[发明专利]细碎填料的含水浆、其制备方法以及它们在生产具有高填料含量和高干强度的纸张中的用途

说明书

本发明涉及一种细碎填料的含水浆，其至少部分地用包含至少一种水 溶性两性共聚物和至少一种乳胶的组合物涂覆，和它们的制备方法，以及 它们作为纸浆的添加剂在生产具有高填料含量和高干强度的纸中的用途。

在含填料纸张的生产中，填料浆在纤维悬浮液被传递至纸机的成形器 之前加入到纤维悬浮液中。一般来说，在填料/纤维悬浮液中加入助留剂或 助留剂体系以在纸页中存留尽可能多的填料。纸张中填料的添加使得造纸 厂得到纸页性能的巨大改善。这些性能包括比如不透明度、白度、触觉性 能和可印刷性。

此外，如果填料比纤维便宜，填料的添加或加大添加会带来纤维比例 的减少，从而降低纸张的生产成本。含填料纸或具有特别高填料含量的纸 张比不含填料和具有低填料含量的纸张要更加容易干燥。由此得到的结果 是纸机可以更快速作业，具有更少的蒸汽消耗，这均提高了生产效率并减 少了生产成本。

然而，纤维悬浮液中填料的添加也有缺点，它只能通过添加其它纸张 助剂来部分补偿。对于给定的定量，可用的填料的量是有限度的。纸张的 强度性能通常是限制纸张中填料量的最重要参数。其它因素，比如填料留 着率、纸浆悬浮液的滤水性和助留及施胶过程中的任何增加的化学品需求 也会起作用。

在有些情况下，通过使用干强度剂和湿强度剂，纸张强度性能的损失 可以完全地或部分地得到补偿。通常的做法是将阳离子淀粉作为干强度剂 加入到纸浆中。也使用例如基于阳离子或阴离子聚丙烯酰胺的合成的干强 度剂和湿强度剂。但是，在大多数情况下，添加量和增强效果都是受限制 的。同样地，对于通过增加填料而带来的强度损失的补偿效果和可以实行 的填料增加也是受限制的。此外，并不是所有的强度性能都能得到同等程 度的提高，一些情况下，通过使用干强度剂，它们并不能得到足够的增强。 其中一个重要的实例是撕裂强度，与其它强度参数相比，通过使用淀粉或 合成干强度剂，它仅仅会受到轻微影响。另一方面，纸张中填料含量的增 加通常对撕裂强度有非常强烈的负面影响。

其他重要性能是纸张的厚度和挺度。对于同样的定量，填料含量的增 加导致纸页密度的增加和纸页厚度的降低。后者带来纸张挺度明显的降低。 在多数情况下，纸张挺度的降低不能仅通过使用干强度剂而得到补偿。经 常地，必须使用额外措施，比如降低压光单元、压光机或纸机干燥部中压 榨部的机械压力。后者通过增加填料而完全或部分地补偿厚度的损失。

在文献中描述了一些填料体系。WO01/86067A1公开了使用疏水聚合 体对填料改性，将填料粒子涂覆疏水聚合物。根据WO01/86067A1的疏水 聚合物是含淀粉的。用其生产的纸具有改进的性能，比如湿强度。

JP-A-08059740公开了将两性水溶性聚合物添加到无机粒子的水悬浮 液中，至少一部分聚合物被吸附到填料的表面。两性聚合物优选在酸的存 在下由N-乙烯基甲酰胺、丙烯腈和丙烯酸的共聚物水解而制备。它们包含 20-90mol％如下结构的脒单元：

其中R¹和R²各自为H或甲基，X^-是阴离子。在含填料纸的生产中， 将用这样的聚合物处理过的填料浆添加到纸浆中。填料处理导致纸料滤水 性能的改善，也导致干纸各种强度性能的改善以及填料保留率的改善。

US2002/0088579A1描述了使用阳离子、阴离子和两性(两性离子)聚合 物对无机填料的预处理。在每种情况下，处理由至少两阶段组成。推荐首 先使用阳离子聚合物进行处理然后使用阴离子聚合物进行处理。在另外的 步骤中，可以再交替地吸附其他阳离子和阴离子聚合物。在含填料纸的生 产中将具有预处理的填料颗粒的水悬浮液添加到纸料中。填料的处理导致 干纸各种强度性能的改善。

WO04/087818A1描述了用聚合物至少部分涂覆的细碎填料的含水浆， 其可以用至少一种水溶性两性共聚物处理细碎填料的含水浆而得到，该共 聚物可以由以下组分共聚：

a)至少一种下式的N-乙烯基羧酰胺：

其中R¹和R²为H或C₁-C₆烷基，

b)至少一种在分子中具有3-8个碳原子的单烯属不饱和羧酸和/或其碱 金属盐、碱土金属盐或铵盐，和如果合适的话，

c)其他不含有腈基团的单烯属不饱和单体，和如果合适的话，