[发明专利]制造纸张或纸板的方法与附聚物

说明书

技术领域

根据所附权利要求的前序部分，本发明涉及制造纸张、纸板或类似物的方法，并涉及附聚物(agglomerate)。

背景技术

在纸张和纸板中使用填料如粘土、碳酸钙、硫酸钙或滑石以降低成本并改善纸张或纸板的光学性质，如不透明性和光反射率。在造纸机或纸板机的流浆箱之前将填料加入到纤维原料(fibre stock)中。对于涂布纸张或纸板级涂布颜料，其包含与用作填料相同的矿物，可部分地经由再循环回到造纸过程中的损纸(broke)进入纸张。填料和涂布颜料的含量通常经灰分含量测量，通过在525℃下燃烧原料或纸样品而测得。用于未涂布的高级纸张和用于涂布的高级纸张的原纸由软木和硬木制成，其灰分含量通常为18-24％。用于100％软木基未涂布的高级纸张和用于涂布的高级纸张的原纸具有通常为10-17％的灰分含量。

纸张的填料含量的提高降低了成形纸张的强度性质，因为在纸张中矿物材料的量提高，而纤维量降低。据推测，填料颗粒干扰了纤维-纤维键合，由此削弱了纸张强度。已经观察到，填料颗粒尺寸是影响纸张强度的重要变量，因为大的填料颗粒不会像小填料颗粒那样干扰纤维-纤维键合。因此，对纸张强度而言可取的是提高单个填料颗粒的尺寸。但是大的单个填料颗粒可能会在造纸过程的其它部分中引起问题，例如它们可能更难在高剪切力下保持，由此在造纸机或纸板机的湿端导致保持问题。

发明内容

本发明的一个目的是使现有技术中存在的缺点最少化或甚至消除。

本发明的一个目的是提供一种提高纸张、纸板或类似物中填料含量并同时保持制得的纸张或纸板的强度性质和/或光学性质的有效和简单的方法。

本发明的一个目的是提高纸张或纸板的填料含量以降低造纸成本并同时保持制得的纸张或纸板的强度性质。

用具有下文中独立权利要求的特征部分所给出的特征的方法与布置实现这些目的。

根据本发明的用于制造纸张、纸板或类似物的典型方法包括：

-获得包含至少一种第一矿物填料的颗粒的水性矿物填料分散体，该填料分散体的絮体粒度分布具有原始平均弦长值(mean chord length value)，

-使能够引发分散体中填料颗粒絮凝(flocculation)的阳离子预处理剂与第一矿物填料颗粒接触，并形成包含絮体(flocs)的预处理的填料分散体，所述絮体包含第一矿物颗粒，

-将预处理的填料分散体与纤维原料混合，并

-用预处理剂改变该填料分散体的絮体粒度分布，以使得平均弦长值与原始平均弦长值相比提高至少2％，所述预处理剂是天然的和/或合成的聚合物。

根据本发明的典型附聚物包含：

-至少一种第一矿物填料颗粒,

-多个通过预处理剂粘附到至少一种第一矿物填料颗粒上的不同的第二矿物填料颗粒，所述预处理剂是天然的和/或合成的聚合物，由此

第一矿物填料颗粒的重均粒度为1.5-4.0μm，第二矿物填料颗粒的重均粒度为0.5-2.4μm，条件是第二矿物填料颗粒小于第一矿物填料颗粒，并且该附聚物的平均弦长为<40μm。

本发明的方法的典型用途是用于制造超级压光(SC)纸、低定量涂布(LWC)纸、新闻纸、高级纸(fine paper)、摺合纸板(folding boxboard)、白面箱纸板(white top linerboard)或白浆衬里粗纸板(white lined chipboard)。

现在已经令人惊讶地发现，通过可控地预处理矿物填料分散体(其包含至少一种矿物填料，有时包含两种或更多种不同的矿物填料)，以使得在该矿物填料分散体中形成的絮体足够大，即平均弦长值与原始平均弦长值相比提高至少2％，由此可以显著提高制得的纸张的填料含量，同时仍保持最终纸张的强度和光学性质。骤然实现的是，优化形成的填料絮体的尺寸提供了预料不到的优点。例如，已经观察到，矿物填料含量可以提高1-5％，同时仍保持可接受的纸张强度。当使用本发明时，最终制得的纸张的光散射系数在恒定填料水平下保持恒定或几乎恒定。光散射值通常在±5％的范围内。

在本申请中，絮凝理解为接触和粘附的过程，由此分散体的颗粒形成更大尺寸的簇。“絮凝”与术语附聚和聚集同义使用，并且“絮体”与术语附聚物和聚集体同义使用。絮体在本文中理解为簇，其包含至少两个、优选更多个通过静电力彼此附着的初级颗粒，簇的尺寸大于单个初级矿物颗粒的尺寸。在本申请中，第一和第二矿物填料颗粒是构成絮体的初级颗粒。