用于增加造纸机留着和滤水性能的淀粉改性的方法技术

本发明专利技术涉及一种用金属硅酸盐对淀粉改性的方法，以及所述改性淀粉在制备纤维素纤维组合物中的用途。所述方法还涉及加入用金属硅酸盐改性的淀粉的纤维素纤维组合物，如纸和纸板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用金属硅酸盐对淀粉改性，以及所述改性淀粉在制备纤维素纤维组合 物中的用途。本专利技术还涉及纤维素纤维组合物，如纸和纸板，其中加入用金属硅酸盐改性的 淀粉。
技术介绍
纤维素纤维片材，特别是纸张和纸板的制造包括以下步骤1)生产纤维素纤维水 浆，其也可以含有无机矿物填充剂或颜料；2)将所述浆沉积在移动的造纸网上；和3)通过 滤水由浆的固体组分形成纸页。然后通过挤压和干燥纸页进一步去除水。通常在形成纸页的步骤之前在浆中添加 有机和无机化学品，以使造纸法成本更低、更快速，并且/或者在最终的纸产品中得到特定 的性能。造纸工业一直努力改善纸张质量，增加产量，和降低生产成本。通常在纤维浆到达 造纸网之前，将化学品添加到纤维浆中，以改善滤水/脱水和固体留着；这些化学品被称为 助留剂和/或助滤剂。在造纸网上纤维浆的滤水或脱水通常是限制了实现更快速度的步骤。改善脱水也 可以在挤压和干燥阶段得到更干的纸页，从而减少能量或蒸汽消耗。另外，这是造纸法中决 定许多纸页最终性能的阶段。造纸助留剂用于在滤水和形成纸幅的湍流方法期间增加纸幅中的细小配料固体 的留着。没有细小固体的足够留着的话，它们或者流失到方法排出物，或者在再循环的白水 中积累到高水平，潜在地导致沉淀积累。另外，由于损失了本来要吸附在纤维上以提供纸张 不透明度、强度或施胶性能的添加剂，不充分的留着增加了造纸的成本。阳离子淀粉广泛用于造纸工业中。将其引入纸浆中以增强纤维间的结合和获得纸 张强度性能、乳化合成内部施胶剂如烯基琥珀酸酐(ASA)、或者提供滤水。金属硅酸盐，包括硅酸钠、硅酸钾和偏硅酸钠，广泛用于许多工业领域内的日用化 学品，包括造纸和水处理。在美国专利5，185，206中，Rushmere教导了一种用于造纸的改善的助滤剂和助留 剂，将其添加在含有纸浆的水性纸张配料中，其包含硅酸盐阳离子淀粉组合物，所述组合物 是干燥固体，含有约l_25wt%的二氧化硅，并且主要由二氧化硅以水溶性聚硅酸盐微凝胶 的形式沉积在其表面上的阳离子化淀粉颗粒构成，以及任选地，该组合物还含有二氧化硅 微凝胶与硅酸盐淀粉细粒的混合的离散团聚体。单组份产品是干燥固体，相比于胶体二氧 化硅，其提供方便和经济性，因为可以避免运输大量的水。在实施本专利技术中，优选将尽可能 多的微凝胶沉积在每个淀粉颗粒的表面上。因此，就在使用之前将淀粉在水中加热时，将实 现所述微凝胶的最佳再分散。出人意料地发现，将金属硅酸盐加入到阳离子淀粉中显著提高了留着和滤水性 能。
技术实现思路
本专利技术描述了一种在造纸期间通过添加用金属硅酸盐改性的阳离子或两性多糖 或多糖衍生物来改善留着和滤水性能的方法。本方法还提供一种通过添加金属硅酸盐对阳离子或两性多糖或多糖衍生物改性 的方法。本方法还提供一种用金属硅酸盐改性的阳离子或两性多糖或多糖衍生物。在本专利技术的一个实施方案中，所述阳离子或两性多糖或多糖衍生物是阳离子淀粉 或两性淀粉。还公开了一种造纸方法，所述方法包括将至少一种多糖或多糖衍生物添加至造纸 浆中，其中所述多糖或多糖衍生物已经用至少一种金属硅酸盐改性，其中所述至少一种多 糖或多糖衍生物选自含有阳离子含氮基团的多糖衍生物、阳离子和阴离子多糖的混合物以 及其组合。具体实施例方式已经发现，将金属硅酸盐加入到阳离子淀粉中将显著增加滤水。当在糊化淀粉后 将金属硅酸盐添加至淀粉中时，得到最佳结果。当淀粉仍处于高温时或当淀粉已经冷却至 室温后，可以添加金属硅酸盐。在添加淀粉和糊化之前将金属硅酸盐添加到水中就已经观 察到改善的留着和滤水性能。在本专利技术的一个实施方案中，所述金属硅酸盐是硅酸钠。金 属硅酸盐也可以是硅酸钾或偏硅酸钠。在本专利技术的方法中使用的材料包括纤维素纸浆和至少一种用硅酸盐改性的淀粉。 还可以使用一种或多种其它材料，包括但不限于，其它未改性淀粉、填料、无机或有机凝结 剂、传统絮凝剂、和至少一种有机或无机助滤剂。在本专利技术的一个实施方案中，所述阳离子或两性多糖或多糖衍生物是阳离子淀粉 或两性淀粉。将不同材料引入到本专利技术的方法中的顺序不限于上述讨论中所列出的，而是通常 将基于每种特定应用的实际情况和性能。适用于本专利技术的方法的纤维素纤维纸浆包括传统造纸原料，如传统化学纸浆。例 如，可以使用漂白和未漂白硫酸盐纸浆和亚硫酸盐纸浆、机械纸浆如磨木浆、热机械纸浆、 化学-热机械纸浆、再生纸浆如旧瓦楞纸箱、新闻纸、办公室废纸、杂志纸和其它未脱墨纸、 脱墨废纸、和其混合物。在造纸中使用填料。填料为纤维素产品提供光学性能。其为成品纸页提供不透明 度和亮度，并改善其印刷性能。适合的填料包括碳酸钙(天然存在的重质碳酸盐和合成的 沉淀碳酸盐)、氧化钛、滑石、粘土和石膏。填料的用量可以是基于纸浆的干重，得到含最多 约50重量％填料的纤维素产品。使用凝结剂以增强留着和滤水。凝结剂可以无机的或者有机的。最常用的无机凝 结剂是氧化铝类。适合的实例包括，但不限于，工业级硫酸铝(明矾)、聚合氯化铝、多羟基 氯化铝、多羟基硫酸铝、铝酸钠等。有机凝结剂典型地为合成的聚合材料。适合的实例包括， 但不限于，多胺、聚酰胺胺、聚DADMAC(聚二烯丙基二甲基氯化铵)、聚乙二胺、N-乙烯基甲酰胺聚合物和共聚物的水解产物和季铵化水解产物等。基于纸浆的干重，凝结剂的用量通常为约0. 05磅-约50磅每吨纤维素纸浆。凝 结剂的浓度可以为约0. 5磅-约20磅每吨纸浆，和/或约1磅-约10磅每吨纸浆。在造纸领域中通常使用离子絮凝剂。可以使用阳离子、阴离子、非离子和两性絮凝 剂，特别是阳离子、阴离子、非离子和两性聚合物。适合作为絮凝剂的聚合物包括，但不限 于，非离子烯键式不饱和单体的均聚物。也可以使用包含两种或多种非离子烯键式不饱和 单体的单体的共聚物，同样可以使用包含至少一种非离子烯键式不饱和单体和至少一种阳 离子烯键式不饱和单体和/或至少一种阴离子烯键式不饱和单体的单体的共聚物。适合的 非离子烯键式不饱和单体包括，但不限于，丙烯酰胺；甲基丙烯酰胺；N-烷基丙烯酰胺，如 N-甲基丙烯酰胺；N，N-二烷基丙烯酰胺，如N，N-二甲基丙烯酰胺；丙烯酸甲酯；甲基丙烯 酸甲酯；丙烯腈；N-乙烯基甲基丙烯酰胺；N-乙烯基甲基甲酰胺；乙酸乙烯酯；N-乙烯基吡 咯烷酮；羟烷基(甲基)丙烯酸酯，如(甲基)丙烯酸羟乙酯或(甲基)丙烯酸羟丙酯；任 何上述的混合物等。优选丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N-烷基丙烯酰胺，特别优选丙烯酰胺。可以使用的阳离子烯键式不饱和单体包括，但不限于，二烯丙基胺、二烷基氨基烷 基化合物的(甲基)丙烯酸酯、二烷基氨基烷基化合物的(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基甲 酰胺的N-乙烯基胺水解产物、及其盐和季铵盐。优选N，N-二烷基氨基烷基丙烯酸酯和甲 基丙烯酸酯、及其酸和季铵盐，特别优选N，N-二甲氨基乙基丙烯酸酯的甲基氯化季铵盐。适合的阴离子烯键式不饱和单体包括，但不限于，丙烯酸、甲基丙烯酸、及其盐； 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐；磺乙基(甲基)丙烯酸酯；乙烯基磺酸；苯乙烯磺酸； 和马来酸和其它二元酸及其盐。优选丙烯酸、甲基丙烯酸及其盐，特别优选丙烯酸的钠盐和 铵盐。阳离子聚合物絮凝剂通常含有一种或多种上述阳离子单体。基于摩尔浓度，总阳 离子单体水平可为约1-约99%，优选约2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种造纸方法，其包括将至少一种多糖或多糖衍生物添加至造纸浆中，其中所述多糖或多糖衍生物用至少一种金属硅酸盐改性，其中所述至少一种多糖或多糖衍生物选自含有阳离子含氮基团的衍生多糖、阳离子和阴离子多糖的混合物或其组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JC哈林顿，JE安德森，
申请(专利权)人：赫尔克里士公司，
类型：发明
国别省市：US[]