CN103221609A - 制造纸和纸板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及含有纸浆纤维或木纤维的纤维产品，其中填料颗粒附着在纤维之间和附着到纤丝上，一部分颗粒由化学结构化高岭土附聚物或颗粒构成，且一部分由用相应氧化物或氢氧化物借助二氧化碳形成的碳酸盐构成。本发明还涉及这样的纤维产品的制造方法。

Description

制造纸和纸板的方法
发明领域
本发明涉及含有纸浆或木纤维的纤维产品，和这种产品的制造方法，其中填料颗粒附着在纸浆纤维或木纤维之间以及附着在纤丝上，此后由该纤维浆制造纸或纸板。
现有技术描述
通常，用于制造纸和纸板的填料或颜料具有小于5微米的平均粒度和浅颜色。最典型的填料包括高岭土、滑石、重质碳酸钙和沉淀碳酸钙。此外，存在更昂贵的所谓专用颜料，如沉淀硅酸铝、缎光白和二氧化钛。精确区分填料和涂布颜料是困难的；但是，粗略而言，填料具有比涂料中所用的颜料大的粒度。从最大光散射的角度看，最常见的填料和涂布颜料的最佳粒度为0.4-0.5微米。通常，该涂布颜料的平均粒度为0.5-1微米，填料的平均粒度为1.5-4微米。
常用于制造纸和纸板产品的填料的一个问题在于，它们使最终产品变弱。特别地，具有大填料含量的纸等级，如复印纸和专用杂志纸通常需要与现状相比改进的刚度。在纸和纸板制造中实现较轻基重的努力也强调对刚度的需要。通常，随纸中的填料量提高或如果基重降低，纸的刚度弱化。在印刷纸中使用填料时，刚度的这种降低与强度的降低一起构成品质方面的主要问题。传统上，通过添加单独的增强添加剂或降低填料量来解决这一问题。但是，考虑到纸浆的价格和性质，这不是可盈利的。
用作纸和纸板制造中的填料的最常见粘土矿物是主要由高岭石构成的高岭土。高岭土矿物具有包含二氧化硅的四面体层和氧化铝的八面体层的双层层状结构。这些层通过氧原子互连。由于高岭土表面的硅烷醇基团，当悬浮在水中时，高岭土矿物的表面带负电荷且其边缘带正电荷。通过干法或湿法制造高岭土；但是，在湿法中，可以在各种工艺阶段对高岭土最终亮度施加更大的化学影响。最常见的商业高岭土等级包括水洗、层离、煅烧和化学结构化的高岭土。水洗等级通常含有在它们的表面互相贴合的若干高岭土片。在层离等级中，通过将它们研磨成较小组和单高岭土片，分离高岭土表面。通过使具有方便地小粒度分布的高岭土片在大约1000℃的温度下部分相互熔合，制造煅烧高岭土。在超过450℃的温度下，高岭土晶体的结构开始改变。在大约500–800℃的温度下加热的高岭土晶体被称作偏高岭土。偏高岭土和煅烧高岭土的优点特别表现为与水洗和层离高岭土相比亮度和不透明度的改进。这基于下述事实：在煅烧高岭土中的高岭土片之间，存在有效散射光的空气与高岭土界面。在该结构化高岭土的结构中形成的孔隙进一步有助于油墨凝固。化学结构化高岭土的制造基于相同界面的形成，但在这种情况下，界面可互相化学键合——非借助高温。化学结构化高岭土的光散射效率通常在层离和煅烧高岭土之间。
使用高岭土以及其它填料的最大缺点特别是在用填料替换物料时纸或纸板结构的强度的弱化。这是因为填料通过本身附着到纤维表面上而防止在纤维之间形成氢键。
在说明书FI 20020566中，已经证实，通过使用平均粒度超过5微米的结构化填料附聚物，用与小于5微米的正常填料相同的填料含量实现纤维网络的改进的强度。说明书FI 20085227进一步表明，通过改进超过5微米的填料附聚物的表面的形成氢键的能力，实现纤维网络的强度和刚度的进一步改进。
以此方式，获得具有适合填充纸浆纤维之间的开孔的尺寸级的填料颗粒。由此实现纤维产品的所需强度并同时可替代一部分纸浆。通常，在现有技术中，实现强度是足够的。但是，填料和添加剂的另一用途是极难与改进产品强度一起改进的留着率（rention）。
在纸或纸板的制造中，已知通过将固体物质纸浆脱水形成纸或纸板产品。在所有原材料中，水的量明显最高，理念是借助网部、压榨部和干燥部从最终产品中尽可能快地除去水。脱水是影响造纸经济性的最重要因素之一，且理念是通过各种絮凝剂和凝结剂等以化学方式实现其。关于机械脱水，目的是借助网部、压榨部和干燥部实现其。更有效的脱水也导致在干燥部中对干燥能量的需求降低。
各种填料也比纤维结合较少的水，由于加速脱水而有助于它们的使用的经济优点。在网部、压榨部和干燥部中，在使用填料时，较低的保水能力表现为较快脱水和因此在干燥中的较低能量成本。
通常，填料和纤维具有阴离子电荷。因此，为了改进填料留着率，通常应向纸浆供应离子或聚合物形式的阳离子电荷以使填料结合到纤维网络上。在印刷纸中，由干纤维计算的填料含量为大约30%。可以将助留分成机械和化学助留，其中化学助留确实更重要。机械助留对高基重的纸板更有意义。
在用填料替代纤维时纸或纸板产品的强度和刚度的降低主要由下述事实造成：因为填料表面不形成氢键，填料弱化纤维之间的氢键形成。目前，填料直接添加到纸浆中。在网部，只有一部分添加的填料附着到成品纸或纸板幅上。其余填料行经白水系统以最终构成成品纸或纸板结构的一部分，但随后主要由于各种疏水物质附着到白水系统的填料上，各种运行性问题的风险提高。在造纸或纸板机中，由这造成的运行性问题通常表现为例如丝网和毡的污染、断裂。白水系统的一部分填料也最终困扰污水处理装置，因为其无法完全随成品纸或纸板离开该工艺。
因此，需要这样的的纤维产品：其中填料本身更有效附着到纤维上，并同时赋予产品与已知解决方案相比优选进一步改进的有利强度性质。
发明概述
本发明的一个目的是提供具有良好强度和高不透明度的新型纸或纸板产品。
本发明的一个目的特别是提供含有附着在纤维之间的颗粒和附着到纤丝上的碳酸盐作为填料的新型纸或纸板产品。
本发明的目的是在纸和纸板产品的制造中利用含碳酸盐的水性盐组合物（aqueous, carbonate-bearing salt composition）悬浮结构化高岭土。以此方式，确保在网部中的尽可能快的脱水和高的网上留着率（wire retention）以及纸和纸板的特定品质性质的改进。为了并入高岭土片，尤其可以使用胶乳作为粘合剂，借此使高岭土片和堆叠体互相附着以通过混合技术或喷雾干燥由高岭土浆料形成颗粒或附聚物。目的是提供平均粒度超过5微米的结构化高岭土。由此干燥的结构化高岭土可随后通过在炉中加热转化成煅烧高岭土或偏高岭土。在纸或纸板的制造中，通过使用根据本发明悬浮在水性溶液中的结构化高岭土实现改进，由此在网部中采用更快的脱水和更高的留着率。优选在网部结尾和/或在压榨部后，由在该水性盐组合物中制备的高岭土浆料，借助pH、压力或温度的提高使碳酸盐填料沉淀到纤维结构上。目标是在纤维结构的内腔和纤丝中引入所需量和分布的沉淀碳酸盐填料，由此防止结构化高岭土的使刚度变弱的作用。同时，由此制成的碳酸盐填料提高了单独使用结构化高岭土实现的亮度、不透明度和适印性。在理想的纸或纸板结构中，由此制成的碳酸盐填料包含在纤维的纤丝中以尤其提高刚度，且结构化高岭土包含在纤维网络的空隙中，由此，因填料防止在纤维之间形成氢键而造成的纤维网络的强度和刚度弱化会小于使用平均粒度小于5微米的填料或颜料时。
本发明因此涉及含有纸浆纤维或木纤维的纤维产品，该产品优选是纸或纸板，和这种产品的制造方法，其中填料颗粒附着在纸浆或木纤维之间和附着到纤丝上，此后由该纸浆制造所述纸或纸板。
更确切地说，本发明的纤维产品以权利要求1的特征部分中所述的内容为特征。
本发明的纤维产品的制造方法又以权利要求10的特征部分中所述的内容为特征。
本发明是多功能的并改进多种性质：纸和纸板的品质性质和制造方法的经济效能。通过将尺寸合适的碳酸盐与尺寸合适的结构化高岭土颗粒合并，本发明尤其能够改进亮度、不透明度和适印性；同时，可以在网部中加速脱水和改进留着率。使用高岭土的另一优点还包括进一步改进由沉淀碳酸盐填料赋予纤维结构的刚度、不透明度、亮度和适印性的作用。同时，最终产品的一部分纤维现在被填料替代而不使强度性质变弱。
本发明的优选实施方案详述
本发明涉及含有纸浆纤维或木纤维的纤维产品，其中填料颗粒附着在纤维之间和附着到纤丝上，一部分颗粒由高岭土、偏高岭土或煅烧高岭土的结构化附聚物或颗粒构成，且一部分由碳酸的盐或酯或其组合，优选各种状态的碳酸盐构成。
本发明证实，当在结构化高岭土浆料的制造中使用水性盐组合物时和当用碱提高用这种组合物稀释的纸或纸板浆的pH和/或提高温度时（可能与提高纸浆的固体物质含量同时），碳酸盐填料可以沉淀到纸或纸板结构上。这种沉淀碳酸盐填料对纸或纸板产品的亮度、不透明度、适印性（油墨的吸收性）、厚度和刚度具有正面作用。
该产品可含有多达25重量%的结构化高岭土颗粒（按干物质计），在纤维中至少5重量%。它们是基本球形的并具有> 5微米，优选10–40微米，更优选20–40微米的尺寸。它们由化学结构化高岭土附聚物或颗粒构成，任选加工它们以使其一部分，优选表面被煅烧或改变成偏高岭土。该填料的高岭土优选是层离、水洗、干分级（dry-classified）的或借助两种或更多种所述处理方法处理。
该产品中碳酸盐的量为至少0.01重量%（按干物质计），例如0.01–5重量%，特别是0.01–3重量%。在常压下，该碳酸的盐包含碳酸盐或碳酸氢盐，优选碳酸氢盐和胶态碳酸盐。它们可具有< 0.3纳米，最合适< 0.1纳米的平均粒度。
“胶态碳酸盐颗粒”在本申请中是指具有小于300纳米，优选小于100纳米的小平均粒度的碳酸盐。
碳酸的盐或酯优选由相应的氧化物或氢氧化物制成且它们由无机或有机盐或几种盐的复合物或混合物构成，最优选为钙盐或镁盐或其混合物。
根据本发明的一个优选实施方案，该填料颗粒通过粘合剂相互附着和附着到纤维上，所述粘合剂优选是胶乳、二氧化硅、明矾或醛或其混合物，最优选为0.5–50重量%的量。
该产品可进一步含有其它助留剂或絮凝或凝结微粒或其混合物，优选至少微粒，最优选与传统助留剂一起。
各种合成和天然聚合物在本发明中充当助留剂。天然聚合物通常被称作多糖。这些的实例包括淀粉，如果不考虑纤维，其是纸和纸板制造中最常用的天然聚合物。关于合成聚合物，应提到聚丙烯酰胺。聚合物特别选自聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、淀粉、聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚丙烯酰胺、聚胺、淀粉基凝结剂、上述的任何共聚物或两种或更多种这样的聚合物或共聚物的混合物。该聚合物最优选是聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚胺、聚丙烯酰胺或其中两种或更多种的共聚物。
无机的所谓微粒优选与这些聚合助留剂一起使用以改进脱水、留着和成形。在这些无机微粒中，胶态二氧化硅（聚硅酸、二氧化硅溶胶（silicon dioxide sol）、微凝胶等）和膨润土尤其适合此用途。其它替代品包括其它溶胶、凝胶、微凝胶、硅酸和聚硅酸或含有膨润土或二氧化硅的它们的混合物。
该产品还可含有一种或多种本身已知的化学品，其选自铝化合物、浆料胶料（stock sizes）、表面施胶剂、防粘剂、着色剂、淀粉、荧光增白剂、分散剂、防沫剂、塑料颜料和传统填料和涂料。
本发明还涉及这样的纤维产品的制造方法，其中
- 将氧化物或氢氧化物添加到水性溶液中以形成氢氧化物浆料，并通过向该溶液输送二氧化碳来将该溶液的pH降至6.0–8.3的范围，以使由该溶液的固体物质总重量计算，由二氧化碳和氢氧化物浆料形成的碳酸的盐的含量为至少0.01%，由此形成盐组合物；
- 将高岭土片或堆叠体或两者与粘合剂一起悬浮在水中，由此形成高岭土组合物；
- 在喷雾干燥器中由该高岭土组合物制造高岭土滴，所述高岭土组合物由高岭土片或堆叠体或两者形成并含有粘合剂，由此还蒸发过量水，由此形成结构化高岭土颗粒；或由在上述盐组合物或其溶解部分中的呈含粘合剂的浆料形式的高岭土片或堆叠体或两者借助混合技术形成这些结构化高岭土颗粒；
- 任选地，将该喷雾干燥的结构化高岭土颗粒与上述盐组合物或其溶解部分混合；
-将由此形成的结构化高岭土颗粒与该盐组合物或其溶解部分一起混合到纸或纸板浆中，由此形成纤维分散体；和
- 在将该分散体过滤、压榨和干燥成纸或纸板的同时，使碳酸盐从该盐组合物沉淀到该分散体中的颗粒中。
简言之，在本发明的方法中，用根据本发明悬浮在盐组合物中的高岭土组合物稀释纸或纸板浆的固体物质。该盐组合物由在生产状态全程中添加到水溶液中或在保持低于8.3的pH下在水性溶液中产生的碳酸盐状态（即碳酸盐和碳酸氢盐）和钙或镁离子或其混合物构成。这些碳酸盐状态尤其可包括在pH低于8.3时在水性溶液中形成的胶体大小的碳酸盐颗粒、碳酸氢根离子、碳酸根离子和碳酸。
在本发明中，在位于造纸机的网前箱之前的纸或纸板产品制造阶段将结构化高岭土的浆料添加到与上文所述类似的盐组合物中，或在这种盐组合物中形成结构化颗粒。
该结构化高岭土浆料非常可用于例如在造纸机的网部中加速脱水和改进留着。例如，在纸或纸板的干燥中，可以使碳酸盐从该盐组合物沉淀到纤维结构上，该碳酸盐增强高岭土的光散射效率，由此不透明度和亮度提高，同时填料总量保持相同。除在纸和纸板干燥中发生的温度提高外，可以通过提高pH（例如通过使用碱）或通过提高网部、压榨部和干燥部中的压力来沉淀碳酸盐。但是，必须在长和短周期中设法使纸或纸板制造的pH保持在酸性侧。在水性溶液中的高岭土浆料天然酸性，而碳酸钙和滑石浆料为碱性。在通过提高温度或压力或通过靠添加碱提高pH来提高循环水的pH的情况下，这不在造纸或纸板机的网前箱或网部之前进行。
所述“水性溶液”可以是任何含水溶液。
但是，根据本发明的一个优选实施方案，这种水性溶液是原水、化学或机械净化水、网用水（wire water）、净化至各种纯度的过滤水、或造纸厂中使用的另外种类的水或它们的混合物，优选为从中分离或已从中分离固体物质的过滤水或工艺用水。
根据本发明的另一优选实施方案，所用的所述水性溶液由化学浆（硫酸盐或亚硫酸盐纸浆）、机械或化学机械纸浆、借助碱制成的纸浆、再生纤维、脱墨浆（通过洗涤或浮选净化）、纳米纤维素、涂覆的筛渣（coated reject）、未涂覆的筛渣（uncoated reject）或其混合物构成。
特别根据这种第二优选实施方案，首先由该水性溶液制造纸浆，将该纸浆的固体物质与该纸浆中的溶液混合，此后进行上述方法的阶段。
除所述水性溶液外，“盐组合物”因此含有碳酸的盐。该盐组合物优选由镁或钙的碳酸盐或碳酸氢盐或其混合物构成，其优选通过将氧化物或氢氧化物的浆料添加到该水性溶液中和通过向该溶液输送二氧化碳，以使该水性溶液中的pH在此阶段全程保持基本低于8.3来制造，由此形成碳酸氢盐和胶态碳酸盐，它们的平均粒度< 0.3纳米，最优选< 0.1纳米。
在造纸和纸板机中，目标通常是使白水系统的pH保持在6–8内。例如，随后利用碳酸盐离子的化学和由其提供的pH缓冲。
在酸性pH下，可溶二氧化碳(CO2)和在次要程度上，碳酸(H2CO3)，是碳酸盐的主要状态。在中性（pH 7左右）和碱性范围内，碳酸氢根（HCO3 -）是碳酸盐的主要状态，直至pH 10。“主要”是指至少50重量%的状态包含碳酸盐。在极碱性范围（pH > 10）内，碳酸根（CO3 2-）是主要状态。在从碱性范围移向酸性范围时，基本所有CO3 2-在大约8.3的pH下转化成HCO3 -形式。在纸和纸板制造的最重要的pH范围pH 6–8内，碳酸氢根（HCO3 -）因此是主导状态。
“结构化高岭土颗粒”由该高岭土组合物的高岭土片或堆叠体制成，其可能进一步加工，以使至少一部分高岭土，优选其表面的至少一部分转化成偏高岭土或煅烧高岭土。
通过借助粘合剂喷雾干燥该高岭土浆料，制造结构化高岭土的颗粒或附聚物。为了喷雾干燥，可以使用旋转雾化器、排料喷嘴、双流体喷嘴、超声或上述这些的组合。
可以由这些颗粒或附聚物通过在炉中加热喷雾干燥的高岭土颗粒或附聚物或借助粘合剂使用混合技术制成的那些制造偏高岭土或煅烧高岭土。在“结构化”高岭土的制造，即喷雾干燥中，还可以使用非高岭土的原材料。在喷雾干燥或与粘合剂一起使用混合技术之前，可以例如将碳酸钙、二氧化钛、滑石或二氧化硅或几种物质等添加到在制造颗粒或附聚物之前在水性溶液中制成的高岭土浆料中。
除了这些颗粒和附聚物外，该“纤维分散体”含有纤维源、粘合剂和上文提到的盐组合物。在本发明中，纤维可以由化学浆或机械浆构成。例如，硫酸盐和亚硫酸盐纤维素纤维、溶解浆、纳米纤维素、化学机械纸浆(CTMP)、热机械浆(TMP)、压力磨木浆(PGW)、磨木浆、再生纤维或脱墨浆的纤维可充当纤维。粘合剂沉降在形成的高岭土颗粒的表面上并通过将颗粒互相粘合并特别通过将颗粒粘合到纤维上来发挥作用。
絮凝剂、凝结剂或微粒或它们的混合物或共聚物可以以由该溶液或分散体的固体物质总重量计算至少0.01%，特别是大约0.01–3%的量作为助留剂添加到该水性溶液或纤维分散体中，优选至少微粒，最优选与传统絮凝剂或凝结剂一起。
也可以将一种或多种本身已知的化学品添加到该纤维分散体中，该化学品选自铝化合物、浆料胶料（stock sizes）、表面施胶剂、着色剂、淀粉、荧光增白剂、塑料颜料、天然和合成聚合物和填料和涂料。
在纸或纸板制造的干燥阶段或通过提高pH，可以将该盐组合物中所含或与该纤维分散体混合的碳酸氢根离子转化成碳酸盐。相应地，在提高温度时，释放二氧化碳且碳酸氢根根据下列反应方程式与游离钙或镁离子反应：
Ca2+ + (HCO3 -)2 → CaCO3↓ + CO2↑ + H2O↑。
在用碱，例如NaOH或Ca(OH)2提高pH时，可以根据下列反应方程式沉淀碳酸盐颗粒：
Ca2+ + (HCO3 -)2 + 2NaOH → CaCO3↓ + Na2CO3 + 2H2O.
Ca2+ + (HCO3 -)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ + 2OH-。
由此形成的碳酸盐颗粒安置在纤丝与纤维之间，保持纤丝在它们的向外位置和为该纸或纸板的结构提供不透明度、亮度、刚度和厚度（蓬松性）。该纸或纸板表面上的碳酸盐特别改进印刷油墨的吸附。一部分沉淀碳酸盐也在纤维的内腔和孔隙内。结构化高岭土又填充留在纤维网络的纤维之间的空隙，由此与使用例如平均粒度为3微米或更小的纯填料时相比较少降低强度和刚度。
由这些成分形成的分散体随后混合形成纸浆，其在本发明的方法的最后阶段过滤、压榨并干燥成纸或纸板产品。在此阶段，通常，大约10微米的开孔留在纤维之间。但是，在除水时，本发明中所用的尺寸大约10微米的高岭土附聚物从该纸浆漂移到这些开孔中，由此提高可形成氢键的表面积。使用商业填料时，强度的降低更显著，因为纤维之间的用于形成氢键的表面积较少。因此，在本发明中使用平均粒度为大约15微米的结构化高岭土。
下列实施例描述了本发明的具体优选实施方案。它们旨在例示由本发明实现的益处和优点，而不限制本发明的范围。
实施例
下列结果表明，通过合并结构化高岭土和碳酸盐（其在分散体中沉淀并源自碳酸的盐），获得亮度、不透明度、适印性、强度和刚度的最佳结果。
将高岭土悬浮在酸性水中和在纸浆中使用其在网部、压榨部和干燥部中加速脱水和改进留着率。
实施例1. 结构化高岭土和酸性水的制造
在此实施例中，在离子交换水中制造盐组合物，其在下文中被称作酸性水（下面也称作“AW”）。首先，将25千克离子交换水称入各个可密封塑料罐（体积30升）中。向其中加入170克烧石灰（CaO），在添加前已在45℃下在600克离子交换水中熟化。通过将二氧化碳添加到由此形成的弱氢氧化钙浆料Ca(OH)2中，pH从大约12降至6.3。使这种溶液沉降12小时，此后从该罐中分离尚未沉降的胶体部分。在试验中不使用沉降在底部的沉淀物。
将Dry Covergloss (Kamin LLC)高岭土粉末在离子交换水中悬浮至20%的干物质含量。在淘析中，使用0.2% Dispex N40 (BASF)分散剂和8%胶乳（Acronal S505, BASF），由高岭土重量计算。此后，将该悬浮液喷雾干燥（Niro, mobile minor）。该悬浮液的进料速率为50 ml/min，雾化器的旋转速度为大约25 000转/分钟，干燥空气的温度为250℃，且输出空气的温度为110℃。将干燥的结构化高岭土（下文为“struc”）冷却至室温并悬浮在酸性水中以形成20%浆料。由此制成的结构化高岭土（struc+AW）的平均粒度为15微米（Sedigraph 5120, Micromeritics）。
实施例2. 结构化高岭土浆料的添加对由该纸浆制成的纸的性质的影响
在此试验系列中，使用Valley研磨机首先研磨漂白松木浆和漂白桦木浆的混合物至30的SR值。在该纸浆重量中松木浆的量为30%且桦木浆的量为70%。根据标准方法SCAN-C 25:76研磨纸浆。这种纸浆用离子交换水根据本发明稀释至0.2%的稠度，向其中加入0、20或40%（由干纸浆计算）的根据前一实施例制成的结构化高岭土和酸性水的20%浆料(struc+AW)。此外，为了比较结果，制造用纯离子交换水稀释至0.2%的纸浆，向其中加入0、20或40%的沉淀碳酸钙（由干纸浆计算）（PCC, Precarb FS-240, Shaefer Finland Oy）、Covergloss (Kamin LLC)或Alphatex (Imerys)。在将其添加到纸浆中之前，由所有这些在离子交换水中制造20%浆料。这些试验点被称作struc+AW、struc、PCC、Covergloss和Alphatex。
关于缩写：
“Struc”是指结构化高岭土；
“PCC”是指沉淀碳酸钙；
“Covergloss”是含有传统非结构化高岭土的填料；和
“Alphatex”是传统非结构化煅烧高岭土。
在酸性水（由此该试验点也由缩写AW表示）或在纯离子交换水中由所有这些制造浆料并将这种浆料添加到纸泥中，由其形成根据该试验点的纸浆。
由由此制成的稠度0.2%的纸浆，根据标准SCAN-C 26:76 (SCAN-M 5:76)在没有循环水的片材模具中制造80克/平方米的片材。通过使用阳离子聚丙烯酰胺(Praestaret PK 435)作为助留剂，由各试验点制造10个片材。通过在没有剪切力的情况下混合，添加250 g/t聚丙烯酰胺。此后，湿压这些片材并如Pertti Aaltonen在1986年的公开 (Pertti Aaltonen: Kuituraaka-aineen ja paperin testausmenetelmi? (Testing methods for fibre raw material and paper), Otakustantamo, 1986)中所述在转筒式干燥机中干燥（120℃, 2小时）。将由此制成的所有片材输送以在23℃和50%相对湿度下通风48小时。此后，核实片材的基重并测定这些性质：
填料含量 (525℃和2小时)
ISO亮度 (L&W Elrepho Spectrophotometer SE070), ISO 2470
不透明度 (L&W Elrepho Spectrophotometer SE070), ISO 2471
Scott结合(Scott bond) (Internal bond tester Huygen), Tappi-UM403
刚度 (L&W纸弯曲试验机SE160), ISO 2493/SCAN-P 29:95。
片材的基重为80克/平方米的目标基重，准确度为±0.6 克/平方米。在此试验中，通过测量光学密度，评估片材的印刷性质。通过Universial Testprinter (Testprint B.V.)使用Cold set black (Sun Chemical, 粘度7.3 Pas)在片材的网面（wire side）上用10毫克油墨印刷片材。在印刷后24小时后，使用密度计（Macbeth）由通风和干燥的样品测量光学密度。Universial试验印刷机使用630 N的压力和1 m/s的速度。
根据由片材测得的（525℃和2小时）填料含量，将结果线性正规化至10%的相同填料含量。95%的可靠性是指95%的置信区间。
表1. 80克/平方米的片材，正规化至10%的填料含量.
试验点 不透明度, % 亮度, % Scott结合, J/m2 刚度, μNm 光学密度, 10 g
Covergloss 85.5 82.2 242 78 1.30
Alphatex 87.5 83.4 260 65 1.42
PCC 87.1 84.5 267 68 1.44
Struc 88.4 83.0 312 85 1.52
Struc+AW 89.2 85.3 315 138 1.56
95%的可靠性 ±0.4 ±0.2 ±12 ±6 ±0.06
如结果所示，将悬浮在酸性水中的结构化高岭土(struc+AW)添加到纸浆中和使该结构化高岭土与由此沉淀的碳酸盐合并，比单独使用结构化高岭土（struc）或单独使用PCC（PCC）更多地改进亮度、不透明度、强度、刚度和适印性（光学密度）。强度（Scott结合）也提高，而尺寸大约15微米的圆形结构化高岭土比使用较小尺寸的填料（Covergloss, Alphatex和PCC）时更少地弱化纤维之间的氢键形成。
实施例3. 悬浮在酸性水中的传统高岭土对纸的性质的影响
在此实施例中，将干Intrafil C (Imerys)——其是传统高岭土，悬浮在酸性水或离子交换水中至20%的干物质含量。如实施例1中那样制造所用酸性水。
使用Valley研磨机首先研磨漂白松木浆和漂白桦木浆的混合物至35的SR值。在该纸浆重量中松木浆的量为30%且桦木浆的量为70%。根据标准方法SCAN-C 25:76研磨纸浆。将这种纸浆稀释至0.2%的稠度，向其中加入悬浮在0、20或40%离子交换水中的Intrafil C (Intra)或悬浮在酸性水中的Intrafil C (Intra+AW)。
由由此制成的稠度0.2%的纸浆，根据标准SCAN-C 26:76 (SCAN-M 5:76)在没有循环水的片材模具中制造80克/平方米的片材。使用阳离子聚丙烯酰胺(Praestaret PK 435)作为助留剂，由各试验点制造10个片材。通过在没有剪切力的情况下混合，添加250 g/t聚丙烯酰胺。此后，湿压这些片材并在转筒式干燥机中干燥（120℃, 2小时）。
将由此制成的所有片材在23℃和50%相对湿度下通风48小时。此后，核实片材的基重并测定这些性质：
填料含量(525℃和2小时)
ISO亮度 (L&W Elrepho Spectrophotometer SE070), ISO 2470
不透明度 (L&W Elrepho Spectrophotometer SE070), ISO 2471
刚度 (L&W纸弯曲试验机SE160), ISO 2493/SCAN-P 29:95
厚度 (L&W厚度试验机SE51), ISO 534。
表2. 80克/平方米的片材，正规化至10%的填料含量.
试验点 不透明度, % 亮度, % 厚度, μm 刚度, μNm
Intra 84.3 82.4 132 74
Intra+AW 86.5 84.6 173 109
95%的可靠性 ±0.4 ±0.2 ±2 ±8
如结果所示，使用传统高岭土时，不透明度和亮度特别没有像使用结构化高岭土时改进得那么多。

Claims (18)

1.含有纸浆纤维或木纤维的纤维产品，其特征在于填料颗粒附着在纤维之间和附着到纤丝上，它们的一部分由化学结构化高岭土附聚物或颗粒构成，和一部分由碳酸盐构成。
2.根据权利要求1的产品，其中在所述纤维之间、在所述纤维和所述填料颗粒之间，以及在所述纤维的纤丝和所述填料颗粒之间提供粘合剂，所述粘合剂优选是胶乳、二氧化硅、可溶铝或醛或其混合物，优选为0.05–20重量%的量。
3.根据权利要求1或2的产品，含有占纤维的最多25重量%，优选占纤维的至少5重量%的结构化高岭土颗粒。
4.根据前述权利要求任一项的产品，其中所述结构化颗粒具有基本球形和> 5微米，优选10–40微米，更优选20–40微米的尺寸。
5.根据前述权利要求任一项的产品，其中所述结构化填料的高岭土是层离、水洗、干分级的或其使用两种或更多种所述处理方法处理，优选通过加热至少在所述颗粒的外表面上变成偏高岭土或煅烧高岭土。
6.根据前述权利要求任一项的产品，其中在常压下所述碳酸的盐是碳酸盐或碳酸氢盐，优选碳酸氢盐和胶态碳酸盐，更优选具有< 0.3纳米，最合适< 0.1纳米的平均粒度。
7.根据前述权利要求任一项的产品，其中由相应的氧化物或氢氧化物形成的碳酸盐或碳酸氢盐或其混合物是沉淀的无机或有机盐或几种盐的复合物或混合物，所述盐优选是钙盐或镁盐或其混合物。
8.根据前述权利要求任一项的产品，进一步含有助留剂或絮凝或凝结微粒或其混合物。
9.根据前述权利要求任一项的产品，其进一步含有一种或多种本身已知的化学品，其选自铝化合物、浆料胶料、表面施胶剂、着色剂、淀粉、荧光增白剂、塑料颜料、天然和合成聚合物以及填料和涂料。
10.根据权利要求1-9任一项的产品的制造方法，其特征在于
- 将氧化物或氢氧化物添加到水性溶液中以形成氢氧化物浆料，并通过向该溶液输送二氧化碳来将该溶液的pH降至6.0–8.3的范围，以使由该溶液的固体物质总重量计算，由二氧化碳和氢氧化物浆料形成的碳酸的盐的含量为至少0.01%，由此形成盐组合物；
- 将高岭土片或堆叠体或两者与粘合剂一起悬浮在水中，由此形成高岭土组合物；
- 在喷雾干燥器中由该高岭土组合物制造高岭土滴，所述高岭土组合物由高岭土片或堆叠体或两者形成并含有粘合剂，由此还蒸发过量水，由此形成结构化高岭土颗粒；或由在上述盐组合物或其溶解部分中的呈含粘合剂的浆料形式的高岭土片或堆叠体或两者借助混合技术形成这些结构化高岭土颗粒；- 将形成的结构化高岭土颗粒与所述盐组合物或其溶解部分一起混合到纸或纸板浆中，由此形成纤维分散体；和
- 在将该分散体过滤、压榨和干燥成纸或纸板的同时，使碳酸盐从该盐组合物沉淀到该分散体中的颗粒中。
11.根据权利要求10的方法，其中所述水性溶液是原水、化学或机械净化水、网用水、净化至各种纯度的过滤水、或造纸厂中使用的另外种类的水或它们的混合物，优选为从中分离或已从中分离固体物质的过滤水或工艺用水。
12.根据权利要求10的方法，其中所用水性溶液是化学浆（硫酸盐或亚硫酸盐纸浆）、机械或化学机械纸浆、用碱制成的纸浆、再生纤维、脱墨纤维、纳米纤维素浆、涂覆的筛渣、未涂覆的筛渣或其混合物。
13.根据权利要求10-12任一项的方法，其中首先由所述水性溶液制造纸浆，将所述纸浆的固体物质混入所述溶液中，此后进行根据权利要求9的阶段。
14.根据权利要求10-13任一项的方法，其中所述盐组合物由镁或钙的碳酸盐或碳酸氢盐或其混合物通过将氧化物或氢氧化物的浆料添加到所述水性溶液中和向所述溶液输送二氧化碳，以使所述水性溶液中的pH在此阶段全程保持基本低于8.3来制造，由此形成碳酸氢盐和胶态碳酸盐，它们的平均粒度< 0.3纳米。
15.根据权利要求10-14任一项的方法，其中所述结构化高岭土的颗粒是至少在它们的外表面上通过加热转化成偏高岭土或煅烧高岭土的颗粒或附聚物。
16.根据权利要求10-15任一项的方法，其中将粘合剂添加到所述高岭土浆料中，同时混合，由此所述粘合剂沉降在所述高岭土表面上，特别是在由所述高岭土形成的结构化颗粒的表面上。
17.根据权利要求10-16任一项的方法，其中将一种或多种本身已知的化学品添加到所述纤维分散体中，所述化学品选自铝化合物、浆料胶料、表面施胶剂、着色剂、淀粉、荧光增白剂、塑料颜料、天然和合成聚合物以及填料和涂料。
18.根据权利要求10-17任一项的方法，其中将助留剂或凝结或悬浮微粒或它们的混合物或共聚物以由所述溶液或分散体的固体物质总重量计算至少0.01%，特别是大约0.01–3%的量添加到所述水性溶液或纤维分散体中。
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