[发明专利]纸的生产方法

说明书

本发明涉及到一种纸的生产方法，该方法是使用一组物质来改善留着率及脱水性。尤其是，本方法涉及到在造纸中使用阳离子的硅基溶胶与阳离子的有机聚合物留着剂的结合物。

人们早已知道在造纸中采用无机硅溶胶与阳离子留着剂二者的组合物。在这类例子中是使阴离子硅溶胶与阳离子聚合物留着剂，例如阳离子淀粉、阳离子聚丙烯酰胺等结合使用。揭示出这类用法的例子如欧洲专利41056号及欧洲专利申请书21874号。由阴离子硅溶胶及阳离组分构成的体系，其效果在于这两种电荷不同的物质间的相互作用，并设想溶胶的粒子以其强阴电荷与聚合物的留着剂产生某种程度的交联。

阳离子的无机硅基胶体本已为人所知，这类硅胶在特种纸制造工艺中的应用也已为人所知。例如美国专利4309247及4366068揭示了用纤维素纤维制备过滤器纸芯时阳离子无机硅胶的应用。从日本专利申请书85-260377号也已知墨水喷射记录纸中使用阳离子胶态硅以增强水溶性染料的抗水性及纸的耐光性。在这一日本专利申请书中有一个例子说明了用含有滑石粉，阳离子的淀粉及阳离子胶态硅的纸浆悬浮液制备墨水喷射记录纸。

根据本发明意外地发现了阳离子硅基溶胶与阳离子有机聚合物留着剂的组合体系可用于造纸，且这两种电荷相同组分的组合可提高留着率并改善脱水。根据本发明的结合体系对细小纤维及选用的填料可得到较高的留着率并使滤水顺利。从而使这一造纸方法效率较高。

因而本专利涉及一种用含纤维素的纤维及所选用的填料的悬浮液，在网上成形脱水的生产纸的方法。因此所述的成形和脱水在有阳离子硅基溶胶和阳离子聚合物留着剂存在下进行，其中留着剂选自阳离子瓜耳树胶类或阳离子合成聚合物。

如前所述带正电荷的硅溶胶粒子，基本是已为人所知。其制备方法已公开了于美国专利3007878号，2620978号及3719607号中。制备阳离子硅溶胶的一般方法是用二氧化硅的水溶胶与多价金属的碱式盐反应，使溶胶粒子带正的表面电荷，在这些方法中常常使用稳定剂，诸如硼酸，碱金属类碱，碱土金属类碱，氨等等。多价金属的盐通常是铝盐，因其价格纸且易获得。当然尽管也可以使用其它的多价金属碱式盐来制备阳离子的硅基溶胶，例如铬，锆及其它多价金属。任何可溶于水并能产生所要求的带正电荷表面的碱式盐都能使用。通常制备阳离子溶胶使用金属的氯化物，硝酸盐或醋酸盐。

这种阳离子溶胶的粒子的平均粒度小，一般小于100纳米，其大小通常自2纳米至100纳米，更经常地是在2纳米到80纳米范围之内，适宜的粒子大小是从3纳米到20纳米之间，而最好是3.5到14纳米。阳离子二氧化硅粒子的表面上要有带正电荷的多价金属物质，最好是铝。铝对表面二氧化硅的摩尔比范围可以从1∶8到4∶1，适宜的摩尔比范围从1∶6到4∶1，而更可取的范围是1∶4到4∶1之间。最可取的比例在1∶2到4∶1范围之内。计算铝和二氧化硅的摩尔比与美国专利3，956，171一样，按每平方纳米二氧化硅表面8个硅原子计，即在表面上所有的二氧化硅部分是8×10^-4×A，此处A是溶胶粒子的比表面积（以米₂/克表示）。如前所述，本发明所用的阳离子硅溶胶能够通过使任何阴离子二氧化硅溶胶与多价金属的碱式盐反应制备。因此可以用商品的胶态二氧化硅制备，也可用通过碱金属硅酸盐酸化制得的聚硅酸的硅溶胶制备（例如用无机酸与水玻璃混合或采用酸离子交换树脂）。将阳离子硅胶以水溶胶形式加入浆料中。阳离子溶胶的浓度，如由商品阴离子硅胶制成时约可达50%（重量），如系由聚硅酸制成可高达约10%（重量）。限制后一种溶胶稳定性，所以其适宜浓度约在5%或5%以下。在前面所提到的比例范围内，如果铝较多时稳定度一般较高。从实用的观点看无论如何，把溶胶加到浆料以前先稀释到0.05%到5.0%浓度是适宜的，而以稀释到0.1%-2%更好。

与阳离子硅胶结合使用的阳离子留着剂是造纸上常用的有机聚合物留着剂，这类留着剂在造纸所采用的pH值时有净正电荷，这类留着剂或者是瓜耳树胶或者是合成的阳离子聚合物。适宜的合成阳离子聚合物的一些例子有阳离子聚丙烯酰胺，阳离子聚乙烯亚胺以及阳离子聚酰氨基胺。也可用上述两种或两种以上聚合物的混合物，而且也可以其中任一种与阳离子淀粉结合使用。合成的阳离子留着剂是更可取的，特别是阳离子聚丙烯酰胺。