[go: up one dir, main page]

CN1312872A - 造纸方法中的微粒体系 - Google Patents

造纸方法中的微粒体系 Download PDF

Info

Publication number
CN1312872A
CN1312872A CN99809680A CN99809680A CN1312872A CN 1312872 A CN1312872 A CN 1312872A CN 99809680 A CN99809680 A CN 99809680A CN 99809680 A CN99809680 A CN 99809680A CN 1312872 A CN1312872 A CN 1312872A
Authority
CN
China
Prior art keywords
saponite
paper
polymer
furnish
batching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN99809680A
Other languages
English (en)
Inventor
J·M·罗德里古茨
C·W·沃格汉
D·J·庞菲尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CALEGON Inc
Original Assignee
CALEGON Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CALEGON Inc filed Critical CALEGON Inc
Publication of CN1312872A publication Critical patent/CN1312872A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/06—Paper forming aids
    • D21H21/10—Retention agents or drainage improvers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/14—Secondary fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63—Inorganic compounds
    • D21H17/67—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
    • D21H17/68—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments siliceous, e.g. clays
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/04—Addition to the pulp; After-treatment of added substances in the pulp
    • D21H23/06—Controlling the addition
    • D21H23/14—Controlling the addition by selecting point of addition or time of contact between components

Landscapes

  • Paper (AREA)

Abstract

本发明披露了一种供生产碱性和酸性纸产品使用的、包含助留剂和助滤剂的微粒体系;所述微粒体系包含:絮凝剂聚合物和含铝取代的三八面体矿物,以及可有可无阳离子凝结剂。所述聚合物絮凝剂在混合浆泵之后和压力筛之前添加至配料中;无机颗粒料在压力筛之后添加至配料中,而可有可无的凝结剂在混合浆泵之前添加。

Description

造纸方法中的微粒体系
发明背景
发明领域
本发明涉及改善的微粒体系，并且涉及在制备纸产品，即纸张或纸板中将改善的微粒体系用作助剂的方法，其中在留着率，滤水，以及纸页匀度(sheet formation)方面具有改善的性能。
背景技术说明
在生产纸张或纸板中，称之为“配料”或“浆料”的稀的含水组合物被喷至称为“长网”的运动的网目上。该组合物的固体组份，如纤维素纤维和无机颗粒填料通过长网进行滤水或过滤，从而形成纸页。留在长网上的固体百分比称为造纸方法中的“首次通过留着率”。
留着率据信是不同机理的函数，如通过机械雾沫的过滤，静电吸附，以及配料中纤维和填料之间的桥接。由于纤维素纤维和许多常用的填料均带负电，因此，它们是相互排斥的。通常，能增强留着率的唯一因素是机械雾沫。因而，通常使用助留剂来改善纤维和填料在长网上的留着率。
滤水与当形成纸页时从配料中除去水份的速率有关。滤水通常只指在纸页形成之后和经受任何压榨之前所除去的水分。因此，助滤剂用来改善纸张或纸板生产过程中总的脱水效率。
匀度与造纸过程生产的纸张或纸板的匀度有关。通常，借助纸页内透光性的变化来评估匀度。透光性变化大表示匀度“差”，透光性变化小通常表示匀度“好”。通常，当留着率增加时，匀度通常将从好降至差。
可以理解的是，由于种种原因，在生产率，改善留着率，脱水率，以及最终纸页或纸板的匀度性能方面的改进将是特别希望的。良好的留着率和良好脱水率使得纸机能更快地运行，并且减少停机。良好的纸页匀度将减少废纸量。利用助留剂和助滤剂将实现这些改进。助留剂和助滤剂是：用来使配料中细小固体物质絮凝，以便改善造纸过程中的这些参数的添加剂。利用所述的添加剂将受到纸页成形时的絮凝效果的限制。如果添加更多的助留剂，以便使细小固体物质凝聚物的尺寸增加，那么这通常将使纸页的密度发生变化，如上所述，这可能将导致所谓的“差”的纸页匀度。由于过度絮凝最终将在纸页中形成孔洞，并且在随后的造纸过程中的脱水阶段将损失真空压力，因此这还会影响滤水。当在纸机湿部添加至配料中时，助留剂和助滤剂通常有三种类型，即：
(a)单一聚合物；
(b)双组份聚合物；或
(c)可以与絮凝剂和/或凝结剂一起使用的微粒体系。
作为助留剂和助滤剂，微粒体系通常可以给出最佳的结果，并且已在现有技术中广泛描述。微粒体系出版物的例子包括：EP-B-235,893，其中连同高分子量阳离子聚合物一起，以特定的添加顺序，将膨润土用作无机物；WO-A-94/26972，其中描述了与各种无机物之一和有机物一起使用的乙烯基酰胺聚合物，所述无机物如二氧化硅，膨润土，粘土；WO-A-97/16598，其中描述了与各种阳离子聚合物之一一起使用的高岭土；和EPO805234，其中与阳离子分散体聚合物一起使用膨润土，二氧化硅或丙烯酸聚合物。
包括膨润土作为无机物的另外的微粒体系披露于如下文献中：US4,749,444；4,753,710；4,913,775；4,969,976；5,126,014；5,234,548；5,393,381；5,415,740；5,514,249；和5,532,308。这些微粒体系使用：以特定的添加顺序与无机材料一起添加至纸机湿部的絮凝剂和/或凝结剂。
包括与阴离子聚合物分散剂一起使用的水可溶胀绿土的微粒体系披露于US5,015,334中。US5,071,512披露了与阳离子淀粉一起使用锂蒙脱石的微粒体系。US5,178,730披露了一种微粒体系，该体系包含与介质或高分子量阳离子聚合物一起使用的锂蒙脱石。US5,194,120披露了合成的两性硅酸镁，例如合成锂皂石与介质或高分子量阳离子聚合物一起的用途。相对于一个或多个剪切阶段，例如净化，混合，和泵送阶段如离心筛，votex锥形除渣器，混合浆泵，和混合泵，这些微粒体系的各组份均以特定的添加顺序添加至纸机的湿部。
上述现有技术的微粒体系，其中若干种通常将“膨润土”描述为无机材料。然而，该术语“膨润土”未加限定，因此通常不应认为包括皂石，更不应该包括下文将讨论的无机材料。
微粒体系通常包含：含或不含阳离子凝结剂的聚合物絮凝剂和细小的无机颗粒料。无机颗粒料改善絮凝剂的效率和/或能够产生更小、更均匀的絮凝物。
尽管目前有若干种微粒体系能在纸厂中使用，以便实现更好的纸机操作性能和/或获得特定用途的纸张性能，如为了更好的适印性而改善的纸页匀度，或改善的表面强度；但是，仍然十分希望并且迫切需要一种微粒体系，以便在造纸过程中改善纸张或纸板的滤水性能，留着率，以及匀度性能。
发明概要
本发明满足了上述需求。本发明涉及在造纸过程中用作助留剂和助滤剂的微粒体系。
根据本发明的第一方面，本发明提供了一种纸张的生产方法，所述方法包括将用作助留剂和/或助滤剂的微粒体系添加至浆料或配料中；所述微粒体系包含高分子量聚合物絮凝剂和无机颗粒料，其中，无机颗粒料包含铝取代的三八面体(trioctahedral)矿物质，例如，皂石。
根据本发明的第二方面，本发明提供了一种可以作为助留剂和/或助滤剂添加至纸浆或配料中的改善的微粒组合物，并且所述微粒组合物包含高分子量聚合物絮凝剂和无机颗粒料，其中，无机颗粒料包含铝取代的三八面体矿物，例如，皂石。
根据本发明的第三方面，本发明提供了一种在留着率，滤水以及匀度方面具有改善性能的纸张或纸板产品，其中所述纸张或纸板产品借助将改善的微粒体系添加至含水纤维素纸浆或配料中而制得，其中所述微粒组合物包含高分子量聚合物絮凝剂和无机颗粒料，并且无机颗粒料包含铝取代的三八面体矿物，例如，皂石。
本发明的第四方面涉及一种借助形成含水纤维素纸张配料而制备纸张或纸板的方法，所述方法包括：
(a)在第一剪切阶段之后，将高分子量聚合物絮凝剂添加至纸张配料的稀浆流中，并且在第二剪切阶段之后，将包含铝取代的三八面体矿物例如皂石添加至纸张配料的稀浆流中；
(b)使纸张配料滤水形成纸页；和
(c)对纸页进行干燥。
附图概述
图1是阐明常用纸机一部分和本发明微粒体系各组份优选添加位置的示意图。
图2是示出滤水对聚合物用量对皂石试样1的皂石用量，第一组实施例的5％的粘土填料的三维表面图。
图3是示出滤水对聚合物用量对皂石试样1的皂石用量，第一组实施例的20％的粘土填料的三维表面图。
图4是示出滤水对聚合物用量对皂石试样2的皂石用量，第一组实施例的20％的粘土填料的三维表面图。
图5是示出包含皂石的试样与不含皂石的试样的浊度的二维图表。
图6是对第二组实施例中本发明的实施例5-8的滤水，MK匀度和首次通过灰分留着率(FPAR％)结果所作出的图表。
图7是对第二组实施例中本发明的实施例9-12的滤水，MK匀度和首次通过灰分留着率(FPAR％)结果所作出的图表。
发明详述
本发明涉及在酸性和碱性高级纸张的造纸过程中，特别是在纸机湿部作为助留剂和/或助滤剂使用的微粒体系。
在此使用的术语“纸张”包括包含纤维素纸页材料的产品，它们包括纸页，纸板等。
在此使用的术语“微粒体系或组合物”指的是：至少一种亲水聚合物和至少一种无机颗粒料的混合物。所述混合物的各组份可以一起添加至待处理的浆料或配料中，但是优选的是，单独地并按如下所述次序进行添加。
本发明能利用常规的造纸机来实施。根据常规的实践，滤水形成纸页的配料或“稀浆”经常借助稀释浓浆而制得，所述浓浆通常在混合容器或混合浆池中借助将颜料或填料，适当的纤维，任何希望的增强剂和/或其它添加剂，以及可以是回用水的水混合而制得。称浆可以用常规的方式例如使用vortex除渣器进行净化。通常，借助通过离心筛而净化稀浆。通常，借助一台或多台称为混合浆泵的离心泵沿纸机泵送所述稀浆。例如，可以借助第一混合浆泵将稀浆泵送至离心筛。在进入该第一混合浆泵的位置之前或在该第一混合浆泵之前，浓浆可用水稀释形成稀浆，例如，借助使浓浆和稀释水通过混合泵。借助通过第二离心筛或压力筛，可以进一步净化稀浆，并且在纸机的成纸过程之前通过网前箱。
纸页的成形过程可以利用任何常规的纸张或纸板成形机，例如平长网纸机，双网成形器，或圆网成形器或这些成形器的任何组合来完成。纸机的流浆系统(approach system)可以包含示于图1中的各组件。这些组件包括：混合浆泵1，压力筛2，和网前箱3。在进入混合浆泵1之前，借助使浓浆和稀释水通过混合泵(未示出)，用水将浓浆稀释成稀浆。借助使稀浆通过压力筛2而除去稀浆中的杂质，并且在形成纸页之前，将离开压力筛2的稀浆输送至网前箱3中。
图1还说明了本发明微粒体系各组份的优选添加位置。优选的是，如果使用阳离子凝结剂的话，在稀浆通过混合浆泵1之前，将其添加至稀浆中，稀浆沿箭头4所示运行，添加位置由箭头5表示。当稀浆排出混合浆泵1时，将絮凝剂添加至其中，如由箭头6表示，然后当稀浆排出压力筛2时，将无机颗粒料添加至其中，如由箭头7表示。混合浆泵1，和压力筛2在纸机中产生高度的剪切。
在本发明中，优选的是，在稀浆到达高度剪切的最终位置之前添加微粒体系的高分子量絮凝剂聚合物，并且优选的是，在添加微粒体系的无机颗粒料之前，使所得到的稀浆例如在该最终剪切位置处进行剪切。在图1中，所示出的絮凝剂在稀浆通过压力筛2之前添加，所示出的微粒在浆料通过压力筛2之后添加。
优选的是，本发明微粒体系的絮凝剂添加至稀浆(即固含量希望不大于2％，或至多3％重量)中，而不是添加至浓浆。因此，絮凝剂可以直接添加至稀浆中，或可以添加至用来使浓浆转变成稀浆的稀释水中。
高分子量絮凝剂聚合物包含使造纸配料中的固体物、尤其是细小物质凝聚的制剂。在此使用的术语“细小物质”意指在TAPPI测试方法T261和T269中定义的细小固体颗粒和细小纤维。
配料中细小物质的絮凝可以通过高分子量聚合物本身来进行，或通过高分子量聚合物与另外的制剂例如高电荷密度阳离子凝结剂相结合来进行。细小物质的絮凝作用将使形成纸页的纤维结构中细小物质的留着率更高，借此改善脱水或滤水性能。
高分子量聚合物絮凝剂是：优选本身提供絮凝作用的聚合物。
适用于本发明的高分子量聚合物絮凝剂的例子是重均分子量约100,000或更高，尤其是500,000或更高的那些絮凝剂。优选的是，分子量在约一百万以上，并且经常在约五百万以上，例如在一千万至三千万或更高的范围内。这些聚合物可以是：丙烯酰胺或其它非离子单体的线性的，支链的，阳离子的，非离子的，两性的，或疏水改性的聚合物。
添加至本发明浆料或配料中的微粒体系的高分子量聚合物絮凝剂的量可以是足以给出使存在于浆料或配料中的固体、尤其是细小物质明显絮凝的任何量。所添加的水溶性聚合物的总量可以在约0.0025wt％至约1.0wt％范围内，更优选在0.01wt％至约0.2wt％，的范围内，最优选在约0.025wt％至约0.1wt％(以存在于浆料或配料中固体干重量计聚合物的干重量)。添加可以在一个或多个添加位置，以一次或多次剂量进行，优选的是，在产生高剪切作用的混合浆泵之后，以一次剂量添加至稀浆流中。
所希望的是，在添加微粒体系的无机颗粒料之前，使由高分子量聚合物絮凝剂形成的絮凝物经受剪切作用。优选的是，所述剪切作用是由产生高剪切作用的压力筛所产生的。
添加至本发明方法中的浆料或配料中的微粒体系的无机颗粒料的量，以所存在的固体的干重量计可以在约0.005％至约2.0％的范围内，优选在约0.05％至约0.5％的范围内。虽然可以在一个或多个位置以一次或多次剂量进行添加，但优选的是以一次剂量进行添加，并且优选在图1中压力筛2之后，以及至少在压力筛2和网前箱3之间的位置添加。
本发明微粒体系的无机颗粒料优选为皂石，它是铝取代的三八面体矿物。
在涉及留着率，滤水以及纸页匀度的专利文献中，提及了许多粘土矿物，它们均包括在“膨润土”或“润胀粘土”或仅仅是“微粒”这样的宽标题下。粘土矿物学是一个复杂的领域，正如上面所述，术语学经常是未加限定地使用。前述US5,178,730在第四栏14-32行中讨论了该问题，其中包括如下内容：“例如US4,753,710描述了膨润土和膨润土型粘土作为阴离子润胀粘土，如海泡石，硅镁土，或优选的是蒙脱石。该专利还参考了US4,305,781中更宽的膨润土说明(市售膨润土，蒙脱土(montmorillonite clay)，wyoming膨润土和漂白土)。US4,749,444描述了膨润土，如水可溶胀的片状硅酸盐，它们包括：囊脱石，水辉石，皂石，铬岭石，锌蒙脱石，贝得石，钠板石(allevanite)，伊利石，多水高岭土，硅镁土和海泡石。在目前的粘土矿物学教课书中通常接受的是，这些矿物中的许多在膨润土中通常是找不到的，并且不应利用膨润土对其进行分类，例如若干种上述物质并不存在于绿土族中(allevanite,illite，多水高岭土，attapulgite和海泡石)并且其中一些是不溶胀的(illite,attapulgite和海泡石)”。
在前述US5,178,730中，实际的“膨润土”指的是“二八面体”绿土，而实际的“水辉石”指的是包括天然存在粘土在内的“三八面体”绿土。
粘土矿的绿土族通常是：包含夹在两层二氧化硅八面体之间的二氧化铝或氧化镁八面体中间层的三层矿物。如果中间八面体层包含铝离子的话，那么，该绿土粘土指的是“二八面体”矿物。如果是间八面体层包含镁离子的话，那么该绿土粘土指的是“三八面体”矿物。绿土粘土矿物借助称之为其中在两个外层八面体层中的一定百分比的硅原子和/或在中间八面体层中的一定百分比的铝原子或镁原子被不同的原子取代的“同晶取代”而区分结构和化学组分。
二八面体小类的“碱性矿物”是：在八面体层或四面体层中没有同晶取代的寿山石。由于没有内层阳离子或水，因此寿山石不溶胀。蒙脱土，铬蒙脱石，贝得石，和囊脱石均落在该寿山石小类内，其中在三层中具有不同的取代度。
例如，蒙脱土的特征在于：在八面体层中具有铝被镁的一些取代度(通常约原子数的15-20％)。贝得石具有在四面体层中硅被铝的一些取代度。膨润土(Wyoming粘土，漂白土)是：通常由火山灰的风化所形成的岩石，所述火山灰主要是蒙脱土，并经常包含一些贝得石。囊脱石具有在八面体层中铝被铁基本完全的取代度，并且还有一些在四面体层中硅被铝的取代度。铬蒙脱石与囊脱石类似，但在八面体层中包含铬而不是铁。绝大多数现有技术文献的膨润土是这种类型的绿土粘土，即通常落在蒙脱土的范围内。
对于中间八面体层或外层八面体层中不含同晶取代的三八面体小类的“碱性矿物”是滑石，并且如寿山石无任何润胀性能。水辉石，皂石，锌蒙脱石，以及时常地还有蛭石均落在三八面体小类内。水辉石在中间八面体层中通常具有镁被锂的一些取代度。皂石在中间八面体层中具有一些镁被铝的取代度并且在外层八面体层中还具有一些硅被铝的取代度。在锌蒙脱石中，在中间八面体层中主要的原子是锌原子而不是镁原子，其中一些锌原子被铝原子取代，并且一些外层八面体中的硅原子被铝原子取代。蛭石具有高度的硅被铝或铁的取代度，所述铝或铁带有层间的镁阳离子，因此，绝大多数其它天然存在的绿土如上面所述的那些在层间均具有钙或钠阳离子。在此所使用的术语“皂石”是：在中间八面体层和外层四面体中具有铝取代度的三八面体的粘土矿物。
优选的是，皂石是本发明微粒体系的无机颗粒料。然而，必须理解的是，也能使用其它铝取代的三八面体粘土矿物，如锌蒙脱石和蛭石。这些三八面体矿物不同于其中水辉石在中间八面体层中包含锂取代度的现有技术的水辉石，不同于蒙脱土，例如其中蒙脱土是中间八面体层中带有镁取代度的二八面体矿物的现有技术的膨润土。
添加高分子量絮凝剂聚合物，通常将在添加聚合物的浆料或配料中形成悬浮固体的大絮凝物。这些大絮凝物将借助高剪切作用立即或随后被破碎成现有技术中称之为“微絮凝物”的十分小的絮凝物。所述“高剪切作用”可以借助使絮凝的配料通过图1中的压力筛2而产生。
仍然参考图1，借助添加至浓浆中，优选在浆料通过混合浆泵1之前添加至浆料中，将其分子量通常低于絮凝剂的水溶性聚合物用作凝结剂。所述凝结剂优选是高电荷密度的阳离子聚合物，例如，如果所述凝结剂聚合物是含氮阳离子聚合物的话，其电荷密度以每千克聚合物氮的克当量计在0.2以上，优选至少0.35，最优选从0.4-2.5或更高。当该聚合物借助阳离子、烯属不饱和单体与其它单体进行聚合而形成时，阳离子单体的用量以用于形成聚合物所用的单体总量计，通常在2摩尔％以上，通常在5摩尔％以上，优选至少约10摩尔％。
合适的阳离子凝结剂包括：无机铝盐，聚氯化铝(PAC)，聚二烯丙基二甲基氯化铵(P-DADMAC)；聚烷基胺；表氯醇与二甲胺和/或氨或其它伯胺和仲胺的阳离子聚合物；聚酰氨基胺；非离子单体，如丙烯酰胺，与阳离子单体，如DADMAC或丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物；脲/甲醛树脂的氰基胍改性的聚合物；蜜胺/甲醛聚合物；脲/甲醛聚合物；聚乙烯亚胺；阳离子淀粉；具有有效阳离子电荷的两性聚合物；和上述凝结剂的混合物。
添加至浆料或配料中的本发明微粒体系的阳离子凝结剂聚合物的量可以是足以使存在于浆料或配料中的固体产生大量凝结作用的任何量。以存在于浆料或配料中固体的干重量计，水溶性凝结剂聚合物的总用量可以在约0.0025wt％至1.0wt％的范围内，更优选在约0.005wt％至约0.50wt％的范围内。
如上所述，阳离子凝结剂可以在混合浆泵1之前添加至浓浆中，高分子量絮凝剂聚合物可以在浆料通过混合浆泵1之后添加至稀浆中，而无机颗粒料可以在浆料通过压力筛2之后添加至稀浆中。
起始的浓浆可根据任何常规的造纸浆料，根据凝聚或回用方法得到的纤维填料及其混合物来制备；所述浆料如根据传统的化学浆，例如漂白和未漂硫酸盐浆或亚硫酸盐浆，机械浆如磨木浆，热磨机械浆或化学热磨机械浆，或回用浆，如脱墨废纸浆。
在本发明方法中使用的浆料，以及最终的纸张可以是基本未加填的(例如，在最终纸张中包含低于10％并且通常低于5％重量的填料)，或者在浆料固体的干重量计提供高达50％的填料，或以纸张干重量计高达40％的填料。当使用填料时，可以存在任何常规的白色颜料填料，如碳酸钙，高岭土，煅烧高岭土，二氧化钛或滑石，或其混合物。填料(如果存在的话)优选以常规方式，并且在添加微粒体系各组份之前掺入。
在本发明方法中使用的浆料可以包括其它已知的可有可无的添加剂，如松香，明矾，中性施胶剂或光学增亮剂。另外还可以包括增强剂或粘结剂，例如可以包含淀粉，如阳离子淀粉。浆料的pH值通常从4-9，并且本发明方法特殊的优点在于，在低pH值例如pH低于7时，该方法将是有效的。
纤维，填料，以及其它添加剂如增强剂或明矾的用量均可以是常规用量。通常，稀浆的固含量从0.1-3％重量，或者纤维含量从0.1-2％重量。通常情况下，稀浆的固含量从0.1-2％重量。
在本发明微粒体系中使用的无机颗粒料包括：含三八面体铝的粘土材料，它们选自皂石，铬蒙脱石，和绿土，优选的是皂石。在造纸过程中，这些颗粒易于分散在纸浆水悬浮液中，以便增强最终纸产品的表面特性。这些颗粒通常具有小于80微米的干平均粒径，典型地是1微米至10微米，更典型地从2纳米至2微米，优选从1纳米至1.2微米。
优选平均粒径小于1微米的颗粒，所述颗粒可以在添加至浆料中之前存在于施胶剂中，或者可以在添加至浆料中之后破碎成所述粒径大小。可以常规的方式使用常规的分散剂，例如水溶性阴离子聚合物，如包含丙烯酸基团或甲基丙烯酸基团或其盐的酸性聚合物，例如，以无机颗粒料的干重量计，添加约0.1％至约3％重量的分散剂，以便保证取得适当细度的粒径。
我们已发现，皂石(Na0.9[Mg5.0])(Si7.1Al0.9)O20(OH4)与絮凝剂或絮凝剂/凝结剂体系一起能增强滤水性能和留着率，并且在造纸过程中能改善纸页的匀度。
下面进行两组实验室试验。为获得滤水和留着结果，第一组使用絮凝剂和皂石，喂料位置如图1所示。为获得滤水，留着率和纸页匀度结果，第二组使用图1所示喂料位置的添加至稀浆中的絮凝剂和皂石，和图1所示喂料位置的絮凝剂，凝结剂，和皂石。
下面的实施例将更为详细地阐明本发明。这些实施例并不意味着对本发明范围进行限定。
试验-第一组
在第一组的实施例中，使用下列产品：
Hydrocol 875得自Allied Colloids,Ltd的高分子量阳离子聚丙烯酰胺聚合物。
Imvite 1016是得自IMV Nevada(Amargosa Valley,NV)的干皂石粘土。
SMI 200H-200mesh是得自GSA Resources,Inc(Tucson,Arizona)研磨的干皂石粘土。
Acme粘土是得自ECC International Inc.(Roswell,Georgia)高岭土。
实施例1
纸浆液
制备碱性纸张配料。所述配料由包含80％Weyerhauser,Prince AlbertHW纸浆和20％再制浆的Georgia Spectrum DP(Xerox级)的混合物组成。利用实验室规模的Voith Allis Valley打浆机，将配料打浆至250ml的加拿大标准游离度(CSF)，并稀释至0.5％重量固体的浓度。将浆液的pH保持在约7.8。制备两批这样的配料。以纸浆液重量百分浓度计，向第一批配料中添加作为填料的5％重量的Acme粘土。以纸浆液重量百分浓度计，向第二批配料中添加作为填料的20％重量的Acme粘土。
制剂的配制
水溶性聚合物的制备
利用磁力搅拌器，首先用去离子水将Hydrocol 875配制成1.0wt％的网前箱浓度，然后以去离子水计配制成0.1wt％的浓度，供在些进行滤水和留着试验步骤中两批纸浆液使用。
皂石试样的制备
在第一组的这些实施例中，使两种皂石试样。SMI 200 H-200目的皂石表示为试样1，而Imvite 1016皂石表示为试样2。
将皂石试样1和2各5克与100ml去离子水配制并在HamiltonBeach混合器中混合15分钟，然后用去离子水稀释至1000ml。利用磁力搅拌器再对试样1和试样2另外混合15分钟并使之水化至少16小时。如下面所述，在添加至纸浆液中之前，分别混合试样1和试样2。
滤水试验
利用Lightning混合机在正方形容器中分别对纸浆液第一和第二批料1升的等分试样进行混合，所述批料分别包含5wt％的Acme粘土填料和20wt％的Acme粘土填料。将混合机的速度恒定在1500rpm为时10秒钟(剪切混合)。然后将上述聚合物溶液加入这两种纸浆液批料中，并在1500rpm下再搅拌一分钟。关闭混合机并使浆液搁置三分钟。
将皂石试样1添加至包含5wt％高岭土填料的配料的第一批料中，并添加至包含20wt％粘土填料的配料的第二批料中；将皂石试样2添加至包含20wt％高岭土填料的配料的第二批料中。在两个烧杯之间来回地倾倒包含皂石，填料，以及聚合物的最终的纸浆液五次。然后将得到的纸浆液倒入滤水容器中，然后在纸浆液进行滤水之前，使滤水容器振动三次。过滤的水收集30秒钟然后利用配衡烧杯进行称重。对三个最终的纸浆液进行滤水试验并在图2-4中进行作图。
留着试验
浊度
滤水的浊度可以是体系的填料和细小物质留着率的量度。
在1500rpm下，混合包含5wt％高岭土填料的配料批料240ml(剪切混合)。在搅拌的同时，以每吨干配料6磅干聚合物的用量将聚合物加入配料批料中，并混合15秒钟。测量包含聚合物溶液和5wt％填料的配料的滤水的浊度并如试样3在图5中进行作图。然后，以每吨干配料12磅干皂石用量，将皂石试样1添加至配料中。再对得到的纸浆液另外混合5秒钟。测量该配料的浊度并如试样4在图5中进行作图。
利用Hach 2100P浊度仪进行浊度试验。
手抄纸
将如上所述制备的聚合物溶液加入包含5wt％高岭土填料的另外240ml配料中。将试样1皂石溶液的剂量添加至该配料中并在1500rpm下再混合5秒钟。这些剂量均列于表1中，其中剂量分别为每吨干配料6磅干聚合物和0,6，和12磅干皂石。
表1
    剂量     留着率
    6#/吨聚合物0#/吨皂石 92.8％
    6#/吨聚合物6#/吨皂石 96.7％
    6#/吨聚合物12#/吨皂石 100.0％
利用标准TAPPI模具和标准手抄纸步骤制备手抄纸。制备纸页并在500℃下灰化。另外，还利用得自Coors公司(美国)并装有Whatman41无灰分滤纸的陶瓷布氏过滤漏斗制备浆板。
滤水结果
在显示滤水对聚合物剂量对皂石(试样1)的图2的三维表面图表中，对由包含5wt％高岭土填料的配料的第一份批料得到的滤水数据进行作图。使聚合物剂量从1.2磅干聚合物/吨干配料改变至6.0磅干聚合物/吨干配料，并使皂石(试样1)剂量从0磅干皂石/吨干配料改变至18磅干皂石/吨干配料。由图2的图表可以看出，当聚合物和皂石的剂量增加时，滤水性能将以毫升级增加。
第二批配料-20％粘土填料-皂石试样1
图3阐明皂石试样1的数据，其中，对包含20％粘土填料的配料的滤水对聚合物剂量对皂石剂量进行作图。
第二批配料-20％粘土填料-皂石试样2
图4阐明皂石试样2的数据，其中，对包含20％粘土填料的配料的滤水对聚合物剂量对皂石剂量进行作图。
就图3和图4而言，皂石剂量从0磅干皂石/吨干配料至24磅干皂石/吨干配料，而聚合物剂量为每吨干配料从2.4-6.0磅干聚合物。
这里再次表明了：当聚合物和皂石剂量增加时，滤水性能将增加。
留着结果
浊度可以是留着率的量度。较高的浊度表示滤水中有更多的细小纤维和填料，因而，在纸张中细小纤维和填料的留着率就更低。如上所述，在图5中对试样3和4的结果进行作图。
由图5作图的结果可以看出，包含皂石和聚合物的试样4的浊度明显低于不含皂石的试样3的浊度，这表明：包含聚合物和皂石的试样的填料和细小纤维的留着率更大。
手抄纸
试验结构均列于表1中。借助在500℃下对手抄纸的灰化来测量填料的留着率值。另外，在表1中还可以看出：当将皂石添加至配料中时，填料的留着率将增加。
正如该第一组试验所表明的那样，细小纤维和填料的滤水和留着率可以利用双组份微粒体系，即皂石和絮凝剂聚合物而增加。
第二组试验
本组试验将表明：借助包含皂石和聚合物絮凝剂，以及可有可无的凝结剂这样的双组份或三组份微粒体系，可以增加细小纤维和填料的滤水性能和留着率。
实施例
下面的实施例将更为详细地阐明本发明。这些实施例无论如何都不意味着对本发明的范围进行限定。在这些实施例中使用下列产品：
聚合物A是得自Calgon公司(Pittsburgh,PA)的高分子量、阳离子丙烯酰胺/丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵共聚物，包含约90％摩尔的丙烯酰胺和约10％摩尔的丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
聚合物B是得自Calgon公司(Pittsburgh,PA)的、二烯丙基二甲基氯化铵的中等分子量的均聚物。
聚合物C是得自Ciba Specialty Chemicals、包含约25％阳离子电荷的高分子量阳离子丙烯酰胺共聚物。
Hydrocol 2Dl是得自Ciba Specialty Chemicals的干膨润土，即蒙脱石。
聚合物D是得自Calgon公司(Pittsburgh,PA)的、中等分子量的、二甲胺/表氯醇的阳离子聚合物。
聚合物E是得自Calgon公司(Pittsburgh,PA)的、高分子量的、阴离子丙烯酰胺共聚物，包含约70％摩尔丙烯酰胺和约30％摩尔丙烯酸。聚合物F是得自ECC International(Pittsburgh,PA)的聚氯化铝。
聚合物G是得自ECC International(Pittsburgh,PA)的、丙烯酰胺和二烯丙基二甲基氯化铵的、中等分子量的、阳离子共聚物。
聚合物H是得自ECC International(Pittsburgh,PA)的、丙烯酰胺，二烯丙基二甲基氯化铵和丙烯酸的、中等分子量的、三元共聚物。
IMVITE 1016是得自IMV Nevada(Amargosa Valley,NV)的干皂石。Carbital 60是得自ECC International(Atlanta,GA)的干的、重质碳酸钙。
Stalok 400和Interbond C是得自A.E.Staley的阳离子淀粉。
Hercon 70是得自Hercules Inc.的AKD施胶剂。
实施例1-26
实施例1-26阐明：本发明不同配方，在合成的，含水纤维素配料的滤水性能，留着率，以及不同纸页性能方面改进的有效性，所述纸页性能包括匀度，亮度，和不透明度。将所述配料的设计成模拟用来制备涂布和未涂布的杂志或印刷和书写等级的原纸的、典型的碱性、不含磨木浆的配料。
配料的制备
利用下列各组份制备用于滤水和留着试验并用于制备手抄纸所使用的合成配料：
纤维：50/50wt％漂白阔叶木硫酸盐纤维/漂白针叶木硫酸盐纤维
填料：50/50wt％重质碳酸钙(Carbital 60)/沉淀碳酸钙
填料用量：纤维固体计，20wt％
淀粉：以纤维固体计，0.5wt％(Interbond C)
施胶剂：0.25wt％Hercon 70(AKD)。
将干浆板浸泡在温水中为时10分钟，然后用水稀释至2wt％固体的浓度，并用实验室规模的Valley打浆机精制至590ml的加拿大标准游离度。将淀粉、施胶剂、和填料顺序添加至精制的纸浆液中。纸浆液的pH通常为7.5±0.3。然后再用自来水将纸浆液稀释至约1.0wt％的浓度，以便形成用于试验的稀浆。
滤水试验步骤
1．将1wt％网前箱浓度的200ml(2克固体)浆料倒入正方形混合容器中，并用自来水稀释至500ml。
2．在下列混合时间和速度的条件下，利用标准的Britt Jar型螺浆式混合机(1英寸直径)对内含物进行混合，以便模拟化学剂添加至第二混合浆泵的入口，混合浆泵的出口，以及压力筛的出口：
时间    速度(rpm)     添加剂     喂料位置
t0       1200        凝结剂    混合浆泵前
t10      1200        絮凝剂        筛前
t20       600      D/R/F助剂       筛后
t30       停止
3．将混合容器的内含物转移至500ml的划分度数的滤水试管中，试管底部安装有100目的筛网。将试管反转5次，以便保证浆料均匀。除去塞子并测量100ml,200ml和300ml体积的洗脱时间。对于未处理浆料的空白试验，300ml的洗脱时间优选应大于60秒。
4．以未处理的空白试样的滤水时间为基准，按照如下所述计算通过处理所提供的滤水性能的改善：
滤水性改善％=(未处理的滤水时间-处理过的滤水时间)×100/未处理的滤水时间
留着试验步骤(FPR,FPAR,FPFR)
1．在以1200rpm搅拌的同时，将500ml网前箱浓度(1.0wt％)的浆料倒入带有70目筛网的Britt容器中。
2．使用与滤水试验步骤相同的混合时间/速度程序，以便模拟化学剂添加位置并按下面步骤添加：
时间    速度(rpm)    添加剂    喂料位置
t0       1200        凝结剂    混合浆泵前
t10      1200        絮凝剂        筛前
t20       600     D/R/F助剂        筛后
t30   打开底部旋塞并收集开始的100ml洗脱液a．    通过Whatman  4    过滤纸过滤该洗脱液并在105℃干燥垫
    板。在500℃燃烧垫板2小时以确定灰分留着率。
手抄纸制备和测试
使用Noble & Wood手抄纸模具，制备定量为70gsm的手抄纸。该装置将生产出20cm×20cm的正方形手抄纸。在制备手抄纸中使用的混合时间/顺序与滤水步骤中使用的顺序相同。将处理过的配料试样倒入Noble & Wood手抄纸机的定纸框箱中，并使用本领域熟练技术人员熟知的标准工艺制备纸页。
结果列于表2。
表2
    混合浆泵前     筛前     筛后 滤水管结果 第一次通过留着率 第一次通过灰分留着率 第一次通过细小物质留着率 M/K均度 亮度 不透明度
实施例# 产品#1 磅/吨 产品#2 磅/吨     产品#3- 磅/吨 秒/300ml     (％)     (％)     (％)
    1     空白      -  -     -      -   -     74     79∶76     17.75     37.33     23.0  83.61     72.77
    2     -      - 聚合物A     0.1       -    -     59     81∶44     31.02     42.53     33.5  84.28     78.02
    3     -      -   ″     0.25       -    -     56     84.80     48.52     52.92     35.2  84.80     80.87
    4     -      -    ″     0.50       -    -     47     88.13     63.43     63.25     33.8  85.04     83.29
    5     -      -    ″     0.75       -   -     41     89.24     70.14     66.68     30.9  85.12     85.35
    6     -      -    ″     0.75  IMVITE 1016     3     26     91.54     77.90     73.81     28.5  84.93     83.71
    7     -      -     ″     0.75      ″     6     21     90.30     74.02     69.97     28.1  85.08     83.51
    8     -      -    ″     0.75       ″     9     20     89.78     71.82     68.36     28.9  84.86     85.78
    9     聚合物B     0.1    ″     0.75       ″     9     19     93.66     84.73     80.36     27.1  84.47     86.30
    10      ″     0.25    ″     0.75       ″     9     21     95.58     89.13     86.32     14.8  84.17     86.73
    11      ″     0.5    ″     0.75       ″     9     24     97.55     93.76     92.40     5.6  83.61     88.03
    12      ″     1.0    ″     0.75       ″     9     39     97.75     93.88     93.04     3.2  83.12     82.92
    13      ″     0.5    ″     0.75       ″     5     33     97.01     92.33     90.75     6.5  83.64     86.20
    14      ″     1.0    ″     0.75       -     -     59     93.53     82.81     79.97     19.6  83.62     86.53
    15      ″     1.0    ″     0.375  IMVITE 1016     5     48     95.65     89.09     86.52     17.3  83.59     86.94
    16     ″     1.0    ″     0.1      ″     9     41     91.71     78.02     74.32     29.2  83.78     84.24
    17     ″     1.0    ″     0.1     ″    -     67     86.45     58.23     58.03     38.9  83.67     82.07
    18     ″     0.5    ″     0.1  IMVITE1016     5     44     89.93     72.06     68.81     38.9  84.70     85.49
    19      -     -   ″     0.1       ″     9     52     83.53     47.52     49.01     38.3  84.66     80.41
    20      -     -   ″    0.375      ″     5     30     87.14     61.15     60.18     37.4  84.87     82.13
    21     聚合物B     0.5    ″    0.375      ″     5     31     94.87     84.97     84.11     17.1  84.41     85.49
    22       ″     0.5    ″    0.375      ″     9     26     95.59     87.77     86.35     13.5  84.56     85.10
    23       ″     0.5    ″    0.375      -     -     57     92.10     77.30     75.55     29.2  84.64     83.81
    24       ″     0.5    ″     0.1      -     -     60     86.99     59.91     59.73     43.1  84.88     84.56
    25       ″     0.25    ″     0.1      -     -     59     85.57     52.96     55.32     43.0  84.97     82.96
    26      ″     0.1    ″     0.1      -     -     58     84.09     43.73     50.73     42.0  84.61     80.64
在图6中作图的实施例5-8示出了：在压力筛之前聚合物A和在压力筛之后皂石以3-9磅/吨剂量的模拟添加将使浆料的滤水性能明显增加，而纸页匀度只有很小的损失。首次通过灰分留着率(FPAR)在3磅/吨皂石时将增加至最大值，而在更高剂量时将降低。
在图7中作图的实施例9-12示出了：添加第三组份即阳离子凝结剂，将选择性地改善首次通过灰分留着率(FPAR)，并且在至多0.1磅活性剂/吨的剂量下，滤水性和纸页匀度几乎没有改变。在更高剂量时，FPAR将继续增加，而滤水性能将稍稍下降，纸页匀度将急剧下降。在没有皂石下，如实施例14,17,和23-26所示，滤水性能和留着率将明显下降。
表3和4示出了实施例27-50的结果。
表3
    混合泵前     筛前     筛后     滤水性能
实施例#     产品#1 磅/吨活性剂 产品#2 磅/吨活性剂     产品#2 磅/吨活性剂 秒/300ml ％改善
    27      -     -    -    -    -  -     135     0
    28 聚合物B     0.1 聚合物A     0.5  IMVITE1016     1     58     57
    29     “     0.5    “     “      “     1     65     52
    30      “     0.25     “     “      “     3     49     64
    31      “     0.1      “     “      “     5     42     69
    32      “     0.5      “    “       “     5     47     65
    33      -    - 聚合物C  0.3  HydrocoI 2D1     3     102     24
    34      -    -     “  0.3      “     6     99     27
    35      -     -      “  0.6       “     4.5     81     40
    36      -     -      “  0.8       “     3     76     44
    37      -     -      “  0.8       “     6     67     50
    38 聚合物D     1     聚合物E  0.4 胶体二氧化硅Ⅰ     0.8     72     47
    39     “     3    “  “      “     0.8     77     43
    40     “     2    “  “      “     1.3     65     52
    41      “     1    “  “      “     1.8     74     45
    42     “     3    “ “      “     1.8     65     52
    43  Stalok 400     8      -    - 胶体二氧化硅Ⅰ     1.25     75     44
    44     “     “   -    -     “     1.5     67     50
    45     “    “   -   -     “     2.0     63     53
    46 聚合物F     1 聚合物E  0.5     -    -     97     28
    47      “     3   “  0.5     -    -     62     54
    48      “     2    “  0.625     -     -     74     45
    49      “     1    “  0.75     -     -     91     33
    50      “     3    “  0.75     -     -     59     56
表3中的实施例27-50将本发明的滤水性能(实施例28-32)与常规双重聚合物方案(实施例46-50)和胶体二氧化硅(实施例38-42和43-45)以及膨润土(实施例33-37)微粒方案进行对比。对于这些方案而言，在差不多相同滤水性时，为与现有技术例子相匹配，本发明(实施例29)只需要少得多的总用量。另外，如表4所示，在可以比较的纸页匀度值时，本发明的首次通过灰分留着率将高于现有技术的首次通过灰分留着率。
表4
实施例# 总程序剂量(磅/吨) 滤水性能-改善％ FPAR(％) MK匀度
    29     2.0     52     52     20.6
    37     6.8     50     49     18.2
    40     3.7     52     20     22.7
    45     10.0     53     43     18.8
    47     3.5     54     27     21.6
实施例51-77
表5的实施例51-77阐明：本发明不同配方的合成的，含水配料在滤水性能，留着率，以及不同纸页性能方面改进的有效性，所述纸页性能包括匀度，亮度，和不透明度。所述配料的组分为用来制备轻质涂布级原纸用的典型配料。
配料的制备
利用下列各组份制备用于滤水和留着试验并用于制备手抄纸所使用的合成配料：
纤维：45wt％漂白阔叶木硫酸盐纤维(SWK)/55wt％化学热磨机械浆(CTMP)
填料：煅烧粘土
填料用量：以干纤维固体计，10wt％
明矾：以干纤维固体计，0.5wt％
将CTMP浸于热水中为时15-20分钟，然后于水中稀释至1.56wt％固体浓度，并精制至200ml的加拿大标准游离度。单独地将硫酸盐针叶木纤维(SWK)浸于水中，稀释至1.56wt％，并精制至550CSF。然后将纤维混入含有煅烧粘土填料的如上所述制剂中。利用稀硫酸将混合配料的pH调节至5.0并用硫酸钠将导电率调节至2000μS/cm。
表5
混合浆泵前 筛前 筛后
实施例# 产品#1 磅/吨 产品#2 磅/吨 产品#2 磅/吨 滤水改善％ FPR(％)  FPA(％)  MK匀度 亮度 不透明度
    51 聚H   0 聚A  0.125 皂石     0  19.1  80.5  37.5  34.7  60.9  86.5
    52   “   0  “  0.25  “     0  37.6  81.9  45.7  36.1  61.4  87.2
    53    “   0  “  0.375  “     0  42.2  82.4  48.5  35.2  60.8  88.5
    54    “  1.5   “  0.125   “     0  34.2  82.4  46.1  33.2  60.9  87
    55    “  1.5   “  0.25   “     0  40.6  83.2  48.5  33.8  60.8  87.5
    56    “  1.5   “  0.375   “     0  46.2  83.6  49.9  31.1  61  88.6
    57    “  3.0   “  0.125   “     0  43.9  82.8  47.8  32.2  60.9  88.1
    58    “  3.0   “  0.25   “     0  45.6  83.2  49.0  30.7  60.8  88.4
    59    “  3.0   “  0.375   “     0  52.7  83.6  52.7  31.2  61.1  88.6
    60    “   0   “  0.125   “   2.5  31.4  81.8  45.0  35.4  61.2  88.3
    61    “   0   “  0.25   “   2.5  47.4  82.1  48.0  33.5  61.4  88.6
    62    “   0   “  0.375   “   2.5  63.4  83.3  50.4  29.8  61.3  88.4
    63    “  1.5   “  0.125   “   2.5  55.8  85.2  55.3  26.8  61.4  88.4
    64    “  1.5   “  0.25  “   2.5  62.8  86.2  59.2  29.7  60.8  88.8
    65    “  1.5    “  0.375  “   2.5  67.6  87.2  60.0  27.3  60.9  88.9
    66    “  3.0    “  0.125  “   2.5  65.1  86.0  59.3  22.1  61  89.2
    67    “  3.0    “  0.25   “   2.5  66.4  88.0  64.2  26.5  61  88.8
    68    “  3.0    “  0.375   “   2.5  69.9  88.7  66.3  23.5  60.9  88.6
    69    “    0   “  0.125   “   5.0  35.9  82.2  43.6  31.6  60.9  87.7
    70   “    0  “  0.25   “   5.0  47.1  83.2  48.2  25.7  61.2  88.5
    71    “    0  “  0.375   “   5.0  59.5  84.6  52.9  27.2  61  89.2
    72  “  1.5   “  0.125   “   5.0  63  86.2  59.3  27.8  61.1  88.6
    73  “  1.5   “  0.25   “   5.0  65.1  87.0  62.8  30.1  61  88.9
    74  “  1.5   “  0.375   “   5.0  75  87.0  62.8  21.8  60.9  89.1
    75    “  3.0   “  0.125   “   5.0  69.9  88.1  67.1  26.6  60.9  89.3
    76    “  3.0   “  0.25   “   5.0  75.7  90.8  72.1  22.9  60.9  89.3
    77    “  3.0  “  0.375  “   5.0  78.1  90.1  71.9  19.3  60.7  89.7
实施例78-110
表6的实施例78-110阐明：本发明不同配方的合成的，含水配料在滤水性能，留着率，以及纸页匀度方面改善的有效性。所述配料的组分为用来制备纸板所使用的典型配料。在滤水性能差不多相同的情况下，与现有技术相比，本发明将提供明显改善的首次通过灰分留着率和纸页匀度。
配料制备
利用下面的步骤制备用于滤水和留着试验并用于制备手抄纸使用的合成配料。
在温水中分解360克未漂、旧瓦楞纸板(OCC)，并用去离子水稀释至23升。将纸浆精制至300CSF。将18升所述的浆料稀释至0.5wt％的浓度并添加下列用量的盐，以便将水的化学性调节至适当的离子强度(2000μS/cm)：
a．5.61克氯化钙
b．0.96克氯化钙
c．8.17克明矾(50wt％)
d．15.96硫酸钠
e．0.59克碳酸氢钠
f．0.97克硅酸钠
用稀硫酸将pH调节至5.0。
表6
混合浆泵前     筛前     筛后
实施例# 产品#1 磅/吨 产品#2 磅/吨 产品#2 磅/吨 滤水改善％ FPR(％) FPA(％) MK匀度
    78 聚合物G   0 聚合物A   0     皂石     0     0  80.5  42.1  20.8
    79   “  1.5    “  0.12     “     2.5     68  91.8  65.8  15.8
    80    “  0.75    “  0.25     “     2.5     67  92  57.9  15.4
    81   “  1.5    “  0.38      “     0     61  91.5  62.3  17.0
    82    “  1.5    “  0.38    “     1.25     69  92.7  60.5  13.6
    83    “  0    “  0.38    “     1.25     64  89.5  56.1  15.8
    84    “  0    “  0.12    “     1.25     37  87.7  49.1  18.4
    85    “  0.75    “  0.12    “     2.5     53  90.4  55.3  17.4
    86    “  0    “  0.25    “     2.5     53  88.7  51.8  13.7
    87     “  0    “  0.38    “     0     58  88.8  50.9  14.1
    88     “  1.5    “  0.12    “     0     53  89.6  55.3  14.7
    89    “  1.5    “  0.25    “     1.25     65  91  58.8  11.1
    90    “  0.75    “  0.38    “     0     51  90.4  59.7  16.7
    91    “  0    “  0.12    “     2.5     32  86.3  40.4  18.1
    92     “  0.75    “  0.12    “     1.25     51  89.5  54.4  15.9
    93    “  0    “  0.12    “     0     35  86.9  45.6  18.2
    94    “  1.5    “  0.12    “     1.25     60  90.4  51.8  16.6
    95    “  1.5    “  0.25    “     0     57  90.8  70.2  16.1
    96     “  0.75    “  0.25    “     1.25     64  90.1  66.7  13.2
    97    “  1.5    “  0.38    “     2.5     72  93.2  75.4  15.9
    98    “  0.75    “  0.38    “     1.25     69  91.3  71.9  15.4
    99    “  0.75    “  0.25    “     0     55  89.3  64.9  14.8
   100    “  1.5    “  0.25    “     2.5     71  92.4  70.2  14.2
   101    “  0.75    “  0.25    “     1.25     63  89.8  62.3  14.2
   102    “  0.75    “  0.25    “     1.25     60  90.2  64  17.9
   103    “     0    “  0.25    “     1.25     51  87.9  58.8  18.2
   104    “  0.75    “  0.12    “     0     45  88.0  56.1  19.0
   105    “  0.75    “  0.25    “     1.25     62  90.8  64.9  15.6
   106    “  0    “  0.38    “     2.5     62  89.3  57.9  16.4
   107    “  0.75    “  0.38    “     2.5     72  91.6  65.8  13.4
   108    “  0.75    “  0.25    “     1.25     63  89.9  59.7  17.0
   109    “  0.75    “  0.25    “     1.25     62  89.4  57.0  15.5
   110    “  0    “  0.25    “     0     49  88.1  57.9  19.1
表7的实施例111-118将100％OCC纸板的本发明的性能与现有技术的膨润土和胶体二氧化硅方案进行对比。在相同滤水性能时，本发明将提供明显改善的灰分留着率，总留着率，以及纸页匀度(MK)。
表7
实施例# 方案 滤水性改善(％) 首次通过灰分留着率(％) 首次通过留着率(％) MK匀度
    111 本发明     37     49.1     87.7     18.4
    112    “     63     61.1     89.9     15.2
    113    “     72     70.5     92.4     14.5
    114 膨润土     34     17.3     85.9     16.4
    115    “     64     35.8     88.2     14.1
    116    “     76     49.4     90.4     12.6
    117 胶体二氧化硅     63     34.6     88.5     12.4
    118    “     77     54.3     91.7     13.6
实施例119-145
表8的实施例119-145阐明：本发明不同配方的合成的，含水配料在滤水性能，留着率，以及不同纸页性能方面改善的有效性，所述纸页性能包括匀度，亮度，以及不透明度。所述配料的组分为用来制备新闻纸的原纸所使用的典型磨木浆配料。
配料制备
利用下面的配方和步骤制备用于滤水和留着试验并用于制备手抄纸所使用的合成配料。
纤维：    80wt％CTMP/10wt％SWK/10wt％回用新闻纸
填料：    煅烧粘土填料用量：    以绝干固体计4wt％
明矾：    50磅/吨
  pH：    4.8-5.2
将CTMP浸在热水(140°F)中并在混合机中离解15-20分钟。单独地将回用新闻纸浸于热水中然后在混合机中离解15-20分钟。在温水中对硫酸盐针叶木纤维浸泡2小时，并在混合机中离解15-20分钟。按上述比例，将CTMP，回用新闻纸，以及硫酸盐针叶木纤维混合在一起，并且于1.56wt％的浓度精制至50-75ml的CSF。将煅烧粘土填料然后明矾添加至浆料中，使浆料的pH约为4.8-5.2。利用氯化钠将浆料的导电性调节至2000μS/cm。
表8
混合浆泵前 筛前 筛后
实施例# 产品#1 磅/吨 产品#2 磅/吨 产品#2 磅/吨 滤水改善％ FPR(％) FPA(％) MK匀度 亮度 不透明度
    119 聚H  0 聚A  0.063 皂石     0  32.4  73.4  32.7  20  54  98.7
    120  “  0  “  0.156   “     0   25  76  41.4  21.3  54.3  98.7
    121   “  0  “  0.25   “     0  38.3  76  39.8  18.1  54.1  98.9
    122   “  0.5  “  0.063   “     0  32.4  73.4  32.7  20  54  98.7
    123   “  0.5   “  0.156   “     0  29.6  75.1  38.5  17.7  54.1  98.8
    124   “  0.5   “  0.25   “     0  36.7  76.2  42.1  15  54.3  99
    125   “  1.0   “  0.063   “     0  32.4  73.4  32.7     2  54  98.7
    126   “  1.0  “  0.156   “     0    -  75  36.9  6.4  54.3  98.9
    127   “  1.0   “  0.25   “     0  37.4  76  40.8  15  54.3  99
    128   “  0  “  0.063   “  1.3    -  77.9  48.2  23.1  54.2  99
    129   “  0 “  0.156  “  1.3  28.5  75.9  41.8  17.5  54.4  98.8
    130   “  0  “  0.25  “  1.3  44.5  77  45.6  12.6  54.2  99.2
    131   “  0.5   “  0.063  “  1.3  32.6  76.3  45  17.6  54.3  98.9
    132   “  0.5   “  0.156  “  1.3  44.7  74.4  37.9  16.4  54.3  99
    133   “  0.5   “  0.25  “  1.3  54.9  73.2  33.3  13.9  54.2  99
    134   “  1.0   “  0.063  “  1.3    -  75.5  39.5  16  55  99
    135   “  1.0   “  0.156  “  1.3  51.6  76.4  43  13.1  54.2  99
    136   “  1.0   “  0.25  “  1.3  56.5  78.5  49.6  11.5  54.1  99.1
    137   “   0  “  0.063  “  2.5  22.6  73.6  34  19.4  54.1  98.6
    138   “   0  “  0.156  “  2.5    -  76.7  44.7  17.3  54.2  99.1
    139   “   0  “  0.25  “  2.5  52.7  75.6  39.5  14.3  54.2  99.2
    140   “  0.5   “  0.063  “  2.5   -  76.7  45.9  15.2  54.4  98.9
    141   “  0.5   “  0.156  “  2.5  48.8  76.5  44.3  12.8  54.3  99
    142   “  0.5   “  0.25  “  2.5   -  80  51.8  11.8  4.2  99
    143   “  1.0   “  0.063  “  2.5  51.1  72.8  31.1  11.8  54.3  99
    144   “  1.0  “  0.156  “  2.5   -  76  44.3  11.7  54.2  98.9
    145   “  1.0   “   0.25  “  2.5  62.6  79  50.2     9  54.2  99.1
在基本相同滤水性能和在最大滤水性能时，表9的实施例146-150将本发明的性能与典型新闻纸配料的现有技术进行对比。如表9所示，与现有技术相比，本发明将提供明显更高的最大浆料滤水性能，和在滤水性能基本相同时明显改善的纸页匀度(MK)，以及在明显更低产品剂量时纸页亮度明显的改善。
表9
混合浆泵前 筛前 筛后
实施例# 产品#1 磅/吨 产品#2 磅/吨 产品#2 磅/吨 滤水改善％ FPR(％)  FPA(％) MK匀度 亮度 不透明度
    146 聚H 1.0 聚A  0.25 皂石 2.5  62.6  79  50.2     9  54.2  99.1
    147  -  -   -  0.25    “  1.3  28.5  75.9  41.8  17.5  54.4  98.8
    148 聚C 1.0   -   -  Hydrocol 2Dl  7.0  44.2  85.5  67.3  3.8  52.9  99.1
    149 聚C 1.0   -   -  Hydrocol 2Dl  5.0  26.7  73.9  62.5  7.3  53.2  99.0
    150  Stalok400  20 聚E  0.25 胶体二氧化硅 1.0  22.5  71.8  25.6  9.2  53.0  99.1
实施例151
工业纸机的应用，轻质涂布纸
在生产60磅/3300英尺2轻质涂布、含木质纤维纸张的工业纸机上，对本发明的性能进行评估，并与现有技术中常用的市售胶体二氧化硅基方案进行对比。对于此评估，聚合物A以0.2磅干聚合物/干吨纸的用量添加至压力筛的入口处，皂石以4磅/吨干纸的用量添加至压力筛的出口处。如表10所示，在相同机速下，本发明提供了明显改善的蒸汽用量，纸页匀度，以及首次通过留着率。另外，利用本发明，还明显降低了留着率控制和横向纸页湿度的可变性。
表10
    性能参数     本发明 现有技术
    机速(fpm) 2100(最大) 2100(最大)
    主干线蒸汽压(psi)     25     28
    纸页匀度(数值越低越好)     18     20
    首次通过留着率(％)     82     78
纸页横向湿度改变(磅，最大至最小)     0.8     1.2-1.5
在生产40磅/3300英尺2轻质涂布、含木质纤维纸张的另外工业纸机上，还显示出了本发明的有效性，并与现有技术中常用的市售胶体二氧化硅基方案进行对比。对于此评估，聚合物A以0.25磅干聚合物/干吨纸的用量添加至压力筛的入口处，皂石以4磅/吨干纸的用量添加至压力筛的出口处。如表11所示，在相同机速下，本发明提供了明显改善的蒸汽用量，纸页匀度，网前箱灰分浓度，以及纸页的亮度。
表11
    性能参数     本发明 现有技术
    机速     3300     3300
    主干线蒸汽压(psi)     11.7     12.6
        网前箱灰分(％)     13     17
    纸页灰分(％)     8.6     8.65
    纸页匀度(数值越低越好)     11.3     12.0
    纸页亮度     81.3     80.2
    纸页不透明度     77.4     77.0
实施例152
工业纸机应用-挂面纸板
在生产双层挂面纸板的工业纸机上，对本发明的性能进行评估。聚合物A以0.2-0.75磅产品/吨干纸的用量添加至压力筛的入口处。皂石以3-7磅产品/吨干纸的用量添加至压力筛的出口处。首次通过留着率(FPR)从63％增加至86％，而首次通过灰分留着率(FPAR)从10％增加至50％。浓浆液减少10-17％，而澄清和混浊支线截留的固体总量下降50％。
上述的“MK匀度”是：由M/K匀度测试仪测量的纸页匀度。
为了进行说明，本发明已描述了特定的实施方案，但对于本领域普通技术人员来说，显而易见的是，在不违背所附权利要求书中定义的本发明的情况下，可以对本发明作出许多改变和改进。

Claims (12)

1．一种包含助留剂和助滤剂组分的纸产品配料，包含：
高分子量聚合物絮凝剂，以所述配料的固体干重量计，其用量从约0.0025％至约1.0％，和
包含铝取代的三八面体粘土矿物的无机颗粒料，以所述配料的固体干重量计，其用量从约0.005％至约2.0％。
2．权利要求1的纸产品配料，另外还包含：
高电荷密度的阳离子凝结剂，以所述配料的固体干重量计，其用量从约0.0025％至约0.5％。
3．权利要求1的纸产品配料，其中所述的铝取代的三八面体粘土矿物选自皂石，锌蒙脱石，和蛭石。
4．权利要求3的纸产品配料，其中所述的铝取代的三八面体粘土矿物为皂石。
5．一种纸产品的生产方法，包含如下步骤：
在第一高剪切段之后和第二高剪切段之前，将高分子量聚合物絮凝剂添加至配料中，以所述配料的固体干重量计，其用量从约0.0025％至约1.0％，和
在所述第二高剪切段之后，将包含铝取代的三八面体粘土矿物的无机颗粒料添加至配料中，以所述配料的固体干重量计，其用量从约0.005％至约2.0％。
6．权利要求5的方法，另外还包括如下步骤：
在所述第一高剪切段之前，将高电荷密度的阳离子凝结剂添加至配料中，以所述配料的固体干重量计，其用量从约0.0025％至约0.5％。
7．权利要求5的方法，其中所述铝取代的三八面体粘土矿物选自皂石，锌蒙脱石，和蛭石。
8．权利要求7的方法，其中所述铝取代的三八面体粘土矿物为皂石。
9．一种在造纸过程中适于用作留着剂和滤水剂的微粒组合物，所述组合物包含：高分子量聚合物絮凝剂，和含铝取代的三八面体粘土矿物的无机颗粒料。
10．权利要求9的组合物，另外还包含高电荷密度的阳离子凝结剂。
11．权利要求9的组合物，其中所述铝取代的三八面体粘土矿物选自皂石，锌蒙脱石，和蛭石。
12．权利要求11的组合物，其中所述铝取代的三八面体粘土矿物是皂石。
CN99809680A 1998-07-10 1999-07-09 造纸方法中的微粒体系 Pending CN1312872A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US9240498P 1998-07-10 1998-07-10
US60/092,404 1998-07-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1312872A true CN1312872A (zh) 2001-09-12

Family

ID=22233052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN99809680A Pending CN1312872A (zh) 1998-07-10 1999-07-09 造纸方法中的微粒体系

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP1105573A4 (zh)
JP (1) JP2002520505A (zh)
KR (1) KR20010074692A (zh)
CN (1) CN1312872A (zh)
AU (1) AU4868799A (zh)
BR (1) BR9912011A (zh)
CA (1) CA2336970A1 (zh)
ID (1) ID27378A (zh)
NO (1) NO20010145L (zh)
WO (1) WO2000003094A1 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1323211C (zh) * 2004-06-21 2007-06-27 徐清明 造纸矿物复合助留剂及其制备方法与应用
CN100532717C (zh) * 2003-05-05 2009-08-26 格尔曼·韦尔加拉·洛佩斯 用于制造纸、纸板、卡片纸板等的助留和滤水系统
CN102852038A (zh) * 2012-09-24 2013-01-02 济南晨光纸业有限公司 一种提高彩色羊皮纸鲜艳度并有效防止掉色的方法
CN102888784A (zh) * 2012-09-20 2013-01-23 蚌埠凤凰滤清器有限责任公司 一种环保高效滤清器滤纸及其制备方法
CN102921387A (zh) * 2012-10-26 2013-02-13 浙江海亮环境材料有限公司 一种造纸用微粒助留助滤剂
CN103884644A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 朱勇强 一种造纸网上胶体保留指数的测定方法
CN104114767A (zh) * 2012-02-22 2014-10-22 凯米罗总公司 制造纸、纸巾、纸板等的方法
CN109518521A (zh) * 2018-12-25 2019-03-26 昆山裕锦环保包装有限公司 一种用于纸浆模塑包装制品防掉屑处理的浆内助剂

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004063005A1 (de) 2004-12-22 2006-07-13 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Papier, Pappe und Karton
PL2609250T3 (pl) 2010-08-25 2017-04-28 Solenis Technologies Cayman, L.P. Sposób zwiększenia zalet skrobi w przerobionym na masę papierniczą materiale celulozowym w wytwarzaniu papieru i tektury
EP2633120A4 (en) 2010-10-29 2015-08-26 Buckman Labor Inc PAPER MANUFACTURE AND PRODUCTS MANUFACTURED BY THIS MANUFACTURE WITH NETWORKED IONIC POLYMER MICROPARTICLES

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3541163A1 (de) * 1985-11-21 1987-05-27 Basf Ag Verfahren zur herstellung von papier und karton
GB8602121D0 (en) * 1986-01-29 1986-03-05 Allied Colloids Ltd Paper & paper board
US5473033A (en) * 1993-11-12 1995-12-05 W. R. Grace & Co.-Conn. Water-soluble cationic copolymers and their use as drainage retention aids in papermaking processes

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100532717C (zh) * 2003-05-05 2009-08-26 格尔曼·韦尔加拉·洛佩斯 用于制造纸、纸板、卡片纸板等的助留和滤水系统
CN1323211C (zh) * 2004-06-21 2007-06-27 徐清明 造纸矿物复合助留剂及其制备方法与应用
CN104114767A (zh) * 2012-02-22 2014-10-22 凯米罗总公司 制造纸、纸巾、纸板等的方法
CN104114767B (zh) * 2012-02-22 2017-03-15 凯米罗总公司 制造纸、纸巾、纸板等的方法
CN102888784A (zh) * 2012-09-20 2013-01-23 蚌埠凤凰滤清器有限责任公司 一种环保高效滤清器滤纸及其制备方法
CN102852038A (zh) * 2012-09-24 2013-01-02 济南晨光纸业有限公司 一种提高彩色羊皮纸鲜艳度并有效防止掉色的方法
CN102921387A (zh) * 2012-10-26 2013-02-13 浙江海亮环境材料有限公司 一种造纸用微粒助留助滤剂
CN103884644A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 朱勇强 一种造纸网上胶体保留指数的测定方法
CN109518521A (zh) * 2018-12-25 2019-03-26 昆山裕锦环保包装有限公司 一种用于纸浆模塑包装制品防掉屑处理的浆内助剂

Also Published As

Publication number Publication date
EP1105573A4 (en) 2001-10-24
BR9912011A (pt) 2001-04-10
CA2336970A1 (en) 2000-01-20
JP2002520505A (ja) 2002-07-09
WO2000003094A1 (en) 2000-01-20
KR20010074692A (ko) 2001-08-09
NO20010145D0 (no) 2001-01-09
EP1105573A1 (en) 2001-06-13
ID27378A (id) 2001-04-05
AU4868799A (en) 2000-02-01
NO20010145L (no) 2001-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1205119C (zh) 胶态硼硅酸盐及其在造纸生产中的应用
CN1052770C (zh) 使用一种新的硅溶胶的造纸方法
CN1245556C (zh) 纸和纸板的制造
CN1014333B (zh) 填料组合物及其在纤维纸材制造中的应用
CN1083509C (zh) 加填纸的生产方法
CN1274380A (zh) 颜料及其制备和用途
CN1295637A (zh) 填充组分的选择性保留及通过加强添加剂预处理,改进纸张性质的控制
CN86102961A (zh) 造纸方法
CN1312872A (zh) 造纸方法中的微粒体系
CN1576460A (zh) 用于制造纸、纸板、卡片纸板等的助留和滤水系统
CN1214388A (zh) 包括有二氧化碳的纸张的生产方法
CN1029950C (zh) 硅溶胶，生产硅溶胶的方法及硅溶胶的用途
CN100342082C (zh) 利用二氧化碳改善造纸组合物电性能的方法
CN1934316A (zh) 生产纸的方法
CN1231639C (zh) 在造纸过程中使用的微粒体系中的二氧化硅－酸性胶体混合物
CN1377436A (zh) 阳离子改性的多糖
EP1620599B1 (en) Process for manufacturing of paper
CN1318121A (zh) 在造纸过程中使用的微粒体系中的酸性胶体
JP2006118093A (ja) 中性新聞印刷用紙の製造方法
CN109930420B (zh) 一种合成硅酸钙用于造纸湿部助留方法
EP1546460A1 (en) Papermaking furnish comprising solventless cationic polymer retention aid combined with phenolic resin and polyethylene oxide
EP0584218A1 (en) Production of paper and paper products
JP2019218674A (ja) 紙及び紙板の製造方法
JP4776878B2 (ja) 古紙再生パルプの製造方法
CN1639419A (zh) 新碳酸钙填料和采用该填料的纸及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication