[发明专利]通过在湿部使用天然树胶和干强度试剂增加纸强度的方法

说明书

发明背景

本发明涉及一种在造纸过程中增加纸张的湿纸幅强度、增加纸张的湿强度并且增强填充剂保持的方法。通常在造纸过程中在湿部添加化学品以辅助使浆料脱水、增加保持并且改进湿或干纸张强度。造纸过程的湿部指的是造纸过程中的其中纤维以浆料的形式被分散在水中的阶段。然后纤维-水浆料经历排水和脱水过程以形成湿纸幅。在此湿纸幅形成过程后固体含量是约50％。湿纸幅被进一步干燥且形成干燥的纸垫纸张。纸垫包含水和固体且通常具有4％到8％的水。纸垫的固体部分包含纤维(通常基于纤维素的纤维)且还可以包含填充剂。

填充剂是在造纸过程期间被添加到纸垫以增强产生的纸的不透明度(opacity)和光反射性质的矿物颗粒。在美国专利5,458,679、5,104,487、7,211,608、8,088,250和欧洲专利说明书0470871B1中描述填充剂的某些实例。填充剂包括被用于增加不透明度或亮度、减少多孔性或减少纸或纸板纸张的成本的无机和有机的颗粒或颜料。填充剂的某些实例包括以下中的一种或更多种：高岭土、滑石粉、二氧化钛、三水合氧化铝、硫酸钡、氢氧化镁、颜料比如碳酸钙、以及类似物。

碳酸钙填充剂以两种形式即GCC(重质碳酸钙)和PCC(沉淀碳酸钙)出现。GCC是天然存在的碳酸钙岩石并且PCC是合成地产生的碳酸钙。因为PCC具有较大的比表面积，PCC具有较大的光散射能力且向产生的纸提供较好的光学性质。然而，由于相同的原因，PCC填充的纸垫产生在干强度、湿强度和湿纸幅强度上比GCC填充的纸更弱的纸。

填充剂通常比纤维远远更小，因此填充剂具有比纤维远远更大的比表面积。人们发现的增加纸张中的填充剂含量的挑战中的一个是高的填充剂含量减小湿部化学品例如脱水助剂、湿纸幅强度助剂和湿强度助剂的效率。本发明将提供新颖的填充剂预处理，以便其减少将湿部化学品吸附到填充剂表面上，因此增加湿部化学品比如脱水助剂、湿纸幅强度助剂和湿强度助剂的效率。

纸的湿纸幅强度对于纸生产商是非常关键的，因为增加纸的湿纸幅强度将增加机器的运转性能(runnability)且减少纸张的破损和机器停机时间。纸的湿纸幅强度是在纸垫中的交织的纤维之间形成的结合(bond)的数目和强度的函数。具有较大表面积的填充剂颗粒更可能变成被接合到那些纤维且干扰那些结合的数目和强度。因为其较大的表面积，PCC填充剂比GCC更多地干扰那些结合。

纸的脱水效率对纸生产商也是非常关键，因为在湿纸幅中减小的脱水效率将增加用于干燥操作的蒸气需求，减少机器速度和生产效率。脱水助剂被广泛地使用以改进脱水效率用于减少能量消耗、增加机器速度和生产效率。

因此，存在对用于在造纸过程的湿部中增加纸强度的改进的方法和组合物的清楚的需求并且用于在造纸过程的湿部中增加纸强度的改进的方法和组合物有实用性。在这部分中描述的技术不被意图构成对任何专利、出版物或在本文中提到的其他信息相对于本发明是“现有技术”的承认，除非如此特别地指定。此外，这部分不应该被解释为意指已经进行检索或没有如在37C.F.R.§1.56(a)中定义的其他的相关信息存在。

发明简述

本发明的至少一个实施方案是涉及包括填充剂的造纸方法。所述方法包括以下的步骤：提供填充剂颗粒和纤维素纤维备料、用包含至少一种天然树胶的组合物处理填充剂颗粒或纤维素纤维备料、用湿纸幅强度添加剂处理纤维素纤维备料、组合填充剂颗粒和纤维素纤维备料，以及从组合形成纸垫。纤维素纤维备料包含多个纤维素纤维和水。产生的纸具有比天然树胶组合物和湿纸幅强度添加剂单独赋予的强度改进的总和更大的强度。

天然树胶组合物可以在其被添加到纤维素纤维备料之前被添加到填充剂颗粒中。天然树胶组合物可以被添加到纤维素纤维备料中。湿纸幅强度添加剂可以包括GPAM。方法还可以包括将排水助剂添加到纤维素纤维备料中的步骤。填充剂颗粒中的至少某些可以是以选自由以下组成的清单的一种形式的碳酸钙：非分散的碳酸钙、分散的浆料碳酸钙、白垩、PCC、GCC及其任何组合。碳酸钙中的至少一部分可以呈分散的浆料碳酸钙的形式，所述分散的浆料碳酸钙还包含选自以下的至少一项：聚丙烯酸聚合物分散剂、多聚磷酸钠分散剂、高岭土浆料及其任何组合。湿纸幅强度添加剂可以是选自由以下组成的清单的凝结剂：无机凝结剂、有机凝结剂、缩合聚合凝结剂及其任何组合。

发明详述

以下的定义被提供以确定如何解释在本申请中使用的术语且特别地如何解释权利要求。定义的组织仅是为了方便并且不被意图将定义中的任何一个限制为任何特定的类别。