[发明专利]酸性水在造纸中的用途

说明书

本发明涉及在适于制造纸或纸板产品的条件下，由胶态以及其它状态的碳酸盐颗粒和碳酸氢盐(特别是碳酸钙)形成的水性组合物。本发明还涉及纸或纸板产品，在其制造中，所述水性组合物用于稀释。

在造纸中，已知纸或纸板产品通过从固体物质浆料中除去水而形成。以量来衡量，水明显是最大的原料，试图在金属丝(wire)、压机和干燥器部分中尽可能快地从最终产品(未涂布的或涂布的纸或纸板)中除去水。在造纸中，通常主要由纤维、水和无机填料或颜料首先形成所谓的高稠度浆料。在浆料在流浆箱中铺展开并且开始在金属丝部分中脱水之前，将高稠度浆料稀释(通常稀释至0.2-1.5%的稠度)，以实现更好的品质性质。

脱水为影响造纸的经济性的最重要因素之一，并且试图通过化学方法影响经济性，尤其是使用各种絮凝剂和凝结剂。脱水的机械设备除其它之外还包括抽吸箱和排水箔，旨在通过脉动的方式加速脱水过程。保留(与脱水紧密相关)用于确定效率，由此，固体物质可与纸或纸板一起从造纸过程被除去。加速脱水过程和提高固体物质保留改进造纸机的效率(排水效率)。然而，不应以劣化纸板的品质为代价而发生。形成是固体物质的均匀分布的量度。形成和强度为一些最重要的品质性质。在金属丝部分中较快脱水尤其能提高造纸机的速度或流浆箱的稀释，并且经此实现改进的形成。更有效的脱水过程也可理解为降低在干燥器部分中干燥能量的需要。

在纸或纸板行业中，例如胶态-尺寸碳酸钙或氧化钙或氢氧化钙与二氧化碳一起使用，以改进最终产品的性质，如已知的。

WO 2005/100690 A1描述了使用代替胶态二氧化硅的超细(胶态)尺寸碳酸钙颗粒以及至少一种天然或合成的聚合物来改进纸浆的脱水。该胶态碳酸钙的平均粒度小于200纳米。

EP 0344984 A2描述了在造纸中使用水性胶态碳酸钙来改进保留、排水和形成。该胶态碳酸钙的平均粒度为100-300纳米。该参考文献讨论了在pH为9-11下制备的胶态碳酸钙(PCC)，并且与阳离子淀粉一起使用来改进填料保留、排水和形成。在该胶态碳酸钙的制造中，通过阴离子分散剂(通常为阴离子有机聚合物)实现阴离子方面，由此，在碱性pH下形成杂化产品，其表面化学与含有至少碳酸氢盐的本发明水溶液中的胶态碳酸钙基本上不同。

US 2005257907提出在整饰纸表面中使用平均粒度小于200 nm的碳酸钙颗粒，结合表面上浆(sizing)或涂布，导致纸刚度较高和纸表面上洞较少。该公布未提及使用离子状态的碳酸盐处理生产用水(process water)。

EP 0791685 A2描述了通过向氢氧化钙和纸配料(furnish)的混合物中加入二氧化碳，在纤维和细屑(fines)的表面上沉淀碳酸钙。最终的结果是，平均500纳米的碳酸钙晶体在纤维的表面上沉淀。当考虑该公布的表3的结果时，可观察到通过该公布的方法不能实现强度性质的改进。另一方面，0.5微米的颗粒相应于在纸涂布中使用的正常粒度，并且为在本发明中使用的尺寸范畴的至少3-5倍。该公布和本发明之间的差别包括本发明的目的不是用填料代替纤维，但是仍实现显著的经济优势。

FI 20085969提出当使用带电荷的聚合物时，使用胶态碳酸钙、碳酸氢盐和其它状态的碳酸盐的水溶液，在造纸中，在6-9的pH范围下实现改进脱水、保留和形成。根据该公布的方法，首先将生石灰或氢氧化钙加入到生产用水中，随后使用二氧化碳使pH降低至6-9的pH范围。由该公布的实施例和权利要求书二者变得显而易见，该加入的顺序，并且特别是不考虑pH直至在已加入其它组分之后的事实，引起在制造过程期间溶液pH变化。该公布的一个缺点在于，不结合组合物的制造阶段考虑pH变化，由此更可能出现与纸或纸板机器的流动性、沉淀和亮度变化有关的问题。当使用机械浆时，还预期在碱性pH范围内亮度减弱。

US 7,056,419描述了为了降低在造纸中使用的化学添加剂的量，使用二氧化碳来控制造纸组分的电性质。优选将二氧化碳加入到废物(refuse)或碳酸钙浆液中。在该参考文献中，总体目的是对造纸条件具有积极作用，使得可降低化学添加剂的使用，例如，可避免在白水系统中发生不需要的反应和化学品的累积。然而，该公布的方法不用于形成胶态碳酸钙，而胶态碳酸钙是实现本发明呈现的优点所必要的。

本发明的目的是解决与已知的溶液相关的问题，使得改进固体物质保留、脱水和形成，特别是在制造纸和纸板产品中。

本发明的一个具体的目的是在纸或纸板制造的水溶液中使用胶态碳酸盐颗粒。

本发明的第二个具体的目的是开发一种纸或纸板产品的制造方法，其中使溶液pH的任何变化尽可能小。