[發明專利]含有沉淀碳酸鹽的復合結構的制備和用途

無效

• 申請號: 201380028134.8
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN104508202A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: S.薩亞斯塔莫伊恩;T.格雷布洛姆;L.格雷恩魯斯
• 申請（專利權）人: 諾德卡爾克有限公司
• 主分類號: D21H17/69
• 分類號: D21H17/69;C01F11/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 羅文鋒;彭昶

發明領域

本發明涉及具有多糖體和包含沉淀碳酸鹽的表面的復合結構。具體來講，本發明涉及一類碳酸鹽多糖結構，所述碳酸鹽多糖結構在關于蒸煮淀粉或稀釋熟淀粉、形成納米纖維或冷可溶性淀粉尤其以構成紙或紙板制品的填料的造紙廠或紙板廠的過程中制備。該結構增加成品紙或紙板的強度、不透明度和光亮度，和油墨的光密度。為有效沉淀碳酸鹽，有可能利用pH的優化。

現有技術的說明

通常，用于制備紙和紙板的填料或顏料具有小于5?μm的平均直徑并具有淺色。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)。此外，有更昂貴的特殊顏料，例如沉淀硅酸鋁、緞光白和二氧化鈦。在填料與涂層顏料之間難以劃出明確界限；但是，大致來講，與用于涂層的顏料相比填料的大小更粗糙。從最大光散射方面來看，理論上，最常見的填料和涂層顏料的最佳粒度為約0.4-0.5μm。通常，涂層顏料的平均粒度是0.5-1μm，填料的平均粒度是1.5-4μm。因此，在本申請中，這些概念無區別，而將顏料和填料統稱為填料。在制備紙和紙板時，優選使用填料，因為它們代替更昂貴的纖維，并改善印刷油墨的光學性質和凝固(可印刷性)。通過使用它們，還可減小紙或紙板的基重，從而在不損害質量的情況下相同重量提供增加的印刷或包裝表面。

使用填料和顏料及其它填料的最大缺點是紙或紙板結構的干強度減弱，特別是當化學質量被填料代替時。這是因填料通過將其自身附著于纖維表面防止纖維之間形成氫鍵這一事實所致。但是，研磨(GCC)和沉淀(PCC)兩種碳酸鈣都得到廣泛應用，因為它們價格低且光散射性好，特別在代替化學紙漿纖維時。當然，用再循環、脫墨和機械紙漿制備的紙和紙板可用碳酸鈣代替，但機械紙漿的堿致暗經常限制它們用于制備用這些紙漿制備的紙和紙板等級中的用途。當用填料代替纖維時，紙或紙板制品的強度和硬度下降，主要歸因于因為填料表面不形成氫鍵，填料削弱纖維之間的氫鍵形成這一事實。在相同的基重下，填料含量增加導致紙的密度增加和紙的厚度減小。后者導致紙或紙板的硬度下降。目前，填料通常直接添加至紙漿中。在網部(wire?section)中，只有部分添加的填料附著于成品紙或紙板網。其余填料穿過白水系統以最終構成紙或紙板結構的部分。因為并非所有材料都總是與成品紙或紙板一起攜帶出該工藝，部分白水系統的填料最終還成了污水處理廠的負擔。當表面強度減弱時，由紙或紙板表面上的填料所引起的較弱的纖維-纖維鍵還可導致表面在印刷時形成的灰塵增加。

沉淀碳酸鈣(PCC)可在單獨的工廠制備，因而成品PCC以漿料或干制品形式運送至消費者。但是，目前，PCC工廠通常建在造紙廠或紙板廠附近，從而PCC以漿料形式通過管道運送至消費者的貯存容器。這些“實地工廠”的一個優點是，在PCC的沉淀時，可隨后利用在化學紙漿制備過程中釋放的二氧化碳。

這些PCC沉淀過程的特點是通過依靠酸性CO₂降低堿性Ca(OH)₂溶液的pH，使pH從堿性范圍降低至中性范圍(通常是pH?7-8.5)。近年來，制備過程已推向市場，在造紙廠或紙板廠將PCC直接沉淀在纖維泥漿上。當將Ca(OH)₂和CO₂混合至纖維時這些沉淀過程經常采用劇烈攪拌或注射壓力。在這種情況下，沉淀pH通常從堿性降低至中性范圍(pH?7-8.5)，或者通過改變Ca(OH)₂和CO₂相互的劑量使其基本保持中性。因此，對于上文提到的過程通常在沉淀之前碳酸鹽溶液的pH是堿性的，所以它們不適合用作制造紙或紙板的一部分。

干強度是紙或紙板的結構特性，主要在通過過濾、壓榨和干燥從纖維泥漿除去水、濕纖維網絡的干物質含量增加時產生。成品紙和紙板的強度在于單纖維強度、纖維之間的鍵、鍵的數量以及鍵和纖維在纖維網絡中的分布。分布基本受構造的影響。

各種力影響纖維網絡的強度。這些中最重要的包含氫鍵，即使共價鍵、離子鍵和范德華力對網絡強度具有特殊影響。氫鍵的數量大，并且它們靠近纖維表面發揮作用。

干強度劑增強網絡中其它特性的強度，但它們不影響單纖維的強度。已知的事實是通過在水中研磨纖維還在機械上增加纖維網絡的強度。在那種情況下，纖維表面上微纖絲的數量增長，增加纖維鍵的數量，并使纖維更均勻地分布。

通過增加長纖維在纖維組合物中的份額、降低使用的填料量或者將干強度劑添加至纖維泥漿，可增加紙或紙板的強度。可用于強化纖維網絡的方法改變包括提高濕部的pH?(從酸性至中性)、改善構造和壓榨部中更強的濕壓。