專利名稱：提高紙產(chǎn)品性能和形成添加劑組分的方法和相應(yīng)的紙產(chǎn)品和添加劑組分以及添加劑組分 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及權(quán)利要求I前序中限定的提高紙產(chǎn)品性能的方法、權(quán)利要求8前序中限定的紙產(chǎn)品、權(quán)利要求10前序中限定的形成添加劑組分的方法、權(quán)利要求17前序中限定的添加劑組分和權(quán)利要求18前序中限定的添加劑組分的用途。
背景技術(shù)：
從現(xiàn)有技術(shù)中已知用于從不同紙漿造紙的不同方法。另外，從現(xiàn)有技術(shù)已知通過不同的填充和涂布材料比如顏料結(jié)合造紙?zhí)岣呒埖男阅?。已知，在造紙中，目的是考慮用途，為紙?zhí)峁┳詈玫目赡苄阅?。例如，在常?guī)復(fù)印紙制造中，目的是提高紙漿的脫水能力和紙的尺寸穩(wěn)定性。如今這通過在造紙中使用它之前干燥 干燥增加了總能量需要并且蒸煮化學(xué)紙漿至較低卡伯值降低了產(chǎn)量。另外，已經(jīng)廣泛研究了細(xì)小纖維對紙性能的影響。在研究中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)硫酸纖維素細(xì)小纖維對于紙的強(qiáng)度有益但不利地影響了光的散射和松厚度。另一方面，細(xì)小纖維降低紙漿的脫水能力，其對造紙效率有害。在當(dāng)今造紙工藝中也已知，當(dāng)目的是紙的高強(qiáng)度時(shí)，最重要的目標(biāo)是產(chǎn)生良好改性的纖維并且在精磨紙漿中不產(chǎn)生細(xì)小纖維。在納米纖維素研究中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，納米纖維素提高紙的強(qiáng)度。納米纖維素具有大的比表面積并因此與材料重量相比具有更多的結(jié)合面積。另外，納米纖維素可用在紙涂料中代替其他粘合劑并提高糊劑的穩(wěn)定性。使用納米纖維素中的問題是其在制造之后集中性(concentratability)和再分散差。具有高含水量的納米纖維素的運(yùn)輸既不經(jīng)濟(jì)也不環(huán)保。發(fā)明目的本發(fā)明的目的是解決前面的問題并公開新型的提高紙產(chǎn)品性能的方法和相關(guān)的制造添加劑組分的制造方法。而且，本發(fā)明的目的是公開新型的紙產(chǎn)品和添加劑組分。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的方法以及紙產(chǎn)品和添加劑組分的特征在于權(quán)利要求所呈現(xiàn)的。本發(fā)明基于一種提高紙產(chǎn)品性能的方法，其中紙產(chǎn)品由纖維基材料形成。根據(jù)本發(fā)明，基本上在精磨之后從化學(xué)纖維素纖維基紙漿分離細(xì)小纖維部分，并且在造紙裝置中將已經(jīng)分離細(xì)小纖維部分的纖維素纖維基紙漿即分級處理的紙漿形成紙產(chǎn)品。而且，本發(fā)明基于一種紙產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明，該紙產(chǎn)品由細(xì)小纖維部分基本上在精磨之后已經(jīng)分離的化學(xué)纖維素纖維基紙漿形成。纖維素纖維基紙漿可由任何植物原料，例如基于木材的原料，比如硬木原料或軟木原料形成。在本文中化學(xué)纖維素纖維基紙漿和化學(xué)纖維素纖維紙漿表示其中纖維彼此分離并且大部分木質(zhì)素已經(jīng)通過化學(xué)制品使用化學(xué)方法去除的纖維素纖維基紙漿，所述化學(xué)方法可以是例如硫酸鹽方法、亞硫酸鹽方法、蘇打方法、基于有機(jī)溶劑的方法和本領(lǐng)域本身已知的其他化學(xué)處理方法。從化學(xué)纖維素纖維基紙漿去除細(xì)小纖維為形成的紙產(chǎn)品及其技術(shù)性能提供了有益效果。通過從精磨纖維素纖維基紙漿去除細(xì)小纖維，可提高紙漿的脫水能力和紙產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性，同時(shí)保持高的抗張強(qiáng)度。分離的細(xì)小纖維部分可以為任何量(size)，優(yōu)選為化學(xué)纖維素纖維基紙漿中全部細(xì)小纖維含量的預(yù)定量的細(xì)小纖維部分。細(xì)小纖維部分優(yōu)選地可構(gòu)成全部細(xì)小纖維含量的大部分或可選地基本上構(gòu)成全部細(xì)小纖維含量。細(xì)小纖維部分的量可以為全部細(xì)小纖維含量的10%-100%。在本文中細(xì)小纖維部分表示其中纖維長度優(yōu)選小于O. 2mm的任何纖維組分。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，分離的細(xì)小纖維部分形成添加劑組分。在一種實(shí)施方式中，分離的細(xì)小纖維部分的至少部分形成添加劑組分。在一種實(shí)施方式中，分離的細(xì)小纖維部分形成多于一種的不同添加劑組分。在一種實(shí)施方式中，添加劑組分直接由這樣的細(xì)小纖維部分形成。在一種實(shí)施方式中，添加劑組分由細(xì)小纖維部分通過以適合使用目的 的方式改性的細(xì)小纖維部分而形成。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，分離的細(xì)小纖維部分的至少部分被加工成微纖維纖維素，并且微纖維纖維素形成添加劑組分。在一種實(shí)施方式中，添加劑組分可由細(xì)小纖維部分、加工的細(xì)小纖維部分如微纖維纖維素或它們的不同組合形成。添加劑組分也可包含適合使用目的的不同添加劑。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，結(jié)合已經(jīng)形成的紙產(chǎn)品提供至少一種添加劑組分，以便提高所述紙產(chǎn)品的性能。在一種實(shí)施方式中，添加劑組分用在紙產(chǎn)品涂料組合物中。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，結(jié)合在一體化制漿和造紙工藝中形成的紙產(chǎn)品，形成紙產(chǎn)品和添加劑組分，并且使用添加劑組分。另外，本發(fā)明基于結(jié)合紙產(chǎn)品的制造形成添加劑組分的方法，其中添加劑組分由纖維基材料形成。根據(jù)本發(fā)明，細(xì)小纖維部分基本上在精磨之后從化學(xué)纖維素纖維基紙漿分離，分離的細(xì)小纖維部分被加工、優(yōu)選地細(xì)纖維化為微纖維纖維素，并且微纖維纖維素形成添加劑組分。另外，本發(fā)明基于相應(yīng)的添加劑組分。通過使用來自制漿工藝的細(xì)小纖維作為微纖維纖維素的原料，可容易地制造微纖維纖維素并提供具有良好質(zhì)量的均質(zhì)微纖維纖維素。本發(fā)明尤其基于從化學(xué)纖維素纖維紙漿分離細(xì)小纖維部分，將化學(xué)纖維素纖維紙漿精磨至高精磨程度，從細(xì)小纖維部分已經(jīng)與其分離的分級處理的化學(xué)紙漿制造紙產(chǎn)品，和/或?qū)⒓?xì)小纖維部分進(jìn)一步加工成添加劑。優(yōu)選地，細(xì)小纖維部分已經(jīng)去除的化學(xué)紙漿可用于形成具有改進(jìn)性能的紙產(chǎn)品。另外，當(dāng)期望時(shí)，由細(xì)小纖維部分形成的添加劑可用于形成紙產(chǎn)品以改進(jìn)紙產(chǎn)品的性能。在本文中，微纖維纖維素表示由微纖維即一組分開的纖維素微纖維或源自纖維素原料的微纖維束組成的纖維素。纖維素纖維包含為由膠束組成的纖維素纖維的絲狀組分的微纖維。通過細(xì)纖維化使纖維素纖維成纖維狀。微纖維的縱橫比通常較高；微纖維的長度可大于I微米并且數(shù)均直徑通常小于200nm。微纖維束的直徑可大于但通常小于I μ m。最小的微纖維與所謂的通常直徑為2-12nm的原纖絲相似。纖絲或纖絲束的尺度取決于原料和分解方法。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，微纖維纖維素包含納米纖維素。納米纖維素至少主要由納米大小級直徑的納米大小級纖絲組成，其也可具有ym大小級長度或更小。在一種實(shí)施方式中，微纖維纖維素主要由納米纖維素組成。在該情況下，細(xì)小纖維部分優(yōu)選被納米細(xì)纖維化為納米纖維素。在一種實(shí)施方式中，細(xì)小纖維部分被直接加工成納米纖維素。在一種實(shí)施方式中，細(xì)小纖維部分通過首先形成微米大小級纖絲，又形成納米大小級纖絲，被加工成納米纖維素。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，纖維素纖維基紙漿在精磨之前進(jìn)行預(yù)分級處理。結(jié)合預(yù)分級處理，細(xì)小纖維例如細(xì)小纖維部分可從纖維素纖維基紙漿分離。在預(yù)分級處理中，包含木射線細(xì)胞的細(xì)小纖維可從紙漿中分離。這可提高形成的產(chǎn)品比如紙產(chǎn)品和添加劑組分的質(zhì)量。另一方面，分離的細(xì)小纖維可用在其他應(yīng)用中。在一種實(shí)施方式中，在預(yù)分級處理中分離的細(xì)小纖維形成添加劑組分。在一種實(shí)施方式中，在預(yù)分級處理中分離的細(xì)小纖維用作另一添加劑組分的一部分，例如作為由精 磨后細(xì)小纖維部分形成的添加劑組分的一部分。在一種實(shí)施方式中，結(jié)合預(yù)分級處理或在從化學(xué)纖維素纖維基紙漿精磨之前分離的細(xì)小纖維的至少部分或由其形成的添加劑組分被添加回至化學(xué)紙漿或至在預(yù)分級處理和/或精磨之后的另一工藝的化學(xué)紙漿中。在一種實(shí)施方式中，該方法在精磨之前設(shè)置有初步處理步驟，其可以是沖洗步驟和/或添加劑添加步驟。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，從分離的細(xì)小纖維部分中去除水。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，提供后加工步驟，以便處理添加劑組分，在一種實(shí)施方式中，提供后細(xì)纖維化步驟，以便提高微纖維纖維素的產(chǎn)量。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，從微纖維纖維素中去除水以便提高纖絲纖維素的濃度。在一種實(shí)施方式中，精磨之后分離的細(xì)小纖維部分和/或其他合適的細(xì)小纖維部分被添加至由微纖維纖維素形成的添加劑組分。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，添加劑組分基本上結(jié)合造紙而形成。在一種實(shí)施方式中，結(jié)合制漿工藝生產(chǎn)線進(jìn)行微纖維纖維素的制造。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，結(jié)合一體化制漿工藝和造紙生產(chǎn)線進(jìn)行微纖維纖維素的制造。在一種實(shí)施方式中，在制造不同的產(chǎn)品中，添加劑組分用作添加劑。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，在造紙中添加劑組分用作紙產(chǎn)品添加劑。在一種實(shí)施方式中，添加劑組分在紙涂料或填料組合物中可用作添加劑。形成的添加劑組分優(yōu)選用于提高紙幅(web)或紙的性能，或用作纖維基產(chǎn)品、紙基產(chǎn)品、木材基產(chǎn)品、復(fù)合材料產(chǎn)品、塑料基產(chǎn)品等中的添加劑，以及用于在其形成中使用的紙漿組合物中的添加劑。添加劑組分可用作增加紙強(qiáng)度的組分。根據(jù)本發(fā)明的添加劑可用于提高紙的強(qiáng)度，比如濕紙最初強(qiáng)度。已經(jīng)形成的添加劑組分可用在懸浮流變控制和懸浮穩(wěn)定中。在本文中，紙幅表示任何纖維基紙幅、纖維狀紙幅、紙質(zhì)紙幅或等同紙幅。在本文中，紙表示任何纖維基紙、板或纖維產(chǎn)品等。紙幅或紙可由化學(xué)紙漿、機(jī)械紙漿、化學(xué)-機(jī)械紙漿、回收紙漿、纖維紙漿和/或植物紙漿形成。紙幅或紙可包含適合的填料和添加劑以及不同的表面處理劑和涂層劑。根據(jù)本發(fā)明的方法可被應(yīng)用于不同紙產(chǎn)品的制造中，并且因此可用在由化學(xué)紙漿的細(xì)小纖維部分制造的不同添加劑的制造中。在一種實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的用于從化學(xué)纖維素纖維基紙漿分離細(xì)小纖維的方法可用于例如涂布高級紙廠，以便分級處理的紙漿用于制造原紙，并且由細(xì)小纖維形成的添加劑組分用作涂料添加劑。根據(jù)本發(fā)明的添加劑組分可用于制造不同的產(chǎn)品，例如在紙工業(yè)、復(fù)合材料產(chǎn)品工業(yè)、涂料工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、裁切工業(yè)、食品工業(yè)、藥品工業(yè)或等同應(yīng)用中。根據(jù)本發(fā)明的添加劑組分也可作為增稠劑用在化學(xué)工業(yè)中。在一種實(shí)施方式中，已形成的添加劑組分可在添加劑或其他材料組分、材料組合物或材料中用作原料。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供重要的優(yōu)點(diǎn)。
由于本發(fā)明，可制造具有改善性能的紙產(chǎn)品。另外，由于本發(fā)明，從紙漿中分離的在造紙中不想要的部分可以以很好的方式使用。通過由分離的部分形成的微纖維纖維素，可提高不同產(chǎn)品的性能，比如紙的強(qiáng)度性能。根據(jù)本發(fā)明的用于制造紙產(chǎn)品和添加劑組分的方法容易在工業(yè)上應(yīng)用。附I表示實(shí)施本根據(jù)本發(fā)明的方法的簡化工藝流程圖。發(fā)明詳述參考附圖
，通過下面實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。實(shí)施例I在一體化制漿工藝和造紙廠中根據(jù)圖I中提供的工藝流程圖形成紙產(chǎn)品和添加劑組分。制劑工藝包括本身已知的木材原料的化學(xué)處理步驟(2)，其中化學(xué)處理用于由硬木原料形成化學(xué)纖維素纖維基紙漿。在精磨步驟(4)中通過本身已知的至少一種精磨設(shè)備——這里為錐形磨漿機(jī)，精磨化學(xué)纖維素纖維基紙漿。在一種可選的實(shí)施方式中，在精磨
(4)之前的預(yù)分級處理步驟(3)中，對纖維素纖維基紙漿進(jìn)行預(yù)分級處理，例如通過本身已知的設(shè)備并基于篩選技術(shù)。在分離步驟即分級處理步驟(5)中，通過本身已知的設(shè)備并基于篩選技術(shù)，將尺寸小于O. 2mm的細(xì)小纖維部分從纖維素纖維基紙漿分離。在分級處理步驟(5)中，將細(xì)小纖維與其他纖維素纖維分離。細(xì)小纖維部分已經(jīng)從其分離的纖維素纖維基紙漿(7)被引導(dǎo)至造紙工藝步驟
(6)，其中紙漿形成紙產(chǎn)品(9)。將細(xì)小纖維部分⑶引導(dǎo)至細(xì)纖維化步驟(10)，以便將細(xì)小纖維部分納米纖維化成納米纖維素(11)。在細(xì)纖維化步驟(10)之前可從細(xì)小纖維部分中去除水。所采用的微纖維纖維素生產(chǎn)設(shè)備是Microfluidics M-710型。可選地，可使用本身已知的并可用于細(xì)纖維化的任何設(shè)備。納米纖維素(11)可被后加工，例如通過后細(xì)纖維化，以提高產(chǎn)量和/或通過去除水以形成凝膠型納米纖維素。通過最終的水去除步驟，可降低濕度并因此例如降低納米纖絲纖維素(11)的運(yùn)輸成本。形成的納米纖維素(11)可在造紙步驟(6)處使用，例如用于涂布紙產(chǎn)品，作為涂料組合物的添加劑組分，或在其他合適的應(yīng)用中作為添加劑組分。在造紙步驟(6)中，高級紙形成為紙產(chǎn)品(9)。由分級處理的紙漿(7)形成的高級紙的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性良好。在結(jié)合本方法的造紙機(jī)中，納米纖維素以稠度為2%的組成用作紙產(chǎn)品的涂料添加劑。添加劑賦予紙產(chǎn)品額外的強(qiáng)度并減少紙產(chǎn)品的平均重量。納米纖維素也可在其他應(yīng)用中用作添加劑組分，例如作為稠度為10%的產(chǎn)品。發(fā)現(xiàn)以相同以及同時(shí)控制的方式，通過從用于造紙的紙漿分離相對于紙而言較次的部分和通過使用該分離的部分制造添加劑組分，能夠由相同的化學(xué)紙漿形成良好質(zhì)量的紙和添加劑組分。發(fā)現(xiàn)細(xì)小纖維部分已經(jīng)從其分離的化學(xué)紙漿的脫水能力良好。另外，從經(jīng)濟(jì)學(xué)的觀點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，通過根據(jù)圖I的方法生產(chǎn)紙產(chǎn)品和納米纖維素是有利的。根據(jù)本發(fā)明的方法可適合作為不同的實(shí)施方式，用于制造大部分不同的纖維素基紙產(chǎn)品和/或添加劑組分。本發(fā)明不僅限于上面提到的實(shí)施例；而是，在權(quán)利要求限定的本發(fā)明想法的范圍內(nèi)許多變化都是可能的。
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權(quán)利要求
1.提高紙產(chǎn)品性能的方法，其中所述紙產(chǎn)品由纖維基材料形成，特征在于基本上在精磨之后將細(xì)小纖維部分從化學(xué)纖維素纖維基紙漿分離，以及將所述細(xì)小纖維部分已經(jīng)分離的所述纖維素纖維基紙漿在造紙裝置中形成所述紙產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，特征在于將所述纖維素纖維基紙漿在精磨之前進(jìn)行預(yù)分級處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，特征在于將所述細(xì)小纖維部分形成添加劑組分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，特征在于將分離的細(xì)小纖維部分的至少部分加工成微纖維纖維素，以形成添加劑組分。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，特征在于結(jié)合紙產(chǎn)品提供所述添加劑組分，以提高所述紙產(chǎn)品的性能。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5任一項(xiàng)所述的方法，特征在于所述添加劑組分用于紙產(chǎn)品的涂料組合物中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，特征在于結(jié)合在一體化制漿和造紙工藝中形成紙產(chǎn)品，形成所述紙產(chǎn)品和添加劑組分，并且使用所述添加劑組分。
8.紙產(chǎn)品，特征在于所述紙產(chǎn)品由細(xì)小纖維部分基本上在精磨之后已經(jīng)分離的化學(xué)纖維素纖維基紙漿形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的紙產(chǎn)品，特征在于結(jié)合所述紙產(chǎn)品提供由分離的細(xì)小纖維部分形成的添加劑組分。
10.結(jié)合制漿工藝形成添加劑組分的方法，其中所述添加劑組分由纖維基材料形成，特征在于將細(xì)小纖維部分基本上在精磨之后與化學(xué)纖維素纖維基紙漿分離，將所分離的細(xì)小纖維部分加工成微纖維纖維素，并且將所述微纖維纖維素形成所述添加劑組分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，特征在于所述微纖維纖維素包含納米纖維素。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，特征在于所述微纖維纖維素主要由納米纖維素組成。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12任一項(xiàng)所述的方法，特征在于對所述纖維素纖維基紙漿在精磨之前進(jìn)行預(yù)分級處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13任一項(xiàng)所述的方法，特征在于從所述細(xì)小纖維部分中去除水。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-14任一項(xiàng)所述的方法，特征在于提供后加工步驟以提高所述微纖維纖維素的產(chǎn)量。
16.根據(jù)權(quán)利要求10-15任一項(xiàng)所述的方法，特征在于從所述微纖維纖維素中去除水。
17.添加劑組分，特征在于所述添加劑組分由從化學(xué)纖維素纖維基紙漿分離的細(xì)小纖維部分形成，所述細(xì)小纖維部分基本上在精磨之后被分離并加工成微纖維纖維素。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的添加劑組分的用途，特征在于所述添加劑組分在造紙中用作紙產(chǎn)品的添加劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及提高紙產(chǎn)品性能的方法以及相應(yīng)的紙產(chǎn)品，其中紙產(chǎn)品由纖維基材料形成。根據(jù)本發(fā)明，將細(xì)小纖維部分基本上在精磨之后與化學(xué)纖維素纖維基紙漿分離，并且將細(xì)小纖維部分已經(jīng)與其分離的纖維素纖維基紙漿在造紙裝置中形成紙產(chǎn)品。另外，本發(fā)明涉及制造添加劑組分的方法以及相應(yīng)的添加劑組分。
文檔編號D21H15/02GK102812182SQ201180013815
公開日2012年12月5日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者I·卡加恩特, A·貝尼埃嫩 申請人:芬歐匯川有限公司