[发明专利]用于生产配料的方法、配料和纸

说明书

本申请是专利申请号为201080018912.1、国际申请日为2010年4月29日（国际申请号为PCT/FI2010/050350）、发明名称为“用于生产配料的方法、配料和纸”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于制备在纸或纸板制造中使用的含水配料的方法。本发明还涉及由根据本发明的方法所制备的配料，以及采用该配料制造的纸或纸板。

背景技术

出于经济原因，造纸工业的趋势是增加填料在纸制品中的比例，从而减少对纤维的使用。除了低价格和良好可用性之外，填料也提高了纸张的适印性能和光学性质。然而，与增加填料比例相关的问题是，填料添加导致纸制品的力学性能降低。纸张的这些力学性能取决于纤维间粘合，而填料由于其硬度和差的氢键形成能力会部分抑制这种纤维间粘合形成。因此，提高纤维和填料之间的粘合对于改善加填料的纸张的强度是必要的。此外，纤维和填料之间更好的亲和力也将导致对填料的更好的留着。

纤维和填料之间的相互作用已经得到了广泛的研究，并且已经提出了用于改善纤维间粘合的许多不同的解决方案。其中，纸张强度的损失已经通过使用更细的填料颗粒得以减少。这个问题的另一种解决方案是向纤维悬浮液中添加淀粉，因为淀粉在纤维上的吸附通过增加纤维间粘合的强度而增加了纸张强度。虽然淀粉是非常具有成本效益的，但是因为淀粉在成型网上的显著的粘性问题，所以它不能以高浓度使用。此外，在纸张中添加细小纤维是弥补因填料的存在而引起的强度损失的另一种有效的途径。然而，添加的细小纤维可能会引起脱水问题。

如上所述，已经提出了许多不同的解决方案以改善纤维和填料之间的相互作用，以便提高加填料的纸张的强度。然而，仍然需要可以使用高含量的填料的方法，使得最终纸制品的强度不会下降并且使得该方法不会对制造工艺造成任何其它不良的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供用于制备在纸和纸板制造中使用的含水配料的新型方法，使得由该配料所制造的纸制品具有高填料加入量，以及良好的机械强度。本发明的目的还在于提供用于制备配料的新型方法，以便改善纤维和填料之间的相互作用。

为了实现这些目标，根据本发明的用于制备含水配料的方法的特征在于将在权利要求1的特征部分中出现的内容。

本发明还涉及由根据本发明的方法所制备的配料，以及采用由根据本发明的方法所制备的配料所制造的纸或纸板。

本发明基于对纤维和/或填料表面的改性，使得纤维填料间粘合将得到提高，因为填料与纤维形成粘合的能力不足是导致低的填料留着率以及加填料的纸张的机械性能的损失的主要原因。在根据本发明的方法中，至少填料表面在配料制备期间是通过对阳离子型聚电解质和纳米原纤化纤维素(NFC)的吸附而改性的。这种改性在填料的周围产生阳离子型聚电解质和NFC的双层，这改善了填料与纤维之间的亲和力。另外，可通过在纤维的周围形成阳离子型聚电解质和NFC的双层对纤维表面进行同样的处理。

填料和/或纤维在配料制备期间是采用阳离子型聚电解质和纳米原纤化纤维素进行处理的。改性可以以不同的方式进行。采用阳离子型聚电解质和NFC对填料进行处理可以通过在将阳离子型聚电解质和NFC添加到纤维悬浮液之前对填料及阳离子型聚电解质和NFC进行混合来进行。可选地，对纤维和填料表面的改性可在没有分开的混合步骤的情况下在纤维悬浮液中同时进行，或者可在向纤维悬浮液中添加填料之前采用阳离子型聚电解质和NFC对纤维表面进行处理。也可以对填料和纤维一个采用阳离子型聚电解质而另一个采用纳米原纤化纤维素分别地进行处理。改性的方式可以根据便利性进行选择，例如基于现有的造纸厂布局。

一种可选的方式是通过形成上文所描述的阳离子型聚电解质和NFC双层来对填料表面进行改性，并且平行地通过对阳离子型聚电解质的吸附来对纤维表面进行改性，因为对纤维上阳离子型聚电解质的吸附增加了纤维间粘合的强度，并且增加了改性填料对纤维素纤维的亲和力。因此，通过阳离子型聚电解质和NFC对填料表面的改性结合通过阳离子型聚电解质对纤维的改性，使得填料纤维间粘合并且从而使得最终纸制品的填料留着率和机械性能大大提高，尤其是Z方向的。

在造纸中所使用的任何常规的阳离子型聚电解质均适合于根据本发明的方法。优选地，阳离子型聚电解质是阳离子淀粉。

在配料制备中，通常所使用的至少一部分填料是采用包含吸附到填料表面的阳离子淀粉和纳米原纤化纤维素的填料来代替的。除改性填料之外，配料还可以包含本领域技术人员已知的其它填料、上浆材料和添加剂。