[发明专利]涂布纤维素颗粒的方法、涂布的纤维素颗粒及其在纸和纸板制造中的用途

说明书

发明领域

本发明涉及涂布纤维素颗粒的方法、涉及例如在纸和纸板制造中有用的涂布的纤维素颗粒。本发明还涉及制造纸和纸板的方法，进一步涉及涂布纸和纸板的方法。

现有技术

涂布的目的在于为纸和纸板的表面提供最高质量的平滑度和均匀性，用来改进其光学性能和印刷适应性。涂料包括颜料，例如，高岭土、重质碳酸钙(GCC)和滑石，并进一步包括粘合剂如胶乳和淀粉，此外，所述涂料还包括添加剂如分散剂、pH调节剂、润滑剂和抗菌剂。颜料通常构成涂料重量的80～95％，因此，颜料在涂料的光学性能如不透明度、亮度和光泽度中起重要的作用。亮度可以通过低的光吸收和高的光散射系数得到改进，不透明度也可以通过后者得到改进。光泽度例如受颜料的粒度和涂后处理(post-coating treatment)例如所述纸和纸板压光的影响。

在纸和纸板的制造中，要把填料加到纸浆中。填料的量依所制造的产品而变化，其比例范围以原纸重量为基准，通常对LWC纸的范围在4～10％，而对化学纸浆纸的范围在15～30％。填料包括例如高岭土、碳酸钙和二氧化钛。另外填料对纸和纸板的光学性能和印刷适应性有影响。

纸和纸板的光学性能可以通过提高颜料在涂料中的比例，以及填料在原纸中的量得到改进。然而，这一点导致纸和涂料的强度性能显著地受损。

纸的强度性能还可以通过纸浆的精磨和细小纤维的加入得到改进，然而，这样做经常会损害不透明度。

US 6,080,277公开了一种制备含阳离子基团的纤维素颗粒的方法，所述纤维素颗粒在造纸工业中作为纸卷材(web)的粘结干扰剂是有用的。存在于颗粒中的纤维素可以是未被取代的或取代的纤维素，如纤维素酯或醚，或碱纤维素。纤维素例如使用粘胶法，N-甲基吗啉N-氧化物，或氯化锂二甲基乙酰胺溶解，另一方面，纤维素衍生物溶于水，优选由粘胶法制备，用水溶解。往溶解的纤维素中添加阳离子化试剂，在有沉淀剂如硫酸的情况下，通过沉淀可以获得阳离子纤维素颗粒。

JP 4041289公开了一种涂布纸页，其至少在原料的一侧上的粘合剂中具有含纤维素颗粒的层。纤维素颗粒是由使用粘胶的方法制备的，用两个颗粒喷嘴或类似装置喷雾并通过热空气干燥形成颗粒，通过酸或类似物质处理来再生纤维素。如此形成的具有0.1～1000μm粒径的纤维素颗粒中，优选使用粒径在1～20μm范围内的那些颗粒。要求结晶度低，低于40％，因此，能形成溶胀度高，吸墨性能优异，而且发色浓度(color forming density)高的涂层。

GB 1574068提供一种涂布颗粒或纤维材料的方法、使用所述方法涂布的材料、以及制造含所述涂布材料的纸的方法。在该涂布方法中，先使颗粒或纤维任选在有分散剂的情况下，于可再生纤维素衍生物如黄原酸纤维素的稀水溶液中制成浆料，继之向该浆料添加沉淀剂如含硫酸钠和锌的硫酸，结果导致各个被再生纤维素的离散涂料围绕的颗粒生成。要涂布的材料可以是高岭土、石膏、二氧化钛或碳酸钙。借助所述方法涂布的材料，可以用在适合制造纸的填料组合物中。

光学性能和经常称之为Scott Bond值的结合强度，这是印刷纸的一些最关键的性能。通常对于纸板和纸，特别是对绘图纸来说，需要改进强度性能而对光学性能无任何有害作用。

用于能源生产而焚烧含无机矿物颜料的废纸，导致大量的灰烬，其排放会引起一系列的难题。在欧盟范围以内，规定了2010年前要达到生物能量在整个能量生产中的比例目标。为达到这些目标，也希望在纸和纸板中尽可能多地使用可再生的有机材料。

无机矿物颜料是有磨蚀性的，因此导致设备的加速磨损。它们还增加了纸和纸板的重量。对用于杂志、产品样本等越来越轻然而能提供高质量的印刷性能的纸张的需要一直在增加。

正如基于上述讨论所见，考虑到改进纸和纸板的强度性能而对其光学性能无任何有害影响，另外，考虑到提高其中可再生和可燃烧有机材料的比例，并降低设备磨损，对纸和纸板用新型更轻的填料和涂布颜料的需要是显而易见的。

发明的目的

本发明的目的是提供一种用于涂布纤维素颗粒的方法。

另一个目的是提供一种新型的涂布的纤维素颗粒。

此外，本发明的目的是提供一种涂布的纤维素颗粒在纸和纸板中作为填料，和在纸和纸板的制造中作为涂布用颜料的用途。

本发明还有另外一个目的是提供一种制造纸和纸板的方法。

本发明的又一目的是提供一种涂布纸和纸板的方法。