專利名稱：造紙方法中的微粒體系的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及改善的微粒體系，并且涉及在制備紙產(chǎn)品，即紙張或紙板中將改善的微粒體系用作助劑的方法，其中在留著率，濾水，以及紙頁(yè)勻度(sheet formation)方面具有改善的性能。
背景技術(shù)：
說(shuō)明在生產(chǎn)紙張或紙板中，稱之為“配料”或“漿料”的稀的含水組合物被噴至稱為“長(zhǎng)網(wǎng)”的運(yùn)動(dòng)的網(wǎng)目上。該組合物的固體組份，如纖維素纖維和無(wú)機(jī)顆粒填料通過(guò)長(zhǎng)網(wǎng)進(jìn)行濾水或過(guò)濾，從而形成紙頁(yè)。留在長(zhǎng)網(wǎng)上的固體百分比稱為造紙方法中的“首次通過(guò)留著率”。
留著率據(jù)信是不同機(jī)理的函數(shù)，如通過(guò)機(jī)械霧沫的過(guò)濾，靜電吸附，以及配料中纖維和填料之間的橋接。由于纖維素纖維和許多常用的填料均帶負(fù)電，因此，它們是相互排斥的。通常，能增強(qiáng)留著率的唯一因素是機(jī)械霧沫。因而，通常使用助留劑來(lái)改善纖維和填料在長(zhǎng)網(wǎng)上的留著率。
濾水與當(dāng)形成紙頁(yè)時(shí)從配料中除去水份的速率有關(guān)。濾水通常只指在紙頁(yè)形成之后和經(jīng)受任何壓榨之前所除去的水分。因此，助濾劑用來(lái)改善紙張或紙板生產(chǎn)過(guò)程中總的脫水效率。
勻度與造紙過(guò)程生產(chǎn)的紙張或紙板的勻度有關(guān)。通常，借助紙頁(yè)內(nèi)透光性的變化來(lái)評(píng)估勻度。透光性變化大表示勻度“差”，透光性變化小通常表示勻度“好”。通常，當(dāng)留著率增加時(shí)，勻度通常將從好降至差。
可以理解的是，由于種種原因，在生產(chǎn)率，改善留著率，脫水率，以及最終紙頁(yè)或紙板的勻度性能方面的改進(jìn)將是特別希望的。良好的留著率和良好脫水率使得紙機(jī)能更快地運(yùn)行，并且減少停機(jī)。良好的紙頁(yè)勻度將減少?gòu)U紙量。利用助留劑和助濾劑將實(shí)現(xiàn)這些改進(jìn)。助留劑和助濾劑是用來(lái)使配料中細(xì)小固體物質(zhì)絮凝，以便改善造紙過(guò)程中的這些參數(shù)的添加劑。利用所述的添加劑將受到紙頁(yè)成形時(shí)的絮凝效果的限制。如果添加更多的助留劑，以便使細(xì)小固體物質(zhì)凝聚物的尺寸增加，那么這通常將使紙頁(yè)的密度發(fā)生變化，如上所述，這可能將導(dǎo)致所謂的“差”的紙頁(yè)勻度。由于過(guò)度絮凝最終將在紙頁(yè)中形成孔洞，并且在隨后的造紙過(guò)程中的脫水階段將損失真空壓力，因此這還會(huì)影響濾水。當(dāng)在紙機(jī)濕部添加至配料中時(shí)，助留劑和助濾劑通常有三種類型，即(a)單一聚合物；(b)雙組份聚合物；或(c)可以與絮凝劑和/或凝結(jié)劑一起使用的微粒體系。
作為助留劑和助濾劑，微粒體系通?？梢越o出最佳的結(jié)果，并且已在現(xiàn)有技術(shù)中廣泛描述。微粒體系出版物的例子包括EP-B-235,893，其中連同高分子量陽(yáng)離子聚合物一起，以特定的添加順序，將膨潤(rùn)土用作無(wú)機(jī)物；WO-A-94/26972，其中描述了與各種無(wú)機(jī)物之一和有機(jī)物一起使用的乙烯基酰胺聚合物，所述無(wú)機(jī)物如二氧化硅，膨潤(rùn)土，粘土；WO-A-97/16598，其中描述了與各種陽(yáng)離子聚合物之一一起使用的高嶺土；和EPO805234，其中與陽(yáng)離子分散體聚合物一起使用膨潤(rùn)土，二氧化硅或丙烯酸聚合物。
包括膨潤(rùn)土作為無(wú)機(jī)物的另外的微粒體系披露于如下文獻(xiàn)中US4,749,444；4,753,710；4,913,775；4,969,976；5,126,014；5,234,548；5,393,381；5,415,740；5,514,249；和5,532,308。這些微粒體系使用以特定的添加順序與無(wú)機(jī)材料一起添加至紙機(jī)濕部的絮凝劑和/或凝結(jié)劑。
包括與陰離子聚合物分散劑一起使用的水可溶脹綠土的微粒體系披露于US5,015,334中。US5,071,512披露了與陽(yáng)離子淀粉一起使用鋰蒙脫石的微粒體系。US5,178,730披露了一種微粒體系，該體系包含與介質(zhì)或高分子量陽(yáng)離子聚合物一起使用的鋰蒙脫石。US5,194,120披露了合成的兩性硅酸鎂，例如合成鋰皂石與介質(zhì)或高分子量陽(yáng)離子聚合物一起的用途。相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)剪切階段，例如凈化，混合，和泵送階段如離心篩，votex錐形除渣器，混合漿泵，和混合泵，這些微粒體系的各組份均以特定的添加順序添加至紙機(jī)的濕部。
上述現(xiàn)有技術(shù)的微粒體系，其中若干種通常將“膨潤(rùn)土”描述為無(wú)機(jī)材料。然而，該術(shù)語(yǔ)“膨潤(rùn)土”未加限定，因此通常不應(yīng)認(rèn)為包括皂石，更不應(yīng)該包括下文將討論的無(wú)機(jī)材料。
微粒體系通常包含含或不含陽(yáng)離子凝結(jié)劑的聚合物絮凝劑和細(xì)小的無(wú)機(jī)顆粒料。無(wú)機(jī)顆粒料改善絮凝劑的效率和/或能夠產(chǎn)生更小、更均勻的絮凝物。
盡管目前有若干種微粒體系能在紙廠中使用，以便實(shí)現(xiàn)更好的紙機(jī)操作性能和/或獲得特定用途的紙張性能，如為了更好的適印性而改善的紙頁(yè)勻度，或改善的表面強(qiáng)度；但是，仍然十分希望并且迫切需要一種微粒體系，以便在造紙過(guò)程中改善紙張或紙板的濾水性能，留著率，以及勻度性能。
發(fā)明概要本發(fā)明滿足了上述需求。本發(fā)明涉及在造紙過(guò)程中用作助留劑和助濾劑的微粒體系。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種紙張的生產(chǎn)方法，所述方法包括將用作助留劑和/或助濾劑的微粒體系添加至漿料或配料中；所述微粒體系包含高分子量聚合物絮凝劑和無(wú)機(jī)顆粒料，其中，無(wú)機(jī)顆粒料包含鋁取代的三八面體(trioctahedral)礦物質(zhì)，例如，皂石。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種可以作為助留劑和/或助濾劑添加至紙漿或配料中的改善的微粒組合物，并且所述微粒組合物包含高分子量聚合物絮凝劑和無(wú)機(jī)顆粒料，其中，無(wú)機(jī)顆粒料包含鋁取代的三八面體礦物，例如，皂石。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供了一種在留著率，濾水以及勻度方面具有改善性能的紙張或紙板產(chǎn)品，其中所述紙張或紙板產(chǎn)品借助將改善的微粒體系添加至含水纖維素紙漿或配料中而制得，其中所述微粒組合物包含高分子量聚合物絮凝劑和無(wú)機(jī)顆粒料，并且無(wú)機(jī)顆粒料包含鋁取代的三八面體礦物，例如，皂石。
本發(fā)明的第四方面涉及一種借助形成含水纖維素紙張配料而制備紙張或紙板的方法，所述方法包括(a)在第一剪切階段之后，將高分子量聚合物絮凝劑添加至紙張配料的稀漿流中，并且在第二剪切階段之后，將包含鋁取代的三八面體礦物例如皂石添加至紙張配料的稀漿流中；(b)使紙張配料濾水形成紙頁(yè)；和(c)對(duì)紙頁(yè)進(jìn)行干燥。
附圖概述

圖1是闡明常用紙機(jī)一部分和本發(fā)明微粒體系各組份優(yōu)選添加位置的示意圖。
圖2是示出濾水對(duì)聚合物用量對(duì)皂石試樣1的皂石用量，第一組實(shí)施例的5％的粘土填料的三維表面圖。
圖3是示出濾水對(duì)聚合物用量對(duì)皂石試樣1的皂石用量，第一組實(shí)施例的20％的粘土填料的三維表面圖。
圖4是示出濾水對(duì)聚合物用量對(duì)皂石試樣2的皂石用量，第一組實(shí)施例的20％的粘土填料的三維表面圖。
圖5是示出包含皂石的試樣與不含皂石的試樣的濁度的二維圖表。
圖6是對(duì)第二組實(shí)施例中本發(fā)明的實(shí)施例5-8的濾水，MK勻度和首次通過(guò)灰分留著率(FPAR％)結(jié)果所作出的圖表。
圖7是對(duì)第二組實(shí)施例中本發(fā)明的實(shí)施例9-12的濾水，MK勻度和首次通過(guò)灰分留著率(FPAR％)結(jié)果所作出的圖表。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及在酸性和堿性高級(jí)紙張的造紙過(guò)程中，特別是在紙機(jī)濕部作為助留劑和/或助濾劑使用的微粒體系。
在此使用的術(shù)語(yǔ)“紙張”包括包含纖維素紙頁(yè)材料的產(chǎn)品，它們包括紙頁(yè)，紙板等。
在此使用的術(shù)語(yǔ)“微粒體系或組合物”指的是至少一種親水聚合物和至少一種無(wú)機(jī)顆粒料的混合物。所述混合物的各組份可以一起添加至待處理的漿料或配料中，但是優(yōu)選的是，單獨(dú)地并按如下所述次序進(jìn)行添加。
本發(fā)明能利用常規(guī)的造紙機(jī)來(lái)實(shí)施。根據(jù)常規(guī)的實(shí)踐，濾水形成紙頁(yè)的配料或“稀漿”經(jīng)常借助稀釋濃漿而制得，所述濃漿通常在混合容器或混合漿池中借助將顏料或填料，適當(dāng)?shù)睦w維，任何希望的增強(qiáng)劑和/或其它添加劑，以及可以是回用水的水混合而制得。稱漿可以用常規(guī)的方式例如使用vortex除渣器進(jìn)行凈化。通常，借助通過(guò)離心篩而凈化稀漿。通常，借助一臺(tái)或多臺(tái)稱為混合漿泵的離心泵沿紙機(jī)泵送所述稀漿。例如，可以借助第一混合漿泵將稀漿泵送至離心篩。在進(jìn)入該第一混合漿泵的位置之前或在該第一混合漿泵之前，濃漿可用水稀釋形成稀漿，例如，借助使?jié)鉂{和稀釋水通過(guò)混合泵。借助通過(guò)第二離心篩或壓力篩，可以進(jìn)一步凈化稀漿，并且在紙機(jī)的成紙過(guò)程之前通過(guò)網(wǎng)前箱。
紙頁(yè)的成形過(guò)程可以利用任何常規(guī)的紙張或紙板成形機(jī)，例如平長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)，雙網(wǎng)成形器，或圓網(wǎng)成形器或這些成形器的任何組合來(lái)完成。紙機(jī)的流漿系統(tǒng)(approach system)可以包含示于圖1中的各組件。這些組件包括混合漿泵1，壓力篩2，和網(wǎng)前箱3。在進(jìn)入混合漿泵1之前，借助使?jié)鉂{和稀釋水通過(guò)混合泵(未示出)，用水將濃漿稀釋成稀漿。借助使稀漿通過(guò)壓力篩2而除去稀漿中的雜質(zhì)，并且在形成紙頁(yè)之前，將離開(kāi)壓力篩2的稀漿輸送至網(wǎng)前箱3中。
圖1還說(shuō)明了本發(fā)明微粒體系各組份的優(yōu)選添加位置。優(yōu)選的是，如果使用陽(yáng)離子凝結(jié)劑的話，在稀漿通過(guò)混合漿泵1之前，將其添加至稀漿中，稀漿沿箭頭4所示運(yùn)行，添加位置由箭頭5表示。當(dāng)稀漿排出混合漿泵1時(shí)，將絮凝劑添加至其中，如由箭頭6表示，然后當(dāng)稀漿排出壓力篩2時(shí)，將無(wú)機(jī)顆粒料添加至其中，如由箭頭7表示。混合漿泵1，和壓力篩2在紙機(jī)中產(chǎn)生高度的剪切。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，在稀漿到達(dá)高度剪切的最終位置之前添加微粒體系的高分子量絮凝劑聚合物，并且優(yōu)選的是，在添加微粒體系的無(wú)機(jī)顆粒料之前，使所得到的稀漿例如在該最終剪切位置處進(jìn)行剪切。在圖1中，所示出的絮凝劑在稀漿通過(guò)壓力篩2之前添加，所示出的微粒在漿料通過(guò)壓力篩2之后添加。
優(yōu)選的是，本發(fā)明微粒體系的絮凝劑添加至稀漿(即固含量希望不大于2％，或至多3％重量)中，而不是添加至濃漿。因此，絮凝劑可以直接添加至稀漿中，或可以添加至用來(lái)使?jié)鉂{轉(zhuǎn)變成稀漿的稀釋水中。
高分子量絮凝劑聚合物包含使造紙配料中的固體物、尤其是細(xì)小物質(zhì)凝聚的制劑。在此使用的術(shù)語(yǔ)“細(xì)小物質(zhì)”意指在TAPPI測(cè)試方法T261和T269中定義的細(xì)小固體顆粒和細(xì)小纖維。
配料中細(xì)小物質(zhì)的絮凝可以通過(guò)高分子量聚合物本身來(lái)進(jìn)行，或通過(guò)高分子量聚合物與另外的制劑例如高電荷密度陽(yáng)離子凝結(jié)劑相結(jié)合來(lái)進(jìn)行。細(xì)小物質(zhì)的絮凝作用將使形成紙頁(yè)的纖維結(jié)構(gòu)中細(xì)小物質(zhì)的留著率更高，借此改善脫水或?yàn)V水性能。
高分子量聚合物絮凝劑是優(yōu)選本身提供絮凝作用的聚合物。
適用于本發(fā)明的高分子量聚合物絮凝劑的例子是重均分子量約100,000或更高，尤其是500,000或更高的那些絮凝劑。優(yōu)選的是，分子量在約一百萬(wàn)以上，并且經(jīng)常在約五百萬(wàn)以上，例如在一千萬(wàn)至三千萬(wàn)或更高的范圍內(nèi)。這些聚合物可以是丙烯酰胺或其它非離子單體的線性的，支鏈的，陽(yáng)離子的，非離子的，兩性的，或疏水改性的聚合物。
添加至本發(fā)明漿料或配料中的微粒體系的高分子量聚合物絮凝劑的量可以是足以給出使存在于漿料或配料中的固體、尤其是細(xì)小物質(zhì)明顯絮凝的任何量。所添加的水溶性聚合物的總量可以在約0.0025wt％至約1.0wt％范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0.01wt％至約0.2wt％，的范圍內(nèi)，最優(yōu)選在約0.025wt％至約0.1wt％(以存在于漿料或配料中固體干重量計(jì)聚合物的干重量)。添加可以在一個(gè)或多個(gè)添加位置，以一次或多次劑量進(jìn)行，優(yōu)選的是，在產(chǎn)生高剪切作用的混合漿泵之后，以一次劑量添加至稀漿流中。
所希望的是，在添加微粒體系的無(wú)機(jī)顆粒料之前，使由高分子量聚合物絮凝劑形成的絮凝物經(jīng)受剪切作用。優(yōu)選的是，所述剪切作用是由產(chǎn)生高剪切作用的壓力篩所產(chǎn)生的。
添加至本發(fā)明方法中的漿料或配料中的微粒體系的無(wú)機(jī)顆粒料的量，以所存在的固體的干重量計(jì)可以在約0.005％至約2.0％的范圍內(nèi)，優(yōu)選在約0.05％至約0.5％的范圍內(nèi)。雖然可以在一個(gè)或多個(gè)位置以一次或多次劑量進(jìn)行添加，但優(yōu)選的是以一次劑量進(jìn)行添加，并且優(yōu)選在圖1中壓力篩2之后，以及至少在壓力篩2和網(wǎng)前箱3之間的位置添加。
本發(fā)明微粒體系的無(wú)機(jī)顆粒料優(yōu)選為皂石，它是鋁取代的三八面體礦物。
在涉及留著率，濾水以及紙頁(yè)勻度的專利文獻(xiàn)中，提及了許多粘土礦物，它們均包括在“膨潤(rùn)土”或“潤(rùn)脹粘土”或僅僅是“微?！边@樣的寬標(biāo)題下。粘土礦物學(xué)是一個(gè)復(fù)雜的領(lǐng)域，正如上面所述，術(shù)語(yǔ)學(xué)經(jīng)常是未加限定地使用。前述US5,178,730在第四欄14-32行中討論了該問(wèn)題，其中包括如下內(nèi)容“例如US4,753,710描述了膨潤(rùn)土和膨潤(rùn)土型粘土作為陰離子潤(rùn)脹粘土，如海泡石，硅鎂土，或優(yōu)選的是蒙脫石。該專利還參考了US4,305,781中更寬的膨潤(rùn)土說(shuō)明(市售膨潤(rùn)土，蒙脫土(montmorillonite clay)，wyoming膨潤(rùn)土和漂白土)。US4,749,444描述了膨潤(rùn)土，如水可溶脹的片狀硅酸鹽，它們包括囊脫石，水輝石，皂石，鉻嶺石，鋅蒙脫石，貝得石，鈉板石(allevanite)，伊利石，多水高嶺土，硅鎂土和海泡石。在目前的粘土礦物學(xué)教課書中通常接受的是，這些礦物中的許多在膨潤(rùn)土中通常是找不到的，并且不應(yīng)利用膨潤(rùn)土對(duì)其進(jìn)行分類，例如若干種上述物質(zhì)并不存在于綠土族中(allevanite,illite，多水高嶺土，attapulgite和海泡石)并且其中一些是不溶脹的(illite,attapulgite和海泡石)”。
在前述US5,178,730中，實(shí)際的“膨潤(rùn)土”指的是“二八面體”綠土，而實(shí)際的“水輝石”指的是包括天然存在粘土在內(nèi)的“三八面體”綠土。
粘土礦的綠土族通常是包含夾在兩層二氧化硅八面體之間的二氧化鋁或氧化鎂八面體中間層的三層礦物。如果中間八面體層包含鋁離子的話，那么，該綠土粘土指的是“二八面體”礦物。如果是間八面體層包含鎂離子的話，那么該綠土粘土指的是“三八面體”礦物。綠土粘土礦物借助稱之為其中在兩個(gè)外層八面體層中的一定百分比的硅原子和/或在中間八面體層中的一定百分比的鋁原子或鎂原子被不同的原子取代的“同晶取代”而區(qū)分結(jié)構(gòu)和化學(xué)組分。
二八面體小類的“堿性礦物”是在八面體層或四面體層中沒(méi)有同晶取代的壽山石。由于沒(méi)有內(nèi)層陽(yáng)離子或水，因此壽山石不溶脹。蒙脫土，鉻蒙脫石，貝得石，和囊脫石均落在該壽山石小類內(nèi)，其中在三層中具有不同的取代度。
例如，蒙脫土的特征在于在八面體層中具有鋁被鎂的一些取代度(通常約原子數(shù)的15-20％)。貝得石具有在四面體層中硅被鋁的一些取代度。膨潤(rùn)土(Wyoming粘土，漂白土)是通常由火山灰的風(fēng)化所形成的巖石，所述火山灰主要是蒙脫土，并經(jīng)常包含一些貝得石。囊脫石具有在八面體層中鋁被鐵基本完全的取代度，并且還有一些在四面體層中硅被鋁的取代度。鉻蒙脫石與囊脫石類似，但在八面體層中包含鉻而不是鐵。絕大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的膨潤(rùn)土是這種類型的綠土粘土，即通常落在蒙脫土的范圍內(nèi)。
對(duì)于中間八面體層或外層八面體層中不含同晶取代的三八面體小類的“堿性礦物”是滑石，并且如壽山石無(wú)任何潤(rùn)脹性能。水輝石，皂石，鋅蒙脫石，以及時(shí)常地還有蛭石均落在三八面體小類內(nèi)。水輝石在中間八面體層中通常具有鎂被鋰的一些取代度。皂石在中間八面體層中具有一些鎂被鋁的取代度并且在外層八面體層中還具有一些硅被鋁的取代度。在鋅蒙脫石中，在中間八面體層中主要的原子是鋅原子而不是鎂原子，其中一些鋅原子被鋁原子取代，并且一些外層八面體中的硅原子被鋁原子取代。蛭石具有高度的硅被鋁或鐵的取代度，所述鋁或鐵帶有層間的鎂陽(yáng)離子，因此，絕大多數(shù)其它天然存在的綠土如上面所述的那些在層間均具有鈣或鈉陽(yáng)離子。在此所使用的術(shù)語(yǔ)“皂石”是在中間八面體層和外層四面體中具有鋁取代度的三八面體的粘土礦物。
優(yōu)選的是，皂石是本發(fā)明微粒體系的無(wú)機(jī)顆粒料。然而，必須理解的是，也能使用其它鋁取代的三八面體粘土礦物，如鋅蒙脫石和蛭石。這些三八面體礦物不同于其中水輝石在中間八面體層中包含鋰取代度的現(xiàn)有技術(shù)的水輝石，不同于蒙脫土，例如其中蒙脫土是中間八面體層中帶有鎂取代度的二八面體礦物的現(xiàn)有技術(shù)的膨潤(rùn)土。
添加高分子量絮凝劑聚合物，通常將在添加聚合物的漿料或配料中形成懸浮固體的大絮凝物。這些大絮凝物將借助高剪切作用立即或隨后被破碎成現(xiàn)有技術(shù)中稱之為“微絮凝物”的十分小的絮凝物。所述“高剪切作用”可以借助使絮凝的配料通過(guò)圖1中的壓力篩2而產(chǎn)生。
仍然參考圖1，借助添加至濃漿中，優(yōu)選在漿料通過(guò)混合漿泵1之前添加至漿料中，將其分子量通常低于絮凝劑的水溶性聚合物用作凝結(jié)劑。所述凝結(jié)劑優(yōu)選是高電荷密度的陽(yáng)離子聚合物，例如，如果所述凝結(jié)劑聚合物是含氮陽(yáng)離子聚合物的話，其電荷密度以每千克聚合物氮的克當(dāng)量計(jì)在0.2以上，優(yōu)選至少0.35，最優(yōu)選從0.4-2.5或更高。當(dāng)該聚合物借助陽(yáng)離子、烯屬不飽和單體與其它單體進(jìn)行聚合而形成時(shí)，陽(yáng)離子單體的用量以用于形成聚合物所用的單體總量計(jì)，通常在2摩爾％以上，通常在5摩爾％以上，優(yōu)選至少約10摩爾％。
合適的陽(yáng)離子凝結(jié)劑包括無(wú)機(jī)鋁鹽，聚氯化鋁(PAC)，聚二烯丙基二甲基氯化銨(P-DADMAC)；聚烷基胺；表氯醇與二甲胺和/或氨或其它伯胺和仲胺的陽(yáng)離子聚合物；聚酰氨基胺；非離子單體，如丙烯酰胺，與陽(yáng)離子單體，如DADMAC或丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的共聚物；脲/甲醛樹脂的氰基胍改性的聚合物；蜜胺/甲醛聚合物；脲/甲醛聚合物；聚乙烯亞胺；陽(yáng)離子淀粉；具有有效陽(yáng)離子電荷的兩性聚合物；和上述凝結(jié)劑的混合物。
添加至漿料或配料中的本發(fā)明微粒體系的陽(yáng)離子凝結(jié)劑聚合物的量可以是足以使存在于漿料或配料中的固體產(chǎn)生大量凝結(jié)作用的任何量。以存在于漿料或配料中固體的干重量計(jì)，水溶性凝結(jié)劑聚合物的總用量可以在約0.0025wt％至1.0wt％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在約0.005wt％至約0.50wt％的范圍內(nèi)。
如上所述，陽(yáng)離子凝結(jié)劑可以在混合漿泵1之前添加至濃漿中，高分子量絮凝劑聚合物可以在漿料通過(guò)混合漿泵1之后添加至稀漿中，而無(wú)機(jī)顆粒料可以在漿料通過(guò)壓力篩2之后添加至稀漿中。
起始的濃漿可根據(jù)任何常規(guī)的造紙漿料，根據(jù)凝聚或回用方法得到的纖維填料及其混合物來(lái)制備；所述漿料如根據(jù)傳統(tǒng)的化學(xué)漿，例如漂白和未漂硫酸鹽漿或亞硫酸鹽漿，機(jī)械漿如磨木漿，熱磨機(jī)械漿或化學(xué)熱磨機(jī)械漿，或回用漿，如脫墨廢紙漿。
在本發(fā)明方法中使用的漿料，以及最終的紙張可以是基本未加填的(例如，在最終紙張中包含低于10％并且通常低于5％重量的填料)，或者在漿料固體的干重量計(jì)提供高達(dá)50％的填料，或以紙張干重量計(jì)高達(dá)40％的填料。當(dāng)使用填料時(shí)，可以存在任何常規(guī)的白色顏料填料，如碳酸鈣，高嶺土，煅燒高嶺土，二氧化鈦或滑石，或其混合物。填料(如果存在的話)優(yōu)選以常規(guī)方式，并且在添加微粒體系各組份之前摻入。
在本發(fā)明方法中使用的漿料可以包括其它已知的可有可無(wú)的添加劑，如松香，明礬，中性施膠劑或光學(xué)增亮劑。另外還可以包括增強(qiáng)劑或粘結(jié)劑，例如可以包含淀粉，如陽(yáng)離子淀粉。漿料的pH值通常從4-9，并且本發(fā)明方法特殊的優(yōu)點(diǎn)在于，在低pH值例如pH低于7時(shí)，該方法將是有效的。
纖維，填料，以及其它添加劑如增強(qiáng)劑或明礬的用量均可以是常規(guī)用量。通常，稀漿的固含量從0.1-3％重量，或者纖維含量從0.1-2％重量。通常情況下，稀漿的固含量從0.1-2％重量。
在本發(fā)明微粒體系中使用的無(wú)機(jī)顆粒料包括含三八面體鋁的粘土材料，它們選自皂石，鉻蒙脫石，和綠土，優(yōu)選的是皂石。在造紙過(guò)程中，這些顆粒易于分散在紙漿水懸浮液中，以便增強(qiáng)最終紙產(chǎn)品的表面特性。這些顆粒通常具有小于80微米的干平均粒徑，典型地是1微米至10微米，更典型地從2納米至2微米，優(yōu)選從1納米至1.2微米。
優(yōu)選平均粒徑小于1微米的顆粒，所述顆?？梢栽谔砑又翝{料中之前存在于施膠劑中，或者可以在添加至漿料中之后破碎成所述粒徑大小?？梢猿Ｒ?guī)的方式使用常規(guī)的分散劑，例如水溶性陰離子聚合物，如包含丙烯酸基團(tuán)或甲基丙烯酸基團(tuán)或其鹽的酸性聚合物，例如，以無(wú)機(jī)顆粒料的干重量計(jì)，添加約0.1％至約3％重量的分散劑，以便保證取得適當(dāng)細(xì)度的粒徑。
我們已發(fā)現(xiàn)，皂石(Na0.9[Mg5.0])(Si7.1Al0.9)O20(OH4)與絮凝劑或絮凝劑/凝結(jié)劑體系一起能增強(qiáng)濾水性能和留著率，并且在造紙過(guò)程中能改善紙頁(yè)的勻度。
下面進(jìn)行兩組實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。為獲得濾水和留著結(jié)果，第一組使用絮凝劑和皂石，喂料位置如圖1所示。為獲得濾水，留著率和紙頁(yè)勻度結(jié)果，第二組使用圖1所示喂料位置的添加至稀漿中的絮凝劑和皂石，和圖1所示喂料位置的絮凝劑，凝結(jié)劑，和皂石。
下面的實(shí)施例將更為詳細(xì)地闡明本發(fā)明。這些實(shí)施例并不意味著對(duì)本發(fā)明范圍進(jìn)行限定。
試驗(yàn)-第一組在第一組的實(shí)施例中，使用下列產(chǎn)品Hydrocol 875得自Allied Colloids,Ltd的高分子量陽(yáng)離子聚丙烯酰胺聚合物。
Imvite 1016是得自IMV Nevada(Amargosa Valley,NV)的干皂石粘土。
SMI 200H-200mesh是得自GSA Resources,Inc(Tucson,Arizona)研磨的干皂石粘土。
Acme粘土是得自ECC International Inc.(Roswell,Georgia)高嶺土。
實(shí)施例1紙漿液制備堿性紙張配料。所述配料由包含80％Weyerhauser,Prince AlbertHW紙漿和20％再制漿的Georgia Spectrum DP(Xerox級(jí))的混合物組成。利用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的Voith Allis Valley打漿機(jī)，將配料打漿至250ml的加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度(CSF)，并稀釋至0.5％重量固體的濃度。將漿液的pH保持在約7.8。制備兩批這樣的配料。以紙漿液重量百分濃度計(jì)，向第一批配料中添加作為填料的5％重量的Acme粘土。以紙漿液重量百分濃度計(jì)，向第二批配料中添加作為填料的20％重量的Acme粘土。
制劑的配制水溶性聚合物的制備利用磁力攪拌器，首先用去離子水將Hydrocol 875配制成1.0wt％的網(wǎng)前箱濃度，然后以去離子水計(jì)配制成0.1wt％的濃度，供在些進(jìn)行濾水和留著試驗(yàn)步驟中兩批紙漿液使用。
皂石試樣的制備在第一組的這些實(shí)施例中，使兩種皂石試樣。SMI 200 H-200目的皂石表示為試樣1，而Imvite 1016皂石表示為試樣2。
將皂石試樣1和2各5克與100ml去離子水配制并在HamiltonBeach混合器中混合15分鐘，然后用去離子水稀釋至1000ml。利用磁力攪拌器再對(duì)試樣1和試樣2另外混合15分鐘并使之水化至少16小時(shí)。如下面所述，在添加至紙漿液中之前，分別混合試樣1和試樣2。
濾水試驗(yàn)利用Lightning混合機(jī)在正方形容器中分別對(duì)紙漿液第一和第二批料1升的等分試樣進(jìn)行混合，所述批料分別包含5wt％的Acme粘土填料和20wt％的Acme粘土填料。將混合機(jī)的速度恒定在1500rpm為時(shí)10秒鐘(剪切混合)。然后將上述聚合物溶液加入這兩種紙漿液批料中，并在1500rpm下再攪拌一分鐘。關(guān)閉混合機(jī)并使?jié){液擱置三分鐘。
將皂石試樣1添加至包含5wt％高嶺土填料的配料的第一批料中，并添加至包含20wt％粘土填料的配料的第二批料中；將皂石試樣2添加至包含20wt％高嶺土填料的配料的第二批料中。在兩個(gè)燒杯之間來(lái)回地傾倒包含皂石，填料，以及聚合物的最終的紙漿液五次。然后將得到的紙漿液倒入濾水容器中，然后在紙漿液進(jìn)行濾水之前，使濾水容器振動(dòng)三次。過(guò)濾的水收集30秒鐘然后利用配衡燒杯進(jìn)行稱重。對(duì)三個(gè)最終的紙漿液進(jìn)行濾水試驗(yàn)并在圖2-4中進(jìn)行作圖。
留著試驗(yàn)濁度濾水的濁度可以是體系的填料和細(xì)小物質(zhì)留著率的量度。
在1500rpm下，混合包含5wt％高嶺土填料的配料批料240ml(剪切混合)。在攪拌的同時(shí)，以每噸干配料6磅干聚合物的用量將聚合物加入配料批料中，并混合15秒鐘。測(cè)量包含聚合物溶液和5wt％填料的配料的濾水的濁度并如試樣3在圖5中進(jìn)行作圖。然后，以每噸干配料12磅干皂石用量，將皂石試樣1添加至配料中。再對(duì)得到的紙漿液另外混合5秒鐘。測(cè)量該配料的濁度并如試樣4在圖5中進(jìn)行作圖。
利用Hach 2100P濁度儀進(jìn)行濁度試驗(yàn)。
手抄紙將如上所述制備的聚合物溶液加入包含5wt％高嶺土填料的另外240ml配料中。將試樣1皂石溶液的劑量添加至該配料中并在1500rpm下再混合5秒鐘。這些劑量均列于表1中，其中劑量分別為每噸干配料6磅干聚合物和0,6，和12磅干皂石。
表1

利用標(biāo)準(zhǔn)TAPPI模具和標(biāo)準(zhǔn)手抄紙步驟制備手抄紙。制備紙頁(yè)并在500℃下灰化。另外，還利用得自Coors公司(美國(guó))并裝有Whatman41無(wú)灰分濾紙的陶瓷布氏過(guò)濾漏斗制備漿板。
濾水結(jié)果在顯示濾水對(duì)聚合物劑量對(duì)皂石(試樣1)的圖2的三維表面圖表中，對(duì)由包含5wt％高嶺土填料的配料的第一份批料得到的濾水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行作圖。使聚合物劑量從1.2磅干聚合物/噸干配料改變至6.0磅干聚合物/噸干配料，并使皂石(試樣1)劑量從0磅干皂石/噸干配料改變至18磅干皂石/噸干配料。由圖2的圖表可以看出，當(dāng)聚合物和皂石的劑量增加時(shí)，濾水性能將以毫升級(jí)增加。
第二批配料-20％粘土填料-皂石試樣1圖3闡明皂石試樣1的數(shù)據(jù)，其中，對(duì)包含20％粘土填料的配料的濾水對(duì)聚合物劑量對(duì)皂石劑量進(jìn)行作圖。
第二批配料-20％粘土填料-皂石試樣2圖4闡明皂石試樣2的數(shù)據(jù)，其中，對(duì)包含20％粘土填料的配料的濾水對(duì)聚合物劑量對(duì)皂石劑量進(jìn)行作圖。
就圖3和圖4而言，皂石劑量從0磅干皂石/噸干配料至24磅干皂石/噸干配料，而聚合物劑量為每噸干配料從2.4-6.0磅干聚合物。
這里再次表明了當(dāng)聚合物和皂石劑量增加時(shí)，濾水性能將增加。
留著結(jié)果濁度可以是留著率的量度。較高的濁度表示濾水中有更多的細(xì)小纖維和填料，因而，在紙張中細(xì)小纖維和填料的留著率就更低。如上所述，在圖5中對(duì)試樣3和4的結(jié)果進(jìn)行作圖。
由圖5作圖的結(jié)果可以看出，包含皂石和聚合物的試樣4的濁度明顯低于不含皂石的試樣3的濁度，這表明包含聚合物和皂石的試樣的填料和細(xì)小纖維的留著率更大。
手抄紙?jiān)囼?yàn)結(jié)構(gòu)均列于表1中。借助在500℃下對(duì)手抄紙的灰化來(lái)測(cè)量填料的留著率值。另外，在表1中還可以看出當(dāng)將皂石添加至配料中時(shí)，填料的留著率將增加。
正如該第一組試驗(yàn)所表明的那樣，細(xì)小纖維和填料的濾水和留著率可以利用雙組份微粒體系，即皂石和絮凝劑聚合物而增加。
第二組試驗(yàn)本組試驗(yàn)將表明借助包含皂石和聚合物絮凝劑，以及可有可無(wú)的凝結(jié)劑這樣的雙組份或三組份微粒體系，可以增加細(xì)小纖維和填料的濾水性能和留著率。
實(shí)施例下面的實(shí)施例將更為詳細(xì)地闡明本發(fā)明。這些實(shí)施例無(wú)論如何都不意味著對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定。在這些實(shí)施例中使用下列產(chǎn)品聚合物A是得自Calgon公司(Pittsburgh,PA)的高分子量、陽(yáng)離子丙烯酰胺/丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨共聚物，包含約90％摩爾的丙烯酰胺和約10％摩爾的丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨。
聚合物B是得自Calgon公司(Pittsburgh,PA)的、二烯丙基二甲基氯化銨的中等分子量的均聚物。
聚合物C是得自Ciba Specialty Chemicals、包含約25％陽(yáng)離子電荷的高分子量陽(yáng)離子丙烯酰胺共聚物。
Hydrocol 2Dl是得自Ciba Specialty Chemicals的干膨潤(rùn)土，即蒙脫石。
聚合物D是得自Calgon公司(Pittsburgh,PA)的、中等分子量的、二甲胺/表氯醇的陽(yáng)離子聚合物。
聚合物E是得自Calgon公司(Pittsburgh,PA)的、高分子量的、陰離子丙烯酰胺共聚物，包含約70％摩爾丙烯酰胺和約30％摩爾丙烯酸。聚合物F是得自ECC International(Pittsburgh,PA)的聚氯化鋁。
聚合物G是得自ECC International(Pittsburgh,PA)的、丙烯酰胺和二烯丙基二甲基氯化銨的、中等分子量的、陽(yáng)離子共聚物。
聚合物H是得自ECC International(Pittsburgh,PA)的、丙烯酰胺，二烯丙基二甲基氯化銨和丙烯酸的、中等分子量的、三元共聚物。
IMVITE 1016是得自IMV Nevada(Amargosa Valley,NV)的干皂石。Carbital 60是得自ECC International(Atlanta,GA)的干的、重質(zhì)碳酸鈣。
Stalok 400和Interbond C是得自A.E.Staley的陽(yáng)離子淀粉。
Hercon 70是得自Hercules Inc.的AKD施膠劑。
實(shí)施例1-26實(shí)施例1-26闡明本發(fā)明不同配方，在合成的，含水纖維素配料的濾水性能，留著率，以及不同紙頁(yè)性能方面改進(jìn)的有效性，所述紙頁(yè)性能包括勻度，亮度，和不透明度。將所述配料的設(shè)計(jì)成模擬用來(lái)制備涂布和未涂布的雜志或印刷和書寫等級(jí)的原紙的、典型的堿性、不含磨木漿的配料。
配料的制備利用下列各組份制備用于濾水和留著試驗(yàn)并用于制備手抄紙所使用的合成配料纖維50/50wt％漂白闊葉木硫酸鹽纖維/漂白針葉木硫酸鹽纖維填料50/50wt％重質(zhì)碳酸鈣(Carbital 60)/沉淀碳酸鈣填料用量纖維固體計(jì)，20wt％淀粉以纖維固體計(jì)，0.5wt％(Interbond C)施膠劑0.25wt％Hercon 70(AKD)。
將干漿板浸泡在溫水中為時(shí)10分鐘，然后用水稀釋至2wt％固體的濃度，并用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的Valley打漿機(jī)精制至590ml的加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度。將淀粉、施膠劑、和填料順序添加至精制的紙漿液中。紙漿液的pH通常為7.5±0.3。然后再用自來(lái)水將紙漿液稀釋至約1.0wt％的濃度，以便形成用于試驗(yàn)的稀漿。
濾水試驗(yàn)步驟1．將1wt％網(wǎng)前箱濃度的200ml(2克固體)漿料倒入正方形混合容器中，并用自來(lái)水稀釋至500ml。
2．在下列混合時(shí)間和速度的條件下，利用標(biāo)準(zhǔn)的Britt Jar型螺漿式混合機(jī)(1英寸直徑)對(duì)內(nèi)含物進(jìn)行混合，以便模擬化學(xué)劑添加至第二混合漿泵的入口，混合漿泵的出口，以及壓力篩的出口時(shí)間速度(rpm) 添加劑 喂料位置t01200凝結(jié)劑混合漿泵前t101200絮凝劑篩前t20600 D/R/F助劑 篩后t30停止3．將混合容器的內(nèi)含物轉(zhuǎn)移至500ml的劃分度數(shù)的濾水試管中，試管底部安裝有100目的篩網(wǎng)。將試管反轉(zhuǎn)5次，以便保證漿料均勻。除去塞子并測(cè)量100ml,200ml和300ml體積的洗脫時(shí)間。對(duì)于未處理漿料的空白試驗(yàn)，300ml的洗脫時(shí)間優(yōu)選應(yīng)大于60秒。
4．以未處理的空白試樣的濾水時(shí)間為基準(zhǔn)，按照如下所述計(jì)算通過(guò)處理所提供的濾水性能的改善濾水性改善％=(未處理的濾水時(shí)間-處理過(guò)的濾水時(shí)間)×100/未處理的濾水時(shí)間留著試驗(yàn)步驟(FPR,FPAR,FPFR)1．在以1200rpm攪拌的同時(shí)，將500ml網(wǎng)前箱濃度(1.0wt％)的漿料倒入帶有70目篩網(wǎng)的Britt容器中。
2．使用與濾水試驗(yàn)步驟相同的混合時(shí)間/速度程序，以便模擬化學(xué)劑添加位置并按下面步驟添加時(shí)間速度(rpm)添加劑喂料位置t01200凝結(jié)劑混合漿泵前t101200絮凝劑篩前t20600 D/R/F助劑篩后t30打開(kāi)底部旋塞并收集開(kāi)始的100ml洗脫液a．通過(guò)Whatman 4過(guò)濾紙過(guò)濾該洗脫液并在105℃干燥墊板。在500℃燃燒墊板2小時(shí)以確定灰分留著率。
手抄紙制備和測(cè)試使用Noble & Wood手抄紙模具，制備定量為70gsm的手抄紙。該裝置將生產(chǎn)出20cm×20cm的正方形手抄紙。在制備手抄紙中使用的混合時(shí)間/順序與濾水步驟中使用的順序相同。將處理過(guò)的配料試樣倒入Noble & Wood手抄紙機(jī)的定紙框箱中，并使用本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員熟知的標(biāo)準(zhǔn)工藝制備紙頁(yè)。
結(jié)果列于表2。
表2

在圖6中作圖的實(shí)施例5-8示出了在壓力篩之前聚合物A和在壓力篩之后皂石以3-9磅/噸劑量的模擬添加將使?jié){料的濾水性能明顯增加，而紙頁(yè)勻度只有很小的損失。首次通過(guò)灰分留著率(FPAR)在3磅/噸皂石時(shí)將增加至最大值，而在更高劑量時(shí)將降低。
在圖7中作圖的實(shí)施例9-12示出了添加第三組份即陽(yáng)離子凝結(jié)劑，將選擇性地改善首次通過(guò)灰分留著率(FPAR)，并且在至多0.1磅活性劑/噸的劑量下，濾水性和紙頁(yè)勻度幾乎沒(méi)有改變。在更高劑量時(shí)，F(xiàn)PAR將繼續(xù)增加，而濾水性能將稍稍下降，紙頁(yè)勻度將急劇下降。在沒(méi)有皂石下，如實(shí)施例14,17,和23-26所示，濾水性能和留著率將明顯下降。
表3和4示出了實(shí)施例27-50的結(jié)果。
表3

表3中的實(shí)施例27-50將本發(fā)明的濾水性能(實(shí)施例28-32)與常規(guī)雙重聚合物方案(實(shí)施例46-50)和膠體二氧化硅(實(shí)施例38-42和43-45)以及膨潤(rùn)土(實(shí)施例33-37)微粒方案進(jìn)行對(duì)比。對(duì)于這些方案而言，在差不多相同濾水性時(shí)，為與現(xiàn)有技術(shù)例子相匹配，本發(fā)明(實(shí)施例29)只需要少得多的總用量。另外，如表4所示，在可以比較的紙頁(yè)勻度值時(shí)，本發(fā)明的首次通過(guò)灰分留著率將高于現(xiàn)有技術(shù)的首次通過(guò)灰分留著率。
表4

實(shí)施例51-77表5的實(shí)施例51-77闡明本發(fā)明不同配方的合成的，含水配料在濾水性能，留著率，以及不同紙頁(yè)性能方面改進(jìn)的有效性，所述紙頁(yè)性能包括勻度，亮度，和不透明度。所述配料的組分為用來(lái)制備輕質(zhì)涂布級(jí)原紙用的典型配料。
配料的制備利用下列各組份制備用于濾水和留著試驗(yàn)并用于制備手抄紙所使用的合成配料纖維45wt％漂白闊葉木硫酸鹽纖維(SWK)/55wt％化學(xué)熱磨機(jī)械漿(CTMP)填料煅燒粘土填料用量以干纖維固體計(jì)，10wt％明礬以干纖維固體計(jì)，0.5wt％將CTMP浸于熱水中為時(shí)15-20分鐘，然后于水中稀釋至1.56wt％固體濃度，并精制至200ml的加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度。單獨(dú)地將硫酸鹽針葉木纖維(SWK)浸于水中，稀釋至1.56wt％，并精制至550CSF。然后將纖維混入含有煅燒粘土填料的如上所述制劑中。利用稀硫酸將混合配料的pH調(diào)節(jié)至5.0并用硫酸鈉將導(dǎo)電率調(diào)節(jié)至2000μS/cm。
表5

實(shí)施例78-110表6的實(shí)施例78-110闡明本發(fā)明不同配方的合成的，含水配料在濾水性能，留著率，以及紙頁(yè)勻度方面改善的有效性。所述配料的組分為用來(lái)制備紙板所使用的典型配料。在濾水性能差不多相同的情況下，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將提供明顯改善的首次通過(guò)灰分留著率和紙頁(yè)勻度。
配料制備利用下面的步驟制備用于濾水和留著試驗(yàn)并用于制備手抄紙使用的合成配料。
在溫水中分解360克未漂、舊瓦楞紙板(OCC)，并用去離子水稀釋至23升。將紙漿精制至300CSF。將18升所述的漿料稀釋至0.5wt％的濃度并添加下列用量的鹽，以便將水的化學(xué)性調(diào)節(jié)至適當(dāng)?shù)碾x子強(qiáng)度(2000μS/cm)a．5.61克氯化鈣b．0.96克氯化鈣c．8.17克明礬(50wt％)d．15.96硫酸鈉e．0.59克碳酸氫鈉f．0.97克硅酸鈉用稀硫酸將pH調(diào)節(jié)至5.0。
表6

表7的實(shí)施例111-118將100％OCC紙板的本發(fā)明的性能與現(xiàn)有技術(shù)的膨潤(rùn)土和膠體二氧化硅方案進(jìn)行對(duì)比。在相同濾水性能時(shí)，本發(fā)明將提供明顯改善的灰分留著率，總留著率，以及紙頁(yè)勻度(MK)。
表7

實(shí)施例119-145表8的實(shí)施例119-145闡明本發(fā)明不同配方的合成的，含水配料在濾水性能，留著率，以及不同紙頁(yè)性能方面改善的有效性，所述紙頁(yè)性能包括勻度，亮度，以及不透明度。所述配料的組分為用來(lái)制備新聞紙的原紙所使用的典型磨木漿配料。
配料制備利用下面的配方和步驟制備用于濾水和留著試驗(yàn)并用于制備手抄紙所使用的合成配料。
纖維80wt％CTMP/10wt％SWK/10wt％回用新聞紙?zhí)盍响褵惩撂盍嫌昧恳越^干固體計(jì)4wt％明礬50磅/噸pH4.8-5.2將CTMP浸在熱水(140°F)中并在混合機(jī)中離解15-20分鐘。單獨(dú)地將回用新聞紙浸于熱水中然后在混合機(jī)中離解15-20分鐘。在溫水中對(duì)硫酸鹽針葉木纖維浸泡2小時(shí)，并在混合機(jī)中離解15-20分鐘。按上述比例，將CTMP，回用新聞紙，以及硫酸鹽針葉木纖維混合在一起，并且于1.56wt％的濃度精制至50-75ml的CSF。將煅燒粘土填料然后明礬添加至漿料中，使?jié){料的pH約為4.8-5.2。利用氯化鈉將漿料的導(dǎo)電性調(diào)節(jié)至2000μS/cm。
表8

在基本相同濾水性能和在最大濾水性能時(shí)，表9的實(shí)施例146-150將本發(fā)明的性能與典型新聞紙配料的現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行對(duì)比。如表9所示，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將提供明顯更高的最大漿料濾水性能，和在濾水性能基本相同時(shí)明顯改善的紙頁(yè)勻度(MK)，以及在明顯更低產(chǎn)品劑量時(shí)紙頁(yè)亮度明顯的改善。
表9

實(shí)施例151工業(yè)紙機(jī)的應(yīng)用，輕質(zhì)涂布紙?jiān)谏a(chǎn)60磅/3300英尺2輕質(zhì)涂布、含木質(zhì)纖維紙張的工業(yè)紙機(jī)上，對(duì)本發(fā)明的性能進(jìn)行評(píng)估，并與現(xiàn)有技術(shù)中常用的市售膠體二氧化硅基方案進(jìn)行對(duì)比。對(duì)于此評(píng)估，聚合物A以0.2磅干聚合物/干噸紙的用量添加至壓力篩的入口處，皂石以4磅/噸干紙的用量添加至壓力篩的出口處。如表10所示，在相同機(jī)速下，本發(fā)明提供了明顯改善的蒸汽用量，紙頁(yè)勻度，以及首次通過(guò)留著率。另外，利用本發(fā)明，還明顯降低了留著率控制和橫向紙頁(yè)濕度的可變性。
表10

在生產(chǎn)40磅/3300英尺2輕質(zhì)涂布、含木質(zhì)纖維紙張的另外工業(yè)紙機(jī)上，還顯示出了本發(fā)明的有效性，并與現(xiàn)有技術(shù)中常用的市售膠體二氧化硅基方案進(jìn)行對(duì)比。對(duì)于此評(píng)估，聚合物A以0.25磅干聚合物/干噸紙的用量添加至壓力篩的入口處，皂石以4磅/噸干紙的用量添加至壓力篩的出口處。如表11所示，在相同機(jī)速下，本發(fā)明提供了明顯改善的蒸汽用量，紙頁(yè)勻度，網(wǎng)前箱灰分濃度，以及紙頁(yè)的亮度。
表11

實(shí)施例152工業(yè)紙機(jī)應(yīng)用-掛面紙板在生產(chǎn)雙層掛面紙板的工業(yè)紙機(jī)上，對(duì)本發(fā)明的性能進(jìn)行評(píng)估。聚合物A以0.2-0.75磅產(chǎn)品/噸干紙的用量添加至壓力篩的入口處。皂石以3-7磅產(chǎn)品/噸干紙的用量添加至壓力篩的出口處。首次通過(guò)留著率(FPR)從63％增加至86％，而首次通過(guò)灰分留著率(FPAR)從10％增加至50％。濃漿液減少10-17％，而澄清和混濁支線截留的固體總量下降50％。
上述的“MK勻度”是由M/K勻度測(cè)試儀測(cè)量的紙頁(yè)勻度。
為了進(jìn)行說(shuō)明，本發(fā)明已描述了特定的實(shí)施方案，但對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯而易見(jiàn)的是，在不違背所附權(quán)利要求書中定義的本發(fā)明的情況下，可以對(duì)本發(fā)明作出許多改變和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1．一種包含助留劑和助濾劑組分的紙產(chǎn)品配料，包含高分子量聚合物絮凝劑，以所述配料的固體干重量計(jì)，其用量從約0.0025％至約1.0％，和包含鋁取代的三八面體粘土礦物的無(wú)機(jī)顆粒料，以所述配料的固體干重量計(jì)，其用量從約0.005％至約2.0％。
2．權(quán)利要求1的紙產(chǎn)品配料，另外還包含高電荷密度的陽(yáng)離子凝結(jié)劑，以所述配料的固體干重量計(jì)，其用量從約0.0025％至約0.5％。
3．權(quán)利要求1的紙產(chǎn)品配料，其中所述的鋁取代的三八面體粘土礦物選自皂石，鋅蒙脫石，和蛭石。
4．權(quán)利要求3的紙產(chǎn)品配料，其中所述的鋁取代的三八面體粘土礦物為皂石。
5．一種紙產(chǎn)品的生產(chǎn)方法，包含如下步驟在第一高剪切段之后和第二高剪切段之前，將高分子量聚合物絮凝劑添加至配料中，以所述配料的固體干重量計(jì)，其用量從約0.0025％至約1.0％，和在所述第二高剪切段之后，將包含鋁取代的三八面體粘土礦物的無(wú)機(jī)顆粒料添加至配料中，以所述配料的固體干重量計(jì)，其用量從約0.005％至約2.0％。
6．權(quán)利要求5的方法，另外還包括如下步驟在所述第一高剪切段之前，將高電荷密度的陽(yáng)離子凝結(jié)劑添加至配料中，以所述配料的固體干重量計(jì)，其用量從約0.0025％至約0.5％。
7．權(quán)利要求5的方法，其中所述鋁取代的三八面體粘土礦物選自皂石，鋅蒙脫石，和蛭石。
8．權(quán)利要求7的方法，其中所述鋁取代的三八面體粘土礦物為皂石。
9．一種在造紙過(guò)程中適于用作留著劑和濾水劑的微粒組合物，所述組合物包含高分子量聚合物絮凝劑，和含鋁取代的三八面體粘土礦物的無(wú)機(jī)顆粒料。
10．權(quán)利要求9的組合物，另外還包含高電荷密度的陽(yáng)離子凝結(jié)劑。
11．權(quán)利要求9的組合物，其中所述鋁取代的三八面體粘土礦物選自皂石，鋅蒙脫石，和蛭石。
12．權(quán)利要求11的組合物，其中所述鋁取代的三八面體粘土礦物是皂石。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種供生產(chǎn)堿性和酸性紙產(chǎn)品使用的、包含助留劑和助濾劑的微粒體系;所述微粒體系包含:絮凝劑聚合物和含鋁取代的三八面體礦物,以及可有可無(wú)陽(yáng)離子凝結(jié)劑。所述聚合物絮凝劑在混合漿泵之后和壓力篩之前添加至配料中;無(wú)機(jī)顆粒料在壓力篩之后添加至配料中,而可有可無(wú)的凝結(jié)劑在混合漿泵之前添加。
文檔編號(hào)D21H17/68GK1312872SQ99809680
公開(kāi)日2001年9月12日 申請(qǐng)日期1999年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月10日
發(fā)明者J·M·羅德里古茨, C·W·沃格漢, D·J·龐菲爾 申請(qǐng)人:卡爾貢公司