纸的生产方法技术

一种纸的生产方法，该方法是在阳离子硅基溶胶及阳离子聚合物留着剂的存在下，将含有纤维素纤维及选用的填料的悬浮液在网上成型及脱水。该阳离子聚合物的留着剂是阳离子的瓜耳树胶或是一种阳离子的合成聚合物如阳离子的聚丙烯酰胺。阳离子硅溶胶及阳离子留着剂组合起来可提高细小纤维及填料的留着率且有利滤水。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种，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为已为人所知，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。根据本专利技术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。根据本专利技术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，本专利技术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。所用的阳离子二氧化硅及阳离子留着剂量取决于所用的造纸浆料，存在的填料以及造纸的其它条件。通常对干的纤维及选用的造纸填料，阳离子二氧化硅(干的)的用量自0.005%(重量)至2%(重量)，可得出好的结果。适宜的用量自0.005%(重量)到1%(重量)。而用量在0.03%(重量)到0.3%(重量)范围内结果最佳。阳离子留着剂及阳离子二氧化硅的比例可以在非常广的范围内变化，比例取决于造纸的条件，特定的阳离子聚合物，也取决于要求由此产生的其它效果。通常，阳离子留着剂对阳离子二氧化硅的重量比至少为0.01∶1，适宜比至少要0.2∶1。阳离子度(cationicity)较低的阳离子留着剂(如瓜耳树胶)的上限要求不严格，对于这种阳离子聚合物可以很高，达到100∶1或更高。极限通常由经济原因而定。阳离子留着剂对阳离子二氧化硅的比例在0.2∶1至20∶1的范围，对大多数的体系是适合的。本专利技术的二组分体系适合于用各种类型造纸纤维的浆料造纸，适用于含纤维素纤维至少50%(重量)的浆料造纸。例如这两组分可用做以下浆料的添加剂。纤维得自化学浆的浆料(如硫酸盐浆，亚硫酸盐浆)，予热法机械浆，木片磨木浆，磨木浆。可以是润叶材的浆，也可以是针叶材的浆。本专利技术的体系用于回收的纤维也是有益的。已经提到浆料中可含有常用的矿物填料，例如高岭土，二氧化钛，生石膏(硫酸钙)，白垩(碳酸钙)以及滑石粉。对通常认为是困难的纸浆以及对含有大量非纤维素物质(如木素)的纸浆(即各种类型的机械浆如磨木浆)都可得到特别好的效果。本专利技术的这个两组分体系特别适合于至少有25%(重量)的机械木浆组成的浆料。与阴离子硅溶胶及阳离子留着剂组成的体系相比较，本体系可得到许多改进效果。在这里所用的纸张和造纸两个术语当然绝不仅包括纸张和纸张生产，而且还包括其它纤维素纤维的成片状或成幅状的产品(诸如浆板，纸板，卡片纸板)以及这些产品的生产。阳离子硅溶胶和阳离子聚合物留着剂可以分别加到浆料中，也可以同时加入或两者预先混合后再加入，也可以分两次或多次加入，最好是分别加入这两个组分。看来加入溶胶及留着剂的顺序对所得的效果有些影响。似乎当溶胶粒子较小，阳离子留着剂在阳离子二氧化硅溶胶之前加入，可以得到较好的效果。当溶胶粒子较大时，先加入阳离子二氧化硅溶胶随后再加入阳离子留着剂，所得的效果较好。与单独使用阳离子留着剂相比较，按本专利技术加入阳离子硅胶和阳离子留着剂，能显著地提高细小纤维及填料的留着率，也显著的改善脱水。于是可用较少量的阳离子聚合物留着剂得到所要求的效果，因而对于昂贵的阳离子聚合物(如聚丙烯酰胺)就能显著地降低成本。采用本专利技术的体系，可使造纸方法效果更好，而对所产纸张的强度及其其它重要性能没有坏的作用。有同样电荷的两个组分起到好效果的机理尚未完全确定，但相信溶胶的阳离子二氧化硅至少部分地中和了溶解的材料成分阴离子;并且相信由于溶胶的阳离子二氧化硅对端纤维的穿透能力与电荷的中和能力，增强了短纤维的强度。加入的阳离子留着剂使浆料中的溶解成分与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用含纤维素纤维与选用的填料悬浮液在网上成形并脱水具有改进留看率和脱水性的纸的生产方法，其特征在于成形与脱水是在阳离子硅基溶胶和阳离子聚合物的留着剂存在下进行的，其留着剂选自阳离子瓜耳树胶类或合成的阳离子聚合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：斯宛丁波约翰，约翰逊汉斯埃瑞克，
申请(专利权)人：埃卡诺贝尔公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]