[发明专利]提高纸的光学性能的方法

说明书

本申请要求基于2007年4月5日提交的美国临时申请第60/922,057号和基于2008年2月29日提交的美国临时申请第61/032,588号的优先权，通过引用将其作为整体结合到本文中。

发明领域

本发明领域涉及提高纸的亮度和白度的造纸方法。更特别地，其涉及维持或提高由进行了加强精磨的纸浆制备的纸的亮度和白度的方法。

发明背景

纸品公司不断寻求改善它们的纸种，尤其是印刷用纸和通讯用纸的亮度和白度。目前提高亮度的最常见方式是通过在湿部时或者在施胶压榨时增加荧光增白剂(OBA)或荧光增亮剂/增白剂(FWA)的量。在许多情况下，这需要加入显著大量的OBA。然而，加入大量OBA存在缺陷，例如对白水(回收水)的影响和造纸系统电荷的改变。OBA的成本和可获得性也是一个顾虑，因为OBA不仅成本高，而且需求大和供给受到限制。

对于化学品添加，造纸厂倾向于使用通用程序而非专用程序，从而通常导致纸厂使用过多OBA作为它们提高纸的亮度和白度的主要手段。此外，为了与具有提高的亮度和/或白度的新纸种竞争，造纸厂通常认为提高亮度和白度的唯一方式是不断提高OBA水平。因此，需要寻找提高亮度和白度的可供选择的方式，而不提高和优选甚至减少OBA的用量。

造纸方法涉及许多可影响最终的纸的光学质量的可变因素。树种的选择对包括最终的亮度和白度在内的最终的纸种有巨大影响。众所周知的是加强的纸浆精磨操作导致纸浆亮度损失。然而，尤其需要精磨以提高纸的强度、纤维与纤维结合，提高平滑度和改善成形。高级纸厂精磨至较大程度以获得例如不透明性、多孔性和强度等性能。某些纸厂必须精磨至一定游离度以满足关键操作参数和具有非常小的改变空间。纸浆亮度也影响最终的纸的亮度，即纸浆越亮，纸越亮。因此，由于精磨而损失纸浆亮度对最终的纸的亮度具有严重影响。

尽管已对可获得的产品付出相当大的努力以解决所述问题，但仍需要在精磨过程中保持亮度和白度以及以最有效的方式提高纸的亮度和白度而不增加OBA的用量。

发明概述

本发明涉及有效提高纸的亮度和白度的方法。本发明涉及利用优化的化学品添加提高亮度和白度，和在精磨过程中维持亮度和白度。

本发明第一方面涉及利用加强的纸浆精磨基本维持(或甚至提高)纸的亮度和/或白度的方法，所述方法包括精磨纸浆以降低游离度至少约100CSF，并在施胶压榨中以足以提高最终的纸的亮度和/或白度的量向纸表面加入OBA和载体聚合物的组合。

聚合物载体优选为聚乙烯醇(PVOH)。PVOH∶OBA的重量比优选为约1∶1-约16∶1，更优选约1.5∶1-约12∶1，最优选约2∶1-约8∶1。

优选将纸浆精磨至预定游离度。在一个实施方案中，与更高游离度水平相比，游离度水平与亮度和/或白度的提高相对应。优选将纸浆精磨至基本对应于纤维脱层点的游离度。

优选在加入到施胶压榨之前预混合OBA和PVOH。优选OBA的加入量为约0.5-约15磅/吨纸浆，更优选约5-约14磅/吨纸浆，最优选约8-约12磅/吨纸浆。优选PVOH的加入量为约50-约150湿磅/吨纸浆，更优选约70-约130磅/吨纸浆，最优选约80-约120磅/吨纸浆。

本发明第二方面涉及利用加强的纸浆精磨基本维持(或甚至提高)纸的亮度和/或白度的方法。因此，本发明涉及由精磨纸浆制备纸的方法，所述方法包括精磨纤维素纤维悬浮液以降低游离度至少约100CSF，和在精磨步骤过程中或之后在加入任何其它湿部化学品之前使纤维素纤维与至少一种荧光增白剂(OBA)接触。优选精磨降低游离度的量为约100-400CSF，更优选约150-350CSF，最优选约200-325CSF。

在一个实施方案中，所述方法包括将纸浆精磨至预定游离度、在造纸工艺的湿部向纸浆加入OBA以及在造纸工艺的湿部向纸浆加入一种或多种选自染料、沉淀的碳酸钙(PCC)和链烯基琥珀酸酐(ASA)的湿部添加剂；其中在湿部添加剂之前加入OBA，其中以足以在预定游离度水平提高亮度和/或白度的量加入OBA和湿部添加剂。优选所述纸浆是漂白浆。优选在OBA之后和在任何其它湿部化学品之前将PCC和/或染料加入湿部中。

在一个实施方案中，将所有上文列出的湿部添加剂加入造纸工艺的湿部中。优选在ASA之前加入染料和PCC。优选在加入湿部之前将ASA与淀粉预混合。优选所述淀粉是土豆淀粉。优选ASA和淀粉以约1∶1-约1∶5，更优选约1∶2-约1∶4，最优选约1∶3-约1∶4的重量比混合。