[其他]填料组合物及其在纤维纸材制造中的应用

说明书

本发明概括涉及加填纤维纸料的制造，特别是涉及含有一种填料的组合物，使用这些填料组合物制造纤维纸料，尤其是纸张、纸板、无纺布和复合纸品的方法，由这些方法制造的纤维纸料，以及制备填料组合物的干配料和浓缩液体配料。

纸张和纸板的制造中，经常把颗粒物料加到制造纸张或纸板的纸浆中，例如无机颜料，用于加填和装料。常用的无机填料比纸浆便宜得多，因此降低了纸张或纸板成品的成本;然而，填料可用于改进纸品的亮度、不透明度、手感、吸墨性能和适印性。但填料总要降低纸品的强度。而且，填料颗粒在纤维纸幅从纸浆成形期间，会随排水流失到水中去，不过流失量取决于多种因素，如填料的粒度、比重等。

加入助留剂可减少填料流失。某些助留剂能起中和填料颗粒和纤维表面形成的负电荷的作用，因而促进填料和纤维的共絮凝，这类电荷位移助留剂包括分子量为10³-10⁵量级的聚合絮凝剂，其中含有胺或四价铵基，例如聚酰胺-表氯醇缩合物或聚（二甲基二烯丙基氯化铵）。然而，更有效的助留剂是分子量更高的通常为10⁶-10⁷量级的聚合絮凝剂，其中常用离子共聚合物，特别常用丙烯酰胺，不过聚乙烯-亚胺和乙烯吡啶聚合物也是有效的。这些高分子量聚合物可称为“桥键”聚合物，因为它们能通过相互吸附的颗粒间形成分子桥键而促进絮凝。造纸领域中，描述使用填料和助留剂的文章，例如可见于Kirk-Ofhmer的化工百科全书第三版第16卷，第768-825页的“纸”和“造纸添加剂”中所列。例如在阳离子淀粉存在下，可用于造纸的有价值的絮凝剂，最近公开于EP-A-0    172    723。这些文献所述的技术列在本文作为参考。

美国专利2027090（Carter）公开了将一种物质分散到能絮凝成一坚固的凝胶的连续相中，把该物质分散到纸中或类似物中的方法，这种连续相的一个具体例子是粘胶纤维的水溶液。凝胶被细分成颗粒（如在造纸的打浆机中）。进而，纤维被粘附到凝胶颗粒中，突出于凝胶颗粒上，这些纤维最好在一开始就被引入和分散到作连续相的胶体分散液中。凝胶颗粒被认为是包围或密封了分散物质的颗粒。Carter的方法适于掺入粘性物质，如酚-甲醛缩合产物，但过去也提到过无机填料。所说的纤维（对于凝胶颗粒来说，它起“支撑点”的作用）最好与造纸的纸浆原料相同，但也特别提到人造丝和石棉纤维。

为了达到高填料含量，同时保持满意的强度性能，特别是抗张强度和耐破强度，已建议采用预絮凝填料组合物，这就是说，在填料加入造纸原料之前，先向填料中加入一种絮凝剂，特别是一种高分子量合成聚合物（见M.C.Riddell等人，Paper    Technology.17（2），76（1976）和英国专利说明书1552243号，其中的描述在此引入作为参考）。

已经发现，用常规方法把填料掺入纸张或其它纤维纸品中，会使纸品撕裂度变差，难以保持良好的成形性能和合适的抗张性能。

本发明现提供一种适于制造纤维纸料的填料组合物，该组合物含有（a）填料颗粒;（b）纤维，选自（1）合成有机纤维，（2）纤维平均长度至少为4毫米的天然有机纤维和（3）无机纤维;（c）能在填料颗粒和纤维（b）之间起偶联剂作用的聚合物。

在造纸等体系中应用预絮凝填料通常是有利的。因此，本发明组合物最好还含有（d）一种填料颗粒的絮凝剂和/或此组合物含有作为组分（c）的一种聚合物或几种聚合物，但它们也起填料颗粒间絮凝剂的作用。起加强絮凝剂和/或偶联剂功效的一种辅药也可包括。

已经发现，按照本发明的填料组合物中包含纤维（b），能在保持满意的抗张强度的同时，改善加入该填料的纤维纸材的撕裂度，即使填料含量高时也一样。也已发现，即使在高填料含量时，纤维（b）也能使纤维纸材保持特别高的松密度和孔隙率。可以设想本发明在湿铺法无纺布的制造过程中具有重大价值，特别是通过纸幅成形期间改进排水因而减小干燥负荷以及增加了浆的精磨，既增加了成品纸的填料含量或降低了每平方米的克重（单位面积的重量或基本重量），又保持了满意的强度性能，特别是撕裂度。

因此本发明也提供一种经对含水纤维纸浆脱水（通常要经脱水）来制造纤维纸材（如纸张）的工艺方法，其中在脱水开始前将本发明的填料组合物加入纤维纸浆中。在一种连续工艺中，这意味着向纤维纸浆中加填料组合物的加料位置是在纸浆脱水形成纸材区的上游（如由生产纸张、纸板或湿铺法无纺布的常规造纸机的成形区所规定的区域）。