[发明专利]改善湿纸幅的运转性能的方法、溶液的用途以及纸

说明书

按照所附权利要求的前序部分，本发明涉及改善湿纸幅的运转性能的方法、溶液的用途和纸。

发明背景

经济地生产纸需要造纸机良好的运转性能。造纸机运转性能通常通过与生产速度成比例的纸幅断裂数来评估。为了获得良好的运转性能，纸必须在沿着整个造纸机生产线的各子过程中以低纸幅断裂数良好地运行。在实践中，常见的是子过程之一导致大部分的纸幅断裂，导致很差的总效率。已经注意到，许多运转性能问题发生在当纸幅仍然处于湿状态时，尤其是在从压榨部到干燥部的过程中。由此，如果要获得整个造纸生产线的高生产效率，则当纸仍湿时造纸机的开始部分的良好运转性能是有利的。

可以通过提高湿纸幅的强度来提高湿纸的运转性能。已知有许多解决方案用于提高湿纸幅的强度，如提高纸浆的打浆度、改变过程中的整体配浆组成或纸幅张力。但是，许多这些解决方案同时导致最终制得的纸的性质劣化或显著提高生产成本。例如，提高打浆度会提高卷曲，并不利地影响最终纸的性质。

传统的湿强度添加剂（其用于提高干燥的最终纸幅的湿强度）不提高湿纸幅的强度，即，从未干燥的湿纸幅的强度。这是因为湿强度添加剂在它们表现出强度改善性之前通常要求加热和固化（curing）。

制造其干燥前强度是关键因素的纸品种（paper grades）的造纸机具有高效率，但是它们的平均生产速度可能会显著低于它们的额定速度。如果能够提高湿纸幅的强度，则可以提高这些造纸机的速度。

填料，如粘土、碳酸钙、硫酸钙或滑石用于造纸以降低纸的成本和改善纸的光学性质。将填料添加到造纸机之前的浆料（stock）中。对于被涂布的纸品种，涂布颜料（其包含相同的矿物）可以通过断裂部分进入纸，其再循环回到造纸过程。填料和涂布颜料的含量通常通过在525℃下燃烧浆料或纸样品而进行的灰分含量测量来测得。

用于未涂布的文化用纸的和用于涂布的文化用纸的原纸由软木和硬木制成，其灰分含量通常为18-24%。用于基于100%软木的未涂布的文化用纸的和用于涂布的文化用纸的原纸通常具有10-17%的灰分含量。防止文化用纸中填料含量提高的一个重要的限制因素是湿纸幅运转性能。

本发明的一个目的在于最小化或甚至消除现有技术中存在的缺点。

本发明的一个目的在于提供一种改善湿纸幅及类似物的强度的有效且简单的方法。

本发明的一个目的在于提高纸的填料含量以降低造纸成本。

采用具有在下文的独立权利要求的特征部分中提出的特征的方法与设置实现这些目的。

用于改善湿纸幅及类似物的运转性能的本发明的典型方法包括：

-向纤维浆料中添加阳离子型聚合物，

-由该纤维浆料形成湿纸幅，和

-将阴离子型聚合物溶液施加到所述湿纸幅。

本发明的典型纸是通过使用本发明的方法制得的。

通常，包含溶解形式的阴离子型聚合物的溶液通过将所述溶液施加到纸幅而用于改善湿纸幅的运转性能。

现在已经令人惊讶地发现，当阴离子型聚合物溶液被（优选通过喷涂）施加到湿纸幅（其包含具有至少部分阳离子性的表面电荷的纤维）时，纤维之间的相互作用和湿纸幅的强度得到改善。不希望被理论束缚，假定施加的阴离子型聚合物被具有阳离子电荷的纤维表面上的电子相互作用吸附或粘附。可以通过化学品与纤维之间的分子水平相互作用来影响湿纸幅强度的提高。这可以提升纤维-纤维相互作用的量和纤维之间形成的键的强度。进一步推测，提高的纤维间分子水平相互作用，无论是静电性质的或是化学性质的，解释了湿纸幅的强度提高，而不是形成了共价键。由此将阴离子型聚合物溶液施加到湿纸幅以改善纤维彼此之间的相互作用和湿纸幅的抗张强度和/或残余张力。

还观察到，将阴离子型聚合物溶液施加到湿纸幅能够提高纸的填料含量。当通过采用本发明来提高应变后的纸幅湿强度或张力时，可以使用在原纸中的高填料含量，对于由软木和硬木混合物制得的未涂布的文化用纸与涂布的文化用纸原纸，对应于例如超过25%的灰分含量。相应地，对于基于100%软木的未涂布的文化用纸和涂布的文化用纸原纸，可以使用在原纸中的高填料含量，该高填料含量对应于超过18%的灰分含量。在初始湿纸幅强度和干强度方面的改善使得也能够提高其它纸和纸板品种的灰分含量，例如对于新闻纸品种，灰分含量提高至5-17%，或者对于SC和LWC原纸，灰分含量提高至8-14%。