專利名稱：造紙紙漿和包含酸性含水氧化鋁溶膠的絮凝劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙紙漿、使用所述紙漿的造紙方法、以及由所述紙漿制得的紙和紙板產(chǎn)品。更具體地說，本發(fā)明涉及利用含至少一種微粒的留著助劑體系對(duì)造紙紙漿進(jìn)行處理。
背景技術(shù)：
微粒和其它顆粒料已作為留著助劑添加至造紙紙漿中。例如，US4,798,653(Rushmere)描述了包含纖維素纖維以及陰離子聚丙烯酰胺和陽離子膠體二氧化硅溶膠的雙組分混合物的造紙漿料，該專利在此引入作為參考。
利用業(yè)已用于造紙紙漿中的微粒溶膠的一個(gè)問題是其不穩(wěn)定性。由于與造紙紙漿一起使用的溶膠的不穩(wěn)定性，因此，溶膠經(jīng)?，F(xiàn)場(chǎng)制備以便立即輸送至造紙過程中。因此，需要一種供造紙過程使用的、穩(wěn)定的微粒溶膠留著助劑，它能夠在工地外形成、顯示出很長的壽命、并且能夠輸送至造紙廠以便立即或?qū)碛糜谠旒堖^程中。
另外，還需要在造紙過程中具有甚至更好的細(xì)小物質(zhì)留著率以及甚至更好的耐剪切力的造紙紙漿。此外，還需要能夠生產(chǎn)出具有改善的強(qiáng)度特性的紙或紙板產(chǎn)品的造紙紙漿。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及將酸性含水氧化鋁溶膠用作造紙紙漿或漿料留著助劑的用途。優(yōu)選的是，酸性含水氧化鋁溶膠的pH值從約3至約6。所述溶膠優(yōu)選包含伸長的次級(jí)粒子，該次級(jí)粒子僅在一個(gè)平面內(nèi)從約50納米伸長至約300納米并且通過在一邊從約10納米至約30納米長度的矩形板狀初級(jí)粒子的邊對(duì)邊凝結(jié)而形成，其中所述長度是通過電子顯微鏡觀測(cè)的。優(yōu)選的是，所述酸性含水氧化鋁溶膠是十分穩(wěn)定的，優(yōu)選具有長的壽命，和/或優(yōu)選能夠在工地外(off-site)制備、然后輸送至造紙廠以便將來使用。另外，紙漿或漿料也包含至少一種凝結(jié)劑、至少一種絮凝劑、至少一種填料、至少一種聚丙烯酰胺、至少一種陽離子淀粉、和/或其它常規(guī)的紙漿添加劑，或用上述物質(zhì)對(duì)紙漿或漿料進(jìn)行處理。然后將所得的紙漿或漿料形成濕紙頁，該紙頁相比于由常規(guī)處理的紙漿制成的濕紙頁具有改善的留著性能。在濾水和干燥之后，得到的紙或紙板優(yōu)選顯示出優(yōu)異的不透明度和/或其它希望的物理性能。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，用于本發(fā)明造紙紙漿中的酸性含水氧化鋁溶膠也能夠用來處理廢水和紡織染料液流。
應(yīng)當(dāng)理解的是，前述一般性說明和下面詳細(xì)說明僅僅是舉例和說明性的，并且僅僅是對(duì)本發(fā)明所要求保護(hù)范圍的進(jìn)一步解釋。包括在本申請(qǐng)中并構(gòu)成本申請(qǐng)一部分的附圖闡明了本發(fā)明的若干個(gè)舉例性實(shí)施方案，并與說明部分一起用來解釋本發(fā)明的原理。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的造紙過程的流程圖；圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案的造紙過程的流程圖；圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案的造紙過程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及將至少一種酸性含水氧化鋁溶膠用作造紙紙漿的留著助劑的用途。根據(jù)本發(fā)明制得的紙和紙板產(chǎn)品優(yōu)選顯示出優(yōu)異的不透明度和/或其它希望的物理性能。用于制備紙和紙板產(chǎn)品的漿板優(yōu)選具有優(yōu)異的濾水性和/或優(yōu)異的紙漿細(xì)小物質(zhì)留著率。
酸性含水氧化鋁溶膠優(yōu)選包含伸長的次級(jí)粒子，該次級(jí)粒子僅在一個(gè)平面內(nèi)從約50納米伸長至約300納米并且通過在一邊從約10納米至約30納米長度的矩形板狀初級(jí)粒子的邊對(duì)邊凝結(jié)而形成，其中所述長度是通過電子顯微鏡觀測(cè)的。
優(yōu)選的是，能夠通過各種方法制備這種優(yōu)選的、穩(wěn)定的酸性含水氧化鋁溶膠。舉例性的方法包含如下步驟(A)將堿添加至包含無定形氧化鋁水合物的纖維狀膠體顆粒的含水氧化鋁溶膠中，從而形成pH從約9至約12的反應(yīng)混合物，(B)在約110℃至約250℃的溫度下使步驟(A)中得到的反應(yīng)混合物經(jīng)受水熱處理(hydrothermal treatment)，從而形成包含具有勃姆石結(jié)構(gòu)的氧化鋁水合物的水懸浮液，和(C)通過超濾、添加水和酸而使步驟(B)中得到的水懸浮液脫鹽，從而形成pH值從約3至約6的酸性含水氧化鋁溶膠。
根據(jù)另一舉例性方法，穩(wěn)定、酸性含水氧化鋁溶膠能夠由具有氧化鋁水合物勃姆石結(jié)構(gòu)的顆粒制得，其中所述穩(wěn)定、酸性含水氧化鋁溶膠包含伸長的次級(jí)粒子，該次級(jí)粒子僅在一個(gè)平面內(nèi)從約50納米伸長至約300納米并且通過在一邊從約10納米至約30納米長度的矩形板狀初級(jí)粒子的邊對(duì)邊凝結(jié)而形成，其中所述長度是通過電子顯微鏡觀測(cè)的。該方法包括如下步驟(a)將堿添加至包含無定形氧化鋁水合物的纖維狀膠體顆粒的含水氧化鋁溶膠中，從而形成pH從約9至約12的反應(yīng)混合物，(b)在約110℃至約250℃的溫度下使步驟(a)中得到的反應(yīng)混合物經(jīng)受水熱處理，從而形成包含具有勃姆石結(jié)構(gòu)的氧化鋁水合物的水懸浮液，和(c)使氫-型酸陽離子交換樹脂和羥基-型強(qiáng)堿陰離子交換樹脂與步驟(b)中得到的水懸浮液接觸，從而形成pH值從約3至約6的酸性含水氧化鋁溶膠。
根據(jù)生產(chǎn)具有勃姆石結(jié)構(gòu)的氧化鋁水合物和穩(wěn)定的、酸性含水氧化鋁溶膠的另一舉例性方法，其中所述穩(wěn)定、酸性含水氧化鋁溶膠包含伸長的次級(jí)粒子，該次級(jí)粒子僅在一個(gè)平面內(nèi)從約50納米伸長至約300納米并且通過在一邊從約10納米至約30納米長度的矩形板狀初級(jí)粒子的邊對(duì)邊凝結(jié)而形成，其中所述長度是通過電子顯微鏡觀測(cè)的。該方法包括如下步驟(A’)將堿添加至包含無定形氧化鋁水合物的纖維狀膠體顆粒的含水氧化鋁溶膠中，從而形成pH從約9至約12的反應(yīng)混合物，(B’)通過濾餅過濾、通過添加水而使步驟(A’)中得到的反應(yīng)混合物脫鹽，從而形成pH從約9至約12的脫鹽反應(yīng)混合物，(C’)在約110℃至約250℃的溫度下使步驟(B’)中得到的脫鹽的反應(yīng)混合物經(jīng)受水熱處理，從而形成包含具有勃姆石結(jié)構(gòu)的氧化鋁水合物的水懸浮液，和(D’)將酸添加至步驟(C’)得到的水懸浮液中，從而形成pH值從約3至約6的酸性含水氧化鋁溶膠。
根據(jù)生產(chǎn)高濃度且穩(wěn)定的、酸性含水氧化鋁溶膠的另一舉例性方法，該方法包括對(duì)通過上述舉例性方法任一項(xiàng)得到的穩(wěn)定的、酸性含水氧化鋁溶膠進(jìn)行機(jī)械分散，并對(duì)該溶膠進(jìn)行濃縮。
根據(jù)本發(fā)明，能夠用作留著助劑的舉例性穩(wěn)定的、酸性含水氧化鋁溶膠，及其制備方法，例如描述于US5,989,515(Wantanabe等人)中，在此將其全部內(nèi)容引入作為參考。
當(dāng)紙漿或漿料形成濕紙頁或紙幅時(shí)，所述酸性含水氧化鋁溶膠可以足以改善細(xì)小物質(zhì)留著率的量添加。優(yōu)選的是，以溶膠和紙漿的干固含量計(jì)，酸性含水氧化鋁溶膠的添加量至少為每噸紙漿約0.05磅，更優(yōu)選至少為每噸紙漿約0.2磅。更優(yōu)選的是，以溶膠和紙漿的干固含量計(jì)，酸性含水氧化鋁溶膠的添加量至少為每噸紙漿約0.3磅至約5.0磅。以溶膠和紙漿的干固含量計(jì)，酸性含水氧化鋁溶膠的添加量優(yōu)選為每噸紙漿約0.01％重量至約0.5％重量。對(duì)于本專利申請(qǐng)，術(shù)語“紙漿”和“漿料”可以交換使用。
根據(jù)本發(fā)明，酸性含水氧化鋁溶膠留著助劑能夠在造紙過程明顯的剪切步驟之前或之后添加。優(yōu)選的是，如果造紙?bào)w系包括紙機(jī)漿池和/或調(diào)漿箱的話，在紙機(jī)漿池或調(diào)漿箱之后添加留著助劑。甚至當(dāng)酸性含水氧化鋁溶膠在造紙過程最后明顯的剪切步驟之后添加時(shí)，也能夠取得良好的造紙性能。優(yōu)選的是，在聚合凝結(jié)劑添加至紙漿中之后和在造紙過程的至少一明顯的剪切步驟之后，添加酸性含水氧化鋁溶膠。
所述造紙紙漿或漿料可以是任何常規(guī)類型的，例如，以紙漿或漿料總干固含量計(jì)，可包含在水介質(zhì)中其濃度優(yōu)選至少約50％重量的纖維素纖維。所述溶膠可添加至多種不同種類的造紙紙漿、漿料、或者紙漿或漿料的混合物中。例如，紙漿可包含新鮮和/或回用的紙漿如新鮮的亞硫酸鹽漿，損紙漿，闊葉木牛皮漿，針葉木牛皮漿，所述紙漿的混合物等等。
留著助劑可在紙漿或漿料沉積至造紙網(wǎng)上之前添加至紙漿或漿料中。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在網(wǎng)上形成紙幅期間，包含留著助劑的紙漿或漿料具有良好的脫水性。另外，在對(duì)紙漿或漿料施加高剪切應(yīng)力的條件下，紙漿或漿料還具有對(duì)紙幅產(chǎn)品中的纖維細(xì)小物質(zhì)和填料的希望的高留著率。
除用于本發(fā)明的酸性含水氧化鋁溶膠留著助劑以外，本發(fā)明的造紙紙漿或漿料還可以包含另外的微粒，例如，合成的鋰蒙脫石微粒添加劑。其它的微粒添加劑可以是天然的或合成的鋰蒙脫石，膨潤土，沸石，非酸性氧化鋁溶膠，或本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知的任何常規(guī)的顆粒添加劑。
舉例性的合成鋰蒙脫石微粒添加劑包括得自Laporte Industries的LAPONITE，和描述于US5,571,379和5,015,334中的合成微粒，在此將其全部內(nèi)容引入作為參考。如果包括在本發(fā)明的紙漿或漿料中，那么，合成鋰蒙脫石微粒添加劑可以任何有效量存在，如以添加劑和漿料的干固含量計(jì)，每噸紙漿含約0.1磅至約2.0磅的添加劑。優(yōu)選的是，如果包括合成鋰蒙脫石微粒，那么以微粒和漿料的干固含量計(jì)，其可以每噸紙漿從約0.3磅至約1.0磅的用量添加至紙漿或漿料中。
除用于本發(fā)明的酸性含水氧化鋁溶膠留著助劑以外，根據(jù)本發(fā)明的造紙紙漿或漿料還可以包含凝結(jié)劑/絮凝劑留著體系?？梢允褂玫呐e例性的凝結(jié)劑/絮凝劑體系例如可包括無機(jī)凝結(jié)劑如明礬(硫酸鋁)，或陽離子淀粉，或低分子量合成陽離子聚合物。優(yōu)選的是，所述凝結(jié)劑將降低存在于漿料中粒子上的負(fù)表面電荷，特別是，纖維素細(xì)小物質(zhì)和無機(jī)填料的表面電荷，并因此使所述粒子進(jìn)行一定程度的聚結(jié)。
在添加凝結(jié)劑之后，并且優(yōu)選在精漿過程的各明顯剪切步驟之后，添加絮凝劑，并且所述絮凝劑例如包括合成陰離子聚合物，或其它常規(guī)的絮凝劑。
在形成紙頁之前，通過首先將聚合物添加至紙漿中，然后使所述紙漿經(jīng)受高剪切條件，隨后添加酸性含水氧化鋁溶膠，而對(duì)含水纖維素造紙紙漿或漿料進(jìn)行處理。能夠使用任何常規(guī)的造紙聚合物。所述聚合物優(yōu)選是陽離子聚合物，非離子聚合物，或兩性聚合物。如果所述聚合物是兩性聚合物，那么優(yōu)選其在陽離子條件下使用。該聚合物例如可以是高分子量線性陽離子聚合物，支化的聚氧化乙烯，聚酰氨基胺二醇(PAAG)聚合物，等等。舉例性的高分子量線性陽離子聚合物和適用于所述實(shí)施方案的剪切段處理描述于US4,753,710和4,913,775中，在此將其全部內(nèi)容引入作為參考。除至少一種上述聚合物以外，還可使用至少一種其它的聚合物，前提條件是，所述其它聚合物不會(huì)對(duì)本發(fā)明取得的希望的性能產(chǎn)生明顯的副作用。
本發(fā)明的造紙紙漿或漿料可包含陽離子聚合物組合物。如果使用所述組合物的話，該陽離子聚合物組合物優(yōu)選以有效量添加，以便與不含陽離子聚合物的相同紙漿相比改善紙漿的濾水或留著性能。通常，以聚合物和紙漿的干固含量計(jì)，所述陽離子聚合物的添加量優(yōu)選為每噸漿料至少約0.05磅，優(yōu)選的添加量為每噸漿料至少約0.1磅。優(yōu)選的是，以干固體重量計(jì)，陽離子聚合物的添加量為每噸漿料從約0.2磅至約2.5磅。
如果使用陽離子聚合物或在陽離子條件下使用兩性聚合物，那么，以聚合物和漿料的干固含量計(jì)，聚合物的添加量優(yōu)選為每噸漿料從約5克至約500克。更優(yōu)選的是，在所述情況下，以聚合物和漿料的干固含量計(jì)，聚合物的添加量優(yōu)選為每噸漿料從約20克至約200克，更優(yōu)選的是從約50克至約100克。
可以使用任何陽離子聚合物或其混合物，并且優(yōu)選的是，可將常用于造紙的常規(guī)陽離子聚合物用于本發(fā)明的紙漿或漿料中。陽離子聚合物的例子包括但不局限于陽離子淀粉和陽離子聚丙烯酰胺聚合物，例如，丙烯酰胺與陽離子單體的共聚物，其中陽離子單體可以呈中和形式或季化(quaternized)形式。含氮陽離子聚合物是優(yōu)選的?？梢耘c丙烯酰胺共聚形成用于本發(fā)明的優(yōu)選的陽離子聚合物的舉例性的陽離子單體包括丙烯酸或甲基丙烯酸的氨基烷基酯，和呈中和形式或季化形式的二烯丙基胺。舉例性的陽離子單體和陽離子聚丙烯酰胺聚合物描述于US4,894,119(Baron，Jr.，等人)中，在此將其全部內(nèi)容引入作為參考。
如果添加聚合物，那么它還可以是由如下共聚單體形成的聚丙烯酰胺，所述共聚單體例如包括1-三甲基銨-2-羥丙基甲基丙烯酸酯甲基硫酸酯。合適聚合物的其它例子包括但不局限于二烯丙基胺單體的均聚物，丙烯酸氨基烷基酯的均聚物，和聚胺，如US4,894,119中所述。另外還可以使用共聚物、三元共聚物、或更高形式的聚合物。此外，對(duì)于本發(fā)明，可以使用兩種或更多種聚合物的混合物。
當(dāng)使用陽離子聚合物并包含陽離子聚丙烯酰胺時(shí)，在該共聚物中優(yōu)選可以存在非離子丙烯酰胺單元，并且優(yōu)選的是，其含量至少約30％摩爾，并且通常不大于95％摩爾。所述聚合物的約5％摩爾至約70％摩爾優(yōu)選由陽離子共聚單體形成。
用于本發(fā)明的酸性含水氧化鋁溶膠留著助劑可與聚丙烯酰胺一起使用，所述聚丙烯酰胺能夠在酸性含水氧化鋁溶膠留著助劑添加之前，同時(shí)，或添加之后添加。如果留著助劑帶有陽離子電荷，那么優(yōu)選的是，將陰離子聚丙烯酰胺與所述留著助劑一起使用。如果留著助劑帶有陰離子電荷，那么優(yōu)選的是，將陽離子聚丙烯酰胺與所述留著助劑一起使用。陽離子聚丙烯酰胺在上面進(jìn)行了詳細(xì)描述。與電荷無關(guān)，聚丙烯酰胺的分子量大于100,000，優(yōu)選在約5,000,000和25,000,000之間。供本發(fā)明的紙漿或漿料使用的合適的陰離子聚丙烯酰胺包括描述于US4,798,653中的那些，在此將其全部內(nèi)容引入作為參考。酸性含水氧化鋁溶膠和聚丙烯酰胺的結(jié)合在游離度、脫水性、細(xì)小物質(zhì)留著率、良好的紙張勻度、強(qiáng)度、以及耐剪切之間提供適當(dāng)?shù)钠胶狻?br> 供本發(fā)明方法使用的一種特定的添加劑是陽離子淀粉。陽離子淀粉可以添加至本發(fā)明的紙漿或漿料中，從而形成淀粉處理的紙漿。淀粉可以在造紙紙漿流經(jīng)本發(fā)明的造紙裝置或體系的一個(gè)位置或多個(gè)位置添加。例如，陽離子淀粉可以在酸性含水氧化鋁溶膠添加至紙漿中的同時(shí)添加至紙漿中。優(yōu)選的是，如果使用陽離子淀粉，那么，在將酸性含水氧化鋁溶膠引入紙漿之前，將陽離子淀粉加入紙漿中或與紙漿混合。另外，陽離子淀粉可在紙漿首先用酶、凝結(jié)劑或兩者進(jìn)行處理之后添加至紙漿中。優(yōu)選的陽離子淀粉包括但不局限于土豆淀粉、玉米淀粉、和其它濕部淀粉，或其混合物。
可將常規(guī)用量的淀粉添加至紙漿中。根據(jù)本發(fā)明可使用的淀粉的舉例性用量，以紙漿干固含量計(jì)為從約5至約25磅。
本發(fā)明的造紙紙漿也可以包含具有溶纖(cellulytic)活性的、常規(guī)造紙紙漿處理酶。優(yōu)選的是，該酶組合物還具有溶半纖維素的活性。合適的酶和含酶組合物包括描述于US5,356,800(Jaquess)，US09/031,830(1998年2月27日申請(qǐng))，和WO99/43780中的那些，在此將其全部內(nèi)容引入作為參考。其它舉例性的造紙紙漿處理酶是BUZYMETM2523和BUZYMETM2524，兩者均得自Buckman Laboratories International，Inc.，Memphis，Tennissee。優(yōu)選的溶纖酶組合物優(yōu)選包含約5％至約20％重量的酶。另外，優(yōu)選的酶組合物可進(jìn)一步包含聚乙二醇、亞己基二醇、聚乙烯吡咯烷酮、四氫糠醇、甘油、水、以及其它常規(guī)的酶組合物添加劑，例如描述于US5,356,800中的那些。所述酶可以常規(guī)量添加至紙漿中，如以紙漿干重量計(jì)，約0.001％重量至0.100％重量的酶，例如從約0.005％重量至約0.05％重量。
在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，酶組合物包括在紙漿或漿料中并且包含至少一種聚酰胺低聚物和至少一種酶。聚酰胺以有效量存在以便使酶穩(wěn)定化。包含聚酰胺低聚物和酶的舉例性酶組合物描述于WO99/43780中，在此將其全部內(nèi)容引入作為參考。
如果包括酶組合物的話，所述組合物可包括兩種或多種酶的組合。酶組合物例如可包括脂肪酶和纖維素的組合，并且能夠任選地包括穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑可以是在此描述的聚酰胺低聚物。
根據(jù)生物殺傷劑在造紙過程的常規(guī)用途，可以將其添加至所述紙漿中。例如，在用酶和陽離子聚合物對(duì)紙漿進(jìn)行處理之后，可以將生物殺傷劑添加至混合漿池中、處理過的紙漿中。用于本發(fā)明造紙紙漿中的生物殺傷劑包括本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員熟知的生物殺傷劑，例如，得自Buckman LaboratoriesInternational，Inc.(Memphis，Tennessee)的生物殺傷劑，如BUSANTM生物殺傷劑。
另外，本發(fā)明的含酸性含水氧化鋁溶膠的紙漿或漿料可以用一種或多種其它組份進(jìn)行處理，包括聚合物，如陰離子和非離子聚合物，粘土，其它填料，染料，顏料，消泡劑，微生物殺傷劑，pH調(diào)節(jié)劑如明礬，以及其它常規(guī)的造紙或處理添加劑。這些添加劑可在引入酸性含水氧化鋁溶膠之前、期間、或之后添加。優(yōu)選的是，在絕大多數(shù)(如果不是全部)其它添加劑和組份添加至紙漿中之后添加酸性含水氧化鋁溶膠。因此，酸性含水氧化鋁溶膠可在添加酶、凝結(jié)劑、絮凝劑、填料、以及其它常規(guī)和非常規(guī)造紙?zhí)砑觿┲筇砑又猎旒埣垵{中。
將酸性含水氧化鋁溶膠添加至本發(fā)明的造紙紙漿中，能夠在絕大多數(shù)(如果不是全部)的造紙機(jī)上進(jìn)行。
實(shí)施本發(fā)明方法的造紙?bào)w系的流程圖列于圖1中。應(yīng)當(dāng)理解的是，所示的體系是本發(fā)明的例子，無論如何也不是對(duì)本發(fā)明范圍的限定。在圖1的體系中，任選的酶組合物供料和任選的合成陽離子聚合物組分供料，能夠任選地以希望的相應(yīng)濃度單獨(dú)地或同時(shí)地與造紙紙漿液流結(jié)合，從而形成處理過的紙漿。所示的紙漿供應(yīng)表示例如由紙漿貯罐或儲(chǔ)倉提供的漿流。圖1中所示的紙漿供應(yīng)設(shè)備能夠是用于漿流的管道、貯罐、或混合罐、或其它容器、通道、或混合區(qū)。酶組合物的供應(yīng)設(shè)備，例如可以是具有與處理過紙漿罐的入口連通的出口的貯罐。合成陽離子聚合物組合物的供應(yīng)設(shè)備，例如可以是具有與處理過的紙漿罐的入口連通的出口的貯罐。
使非強(qiáng)制性地用酶組合物和/或陽離子聚合物處理的紙漿從處理過的漿罐輸送至精漿機(jī)，然后輸送至混合漿池中。任選的添加劑，例如淀粉、生物殺傷劑、pH調(diào)節(jié)劑等可以與紙漿或處理過的紙漿在混合漿池、紙機(jī)漿池、和/或紙漿沿體系流動(dòng)的其它位置處結(jié)合。能夠使用與引入常規(guī)添加劑一起使用的常規(guī)的閥和泵。精漿機(jī)具有與處理過的紙漿罐的出口連通的入口，和與混合漿池的入口連通的出口。
根據(jù)圖1的實(shí)施方案，在混合漿池中處理過的紙漿通過一連通(communication)從混合漿池的出口輸送至紙機(jī)漿池的入口?；旌蠞{池和紙機(jī)漿池可以是本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知的任何常規(guī)的漿池。紙機(jī)漿池保證流位壓頭，即在體系的下游部分，特別是在網(wǎng)前箱處，使處理過的紙漿或漿料保證恒定的壓力。
由紙機(jī)漿池，紙漿輸送至白水儲(chǔ)倉，然后輸送至混合漿泵。由混合漿泵，將紙漿泵送至篩網(wǎng)，并使過篩的紙漿輸送至網(wǎng)前箱，在網(wǎng)前箱中在成形網(wǎng)上制備濕紙頁并濾水。在圖1的體系中，由網(wǎng)前箱中造紙得到的濾水紙漿再循環(huán)至白水儲(chǔ)倉。使網(wǎng)前箱中的成形網(wǎng)上形成的紙幅進(jìn)行濾水并干燥，從而形成紙或紙板產(chǎn)品。
在圖2所示的實(shí)施方案中，該體系包括常規(guī)的調(diào)漿箱。酸性含水氧化鋁溶膠在篩網(wǎng)和網(wǎng)前箱之間添加至精制且處理過的紙漿中。另外的酸性含水氧化鋁溶膠和任選的陽離子淀粉可在調(diào)漿箱處添加或另外地添加至圖2沒有描述的體系中。圖2的體系在紙機(jī)漿池和調(diào)漿箱之間有一第二精漿機(jī)。其它的添加劑，包括淀粉、生物殺傷劑、和pH調(diào)節(jié)劑如明礬，可以在混合漿池處、在紙機(jī)漿池處、在調(diào)漿箱處、和/或在該體系另外的地方添加。當(dāng)需要時(shí)，pH調(diào)節(jié)劑可沿紙漿或處理過的紙漿通過體系的流動(dòng)方向上多點(diǎn)添加。
圖3描述了本發(fā)明的另一實(shí)施方案。在混合漿池中，利用含氮陽離子聚合物或陽離子淀粉任選地對(duì)紙漿進(jìn)行處理。處理過的紙漿從混合漿池輸送至紙機(jī)漿池，其中任選性地將酶組合物添加至紙漿中，從而形成酶處理過的紙漿。然后對(duì)紙漿進(jìn)行精制并輸送至調(diào)漿箱，在調(diào)漿箱處，任選地將含氮陽離子聚合物或陽離子淀粉添加至紙漿中。如果使用的話，在調(diào)漿箱處添加的任選的陽離子聚合物或淀粉可以與在混合漿池處任選地添加的第一陽離子聚合物或淀粉相同或不同。另一可供選擇的方案是，在調(diào)漿箱處沒有陽離子聚合物或淀粉添加至紙漿中。由調(diào)漿箱，將紙漿輸送至白水儲(chǔ)倉，其中，在所示的實(shí)施方案中，將酸性含水氧化鋁溶膠添加至紙漿中。然后，使紙漿通過混合漿泵至篩網(wǎng)，然后至網(wǎng)前箱。由網(wǎng)前箱中的紙頁制備得到的、濾水的漿料再循環(huán)至白水儲(chǔ)倉。
其它的添加劑，包括生物殺傷劑、pH調(diào)節(jié)劑如明礬等，可在混合漿池處、在紙機(jī)漿池處、在紙機(jī)調(diào)漿箱處、和/或在該體系的另外地方添加至紙漿中。
根據(jù)圖3中所示的本發(fā)明的實(shí)施方案，如果在混合漿池處添加含氮陽離子聚合物組合物的話，所述組合物例如可以是包含丙烯酰胺單元和陽離子單體單元的陽離子聚合物。根據(jù)圖3中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，任選的陽離子聚合物或淀粉組合物中的至少之一是添加至紙漿中的淀粉。
本發(fā)明的裝置也可包括用于將適當(dāng)濃度的鋁溶膠或其它添加劑供應(yīng)至漿流中的計(jì)量裝置。
根據(jù)上圖1-3中的任一實(shí)施方案，除渣器、例如離心力凈化裝置，可以例如設(shè)置在混合漿泵和篩網(wǎng)之間。
本發(fā)明的方法、體系和紙漿提供了具有優(yōu)異濾水性和/或細(xì)小物質(zhì)留著率的紙幅。根據(jù)本發(fā)明的方法制得的最終紙張和紙板具有優(yōu)異的不透明度和其它希望的物理性能。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，用于本發(fā)明造紙紙漿中的酸性含水氧化鋁溶膠也能夠用來處理廢水流(或其它水流或儲(chǔ)料槽)和紡織染料液流。所述溶膠可以WO97/41063中添加纖維狀陽離子膠體氧化鋁微粒所述的相同方式，添加至水流或紡織染料液流中，以便對(duì)其進(jìn)行處理；在此將該文獻(xiàn)引入作為參考。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種使存在于分散體中的一種或多種顆粒料絮凝的方法，因此，該方法包括使分散體與足以使顆粒料的至少一部分絮凝的量的酸性含水氧化鋁溶膠接觸。所述分散體可以是水流、廢水流、紡織染料液流、紡織染料廢液流、或其它液流或其它含顆粒的混合物、懸浮液、分散體或溶液。使用酸性含水氧化鋁溶膠處理液流的用途特別適用于使存在于水分散體中的顆粒絮凝。
本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍下，可以對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案做出種種改進(jìn)和變更。因此，可以預(yù)期的是，在所附權(quán)利要求書和其等同物的范圍內(nèi)，本發(fā)明將覆蓋其它的改進(jìn)和變更。
權(quán)利要求
1.一種紙或紙板的制備方法，包括(a)將至少一種酸性含水氧化鋁溶膠引入造紙紙漿中，以形成處理過的紙漿；和(b)使處理過的紙漿形成紙或紙板。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，所述溶膠的pH值從約3至約6。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述的酸性含水氧化鋁溶膠添加至所述紙漿中，以溶膠和紙漿的干固體重量計(jì)，所述溶膠的添加量至少約0.05磅。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述酸性含水氧化鋁溶膠添加至所述紙漿中，以溶膠和紙漿的干固體重量計(jì)，所述溶膠的添加量為每噸漿料從約0.3磅至約5.0磅。
5.權(quán)利要求1的方法，其中，所述酸性含水氧化鋁溶膠含有伸長的次級(jí)粒子，該次級(jí)粒子僅在一個(gè)平面內(nèi)從約50納米伸長至約300納米并且通過在一邊從約10納米至約30納米長度的矩形板狀初級(jí)粒子的邊對(duì)邊凝結(jié)而形成，其中所述長度是通過電子顯微鏡觀測(cè)的。
6.權(quán)利要求1的方法，另外還包括將至少一種陰離子聚丙烯酰胺引入紙漿中。
7.權(quán)利要求1的方法，另外還包括在將所述至少一種酸性含水氧化鋁溶膠引入所述紙漿中之前，使至少一種陽離子淀粉與所述造紙紙漿混合。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述紙漿包含亞硫酸鹽漿。
9.權(quán)利要求1的方法，另外還包括將至少一種聚合物組合物引入紙漿或處理過的紙漿中。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述至少一種陽離子聚合物組合物包含陽離子聚丙烯酰胺聚合物。
11.權(quán)利要求9的方法，其中所述的至少一種陽離子聚合物組合物是包含丙烯酰胺單元和陽離子單體單元的、合成的、水溶性的陽離子聚合物。
12.權(quán)利要求1的方法，在添加所述酸性含水氧化鋁溶膠之前，另外還包括將高分子量陽離子聚合物添加至所述造紙紙漿中，然后使該懸浮液經(jīng)受高剪切條件。
13.權(quán)利要求1的方法，另外還包括將至少一種溶纖酶添加至所述紙漿或處理過的紙漿中。
14.權(quán)利要求1的方法，在將所述酸性含水氧化鋁溶膠添加至所述紙漿中之前，另外還包括將至少一種溶纖酶添加至所述紙漿中。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求1的方法制得的紙或紙板。
16.一種造紙裝置，包括酸性含水氧化鋁溶膠供應(yīng)設(shè)備、造紙紙漿供應(yīng)設(shè)備、用于由酸性含水氧化鋁溶膠供應(yīng)設(shè)備將酸性含水氧化鋁溶膠供至造紙紙漿供應(yīng)設(shè)備從而形成處理過的紙漿的裝置、和用于將處理過的紙漿形成處理過的紙張或紙板的裝置。
17.權(quán)利要求16的裝置，其中，用于形成處理過的紙漿的所述裝置包括與所述處理過的紙漿供應(yīng)設(shè)備連通的混合漿池、與混合漿池連通的混合漿泵、與所述混合漿泵連通的篩網(wǎng)、和與所述篩網(wǎng)連通的網(wǎng)前箱。
18.權(quán)利要求17的裝置，其中，提供用于貯存處理過的紙漿進(jìn)料的進(jìn)料罐，并且在所述進(jìn)料罐和所述混合漿池之間的連通包括在進(jìn)入混合漿池之前用于對(duì)處理過的紙漿進(jìn)行精制的精制裝置。
19.權(quán)利要求17的裝置，另外還包括白水儲(chǔ)倉，其中所述的白水儲(chǔ)倉有與所述混合漿池連通的入口，與所述網(wǎng)前箱連通的入口、和與所述混合漿泵連通的出口。
20.權(quán)利要求19的裝置，在所述網(wǎng)前箱中形成紙漿之前，另外還包括用于對(duì)紙漿或處理過的紙漿進(jìn)行精制的一個(gè)或多個(gè)精漿機(jī)。
21.一種由濾水的紙幅制得的紙或紙板，所述紙幅包含纖維素纖維和酸性含水氧化鋁溶膠。
22.權(quán)利要求21的紙或紙板，其中所述溶膠的pH值從約3至約6。
23.權(quán)利要求21的紙或紙板，其中所述酸性含水氧化鋁溶膠包含伸長的次級(jí)粒子，該次級(jí)粒子僅在一個(gè)平面內(nèi)從約50納米伸長至約300納米并且通過在一邊從約10納米至約30納米長度的矩形板狀初級(jí)粒子的邊對(duì)邊凝結(jié)而形成，其中所述長度是通過電子顯微鏡觀測(cè)的。
24.一種由濾水且干燥的紙幅制得的紙或紙板，所述紙幅由包含纖維素纖維和酸性含水氧化鋁溶膠的造紙紙漿形成。
25.一種使存在于分散體中的顆粒料進(jìn)行絮凝的方法，包括使分散體與酸性含水氧化鋁溶膠接觸。
26.權(quán)利要求25的方法，其中所述分散體是水分散體。
27.權(quán)利要求25的方法，所述分散體是廢水分散體。
28.權(quán)利要求25的方法，其中所述分散體是紡織染料液流。
全文摘要
本發(fā)明描述了紙或紙板的制備方法。根據(jù)本發(fā)明的一種方法，將酸性含水氧化鋁溶膠引入造紙紙漿中，以形成具有改善留著性能的處理過的紙漿。所述酸性含水氧化鋁溶膠的pH值優(yōu)選從約3至約6。所述溶膠優(yōu)選包含伸長的次級(jí)粒子，該次級(jí)粒子僅在一個(gè)平面內(nèi)從約50納米伸長至約300納米并且通過在一邊從約10納米至約30納米長度的矩形板狀初級(jí)粒子的邊對(duì)邊凝結(jié)而形成，其中所述長度是通過電子顯微鏡觀測(cè)的。另外，所述紙漿還用至少一種凝結(jié)劑、至少一種絮凝劑、至少一種陽離子淀粉、至少一種溶纖酶、至少一種生物殺傷劑、和/或其它常規(guī)的造紙紙漿添加劑進(jìn)行處理。將得到的紙漿形成漿板、然后濾水以形成紙或紙板。正如實(shí)施所述方法的造紙裝置那樣，另外還描述了其它造紙方法。另外還描述了已用酸性含水氧化鋁溶膠處理過的、包含干漿的紙或紙板。另外還描述了使分散體中顆粒料絮凝的方法。
文檔編號(hào)D21H17/67GK1429299SQ01809520
公開日2003年7月9日 申請(qǐng)日期2001年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月17日
發(fā)明者莫漢·D·卡維, 羅莎·M·科瓦拉比亞斯, 杰拉爾德·M·戴克斯特拉, 塞利姆·米爾扎 申請(qǐng)人:巴科曼實(shí)驗(yàn)室國際公司