CN110730842A - 提高纸或纸板产品的强度性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于提高纸或纸板产品的强度性能(优选破裂强度和SCT强度)的方法。纸或纸板产品是由多层流浆箱生产的纤维幅制造的，其中在由纤维原料悬浮液形成的至少第一和第二纤维层之间形成水层，并且其中用于水层的给水包含至少一种阳离子聚合物。本发明包括在形成水层之前向给水中添加阴离子添加剂，所述阴离子添加剂选自包含阴离子合成有机聚合物、阴离子多糖和它们的任何组合的组。

Description

提高纸或纸板产品的强度性能的方法
本发明涉及根据所附独立权利要求的前序部分的一种用于提高纸或纸板产品的强度性能(优选破裂强度和SCT强度)的方法。
造纸或纸板机中的多层流浆箱在纸和纸板制造领域中是已知的。多层流浆箱通过使用单个流浆箱和成形单元(通常具有夹网成形器(gap former)应用)而用于生产分层幅，其中所述幅可以立即被排到两侧。用一个流浆箱来生产分层纸或纸板结构能够优化每一层中使用的原材料。多层流浆箱还提供经济益处，因为需要更少的成形单元。然而，多层流浆箱具有额外的要求，例如对结构化的片材形成的额外要求。
已知在由多层流浆箱形成的相邻纤维原料层(fibre stock layer)之间以均匀膜的形式供给薄的水层。这种所谓的水分层技术使用薄的水层作为流浆箱楔来稳定纤维原料层，并且生成的薄的水层防止相邻的纤维原料层混合。还已知可以将功能性添加剂供给至形成水层的给水中。例如，EP 2 784 214公开了一种用于造纸或纸板机的多层流浆箱，其能够在两个相邻的原料层之间形成水层。流浆箱的给水供应另外包括进料和计量装置，用于将为阳离子聚合物的添加剂进料并计量到给水中。然而，对于许多应用，可能期望或需要进一步的强度改进。
本发明的一个目的是使现有技术中存在的缺点最小化或甚至消除。
本发明的目的还在于提供一种能够生产具有提高的强度性能(尤其是SCT强度和破裂强度)的纸或纸板的方法。
本发明的另一个目的是提供一种改善阳离子聚合物保留至成形幅的方法。
这些目的通过具有下面在独立权利要求的特征部分中呈现的特征的本发明来实现。一些优选实施方案在从属权利要求中公开。
在适用的情况下，本文中提到的实施方案涉及本发明的所有方面，即使这并非总是单独提及。
在用于提高由多层流浆箱生产的纤维幅制造的纸或纸板产品的强度性能(优选破裂强度和SCT强度)的根据本发明的典型方法中，其中在由纤维原料形成的至少第一和第二纤维层之间形成水层，并且其中用于水层的给水包含至少一种阳离子聚合物，该方法还包括在形成水层之前向给水添加阴离子添加剂，所述阴离子添加剂选自阴离子合成有机聚合物、阴离子多糖(如阴离子淀粉)，或它们的任何组合。
根据本发明的方法的典型用途是用于提高由多层流浆箱生产的纸或纸板产品的强度性能，优选破裂强度和SCT强度。
现已令人惊讶地发现，向使用所谓的水分层技术在多层流浆箱的纤维层之间形成水层的给水中添加阴离子添加剂(阴离子合成有机聚合物或阴离子多糖(如阴离子淀粉)，或它们的组合)，显著提高最终纸或纸板的强度性能。不受理论的束缚，推测阴离子添加剂与给水中存在的阳离子聚合物形成某种聚电解质复合物。形成的这种复合物在幅脱水期间被相邻的原料层有效地保留。由于阴离子添加剂与阳离子聚合物相互作用，所以阴离子添加剂(优选阴离子合成聚合物)增加给水的粘度，并且这增加系统的耐排水性和抗剪切性。以这种方式，使阳离子聚合物向循环水中的损失最小化，并实现了形成的产品的强度的提高。在实践中，这使得能够生产克重更轻的纸和纸板产品，其仍满足强度规格。这还节省了使用的原材料和能源，并减少了所生产的产品的碳足迹。
本发明涉及通过多层流浆箱生产纤维幅，其中在由包含纤维素纤维的纤维原料形成的至少第一原料层和第二原料层之间形成给水的水层。通过使用单个多层流浆箱同时形成原料层和给水的水层。在幅形成期间，给水层通过原料层脱水。在幅形成后，将其按照纸或纸板制造领域中的常规方法进行干燥和处理。
在本文中，术语“原料层”、“纤维原料层”、“纤维层”和“纤维状层”可互换且同义地使用。所有这些术语涵盖了用于形成幅或层的木质纤维素纤维的各种水性悬浮液，其形成最终的多层纸或纸板产品的层。流浆箱处的纤维原料的稠度通常为3-20g/l。
根据本发明的一个优选的实施方案，给水还包含纤维素纤维材料，其选自未精制的纤维素纤维、精制的纤维素纤维和/或微纤化的纤维素原纤维。精制的纤维素纤维的精制水平可以为至少30°SR，优选至少50°SR，更优选至少70°SR。在本申请的上下文中，缩写“SR”表示Schopper-Riegler值，其根据标准ISO 5267-1:1999中描述的程序获得。在本申请的上下文中，术语“微纤化的纤维素”与术语“纳米纤化的纤维素”同义，并且可以包括纤维片段、纤丝细料、原纤维、微原纤维和纳米原纤维。通常，这里将微纤化的纤维素理解为具有高长宽比的释放的半结晶纤维素原纤维结构或释放的纳米级纤维素原纤维的束。微纤化的纤维素的直径为2-60nm，优选为4-50nm，更优选为5-40nm，并且长度为几微米，优选小于500μm，更优选2-200μm，甚至更优选10-100μm，最优选10-60μm。微纤化的纤维素通常包含10-50个微原纤维的束。微纤化的纤维素可以具有高结晶度和高聚合度，例如聚合度DP(即，聚合物中的单体单元的数目)可以为100-3000。
通常给水包含来自成形的幅的排水的白水，这意味着给水中存在可变量的纤维素材料，如纤维、纤维片段和/或原纤维。但是，可以将如上所述的纤维素材料(尤其是精制的纤维素纤维和/或微纤化的纤维素)添加到给水中，以增强所添加的化学品(尤其是阳离子聚合物)的保留。纤维素纤维材料充当阳离子聚合物的载体，并可以增加所形成的聚电解质复合物的尺寸。
给水可以包含<30重量％、优选1-15重量％、更优选2-15重量％、甚至更优选5-10％的纤维素纤维材料。当纤维素纤维材料是微纤化的纤维素或纳米纤化的纤维素时，纤维材料的量可以更低，优选1-5重量％。百分比是根据所生产的纸或纸板产品计算得出的。纤维素纤维材料的量允许以提供有效的强度提高但不减少或破坏成形的幅的排水性能的量添加阳离子聚合物。
在一些实施方案中，给水实际上不含纤维素纤维材料，尤其是不含未精制的纤维素纤维和/或精制的纤维素纤维。根据所生产的纸或纸板产品计算，给水中纤维素纤维材料的量可以是≤15重量％，优选0-10重量％，更优选0.1-9重量％，甚至更优选3-8重量％。
然而，如果给水中存在任何纤维素纤维材料，则给水的稠度低于形成第一和第二纤维层的纤维悬浮液的稠度。根据本发明的一个优选的实施方案，给水的稠度小于10g/l，优选小于8g/l，更优选小于6g/l。
给水用于在由纤维原料形成的至少第一和第二纤维原料层之间形成水层。根据本发明的一个实施方案，位于第一和第二纤维原料层之间的水层的稠度可以是相邻的第一和/或第二纤维原料层的稠度的至多80％，优选至多60％。根据一个实施方案，水层的稠度为相邻的第一和/或第二纤维原料层的稠度的10-80％，更优选30-60％。在相邻的第一和第二原料层具有不同稠度的情况下，基于具有最低稠度的原料层来确定合适的水层稠度值。
根据标准SCAN-M1:64，在布氏漏斗中使用无灰/白丝带滤纸Whatman589/2或等同物，来确定本申请中的所有稠度值。
除了纤维素纤维材料之外，给水还包含源自回收的纤维原材料或损纸(broke)的无机矿物颗粒，以及通常存在的其他网部水物质(wire water substance)。给水中的灰分含量可以是例如5重量％或更高。通常，进料的灰分含量可以是5-50重量％，更优选10-30重量％。使用标准ISO 1762，温度525℃进行灰分含量测量。
给水的pH可以为5左右，但是通常给水的pH为>5，优选>6或>7。在较高的pH值(例如pH>6或>7)下，阴离子添加剂的带电荷基团(如阴离子聚丙烯酰胺的羧基)以较高的程度解离。这意味着更多的带阴离子电荷的位点可用于与阳离子淀粉相互作用，并且可以获得更高的强度改进。
在pH 7下，阴离子添加剂的电荷密度可以在-0.05至-5meq/g干聚合物、优选-0.1至-4meq/g干聚合物、更优选-0.5至-4meq/g干聚合物的范围内。这提供了与阳离子淀粉的良好相互作用。
阴离子添加剂的重均分子量可以为>100 000g/mol，优选>250 000g/mol。
根据本发明的一个优选的实施方案，阴离子添加剂是或包含阴离子合成有机聚合物，其选自(甲基)丙烯酰胺和阴离子单体的共聚物，即，该添加剂是或包含阴离子聚丙烯酰胺。阴离子单体可以优选地选自不饱和的一元或二元羧酸，如丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、乌头酸、中康酸、柠康酸、巴豆酸、异巴豆酸、当归酸、惕各酸(tiglic acid)，其任何盐，以及及它们的任何混合物。丙烯酰胺的共聚物的阴离子带电量(anionicity)可以在2-70mol％、优选2-50mol％、更优选5-35mol％、甚至更优选5-11mol％的范围内。共聚物的阴离子带电量是指共聚物中源自阴离子单体的结构单元的量。已经观察到，这种阴离子带电量，尤其是较低的阴离子带电量范围，提供了极好的与阳离子聚合物的相互作用以及对原料层的吸附。
丙烯酰胺的阴离子共聚物可以例如通过溶液聚合或乳液聚合获得。它也可以是部分水解的阴离子聚丙烯酰胺或丙烯酰胺的乙二醛化阴离子共聚物。
丙烯酰胺的阴离子共聚物的重均分子量MW可以为<5 000 000g/mol，优选<2 500000g/mol，更优选<1 500 000g/mol。根据一个实施方案，丙烯酰胺的共聚物的重均分子量在100 000-5 000 000g/mol的范围内，优选在250 000-2 500 000g/mol的范围内，更优选在300 000-1 500 000g/mol的范围内。已经发现，具有低分子量的丙烯酰胺共聚物是优选的，因为当聚合物与阳离子聚合物和纤维素纤维材料接触时，它们可以以较大的量计量至进料流中而没有形成絮凝物的风险。当可以增大剂量时，结果是进一步改善所获得的强度性能。
根据另一个实施方案，丙烯酰胺的共聚物的重均分子量MW可以为>5 000 000g/mol，有时>7 500 000g/mol，有时甚至>15 000 000g/mol。在丙烯酰胺共聚物的重均分子量>5 000 000Da的情况下，其通常与助剂如明矾或聚氯化铝一起使用。在这种情况下，将阳离子淀粉和阴离子聚丙烯酰胺合并，然后添加助剂。
根据本发明的另一个实施方案，阴离子添加剂包含阴离子多糖。在本文中，多糖被理解为由聚合碳水化合物分子形成的天然聚合物，其包含通过共价键键合在一起的作为重复单元的单糖单元的长链。多糖可以从各种植物来源、微生物等中提取。多糖链含有多个能够氢键键合的羟基。阴离子多糖在多糖结构中含有阴离子基团。这些阴离子基团可以天然存在于多糖结构中，或者它们可以通过对多糖结构进行适当的化学修饰而引入。可以例如通过将羧基、硫酸根、磺酸根、膦酸根或磷酸根基团(包括它们的盐形式)或其组合并入到多糖结构中而提供阴离子基团。可以通过合适的化学修饰(包括羧甲基化、氧化、硫酸化、磺化和磷酸化)将阴离子基团引入到多糖结构中。
适合用作阴离子添加剂的阴离子多糖可以包含阴离子衍生的纤维素、阴离子衍生的淀粉，或其任何组合，包括改性纤维素和淀粉，如羟乙基纤维素、羟乙基淀粉、乙基羟乙基纤维素、乙基羟乙基淀粉、羟丙基纤维素、羟丙基淀粉、羟丙基羟乙基纤维素、羟丙基羟乙基淀粉、甲基纤维素、甲基淀粉等。
根据本发明的一个优选的实施方案，阴离子添加剂包含阴离子多糖，其可以选自阴离子羧甲基化纤维素、阴离子淀粉，或它们的任何组合。
根据一个优选的实施方案，阴离子添加剂包含羧甲基化纤维素，甚至更优选羧甲基纤维素。阴离子添加剂可以包含例如纯化的羧甲基纤维素或工业级羧甲基纤维素。羧甲基化纤维素可以通过本领域已知的任何方法来制造。羧甲基化纤维素(优选羧甲基纤维素)的羧甲基取代度可以为>0.2，优选在0.3-1.2的范围内，更优选在0.4-1.0的范围内。在一个优选的实施方案中，羧甲基化纤维素的羧甲基取代度可以在0.5-0.9的范围内，这为羧甲基纤维素提供了基本上完全的水溶解度。
根据本发明的一个实施方案，阴离子添加剂包含阴离子多糖，其包含羧甲基化纤维素，优选羧甲基纤维素，当在pH 7下测量时，其电荷密度值可以为低于-1.1meq/g干聚合物，优选在-1.6至-4.7meq/g干聚合物的范围内，更优选为-1.8至-4.1meq/g干聚合物，甚至更优选为-2.5至-4.0meq/g干聚合物。所有测量的电荷密度值均以干重计。
根据本发明的一个实施方案，阴离子添加剂包含羧甲基化纤维素，优选羧甲基纤维素，在25℃下由2重量％的水溶液测量，其粘度可以在30-30 000mPas、优选100-20000mPas、更优选200-15 000mPas的范围内。粘度值通过使用配备有小样品适配器的Brookfield LV DV1在25℃下进行测量。根据Brookfield设备手册选择锭子，并采用允许的最大转速(rpm)进行测试。
根据本发明的另一个实施方案，阴离子添加剂是或包含阴离子淀粉。阴离子淀粉可以具有0.005-0.1、优选0.008-0.05的阴离子取代度。阴离子取代度描述了淀粉中每个脱水葡萄糖单元已被取代的羟基的数目。阴离子取代基可以通过任何已知的方法引入到淀粉分子中，例如通过化学修饰，如膦酸化、磷酸化、硫酸化、磺化、酯化、醚化、氧化和/或在淀粉分子结构上接枝阴离子官能团。阴离子淀粉可以包含例如淀粉膦酸盐、淀粉磷酸盐、羧烷基化淀粉、淀粉硫酸盐、磺基烷基化淀粉、磺基羧烷基化淀粉、淀粉磺酸盐和/或氧化淀粉。
阴离子淀粉的电荷密度可以为-0.03至-0.5meq/g干淀粉，优选-0.05至-0.3meq/g干淀粉。
根据一个优选的实施方案，阴离子添加剂包含阴离子淀粉，其重均分子量可以为>1 000 000g/mol，优选10 000 000g/mol，更优选>1 000 000 000g/mol。阴离子淀粉以溶解形式使用。阴离子淀粉的溶解可以例如通过例如在喷射式蒸煮锅装置上在70-150℃、优选115-150℃的温度下蒸煮淀粉来进行。
阴离子添加剂也可以是阴离子合成有机聚合物和阴离子多糖如阴离子淀粉或羧甲基化纤维素的混合物。阴离子合成聚合物可以在阴离子多糖如阴离子淀粉的存在下聚合，或者阴离子添加剂可以是阴离子合成有机聚合物和阴离子多糖如阴离子淀粉或羧甲基化纤维素的混合物。
阴离子添加剂也可以含有阳离子基团，只要添加剂的净电荷为阴离子即可。例如，阴离子添加剂可以是丙烯酰胺的阴离子共聚物，其具有阴离子净电荷但是在其结构中存在一些阳离子基团。可选地，阴离子添加剂可以是阴离子合成有机聚合物和/或阴离子多糖(如阴离子淀粉)和阳离子组分(如阳离子淀粉)的混合物，只要该混合物即阴离子添加剂的净电荷为阴离子。
可以以保持来自于添加到给水中的阳离子聚合物、阴离子添加剂和纤维素纤维材料的添加电荷的总和为净阳离子的量添加阴离子添加剂，即阴离子合成有机聚合物或阴离子多糖，如阴离子淀粉，或它们的组合。当添加到给水中的组分的电荷总和为净阳离子时，增强了强度诱导性阳离子聚合物(如阳离子淀粉)保留至原料层。
在给水从流浆箱中排出之前，将阴离子添加剂添加到给水中。优选将阴离子添加剂(优选阴离子合成有机聚合物)与阳离子聚合物分开添加至给水中。可以在添加阳离子聚合物之前或之后，优选在添加阳离子聚合物之后，即向已经包含阳离子聚合物的给水中，添加阴离子添加剂。已经观察到，当在阳离子聚合物之后添加阴离子添加剂时，阴离子添加剂与阳离子聚合物之间的相互作用是有效的。
添加到给水中的阳离子聚合物可以是或包含阳离子淀粉或阳离子合成强度聚合物。阳离子合成强度聚合物可以是例如乙二醛化的阳离子聚合物(GPAM)、二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)的均聚物或共聚物、阳离子聚丙烯酰胺、多胺、聚酰胺-胺、聚酰胺-胺表氯醇、聚乙烯胺、聚乙烯亚胺，或它们的任何组合。当阳离子聚合物是阳离子合成强度聚合物时，它可以以0.5-3.5kg/吨进料纤维、优选1-3kg/吨进料纤维的量添加到给水中。
根据本发明的一个优选的实施方案，阳离子聚合物是或包含阳离子淀粉，其可以以3-20kg/吨进料纤维、优选6-14kg/吨进料纤维、更优选9-13kg/吨进料纤维的量添加。与不添加阴离子合成聚合物的已知水分层技术相比，这些淀粉量为最终的纸或纸板提供了改善且提高的强度性能。结果是，可以在使用相同量的阳离子淀粉时生产具有提高的破裂强度或SCT强度的纸或纸板。
阳离子淀粉可以是常规用于提高纸或纸板强度的任何湿端淀粉。阳离子淀粉在使用前进行蒸煮。阳离子淀粉优选仅添加至给水中，即原料层不含添加的阳离子淀粉。
可以向给水中添加一种或多种助剂。合适的助剂的实例是明矾和阴离子微粒，特别是阴离子二氧化硅微粒或膨润土微粒。通过添加助剂，可以改变阴离子添加剂与阳离子聚合物和或纤维素纤维材料之间的相互作用。
根据本发明的一个实施方案，除了纤维素纤维之外，第一和/或第二原料层还包含阴离子微粒和阳离子合成聚合物，例如阳离子合成絮凝剂。阴离子微粒可以是阴离子二氧化硅微粒或膨润土微粒，并且阳离子合成聚合物可以是具有高分子量的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂。当给水层通过原料层排水时，第一和/或第二原料层中的阴离子微粒和阳离子合成聚合物形成有效的助留剂，其增强对给水层中由合成阴离子有机聚合物、阳离子聚合物和任选的纤维素纤维材料形成的复合物的捕获。
本文所述的发明特别适合用于使用回收的纤维来制造纸或纸板的方法。根据一个实施方案，用于形成第一和/或第二原料层的纤维原料可以包含源自旧瓦楞纸箱板(OCC)的回收的纤维素纤维和/或回收的纤维材料。OCC可以包含用过的回收的未漂白或漂白的牛皮纸浆纤维、硬木半化学纸浆纤维、草浆纤维，或其任何混合物。根据本发明的一个实施方案，纤维原料包含至少20重量％、优选至少50重量％的源自OCC或回收的纤维材料的纤维。在一些实施方案中，纤维原料可以包含甚至>70重量％、有时甚至>80重量％的源自OCC或回收的纤维材料的纤维。
阴离子添加剂的添加改善了最终的纸或纸板的强度性能，尤其是SCT强度和破裂强度。这些是纸和纸板的重要强度性能，尤其是对于用于包装的等级。短跨距抗压试验(SCT)强度可以用于预测最终产品例如纸板箱的耐压性。破裂强度表示纸/纸板的抗破裂性，并且其定义为当压力均匀地施加在样品侧面时，使样品破裂所需的流体静压力。当增加最初原料中回收的纤维的量时，抗压强度和破裂强度通常都受到负面影响。阴离子添加剂可以改善内部粘合强度，如Z-向抗张强度或Scott粘合强度值所示。这对于多层板(如白色衬里的粗纸板或芯板)是有益的。
而且，在高基重再生牛卡(testliner)等级的制造中，也可以解决内部粘合强度低的问题。在许多纸板等级中，加工(converting)和/或印刷需要足够高的内部粘合强度。在再生牛卡制造中，通常通过施胶压榨淀粉处理来增强强度性能。然而，如果片材的基重高，如>130g/m2，则施胶压榨淀粉不能渗透到整个结构中。因此，在常规方法中，在片材的中间在Z方向上存在内部粘合强度保持弱的风险。可以在各个层之间添加根据本发明的强度体系，这解决了该问题。
根据一个优选的实施方案，在本发明的帮助下生产的纸或纸板产品是再生牛卡、瓦楞纸(fluting)、牛皮卡(kraft liner)、白面衬板、白面再生牛卡、白色衬里的粗纸板、折叠盒纸板、粗纸板、液体包装板、芯板、固体漂白板、墙纸、石膏或灰泥板、承载板或杯用板。所有这些纸或纸板产品显然都受益于SCT强度和破裂强度的综合改进。优选地，所生产的纸或纸板产品的克重在70至350g/m2的范围内。
实验部分
在以下非限制性实施例中更详细地描述本发明的实施方案。
实施例1
用中试造纸机并使用回收的配料(furnish)测试了多层流浆箱的水层中阴离子添加剂连同阳离子淀粉一起的技术性能。表1给出了所使用的纸测试设备和方法的特征。表2描述了实施例1中所使用的化学品。
在中试造纸机试验中使用的配料包括顶层的精制的回收纤维和底层的未精制的回收纤维，以及进入水层的精制的回收纤维。
表1.实施例1中使用的纸测试设备和标准。
表2.实施例1中使用的化学品
Figure BDA0002312218290000122
在中试造纸机试验中，在以下计量给料点添加化学品：在进料泵之前向水层添加精制的回收纤维，在进料泵之前在添加精制的回收纤维之后立即向水层添加淀粉，在进料泵之后向水层添加APAM，在筛网之前向顶层和背层配料添加保留CPAM，以及在筛网之后向顶层和背层配料添加胶体二氧化硅。
在测试纸样品之前，根据ISO 187在23℃和50％相对湿度下将片材预处理24小时。
表3列出了测试点和指数化的强度结果。结果表明，在水层中将APAM与阳离子淀粉和纤维一起计量给料明显改善了回收的纸板的强度性能。尤其是发现，APAM能够提供SCT强度和抗张强度的局部最大值，并具有改进的破裂强度。SCT和破裂强度是回收的纸板的主要强度规范。
表3.测试点和指数化的强度结果。剂量为干重。在顶层和背层中所有点包括CPAM300g/t和胶体二氧化硅450g/t。
Figure BDA0002312218290000131
实施例2
用动态纸页抄片器测试了多层流浆箱的水层中阴离子添加剂连同阳离子淀粉一起的技术性能。测试配料是由欧洲再生牛卡纸板片制成的回收纤维。
制备测试纤维原料，以模拟回收的纤维。使用灰分含量为约15％且包含约5％表面施胶淀粉的中欧再生牛卡纸板作为原材料。由自来水制备稀释水，其中用CaCl2将Ca2+浓度调节至520mg/l，并且用NaCl将电导率调节至4mS/cm。将再生牛卡纸板切成2×2cm的正方形。将2.7l稀释水加热至70℃。在稀释水中以2％的浓度将再生牛卡正方形润湿10分钟，然后在Britt广口瓶破碎机中以30 000转进行破碎。
通过添加稀释水将碎解纸浆稀释至0.8％的稠度，以用于第一和第二纤维层。
将打算用于水层的一部分碎解纸浆在Valley Hollander中以1.75％稠度进一步精制，直到达到SR 60的精制度。通过使用稀释水将精制的纤维稀释至0.4％稠度而获得水层。
根据SCAN-M1:64标准，在布氏漏斗中使用无灰白丝带滤纸Whatman589/2进行稠度测定。
实施例2中使用的化学品及其制备描述在表4中。
表4：用于实施例2的测试化学品及其制备。
Figure BDA0002312218290000141
将测试纤维原料添加到Techpap的动态纸页抄片器Formette中。根据表5向Formette的混合罐中进行化学品添加。所有化学品的量均以kg干化学品/吨干纤维原料计。鼓以1000rpm操作，纸浆混合器以400rpm操作，纸浆泵以1100rpm/min操作，所有纸浆均被喷雾。
首先形成47g/m2的第一纤维层(背层)。然后形成具有6g/m2的精制的回收纸浆(SR60)的水层，并且最后形成47g/m2的第二纤维层(顶层)。最后将所有的水排干。提浆时间(Scoop time)为60s。将片材从网部和片材另一侧上的1张吸墨纸之间的鼓取出。除去湿的吸墨纸和网部。在Techpap压区压机上以4.5bar的压力对片材进行湿压2次，在每次之前使片材每侧都有新的吸墨纸。将片材切成15×20cm的矩形。在STFI约束干燥机中，在130℃下，将片材在约束条件下干燥10分钟。
表5实施例2中的化学品添加剂
Figure BDA0002312218290000151
在实验室中进行测试之前，根据ISO 187在23℃和50％相对湿度下对片材预处理24小时。根据ISO 536测量基重，根据ISO 534测量松厚度(bulk)。根据ISO 15754测量Z向抗张(ZDT)。根据ISO 9895在横向(CD)上测量短跨度抗压强度(SCT)。根据Tappi T 569测量破裂强度(Burst)。通过将强度值除以片材的基重来指数化SCT和破裂强度。
测试结果列于表6。测试1是没有强度剂的比较例，测试2是具有阳离子淀粉但没有阴离子添加剂的比较例。使用APAM作为阴离子添加剂的测试3显示Z-向抗张强度、破裂强度和SCT值的改善。使用CMC作为阴离子添加剂的测试4-7表明破裂强度和SCT值的改善。Z-向抗张强度取决于松厚度。对于多层板，提高Z-向强度与松厚度的比率很重要。与比较测试1-2相比，测试3-7中的比率有所提高。与测试1相比，当Z-向抗张强度恒定时，测试5改善了松厚度。
表6实施例2的测试结果
Figure BDA0002312218290000161
实施例3
用动态纸页抄片器测试多层流浆箱的水层中的阴离子添加剂连同阳离子淀粉一起的技术性能。具有约17％的灰分含量并且包含约5％的表面施胶淀粉的中欧再生牛卡纸板被用作配料的原材料。
阴离子添加剂是阴离子淀粉A-淀粉，参见表4。实施例3以与实施例2相似的程序进行，但电导率调整为3mS/cm。表7列出了化学品添加、片材灰分和SCT(CD)强度的结果。可以看出，根据本发明的测试9和测试10产生了良好的SCT强度并且改善了灰分保留至片材。
即使参考目前似乎是最实用和优选的实施方案描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于上述实施方案，而是本发明还旨在涵盖所附权利要求书范围内的不同修改和等同技术方案。
表7.实施例3的化学品添加和结果。
Figure BDA0002312218290000171

Claims (19)

1.用于提高由多层流浆箱生产的纤维幅制造的纸或纸板产品的强度性能、优选破裂强度和SCT强度的方法，其中在由纤维原料悬浮液形成的至少第一和第二纤维层之间形成水层，并且其中用于水层的给水包含至少一种阳离子聚合物，其特征在于，所述方法包括在形成水层之前向给水添加阴离子添加剂，所述阴离子添加剂选自阴离子合成有机聚合物、阴离子多糖，以及它们的任何组合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述给水还包含纤维素纤维材料，所述纤维素纤维材料选自未精制的纤维素纤维、精制的纤维素纤维、微纤化的纤维素原纤维和/或纳米纤维素原纤维，基于所生产的纸或纸板产品，纤维素材料的量为<30重量％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，基于所生产的纸或纸板产品，所述给水包含1-15重量％、优选5-10重量％的纤维素纤维材料。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述给水的稠度低于形成所述第一和第二纤维层的纤维悬浮液的稠度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述阴离子添加剂具有>100000g/mol、优选>250 000g/mol的重均分子量，和/或在pH 7下为-0.05至-5meg/g干聚合物、优选-0.1至-4meq/g干聚合物、更优选-0.5至-4meq/g干聚合物的电荷密度。
6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述阴离子添加剂是阴离子多糖，其选自阴离子淀粉、羧甲基化的纤维素，或它们的任何组合。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述阴离子添加剂是羧甲基化的纤维素，其具有
-在pH 7下测量的低于-1.1meq/g干聚合物、优选在-1.6至-4.7meq/g干聚合物范围内、更优选在-1.8至-4.1meq/g干聚合物范围内、甚至更优选在-2.5至-4.0meq/g干聚合物范围内的电荷密度值，和/或
-通过使用Brookfield LV DV1测量的在25℃下由2重量％的水溶液测量的在30-30000mPas、优选100-20 000mPas、更优选200-15 000mPas范围内的粘度。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述阴离子添加剂是阴离子淀粉，其重均分子量为>1 000 000g/mol，优选10 000 000g/mol，更优选>1 000 000 000g/mol。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述阴离子添加剂是合成有机聚合物，其选自丙烯酰胺和阴离子单体的共聚物。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述丙烯酰胺的共聚物的重均分子量MW为<5 000 000g/mol，优选为<2 500 000g/mol，更优选为<1 500 000g/mol。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述丙烯酰胺的共聚物的阴离子带电量在2-70mol％、优选2-50mol％、更优选5-35mol％、甚至更优选5-11mol％的范围内。
12.根据前述权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述阴离子添加剂以保持来自阳离子聚合物和阴离子添加剂的添加电荷的总和为净阳离子的量添加。
13.根据前述权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述阴离子添加剂与所述阳离子聚合物分开添加。
14.根据前述权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述阳离子聚合物是阳离子淀粉或阳离子合成强度聚合物。
15.根据前述权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述阳离子聚合物是阳离子淀粉，其以3-20kg/t、优选6-14kg/t、更优选9-13kg/t的量添加。
16.根据前述权利要求1至15中任一项所述的方法，其特征在于，向所述给水添加一种或多种助剂，如明矾或阴离子微粒，优选阴离子二氧化硅微粒或膨润土微粒。
17.根据前述权利要求1至16中任一项所述的方法，其特征在于，第一和/或第二层包含阴离子微粒和阳离子合成絮凝剂。
18.根据前述权利要求1至17中任一项所述的方法，其特征在于，第一和/或第二层包含回收的纤维素纤维。
19.根据权利要求1至18所述的方法用于提高由多层流浆箱生产的纸或纸板产品的强度性能、优选破裂强度和SCT强度的用途。
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