專利名稱:造紙方法
本發(fā)明涉及到一般的造紙方法，在造紙過程中，含纖維素漿的含水紙漿經(jīng)過成形和干燥而制成紙。在紙漿中還可選擇地加入礦物填料，并且在成形之前向紙漿中加入改善濾水和留著性能的化合物。
這種普通的造紙方法已在先有技術(shù)文獻(xiàn)中廣泛發(fā)表。
在使用漂白的和未漂白的機(jī)械漿或未漂白的化學(xué)漿生產(chǎn)不同等級的紙張時(shí)，經(jīng)常遇到濾水和留著問題。這似乎是由于在生產(chǎn)特級紙張時(shí)，在漿料中存在大量的不利物質(zhì)或廢棄物質(zhì)。這些不利物質(zhì)和廢棄物質(zhì)是從纖維素中分離出來的物質(zhì)，如硫酸化木質(zhì)素(Kraft lignin)，磺化木質(zhì)素，半纖維素，樹脂和鹽類所組成。為了解決這種濾水和留著問題，可以采用各種市售的適當(dāng)助留劑。但是，這些助留劑的作用受到存在于紙漿中的不利物質(zhì)或廢棄物質(zhì)的干擾。這是個(gè)眾所周知的問題，并在先有技術(shù)文獻(xiàn)中曾作過討論，例如在the Swedish Paper Journal(Svensk Papperstidning)No.14，1979，pp，408～413，和the Swedish Paper Journal No.12，1982，pp，100～106中。這些基礎(chǔ)文獻(xiàn)指出了，例如在陰離子磺化木質(zhì)素和陽離子助留劑之間存在著化學(xué)反應(yīng)，并且形成所謂的聚合電解質(zhì)絡(luò)合物。這些絡(luò)合物對紙料的濾水能力常常產(chǎn)生負(fù)作用。
因此，本發(fā)明的目的之一是提供一種濾水和留著方法，該方法用以解決造紙，特別是用漂白的和未漂白的機(jī)械漿或未漂白的化學(xué)漿生產(chǎn)紙張時(shí)所遇到的濾水和留著問題。本發(fā)明的另一目的是提供一種造紙工藝，使得采用上述紙漿制紙時(shí)達(dá)到理想的濾水和留著效果。
本發(fā)明另外的目的和優(yōu)點(diǎn)將在下面的說明書和附圖中敘述。圖1-12為以下所給出實(shí)例結(jié)果的圖表。
本發(fā)明是基于這樣一種意外的發(fā)現(xiàn)，即特殊的陽離子聚合物與一種特殊的無機(jī)膠體相結(jié)合能使機(jī)械漿和未漂白的化學(xué)漿的濾水和留著性能產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的提高。
一般來說，本發(fā)明的方法包括這樣的步驟，即在紙漿成形前，在紙料中混入一種特殊的復(fù)合化合物，該復(fù)合化合物包括兩種組分，一陰離子組分和一陽離子組分。所用的陰離子組分是由至少含有一個(gè)表面層的硅酸鋁或用鋁改性的硅酸的膠粒組成的。陽離子組分是由陽離子聚丙烯酰胺組成。本發(fā)明的特征在后面的權(quán)利要求
中作了敘述。
在造紙方面使用陰離子和陽離子復(fù)合物已早為人們所知。于是，歐洲專利EP-B-O，041，056中公開了一種粘結(jié)劑體系，該體系中紙中的纖維是借助于陽離子型淀粉和硅酸溶膠的復(fù)合物結(jié)合在一起的。
另一個(gè)用于提高紙產(chǎn)品性能的已知方法在歐洲專利EP-B-0，080，986中公開了，其中粘結(jié)體系是由膠體硅酸和陽離子或兩性的古柯豆膠組成。
在最后提到的兩個(gè)書中公開的粘結(jié)劑體系是一種尚未出版而又發(fā)展了的方法，它采用了一種特殊的無機(jī)溶膠，即硅酸鋁溶膠或用鋁改性的硅酸溶膠(瑞典專利申請840362-6號)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種特殊溶膠在粘結(jié)劑的作用上有特別顯著的改進(jìn)。用氧化鋁改性的硅酸溶膠早已用于造紙方面，但不是與陽離子物質(zhì)結(jié)合使用的。這種應(yīng)用在瑞典專利申請7900587-2號中作了敘述。
歐洲專利EP-B-0，020，316公開了一種表面改良顏料，該顏料具有兩層的表面層，其中一層由Al2O3-SiO2的氫氧化物凝膠組成，另一層是由聚合膠粘劑組成。所述的聚合膠粘劑的例子有聚丙烯酸脂和陽離子聚酰胺。但是，這個(gè)書是涉及顏料，并且其目的在于改進(jìn)在紙張中或油漆中作為添加劑的顏料的性能。這個(gè)書并沒有涉及到改進(jìn)紙漿的濾水和留著性能。
芬蘭專利FI-C-67，735和FI-C-67，736中公開一種用于紙的疏水施膠的三組分體系，該體系包括施膠劑，陽離子聚合物和陰離子聚合物。施膠劑的例子有松香酸，活化松香酸，烷基乙烯酮二聚物，氨基甲?；?，丁二酸酐，脂肪酸酐或脂肪酸氯。陽離子聚合物的例子有陽離子型淀粉，陽離子古柯豆膠，聚丙烯酰胺，聚乙烯亞胺，聚胺或聚酰胺。陰離子型聚合物的例子有膠體硅酸，膨潤土，羧甲基纖維素或羧化聚丙烯酰胺。在此書中所述的例子是用漂白硫酸鹽紙漿作為纖維材料，由于這個(gè)原因漿料中的不利物質(zhì)和廢棄物質(zhì)的量較小。但是在這個(gè)書中并沒有提到廢棄物質(zhì)對造紙過程的影響。所敘述的最佳PH值范圍為6～8，這一點(diǎn)不同于本發(fā)明，因?yàn)楸景l(fā)明在整個(gè)PH值范圍內(nèi)都能產(chǎn)生良好的較果，在酸性范圍內(nèi)也是如此，這對采用機(jī)械漿和其他含有高含量不利物質(zhì)和廢棄物質(zhì)的紙漿時(shí)，是很重要的。
以一種陰離子組分和一種陽離子組分為基礎(chǔ)的已知二組分體系主要用作粘結(jié)劑，對大多數(shù)造紙用漿都能產(chǎn)生良好的效果，例如增加了成紙的結(jié)合強(qiáng)度。另外，在某些情況下，例如對于含木質(zhì)的印刷紙，通過以上體系特別是采用古柯豆膠和膠體硅酸可以達(dá)到增加其強(qiáng)度的效果。
但是，人們發(fā)現(xiàn)這些已知粘結(jié)劑體系對于解決各種類型造紙漿料的濾水和留著問題不是十分有效。這種現(xiàn)象對含有漂白的和未漂白的機(jī)械漿或未漂白的化學(xué)漿的漿料特別顯著。如上所述，這似乎是由于陽離子型淀粉或陽離子或兩性古柯豆膠可能傾向于優(yōu)先與溶解了的木質(zhì)或廢棄物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，因此，減小了紙漿與無機(jī)溶膠的理想反應(yīng)的效率。
如在本發(fā)明中，陽離子型淀粉或古柯豆膠被陽離子聚丙烯酰胺所代替，所用的無機(jī)膠體是一種溶膠，如以前說過的該溶膠的顆粒至少含有一層硅酸鋁或鋁改性的硅酸表面層，但是，同樣在大量廢棄物質(zhì)特別是溶解的木質(zhì)物質(zhì)存在的情況下，陰離子無機(jī)膠體仍可獲得很高的選擇性反應(yīng)。如將在下面實(shí)例中表示的，這種改進(jìn)是非常顯著的。
當(dāng)這種粘結(jié)體系用于機(jī)械漿或未漂白的化學(xué)漿時(shí)，可觀察到本發(fā)明的最大的改進(jìn)效果。而且，這種體系用于其他類型紙漿，例如象用硬木和軟木制備的硫酸鹽或亞硫酸鹽漿的化學(xué)漿，也可以獲得一定程度的改進(jìn)。對熱機(jī)和機(jī)械漿的改進(jìn)非常顯著。在這里所用的術(shù)語“纖維素漿”和“纖維素纖維”指的是含有化學(xué)漿，預(yù)熱木片磨木漿(TMP)，化學(xué)預(yù)熱木片磨木漿(CTMP)，精制木片磨木漿和磨木漿的各種漿料。
用來生產(chǎn)紙的漿料中可能包含常用的礦物填料，例如高嶺土、膨潤土，二氧化鈦，石膏，白堊和滑石。這里所用的術(shù)語“礦物填料”包括硅灰石和玻璃纖維以及還有低密度礦物填料，如多孔珍珠巖。這種礦物填料通常以水中懸浮液的形式，以通常所用的濃度加入于漿料中。
如上所述，紙中的礦物填料可能由低密度的或高疏松度的填料組成或包括這種物質(zhì)。在普通紙漿中添加這種填料的可能性由以下因素來限制，如漿料在造紙網(wǎng)上的濾水性能和填料在造紙網(wǎng)上的留著性能。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過使用本發(fā)明的膠粘結(jié)劑體系還可以減少或?qū)嵸|(zhì)上消除由于這種填料的加入所引起的一些問題。
在本發(fā)明的濾水和留著體系中，無機(jī)膠體應(yīng)該由至少含有一層硅酸鋁或用鋁改性的硅酸表面層的膠體顆粒組成，這樣使得這種顆粒的表面集團(tuán)含有比例從9.5∶0.5到7.5∶2.5的硅原子和鋁原子。溶膠中的膠粒一般應(yīng)該具有50～1000米2/克的表面積，更好的是具有約200～1000米2/克的表面積，當(dāng)表面積約為300～700米2/克時(shí)，觀察到結(jié)果最佳。這種溶膠有利于用堿作穩(wěn)定劑。如果溶膠是由鋁改性的硅酸組成的，這時(shí)穩(wěn)定作用可以用含有SiO2∶M2O的摩爾比為10∶1到300∶1，最好是15∶1到100∶1的堿來實(shí)現(xiàn)。(M是一種從Na，K，Li和NH4中任選的離子)。已經(jīng)確定膠體溶膠顆粒應(yīng)該小于20納米以及最佳的平均膠粒尺寸范圍約10～1納米(具有表面積為550米2/克的鋁改性硅酸膠體顆粒相應(yīng)的平均顆粒尺寸約為5.5納米)。
如果膠體粒子是由純硅酸鋁溶膠組成，它可以通過已知的方法使含鋁酸鈉的水玻璃發(fā)生沉淀來制備。這種溶膠具有均勻的膠粒，這些膠粒表面上具有比例為7.5∶2.5的硅原子和鋁原子。另一方面也可以采用鋁改性的硅酸溶膠，即在此溶膠顆粒的一個(gè)表面層中同時(shí)含有硅原子和鋁原子。這種鋁改性溶膠可以通過用鋁酸鹽離子改良硅酸溶膠表面來制備，這種改良作用可能是由于在適當(dāng)?shù)臈l件下，鋁原子和硅原子以相對于氧原子的配位數(shù)都呈現(xiàn)為4或6，以及它們具有大致相同的原子直徑。由于鋁酸鹽離子Al(OH)-14具有與Si(OH)4相同的幾何形狀，該離子能夠插入或替代進(jìn)入SiO2表面，所以產(chǎn)生帶有一個(gè)固定負(fù)電荷的硅酸鋁位置。在PH值4～6范圍內(nèi)這種鋁改性的硅酸溶膠是很穩(wěn)定的，不易形成凝膠，而在此PH值范圍內(nèi)未改性的硅酸溶膠可能迅速膠凝，并且對鹽不太敏感。這種鋁改性硅酸溶膠的生產(chǎn)已眾所周知，并在先有技術(shù)文獻(xiàn)中公開了。例如在“The Chemistry of Silica”by Ralph K.Iler，John Wiley & Sons，New York，1979，pp.407～410一書中敘述過。
這種硅酸溶膠的改性是指在高PH值(約10)下，使一定量的鋁酸鈉與膠體硅酸發(fā)生反應(yīng)。這意味著膠體顆粒將具有由≡Al-OH-1組成的表面集團(tuán)。在低PH值(4～6)下，這些集團(tuán)具有很強(qiáng)的陰離子性。這種鋁改性的硅酸溶膠不同于未改性的純硅酸溶膠，由于硅酸是一具有Pks約為7的弱酸，在低PH值下它就不能獲到上述的強(qiáng)陰離子性。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在本發(fā)明的造紙工藝中，對漿料的PH值要求并不特別苛刻，它可以處在3.5～10的范圍內(nèi)。但是離PH值高于10和低于3.5時(shí)就不適用了。根據(jù)已知技術(shù)，如果采用未改性的硅酸作為無機(jī)膠體，只有在以上范圍內(nèi)的高PH值下獲得較好的結(jié)果，但是在本發(fā)明中采用硅酸鋁溶膠或鋁改性的硅酸溶膠時(shí)，在整個(gè)上述的PH值范圍內(nèi)部能獲得滿意的結(jié)果。本發(fā)明的特殊優(yōu)點(diǎn)在于它可以在PH值低于7或6的條件下使用。
其他用于造紙的化合物，如膠料，明礬和類似化合物均可應(yīng)用，但是要注意保證這些物質(zhì)的含量，不要使其過量以致于對本發(fā)明體系的濾水和留著作用產(chǎn)生不利影響。
為達(dá)到本發(fā)明的目的，陽離子型聚丙烯酰胺以相應(yīng)于紙漿絕干重量的0.005～1.5%的量加入紙漿中。這個(gè)含量范圍也適用于無機(jī)膠體。較這一含量更低的加入量似乎并沒有產(chǎn)生任何明顯的改進(jìn)，而較這一含量更高的加入量似乎沒有引起濾水和留著性的改進(jìn)程度足以證明由于提高加入量所引起的成本增加是合算的。
本發(fā)明將在下面一些實(shí)例中作更詳細(xì)的敘述。
在下面所敘述的實(shí)例中，采用以下化合物ORGANOSORB
，是一種從Allied Chemicals，Great Britain公司買到的膨潤土。
ORGANOPOL
，是從Allied Chemicals，Great Britain公司買到的陰離子型聚丙烯酰胺。
各種淀粉產(chǎn)品BMB-190，是一種從Raisio AB，Sweden公司買到的含氮量為0.35%的陽離子型淀粉。
BMB-165，是一種從Raisio AB，Sweden公司買到的含氮量為0.2%的陽離子淀粉。
HKS，是一種含氮量為1.75%的高陽離子淀粉。
SP-190，是一種從Raisio AB，Sweden公司買到的兩性淀粉。
SOLVITOSE
N，是一種從AB Stadex，Malmoe，Sweden公司買到的含氮量為0.2%的陽離子淀粉。
SOLVITOSE
D9，是一種從AB Stadex，Malmoe，Sweden公司買到的含氮量為0.75%的陽離子淀粉。
膠淀粉CATO 210，是一種從Lyckeby-National AB，Sweden公司買到的含氮量為0.23%的膠淀粉產(chǎn)品。
WAXI MAIZE，是一種從Laing National，Great Britain公司買到的膠淀粉產(chǎn)品。
聚亞酰胺POLYIMIN SK，是從BASF，West Germany公司買到的。
POLYMIN，SN，是從BASF，West Germany公司買到的。
古柯豆膠MEYPROBOND
120，是一種從Meyhall AB，Switzerland公司買到的兩性古柯豆膠。
MEYPROID
9801，是一種從Meyhall AG，Switzerland公司買到的含氮量為2%的陽離子型古柯豆膠。
GENDRIV
158，是一種從Henkel Corporation，Minneapolis，Minnesota，USA公司買到的含氮量為1.43%的陽離子型古柯豆膠。
GENIRIV
162，是一種從Henkel Corporation，Minneapolis，Minnesota，USA公司買到的含氮量為1.71%的陽離子古柯豆膠產(chǎn)品。
聚丙烯酰胺產(chǎn)品PAM I，是一種從Dow Chemical Rheinwerk GmbH，Reinmünster，west Germany公司買到的稱為XZ87431的聚丙烯酰胺，該聚丙烯酰胺含有0.22毫克當(dāng)量/克的陽離子活性物質(zhì)，其分子量約為5百萬。
PAM Ⅱ，是一種從Dow Chemical Rheinwerk GmbH，Reinmünster，West Germany公司買到的稱為XZ87409的聚丙烯酰胺，該聚丙烯酰胺含有0.50毫克當(dāng)量/克的陽離子活性物質(zhì)，其分子量約為5百萬。
PAM Ⅲ，是一種從Dow Chemical Rheinwerk GmbH，Reinmüster，West Germany公司買到的稱為XZ87410的聚丙烯酰胺，該聚丙烯酰胺含有0.83毫克當(dāng)量/克的陽離子活性物質(zhì)，其分子量約為5百萬。
PAM Ⅳ，是一種從Dow Chemical Rheinwerk GmbH，Reinmüster，West Germany公司買到的稱為XZ87407的聚丙烯酰胺，該聚丙烯酰胺含有2.20毫克當(dāng)量/克的陽離子活性物質(zhì)，其分子量約為5百萬。
聚環(huán)氧乙烷POLYOX COAGULANT，是一種從Union Carbide Corpora-tion，USA買到的凝結(jié)劑。
POLYOX WSR 301，是一種從Union Carbide Corpora-tion，USA公司買到的聚環(huán)氧乙烷產(chǎn)品。
其他產(chǎn)品BUBOND 60，是一種從Buckman Laboratories，USA買到的含高陽離子活性物質(zhì)的低分子量產(chǎn)品。
BUBOND 65，是一種從Buckman Laboratories，USA公司買到的含高陽離子活性的高分子量產(chǎn)品。
BUFLOCK 171，是一種從Buckman Laboratories，USA買到的含高陽離子活性的低分子量產(chǎn)品。
實(shí)例1這個(gè)實(shí)例是關(guān)于使用加拿大游離度測定器(Canadian Freeness Tester)進(jìn)行的濾水試驗(yàn)。所用紙的種類為經(jīng)過超級壓光的雜志紙。漿料由76%的纖維和24%的填料(從English China Clay公司買到的C-白土)組成。其中的纖維組成如下22%漂白的松木硫酸鹽漿15%用連二亞硫酸鹽漂白的預(yù)熱木片磨木漿35%磨木漿28%損紙。
這種漿料取自一生產(chǎn)商業(yè)雜志紙的造紙機(jī)并用同一臺機(jī)的白水稀釋到漿料濃度為3克/升。此白水具有85毫西門子/米(ms/m)的電導(dǎo)率以及總有機(jī)物含量TDC＝270毫克/升。紙漿的PH值用氫氧化鈉稀溶液調(diào)節(jié)到5.5。根據(jù)SCAN-C 21∶65方法在加拿大游離度測定器(Canadian Freeness Tester)上，對不同化學(xué)劑量情況下的紙漿濾水性進(jìn)行了測定。
這里的無機(jī)溶液膠采用的是15%鋁-硅酸溶膠，該溶膠具有約500米2/克的表面積和SiO2∶Na2O比值約為40，并且該溶膠顆粒表面上的9%Al原子為此溶膠總固體物質(zhì)的0.46%。
用各種聚合物單獨(dú)和以干物質(zhì)計(jì)算的0.3%無機(jī)溶膠混合進(jìn)行試驗(yàn)。在這些試驗(yàn)中，將1000毫升的紙漿懸浮液放于一個(gè)帶有攪拌器的燒杯中，其中攪拌器的轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分(這種儀器稱為“Britt-jar”)。在這些試驗(yàn)中單獨(dú)使用各種聚合物，所采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下1、在攪拌條件下向紙漿懸浮液中加入助濾和助留聚合物。
2、攪拌45秒鐘。
3、過濾。
在試驗(yàn)中聚合物與溶膠混合使用時(shí)，實(shí)驗(yàn)步驟如下1、攪拌條件下向紙漿懸浮液中加入助濾和助留聚合物。
2、攪拌30秒鐘。
3、在攪拌條件下加入無機(jī)溶膠。
4、攪拌15秒鐘。
5、過濾。
表1和圖1表示獲得最大濾水性的化合物用量的結(jié)果，濾水性表示為毫升加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度。圖1表示出了使用無機(jī)溶膠和聚丙烯酰胺混合物(實(shí)驗(yàn)5～8)，和使用最佳先有技術(shù)體系的陽離子型淀粉與無機(jī)溶膠混合物(實(shí)驗(yàn)18，20和22～26)，以及無機(jī)溶膠和古柯豆膠混合物(實(shí)驗(yàn)15～17)時(shí)，都能顯著提高濾水性能。這些已知體系與本發(fā)明體系的比較，可以看出從預(yù)熱木片磨木漿和磨木漿中溶出的廢棄物質(zhì)的有害作用是很明顯的。
在采用同樣紙漿的另一系列實(shí)驗(yàn)中，無機(jī)溶膠的濃度始終保持在0.3%，而改變淀粉，古柯豆膠或聚丙烯酰胺的加入量。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果在表2中給出，并在圖2和3中表明。從表2及圖2和3可以看出，在這兩個(gè)已知的方法中還有本發(fā)明的方法中，濾水性都有所提高。從而，圖2說明了用已知方法所獲得的改進(jìn)，如在歐洲專利EP-B-0，041，056說明書所公開的方法(實(shí)驗(yàn)28～33)和在歐洲專利EP-B-0，080，986說明書中所公開的方法(實(shí)驗(yàn)34～38)。但是，當(dāng)采用本發(fā)明的體系時(shí)(實(shí)驗(yàn)39～50)，在聚丙烯酰胺加入量較低的條件下，其濾水性就有實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)。
實(shí)例2這個(gè)實(shí)例是關(guān)于采用機(jī)械漿，即磨木漿，化學(xué)預(yù)熱木片磨木漿(CTMP)，和經(jīng)過氧化物漂白的預(yù)熱木片磨木漿(TMP)的濾水試驗(yàn)。所用的無機(jī)溶膠與實(shí)例1所用的相同。
磨木漿(云杉)和TMP取自兩家生產(chǎn)雜志紙的造紙廠。通過離心沉降，使兩種漿濃縮到干固體含量約30%。TMP在室溫下干燥使其干固體含量達(dá)到約90%。CTMP(云杉)以干狀態(tài)取自一制漿廠，其干固體含量約為95%。
把這些漿放入去離子水中浸泡足夠長的時(shí)間，其后在濕-碎漿機(jī)中(根據(jù)SCAN-M2∶64方法)對漿進(jìn)行疏解。疏解后，漿懸浮液用去離子水稀釋到0.3%(3克/升)。向所得到的每升漿料中加入1.5克Na2SO4·10H2O，使其相當(dāng)于電導(dǎo)率約為85毫西門子/米，這一電導(dǎo)率與實(shí)例1中使用來自造紙機(jī)的白水稀釋后漿料的電導(dǎo)性相同。
紙漿懸浮液的PH值通過用NaOH和H2SO4稀溶液調(diào)節(jié)到4或8。在實(shí)例1的同樣條件下，單獨(dú)使用各種PAM和使用各種PAM與溶膠的混合物，根據(jù)SCAN-C21∶65方法進(jìn)行了濾水實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果在表3～7和圖4～8中給出。
從這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果清楚地表示出，使用聚丙烯酰胺與無機(jī)溶膠的混合物產(chǎn)生了比單獨(dú)使用聚丙烯酰胺更高的濾水效果。這種技術(shù)效應(yīng)的程度取決于紙漿的PH值，聚丙烯酰胺的陽離子活性，漿的化學(xué)性質(zhì)和水相的化學(xué)組成。在所有情況下，通過添加聚丙烯酰胺所獲得的改進(jìn)都是明顯的。
在表7和圖8中所表明的這些實(shí)驗(yàn)是為了確定鋁改性硅酸溶膠加入量的極限值。即添加的溶膠濃度在0.025%～1%之間變化。與單獨(dú)使用聚丙烯酰胺相比，加入0.025%的溶膠時(shí)，所獲得的濾水性提高量約為40～50毫升CSF。這種作用也可能發(fā)生在加入更低量的溶膠情況下，但是所產(chǎn)生的改進(jìn)將不會象上述那樣顯著。經(jīng)研究所得加入量上限可達(dá)1%(10千克/噸紙)，但是沒有任何跡象表明在更高加入量情況下會失去這一作用。因此在實(shí)際上，這種化合物加入量的上限為1.5%，而下限為0.005%。這些數(shù)值同樣適用于聚丙烯酰胺化合物。
實(shí)例3這個(gè)實(shí)例是關(guān)于采用卡伯值為53的未漂白硫酸鹽漿，根據(jù)SCAN-C21∶65的方法使用加拿大游離度測定器(Canadian Freeness Tester)進(jìn)行的濾水實(shí)驗(yàn)。使用與實(shí)例1中同樣的溶膠。
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，把360克干漿旋轉(zhuǎn)于5升去離子水中約20小時(shí)。其后根據(jù)SCAN-C25∶76方法進(jìn)行打漿使其達(dá)到打漿度約為90毫升CSF。打漿時(shí)間約75分鐘。然后將打漿好的紙漿用去離子水稀釋到濃度為3克/升(0.3%)。之后每升漿料中加入1.5克Na2SO4·10H2O并用NaOH或H2SO4稀溶液調(diào)節(jié)纖維懸浮液的PH值為4或8。
其他實(shí)驗(yàn)條件與實(shí)例1和2中的條件相同(化合物的加入次序和時(shí)間，攪拌速度和時(shí)間)。
這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果在表8給出，并說明于圖9和10中。從這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果清楚地表現(xiàn)了本發(fā)明的作用，這種作用主要取決于紙漿的PH值和水相的化學(xué)組成(鹽含量和可溶性有機(jī)物質(zhì)的存在)。
實(shí)例4這個(gè)實(shí)例是關(guān)于確定灰分留著率的濾水實(shí)驗(yàn)。所用的紙漿具有與實(shí)例1中所用紙漿同樣的化學(xué)組成。在這個(gè)實(shí)例中也使用與實(shí)例1中同樣的無機(jī)溶膠。
對留著率的測量采用通常所說的留著動態(tài)測定儀(“Britt-jar”)，把最初的100毫升濾液收集在玻璃量器中。在測定中使用的網(wǎng)子的篩目尺寸為76微米?；瘜W(xué)品的配料方法和攪拌方法與實(shí)例1～3中相同，化學(xué)品配料后的總攪拌時(shí)間為45秒。所用攪拌器的轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分。在聚丙烯酰胺加入30秒之后再加入膠體鋁改性硅酸溶膠。
所用的留著率測定方法在K·Britt and J·E·Unbehend in Research Repont 75，1/10，1981，中作了敘述，該研究報(bào)告由Empire State Paper Research Institute ESPRA，Syracuse，N·Y·13210，USA出版。
表9和圖11中的結(jié)果表示出使用聚丙烯酰胺與鋁改性的硅酸溶膠混合物獲得了比單獨(dú)使用聚丙烯酰胺更高的灰分留著率。
實(shí)例5這個(gè)實(shí)例是關(guān)于使用磨木漿的濾水實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，使用了兩種溶膠，即與實(shí)例1所用的同樣Al-硅酸溶膠和一種作為參考的純硅酸溶膠，該純硅酸溶膠的狀態(tài)為具有約500米2/克的表面積和SiO2∶Na2O約為40的15%的溶膠。
磨木漿(云杉)是取自生產(chǎn)雜志紙的造紙廠，通過離心沉降使?jié){料濃縮到干固體含量約為30%。把此漿放于去離子水中足夠時(shí)間以后，在濕碎紙機(jī)中打漿(根據(jù)SCAN-M2∶64方法)。疏解以后，紙漿懸浮液用去離子水稀釋到0.3%(3克/升)。然后向所得到的每升紙漿中加入1.5克Na2SO4·10H2O，漿料的電導(dǎo)率約為85毫西門子/米，這個(gè)電導(dǎo)率與實(shí)例1中采用從造紙機(jī)來的白水稀釋后漿料的電導(dǎo)率相同。
紙漿懸浮液的PH值用NaOH稀釋溶液調(diào)節(jié)到8。在與實(shí)例1同樣的條件下，單獨(dú)使用PAM和使用PAM與未改性硅酸溶膠的混合物或PAM與鋁改性硅酸溶膠的混合物，根據(jù)SCAN-C21∶65方法進(jìn)行濾水實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果在表10和圖12中給出。
這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果清楚表明與單獨(dú)使用聚丙烯酰胺相比聚丙烯酰胺與無機(jī)溶膠的混合物使濾水性有了改進(jìn)，并且與未改性的純硅酸溶膠相比鋁改性溶膠產(chǎn)生顯著改進(jìn)效果。
實(shí)例6除以上所述實(shí)驗(yàn)以外，對使用非常大量的聚丙烯酰胺(PAM Ⅲ)和與實(shí)例1中同樣的無機(jī)溶膠，以及在PH值極限下的濾水實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了比較。對實(shí)例5中所述的磨木漿懸浮液和化學(xué)漿(漂白的硫酸鹽)的這些濾水實(shí)驗(yàn)按實(shí)例1中所述的方法進(jìn)行。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果在表11和12中給出。
表10
權(quán)利要求
1.一種造紙方法，在該方法中含纖維素漿并選擇性地含有礦物填料的含水紙漿經(jīng)成形和干燥而制成紙。在其成形之前向紙漿中加入能改善濾水和留著性能的化合物，其特征在于所加的助濾和助留化合物為一陽離子型聚丙烯酰胺和至少具有一層硅酸鋁或鋁改性的硅酸表面層的膠體狀顆粒溶膠，這樣的膠粒表面集團(tuán)含有比例從9.5∶0.5到7.5∶2.5的硅原子和鋁原子。
2.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1中所要求的方法，其特征在于其中陽離子型聚丙烯酰胺的加入量為0.005～1.5%(重量)，以干漿料為基礎(chǔ)計(jì)算。
3.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1或2所要求的方法，其特征在于其中溶膠的加入量為0.005～1.5%(重量)，以干漿料為基礎(chǔ)計(jì)算。
4.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1，2或3所要求的方法，其特征在于其中的溶膠具有表面積約50～1000米2/克，最佳約為300～700米2/克的溶膠顆粒。
5.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1-4中任意一個(gè)權(quán)項(xiàng)所要求的方法，其特征在于紙漿的PH值調(diào)節(jié)范圍為3.5～10左右。
6.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1～5中任一個(gè)權(quán)項(xiàng)所要求的方法，其特征在于調(diào)節(jié)在漿料中的纖維素漿的含量，使成品紙中至少含50%(重量)的纖維素纖維。
7.一種含有纖維素纖維，改進(jìn)濾水和留著的化學(xué)助劑，以及還選擇性地含有礦物填料的紙產(chǎn)品，其中最好纖維素纖維的含量至少為50%(重量)按紙產(chǎn)品計(jì)算，其特征在于改進(jìn)濾水和留著的化學(xué)助劑中包括陽離子型聚丙烯酰胺，和至少含有一層硅酸鋁或鋁改性硅酸表面層的膠體顆粒，這樣的顆粒的表面集團(tuán)含有比例為9.5∶0.5到7.5∶2.5的硅原子和鋁原子。
8.根據(jù)權(quán)項(xiàng)7所要求的紙產(chǎn)品，其特征在于它的陽離子型聚丙烯酰胺的含量和膠體無機(jī)顆粒的含量都為0.005～1.5%(重量)，按紙的干固體量計(jì)算。
專利摘要
在用含水紙漿，特別是用含漂白的和未漂白的機(jī)械漿或未漂白的化學(xué)漿的紙漿造紙過程中，為改進(jìn)紙漿的濾水和留著性能加入一種化學(xué)品的混合物。所加入的改進(jìn)濾水和留著的助劑為一種陽離子型聚丙烯酰胺和一種膠體無機(jī)顆粒，這種膠體無機(jī)顆粒至少具有一個(gè)硅酸鋁或改性硅酸表面層。
文檔編號D21H17/67GK86102961SQ86102961
公開日1986年12月17日 申請日期1986年3月31日
發(fā)明者克耶爾·魯尼·安德里森, 帕沃爾·巴拉, 約尼·伊詹斯 申請人:?？ü緦?dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan