[发明专利]用于在造纸中处理填料的组合物和方法

说明书

本发明涉及造纸方法，包含：用淀粉和絮凝剂处理填料以形成填料絮凝物；将所述填料絮凝物与纤维素纤维原料组合；以及由填料絮凝物和纤维素纤维原料的组合形成纸垫。已发现所述方法使所述填料絮凝物的粒度更大，剪切稳定性提高并且纸垫的纸张强度提高。

本申请要求于2015年9月30日申请的国际PCT专利申请第PCT/CN2015/091314号的优先权益，其全部公开内容以全文引用的方式并入本文中。

背景技术

为了提高产品质量以及降低原材料和能量成本，增加印刷和书写纸中的填料含量受到极大关注。然而，用例如碳酸钙和黏土的填料代替纤维素纤维会降低成品纸张的强度。当填料含量增加时产生的另一问题是，保持填料在三维纸张结构中平均分布的难度增加。一种减小由填料含量增加带来的这些负面影响的方法是在将填料添加到造纸机的湿段处理系统之前将其预絮凝。

术语“预絮凝”是指在填料粒子絮凝之前将其通过用凝结剂和/或絮凝剂处理改性成附聚物并且添加到配料原料中。絮凝处理和工艺的剪切力决定在添加到配料原料中之前絮凝物的尺寸分布和稳定性。在现代高速造纸中存在的化学环境和较高流体剪切速率需要填料絮凝物稳定且耐剪切。通过预絮凝处理提供的絮凝物尺寸分布将会最小化由填料含量增加导致的纸张强度的降低，最小化由填料粒子导致的光效率损失，且最小化对纸张均匀性和适印性的负面影响。此外，整个系统必须在经济上可行。

因此，高剪切稳定性与尖锐粒度分布的组合对填料预絮凝技术的成功至关重要。然而，仅由低分子量凝结剂(包括常用的淀粉)形成的填料絮凝物往往具有相对小的粒度以致在造纸机的高剪切力下分解。由单一高分子量絮凝剂形成的填料絮凝物往往具有难以控制的宽粒度分布，并且在较高填料固体含量下主要由于粘性絮凝剂溶液向浆料的混合不良而使得粒度分布变得更差。因此，一直需要改良的预絮凝技术。

发明内容

在一个实施例中，本公开涉及一种造纸的方法，其中填料经淀粉与阳离子絮凝剂的组合处理形成填料絮凝物。随后将填料絮凝物与纤维素纤维原料组合以由填料絮凝物与纤维素纤维原料的组合形成纸垫(paper mat)。在一些实施例中，在处理填料之前将淀粉和阳离子絮凝剂预混合在一起。在一些实施例中，淀粉和阳离子絮凝剂同时添加到填料中。

在另一个实施例中，本公开涉及一种造纸的方法，其中填料经淀粉和絮凝剂的其它离子组合处理以形成填料絮凝物。示范性组合包括非离子淀粉与阴离子絮凝剂、或阴离子淀粉与阴离子絮凝剂的组合。随后将填料絮凝物与纤维素纤维原料组合以由填料絮凝物与纤维素纤维原料的组合形成纸垫。在一些实施例中，在处理填料之前将淀粉和絮凝剂预混合在一起。在一些实施例中，淀粉和絮凝剂同时添加到填料中。

附图说明

图1是随着阳离子淀粉的浓度增加，各种填料处理得到的粒度情况的图。

图2是显示随着纸的填料含量增加，各种填料处理得到的纸张强度情况的图。

图3是随着剪切时间增加，各种填料处理得到的粒度情况的图。

图4是显示随着纸的填料含量增加，各种填料处理得到的纸张强度情况的图。

具体实施方式

在一些实施例中，本公开涉及一种通过将淀粉与阳离子絮凝剂预混合且随后将预混合的淀粉/絮凝剂混合物与填料组合来处理造纸工艺中的填料粒子的方法。已发现在添加到填料中之前将淀粉与阳离子絮凝剂预混合会引起填料的粒度增加。认为增加填料的粒度具有几点优势。第一，引起填料的剪切稳定性提高。第二，降低填料的表面积，使得在填料和纤维素组合后填料对纤维素-纤维素氢键结合的干扰较少。第三，纤维素键合提高带来更强的纸张强度。

在一些实施例中，本公开涉及一种处理造纸工艺中的填料粒子的方法，其中淀粉和阳离子絮凝剂同时添加到填料中。这一工艺还引起填料的粒度增加、纤维素-纤维素键合提高以及纸张强度更强，尤其相比于依序添加淀粉和絮凝剂的情况。