利用高固体份乙醛酸化-聚丙烯酰胺和含硅微粒造纸以及由此制造的制品制造技术

本发明专利技术描述了利用包括高固体份的乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物结合含硅微粒的助留/过滤添加剂体系改善用于制造纸或纸板的含水纤维素悬浮液的造纸过滤和助留性质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用高固体份乙醛酸化_聚丙烯酰胺和含硅微粒造纸以及由此制造的制品
技术介绍
本专利技术基于35U. S.C. § 119(e)要求2009年6月29日提交的在先美国临时专利申请61/221，107的优先权，在此将其全部内容并入作为参考。本申请涉及造纸，以及更具体来说本专利技术涉及利用高固体份(high solid)乙醛酸化(glyoxalated)聚丙烯酰胺和含硅微粒造纸以及由此制造的制品。在利用纤维素纤维的稀释的水悬浮液在造纸装置上生产纸和纸板中，该悬浮液可以通过一个或多个剪切阶段(shear stage)，并且得到的悬浮液通过网过滤(drainage)以形成纸页，然后将其干燥。在过去尝试进行了方法的改进，例如，在助留(retention)、过滤、 干燥阶段、以及在最终纸页的形成(或结构)特性方面。助留是用于造纸的术语，表示造纸纤维和加入并提供的其他添加剂保留在制成的纸中的程度。助留剂通常表现为增加纸浆纤维和添加剂的凝聚(flocculating)趋势以在通过造纸机网或筛过滤期间抑制它们的损失。过滤或脱水是造纸过程的另一个必须步骤。美国专利No. 3，556，932涉及乙醛酸化聚丙烯酰胺，其可以通过在弱碱性条件下使乙二醛与阳离子聚丙烯酰胺反应来制备，并且将其用于提高纸的湿强度。亚硫酸氢钠用作抗胶凝剂。阳离子聚丙烯酰胺(基体聚合物(bas印olymer))具有7000 25000道尔顿的分子量。阳离子电荷通过丙烯酰胺与阳离子单体共聚来获得，所述阳离子单体通常为二甲基二烯丙基氯化铵。在美国专利No. 3，556，932中列举的基体聚合物具有低于25000道尔顿的分子量并且丙烯酰胺DADMAC的摩尔比例为99 1 75 25。WO 2006/068964涉及在含亚硫酸盐离子的造纸系统中使用反应性阳离子树脂作为干强剂和湿强剂。该阳离子树脂包括二醛反应性共聚物，其中在与二醛反应之前，阳离子共聚单体包含大于10摩尔％的二醛反应性共聚物。WO 2006/068964也涉及造纸过程，其中，将上述阳离子树脂添加到含有超过20ppm的亚硫酸盐的含水纸浆悬浮液中。WO 2008/157321涉及储存稳定的乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物以及由其制备的高固体份含水组合物，其可以用作造纸的添加剂，提供具有良好干强度和暂时湿强度的纸，并且提高造纸的脱水速率。美国专利No. 4，961，825涉及通过添加了粘合剂的造纸原料制造纸或纸浆的过程，其中所述粘合剂包括阳离子和阴离子组分。阴离子组分由具有至少一层硅酸铝或铝改性的硅酸表面层的胶体阴离子颗粒构成，其颗粒的表面基团含有比例为9. 5 0.5 7.5 2. 2的硅和铝原子，并且阳离子组分由具有0.01-1.0取代度的阳离子碳水化合物构成。美国专利No. 5，368，833涉及二氧化硅溶胶，其具有高含量微凝胶和具有高比表面积的铝改性颗粒。该专利指出所述溶胶适合在造纸过程中用作添加剂，与阳离子聚合物纟口口。美国专利No. 5，603，805涉及二氧化硅溶胶，其具有高含量微凝胶和具有范围在 300 700m2/g比表面积的颗粒。该专利指出所述溶胶适合在造纸过程用作添加剂，与阳离子聚合物结合，例如阳离子丙烯酰胺基聚合物。美国专利No. 4，305，781涉及通过纤维素纤维的水悬浮液制造新闻用纸、牛皮纸或瓦楞原纸(fluting medium)的方法，该专利指出通过包括水溶性高分子量的、基本上为非离子型聚合物和膨润土型粘土提高了悬浮液的过滤和助留性质。美国专利No. 4，753，710涉及通过如下步骤制备纸或纸板的过程使含水纤维素基质通过双鼓旋翼筛(centriscreen)或其他剪切设备，以及然后对经纯化的悬浮液进行过滤，以及该专利指出通过在剪切悬浮液之前向悬浮液中添加过量高分子量线性合成阳离子聚合物，以及在剪切之后添加膨润土可以结合地提高助留、过滤、干燥和成形过程。美国专利No. 4，388，150涉及造纸过程，其中向含水造纸原料或白水中添加包括胶体硅酸和阳离子淀粉的粘合剂。
技术实现思路
本专利技术的特征在于使用乙醛酸化聚丙烯酰胺(“G-PAM”)聚合物和微粒提供强化的添加剂体系，以提高造纸过程中的湿部过滤和助留。本专利技术的另一个特征在于利用包括高固体份的乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物和含硅微粒的助留/过滤添加剂体系提供提高的造纸助留效率和脱水速率。本专利技术另外的特征在于利用包括高固体份的乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物和含硅微粒的添加剂体系提供降低的过滤液浊度和更快的滤水速率(drainage rate)。本专利技术另一个特征在于利用包括高固体份的乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物和含硅微粒的添加剂体系提供降低的过滤液浊度以及与多胺凝聚剂相当的滤水速率。本专利技术进一步的特征在于提供含有乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物和含硅微粒的纸制品。本专利技术另外的特征在于提供用于造纸的方法，其可以提高助留/过滤性质，以及改进干强度影响(dry strength impact)。本专利技术的另外的特征和优点将部分地在下述说明中阐述，并且部分根据说明书内容是显然的，或者可以通过实践本专利技术而学得。倚靠尤其是在说明书和所附的权利要求中指出的元素和组合，可以了解和获得本专利技术的主题和其他优点。为了获得这些以及其他优点，以及根据本文中具体和广泛地描述的本专利技术的目的，本专利技术部分涉及造纸方法，以及由此得到的制品，其包括向含纤维素纤维的水悬浮液添加含硅微粒和含有至少约25重量％的阳离子单体的乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物，以及使所述悬浮液形成为湿法成网纸幅(water-laid web)并干燥所述纸幅以形成纸。与乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物一起，以如下含量添加含硅微粒，所述含量与利用不含含硅微粒的悬浮液制造的纸相比，可以有效地提高纤维保留率(fiber retention)和脱水速率。可以引入添加剂体系的乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物组分，例如以具有高活性聚合物浓度的其的高固体份含水组合物的形式引入，所述浓度例如约10重量％或更高的乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物。在造纸过程的湿部，含硅微粒与高固体份乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物的结合可以显著地改善助留和过滤性能，和/或干强度影响。该含硅微粒可以包括含硅(Si)的固体微粒。该含硅的固体微粒可以是例如无机晶体和/或非晶体(例如无定形)材料。可以使用例如干粉形式或分散形式(例如，悬浮液、浆料、胶体、溶胶)的微粒。该含硅微粒选自例如二氧化硅微粒、膨润土或它们的组分。 该含硅微粒可以包括例如无定形二氧化硅微粒。该含硅微粒可以包括例如胶体二氧化硅， 该胶体二氧化硅包含 300m2/g 1000m2/g、500m2/g 800m2/g、或 600m2/g 750m2/g 的表面积，和/或80 % 20 %、70 % 30 %或60 % 40 %的S-值。胶体二氧化硅可以任选被表面改性的，例如铝酸盐处理的、金属处理的或未处理的。该含硅微粒可以包括例如膨润土微粒。该膨润土任选被化学改性的或未处理的。该含硅微粒可以具有的平均粒径例如为不大于约 lOOOnm、Inm 750nm、2nm 500nm、3nm 500nm、4nm 100nm、5nm 50nm 或 IOnm 30nm。该含硅微粒可以具有在这些尺寸范围中的一种或多种以内的绝对粒径。含硅颗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：路晨，
申请(专利权)人：巴科曼实验室国际公司，
类型：发明
国别省市：