[发明专利]用于造纸方法的填料

说明书

本申请是中国专利申请200480038513.6的分案申请。

本发明涉及一种包含钙盐和纤维素衍生物的填料。本发明进一步涉及一种制备该填料的方法、该填料在造纸中的应用、一种其中将该填料用作添加剂的造纸方法以及包含该填料的纸。

发明背景

在造纸工业中高度填充的纸是一种既定趋势，这不仅是因为减少使用纤维的节省而且还因为改进的产品质量，例如更高的不透明性和更好的可印刷性。基于碳酸钙的填料由于它们优良的光散射性能而被普遍使用。在高度填充的、特别含有高表面积的填料的纸的制备中的主要缺陷是上胶剂的高消耗。从而，随着纸中的填料含量增加，为了获得相应的上胶结果而需要较大量的上胶剂。因此，当填料的量增加时更难以将纤维素悬浮液上胶。

为了实现纸或纸板的防水性和减少边缘起芯(wicking)，主要进行上胶。其还将影响纸和纸板的机械性能，例如尺寸稳定性、摩擦系数、柔韧性和耐折强度。另外，上胶可以通过控制油墨扩散和粘合而特别地提高可印刷性。

上胶方法涉及到使憎水性物质-通常被称作上胶剂沉积在纤维表面上。普遍采用的上胶剂是非纤维素活性的上胶剂例如基于松香的上胶剂，和纤维素活性的上胶剂，例如烷基烯酮二聚物(“AKD”)和酸酐例如链烯基琥珀酸酐(“ASA”)。然而，公知的是纤维素活性的上胶剂-即AKD和ASA经历了水解，这与所希望的和纤维的反应相竞争。此外，由于胶料倒置或迁移、胶料蒸发、产品的机械磨损等，可能出现最终产品的上胶损失。

Bartz和同事已经观察到在AKD蜡的流动性增加期间，一些AKD可能渗透并且此后被捕集在填料的孔隙结构中(Bartz，W.；Darroch，M.E.；Kurrle，F.L.，“碳酸钙填充的纸中的烷基烯酮二聚物上胶效率和倒置”，Tappi Journal，77卷，12期，1994)。对于具有多孔瓣状体结构和高表面积的偏三角面体形状的PCC而言，特别出现了这种现象。Voutllainen指出具有高表面积的填料吸附AKD甚至比纤维更好(Voutilainen，P.，“烷基烯酮二聚物在纸浆纤维和CaCO3填料上的竞争吸附”，Proceedings from International Paper andCoating Chemistry Symposium，1996)。填料表面上铝氧化物和硅氧化物的存在可以另外吸附含于AKD颗粒中的阳离子淀粉。还提出了在AKD与碳酸钙填料之间存在强的相互作用，或者可能甚至是结合。这些所提出的填料机理自然是不希望的，并且应作出努力以使这些相互作用减少到最小。

为了提高上胶效率，在美国专利No.5,514,212中提出可以用阴离子淀粉-皂复合物将颜料的表面改性。得自于玉米或马铃薯的蒸煮淀粉与脂肪酸盐复合并且当与沉淀的钙浆液或者含有高含量的钙离子的造纸配料混合时沉淀在颜料表面上。

美国专利No.5,972,100提出了一种由纤维素活性的浆料(例如AKD)、阳离子分散剂(例如阳离子淀粉或聚酰胺)和填料组成的体系。除了改进的上胶之外，该发明使得能够分别独立地控制填料装填量和上胶。

此外，WO95/13324涉及到用纤维素衍生物例如取代度为0.7的羧甲基纤维素钠(“CMC”)处理的碳酸钙。所述处理的碳酸钙被用作碱性造纸悬浮液中的填料，由此提高了纸的亮度。

美国专利No.3,730,830披露了一种制备纸，特别是像纸的方法，其包括使用合成聚合物纤维。在将合成纤维加入纤维悬浮液之前，将无机颜料或碳加入含有羧甲基纤维素和合成纤维的浆液中，由此实现了聚合物纤维在造纸原料中的纤维素纤维之间均匀分散。

仍然需要一种提供改进的造纸方法和更好性能的所制备的纸的填料。将希望的是提供一种使得可以制备表现出优良的印刷性能和机械性能的高度填充的纸的填料。还将希望的是提供一种减少了上胶需求并且由此导致改进的上胶效率的填料。还将希望的是提供一种可与助滤剂和助留剂相容并且由此导致优良的排水性、保持性和造纸机运行能力的填料。还将希望的是提供一种简单和有效的用于制备表现出以上特性的填料的方法。

发明概述

总的来说，本发明涉及一种包含钙盐和纤维素衍生物的填料。总的来说，本发明进一步涉及一种包含钙盐和羧烷基纤维素衍生物的填料。总的来说，本发明还涉及一种通过将含有钙盐的材料与纤维素衍生物混合而制备填料的方法、该填料在造纸中用作添加剂的应用以及包含该填料的纸。总的来说，本发明进一步涉及一种其中将该填料引入含水的纤维素悬浮液的造纸方法。