專利名稱：紙張制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由淀粉增強(qiáng)的紙張的生產(chǎn)方法。在例如WO95/33096中描述了各種造紙方法，以及由淀粉增強(qiáng)的造紙方法，在此將其引入作為參考。
目前，人們特別感興趣的造紙方法包括提供纖維素稀漿懸浮液，使該懸浮液絮凝，對(duì)絮凝的懸浮液進(jìn)行剪切，借助添加含水再絮凝組分而使剪切的懸浮液再絮凝，通過造紙網(wǎng)使該懸浮液濾水而形成濕紙頁，然后對(duì)紙頁進(jìn)行干燥。所述絮凝通常借助使用天然或合成聚合物助留劑而進(jìn)行，再絮凝通常借助使用膨潤土或其它陰離子微粒的水懸浮液而進(jìn)行。
為改善強(qiáng)度，將淀粉包括在最終紙頁中這是已知的。一種常規(guī)的處理方法包括在最終干燥之前，將基本上完全熬煮的淀粉添加至紙頁中。另外還已知的是，在該位置施加部分或完全未熬煮的淀粉并在干燥期間對(duì)其進(jìn)行熬煮。另外還已知的是，在濾水之前將基本上未熬煮的淀粉包括在水懸浮液中，例如與聚合物助留劑一起添加或與含水再絮凝組分一起添加?；旧衔窗局蟮牡矸劭梢赃M(jìn)行輕度熬煮，以有利于其最終的熬煮，但是，絕大多數(shù)或全部熬煮是在干燥階段進(jìn)行的，借此，在最終紙頁中將基本上未熬煮的淀粉轉(zhuǎn)化成基本上完全熬煮的淀粉。
在本發(fā)明中，在懸浮液絮凝之后，優(yōu)選的是在絮凝的懸浮液剪切之后，將基本上完全熬煮的淀粉添加至該懸浮液中。優(yōu)選的是，含水再絮凝組分包含基本上完全熬煮的淀粉。
含水再絮凝組分優(yōu)選包含陰離子微粒的水分散體?；旧贤耆局蟮牡矸劭梢灶A(yù)熬煮至其基本上完全熬煮的狀態(tài)，然后將該熬煮的淀粉和陰離子微?；旌?，以便形成包含這兩種物質(zhì)的最終分散體。例如，可以對(duì)淀粉進(jìn)行熬煮，然后與微粒的水分散體混合。
然而，優(yōu)選的是，借助將基本上未熬煮的淀粉與微粒水分散體混合并在該分散體中對(duì)淀粉進(jìn)行熬煮而制備再絮凝組分。如果需要或希望的話，然后可以用水稀釋所得到的分散體。在微粒存在下對(duì)淀粉進(jìn)行熬煮，似乎會(huì)在再絮凝組分中產(chǎn)生特別希望的結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選的陰離子顆粒料是溶脹粘土，如二氧化硅，膠體硅酸和膠態(tài)二氧化硅，聚硅酸鹽和聚硅酸微凝膠以及這些物質(zhì)的各種鋁改性的物質(zhì)，以及有機(jī)微粒，例如，如WO95/33096中所述。
另一種能使用的再絮凝組分是聚合物的水溶液，所述聚合物通常是聚合物助留劑的抗衡離子，所述助留劑用于使纖維素纖維素稀漿懸浮液進(jìn)行初始再絮凝，特別是所述助留劑為WO98/29604中所述的物質(zhì)。
在濾水之前，優(yōu)選的是在添加至纖維素稀漿水懸浮液中之前，淀粉必須完全熬煮，對(duì)此我們的意思是淀粉顆粒必須已爆裂并且基本完全成膠狀。當(dāng)然，按照常規(guī)，在熬煮期間，將淀粉保持在一定程度的攪拌之下，這通常是必需的。
優(yōu)選的是，將基本上沒有未熬煮的淀粉包括在被濾水的懸浮液中，因此，在紙頁干燥期間無需依靠淀粉的熬煮。
能夠使用的淀粉可以是常規(guī)淀粉的任一種，如陽離子，陰離子或兩性淀粉，并且可以由例如玉米，麥，土豆或木薯淀粉衍生得到，或可以是回收的淀粉。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，含水再絮凝組分可只包含熬煮的淀粉作為其主要成份，所述淀粉對(duì)于剪切的纖維素絮凝物而言是充分的抗衡離子，對(duì)于絮凝物而言，它將起再絮凝組分的作用。在實(shí)踐中，最好地滿足該要求的熬煮淀粉通常是兩性的熬煮淀粉。
因此，本發(fā)明還提供一種新穎的造紙方法，在該方法中，沒有常用的陰離子微粒料，僅借助添加熬煮的兩性淀粉或其它合適的淀粉而實(shí)現(xiàn)剪切懸浮液的再絮凝作用。盡管沒有微粒料，但所述方法仍將給出令人滿意的助留和助濾性能。
本發(fā)明的所有方法均將給出改善的強(qiáng)度，例如所指出的耐破度。
準(zhǔn)備添加的淀粉量，將根據(jù)所要求的強(qiáng)度并根據(jù)懸浮液中的其它成份來選擇。通常，以纖維素稀漿的干重量計(jì)，其用量至少為0.5％，通常至少為1％重量，并且能高達(dá)10或15％重量。
所使用的聚合物助留劑可以是陽離子淀粉，但通常是合成聚合物。合成聚合物可包含已知的低和高分子量聚合物的混合物，但通常，所添加的最終聚合物助留劑是特性粘度至少為4dl/g的合成聚合物。合成聚合物可為非離子、陰離子或陽離子的，但通常是陽離子的。優(yōu)選的是，助留劑為特性粘度至少為4dl/g的合成陽離子聚合物。通常，該陽離子聚合物可以是丙烯酰胺與例如二烯丙基二甲基氯化銨的共聚物或二烷基氨基烷基(甲基)-丙烯酸酯或-丙烯酰胺的聚合物(通常作為酸添加或作為季銨鹽添加)。合適的物質(zhì)描述于例如WO95/33096以及提及所述物質(zhì)的文獻(xiàn)中。
同樣地，應(yīng)當(dāng)參考對(duì)合適纖維素材料和處理步驟進(jìn)行說明的這些文獻(xiàn)。
本發(fā)明的方法能夠用來生產(chǎn)出任何定量的紙張，包括紙板，因此可以是低定量或高定量的。由于包括在這些紙張或紙板中的相對(duì)低定量材料，在干燥段期間難于實(shí)現(xiàn)未熬煮淀粉的充分熬煮，因此，本發(fā)明對(duì)于相對(duì)低定量材料是特別有價(jià)值的。因此，例如，本發(fā)明在生產(chǎn)定量低于150克/米2的紙張時(shí)是特別有價(jià)值的，但本發(fā)明還能用于更高定量的紙頁和紙板。
螯合劑可以包括在再絮凝組分中和/或，如果水硬的話，包括在其中淀粉將被熬煮的水相中。
下面的實(shí)施例將闡明本發(fā)明。
實(shí)施例1借助利用高分子量水溶性陽離子聚合物對(duì)纖維素稀漿的絮凝，然后進(jìn)行剪切，再添加含水再絮凝組分，而制備定量為110克/米2的手抄紙；所述聚合物用常規(guī)方法由丙烯酰胺和陽離子單體衍生得到。
耐破度(KPA)取決于再絮凝組分。
在一系列試驗(yàn)中，再絮凝組分由僅有的膨潤土水分散體組成或由膨潤土與陰離子土豆淀粉的水分散體組成。當(dāng)只使用膨潤土?xí)r，耐破度為299KPA。將陰離子土豆淀粉在膨潤土分散體中熬煮時(shí)，耐破度為352；而當(dāng)在剪切之后但在膨潤土之前對(duì)陰離子淀粉進(jìn)行熬煮并添加時(shí)，耐破度為322。
實(shí)施例2重復(fù)實(shí)施例1，并改變?cè)傩跄M分。當(dāng)單獨(dú)使用膨潤土?xí)r，耐破度為169。當(dāng)將預(yù)熬煮的陰離子淀粉包括在膨潤土分散體中時(shí)，耐破度為281。當(dāng)該陰離子淀粉在膨潤土中熬煮時(shí)，耐破度為350，當(dāng)在剪切之后對(duì)陰離子淀粉進(jìn)行預(yù)熬煮并添加時(shí)，但在處理期間沒有膨潤土，耐破度為308。
當(dāng)包括兩性淀粉并在膨潤土中熬煮時(shí)，耐破度為271。當(dāng)在剪切步驟之后對(duì)兩性淀粉進(jìn)行熬煮并添加，但不添加膨潤土?xí)r，將得到良好的留著性能并且耐破度為379。在該系列試驗(yàn)中，淀粉的用量以纖維計(jì)為7％。
實(shí)施例3利用特性粘度大于12dl/g的、丙烯酰胺與二甲基氨基乙基丙烯酸酯，氯甲烷季銨鹽的共聚物作為助留劑，以及膨潤土或熬煮的淀粉作為再絮凝組分，對(duì)由廢料衍生得到的包裝級(jí)紙張配料進(jìn)行自由濾水試驗(yàn)。對(duì)于每個(gè)劑量，以分別濾出100ml,200ml和300ml水時(shí)的秒計(jì)，測量自由濾水性能，結(jié)果列于表1中。
表1
由表可以看出，用熬煮的淀粉替代膨潤土將給出更快的自由濾水性能。
實(shí)施例4利用特性粘度大于12dl/g的、丙烯酰胺與二甲基氨基乙基丙烯酸酯，氯甲烷季銨鹽的共聚物作為助留劑，以及膨潤土或熬煮的淀粉作為再絮凝組分，對(duì)由廢料衍生得到的包裝級(jí)紙張配料進(jìn)行Britt動(dòng)態(tài)留著試驗(yàn)。對(duì)于每個(gè)試驗(yàn)，測量所濾出水中的固含量和留著率，并將結(jié)果列于表2中。
表2
由表2的結(jié)果可以看出，利用熬煮的淀粉的試驗(yàn)顯示出改善的留著率。
實(shí)施例5重復(fù)實(shí)施例3，所不同的是，使用由70％脫墨廢紙和30％機(jī)械漿得到的新聞紙漿料。結(jié)果列于表3中。
表3
使用熬煮的淀粉的試驗(yàn)顯示出了改善的濾水時(shí)間。
實(shí)施例6重復(fù)實(shí)施例4，所不同的是，使用由70％脫墨廢紙和30％機(jī)械漿得到的新聞紙漿料。結(jié)果列于表4中。
表4
使用熬煮的淀粉替代膨潤土，將獲得更高的留著率。
實(shí)施例7使用0.7％未漂漿(brown millstock)，并使用750克/噸(g/tonne)、特性粘度大于12dl/g的、丙烯酰胺與二甲基氨基乙基丙烯酸酯，氯甲烷季銨鹽的共聚物作為助留劑，重復(fù)實(shí)施例1的方法。在不同劑量時(shí)，使用作為僅有的再絮凝組分的陰離子熬煮的淀粉、三種兩性熬煮的淀粉和未改性的熬煮的土豆淀粉，進(jìn)行五個(gè)系列的試驗(yàn)。對(duì)形成紙頁的耐破度進(jìn)行測量并將結(jié)果列于表5中。
表5
作為對(duì)比，使用膨潤土替代熬煮的淀粉重復(fù)該過程。耐破度列于表6。
表6
由表6可以看出，當(dāng)將熬煮的淀粉作為再絮凝組分時(shí)，紙張的耐破度將大大地改善。
權(quán)利要求
1．一種在造紙機(jī)上的造紙方法，包括提供纖維素稀漿懸浮液，借助添加選自天然和合成聚合物的聚合物助留劑的水溶液而使該懸浮液絮凝，并由此形成絮凝的懸浮液，對(duì)絮凝的懸浮液進(jìn)行剪切，借助添加含水再絮凝懸浮液而使剪切的懸浮液再絮凝，通過造紙網(wǎng)使該再絮凝的懸浮液濾水而形成紙頁，然后對(duì)紙頁進(jìn)行干燥，其特征在于在剪切之后和濾水之前，將基本上完全熬煮的淀粉添加至懸浮液中。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將基本上完全熬煮的淀粉添加至含水再絮凝組分中。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中含水再絮凝組分包含陰離子微粒料的水分散體。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中含水再絮凝組分包含溶脹粘土，膠態(tài)二氧化硅，聚硅酸或聚硅酸鹽微凝膠或鋁改性的硅酸鹽的水分散體。
5．根據(jù)權(quán)利要求3或4的方法，包括制備再絮凝組分的步驟，所述再絮凝組分由下列方法制得將基本上未熬煮的淀粉與微粒料的水分散體混合并在該分散體中對(duì)淀粉進(jìn)行熬煮。
6．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中淀粉為兩性淀粉。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中含水再絮凝組分是基本上不含陰離子微粒料或合成聚合物助留劑。
8．根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)的方法，其中助留劑選自陽離子淀粉和合成聚合物。
9．根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)的方法，其中助留劑為特性粘度至少為4dl/g的合成陽離子聚合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在造紙機(jī)上的造紙方法,該方法包括:提供纖維素稀漿懸浮液,借助添加選自天然和合成聚合物的聚合物助留劑的水溶液而使該懸浮液絮凝,并由此形成絮凝的懸浮液,對(duì)絮凝的懸浮液進(jìn)行剪切,借助添加含水再絮凝懸浮液而使剪切的懸浮液再絮凝,通過造紙網(wǎng)使該再絮凝的懸浮液濾水而形成紙頁,然后對(duì)紙頁進(jìn)行干燥,其特征在于:在剪切之后和濾水之前,將基本上完全熬煮的淀粉添加至懸浮液中。
文檔編號(hào)D21H17/28GK1314962SQ99810194
公開日2001年9月26日 申請(qǐng)日期1999年8月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月28日
發(fā)明者I·M·瓦林 申請(qǐng)人:西巴特殊化學(xué)水處理有限公司