專利名稱：在造紙中提高填料含量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提高在造紙工藝中所生產(chǎn)的纖維紙板(paper mat)的強度的方法。

背景技術(shù)：
紙板包括水和固體，并且一般是4%到8%的水。紙板的固體部分包括纖維(通常纖維素纖維)，并且還可包括填料。提高紙板的強度將容許提高固體比例，即填料含量。由于這樣降低了原材料成本，減少了在造紙工藝中所需的能量，并且提高了紙的光學性能，所以這是所期望的?，F(xiàn)有技術(shù)公開了具有介于10%與40%填料的固體部分的紙板。然而，現(xiàn)有技術(shù)還公開了提高填料含量同時發(fā)生了所得紙的強度損失。 填料是在造紙工藝期間被添加到紙板以增強所得紙的不透明性和反光性的礦物顆粒。在美國專利第7，211，608號中描述了填料的一些例子。填料包括用來增加不透明性或亮度、減少孔隙率或降低紙或紙板片的成本的無機顆粒和有機顆粒或顏料。填料的一些例子包括下列中的一個或多個高嶺土、滑石、二氧化鈦、三水合氧化鋁、硫酸鋇、氫氧化鎂、顏料例如碳酸鈣、及類似物。先前提高紙中的填料含量而不損失紙強度的嘗試描述在英國專利GB2016498和美國專利第4， 710， 270、4， 181， 567、2， 037， 525、7， 211， 608和6， 190， 663號中。 碳酸鈣填料采用兩種形式GCC (研磨碳酸鈣)和PCC (沉淀碳酸鈣)。GCC是天然存在的碳酸鈣巖石，而PCC是合成生產(chǎn)的碳酸鈣。由于PCC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┹^好的光學性能。然而，由于同樣的原因，PCC填充的紙板所生產(chǎn)的紙比GCC填充的紙強度差。 紙強度是紙板的交織纖維之間所形成的鍵的數(shù)量和強度的函數(shù)。具有更大表面積的填料顆粒更可能變得與那些纖維結(jié)合并且影響那些鍵的數(shù)量和強度。由于PCC填料的更大的表面積，所以PCC填料比GCC填料對那些鍵影響更大。 結(jié)果，造紙者被迫進行不期望的權(quán)衡。他們必須決定選擇具有較好強度但較差光
學性能的紙，或者他們必須選擇具有較好光學性能但較差強度的紙。因而，對促進在紙中更高填料含量的造紙方法、具有高不透明性的紙、以及具有高強度的填充紙，有明顯的需求。 發(fā)明簡述 本發(fā)明的至少一種實施方案涉及具有不會同時發(fā)生所得紙的強度損失的增加的填料含量的造紙方法。該方法包括下列步驟提供填料顆粒、至少一種強度添加劑和纖維素纖維原料的共混料；用材料組合物處理填料顆粒；使填料顆粒與纖維素纖維原料混合；以及通過從混合物中除去一些水來形成紙板。填料顆粒的至少10%是沉淀形式的碳酸鈣(PCC)并且填料顆粒的至少10%是研磨形式的碳酸鈣(GCC)。纖維素纖維原料包括多種纖維素纖維和水。材料組合物抑制強度添加劑粘附到填料顆粒。在至少一種實施方案中，使纖維素纖維原料和填料顆?；旌弦孕纬膳淞?，并且隨后用材料組合物處理填料顆粒。
本發(fā)明的至少一種實施方案涉及一種方法，其中填料顆粒的共混料進一步包括選自由以下組成的物質(zhì)的一種碳酸鈣、有機顏料、無機顏料、粘土、滑石、二氧化鈦、三水合氧化鋁、硫酸鋇、氫氧化鎂及其任意組合。
本發(fā)明的至少一種實施方案涉及一種方法，其中材料組合物是AcAm/DADMAC共聚物。本發(fā)明的至少一種實施方案涉及一種方法，其中強度添加劑是乙醛酸化丙烯酰胺/DADMAC共聚物。本發(fā)明的至少一種實施方案涉及一種方法，其中強度添加劑和材料組合物帶有相同的電荷。 本發(fā)明的至少一種實施方案涉及一種方法，其中碳酸鈣是以選自由以下組成的物質(zhì)的一種形式存在無水碳酸鈣、分散漿料碳酸鈣(dispersedslurry calciumcarbonate)、白堊及其任意組合。碳酸鈣中的至少一部分可以是以分散漿料碳酸鈣的形式存在，分散漿料碳酸鈣進一步包括選自以下的至少一種聚丙烯酸聚合物分散劑、聚磷酸鈉分散劑、高嶺土漿料及其任意組合。填料顆粒的共混料可以是50XGCC和50XPCC。材料組合物可以是凝結(jié)劑，并且可選自由以下組成的物質(zhì)無機凝結(jié)劑、有機凝結(jié)劑、縮聚凝結(jié)劑及其任意組合。凝結(jié)劑可具有介于200與1， 000， 000范圍之間的分子量。
本發(fā)明的至少一種實施方案涉及一種方法，其中材料組合物是選自由以下組成的物質(zhì)的凝結(jié)劑明礬、鋁酸鈉、聚氯化鋁、堿式氯化鋁(alumi皿mchlorohydroxide)、氫氧化鋁氯化物、聚羥基氯化鋁(polyalumi皿mhydroxychloride)、硫酸化聚氯化鋁、聚硅硫酸鋁、硫酸鐵、氯化鐵、表氯醇-二甲胺(EPI-DMA)、 EPI-DMA氨交聯(lián)聚合物、二氯化乙烯與氨的聚合物、多官能二亞乙基三胺的縮聚物、多官能四亞乙基五胺的縮聚物、多官能六亞甲基二胺的縮聚物、多官能二氯化乙烯的縮聚物、三聚氰胺聚合物、甲醛樹脂聚合物、帶陽離子電荷的乙烯基加聚物及其任意組合。 本發(fā)明的至少一種實施方案涉及一種方法，其中強度添加劑相對于紙板的固體部分之比率可以是每噸紙板0. 3千克至5千克添加劑。至少一些GCC顆?？捎貌牧辖M合物來處理。本發(fā)明的至少一種實施方案涉及一種方法，其中PCC顆粒沒有用材料組合物來處理。強度添加劑可以是陽離子淀粉。填料顆?？删哂羞_到紙板的固體部分的混合質(zhì)量的50%的質(zhì)量。強度添加劑和材料組合物可帶有相同的電荷。 本發(fā)明的至少一種實施方案涉及一種供在造紙工藝中使用的材料組合物。該材料組合物包括纖維素、填料顆粒、強度添加劑和包裹至少一些填料顆粒的涂料。將涂料構(gòu)建和配置成防止強度添加劑粘附到填料顆粒。在至少一種實施方案中，至少一些填料顆粒是碳酸鈣。在至少一種實施方案中，填料顆粒是GCC、PCC或兩者的組合。在至少一種實施方案中，填料顆粒包括至少10% PCC和10% GCC。


圖1繪制了給定紙的抗張強度對填料相對于用來生產(chǎn)給定紙的紙板的總固體部分的百分比的關(guān)系曲線； 圖2繪制了給定紙的抗張強度對填料相對于用來生產(chǎn)給定紙的紙板的總固體部分的百分比的關(guān)系曲線； 圖3示出了紙共混料的所得的斯科特粘接強度(Scott Bond strength)，所述紙共混料包括具有不同量的7527和64170的8種共混料。
發(fā)明詳述 本發(fā)明的至少一種實施方案是制造結(jié)實的、具有高填料含量、具有高PCC含量和具有較好的光學性能的紙的方法。在本發(fā)明的至少一種實施方案中，造紙方法包括以下步
5驟產(chǎn)生PCC和GCC的填料共混料，其中PCC構(gòu)成填料的按質(zhì)量計的至少10% ，且GCC構(gòu)成 填料質(zhì)量的至少10% ;用降低強度添加劑與填料顆粒之間的附著力的涂料來預(yù)處理至少一 些填料顆粒；以及將填料共混料和強度添加劑都添加到紙板。 已知有一段時間了，將強度添加劑添加到紙板提高了所得紙的強度。在美國專利 第4， 605， 702號中描述了強度添加劑的一些例子。強度添加劑的一些例子是陽離子淀粉， 其粘附到纖維素纖維并且將它們緊緊地結(jié)合到一起。 不幸地，添加大量的強度添加劑以補償由在紙板中使用大量的填料引起的脆弱 (weakness)是不切實際的。 一個原因是由于強度添加劑是昂貴的并且使用大量的添加劑會 導致商業(yè)上不可行的生產(chǎn)成本。另外，添加太多的強度添加劑負面影響造紙工藝并且抑制 了各種形式的造紙設(shè)備的可操作性。舉例來說，在陽離子淀粉強度添加劑的情況下，陽離子 淀粉延緩濾水過程和脫水過程，這大大地減慢了造紙工藝。 此外，纖維素纖維僅僅能吸附有限量的強度添加劑。這對可使用多少添加劑和由 此可使用多少填料施加了限制。為什么如此的一個原因是由于強度添加劑傾向于中和陰離 子纖維/填料電荷，并且當這些電荷過多地被中和時，抑制了強度添加劑的進一步吸附。
不幸地，將填料添加到紙板還降低了強度添加劑的效率。強度添加劑具有涂覆填 料顆粒的傾向。存在的填料顆粒越多，就有越多的強度添加劑涂覆填料顆粒，并且因此就有 越少的強度添加劑可用來使纖維素纖維結(jié)合到一起。因為存在可添加的強度添加劑的最大 量，所以越多的填料往往意味著越少有效的強度添加劑。這種效應(yīng)PCC比GCC更敏感，由于 PCC更高的表面積而使PCC變得比GCC更多地被強度添加劑涂覆。 在本發(fā)明的至少一種實施方案中，用材料組合物預(yù)處理至少一些填料顆粒以至少 部分地防止強度添加劑粘附到填料顆粒。預(yù)處理預(yù)期用該材料組合物徹底地涂覆一種或 多種填料顆粒中的一些或全部。在可選擇的方案中，預(yù)處理預(yù)期將該材料組合物應(yīng)用到填
料顆粒的一種或多種中的僅僅一部分，或者完全涂覆一些填料顆粒并且將該材料組合物應(yīng) 用到一些其它顆粒中的僅僅一部分。在至少一種實施方案中，用美國專利第5， 221， 435號 中所述的材料組合物中的至少一些并且尤其是用其中所述的偏陽離子電荷物質(zhì)(cationic charge-biasing species)來實施預(yù)處理。在至少一種實施方案中，用在美國專利第 6， 592， 718號中所述的二烯丙基-N， N_ 二取代的鹵化銨_丙烯酰胺共聚物來實施預(yù)處理。
雖然預(yù)處理填料顆粒在本領(lǐng)域是已知的，但是預(yù)處理填料顆粒的現(xiàn)有技術(shù)方法并 未涉及影響強度添加劑到填料顆粒的粘附。實際上，許多現(xiàn)有技術(shù)預(yù)處理增加了強度添加 劑到填料顆粒的粘附。例如，美國專利第7， 211， 608號描述了用疏水聚合物預(yù)處理填料顆 粒的方法。然而，該預(yù)處理對強度添加劑與填料顆粒之間的粘附不起作用，并且只不過排斥 水以抵消被強度添加劑所吸收的過量的水。相比之下，本發(fā)明減少了強度添加劑與填料顆 粒之間的相互作用，并且在紙強度方面產(chǎn)生預(yù)料不到的巨大增加。可參考圖l來最好地理 解這點。 圖1繪制了給定紙的抗張強度對填料相對于用來生產(chǎn)給定紙的紙板的總固體部 分的百分比的關(guān)系曲線。如圖1中所示，增加填料含量與降低紙強度之間的關(guān)系是線性關(guān) 系。這是由于強度添加劑的降低的效率與填料顆粒所捕獲的強度添加劑的增加成正比。圖 1還示出了對于現(xiàn)有技術(shù)填料對紙板的任意給定比例，與如果填料是部分的GCC相比較，如 果填料是純的PCC，那么它往往會具有較低的強度。
圖1還示出了根據(jù)本發(fā)明方法制造的紙具有預(yù)料不到的高強度。在圖1中，含有 32%按質(zhì)量計的用強度添加劑-排斥凝結(jié)劑(strengthadditive-r印elling coagulant) 預(yù)處理過的50% PCC和50% GCC的填料的紙板試樣生產(chǎn)的紙比用僅有20%純的GCC填料 的紙板所生產(chǎn)的紙具有更大的強度。這個結(jié)果是雙重預(yù)料不到的，因為a)含有PCC的填料 比純GCC填料產(chǎn)生了更大強度的紙，以及b)在容許的填料方面增加大于12%是非常大的。 高的紙強度是減少纖維素纖維鍵之間影響的GCC含量以及容許強度添加劑來達到或接近 達到最大紙強度的預(yù)處理的結(jié)果。 本發(fā)明所包括的填料中的至少一些填料是熟知的和商業(yè)上可獲得的。它們包括用 來增加不透明性或亮度、減少孔隙率或降低紙或紙板片的成本的任何無機顆?；蛴袡C顆粒 或顏料。最常用的填料是碳酸鈣和粘土。然而，滑石、二氧化鈦、三水合氧化鋁、硫酸鋇和氫 氧化鎂也是合適的填料。碳酸鈣包括以無水形式或分散漿料形式的研磨碳酸鈣(GCC)、白 堊、任何形態(tài)的沉淀碳酸鈣(PCC)、以及以分散漿料形式的沉淀碳酸鈣。GCC或PCC的分散 漿料形式通常采用聚丙烯酸聚合物分散劑或聚磷酸鈉分散劑來生產(chǎn)。這些分散劑中的每一 種分散劑將有效的陰離子電荷給予碳酸鈣顆粒。高嶺土漿也可用聚丙烯酸聚合物或聚磷酸 鈉來分散。 在至少一種實施方案中，處理材料組合物是美國專利6， 592， 718中所述的材料組 合物中的任一種或組合。具體地，在其中詳細描述的AcAm/DADMAC共聚物組合物中的任一 種適合作為處理材料組合物。AcAm/DADMAC共聚物組合物的一個例子是來自伊利諾斯州內(nèi) 珀維爾的Nalco Company的產(chǎn)品#Nalco_7527(以下稱作7527)。 處理材料組合物可以是凝結(jié)劑。本發(fā)明中所包括的凝結(jié)劑是熟知的并商業(yè)上可獲 得的。它們可以是無機凝結(jié)劑或有機凝結(jié)劑。代表性的無機凝結(jié)劑包括明礬、鋁酸鈉、聚氯 化鋁或PAC(也稱作堿式氯化鋁、氫氧化鋁氯化物和聚羥基氯化鋁)、硫酸化聚氯化鋁、聚硅 硫酸鋁、硫酸鐵、氯化鐵和類似物及其共混料。 適合作為處理材料組合物的一些有機凝結(jié)劑通過縮聚來形成。這種類型的聚合物 的例子包括表氯醇_ 二甲胺(EPI-DMA)和EPI-DMA氨交聯(lián)聚合物。 適合作為處理材料組合物的另外的凝結(jié)劑包括二氯化乙烯與氨或者二氯化乙烯 與二甲胺在添加氨或不添加氨下的聚合物；多官能胺如二亞乙基三胺、四亞乙基五胺、六亞 甲基二胺及類似物與二氯化乙烯的縮聚物；以及通過例如三聚氰胺甲醛樹脂的縮合反應(yīng)制 備的聚合物。 適合作為處理材料組合物的另外的凝結(jié)劑包括帶陽離子電荷的乙烯基加聚物， 例如(甲基)丙烯酰胺、二烯丙基-N， N-二取代的鹵化銨、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和 其季銨鹽、丙烯酸二甲氨基乙酯和其季銨鹽、甲基丙烯酰胺丙基三甲基銨氯化物、二烯 丙基甲基(e-丙酰胺基)銨氯化物、(P-甲基丙烯酰氧基乙基)三甲基銨甲基硫酸鹽 ((beta-methacryloyloxyethyl) trimethyl ammonium methylsulfate)、季銨化聚乙條基 內(nèi)酰胺、乙烯胺、和已經(jīng)反應(yīng)生成Mannich衍生物或四元Mannich衍生物的丙烯酰胺或甲基 丙烯酰胺中的聚合物、共聚物和三元共聚物?？刹捎眉谆?、硫酸二甲酯和芐基氯來生成優(yōu) 選的季銨鹽。三元共聚物可包括陰離子單體如丙烯酸或2-丙烯酰氨基2-甲基丙烷磺酸， 條件是聚合物上的總電荷是陽離子的。乙烯基加成和縮合的這些聚合物的分子量從低至幾 百到高達幾百萬變動。優(yōu)選地，分子量范圍應(yīng)該從大約20， 000至大約1， 000， 000。在至少一種實施方案中，由描述為用于預(yù)處理填料顆粒的適合的材料組合物的材料組合物中的任 一種中的一種、 一些或者所有的組合來實施預(yù)處理。 在至少一種實施方案中，強度添加劑帶有與適于處理填料顆粒的材料組合物所帶 有的電荷相同的電荷。當兩者帶有相同電荷時，填料添加劑較少可能將強度添加劑吸附到 它的表面上。在至少一種實施方案中，強度添加劑是陽離子淀粉。本發(fā)明所包括的強度添 加劑包括美國專利4， 605， 702和美國專利申請2005/0161181 Al中所述的材料組合物中的 任一種，并且尤其是包括其中所述的各種乙醛酸化丙烯酰胺/DADMAC共聚物組合物。乙醛 酸化丙烯酰胺/DADMAC共聚物組合物的一個例子是產(chǎn)品柳alco64170(由伊利諾斯州內(nèi)珀 維爾的Nalco Company制造)。 在至少一種實施方案中，所使用的填料是PCC、 GCC和/或高嶺土。在至少一種實
施方案中，所使用的填料是帶有聚丙烯酸聚合物分散劑或它們的共混料的PCC、 GCC和/或
高嶺土。強度添加劑相對于固體紙板之比率可以是每噸紙板3千克添加劑。 參考下列實施例可更好的理解上述內(nèi)容，下列實施例是為了說明目的而呈現(xiàn)且并
不旨在限制本發(fā)明的范圍。
具體實施例方式
實施例1 1 (i)填料預(yù)處理 從造紙廠獲得填料顆粒的共混料。該共混料是50% PCC與50% GCC的混合物。 PCC是未分散的Albacar HO(由賓夕法尼亞州伯利恒的SpecialtyMineral公司制造)，并 且GCC(也是由賓夕法尼亞州伯利恒的SpecialtyMineral公司制造)是化學上分散的。對 于本申請來說，術(shù)語"未分散的"的定義是不借助于化學分散劑就被分布在流體之中。對于 本申請來說，術(shù)語"化學上分散的"的定義是借助于化學分散劑被分布在流體之中。
用自來水將填料共混料稀釋到18%固體含量。將200毫升稀釋的填料共混料放 置到500毫升玻璃燒杯中。在添加凝結(jié)劑之前進行攪拌至少30秒。攪拌器是EUR0STAR數(shù) 字高架攪拌器，帶有R1342、50毫米的四葉螺旋槳(four-blade propeller)(都來自北卡羅 來納州威爾明頓的IKA Works, Inc.)。在800rpm攪拌下初始混合30秒后，緩慢添加凝結(jié) 劑溶液。使用的凝結(jié)劑溶液是7527。基于無水填料重量，凝結(jié)劑的劑量是l千克/噸。在 800rpm繼續(xù)攪拌直至添加了所有的凝結(jié)劑。然后攪拌速度增加到1500rpm，保持一分鐘。
l(ii)填料的使用 從造紙廠獲得纖維素纖維的稠原料。將原料冷卻，然后用澄清白水稀釋到近似 0.7%的稠度。纖維素纖維是60%硬木漂白牛皮漿(HBKP)、20X軟木漂白牛皮漿(SBKP)和 20%漂白的化學熱磨機械漿(BCTMP)。添加了圖l所示的各種填料組合物試樣。還添加了 強度添加劑64170。然后測量用每種試樣制備的紙的抗張強度并繪制在圖1。
試樣的強度分析顯示如下用50% PCC和50% GCC代替純的PCC —貫地容許填料 含量增加近似3%而紙強度無任何損失。然而，50% PCC和50% GCC填料的組合，其中用強 度添加劑64170和排斥凝結(jié)劑7527對GCC顆粒預(yù)處理，使得容許填料含量增加令人驚奇的 12%而紙強度毫無損失。因此，很明顯，本發(fā)明方法的步驟容許更多填料將被用在造紙中、 更多的PCC將被用在造紙中，同時改善了所得紙的光學性能。
實施例2 如實施例1中提供纖維素混合物和填料。如實施例1中處理填料。將3千克/噸 強度添加劑64170添加到三份試樣中， 一份含有100% PCC， 一份含有50% PCC-50% GCC，以 及一份含有50% PCC-50% GCC且GCC用7527預(yù)處理。分析所得紙試樣，結(jié)果顯示在圖2， 圖2繪制了給定紙的抗張強度對填料相對于用來生產(chǎn)給定紙的紙板的總固體部分的百分 比的關(guān)系曲線。 當3千克/噸添加劑64170與100% PCC —起添加時，僅僅能提高3%填料含量而 無強度損失。在大約34%填料含量時，強度提高12%。當100XPCC換成50XPCC-50X GCC時，強度增加了并且可以容許填料含量增加3. 5%而不損失紙片強度。當添加3千克/ 噸添加劑64170時，填料含量可以增加大約另外的2. 5%而不犧牲紙片強度。在35%填料 含量時，外加3千克/噸64170，紙片強度增加14%。與50% PCC_50% GCC相比較，7527預(yù) 處理的50% PCC-50% GCC可增加2%填料而不損失強度。當將3千克/噸N-64170添加到 具有預(yù)處理的50% PCC-50% GCC的配料中時，與僅僅預(yù)處理的50% PCC_50% GCC相比較， 填料含量可增加4%而不損失紙片強度。在36%填料含量時，添加3千克/噸N-64170增 加19%的強度。本試驗表明，用同樣量的強度添加劑64170，通過預(yù)處理填料，顯著地增加 改善紙片強度的效率。
實施例3 運行機器試驗，其中造紙機以1360米/分鐘的機器速度制備108gsm涂布原紙。 提供組合物，其中的纖維素纖維是40%漂白的化學熱磨機械漿(BCTMP)、40% HBKP、20% SBKP。配料還含有填料共混料，其是70% PCC和30% GCC。試驗期間，包括助留劑、上槳劑和 陽離子淀粉的所有濕部添加劑保持恒定。采用斯科特粘合力試驗儀(Scott Bond tester) 測量所得紙強度。 圖3示出了紙共混料的所得的斯科特粘接強度，所述紙共混料包括具有不同量的 7527和64170的8種共混料。當不添加7527且不添加64170時，強度是0. 92千克《厘米。 當添加2. 5千克/噸64170時，強度增加到1. 14千克*厘米，強度提高24% 。然而，當進一 步添加0. 5千克/噸7527時，強度從1. 14千克 厘米增加到1. 30千克 厘米，進一步提 高14%。本試驗表明，添加少量的凝結(jié)劑，大大提高了 64170的效率。 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到，所有先前所述的方法也可應(yīng)用到含有其它非纖維 素纖維材料的紙板、含有纖維素纖維材料和非纖維素纖維材料和/或合成纖維材料的混合 物的紙板。 在此處所述的本發(fā)明方法的組合物、操作和配置上可以進行變動，而不背離如權(quán) 利要求中所限定的本發(fā)明的原理和范圍。雖然可以許多不同形式來使本發(fā)明具體化，但是 此處詳細描述本發(fā)明的特定優(yōu)選的實施方案。本公開內(nèi)容是本發(fā)明的原理的示例，且并不 規(guī)定為使本發(fā)明限于所示的具體實施方案。此外，本發(fā)明包括此處所述的各種實施方案的 一些或全部的任意可能的組合。在本申請中或在任一個引用的專利、引用的專利申請或其 它引用的資料中任何地方所提及的所有專利、專利申請和其它引用資料據(jù)此通過引用以其 整體并入。 以上公開內(nèi)容規(guī)定為說明性的而不是窮盡性的。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說， 本說明書將暗示許多變化和可選擇方案。所有這些可選擇方案和變化規(guī)定為被包括在本權(quán)
9利要求的范圍內(nèi)，其中術(shù)語"包括"意思是"包括，但不限于"。那些熟悉本領(lǐng)域的人員可認 識到此處所述的特定實施方案的其它等效變換，這些等效變換也規(guī)定為由本權(quán)利要求所包 括。 在此完成了對本發(fā)明的優(yōu)選的和可選擇的實施方案的描述。那些本領(lǐng)域技術(shù)人員 可認識到此處所述的特定實施方案的其它等效變換，這些等效變換規(guī)定為由附于本文的權(quán) 利要求所包括。
權(quán)利要求
一種具有增加的填料含量的造紙方法，所述方法包括下列步驟提供填料顆粒、至少一種強度添加劑和纖維素纖維原料的共混料，用材料組合物處理所述填料顆粒，使所述填料顆粒與所述纖維素纖維原料混合，用至少一種強度添加劑處理混合物，以及由所述混合物形成紙板，其中所述填料顆粒的至少10％是沉淀碳酸鈣且所述填料顆粒的至少10％是研磨碳酸鈣，所述纖維素纖維原料包括多種纖維素纖維和水，且所述材料組合物增強了在所述紙板中的所述強度添加劑的性能。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述紙板是通過從所述混合物中除去一些水來形成的。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中至少一些碳酸鈣是以選自由以下組成的物質(zhì)的一種 形式存在未分散碳酸鈣、分散漿料碳酸鈣、白堊及其任意組合。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述碳酸鈣的至少一部分是以分散漿料碳酸鈣的形式存在，所述分散漿料碳酸鈣進一步包括選自以下的至少一種物質(zhì)聚丙烯酸聚合物分散 劑、聚磷酸鈉分散劑、高嶺土漿料及其任意組合。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述填料顆粒的共混料是50%研磨碳酸鈣和50%沉 淀碳酸牽丐。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述材料組合物是凝結(jié)劑。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述材料組合物是選自由以下組成的物質(zhì)的凝結(jié)劑無機凝結(jié)劑、有機凝結(jié)劑、縮聚凝結(jié)劑及其任意組合。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述材料組合物是具有介于200和1， 000， 000范圍 之間的分子量的凝結(jié)劑。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述材料組合物是選自由以下組成的物質(zhì)的凝結(jié) 劑明礬、鋁酸鈉、聚氯化鋁、堿式氯化鋁、氫氧化鋁氯化物、聚羥基氯化鋁，硫酸化聚氯化 鋁、聚硅硫酸鋁、硫酸鐵、氯化鐵、表氯醇-二甲胺、EPI-DMA氨交聯(lián)聚合物、二氯化乙烯與氨 的聚合物、二氯化乙烯的聚合物、二甲胺的聚合物、多官能二亞乙基三胺的縮聚物、多官能 四亞乙基五胺的縮聚物、多官能六亞甲基二胺的縮聚物、多官能二氯化乙烯的縮聚物、三聚 氰胺聚合物、甲醛樹脂聚合物、帶陽離子電荷的乙烯基加聚物及其任意組合。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述材料組合物是AcAm/DADMAC共聚物。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述強度添加劑是乙醛酸化丙烯酰胺/DADMAC共聚物。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中強度添加劑相對于所述紙板的固體部分之比率是 每噸紙板0. 3千克至5千克強度添加劑。
13. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中至少一些所述GCC顆粒用所述材料組合物來處理。
14. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述PCC顆粒都沒有用所述材料組合物來處理。
15. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述強度添加劑是陽離子淀粉。
16. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述紙板具有固體部分且所述紙板中的所述填料顆粒構(gòu)成所述紙板的固體部分的混合質(zhì)量的50%以上。
17. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述強度添加劑和所述材料組合物帶有相同的電荷。
18. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述填料顆粒的共混料進一步包括選自由以下組成的物質(zhì)的一種有機顏料、無機顏料、粘土、滑石、二氧化鈦、三水合氧化鋁、硫酸鋇、氫氧 化鎂及其任意組合。
19. 一種供在造紙工藝中使用的材料組合物，所述材料組合物包括纖維素、具有至少10% PCC和10% GCC的填料顆粒的共混料、強度添加劑和包裹至少一些所述填料顆粒的涂 料，所述涂料構(gòu)建和配置成防止所述強度添加劑粘附到所述填料顆粒。
20. —種增加與填料顆?；旌偷膹姸忍砑觿┡c纖維素纖維之間的相互作用的方法，所述方法包括下列步驟用材料組合物預(yù)處理填料顆粒， 使預(yù)處理過的填料顆粒與纖維素纖維混合，以及 用至少一種強度添加劑處理混合物，其中所述填料顆粒選自由以下組成的物質(zhì)沉淀碳酸鈣、研磨碳酸鈣及其任意組合，且 所述材料組合物抑制所述強度添加劑粘附到所述填料顆粒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在造紙中提高填料含量的方法，具體而言，本發(fā)明提供采用比可能的其它方式更高比例的礦物填料顆粒而沒有預(yù)期的紙強度損失來生產(chǎn)紙的方法。該方法通過用防止填料材料粘附到強度添加劑的材料來涂覆至少一些填料顆粒而容許使用更大量的填料顆粒。強度添加劑將纖維素纖維緊緊地結(jié)合到一起且不在填料顆粒上浪費。當填料顆粒是PCC-GCC共混料時且當GCC顆粒涂覆有防粘涂料時，該方法特別有效。
文檔編號D21J1/00GK101736656SQ200910132330
公開日2010年6月16日 申請日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者李俊, 程衛(wèi)國, 趙玉林, 饒慶龍 申請人:納爾科公司