維-水料漿經(jīng)過排水裝置和脫水エ藝，形成濕紙幅。此濕紙幅形成エ藝之后的固含量為約50%。進(jìn)一步干燥濕紙幅并形成紙墊(paper mat)的干板。紙墊包括水和固體,一般含水4至8%。紙墊的固體部分包括纖維(通常為纖維素類纖維)，還可包括填料。填料是在造紙エ藝期間被添加到紙墊以增強(qiáng)所得紙的不透明性和反光性的礦物顆粒。在美國(guó)專利第7，211，608號(hào)中描述了填料的ー些例子。填料包括用來増加不透明性或亮度、減少孔隙率或降低紙或紙板片的成本的無機(jī)顆粒和有機(jī)顆?；蝾喠稀Ｌ盍系末`些例子包括下列中的ー個(gè)或多個(gè)高嶺土、粘土、滑石、ニ氧化鈦、三水合氧化鋁、硫酸鋇、氫氧化鎂、顔料例如碳酸鈣、及類似物。碳酸鈣填料采用兩種形式GCC(研磨的碳酸鈣)和PCC(沉淀的碳酸鈣)。GCC是天然存在的碳酸鈣巖石，而PCC是合成生產(chǎn)的碳酸鈣。因?yàn)镻CC具有較大的比表面積，所以PCC具有較好的光散射性能并且給所得紙?zhí)峁┹^好的光學(xué)性能。然而，由于同樣的原因，PCC填充的紙墊所生產(chǎn)的紙比GCC填充的紙的干強(qiáng)度、濕強(qiáng)度和濕紙幅強(qiáng)度要差。填料通常比纖維要小得多，所以，填料具有比纖維大得多的比表面積。在提高紙板中填料含量中人們發(fā)現(xiàn)的一個(gè)挑戰(zhàn)是高填料降低了濕部化學(xué)品的效率，例如脫水助劑、濕紙幅強(qiáng)度助劑和濕強(qiáng)度助劑的效率。本發(fā)明要提供新型的填料預(yù)處理，以使其降低填料表面上濕部化學(xué)品的吸附，從而提高濕部化學(xué)品例如脫水助劑、濕紙幅強(qiáng)度助劑和濕強(qiáng)度助劑的效率。紙濕紙幅強(qiáng)度對(duì)于造紙廠非常關(guān)鍵，因?yàn)樯叩臐窦埛鶑?qiáng)度會(huì)増加機(jī)器的流動(dòng)性并減少板斷裂和機(jī)器損壞時(shí)間。紙濕紙幅強(qiáng)度是紙墊的交織纖維之間形成的鍵的數(shù)量和強(qiáng)度的函數(shù)。具有較大表面積的填料顆粒更易干與那些纖維結(jié)合，并干擾那些鍵的數(shù)量和強(qiáng)度。因?yàn)镻CC填料的表面積較大，PCC填料比GCC更多地干擾了那些鍵。紙脫水效率對(duì)于造紙廠也非常關(guān)鍵，因?yàn)闈窦埛薪档偷拿撍蕰?huì)増加干燥操作中對(duì)蒸汽的需求，降低機(jī)器速度和生產(chǎn)效率。廣泛使用脫水助劑來改善脫水效率，以降低能耗、提高機(jī)器速度和生產(chǎn)效率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施方式涉及ー種造紙方法，其通過將填料預(yù)處理與排水助劑或濕紙幅強(qiáng)度助劑或濕強(qiáng)度助劑結(jié)合，具有改進(jìn)的板濕強(qiáng)度或濕紙幅強(qiáng)度或増加的排水或填料保持力。所述方法包括以下步驟提供填料顆粒的共混物，至少ー種排水添加劑或ー種濕強(qiáng)度助劑或ー種濕紙幅強(qiáng)度助劑，和纖維素纖維儲(chǔ)料；將所述填料顆粒用物質(zhì)組合物處理；將所述填料顆粒與所述纖維素纖維儲(chǔ)料混合；和通過從所述混合物中去除一些水來形成紙墊。至少10%的所述填料顆粒為沉淀形式的碳酸鈣(PCC)，且至少10%的所述填料顆粒為研磨形式的碳酸鈣(GCC)。所述纖維素纖維儲(chǔ)料包括很多纖維素纖維和水。所述物質(zhì)組合物抑制排水助劑或濕強(qiáng)度添加劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑與所述填料顆粒粘附。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，所述纖維素纖維儲(chǔ)料和填料顆?；旌闲纬膳淞?furnish)，隨后所述填料顆粒用所述物質(zhì)組合物處理。本發(fā)明至少ー個(gè)實(shí)施方式涉及ー種方法，其中所述填料顆粒的共混物進(jìn)ー步包括選自由碳酸鈣、有機(jī)顔料、無機(jī)顏料、粘土、滑石、ニ氧化鈦、三水合氧化鋁、硫酸鋇、氫氧化 鎂和它們?nèi)我饨M合組成的組中的ー種。本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施方式涉及ー種方法，其中所述物質(zhì)組合物為AcAm/DADMAC共聚物。本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施方式涉及ー種方法，其中所述濕強(qiáng)度助劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水助劑為こ醛酸化的丙烯酰胺/DADMAC共聚物。本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施方式涉及ー種方法，其中所述濕紙幅強(qiáng)度添加劑或所述濕強(qiáng)度助劑或排水助劑和所述物質(zhì)組合物攜帶相同電荷。本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施方式涉及ー種方法，其中所述碳酸鈣為選自由干碳酸鈣、分散的漿狀碳酸鈣、白堊和它們?nèi)我饨M合組成的組中的ー種形式。至少一部分碳酸鈣可為分散的漿料碳酸鈣形式，所述分散的漿料碳酸鈣進(jìn)一歩包括選自聚丙烯酸聚合物分散劑、聚磷酸鈉分散劑、高嶺土漿料和它們?nèi)我饨M合中的至少ー種。所述填料顆粒的共混物可為50% GCC和50% PCC。所述物質(zhì)組合物可為促凝劑，而且可選自由無機(jī)促凝劑、有機(jī)促凝劑、縮聚促凝劑和它們?nèi)我饨M合。所述促凝劑可具有200至1，000, 000的分子量。本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施方式涉及ー種方法，其中所述物質(zhì)組合物為促凝劑，其選自由明帆、招酸鈉、聚氯化招(polyaluminum chloride)、輕招基氯化物(aluminumchlorohydroxide)、輕基招氯化物(aluminum hydroxide chloride)、聚輕基氯化招(polyaluminum hydroxychloride)、硫酸化的聚氯化招、聚娃酸硫酸招(polyaluminumsilica sulfate)、硫酸鐵、氯化鐵、表氯醇-ニ甲胺(EPI-DMA)、EPI-DMA氨交聯(lián)的聚合物、ニ氯こ撐和氨的聚合物、多官能ニこ撐三胺的縮聚物、多官能四こ撐五胺的縮聚物、多官能己撐ニ胺的縮聚物、多官能ニ氯こ撐的縮聚物、三聚氰胺聚合物、甲醛樹脂聚合物、帶正電荷的こ烯基加成聚合物和它們?nèi)我饨M合組成的組中。本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施方式涉及ー種方法，其中濕強(qiáng)度助劑或排水助劑或濕紙幅強(qiáng)度助劑相對(duì)于所述紙墊固體部分的比例可為每噸紙墊0. 3至5kg添加剤。至少部分所述GCC顆?？捎盟鑫镔|(zhì)組合物處理。本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施方式涉及ー種方法，其中所述PCC顆粒都不用所述物質(zhì)組合物處理。所述填料顆?？删哂卸嘀翞?0%所述紙墊固體部分的總質(zhì)量的質(zhì)量。所述濕強(qiáng)度助劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水添加劑和所述物質(zhì)組合物可攜帯相同電荷。
本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施方式涉及ー種用在造紙方法中的物質(zhì)組合物。所述物質(zhì)組合物包括纖維素、填料顆粒、濕強(qiáng)度助劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水添加剤，和包圍至少部分所述填料顆粒的涂層。構(gòu)建并布置所述涂層，以防止所述濕強(qiáng)度助劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水添加劑粘附所述填料顆粒。在至少ー個(gè)實(shí)施方式中，至少部分所述填料顆粒為碳酸鈣。在至少ー個(gè)實(shí)施方式中，所述填料顆粒為GCC、PCC或二者的組合。在至少ー個(gè)實(shí)施方式中，所述填料顆粒包括至少10% PCC和10% GCCo
以下通過具體參照附圖 來詳細(xì)描述本發(fā)明，其中圖I為顯示根據(jù)本發(fā)明制造的紙的改進(jìn)濕強(qiáng)度的圖。圖2為顯示根據(jù)本發(fā)明制造的紙的改進(jìn)濕紙幅強(qiáng)度的圖。圖3為顯示根據(jù)本發(fā)明的板中改進(jìn)灰分含量的第二個(gè)圖。圖4為顯示根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)填料保持力的第三個(gè)圖。圖5為顯示根據(jù)本發(fā)明的蒸汽壓降低(排水増加)的圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施方式是制造包括填料的紙的方法。本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施方式是造紙方法，其包括以下步驟建立PCC和GCC的填料共混物，其中PCC占填料質(zhì)量的至少10%且GCC占填料質(zhì)量的至少10%，用涂料預(yù)處理至少ー些填料顆粒，所述涂料降低濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水助劑或濕強(qiáng)度助劑和填料顆粒之間的粘合，和將填料共混物和濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水助劑或濕強(qiáng)度助劑加入紙墊中。已知將濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水助劑或濕強(qiáng)度助劑加入紙墊中會(huì)增強(qiáng)所得紙的濕紙幅強(qiáng)度或增強(qiáng)排水或改進(jìn)機(jī)器速度和運(yùn)行性或增強(qiáng)板濕強(qiáng)度。濕強(qiáng)度助劑、濕紙幅強(qiáng)度添加劑和排水助劑的ー些實(shí)例描述在美國(guó)專利7，125，469,7, 615，135和7，641，776中。不幸的是，實(shí)踐中未加入大量濕強(qiáng)度助劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水助劑以補(bǔ)償紙墊中大量填料引起的弱化。ー個(gè)原因是因?yàn)槟切┨砑觿┖馨嘿F，且使用大量添加劑會(huì)導(dǎo)致商業(yè)上不可行的生產(chǎn)成本。此外，加入過多添加劑對(duì)造紙方法有負(fù)面影響并抑制各種形式造紙?jiān)O(shè)備的可操作性。而且纖維素纖維僅能吸收少量濕強(qiáng)度助劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水助劑。這對(duì)可使用多少添加劑造成限制。這樣的ー個(gè)原因是因?yàn)闈駨?qiáng)度助劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水助劑易于中和陰離子纖維/填料電荷，且當(dāng)這些電荷被中和時(shí)，這些添加劑的進(jìn)一步吸收被抑制。向紙墊中加入填料也降低濕強(qiáng)度助劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水助劑的效率。那些添加劑易于包覆填料顆粒。存在的填料顆粒越多，包覆填料顆粒的添加劑越多，因此用于將纖維素纖維結(jié)合在一起的濕強(qiáng)度助劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水助劑變少。因?yàn)檫@是可加入的濕強(qiáng)度助劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水助劑的最大量，所以更多的填料總意味著更少的有效強(qiáng)度添加剤。因?yàn)镻CC的較高表面積比GCC涂覆更多的添加剤，所以PCC的此效果比GCC更陰顯。在本發(fā)明至少ー個(gè)實(shí)施方式中，用物質(zhì)組合物預(yù)處理至少ー些填料顆粒，以至少部分防止?jié)駨?qiáng)度助劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水助劑粘合填料顆粒。預(yù)處理希望用物質(zhì)組合物完全涂覆ー些或全部的ー種或多種填料顆粒。或者，預(yù)處理希望用物質(zhì)組合物僅涂布一部分的ー種或多種填料顆粒，或希望涂覆ー些填料顆粒并用物質(zhì)組合物僅涂布一部分的ー些其它顆粒。在至少ー個(gè)實(shí)施方式中，預(yù)處理用美國(guó)專利第5，221，435號(hào)所述的至少ー些物質(zhì)組合物進(jìn)行，具體地是其中所述的帶陽離子電荷物質(zhì)。在至少ー個(gè)實(shí)施方式中，預(yù)處理用美國(guó)專利第6，592，718所述的ニ烯丙基-N，N- ニ取代的鹵化銨-丙烯酰胺共聚物進(jìn)行。雖然預(yù)處理填料顆粒是本領(lǐng)域已知的，預(yù)處理填料顆粒的現(xiàn)有技術(shù)方法不涉及影響濕強(qiáng)度助劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水助劑與填料顆粒的粘附。實(shí)際上，許多現(xiàn)有技術(shù)預(yù)處理增加強(qiáng)度添加劑與填料顆粒的粘附。例如，美國(guó)專利第7，211，608號(hào)描述了使用疏水性聚合物預(yù)處理填料顆粒的方法。然而，此預(yù)處理對(duì)強(qiáng)度添加劑和填料顆粒之間的粘附不起作用，且僅排斥水以抵消強(qiáng)度添加劑所吸收的過量水。相反，本發(fā)明降低濕強(qiáng)度助劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水助劑和填料顆粒之間的相互作用，導(dǎo)致紙強(qiáng)度、板脫水和機(jī)器運(yùn)行性的預(yù)料不到的増加。圖I顯示了相對(duì)于生產(chǎn)給定紙所用紙墊的總固體部分，給定紙的抗張強(qiáng)度對(duì)填料 百分?jǐn)?shù)的關(guān)系。結(jié)果清楚地表明在沒有添加濕強(qiáng)度助劑63700(臨時(shí)的濕強(qiáng)度助劑)下板具有極弱的濕強(qiáng)度。接觸印像紙(velox)可顯著增加板濕強(qiáng)度。單純的填料預(yù)處理不增加板濕強(qiáng)度。然而，填料預(yù)處理進(jìn)ー步増加接觸印像紙性能，這導(dǎo)致更高板濕強(qiáng)度。圖2繪制了相對(duì)于生產(chǎn)給定紙所用紙墊的總固體部分，給定紙的濕紙幅抗張強(qiáng)度對(duì)填料百分?jǐn)?shù)的關(guān)系圖。如圖2所示，増加填料含量和降低紙濕紙幅強(qiáng)度之間是線性關(guān)系。在沒有加入納爾科脫水助劑(濕紙幅強(qiáng)度助劑)63700時(shí)，紙板具有很差的濕紙幅強(qiáng)度。通過使用納爾科脫水助劑63700可顯著改進(jìn)板濕紙幅強(qiáng)度。単獨(dú)的填料預(yù)處理對(duì)紙濕紙幅強(qiáng)度有負(fù)面影響。然而，填料預(yù)處理能進(jìn)ー步增強(qiáng)納爾科脫水助劑63700的性能，且通過較低灰分含量的填料預(yù)處理可實(shí)現(xiàn)額外20%的濕強(qiáng)度改進(jìn)。對(duì)于較高灰分含量，63700的性能甚至增強(qiáng)大于20%。這是因?yàn)獒槍?duì)填料顆粒設(shè)計(jì)的強(qiáng)度添加劑的效率降低被填料預(yù)處理所緩解。本發(fā)明涵蓋的至少ー些填料是公知和可商購(gòu)的。它們包括用于增加不透明性或亮度，減少孔隙率或降低紙或紙片板成本的任何無機(jī)或有機(jī)顆?；蝾喠?。最常用的填料是碳酸鈣和粘土。然而，滑石、ニ氧化鈦、三水合氧化鋁、硫酸鋇和氫氧化鎂也適用于填料。碳酸鈣包括干燥或分散漿料形式的研磨碳酸鈣(GCC)、白堊、任何形態(tài)的沉淀的碳酸鈣(PCC)，和分散漿料形式的沉淀的碳酸鈣。GCC或PCC的分散漿料形式通常使用多丙烯酸聚合物分散劑或聚磷酸鈉分散劑產(chǎn)生。各種這些分散劑使碳酸鈣顆粒帶明顯的負(fù)電荷。高嶺土漿料也使用聚丙烯酸聚合物或聚磷酸鈉分散。在至少ー個(gè)實(shí)施方式中，處理的物質(zhì)組合物是美國(guó)專利6，592，718中所述物質(zhì)組合物的任意一種或組合。特別地，其中詳細(xì)描述的任何AcAm/DADMAC共聚物組合物適合用作處理物質(zhì)組合物。AcAm/DADMAC共聚物組合物的實(shí)例為來自伊利諾伊內(nèi)珀維爾的納爾科公司的產(chǎn)品謝alco-4960 (下文稱為4690)。處理的物質(zhì)組合物可為促凝劑。本發(fā)明涵蓋的促凝劑是公知和可商購(gòu)的。它們可為無機(jī)或有機(jī)的。代表性的無機(jī)促凝劑包括明礬、鋁酸鈉、聚氯化鋁或PAC(也稱作羥鋁基氯化物、羥基鋁氯化物和聚羥基氯化鋁)、硫酸化的聚氯化鋁、聚硅酸硫酸鋁、硫酸鐵、氯化鐵等和它 ι ]的共混物。適用于處理物質(zhì)組合物的一些有機(jī)促凝劑通過縮聚形成。此類型的聚合物的實(shí)例包括表氯醇-ニ甲胺(EPI-DMA)、EPI-DMA氨交聯(lián)的聚合物。適用于處理物質(zhì)組合物的其 它促凝劑包括ニ氯こ撐和氨的聚合物、或在添加或不添加氨的ニ氯こ撐和ニ甲胺的聚合物、多官能胺如ニこ撐三胺、四こ撐五胺、己撐ニ胺等與ニ氯こ撐的縮聚物、和由如三聚氰胺和甲醛樹脂縮合反應(yīng)制成的聚合物。適用于處理物質(zhì)組合物的其它促凝劑包括帶陽離子電荷的こ烯基加成聚合物，如(甲基)丙烯酰胺、ニ烯丙基-N，N-ニ取代的鹵化銨、ニ甲基氨基こ基甲基丙烯酸酯和其季銨鹽、ニ甲基氨基こ基丙烯酸酯和其季銨鹽、甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨、ニ烯丙基甲基丙酰氨基)氯化銨、甲基丙烯酰氧基こ基)三甲基銨甲基硫酸鹽、季銨化聚こ烯基內(nèi)酰胺、こ烯基胺，和已反應(yīng)生成Mannich或四元Mannich衍生物的聚合物、共聚物和三聚物。優(yōu)選的季銨鹽可使用甲基氯、硫酸ニ甲酯或芐基氯來制備。三聚物可包括陰離子単體如丙烯酸或2-丙烯酰氨基2-甲基丙烷磺酸，條件是聚合物上全部電荷是陽離子的。包括こ烯基加成和縮合的這些聚合物的分子量范圍從低至幾百至高至幾百萬。優(yōu)選地，分子量范圍應(yīng)從約20，000至約1，000, 000。在至少ー個(gè)實(shí)施方式中，預(yù)處理通過將作為用于預(yù)處理填料顆粒的適合物質(zhì)組合物的所述物質(zhì)組合物中的ー種、ー些或全部任意的組合來進(jìn)行。在至少ー個(gè)實(shí)施方式中，濕強(qiáng)度助劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水助劑與適用于處理填料顆粒的物質(zhì)組合物攜帯相同的電荷。當(dāng)兩者攜帯相同電荷時(shí)，填料添加劑將濕強(qiáng)度助劑、濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水助劑吸附到其表面上的可能性較低。本發(fā)明涵蓋的濕強(qiáng)度助劑、濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水助劑包括美國(guó)專利4，605，702和美國(guó)專利申請(qǐng)2005/0161181Α1中所述物質(zhì)組合物中的任何ー種，特別是其中所述的各種こ醛酸化的丙烯酰胺/DADMAC共聚物組合物。こ醛酸化的丙烯酰胺/DADMAC共聚物組合物的實(shí)例為產(chǎn)品#納爾科63700(伊利諾伊內(nèi)珀維爾的納爾科公司生產(chǎn))。另ー個(gè)實(shí)例是含胺的聚合物，包括丙烯胺/丙烯酰胺共聚物和聚こ烯基胺；ー個(gè)實(shí)例是聚酰胺-聚胺-表氯醇(PAE)。在至少ー個(gè)實(shí)施方式中，所用的填料為PCC、GCC和/或高嶺土。在至少ー個(gè)實(shí)施方式中，所用的填料為含聚丙烯酸聚合物分散劑的PCC、GCC和/或高嶺土或它們共混物。濕強(qiáng)度添加劑或濕紙幅強(qiáng)度助劑或排水添加劑相對(duì)于固體紙墊的比例可為每噸紙墊3kg添カロ劑。參考以下實(shí)施例可更好的理解上述內(nèi)容，下列實(shí)施例是為了說明而呈現(xiàn)的，并不旨在限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例II (i)填料預(yù)處理從造紙廠得到填料顆粒的共混物。共混的填料為50% PCC和50% 100% GCC的混合物。用自來水將該填料共混物稀釋至20%固含量。將200ml稀釋的填料共混物放到500ml的玻璃燒杯中。在加入促凝劑之前攪拌至少30秒。攪拌器是EUR0STAR數(shù)字頂置型混合器，帶有R1342、50mm的四刀片攪拌葉片(都是購(gòu)自北卡羅萊納州威爾明頓的IKA Works公司)。在初始的30秒混合之后，在SOOrpm攪拌下緩慢加入促凝劑溶液。使用的促凝劑溶液是4690。促凝劑劑量為基于干填料重量lkg/ton。在800rpm下繼續(xù)攪拌直至加入所有的促凝劑。然后將攪拌速度升高至1500rpm，攪拌I分鐘。I (ii)填料的使用粉碎市售漂白硬木干蓋板(hardwood dry lap)來制備配料。將50% PCC和50%GCC的混合物加入到漿化的配料中得到板中的不同填料含量。用200ppm的納爾科61067作為助留劑。為了進(jìn)行預(yù)處理評(píng)價(jià)，在填料加入到配料中以前用納爾科促凝劑4690預(yù)處理填料混合物。在手抄紙制備過程中，加入3kg/ton的納爾科63700來改善板濕紙幅強(qiáng)度。結(jié)果示于圖2中。我們嘗試通過測(cè)量板濕紙幅強(qiáng)度來評(píng)價(jià)填料預(yù)處理對(duì)63700的壓制脫水性能的影響。在60°C下控制相同的壓力水平，將手抄紙壓到某一固含量(50% )，記錄在1000RPM的剪切力下在水中完全斷裂濕板所需的時(shí)間，以比較板濕紙幅強(qiáng)度，認(rèn)為濕紙幅強(qiáng)度間接反映了壓制脫水。示于圖2中的結(jié)果表明加入63700能顯著改善板濕紙幅強(qiáng)度。在較低灰分含量下，填料預(yù)處理能進(jìn)ー步増加板濕紙幅強(qiáng)度20%。對(duì)于較高灰分含量，63700的性能甚至高于20%。
實(shí)施例2運(yùn)行機(jī)器試驗(yàn)，其中造紙機(jī)以900米/分鐘的機(jī)器速度制備GAB300。提供組合物，其中的纖維素纖維是14% MXff ;3%涂覆的廢紙；17% SOff ;12%未涂覆的廢紙；44% DIP和10% 0ΝΡ。配料還包含GCC。在試驗(yàn)過程中，包括15/ton納爾科壓制脫水助劑(pressdewatering aid)63700、助留劑、上楽;劑和陽離子淀粉的所有的濕部添加劑保持恒定。I)填料保持力的增強(qiáng)將4690從O. 5kg/ton (基于填料)緩慢增加到2kg/ton。發(fā)現(xiàn)隨著4690向填料管中的加入，在線灰分含量緩慢升高，如圖3所示。顯然，通過填料預(yù)處理，得到了從15. 6%到16. 3%的O. 7個(gè)灰分點(diǎn)的升高。歷史上，對(duì)于同一級(jí)別的生產(chǎn)，不使用納爾科63700吋，記錄的DCS灰分含量為約12%。應(yīng)指出的是，灰分含量的増加僅僅由填料層片(ply)促成。所以，填料層片中灰分含量的增加應(yīng)當(dāng)為約1.4%，因?yàn)樘盍蠈悠瑯?gòu)成終產(chǎn)物基礎(chǔ)重量的一半。圖4示出了填料層片的FPAR。其中清楚地表明FPAR從70%升高到75%，這能夠解釋為什么最終灰分含量得到了顯著增強(qiáng)。2)蒸汽壓的降低還發(fā)現(xiàn)通過填料處理降低了預(yù)干室的蒸汽壓，如圖5所示。從上午10:30到下午2:00，蒸汽壓從2. 15巴緩慢降低到了 2巴。即使將第一壓制部的壓制壓力和第二壓制部的壓制壓力分別從550和600降低至470和580，蒸汽壓還是僅僅回到2. 05。在試驗(yàn)過程中，在填料預(yù)處理約I小時(shí)以后，灰分含量從約15. 6%升高到16. 3%,然后保持在相同水平幾個(gè)小吋。另ー方面，蒸汽壓保持下降幾個(gè)小時(shí)，直至降低壓制負(fù)載。這似乎表明蒸汽減少不僅僅是因?yàn)榛曳趾康纳?。并且，該試?yàn)中蒸汽需求的降低僅僅來源于填料層片，因?yàn)?690僅僅用到了該層片上，所以單獨(dú)靠灰分含量升高引起的總蒸汽減少應(yīng)該較少。所以，結(jié)果表明填料預(yù)處理能夠增強(qiáng)63700作為壓制脫水劑(pressdewatering agent)或濕紙幅強(qiáng)度助劑的性能。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)了解所有前述方法還可以用于包括其他非纖維素類纖維材料的紙墊、包括纖維素類和非纖維素類纖維材料，和/或合成的纖維類材料的紙墊。可以對(duì)此處描述的本發(fā)明的方法的組合物、操作和配置進(jìn)行改變，而不背離權(quán)利要求書中定義的本發(fā)明的原理和范圍。雖然可以以許多種不同的形式來實(shí)施本發(fā)明，但是此處詳細(xì)描述了本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施方式。本公開是本發(fā)明原則的范例，而不是要限制本發(fā)明為此處描述的具體實(shí)施方式
。并且，本發(fā)明包括此處描述的各種實(shí)施方式的ー些或全部的任何可能組合。在本申請(qǐng)中或在任ー個(gè)引用的專利、引用的專利申請(qǐng)或其它引用的資料中任何地方所提及的所有專利、專利申請(qǐng)和其他引用資料據(jù)此通過引用一起整體并入。此外，本發(fā)明還預(yù)期排除任何引用材料的ー種、ー些或所有組合物、方法、成分、部件或其他部分的實(shí)施方式。以上公開為說明性的而不是窮盡性的。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，本說明書將暗示許多變化和備選方案。所有這些備選方案和變化包括在本權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，其中術(shù)語“包括”是指“包括，但不限干”。那些熟悉本領(lǐng)域的人員可認(rèn)識(shí)到此處描述的具體實(shí)施方式
的其他等同物，這些等同物也涵蓋在本權(quán)利要求書中。 這里完成了本發(fā)明的優(yōu)選和備選實(shí)施方式的描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)識(shí)到，此處描述的具體實(shí)施方式
的其他等同物，這些等同物涵蓋于所附權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種包括填料的造紙方法，所述方法包括以下步驟 提供填料顆粒的共混物，至少一種排水添加劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或濕強(qiáng)度助劑，和纖維素纖維儲(chǔ)料， 將所述填料顆粒用物質(zhì)組合物處理， 將所述填料顆粒與所述纖維素纖維儲(chǔ)料混合， 將所述混合物用至少一種濕強(qiáng)度助劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水添加劑處理，和 從所述混合物形成紙墊， 其中至少10%的所述填料顆粒為沉淀的碳酸鈣，且至少10%的所述填料顆粒為研磨的碳酸鈣， 所述纖維素纖維儲(chǔ)料包括很多纖維素纖維和水，且 所述物質(zhì)組合物提高所述紙墊中所述濕強(qiáng)度助劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或排水添加劑的性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述紙墊通過從所述混合物中去除一些水來形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中至少一些所述碳酸鈣是選自由未分散的碳酸鈣、分散的漿狀碳酸鈣、白堊和它們?nèi)我饨M合組成的組中的一種形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中至少部分所述碳酸鈣是分散的漿狀碳酸鈣形式，所述分散的漿狀碳酸鈣進(jìn)一步包括選自聚丙烯酸聚合物分散劑、聚磷酸鈉分散劑、高嶺土漿料和它們?nèi)我饨M合中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述填料顆粒的共混物是50%的研磨的碳酸鈣和50%的沉淀的碳酸鈣。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述物質(zhì)組合物是促凝劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述物質(zhì)組合物是選自由無機(jī)促凝劑、有機(jī)促凝劑、縮聚促凝劑和它們的任意組合組成的組中的促凝劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述物質(zhì)組合物是具有200至1，000,000范圍內(nèi)分子量的促凝劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述物質(zhì)組合物是促凝劑，所述促凝劑選自由明礬、鋁酸鈉、聚氯化鋁、羥鋁基氯化物、羥基鋁氯化物、聚羥基氯化鋁、硫酸化的聚氯化鋁、聚硅酸硫酸鋁、硫酸鐵、氯化鐵、表氯醇-二甲胺(EPI-DMA)、EPI-DMA氨交聯(lián)的聚合物、二氯乙撐和氨的聚合物、二氯乙撐的聚合物、二甲胺的聚合物、多官能二乙撐三胺的縮聚物、多官能四乙撐五胺的縮聚物、多官能己撐二胺的縮聚物、多官能二氯乙撐的縮聚物、三聚氰胺聚合物、甲醛樹脂聚合物、帶正電荷的乙烯基加成聚合物和它們?nèi)我饨M合組成的組中。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述物質(zhì)組合物是AcAm/DADMAC共聚物。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述排水添加劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或濕強(qiáng)度助劑是選自由乙醛酸化的丙烯酰胺/DADMAC共聚物、聚乙烯基胺、聚乙烯基酰胺、聚二烯丙基胺和它們?nèi)我饨M合組成的組中的一種。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中排水添加劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或濕強(qiáng)度助劑相對(duì)于所述紙墊固體部分的比例是每噸紙墊0. 3至5kg強(qiáng)度添加劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中至少部分所述GCC顆粒用所述物質(zhì)組合物處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述PCC顆粒都不用所述物質(zhì)組合物處理。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述紙墊具有固體部分，而且所述紙墊中的所述填料顆粒構(gòu)成大于50%所述紙墊固體部分的總質(zhì)量。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述排水添加劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或濕強(qiáng)度助劑，以及所述物質(zhì)組合物攜帶相同電荷。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述填料顆粒的共混物進(jìn)一步包括選自由有機(jī)顏料、無機(jī)顏料、粘土、滑石、二氧化鈦、三水合氧化鋁、硫酸鋇、氫氧化鎂和它們?nèi)我饨M合組成的組中的一種。
18.一種用在造紙方法中的物質(zhì)組合物，所述物質(zhì)組合物包括纖維素、具有至少10%PCC和10% GCC的填料顆粒的共混物、排水添加劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或濕強(qiáng)度助劑，和包圍至少部分所述填料顆粒的涂層，構(gòu)建并布置所述涂層，以防止所述排水添加劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或濕強(qiáng)度助劑粘附到所述填料顆粒上。
19.一種增加排水添加劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或濕強(qiáng)度助劑與混有填料顆粒的纖維素纖維之間相互作用的方法，所述方法包括以下步驟 將所述填料顆粒用物質(zhì)組合物預(yù)處理， 將經(jīng)預(yù)處理的填料顆粒與纖維素纖維混合，和 將所述混合物用至少一種排水添加劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或濕強(qiáng)度助劑處理， 其中所述填料顆粒選自由沉淀的碳酸鈣、研磨的碳酸鈣和它們?nèi)我饨M合組成的組中，且 所述物質(zhì)組合物抑制所述排水添加劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或濕強(qiáng)度助劑粘附所述填料顆粒。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在造紙方法中改進(jìn)脫水效率、增加板濕紙幅強(qiáng)度、增加板濕強(qiáng)度和提高填料保持力的方法。所述方法通過用防止填料材料粘附添加劑(排水助劑或濕紙幅強(qiáng)度助劑或濕強(qiáng)度助劑)的材料涂覆至少一些填料顆粒來改進(jìn)排水助劑或濕紙幅強(qiáng)度助劑或濕強(qiáng)度助劑的效率。排水添加劑或濕紙幅強(qiáng)度添加劑或濕強(qiáng)度助劑將纖維素纖維緊緊保持在一起，而不會(huì)浪費(fèi)到填料顆粒上。
文檔編號(hào)D21H17/67GK102677535SQ2011100682
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者李君 , 趙玉林, 陳衛(wèi)國(guó), 饒慶隆 申請(qǐng)人:納爾科公司