[发明专利]生产纸张的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种生产纸张和纸板的方法，其中使用作为助留体系的阳离子聚合物和微粒状物质纳米纤维素。

发明背景

目前，在纸张生产、尤其是高级纸张生产的助留体系中使用无机微粒非常常见，目的在于进一步改善生产方法的效率。引入微粒的优势包括改善留着性、更有效地脱水和更好地成型。在使用中最有效的微粒为各种类型（固体或溶胶）的基于胶体氧化硅的微粒和属于粘土的蒙脱石类的斑脱土状可溶胀天然材料。代替微粒化合物或除了微粒化合物以外，可以使用聚合物作为助留体系中的助留剂，这类聚合物可为阴离子、阳离子或非离子聚合物且其以高分子量为特征。与这些化合物相关的问题通常为过度絮凝，这使纸张的光学性质劣化。

在专利US 4 753 710中，斑脱土已经与阳离子聚合物一起用作纸张生产中的助留剂。在根据该专利的方法中，在最后剪切阶段之前将阳离子聚合物、优选聚乙烯亚胺、聚胺表氯醇产物、二烯丙基二甲氯化铵的聚合物或丙烯酸单体的聚合物加到水性纤维素悬浮液中，且在该剪切阶段之后加入斑脱土。由此实现改善的留着性、脱水、干燥和成网性质。在根据该方法的微粒体系中，使用斑脱土，其可以商品名称HYDROCOL购得。

在专利US 5 194 120中描述了硅酸盐微粒与阳离子聚合物一起用于助留体系中。在合成的非晶金属硅酸盐中普遍的阳离子为Mg，且该聚合物优选为聚丙烯酰胺的叔胺或季胺衍生物，它们的重量比在0.03:1至30:1之间。通过该方法，使用比先前更小量的助留剂改善了留着性、脱水和成型，且因此相应地降低成本。

WO 01/40577 A1公开了一种生产纸张或纸板的方法，其中将助留剂加到浆料物流中。改善的留着性和更有效的脱水通过向浆料物流中加入阳离子聚合物溶液和由蒙脱石类的溶胀性粘土如斑脱土和其中普遍的阳离子为镁的胶体合成的金属硅酸盐构成的形成悬浮液的微粒混合物来实现。

最常用的微粒为无机材料，特别是各种矿物。这类矿物增加所生产纸张的灰分含量。

US 4 483 743公开了一种制造微纤维化纤维素（MFC）的方法，其通过以下进行：使纤维素的液体悬浮液穿过具有小直径孔口的高压均化机，其中悬浮液经受至少3000psig（20670kPa）的压降和高速剪切作用、接着高速减速冲击；和使所述悬浮液重复穿过孔口，直至纤维素悬浮液变得基本稳定。所生产的MFC具有超过280%的保水值。MFC可与纸制品和非编织薄片一起使用以改善其强度。通过这类方法生产的MFC通常具有约25-100nm的宽度，同时长度相当长。

US 4 952 278公开了一种具有通过并入膨胀的纤维素纤维和乳浊矿物颜料如二氧化钛获得的具有高度不透明性和改善的拉伸强度的纸张结构。膨胀的纤维素纤维可为上述专利中描述的微纤维化纤维素。膨胀的纤维素纤维是以基于乳浊纸张结构的干重计算1%-25%、优选5%-10%的量加入。

WO 2007/091942 A1公开了一种制造微纤维化纤维素的改善的方法。据称所公开的方法解决了关于高压均化机堵塞和高能耗的问题。根据该文献，微纤维化纤维素通过精磨含半纤维素纸浆、优选亚硫酸盐纸浆和用木材降解酶处理纸浆，接着使纸浆均化来制造。该酶为纤维素酶，优选为内切葡聚糖酶型纤维素酶，其最优选为单组分内切葡聚糖酶。该纸浆可在酶处理之前或之后精磨或在酶处理之前和之后都精磨。所获得的微纤维化纤维素可用于食品、化妆品、医药产品、纸制品、复合材料、涂料或流变改性剂（例如钻井泥浆）中。

由Lars等，Langmuir 2008，第24卷，2008，第784-795页描述了又一类型的微纤维化纤维素。该微纤维化纤维素通过使羧甲基化纤维素纤维高压均化来制备。这些纤维为亚硫酸盐软木溶解纸浆纤维。所生产的MFC通常具有约5-15nm的宽度和可大于1μm的长度。

并且，已知其他化学预处理方法，诸如由Saito等在Biomacromolecules，第8卷，第8期，2007，第2485-2491页中描述的纸浆纤维的氧化预处理。将纸浆纤维用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-烃氧基（TEMPO）介导的体系氧化，接着机械处理。该氧化预处理将纤维素的伯醇羟基转化为羧酸酯基。所生产的纳米纤维通常具有约3-4nm的宽度和几μm长度。

本发明的目的之一在于提供一种有机物质，其像微粒一样起作用，与矿物微粒相比，其产生改善的留着性，且其由可再生材料制成。

发明概述