[发明专利]用于增加造纸机留着和滤水性能的淀粉改性的方法

说明书

技术领域

本发明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。本发明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。

背景技术

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1-25wt％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。在实施本发明中，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。

发明内容

本发明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。

在本发明的一个实施方案中，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。在本发明的一个实施方案中，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。

在本发明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。

在本发明的一个实施方案中，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发明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。

适用于本发明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。