[发明专利]使用双聚合物系统的可控制的填料预絮凝

说明书

技术领域

本发明涉及使用在造纸中的填料的预絮凝(preflocculation)，尤其是 公开了具有界定的和可控制的粒度分布的高填料固体的抗剪切填料絮凝 物的生产。

发明背景

增大印刷纸和书写纸中的填料含量对改善制品质量以及降低原材料 成本和能量成本来说至关重要。然而，用类似碳酸钙和粘土的填料替代纤 维素纤维降低了成形纸页的强度。当增大填料含量时产生的另一个问题是 使填料遍布三维纸页结构均匀分布的难度加大。减少填料含量增大带来的 这些负面影响的方法是在将填料添加到造纸机的湿部法系统中之前，使它 们预絮凝。

术语预絮凝意指通过用促凝剂和/或絮凝剂进行处理使填料颗粒改变 成附聚物。工艺的絮凝处理和剪切力决定了在将絮凝物添加到造纸浆料中 之前，絮凝物的粒度分布和稳定性。现代化的高速造纸中存在的化学环境 和高流体剪切速率要求填料絮凝物是稳定的和抗剪切的。由预絮凝处理所 提供的絮凝物的粒度分布应该使剪切强度随增大的填料含量而降低的程 度最低，使填料颗粒的光效率的损失最少以及对纸页均匀性和可印刷性的 负面影响最低。而且，整个系统必须是经济可行的。

因此，高剪切稳定性和成锐角的(sharp)粒度分布的组合对填料预絮 凝技术的成功极其重要。然而，由单独的低分子量的促凝剂形成的填料絮 凝物(包括通常使用的淀粉)往往具有相对小的粒度，在造纸机的高剪切 力作用下，粒度会破坏。由单一的高分子量絮凝剂形成的填料絮凝物往往 具有难以控制的宽的粒度分布，且填料固体水平较高时，粒度分布变得更 遭，这主要是因为粘的絮凝剂溶液较差地混合入浆料中。因此，存在对改 善的预絮凝技术的持续的需求。

发明概述

本发明是一种制备用于造纸工艺中的具有特定粒度分布的絮凝填料 颗粒的稳定分散体的方法，该方法包括：a)提供填料颗粒的含水分散体； b)向分散体中添加足够量的第一絮凝剂以均匀地混合在分散体中，而不 会造成填料颗粒的显著的絮凝；c)向分散体中添加足够量的第二絮凝剂以 在第一絮凝剂的存在下引发填料颗粒的絮凝；以及d)任选地，剪切絮凝 分散体以提供具有期望粒度的填料絮凝物的分散体。

本发明还是一种由纸浆制造纸制品的方法，该方法包括形成含水的纤 维素造纸配料、向配料中添加按照本文所述制备的填料絮凝物的含水分散 体、对配料进行滤水以形成纸页以及干燥纸页。形成造纸配料的步骤、滤 水步骤和干燥步骤都可以按照本领域的技术人员通常已知的任何常规方 式来施行。

本发明还是一种纸制品，其结合了按照本文所述制备的填料絮凝物。

本发明的预絮凝工艺将粘的絮凝剂溶液引入到具有高固体含量的含 水填料浆料中，通过控制填料颗粒的表面电荷而不会造成显著的絮凝。这 允许粘的絮凝剂溶液遍及高固体的浆料均匀地分布。将粘性比絮凝剂溶液 低得多的第二组分引入到系统中以形成稳定的填料絮凝物。此第二组分是 具有比絮凝剂低的分子量和絮凝剂的相反电荷的聚合物。任选地，可以添 加作为第三组分的微粒以提供另外的絮凝且使絮凝物粒度分布变窄。通过 施加极高的剪切达足够量的时间以将絮凝物粒度降低至期望的值来控制 絮凝物粒度分布。此时间之后，减小剪切速率并保持絮凝物粒度。没有发 生显著的再絮凝。

附图简述

图1显示了由S400FBRM记录的典型的MCL时间分辨率曲 线。在点1处，将第一絮凝剂引入到浆料中且在800rpm的混合速度下， MCL增大，然后很快减小，这表明填料絮凝物在剪切作用下是不稳定的。 在点2处，引入第二絮凝剂，且在800rpm的混合下，MCL也是增大，然 后轻微减小。在点3处，引入微粒且MCL急剧增大，然后到达稳定状态， 这表明填料絮凝物在800rpm混合作用下是稳定的。当剪切增大至1500rpm 时，MCL开始减小。

发明的详细描述