專利名稱：制造紙或紙板的方法
制造紙或紙板的方法發(fā)明范圍
本發(fā)明涉及分別由紙或板漿料制造紙或紙板的方法。根據(jù)該方法，帶有固體的液漿在適于制造紙或紙板產(chǎn)品的條件下與水基組合物接觸，所述水基組合物包含各種形式的碳酸鹽，連同鈣和/或鎂離子一起。一般，該組合物的pH值低于8.3。本發(fā)明還涉及替代方法，根據(jù)該方法用該酸性水基組合物處理差不多干燥的紙或紙板?，F(xiàn)有技術(shù)的說明
眾所周知在紙生產(chǎn)中紙或紙板產(chǎn)品是通過從固體液漿除去水形成的。水的量顯然在原材料中是最大的，目標(biāo)是通過利用網(wǎng)、壓榨和干燥部從成品(未上漿的或上漿的紙或紙板)中盡可能快地除去它。一般地，在紙生產(chǎn)中首先主要由纖維、水和無機填料或顏料生成“高濃紙漿”。為了獲得較好的質(zhì)量性能，在該漿料從流漿箱散開以前和在網(wǎng)部(wiresection)開始脫水之前稀釋該高濃紙漿(一般到0.2-1.5%的濃度)。脫水方法和有害物質(zhì)向纖維上的附著是影響紙生產(chǎn)經(jīng)濟性的最重要的因素，在化學(xué)上，人們試圖利用各種絮凝劑和混凝劑來影響這些因素。在機械上，人們試圖在網(wǎng)、壓榨和干燥部努力影響脫水(在網(wǎng)部例如借助于吸水箱和脫水板，它們設(shè)計成通過脈動促進脫水)。更有效的脫水也減少了在干燥部中干燥所需的能量消耗。幾十年來，造紙機和紙板機的網(wǎng)部已經(jīng)顯著改變。以前，在福德林尼爾造紙機中，水僅僅經(jīng)過一個網(wǎng)除去。在現(xiàn)代的夾網(wǎng)成形器(gapformers)中，水同時通過兩個網(wǎng)除去。在網(wǎng)部之后，紙或紙板的干燥物質(zhì)百分比一般為15-25%。在這個階段，水主要位于纖維之間。其余的水主要在纖維的細胞腔中、纖維的孔和壁中。在壓榨部，可以把干燥物質(zhì)百分比提高到高達大約50%。壓榨部最主要的任務(wù)是增大紙或紙板的拉伸強度以改善機器的運行性能。在干燥部中，殘余水(主要在纖維的細胞腔中，纖維的孔和壁中)被蒸發(fā)。干燥物質(zhì)的百分比一般從35 - 45%提高到大約95%。紙由紙漿料形成，所述紙漿可以是機械紙漿或化學(xué)紙漿，或者是回收纖維紙漿。這里，機械紙漿是指磨木漿、精制磨木漿、熱法機械漿(TMP)、加壓磨木漿(PGW)和化學(xué)機械漿(CTMP)。化學(xué)紙漿是由蒸煮的木材碎片制備的漿料?；厥绽w維可以是脫墨的(DIP)或未脫墨的(例如0CC)。最典型的脫墨方法是洗滌脫墨、酶催化脫墨、浮選，以及這三個的組合。這些不同紙漿之間的本質(zhì)區(qū)別是機械和化學(xué)紙漿是由原始纖維，即沒有制造過紙或紙板的纖維，制成的。而回收纖維是由成品紙或紙板通過將其回收用于生產(chǎn)新的紙或紙板產(chǎn)品而制成的。紙漿可以是漂白或未漂白的。最典型的漂白方法是過氧化物漂白和連二亞硫酸鹽漂白。在化學(xué)紙漿、機械紙漿和回收纖維紙漿的生產(chǎn)中，各種木材基物質(zhì)及其它溶解和膠體物質(zhì)釋放到工藝用水中。在機械紙漿中，溶解和膠體物質(zhì)主要是指木材基的溶解和膠體的化合物(半纖維素、親脂性的抽出物和化合物，比如木質(zhì)素)，特別是樹脂。樹脂源自木材并包含各種脂肪酸、酯、樹脂酸和留醇。伴隨著回收纖維且對紙和紙板的生產(chǎn)有害的溶解和膠體材料通常被稱作油膩物。溶解和膠體物質(zhì)被稱為有害物質(zhì)是因為它增加了化學(xué)品的消耗，它一般是極小尺寸的、陰離子的且容易生成沉淀。一般，該油膩物是熱塑性的雜質(zhì)，比如膠、乳膠、蠟，印刷油墨、消泡劑和塑料。該油膩物可能包括例如諸如醋酸乙烯酯、聚酰胺、聚乙烯、聚丁二烯、生橡膠和苯乙烯丙烯酸酯的化合物。油膩物還可能包含打漿機膠料(AKD、ASA和樹脂膠)的殘基，木材基溶解和膠體物質(zhì)以及樹脂。樹脂和油膩物都是疏水性的。它們傾向于在水中聚結(jié)成大的沉淀。通過PH和溫度的變化，以及強的剪切力，可以促進此聚結(jié)。在造紙機和紙板機中，油膩物粘到金屬表面、網(wǎng)和毛毯上。隨著時間的過去，它們還可能積聚在白水體系(whitewatersystem)的管道中，然后不可預(yù)料地脫離，從而導(dǎo)致濕部(wetsection)、壓榨部和干燥部中的許多中斷。在網(wǎng)和毛毯上，它們會降低水排放并由此降低造紙機或紙板機的生產(chǎn)力。黑色的疏水性沉淀還會降低亮度水平，因為在水中它們會吸引容易附著于它們的木材組分，比如丹寧酸。在成品紙或紙板中，這些可能是可見的黑色斑點。一般，對于造紙機和紙板機，不可能在循環(huán)水中保持低含量的溶解和膠體物質(zhì)，這些物質(zhì)伴隨著特別是機械紙漿或回收纖維，必須經(jīng)常安排停機清掃以避免質(zhì)量和運行問題。在一些機械紙漿或回收纖維的生產(chǎn)過程中，用過氧化氫或連二亞硫酸鹽另外漂白纖維。過氧化物漂白尤其顯著地增加了造紙機和紙板機水中的溶解和膠體有害物質(zhì)的含量。
除去疏水物質(zhì)的不利影響的典型化學(xué)方法是穩(wěn)定(即疏水物質(zhì)的分散)、附著到纖維和吸附到活性表面。為減少疏水性有害物質(zhì)的量，把它們分散，在這樣情況下防止它們聚結(jié)。這樣做的問題是隨著時間的過去疏水物質(zhì)的百分比可能增大到造紙機或紙板機產(chǎn)生運行問題的程度。優(yōu)選地，疏水物質(zhì)附著，優(yōu)選小尺寸地，到纖維上，并隨制成的紙或紙板從工藝中除去。把疏水物質(zhì)吸附到活性表面上防止了聚結(jié)和粘著到表面上。諸如滑石和膨潤土的礦物被用于此。這里，重要的是通過良好的網(wǎng)保留防止從方法中除去礦物，否則運行問題便會復(fù)發(fā)，例如采用分散法時。最可靠的方法是在盡可能靠近疏水物質(zhì)進入造紙機或紙板機的白水體系的點除去疏水物質(zhì)，其是通過把疏水物質(zhì)吸附到纖維上實現(xiàn)的。這是本發(fā)明的目的。
經(jīng)常在化學(xué)處理之前，通過使用不同的篩和利用離心力的清潔器，機械地除去最大的疏水物質(zhì)聚結(jié)體。也可以采用上述所有方法的組合。一般用各種化學(xué)品處理造紙機或紙板機的表面(大部分沉淀積聚該表面上)，在這樣情況下防止了沉淀附著到該表面上。這樣的化學(xué)品的例子是有機溶劑、酸類和堿類。
通過儲存原木以及通過施加某些酶處理，也可以降低疏水物質(zhì)的不利影響。把紙漿生產(chǎn)的循環(huán)水與造紙機或紙板機的白水體系分離也很重要，在該情形下，可能會有部分疏水物質(zhì)留在紙漿生產(chǎn)中。事實上，目前這是大部分紙和紙板廠常規(guī)作法。此外，仔細設(shè)計和執(zhí)行的對造紙機或紙板機白水體系的洗滌程序，與殺蟲劑的有效應(yīng)用結(jié)合起來使用，防止了溶解和膠體物質(zhì)導(dǎo)致的問題。紙漿中的大量空氣和泡沫也增加了由疏水物質(zhì)導(dǎo)致的問題。
工藝用水是從機械紙漿的生產(chǎn)中(例如在磨木漿工廠和精煉廠)或回收纖維的生產(chǎn)中(例如在脫墨工廠)獲得的濃紙漿的稀釋水，該水取自造紙機或紙板機的白水體系。使用的工藝用水經(jīng)常是低濃度的循環(huán)水。.經(jīng)常通過機械法來濃縮在上述不同紙漿生產(chǎn)中的濃紙漿，以避免紙漿生產(chǎn)的水被帶入造紙機或紙板機的白水體系中。在這個階段，濃紙漿被稱作高濃紙漿，因為它的濃度一般超過8%。往往，高濃紙漿被轉(zhuǎn)移到紙或紙板廠的存儲塔，從那用弓I入水(fetchwaters)稀釋它以進一步用于紙或紙板生產(chǎn)方法中。水基組合物由膠體碳酸鹽顆粒和重碳酸鹽及其它形式的碳酸鹽(pH值基本上保持在6.0和8.3之間)構(gòu)成，并被制備到弓I入水中，其在本申請中被稱作酸性水。為了把疏水性的可溶的膠體物質(zhì)附著到纖維上，有利的是使所謂的酸性水在造紙機或紙板機的白水體系中與濃度盡可能高的紙漿在盡可能早的階段發(fā)生反應(yīng)。化學(xué)紙漿或機械紙漿或來自回收纖維生產(chǎn)的紙漿進入造紙機或紙板機的白水體系的第一點是用于儲存濃紙漿的容器，所述紙漿(已經(jīng)用引入水稀釋)從該容器向前移動到紙或紙板生產(chǎn)方法。目標(biāo)是通過使用不同的礦物填料來影響紙和紙板生產(chǎn)的經(jīng)濟性和質(zhì)量。這些可改善質(zhì)量性能，特別是不透明度、亮度和印刷適性。它們往往可改善經(jīng)濟性，因為它們比纖維便宜以及它們比纖維更少地將水結(jié)合到它們本身。更低的水吸附能力以更快的脫水表現(xiàn)在網(wǎng)、壓榨和干燥部，這又降低了干燥階段的能源成本。諸如復(fù)寫紙和某些雜志紙的紙質(zhì)量(其填料百分比很大)一般需要更大的硬度。在紙和紙板生產(chǎn)中對更低克數(shù)的需求也重視硬度。一般，隨著紙中填料數(shù)量的增加或當(dāng)克數(shù)降低時，紙的硬度下降。事實上，當(dāng)使用填料時，硬度的這種降低和更低的強度共同帶來最重要的質(zhì)量難題。例如，可包括以下礦物填料(或涂覆顏料)作為采用的填料的例子:高嶺土、二氧化鈦、石膏、滑石、重質(zhì)碳酸鈣(GCC)、沉淀碳酸鈣(PCC)和緞光白。最常用的填料是GCC、PCC和聞嶺土。當(dāng)用填料替換纖維時發(fā)生紙和紙板產(chǎn)品的強度和硬度降低，這主要是由于填料減少纖維之間氫鍵的形成，因為填料的表面不形成氫鍵?，F(xiàn)今，填料直接加入纖維液漿中。在網(wǎng)部，僅僅部分添加的填料附著到制成的紙或紙板網(wǎng)上。剩余的填料通過白水體系負載最終成為成品紙或紙板結(jié)構(gòu)的一部分，但是在這種情況下各種運行問題的風(fēng)險提高，主要是因為在白水體系中不同疏水物質(zhì)附著到填料上。一般，在造紙機或紙板機中產(chǎn)生的運行問題以例如網(wǎng)和毛毯的淤塞出現(xiàn)，即中斷。白水體系中部分填料還最終超過污水處理裝置的負荷，因為填料從不隨成品紙或紙板一起轉(zhuǎn)移出工藝。由于上述的幾個缺點，在過去二十年間已經(jīng)申請了專利，這些專利尤其涉及在紙或紙板的生產(chǎn)過程中直接把碳酸鈣沉淀到纖維結(jié)構(gòu)中。這些已知方案的目的主要是把碳酸鈣沉淀入纖維結(jié)構(gòu)中或者其細胞腔中。存在許多涉及在紙或紙板廠的生產(chǎn)過程期間將碳酸鈣直接沉淀到纖維結(jié)構(gòu)中的專利，這里并不合適逐一討論所有這些專利。不過，在下面，我們將簡短地談及幾個感興趣的公開。US專利4.510.020是涉及沉淀到纖維細胞腔中的方法的專利。根據(jù)該公開，采用強力混合推動在纖維的細胞腔內(nèi)的沉淀碳酸鈣顆粒。在緊接在混合之后的洗滌階段期間，附著于纖維外表面的碳酸鈣顆粒從纖維表面脫離。與從細胞腔內(nèi)相比碳酸鈣顆粒更快地從纖維表面分離，在這樣情況下結(jié)果是產(chǎn)生氫鍵的纖維外表面、和纖維構(gòu)造，其亮度、不透明度和硬度更好。US專利公開5.223.090描述了怎樣利用高剪切速度混合將氧化鈣或氫氧化鈣混合在纖維中，伴隨著同時把二氧化碳注入該混合器。
國際專利申請公開W003033815A2描述了怎樣通過在沉淀中使用部分溶解到重碳酸鈣、和氫氧化鈣，或氫氧化鈣和二氧化碳中的沉淀碳酸鈣，把沉淀碳酸鈣沉淀到稀釋纖維紙漿中，以及沉淀到纖維的表面上。
EP公開0791685A2描述了通過把二氧化碳加入氫氧化鈣和纖維材料的混合物中，將碳酸鈣沉淀到纖維和細屑(fines)的表面上。最終結(jié)果是，平均起來，500納米碳酸鈣結(jié)晶沉淀到纖維的表面上。
總地來說，出于成本或技術(shù)原因這些解決方案沒有投入實踐。
FI 公開 20085969、FI 申請 20096098、FI 申請 20105437 和 FI 申請 20105627 描述了水基組合物和它們怎樣用于紙和紙板的生產(chǎn)。這些公開表明通過使用包含碳酸鹽形式和鈣和/或鎂離子的組合物，可以實現(xiàn)填料向纖維狀網(wǎng)的好的附著，快速脫水，疏水性顆粒向纖維狀網(wǎng)的附著，以及成品紙或紙板的改善的不透明度、硬度和印刷適性。
具體地，F(xiàn)I公開20085969表明借助于膠體碳酸鈣和重碳酸鈣，以及其它形式的碳酸鹽的水溶液，在紙的生產(chǎn)中，當(dāng)采用帶電聚合物時，在PH6-9的范圍內(nèi)，獲得改善的脫水，阻擋和成型。依據(jù)該公開的方法，首先把煅石灰或氫氧化鈣加入工藝用水中，之后通過施加二氧化碳將PH值降低到6-9的范圍。這種加入順序(其描述于該公開的實施例和權(quán)利要求書中)，以及尤其是僅在加入其它組分后測量PH值的事實，導(dǎo)致生產(chǎn)期間溶液中的pH變化。眾所周知PH變化是導(dǎo)致疏水性有害物質(zhì)聚結(jié)的因素。然而，該公開既未提到在制備酸性水之前把帶電聚合物和/或無機化學(xué)品加入紙或紙板廠的工藝用水中，也未提到在稀釋紙漿之前將其加入水基組合物(酸性水)中。
FI申請20096098類似于上述公開，只是膠體碳酸鈣和重碳酸鈣及其它形式的碳酸鹽的最低百分比比FI公開20085969中降低的更多。然而，同樣在該申請中，帶電聚合物和/或無機化學(xué)品既沒有在制備酸性水之前加入到紙或紙板廠的工藝用水中，也沒有在稀釋紙漿之前加入到水基組合物(酸性水)中。
FI申請20105437與前面的公開的不同在于在生產(chǎn)期間消除了膠體碳酸鈣和重碳酸鈣及其它形式的碳酸鹽中的PH變化。然而，在該申請中，事實上根據(jù)該申請造紙機或紙板機的水(該水被轉(zhuǎn)化成水基組合物)被直接用于稀釋紙或紙板衆(zhòng)一帶電聚合物和/或無機化學(xué)品既沒有在制備酸性水之前加入到紙或紙板廠的工藝用水中，也沒有在稀釋紙漿之前加入到水基組合物(酸性水)中。
發(fā)明的簡要說明 本發(fā)明的目的是解決與現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的問題。
本發(fā)明的一個特定目的是:在紙或紙板廠的高濃紙漿(濃度>8%)的稀釋階段，把從化學(xué)紙漿、機械紙漿和回收纖維的生產(chǎn)階段傳遞來的可溶和膠體的有害物質(zhì)附著到纖維上。通過用勘察(search)水稀釋所述紙漿進行此附著，該水用來制備形成“酸性”水。
本發(fā)明另一特定目的是:以這樣一種方式把疏水性有害物質(zhì)附著到纖維上，即可以將其隨成品(即紙或紙板)一起從紙或紙板生產(chǎn)工藝中除去。
本發(fā)明的又一目的是:產(chǎn)生以這樣一種方式把碳酸鹽化合物結(jié)合到纖維紙漿中的新方案，即所用水基組合物進一步改善硬度、亮度和不透明度，特別是在紙和紙板產(chǎn)品的生產(chǎn)中。
通過用堿提高液漿的pH值和同時在網(wǎng)、壓榨和干燥部中分別通過過濾、壓榨和蒸發(fā)提高紙漿的固體百分比，可以有效地將填料結(jié)合到纖維產(chǎn)品中。碳酸鹽填料為纖維結(jié)構(gòu)帶來不透明度、亮度、印刷適性、厚度和硬度。此外，本發(fā)明已經(jīng)證明:當(dāng)直接在干燥之后，或者在用堿提高pH值并接著干燥之后，成品或?qū)⒔稍锏募埢蚣埌灞辉谒嵝运袧櫇駮r，獲得了亮度、不透明度、厚度和硬度上的改善。該潤濕可以是單獨的潤濕過程，例如在紙上漿前進行的，或者是作為該過程的一部分和例如在表面上膠期間進行。因此，本發(fā)明涉及由紙或者紙板漿制造紙或紙板的方法，根據(jù)該方法用酸性水稀釋紙漿?！八嵝运痹谶@里是指水基組合物，其由碳酸鹽形式和抗衡離子在低于8.3的pH值下形成。本發(fā)明可以用于特別是紙和紙板類的生產(chǎn)，其例子列舉如下:軟紙巾、新聞紙、銅版紙、雜志紙、復(fù)寫紙、高級紙、標(biāo)簽紙，制袋紙、瓦楞紙板、硬紙板(chipboard)、芯板、箱紙板(boxboard )、涂層機械紙、包裝紙和壁紙原紙。更具體地，根據(jù)本發(fā)明，用于制備紙或紙板制品的方法的特征為權(quán)利要求1的特征部分所述。另外，根據(jù)本發(fā)明的一個替代方法的特征為權(quán)利要求23的特征部分所述。通過本發(fā)明獲得了很多優(yōu)點。因此，通過使用堿提高紙或紙板漿(其用水基組合物稀釋)的PH值，本發(fā)明使得能夠快速脫水以及同時提高紙或紙板的亮度、不透明度、印刷適性、厚度和硬度。通過把有害物質(zhì)附著到纖維上可以使得脫水更有效率。通過化學(xué)紙漿、機械紙漿或回收纖維引入的可溶性物質(zhì)，特別是疏水性有害物質(zhì)，被用所謂的酸性水從造紙機或的紙板機的白水體系除去。優(yōu)選通過使用一種或幾種帶電聚合物和/或無機化學(xué)品，例如膨潤土或滑石，來加強酸性水去除疏水物質(zhì)的效果。把酸性水制備進入造紙機或紙板機的工藝用水中是至關(guān)重要的，用該水把化學(xué)紙漿、機械紙漿或來自回收纖維生產(chǎn)的紙漿稀釋進入造紙機或紙板機的白水體系。本發(fā)明既改善了紙和紙板的質(zhì)量性能，又改善了生產(chǎn)方法的經(jīng)濟性。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)接近紙或紙板的生產(chǎn)過程時，通過化學(xué)紙漿、機械紙漿或回收纖維引入的可溶膠體有害物質(zhì)，尤其是疏水物質(zhì)，在可能的最早階段附著到化學(xué)纖維、機械纖維和回收纖維上。本發(fā)明通過降低所需的化學(xué)品的量而使得制造紙和紙板更簡單。通過使用本發(fā)明的水基組合物可以改善紙生產(chǎn)的經(jīng)濟性和顯著降低化學(xué)品的費用。該節(jié)省是降低的化學(xué)品品費用以及降低的洗滌停機天數(shù)、中斷數(shù)和更少的與紙和紙板質(zhì)量有關(guān)的問題(例如洞和斑點)這二者的結(jié)果。FI申請20105437證明了可以增加成品紙或紙板的不透明度、印刷適性和硬度。本發(fā)明通過用堿提高PH值，以及同時在網(wǎng)和壓榨部從液漿中除去水，提供了控制碳酸鹽填料的沉淀的可能性。脫水因此極大化，以及，同時，造紙機或紙板機的成本保持在最低限度，二者沒有降低質(zhì)量性能。換句話說，碳酸鹽填料從進入纖維網(wǎng)絡(luò)表面的水基組合物沉淀到纖維結(jié)構(gòu)中以及，同時，使水排出進入白水的再循環(huán)。如果僅僅加熱能使得碳酸鹽填料從酸性水沉淀到纖維網(wǎng)絡(luò)中，則必須在非常濕的條件下驅(qū)使紙幅(web)通過網(wǎng)和壓榨部，以把足夠數(shù)量的碳酸鈣沉淀到紙或紙板中，從而達到所需的不透明度、硬度、印刷適性和亮度目標(biāo)。
上述參考文獻描述了水基組合物即酸性水在一路通到流漿箱和白水體系的管道中防止形成沉淀的優(yōu)點。另外，在網(wǎng)部已經(jīng)觀測到了更快的脫水和在網(wǎng)上的更好保留。如本發(fā)明所述，通過把這些優(yōu)點與碳酸鹽填料向紙或紙板結(jié)構(gòu)的附著(該附著是通過提高PH值，以及通過干燥，由于酸性水的離子的結(jié)果實現(xiàn)的)結(jié)合，不但實現(xiàn)與厚度、不透明度和亮度有關(guān)的質(zhì)量性能，而且實現(xiàn)了例如以下潛在優(yōu)點: A)可以降低流漿箱中的濃度，因為不必把填料加入紙或紙板漿中，因為碳酸鹽填料(由酸性水形成)替代了一部分否則將要添加的填料。理想地，不需要添加填料。當(dāng)流漿箱中濃度降低時，還可實現(xiàn)更好的成型。
B)添加的填料數(shù)量越小，纖維之間氫鍵的生成越好，這有助于改善強度。
如果不需要填料，該填料主要用來獲得不透明度、亮度和印刷適性目標(biāo)，則除上述優(yōu)點之外，還可以獲得以下的額外優(yōu)點: C)如果可以保持循環(huán)水的pH值在酸性端(尤其是如果無需添加GCC或PCC)，由于較少的微生物的生長，造紙機或紙板機可獲得更好的運行性能。
D)幾乎沒有來自網(wǎng)的填料最后進入循環(huán)水，在這樣情況下與沉淀有關(guān)的問題數(shù)量減少。
E)網(wǎng)、壓榨和干燥部的紙漿中的pH值和固體百分比的同時提高可以在紙或紙板中產(chǎn)生牢固的中間層，以及把碳酸鹽填料(由水基組合物沉淀而來)引導(dǎo)到紙或紙板結(jié)構(gòu)的表面上。通過這種方法，有可能可以實現(xiàn)與用多層流漿箱實現(xiàn)的同樣的性能。
在下文中，將借助于附圖、詳細的解釋和幾個實施例對本發(fā)明進行更詳細的考察。
附圖的簡要說明 采用本發(fā)明獲得的別的優(yōu)點顯示于如下所述的實施例中。就這些實施例而言，

圖1顯示了 “閘門(gate)”，其表明了疏水性顆粒怎樣與別的顆粒分離， 圖2是說明未處理水(對照物)以及酸性水B和C對樹脂顆粒的尺寸分布和數(shù)目的影響的圖， 圖3是說明當(dāng)在測試點A2、B2和C2使用0.5公斤聚二烯丙基二甲基氯化銨(poIydadmac) /噸時,樹脂顆粒的尺寸分布和數(shù)目的圖， 圖4是說明當(dāng)在測試點A4、B4和C4采用0.5公斤聚胺/噸時，樹脂顆粒的尺寸分布和數(shù)目的圖， 圖5是說明當(dāng)在測試點A6、B6和C6采用0.5公斤膨潤土 /噸時，樹脂顆粒的尺寸分布和數(shù)目的圖， 圖6是說明當(dāng)聚二烯丙基二甲基氯化銨測試點(測試點Al、A2和A3)和聚胺測試點(Al、A4和A5)與膨潤土測試點(測試點Cl、C6和C7)(其中全部添加了 0.5公斤活性化學(xué)品/噸)相比時，樹脂顆粒數(shù)目作為化學(xué)品的量的函數(shù)的圖， 圖7是說明在測試點A1、B1和Cl處疏水性顆粒數(shù)目的圖， 圖8是說明在測試點A2、B2和C2處疏水性顆粒數(shù)目的圖，以及圖9是說明在測試點A4、B4和C4處疏水性顆粒的數(shù)目(圖9A)和在測試點A6、B6和C6處疏水性顆粒的數(shù)目(圖9B)的圖。
本發(fā)明優(yōu)選實施方式的詳細說明 本發(fā)明涉及由紙或紙板漿制造紙或紙板的方法，根據(jù)該方法用酸性水稀釋紙漿，尤其是通過這種方式用堿提高紙漿的PH值，以及同時提高紙漿的固體百分比，以把碳酸鹽填料從酸性水沉淀到紙或紙板結(jié)構(gòu)中。根據(jù)一個實施方式，本發(fā)明涉及通過使用造紙機或紙板機制造紙、紙板和類似的纖維產(chǎn)品。一般，在造紙機或紙板機中，把紙、紙板或相應(yīng)的紙漿(纖維物質(zhì))液漿化(slush)，首先到0.1-2重量％的濃度，然后把填料和可能的添加劑加入該液漿中，以及把形成的液漿散開到網(wǎng)上和特別是通過過濾、壓榨和蒸發(fā)除去水而干燥它。測量一般分別在造紙機或紙板機的網(wǎng)、壓榨和干燥部中進行。在該實施方式中，通過使用水基組合物稀釋制造了帶有固體的液漿，如紙或紙板液漿。從而，確保了疏水性顆粒向纖維狀網(wǎng)的附著，在網(wǎng)上的最大保留，和在網(wǎng)部的快速脫水。目的是在壓榨部之前或之后，由于水基組合物的鈣和/或鎂離子以及由于重碳酸鹽，把碳酸鹽填料沉淀到纖維結(jié)構(gòu)中。該沉淀是通過用堿提高該紙液漿的PH值和通過在干燥部干燥該紙進行的。也可以通過僅施加干燥來形成沉淀。目的是通過調(diào)節(jié)網(wǎng)和壓榨部的脫水以及從而調(diào)節(jié)壓榨部之前和之后纖維網(wǎng)的干物質(zhì)，在纖維結(jié)構(gòu)中形成期望數(shù)量和分布的沉淀碳酸鹽填料。也可以通過把疏水性的有害物質(zhì)附著到纖維上來調(diào)節(jié)脫水?？梢园言摽扇芎湍z體物質(zhì)即有害物質(zhì)從來自化學(xué)紙漿、機械紙漿或回收纖維的生產(chǎn)的紙漿中除去，通過這種方式用水基組合物稀釋該濃紙漿，所述水基組合物被制備進入造紙機或紙板機的“勘察水”(“search water”)中且包含在水溶液中的膠體尺寸的碳酸鹽顆粒、重碳酸根離子及其它形式的碳酸鹽，由此將水溶液的PH值基本上保持在6.0-8.3的范圍內(nèi)，且稀釋后的濃度為最少1.5%。在本發(fā)明中，“膠體碳酸鹽顆粒”是指各種形式的碳酸鹽(例如C032_和HC03_)，其具有小的平均粒徑，低于300納米，優(yōu)選低于100納米。優(yōu)選，該碳酸鹽是碳酸鈣，以及根據(jù)紙漿的固體重量計算它的加入百分比優(yōu)選為至少0.01%，例如0.01-5%，特別是0.01-3%。顆粒來自化學(xué)紙漿、機械紙漿或回收纖維的生產(chǎn)的可溶和膠體物質(zhì)，特別是疏水性顆粒，向纖維的附著可以用陽離子混凝聚合物來控制，該聚合物一般鏈很短，但是具有高密度的陽離子電荷。這些陽離子混凝聚合物的例子是淀粉、聚胺類、聚二烯丙基二甲基氯化銨類、聚乙烯亞胺類、聚丙烯酰胺類、聚乙烯胺類和它們的共聚物或三元共聚物。包含鋁的水溶物，如硫酸鋁，即明礬和聚合氯化鋁，把陽離子電荷帶到循環(huán)水中并由此便利了疏水物質(zhì)向纖維的附著。不同無機礦物，如膨潤土和滑石，從循環(huán)水中除去疏水性顆粒的能力基于它們的低疏水性。因此本發(fā)明尤其涉及一種方法，其中用水基組合物稀釋化學(xué)紙漿、機械紙漿或回收纖維紙漿，該水基組合物特別是由在水溶液中的膠體尺寸的碳酸鹽和重碳酸鹽顆粒及其它形式的碳酸鹽形成到水溶液中，通過這種方式水溶液的PH值在水溶液的該形成期間保持在6.0-8.3范圍內(nèi)的，以及，尤其是，在借助于過濾、壓榨和干燥除去水之前把疏水性干擾物質(zhì)附著于纖維上。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選將帶電聚合物和/或無機化學(xué)品添加入用于制備水基組合物的水中或者在稀釋濃機械紙漿、化學(xué)紙漿或脫墨的回收纖維紙漿之前加入水基組合物中。根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施方式，首先用水基組合物稀釋化學(xué)的、機械的或回收纖維紙漿，在此之后添加一種或多種帶電聚合物和/或無機化學(xué)品，以及在從紙漿除去水前使所述組分相互反應(yīng)。在稀釋期間，目標(biāo)是保持盡可能高的濃度，以把盡可能多的可溶和膠體干擾物質(zhì)附著到纖維上。
根據(jù)本發(fā)明，另一個可能是在網(wǎng)和毛毯的沖洗噴淋中使用酸性水，與各種帶電聚合物或無機物一起或者分開。目的是防止由沉淀所引起毛毯、網(wǎng)和造紙機或紙板機的其它部分淤塞。
根據(jù)本發(fā)明一個特別優(yōu)選的實施方式，用上述水基組合物稀釋的化學(xué)紙漿、機械紙漿或回收纖維紙漿與一種或多種帶電聚合物和/或無機化學(xué)品一起起作用，通過這種方式在造紙機或紙板機的白水體系中一個點或在幾個點將它們混入液漿或紙漿中。用于此目的的聚合物可以是天然聚合物或合成聚合物。
用于本發(fā)明的帶電聚合物是天然聚合物、合成聚合物、共聚物或這些的混合物，特別是陽離子型聚丙烯酰胺、聚乙烯亞胺、淀粉、聚二烯丙基二甲基氯化銨、聚丙烯酰胺、聚胺、淀粉基混凝劑，它們的任意共聚物，或這樣的聚合物或共聚物中的兩個或更多個的混合物。最優(yōu)選的帶電聚合物是聚二烯丙基二甲基氯化銨、聚胺、聚丙烯酰胺或者它們中的兩個或更多個的共聚物或三元共聚物。
而用于本發(fā)明的無機化學(xué)品是，例如表面活性劑、陰離子聚合物、陰離子和疏水性聚合物的共聚物、滑石、明礬、聚合氯化鋁、膨潤土，淀粉、明膠和一些其它的蛋白質(zhì)和非常陽離子的聚合物。一般地，高帶電陽離子聚合物比那些帶電少的鏈更短。高帶電聚合物通常稱作混凝劑或固定劑，因為它們的目的是降低溶解和膠體物質(zhì)的陰離子電荷含量以及把疏水物質(zhì)附著到纖維上。這些陽離子聚合物的例子是聚丙烯酰胺、聚乙烯亞胺、淀粉、聚二烯丙基二甲基氯化銨、聚胺、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯酰胺、二氰胺、上述的任意共聚物或三元共聚物，或它們的任意混合物。
除上述之外，還可以在紙或紙板生產(chǎn)方法中在用水基組合物稀釋之后的某個階段的不同步驟中，把其它聚合物混入紙紙漿中。
與該水基組合物一起，該聚合物在紙或紙板生產(chǎn)的幾個子階段中產(chǎn)生改善，比如在其中疏水物質(zhì)附著到纖維的階段中。然而，為達到可能的最好的效果，在水溶液中與膠體碳酸鈣一起存在離子形式的碳酸鹽(特別是重碳酸鹽)也非常重要。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，還把包含水溶性鋁的化合物混入水基組合物中或混入用該組合物稀釋的紙漿中。
在理想的紙或紙板結(jié)構(gòu)中，填料靠近表面，以及牢固的和堅硬的中間層由氫鍵形成，沒有填料降低強度和硬度。通過使用堿，目的是把碳酸鹽填料沉淀到纖維結(jié)構(gòu)中而不阻止在網(wǎng)部脫水。用本發(fā)明的組合物稀釋的紙液漿可以包含填料或涂布的損紙(coatedbroke),它們在纖維進入流衆(zhòng)箱之前與其混合,但是這些不是必需的。在一個優(yōu)選實施方式中，基本上既沒有涂布的損紙也沒有填料添加到紙或紙板漿中。
本發(fā)明具有許多功能并改善了幾個性能:它改善了紙和紙板的質(zhì)量性能，以及生產(chǎn)方法的經(jīng)濟性。例如，本發(fā)明消除了在纖維液漿進入流漿箱之前把填料混入其中的需要，并且仍可以在需要填料的地方，即在成品紙或紙板的結(jié)構(gòu)中，用填料(其賦予不透明度、亮度和印刷適性)替代纖維。
同時，防止了填料進入白水體系，該進入是由于對填料的差的保留而發(fā)生的。通過牢固的中間層的存在，實現(xiàn)了通過提高硬度和厚度(本體)改善紙或紙板的結(jié)構(gòu)強度。
在本發(fā)明中，纖維可以是化學(xué)纖維素紙漿或機械紙漿。也可以使用回收纖維。例如，硫酸鹽和亞硫酸鹽紙漿纖維、溶解紙漿、納米紙漿、化學(xué)-機械壓力紙漿(CTMP)、熱機械紙漿(TMP)、加壓磨木(PGW)紙漿、機械紙漿、回收纖維或來自脫墨的紙漿的纖維，可以形成所述固體。一般，硫酸鹽和亞硫酸鹽紙漿被稱作化學(xué)紙漿，而熱機械紙漿、加壓磨木漿和機械紙漿被稱作機械紙漿。
用于紙和紙板的生產(chǎn)的所有化學(xué)品都可用于本發(fā)明的紙生產(chǎn)，如打漿機粘合劑、表面粘合劑、絮凝劑、混凝劑、抗黏液劑(antislime)、光學(xué)增白劑、塑性顏料、著色劑、招化合物、濕強度粘合劑、分散劑、消泡劑、淀粉、漂白劑等。
此外，還可以使用鋁化合物、帶電天然聚合物、帶電合成聚合物，以及膨潤土、滑石坐寸ο
在本發(fā)明中，可以使用各種化學(xué)品來改善造紙機或紙板機的生產(chǎn)率以及制造的產(chǎn)品的質(zhì)量。目的是在紙或紙板的生產(chǎn)期間借助于各種化學(xué)品有利地影響方法的經(jīng)濟性或者改善特定的重要質(zhì)量性能。在這種情況下，各種化學(xué)品之間經(jīng)常發(fā)生不希望的反應(yīng)。不同化學(xué)品的使用容易在白水體系中產(chǎn)生化學(xué)殘余物，該殘余物可以表現(xiàn)為沉淀和油膩物，以及在紙和紙板的生產(chǎn)中的其它運行問題。極少(即使有)化學(xué)品同時對生產(chǎn)方法和產(chǎn)品質(zhì)量二者產(chǎn)生許多改善。然而，本發(fā)明改善了幾個性能，如紙和紙板的質(zhì)量性能，以及生產(chǎn)方法的經(jīng)濟性。
因此，除這些可選的化學(xué)品之外，本發(fā)明利用了水基組合物，其由各種形式的碳酸鹽和由鈣離子和/或鎂離子在低于8.3的pH值下形成。這些形式的碳酸鹽可以是在水溶液中的膠體尺寸的碳酸鹽顆粒(鈣和/或鎂)、重碳酸根離子、碳酸根離子、碳酸和其它形式的碳酸鹽等，水溶液的PH值低于8.3，例如6.0-8.3，由固體重量計算的百分比為最小0.01%,例如0.01-5%,優(yōu)選0.01-3%。在本申請中這樣的水基組合物在下文中被稱為“酸性水”。
當(dāng)這樣的組合物用于紙或紙板生產(chǎn)時，使用該組合物全部或部分稀釋纖維紙漿。
優(yōu)選通過把氧化物或氫氧化物漿料(最適合地以氧化鈣或氫氧化鈣漿料的形式)，以及同時，二氧化碳加入流動的水溶液中，通過這種方式使溶液的PH值保持低于8.3，優(yōu)選在6.0和8.3之間，來制備該組合物或相應(yīng)的組合物。
根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，添加的氧化物或氫氧化物的量使得根據(jù)最終紙漿的固體重量計算，所得百分比為至 少0.01%，例如約0.01-5%，優(yōu)選約0.01-3%。
用此組合物，生成了紙或紙板產(chǎn)品，其至少包含來自所述水基組合物的固體，以及纖維。
在水基組合物的制備中，重要的是組合物的pH值在該制備階段保持恒定以及使用的原材料是流動的水溶液，其PH值保持在6-8.3的范圍內(nèi)。這樣，當(dāng)把該組合物添加到紙漿中時避免了 PH值的波動。在紙或紙板生產(chǎn)中，pH值的大的波動容易引起沉淀的形成以及運行問題。在機械紙漿中，堿性pH范圍還會導(dǎo)致紙漿變黑。例如當(dāng)處理包含細屑的網(wǎng)水(wirewater)時可以注意到這一點。
當(dāng)受熱時，pH值升高時或壓力增大時，酸性水的碳酸氫鹽分解，從而導(dǎo)致它與鈣離子(或鎂離子)反應(yīng)。在這種情況下，根據(jù)以下化學(xué)反應(yīng)式，產(chǎn)生碳酸鈣(碳酸鎂)、二氧化碳和水:Ca2++ (HCO3O 2 — CaCO3 I +CO2 +H2O 。
用于緩沖水的pH的最重要的體系之一與碳酸根離子的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。這對于造紙機或紙板機極其重要，其白水體系的目標(biāo)PH值維持在假中性或中性水平。在現(xiàn)代的造紙機和紙板機中6-8的pH值范圍是典型的。選擇此pH值范圍的最重要原因是使用了碳酸鹽填料和通過涂布的損紙帶入的涂布顏料，以及在此PH值范圍內(nèi)往往能獲得更快的脫水。這里，碳酸鹽體系是指碳酸鹽形式隨pH值的改變。碳酸鹽的主要形式如下:
H2CO3 HCOf CO32-
在酸性pH范圍內(nèi)，碳酸鹽的主要形式是可溶的二氧化碳(CO2)以及，在很小程度上，碳酸(H2CO3X在中性(pH值7的兩邊)以及堿性范圍內(nèi)，主要的碳酸鹽形式是重碳酸鹽即碳酸氫鹽(HC03_)，甚至直至大約10的pH值。在高堿性范圍(pH值>10)，主要的形式是碳酸鹽(CO32Oo當(dāng)從堿性范圍向酸性范圍遷移時，在大約8.3的pH值下基本上全部CO/—都轉(zhuǎn)化為HC03_形式。因此，在6-8的pH范圍內(nèi)(對于紙和紙板生產(chǎn)來說其是最重要的范圍)，重碳酸鹽(hco3_)是最普遍的形式。碳酸鈣填料和顏料是碳酸的鈣鹽類，該鹽類在紙和紙板工業(yè)中通常以重質(zhì)碳酸鈣(GCC)或沉淀碳酸鈣(PCC)為人所知。傳統(tǒng)上，目標(biāo)是保持這些鹽類的平均粒徑大于500納米，一般1-2微米，因為人們相信在這種情況下可獲得可能的最好的光散射特性(亮度和不透明度)。這些顆粒在水中的溶解性在常規(guī)條件下非常有限。在成品紙或紙板中使用碳酸鈣填料和顏料的一個理由是替代通常更昂貴的纖維。然而，在酸性條件下，可溶的鈣離子從碳酸鈣釋放出來，其會增加水的硬度。把PH值從8降低到7可能引起溶解的Ca2+離子數(shù)量成百倍增加。一般，目標(biāo)是保持碳酸鹽漿料的PH值在大約8 (如果不更高的話)以防止這樣的溶解，這對填料和顏料的結(jié)構(gòu)有害。在這種情況下，由于重碳酸鹽(HC03_)和膠體碳酸鈣顆粒的有效性的下降，也失去了本發(fā)明在紙和紙板生產(chǎn)中的最大優(yōu)點。事實上，在本發(fā)明中，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果在水中存在溶解的二氧化碳，碳酸鈣溶解和改變其形式成重碳酸鈣。因此，發(fā)現(xiàn)用煅生石灰(CaO)或氫氧化鈣(Ca(OH)2)處理造紙機或紙板機的弓I入水以及把二氧化碳(CO2)加入工藝用水中是有利的，在這樣情況下當(dāng)在化學(xué)紙漿、機械紙漿或回收纖維生產(chǎn)期間帶入的溶解的和膠體的、特別是疏水性的物質(zhì)，被與成品一起從紙或者紙板生產(chǎn)中除去時，獲得這些優(yōu)點。重要的是當(dāng)向引入水中添加氧化物或氫氧化物(如氫氧化鈣)或它們的混合物時，采用幾乎不含纖維的水。這些氧化物或氫氧化物或它們的混合物(其與二氧化碳一起同時添加)的加入量是如此以至含水組合物的pH值維持在6.0-8.3范圍。在這種情況下，可以形成膠體尺寸的碳酸鹽化合物(平均粒徑小于300納米，優(yōu)選小于100納米)和重碳酸鹽化合物的水溶液，并且還最小化了碳酸根(C032_)離子的影響。要處理的工藝用水優(yōu)選原水、化學(xué)凈化水、機械凈化水，網(wǎng)水、凈化到不同純度級別的濾液水(fiItratewater)，或紙或紙板廠使用的別的水，或上述一種或多種的混合物。根據(jù)上述，pH值變化引起特別是沉淀等(例如CaCO3顆粒，其可以是基本粒子尺寸(小于10納米)的)從Ca(HCO3)2中沉淀出來。通過最小化制造本發(fā)明的水基組合物階段的PH變化，防止了可能的有害沉淀和運行問題的產(chǎn)生，并且減輕了在堿性pH范圍發(fā)生的亮度下降(其是機械紙漿的典型特征)。一般，在造紙機或紙板機中運行問題以例如網(wǎng)和毛毯的淤塞，以及作為中斷出現(xiàn)。事實上，在本發(fā)明的制造紙或紙板的方法中，以及特別是在用于該方法的水基組合物的生產(chǎn)中，重要的是煅石灰或氫氧化鈣與二氧化碳同時添加到水溶液中，比如加入紙或紙板生產(chǎn)的化學(xué)紙漿、機械紙漿或回收纖維紙漿的引入水中，在這種情況下在添加所有這些組分期間工藝用水的PH值保持在其最初水平。基于以上，在一個實施方式中，為了從酸性水產(chǎn)生碳酸鹽填料，在流漿箱中，在網(wǎng)，壓榨和/或干燥部中使用了壓力。一般，包含在酸性水內(nèi)的碳酸鹽化合物主要是碳酸鈣、碳酸鎂，它們的復(fù)合物或混合物?！爸饕笔侵钢辽?0重量％的碳酸鹽化合物是鈣或鎂碳酸鹽或它們的復(fù)合物或混合物。然而，組合物還可以包含其它堿和堿土金屬碳酸鹽類，包括銨化合物類。關(guān)于含水組合物和制備，我們還參考申請FI20085969、FI20096098、FI20105437和FI20105627中所述。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)在工廠處理造紙機或紙板機的工藝用水時，由于不同形式的碳酸鹽的平衡反應(yīng)，與如果把碳酸鈣漿料添加到工藝用水中相比，每單位體積的水溶液形成更大量的有用的重碳酸鹽。然而，用于本發(fā)明的碳酸鈣必須是膠體，其平均粒徑優(yōu)選小于100納米。由于二氧化碳在水中的水合，重碳酸鹽與纖維以及細屑的帶電基團(如羧基和羥基)反應(yīng)，并可能影響這些基團和水分子之間的氫鍵的形成。存在于本發(fā)明的溶液中的不同形式的碳酸根離子影響“排斥區(qū)”的寬度，使其在紙或紙板漿的各種固體的表面上更窄。在這種情況下，更容易發(fā)生諸如絮凝和凝結(jié)的各種表面反應(yīng)。在本發(fā)明中，據(jù)證實當(dāng)上述“酸性水”即水基組合物原樣用于稀釋紙或紙板漿時，以及特別是當(dāng)用堿提高稀釋的紙或紙板漿的PH值和同時分別在網(wǎng)、壓榨和干燥部中通過滲濾、壓榨和蒸發(fā)提高紙漿的固體百分比時，碳酸鹽填料由水基組合物沉淀到紙或紙板結(jié)構(gòu)中。在紙或碳酸鹽結(jié)構(gòu)中的沉淀碳酸鹽填料對亮度、不透明度、印刷適性(油墨的吸收性能)、厚度和硬度具有正面影響。相應(yīng)地，據(jù)證實當(dāng)上述“酸性水”即水基組合物用于稀釋化學(xué)紙漿、機械紙漿或回收纖維紙漿時，以及特別是當(dāng)在紙或紙板生產(chǎn)的后面階段把其它帶電聚合物和/或無機化學(xué)品添加到該稀釋的紙漿中時，可以有利地實現(xiàn)從循環(huán)水除去特別是通過機械紙漿或回收纖維紙漿帶入的溶解和膠體物質(zhì)。其它帶電聚合物和/或無機化學(xué)品涉及在紙漿過濾、壓榨和干燥之前用于紙和紙板生產(chǎn)的所有其它天然或合成纖維。優(yōu)選，用堿把液漿的pH值提高到至少8.3，最合適地到8.35-10.0，更優(yōu)選到大約
8.4—9.8 ο根據(jù)本發(fā)明在制造紙或紙板中的另一應(yīng)用，將幾乎干燥的紙或紙板或類似的纖維產(chǎn)品在酸性水中潤濕，在此之后用堿提高它的PH值，然后干燥它。這可以通過這樣的方式進行，即在酸性水中潤濕幾乎干燥的紙或紙板或類似的纖維產(chǎn)品，然后干燥。優(yōu)選，通過在裝有酸性水的水池中潤濕紙或紙板或類似的纖維產(chǎn)品來進行所述潤濕。根據(jù)另一實施方式，通過噴涂或噴霧，把酸性水施加在纖維產(chǎn)品的至少一個表面上，優(yōu)選在兩個表面上。這里，“幾乎干燥的紙或紙板或類似的纖維產(chǎn)品”是指干燥物質(zhì)百分比為纖維產(chǎn)品總重量的至少40重量％，特別是大于40重量％，最合適地大約45-75重量％的纖維產(chǎn)品。如上所述，可以例如與上膠結(jié)合或者作為單獨的潤濕過程(例如在涂布紙之前)實施所述實施方式。還應(yīng)注意也可以通過在潤濕后干燥該纖維產(chǎn)品而不提高pH值來實施所述實施方式。
以下實施例描述了本發(fā)明的某些優(yōu)選實施方式。它們的目的是闡明采用本發(fā)明獲得的好處和優(yōu)點，而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。實施例
下面的結(jié)果表明當(dāng)用堿和/或通過干燥提高濕紙的pH值時，有可能使處于離子形式的碳酸根離子，特別是重碳酸根離子，與游離的鈣離子反應(yīng)和形成碳酸鈣顆粒，當(dāng)它們附著于纖維表面時這會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)優(yōu)點。該碳酸鈣顆粒匹配在原纖維和纖維之間，保持原纖維向外取向和為紙或紙板的結(jié)構(gòu)帶來不透明度、亮度、硬度和厚度(蓬松度)。尤其是，在紙或紙板表面中的碳酸鈣顆粒改善印刷油墨的吸附?；蛟S，一部分沉淀碳酸鈣在纖維的細胞腔和孔之內(nèi)。對于機械紙漿，由于較小量的原纖維，所述細屑功能類似于原纖維，為纖維網(wǎng)絡(luò)帶來結(jié)構(gòu)優(yōu)點。
下面顯示的結(jié)果還表明可溶的二氧化碳和重碳酸鹽形成允許疏水性顆粒溶解的空間阻礙?；蛟S，可溶的鈣離子把分散的疏水性顆粒附著到纖維的膠體尺寸的碳酸鈣顆粒，特別是最小的碳酸鈣顆粒即基本粒子(小于10納米)的表面上，以及附著到纖維的表面上。通過把原纖維從纖維表面推開以及彼此推開，重碳酸鹽影響纖維的原纖維的電荷，在這樣情況下吸附區(qū)域增加以及更容易吸附疏水性顆粒，或許通過這樣促進了上述情況。通過使用陽離子聚合物和無機礦物(如膨潤土和滑石)進一步促進了對原纖維和纖維的吸附。無機顆粒對增加疏水性顆粒的吸附的影響基于它們增大疏水性吸附區(qū)域的能力，而陽離子聚合物的影響基于增加陽離子電荷的結(jié)果。
實施例1-制備酸性水 此實施例描述了酸性水B和C的制備，其用于下面的實施例2和3。透明的(bright)剩余產(chǎn)品(由箱紙板機的透明網(wǎng)水制備)用于實施例2中來稀釋高濃磨木漿。使用了脫墨紙漿的新聞紙機的透明濾液用于實施例3中來稀釋來自脫墨廠的高濃脫墨紙漿。
用于實施例2和3的酸性水被制備進入箱紙板機的透明剩余產(chǎn)品(實施例2)，使其沉積12小時的時間，或被制備進入使用脫墨紙漿的新聞紙機的透明濾液(實施例3)。透明剩余產(chǎn)品和透明濾液二者都是指箱紙板機和新聞紙機的工藝用水。首先，把30千克的透明頂部產(chǎn)物(overhead product)或透明濾液稱重加入可封閉的塑料罐(容積30升)中。把150克煅石灰(CaO)添加到350克溫度為45°C的離子交換水中，并同時平穩(wěn)地混合。把由此形成的熟石灰與二氧化碳一起同時加入30千克的透明濾液或者塔頂產(chǎn)物中，并同時保持6.3的pH值。使此溶液沉積12小時的時間，在此之后從該罐中取出膠體、不沉積部份。底部的沉積物不用于測試。該膠體物質(zhì)的平均粒徑是66納米(Malvern納-ZS),干燥物質(zhì)百分比是0.12克/升。
當(dāng)首先用如上所述的酸性水稀釋濃磨木漿或者脫墨紙漿以及，之后，把表I中的化學(xué)品添加到稀釋的濃紙漿中時，形成溶液，其在下面的實施例中被稱作酸性水B。反過來，當(dāng)在緊接在稀釋濃磨木漿或者脫墨紙漿之前，把表I中的化學(xué)品添加到根據(jù)如上所述的方法制備的酸性水中時，形成酸性水C。
實施例2-借助于酸性水生產(chǎn)磨木楽 此實施例使用了來自紙板廠存儲塔的、用于箱紙板機中間層的H2O2漂白磨木漿。紙漿的濃度為10.6%且游離度讀數(shù)(freenessreading)為340。在將透明的塔頂產(chǎn)物與沉積的纖維物質(zhì)分離之前，使箱紙板機的網(wǎng)水靜置12小時的時間。在測試點A (A對照物)，用透明的塔頂產(chǎn)物將磨木漿稀釋到2.0%的濃度。用NaOH溶液將稀釋紙漿的pH值從大約5提高到6.3，以及在DDJ中把表3中的化學(xué)品加入此2.0%的紙漿中。在測試點B(酸性水B)，用根據(jù)實施例1制備的酸性水B把磨木漿稀釋到2.0%的濃度以及在DDJ中把表3中的化學(xué)品加入此2.0%的紙漿中。在測試點C (酸性水C)，在把表3中的化學(xué)品加入根據(jù)實施例1制備的酸性水C中之后立即用該酸性水C把磨木漿稀釋到2.0%的濃度。從而，在測試點C，在所述紙漿稀釋前以及在DDJ中最終處理前，把表3中的化學(xué)品添加到酸性水中。表I描述了不同的測試點，其中化學(xué)劑量表示為活性化學(xué)品，由干燥纖維計算。在每個化學(xué)品含量進行四次重復(fù)，以及在每個化學(xué)品含量，分別處理全部三種不同紙漿(A對照物、酸性水B和酸性水C)。采用的聚二烯丙基二甲基氯化銨(二烯丙基二甲基氯化銨)是ZenixDC7429和采用的聚胺(胺)是ZenixDC7479，二者均來自Ashland。采用的膨潤土是HydrocolSH,來自 BASF。表1.實施例2中的測試點。
權(quán)利要求
1.由紙或紙板漿制造紙或紙板的方法，根據(jù)該方法用酸性水稀釋紙漿，其特征在于用堿提高紙漿的PH值，同時提高紙漿的固體含量，以把碳酸鹽填料從酸性水沉淀到紙或紙板結(jié)構(gòu)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中使用了化學(xué)紙漿(硫酸鹽或者亞硫酸鹽紙漿)，機械紙漿，化學(xué)機械紙漿，用堿、回收纖維、脫墨纖維(通過洗滌和/或浮選凈化)制備的纖維紙漿，納米纖維素紙漿，或這些紙漿的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中以這樣一種方式用酸性水稀釋該紙漿，即稀釋后的紙漿的濃度為最小1.5%。
4.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項的方法，特征在于用堿提高pH值，同時通過在造紙機或紙板機的網(wǎng)部、壓榨部和/或干燥部過濾、壓榨和/或蒸發(fā)來提高紙漿的固體含量。
5.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項的方法，特征在于酸性水是，當(dāng)紙漿在流漿箱中時，以這樣一種方式由在水溶液中的鈣和/或鎂離子以及各種形式的碳酸鹽形成的，即在形成期間水溶液的PH值基本上保持低于8.3。
6.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項的方法，特征在于使用水基組合物來稀釋紙漿，由待稀釋的紙漿的固體重量計算，其各種形式的碳酸鹽的含量為0.01%。
7.根據(jù)前面權(quán)利要求中 任一項的方法，其中各種形式的碳酸鹽的平均粒徑小于300納米，優(yōu)選小于100納米。
8.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項的方法，特征在于酸性水包含的碳酸鹽化合物主要是碳酸鈣、碳酸鎂，或它們的復(fù)合物或混合物。
9.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項的方法，特征在于酸性水是以這樣一種方式制備的:在保持PH值低于8.3的同時，以這樣一種方式把氧化物或羥基(hydroxyl)漿料以及二氧化碳添加到流動的水溶液中，即僅僅溶解的和膠體的部分被用于稀釋紙或紙板漿。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，特征在于所述氧化物或羥基漿料是氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鈣、氫氧化鎂或者它們中的一部分或全部的混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求書9的方法，特征在于酸性水制備進入其中的所述水溶液是流動的且?guī)缀醪缓w維的紙或者紙板機工藝用水，或者是該工藝用水與純水的混合物。
12.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項的方法，特征在于所述堿是氫氧化鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉、氫氧化鈣、氫氧化鉀、堿性重碳酸鹽、硅酸鈉、硅酸鉀或者上述的任意混合物。
13.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項的方法，特征在于在流漿箱中，在網(wǎng)、壓榨和/或干燥部，使用壓力來從酸性水產(chǎn)生碳酸鹽填料。
14.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項的方法，特征在于在制造所述紙或紙板中使用了本身在紙或紙板制造中已知的化學(xué)品，如絮凝劑、混凝劑，微顆粒、鋁化合物、打漿機上膠膠水、表面上膠膠水、著色劑、淀粉、光學(xué)澄清劑、天然和合成聚合物。
15.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項的方法，其中將一種或多種帶電聚合物和/或一種或多種無機化學(xué)品和/或一種或多種不同的微顆粒直接加入工藝用水中和/或加入制備進入此工藝用水的水基組合物中，之后用制備的水基組合物進行紙漿的稀釋。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中把帶電聚合物和/或無機化學(xué)品和/或微顆粒加入待稀釋的紙漿中，同時用水基組合物稀釋它。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16的方法，其中所述帶電聚合物是天然聚合物、合成聚合物、共聚物、三元共聚物或者兩種或更多種這樣的聚合物的混合物，如聚丙烯酰胺、聚乙烯亞胺、淀粉、聚二烯丙基二甲基氯化銨、聚胺、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯胺、二氰胺、上述的任意共聚物或三元共聚物，或者兩種或更多種這樣的聚合物、共聚物和/或三元共聚物的混合物。
18.根據(jù)權(quán)利要求15-17中任一項的方法，其中所述無機化學(xué)品是滑石、鈉蒙脫石、膨潤土、皂石、海泡石、鋰蒙脫石(hectorite)、蒙脫石(smectite)、沸石、無定形硅酸鎂、明礬、氯化鋁、聚合氯化鋁、鋁酸鈉、硫酸鐵、氯化鐵、多磷酸鹽、多磺酸鹽、鋯鹽復(fù)合物或者兩種或更多種化學(xué)品的混合物，例如處理得使其疏水或者陽離子的高嶺土礦物。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-18中任一項的方法，其中由待稀釋的紙漿的固體重量計算，帶電聚合物和/或無機化學(xué)品的量小于20%。
20.根據(jù)權(quán)利要求15-19中任一項的方法，其中微顆粒是溶膠類、凝膠類、微凝膠類、硅酸類、聚硅酸類，包含膨潤土或者二氧化硅，或者上述兩個或更多個的混合物。
21.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項的方法，其中把水溶性的含鋁化合物加入所述紙漿中，優(yōu)選帶電聚合物和/或無機化學(xué)品和/或微顆粒的添加同時進行。
22.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項的方法，特征在于基本上既沒有涂布的損紙也沒有填料曾加入所述紙或者紙板漿中。
23.制造紙或紙板的方法，其中在酸性水中潤濕幾乎干燥的紙或紙板，之后用堿提高PH值，以及干燥紙或紙板。`
全文摘要
本發(fā)明涉及制造紙或紙板的方法，其中用酸性水稀釋紙或紙板漿以及其中用堿提高紙漿的pH值同時通過在網(wǎng)、壓榨和干燥部過濾、壓縮和蒸發(fā)提高紙漿的固體含量，以及，同時把填料從酸性水沉淀入紙或紙板結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及在酸性水中潤濕干物質(zhì)含量超過40%的紙或紙板，之后用堿提高其pH值，然后干燥紙或紙板，或者在所述潤濕后沒有提高pH值干燥它。
文檔編號D21H17/70GK103154368SQ201180038259
公開日2013年6月12日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者P.弗塔南, S.薩施塔莫伊南 申請人:諾德卡爾克有限公司