TW499527B - Manufacture of strengthened paper - Google Patents

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499527 ^____^_ '經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ___ BZ_^--- 發明說明（f) ， 本發明是關於利用澱粉以生產強化紙。用於造紙和利 % 用澱粉以製造強化紙的不同方法係已說明在例如 WO95/33096，其倂於本文爲參考文獻。 現今令人感興趣之造紙的方法包括提供纖維素稀獎料 懸浮液，凝聚該懸浮液，剪切已凝聚的懸浮液，添加再凝 聚組成物以再凝聚經剪切的懸浮液，將懸浮液經由抄網以 形成濕紙片，和乾燥該紙片。凝聚作用的發生一般是利用 p然的或合成的聚合留存助劑；及再凝聚作用的發生一般 ^利用皂土或其它陰離子微粒子物質的水溶液。 已經知道有將澱粉漿包括在最後紙片中以便改善其強 度。一種傳統的處理包括在乾燥之前，將實質上完全蒸煮 之澱粉溶液加至紙片上。也已經知道有將部份蒸煮澱粉或 完全未蒸煮澱粉加至紙片上，並在乾燥期間蒸煮。也已經 知道在將懸浮液排出之前，將未蒸煮澱粉包括在水性懸浮 液中’例如，由於以聚合物留存助劑或以再凝聚組成物加 入。實質上未蒸煮澱粉可能已經被少量的蒸煮，以便有利 於最後的蒸煮，但大多數或所有蒸煮係在乾燥階段中進行 ’藉此將實質上未蒸煮澱粉在最後紙片中轉化爲實質上已 完全蒸煮的澱粉。 在本發明中，已實質上完全蒸煮之澱粉在懸浮液已凝{ 聚之後’且較佳在經凝聚懸浮液已經剪切之後，加入懸浮 液中。水性再凝聚組成物較佳包括已完全蒸煮之澱粉。 水性再凝聚組成物較佳包括陰離子微粒子物質的水性 分散液。實質上已完全蒸煮之澱粉可以預先蒸煮至實質上 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） «^1 in fl^ ϋ« 11 β·ϋ mM§ nv n · 1_· in 11 an —-_ϋ n i_i_a^ ^ 羼 mw I v···· wa (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

499527 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____B7_ 五、發明説明（） ψ 已完全蒸煮的狀態，然後將已蒸煮澱粉和陰離子微粒子物 質混合以形成含其等之的最後分散液。'例如，澱粉漿可被 蒸煮，然後和陰離子微粒子物質的水性分散液混合。 然而，再凝聚組成物的製備較佳將實質上未蒸煮之澱 粉和微粒子物質之水性分散液混合並在該分散液中蒸煮澱 粉。若須要時或合乎需要的，所得分散液可以再用水稀釋 。似乎在微粒子物質的存在下，蒸煮澱粉將在再凝聚組成 物中形成特別所欲的結構。 ’ 較佳陰離子顆粒物質是膨脹黏土 .，例如矽砂，膠體矽 酸及膠體矽砂，聚矽酸鹽，及聚矽酸微膠及以鋁將上述改 性的部分，和有機微粒子，例如WO95/33096，其中有詳 盡敘述。 其他可以使用的再凝聚組成物爲聚合物之水性溶液， 其一般和聚合留存助劑相反離子性，其中該留存助劑是用 來導致纖維素稀漿料懸浮液起始凝聚，且特別地再凝聚組 成物可爲如WO98/29604中所說明之物質。 澱粉在排出之前必須完全蒸煮，及較佳在加入纖維素 稀漿料懸浮液之前，此處意指纖維素顆粒散開並且成爲實 質上完全凝膠。自然地，在蒸煮期間，通常必須依傳統地 維持澱粉在某種程度的攪拌下。 較佳實質上沒有未蒸煮之澱粉包括在排出之懸浮液中* ，且因此不需要依靠在乾燥紙片期間蒸煮澱粉。 可以被採用的澱粉可以是任何傳統的澱粉，例如陽離 子，陰離子或兩性澱粉，且可衍生自，榖類，小麥，馬鈴 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫*

訂

499527 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 B7 五、發明說明（>) 薯或樹薯粉或再生澱粉。 在本發明之另一具體實施例中，水:性再凝聚組成物可 只包含作爲必要成份的已蒸煮澱粉，其對剪切纖維素膠羽 具有明顯相反離子性以作爲再凝聚組成物。在實際上，符 合此要求的已煮熟澱粉通常爲兩性的煮熟澱粉。 因此，本發明也提供一種新穎的造紙方法，其中剪切 懸浮液之再凝聚作用的達成只要藉由加入已煮熟兩性或其 P合適澱粉，而不需要市售陰離子性的微粒子物質。此類 ^法產生滿意的留存和濾水性質，而不管微粒子物質是否 存在。 本發明所有的方法產生改良強度，例如由紙張的破裂 強度（burst strength)所指示。 欲加入澱粉的量將根據所要求的強度及懸浮液中的成 份來選擇。通常在基於纖維素稀漿料之乾重下，至少爲0.5 及通常至少1%重量比，及可高至10或15%重量比。 所使用的聚合留存助劑可以是陽離子性的澱粉，但通 常爲合成聚合物。合成聚合物可以包括如已知之低分子量 和，高分子量聚合物的組合，但通常所加入之最後聚合留存 助劑爲具有極限黏度至少爲4dl/g的合成聚合物。合成聚 合物可以是非離子性，陰離子性或陽離子性，但通常是陽s 離子性。較佳的留存助劑是極限黏度至少爲4dl/g的陽離 子性合成聚合物。典型的陽離子性聚合物可爲丙烯醯胺和· 例如二烯丙基二甲基氯化銨或二烷基氨基烷基（間）丙烯酸 酯聚合物或二烷基氨基烷基（間）丙烯醯胺聚合物(通常是酸 6 ' X > n n· n mmmmmm eammm i n .1# n n ϋ-· ·ϋ n «ϋ emmmm I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499527 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明) ， 性加成物或四級銨鹽）的共聚合物。適%合的物質已說明在 例如WO95/33096和其所引述的相關文件中。 同樣地，文獻應爲說明合適纖維物質及方法步驟的文 件。 本方法可以用來製造任何重量的紙張，包括紙板，及 低重量和高重量的紙張。本發明的特別價値在於相當低重 量的物質，因爲在該物質中，在乾燥階段期間難以達成適 當地煮熟未煮熟的澱粉。因此，例如，本發明對於製造低 於每平方公尺150公克的紙張時特別有價値，但也可以用 於製造其它高重量紙張及紙板。 如果水是硬水時，可以加入螯合劑於再凝聚組成物中 及/或在欲煮熟之澱粉的水相中。 下述實施例說明本發明。 實施例1 每平方公尺110公克手抄紙(hand paper)的製備係以傳 統上將自丙烯醯胺和陽離子單體所衍生出具有較高分子量 水溶性陽離子聚合物之纖維素稀漿料進行再凝聚，然後施 予翦應力，之後添加再凝聚組成物。 破裂強度(單位爲KPA)視再凝聚組成物而定。 在一系列的實驗中，再凝聚組成物由皂土之水性懸浮, 液組成或由具有陰離子馬鈴薯澱粉之水性懸浮液組成。當 只使用皂土時，紙張的破裂強度爲299 KPA。當陰離子性‘ 馬鈴薯澱粉在皂土分散液中煮熟時，破裂強度爲352，又 當陰離子澱粉煮熟時且在剪切之後但在皂土之前加入時， 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------------I---"--IT--------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499527 A7 B7 五、發明說明（y) Ψ 破裂強度是322。 實施例2 重複實施例1及變化再凝聚組成物。當只加入皂土時 ，破裂強度爲169。當預先煮熟的陰離子澱粉混入皂土分 散液時，破裂強度爲281。當陰離子澱粉在皂土分散液中 煮熟時，破裂強度爲350。當預先煮熟陰離子澱粉並在剪 ^ 切之後加入時，但在處理期間沒有皂土存在下，破裂強度 爲 308 〇 / 當兩性包括在皂土中並與其煮熟·，破裂強度爲271。 當兩性澱粉漿煮熟時並在剪切階段之後加入，但在沒有添 加皂土之後，或隨後獲得良好的留存，及破裂強度爲379 。在這一系列的實驗中，在基於纖維之量下，澱粉的量爲 7%。 實施例3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 對衍生自廢棄物之包裝級紙製品進行自流排水（free drainage)測試，其使用極限黏度超過12dl/g之丙烯醯胺和 二甲基胺基乙基乙烯酸酯及氯甲烷四級銨鹽的共聚合物作 ,爲留存助劑，且皂土或已煮熟澱粉做爲再凝聚組成物。對 每個劑量下之自流排水係以分別排放100毫升、200毫升 及300毫升而測量所需的秒數，且結果顯示於表1。 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499527 A7 B7 五 名务明說明( 表1__ 處理方式 劑量(ppm) 排流100ml 所需秒數 排流、00ml 所需秒數 排流300ml 所需秒數 留存助劑 皂土 留存助劑 皂土

留存助劑 已煮讎I 留存助劑 已煮熟澱粉 留存助劑 已煮熟澱粉 300 3000 500 3000 500 30000 500 40000 500 60000 5 23 15 15 2.5 12 78 66 42 37 31 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 從上述測試中可以發現，將已煮熟澱粉取代巷土可以 得到較快的自流排水。 奮施例4 對衍生自廢棄物之包裝級紙製品進行Bdtt動態留存測 試，其使用極限黏度超過12dl/g之丙烯醯胺和二甲基胺基 乙基乙烯酸酯及氯甲烷四級銨鹽的共聚合物作爲留存助劑 ，且皂土或已煮熟澱粉作爲再凝聚組成物。已排水中之固 〜體含量及留存率係測量在每個測試中，且結果顯示於表2

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表2 處理方式 劑量(ppm) 回水固體量％ 留存率％ 留存助劑 皂土 500 3000 0.240 79.6 留存助劑 已煮熟澱粉 500 40000 0.198 83.8 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499527 A7 五、發明說明（j ) 由結果顯示，具有已煮熟激粉之測試顯示改良留存的 效果。 奮施例5 重複實施例3，除了使用衍生自70%脫墨廢棄物及 30%機械將木漿的新聞用漿料紙。測試結果列於表3。 表格3 處理方式 劑量(ppm) 排流100ml 所需秒數 排流200ml 所需秒數 留存助劑 1000 3000 11 45 - 留存助劑 已煮熟澱粉 1000 40000 5 23 60 結果顯示，使用已煮熟澱粉改良排放時間。 實施例6 重複實施例4，除了使用衍生自70%脫墨廢棄物及 30%機械木漿之新聞用漿料。測試結果列於表4。 表4 處理方式 劑量(ppm) 回水固體量％ 留存率％ 留存助劑 皂土 1000 3000 0.38 68.6 留存助劑 已煮熟澱粉 1000 40000 0.27 77.7 使用已煮熟澱粉替代皂土可達到較高的留存效果。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 實施例7 重複實施例1的方法，其使用0·7%棕色碎漿料，及 10 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公爱） 499527 A7 B7 五、發明說明（^ ) 使用極限黏度超過12dl/g之丙烯醯胺和二甲基胺基乙基乙 烯酸酯及氯甲烷四級銨鹽的共聚合物作^爲留存助劑，而每 一公噸使用750克留存助劑。只單獨使用再凝聚組成物及 陰離子已煮熟澱粉、三種類型兩性已煮熟澱粉及未改性馬 鈴薯澱粉以進行五個系列的實驗。測量所形成紙片之破裂 強度且結果顯不在表5。 。表5 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 社 印 製 已煮熟澱粉再凝聚 |&成物 在不同澱粉劑量(Kg / tonne)之較正破裂強度(κρα) 5 10 20 . 30 40 陰離子Aniofax AP25 228.6 256.8 260.41 280· 6 279.5 兩離子CATO 245 259.2 284.1 273.9 308.4 316 0 兩離子CATO 247 255.0 253.9 263.0 289.3 兩離子CATO 255 257.8 266.7 294.7 _31£.4 346.7 未改性的熟馬鈴薯 澱粉 239.7 243.8 260.6 269.1 271.2 使用皂土 用。破裂強度 表6 以取代已煮熟澱粉已重複本方丨去胃 結果列於表6。 作爲比較 對不同名 殴粉劑量(Kg /t〇nne)下(較疋破麵度(Kpa) 0.5 1 2 A 皂土_ 207 210 20R 4 ----厶 w 由結果，當贿㈣e綠職_丽聚組成 物時，紙張的破裂強度可以大幅的改善。 11

Claims (1)

1. 499527

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1·一種於造紙機中製紙的方法，其包括 提供纖維素稀漿料懸浮液， 藉由添加聚合留存助劑之水性溶液以凝聚懸浮液，並 藉此形成已凝聚懸浮液，其中該留存助劑選自天然及合成 聚合物， 將已凝聚懸浮液剪切， 由添加水性再凝聚懸浮液以再凝聚已剪切懸浮液，其 中再凝聚懸浮液爲含陰離子微粒子物質之水性分散液之組 成物， 經由抄網排出再凝聚懸浮液以形成紙片，且 乾燥紙片， 其特徵在於在剪切及排出之前，將實質上已完全煮熟 澱粉加入至懸浮液中。 2. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中將實質上已 完全煮熟澱粉加在水性再凝聚組成物之中。 3. 根據申請專利範圍第1項的方法’其中水性再凝聚 組成物包括膨脹黏土，膠質矽砂，聚矽酸’聚砂酸鹽微膠 或改性矽酸鋁鹽。 4. 根據申請專利範圍第1項的方法’包括製備再凝聚 組成物的步驟，其藉由一種包括將實質上未煮熟的澱粉與 微粒子物質的水性分散液混合’並在該分散液中煮熟殿粉 的方法來達成。 5. 根據申請專利範圍第1項的方法’其中殿粉爲兩性 適用中國國家兩CNS)A4規格⑽X 297公釐） — — — —— — — — — — — — — — — — — — II — — — — — — — — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499527 B8 C8 D8 ^ΐηΙΛΑ 六、申請專利範圍 6.根據申請專利範圍第1項的方法，其中水性再凝聚 組成物中實質上不具有陰離子微粒子物質或合成聚合留存 助劑。 7·根據申請專利範圍第1項的方法，其中留存助劑選 擇自陽離子澱粉及合成聚合物。 8·根據申請專利範圍第1項的方法，其中留存助劑是 極限黏度至少爲4dl/g的合成陽離子聚合物。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ 訂/.--------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）