CN119013450A

CN119013450A - 复合纤维和其制备方法

Info

Publication number: CN119013450A
Application number: CN202380033684.2A
Authority: CN
Inventors: 约翰·霍克曼; 哈里·J·胡恩; 阿里-佩卡·拉克索; 陈志刚
Original assignee: Special Minerals Michigan Co ltd
Current assignee: Special Minerals Michigan Co ltd
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2023-03-27
Publication date: 2024-11-22
Also published as: EP4499913A1; WO2023192172A1

Abstract

一种制备复合纤维的方法可以包含将氢氧化钙熟化物和含二氧化碳的气体与含纤维的水性浆料混合，其中控制所述熟化物的添加以将电导率维持低于饱和度，由此在用作造纸中的填料时产生具有经改进的膨松度和刚度特性的复合纤维。

Description

复合纤维和其制备方法

相关申请的交叉引用

特此要求于2022年3月31日提交的美国临时专利申请第63/326,240号的优先权的权益，并且所述公开通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及复合纤维和用于制备复合纤维的方法，并且更具体地涉及用碳酸钙使纳米纤维素矿化以及使碳酸钙沉淀以附着到纳米纤维素上的方法。

背景技术

本领域已知用于使碳酸钙沉淀的各种技术。经沉淀的碳酸钙(PCC)用于各种精细纸造纸制造中，如复印纸、SC等机械级纸、容器和纸板。各种形式的经沉淀的碳酸钙和纤维素钙复合材料已在造纸工业中用作填料材料。常规的纤维素碳酸钙材料并入碳酸钙，从而维持了纤维素组分的基本纤维性质。本领域普遍认为，需要复合材料的纤维性质，以便更好地将复合材料并入纸的纤维基质中。

美国专利第9,150,738号教导了一种用于形成各种晶型的经沉淀的碳酸钙的逆碳酸化过程。已经发现逆碳酸化过程有益于特别靶向偏三角面体形态。'738专利教导了一个关键特征，即向反应容器中初始添加二氧化碳，直到获得5-7的受控pH值为止。在此类pH控制之后，以使得达到目标电导率的速率添加氢氧化钙浆料，由此使碳酸钙沉淀。

WO 97/01670教导了沉淀在纤维素纤维的表面上的碳酸钙颗粒的多孔聚集体。EP0 930 345和EP 0 935 020教导了类似的填料，但没有碳酸钙在纤维表面上的沉淀，而是与所述纤维混合。美国专利第10,683,616号教导了一种产生复合材料的方法，所述方法在氢氧化钙的部分已经与二氧化碳反应之后，在碳酸钙沉淀过程期间引入微纤维化纤维素。

表面矿化纤维也是已知的，如在WO2021/252572中公开的。此类纤维通常使用碳酸钠进行碳酸化来产生的，并且纤维附着量低。

发明内容

本领域仍然需要改进的填料材料。根据本公开的方法产生的纤维在矿物质附着方面有显著改进。对于各种应用，矿物质可以有益地作为附着到纳米纤维素纤维上的偏三角面体PCC的长链提供，以改进特性。

根据本公开的填料可以包含复合纤维，每种复合纤维包括附着到纤维上的矿物质，其中基于所述复合纤维的总重量，所述矿物质为至少约90wt％，未经涂覆的纤维的平均长度小于300μm，并且所述复合纤维的Horiba d₉₀为至少10μm。例如，纤维可以是纳米纤维素，并且矿物质可以是碳酸钙。

一种根据本公开的制备复合纤维的方法可以包含：通过在水中稀释石灰来制备氢氧化钙熟化物；将水性纤维浆料与稀释水在反应器中混合；将所述氢氧化钙熟化物和含CO₂的气体添加到含有与所述稀释水混合的所述水性纤维浆料的所述反应器中，以使碳酸钙沉淀到所述纤维上；以及在开始所述添加所述氢氧化钙熟化物之后，继续使所述含CO₂的气体流入到混合物中，直到pH达到7.0为止。以维持目标电导率的速率添加所述氢氧化钙熟化物，所述目标电导率为50％至80％的饱和度，并且维持所述目标电导率直到所述添加所述氢氧化钙熟化物完成为止，所述纤维浆料包括长度为300μm或更短的纤维，并且所述纤维浆料包括一定量的纤维，使得基于所述复合纤维的总重量，所述复合纤维中的纤维含量为10wt％或更低。所述氢氧化钙熟化物可以在开始添加CO₂的同时、之前或之后添加。

附图说明

图1A和1B是根据本公开的复合纤维的扫描电子显微镜学(SEM)图像。

图2是根据本公开的示出过程的pH、电导率、温度和气体流量随时间的推移变化的图。

图3A和3B是含常规纤维的经沉淀的碳酸钙(PCC)的SEM图像。

图4A是示出用根据本公开的复合纤维填料、不含纳米纤维素的经沉淀的碳酸钙或添加有纳米纤维素的PCC制备的手抄纸的比较膨松度特性的图。

图4B是示出用根据本公开的复合纤维填料、不含纳米纤维素的经沉淀的碳酸钙和添加了纳米纤维素的PCC制备的手抄纸的比较断裂长度的图。

图4C是示出用根据本公开的复合纤维填料、不含纳米纤维素的经沉淀的碳酸钙或添加了纳米纤维素的PCC制备的手抄纸的比较抗弯性指数的图。

图5A和5B是根据本公开的复合纤维的SEM图像。

图5C和5D是用50％饱和度使用反向碳酸化过程沉淀的但不存在纤维的碳酸钙的SEM图像。

图6是在50％饱和度和42℃的起始碳酸化温度下产生的经沉淀的不含纤维的碳酸钙的SEM图像。

图7是根据本公开的使用50％饱和度、用0.5wt％纤维和39℃的起始碳酸化温度产生的复合纤维的SEM图像。

图8是根据本公开的使用50％饱和度、用0.5wt％纤维和11℃的起始碳酸化温度产生的复合纤维的SEM图像。

图9是根据本公开的使用50％饱和度、用0.5wt％纤维和26.5℃的起始碳酸化温度产生的复合纤维的SEM图像。

图10是使用70％饱和度、用0.5wt％纤维和26.5℃的起始碳酸化温度产生的复合纤维的SEM图像。

具体实施方式

当用作制造纸产品中的填料时，本公开的复合纤维和方法出乎意料地且有益地提供了经改进的膨松度和强度特性。通常，预期高强度填料会使纸张致密化，不利地影响纸张的刚度。令人惊讶地发现，本公开的复合纤维可以改进膨松度和强度两者，从而产生经改进的刚度。另外，本公开的方法可以有益地显著提高所附着的矿物质的百分比。仍进一步地，本公开的方法可以允许控制矿物质形态，并且可以有益地提供复合纤维，其中所有或基本上所有的矿物质都以期望的形态存在，如偏三角面体形态。

例如，本公开的复合纤维可以具有附着到纤维模板上的长链偏三角面体矿物质，例如偏三角面体碳酸钙，这可以有利地使复合纤维在用作造纸中的填料时维持纤维状品质。

当用作造纸中的填料时，本公开的复合纤维可以提供高膨松度和刚度，以及良好的自然保留和排水，同时赋予更高的物理强度。本公开的过程导致纤维的表面覆盖率显著提高，其中所有或基本上所有的经沉淀的矿物质都附着到纤维上。

根据本公开的复合纤维包含纤维和附着到其上的矿物质。例如，矿物质可以呈附着并围绕纤维的长链的形式，由此覆盖纤维，如图1所示。基于纤维的总重量，复合纤维具有至少90wt％的矿物质。例如，基于复合纤维的总重量，复合纤维可以具有约0.5wt％至约10wt％的纤维。必须有足够量的纤维将所有或基本上所有的矿物质直接沉淀到纤维上。已经发现，纤维量小于0.5wt％会导致太多的未附着的矿物质。然而，已经发现，纤维量超过10wt％会不利地影响矿物质生长成偏三角面体的能力，并且反而会导致菱形或立方体形态。

当作为填料包含时，根据本公开的复合纤维有利地表现出纤维状特性。根据本公开，复合纤维的Horiba d₉₀为至少约10μm、至少约20μm、至少约25μm、至少约30μm、至少约40μm或至少约50μm。

纤维可以是纳米纤维素。纳米纤维素是一种纤维素材料，其具有至少一个维度，如纳米级的原纤维粒径或宽度，例如100nm或更小。纤维的长度为300μm或更短。例如，在用矿物质涂覆之前，纤维的长度可以为约100μm至约300μm。例如，纤维的长度可以为约200μm。任何纳米结构的纤维素都可以用作纤维。

根据本公开的形成复合纤维的方法包含形成含有纤维的水性浆料。基于复合纤维的总重量，水性浆料中的纤维的量被选择为使得纤维以约0.1wt％至约10wt％、约0.25wt至约5wt％、约0.5wt％至约8wt％、约0.25wt％至约1wt％的量存在于复合纤维中。例如，基于复合纤维的总重量，纤维可以以约0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10wt％，或由此类值定义的任何范围的量存在。浆料的固体含量可以为约0.1％至约3％、约0.1％至约1％、约0.5％至约1.5％、约0.1％至约6％。其它合适的固体含量包含0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.2、2.4、2.6、2.8、3或由此类值定义的任何范围。将水性纤维浆料作为尾料(heel)添加到反应器中。

矿物质熟化物可以通过将合适的含矿物质的材料与水混合来制备。例如，矿物质熟化物可以是氢氧化钙熟化物。氢氧化钙熟化物是通过将石灰与水混合来制备的。水与石灰的比率可以是约4:1至约15:1、约5:1至约10:1或约5:1至约7:1。例如，水与石灰的比率可以是7:1。石灰与水可以混合以形成熟化物。在各个实施例中，不需要控制水的初始温度，并且可以取决于工厂中的过程用水。例如，初始水温可以是32℃。一旦混合，可以任选地对熟化物进行筛选，以去除较大的砂粒。例如，可以使熟化物通过30目筛、60目筛或200目筛进行筛选。

尾料可以在反应器中混合，并且然后添加熟化物和含CO₂的气体，以使矿物质沉淀到存在于尾料中的纤维上。反应器的初始温度可以是约1℃至约50℃、约11℃至45℃或约35℃至约50℃，但在过程期间不需要控制。

例如，可以添加熟化物，并且然后使含CO₂的气体流动。可替代地，可以使含CO₂的气体流动，并且然后不久就可以添加熟化物。例如，两个组分彼此可以在几秒钟内(例如，在10秒内)以任何顺序添加。

本公开的方法利用反向添加，在所述反向添加中，将氢氧化钙熟化物计量到含水性纤维的尾料中，其中控制添加速率，以将电导率限制在约50％至80％饱和度。在整个沉淀过程中都要控制氢氧化钙熟化物的添加速率，以维持目标电导率。如本文所使用的，“饱和度”是指完全饱和形式的起始氢氧化钙浆料的电导率。约70％的饱和度的电导率是指电导率小于起始氢氧化钙浆料的电导率的70％。对电导率的控制可以在反应正在完成约1％的范围内实现。例如，目标电导率可以是50％饱和度、60％饱和度、70％饱和度或80％饱和度。例如，目标电导率可以是50％饱和度。实际电导率值可以根据起始熟化物和反应器的电导率而变化。然而，用于将反应控制在70％的饱和度的实际电导率值可以通过在添加之前测量熟化物的电导率并将电导率设置为经测量的值的小于70％来容易地确定。例如，50％饱和度可以以约3000μs/cm至5500μs/cm的电导率值维持，具体取决于如各个实例中展示的熟化物的起始电导率。

已经发现在沉淀过程期间无需严格控制pH。一旦已经添加了所有熟化物，含CO₂的气体的流动就可以继续，直到pH达到7.0为止。

含CO₂的气体可以是例如CO₂和空气的共混物。例如，气体或共混的气体可以包含约5％ CO₂至约100％ CO₂。

本公开的过程可以得到浆料中的复合纤维。由于所得复合纤维的纤维性质，浆料不能进行筛选。浆料可以原样使用，例如作为造纸中的填料。可替代地，可以将复合纤维浆料干燥，以得到经干燥的产物，所述经干燥的产物可以用于其它用途。

实例

实例1

矿化纳米纤维素纤维是根据本公开的方法制备的。通过以7:1的质量比混合水与石灰来制备氢氧化钙熟化物。具体地，将357g石灰与2500ml水混合。水的起始温度为32℃。将石灰添加水中同时以750rpm混合，并继续混合15分钟。将所得浆料通过编号200目筛筛选，以去除+200目砂砾。

将147.48g的固体含量为0.5％的纳米纤维素稀释在800ml水中，以形成固体含量为0.5％-8％固体的浆料。PCC/纤维组合物中的目标PCC％为99。纳米纤维素模板的添加量计算为最终产物重量的1wt％。首先将纳米纤维素作为碳酸化器尾料添加到反应器中，并以1250rpm混合。初始温度为40.8℃。CO₂气体以0.76slm CO₂和3.1slm空气的流量设定点流入到反应器中。在10秒内，然后以14毫升/分钟的速率在120分钟内将氢氧化钙熟化物添加碳酸化器尾料泵送。调节熟化物的添加速率，以维持4.5-5.0ms/cm的电导率，这是起始熟化物电导率的50％。一旦添加了所有的熟化物，继续添加CO₂直到pH 7.0的终点反应为止。由于纤维性质，所得产物无法筛选325目。图1是所得复合纤维的SEM图像。

对所得产物的Horiba粒度和BET表面积进行了表征。表征如表1所示：

图2是反应中的pH、电导率和温度趋势的图。发现在饱和的情况下的pH不是控制所述过程的关键参数。

实例2

根据实例1中描述的方法产生复合纤维，不同之处在于在开始添加氢氧化钙熟化物之后开始添加CO₂。发现CO₂添加和熟化物的添加顺序不会影响复合纤维特征，并且显著地，不需要控制氢氧化钙熟化物之前的pH来获得良好的纤维特性。下表提供了根据实例1(在熟化物之前添加CO₂)和本实例2(在熟化物之后添加CO₂)制备的纤维特性的比较。这两个实例都是在总反应时间的1％内维持尾料的50％饱和度产生的。

	在熟化物之前的CO₂	在CO₂之前的熟化物
			PCC含量(％)	95.1	95.2
Horiba d₉₀(μm)	11.99	11.96
			Horiba d₅₀(μm)	6.14	6.43
Horiba d₂₀(μm)	3.78	4.04
			Horiba d₁₀(μm)	2.83	2.99
(d₉₀-d_d10)/d₅₀	1.49	1.40
			SSA(m₂/g)	3.8	2.6

实例3

在复印纸手抄纸的产生中测试了根据实例1产生的复合纤维。将本公开的复合纤维与标准经沉淀的碳酸钙进行比较，并且提供添加纳米纤维素的方法。

在使CO₂气体穿过氢氧化钙浆料以在100％饱和度下使碳酸钙沉淀之前，通过将纳米纤维素作为前体添加剂添加到所述氢氧化钙浆料中，形成了含有经沉淀的碳酸钙的常规纳米纤维素。参考图3，如与本公开的复合纤维相比，常规含纳米纤维素的PCC显示出更少的附着和非常不同的形态。如下表所示，常规纳米纤维素PCC和本公开的复合物的粒度分布存在显著差异，特别是在d90和d50方面，这表明常规纳米纤维素PCC中的纤维材料较少。常规纳米纤维素PCC表现出松散的悬挂单偏三角面体形态。在图4中，纳米纤维素1和纳米纤维素2是指使用本公开的相同方法制备的样品，但具有类似的粒度的不同纤维种类。发现这种形态对造纸机的剪切力更敏感。

用精制至400加拿大标准游离度的桉木浆制备复印纸手抄纸。手抄纸以80gsm的目标基础重量产生。调整填料量以达到15％、25％、35％或50％的目标水平。添加剂的添加方式如下：阳离子淀粉(Stalok 310)以3kg/吨纸添加，填料以目标水平添加，助留剂(Percol175)以0.01kg/吨纸添加。所有化学品均以干对干的方式添加。手抄纸是在Formax(诺贝尔与伍德公司(Nobel and Wood))纸张成型机上形成的。当纸张仍在夹置在几张造纸机毡材料之间的成型线上时，以4psi按压所述纸张。然后将手抄纸从成型线中取出，并夹置在两张未定尺寸的吸墨纸之间，并以25psi按压。然后在滚筒干燥器上在125℃下将手抄纸干燥1分钟。最后，将手抄纸置于23℃和50％相对湿度下。

本公开的复合纤维在膨松度特性和强度两者方面都显示出意想不到的改进。参考图4A，与使用常规纳米纤维素(图4A中的纳米纤维素1和纳米纤维素2)产生的手抄纸相比，用本公开的复合纤维产生的手抄纸在膨松度方面有了显著改进。参考图4B和4C，如与用标准PCC产生的手抄纸相比，使用复合纤维产生的手抄纸也表现出了更高的强度，并且如与用标准PCC或常规纳米纤维素产生的手抄纸相比，所述手抄纸的抗弯性也有所改进。

实例4

为了分析纤维的存在所赋予的性能益处，根据实例1中描述的方法(维持50％饱和度)制备复合纤维，并将其与使用相同方法(除了尾料中不存在纤维)产生的经沉淀的碳酸钙进行比较。下表示出了使用和不使用纤维产生的所得碳酸钙的特性：

发现在没有纳米纤维素的情况下，经沉淀的碳酸钙呈非纤维状大碳酸钙结构，如图5C和5D所示。相比之下，本公开的复合纤维的纤维性质可以在图5A和5B中看到。由于结构较大，在没有纤维的情况下产生的碳酸钙也不会散射光。不旨在受理论的束缚，据信，在没有纤维的情况下产生的碳酸钙将使纸张致密化，从而减小膨松度和刚度。进一步地，不旨在受理论的束缚，据信，非纤维碳酸钙由于其低比表面积和非针状性质而不能很好地保留在纸张中。

实例5

根据本公开的大规模产生的复合材料是使用缅因大学产生的纳米纤维素产生的。纳米纤维素的平均纤维长度为224μm，纤维宽度为21.9μm。产物有74.7％的细粒，扭结指数为1.2，扭结角为13.96，并且平均卷曲为0.114。

通过将石灰稀释至15-17％的目标熟化物固体来制备熟化物，并通过60目筛进行筛选，并且然后排放至470加仑。在熟化物储存罐中使用加热线圈将熟化物保持处于约50-55℃下。

向反应器中添加水，并在需要时加热至目标起始温度。起始温度为11℃、25℃或40℃。一旦达到目标起始温度，将水排放至202加仑作为目标起始体积。以半速搅拌水，并以基于熟化物体积和熟化物浓度(MO)按干燥总最终产物重量计0.5wt％干燥纳米纤维素的添加量添加Aqua纳米纤维素。然后将搅拌调至全速，并将含水性纤维的尾料混合5分钟。

含CO₂的气体作为CO₂和空气的共混物以下表规定的目标流速流入到反应器中。一旦气体达到其全流速，使用Moyno泵将熟化物添加物从熟化物储存罐泵入到反应器中。以维持约50％饱和度(电导率值为3.0-3.5ms/cm)或约70％饱和度(电导率值为4.0-4.5ms/cm)的速率添加熟化物。一旦添加所有的熟化物，将反应混合物充气直到达到pH 7.0为止。收集1升和5加仑的样品以进行表征。

除了不向水性尾料中添加纤维外，还使用相同的程序产生了不添加纤维的比较样品。所测试的条件和所得碳酸钙特性如下表所示。

图6是不含纤维的经沉淀的碳酸钙的SEM图像。图7-9包含根据本公开在不同起始水热温度下使用50％饱和度产生的复合纤维的SEM图像。所得复合纤维具有经沉淀的碳酸钙形态，主要是偏三角面体和棱柱形方解石的混合物。与使用更高的尾料起始温度相比，11℃的起始温度导致更小、更窄的粒度分布和略高的表面积。

图10包含在70％饱和度下产生的复合纤维的SEM图像。与在50％饱和度下制备的产物相比，所得复合纤维具有更窄的粒度分布、更高的表面积和更多的偏三角面体形态。

方面

方面1、一种填料，其包括复合纤维，每种复合纤维包括附着到纤维上的矿物质，其中基于所述复合纤维的总重量，所述矿物质为至少约90wt％，未经涂覆的纤维的平均长度小于300μm，并且所述复合纤维的Horiba d₉₀为至少10μm。

方面2、根据方面1所述的填料，其中所述矿物质为碳酸钙，并且所述纤维为纳米纤维素。

方面3、根据方面1或2所述的填料，其中所述复合纤维的Horiba d₉₀为至少20μm。

方面4、根据方面1至3中任一项所述的填料，其中基于所述复合纤维的总重量，所述纤维以约0.1wt％至约10wt％的量存在。

方面5、根据方面1至4中任一项所述的填料，其中所述纤维的平均长度为100μm至小于300μm。

方面6、根据方面5所述的填料，其中所述纤维的平均长度为约200μm。

方面7、根据方面1至6中任一项所述的填料，其中所述纤维为纳米纤维素。

方面8、根据方面1至7中任一项所述的填料，其中所述矿物质具有偏三角面体形态。

方面9、一种制备复合纤维的方法，所述方法包括：

通过在水中稀释石灰来制备氢氧化钙熟化物；

将水性纤维浆料与稀释水在反应器中混合；

将所述氢氧化钙熟化物和含CO₂的气体添加到含有与所述稀释水混合的所述水性纤维浆料的所述反应器中，以使碳酸钙沉淀到所述纤维上；以及

在开始所述添加所述氢氧化钙熟化物之后，继续使所述含CO₂的气体流入到混合物中，直到pH达到7.0为止，其中：

以维持目标电导率的速率添加所述氢氧化钙熟化物，所述目标电导率为50％至80％的饱和度，并且维持所述目标电导率直到所述添加所述氢氧化钙熟化物完成为止，

所述纤维浆料包括长度为300μm或更短的纤维，并且

所述纤维浆料包括一定量的纤维，使得基于所述复合纤维的总重量，所述复合纤维中的纤维含量为10wt％或更低。

方面10、根据方面9所述的方法，其中所述碳酸钙具有偏三角面体形态。

方面11、根据方面9或10所述的方法，其中在开始所述添加所述包括二氧化碳的气体之前开始添加所述氢氧化钙熟化物。

方面12、根据方面9或10所述的方法，其中在开始所述添加所述包括二氧化碳的气体之后开始所述添加氢氧化钙熟化物。

方面13、根据方面9至12中任一项所述的方法，其中在添加所述氢氧化钙熟化物和所述包括二氧化碳的气体的同时混合所述水性纤维浆料。

方面14、根据方面9至13中任一项所述的方法，其中所述水性纤维浆料的固体含量为约0.1％至3％的固体。

方面15、根据方面14所述的方法，其中所述水性纤维浆料的固体含量小于约1％。

方面16、根据方面9至15中任一项所述的方法，其中所述氢氧化钙熟化物包括质量比为约4:1至约15:1的水和石灰。

方面17、根据方面9至16中任一项所述的方法，其中在添加到所述水性纤维浆料之前，使所述氢氧化钙熟化物通过40目至200目大小的网筛进行筛选。

方面18、根据方面9至17中任一项所述的方法，其中以维持一定电导率的速率添加所述氢氧化钙，所述电导率为约50％至约70％的饱和度。

方面19、根据方面9至18中任一项所述的方法，其中在反应完成1％或更少之后达到所述目标电导率并维持所述目标电导率。

方面20、根据方面9至19中任一项所述的方法，其中所述包括二氧化碳的气体包括约5％至约100％的二氧化碳。

方面21、根据方面9至20中任一项所述的方法，其中所述纤维为纳米纤维素。

受益于前述描述中呈现的教导的所公开的组合物和方法所属领域的技术人员将想到本文所公开的修改和其它实施例。因此，应理解，本公开不应限于所公开的具体实施例，并且修改和其它实施例旨在被包含在所附权利要求的范围内。尽管本文采用了具体术语，但其仅用于一般性和描述性意义，而不是出于限制的目的。

还应当理解，本文所使用的术语仅用于描述特定方面的目的，而不旨在是限制性的。如说明书中和权利要求书中所使用的，术语“包括(comprising)”可以包含方面“由……组成(consisting of)”。除非另外定义，否则本文使用的所有技术术语和科学术语均具有与所公开的组合物和方法所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。在本说明书和随后的权利要求书中，将参考应在本文中定义的许多术语。

如对于本领域技术人员将显而易见的是，在阅读本公开时，本文描述和说明的单独实施例中的每一个均具有离散的组分和特征，所述组成部分和特征可以在不偏离本公开的范围或精神的情况下易于与任何其它若干实施例的特征分离或组合。任何所叙述的方法都可以按所叙述的事件顺序或逻辑上可能的任何其它顺序进行。

除非另有所指，否则在本文的公开内容的上下文中(特别是在权利要求的上下文中)使用的术语“一个/一种(a/an)”、“所述(the)”以及类似的指代词应被解释为涵盖单数和复数两者。除非本文中另外指明，否则本文中对值范围的叙述仅旨在充当单独地提及落入所述范围内的每个单独值的速记方法，并且每个单独值并入本说明书中，如同在本文中单独叙述一样。除非另外指示，否则本文提供的任何和所有实例或示例性语言(例如，“如”)的使用旨在更好地阐明本文的公开内容，并且不是对本文的公开内容的范围的限制。本说明书中的任何语言都不应被解释为将任何未要求保护的要素指示为是实践本文的公开内容所必不可少的。

Claims

1.一种填料，其包括复合纤维，每种复合纤维包括附着到纤维上的矿物质，其中基于所述复合纤维的总重量，所述矿物质为至少约90wt％，未经涂覆的纤维的平均长度小于300μm，并且所述复合纤维的Horiba d₉₀为至少10μm。

2.根据权利要求1所述的填料，其中所述矿物质为碳酸钙，并且所述纤维为纳米纤维素。

3.根据权利要求1或2所述的填料，其中所述复合纤维的Horiba d₉₀为至少20μm。

4.根据权利要求1所述的填料，其中基于所述复合纤维的总重量，所述纤维以约0.1wt％至约10wt％的量存在。

5.根据权利要求1所述的填料，其中所述纤维的平均长度为100μm至小于300μm。

6.根据权利要求5所述的填料，其中所述纤维的平均长度为约200μm。

7.根据权利要求1所述的填料，其中所述纤维为纳米纤维素。

8.根据权利要求1所述的填料，其中所述矿物质具有偏三角面体形态。

9.一种制备复合纤维的方法，所述方法包括：

通过在水中稀释石灰来制备氢氧化钙熟化物；

将水性纤维浆料与稀释水在反应器中混合；

所述纤维浆料包括长度为300μm或更短的纤维，并且

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述碳酸钙具有偏三角面体形态。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中在开始所述添加所述包括二氧化碳的气体之前开始添加所述氢氧化钙熟化物。

12.根据权利要求9或10所述的方法，其中在开始所述添加所述包括二氧化碳的气体之后开始所述添加氢氧化钙熟化物。

13.根据权利要求9所述的方法，其中在添加所述氢氧化钙熟化物和所述包括二氧化碳的气体的同时混合所述水性纤维浆料。

14.根据权利要求9所述的方法，其中所述水性纤维浆料的固体含量为约0.1％至3％的固体。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述水性纤维浆料的固体含量小于约1％。

16.根据权利要求9所述的方法，其中所述氢氧化钙熟化物包括质量比为约4:1至约15:1的水和石灰。

17.根据权利要求9所述的方法，其中在添加到所述水性纤维浆料之前，使所述氢氧化钙熟化物通过40目至200目大小的网筛进行筛选。

18.根据权利要求9所述的方法，其中以维持一定电导率的速率添加氢氧化钙，所述电导率为约50％至约70％的饱和度。

19.根据权利要求9所述的方法，其中在反应完成1％或更少之后达到所述目标电导率并维持所述目标电导率。

20.根据权利要求9所述的方法，其中所述包括二氧化碳的气体包括约5％至约100％的二氧化碳。

21.根据权利要求9所述的方法，其中所述纤维是纳米纤维素。