填料聚集体组合物以及其生产制造技术

本发明专利技术涉及一种填料聚集体组合物，该组合物包含经研磨的碳酸钙(GCC)的填料颗粒；选自聚乙烯胺(PVAM)和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、或其混合物的一种预处理试剂；以及一种纳米原纤纤维素(NFC)；其中所述填料聚集体组合物是呈一种浆料的形式，其中所述预处理试剂具有低于6000000g/mol的平均分子量并且具有在pH 7下确定的低于7meq/g的电荷密度，并且该纳米原纤纤维素是以这些填料颗粒的干重的约0.1％‑40％的量存在。进一步本发明专利技术还涉及其生产方法，以及其在坯料、纸和纸板中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
/专利
本专利技术涉及一种有待在制浆造纸工业内使用的填料聚集体组合物及其生产。(专利技术)背景由于可以做出的节省在纸产品中增加填料含量并且因此减少纤维含量已长期是纸工业的一个目标。填料的成本比纤维的价格显著更低。除了成本减少之外，增加量的填料还可能改进最终纸产品的可印刷性和光学特性。然而，使用增加量的填料还可能负面地影响纸产品。问题包括该纸产品的机械特性的减少。因此，在就终产品品质和机器运转性能两者而言在利用更多的填料上发现挑战。一个显著挑战是强度的损失，因为该填料通过减少纤维的数目并且阻止这些原纤维的有效接触而破坏片材的纤维-纤维结合网络。强度的损失对于印刷操作是不利的，因为它可能引起层离。因此，增加在纤维与填料之间的结合是必不可少的以改进填充纸的强度。WO 2013/107933披露了一种用于生产纸等的方法。将纤维坯料(stock)与包括矿物填料和阳离子预处理试剂的预处理过的填料分散体结合。WO 2010/125247披露了一种用于制备有待在纸或纸板中使用的水性配料的方法。通过将填料添加至一种纤维悬浮液中制备该配料，其中用阳离子电解质和纳米原纤化纤维素处理填料和/或纤维。虽然多年以来已经提出了以上披露的问题的不同的解决方案，但是仍存在一种对于使得可能使用高含量的填料但是没有最终纸产品的强度的
显著减小或其他不想要的影响的新的且改进的方法和组合物的需要。(专利技术)概述本专利技术涉及提供一种填料聚集体组合物，该组合物有待在制浆造纸工业中使用以制备具有高填料负载和良好机械特性的纸产品。根据本专利技术通过使用填料、聚合物和纳米原纤纤维素的组合，获得了一种形成的聚集体组合物的絮凝特性的协同效应。本专利技术的一个目是提供一种填料聚集体组合物，该组合物包含-经研磨的碳酸钙(GCC)的填料颗粒；-选自聚乙烯胺(PVAM)和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、或其混合物的一种预处理试剂；以及-一种纳米原纤纤维素(NFC)；其中所述填料聚集体组合物是呈一种浆料的形式，其中所述预处理试剂具有低于6 000 000g/mol的平均分子量并且具有在pH 7下确定的低于7meq/g的电荷密度，并且该纳米原纤纤维素是以这些填料颗粒的干重的约0.1％-40％的量存在。在一个优选的实施例中，该预处理试剂是阳离子聚丙烯酰胺。根据一个实施例，该聚乙烯胺具有在pH 7下确定的0.05-2meq/g的电荷密度以及2 000 000-5 000 000g/mol的平均分子量。根据一个实施例，该聚乙烯胺具有在pH 7下确定的2-7meq/g的电荷密度、以及低于2 000 000g/mol的平均分子量。根据一个实施例，该聚乙烯胺具有300 000-7 000 000meq/mol、优选500 000-4 000 000meq/mol、最优选600 000-2 000 000meq/mol的平均分子量和电荷密度的乘积。根据一个实施例，该阳离子聚丙烯酰胺具有在pH 7下确定的0.05-2meq/g、优选0.2-1.35meq/g的电荷密度，以及200 000-2 000 000g/mol的
分子量。根据一个实施例，该阳离子聚丙烯酰胺具有在pH 7下确定的0.05-6meq/g、优选0.2-4meq/g、优选0.2-1.4meq/g的电荷密度，以及200 000-5 000 000g/mol、优选300 000-2 000 000g/mol、优选400 000-900 000g/mol的分子量。根据一个实施例，该预处理试剂是一种线性聚合物。根据一个实施例，该预处理试剂是以约50-1 000g/吨填料颗粒、优选100-400g/吨填料颗粒的量存在。根据一个实施例，该纳米原纤纤维素是以这些填料颗粒的干重的约1％-20％、优选这些填料颗粒的干重的1.5％-10％的量存在。根据一个实施例，该填料聚集体组合物的聚集体具有定义为平均弦长值的聚集体粒度分布，该平均弦长值比包括该经研磨的碳酸钙的仅填料颗粒的原始弦长值大10％-150％，优选地该平均弦长值是包括该经研磨的碳酸钙的仅填料颗粒的原始弦长值的20％-100％、优选30％-60％、优选约40％，其中已经通过聚焦光束反射测量测量了平均弦长。根据一个实施例，该填料聚集体组合物具有至少70％、优选至少80％的聚集体絮凝物稳定性，该聚集体絮凝物稳定性是在絮凝之后在高于1000rpm的搅拌之后和之前所测量的弦长的比率。根据一个实施例，该经研磨的碳酸钙的含量是该填料组合物的按重量计至少70％、优选按重量计至少80％。根据一个实施例，该填料仅由经研磨的碳酸钙组成。根据一个实施例，达到75％程度的该经研磨的碳酸钙具有低于6μm的粒径。本专利技术的另一个目的是提供一种包括所述填料聚集体组合物的坯料。本专利技术的另一个目的是提供一种使用所述填料聚集体制造的纸或纸板。本专利技术的另一个目的是提供一种用于提供用于在纸和板制造中使用的所述填料聚集体组合物的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供一种包括经研磨的碳酸钙的填料；b)提供一种纳米原纤纤维素的浆料；c)提供一种选自聚乙烯胺或阳离子聚丙烯酰胺的预处理试剂；d)以形成一种包含聚集体的填料聚集体组合物的任何顺序使所述一种或多种填料、纳米原纤纤维素和预处理试剂结合。根据一个实施例，步骤d)是通过以下方式进行的：首先使该步骤b)的纳米原纤纤维素浆料与该步骤a)的填料结合，并且其后与该步骤c)的预处理试剂结合。本专利技术的另一个目的是提供一种用于生产纸或纸板的方法，该方法包括以下步骤：提供所述填料聚集体组合物并且使所述填料聚集体组合物与一种纤维坯料结合。根据一个实施例，在湿纸幅(web)形成之前将该填料聚集体组合物添加至一种薄坯料内。根据一个实施例，在一个流浆箱冲浆泵之后添加该填料聚集体组合物。根据一个实施例，在一种纸幅形成之前5-30秒将该填料聚集体组合物添加至该纤维坯料中并且添加保留聚合物。根据一个实施例，在所述填料聚集体组合物之前至多3小时将一种聚合物添加至所述纤维坯料中，优选地在所述填料聚集体组合物之前至多1min将该聚合物添加至所述纤维坯料中。所述聚合物可以是一种纸幅形成聚合物。根据一个实施例，造纸机的造纸机线速是至少1000m/min。本专利技术的另一个目的是使用所述填料聚集体组合物用于生产超级砑光(SC)纸、轻量涂布(LWC)纸、新闻纸、高级纸、折叠纸板(folding boxboard)、白面箱纸板(white top linerboard)或白浆衬里的粗纸板(white lined chipboard)。附图简短说明图1示出了填料、预处理试剂以及纳米原纤纤维素对拉伸强度的影响，其中该预处理试剂是聚合物2并且该NFC是NFC B。图2示出了填料、预处理试剂以及纳米原纤纤维素对内部结合强度的影响，其中该预处理试剂是聚合物2并且该NFC是NFC B。图3示出了填料、预处理试剂以及纳米原纤纤维素对光学特性的影响，其中该预处理试剂是聚合物2并且该NFC是NFC B。详细说明本专利技术涉及提供一种用于增加在纸、板或类似物中的填料含量的有效且简单的方式，以便降低造纸成本同时保持所产生的纸或板的强度特性和/或光学特性。已经出人意料地发现通过预处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种填料聚集体组合物，包含‑经研磨的碳酸钙(GCC)的填料颗粒；‑选自聚乙烯胺(PVAM)和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、或其混合物的一种预处理试剂；以及‑一种纳米原纤纤维素(NFC)；其中所述填料聚集体组合物是呈一种浆料的形式，其中所述预处理试剂具有低于6 000 000g/mol的平均分子量并且具有在pH 7下确定的低于7meq/g的电荷密度，并且该纳米原纤纤维素是以这些填料颗粒的干重的约0.1％‑40％的量存在。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.30 SE 1351589-51.一种填料聚集体组合物，包含-经研磨的碳酸钙(GCC)的填料颗粒；-选自聚乙烯胺(PVAM)和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、或其混合物的一种预处理试剂；以及-一种纳米原纤纤维素(NFC)；其中所述填料聚集体组合物是呈一种浆料的形式，其中所述预处理试剂具有低于6 000 000g/mol的平均分子量并且具有在pH 7下确定的低于7meq/g的电荷密度，并且该纳米原纤纤维素是以这些填料颗粒的干重的约0.1％-40％的量存在。2.根据权利要求1所述的填料聚集体组合物，其中所述聚乙烯胺具有在pH 7下确定的0.05-2meq/g的电荷密度，以及2 000 000-5 000 000g/mol的平均分子量。3.根据权利要求1所述的填料聚集体组合物，其中所述聚乙烯胺具有在pH 7下确定的2-7meq/g的电荷密度，以及低于2 000 000g/mol的平均分子量。4.根据权利要求1所述的填料聚集体组合物，其中所述聚乙烯胺具有300 000-7 000 000meq/mol、优选500 000-4 000 000meq/mol、最优选600 000-2 000 000meq/mol的平均分子量和电荷密度的乘积。5.根据权利要求1所述的填料聚集体组合物，其中所述阳离子聚丙烯酰胺具有在pH 7下确定的0.05-2meq/g、优选0.2-1.35meq/g的电荷密度，以及200 000-2 000 000g/mol的分子量。6.根据权利要求1所述的填料聚集体组合物，其中所述阳离子聚丙烯酰胺具有在pH 7下确定的0.05-6meq/g、优选0.2-4meq/g、优选0.2-1.4meq/g的电荷密度，以及200 000-5 000 000g/mol、优选300 000-2 000 000g/mol、优选400000-900 000g/mol的分子量。7.根据权利要求1-6中任一项所述的填料聚集体组合物，其中该填料聚集体组合物的聚集体具有定义为平均弦长值的聚集体粒度分布，该平均弦长值比包括该经研磨的碳酸钙的仅填料颗粒的原始弦长值大10％-150％，优选地该平均弦长值是包括该经研磨的碳酸钙的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂·希耶塔涅米，M·沃塔南，
申请(专利权)人：凯米罗总公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI