專(zhuān)利名稱(chēng)：改善濕紙幅的運(yùn)轉(zhuǎn)性能的方法、溶液的用途以及紙的制作方法
改善濕紙幅的運(yùn)轉(zhuǎn)性能的方法、溶液的用途以及紙按照所附權(quán)利要求的前序部分，本發(fā)明涉及改善濕紙幅的運(yùn)轉(zhuǎn)性能的方法、溶液的用途和紙。
背景技術(shù)：
經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)紙需要造紙機(jī)良好的運(yùn)轉(zhuǎn)性能。造紙機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)性能通常通過(guò)與生產(chǎn)速度成比例的紙幅斷裂數(shù)來(lái)評(píng)估。為了獲得良好的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，紙必須在沿著整個(gè)造紙機(jī)生產(chǎn)線的各子過(guò)程中以低紙幅斷裂數(shù)良好地運(yùn)行。在實(shí)踐中，常見(jiàn)的是子過(guò)程之一導(dǎo)致大部分的紙幅斷裂，導(dǎo)致很差的總效率。已經(jīng)注意到，許多運(yùn)轉(zhuǎn)性能問(wèn)題發(fā)生在當(dāng)紙幅仍然處于濕狀態(tài)時(shí)，尤其是在從壓榨部到干燥部的過(guò)程中。由此，如果要獲得整個(gè)造紙生產(chǎn)線的高生產(chǎn)效率，則當(dāng)紙仍濕時(shí)造紙機(jī)的開(kāi)始部分的良好運(yùn)轉(zhuǎn)性能是有利的?？梢酝ㄟ^(guò)提高濕紙幅的強(qiáng)度來(lái)提高濕紙的運(yùn)轉(zhuǎn)性能。已知有許多解決方案用于提高濕紙幅的強(qiáng)度，如提高紙漿的打漿度、改變過(guò)程中的整體配漿組成或紙幅張力。但是，許多這些解決方案同時(shí)導(dǎo)致最終制得的紙的性質(zhì)劣化或顯著提高生產(chǎn)成本。例如，提高打漿度會(huì)提高卷曲，并不利地影響最終紙的性質(zhì)。傳統(tǒng)的濕強(qiáng)度添加劑(其用于提高干燥的最終紙幅的濕強(qiáng)度)不提高濕紙幅的強(qiáng)度，即，從未干燥的濕紙幅的強(qiáng)度。這是因?yàn)闈駨?qiáng)度添加劑在它們表現(xiàn)出強(qiáng)度改善性之前通常要求加熱和固化(curing)。制造其干燥前強(qiáng)度是關(guān)鍵因素的紙品種(paper grades)的造紙機(jī)具有高效率,但是它們的平均生產(chǎn)速度可能會(huì)顯著低于它們的額定速度。如果能夠提高濕紙幅的強(qiáng)度，則可以提高這些造紙機(jī)的速度。填料，如粘土、碳酸鈣、硫酸鈣或滑石用于造紙以降低紙的成本和改善紙的光學(xué)性質(zhì)。將填料添加到造紙機(jī)之前的漿料(stock)中。對(duì)于被涂布的紙品種，涂布顏料(其包含相同的礦物)可以通過(guò)斷裂部分進(jìn)入紙，其再循環(huán)回到造紙過(guò)程。填料和涂布顏料的含量通常通過(guò)在525°C下燃燒漿料或紙樣品而進(jìn)行的灰分含量測(cè)量來(lái)測(cè)得。用于未涂布的文化用紙的和用于涂布的文化用紙的原紙由軟木和硬木制成，其灰分含量通常為18-24%。用于基于100%軟木的未涂布的文化用紙的和用于涂布的文化用紙的原紙通常具有10-17%的灰分含量。防止文化用紙中填料含量提高的一個(gè)重要的限制因素是濕紙幅運(yùn)轉(zhuǎn)性能。本發(fā)明的一個(gè)目的在于最小化或甚至消除現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)。本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種改善濕紙幅及類(lèi)似物的強(qiáng)度的有效且簡(jiǎn)單的方法。本發(fā)明的一個(gè)目的在于提高紙的填料含量以降低造紙成本。采用具有在下文的獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分中提出的特征的方法與設(shè)置實(shí)現(xiàn)這些目的。用于改善濕紙幅及類(lèi)似物的運(yùn)轉(zhuǎn)性能的本發(fā)明的典型方法包括:-向纖維漿料中添加陽(yáng)離子型聚合物，-由該纖維漿料形成濕紙幅，和
-將陰離子型聚合物溶液施加到所述濕紙幅。本發(fā)明的典型紙是通過(guò)使用本發(fā)明的方法制得的。通常，包含溶解形式的陰離子型聚合物的溶液通過(guò)將所述溶液施加到紙幅而用于改善濕紙幅的運(yùn)轉(zhuǎn)性能?，F(xiàn)在已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)陰離子型聚合物溶液被(優(yōu)選通過(guò)噴涂)施加到濕紙幅(其包含具有至少部分陽(yáng)離子性的表面電荷的纖維)時(shí)，纖維之間的相互作用和濕紙幅的強(qiáng)度得到改善。不希望被理論束縛，假定施加的陰離子型聚合物被具有陽(yáng)離子電荷的纖維表面上的電子相互作用吸附或粘附?？梢酝ㄟ^(guò)化學(xué)品與纖維之間的分子水平相互作用來(lái)影響濕紙幅強(qiáng)度的提高。這可以提升纖維-纖維相互作用的量和纖維之間形成的鍵的強(qiáng)度。進(jìn)一步推測(cè)，提高的纖維間分子水平相互作用，無(wú)論是靜電性質(zhì)的或是化學(xué)性質(zhì)的，解釋了濕紙幅的強(qiáng)度提高，而不是形成了共價(jià)鍵。由此將陰離子型聚合物溶液施加到濕紙幅以改善纖維彼此之間的相互作用和濕紙幅的抗張強(qiáng)度和/或殘余張力。還觀察到，將陰離子型聚合物溶液施加到濕紙幅能夠提高紙的填料含量。當(dāng)通過(guò)采用本發(fā)明來(lái)提高應(yīng)變后的紙幅濕強(qiáng)度或張力時(shí)，可以使用在原紙中的高填料含量，對(duì)于由軟木和硬木混合物制得的未涂布的文化用紙與涂布的文化用紙?jiān)垼瑢?duì)應(yīng)于例如超過(guò)25%的灰分含量。相應(yīng)地，對(duì)于基于100%軟木的未涂布的文化用紙和涂布的文化用紙?jiān)?，可以使用在原紙中的高填料含量，該高填料含量?duì)應(yīng)于超過(guò)18%的灰分含量。在初始濕紙幅強(qiáng)度和干強(qiáng)度方面的改善使得也能夠提高其它紙和紙板品種的灰分含量，例如對(duì)于新聞紙品種，灰分含量提高至5-17%，或者對(duì)于SC和LWC原紙，灰分含量提高至8-14%。初始濕紙幅強(qiáng)度的改善還可用于改變?yōu)楦畠r(jià)的原材料混合物用于漿料。例如，較少的舊瓦楞紙箱(0CC)和更多的從家庭收集的紙用于制造箱板紙(test Iiner)或瓦楞紙(fluting board)品種?；厥盏幕诶w維的瓦楞紙或箱板紙的灰分含量可以提高超過(guò)15%。利用改善的初始濕紙幅強(qiáng)度的另一種方式是降低在壓榨機(jī)處的線負(fù)荷，這改善紙的干強(qiáng)度并降低孔隙率。這會(huì)有益于適印性。陰離子型聚合物溶液可以被施加到濕纖維幅材，并且可以以任何合適的方式進(jìn)行所述施加，例如通過(guò)噴涂或涂覆。還可以通過(guò)使用薄膜轉(zhuǎn)印(如薄膜轉(zhuǎn)印到壓榨帶)、泡沫層施加或從單獨(dú)的流漿箱進(jìn)料陰離子型聚合物溶液來(lái)施加陰離子型聚合物溶液。優(yōu)選通過(guò)噴涂來(lái)施加陰離子型聚合物溶液。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將陰離子型聚合物溶液噴涂到纖維幅材提供了許多令人驚訝的優(yōu)點(diǎn)。聚合物溶液的噴涂不影響紙幅的形成，由此在最終紙性質(zhì)方面沒(méi)有要注意的負(fù)面作用。另一方面，已經(jīng)注意到，陰離子型聚合物溶液在幅材的保留要好于將聚合物溶液添加到漿料中。這意味著陰離子型聚合物的用量可以保持較低，并且可以使化學(xué)品的損耗最小化。已經(jīng)觀察到，當(dāng)通過(guò)噴涂添加陰離子型聚合物溶液時(shí)，該聚合物在整個(gè)幅材中均勻分布。在幅材的表面和芯部分之間觀察不到聚合物量的差異。優(yōu)選地，將陰離子型聚合物施加到濕紙幅對(duì)最終的干紙的密度不產(chǎn)生影響。這可能表明，施加陰離子型聚合物提高了濕紙幅中纖維-纖維鍵的強(qiáng)度，但是可能不增加這些鍵的數(shù)目。還令人驚訝的是，噴涂陰離子型聚合物可以提高最終的干紙的透氣性，甚至平均提聞35%。陰離子型聚合物溶液是包含溶解在溶劑(通常為水)中的陰離子型聚合物的溶液。陰離子型聚合物溶液可以包含溶解和分散形式的陰離子型聚合物，只要溶解的陰離子型聚合物的量足以獲得所需效果即可。按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，用于本發(fā)明的陰離子型聚合物溶液可以不含離散的聚合物顆粒。陰離子型聚合物溶液可以包含一種陰離子型聚合物，或者其可以包含不同的溶解的陰離子型聚合物的混合物，例如兩種或三種陰離子型聚合物的混合物。該實(shí)施方案意味著向濕紙幅施加陰離子型聚合物溶液，該溶液包含不同的陰離子型聚合物的混合物，例如兩種或三種陰離子型聚合物的混合物。在陰離子型聚合物溶液包含多種不同的溶解的陰離子型聚合物的情況下，聚合物的陰離子性(anionicity )可以彼此不同。換句話(huà)說(shuō)，溶液可以包含兩種或多種具有不同陰離子性的溶解的陰離子型聚合物。按照一個(gè)實(shí)施方案，可以將兩種或多種陰離子型聚合物溶液順序施加在濕紙幅上，優(yōu)選通過(guò)噴涂。這意味著將第一陰離子型聚合物溶液施加到濕紙幅，隨后將第二和任選的其后的陰離子型聚合物溶液施加到濕紙幅。該施加優(yōu)選通過(guò)噴涂進(jìn)行。按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，陰離子型聚合物溶液包含合成陰離子型聚合物，如陰離子型聚丙烯酰胺，或羧甲基纖維素(CMC)或其它陰離子型高分子量聚合物，如陰離子淀粉、陰離子瓜爾膠或藻酸鹽。將這種陰離子型聚合物溶液施加在濕紙幅上。羧甲基纖維素是通過(guò)將羧甲基引入纖維素鏈而制得的陰離子型聚合物，纖維素主鏈的取代度和鏈長(zhǎng)度影響其性質(zhì)。當(dāng)取代度超過(guò)0.3時(shí)，羧甲基纖維素變成水溶性的。按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，還可以通過(guò)使用兩性聚合物獲得陰離子型聚合物溶液，只要其在造紙過(guò)程的PH下的凈電荷為陰性即可。通常，陰離子型聚合物溶液的濃度為〈I重量％，更通常為0.05-1重量％，再更通常為0.2-0.6重量％。按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，將合成陰離子型聚合物的溶液作為陰離子型聚合物溶液施加到濕紙幅。合成陰離子型聚合物可以例如選自完全或部分水解的聚丙烯酰胺，或包含至少一種陰離子單體的均聚物或共聚物，所述陰離子單體例如(甲基)丙烯酸、馬來(lái)酸、巴豆酸、衣康酸、乙烯基磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基膦酸或乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯。也可以包括不帶電荷的單體。合成陰離子型聚合物優(yōu)選是丙烯酰胺與一種或多種陰離子共聚單體的共聚物。乙醛酸化陰離子丙烯酰胺共聚物也適用于本發(fā)明。合成陰離子型聚合物可以是酸形式或鹽形式，并且其可以是直鏈、支鏈或略微交聯(lián)的。在本申請(qǐng)中，共聚物指的是這樣的聚合物，其由至少兩種不同的單體組成。形成共聚物的不同單體的數(shù)目可以大于兩種，例如三種或四種。合成陰離子型聚合物的重均分子量(麗)通常為>100，000g/mol，更通常為>1,000,000g/molο按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，陰離子型聚合物溶液在濕紙幅上的施加可以通過(guò)噴涂濃度為0.3-0.5重量％的合成陰離子型聚合物溶液來(lái)進(jìn)行。優(yōu)選地，將合成陰離子型聚合物的溶液噴涂到濕紙幅。適用于本發(fā)明的溶液可以例如通過(guò)將合成陰離子型聚合物粉末溶解在水中以形成0.3-0.5%w/w的溶液來(lái)獲得。還可以通過(guò)溶解合成陰離子型聚合物的乳液或分散液來(lái)獲得溶液?？梢?xún)?yōu)選通過(guò)噴涂將陰離子型聚合物以< 2g/m2、通常0.05-1.5g/m2、更通常(lg/m2、最通常0.05-lg/m2、優(yōu)選0.05-0.5g/m2、更優(yōu)選0.05-0.3g/m2的量施加到濕紙幅。
用于造紙的天然未改性纖維素纖維、木質(zhì)纖維素纖維或木質(zhì)纖維的表面電荷通常是陰離子型的。按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，纖維的表面電荷被控制為至少部分陽(yáng)離子性的，也就是說(shuō)，纖維可以具有帶陽(yáng)離子性電荷的表面區(qū)域，即使它們可以具有其它帶陰離子性電荷的表面區(qū)域。這可以通過(guò)將纖維的至少一部分改性以便至少部分地改變它們的表面電荷來(lái)獲得。例如，用于制造紙幅的纖維的表面電荷可以通過(guò)向漿料中添加陽(yáng)離子型聚合物而部分或完全地改性。添加到漿料中的陽(yáng)離子型聚合物可以是任何適于用在漿料中的陽(yáng)離子型聚合物。添加到纖維漿料中的陽(yáng)離子型聚合物可以選自殼聚糖，陽(yáng)離子化的多糖，如陽(yáng)離子淀粉或陽(yáng)離子瓜爾膠，或陽(yáng)離子合成聚合物，如陽(yáng)離子丙烯酰胺共聚物、乙烯基胺共聚物或聚酰氨基胺。乙醛酸化陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺也可以用作本發(fā)明中的陽(yáng)離子型聚合物。陽(yáng)離子型聚合物還可以是描述在例如US7，786，238B2中的陽(yáng)離子淀粉接枝共聚物。添加到漿料中的陽(yáng)離子型聚合物優(yōu)選是陽(yáng)離子淀粉。當(dāng)添加到纖維漿料中的陽(yáng)離子型聚合物是陽(yáng)離子型丙烯酰胺聚合物時(shí)，其可以由水溶性烯類(lèi)不飽和單體或由包括陽(yáng)離子型單體的單體共混物形成。陽(yáng)離子型丙烯酰胺聚合物優(yōu)選具有至少1.0dl/g、更優(yōu)選至少1.5dl/g的表觀特性粘度。按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，陽(yáng)離子型聚合物可以是兩性聚合物，只要在造紙過(guò)程的pH下其凈電荷為陽(yáng)離子性即可。在其中將合成陽(yáng)離子型聚合物添加到漿料中的本發(fā)明的實(shí)施方案中，優(yōu)選添加到具有>2%、優(yōu)選3-5%的稠度的稠漿料中。合成陽(yáng)離子型聚合物通常且優(yōu)選以0.5-5kg/t的量添加到稠漿料中。添加到漿料中的合成陽(yáng)離子型共聚物優(yōu)選具有低電荷密度，例如陽(yáng)離子型丙烯酰胺共聚物通常是在PH4下具有〈1.7meq/g、優(yōu)選〈1.2meq/g的電荷的低電荷陽(yáng)離子型丙烯酰胺共聚物。按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，通過(guò)將陽(yáng)離子化的多糖(如陽(yáng)離子淀粉或陽(yáng)離子瓜爾膠)添加到纖維漿料中而使纖維的表面電荷改性。陽(yáng)離子化的多糖(如陽(yáng)離子淀粉或陽(yáng)離子瓜爾膠)優(yōu)選在紙漿存儲(chǔ)塔和短循環(huán)系統(tǒng)之間添加到具有例如2-5%的稠度的稠漿料中。陽(yáng)離子淀粉可以是任何適用于造紙的陽(yáng)離子淀粉，如馬鈴薯、大米、玉米、蠟質(zhì)種玉米、小麥、大麥或木薯淀粉。支鏈淀粉含量>75%的淀粉是有利的。通常，陽(yáng)離子淀粉包含陽(yáng)離子基團(tuán)，如季銨基團(tuán)，其取代度(DS)——表示在淀粉中平均每葡萄糖單元上的陽(yáng)離子基團(tuán)的數(shù)目——通常為0.01-0.20，優(yōu)選0.01-0.06。陽(yáng)離子淀粉通常具有0.06-1.04meq/g、優(yōu)選0.06-0.35meq/g的電荷。淀粉可以以2_20kg/噸紙漿、通常7_12kg/噸紙漿的量使用。當(dāng)紙幅的干燥度為〈50%、通?！?0%、更通常〈30%、最通常8_15%時(shí)可以將陰離子型聚合物溶液施加到濕紙幅。當(dāng)紙漿懸浮液進(jìn)入流漿箱并由此進(jìn)入造紙機(jī)時(shí)，其干燥度水平通常大于或等于0.3%且小于2%。當(dāng)幅材從流衆(zhòng)箱進(jìn)入網(wǎng)部(wire section)時(shí)在重力驅(qū)動(dòng)下首次從幅材中除去水。隨著紙?jiān)诰W(wǎng)部中進(jìn)一步行進(jìn)時(shí)，通過(guò)不同的真空單元輔助除水。在網(wǎng)部之后，紙的干燥度通常為20%。在濕壓榨過(guò)程中，紙的干燥度提高至40-50%。優(yōu)選在網(wǎng)部的最后真空區(qū)之前優(yōu)選通過(guò)噴涂進(jìn)行陰離子型聚合物溶液的施加。按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，在造紙機(jī)的壓榨部之前將陰離子型聚合物溶液施加到濕紙幅。當(dāng)制造不含木漿的未涂布的和涂布的紙品種時(shí)，本發(fā)明對(duì)于改善濕紙幅的強(qiáng)度是有利的。本發(fā)明還適于當(dāng)制造包括但不限于超級(jí)砑光(SC)紙、超輕重量涂布(ULWC)紙、輕重量涂布(LWC)紙和新聞紙的紙品種時(shí)改善濕紙幅的強(qiáng)度。典型的涂布的雜志紙，如LWC，包含約40-60重量％的機(jī)械紙漿、約25-40重量％的漂白軟木漿和約20-35重量％的填料和/或涂布劑。SC紙包含約70-90重量％的機(jī)械紙漿和約10-30%的長(zhǎng)纖維纖維素紙漿。用于制造噴墨打印用記錄基底的紙幅尤其適于按照本發(fā)明的方法處理。紙幅可以包含來(lái)自硬木樹(shù)或軟木樹(shù)的纖維或兩種纖維的組合。纖維可以通過(guò)通常用于造紙的任何合適的制漿或精制技術(shù)獲得，如熱機(jī)械制漿(TMP)、化學(xué)機(jī)械制漿(CMP)、化學(xué)熱機(jī)械制漿(CTMP)、磨木制漿、堿性硫酸鹽法(kraft)制漿、酸性亞硫酸鹽法制漿和半化學(xué)法制漿。紙幅可以?xún)H包含原始纖維或回收纖維或二者的組合。最終紙幅的重量為30-800g/m2，通常為30-600g/m2，更通常為 50-500g/m2，優(yōu)選 60-300g/m2，更優(yōu)選 60_120g/m2，再更優(yōu)選 70_100g/m2。在一些實(shí)施方案中，紙幅可以包含源自非木質(zhì)材料，如竹子、甘蔗渣、大麻、麥秸或稻秸的纖維。按照另一個(gè)實(shí)施方案，在施加陽(yáng)離子型或兩性聚合物溶液之前或之后進(jìn)行陰離子型聚合物溶液到濕紙幅的施加。這種類(lèi)型的聚合物順序施加到濕紙幅(優(yōu)選通過(guò)噴涂)可以產(chǎn)生干和濕紙幅強(qiáng)度的顯著改善。陰離子型和陽(yáng)離子型聚合物溶液也可以在其優(yōu)選通過(guò)噴涂施加到濕紙幅之前預(yù)先混合在一起。在這種實(shí)施方案中，將陽(yáng)離子型聚合物添加到纖維漿料中并不是必須的，但是可以實(shí)施。例如，在將陰離子型聚合物溶液施加到濕紙幅之前或之后，在壓榨部之前在濕紙幅上施加羧甲基纖維素(CMC)、聚乙烯醇(PVA)、改性聚乙烯醇、瓜爾膠和/或殼聚糖的聚合物溶液。羧甲基纖維素、聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、瓜爾膠或殼聚糖可以一次施加一種，或它們的兩種或三種可以順序施加。當(dāng)幅材具有高于大約55%的干燥度時(shí)，CMC與殼聚糖改善濕幅材強(qiáng)度，且PVA在較低的幅材干燥度水平下也改善濕紙幅強(qiáng)度。陰離子型和陽(yáng)離子型聚合物的聚電解質(zhì)多層提高纖維-纖維接合處的分子接觸面積，并由此提高了干紙的強(qiáng)度?，F(xiàn)在已經(jīng)注意到，聚合物的分層，例如兩層，也可以顯著改善濕紙幅的強(qiáng)度。這表明，聚合物的分層可以提高濕狀態(tài)下纖維之間的相互作用。將陰離子型聚合物噴涂到最外層可以降低濕紙幅與造紙機(jī)上陰離子中輥之間的粘附，這似乎也是合理的。在通過(guò)噴涂在造紙機(jī)上生成聚合物雙層或多層的過(guò)程中，有利地使噴涂的聚合物的量最小化。按照再一個(gè)實(shí)施方案，在壓榨部或干燥部之前將一層或多層化學(xué)品溶液施加到濕紙幅。向纖維漿料中添加陽(yáng)離子型聚合物并非必須，但是可以實(shí)施。陽(yáng)離子型聚合物如上文所定義。如本申請(qǐng)所述，化學(xué)品溶液優(yōu)選通過(guò)噴涂施加到濕紙幅，但是它們可以通過(guò)涂覆、薄膜轉(zhuǎn)印、泡沫層施加或從單獨(dú)的流漿箱進(jìn)料而施加。例如通過(guò)噴涂施加到紙幅的化學(xué)品溶液可以是羧甲基纖維素(CMC)、聚乙烯醇(PVA)、殼聚糖或瓜爾膠的溶液。瓜爾膠在這里理解為半乳甘露聚糖。它是一種包含半乳糖和甘露糖的多糖。瓜爾膠的骨架是β 1，4-連接甘露糖殘基的直鏈，其上每第二個(gè)甘露糖處1，6-連接有半乳糖殘基形成短的側(cè)鏈。瓜爾膠可以以天然瓜爾膠、陰離子瓜爾膠或陽(yáng)離子瓜爾膠的形式施加到幅材。例如，天然瓜爾膠、陽(yáng)離子瓜爾膠或陰離子瓜爾膠可以施加到濕紙幅，所述濕紙幅在沒(méi)有向漿料中添加陽(yáng)離子型聚合物的情況下形成。在另一實(shí)例中，天然瓜爾膠或陰離子瓜爾膠可以施加到濕紙幅，所述濕紙幅由向其中添加有陽(yáng)離子型聚合物(如陽(yáng)離子瓜爾膠)的漿料形成。試驗(yàn)
實(shí)施例1可商購(gòu)自芬蘭造紙廠的從未干燥的漂白軟木牛皮紙漿被用作原材料。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)SCAN-C21:65測(cè)得紙漿的加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度(CSF)值為500ml。通過(guò)采用用再循環(huán)白水制備實(shí)驗(yàn)室紙頁(yè)的標(biāo)準(zhǔn)SCAN-CM64:00形成克重為60g/m2的濕手抄紙(handsheet)。對(duì)于每頁(yè)紙，將在T=97°C下蒸煮30分鐘的陽(yáng)離子淀粉單獨(dú)添加到紙頁(yè)成形器中的配料中。添加的陽(yáng)離子淀粉的量為10kg/t(Raisamyll35淀粉DS0.035,BASF)。作為對(duì)照，不使用陽(yáng)離子淀粉。將陰離子型聚合物溶液噴涂到成型的手抄紙上，所述手抄紙粘附在網(wǎng)上，下方施加真空。真空增強(qiáng)噴涂過(guò)程中陰離子型聚合物溶液向濕紙頁(yè)中的滲透。噴涂的陰離子聚丙烯酰胺(來(lái)自Kemira Oyj的Fennopol A8500R)的濃度為0.3%w/w稠度,并在噴涂前在室溫下混合整夜。用水噴涂對(duì)照紙頁(yè)。在噴涂后，將手抄紙濕壓。在兩種不同的壓力水平(50kPa和350kPa)下進(jìn)行濕壓，以達(dá)到濕手抄紙的兩種不同的干燥度。將濕樣品切割成寬度20mm，樣品長(zhǎng)度100mm。濕樣品在氣密條件下在TC的溫度下儲(chǔ)存在塑料袋中以保持干燥度水平。干紙樣品和濕紙樣品的機(jī)械性質(zhì)用使用1.0m/s速度的沖擊裝置(VTT Finland,FAST TENSILE TEST RIG MPACT)測(cè)定。沖擊裝置和測(cè)試方法描述在下列文獻(xiàn)中:Kurki，M.,Kouko,J., Kekko, P., Saari, T., Laboratory scale measurement procedure of papermachine wet web runnability:Partl, Paperi ja Puu,86 (2004)4 ;和 Kouko, J.，Salmineη,Κ., Kurki, Μ., Laboratory scale measurement procedure of paper machine wet webrunnability:Part2, Paperi ja Puu,89 (2007)7-8。結(jié)果顯示在

圖1中，表明所研究的施加方法對(duì)紙的初始濕強(qiáng)度的影響。圖1中使用下列縮寫(xiě):CS=陽(yáng)離子淀粉A-PAM=陰離子聚丙烯酰胺即使參照目前看來(lái)最為實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但要理解的是，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方案，本發(fā)明還意欲覆蓋所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的不同修改和等同技術(shù)方案。
權(quán)利要求
1.用于改善濕紙幅及類(lèi)似物的運(yùn)轉(zhuǎn)性能的方法，包括: -向纖維漿料中添加陽(yáng)離子型聚合物， -由所述纖維漿料形成濕紙幅， 其特征在于， 將陰離子型聚合物溶液施加到所述濕紙幅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在濕紙幅上施加陰離子型聚合物溶液，所述陰離子型聚合物溶液包含合成陰離子型聚合物，如陰離子型聚丙烯酰胺；羧甲基纖維素(CMC);陰離子淀粉；陰離子瓜爾膠或藻酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將合成陰離子型聚合物的溶液作為所述陰離子型聚合物溶液施加到所述濕紙幅。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述合成陰離子型聚合物選自完全或部分水解的聚丙烯酰胺；或包含至少一種陰離子單體的均聚物或共聚物，所述陰離子單體例如(甲基)丙烯酸、馬來(lái)酸、巴豆酸、衣康酸、乙烯基磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基膦酸或乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述合成陰離子型聚合物是丙烯酰胺與一種或多種陰 離子共聚單體的共聚物。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述合成陰離子型聚合物的重均分子量(MW)通常為 >100，000g/mol，更通常為 >1，000，OOOg/mol。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，以<2g/m2、通常0.05-1.5g/m2、優(yōu)選0.05-0.5g/m2的量將所述陰離子型聚合物施加到所述濕紙幅。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述陰離子型聚合物溶液的施加通過(guò)噴涂、通過(guò)涂覆、通過(guò)使用薄膜轉(zhuǎn)印、通過(guò)泡沫層施加或通過(guò)從單獨(dú)的流漿箱進(jìn)料所述陰離子型聚合物溶液來(lái)進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述陰離子型聚合物溶液在所述濕紙幅上的施加通過(guò)噴涂濃度為0.3-0.5重量％的合成陰離子型聚合物溶液來(lái)進(jìn)行。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將陰離子型聚合物溶液施加到所述濕紙幅，所述陰離子型聚合物溶液包含不同陰離子型聚合物的混合物，例如兩種或三種陰離子型聚合物的混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將兩種或多種陰離子型聚合物溶液順序施加在所述濕紙幅上，優(yōu)選通過(guò)噴涂。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述紙幅的干燥度為〈50%、優(yōu)選為8-15%時(shí),將所述陰離子型聚合物溶液施加到所述濕紙幅。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在造紙機(jī)的壓榨部之前將所述陰離子型聚合物溶液施加到所述濕紙幅。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述網(wǎng)部的最后真空區(qū)之前將所述陰離子型聚合物溶液施加到所述濕紙幅。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，添加到所述纖維漿料中的所述陽(yáng)離子型聚合物選自殼聚糖；陽(yáng)離子化的多糖，如陽(yáng)離子淀粉或陽(yáng)離子瓜爾膠；或陽(yáng)離子合成聚合物，如陽(yáng)離子丙烯酰胺共聚物、乙烯基胺共聚物或聚酰氨基胺。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，將合成陽(yáng)離子型聚合物添加到具有>2%的稠度的稠漿料中，優(yōu)選以0.5-5kg/t的量添加。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，其特征在于，將陽(yáng)離子型丙烯酰胺聚合物添加到纖維漿料中，所述陽(yáng)離子型丙烯酰胺聚合物由水溶性烯類(lèi)不飽和單體或由包括陽(yáng)離子型單體的單體共混物形成，所述陽(yáng)離子型丙烯酰胺聚合物優(yōu)選具有至少1.0dl/g、更優(yōu)選至少1.5dl/g的表觀特性粘度。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，將陽(yáng)離子化的多糖，如陽(yáng)離子淀粉或陽(yáng)離子瓜爾膠添加到纖維漿料中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，在紙漿存儲(chǔ)塔和短循環(huán)系統(tǒng)之間以2-20kg/噸紙漿、通常7-12kg/噸紙漿的量將取代度(DS)為0.01-0.20，優(yōu)選0.01-0.06的陽(yáng)離子淀粉添加到稠度為2-5%的稠漿料中。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在將陽(yáng)離子型或兩性聚合物溶液施加到所述濕紙幅之前或之后進(jìn)行所述陰離子型聚合物溶液到所述濕紙幅的施加，優(yōu)選通過(guò)噴涂。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，在將所述陰離子型聚合物溶液施加到所述濕紙幅之前或之后，在壓榨部之前在所述濕紙幅上施加聚乙烯醇(PVA)、改性聚乙烯醇、瓜爾膠和/或殼聚糖的聚合物溶液。
22.通過(guò)使用權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述的方法制得的紙。
23.包含陰離子型聚合物的溶液用于通過(guò)將所述溶液施加到濕紙幅來(lái)改善所述濕紙幅的運(yùn)轉(zhuǎn)性能的用途。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的用途，其特征在于，當(dāng)制造不含木漿的未涂布紙、不含木漿的涂布紙、超級(jí)砑光(SC)紙、超輕重量涂布(ULWC)紙、輕重量涂布(LWC)紙或新聞紙時(shí)改善所述濕紙幅的強(qiáng)度。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于改善濕紙幅及類(lèi)似物的運(yùn)轉(zhuǎn)性能的方法。所述方法包括向纖維漿料中添加陽(yáng)離子型聚合物，由該纖維漿料形成濕紙幅，和將陰離子型聚合物溶液施加到所述濕紙幅。本發(fā)明還涉及通過(guò)使用該方法制得的紙，并涉及包含陰離子型聚合物的溶液的用途。
文檔編號(hào)D21H17/24GK103201426SQ201180047192
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月1日
發(fā)明者克里斯蒂安·薩爾米寧, 埃利亞斯·雷圖萊寧, 揚(yáng)內(nèi)·卡塔亞-阿霍 申請(qǐng)人:凱米羅總公司, 斯托拉恩索公司