制造紙和紙板的方法

專利名稱：制造紙和紙板的方法
技術領域：
本發明涉及含有紙漿或木纖維的纖維產品，和這種產品的制造方法，其中填料顆粒附著在紙漿纖維或木纖維之間以及附著在纖絲上，此后由該纖維漿制造紙或紙板。現有技術描述
通常，用于制造紙和紙板的填料或顏料具有小于5微米的平均粒度和淺顏色。最典型的填料包括高嶺土、滑石、重質碳酸鈣和沉淀碳酸鈣。此外，存在更昂貴的所謂專用顏料，如沉淀硅酸鋁、緞光白和二氧化鈦。精確區分填料和涂布顏料是困難的；但是，粗略而言，填料具有比涂料中所用的顏料大的粒度。從最大光散射的角度看，最常見的填料和涂布顏料的最佳粒度為0.4-0.5微米。通常，該涂布顏料的平均粒度為0.5-1微米，填料的平均粒度為
1.5-4微米。常用于制造紙和紙板產品的填料的一個問題在于，它們使最終產品變弱。特別地，具有大填料含量的紙等級，如復印紙和專用雜志紙通常需要與現狀相比改進的剛度。在紙和紙板制造中實現較輕基重的努力也強調對剛度的需要。通常，隨紙中的填料量提高或如果基重降低，紙的剛度弱化。在印刷紙中使用填料時，剛度的這種降低與強度的降低一起構成品質方面的主要問題。傳統上，通過添加單獨的增強添加劑或降低填料量來解決這一問題。但是，考慮到紙漿的價格和性質，這不是可盈利的。用作紙和紙板制造中的填料的最常見粘土礦物是主要由高嶺石構成的高嶺土。高嶺土礦物具有包含二氧化硅的四面體層和氧化鋁的八面體層的雙層層狀結構。這些層通過氧原子互連。由于高嶺土表面的硅烷醇基團，當懸浮在水中時，高嶺土礦物的表面帶負電荷且其邊緣帶正電荷。通過干法或濕法制造高嶺土 ；但是，在濕法中，可以在各種工藝階段對高嶺土最終亮度施加更大的化學影響。最常見的商業高嶺土等級包括水洗、層離、煅燒和化學結構化的高嶺土。水洗等級通常含有在它們的表面互相貼合的若干高嶺土片。在層離等級中，通過將它們研磨成較小組和單高嶺土片，分離高嶺土表面。通過使具有方便地小粒度分布的高嶺土片在大約1000°c的溫度下部分相互熔合，制造煅燒高嶺土。在超過450°C的溫度下，高嶺土晶體的結構開始改變。在大約500 - 8000C的溫度下加熱的高嶺土晶體被稱作偏高嶺土。偏高嶺土和煅燒高嶺土的優點特別表現為與水洗和層離高嶺土相比亮度和不透明度的改進。這基于下述事實:在煅燒高嶺土中的高嶺土片之間，存在有效散射光的空氣與高嶺土界面。在該結構化高嶺土的結構中形成的孔隙進一步有助于油墨凝固。化學結構化高嶺土的制造基于相同界面的形成，但在這種情況下，界面可互相化學鍵合一非借助高溫。化學結構化高嶺土的光散射效率通常在層離和煅燒高嶺土之間。使用高嶺土以及其它填料的最大缺點特別是在用填料替換物料時紙或紙板結構的強度的弱化。這是因為填料通過本身附著到纖維表面上而防止在纖維之間形成氫鍵。在說明書FI 20020566中，已經證實，通過使用平均粒度超過5微米的結構化填料附聚物，用與小于5微米的正常填料相同的填料含量實現纖維網絡的改進的強度。說明書FI 20085227進一步表明，通過改進超過5微米的填料附聚物的表面的形成氫鍵的能力，實現纖維網絡的強度和剛度的進一步改進。
以此方式，獲得具有適合填充紙漿纖維之間的開孔的尺寸級的填料顆粒。由此實現纖維產品的所需強度并同時可替代一部分紙漿。通常，在現有技術中，實現強度是足夠的。但是，填料和添加劑的另一用途是極難與改進產品強度一起改進的留著率(rention)。在紙或紙板的制造中，已知通過將固體物質紙漿脫水形成紙或紙板產品。在所有原材料中，水的量明顯最高，理念是借助網部、壓榨部和干燥部從最終產品中盡可能快地除去水。脫水是影響造紙經濟性的最重要因素之一，且理念是通過各種絮凝劑和凝結劑等以化學方式實現其。關于機械脫水，目的是借助網部、壓榨部和干燥部實現其。更有效的脫水也導致在干燥部中對干燥能量的需求降低。各種填料也比纖維結合較少的水，由于加速脫水而有助于它們的使用的經濟優點。在網部、壓榨部和干燥部中，在使用填料時，較低的保水能力表現為較快脫水和因此在干燥中的較低能量成本。通常，填料和纖維具有陰離子電荷。因此，為了改進填料留著率，通常應向紙漿供應離子或聚合物形式的陽離子電荷以使填料結合到纖維網絡上。在印刷紙中，由干纖維計算的填料含量為大約30%。可以將助留分成機械和化學助留，其中化學助留確實更重要。機械助留對聞基重的紙板更有意義。在用填料替代纖維時紙或紙板產品的強度和剛度的降低主要由下述事實造成:因為填料表面不形成氫鍵，填料弱化纖維之間的氫鍵形成。目前，填料直接添加到紙漿中。在網部，只有一部分添加的填料附著到成品紙或紙板幅上。其余填料行經白水系統以最終構成成品紙或紙板結構的一部分，但隨后主要由于各種疏水物質附著到白水系統的填料上，各種運行性問題的風險提高。在造紙或紙板機中，由這造成的運行性問題通常表現為例如絲網和氈的污染、斷裂。白水系統的一部分填料也最終困擾污水處理裝置，因為其無法完全隨成品紙或紙板離開該工藝。因此，需要這樣的的纖維產品:其中填料本身更有效附著到纖維上，并同時賦予產品與已知解決方案相比優選進一步改進的有利強度性質。發明概沭
本發明的一個目的是提供具有良好強度和高不透明度的新型紙或紙板產品。本發明的一個目的特別是提供含有附著在纖維之間的顆粒和附著到纖絲上的碳酸鹽作為填料的新型紙或紙板產品。本發明的目的是在紙和紙板產品的制造中利用含碳酸鹽的水性鹽組合物(aqueous, carbonate-bearing salt composition)懸浮結構化高嶺土。以此方式，確保在網部中的盡可能快的脫水和高的網上留著率(wire retention)以及紙和紙板的特定品質性質的改進。為了并入高嶺土片，尤其可以使用膠乳作為粘合劑，借此使高嶺土片和堆疊體互相附著以通過混合技術或噴霧干燥由高嶺土漿料形成顆粒或附聚物。目的是提供平均粒度超過5微米的結構化高嶺土。由此干燥的結構化高嶺土可隨后通過在爐中加熱轉化成煅燒高嶺土或偏高嶺土。在紙或紙板的制造中，通過使用根據本發明懸浮在水性溶液中的結構化高嶺土實現改進，由此在網部中采用更快的脫水和更高的留著率。優選在網部結尾和/或在壓榨部后，由在該水性鹽組合物中制備的高嶺土漿料，借助pH、壓力或溫度的提高使碳酸鹽填料沉淀到纖維結構上。目標是在纖維結構的內腔和纖絲中引入所需量和分布的沉淀碳酸鹽填料，由此防止結構化高嶺土的使剛度變弱的作用。同時，由此制成的碳酸鹽填料提高了單獨使用結構化高嶺土實現的亮度、不透明度和適印性。在理想的紙或紙板結構中，由此制成的碳酸鹽填料包含在纖維的纖絲中以尤其提高剛度，且結構化高嶺土包含在纖維網絡的空隙中，由此，因填料防止在纖維之間形成氫鍵而造成的纖維網絡的強度和剛度弱化會小于使用平均粒度小于5微米的填料或顏料時。本發明因此涉及含有紙漿纖維或木纖維的纖維產品，該產品優選是紙或紙板，和這種產品的制造方法，其中填料顆粒附著在紙漿或木纖維之間和附著到纖絲上，此后由該紙漿制造所述紙或紙板。更確切地說，本發明的纖維產品以權利要求1的特征部分中所述的內容為特征。本發明的纖維產品的制造方法又以權利要求10的特征部分中所述的內容為特征。本發明是多功能的并改進多種性質:紙和紙板的品質性質和制造方法的經濟效能。通過將尺寸合適的碳酸鹽與尺寸合適的結構化高嶺土顆粒合并，本發明尤其能夠改進亮度、不透明度和適印性；同時，可以在網部中加速脫水和改進留著率。使用高嶺土的另一優點還包括進一步改進由沉淀碳酸鹽填料賦予纖維結構的剛度、不透明度、亮度和適印性的作用。同時，最終產品的一部分纖維現在被填料替代而不使強度性質變弱。本發明的優選實施方案詳述
本發明涉及含有紙漿纖維或木纖維的纖維產品，其中填料顆粒附著在纖維之間和附著到纖絲上，一部分顆粒由高嶺土、偏高嶺土或煅燒高嶺土的結構化附聚物或顆粒構成，且一部分由碳酸的鹽或酯或其組合，優選各種狀態的碳酸鹽構成。本發明證實，當在結構化高嶺土漿料的制造中使用水性鹽組合物時和當用堿提高用這種組合物稀釋的紙或紙板漿的PH和/或提高溫度時(可能與提高紙漿的固體物質含量同時)，碳酸鹽填料可以沉淀到紙或紙板結構上。這種沉淀碳酸鹽填料對紙或紙板產品的亮度、不透明度、適印性(油墨的吸收性)、厚度和剛度具有正面作用。該產品可含有多達25重量％的結構化高嶺土顆粒(按干物質計)，在纖維中至少5重量％。它們是基本球形的并具有〉5微米，優選10-40微米，更優選20 - 40微米的尺寸。它們由化學結構化高嶺土附聚物或顆粒構成，任選加工它們以使其一部分，優選表面被煅燒或改變成偏高嶺土。該填料的高嶺土優選是層離、水洗、干分級(dry-classified)的或借助兩種或更多種所述處理方法處理。該產品中碳酸鹽的量為至少0.01重量％ (按干物質計)，例如0.01 - 5重量％，特別是0.01 - 3重量％。在常壓下，該碳酸的鹽包含碳酸鹽或碳酸氫鹽，優選碳酸氫鹽和膠態碳酸鹽。它們可具有〈0.3納米，最合適〈0.1納米的平均粒度。“膠態碳酸鹽顆粒”在本申請中是指具有小于300納米，優選小于100納米的小平
均粒度的碳酸鹽。碳酸的鹽或酯優選由相應的氧化物或氫氧化物制成且它們由無機或有機鹽或幾種鹽的復合物或混合物構成，最優選為鈣鹽或鎂鹽或其混合物。根據本發明的一個優選實施方案，該填料顆粒通過粘合劑相互附著和附著到纖維上，所述粘合劑優選是膠乳、二氧化硅、明礬或醛或其混合物，最優選為0.5 - 50重量％的量。該產品可進一步含有其它助留劑或絮凝或凝結微粒或其混合物，優選至少微粒，最優選與傳統助留劑一起。各種合成和天然聚合物在本發明中充當助留劑。天然聚合物通常被稱作多糖。這些的實例包括淀粉，如果不考慮纖維，其是紙和紙板制造中最常用的天然聚合物。關于合成聚合物，應提到聚丙烯酰胺。聚合物特別選自聚丙烯酰胺、聚乙烯亞胺、淀粉、聚二烯丙基二甲基氯化銨、聚丙烯酰胺、聚胺、淀粉基凝結劑、上述的任何共聚物或兩種或更多種這樣的聚合物或共聚物的混合物。該聚合物最優選是聚二烯丙基二甲基氯化銨、聚胺、聚丙烯酰胺或其中兩種或更多種的共聚物。無機的所謂微粒優選與這些聚合助留劑一起使用以改進脫水、留著和成形。在這些無機微粒中，膠態二氧化娃(聚娃酸、二氧化娃溶膠(silicon dioxide sol)、微凝膠等)和膨潤土尤其適合此用途。其它替代品包括其它溶膠、凝膠、微凝膠、硅酸和聚硅酸或含有膨潤土或二氧化硅的它們的混合物。該產品還可含有一種或多種本身已知的化學品，其選自鋁化合物、漿料膠料(stock sizes),表面施膠劑、防粘劑、著色劑、淀粉、熒光增白劑、分散劑、防沫劑、塑料顏料和傳統填料和涂料。 本發明還涉及這樣的纖維產品的制造方法，其中
-將氧化物或氫氧化物添加到水性溶液中以形成氫氧化物漿料，并通過向該溶液輸送二氧化碳來將該溶液的PH降至6.0 - 8.3的范圍，以使由該溶液的固體物質總重量計算，由二氧化碳和氫氧化物漿料形成的碳酸的鹽的含量為至少0.01%,由此形成鹽組合物；
-將高嶺土片或堆疊體或兩者與粘合劑一起懸浮在水中，由此形成高嶺土組合物；
-在噴霧干燥器中由該高嶺土組合物制造高嶺土滴，所述高嶺土組合物由高嶺土片或堆疊體或兩者形成并含有粘合劑，由此還蒸發過量水，由此形成結構化高嶺土顆粒；或由在上述鹽組合物或其溶解部分中的呈含粘合劑的漿料形式的高嶺土片或堆疊體或兩者借助混合技術形成這些結構化高嶺土顆粒；
-任選地，將該噴霧干燥的結構化高嶺土顆粒與上述鹽組合物或其溶解部分混合；
-將由此形成的結構化高嶺土顆粒與該鹽組合物或其溶解部分一起混合到紙或紙板漿中，由此形成纖維分散體；和
-在將該分散體過濾、壓榨和干燥成紙或紙板的同時，使碳酸鹽從該鹽組合物沉淀到該分散體中的顆粒中。簡言之，在本發明的方法中，用根據本發明懸浮在鹽組合物中的高嶺土組合物稀釋紙或紙板漿的固體物質。該鹽組合物由在生產狀態全程中添加到水溶液中或在保持低于
8.3的pH下在水性溶液中產生的碳酸鹽狀態(即碳酸鹽和碳酸氫鹽)和鈣或鎂離子或其混合物構成。這些碳酸鹽狀態尤其可包括在pH低于8.3時在水性溶液中形成的膠體大小的碳酸鹽顆粒、碳酸氫根離子、碳酸根離子和碳酸。在本發明中，在位于造紙機的網前箱之前的紙或紙板產品制造階段將結構化高嶺土的漿料添加到與上文所述類似的鹽組合物中，或在這種鹽組合物中形成結構化顆粒。該結構化高嶺土漿料非常可用于例如在造紙機的網部中加速脫水和改進留著。例如，在紙或紙板的干燥中，可以使碳酸鹽從該鹽組合物沉淀到纖維結構上，該碳酸鹽增強高嶺土的光散射效率，由此不透明度和亮度提高，同時填料總量保持相同。除在紙和紙板干燥中發生的溫度提高外，可以通過提高PH (例如通過使用堿)或通過提高網部、壓榨部和干燥部中的壓力來沉淀碳酸鹽。但是，必須在長和短周期中設法使紙或紙板制造的PH保持在酸性側。在水性溶液中的高嶺土漿料天然酸性，而碳酸鈣和滑石漿料為堿性。在通過提高溫度或壓力或通過靠添加堿提高PH來提高循環水的pH的情況下，這不在造紙或紙板機的網前箱或網部之前進行。所述“水性溶液”可以是任何含水溶液。但是，根據本發明的一個優選實施方案，這種水性溶液是原水、化學或機械凈化水、網用水(wire water)、凈化至各種純度的過濾水、或造紙廠中使用的另外種類的水或它們的混合物，優選為從中分離或已從中分離固體物質的過濾水或工藝用水。根據本發明的另一優選實施方案，所用的所述水性溶液由化學漿(硫酸鹽或亞硫酸鹽紙漿)、機械或化學機械紙漿、借助堿制成的紙漿、再生纖維、脫墨漿(通過洗滌或浮選凈化)、納米纖維素、涂覆的篩洛(coated reject)、未涂覆的篩洛(uncoated reject)或其混合物構成。特別根據這種第二優選實施方案，首先由該水性溶液制造紙漿，將該紙漿的固體物質與該紙漿中的溶液混合，此后進行上述方法的階段。除所述水性溶液外，“鹽組合物”因此含有碳酸的鹽。該鹽組合物優選由鎂或鈣的碳酸鹽或碳酸氫鹽或其混合物構成，其優選通過將氧化物或氫氧化物的漿料添加到該水性溶液中和通過向該溶液輸送二氧化碳，以使該水性溶液中的pH在此階段全程保持基本低于8.3來制造，由此形成碳酸氫鹽和膠態碳酸鹽,它們的平均粒度〈0.3納米,最優選〈0.1納米。在造紙和紙板機中，目標通常是使白水系統的pH保持在6 - 8內。例如，隨后利用碳酸鹽離子的化學和由其提供的PH緩沖。在酸性pH下，可溶二氧化碳(CO2)和在次要程度上，碳酸(H2CO3)，是碳酸鹽的主要狀態。在中性(pH 7左右)和堿性范圍內，碳酸氫根(HC03_)是碳酸鹽的主要狀態，直至pH
10。“主要”是指至少50重量％的狀態包含碳酸鹽。在極堿性范圍(pH > 10)內，碳酸根(CO32O是主要狀態。在從堿性范圍移向酸性范圍時，基本所有C032_在大約8.3的pH下轉化成HC03_形式。在紙和紙板制造的最重要的pH范圍pH 6 - 8內，碳酸氫根(HC03_)因此是主導狀態。“結構化高嶺土顆粒”由該高嶺土組合物的高嶺土片或堆疊體制成，其可能進一步加工，以使至少一部分高嶺土，優選其表面的至少一部分轉化成偏高嶺土或煅燒高嶺土。通過借助粘合劑噴霧干燥該高嶺土漿料，制造結構化高嶺土的顆粒或附聚物。為了噴霧干燥，可以使用旋轉霧化器、排料噴嘴、雙流體噴嘴、超聲或上述這些的組合。可以由這些顆粒或附聚物通過在爐中加熱噴霧干燥的高嶺土顆粒或附聚物或借助粘合劑使用混合技術制成的那些制造偏高嶺土或煅燒高嶺土。在“結構化”高嶺土的制造，即噴霧干燥中，還可以使用非高嶺土的原材料。在噴霧干燥或與粘合劑一起使用混合技術之前，可以例如將碳酸鈣、二氧化鈦、滑石或二氧化硅或幾種物質等添加到在制造顆粒或附聚物之前在水性溶液中制成的高嶺土漿料中。除了這些顆粒和附聚物外，該“纖維分散體”含有纖維源、粘合劑和上文提到的鹽組合物。在本發明中，纖維可以由化學漿或機械漿構成。例如，硫酸鹽和亞硫酸鹽纖維素纖維、溶解漿、納米纖維素、化學機械紙漿(CTMP)、熱機械漿(TMP)、壓力磨木漿(PGW)、磨木漿、再生纖維或脫墨漿的纖維可充當纖維。粘合劑沉降在形成的高嶺土顆粒的表面上并通過將顆粒互相粘合并特別通過將顆粒粘合到纖維上來發揮作用。絮凝劑、凝結劑或微粒或它們的混合物或共聚物可以以由該溶液或分散體的固體物質總重量計算至少0.01%，特別是大約0.01 - 3%的量作為助留劑添加到該水性溶液或纖維分散體中，優選至少微粒，最優選與傳統絮凝劑或凝結劑一起。也可以將一種或多種本身已知的化學品添加到該纖維分散體中，該化學品選自鋁化合物、衆料膠料(stock sizes)、表面施膠劑、著色劑、淀粉、突光增白劑、塑料顏料、天然和合成聚合物和填料和涂料。在紙或紙板制造的干燥階段或通過提高pH，可以將該鹽組合物中所含或與該纖維分散體混合的碳酸氫根離子轉化成碳酸鹽。相應地，在提高溫度時，釋放二氧化碳且碳酸氫根根據下列反應方程式與游離鈣或鎂離子反應:
Ca2+ + (HCO3O2 — CaCO3 I + CO2 + H2O 個。在用堿，例如NaOH或Ca(OH)2提高pH時，可以根據下列反應方程式沉淀碳酸鹽顆粒:
Ca2+ + (HCO3O2 + 2Na0H — CaCO3 I + Na2CO3 + 2Η20.Ca2+ + (HCCV)2 + Ca(OH)2 — 2CaC03 I + 20H'由此形成的碳酸鹽顆粒安置在纖絲與纖維之間，保持纖絲在它們的向外位置和為該紙或紙板的結構提供不透明度、亮度、剛度和厚度(蓬松性)。該紙或紙板表面上的碳酸鹽特別改進印刷油墨的吸附。一部分沉淀碳酸鹽也在纖維的內腔和孔隙內。結構化高嶺土又填充留在纖維網絡的纖維之間的空隙，由此與使用例如平均粒度為3微米或更小的純填料時相比較少降低強度和剛度。由這些成分形成的分散體隨后混合形成紙漿，其在本發明的方法的最后階段過濾、壓榨并干燥成紙或紙板產品。在此階段，通常，大約10微米的開孔留在纖維之間。但是，在除水時，本發明中所用的尺寸大約10微米的高嶺土附聚物從該紙漿漂移到這些開孔中，由此提高可形成氫鍵的表面積。使用商業填料時，強度的降低更顯著，因為纖維之間的用于形成氫鍵的表面積較少。因此，在本發明中使用平均粒度為大約15微米的結構化高嶺土。下列實施例描述了本發明的具體優選實施方案。它們旨在例示由本發明實現的益處和優點，而不限制本發明的范圍。
實施例下列結果表明，通過合并結構化高嶺土和碳酸鹽(其在分散體中沉淀并源自碳酸的鹽)，獲得亮度、不透明度、適印性、強度和剛度的最佳結果。將高嶺土懸浮在酸性水中和在紙漿中使用其在網部、壓榨部和干燥部中加速脫水和改進留著率。實施例1.結構化高嶺土和酸性水的制造
在此實施例中，在離子交換水中制造鹽組合物，其在下文中被稱作酸性水(下面也稱作“AW”)。首先,將25千克離子交換水稱入各個可密封塑料罐(體積30升)中。向其中加入170克燒石灰(CaO)，在添加前已在45°C下在600克離子交換水中熟化。通過將二氧化碳添加到由此形成的弱氫氧化鈣漿料Ca (OH)2中，pH從大約12降至6.3。使這種溶液沉降12小時，此后從該罐中分離尚未沉降的膠體部分。在試驗中不使用沉降在底部的沉淀物。將Dry Covergloss (Kamin LLC)高嶺土粉末在離子交換水中懸浮至20%的干物質含量。在淘析中，使用0.2% Dispex MO (BASF)分散劑和8%膠乳(Acronal S505, BASF),由高嶺土重量計算。此后，將該懸浮液噴霧干燥(Niro, mobile minor)。該懸浮液的進料速率為50 ml/min，霧化器的旋轉速度為大約25 000轉/分鐘，干燥空氣的溫度為250°C，且輸出空氣的溫度為110°C。將干燥的結構化高嶺土(下文為“struc”)冷卻至室溫并懸浮在酸性水中以形成20%漿料。由此制成的結構化高嶺土(struc+AW)的平均粒度為15微米(Sedigraph 5120, MicromeriticsX實施例2.結構化高嶺土漿料的添加對由該紙漿制成的紙的性質的影響
在此試驗系列中，使用Valley研磨機首先研磨漂白松木漿和漂白樺木漿的混合物至30的SR值。在該紙漿重量中松木漿的量為30%且樺木漿的量為70%。根據標準方法SCAN-C25:76研磨紙漿。這種紙漿用離子交換水根據本發明稀釋至0.2%的稠度，向其中加入O、20或40% (由干紙漿計算)的根據前一實施例制成的結構化高嶺土和酸性水的20%漿料(struc+AW)。此外，為了比較結果，制造用純離子交換水稀釋至0.2%的紙漿，向其中加入O、20 或 40% 的沉淀碳酸I丐(由干紙衆計算)(PCC, Precarb FS-240, Shaefer Finland Oy)>Covergloss (Kamin LLC)或Alphatex (Imerys)。在將其添加到紙衆中之前，由所有這些在離子交換水中制造20%衆料。這些試驗點被稱作struc+AW、struc、PCC、Covergloss和Alphatex0關于縮寫:
“Struc”是指結構化高嶺土 ；
“PCC”是指沉淀碳酸鈣；
“Covergloss”是含有傳統非結構化高嶺土的填料；和 “Alphatex”是傳統非結構化煅燒高嶺土。在酸性水(由此該試驗點也由縮寫AW表示)或在純離子交換水中由所有這些制造漿料并將這種漿料添加到紙泥中，由其形成根據該試驗點的紙漿。由由此制成的稠度0.2%的紙衆，根據標準SCAN-C 26:76 (SCAN-M 5:76)在沒有循環水的片材模具中制造80克/平方米的片材。通過使用陽離子聚丙烯酰胺(PraestaretPK 435)作為助留劑，由各試驗點制造10個片材。通過在沒有剪切力的情況下混合，添加250 g/t聚丙烯酰胺。此后,濕壓這些片材并如Pertti Aaltonen在1986年的公開(PerttiAaltonen: Kuituraaka-aineen ja paperin testausmenetelmia (Testing methods forfibre raw material and paper), Otakustantamo, 1986)中所述在轉筒式干燥機中干燥(120°C，2小時)。將由此制成的所有片材輸送以在23°C和50%相對濕度下通風48小時。此后，核實片材的基重并測定這些性質:
填料含量(525°C和2小時)
ISO 亮度(L&W Elrepho Spectrophotometer SE070), ISO 2470不透明度(L&W Elrepho Spectrophotometer SE070), ISO 2471Scott 結合(Scott bond) (Internal bond tester Huygen), Tappi_UM403剛度(L&W 紙彎曲試驗機 SE160), ISO 2493/SCAN-P 29:95。 片材的基重為80克/平方米的目標基重，準確度為±0.6克/平方米。在此試驗中，通過測量光學密度，評估片材的印刷性質。通過Universial Testprinter (TestprintB.V.)使用 Cold set black (Sun Chemical,粘度 7.3 Pas)在片材的網面(wire side)上用10毫克油墨印刷片材。在印刷后24小時后,使用密度計(Macbeth)由通風和干燥的樣品測量光學密度。Universial試驗印刷機使用630 N的壓力和I m/s的速度。根據由片材測得的(525°C和2小時)填料含量，將結果線性正規化至10%的相同填料含量。95%的可靠性是指95%的置信區間。表1.80克/平方米的片材，正規化至10%的填料含量.
權利要求
1.含有紙漿纖維或木纖維的纖維產品，其特征在于填料顆粒附著在纖維之間和附著到纖絲上，它們的一部分由化學結構化高嶺土附聚物或顆粒構成，和一部分由碳酸鹽構成。
2.根據權利要求1的產品，其中在所述纖維之間、在所述纖維和所述填料顆粒之間，以及在所述纖維的纖絲和所述填料顆粒之間提供粘合劑，所述粘合劑優選是膠乳、二氧化硅、可溶招或醒或其混合物，優選為0.05 - 20重量％的量。
3.根據權利要求1或2的產品，含有占纖維的最多25重量％，優選占纖維的至少5重量％的結構化高嶺土顆粒。
4.根據前述權利要求任一項的產品，其中所述結構化顆粒具有基本球形和〉5微米，優選10 - 40微米，更優選20 - 40微米的尺寸。
5.根據前述權利要求任一項的產品，其中所述結構化填料的高嶺土是層離、水洗、干分級的或其使用兩種或更多種所述處理方法處理，優選通過加熱至少在所述顆粒的外表面上變成偏高嶺土或煅燒高嶺土。
6.根據前述權利要求任一項的產品，其中在常壓下所述碳酸的鹽是碳酸鹽或碳酸氫鹽，優選碳酸氫鹽和膠態碳酸鹽，更優選具有〈0.3納米，最合適〈0.1納米的平均粒度。
7.根據前述權利要求任一項的產品，其中由相應的氧化物或氫氧化物形成的碳酸鹽或碳酸氫鹽或其混合物是沉淀的無機或有機鹽或幾種鹽的復合物或混合物，所述鹽優選是鈣鹽或鎂鹽或其混合物。
8.根據前述權利要求任一項的產品，進一步含有助留劑或絮凝或凝結微粒或其混合物。
9.根據前述權利要求任一項的產品，其進一步含有一種或多種本身已知的化學品，其選自鋁化合物、衆料膠料、表面施膠劑、著色劑、淀粉、突光增白劑、塑料顏料、天然和合成聚合物以及填料和涂料。
10.根據權利要求1-9任一項的產品的制造方法，其特征在于 -將氧化物或氫氧化物添加到水性溶液中以形成氫氧化物漿料，并通過向該溶液輸送二氧化碳來將該溶液的PH降至6.0 - 8.3的范圍，以使由該溶液的固體物質總重量計算，由二氧化碳和氫氧化物漿料形成的碳酸的鹽的含量為至少0.01%,由此形成鹽組合物； -將高嶺土片或堆疊體或兩者與粘合劑一起懸浮在水中，由此形成高嶺土組合物； -在噴霧干燥器中由該高嶺土組合物制造高嶺土滴，所述高嶺土組合物由高嶺土片或堆疊體或兩者形成并含有粘合劑，由此還蒸發過量水，由此形成結構化高嶺土顆粒；或由在上述鹽組合物或其溶解部分中的呈含粘合劑的漿料形式的高嶺土片或堆疊體或兩者借助混合技術形成這些結構化高嶺土顆粒；_將形成的結構化高嶺土顆粒與所述鹽組合物或其溶解部分一起混合到紙或紙板漿中，由此形成纖維分散體；和 -在將該分散體過濾、壓榨和干燥成紙或紙板的同時，使碳酸鹽從該鹽組合物沉淀到該分散體中的顆粒中。
11.根據權利要求10的方法，其中所述水性溶液是原水、化學或機械凈化水、網用水、凈化至各種純度的過濾水、或造紙廠中使用的另外種類的水或它們的混合物，優選為從中分離或已從中分離固體物質的過濾水或工藝用水。
12.根據權利要求10的方法，其中所用水性溶液是化學漿(硫酸鹽或亞硫酸鹽紙漿)、機械或化學機械紙漿、用堿制成的紙漿、再生纖維、脫墨纖維、納米纖維素漿、涂覆的篩渣、未涂覆的篩渣或其混合物。
13.根據權利要求10-12任一項的方法，其中首先由所述水性溶液制造紙漿，將所述紙漿的固體物質混入所述溶液中，此后進行根據權利要求9的階段。
14.根據權利要求10-13任一項的方法，其中所述鹽組合物由鎂或鈣的碳酸鹽或碳酸氫鹽或其混合物通過將氧化物或氫氧化物的漿料添加到所述水性溶液中和向所述溶液輸送二氧化碳，以使所述水性溶液中的PH在此階段全程保持基本低于8.3來制造，由此形成碳酸氫鹽和膠態碳酸鹽，它們的平均粒度〈0.3納米。
15.根據權利要求10-14任一項的方法，其中所述結構化高嶺土的顆粒是至少在它們的外表面上通過加熱轉化成偏高嶺土或煅燒高嶺土的顆粒或附聚物。
16.根據權利要求10-15任一項的方法，其中將粘合劑添加到所述高嶺土漿料中，同時混合，由此所述粘合劑沉降在所述高嶺土表面上，特別是在由所述高嶺土形成的結構化顆粒的表面上。
17.根據權利要求10-16任一項的方法，其中將一種或多種本身已知的化學品添加到所述纖維分散體中，所述化學品選自鋁化合物、漿料膠料、表面施膠劑、著色劑、淀粉、熒光增白劑、塑料顏料、天然和合成聚合物以及填料和涂料。
18.根據權利要求10-17任一項的方法，其中將助留劑或凝結或懸浮微粒或它們的混合物或共聚物以由所述溶液或分散體的固體物質總重量計算至少0.01%，特別是大約0.01 - 3%的量添加到 所述水性溶液或纖維分散體中。
全文摘要
本發明涉及含有紙漿纖維或木纖維的纖維產品，其中填料顆粒附著在纖維之間和附著到纖絲上，一部分顆粒由化學結構化高嶺土附聚物或顆粒構成，且一部分由用相應氧化物或氫氧化物借助二氧化碳形成的碳酸鹽構成。本發明還涉及這樣的纖維產品的制造方法。
文檔編號D21H17/68GK103221609SQ201180053444
公開日2013年7月24日 申請日期2011年11月4日 優先權日2010年11月5日
發明者P.弗塔嫩, S.薩施塔莫伊嫩 申請人:諾德卡爾克有限公司