專利名稱：新碳酸鈣填料和采用該填料的紙及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新的碳酸鈣填料和采用該填料的紙及其制造方法，特別涉及表面通過(guò)硫酸處理的碳酸鈣填料和采用該填料的紙及其制造方法。
背景技術(shù)：
為了提高紙的白色度、不透明度，改進(jìn)表面的平滑度等的特性，人們普遍地采用在紙中添加由礦物質(zhì)的粉末形成的填料，特別是在以下幾方面考慮時(shí)添加了相應(yīng)重量百分比的填料，即在成本降低的方面，添加填料在10～20％重量百分比的范圍內(nèi)；在高平滑度、高光澤度的方面，添加填料在20～30％重量百分比的范圍內(nèi)；另外，在如陶紙(經(jīng)燒制可形成陶器)這樣的特殊的紙中，含有50％重量百分比以上的填料。通常，作為填料，采用滑石、陶土、粘土、二氧化鈦、白炭黑(非晶質(zhì)二氧化硅)、碳酸鈣等，特別是在中性抄紙中，多數(shù)采用碳酸鈣。
另一方面，伴隨近年的抄紙機(jī)的高速化、大型化，對(duì)提高填料的成品率，即填料的保留率的要求增多，為了獲得更高的保留率，人們提出了添加各種助留劑的方案。在最近的中性抄紙工藝中所采用的助留劑大致分為下述的4種。即，(a)有機(jī)物單獨(dú)系列其采用有機(jī)高分子電解質(zhì)?？煞譃榉请x子性、陰離子性、陽(yáng)離子性、兩性類，其中具有代表性的為陽(yáng)離子性聚丙烯酰胺系聚合物；(b)復(fù)合系由膠態(tài)二氧化硅和陽(yáng)離子化淀粉形成；
(c)微粒助留體系(hydrocol)由高分子陽(yáng)離子性聚合物和特殊無(wú)機(jī)顏料形成，有代表性的為由陽(yáng)離子性聚丙烯酰胺和膨潤(rùn)土形成的材料。
(d)雙元聚合物系統(tǒng)由陰離子性高分子量聚合物與高陽(yáng)離子性低分子量電解質(zhì)構(gòu)成。有代表性的為陰離子性聚丙烯酰胺和陽(yáng)離子性低分子量丙烯酰胺。
通過(guò)采用上述助留劑，可提高填料保留率，這樣，可有效地增加紙中的填料含量。但是，一般填料的添加量約為重量的5～20％的范圍內(nèi)，可要制造增加有上述范圍以上的填加量的含有高濃度填料的紙，以及使其在抄紙機(jī)中順利的走紙，卻是困難的。其原因如下所述。
(1)如果在抄紙機(jī)中，增加填料添加量，則會(huì)使網(wǎng)(wire)部的單程留著率(FPR)和填料保留率(FR)減小，白水濃度增加。如果體系的白水濃度增加，則留在網(wǎng)(wire)部的的成分增加，濕強(qiáng)度降低，其結(jié)果是，經(jīng)常在壓榨部，紙頁(yè)斷裂。
(2)如果為了增加FPR和FR，如增加助留劑，則紙的質(zhì)地度變差，形成具有大量針孔的紙，這樣，紙質(zhì)將變差。其它的問(wèn)題還有網(wǎng)(wire)上的滯留紙漿(stock pulp)的濾水加快，故在紙上網(wǎng)(wire)的痕跡會(huì)很明顯。
(3)在普通的工藝中，毛氈造成的粘著性的問(wèn)題比較頻繁，造成走紙中的故障。
人們知道，根據(jù)紙漿原料的游離度、原料濃度、原料流量、原料溫度、原料配比、網(wǎng)(wire)上的原料厚度、助留劑添加率、水質(zhì)等的因素，抄紙機(jī)的網(wǎng)(wire)部的各種原料的保持性發(fā)生復(fù)雜的變化，在實(shí)際操作方面，無(wú)法完全地使保留率一定。另一方面，為了在抄紙機(jī)中，制造高填料含量的紙，除了填料保留率之外，還必須考慮濕紙的均勻性、平滑性、氈的粘著性、施膠效果、濕紙的強(qiáng)度、填料的沉淀性等因素。
發(fā)明的公開(kāi)方案本發(fā)明人等考慮上述全部的理由，針對(duì)利用下述方法來(lái)制造高填料含量的紙的可能性，即通過(guò)對(duì)作為填料的碳酸鈣的表面進(jìn)行處理，制作更具有活性的碳酸鈣，來(lái)增加填料與紙漿纖維的結(jié)合性，反復(fù)進(jìn)行了各種實(shí)驗(yàn)，通過(guò)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果通過(guò)低濃度的硫酸，對(duì)碳酸鈣的表面進(jìn)行處理，則在紙漿的纖維與經(jīng)處理的填料之間，在經(jīng)處理的填料之間和經(jīng)處理的填料與助留劑之間，可以獲得良好的結(jié)合性，碳酸鈣填料的保留效果得以提高。即，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，如果采用通過(guò)低濃度的硫酸處理的碳酸鈣填料，則在一般填料含量的情況下，填料保留率提高，而且即使在對(duì)高填料含量的濕紙進(jìn)行抄紙工序的情況下，與過(guò)去的情況相比較，可減少碳酸鈣填料的添加量，容易制造出30重量％以上的高填料含量用紙，并且不僅濕紙強(qiáng)度，以及紙張質(zhì)地均得到改善，得以完成本發(fā)明。
如果通過(guò)低濃度的硫酸，對(duì)碳酸鈣漿液進(jìn)行處理，則將碳酸鈣微小顆粒的表面的一部分變?yōu)榱蛩徕}，此變化是可想象的到的，但是，在碳酸鈣中僅僅摻有硫酸鈣，即可獲得良好質(zhì)地的紙，卻是沒(méi)有想到的。如果將這樣的，通過(guò)低濃度的硫酸處理的碳酸鈣用作填料，則與碳酸鈣本身相比較，其作為填料的親和性增加，其中真正的原因目前尚不清楚，還必須等待今后的研究。另外，人們知道，在酸性抄紙中，在再次使用涂被損紙的時(shí)候，通過(guò)硫酸或硫酸鋁，對(duì)涂被紙中的碳酸鈣進(jìn)行處理，降低pH值，對(duì)其進(jìn)行再處理后使用，但是，由于以此獲得的填料呈酸性，故無(wú)法用于中性抄紙。
于是，本發(fā)明的目的在于提供通過(guò)低濃度的硫酸，進(jìn)行表面處理的碳酸鈣填料和采用該填料的紙及其制造方法。另外，本發(fā)明通過(guò)采用以低濃度的硫酸，進(jìn)行表面處理的碳酸鈣填料，提供30重量％以上的高填料含量的紙及其制造方法。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明


圖1為用于說(shuō)明本發(fā)明所采用的具體操作用抄紙機(jī)的簡(jiǎn)化的抄紙工序的圖；圖2為表示實(shí)施例1和比較實(shí)例1的抄紙次數(shù)與制品中的填料含量之間的關(guān)系圖；圖3為表示實(shí)施例1和比較實(shí)例1的抄紙次數(shù)與白水中的填料含量之間的關(guān)系圖。
用于實(shí)施發(fā)明的優(yōu)選形式在本發(fā)明的第1形式中，提供在碳酸鈣漿液中，以低濃度的硫酸進(jìn)行處理的碳酸鈣填料。在該形式中，上述硫酸的濃度最好在以下范圍，即所生成的硫酸鈣的濃度小于在上述處理時(shí)的溫度下硫酸鈣的溶解度。
在本發(fā)明的第2形式中，提供包含有碳酸鈣填料的紙，該碳酸鈣填料是在在碳酸鈣漿液中以低濃度的硫酸進(jìn)行處理的。在該形式中，在碳酸鈣漿液中以低濃度的硫酸處理所得的碳酸鈣填料的含量可在重量的5～50％的范圍內(nèi)。
另外，在本發(fā)明的第3形式中，提供紙的制造方法，該方法中填料采用在碳酸鈣漿液中以低濃度的硫酸進(jìn)行處理的碳酸鈣，并通過(guò)常規(guī)方法抄紙。如果采用上述填料，進(jìn)行抄紙，由于填料和纖維之間的結(jié)合性、填料之間的結(jié)合性和填料與作為助留劑的陽(yáng)離子性聚丙烯酰胺之間的結(jié)合性增加，故填料保留率提高，其結(jié)果是，可按照其增加的部分減少添加于原料中的填料含量，這樣，濕紙的強(qiáng)度增加，另外，在抄紙機(jī)中，即使在添加了高濃度的填料的情況下，在抄紙機(jī)的壓榨部仍可以順利的走紙。
在上述形式中，上述硫酸的濃度最好在以下范圍，即所生成的硫酸鈣濃度小于上述硫酸處理時(shí)的溫度下硫酸鈣的溶解度。由此，不至于產(chǎn)生硫酸鈣沉淀，所以可避免抄紙機(jī)內(nèi)的硫酸鈣的堆積，或積垢形成的問(wèn)題。
在本發(fā)明的另一形式中，作為助留劑，陽(yáng)離子性聚丙烯酰胺的使用添加量最好在200～1500ppm(干燥原料換算)的范圍內(nèi)。按照該方法，由于通過(guò)上述低濃度的經(jīng)硫酸處理的碳酸鈣填料與紙漿的纖維之間的結(jié)合性、填料之間的結(jié)合性和該填料與陽(yáng)離子性聚丙烯酰胺之間的結(jié)合性增加，故濕紙的強(qiáng)度增加，抄紙步驟中的向氈上的粘著性降低，并且壓榨部的走紙性也變得良好，如上述現(xiàn)有技術(shù)的助留劑的添加造成的問(wèn)題也減少。
此外，本發(fā)明的又另一形式提供紙的制造方法，在該方法中，通過(guò)上述低濃度的硫酸進(jìn)行處理的碳酸鈣添加于抄紙步驟中的扇式泵的前面，或原料混合箱中，另外，將上述陽(yáng)離子性聚丙烯酰胺添加于抄紙步驟中的篩步驟的前面，或是后面。按照上述方法，填料的留著率將會(huì)更好，抄紙機(jī)可更加順利地，以更加沒(méi)有粘著性的狀態(tài)走紙。
還有，提供下述的紙的制造方法，在該方法中，將經(jīng)上述硫酸處理的碳酸鈣的大部分添加于抄紙步驟中的扇式泵步驟之前，或原料混合箱中，而且將陽(yáng)離子性聚丙烯酰胺添加于抄紙步驟中的篩步驟之前，或扇式泵之前；并且按照在干燥狀態(tài)0.5～30kg/l噸紙的添加量，在篩之后，添加另外進(jìn)行硫酸處理的碳酸鈣填料。按照上述方法，網(wǎng)(wire)部的填料保持性高于未進(jìn)行硫酸處理的場(chǎng)合，即使在高填料含量的情況下，抄紙仍可順利地，更沒(méi)有粘著性的走紙，可高速地制造紙。
下面通過(guò)實(shí)施例和比較實(shí)例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)例進(jìn)行具體描述。另外，本發(fā)明所采用的具體操作用抄紙機(jī)1的簡(jiǎn)化的制造步驟如圖1所示。在抄紙機(jī)10中，從原料入口12送入的，包括水、紙漿、填料等的原料，經(jīng)混合箱13，按照規(guī)定比例，與來(lái)自白水筒倉(cāng)14的白水混合，然后，通過(guò)扇式泵16轉(zhuǎn)送，通過(guò)凈化器18和篩20凈化，去除雜物，然后，通過(guò)網(wǎng)前箱22，在網(wǎng)(wire)部24，進(jìn)行抄紙?zhí)幚?。通過(guò)網(wǎng)(wire)部24過(guò)濾的白水26返回到白水筒倉(cāng)14，循環(huán)地使用，經(jīng)抄紙?zhí)幚淼臐窦?8經(jīng)壓榨部30和干燥部32，制造出規(guī)定的紙制品。
人們知道在如上述的抄紙機(jī)中，下述的關(guān)系式成立。即，
紙中的原料重量＝網(wǎng)前箱中的原料重量-白水中的原料重量 ……(1)單程留著率＝(紙中的原料重量/網(wǎng)前箱中的原料重量)×100％……(2)填料保留率＝(紙中的填料重量/網(wǎng)前箱中的填料重量)×100％……(3)在實(shí)際作業(yè)中，視為到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，近似式為紙中的原料重量＝添加原料重量 ……(4)首先，根據(jù)上述關(guān)系式(1)～(3)和近似式(4)和上述圖1，針對(duì)單程留著率(FPR)，填料保留率(FR)，紙中的填料含量和白水中的填料含量之間的關(guān)系，進(jìn)行簡(jiǎn)單的模擬計(jì)算，將可以使紙中的填料含量增加的條件與通常的抄紙條件進(jìn)行對(duì)比分析，按照分別添加原料100噸而計(jì)算的結(jié)果如表1所示。
表1

注白水中的填料“噸”表示按照干燥原料換算，每100噸原料的噸數(shù)。其結(jié)果顯示，普通的濕紙制造時(shí)的條件為FPR＝80％，F(xiàn)R＝60％，紙中的填料含有量＝18重量％(以干燥原料換算，以下相同)，白水中的填料重量＝9.6噸(以干燥原料換算，每100噸原料所含，以下相同)，在FPR＝80％的一定值的場(chǎng)合，如果要將紙中的填料含量保持在22重量％(條件1～3)，則FR從60％，減少到50％，白水中的填料大大多于按照一般條件的情況，另外，將白水中的填料保持在與通常的條件相同的9.6噸(條件4～7)時(shí)，則FR提高，并且紙中的填料含量從22％(重量百分比)(條件4)，增加到25％(重量百分比)(條件7)。
于是，本發(fā)明人等得出下述的結(jié)論，即，根據(jù)上述簡(jiǎn)單的模擬計(jì)算，為了增加紙中的填料的含量，必須使填料保持性增加，并且使白水中的填料含量一定。在通常的條件下，如果白水中的填料濃度一定，則系統(tǒng)工藝可順利地進(jìn)行。
接著，進(jìn)行了確認(rèn)本發(fā)明所采用的，通過(guò)低濃度的硫酸處理的碳酸鈣填料和普通的碳酸鈣填料的作用差異的實(shí)驗(yàn)。另外，作為碳酸鈣，可采用對(duì)石灰石進(jìn)行粉碎了的重質(zhì)碳酸鈣，或?qū)κ沂M(jìn)行燒制，形成氧化鈣后，使其與碳酸氣體等反應(yīng)，并再次結(jié)晶的輕質(zhì)碳酸鈣中的任何一種。在本發(fā)明中，這些碳酸鈣呈漿液狀，通過(guò)低濃度的硫酸進(jìn)行處理，由此，使碳酸鈣顆粒的表面更加活性化。用于對(duì)碳酸鈣的表面進(jìn)行處理的硫酸的量在碳酸鈣漿液中、室溫(25℃)下，不超過(guò)1500ppm。該臨界值用于防止所生成的硫酸鈣的堆積的問(wèn)題，以及抄紙機(jī)中相同的積垢。
即，如果通過(guò)低濃度的硫酸，對(duì)碳酸鈣進(jìn)行處理，則形成溶解性的硫酸鈣，但是，如果該生成的硫酸鈣的量超過(guò)其溶解度，則產(chǎn)生硫酸鈣的沉淀，在抄紙機(jī)中，產(chǎn)生積垢的問(wèn)題。但是，硫酸鈣的溶解度積Ks(25℃)為2.3×10-4mol2l-2，相同的碳酸鈣的溶解度積Ks(25℃)為4.8×10-9mol2l-2，由此，可根據(jù)這些值，計(jì)算在碳酸鈣漿液中的硫酸的最大添加量。如果還考慮共同離子效應(yīng)，進(jìn)行計(jì)算，則硫酸的添加量在25℃下，最大約為1480ppm，在本發(fā)明中，采用在25℃下，小于約1480ppm的硫酸，由此，足以使碳酸鈣顆粒的表面更加活性化，提供良好的流動(dòng)性。另外，硫酸鈣和碳酸鈣的溶解度積的值根據(jù)G.Svehla修訂“Vogel’s Text Book of macro and semi microQualitative Inorganic Analysys，5thEdition”得出。
下面通過(guò)實(shí)施例和比較實(shí)例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)例進(jìn)行具體描述。
(實(shí)施例1和比較實(shí)例1)作為實(shí)施例1和比較實(shí)例1，進(jìn)行了確認(rèn)由碳酸鈣填料的硫酸處理的有無(wú)而造成的填料保留率的差異的實(shí)驗(yàn)。首先，作為實(shí)施例1，通過(guò)濃度僅僅為348ppm的硫酸，對(duì)25％(重量百分比)濃度的碳酸鈣漿液進(jìn)行處理。抄紙機(jī)的插入原料的配比如下所述。
a.紙漿漂白闊葉木漿(LBKP)＝90％漂白針葉木漿(NBKP)＝10％打漿度＝350cc(C.S.F加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度)b.填料添加量＝40％(重量百分比)(干燥原料換算)c.陽(yáng)離子淀粉＝8Kg(每噸紙，干燥原料換算)d.內(nèi)添造紙施膠劑＝9Kg(每噸紙，干燥原料換算)e.陽(yáng)離子性聚丙烯酰胺＝700ppm(干燥原料換算)比較實(shí)例1中，除了不進(jìn)行碳酸鈣填料的硫酸處理以外，其它的全部方面與實(shí)施例1相同。
作為制造裝置，采用TMI公司(Testing Machine Inc.)制造的半自動(dòng)抄紙機(jī)，將上述a～e的原料依次填充于相當(dāng)于成型機(jī)(former)的容器中，分批式地，將全部的白水返回到下一流程中，進(jìn)行抄紙。針對(duì)未進(jìn)行硫酸處理的，通常的填料(比較實(shí)例1)和進(jìn)行了硫酸處理的填料(實(shí)施例1)，分別進(jìn)行各10次抄紙，分析抄紙次數(shù)和制品的填料含量的變化的關(guān)系以及抄紙次數(shù)和白水中的填料含量之間的關(guān)系。其結(jié)果分別如圖2和圖3所示。
根據(jù)圖2和圖3所示的結(jié)果，得出以下結(jié)論。即，對(duì)于采用未進(jìn)行硫酸處理的碳酸鈣填料的比較實(shí)例1的工序，其填料保持性比進(jìn)行了硫酸處理的實(shí)施例1差，其結(jié)果是，伴隨抄紙循環(huán)次數(shù)的增加，白水中的填料濃度也大幅度地增加。
(實(shí)施例2和比較實(shí)例2)在實(shí)施例2和比較實(shí)例2中，進(jìn)行施膠劑的施膠效果的測(cè)定試驗(yàn)。作為實(shí)施例2，采用與實(shí)施例1相同的添加原料相同的原料，另外，作為比較實(shí)例2，采用與比較實(shí)例1的添加原料相同的原料，分別按照與實(shí)施例1相同的方式，進(jìn)行12次抄紙?zhí)幚?，分別獲得的12種的抄紙的施膠度通過(guò)Stockigt施膠度試驗(yàn)方法(JIS—P 8122-1976)測(cè)出，并求出平均值。該測(cè)定結(jié)果如表2所示。
表2

在采用通常的碳酸鈣填料的比較實(shí)例2中，抄紙機(jī)的插入原料的填料含量較大，為40％(重量百分比)(干燥原料換算)，故施膠性較小，但是，在采用經(jīng)硫酸處理的碳酸鈣填料的實(shí)施例2中，即使在相同施膠劑含量的情況下，仍獲得施膠性為比較實(shí)例2的約2倍的結(jié)果。可以推定該結(jié)果意味著如果使填料含量增加，則由于施膠劑的吸附，故施膠效果變差，但是，如果采用經(jīng)硫酸處理的碳酸鈣填料，則填料的表面對(duì)施膠材料的吸附性較小，則施膠效果的降低也減少。另外，如果采用經(jīng)硫酸處理的碳酸鈣填料，則與普通的工序相比較，可減少內(nèi)添施膠劑，而且，即使在制造高填料含量的紙的情況下，仍不必怎么增加施膠劑添加量。
(實(shí)施例3，4和比較實(shí)例3，4)在實(shí)施例3，4和比較實(shí)例3，4中，進(jìn)行因施膠劑引起的毛氈黏著性試驗(yàn)。作為實(shí)施例3，采用與實(shí)施例1相同的配比的添加原料，與實(shí)施例1相同，進(jìn)行抄紙?zhí)幚?。作為?shí)施例4，按照與實(shí)施例3相同的方式，進(jìn)行抄紙?zhí)幚?，但是，與實(shí)施例3的不同之處在于在篩之后，添加與實(shí)施例1相同的，經(jīng)硫酸處理的碳酸鈣5kg(干燥狀態(tài)，每噸紙)。
另外，作為比較實(shí)例3，采用與比較實(shí)例1相同配比的添加原料，按照與比較實(shí)例1相同的方式，進(jìn)行抄紙?zhí)幚?，作為比較實(shí)例4，與比較實(shí)例3相同，進(jìn)行抄紙?zhí)幚恚?，其與比較實(shí)例3的不同之處在于，助留劑采用微粒助留體系(hydrocol)，將2.5kg的膨潤(rùn)土(干燥狀態(tài)，每噸紙)填充于相當(dāng)于成型機(jī)(former)的容器中，然后進(jìn)行抄紙?zhí)幚怼?br> 在毛氈黏著性的測(cè)定中，采用干燥毛氈，在濕紙上進(jìn)行加壓，檢查毛氈表面的狀態(tài)。結(jié)果如表3所示。
表3

如果全部添加普通的碳酸鈣填料，則具有較小的黏著性(比較實(shí)例3)，另外，在作為填料保持性改進(jìn)方法采用公知的微粒助留體系方法時(shí)，變得更有黏著性(比較實(shí)例4)，但是，如果采用本發(fā)明的，經(jīng)硫酸處理的碳酸鈣填料，則即使全部添加該填料，也變得幾乎沒(méi)有黏著性(實(shí)施例3)，而且，如果另外在過(guò)濾之后，分批添加相同填料，則黏著性完全消失(實(shí)施例4)。
(實(shí)施例5和比較實(shí)例5)在實(shí)施例5和比較實(shí)例5中，進(jìn)行了抄紙的質(zhì)地度確認(rèn)實(shí)驗(yàn)。該質(zhì)地度指在實(shí)施例5中，采用與實(shí)施例1的添加原料相同的原料，另外，在比較實(shí)例5中，采用與比較實(shí)例1添加原料相同的添加原料，與實(shí)施例1相同，按照分批方式，進(jìn)行10次抄紙?zhí)幚?，采用“Kajaani Formation Analyzer”(芬蘭，Kajaani公司生產(chǎn))，測(cè)定分別獲得的10種抄紙質(zhì)地度，求出相應(yīng)的平均值。其結(jié)果列于表4中。
表4

根據(jù)表4的結(jié)果可知，如果采用本發(fā)明的，經(jīng)硫酸處理的填料，則質(zhì)地度約提高15點(diǎn)。
(實(shí)施例6，7和比較實(shí)例6)在實(shí)施例6，7和比較實(shí)例6中，通過(guò)實(shí)際設(shè)備，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。添加原料如下所述。填料是以濃度為660ppm的硫酸，對(duì)碳酸鈣漿液(20％固態(tài)重量百分比)進(jìn)行處理而形成的。
a.紙漿漂白闊葉木漿(LBKP)＝90％漂白針葉木漿(NBKP)＝10％打漿度＝350ccCSFb.陽(yáng)離子淀粉＝8Kg(每噸紙，干燥原料換算)c.內(nèi)添施膠劑＝9Kg(每噸紙，干燥原料換算)d.紫色染料含量＝30ppme.熒光染料含量＝700ppmg.陽(yáng)離子性聚丙烯酰胺含量＝750ppm(干燥原料換算)另外，紫色染料和熒光染料是增加紙張白色度的染料。
采用上述的添加原料，在實(shí)施例6和7中，按照制品中的填料含量分別在干燥狀態(tài)，為30％(重量百分比)、38％(重量百分比)的方式，使填料的流速發(fā)生變化來(lái)進(jìn)行操作，另外，在比較實(shí)例6中，除了采用未進(jìn)行硫酸處理的碳酸鈣漿液(20％固態(tài)重量百分比)以外，采用與實(shí)施例6的填入原料相同的配比的填入原料，并使制品中的填料含量在干燥狀態(tài)，為21％(重量百分比)，并且按照制造的全部紙質(zhì)品的基重(坪量)為一定值50g/cm2的方式進(jìn)行操作，這些結(jié)果整理于表5中。另外，施膠度根據(jù)stockigt施膠度試驗(yàn)方法(JIS-P 8122-1976)得出。
表5

在采用通常的碳酸鈣填料的比較實(shí)例6中，由于制品中的填料含量比較少，為21％(重量百分比)，故走紙性良好，也沒(méi)有黏著性，但是，在采用本發(fā)明的，經(jīng)硫酸處理的碳酸鈣填料的場(chǎng)合，制品中的填料含量分別為30重量％(實(shí)施例6)和38重量％(實(shí)施例7)，與比較實(shí)例6相比較，大幅度地提高，但即使在該情況下，與比較實(shí)例6相同，走紙性良好，另外，也沒(méi)有黏著性，此外，單程留著率、填料保留率和施膠度也基本與比較實(shí)例6相同。
(實(shí)施例8和比較實(shí)例7)在實(shí)施例8和比較實(shí)例7中，通過(guò)實(shí)際設(shè)備，進(jìn)行試驗(yàn)。實(shí)施例8的添加原料如下所述。另外，采用的碳酸鈣為，經(jīng)過(guò)1100ppm的硫酸處理的碳酸鈣漿液。
a.紙漿漂白闊葉木漿(LBKP)＝90％漂白針葉木漿(NBKP)＝10％打漿度＝350ccCSFb.硫酸處理碳酸鈣漿液(45％固態(tài)重量百分比)c.陽(yáng)離子淀粉＝10Kg(每噸紙，干燥原料換算)
d.內(nèi)添施膠劑＝11Kg(每噸紙，干燥原料換算)e.紫色染料含量＝50ppmf.熒光染料含量＝2500ppmg.陽(yáng)離子性聚丙烯酰胺含量＝250ppm(干燥原料換算)在上述的原料中，把作為填料的硫酸處理的碳酸鈣漿液，添加在扇式泵16(參照?qǐng)D1)處理之前，按照25kg(每噸紙，干燥原料換算)的比例，在過(guò)濾20之后，添加上述相同碳酸鈣漿液，按照所獲得的制品中的填料含量為25重量％(干燥狀態(tài))，紙的基重(坪量)為56g/m2，進(jìn)行操作，其結(jié)果列于表6中。
另外，比較實(shí)例7的插入原料如下所述。
比較實(shí)例7的插入原料a.紙漿漂白闊葉木漿(LBKP)＝90％漂白針葉木漿(NBKP)＝10％打漿度＝350ccCSFb.碳酸鈣漿液(45％固態(tài)重量百分比)c.陽(yáng)離子淀粉＝10Kg(每噸紙，干燥原料換算)d.內(nèi)添施膠劑＝10Kg(每噸紙，干燥原料換算)e.紫色染料含量＝50ppmf.熒光染料含量＝2500ppmg.陽(yáng)離子性聚丙烯酰胺含有量＝250ppm(干燥原料換算)h.膨潤(rùn)土＝3Kg(每噸紙，干燥原料換算)在上述原料中，在扇式泵16(參照?qǐng)D1)處理之前，添加作為填料的碳酸鈣漿液，在過(guò)濾20之后，添加根據(jù)微粒助留體系方法的作為填料助留劑的膨潤(rùn)土。按照所獲得的制品中的填料含量為25％(重量百分比)(干燥狀態(tài))，紙張基重(坪量)為56g/m2的方式，進(jìn)行操作，其結(jié)果與實(shí)施例8的結(jié)果一起列于表6中。
表6

根據(jù)表6所式的結(jié)果可知，由于采用本發(fā)明的，經(jīng)硫酸處理的碳酸鈣填料，因此與采用過(guò)去的碳酸鈣的情況相比較，單程留著率改善3％，另外，填料保留率也改善10％。
如上所述，如果采用本發(fā)明的，通過(guò)低濃度的硫酸處理的碳酸鈣填料，進(jìn)行抄紙，則獲得下述的效果。
第1，填料保持性增加，但質(zhì)地度沒(méi)有變差。由于通過(guò)低濃度的硫酸處理的碳酸鈣填料與纖維具有結(jié)合性，故單程留著率提高，并通過(guò)添加陽(yáng)離子性助留劑，單程留著率大幅度地提高。
一般，在采用陰離子性保留性助留劑的通常體系中，通過(guò)助留劑凝聚的填料可形成較小的團(tuán)塊，另外，可通過(guò)助留劑，附著于纖維上，但是，其結(jié)果是，質(zhì)地度變差。其原因在于填料未分散于纖維的表面上。另外，在過(guò)去的，網(wǎng)(wire)部設(shè)計(jì)良好的幾種抄紙機(jī)中，可獲得大于50％的填料保持性，在這種抄紙機(jī)中，即使在采用普通的碳酸鈣填料的情況下，也可簡(jiǎn)單地制造一定程度的高填料含量的紙，但是，在低填料保留率的抄紙機(jī)的情況下，如果采用按照本發(fā)明處理的填料，則能使填料保留率改善5％以上。
第2，由于采用本發(fā)明的，通過(guò)硫酸對(duì)表面進(jìn)行處理的碳酸鈣填料，故填料對(duì)纖維的粘著性提高，可形成高填料含量，另外，質(zhì)地度、施膠度的效果也增加，容易獲得平滑度和密度較高的紙。此外，如果在一般的高填料含量的紙中，增加平滑度，則厚度減小，但是，如果采用本發(fā)明的，經(jīng)過(guò)硫酸處理的碳酸鈣填料，則所獲得的高填料用紙的平滑性增加，其結(jié)果是，抄紙機(jī)可在壓光部，以更小的壓力，獲得相同的平滑性，可使高填料含量的紙的厚度增加。
第3，采用本發(fā)明的，以硫酸對(duì)表面進(jìn)行處理的碳酸鈣填料，濕紙的表面上的填料和微小纖維與纖維更易于結(jié)合，故濕紙相對(duì)毛氈的黏著性更加減小。另外，通過(guò)借助硫酸，對(duì)碳酸鈣的表面進(jìn)行處理，填料的表面更加難于吸附內(nèi)添施膠劑(AKD，ASA等)，即使在高填料含量的紙的情況下，內(nèi)添施膠劑的添加量與普通的工序相比較，沒(méi)有明顯差別，另外，該內(nèi)添施膠劑與填料發(fā)生反應(yīng)相比較，更偏于與纖維發(fā)生反應(yīng)，并變化，因此，沒(méi)有施膠效果降低的情況。
第4，通過(guò)采用本發(fā)明的，通過(guò)硫酸對(duì)表面進(jìn)行處理的碳酸鈣填料，填料和纖維粘接的親和性及填料和填料粘接的親和性增加，其作用提供于濕紙時(shí)的良好的濕紙頁(yè)強(qiáng)度，如果用于抄紙機(jī)，則使抄紙機(jī)的壓榨部獲得良好的走紙性。
權(quán)利要求
1.一種碳酸鈣填料，該碳酸鈣填料是在碳酸鈣漿液中，通過(guò)低濃度的硫酸處理而獲得的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸鈣填料，其特征在于對(duì)于上述硫酸的濃度范圍在，所生成的硫酸鈣濃度小于上述硫酸處理時(shí)的溫度的硫酸鈣的溶解度。
3.一種紙，該紙包含有在碳酸鈣漿液中以低濃度的硫酸處理而獲得的碳酸鈣填料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紙，其特征在于在碳酸鈣漿液中，通過(guò)低濃度的硫酸處理而獲得的碳酸鈣填料的含量在5～50％(重量百分比)以上。
5.一種紙的制造方法，其特征在于采用在碳酸鈣漿液中，通過(guò)低濃度的硫酸處理而獲得的碳酸鈣填料，通過(guò)常規(guī)方法，進(jìn)行抄紙?zhí)幚怼?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紙的制造方法，其特征在于對(duì)于上述硫酸的濃度范圍在，所生成的硫酸鈣濃度小于上述硫酸處理時(shí)的溫度的硫酸鈣的溶解度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的紙的制造方法，其特征在于作為助留劑，采用添加量在200～1500ppm(干燥原料換算)的陽(yáng)離子性聚丙烯酰胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的紙的制造方法，其特征在于在抄紙步驟的扇式泵之前，或混合箱中，添加經(jīng)上述硫酸處理的碳酸鈣，另外，在抄紙步驟中的過(guò)濾之前，或之后，添加上述陽(yáng)離子性聚丙烯酰胺。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的紙的制造方法，其特征在于在抄紙步驟的扇式泵之前，或混合箱中，添加經(jīng)上述硫酸處理的碳酸鈣的大部分，在抄紙步驟中的過(guò)濾之前，或扇式泵之前，添加上述陽(yáng)離子性聚丙烯酰胺，并且另外以干燥狀態(tài)下，每噸紙0.5～30kg的添加量，在過(guò)濾之后，添加經(jīng)上述硫酸處理的碳酸鈣填料。
全文摘要
提供一種紙的制造方法，該方法中填料采用在碳酸鈣漿液中以低濃度的硫酸進(jìn)行處理的碳酸鈣，并通過(guò)常規(guī)方法抄紙。上述硫酸的濃度范圍在，所生成的硫酸鈣濃度小于上述硫酸處理時(shí)的溫度的硫酸鈣的溶解度。如使用這種經(jīng)低濃度的硫酸處理過(guò)的碳酸鈣填料，單程留著率及填料保留率提高，但質(zhì)地卻不會(huì)變差，可無(wú)故障地容易地制造30重量％以上的高填料含有紙。
文檔編號(hào)C09C1/02GK1639419SQ0282930
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2002年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月12日
發(fā)明者錢德拉·赫里揚(yáng)托, 盧納瓦蒂, 蔡銘聰 申請(qǐng)人:芝維紙業(yè)化工股份有限公司, 鈴木力夫