[发明专利]改进造纸中的留着和滤水

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2004年12月29日提出的US临时申请60/640,180和2005年6月24日提出的US临时申请60/694,058的权益，其全部内容在此并入作为参考。

技术领域

本发明涉及使用絮凝体系由纤维素原料来制造纸和纸板的方法。

背景技术

留着和滤水是造纸的重要方面。已知在纸和纸板的生产中特定材料可以提供改善的留着和/或滤水性能。

纤维素纤维纸页、尤其是纸和纸板的制造包括如下步骤：1)制备还可含有无机矿物增充剂或颜料的纤维素纤维的含水浆料；2)将该浆料沉积在移动的造纸网或织物上；和3)通过滤水而由纸浆的固体组分形成纸页。

在前述步骤之后，将纸页压榨并干燥以进一步除去水。通常在纸页形成步骤以前将有机和无机化学品加入浆料中以使造纸方法更低廉、更快速和/或在最终的纸成品中获得特殊性能。

纸工业持续努力以改进纸的质量、提高生产力并降低制造成本。在纤维浆料到达造纸网或织物之前通常将化学品加入其中以改进滤水/脱水和固体保留；这些化学品称为助留剂和/或助滤剂。

纤维浆料在造纸网或织物上的滤水或脱水通常是实现更快的造纸机速度的限制步骤。改进的脱水还可在压榨和干燥部分中获得更为干燥的纸页，导致能耗降低。另外，由于这在造纸方法中是决定很多纸页最终性能的步骤，助留剂和/或助滤剂可以影响最终纸页的性能。

关于固体，在滤水并形成纸幅的湍流方法的过程中，造纸助留剂用于增加微细配料固体在幅中的留着。没有微细固体的充分的留着，则它们或者流失到工厂废水中或者在回流的白水循环中累积至高的水平，潜在地造成沉淀堆积。另外，不充分的留着由于意欲吸附在纤维上的添加剂的损失而增加了造纸成本。添加剂可以为纸提供不透明性、强度、施胶(sizing)或其它所需性能。

传统上带有阳离子电荷或阴离子电荷的高分子量(MW)水溶性聚合物被用作助留剂和助滤剂。无机微粒的近期发展显示其在结合高MW水溶性聚合物而用作助留剂和助滤剂时具有比常规高MW水溶性聚合物更好的留着和滤水效率。US专利4,294,885和4,388,150教导了淀粉聚合物与胶体二氧化硅的用途。US专利4,643,801和4,750,974教导了阳离子淀粉、胶体二氧化硅和阴离子型聚合物的凝聚粘合剂的用途。US专利4,753,710教导了用高MW阳离子絮凝剂絮凝纸浆配料，对絮凝的配料诱导剪切，然后将斑脱土加入配料中。

所用聚合物或共聚物的效率根据其组成的单体的类型、单体在聚合物母体中的排列、所合成分子的分子量和制备方法而变化。

近来已经发现在特定条件下制备的水溶性共聚物显示出独特的物理性质。这些聚合物在没有化学交联剂下制备。另外，该共聚物在特定应用(包括造纸应用如助留和助滤剂)中提供了意想不到的活性。所述显示独特性质的阴离子型共聚物公开于WO 03/050152 A1中，其全部内容在此引入作为参考。显示出独特性质的阳离子和两性共聚物公开于US序列10/728,145中，其全部内容在此引入作为参考。

无机颗粒与丙烯酰胺线型共聚物的用途在本领域中是已知的。近期的专利教导了这些无机颗粒与水溶性阴离子型聚合物(US 6,454,902)或特殊交联材料(US 6,454,902、US 6,524,439和US 6,616,806)的用途。

然而，仍需要改进滤水和留着性能。

发明内容

一种改进造纸工艺中的留着和滤水的方法被公开。该方法提供将缔合聚合物和合成聚电解质加入造纸浆料中。

一种改进造纸工艺中的留着和滤水的方法被公开。该方法提供将缔合聚合物和环状有机材料加入造纸浆料中。

另外，一种组合物被公开，其包括缔合聚合物、聚电解质及任选还包括纤维素纤维。

另外，一种组合物被公开，其包括缔合聚合物、聚电解质、含硅材料及任选还包括纤维素纤维。

具体实施方式

本发明提供一种协同组合，其包括在特定条件下制备的水溶性共聚物(下文称为“缔合聚合物”)和至少一种合成聚电解质。令人惊讶地发现该协同组合获得优于其单个组分的留着和滤水性能。在一起使用组分的组合时发生协同效应。

意外地发现合成聚电解质与缔合聚合物例如WO 03/050152 A1或US2004/0143039 A1所公开的共聚物结合使用导致增强的留着和滤水。

本发明还提供一种组合物，其包括缔合聚合物和至少一种聚电解质。