纖維產(chǎn)品的制造中沉淀碳酸鹽的使用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種填料或填料混合物，其含有碳酸鹽，以及涉及一種用于通過將填料直接沉淀到紙漿中制造其的方法，或一種不存在特別是來(lái)自紙張或紙板制造業(yè)的白水的纖維的單獨(dú)方法。本發(fā)明還涉及含有此填料的纖維產(chǎn)品，例如紙張紙板產(chǎn)品，或塑料、橡膠、混凝土或油漆產(chǎn)品。
【專利說(shuō)明】纖維產(chǎn)品的制造中沉淀碳酸鹽的使用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種填料或填料混合物，其含有碳酸鹽，并涉及一種用于通過將填料 直接沉淀到紙漿中制造其的方法，或一種不存在特別是來(lái)自紙張或紙板制造業(yè)的白水的纖 維的單獨(dú)方法。本發(fā)明還涉及含有所述填料的纖維產(chǎn)品，例如紙張紙板產(chǎn)品，或塑料、橡膠、 混凝土或油漆產(chǎn)品。
[0002] 現(xiàn)有摶術(shù)描沭 過去幾十年內(nèi)，對(duì)沉淀碳酸鈣的需求一直已迅猛增長(zhǎng)，尤其是在紙張和紙板制造，橡膠 和塑料的加工和印刷油墨、油漆和粘合劑的制造中。沉淀碳酸鈣具有優(yōu)良亮度和散射能力， 以及低價(jià)格。此外，當(dāng)用于上述應(yīng)用中時(shí)，沉淀碳酸鈣可以增加機(jī)械強(qiáng)度。
[0003] 這些碳酸鈣具有通常呈方解石、霰石或球霰石形式的晶體結(jié)構(gòu)。方解石通常發(fā)現(xiàn) 呈晶體形式，例如偏三角面體、菱形、立方體、和棱柱形式。霰石為斜方晶，并且其通常發(fā)現(xiàn) 呈細(xì)長(zhǎng)形式。在正常溫度和壓力下，球霰石為不穩(wěn)定，易變?yōu)榉浇馐亡笔?。一般?lái)說(shuō)，球 霰石具有球形形狀。通過改變反應(yīng)條件例如熟石灰的濃度和反應(yīng)溫度，晶體形式可以轉(zhuǎn)變 為針狀、立方體、球形和許多其他晶體形式。
[0004] 由于氫鍵，主要在纖維與細(xì)粒的帶電基團(tuán)之間發(fā)展出紙張和紙板的強(qiáng)度。這些帶 電基團(tuán)特別包括羥基和羧基。當(dāng)改善強(qiáng)度時(shí)，主要通過研磨纖維以機(jī)械方式來(lái)改善，從而嘗 試增加纖維的纖化。該強(qiáng)度取決于個(gè)體纖維等級(jí)的強(qiáng)度，纖維之間的強(qiáng)度，纖維鍵的數(shù)量， 以及成品紙張或紙板中纖維和鍵的分布。
[0005] 通常，紙張和紙板的制造中所用的填料或顏料具有小于5 Mffl的平均粒度，并且它 們具有淺色。最典型的填料包括高嶺土、滑石粉、研磨碳酸鈣（GCC)和沉淀碳酸鈣（PCC)。 另外，存在更昂貴的特殊顏料，例如沉淀硅酸鋁、緞光白和二氧化鈦。填料和涂層顏料之間 劃分確切界限很困難，但大體上填料具有比涂層所用顏料更大的粒度和更粗糙的形狀。理 論上，從最大光散射的角度來(lái)看，最常用填料和涂層顏料的最佳粒度為約〇. 4至0. 5 Mm。然 而，通常來(lái)說(shuō)，涂層顏料的平均粒度為0. 5至1 Mm，并且填料的平均粒度為1. 5至4 Mm。
[0006] 使用填料和顏料以及其他填料的最大缺點(diǎn)是當(dāng)特別是用填料置換化學(xué)物質(zhì)時(shí)削 弱紙張或紙板結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。這是由使填料附接至纖維的表面而阻止纖維之間氫鍵的生成所 導(dǎo)致。然而，研磨形式（GCC)和沉淀形式（PCC)的碳酸鈣廣泛使用，因?yàn)樘貏e是在化學(xué)紙漿 的纖維的置換中，它們價(jià)格低且光散射性質(zhì)良好。由再循環(huán)、去油墨和機(jī)械紙漿制造的紙張 和紙板可能由碳酸鈣置換，但堿導(dǎo)致的機(jī)械木漿顏色變深常常限制其在由這些紙漿制造的 紙張和紙板等級(jí)的制造中的使用。
[0007] 歷史上，已特別通過將單個(gè)填料粒子附聚成較大附聚體減少了添加填料所致的強(qiáng) 度降低問題。除了別的以外，這已示于US專利說(shuō)明書4 225 383、4 115 187、4 445 970、5 514 212和4 710 270中以及GB公布2 016 498和1 505 641中。通常，這些中的陰離子 填料粒子已用混合物中的陽(yáng)離子添加劑附聚成較大聚集體。已觀察到以此方式已改善了強(qiáng) 度特性和填料保持，但同時(shí)光學(xué)性質(zhì)下降。
[0008] 還有一些公布，其中使用膠乳來(lái)減小填料添加所致的強(qiáng)度降低。除了別的以外，這 示于 US 專利說(shuō)明書 4 178 205、4 189 345、4 187 142、4 710 270 和 7 074 845 中。
[0009] 當(dāng)纖維被填料置換時(shí)紙張或紙板產(chǎn)品的強(qiáng)度和剛度的降低主要由填料削弱纖維 之間氫鍵的生成所導(dǎo)致，因?yàn)樘盍系谋砻娌恍纬蓺滏I。目前，該填料一般被直接加入紙漿。 在金屬絲（wire)段中，僅一部分的添加填料附接到成品紙張或紙板卷材。無(wú)論如何，其余 部分的填料通過白水系統(tǒng)引導(dǎo)以形成成品紙張或紙板結(jié)構(gòu)的一部分，但主要由于各種疏水 性物質(zhì)附接至白水系統(tǒng)的填料，各種運(yùn)行性問題的風(fēng)險(xiǎn)已增加。一般來(lái)說(shuō)，紙張或紙板機(jī)器 中的這些運(yùn)行性問題例作為金屬絲和氈圈的污染以及最終作為斷裂物出現(xiàn)。白水系統(tǒng)的填 料的一部分還最終增加污水處理廠負(fù)擔(dān)，因?yàn)椴皇撬胁牧隙茧S成品紙張或紙板一起被攜 帶出該工藝。填料導(dǎo)致的紙張或紙板的表面上的較弱纖維-纖維鍵還可能導(dǎo)致印刷期間表 面的粉塵形成增加。
[0010] 因此，需要一種纖維產(chǎn)品，其中填料將附接至纖維并且其他填料更有效地并同時(shí) 地將提供具有與已知解決方案相比進(jìn)一步提1?的有利強(qiáng)度性質(zhì)的廣品。
[0011] 本發(fā)明的簡(jiǎn)要說(shuō)明 本發(fā)明的一個(gè)目的為提供一種新纖維產(chǎn)品，例如紙張或紙板產(chǎn)品，其具有高強(qiáng)度、亮 度、油墨密度和不透明度。
[0012] 具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的一個(gè)目的為提供一種新含碳酸鹽填料，其可用于這種纖維產(chǎn) 品中，尤其是使得碳酸鹽填料附著至纖維產(chǎn)品的纖維之間的間隙。
[0013] 例如，可以通過根據(jù)本發(fā)明的方法提供這種含碳酸鹽填料和纖維產(chǎn)品。
[0014] 本發(fā)明因此涉及含碳酸鹽的填料和其生產(chǎn)方法。這種填料還用于制造根據(jù)本發(fā)明 的纖維產(chǎn)品的方法中，其中所述纖維產(chǎn)品含有化學(xué)紙漿纖維和/或木材纖維和/或合成纖 維，并且其優(yōu)選為紙張或紙板。在制造纖維產(chǎn)品的這種方法中，碳酸鹽填料附著在化學(xué)紙漿 纖維或木材纖維之間并且附著至小纖維，此后由該紙漿生產(chǎn)所述纖維產(chǎn)品。
[0015] 更精確地，制造根據(jù)本發(fā)明的含碳酸鹽填料的方法的特征在于權(quán)利要求1的特征 部分所述內(nèi)容。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的含碳酸鹽填料或填料混合物的特征又在于權(quán)利要求9的特征部分 所述內(nèi)容。
[0017] 相應(yīng)地，制造根據(jù)本發(fā)明的纖維產(chǎn)品的方法的特征在于權(quán)利要求14的特征部分 所述內(nèi)容，并且根據(jù)本發(fā)明的填料的用途的特征在于權(quán)利要求18所述內(nèi)容。
[0018] 使用本發(fā)明達(dá)到若干顯著優(yōu)點(diǎn)。已證明，通過在形成含碳酸鹽填料時(shí)使用低壓，實(shí) 現(xiàn)使用碳酸鹽的最終產(chǎn)品如紙張或紙板的亮度、強(qiáng)度、不透明度和可印刷性（油墨的吸收 性）的改進(jìn)。因此，最終產(chǎn)品的纖維的一部分可由填料置換，使得與使用常規(guī)填料時(shí)相比， 強(qiáng)度性質(zhì)同時(shí)維持在較佳水平。
[0019] 當(dāng)增加干強(qiáng)度的聚合物在填料中與碳酸鹽一起使用時(shí)或在纖維產(chǎn)品的制造中與 該填料一起使用時(shí)，實(shí)現(xiàn)特別有利的性質(zhì)。
[0020] 為增加 pH并在負(fù)壓中形成碳酸鹽，在不添加單獨(dú)化學(xué)物質(zhì)（S卩，堿）的情況下從反 應(yīng)混合物中釋放二氧化碳是足夠的。這對(duì)紙張和紙板廠是特別的優(yōu)點(diǎn)，在紙張和紙板廠中 存在可從紙漿廠獲得的游離二氧化碳的能力。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是當(dāng)在纖維網(wǎng)絡(luò)中使用80 g/m2的基重和10%的碳酸鹽填料時(shí)，碳酸鹽填料 (APS)的粒度和一部分淀粉對(duì)纖維產(chǎn)品的TEA值（TEA1)影響的圖形描述。
[0022] 圖2是當(dāng)在纖維網(wǎng)絡(luò)中使用80 g/m2的基重和10%的碳酸鹽填料時(shí)，碳酸鹽填料 (APS)的粒度和一部分淀粉對(duì)纖維產(chǎn)品的史考特粘結(jié)值（Scottl)影響的圖形描述。
[0023] 圖3是高嶺土和碳酸鹽填料（粒度級(jí)別6. 5 Mm)的亮度值和不透明度值的圖形描 述。結(jié)果以80 g/m2基重歸一化為6%的填料含量。
[0024] 圖4示出80 g/m2的化學(xué)紙漿薄板的掃描電子顯微鏡圖像，其包含薄板的表面上 13 Mm (上行）和6.5 Mm (下行）的粒度級(jí)別的碳酸鹽填料。
[0025] 本發(fā)明的優(yōu)詵實(shí)施方案的詳細(xì)描沭 在碳酸鹽的常用沉淀方法中，通過將pH從堿性朝中性改變，制造沉淀碳酸鈣（PCC)。在 根據(jù)本發(fā)明的碳酸鹽填料的制造中，pH從酸性增加至高于7的pH。目的是在沉淀階段提供 碳酸鹽，其與增加干強(qiáng)度的可能聚合物一起可提高最終產(chǎn)品中含填料網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度，而不削 弱光學(xué)性質(zhì)（不透明度和亮度）。
[0026] 本發(fā)明因此涉及一種制造含有碳酸鹽的填料的方法，其中酸性碳酸氫鹽離子溶液 通過將二氧化碳加入所述氫氧化物溶液由相應(yīng)的氫氧化物溶液形成，此后通過借助于減壓 或離心力或它們的組合將形成的酸性碳酸氫鹽離子溶液的pH增加到中性或堿性范圍形成 填料的碳酸鹽部分。
[0027] 在上下文中"酸性"是指低于7的pH值，而"中性"是指7至8的pH值，并且"堿 性"是指高于8、特別是高于10的pH值。
[0028] 在上下文中"減壓或負(fù)壓"是指環(huán)境壓力或空氣壓力以下的壓力，優(yōu)選在0· 60至1 巴的范圍內(nèi)，即絕對(duì)壓力0.4至0巴；更優(yōu)選在0.85至0.95巴的范圍內(nèi)，即絕對(duì)壓力0· 15 至0.05巴；特別是在0.88至0.94巴的范圍內(nèi)，即絕對(duì)壓力0. 12至0.06巴。
[0029] 當(dāng)利用離心力時(shí)，優(yōu)選使用50至2000 rpm (轉(zhuǎn)每分鐘）的旋轉(zhuǎn)速度。
[0030] 進(jìn)行該方法的所述階段時(shí)的溫度可接近于環(huán)境溫度（約25°C )或稍高、特別是35 至 70°C。
[0031] 所用氫氧化物優(yōu)選為氫氧化鈣或氫氧化鎂或它們的混合物。更優(yōu)選地，通過在水 或水溶液中淘析煅石灰、煅燒白云石、MgO或鈣或鎂的其它來(lái)源或通過淘析上述兩種或更多 種物質(zhì)的混合物，制造所用氫氧化物，所述來(lái)源在這樣的溶液中淘析時(shí)提供堿性溶液。
[0032] 氫氧化物和二氧化碳可以基本上同時(shí)加入所述水溶液。任選地，它們?cè)诓煌A段 加入。
[0033] "水溶液"是指含有大于50重量％水的所有溶液或懸浮液。因此，水溶液包括純水 (100重量％水）和稀釋纖維懸浮液。
[0034] 紙張或紙板機(jī)的任何水溶液可轉(zhuǎn)變成適用作本方法的起始物質(zhì)溶液的碳酸氫鹽 離子溶液。優(yōu)選地，所述水溶液為紙張或紙板制造的工藝用水，特別是循環(huán)水。
[0035] "碳酸氫鹽離子溶液"為含有碳酸根的各種狀態(tài)的水溶液，其pH處于其中碳酸根的 狀態(tài)大概主要呈碳酸氫根形式的范圍內(nèi)；就這一點(diǎn)而言，特別是在4至10的pH范圍內(nèi)。
[0036] 當(dāng)改變例如根據(jù)本發(fā)明的含有碳酸根-或碳酸氫根的溶液的pH時(shí)，其碳酸根狀態(tài) 也根據(jù)所謂碳酸根體系而變化。碳酸根的主要狀態(tài)為： H2C03 〇 HCCV 〇 C0廣 在酸性pH下，可溶二氧化碳（co2)和(較小程度上）碳酸（H2C03)是碳酸根的主要狀 態(tài)。在中性（pH 7兩側(cè)）和堿性范圍中，碳酸氫根（bicarbonate)或碳酸氫根（hydrogen carbonate) (HC03_)為pH高達(dá)約10的碳酸根的主要狀態(tài)。在高堿性范圍（pH > 10)中， 碳酸根（C0廣）為主要狀態(tài)。
[0037] 碳酸根的堿度是指用強(qiáng)酸可將水溶液滴定至酚酞終點(diǎn)的強(qiáng)酸含量。在此點(diǎn)，所有 C0廣已被轉(zhuǎn)變成離子狀態(tài)HCCV。這在pH約8. 3處發(fā)生。在紙張和紙板制造的最重要pH 范圍（pH 6-8)中，碳酸氫根（HCCV)為主導(dǎo)狀態(tài)。此外，相當(dāng)良好溶解的二氧化碳和一些 碳酸和膠態(tài)碳酸根已從該pH范圍的酸性側(cè)進(jìn)入此pH范圍內(nèi)。
[0038] 酸性pH范圍（pH〈 6)內(nèi)的溶液此處稱為酸性碳酸氫根離子溶液。
[0039] 在本發(fā)明中，碳酸根由溶液中的碳酸氫根離子形成。通過增加 pH或溫度可以使碳 酸氫根離子從碳酸根離子溶液中沉淀為碳酸鹽粒子是常識(shí)。
[0040] 當(dāng)溫度增加時(shí)，釋放二氧化碳并且碳酸氫根與例如游離鈣或鎂離子根據(jù)以下反應(yīng) 公式反應(yīng)： Ca2+ + 2HCCV - CaC03 I + C02 t + H20 個(gè)。
[0041] 相應(yīng)地，當(dāng)用堿如NaOH或Ca (OH) 2增加 pH時(shí)，碳酸鹽粒子可以根據(jù)以下反應(yīng)公式 沉淀： Ca2+ + 2HCCV + 2Na0H - CaC03 I + Na2C03 + 2H20。
[0042] Ca2+ + 2HCCV + Ca (OH) 2 - 2CaC03 I + 20H'
[0043] 然而，本發(fā)明是基于這樣一種情況，其中足夠溫?zé)幔ㄖ辽偈覝兀┑奶妓釟涓x子溶 液經(jīng)受減壓或受離心力作用，使得二氧化碳從溶液中釋放到空氣。
[0044] 特別地，已證明，在碳酸鹽填料的這種制造中例如直接在紙張或紙板廠的加工中， 通過使用減壓，實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品如紙張或紙板的強(qiáng)度、不透明度和可印刷性（油墨的吸收性） 的改善。當(dāng)增加干強(qiáng)度的聚合物與填料中的碳酸鹽一起使用時(shí)，或用于用該填料制造的最 終產(chǎn)品中時(shí)，這些優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步增強(qiáng)。
[0045] 為在減壓下增加 pH并形成碳酸鹽，在無(wú)單獨(dú)化學(xué)物質(zhì)如堿的情況下從處于酸性 pH下的上述碳酸氫根離子溶液中釋放二氧化碳是足夠的。這對(duì)紙張和紙板廠是特別的優(yōu) 點(diǎn)，在紙張和紙板廠中存在可從制造酸性碳酸氫根離子溶液的紙漿廠獲得的游離二氧化碳 的能力。
[0046] 在紙張和紙板工業(yè)中，碳酸鈣常用作碳酸鹽，既用作填料也用作涂層顏料。碳酸鈣 的熟知形式包括研磨碳酸鈣（GCC)和沉淀碳酸鈣（PCC)。常規(guī)地，目標(biāo)是保持它們的平均 粒度大于500 nm，通常1至2 Mm，據(jù)信因此實(shí)現(xiàn)最佳可能光散射效率（亮度和不透明度）。 在正常條件下它們的水中溶解度相當(dāng)?shù)汀Ｈ欢?，在酸性條件下釋放可溶性鈣離子，增加水的 硬度。
[0047] 根據(jù)本發(fā)明制造的碳酸鹽的平均粒度（APS50)優(yōu)選為0. 5至15 Mm、特別是1至8 Wn〇
[0048] 在由該溶液形成填料的碳酸鹽部分之前，可將其他填料加入本發(fā)明中所用的酸性 碳酸氫根離子溶液。這種添加填料優(yōu)選為商用GCC或PCC或它們的混合物，或任選地是碳 酸鹽之外的填料，例如硅灰石、硅酸鋁、高嶺土、滑石粉、緞光白或二氧化鈦。
[0049] 在上下文中"碳酸鹽部分"是指將形成或在線形成的填料或填料混合物的固體碳 酸鹽，從而描述與所添加填料或相應(yīng)添加劑相比的碳酸鹽含量。該部分優(yōu)選> 5%。
[0050] 還有可能增加含有碳酸鹽的所得填料溶液的干物質(zhì)含量。這具體來(lái)說(shuō)通過浸潤(rùn)、 沉積、擠壓、蒸發(fā)、干燥、或借助于離心力來(lái)進(jìn)行。
[0051] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，干強(qiáng)度聚合物與填料的碳酸鹽部分一起使用，優(yōu)選選自 淀粉、醛淀粉、瓜耳膠、聚丙烯酰胺、乙醛酸化聚丙烯酰胺、羧基甲基纖維素、聚乙烯醇、膠乳 或殼聚糖、或上述兩種或更多種的混合物，最優(yōu)選選自淀粉。
[0052] 在紙張或紙板工業(yè)，使用填料所致的干強(qiáng)度降低通常已使用水溶性天然和人工聚 合物來(lái)補(bǔ)償。填料的使用增加使用干強(qiáng)度劑的需要。最典型的干強(qiáng)度劑包括淀粉、羧基甲 基纖維素（CMC)、瓜耳膠和聚丙烯酰胺（PAM)。聚乙烯醇和膠乳也可以用作干強(qiáng)度聚合物， 即便在實(shí)踐中，它們也一般不用于紙張或紙板制造方法的濕潤(rùn)段。
[0053] 在增加纖維網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度中，淀粉是最老和最常用干強(qiáng)度劑，其強(qiáng)度增加影響是通 過其增加氫鍵生成的大量羥基所致。陽(yáng)離子性和兩性淀粉是最常用淀粉。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)這 些被加入高稠度紙漿時(shí)，效果主要為強(qiáng)度性質(zhì)增加。除了陽(yáng)離子化之外，在羧基甲基纖維素 (CMC)的制造中，可以在淀粉中形成醚鍵。天然淀粉可以被進(jìn)一步酯化、氧化、水解并且使用 酶和加熱的組合或上述中的一些或全部來(lái)處理。天然淀粉的最典型來(lái)源為馬鈴薯、大麥、小 麥、玉米和木薯。然而，當(dāng)被加入稀釋紙漿或短循環(huán)紙漿時(shí)，淀粉改善細(xì)粒和填料的保持，而 非增加強(qiáng)度。
[0054] 另外，淀粉以庫(kù)存尺寸如AKD和ASA的分散體使用。紙張的表面上膠以及紙板的 各種層彼此附著常常用淀粉進(jìn)行。
[0055] 根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方案，制造碳酸鹽填料，首先通過同時(shí)或在煅石灰或白云石 或它們的相應(yīng)氫氧化物溶液被加入水溶液之前，向水溶液定量加入二氧化碳，使水溶液變 酸性。然后獲得根據(jù)本發(fā)明的碳酸氫鹽離子溶液，其已酸化。隨后，通過減壓使溶液的pH 增加至中性或堿性范圍，從而生成根據(jù)本發(fā)明的碳酸鹽填料。
[0056] 本發(fā)明還涉及含有借助于上述方法制造的碳酸鹽的填料或填料混合物。因此，通 過一種方法制造所考慮的填料或填料混合物，其中借助于減壓或離心力或它們的組合使pH 從酸性范圍增加至中性或堿性區(qū)域。
[0057] 該填料含有至少5重量％、優(yōu)選25至100重量％、最合適是50至90重量％的碳酸 鹽，所述碳酸鹽已在水溶液中以固體形式形成。該碳酸鹽的平均粒度優(yōu)選為0.5至15 Mm、 特別是1至8 Mm。該碳酸鹽優(yōu)選選自碳酸鈣或碳酸鎂或它們的混合物。最合適地，該填料由 碳酸鈣或碳酸鎂或它們的混合物組成。就本發(fā)明而言特別優(yōu)選的填料是研磨碳酸鈣（GCC)、 沉淀碳酸鈣（PCC)或它們的混合物。
[0058] 根據(jù)本發(fā)明形成的填料的pH為中性或堿性。填料的最終pH值優(yōu)選為6至8。
[0059] 根據(jù)本發(fā)明在線制造的碳酸鹽也可以與另外的填料混合成填料混合物。這種添加 填料優(yōu)選為商用GCC或PCC或它們的混合物，或任選地，其含有碳酸鹽之外的填料，例如硅 灰石、硅酸鋁、高嶺土、滑石粉、緞光白或二氧化鈦。
[0060] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，填料的碳酸鹽部分在已與干強(qiáng)度聚合物混合的最終填料 中，最優(yōu)選在紙漿中，所述聚合物優(yōu)選選自淀粉、醛淀粉、瓜耳膠、聚丙烯酰胺、乙醛酸化聚 丙烯酰胺、羧基甲基纖維素、聚乙烯醇、膠乳或殼聚糖、或上述兩種或多種的混合物，最優(yōu)選 選自淀粉。
[0061] 本發(fā)明還涉及一種制造含有化學(xué)紙漿纖維、木材纖維或合成纖維、或它們的混合 物的纖維產(chǎn)品的方法。在此方法中，制造該紙漿，向其添加含碳酸鹽填料，然后將該紙漿壓 縮成纖維產(chǎn)品，該纖維產(chǎn)品任選被涂布。
[0062] 所用填料或填料混合物，任選地與水溶性的、干強(qiáng)度增加聚合物一起，增加待制造 纖維產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)，并且保持其強(qiáng)度性質(zhì)。
[0063] 纖維產(chǎn)品是指薄、片狀纖維產(chǎn)品，其特別是紙張或紙板產(chǎn)品。
[0064] 該產(chǎn)品的纖維可以是任何天然纖維或合成纖維或它們的混合物。特別地，纖維可 以是化學(xué)紙漿或機(jī)械紙漿或它們的混合物。例如，硫酸鹽和亞硫酸鹽纖維素纖維，溶解紙 漿，納米纖維素，化學(xué)機(jī)械的（CTMP)、熱機(jī)械壓力碎木（TMP)，壓力碎木（PGW)，碎木紙漿，再 循環(huán)纖維，或去油墨紙漿的纖維可以構(gòu)成該產(chǎn)品的纖維。通常，硫酸鹽和亞硫酸鹽纖維素 稱為化學(xué)紙漿，并且熱機(jī)械紙漿、壓力碎木和碎木紙漿稱為機(jī)械紙漿。當(dāng)向其添加根據(jù)本發(fā) 明的填料或填料混合物時(shí)，由這些纖維制成的紙漿的密度優(yōu)選為〇. 1至5%、特別是0. 2至 1. 5%。
[0065] 在紙張或紙板制造方法中，"填料"特定指所述粒子，其被添加或附著至纖維之間 的間隙，并且其目的是降低最終產(chǎn)品的纖維含量。就本發(fā)明而言，該定義也涵蓋顏料，包括 涂層顏料。
[0066] 通常，紙張和紙板制造的這種已知填料和顏料具有小于5 Mm的平均粒度，并且它 們具有淺色。最典型的填料包括高嶺土、滑石粉、研磨碳酸鈣（GCC)和沉淀碳酸鈣（PCC)。 另外，存在更昂貴的特殊顏料，例如沉淀硅酸鋁、緞光白和二氧化鈦。填料和涂層顏料之間 劃分確切界限很困難，但大體上填料具有比涂層所用顏料更大的粒度和更粗糙的形狀。理 論上，從最大光散射的角度來(lái)看，最常用填料和涂層顏料的最佳粒度為約〇. 4至0. 5 Mm。然 而，通常來(lái)說(shuō)，涂層顏料的平均粒度為0. 5至1 Mm，并且填料的平均粒度為1. 5至4 Mm。
[0067] 根據(jù)本發(fā)明，在紙漿壓縮成纖維產(chǎn)品之前，纖維產(chǎn)品中所用填料的至少碳酸鹽部 分在待用于紙漿的制造的水溶液中形成，或其在纖維產(chǎn)品的任選涂布之前形成在涂布糊劑 中。因此，當(dāng)纖維產(chǎn)品為紙張或紙板產(chǎn)品時(shí)，那么其中形成碳酸鹽部分的水溶液是紙張或紙 板制造的工藝用水，優(yōu)選是循環(huán)水，特別是在機(jī)器前箱之前的循環(huán)水。
[0068] 為制備填料的碳酸鹽，使用上述方法，其中借助于減壓或離心力或它們的組合，pH 從酸性范圍增加至中性或堿性范圍。
[0069] 待形成的碳酸鹽優(yōu)選為碳酸鈣或碳酸鎂或它們的混合物。
[0070] 在將其加入纖維之前，也可能增加含有碳酸鹽的填料溶液的干物質(zhì)含量。具體來(lái) 說(shuō)，這通過浸潤(rùn)、沉積、擠壓、蒸發(fā)、干燥、或借助于離心力來(lái)進(jìn)行。
[0071] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，干強(qiáng)度聚合物與填料的碳酸鹽部分一起在紙漿中使用， 優(yōu)選選自淀粉、醛淀粉、瓜耳膠、聚丙烯酰胺、乙醛酸化聚丙烯酰胺、羧基甲基纖維素、聚乙 烯醇、膠乳或殼聚糖、或上述兩種或多種的混合物，最合適選自淀粉。
[0072] 在本發(fā)明中，任選使用的淀粉量為紙漿的0至40 kg/t。從該極限處增加添加削弱 金屬絲部分（wire section)的脫水等。這是由纖維的陰離子電荷和填料被陽(yáng)離子淀粉中 性化所導(dǎo)致，因此淀粉的其余部分不再附著至纖維和填料，但以溶解淀粉形式保持在循環(huán) 水中。
[0073] 以下非限制性實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明和其優(yōu)點(diǎn)。 實(shí)施例
[0074] 以下實(shí)例說(shuō)明造紙技術(shù)的若干性質(zhì)的改進(jìn)，這借助于根據(jù)本發(fā)明的碳酸鹽填料實(shí) 現(xiàn)。
[0075] 理論上，可能認(rèn)為，當(dāng)比纖維更亮的碳酸鹽填料并入到纖維網(wǎng)絡(luò)時(shí)，根據(jù)本發(fā)明制 造的纖維產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)能改善產(chǎn)品的不透明度和可印刷性。這改善光散射和油墨的吸收。
[0076] 相同填料和填料含量下強(qiáng)度性質(zhì)的增加是由于當(dāng)與纖維匯集時(shí)碳酸鹽填料仍為 不穩(wěn)定的無(wú)定形狀態(tài)，從而碳酸鹽填料能夠增加干強(qiáng)度聚合物的羥基和纖維的氫鍵基團(tuán)之 間的強(qiáng)度鍵。
[0077] 實(shí)施例1 (酸件碳酸氧鹽溶液的制誥） 通過在45°C下將100或200 g煅石灰（CaO)分別與500 g或1000 g水混合，制造酸性 碳酸氫鹽離子溶液。將如此生成的Ca(0H)2|液加入30升自來(lái)水中。隨后，使水和氫氧化 鈣與輸送到該混合物的二氧化碳反應(yīng)，使得反應(yīng)結(jié)束時(shí)混合物的pH為6. 3。沉積12小時(shí)之 后，沉積在底部上的沉淀與溶解和膠態(tài)的材料（Ca離子、碳酸、碳酸氫鹽和膠態(tài)碳酸鈣）分 離。沉積在底部上的沉淀物不用于該測(cè)試。如此制造的碳酸氫鹽離子溶液用作下述沉淀測(cè) 試中的原材料。
[0078] 進(jìn)一步使用如此制造的酸性碳酸氫鹽離子溶液的一部分，使得將其整個(gè)固體物質(zhì) (以及沉積部分）加熱到50°C并減壓5分鐘至0· 92巴，即0· 08巴的絕對(duì)壓力。在50升鋼 容器中進(jìn)行減壓。借助于泵產(chǎn)生減壓。因此，獲得表1的粒度（APS10、APS50和APS90)、傳 導(dǎo)率和pH。
[0079] 表1.每30升水100和200 g CaO。將所有固體物質(zhì)減壓。

【權(quán)利要求】
1. 一種用于制造含有碳酸鹽的填料的方法，其特征在于 通過向溶液添加二氧化碳由對(duì)應(yīng)的氫氧化物溶液形成酸性碳酸氫鹽離子溶液，和 通過借助于負(fù)壓或離心力或它們的組合將所得酸性碳酸氫鹽離子溶液的pH增加至中 性或堿性范圍，形成所述填料的碳酸鹽部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中氫氧化鈣或氫氧化鎂或它們的混合物用作氫氧化 物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中通過在水中淘析煅石灰、煅燒白云石、MgO、或鈣、 鈉或鎂的其它此類來(lái)源或通過淘析上述兩種或更多種物質(zhì)的混合物，制造氫氧化鈣、氫氧 化鈉、或氫氧化鎂，在水中淘析時(shí)所述來(lái)源提供堿性溶液。
4. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述氫氧化物和所述二氧化碳大致同時(shí) 加入。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中二氧化碳在單獨(dú)階段中加入所述成 品氫氧化物溶液。
6. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中將額外富礦物填料如GCC、PCC、硅灰石、 高嶺土、滑石粉、白堊、緞光白、或它們的混合物加入所述酸性碳酸氫鹽離子溶液，之后由所 述溶液形成所述填料的碳酸鹽部分。
7. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中通過浸潤(rùn)、沉積、擠壓、蒸發(fā)、干燥、或借 助于離心力增加所得碳酸鹽填料的干物質(zhì)。
8. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述氫氧化物溶液選自這種水溶液或水 性紙漿，其屬于含有化學(xué)紙漿纖維、木材纖維、或合成纖維或它們的混合物的纖維產(chǎn)品的所 述制造方法的聚集體或加工用水。
9. 一種填料或填料混合物，其含有碳酸鹽，其特征在于至少其碳酸鹽部分是通過根據(jù) 權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法來(lái)制造。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的填料，其含有碳酸鈣、碳酸鈉或碳酸鎂、或它們的混合物，并 且優(yōu)選地由碳酸鈣、碳酸鈉、或碳酸鎂或它們的混合物組成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的填料，其含有研磨碳酸鈣（GCC)、沉淀碳酸鈣（PCC)或 它們的混合物和任選的硅灰石作為所述碳酸鹽部分。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的填料，其被混合至干強(qiáng)度聚合物，所述干強(qiáng) 度聚合物優(yōu)選選自淀粉、醛淀粉、瓜耳膠、聚丙烯酰胺、乙醛酸化聚丙烯酰胺、羧基甲基纖維 素、聚乙烯醇、膠乳或殼聚糖、或上述兩個(gè)或更多個(gè)的混合物，最合適地是選自淀粉。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的填料，其處于中性或堿性pH。
14. 一種用于制造含有化學(xué)紙漿纖維、木材纖維或合成纖維、或它們混合物的纖維產(chǎn)品 的方法，其中制造纖維紙漿，其中使用含碳酸鹽填料，其后所述纖維產(chǎn)品由所述紙漿壓縮并 且任選地涂布，其特征在于在所述紙漿壓縮成所述纖維產(chǎn)品之前，所述所用填料的至少所 述碳酸鹽部分在用于制造所述紙漿的水溶液中形成，或其在所述纖維產(chǎn)品的所述任選涂布 之前，通過使用根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法在涂層混合物中形成。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中GCC或PCC或它們的混合物用作所述填料的碳 酸鹽部分或其一部分，并且其中所述填料還可含有硅灰石。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其中在所述纖維產(chǎn)品的制造中所用的機(jī)器的前 箱之前，將所述填料的至少碳酸鹽部分形成為水溶液。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的方法，其中制造紙張或紙板產(chǎn)品。
18. 根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的填料在塑料、混凝土、橡膠、或油漆中的用途。
【文檔編號(hào)】C09C1/02GK104204107SQ201280064882
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月28日
【發(fā)明者】S.薩亞斯塔莫伊南, T.格雷布洛姆, L.格雷恩魯斯 申請(qǐng)人:諾德卡爾克有限公司