造紙方法技術

本發明專利技術涉及含纖維－填料復合物的紙張或紙板基片以及所述基片的制備和使用方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及含纖維-填料復合物的紙張或紙板基片以及所述基片的制備和使用方法。
技術介紹
在造紙過程中，無機材料如沉淀的碳酸鈣(PCC)、研磨碳酸鈣(GCC)、粘土和滑石廣泛地用作填料。在目前的造紙策略中，填料加入量通常為12-25重量％，以便改善紙張的光學性能如白度和不透明度。在有些情況下，出于經濟上的考慮，人們往往會用廉價填料替換昂貴的纖維。為了保證填料保留在纖維幅中，并最終保留在紙產品中，將使用助留劑。通常，助留劑是使造紙配料絮凝并增強填料-纖維“附著”的長鏈聚合物。然而，部分由助留劑所引起的高絮凝水平將在紙幅中形成不均勻性并形成質量差的紙張。為解決該問題，在法國專利92-04474和US5,731,080和5,824,364(Cousin等人)中披露了直接將填料附著至纖維表面上的方法。在此通過引用將其全部內容引入。在這些專利中，紙漿配料的滑流(slip stream)精制至低游離度(＜70加拿大標準游離度與典型的450csf)，然后處理產生高填載的填料-纖維復合物。當將這些復合物重新與未經處理的紙漿進行混合時，能夠實現任何希望的填料量。另一種可供選擇的方法描述于美國專利5,679,220(Matthew等人)和美國專利5,665,205(Srivatsa等人)中，在此通過引入將其全部內容并入。在Srivatsa和Matthew的專利中，在沒有將紙漿經受高精制處理(低游離度)的情況下，將所有配料處理成標稱的填料加入量。然而，由于對較大體積的紙漿進行處理，這種方法將使成本和操作費用增加。因此，在本領域中一直需要容易廉價地產生填料-纖維復合物。在本領域中，已知的是，通過使纖維漿液與消石灰和二氧化碳氣體接觸沉淀碳酸鈣(PCC)來生產纖維-填料復合物。所述的方法描述于Cousin等人，Srivatsa和Matthew等人的專利中。Cousin等人的專利描述了一種獲得纖維-基復合物的方法，所述復合物是通過在擴大表面積的纖維(其表面上具有微纖維)的水懸浮液中就地沉淀碳酸鈣而生產的。沉淀的碳酸鈣(PCC)的晶體在沒有任何粘合劑或助留劑的情況下基本上以直接接枝到微纖維上的顆粒簇排列，因此，所述晶體通過可靠的和不易發生變化的鍵合來俘獲微纖維。Srivatsa等人描述了有關二次纖維配料的就地沉淀。而就形成纖維-填料復合物來說，Cousin等人的專利描述了間歇反應方法，Matthew等人描述了連續方法。通常，當對紙漿進行精制時，在纖維上將產生更大的表面積，并形成另外的錨接位置。然而，通過在造紙過程中從生產液流中獲取纖維，美國專利6,592,712(在此通過引入將其全部內容并入)提供了一種在不需要另外精制的情況下具有大表面積的纖維源。然而，含再循環纖維(也稱之為“細小纖維(fine)”)的內部再循環大表面積纖維流，由于除染料和顏料以外其還包含殘余的未處理填料和其它造紙材料如施膠劑、光學增白劑，因此，在使用時十分易變。這些化學物質在其隨后的使用中將引起一系列的問題，如當暴露至高pH環境中，如在開始形成PCC時所要求的環境中時，將降低剩余施膠劑和OBA的使用效果。另外，利用含“細小纖維”的十分易變的配料將在由其制得的紙基(paper substrate)中造成不均勻性的問題。
技術實現思路
本專利技術的一方面是紙基，其包含平均長度大于或等于75微米的得自闊葉木、針葉木或它們的混合物的多種纖維和附著至部分所述纖維上的填料，另外還包含以所述紙基的總重量計低于50重量％的平均長度小于75微米的纖維。闊葉木、針葉木或它們的混合物的纖維，其加拿大標準游離度為300-600，并且可以是原生纖維(virgin fiber)。平均長度小于75微米的纖維可以是回用纖維(recycled fiber)、再循環纖維、廢纖維、或它們的混合物。長度小于75微米的纖維以紙基總重量計其量為0.1-20重量％。本專利技術的另一方面是紙基，其包含平均長度大于或等于75微米的得自闊葉木、針葉木或它們的混合物的多種纖維和附著至部分所述纖維上的填料，另外還包含以所述紙基的總重量計低于50重量％、平均長度小于75微米的纖維；其中，以紙基的總重量計填料的量為1-30重量％。所述填料可以以0.3-8的填料/纖維的重量比附著。所述填料可以是沉淀的。另外，所述填料可以是沉淀的碳酸鈣。另外，所述填料還可以是選自立方形、scalenohdral、斜方形和文石中的至少一種形狀。填料的平均粒度為0.01-20微米。本專利技術的另一方面是如下所述紙基的制備方法使平均長度大于或等于75微米的得自闊葉木、針葉木或它們的混合物的多種纖維(且部分所述纖維附著有填料)與以所述紙基的總重量計平均長度小于75微米的纖維相接觸。本專利技術的另一方面是通過使平均長度大于或等于75微米、得自闊葉木、針葉木或它們的混合物的多種纖維同時和/或順序地與氫氧化鈣和/或二氧化碳相接觸而制備紙基的方法。本專利技術的另一方面是通過使平均長度大于或等于75微米、得自闊葉木、針葉木或它們的混合物的多種纖維在線地與氫氧化鈣相接觸形成固體低于5％的漿液而制備紙基的方法。本專利技術的另一方面是通過使平均長度大于或等于75微米、得自闊葉木、針葉木或它們的混合物的多種纖維在與氫氧化鈣接觸之前先與二氧化碳氣體相接觸而制備紙基的方法。本專利技術的另一方面是通過使平均長度大于或等于75微米、得自闊葉木、針葉木或它們的混合物的多種纖維在與氫氧化鈣接觸之前先與二氧化碳氣體相接觸而制備紙基的方法。本專利技術的另一方面是通過使平均長度大于或等于75微米、得自闊葉木、針葉木或它們的混合物的多種纖維在pH為7.5-11的環境下同時和/或順序地與氫氧化鈣和/或二氧化碳相接觸而制備紙基的方法。本專利技術的另一方面是通過使平均長度大于或等于75微米、得自闊葉木、針葉木或它們的混合物的多種纖維在管式反應器中同時和/或順序地與氫氧化鈣和/或二氧化碳相接觸而制備紙基的方法，其中于多個添加位置將二氧化碳添加至反應器中。本專利技術的另一方面是通過使平均長度大于或等于75微米、得自闊葉木、針葉木或它們的混合物的多種纖維在一系列的連續攪拌的罐式反應器中同時和/或順序地與氫氧化鈣和/或二氧化碳相接觸而制備紙基的方法；其中將二氧化碳添加至該系列中的每一個連續攪拌的罐式反應器中。本專利技術的另一方面是通過使平均長度大于或等于75微米、得自闊葉木、針葉木或它們的混合物的多種纖維和平均長度小于75微米的纖維在一系列連續攪拌的罐式反應器中同時和/或順序地與氫氧化鈣和/或二氧化碳相接觸而制備紙基的方法，其中將二氧化碳添加至該系列中的每一個連續攪拌的罐式反應器中。附圖說明圖1是紙基ID側的謝菲爾德平滑度(謝菲爾德單位(SU))對包含在紙基中灰分重量％的圖。圖2是紙基NS側的謝菲爾德平滑度(謝菲爾德單位(SU))對包含在紙基中灰分重量％的圖。圖3是在試樣反應形成細小纖維-填料復合物之前和之后，對由得自回收纖維(SaveAll fiber)的細小纖維流試樣的殘余OBA的熒光性的對比表。圖4是采用若干個本專利技術的特征的方法的示意圖。圖5是實施本專利技術方法的一個裝置實施方案的簡圖。圖6是與實施本專利技術方法的裝置相結合、所述方法的一個實施方案的簡圖。圖7是制備纖維-填料復合物的方法的一個實施方案的簡圖，其中，使用(活塞流)反應器并在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種紙基，包含多種得自闊葉木、針葉木或它們的混合物的纖維，所述纖維的平均長度大于或等于７５微米并且所述多種纖維的一部分上附著有填料；以紙基的總重量計小于５０重量％的平均長度小于７５微米的纖維。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蒂莫西S薩馬爾科，阿格尼斯韋林，P弗洛斯，
申請(專利權)人：國際紙業公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]