專利名稱：利用膠凝體系造紙的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的造紙方法，其中利用膠凝體系以提高所加入的無機(jī)填料的留著率。本發(fā)明還涉及利用能顯著改善所生產(chǎn)的紙的不透光性的膠凝體系造紙的方法。另外，改善了所生產(chǎn)的紙的機(jī)械性能，例如硬度、抗撕裂性以及如白度之類的其他性能。此外，本發(fā)明膠凝體系具有解決來自造紙方法中的漂白水質(zhì)量與循環(huán)能力以及生產(chǎn)過程中碎紙諸多問題的優(yōu)點(diǎn)。
紙的生產(chǎn)過程存在許多問題。其中一個(gè)始終令人關(guān)注的問題是如何通過降低紙漿組合物中纖維素纖維的量而降低紙的成本。
另一個(gè)措施是根據(jù)越來越嚴(yán)格的環(huán)境規(guī)定而降低含水排放物的濃度。
紙生產(chǎn)商提出了各種不同的措施以降低紙的成本，并賞試改善紙的性能。使用的方法之一是在造紙的方法中添加不太貴的無機(jī)填料，以代替纖維。另一方面，為了改善紙的某些性能，要專門地使用某些無機(jī)填料。正因?yàn)槿绱?，例如為了改善紙的不透光性，使用銳鈦礦和/或金紅石形態(tài)的二氧化鈦。具體地，通常稱之為裝飾紙的層壓紙就是這種情況。
令人遺憾地，如果加入這些無機(jī)填料能改善紙的某些性能，那么通常會(huì)使如機(jī)械特性之類的紙的某些性能，例如在干或濕狀態(tài)下抗撕裂性降低，這樣得到紙的質(zhì)量是不能接受的。
此外，加入微顆粒無機(jī)填料涉及留著問題當(dāng)在造紙機(jī)帆布上形成紙張時(shí)，無機(jī)顆粒易于通過這塊帆布，這樣產(chǎn)生了含填料的漂白水回路。這就提出與處理排放物相關(guān)的問題和紙張質(zhì)量問題。另外，未留著的填料在相繼循環(huán)之后會(huì)喪失其功效。使用留著劑緩解了不留著的問題，但還是不能完全令人滿意。例如，在留著如二氧化鈦之類的不透光填料的情況下，使用帶電荷的聚合物類型留著劑，由于過度的絮凝作用而導(dǎo)致不透光性損失。
曾試驗(yàn)過使用不太昂貴的、質(zhì)量較低的紙漿，但由此使得紙的特性顯著降低，并且往往造成在造紙的方法未被留著的過量細(xì)粒，由此又產(chǎn)生了漂白水排放問題。
現(xiàn)在，申請人提出了一種新的造紙方法，該方法使用能夠明顯增加紙張中無機(jī)填料、纖維和其他物質(zhì)的留著率的膠凝體系。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提出一種膠凝體系和一種造紙方法，其中包括通過優(yōu)化使用無機(jī)填料，使所得到紙的性能，其無機(jī)填料不透光性效率、抗撕裂性、白度和其他必需性能都得到改善。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提出一種具有高濃度無機(jī)填料的紙，其具有可接受的抗撕裂性和其他特性。
可通過閱讀下面說明書，具體地從說明本發(fā)明各個(gè)特性的試驗(yàn)、表和圖了解本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明基于膠凝體系和利用該膠凝體系完成的造紙方法，該方法能顯著地增加無機(jī)填料留著率和改善紙的其他特性，該方法還能夠優(yōu)化紙漿中無機(jī)填料的作用。
在本發(fā)明的造紙方法中，無機(jī)填料和細(xì)粒留著率的增加可緩解漂白水的污染問題。
另外，由于在紙中有膠凝體系組分存在，從而促進(jìn)碎紙(即紙頭、落紙與紙邊)循環(huán)，因此很容易用碎紙?jiān)僦萍垵{。
一般地，本發(fā)明的膠凝體系包括-含有至少一個(gè)羥基基團(tuán)的聚合物，羥基的量以無機(jī)填料和纖維素漿為基準(zhǔn)計(jì)低于5％(重量)，這種聚合物選自.聚乙烯醇，.含有至少兩個(gè)鄰近羥基的半乳甘露聚糖，.為了可溶于水而采用疏水基團(tuán)改性的纖維素，.和它們的混合物，-和含有選自硼酸鹽、鋯酸鹽、鈦酸鹽及其混合物的物質(zhì)的交聯(lián)劑水溶液，
-交聯(lián)劑/含有至少一個(gè)羥基的聚合物的重量比是0.025-2。
在該膠凝體系中固體的量是以紙漿或紙漿母液重量為基準(zhǔn)計(jì)為0.02-18％(重量)，優(yōu)選地是0.5-5％(重量)。
在該方法中使用的無機(jī)填料在本質(zhì)上是不同的，具體地根據(jù)所造紙的類型及其未來的應(yīng)用而選擇?？梢允褂玫臒o機(jī)填料物質(zhì)包括其表面具有至少部分陰離子特性的任何現(xiàn)有無機(jī)填料。
在無機(jī)填料中，非限制性地列舉高嶺土、粘土、白堊、碳酸鈣、二氧化鈦、二氧化硅和它們的混合物。
無機(jī)填料通常以所造紙類型固有的適當(dāng)濃度含水分散體形式被加入。
許多市售產(chǎn)品都可以用作造紙無機(jī)填料。作為非限制性實(shí)例，可列舉ECC公司的高嶺土、OMYA公司的Omyafill碳酸鈣和羅納-普朗克公司的Calopake、KEMIRA公司的Finntitan二氧化鈦和羅納-普朗克公司的Rhoditan二氧化鈦。
在膠凝體系的聚合物中，作為非限制性的疏水改性纖維素實(shí)例，可列舉羧甲基纖維素(CMC)、乙基羥乙基纖維素(EHEC)、羥乙基纖維素(HEC)和甲乙基纖維素(MEC)。
許多市售的改性纖維素產(chǎn)品都可以用于造紙。例如乙基羥乙基纖維素來自AQUALON公司的Blanose產(chǎn)品系列，和AKZO NOBEL公司的Bermocoll產(chǎn)品系列。其他的改性纖維素屬于HERCULES公司產(chǎn)品系列。
在使用聚乙烯醇作為膠凝體系組分的情況下，一般在硼酸鹽存在下使用這種聚乙烯醇。作為實(shí)例，聚乙烯醇應(yīng)在HOESCHT公司的Mowiol產(chǎn)品系列選擇，或應(yīng)在羅納-普朗克公司的Rhodoviol產(chǎn)品系列選擇。
優(yōu)選地，該聚合物選自含有至少兩個(gè)鄰近羥基的半乳甘露聚糖，具體地瓜耳膠。有關(guān)瓜耳膠，應(yīng)指出其活性中心特別容易接近，這樣能夠使用少量瓜耳膠便可達(dá)到令人滿意的效果。
當(dāng)使用具有作為其中一種組分的瓜耳膠的膠凝體系時(shí)，無機(jī)填料以很高的比率留著在最終產(chǎn)物中，與以沒有膠凝體系的方法所得到的紙相比，所造紙的強(qiáng)度得到改善。
使用的瓜耳膠可以是天然的或化學(xué)改性的。天然瓜耳膠是從某些植物例如瓜耳豆種子胚乳中提取的。瓜耳膠大分子構(gòu)成如下-彼此通過(1-4)鍵連接的β-D甘露糖單體糖的主鏈，-和通過(1-6)鍵與β-D甘露糖連接的α-D半乳糖側(cè)單元。作為市售產(chǎn)品，作為實(shí)例可列舉MEYHALL公司的Meypro d、Meyprobond、Meyprofilm和Meyprogat，Jaguar系列產(chǎn)品、SYSTEM BIOINDUSTRY公司的瓜耳膠和COLLOID NATURAL INTERNATIONAL公司的瓜耳膠。
根據(jù)聚合物的情況和/或性質(zhì)，這種產(chǎn)品應(yīng)配制成水溶液形式。
可以通過基礎(chǔ)產(chǎn)品制備交聯(lián)劑，或者使用交聯(lián)劑市售產(chǎn)品。
硼酸根離子例如由硼酸和氫氧化鈉或硼砂得到。
鋯酸鹽例如由乙酸鋯、氯化鋯制備得到。作為備用的市售產(chǎn)品，可以使用羅納-普朗克公司的PN Zircomplex產(chǎn)品。
鈦酸鹽例如可以由溴化鈦制備。
在本發(fā)明范圍內(nèi)，尤其與含有至少兩個(gè)鄰近羥基的半乳甘露聚糖，更特別地與瓜耳膠一起使用硼酸鹽作為交聯(lián)劑時(shí)，在質(zhì)量上與數(shù)量上都可得到最有利的結(jié)果。
往紙漿中添加無機(jī)填料的可能性受到諸如填料在帆布上留著、紙漿在帆布上脫水、所造紙?jiān)诔睗窈驮诟稍飾l件下的強(qiáng)度之類因素的限制。
現(xiàn)在，按照本發(fā)明，通過使用我們的膠凝體系可以徹底地克服或消除因添加這些填料而出現(xiàn)的上述問題，所述膠凝體系還能夠使這些填料的比例高于要達(dá)到所造紙的特定性能的標(biāo)準(zhǔn)比例。
這樣，使用本發(fā)明膠凝體系時(shí)，有可能生產(chǎn)出含有較少填料同時(shí)還保持其不透光性的紙。因此，紙的機(jī)械性能(紙的彈性模量、拉伸指數(shù)、拉伸能量吸收等)值等于或甚至高于在現(xiàn)有技術(shù)中由通常紙漿得到的紙所達(dá)到的值。
使用本發(fā)明方法時(shí)，干燥后紙張的強(qiáng)度特性得到明顯改善。還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在紙漿中使用如前面列舉的和相似的無機(jī)填料時(shí)，這些無機(jī)填料有效地留著在紙張中，還對紙張的強(qiáng)度沒有負(fù)面作用，而使用無膠凝體系的生產(chǎn)方法所得到的紙張的情況則相反。
盡管在膠凝體系存在下在造紙與紙干燥期間在紙漿-母液中的作用機(jī)制不能完全地被控制，但人們認(rèn)為膠凝體系與纖維和與填料結(jié)合而形成一種配合物凝膠基體。事實(shí)上，造紙張必須經(jīng)過可能深刻改變膠體結(jié)構(gòu)及其分配狀況的瀝干步驟。瀝干時(shí)填料聚集體結(jié)構(gòu)的變化可影響其留著率以及所得到紙的不透光性。這種介質(zhì)粘度的急劇增加能夠使這些結(jié)構(gòu)固定，并使遷移過程延緩，其遷移過程在開始時(shí)是多相性展開的。這種思想構(gòu)成了我們使用的機(jī)制基礎(chǔ)在瀝干過程中，在束縛填料的纖維素網(wǎng)中生成了一種凝膠基體，以便在這個(gè)關(guān)鍵階段保持這些顆粒呈懸浮狀時(shí)所具有的性質(zhì)。
在紙的生產(chǎn)方法中，在造紙機(jī)中制成紙張之前同時(shí)或按照任意次序向纖維懸浮體中添加膠凝體系的組分和填料。這些組分添加到混合槽中或適度攪拌的體系某處，以便它們合理地被分散。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案，膠凝體系和填料混合在一起，然后在制成紙張之前加到造紙紙漿中。
根據(jù)另一種優(yōu)選實(shí)施方式，一部分，優(yōu)選地20-90％無機(jī)填料混入紙漿-母液中，然后加入膠凝體系，在生成凝膠基體之后，在制成紙張之前，往紙漿-母液中添加剩余的無機(jī)填料并進(jìn)行混合。這時(shí)，紙漿-母液在制成紙張之前被劇烈混合。
在使用本發(fā)明所描述的膠凝體系的造紙方法中，對紙漿-母液的pH并不十分茍求，一般低于11，優(yōu)選地是5-9。
在紙漿-母液中可以混入其他紙的化學(xué)添加劑，如消泡劑、膠合劑等。對此，重要的是注意這些添加劑的含量不會(huì)影響凝膠基體的生成，在循環(huán)的漂白水中一種或多種試劑的含量不得增至過多以致阻礙凝膠基體形成。因此，更可取的是在凝膠基體形成之后在體系的某一部位添加一種或多種試劑。
采用化學(xué)紙漿與采用機(jī)械紙漿和熱力學(xué)紙漿相同，因膠凝體系導(dǎo)致的改善作用產(chǎn)生同等效果。
由所進(jìn)行的研究工作，可看到本發(fā)明的原理適用于生產(chǎn)任何類型和質(zhì)量的紙。例如，可列舉文字印刷紙、包裝紙、層壓紙。
在造紙方式中，通常稱之為裝飾紙的壓層紙是一種能得到非常有實(shí)效結(jié)果，即高填料留著現(xiàn)象，和改善的層壓紙質(zhì)量，尤其是不透光性的途徑。在這種情況下，大部分使用的填料是二氧化鈦，即二氧化鈦比率可以達(dá)到以紙重量為基準(zhǔn)計(jì)為45％(重量)。
因此，本發(fā)明還涉及層壓紙。在這種情況下，在濕狀態(tài)下，在強(qiáng)度改進(jìn)劑存在下造紙。所述的改進(jìn)劑例如由以表氯醇為主要成分的聚合物季銨鹽，例如表氯醇/二甲胺聚合物季銨鹽構(gòu)成。
本發(fā)明還涉及以層壓紙為基的層壓制品，它們還含有至少一種熱固性樹脂(例如脲-甲醛樹脂、酚醛樹脂、蜜胺型樹脂或蜜胺-甲醛型樹脂等)和至少一種遮光顏料，例如二氧化鈦。
本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的層壓紙的任何制造方法都可以用來制造本發(fā)明的層壓板。本發(fā)明不限于特定的層壓板制造方法。試驗(yàn)下面的試驗(yàn)非限制性地說明與本發(fā)明紙相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)與性能及其生產(chǎn)方法。這些試驗(yàn)是在生產(chǎn)層壓類紙范圍內(nèi)進(jìn)行的。
第一組試驗(yàn)涉及在造紙過程中本發(fā)明膠凝體系留著性質(zhì)的評價(jià)。
另一組試驗(yàn)涉及對本發(fā)明方法所得到紙的其他性能的評價(jià)。
使用的產(chǎn)品是如下商品-實(shí)施例中使用的二氧化鈦是由羅納-普朗克公司以商品名Rhoditan RL 18銷售的金紅石二氧化鈦。
-實(shí)施例中使用的瓜耳膠是MEYHALL公司以商品名Meyprogat 30銷售的瓜耳膠。
-鋯酸鹽來自羅納-普朗克公司的PN Zircomplex乳酸鋯配合物商品溶液。
-使用的聚氨基-酰胺-表氯醇(PAE)是CECA公司的R4947樹脂。
-紙漿是由含70％按樹和30％樹脂的Shopper經(jīng)30-35°精制的混合物。
A.留著試驗(yàn)1.使用的材料根據(jù)所述的“bol BRITT”方法測定留著。
這種方法在于測定填料的化學(xué)留著，同時(shí)避免生成纖維墊，這種墊因過濾作用而對機(jī)械留著有影響。事實(shí)上，500毫升待試驗(yàn)的纖維+填料+添加劑分散體試樣保持在攪拌狀態(tài)，只是讓前100毫升排出通過篩。在測定在濾液中通過的纖維與填料各自數(shù)量時(shí)，通過計(jì)算可得到(纖維+填料)總留著值和填料留著值。
K.Britt和J.E.Unbehend在研究報(bào)告75，1/10 1981中描述過這種測定留著值的方法，該研究報(bào)告由帝國紙研究所ESPRA，Suracuse，N.Y.13210，EUA發(fā)表。
對于這些測定，使用了配置開口為610微米格柵的過濾轉(zhuǎn)筒。
試驗(yàn)體系采用含有下述物質(zhì)的含水體系進(jìn)行試驗(yàn)-0.375％纖維素漿(100份)，-0.3％Rhoditan RL 18 TiO2(80份)，-添加0.1-6％瓜耳膠和0.01-1.2％硼砂(相對于TiO2表示的質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，-用以纖維素纖維為基準(zhǔn)計(jì)0.8％PAE樹脂補(bǔ)足。
①母液懸浮液的制備與稀釋在3000轉(zhuǎn)/分Dispermat轉(zhuǎn)筒中在500毫升過濾水中預(yù)先使纖維素(15克)纖維分離10分鐘。
在磁力攪拌下，往RL 18型pH7陰離子二氧化鈦漿體中加入瓜耳膠(5％母液)，然后加入硼酸鹽(2％硼砂母液)。
在1000轉(zhuǎn)/分Dispermat轉(zhuǎn)筒中，使填料與纖維混合5分鐘。
隨后將所得到的混合物傾入配備攪拌槳葉的體積為10升的混合器中。然后，將混合物稀釋到4升。
該混合物在操作期間保持?jǐn)嚢?，以保證抽取時(shí)非常均勻。
②在Britt轉(zhuǎn)筒中留著從這種懸浮液狀混合物中，抽取500毫升，在速度為800轉(zhuǎn)/分的螺旋槳型槳葉攪拌下，加到Britt轉(zhuǎn)筒中。
30秒后，添加PAE，并攪拌30秒。
然后，通過重力排出100毫升混合物(以800轉(zhuǎn)/分)，以便能夠很好地控制抽取流量(閥門總開口)。
抽取的100毫升混合物再在105℃下干燥1小時(shí)，然后在干燥器中冷卻，并稱重(+-0.0001克)。
③計(jì)算與結(jié)果根據(jù)下式計(jì)算總留著率R總＝((p1-5p2)/p1)×100p1＝500毫升初始抽取物中混合物(填料+纖維)的重量p2＝500毫升抽取物經(jīng)過濾并干燥后殘留物的重量得到化學(xué)留著物質(zhì)的百分?jǐn)?shù)。
用過濾器如此干燥的殘留物再在800℃煅燒1小時(shí)，以便得到混合物中填料的留著率R填料＝((p3-5×p4)/p3)×100p3＝500毫升初始抽取物中填料的重量p4＝100毫升抽取物經(jīng)過濾、干燥與煅燒后殘留物的重量得到化學(xué)留著填料的百分?jǐn)?shù)。
結(jié)果列于表1和圖1中。
由于瓜耳膠/硼砂膠凝體系的協(xié)同作用而使紙漿組織化，填料被固定在紙漿料中。
排水時(shí)間并未由于這種基體的存在而受到損失。以TiO2為基準(zhǔn)計(jì)，使用1.5％瓜耳膠和0.75％硼砂可達(dá)到最佳留著。
B.不透光性效率試驗(yàn)使用有或沒有本發(fā)明膠凝體系所生產(chǎn)的formette進(jìn)行不透光性效率試驗(yàn)，以便了解二氧化鈦在干紙張中的空間分布。
根據(jù)在下述第2段所描述的操作方式生產(chǎn)出formette。
根據(jù)在下述第3段所詳細(xì)描述的方法測定在紙張中存在的TiO2量或灰分率。
根據(jù)第4段描述的方法還測定了經(jīng)過浸潤與擠壓的formette的光學(xué)性質(zhì)。
1、試驗(yàn)的膠凝體系①瓜耳膠凝膠/硼酸鹽直接將瓜耳膠(以無機(jī)填料為基準(zhǔn)計(jì)的不同百分?jǐn)?shù))加到無機(jī)填料含水分散體，即漿體中。
硼酸鹽(2％硼砂母液)以質(zhì)量比r＝％硼砂/％瓜耳膠所確定的比例加到所述分散體中。
填料是RhoditanRL 18型pH7陰離子二氧化鈦。
如此配制的漿體再次被加入紙漿中。
②瓜耳膠凝膠/鋯酸鹽直接將瓜耳膠(以無機(jī)填料為基準(zhǔn)計(jì)的不同百分?jǐn)?shù))加到無機(jī)填料含水分散體，即漿體中。
填料是RhoditanRL 18型pH7陰離子二氧化鈦。
如此配制的漿體再次被加入紙漿中。
鋯酸鹽(約30％PN Zicomplex母液)以質(zhì)量比r＝％Zicomplex/％瓜耳膠所確定的比例加到稀釋的纖維素纖維+填料混合物中。
2、生產(chǎn)formette①紙漿的配制纖維素15克(代表100份)TiO2從40％漿體抽取的100份(即15克)PAE以纖維素為基準(zhǔn)計(jì)0.8％(干)。
②紙漿的制備纖維分離在用水沾濕之后用手將纖維素撕成方形小片。再將纖維素方形小片逐漸地加到在以1000轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)動(dòng)的Dispermat轉(zhuǎn)筒中500毫升處于攪拌狀的水里。在加纖維素之后，速度增加到3000轉(zhuǎn)/分，并繼續(xù)攪拌10分鐘。
③TiO2漿體分散體的制備在10分鐘內(nèi)將40克TiO2分散到在以2800轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)動(dòng)的Pendraulik中的60克水里。
④TiO2-纖維混合將經(jīng)過纖維分離的纖維素稀釋到1升。然后，在有槳葉的混合器中進(jìn)行攪拌。加入漿體，即37.5克，然后攪拌5分鐘。最后，將全部稀釋到4升，以便生產(chǎn)80克/米2formette。
⑤生產(chǎn)formette抽取在試管中的500毫升非常均勻的懸浮液。再加入PAE(稀釋10倍以便達(dá)到可接受的使用體積的商品溶液)，即1毫升。再翻轉(zhuǎn)試管多次以便充分混合。
將試管中的內(nèi)容物倒入裝有6升蒸餾水的formette裝瓶機(jī)轉(zhuǎn)筒中。鼓泡混合10秒，再擱置10秒，然后在真空下拉伸生產(chǎn)formette。
然后從紙張支架上回收formette，再放到真空干燥器中干燥7分鐘。
這時(shí)精確地稱量formette，并修正所抽取的體積，以達(dá)到預(yù)定量(調(diào)整3次)。
如果紙張具有所需數(shù)量，并沒有生產(chǎn)缺陷，則選擇該紙張繼續(xù)操作，即化學(xué)和光學(xué)鑒定。
3、灰分率的測定通過在800℃煅燒三分之一formette達(dá)1小時(shí)，測定在80g/m2紙張中存在的TiO2量。
按如下計(jì)算紙張中存在的TiO2百分?jǐn)?shù)
由此得到所造紙張的一種物理特性(對于100份纖維和100份TiO2混合物)
灰分率可度量紙張中無機(jī)填料的存在量。留著率是形成紙張時(shí)紙張中無機(jī)填料留著比例的表達(dá)。根據(jù)NF 03-047方法(法國紙、紙張與紙槳標(biāo)準(zhǔn)匯編試驗(yàn)方法，卷A，第4版，1985)進(jìn)行這種測定。
4、已浸漬并擠壓過的紙張的不透光性測定①蜜胺甲醛樹脂(CECA公司的3240 Inilam樹脂)的制備將400水加熱到60℃。當(dāng)達(dá)到這個(gè)溫度時(shí)，在磁攪拌下逐漸地以雨?duì)畹谷?45克預(yù)先稱重的樹脂。一旦溶解完全，就在60℃下繼續(xù)攪拌30分鐘。冷卻后，過濾通過50微米帆布。
②浸漬-擠壓裁下長7厘米、寬10厘米的紙帶。然后通過將該帶放在樹脂上1分鐘借助毛細(xì)作用浸漬紙帶。紙帶從兩根玻璃棒之間擠出，再在120℃烘箱中干燥2分鐘。
讓這些帶浸在樹脂中達(dá)1分鐘，進(jìn)行第2次浸漬。從鋼棒與玻璃棒之間擠出。再在120℃烘箱中干燥3分鐘。
將這些紙張固定在從下至上由2個(gè)白色欄木和3個(gè)牛皮紙欄木構(gòu)成的支架上。formette與牛皮紙欄木直接接觸。
將所得到的層壓材料在壓力100巴下在150℃壓制8分鐘。
③光學(xué)性質(zhì)的測定利用DATACOLOR公司2000 Eirepho比色儀的“不透光性”功能，在牛皮紙底上的區(qū)域與白色底上的區(qū)域之間，通過評價(jià)每種待試驗(yàn)紙的對比率，測定出層壓材料的不透光性。
5、試驗(yàn)結(jié)果①瓜耳膠凝膠/硼酸鹽這些結(jié)果列于表II和圖2上，并與輯錄的50份和100份填料試驗(yàn)結(jié)果的對照曲線進(jìn)行比較。
膠凝體系增加了填料的留著率，特別是由于生成能較好地留著的粗大結(jié)構(gòu)。
膠凝體系還增加不透光性。填料形成的粗大結(jié)構(gòu)在紙張中有較好地空間分布。
這些結(jié)果表明，紙漿瀝干時(shí)可以使含水介質(zhì)“形成結(jié)構(gòu)”，因此突出了這種機(jī)制的實(shí)際意義。
以TiO2為基準(zhǔn)計(jì)1.5％瓜耳膠，并且硼砂/瓜耳膠比等于0.5的膠凝體系是性能最好的。
應(yīng)指出，在瓜耳膠/硼砂這種基體存在下，與10％以下TiO2的通常配方相比，可以達(dá)到同樣的不透光性。
②瓜耳膠凝膠/鋯酸鹽這些結(jié)果列于表III和圖3，當(dāng)進(jìn)行不同的研究時(shí)，與由50份和100份試驗(yàn)所得到的對照曲線進(jìn)行比較。
特別是通過形成能被更好地留著的粗大疏松結(jié)構(gòu)，膠凝體系增加了填料的留著率和不透光性，該結(jié)構(gòu)使填料在空間較好地分布。
C、在潮濕狀態(tài)下機(jī)械強(qiáng)度的測定根據(jù)在段B.2.中描述的操作方式，采用借助或未借助本發(fā)明膠凝體系所生產(chǎn)的formette進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)。如段B.1.①一樣，往漿體添加瓜耳膠和硼砂。
從formettes裁下5條寬1.5厘米的紙?jiān)嚇印Ｗ屵@些試樣在105℃下烘拷10分鐘。然后，在用MTS ADAMEL LHOMARGY DY30測力計(jì)測定斷裂力之前，這些試樣用蒸餾水浸泡10分鐘(參見圖4)。
結(jié)果表明，本發(fā)明凝膠基體的存在改善了所得紙張的機(jī)械性能。
表III


圖1表示填料留著率(Britt轉(zhuǎn)筒)隨著硼砂/瓜耳膠比值變化的函數(shù)關(guān)系，其中縱坐標(biāo)為填料留著率(％)，橫坐標(biāo)為r＝硼砂/瓜耳膠之比，圖中水平直線為對照，●和■表示分別含有以TiO2為基準(zhǔn)計(jì)1.5％和6％瓜耳膠的體系。
圖2表示對于不同比例的瓜耳膠/硼砂膠凝基體，經(jīng)過浸漬-擠壓紙張的不透光性與TiO2存在量之間的函數(shù)關(guān)系，縱坐標(biāo)為不透光性(％)，橫坐標(biāo)為灰分率，圖中直線為對照。
圖3表示對于不同比例的瓜耳膠/鋯酸鹽膠凝基體，經(jīng)過浸漬-擠壓紙張的不透光性與TiO2存在量之間的函數(shù)關(guān)系，縱坐標(biāo)為不透光性(％)，橫坐標(biāo)為灰分率，圖中直線為對照。
圖4表示斷裂力與比值r之間的函數(shù)關(guān)系，◆和■分別表示以TiO2為基準(zhǔn)計(jì)0.5％和1.5％瓜耳膠，縱坐標(biāo)為F(N)，橫坐標(biāo)為r＝硼砂/瓜耳膠。
權(quán)利要求
1.通過制備和干燥含有纖維素漿體和無機(jī)填料的含水紙漿造紙的方法，其特征在于在制備紙張之前往紙漿母液中加入膠凝體系，該體系包括-含有至少一個(gè)羥基的聚合物，羥基量以無機(jī)填料和纖維素漿為基準(zhǔn)計(jì)低于5％(重量)，這種聚合物選自·聚乙烯醇，·含有至少兩個(gè)鄰近羥基基團(tuán)的半乳甘露聚糖；·疏水性改性纖維素，·和它們的混合物，-含有選自硼酸鹽、鋯酸鹽、鈦酸鹽及其混合物的交聯(lián)劑水溶液，-交聯(lián)劑/含有至少一個(gè)羥基的聚合物的重量比是0.025-2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的造紙方法，其特征在于聚合物是含有至少兩個(gè)相鄰羥基的半乳甘露聚糖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的造紙方法，其特征在于半乳甘露聚糖是瓜耳膠。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的造紙方法，其特征在于無機(jī)填料選自高嶺土、粘土、白堊、碳酸鈣、二氧化鈦、二氧化硅及其混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的造紙方法，其特征在于無機(jī)填料是二氧化鈦，其比率高達(dá)45％。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的造紙方法，其特征在于紙漿母液的pH保持在5-9。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的造紙方法，其特征在于膠凝體系中的固體量是以紙漿母液重量為基準(zhǔn)計(jì)為0.02-18％(重量)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于膠凝體系中的固體量優(yōu)選地以紙漿母液重量為基準(zhǔn)計(jì)為0.5-5％(重量)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的造紙方法，其特征在于膠凝體系組分在生成紙張之前獨(dú)立地被加到紙漿母液中。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的造紙方法，其特征在于在將所述無機(jī)填料加到紙漿母液中之前，加入膠凝體系并與無機(jī)填料混合。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的造紙方法，其特征在于在紙漿母液中混合一部分無機(jī)填料，然后加入膠凝體系，在生成凝膠基體之后，在制成紙張之前在紙漿母液中加入并混合剩余的無機(jī)填料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的造紙方法，其特征在于在制成凝膠基體之前，在紙漿母液中加入20-90％無機(jī)填料，其特征還在于這部分剩余的無機(jī)填料在制成凝膠基體之后加入。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的造紙方法，其特征在于生產(chǎn)的紙是層壓紙。
14.紙，其特征在于它能夠采用上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法得到。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的紙，其特征在于它的二氧化鈦含量以所述紙的重量為基準(zhǔn)計(jì)高達(dá)45％。
16.權(quán)利要求14的紙作為層壓紙、印刷紙或包裝紙的用途。
17.權(quán)利要求15的紙作為層壓紙的用途。
18.權(quán)利要求17的以層壓紙為基的含有至少一種熱固性樹脂的層壓材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新的通過制成和干燥含有纖維素漿體和無機(jī)填料的含水紙漿造紙的方法,其中在制成紙張之前往紙漿母液中加入膠凝體系,該體系包括一種含至少一種羥基的聚合物,和含有選自硼酸鹽、鋯酸鹽、鈦酸鹽及其混合物的交聯(lián)劑水溶液。交聯(lián)劑/含有至少一個(gè)羥基的聚合物的重量比是0.025—2。
文檔編號D21H23/76GK1262715SQ98807014
公開日2000年8月9日 申請日期1998年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月4日
發(fā)明者C·伯奈特－高奈特, J－C·卡斯泰茵, P·里科耐克 申請人:羅狄亞化學(xué)公司