專利名稱：改進(jìn)制造紙或紙板的工藝的方法，多糖的用途和紙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)所附權(quán)利要求前序部分，本發(fā)明涉及改進(jìn)制造紙或紙板的工藝的方法，多糖的用途和紙。
背景技術(shù)：
紙張和紙板的經(jīng)濟(jì)制造需要造紙機(jī)良好的運(yùn)行性。造紙機(jī)的運(yùn)行性通常由斷紙(web breaks)數(shù)量與制造速度的比例來(lái)評(píng)價(jià)。為了達(dá)到良好的運(yùn)行性，紙張必須行進(jìn)良好，且在整個(gè)造紙機(jī)生產(chǎn)線的每個(gè)子工藝中斷紙數(shù)量少。例如，盡可能減少干燥部的紙幅顫動(dòng)(fluttering)以避免斷紙的出現(xiàn)。為了避免顫動(dòng)和斷紙，紙幅優(yōu)選應(yīng)具有良好的抗張強(qiáng)度和良好的應(yīng)變后殘余張力。濕紙幅的強(qiáng)度是紙或紙板制造中的重要因素之一。制造干燥前強(qiáng)度為關(guān)鍵因素的紙種的機(jī)器可具有高效率，但它們的平均制造速度可能顯著地低于它們的額定速度。如果可增加濕紙幅的強(qiáng)度，則可提升這些造紙機(jī)的速度。常見(jiàn)的干強(qiáng)劑(dry strength agent)不會(huì)提高濕紙幅的強(qiáng)度。這樣的干強(qiáng)劑的一個(gè)例子是淀粉，其具有1，4-α -端基異構(gòu)結(jié)構(gòu)。典型的淀粉包括線性1，4-α -葡聚糖聚合物的直鏈淀粉和具有支鏈結(jié)構(gòu)的支鏈淀粉。支鏈淀粉的骨架為1，4-α_葡聚糖聚合物，且支鏈通過(guò)1，6- α -糖苷鍵連接到骨架。在紙或紙板的制造中使用填料，例如粘土、碳酸鈣、硫酸鈣或滑石，以降低成本及提高紙或者紙板的光學(xué)性質(zhì)。填料在造紙機(jī)的流衆(zhòng)箱(headbox)前添加到衆(zhòng)料中。對(duì)于經(jīng)涂布的紙種，涂布顏料(其包含有相同礦物)可通過(guò)損紙(broke)而部分地進(jìn)入紙張中，并回收到造紙工序。填料和涂布顏料的含量一般通過(guò)在525°C燃燒漿料或者紙張樣品的灰分含量測(cè)量來(lái)測(cè)定。未涂布高級(jí)紙張和涂布高級(jí)紙張的原紙由軟木和硬木制得，其灰分含量通常為18 24%。100%軟木基的未涂布高級(jí)紙張和涂布高級(jí)紙張的原紙的灰分含量通常為10 17%。阻止高級(jí)紙張中填料含量增加的重要抑制因素是降低的紙張強(qiáng)度性能和降低的紙幅運(yùn)行性能。本發(fā)明的一個(gè)目的是盡可能減少或者甚至消除現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種簡(jiǎn)單有效的提升紙幅或者類似物的抗張強(qiáng)度的方法。本發(fā)明的一個(gè)目的是增加紙張中的填料含量以降低造紙成本。通過(guò)本發(fā)明達(dá)到這些目的，本發(fā)明具有隨后在獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分給出的特征。根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)制造紙或紙板的工藝的典型方法包括-形成纖維漿料，-將所述纖維漿料引入流漿箱并將所述纖維漿料進(jìn)料到網(wǎng)部(wire)以形成濕纖維紙幅，及-將至少一種多糖施用到成衆(zhòng)池(machinechest)之后的纖維衆(zhòng)料中或者施用到濕纖維紙幅上，所述多糖在多糖骨架或者主多糖骨架的糖類單元之間的連接體中具有1，4-0 -端基異構(gòu)結(jié)構(gòu)。使用根據(jù)本發(fā)明的方法制造根據(jù)本發(fā)明的典型紙張。根據(jù)本發(fā)明的在多糖骨架或者主多糖骨架的糖類單元之間的連接體中具有1，4-0 -端基異構(gòu)結(jié)構(gòu)的多糖的典型應(yīng)用是增加紙張或紙板的填料含量，降低紙張定量，和/或提升濕紙幅或者濕紙板紙幅的運(yùn)行性能。現(xiàn)在意想不到地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)糖類單元之間的連接體中具有1，4-0 -端基異構(gòu)結(jié)構(gòu)的多糖與漿料中的纖維或者濕紙幅中的纖維接觸后，濕紙張或者紙板的抗張強(qiáng)度明顯提升。可通過(guò)本發(fā)明達(dá)到的濕紙幅抗張強(qiáng)度提升與紙張干抗張強(qiáng)度提升使得紙張?zhí)盍虾康脑黾映蔀榭赡?。?dāng)通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明提升了應(yīng)變后的殘余張力時(shí)，對(duì)于由軟木和硬木混合物制成的未涂布高級(jí)紙張和涂布高級(jí)紙張兩者，可以使用高填料含量的原紙(對(duì)應(yīng)于灰分含量為例如超過(guò)25%)。相對(duì)地，對(duì)于100%軟木基未涂布高級(jí)紙張和涂布高級(jí)紙張的原紙，可以使用高填料含量的原紙，所述高填料含量對(duì)應(yīng)于灰分含量超過(guò)18%。抗張強(qiáng)度的提升也能夠提高其它紙種或者紙板種的灰分含量，例如新聞紙的灰分含量可增加至超過(guò)15%，或涂布機(jī)械原紙的灰分含量可增加至超過(guò)12%,或?qū)τ诔?jí)班光紙(SC paper)的灰分含量可增加至超過(guò)34%。也可通過(guò)改用比較低廉的原料混合物作為漿料實(shí)施抗張強(qiáng)度的提升。例如，以較少的舊瓦榜紙(OCC)和較多的家用回收廢紙制造箱紙板(test liner)或瓦榜紙板(fluting board grade)。回收的纖維基瓦榜紙板或者箱紙板的灰分含量可增加至超過(guò)15%。適用于本發(fā)明且其含量可被增加的用于紙張或者紙板制造的填料優(yōu)選是粘土、碳酸鈣、硫酸鈣、二氧化鈦或滑石、或者它們的混合物。通常，所用的填料帶有陰離子性凈電荷。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，在多糖骨架或者主多糖骨架的糖類單元之間的連接體中具有1，4- P -端基異構(gòu)結(jié)構(gòu)的多糖選自水溶性纖維素衍生物；半乳甘露聚糖，如瓜爾豆膠或刺槐豆膠；半乳葡甘露聚糖；羧甲基纖維素，木聚糖和取代的葡聚糖，如木葡聚糖；其它合適的水膠體，如羅望子膠；殼聚糖；幾丁質(zhì)；或者它們的衍生物。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，在糖類單元之間的連接體中具有1，4-0-端基異構(gòu)結(jié)構(gòu)的多糖選自水溶性纖維素衍生物；半乳甘露聚糖，如瓜爾豆膠或刺槐豆膠；半乳葡甘露聚糖；羧甲基纖維素，木聚糖和取代的葡聚糖，如木葡聚糖；其它合適的水膠體，如羅望子膠；或者它們的衍生物。根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，在多糖骨架或者主多糖骨架的糖類單元之間的連接體中具有1，4- P -端基異構(gòu)結(jié)構(gòu)的多糖為瓜爾豆膠。在本文中瓜爾豆膠可理解為包含半乳糖和甘露糖結(jié)構(gòu)單元的碳水化合物聚合物，特別是每?jī)蓚€(gè)甘露糖單元包含I個(gè)半乳糖單元。骨架為β 1，4-連接的甘露糖殘基直鏈，其中半乳糖殘基以連接于每一第二甘露糖上的形式與所述甘露糖殘基1，6-連接，從而形成短的側(cè)支鏈。瓜爾豆膠通常以瓜爾豆提取物的形式得到。瓜爾豆膠可以天然形式使用或者以陽(yáng)離子化或陰離子化的形式使用。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式,在施用陽(yáng)離子增強(qiáng)劑(strength agent)到所述纖維漿料中和/或所述濕纖維紙幅上之后，將陰離子化的瓜爾豆膠施用到所述纖維漿料中或所述濕纖維紙幅上。陽(yáng)離子增強(qiáng)劑可為陽(yáng)離子性或兩性的聚丙烯酰胺、聚乙烯基酰胺、聚酰胺胺(polyamidoamine)、表氯醇、淀粉、陽(yáng)離子瓜爾膠或者它們的衍生物。例如，可以噴涂的形式將陽(yáng)離子濕增強(qiáng)劑施用到所述濕纖維紙幅上，之后以噴涂的形式施用陰離子化的瓜爾豆膠。更典型地，將陽(yáng)離子濕增強(qiáng)劑施用到所述纖維漿料之中，之后以噴涂的形式將陰離子化的瓜爾豆膠施用到所述濕纖維紙幅上。陰離子化的瓜爾豆膠通常具有<2meq/g的電荷密度。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，在多糖骨架或者主多糖骨架的糖類單元之間的連接體中具有1，4-β-端基異構(gòu)結(jié)構(gòu)的多糖為羧甲基纖維素，CMC。在本文中，羧甲基纖維素理解為陰離子性聚合物，其通過(guò)將羧甲基基團(tuán)引入到纖維素鏈而制備，取代度和纖維素骨架的鏈長(zhǎng)影響CMC的性能，例如水溶性。當(dāng)取代度超過(guò)0.3時(shí)，羧甲基纖維素變?yōu)樗苄浴８鶕?jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，在多糖骨架或者主多糖骨架的糖類單元之間的連接體中具有1，4-β-端基異構(gòu)結(jié)構(gòu)的多糖為具有高聚合度(DP)的多糖。即指包括>500葡萄糖酐單元的多糖。尺寸排阻色譜法SEC可用于聚合度的測(cè)定。已經(jīng)觀察到當(dāng)使用所述多糖時(shí)，所述濕紙張或紙板的抗張強(qiáng)度進(jìn)一步提升。用于本發(fā)明的在多糖骨架或者主多糖骨架的糖類單元之間的連接體中具有1，4-β -端基異構(gòu)結(jié)構(gòu)的多糖是水溶性的。如果使用所述多糖的衍生物，則所述衍生物也是水溶性的。所述多糖溶液的粘度(布氏)〈5000mPas，優(yōu)選<2000mPas?？梢詫⑷芤合♂屢赃_(dá)到所需的濃度。以任何適當(dāng)方式將糖類單元之間的連接體中具有1，4-β-端基異構(gòu)結(jié)構(gòu)的多糖以溶液的形式施用到所述濕纖維紙幅上。優(yōu)選地，通過(guò)將粉末形式的所述多糖溶解到溶劑中得到所述溶液，所述溶劑通常為水。優(yōu)選地，所述多糖溶液不含離散的多糖顆粒。所述多糖溶液可包括一種多糖或者可包括不同種多糖的混合物，例如兩種或三種多糖的混合物。因此，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，可將不同種多糖的混合物施用到成漿池之后的所述纖維漿料中或者施用到所述濕纖維紙幅上。典型地，所述多糖溶液中所述多糖的濃度為〈60重量％，更典型為0.02 5重量％，優(yōu)選為0.05 3重量％，更優(yōu)選為0.05 2重量％。在溶液中具有高聚合度(DP)的多糖的濃度可甚至為〈I重量％，更典型為0.05 I重量％，甚至更典型為0.2 0.6重量％。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，將所述多糖施用到在造紙機(jī)或者紙板機(jī)流漿箱前的最后一個(gè)泵和造紙機(jī)或者紙板機(jī)流漿箱的出口(outlet)之間的所述纖維漿料中。優(yōu)選地，將所述多糖添加到盡可能地靠近所述流漿箱的所述漿料中，或者如果可以保證所述漿料的充分混合，可將所述多糖直接添加到所述流漿箱中。由于所述多糖在所述漿料中滯留時(shí)間短而保持展開(kāi)形式且所述纖維表面上所述多糖的吸附減少，因而所述多糖在所述流漿箱附近的添加提升了所述纖維與所述多糖的連接。此外，當(dāng)在最后一個(gè)泵之后將所述多糖添加到所述漿料中時(shí)，由所述多糖引起的短纖維的破壞和所述多糖骨架由于剪切力而分裂的風(fēng)險(xiǎn)降低至最低程度。因此，所述多糖的活性保持在高水平，可減少其用量或者通過(guò)使用相同用量獲得更高的抗張強(qiáng)度值。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式,將所述多糖與助留劑(retention agent)或助濾劑(drainage agent) 一起施用到所述纖維衆(zhòng)料中。通常將所述多糖和所述助留劑添加到所述流漿箱附近的所述纖維漿料中，例如通過(guò)機(jī)械過(guò)濾器的定量給料。所述助留劑或所述助濾劑可為任何適宜的助留劑。所述助留劑選自陰離子或陽(yáng)離子聚丙烯酰胺、聚乙烯胺、聚乙烯亞胺、陽(yáng)離子性淀粉、膨潤(rùn)土或二氧化硅。特別是所述助留劑可為陰離子或陽(yáng)離子聚丙烯酰胺，聚乙烯胺或聚乙烯亞胺?？梢元?dú)立溶液的形式或者以包括所述助留劑和所述多糖兩者的單一溶液的形式添加所述助留劑和所述多糖。聚合物助留劑以干燥聚合物提供，其用量可為50 1000g/t，優(yōu)選為100 600g/t，所述多糖以干燥聚合物提供，其用量可優(yōu)選為200 4000g/t，優(yōu)選為 500 2500g/t。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，將所述多糖與陰離子性、陽(yáng)離子性或兩性的干強(qiáng)劑一起施用到所述纖維漿料中。所述干強(qiáng)劑選自由以下組成的組:聚丙烯酰胺、乙二醛化的聚丙烯酰胺、聚乙烯胺、聚胺表氯醇共聚物(PAAE)、淀粉衍生物和羧甲基纖維素。所述干強(qiáng)劑以活性物質(zhì)提供，且施用量可為0.1 4kg/t紙，特別是0.2 2kg/t紙。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，將所述多糖施用到在所述流漿箱和壓榨部的最后壓區(qū)之間的濕纖維紙幅上。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，通過(guò)噴涂、涂布、薄膜轉(zhuǎn)移或涂布泡沫層(foam layer application)的方式將所述多糖施用到濕纖維紙幅上?？赏ㄟ^(guò)使用薄膜轉(zhuǎn)移將多糖施用到壓榨帶或者通過(guò)單獨(dú)流漿箱的多糖溶液的進(jìn)料來(lái)施用所述多糖。優(yōu)選地，通過(guò)噴涂進(jìn)行所述多糖的施用。已發(fā)現(xiàn)所述多糖到所述纖維紙幅之上的噴涂提供很多意想不到的益處。所述多糖溶液的噴涂不影響紙幅的形成，由此最終的紙張性能中未發(fā)現(xiàn)負(fù)面影響。另一方面，也注意到所述多糖對(duì)所述紙幅的保留力得到提升。這意味著所述多糖的使用量可保持在較低的水平，并且化學(xué)損失可降低至最低程度。已觀察到當(dāng)通過(guò)噴涂施加所述多糖溶液時(shí)，所述多糖均勻分布于整個(gè)紙幅。沒(méi)有觀察到所述多糖的量在所述紙幅的表面和核心部分之間具有顯著的差異。優(yōu)選地，通過(guò)噴涂將所述多糖施加到所述濕紙幅上。已發(fā)現(xiàn)當(dāng)通過(guò)噴涂進(jìn)行涂布時(shí)，所施加的多糖的量可被降低，而且仍然得到紙幅抗張強(qiáng)度性能的提升。例如，可通過(guò)將粉末形式的多糖溶解于水中形成0.2 20重量％，優(yōu)選0.3 3重量％的溶液來(lái)得到適用于噴涂的多糖溶液。根據(jù)又一個(gè)實(shí)施方式,通過(guò)涂布泡沫層或者泡沫涂布(foam coating)施用所述多糖?？赏ㄟ^(guò)泡沫涂布施用所述多糖，其中所述多糖以泡沫的形式施用到所述濕紙幅上，且所述泡沫的空氣含量為60 95%。不論所述多糖的應(yīng)用方法，按照< 0.1 IOkg/ (噸紙)，優(yōu)選0.3 3kg/ (噸紙)的用量施用所述多糖。當(dāng)通過(guò)噴涂施用所述多糖時(shí)，可按照< 2g/m2,典型0.05 1.5g/m2,更典型< lg/m2,最典型0.05 lg/m2,優(yōu)選0.05 0.5g/m2,更優(yōu)選0.05 0.3g/m2的用量將所述多糖施用到所述濕紙幅上。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，當(dāng)所述紙幅的干燥度為〈50%，典型〈40%，更典型<30%,優(yōu)選8 15%時(shí)，將所述多糖溶液施用到所述濕紙幅上。當(dāng)漿料懸浮液進(jìn)入所述流漿箱而由此進(jìn)入所述造紙機(jī)時(shí)，所述漿料懸浮液的干燥度通常大于等于0.3%且小于2%。當(dāng)所述紙幅從所述流漿箱進(jìn)入所述網(wǎng)部(wire section)時(shí)，由重力驅(qū)動(dòng)所述紙幅的第一次脫水。由于紙張?jiān)诰W(wǎng)部中行進(jìn)更遠(yuǎn)，因而通過(guò)不同的真空裝置促進(jìn)脫水。在所述網(wǎng)部之后，所述紙張的干燥度通常為14 22%。在濕壓過(guò)程中所述紙張的干燥度增加到40 55%。所述多糖溶液的施用優(yōu)選在所述網(wǎng)部的最后一個(gè)真空區(qū)域前優(yōu)選通過(guò)噴涂實(shí)施。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，可通過(guò)噴涂將兩種或者更多種多糖一個(gè)接一個(gè)地施用到所述濕纖維紙幅上。因而可容易地將多個(gè)不同的多糖層施用到彼此之上以得到所需性倉(cāng)泛。
根據(jù)一種實(shí)施方式，在施加所述多糖的之前或之后將陰離子性或陽(yáng)離子性聚合物溶液施加到所述濕紙幅上。在造紙機(jī)的壓榨部之前將所述陰離子性聚合物施用到所述濕紙幅上。例如，陰離子性或陽(yáng)離子性聚合物溶液的施用可在所述多糖施用于所述濕紙幅之前或之后進(jìn)行。這種多糖和一種或者多種聚合物優(yōu)選通過(guò)噴涂作用于所述濕紙幅上的順次施用可引起干紙幅和濕紙幅強(qiáng)度的顯著提升。陰離子性和陽(yáng)離子性聚合物溶液也可在優(yōu)選通過(guò)噴涂施用于濕紙幅之前預(yù)混合在一起。本發(fā)明有利于在制造不含木漿的未涂布或者涂布紙種時(shí)提升濕紙幅的強(qiáng)度。本發(fā)明也適用于在制造紙種時(shí)通過(guò)提升濕紙幅的強(qiáng)度來(lái)提升濕紙幅或者濕紙板幅的運(yùn)行性，所述紙種包括但不限于不含木漿的未涂布紙，不含木漿的涂布紙，超級(jí)砑光(SC)紙，超輕量涂布(ULWC)紙，輕量涂布(LWC)紙或新聞紙。特別地，用于制造噴墨印刷記錄基板的紙幅適合于用根據(jù)本發(fā)明的方法處理。所述紙幅包括得自硬木樹(shù)或軟木樹(shù)的纖維或者兩種纖維的組合。所述纖維可通過(guò)任何適宜的造紙中通常采用的制漿(pulping)或磨漿(refining)技術(shù)得到,例如熱磨機(jī)械制衆(zhòng)(thermomechanical pulping, TMP),化學(xué)機(jī)械制衆(zhòng)(chemimechanical, CMP)，化學(xué)熱磨機(jī)械制衆(zhòng)(chemithermomechanicalpulping, CTMP),磨木衆(zhòng)制衆(zhòng)，堿性硫酸鹽(牛皮紙)制衆(zhòng)，酸性亞硫酸鹽制衆(zhòng)(acid sulphite pulping)及半化學(xué)制衆(zhòng)(semichemical pulping)。所述紙幅可僅包括原纖維或回收纖維或者兩者的組合。最終紙幅的重量為30 800g/m2，典型為30 600g/m2，更典型為50 500g/m2，優(yōu)選為60 300g/m2,更優(yōu)選為60 120g/m2,甚至更優(yōu)選為70 100g/m2。在一些實(shí)施方式中，所述紙幅可包括來(lái)自非木材原料的纖維，例如竹子，蔗渣，大麻，小麥或稻草。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，增加所述紙張或紙板的填料含量，從而使?jié)窦埛驖窦埌寮埛械幕曳趾繉?duì)于不含木漿的未涂布紙為>25%，對(duì)于不含木漿的涂布紙?jiān)垶?gt;25%，對(duì)于超級(jí)砑光(SC)紙為>34%，對(duì)于涂布機(jī)械原紙為>13%，對(duì)于新聞紙、瓦楞紙板或箱紙板為>15%，通過(guò)在525°C完全燃燒所述漿料樣品來(lái)測(cè)量所述灰分含量。在壓榨部或干燥部之前將一層或多層化學(xué)溶液施用到所述濕紙幅上。將陽(yáng)離子性聚合物添加到所述纖維漿料中不是強(qiáng)制性的，但所述施加可進(jìn)行。所述化學(xué)溶液優(yōu)選如本申請(qǐng)所述的通過(guò)噴涂施用到濕紙幅上，但也可通過(guò)涂布、薄膜轉(zhuǎn)移、涂布泡沫層或從獨(dú)立的流漿箱進(jìn)料施用化學(xué)溶液。施用(例如通過(guò)噴涂)到所述紙幅的所述化學(xué)溶液可為羧甲基纖維素(CMC)、聚乙烯醇(PVA)、殼聚糖或瓜爾豆膠的溶液。本文中將瓜爾豆膠理解為半乳甘露聚糖。所述半乳甘露聚糖為包括半乳糖和甘露糖的多糖。所述瓜爾豆膠的骨架為β 1，4-連接的甘露糖殘基直鏈，其中半乳糖殘基以連接于每一第二甘露糖上的形式與所述甘露糖殘基1，6-連接,從而形成側(cè)支鏈。將瓜爾豆膠以天然瓜爾豆膠(native guar gum)、陰離子性瓜爾豆膠或陽(yáng)離子性瓜爾豆膠的形式施用到所述紙幅。例如，可將天然、陽(yáng)離子性或陰離子性的瓜爾豆膠施用到所述濕紙幅，其中所述濕紙幅是在所述漿料中未添加陽(yáng)離子聚合物的情況下形成的。在另一個(gè)實(shí)例中，可將天然或陰離子性的瓜爾豆膠施用到濕紙幅，所述濕紙幅是由添加了陽(yáng)離子性聚合物例如陽(yáng)離子性瓜爾豆膠的漿料所形成的。實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1從芬蘭的制漿廠得到無(wú)氯漂白原松木紙漿。將所述紙漿在制漿廠磨漿和脫水。將所述紙漿以從未干燥的形式包裝進(jìn)密閉的聚乙烯袋，然后保持在_18°C直到用于測(cè)試。根據(jù)IS05267-1測(cè)定，所述紙漿在脫水和冷凍后的肖雷(SP)值為20。在紙頁(yè)備料30 90分鐘前，將天然溶解的瓜爾豆膠(Sigma G4129)、羧甲基纖維素(DS0.7，DP140)和殼聚糖(Mw400, 000g/mol)以0.5重量％溶液的形式施加到高濃紙漿中。 根據(jù)SCAN-C26:76標(biāo)準(zhǔn)制備濕手抄紙和干手抄紙。手抄紙的克重為60g/m2。在測(cè)量前將經(jīng)過(guò)濕壓的所述手抄紙置于密封袋并存儲(chǔ)在冷藏室中以保持紙頁(yè)的濕度恒定。對(duì)于在實(shí)驗(yàn)室中化學(xué)制劑的噴涂，將所形成的濕手抄紙放置在網(wǎng)部上并使用真空貼附。真空的使用也提高了噴涂過(guò)程中化學(xué)制劑進(jìn)入所述紙張的滲透性。所述實(shí)驗(yàn)裝置包括真空箱，具有網(wǎng)部的移動(dòng)樣品滑板(moving sample sledge with wire)和噴涂裝置。通過(guò)所述移動(dòng)樣品滑板的速度來(lái)調(diào)整所述噴涂化學(xué)制劑的量，而所述噴涂裝置保持不變并固定化。噴涂后以350kPa將所述樣品濕壓5分鐘并以50kPa將所述樣品濕壓2分鐘。對(duì)于測(cè)試紙頁(yè)，較高的壓力產(chǎn)生較好的干燥度。噴涂測(cè)試過(guò)程中的化學(xué)制劑濃度為0.5%。測(cè)量根據(jù)IS01924-2:2008測(cè)量抗張強(qiáng)度。通過(guò)使用Mettler Toledo HR73紅外線烘干機(jī)測(cè)定所述紙張樣品的干燥度。結(jié)果

圖1示出了針對(duì)添加到高濃紙漿中或噴涂到濕紙幅上的瓜爾豆膠的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試(實(shí)施例1)結(jié)果?？煽闯觯谠旒垯C(jī)工藝后施加瓜爾豆膠而不是將瓜爾豆膠施加到高濃紙漿中對(duì)于濕紙幅的強(qiáng)度是有利的。圖2示出了針對(duì)噴涂到濕紙幅上的CMC、殼聚糖及瓜爾豆膠的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試(實(shí)施例I)結(jié)果?？煽闯霾煌嗵菍?duì)濕紙幅強(qiáng)度的影響。瓜爾豆膠是最有效的。殼聚糖和羧甲基纖維素(CMC)也提升了濕紙幅強(qiáng)度。采用噴水或者無(wú)任何噴涂的手抄紙作為對(duì)比。實(shí)施例2從芬蘭的制漿廠購(gòu)得包含70%硬木和30%軟木的紙漿，其中所述硬木的SR值為24，所述軟木的SR值為28。根據(jù)IS05267-1測(cè)量SR值。使用沉淀的碳酸鈣作為填料。將填料添加到所述紙漿中，添加的目標(biāo)濃度為填料含量達(dá)到最終紙幅的20%。保留化學(xué)制劑為劑量為200g/t的Fennopol K3400R (Kemira Oyj)，并將其添加到所述流漿箱進(jìn)料流中。使用小型長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)的網(wǎng)部進(jìn)行測(cè)試。所形成紙幅的克重為70g/m2。在網(wǎng)部上將化學(xué)制劑噴涂到濕紙幅上。在噴涂后以350kPa將所述樣品濕壓5分鐘并以50kPa將所述樣品濕壓2分鐘。測(cè)量根據(jù)IS01924-2:2008測(cè)量抗張強(qiáng)度。通過(guò)使用Mettler Toledo HR73紅外線烘干機(jī)測(cè)定所述紙張樣品的干燥度。結(jié)果圖3示出了經(jīng)噴涂的瓜爾豆膠的半中試(實(shí)施例2)抗張強(qiáng)度結(jié)果，圖4示出了經(jīng)噴涂的瓜爾豆膠的半中試(實(shí)施例2)抗張能量吸收。在附圖中可觀察到瓜爾豆膠濕紙幅噴涂劑量對(duì)濕紙幅強(qiáng)度的影響。噴涂劑量為0.lg/m2 (1.4kg/t) ,0.3g/m2(4.2kg/t)和0.5g/m2(7.lkg/t)。0.lg/m2和0.3g/m2的劑量提升了濕紙幅抗張強(qiáng)度和濕壓后的固體含量?jī)烧摺?.5g/m2的劑量進(jìn)一步提升了強(qiáng)度，但減少了濕壓中的固體含量。因此，至少在所述試驗(yàn)條件下，最佳劑量可為0.lg/m2和0.5g/m2之間。紙幅需要抗張強(qiáng)度以在造紙機(jī)干燥部保持足夠的張力來(lái)容許高運(yùn)行速度。如果所述紙幅的張力不夠高，所述紙頁(yè)不隨附干燥部毯(dryer fabric)并且紙頁(yè)顫動(dòng)可導(dǎo)致斷紙，所述斷紙歸因于高速引起的風(fēng)力作用。如果紙幅具有缺陷例如破洞、腐漿斑點(diǎn)、粘性顆?；蚓植枯^低的定量，抗張能量吸收T.E.A.的提升有助于避免斷紙，這是因?yàn)楦叩膹?qiáng)度降低了紙幅源于缺陷位置而撕裂的風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)施例3對(duì)于高級(jí)紙張，測(cè)試配料為軟木和硬木牛皮紙紙漿，其包括40重量％的偏三角面體(scalenohedric)沉淀碳酸|丐(PCC)填料。在一些測(cè)試中額外施用PCC。紙頁(yè)配料前在磁力攪拌器的攪拌下將化學(xué)制劑施加到配料中。對(duì)于造紙機(jī)保留系統(tǒng)(paper machineretention system),陽(yáng)離子性聚丙烯酰胺(C-PAM)保留助劑和瓜爾豆膠的投料時(shí)間是典型的，見(jiàn)表I。將瓜爾豆膠和C-PAM以粉末形式按照1:1的比例預(yù)混合，然后用水將瓜爾豆膠和C-PAM溶解至0.5重量％的濃度，得到最終濃度為0.25重量％的瓜爾豆膠和0.25重量％的 C-PAM。所述實(shí)驗(yàn)中使用的化學(xué)制劑為:陽(yáng)離子性馬鈴薯淀粉(DS0.035)，瓜爾豆膠(Sigma G4129)和陽(yáng)離子性聚丙烯酰胺,C-PAM,Fennopol K3400R(Kemira Oyj)。除了將淀粉蒸煮成I重量％的溶液，將全部化學(xué)制劑溶解成0.5重量％的溶液。根據(jù)IS05269-2:2004使用Rapid KGtclien半自動(dòng)紙頁(yè)成型器制備80g/m2定量的手抄紙。根據(jù)IS01762:2001測(cè)量灰分含量。根據(jù)IS05269_1:2005將濕紙頁(yè)濕壓，但壓榨時(shí)間為在介于上下各兩層嘜架紙(plotters)的2巴壓力下進(jìn)行 I分鐘。在試驗(yàn)D和E中，所述濕壓為在4巴的壓力下進(jìn)行2分鐘。濕壓后以干成分進(jìn)行濕紙幅抗張測(cè)量。根據(jù)Rapid-KGtcheii方法將干抗張的手抄紙真空干燥。根據(jù)IS01924_2:2008測(cè)量抗張指數(shù)。結(jié)果可見(jiàn)表I。表I不同手抄紙的濕紙幅抗張指數(shù)和干抗張指數(shù)結(jié)果
權(quán)利要求
1.改進(jìn)制造紙或紙板的工藝的方法，其包括 -形成纖維漿料， -將所述纖維漿料引入流漿箱并將所述纖維漿料進(jìn)料到網(wǎng)部以形成濕纖維紙幅， 其特征在于將至少一種在多糖骨架或者主多糖骨架的糖類單元之間的連接體中具有1，4- P -端基異構(gòu)結(jié)構(gòu)的多糖施用到成漿池之后的所述纖維漿料中或者施用到所述濕纖維紙幅上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述多糖選自水溶性纖維素衍生物；半乳甘露聚糖，如瓜爾豆膠或刺槐豆膠；半乳葡甘露聚糖；羧甲基纖維素，木聚糖和取代的葡聚糖，如木葡聚糖；其它合適的水膠體，如羅望子膠；殼聚糖；幾丁質(zhì)；或者它們的衍生物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于以溶液的形式施用所述多糖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述多糖溶液中所述多糖的濃度為〈60重量％，更典型為0.02 5重量％，優(yōu)選為0.05 3重量％，更優(yōu)選為0.05 2重量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于將不同的多糖的混合物施用到成漿池之后的所述纖維漿料中或者施用到所述濕纖維紙幅上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述至少一種在多糖骨架或者主多糖骨架的糖類單元之間的連接體中具有1，4-0 -端基異構(gòu)結(jié)構(gòu)的多糖為瓜爾豆膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述至少一種在多糖骨架或者主多糖骨架的糖類單元之間的連接體中具有1，4-0-端基異構(gòu)結(jié)構(gòu)的多糖為具有高聚合度(DP)的多糖。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于按照≤0.1 10kg/(噸紙)，優(yōu)選0.3 3kg/(噸紙)的用量施用所述多糖。
9.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于將所述多糖施用到位于造紙機(jī)流漿箱前的最后一個(gè)泵和造紙機(jī)流漿箱的出口之間的所述纖維漿料中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于將所述多糖與助留劑或助濾劑一起施用到所述纖維漿料中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述助留劑選自陰離子或陽(yáng)離子聚丙烯酰胺、聚乙烯胺、聚乙烯亞胺、陽(yáng)離子性淀粉、膨潤(rùn)土或二氧化硅，尤其是選自陰離子或陽(yáng)離子聚丙烯酰胺，聚乙烯胺或聚乙烯亞胺。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于以單一溶液的形式施加所述多糖和所述助留劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于將所述多糖施用到在所述流漿箱和所述壓榨部的最后壓區(qū)之間的所述濕纖維紙幅上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于通過(guò)噴涂、涂布、薄膜轉(zhuǎn)移或涂布泡沫層的方式將所述多糖施用到所述纖維紙幅上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于通過(guò)噴涂施用溶液形式的所述多糖，所述溶液的濃度為0.2 20重量％，優(yōu)選為0.3 3重量％。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于通過(guò)噴涂按照≤2g/m2，最典型0.05 lg/m2，優(yōu)選0.05 0.5g/m2的用量將所述多糖施用到所述濕紙幅上。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于通過(guò)泡沫涂布施用所述多糖，其中所述多糖以空氣含量為60 95%的泡沫形式來(lái)施用。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17中任一項(xiàng)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8 15%時(shí)，將所述多糖溶液施用到所述濕紙幅上。
19.使用根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的方法制造的紙或紙板。
20.在多糖骨架或者主多糖骨架的糖類單元之間的連接體中具有1，4-β-端基異構(gòu)結(jié)構(gòu)的多糖在增加所述紙或所述紙板的填料含量、降低紙張定量、和/或提升濕紙幅或者濕紙板紙幅的運(yùn)行性中的應(yīng)用。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的應(yīng)用，其特征在于增加含量的所述填料為粘土、碳酸鈣、硫酸鈣、二氧化鈦或滑石、或者它們的混合物。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的應(yīng)用，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、超輕量涂布(ULWC)紙、輕量涂布(LWC)紙或新聞紙時(shí)，通過(guò)提升濕紙幅或者濕紙板幅的強(qiáng)度來(lái)提升濕紙幅或者濕紙板幅的運(yùn)行性。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的應(yīng)用，其特征在于增加所述紙或所述紙板的填料含量，從而所述濕紙幅或者所述濕紙板紙幅的灰分含量為 -對(duì)于不含木漿的未涂布紙為>25%， -對(duì)于不含木漿的涂布紙?jiān)垶?gt;25%， -對(duì)于超級(jí)砑光(SC)紙為>34%， -對(duì)于涂布機(jī)械原紙為>13%， -對(duì)于新聞紙、瓦楞紙板或箱紙板為>15%， 通過(guò)在525°C燃燒所述漿料樣品來(lái)測(cè)量所述灰分含量。
全文摘要
本發(fā)明涉及改進(jìn)制造紙或紙板的工藝的方法。所述方法包括形成纖維漿料，將所述纖維漿料引入流漿箱并將所述纖維漿料進(jìn)料到網(wǎng)部以形成濕纖維紙幅。將至少一種在多糖骨架或者主多糖骨架的糖類單元之間的連接體中具有1,4-β-端基異構(gòu)結(jié)構(gòu)的多糖施用到成漿池之后的纖維漿料中或者施用到濕纖維紙幅上。本發(fā)明還涉及根據(jù)所述方法制造的紙和多糖的用途。
文檔編號(hào)D21H17/24GK103140626SQ201180047677
公開(kāi)日2013年6月5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)明者馬蒂·希耶塔涅米, 克里斯蒂安·薩爾米寧, 揚(yáng)內(nèi)·卡塔亞-阿霍, 埃利亞斯·雷圖萊寧 申請(qǐng)人:凱米羅總公司