用于生產(chǎn)配料的方法、配料和紙技術

本發(fā)明專利技術涉及用于制備在紙或紙板制造中使用的含水配料的方法。在所述方法中，填料和/或纖維是采用陽離子型聚電解質(zhì)和納米原纖化纖維素進行處理的。借助于本發(fā)明專利技術，所述紙張的強度以及紙張中所述填料的留著率能夠得到改善。本發(fā)明專利技術還涉及由根據(jù)本發(fā)明專利技術的方法所制備的配料，以及采用所述配料所制造的紙或紙板。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
用于生產(chǎn)配料的方法、配料和紙本申請是專利申請?zhí)枮?01080018912.1、國際申請日為2010年4月29日（國際申請?zhí)枮镻CT/FI2010/050350）、專利技術名稱為“用于生產(chǎn)配料的方法、配料和紙”的專利技術專利申請的分案申請。
本專利技術涉及用于制備在紙或紙板制造中使用的含水配料的方法。本專利技術還涉及由根據(jù)本專利技術的方法所制備的配料，以及采用該配料制造的紙或紙板。
技術介紹
出于經(jīng)濟原因，造紙工業(yè)的趨勢是增加填料在紙制品中的比例，從而減少對纖維的使用。除了低價格和良好可用性之外，填料也提高了紙張的適印性能和光學性質(zhì)。然而，與增加填料比例相關的問題是，填料添加導致紙制品的力學性能降低。紙張的這些力學性能取決于纖維間粘合，而填料由于其硬度和差的氫鍵形成能力會部分抑制這種纖維間粘合形成。因此，提高纖維和填料之間的粘合對于改善加填料的紙張的強度是必要的。此外，纖維和填料之間更好的親和力也將導致對填料的更好的留著。纖維和填料之間的相互作用已經(jīng)得到了廣泛的研究，并且已經(jīng)提出了用于改善纖維間粘合的許多不同的解決方案。其中，紙張強度的損失已經(jīng)通過使用更細的填料顆粒得以減少。這個問題的另一種解決方案是向纖維懸浮液中添加淀粉，因為淀粉在纖維上的吸附通過增加纖維間粘合的強度而增加了紙張強度。雖然淀粉是非常具有成本效益的，但是因為淀粉在成型網(wǎng)上的顯著的粘性問題，所以它不能以高濃度使用。此外，在紙張中添加細小纖維是彌補因填料的存在而引起的強度損失的另一種有效的途徑。然而，添加的細小纖維可能會引起脫水問題。如上所述，已經(jīng)提出了許多不同的解決方案以改善纖維和填料之間的相互作用，以便提高加填料的紙張的強度。然而，仍然需要可以使用高含量的填料的方法，使得最終紙制品的強度不會下降并且使得該方法不會對制造工藝造成任何其它不良的影響。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的在于提供用于制備在紙和紙板制造中使用的含水配料的新型方法，使得由該配料所制造的紙制品具有高填料加入量，以及良好的機械強度。本專利技術的目的還在于提供用于制備配料的新型方法，以便改善纖維和填料之間的相互作用。為了實現(xiàn)這些目標，根據(jù)本專利技術的用于制備含水配料的方法的特征在于將在權利要求1的特征部分中出現(xiàn)的內(nèi)容。本專利技術還涉及由根據(jù)本專利技術的方法所制備的配料，以及采用由根據(jù)本專利技術的方法所制備的配料所制造的紙或紙板。本專利技術基于對纖維和/或填料表面的改性，使得纖維填料間粘合將得到提高，因為填料與纖維形成粘合的能力不足是導致低的填料留著率以及加填料的紙張的機械性能的損失的主要原因。在根據(jù)本專利技術的方法中，至少填料表面在配料制備期間是通過對陽離子型聚電解質(zhì)和納米原纖化纖維素(NFC)的吸附而改性的。這種改性在填料的周圍產(chǎn)生陽離子型聚電解質(zhì)和NFC的雙層，這改善了填料與纖維之間的親和力。另外，可通過在纖維的周圍形成陽離子型聚電解質(zhì)和NFC的雙層對纖維表面進行同樣的處理。填料和/或纖維在配料制備期間是采用陽離子型聚電解質(zhì)和納米原纖化纖維素進行處理的。改性可以以不同的方式進行。采用陽離子型聚電解質(zhì)和NFC對填料進行處理可以通過在將陽離子型聚電解質(zhì)和NFC添加到纖維懸浮液之前對填料及陽離子型聚電解質(zhì)和NFC進行混合來進行。可選地，對纖維和填料表面的改性可在沒有分開的混合步驟的情況下在纖維懸浮液中同時進行，或者可在向纖維懸浮液中添加填料之前采用陽離子型聚電解質(zhì)和NFC對纖維表面進行處理。也可以對填料和纖維一個采用陽離子型聚電解質(zhì)而另一個采用納米原纖化纖維素分別地進行處理。改性的方式可以根據(jù)便利性進行選擇，例如基于現(xiàn)有的造紙廠布局。一種可選的方式是通過形成上文所描述的陽離子型聚電解質(zhì)和NFC雙層來對填料表面進行改性，并且平行地通過對陽離子型聚電解質(zhì)的吸附來對纖維表面進行改性，因為對纖維上陽離子型聚電解質(zhì)的吸附增加了纖維間粘合的強度，并且增加了改性填料對纖維素纖維的親和力。因此，通過陽離子型聚電解質(zhì)和NFC對填料表面的改性結合通過陽離子型聚電解質(zhì)對纖維的改性，使得填料纖維間粘合并且從而使得最終紙制品的填料留著率和機械性能大大提高，尤其是Z方向的。在造紙中所使用的任何常規(guī)的陽離子型聚電解質(zhì)均適合于根據(jù)本專利技術的方法。優(yōu)選地，陽離子型聚電解質(zhì)是陽離子淀粉。在配料制備中，通常所使用的至少一部分填料是采用包含吸附到填料表面的陽離子淀粉和納米原纖化纖維素的填料來代替的。除改性填料之外，配料還可以包含本領域技術人員已知的其它填料、上漿材料和添加劑。采用陽離子型聚電解質(zhì)和納米原纖化纖維素對填料或纖維表面的改性導致纖維填料間粘合增加。這種增加大大提高了填料的留著率，并且增強了陽離子型聚電解質(zhì)的效果。此外，當紙張的強度增加時，納米原纖化纖維素對于維持紙張的松厚度是有利的。最后，還可以提及的是，采用陽離子淀粉與NFC的組合所達到的紙張的強度和留著率值與采用大量陽離子淀粉所獲得的那些是相似的，但所述大量是不可能的，因為添加如此高的淀粉量會導致粘性問題。附圖說明現(xiàn)在將參考附圖對本專利技術進行更詳細地描述，其中：圖1示出了對在實施例1中所使用的不同的組分進行混合的策略，圖2示出了作為PCC的添加量的函數(shù)的在手抄紙上所留著的PCC的量(實施例1)，圖3示出了作為填料含量的函數(shù)的手抄紙的抗張強度和內(nèi)結合強度(ScottBond)(實施例1)，圖4示出了作為手抄紙的密度的函數(shù)的手抄紙的抗張強度(實施例1)，圖5示出了作為填料含量的函數(shù)的手抄紙的抗張強度(實施例1)，圖6示出了作為填料含量的函數(shù)的手抄紙的抗張強度(實施例1)，圖7a至7g示出了對在實施例2中所使用的不同的組分進行混合的策略，圖8a和8b示出了作為填料含量的函數(shù)的手抄紙的抗張強度(實施例2)，以及圖9示出了作為填料含量的函數(shù)的手抄紙的抗張強度和內(nèi)結合強度(實施例2)。具體實施方式在根據(jù)本專利技術的方法中，填料和/或纖維表面是通過在配料制備期間對陽離子型聚電解質(zhì)和納米原纖化纖維素(NFC)的吸附進行改性的，以便改善纖維和填料之間的相互作用。已經(jīng)觀察到，在適用于造紙廠工藝的簡單處理期間，陽離子型聚電解質(zhì)和納米原纖化纖維素能夠吸附在用于紙和紙板制造的填料和纖維的表面。對填料和/或纖維表面的改性可以通過將它們與陽離子型聚電解質(zhì)和納米原纖化纖維素混合來進行。優(yōu)選地，填料和纖維是首先采用陽離子型聚電解質(zhì)和其次采用納米原纖化纖維素通過將它們添加到纖維填料懸浮液中而進行處理的?？蛇x地，填料是在添加到纖維懸浮液之前采用陽離子型聚電解質(zhì)和納米原纖化纖維素進行處理的。同樣在這種情況下，優(yōu)選地，填料是首先采用陽離子型聚電解質(zhì)和其次采用納米原纖化纖維素通過將它們添加到填料懸浮液中而進行處理的。為了增加纖維間粘合的強度，在將改性填料添加到纖維懸浮液之前，可采用陽離子型聚電解質(zhì)對纖維進行處理。術語納米原纖化纖維素是指分離的纖維素微纖絲或來源于纖維素原料的微纖絲束的統(tǒng)稱。納米原纖化纖維素通常具有這樣的高深寬比：長度可能超過一微米而數(shù)均直徑通常小于200nm。納米纖絲束的直徑也可以更大但一般小于5μm。最小的納米纖絲與所謂的基原纖絲相似，基原纖絲的直徑通常是2-12nm。纖絲或纖絲束的尺寸取決于原材料和離解方法。納米原纖化纖維素也可包含一些半纖維素；半纖維素的量取決于植物來源。來自纖維素原材料、纖維素漿、或精漿的納米原纖化纖維素本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
用于制備在紙或紙板制造中使用的含水配料的方法，在該方法中，所述配料是通過向纖維懸浮液中添加至少填料而制備的，其中填料和/或纖維是采用陽離子型聚電解質(zhì)和納米原纖化纖維素進行處理的，其特征在于，所述填料和所述纖維是一個采用陽離子型聚電解質(zhì)而另一個采用納米原纖化纖維素分別地進行處理。

【技術特征摘要】
2009.04.29 FI 200954801.用于制備在紙或紙板制造中使用的含水配料的方法，在該方法中，所述配料是通過向纖維懸浮液中添加至少填料而制備的，其中填料和/或纖維是采用陽離子型聚電解質(zhì)和納米原纖化纖維素進行處理的，其特征在于，所述填料和所述纖維其中之一采用陽離子型聚電解質(zhì)而另一采用納米原纖化纖維素分別地進行處理。2.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，所述填料含量是所述配料中纖維干重的1%至60%。3.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，所述填料含量是所述配料中纖維干重的20%至40%。4.根據(jù)權利要求1-3中任一項的方法，其特征在于，所述填料是沉淀碳酸鈣(PCC)。5.根據(jù)權利要求1-3中任一項的方法，其特征在于，所述納米原纖化纖維素是以所述配料中纖維干重...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：J萊恩，M奧斯特伯格，D米奎爾，L波約拉，I西尼薩洛，H科索南，
申請(專利權)人：芬歐匯川集團公司，
類型：發(fā)明
國別省市：芬蘭;FI