专利名称：用于造纸方法的填料的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含粘土和纤维素衍生物的填料。本发明还涉及制备该填料的方法，该填料在造纸中的用途，在其中使用该填料作为添加剂的造纸方法，以及包含该填料的纸。
背景技术：
在加填料纸的生产中，被称为纸料的包含纤维素纤维、填料和添加剂的含水悬浮液被提供到流浆箱中，该流浆箱将纸料喷射到成形网上。水经该成形网从纸料中排出，从而在该成形网上形成湿纸幅，并且该纸幅在造纸机的干燥区中进一步脱水和干燥。
高度加填料的纸是造纸工业中的既定趋势，这不仅是由于在减少纤维使用方面的节省，而且也是由于提高的产品质量，例如更高的不透明性和更好的可印刷性。对于超级压光纸(SC纸)和许多包含机械纤维的纸张等级来说，高岭土粘土是最常使用的填料。该粘土颗粒具有薄片或薄板的形状，并且在压光时薄片是均一取向的，这使得纸具有高的光泽度和平滑度。填料的量可高达30％或更多。
高填料含量导致纸的强度降低以及起毛和粘灰。在纸中使用填料的经验规则是填料含量增加10％将使强度降低20％。由于小纤维碎片和填料不能合适地结合到纸中，因此出现起毛和粘灰的问题。这会在油墨在印刷网点上遗漏时引起SC纸的轮转凹版印刷方面的特殊问题，被称为漏点。
添加粘结剂可增加纸的强度，也可减少起毛和粘灰。在其它材料中，淀粉已被用作粘结剂。但是，在SC纸的制造中，纸的压光是在100-350kN/m的荷载下进行的。淀粉使得纸易碎，并且它在这种重荷载下会被破坏。淀粉也使得纸在压光之前已经更加稠密了。因此，在SC纸的制造中不使用淀粉或少量添加(1-2Kg/吨干纸)。
常规CMC有时被添加到湿部作为强度添加剂。但是，然后的问题是脱水大大减慢了。第三种可能是可使用合成的强度添加剂，但是它们常常相当昂贵。
对于所有具有高填料负载的纸张等级来说，纸强度、排水和填料留着性是重要的问题。有时加入施胶剂，则当增加填料负载和/或当不使用淀粉时，施胶剂消耗量也较高。
US5,759,346描述了在薄纸生产中提高强度和减少起毛和粘灰的方法。填料为已用阳离子淀粉预处理的高岭土。
WO01/86067描述了用疏含水聚合物预处理填料的方法，该聚合物为包含丙烯酸酯和苯乙烯单体的合成聚合物。预处理填料的使用提高了湿强度并减少了纸的起毛。
而且，WO95/13324提到了用纤维素衍生物如取代度为0.70的羧甲基纤维素钠(“CMC”)处理的碳酸钙。将所述处理的碳酸钙用作碱性造纸悬浮液中的填料，由此提高了纸的亮度。
仍需要一种填料，其提供改进的造纸工艺和所生产纸的更好的性质。期望提供一种填料，其使得可生产表现出优良印刷和机械性质的高度加填料的纸。也期望提供一种填料，其与排水和留着助剂相容，并由此导致良好的排水、留着性和造纸机可运行性。也期望提供一种用于生产表现出上述特性的填料的简单而有效的方法。
发明内容
本发明一般地涉及包含粘土和纤维素衍生物的填料。本发明还一般地涉及包含粘土和羧甲基纤维素衍生物的填料。本发明也一般地涉及通过将粘土与纤维素衍生物混合而制备填料的方法，该填料作为造纸添加剂的用途，以及包含该填料的纸。本发明还一般地涉及在其中将该填料加入到含水纤维素悬浮液中的造纸方法。
更具体地，本发明涉及包含粘土和具有最高达约0.65的净阴离子基团取代度的纤维素衍生物的填料。本发明也涉及包含粘土和具有最高达约0.65的羧烷基基团取代度的纤维素衍生物的填料。本发明还涉及生产填料的方法，其包括将粘土与具有最高达约0.65的净离子基团取代度的纤维素衍生物混合。本发明也涉及生产填料的方法，其包括将粘土与具有最高达约0.65的羧烷基基团取代度的纤维素衍生物混合。本发明还涉及可由这些方法获得的填料。本发明还涉及造纸方法，其包括提供包含纤维素纤维的含水悬浮液，将包含粘土和具有最高达约0.65的净离子基团取代度的纤维素衍生物的填料加入到该悬浮液中，并且使该悬浮液脱水以形成纸幅(web)或纸片(sheet)。本发明也涉及造纸方法，其包括提供包含纤维素纤维的含水悬浮液，将包含粘土和具有最高达约0.65的羧烷基基团取代度的纤维素衍生物的填料加入到该悬浮液中，并且使该悬浮液脱水以形成纸幅或纸片。在该造纸方法中，可通过分别或作为单个组合物一起加入粘土和纤维素衍生物来将填料加入到纤维素悬浮液中。
本发明提供一种适合用于造纸的新填料。已令人惊奇地发现，本发明的填料可减少与造纸中通常使用的并结合到纸中的填料相关的一些问题。更具体地，通过在造纸方法中使用本发明的填料，可减少纸的起毛和粘灰并提供具有优良印刷和机械性质的纸。本发明表现出的其它优点包括良好和/或提高的脱含水和细粒留着性，这产生造纸机可运行性方面的益处。
当在SC纸和新闻纸制造中使用该填料时，已经观察到，本发明可减少纸的起毛和粘灰，而不会有害地影响所生产的纸的机械性质，并且不会降低造纸方法中的脱含水以及细粒和填料的留着性。
根据本发明已经观察到，在简单处理的过程中，纤维素衍生物可与粘土混合并且更有效地吸附或连接到粘土表面上。本发明的填料可被看作是改性的填料或者纤维素衍生物处理的填料。
根据本发明已经发现，通过分别或以预混合或预处理的形式一起将粘土和纤维素衍生物加入到纤维素悬浮液中可以得到非常好的结果。用纤维素衍生物预处理粘土方便地提供了单独处理纤维素悬浮液的仅一种组分以生产改性的填料，其可代替或部分代替常规填料使用。不受任何理论所限制，据认为当混合各组分时，纤维素衍生物被吸附到粘土上，当分别加入各组分时，该吸附也可在纤维素悬浮液中原位发生。
本发明的填料包含粘土和纤维素衍生物。合适的粘土的例子包括具有薄片或板状形状的那些粘土。合适的粘土的例子包括滑石、水滑石、高岭土、煅烧粘土、膨润土或其混合物，优选高岭土、煅烧粘土或滑石，最优选高岭土和煅烧粘土。合适的粘土的例子包括比表面积为约2m2/g-约800m2/g，合适地约2m2/g-约600m2/g，最优选约5m2/g-约20m2/g的那些粘土。颗粒尺寸通常为约0.1μm-约50μm，优选约0.1μm-约5μm，最优选约0.8μm-约3μm。
天然高岭土粘土具有化学式Al2O3*2SiO2*2H2O。高岭土粘土包括所谓的二八面体1∶1硅酸铝。高岭土粘土的颗粒尺寸通常为约1μm-约5μm，优选约1μm-约3μm。高岭土粘土的表面积通常为约3m2/g-约10m2/g，合适地约5m2/g-约8m2/g。
煅烧粘土具有化学式Al2O3*SiO2。煅烧粘土的比表面积通常为约10m2/g-约20m2/g，合适地约15m2/g-约17m2/g。煅烧粘土的颗粒尺寸通常为约0.8μm-约4μm，优选约0.8μm-约2μm。
本发明的填料还包括纤维素衍生物。优选纤维素衍生物是水溶性或至少部分水溶性或水可分散的，优选地为水溶性或至少部分水溶性的。优选地，纤维素衍生物是离子型的。纤维素衍生物可为阴离子型、阳离子型或两性的，优选为阴离子型或两性的。合适的纤维素衍生物的例子包括纤维素醚，例如阴离子或两性纤维素醚，优选阴离子纤维素醚。纤维素衍生物优选具有离子或带电的基团或取代基。合适的离子基团的例子包括阴离子和阳离子基团。合适的阴离子基团的例子包括羧酸盐基团例如羧烷基，磺酸盐基团例如磺烷基，磷酸盐和膦酸盐基团，其中烷基可为甲基、乙基、丙基及其混合物，合适地为甲基；合适地纤维素衍生物包含阴离子基团，该阴离子基团包含羧酸盐基团例如羧烷基基团。阴离子基团的抗衡离子通常为碱金属或碱土金属，合适地为钠。
根据本发明的纤维素衍生物的合适阳离子基团的例子包括胺盐，合适地为叔胺的盐和季铵基团，优选季铵基团。连接到胺和季铵基团的氮原子上的取代基可为相同或不同的，并可选自烷基、环烷基和烷氧基烷基基团，并且一种、两种或更多种取代基与氮原子一起可形成杂环。彼此独立的取代基通常包括1-约24个碳原子，优选1-约8个碳原子。阳离子基团的氮可通过原子链连接至纤维素或其衍生物上，该原子链合适地包含碳和氢原子，以及任选的O和/或N原子。通常原子链为具有2-18个，合适地2-8个碳原子的亚烷基基团，任选地被一个或多个杂原子例如O或N间隔开或取代，如亚烷基氧基基团或羟基亚丙基基团。优选的包含阳离子基团的纤维素衍生物包括通过使纤维素或其衍生物与季铵化剂反应而获得的那些，该季铵化剂选自2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵及其混合物。
本发明的纤维素衍生物可包含非离子基团如烷基或羟基烷基基团，例如羟基甲基、羟乙基、羟基丙基、羟基丁基及其混合物，例如羟乙基甲基、羟基丙基甲基、羟基丁基甲基、羟乙基乙基、羟基丙基等。在本发明的优选实施方案中，纤维素衍生物包含离子基团和非离子基团这两种基团。
根据本发明的合适的纤维素衍生物的例子包括羧烷基纤维素，例如羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧丙基纤维素、磺基乙基羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素(“CM-HEC”)、羧甲基纤维素，其中纤维素被一个或多个非离子取代基取代，优选羧甲基纤维素(“CMC”)。合适的纤维素衍生物的例子和它们的制备方法包括美国专利4,940,785中公开的那些，其在此通过引用被引入到本文中。
如此处所用的，术语“取代度”或“DS”是指纤维素衍生物的β-葡糖酐环的取代的环位置的数目。由于在纤维素的每个葡糖酐环上有三个羟基基团可被取代，因此DS的最大值为3.0。根据本发明的一个优选实施方案，纤维素衍生物具有最高达约0.65的净离子基团的取代度(“DSNI”)，即纤维素衍生物具有每个葡萄糖单元最高达约0.65的平均净离子取代度。净离子取代可为净阴离子、净阳离子或净中性的。当净离子取代为净阴离子取代时，则存在净过量的阴离子基团(净阴离子基团＝每个葡萄糖单元中阴离子基团的平均数减去阳离子基团的平均数，如果存在的话)，并且DSNI与净阴离子基团取代度(“DSNA”)相同。当净离子取代为净阳离子取代时，则存在净过量的阳离子基团(净阳离子基团＝每个葡萄糖单元中阳离子基团的平均数减去阴离子基团的平均数，如果存在的话)，并且DSNI与净阳离子基团的取代度(“DSNC”)相同。当净离子取代为净中性取代时，每个葡萄糖单元中阴离子和阳离子基团的平均数相同(如果存在的话)，并且DSNI以及DSNA和DSNC为0。根据本发明的另一优选实施方案，纤维素衍生物具有最高达约0.65的羧烷基基团取代度(“DSCA”)，即纤维素衍生物具有每个葡萄糖单元最高达约0.65的平均羧烷基取代度。羧烷基基团合适地为羧甲基基团，则此处所指的DSCA与羧甲基基团的取代度(“DSCM”)相同。根据本发明的这些实施方案，DSNI、DSNA、DSNC和DSCA彼此独立地通常最高达约0.60，合适地最高达约0.50，优选最高达约0.45，更优选最高达约0.40，而DSNI、DSNA、DSNC和DSCA彼此独立地通常为至少0.01，合适地至少约0.05，优选至少约0.10，更优选至少约0.15。DSNI、DSNA、DSNC和DSCA的范围彼此独立地通常为约0.01-约0.60，合适地约0.05-约0.50，优选约0.10-约0.45，更优选约0.15-约0.40。
阴离子或两性的纤维素衍生物通常具有从0.01至约1.0的阴离子取代度(“DSA”)，只要DSNI和DSNA如此处所定义；合适地从大约0.05，优选从大约0.10，更优选从大约0.15至合适地最高达约0.75，优选最高达约0.5，更优选最高达约0.4。阳离子或两性的纤维素衍生物可具有从0.01至约1.0的阳离子取代度(“DSC”)，只要DSNI和DSNC如此处所定义；合适地从大约0.02，优选从大约0.03，更优选从大约0.05至合适地最高达约0.75，优选最高达约0.5，更优选最高达约0.4。阳离子基团合适地为季铵基团，则此处所指的DSC与季铵基团的取代度(“DSQN”)相同。对于本发明的两性纤维素衍生物来说，DSA或DSC当然可高于0.65，只要DSNA和DSNC分别如此处所定义。例如，如果DSA为0.75并且DSC为0.15，那么DSNA为0.60。
具有如上所定义的取代度的合适的纤维素衍生物的例子包括水溶性低DS羧烷基纤维素衍生物。水溶性纤维素衍生物合适地在水溶液中具有至少85重量％的溶解度，基于干纤维素衍生物的总重量，优选至少90重量％，更优选至少95重量％，最优选至少98重量％。
纤维素衍生物通常具有至少20,000道尔顿的平均分子量，优选至少50,000道尔顿，并且平均分子量通常高达1,000,000道尔顿，优选高达500,000道尔顿。
优选地，在本发明的填料中，纤维素衍生物至少部分吸附或连接到粘土上。合适地，至少约10重量％，优选至少约30重量％，更优选至少约45重量％，最优选至少约60重量％的纤维素衍生物被吸附或连接到粘土上。
本发明的填料通常具有至少0.0001重量％的粘土含量；粘土含量可为约0.0001-约99.5重量％，合适地为约0.1-约90重量％，优选约60-约80重量％，基于填料的固体重量，即基于填料的干重。填料通常具有至少0.01重量％的纤维素衍生物含量；纤维素衍生物含量可为约0.01-约30重量％，合适地为约0.1-约20重量％，优选约0.3-约10重量％，基于填料的固体重量。
本发明的填料能够以可基本上不含水的固体材料的形式供应。它也能够以含水组合物的形式供应。含水相或水的含量可根据生产方法和预期的用途在宽范围内变化。
本发明也涉及制备填料的方法，其包括使纤维素衍生物，例如这里所定义的任何一种纤维素衍生物与粘土混合。纤维素衍生物和粘土合适地以一定的量使用，所述量使得提供具有如这里所定义的纤维素衍生物和粘土含量的填料。
所用的纤维素衍生物和粘土能够以固体或含水组合物及其混合物的形式存在。粘土合适地以细碎的材料存在。可通过在间歇、半间歇或连续工艺中将纤维素衍生物加入到填料中或反之来实现混合。根据本发明的优选实施方案，将纤维素衍生物以固体加入到粘土的含水组合物中，然后合适地对所得组合物进行有效分散以溶解纤维素衍生物。优选地，通过首先形成纤维素衍生物的中性至碱性含水相，合适地为水溶液，然后使之与粘土的含水组合物混合，从而来进行该混合。在与粘土混合之前，可对纤维素衍生物的含水相进行预处理，例如均化，离心和/或过滤，例如用于从含水相分离未溶解的纤维素衍生物(如果存在的话)。
优选地，使纤维素衍生物与粘土混合，以使得至少部分纤维素衍生物吸附或连接到粘土上，优选使得它难以通过水稀释而从该材料中除去。这可通过在长度足以使得能够吸附或者连接的时间周期内进行混合来实现。合适的混合时间为至少约1分钟，优选至少约5分钟，更优选至少约10分钟，最优选至少约20分钟。如果期望达到高度连接，则甚至几小时(1-10h)的混合时间也是可能的。合适地，使至少约10重量％，优选至少约30重量％，更优选至少约45重量％，最优选至少约60重量％的纤维素衍生物从含水相转移并被吸附或连接到粘土上或粘土中存在的其它组分上。
对于所用特定纤维素衍生物的吸着来说，通常调节纤维素衍生物的含水相的pH值为约4-约13，优选约6-约10，更优选约7-约8.5的值。合适的碱或酸可用于调节该pH。合适的碱的例子包括碱金属的碳酸氢盐和碳酸盐以及碱金属氢氧化物，合适地为碳酸氢钠、碳酸钠和氢氧化钠。合适的酸的例子包括无机酸、有机酸和酸式盐，合适地为硫酸及其酸式盐，如明矾。通常，在低pH即约4.0至中性的pH下，纤维素衍生物的吸附较高，但是溶解度降低，而在高pH下吸附减少，但是溶解度增加。
温度不是关键的；在非加压条件下的操作中，温度通常为约10-约100℃，优选约20-约80℃。但是，较高的温度是更有利的，混合过程中含水组合物的温度合适地为约30-约70℃，更优选约40-约60℃。
由本发明方法获得的填料可原样用于例如造纸中。如果以含水组合物的形式存在，则它可直接使用，或者它可在需要时进行干燥，以便例如简化运输。
本发明还涉及生产纸的方法，其包括提供包含纤维素纤维的含水悬浮液(“纤维素悬浮液”)，向该纤维素悬浮液中加入填料，例如这里定义的填料中的任何一种，并使纤维素悬浮液脱水以形成纸幅或纸片。优选地，通过以单个组合物的形式加入来将填料加入到纤维素悬浮液中。可供选择地，粘土和纤维素衍生物(例如在这里定义的纤维素衍生物中的任何一种)可分别加入到纤维素悬浮液中，并且在纤维素悬浮液中原位形成填料。
本发明的填料向纤维素悬浮液中加入的量可在宽范围内变化，这尤其取决于纤维素悬浮液的类型、所生产的纸的类型、加入点等。填料的加入量通常在1-约50重量％的范围内，合适地为约5-约40重量％，通常为约10-约30重量％，基于干纤维的重量。因此，根据本发明的纸通常具有的本发明填料的含量在1-约50重量％的范围内，合适地为约5-约40重量％，通常为约10-约30重量％，基于干纤维的重量。
在该方法中，当然可向纤维素悬浮液中加入其它组分。这种组分的例子包括常规填料，光学增白剂，施胶剂，凝结絮凝剂，排水和留着助剂，干强度剂，湿强度剂等。合适的常规填料的例子包括高岭土，瓷土，二氧化钛，石膏，滑石，天然和合成碳酸钙，例如白垩，研磨大理石和沉淀碳酸钙，氢化氧化铝(氢氧化铝)，硫酸钙，硫酸钡，草酸钙等。当与常规填料一起使用本发明填料时，本发明填料存在的量可为至少1重量％，合适地为至少5重量％，优选至少10重量％，更优选至少约20重量％，并且合适地高达约99重量％，基于所有填料的干重。合适的施胶剂的例子包括非纤维素反应性施胶剂，例如基于松香的施胶剂如基于松香的皂，基于松香的乳液/分散体，以及纤维素反应性的施胶剂，例如酸酐如烯基丁二酸酐(ASA)，烯基和烷基烯酮二聚体(AKD)及多聚物的乳液/分散体。合适的排水和留着助剂的例子包括有机聚合产品，例如阳离子，阴离子和非离子聚合物，包括阳离子聚乙烯亚胺，阳离子，阴离子和非离子聚丙烯酰胺，阳离子聚胺，阳离子淀粉和阳离子瓜尔胶；无机材料如铝化合物，阴离子微粒材料如基于胶态二氧化硅的颗粒，绿土类型的粘土例如膨润土，蒙脱石；胶态氧化铝，及其组合。排水和留着助剂的合适的组合实例包括阳离子聚合物和阴离子微粒材料，例如阳离子淀粉和阴离子的基于胶态二氧化硅的颗粒，阳离子聚丙烯酰胺和阴离子的基于胶态二氧化硅的颗粒，以及阳离子聚丙烯酰胺和膨润土或蒙脱石。合适的湿强度剂的例子包括聚胺和聚氨基酰胺。包含本发明填料和阳离子淀粉的纸表现出非常好的强度性质。
正如这里所用的，术语“纸”不仅包括纸及其生产，而且包括其它含纤维素纤维的薄片或网状产品例如板材和纸板，及其生产。该方法可用于由不同类型的纤维素(含纤维素的)纤维的含水悬浮液生产纸，并且该悬浮液应当合适地包含至少25重量％，优选至少50重量％的这种纤维，基于干物质。纤维素纤维可基于原纤维和/或回用纤维，包括木材或一年生或多年生植物的纤维。纤维素悬浮液可以是包含木材或不含木材的，并且它可基于来自化学浆如硫酸盐浆，亚硫酸盐浆和有机溶剂浆，机械浆如热机械浆，化学热机械浆，精磨浆和磨木浆(来自硬木和软木)的纤维，并且还可以基于回用纤维，非必要地来自脱墨纸浆，以及它们的混合物。纤维素悬浮液合适地具有酸性至中性至碱性范围的pH值，例如约4-约10，优选约5-约8。
具体实施例方式
在以下实施例中进一步说明本发明，但是实施例并不意图限制本发明。除非另外说明，份数和％分别涉及重量份和重量％。
实施例1已经通过用纤维素衍生物处理粘土制备了本发明的填料。使用的纤维素衍生物是羧甲基纤维素(“CMC”)和季铵羧甲基纤维素(“QN-CMC”)。CMC的摩尔重量＜200,000道尔顿。实施例中使用的粘土为高岭土粘土。
用来处理粘土的CMC的类型如下CMC0.35DSCA＝0.35
CMC0.5Gabrosa PA 947 Akzo Nobel DSCA＝0.5QN-CMCDSCA＝0.4和DSQN＝0.17CMC改性粘土的制备首先将CMC溶于水中至0.5重量％的稠度。然后将CMC组合物加入到粘土填料浆料中，在约50℃的温度下混合35-40分钟。
实施例2在以下实施例中，使用羧甲基纤维素(CMC)处理的高岭土粘土制备SC纸(超级压光)。使用的CMC为如实施例1中所述的根据本发明的QN-CMC和CMC0.5。CMC改性粘土的制备如实施例1所述进行。然后测试SC纸的灰分、总留着率和起毛。
由SC浆料配料生产纸片，该浆料配料由80％机械浆和20％化学浆组成。包含50％粘土填料的配料悬浮液具有0.5重量％的稠度、7.7的pH和0.3mS/cm的电导率。向纸浆悬浮液或向粘土浆料中加入用量为2％CMC/吨的干粘土。还加入包含阳离子聚合物(Eka留着聚合物PL1510)和二氧化硅颗粒(Eka留着二氧化硅NP442)的留着体系。聚合物和二氧化硅颗粒的加入量均为0.2kg/吨干纤维。添加顺序如下当使用时加入单独的CMC0秒加入填料 15秒加入留着聚合物 30秒加入留着二氧化硅 45秒制造纸片 105秒。
在以下实施例中制备的纸片是根据使用动态纸片成形器(Dynamical Sheet Former)(“Formette”，CTP Grenoble)的标准来制造的。
测试纸片的留着率和灰分，见表1。单独的CMC0.5是指在未处理的粘土之前加入CMC0.5。
表1
还测试纸片的起毛，见表2。通过将明确限定的粘合带粘在纸表面区域上，然后以特定的力和角度机械拉掉该带来测定起毛。然后测量所述带上存在的绒毛、纤维碎片和填料的量。也在将纸片压光之后进行这种测量。
表2
实施例3在此实施例中，使用CMC处理的粘土制备新闻纸。使用的CMC为如实施例1定义的CMC0.35和CMC0.5。使用的粘土为高岭土粘土。CMC改性粘土的制备如实施例1所述进行。测量纸的抗拉强度指数，结果如表3所示。
由新闻纸浆料配料生产纸片，该浆料配料由75％机械浆和25％脱墨新闻纸浆组成。包含10％煅烧粘土填料的配料悬浮液具有0.3％的稠度、7.2的pH和1.0mS/cm的电导率。向纸浆悬浮液或向粘土浆料中加入用量为2％CMC/吨的干粘土。添加顺序如下当使用时加入单独的CMC0秒加入填料 15秒制造纸片 105秒。
在以下实施例中制备的纸片是根据使用动态纸片成形器(“Formette”，CTP Grenoble)的标准来制造的。
单独的CMC0.5是指在未处理的粘土之前加入CMC0.5。
表3
实施例4使用CMC处理的粘土制备SC纸配料。使用三种不同种类的CMC来制备填料，根据本发明的CMC0.35、CMC0.5和QNC-CMC。CMC的类型如实施例1所定义。CMC改性粘土的制备如实施例1所述进行，但是CMC和粘土填料浆料分别混合15分钟或4小时。
使用的SC纸配料由80％机械浆和20％化学浆组成。包含50％粘土填料的配料悬浮液具有0.25重量％的稠度、7.8的pH和0.3mS/cm的电导率。向粘土浆料中加入用量为2％CMC/吨的干粘土，并向纸浆悬浮液中加入包含阳离子聚合物(Eka留着聚合物PL1510)和二氧化硅颗粒(Eka留着二氧化硅NP780)的留着体系。聚合物和二氧化硅颗粒的加入量均为1kg/吨干纤维。添加顺序如下加入CMC处理的填料0秒加入留着聚合物 15秒加入留着二氧化硅 30秒脱水 45秒。
脱水值如表4所示。
表4
权利要求
1.包含粘土和具有最高达约0.65的净离子基团取代度的纤维素衍生物的填料。
2.包含粘土和具有最高达约0.65的羧烷基基团取代度的纤维素衍生物的填料。
3.权利要求1或2的填料，其特征在于取代度为至少0.05。
4.权利要求1或2的填料，其特征在于取代度为约0.15-约0.40。
5.权利要求1、2或3的填料，其特征在于纤维素衍生物为纤维素醚。
6.前述权利要求任一项的填料，其特征在于纤维素衍生物包含羧甲基基团。
7.前述权利要求任一项的填料，其特征在于纤维素衍生物包含季铵基团。
8.权利要求1-5中任一项的填料，其特征在于纤维素衍生物是阴离子型的。
9.权利要求1-7中任一项的填料，其特征在于纤维素衍生物是两性的。
10.前述权利要求任一项的填料，其特征在于纤维素衍生物是至少部分水溶性的。
11.前述权利要求任一项的填料，其特征在于填料具有0.3-10重量％的纤维素衍生物含量，基于填料的固体重量。
12.前述权利要求任一项的填料，其特征在于填料具有60-约80重量％的粘土含量，基于填料的固体重量。
13.前述权利要求任一项的填料，其特征在于粘土为高岭土粘土。
14.前述权利要求任一项的填料，其特征在于粘土为煅烧粘土。
15.权利要求1-12中任一项的填料，其特征在于粘土为滑石。
16.包含权利要求1-15中任一项的填料的纸。
17.权利要求16的纸，其特征在于纸的总填料含量为5-40重量％，基于干纸。
18.制备填料的方法，该方法包括将粘土与具有最高达约0.65的净离子基团取代度的纤维素衍生物混合。
19.制备填料的方法，该方法包括将粘土与具有最高达约0.65的羧烷基基团取代度的纤维素衍生物混合。
20.可由权利要求1或19的方法获得的填料。
21.生产纸的方法，该方法包括提供包含纤维素纤维的含水悬浮液，将权利要求1-16和20中任一项的填料加入到悬浮液中，并且使悬浮液脱水以形成纸幅或纸片。
22.权利要求21的方法，其特征在于通过向悬浮液中分别加入粘土和纤维素衍生物来将填料引入到悬浮液中。
23.权利要求21的方法，其特征在于通过向悬浮液中加入包含粘土和纤维素衍生物的单个组合物来将填料引入到悬浮液中。
24.权利要求21-23中任一项的方法，其特征在于填料的加入量为5-30重量％，基于干纤维。
全文摘要
本发明涉及包含粘土和具有最高达约0.65的净离子基团取代度的纤维素衍生物的填料。本发明也涉及包含粘土和具有最高达约0.65的羧烷基基团取代度的纤维素衍生物的填料。本发明还涉及生产填料的方法，其包括将粘土与具有最高达约0.65的净离子基团取代度的纤维素衍生物混合。本发明也涉及生产填料的方法，其包括将粘土与具有最高达约0.65的羧烷基基团取代度的纤维素衍生物混合。本发明还涉及可由这些方法获得的填料。本发明还涉及造纸方法，其包括提供包含纤维素纤维的含水悬浮液，将包含粘土和具有最高达约0.65的净离子基团取代度的纤维素衍生物的填料加入到该悬浮液中，并且使该悬浮液脱水以形成纸幅或纸片。本发明也涉及造纸方法，其包括提供包含纤维素纤维的含水悬浮液，将包含粘土和具有最高达约0.65的羧烷基基团取代度的纤维素衍生物的填料加入到该悬浮液中，并且使该悬浮液脱水以形成纸幅或纸片。
文档编号D21H17/68GK1965128SQ200580018472
公开日2007年5月16日 申请日期2005年6月8日 优先权日2004年6月22日
发明者E·圣尼, K·安德森, J·南德 申请人:阿克佐诺贝尔公司