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CN105696406A - 一种增加纸制品灰分的造纸方法及纸制品 - Google Patents

一种增加纸制品灰分的造纸方法及纸制品 Download PDF

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CN105696406A CN201410691237.9A CN201410691237A CN105696406A CN 105696406 A CN105696406 A CN 105696406A CN 201410691237 A CN201410691237 A CN 201410691237A CN 105696406 A CN105696406 A CN 105696406A
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赵玉林
陈卫国
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阿兰·史密斯
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Ecolab Inc
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Abstract

一种增加纸制品灰分的造纸方法，所述方法包括：向包括填料颗粒和水的混合物中添加絮凝剂，其中，所述絮凝剂具有5-16dL/g的比浓粘度、大于或等于1,200,000且小于或等于7,500,000的分子量和5-50mol％的阳离子电荷；从而使所述填料颗粒与所述絮凝剂絮凝后形成的絮凝物的粒度分布中中值粒度在10-150μm的范围内；其中，所述填料不单独为沉淀碳酸钙。所述方法可以增加纸制品灰分且不损失所得纸制品的品质，同时降低所得纸制品的生产成本。

Description

一种增加纸制品灰分的造纸方法及纸制品
技术领域
本发明涉及但不限于增加纸制品灰分的造纸方法以及由该方法获得的纸制品领域。
背景技术
纸制品灰分即纸制品中的无机物，一般包括了在造纸工业生产过程中添加的不可燃的填加剂(例如造纸填料)以及纸浆中的不可燃物质。纸制品灰分可以通过GB/T742-2008《造纸原料、纸浆、纸和纸板灰分的测定》记载的方法进行测定。
纸制品中灰分(尤其是造纸填料)比重的增加可以大大降低造纸的成本。
CN101736656A提供了一种具有增加的填料含量的造纸方法，所述方法包括下列步骤：提供填料颗粒、至少一种强度添加剂和纤维素纤维原料的共混料，用材料组合物处理所述填料颗粒，使所述填料颗粒与所述纤维素纤维原料混合，用至少一种强度添加剂处理混合物，以及由所述混合物形成纸板，其中所述填料颗粒的至少10％是沉淀碳酸钙且所述填料颗粒的至少10％是研磨碳酸钙，所述纤维素纤维原料包括多种纤维素纤维和水，且所述材料组合物增强了在所述纸板中的所述强度添加剂的性能。
CN103038419A公开了一种具有提高的填料含量的造纸方法，所述方法包括以下步骤：将第一絮凝剂以足以均匀地混合在分散体中而不引起填料颗粒明显絮凝的量加入到水分散体；在加入所述第一絮凝剂后，将第二絮凝剂以足以引起所述填料颗粒在所述第一絮凝剂的存在下絮凝的量加入到所述分散体，所述第二絮凝剂具有与所述第一絮凝剂相反的电荷；将所述填料颗粒与纸纤维原料结合；用选自由合成强度添加剂组成的组中的至少一种强度添加剂处理结合体；和由所述结合体形成纸垫，所述纸纤维原料包括多种纤维和水，和所述引起的絮凝提高了所述纸垫中的所述强度添加剂的性能，其中所述强度添加剂不为淀粉。
US8,088,213B2提供了一种制备用于造纸工艺中的具有特定粒度分布的絮凝填料颗粒的稳定分散体的方法，所述方法包括：a)提供填料颗粒的含水分散体；b)向所述分散体中添加足够量的第一絮凝剂以均匀地混合在所述分散体中，而不会造成所述填料颗粒的显著的絮凝，所述第一絮凝剂为阴离子絮凝剂并具有至少10dL/g的RSV，其中没有纸纤维存在于所述分散体中；c)在添加所述第一絮凝剂后，向所述分散体中添加足够量的第二絮凝剂以在所述第一絮凝剂的存在下引发所述填料颗粒的絮凝，所述第二絮凝剂与所述第一絮凝剂电荷相反并且为阳离子絮凝剂；d)剪切絮凝分散体以提供具有期望粒度的填料絮凝物的分散体；以及e)在添加填料絮凝物的分散体到纸纤维之前进行步骤a)至d)。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
市场需要可以增加纸制品灰分且不损失所得纸制品的品质，同时降低所得纸制品的生产成本的一种造纸方法及其纸制品。
发明人发现，如果一味追求纸制品灰分的增加来降低造纸成本，则会影响所得纸制品的品质。例如：造纸干强剂具有涂覆造纸填料颗粒的倾向，因而添加更多的填料会降低干强剂的效率。即存在的填料颗粒越多，就有越多的干强剂涂覆填料颗粒，并且因此就有越少的干强剂可用来使纤维素纤维结合到一起。因为存在可添加的干强剂的最大量，所以越多的填料往往意味着越少有效的干强剂。对于这种效应，沉淀碳酸钙(PCC)比研磨碳酸钙(GCC)更敏感，由于PCC更高的表面积而使PCC变得比GCC更多地被干强剂涂覆。此外，纤维素纤维仅仅能吸附有限量的干强剂。这对可使用多少干强剂和由此可使用多少造纸填料施加了限制。由于干强剂倾向于中和阴离子纤维/造纸填料电荷，并且当这些电荷过多地被中和时，抑制了干强剂的吸附。因此，如需在增加纸制品灰分的同时保持纸制品的强度，则通常需要对填料进行复杂且成本较高的预处理。
发明人经过大量的实验发现，通过向填料颗粒加入特定比浓粘度、分子量并携带一定量阳离子电荷的絮凝剂，可控制填料颗粒絮凝形成的絮凝物的特定粒度分布，形成粒径较大的填料颗粒絮凝物。如此，能够防止细小颗粒的填料覆盖纤维，促进纤维与纤维之间的结合。这样不仅能够在增加纸制品中灰分含量的同时不损失所得纸制品的品质，而且还能由于操作步骤简单且使用试剂种类少而降低所得纸制品的生产成本。
本发明实施例提供了一种增加纸制品灰分的造纸方法及由该方法制备的纸制品。该方法通过加入特定比浓粘度、分子量并携带一定量阳离子电荷的絮凝剂，可控制填料颗粒絮凝形成的絮凝物的粒度分布。从而可以增加纸制品灰分且不损失所得纸制品的品质，同时降低所得纸制品的生产成本。
因此，本发明实施例提供了一种增加纸制品灰分的造纸方法，所述方法包括：
向包括填料颗粒和水的混合物中添加絮凝剂，其中，所述絮凝剂具有5-16dL/g的比浓粘度、大于或等于1,200,000且小于或等于7,500,000的分子量和5-50mol％的阳离子电荷；
从而使所述填料颗粒与所述絮凝剂絮凝后形成的絮凝物的粒度分布中中值粒度在10-150μm的范围内；
其中，所述填料不单独为沉淀碳酸钙。
所述絮凝剂可以具有5-12dL/g的比浓粘度，可选具有9-11dL/g的比浓粘度。
所述絮凝剂可以具有1,400,000至5,000,000的分子量，可选具有3,300,000至4,400,000的分子量。
所述絮凝剂可以具有20-40mol％的阳离子电荷。
所述中值粒度可以为30-120μm，可选为40-90μm。
所述絮凝物的粒度分布跨度范围可以小于2。
相对于每吨填料颗粒，所述絮凝剂的用量可以为0.2-4kg，可选为1-3kg。
所述絮凝剂可以选自由以下单体中一种或一种以上的单体形成的聚合物：丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二乙基氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯，二烯丙基二甲基氯化铵，以及由硫酸二甲酯与甲基氯化物或苄基氯化物形成的季铵盐。
所述聚合物可以是由所述单体中的两种或两种以上的单体形成的二元或三元共聚物。
所述絮凝剂可以为丙烯酰胺与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物和/或丙烯酰胺与二烯丙基二甲基氯化铵的共聚物。
所述填料可以选自碳酸钙、高岭土、二氧化钛、滑石粉、硅石、硅酸盐、三羟基铝、硫酸钡和硫酸钙中的一种或多种，其中，当所述填料为碳酸钙时，所述填料颗粒中至少包括10重量％的研磨碳酸钙。
所述方法还可以包括在添加所述絮凝剂前加入凝聚剂；其中所述凝聚剂选自明矾、聚合氯化铝、阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、阳离子淀粉、阳离子瓜尔胶和聚酰胺聚胺中的一种或多种。
所述方法还可以包括在所述向包括填料颗粒和水的混合物中添加絮凝剂的步骤之前、之中、或者之后添加微粒絮凝剂；其中所述微粒絮凝剂选自网状或支链状高分子絮聚物、膨润土及其改性产物、硅溶胶、胶体硅和胶体铝中的一种或多种。
所述包括填料颗粒和水的混合物可以为填料颗粒的含水分散体。
所述方法还可以包括向造纸湿部添加增强剂；其中所述增强剂选自淀粉及其改性物、壳聚糖、瓜尔胶、羟甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酰胺、乙二醛聚丙烯酰胺、甲醛树脂、聚乙烯亚胺和聚乙烯醇中的一种或多种。
所述絮凝剂通过旋转混合设备添加，所述旋转混合设备具有通过驱动器旋转的分配头，所述分配头被布置在含有所述填料颗粒的浆料的容器中，且有与其旋转相关联的旋转平面，并且所述分配头具有沿着所述分配头圆周并包围旋转轴分布的出口和搅拌叶片，所述絮凝剂从所述出口进入所述浆料，所述出口形成为开口(opening)，所述搅拌叶片形成为横向于所述旋转平面延伸的条，并且所述搅拌叶片具有等于浆料管的内径的至少一半的长度。所述絮凝剂可以被输送到所述分配头并经由所述出口被混合到所述填料浆料中。
本发明实施例还提供了一种旋转混合设备在前述一些方法中的应用，所述旋转混合设备具有通过驱动器旋转的分配头，所述分配头被布置在含有所述填料颗粒的浆料的容器中，且有与其旋转相关联的旋转平面，并且所述分配头具有沿着所述分配头圆周并包围旋转轴分布的出口和搅拌叶片，所述絮凝剂从所述出口进入所述浆料，所述出口形成为开口，所述搅拌叶片形成为横向于所述旋转平面延伸的条，并且所述搅拌叶片具有等于浆料管的内径的至少一半的长度。所述絮凝剂可以被输送到所述分配头并经由所述出口被混合到所述填料浆料中。
本发明实施例还提供了由上述方法获得的纸制品。
本发明实施例的增加纸制品灰分的造纸方法，通过加入特定比浓粘度、分子量并携带一定量阳离子电荷的絮凝剂，可控制填料颗粒絮凝形成的絮凝物的特定粒度分布，形成粒径较大的填料颗粒絮凝物。如此能够防止细小颗粒的填料覆盖纤维，促进纤维与纤维之间的结合。这样不仅能够增加纸制品中的灰分含量同时不损失所得纸制品的品质，并且还能降低所得纸制品的生产成本。
在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1显示了采用本发明实施例的造纸方法与相关技术的造纸方法所得纸制品的与灰分含量相关的抗张指数的对比检测结果。
图2显示了采用本发明实施例的造纸方法与相关技术的造纸方法所得纸制品的与灰分含量相关的内结合强度对比的检测结果。
图3为本发明实施例采用的旋转混合设备的示意图。
图4为本发明实施例采用的旋转混合设备的剖视图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明实施例提供了一种增加纸制品灰分的造纸方法，所述方法包括：
向包括填料颗粒和水的混合物中添加絮凝剂，所述絮凝剂具有5-16dL/g的比浓粘度、大于或等于1,200,000且小于或等于7,500,000的分子量和5-50mol％的阳离子电荷；
从而使所述填料颗粒与所述絮凝剂絮凝后形成的絮凝物的粒度分布中中值粒度在10-150μm的范围内；
其中，所述填料不单独为沉淀碳酸钙。
比浓粘度
本发明实施例使用比浓粘度限定适于在本发明实施例中使用的絮凝剂。正如本文中使用的，比浓粘度表示为“RSV”。根据PaulJ.Flory,“PrinciplesofPolymerChemistry(聚合物化学原理)”，CornellUniversityPress,Ithaca，NY，1953，第VII章，“DeterminationofMolecularWeights(分子量的确定)”，第266-316页，在一系列基本上线性的且充分溶剂化的聚合物同系物中，稀聚合物溶液的“比浓粘度(RSV)”的测量结果是聚合物链长和平均分子量的指示。RSV是在给定的聚合物浓度和温度下测量的，并如下计算：
RSV＝(t1/t0–1)/c，其中，
t0为1MNaNO3溶液在30℃水浴中使用乌氏粘度计测量的下落时间；
t1为聚合物溶液在30℃水浴中使用乌氏粘度计测得的下落时间；
c为聚合物在溶液中的浓度；浓度“c”的单位是(g/dL)。因此，RSV的单位是dL/g。选择聚合物在1.0摩尔的硝酸钠溶液中形成的浓度是0.045g/dL。聚合物的浓度可以通过将一定量的聚合物分散在铝箔上，在105℃烘箱中干燥2-3小时直至恒重，通过残余固体质量除以一定量的聚合物溶液(聚合物+溶剂)的质量获得。
对于本文描述的聚合物来说，计算RSV的典型的固有误差是在0.2dL/g的范围内。当一系列内的两种聚合物同系物具有类似的RSV时，这是它们具有类似分子量的一个指示。
本发明实施例中，所述絮凝剂可以具有5-12dL/g的比浓粘度。所述絮凝剂也可以具有9dL/g至11dL/g的比浓粘度。在前述可选的比浓粘度范围内，絮凝剂能够更高效地使填料颗粒絮凝形成的絮凝物达到本发明所要求的中值粒度。
分子量
本发明实施例中所述絮凝剂(包括单体物质或大分子单体物质)的“分子量”是指粘均分子量，其通过粘度法测量。本发明中所述絮凝剂可以具有大于或等于1,200,000且小于或等于7,500,000的分子量。可选地，可以具有1,400,000至5,000,000的分子量，可选地，还可以具有3,300,000至4400,000的分子量。在前述可选的分子量范围内，絮凝剂能够更高效地使填料颗粒絮凝形成的絮凝物达到本发明所要求的中值粒度。
本发明实施例中所述粘均分子量可以通过粘度法采用下列方式获得：
RSV与分子量的关系：RSV＝b*c+[η]＝b*c+KMα，其中c为聚合物浓度(c和RSV的测量方法如前所述)，[η]为聚合物的特性粘度，M为粘均分子量，b、K、α为与聚合物相关的参数，其中，b＝-0.0014，K＝3×10-4，α＝0.6874。此公式只在低浓度下成立(c<5g/dL)。
阳离子电荷
本发明实施例中，所述絮凝剂中的阳离子电荷含量可以通过所述絮凝剂中阳离子单体摩尔数除以所有单体总摩尔数再乘以100％获得。所述絮凝剂可以具有10-50mol％的阳离子电荷，可选地，所述絮凝剂可以具有20-40mol％的阳离子电荷。
在本发明实施例的方法中，通过加入上述可选范围内的比浓粘度、分子量并携带一定量阳离子电荷的絮凝剂，可控制填料颗粒絮凝形成的絮凝物的特定粒度分布。这样，不仅能够增加纸制品中的灰分含量且不损失所得纸制品的品质，同时降低所得纸制品的生产成本。
粒度分布
本发明实施例中由所述填料颗粒絮凝形成的絮凝物的粒度分布可以通过使用来自MalvernInstrumentsLtd,Southborough,MAUSA的MastersizerMicro由激光散射来表征。使用多分散模型和图像(presentation)4PAD来进行分析。该图像假设填料的折射率为1.60以及作为连续相的水的折射率为1.33。分布情况由体积加权的絮凝物中值粒度，D(V,0.5)和分布跨度(spanofthedistribution)来表示。分布跨度被定义为：
此处，D(V,0.1)、D(V,0.5)和D(V,0.9)分别被定义为按填料颗粒的体积计等于或大于10％、50％和90％的直径。
本发明实施例中，所述填料颗粒与所述絮凝剂絮凝后形成的絮凝物的粒度分布中中值粒度可以为30-120μm。可选地，所述填料颗粒与所述絮凝剂絮凝后形成的絮凝物的粒度分布中中值粒度可以为40-90μm。并且，所述絮凝物的粒度分布跨度范围可以小于2。当所述填料颗粒与所述絮凝剂絮凝后形成的絮凝物的粒度分布中中值粒度和分布跨度在上述可选范围内时，更有利于在增加纸制品中灰分含量的同时获得更好的纸制品的品质。
絮凝剂
“絮凝剂”是指加入到液体时，使液体内胶态的磨碎的悬浮颗粒不稳定并聚合成絮凝物的组合物。“絮凝”是指通过用基于絮凝剂将形成的絮凝物的粒度分布和稳定性而选择的特定絮凝剂处理使填料颗粒变成聚集体的改性。
本发明实施方式对絮凝剂的比浓粘度、分子量及其携带的阳离子电荷量进行了特别限定，也就是说满足前述限定的絮凝剂都能够实现本发明实施方式的发明目的。
可选地，所述絮凝剂可以选自由以下单体中一种或一种以上的单体形成的聚合物：丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二乙基氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯，二烯丙基二甲基氯化铵，以及由硫酸二甲酯与甲基氯化物或苯基氯化物形成的季铵盐。可选地，所述聚合物可以是由所述单体中的两种或两种以上的单体形成的二元或三元共聚物。
可选地，所述絮凝剂还可以为丙烯酰胺与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物和/或丙烯酰胺与二烯丙基二甲基氯化铵的共聚物。例如，所述絮凝剂可以为纳尔科公司(Nalco)生产的DEV210。本发明实施方式中，所述二元或三元共聚物是指由两种或三种单体进行共聚形成的共聚物。
在本发明实施例中，相对于每吨填料颗粒(通常情况下，指的是无水时填料颗粒的重量)，所述絮凝剂的用量可以为0.2-4kg，可选为0.5-3kg，还可选为1-3kg。当所述絮凝剂的用量在可选范围内时，能够获得中值粒度分布更窄的絮凝物。
填料
本发明实施例中使用的填料，除了不能单独为沉淀碳酸钙之外，其可以是本领域技术人员已知的市售填料。它们通常包括用于增强纸制品的不透明度或亮度、降低孔隙率或降低纸制品的成本的任何无机或有机颗粒或颜料。代表性的填料可以包括碳酸钙、高岭土、二氧化钛、滑石粉、硅石、硅酸盐、三羟基铝、硫酸钡、硫酸钙、氢氧化镁，等。本发明所述填料还可以选自碳酸钙、高岭土、二氧化钛、滑石粉、硅石、硅酸盐、三羟基铝、硫酸钡和硫酸钙中的一种或多种。
本领域技术人员已知，通常碳酸钙包括研磨碳酸钙(GCC)和沉淀碳酸钙(PCC)。GCC是指通过研磨天然存在的碳酸钙岩石而制得的研磨碳酸钙。PCC是指合成的沉淀碳酸钙。当所述填料为碳酸钙时，所述填料不能单独为沉淀碳酸钙，所述填料颗粒中需要至少包括10重量％的研磨碳酸钙。当然，所述填料可以为100％的研磨碳酸钙。
凝聚剂
根据本发明的一种实施方式，所述方法还可以包括在添加絮凝剂之前，加入凝聚剂，以中和部分填料颗粒中的阴性电荷。
所述凝聚剂可以选自明矾、聚合氯化铝、阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、阳离子淀粉、阳离子瓜尔胶和聚酰胺聚胺中的一种或多种。可选地，所述凝聚剂可以为阳离子聚丙烯酰胺。当选择阳离子聚丙烯酰胺为凝聚剂时，能够获得更小粒度分布跨度的絮凝填料。
当所述凝聚剂选自上述聚合物中的一种或多种时，所选聚合物可以具有200,000-2,000,000的数均分子量。本发明的发明人意外地发现，加入具有数均分子量为200,000-2,000,000的凝聚剂，能够使最终处理后的填料粒径分布较窄，粒径分布较小。
可选地，所述聚合物还可以具有400,000-1,000,000的数均分子量；可选地，所述聚合物还可以具有400,000-600,000的数均分子量。
当所述凝聚剂的数均分子量在上述可选范围内时，能够使最终处理后的填料粒度分布跨度更窄。
相对于每吨填料颗粒，所述凝聚剂的用量可以为0.01-5kg；可选地，所述凝聚剂的用量可以为0.5-2kg。
微粒絮凝剂
根据本发明的一个实施方式，本发明实施例的造纸方法还可以包括在所述向包括填料颗粒和水的混合物中添加絮凝剂的步骤之前、之中、或者之后添加微粒絮凝剂。本发明实施例中，所述包括填料颗粒和水的混合物可以为填料颗粒的含水分散体。
本发明实施例中使用的微粒絮凝剂可以是本领域技术人员已知的、或常规的微粒絮凝剂。它们可以是无机的或有机的。所述微粒絮凝剂可以选自网状或支链状高分子絮聚物、膨润土及其改性产物、硅溶胶、胶体硅和胶体铝中的一种或多种。
所述微粒絮凝剂的用量可以在本领域技术人员已知的、或常规的用量范围内选择。相对于每吨填料颗粒，所述微粒絮凝剂的用量可以为0.1-5kg，可选地为0.5-3kg。
此外，所述微粒絮凝剂的添加和前述凝聚剂的添加互相并不影响，二者的添加没有特别的添加顺序要求。
增强剂
本发明实施例的造纸方法还可以配合使用各种造纸增强剂。所述造纸增强剂可以是已有的、或常规的造纸增强剂。
本发明实施例的造纸方法还可以包括添加增强剂。可以向造纸湿部添加增强剂。
所述增强剂包括湿强剂和干强剂。
所述湿强剂可以是已有的、或常规的湿强剂。例如，可以为聚酰胺聚环氧氯丙烷树脂、甲醛树脂、聚乙烯亚胺，乙二醛聚丙烯酰胺等。
所述干强剂可以是已有的、或常规的干强剂。例如，天然干强剂或合成干强剂。天然干强剂和合成干强剂大部分都是亲水性高分子。这些高分子分散在纤维之间增加了纤维间成键数量，从而达到提高纸制品强度的目的。通常干强剂都含有接在主链环上的阳离子基团，这样就增加了聚合物和纤维间的结合力，提高了聚合物的留着性。
常用的干强剂有天然聚合物如淀粉及其改性物、壳聚糖、瓜尔胶、羟甲基纤维素(CMC)、合成聚合物如聚丙烯酰胺和聚乙烯醇等以及其它水溶性天然产物类干强剂。其中，造纸上常用的淀粉改性物，按离子特性分五类：阴离子淀粉、阳离子淀粉、两性及多元变性淀粉、非离子淀粉及其它变性淀粉。按制备方法分为酸变性淀粉、氧化淀粉、交联淀粉、酯化淀粉和醚化淀粉。
本发明实施例中，所述增强剂选自壳聚糖、瓜尔胶、羟甲基纤维素(CMC)、淀粉及其改性物、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、乙二醛聚丙烯酰胺、甲醛树脂和聚乙烯亚胺中的一种或多种。可选地，所述增强剂可以选自淀粉及其改性物、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和乙二醛聚丙烯酰胺中的一种或多种。可选地，所述增强剂可以选自淀粉及其改性物和/或乙二醛聚丙烯酰胺树脂。
使用本发明实施例的造纸方法，在不使用增强剂或者大大减少增强剂的用量的情况下，仍可以达到一般的纸制品的强度要求。
在加入相同用量增强剂的情况下，采用本发明实施例的方法所得的纸制品强度显著高于未使用本发明实施例的方法所制得的纸制品，且品质更好。
因此，本领域技术人员可以根据实际需要，例如可以根据不同类型产品对纸制品硬度的要求，来判断是否需要添加增强剂，以及确定增强剂的添加量。所述增强剂的用量可以为1-40kg/吨纸(产品)。
本发明实施例中，对将所述絮凝剂加入所述填料的方式没有特别要求，可以采用本领域技术人员已知的、或常规的方式进行添加即可。可选地，所述絮凝剂可以通过旋转混合设备添加，所述旋转混合设备具有通过驱动器旋转的分配头，所述分配头被布置在含有所述填料颗粒的浆料的容器中，且有与其旋转相关联的旋转平面，并且所述分配头具有沿着所述分配头圆周并包围旋转轴分布的出口和搅拌叶片，所述絮凝剂从所述出口进入所述浆料，所述出口形成为开口，所述搅拌叶片形成为沿着所述旋转平面横向延伸的条，并且所述搅拌叶片具有等于浆料管的内径的至少一半的长度。所述絮凝剂可以被输送到所述分配头并经由所述出口被混合到所述填料浆料中。
所述旋转混合设备的具体描述如下：
所述旋转混合设备能够混合絮凝剂液体到填料流，其中通过驱动器旋转的分配头被设置在流通填料颗粒的浆料的管路中，并有与其旋转相关联的旋转平面，并且所述分配头具有沿着其圆周并包围旋转轴分布的絮凝剂出口和搅拌叶片，且所述分配头与絮凝剂液体输送管路连通。
絮凝剂液体通过将絮凝剂和水混合形成，然后将絮凝剂液体添加到填料浆料中。
当用于混合的设备在填料浆料流的方向位于输送泵或离心机的下游时，存在设备将絮凝剂液体和填料彼此混合具有良好的结果的情况。然而，存在一些显而易见的情况，当用于混合的设备没有在填料浆料流的方向位于输送泵或离心机的下游时，所述旋转混合设备未能产生令人满意的絮凝剂液体和填料的混合。在已知类型的设备(DE-054029824)中，絮凝剂出口被形成为孔或喷嘴，并且每个搅拌叶片被形成为轴径状凸起(journal-likeprojection)，搅拌叶片和出口在横向于旋转平面的方向的尺寸与填料浆料流的宽度相比非常小。在一些情况下，用上述这种设备不足以获得絮凝剂液体添加到浆料中的混合物，即，使用该设备后，添加的絮凝剂液体不能充分地均匀分布在浆料流中，并且在浆料中未能含有必须量的令人满意的絮凝。
本发明实施例采用的所述旋转混合设备能够实现絮凝剂液体到浆料中更好的混合。这是由于在所述旋转混合设备中，絮凝剂出口被形成为开口，例如以槽(slot)的形式，以及搅拌叶片被形成为条，并且搅拌叶片横向于旋转平面延伸并且具有等于浆料流的宽度(即浆料管的内径)的至少一半的长度。
此外，所述旋转混合设备的分配头的结构允许实现絮凝剂液体在浆料中改进的混合和分布。所述絮凝剂液体从宽条形式的每个槽(即絮凝剂出口)流出，搅拌叶片在与旋转方向相反的方向被插入槽中；由此，搅拌叶片牵引絮凝剂液体沿着其边缘如模糊的带穿过浆料。所述絮凝剂液体通过槽以不规律的湍流形式被输送到浆料中。并且，所述槽和条在旋转方向上一个接一个的布置。所述槽和所述搅拌叶片的长度尺寸根据填料流或所述分配头的直径确定。
在所述旋转混合设备中，所述槽和条形搅拌叶片能够在浆料流和基本垂直于浆料流的两个方向延伸。其中所述分配头的旋转轴与浆料流成角度的延伸是可能的。然而，通常，所述分配头的旋转平面基本上在浆料流的方向上延伸。
在所述旋转混合设备中，形成的每个槽，例如，两个或多个槽的截面被连续布置。然而，当每个槽沿着它的整个长度是连续的时是特别有效的和有利的。这防止絮凝剂液体的堵塞和不希望的高的排出速度。
在所述旋转混合设备中，每个条形搅拌叶片可被分开，例如沿着它的长度被分开，从而具有梳状样式的径向切口。然而，如果当每个条形搅拌叶片沿着它的长度连续时是特别有效的和有利的。这提高了条形搅拌叶片的硬度并且提高了搅拌功能。
在所述旋转混合设备中，每个出口槽的横截面能够沿着它的长度改变以控制出现的絮凝剂液体的量。当每个出口槽的横截面沿着它的长度观察，朝向中间增加时，是特别有效的和有利的。当槽横向于流的方向延伸时，使用这种形状的出口槽，因为在浆料管的中间具有比两端更多的浆料。具有均匀的槽宽度，则有利于实现絮凝剂到浆料的均匀输送。
在所述旋转混合设备中，形成用于絮凝剂液体的出口的所述槽具有例如7-9mm的宽度。单位时间要输送的絮凝剂液体的量越大，槽的宽度越宽，以及单位时间要输送的絮凝剂液体的量越小，槽的宽度越窄。
在所述旋转混合设备中，当每个条形搅拌叶片的边缘大约平行于浆料管的内部轮廓延伸时，在它们之间形成空隙，是特别有效的和有利的。以径向延伸的延长的条形搅拌叶片将提高混合功能。然而，在搅拌叶片和浆料管路之间应该保持空隙，且空隙应足够大以允许存在于浆料中的石块通过。
当条形搅拌叶片横向于浆料流延伸时，在所述旋转混合设备中，该空隙是特别重要的并且是大的。当条形搅拌叶片横向于浆料流延伸时，可选地，该空隙在旋转轴的方向小于横向于旋转轴的方向。
在所述旋转混合设备中，当所述分配头驱动器的旋转方向能够改变时，是特别有效的和有利的。在所述旋转混合设备中，搅拌叶片相对于浆料管横截面相对较大或突出，以至于如果所述分配头在相同的方向旋转很长时间，将存在硬块堵塞和纤维或线的累积的危险。以相反方向旋转将防止这种堵塞和累积。
在所述旋转混合设备中，可以提供一个、两个和/或多个絮凝剂出口，例如在两个搅拌叶片之间。然而，当出口槽和条形搅拌叶片在旋转方向交替分布时，是特别有效的和有利的。这也改善了混合过程。在所述分配头上，在旋转方向，提供两个或多个出口槽和两个或多个条形搅拌叶片。
在所述旋转混合设备中，当浆料管的内部横截面在分配头的附近相似于浆料管的更远的内部横截面时，是进一步特别有效的和有利的。所述旋转混合设备因此消除了浆料管的窄化以及与此相关的浆料流速的增加。分配头已经形成了可用于浆料的横截面的较大的窄化。
在所述旋转混合设备中，当分配头形成为圆柱形管状截面和/或当分配头的外径等于浆料管的内径的至少0.4时，是特别有效的和有利的。这简化了结构并且提高了分配头的硬度，出口槽的形状和条形搅拌叶片的存在增加了对分配头的硬度的要求。
在所述旋转混合设备中，当所述分配头进入可旋转支撑连接管，所述分配头延伸远离浆料管并被连接到驱动器且具有絮凝剂液体输送管路，并且分配头还提供有入口开口且在连接室中被可旋转支撑进入絮凝剂液体输送管路开口时，是特别有效的和有利的。输送絮凝剂液体到可旋转分配头的这种方式允许确保连接管的增加的硬度并且用简单的方法支撑它。由于条形搅拌叶片和浆料管的“磨削粉碎”(“stonecrushing”)式合作，这在所述旋转混合设备中变得可能。
在所述旋转混合设备中，为了令人满意的输送絮凝剂液体通过出口槽，可获得的絮凝剂液体的流体横截面是非常重要的。例如，所有的出口槽共同具有小于前述絮凝剂液体的流体横截面的横截面。入口开口的整个横截面不小于输送管路和连接管的流体横截面。在分配头中和在连接管中的流体横截面是相似的。连接管在密封的连接室中的布置能够优化絮凝剂液体的流体横截面。
在所述旋转混合设备中，当在絮凝剂输送管路中设置单向阀时，当在单向阀前面的絮凝剂液体没有受到压力时，例如当絮凝剂液体泵没有运转时，浆料能够贯穿出口槽，是特别有效的和有利的。当来自絮凝剂液体泵的絮凝剂液体不再受到压力时，在连接室中的密封件和轴承可通过絮凝剂液体保持润滑。
在所述旋转混合设备中，当用700-2500转/分钟，可选1000-1200转/分钟的旋转速度驱动所述分配头时，是特别有效的和有利的。在这种相对高的旋转速度下，在浆料中发生絮凝剂液体的期望的改进的混合和分布。在太低的旋转速度下，例如低于500转/分钟，絮凝剂液体的条或流暂停。然而，大的速度需要太高的费用以实现期望的效果。在前述类型的已知设备(DE-054029824)中，储存在蓄水池中的絮凝剂是可利用的。还已知添加新鲜水到以液体或粉末形式提供的絮凝剂中以获得约1％的絮凝剂母液(DE-053901292)。然后在充装站用4-10份(体积)补充水混合絮凝剂母液以获得所谓的商业形式的絮凝剂溶液。该絮凝剂以填料浆料量的18-20％的量添加到浆料中，例如，约20份絮凝剂液体以絮凝剂试剂的形式被添加到100份填料颗粒中。而且，絮凝剂—含有浆料，即，经调整处理的填料，含有1/6通过混合另外添加的絮凝剂液体的液体。
关于絮凝剂试剂的工艺，使用大量的水是昂贵的。关于工艺，除了获得母液的设备之外，还需要获得商业溶液的设备，这导致与设备相关的追加费用以及与设备的驱动相关的追加费用。输送絮凝剂和它的水直到它们与浆料混合，并且输送需要的能量是昂贵的。絮凝剂的水组分必须与浆料一起输送到压滤机穿过压滤机并且最终再次净化。因此，额外增加的费用与絮凝剂液体中含有的水相关。
所述旋转混合设备能够消除与絮凝剂液体的使用有关的费用或它的水含量的增加。采用所述旋转混合设备，100t填料浆料需要提供最大3t的絮凝剂液体。
所述旋转混合设备的分配头，允许消除絮凝剂液体的水组分而没有消除混合到浆料中的絮凝剂液体的效力。并且絮凝剂液体的水组分能被降低到非常大的程度，以致与水含量有关的费用被相应的消除。因为需要的水较少，需要泵送的水较少并且需要净化的水较少。
所述旋转混合设备的特别形状的搅拌叶片在很大程度上打碎了浆料中的填料浆料颗粒，并且所得的破碎的块形成开放裂缝。絮凝剂出口的特别形状确保了絮凝剂液体以类似于大的表面罩的形状覆盖刚刚打开的裂缝以致填料和絮凝剂的混合加剧。絮凝剂液体已经在非常细的分布状态混合以致不需要添加大量的水以进一步稀释，即，不需要增加絮凝剂液体中的水组分。
参见图3和4，所述旋转混合设备可以被安装在填料浆料运送管路1上，在箭头2的方向通过填料浆料流。所述旋转混合设备可以通过延长的凸缘3的方式安装在浆料管1上并且包括从凸缘3突出的连接室4。从连接室4，分配头6延伸到浆料管1并且通过在连接室4的相反端的例如可为电动机的驱动器7旋转。絮凝剂液体管路8的开口进入到连接室4，并且单向阀9位于絮凝剂液体管路8中。分配头6形成有出口槽10并且设置有条形搅拌叶片11。
套管14支撑从驱动器7延伸的轴外伸部12中的连接管15，并且在连接室4的端壁中，提供有轴外伸部13延伸穿过的轴面密封。连接管15具有多个延伸入口开口17，来自连接室4的絮凝剂流通过开口17进入连接管15。连接管15通过提供在凸缘3中的平面轴承套座5插入连接室4中，管形的分配头6形成连接管15的不可分割的部分。在图4的分配头6中，用虚线标出了旋转平面18。每个搅拌叶片11形成弧形边缘19，在相应的叶片的位置，限制了槽20关于浆料管1具有圆形横截面。
本发明实施例还提供了一种旋转混合设备在前述一些方法中的应用，所述旋转混合设备具有通过驱动器旋转的分配头，所述分配头被布置在含有所述填料颗粒的浆料的容器中，且有与其旋转相关联的旋转平面，并且所述分配头具有沿着所述分配头圆周并包围旋转轴分布的出口和搅拌叶片，所述絮凝剂从所述出口进入所述浆料，所述出口形成为开口，所述搅拌叶片形成为横向于所述旋转平面延伸的条，并且所述搅拌叶片具有等于浆料管的内径的至少一半的长度。所述絮凝剂可以被输送到所述分配头并经由所述出口被混合到所述填料浆料中。
所述旋转混合设备如前所述，本发明实施方式在此不再赘述。
本发明实施例还提供了由本发明实施例的增加纸制品灰分的造纸方法获得的纸制品，例如纸或纸板等。
如果本申请中在他处陈述的上述定义或描述与字典中或通过引用合并于本申请的原文件所陈述的常用意思(清楚或模糊)不一致，则本申请特别是权利要求术语应理解为根据本申请中的定义或描述进行解释，而不是根据通常定义、字典定义或通过引用合并的定义来解释。
下面结合实施例进一步说明本发明，除非特别说明本发明实施例所用到的试剂、原料均为市售商品。在不同的实施例中，相同的试剂来源相同。
实施例1
将化学分散的GCC填料和水混合形成填料含量为18重量％的混合物，将200mL该混合物加入500mL玻璃烧杯中，在800rpm下搅拌30秒后，缓慢添加絮凝剂，使用的絮凝剂是DEV210(名称：丙烯酰胺与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物，RSV：10.78dL/g,具有20％阳离子电荷，分子量为5百万；获自纳尔科(中国)环保技术服务有限公司)，基于无水填料重量，絮凝剂的用量是2千克每吨填料。絮凝剂加入后，升高搅拌速度到1500rpm，在2分钟后取样，使用激光粒度仪(购自英国马尔文仪器有限公司)测定填料粒子的D(V,0.1)，D(V,0.5)，D(V,0.9)和粒度分布跨度。实验结果见表1。
实施例2
采用实施例1的方法，不同的是，絮凝剂采用61755(丙烯酰胺与二烯丙基二甲基氯化铵的共聚物，RSV：5.4dL/g,具有30％阳离子电荷，分子量为1,600,000；获自纳尔科(中国)环保技术服务有限公司)名称。实验结果见表1。
比较例1
采用实施例1的方法，不同的是，使用纳尔科7527(名称：丙烯酰胺与二烯丙基二甲基氯化铵的共聚物，RSV：4.3dL/g,具有30％阳离子电荷，分子量为1,100,000；获自纳尔科(中国)环保技术服务有限公司)代替DEV210。实验结果见表1。
比较例2
根据US8,088,213B2(使用双聚合物系统的可控制的填料预絮凝)中实施例20的方法，使用试剂分别是1千克N7608(作为凝聚剂；来自纳尔科(中国)环保技术服务有限公司)每吨填料，2千克DEV115(作为第一絮凝剂；来自纳尔科(中国)环保技术服务有限公司)每吨填料和1.6千克DEV125(作为第二絮凝剂；来自纳尔科(中国)环保技术服务有限公司)每吨填料来处理实施例1中的200ml化学分散的研磨碳酸钙(GCC)填料和水混合形成填料固含量为18重量％的填料混合物。实验结果见表1。
比较例3
采用实施例1的方法，不同的是，不添加絮凝剂DEV210。实验结果见表1。
表1
从表1可以看出，采用本发明实施例的方法处理的填料与现有技术相比，具有相对较大的中值粒度。特别是，本发明实施例1仅采用一种絮凝剂就能达到甚至优于比较例2中采用两种絮凝剂获得的中值粒度。实施例2的中值粒度虽然不如实施例1，但是获得了更小的分布跨度。
实施例3
按照实施例1的方法，不同的是，用不同比浓粘度的丙烯酰胺与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物絮凝剂处理填料的结果见表2。
表2
从表2可以看出，采用5-12dL/g的比浓粘度的絮凝剂处理的填料，具有较大的中值粒度和小于2的粒度分布跨度。另外，采用9-11dL/g的比浓粘度的絮凝剂处理的填料，具有相对更大的中值粒度。
实施例4
采用实施例1的方法，不同的是，填料采用相同质量的GCC和PCC混合的混合物。结果见表3。
实施例5
采用实施例1的方法，不同的是，填料采用相同质量的GCC与市售超细高岭土(购自淄博三和精细化工有限公司)混合的混合物。在加入絮凝剂DEV210之前加入微粒絮凝剂DEV106(来自纳尔科(中国)环保技术服务有限公司，硅溶胶，固含量15重量％)，加入量3kg/吨填料。结果见表3。
对比例4
采用实施例5的方法，不同的是不添加絮凝剂DEV210和微粒絮凝剂DEV106。结果见表3。
实施例6
采用实施例1的方法，不同的是，填料采用市售超细高岭土。结果见表3。
实施例7
采用实施例1的方法，不同的是，填料采用市售滑石粉(购自丹东市药用滑石粉厂，产品牌号为“白峰”牌)，在加入絮凝剂DEV210之前加入微粒絮凝剂DEV106，加入量3kg/吨填料。结果见表3。
对比例5
采用实施例7的方法，不同的是不添加絮凝剂DEV210和微粒絮凝剂DEV106。结果见表3。
表3
从表3可以看出，采用本发明实施例的方法处理的填料与没有处理的填料相比，具有变大的中值粒度和变小的粒度分布跨度。另外，采用本发明实施例的方法处理不同的填料，均具有相对更大的中值粒度和更小的粒度分布跨度。
实施例8
采用实施例1的方法，不同的是，在加入絮凝剂DEV210之前加入凝聚剂DEV110(来自纳尔科(中国)环保技术服务有限公司，阳离子聚丙烯酰胺，分子量50万)，加入量0.5kg/吨填料。结果见表4。
实施例9
采用实施例8的方法，不同的是，在加入凝聚剂DEV110(加入量0.5kg/吨填料)之后，在加入絮凝剂DEV210之前，加入微粒絮凝剂DEV106，加入量3kg/吨填料。结果见表4。
表4
将实施例1的数据列于表4中。从表4可以看出，通过在添加絮凝剂DEV210之前添加凝聚剂DEV110处理的填料，可以获得变小的粒度分布跨度。进一步添加微粒絮凝剂DEV106处理的填料，可以具有更大的中值粒度。
实施例10
此实施例用于证明本发明的方法可以用于连续工艺的可行性。
使用离心泵A(主要用于提供动力)，将18重量％的GCC与水的混合物以40L/min的流量泵送到离心泵B(主要用于试剂混合)中，在离心泵B的入口处加入2kg絮凝剂DEV210/吨(填料颗粒)。然后在离心泵B的出口处取样，使用激光粒度仪测定填料粒子的粒度和粒度分布跨度。试验结果见表5。
实施例11
采用实施例10的方法，不同的是，将1.5kg微粒絮凝剂DEV106/吨(填料颗粒)在离心泵A入口处加入GCC浆料中。试验结果见表5。
比较例6
采用实施例10的方法，不同的是，使用絮凝剂7527代替DEV210。试验结果见表5。
表5
从表5可以看出，采用本发明实施例的方法用于连续工艺处理填料时，仍然可以使得处理获得的填料具有更大的中值粒度和更小的粒度分布跨度。
实施例12
采用实施例10的方法，不同的是，絮凝剂采用61755。使用前述旋转混合设备代替离心泵B。并且分别在所述旋转混合设备的旋转频率为20Hz、30Hz，在GCC填料的固含量分别为10重量％、15重量％、18重量％、20重量％、30重量％时，在所述旋转混合设备的出口处取样测量填料粒子的中值粒度和粒度分布跨度。
所得粒度分布跨度如表6所示，GCC填料的固含量为10重量％和18重量％的中值粒度如表7所示。
实施例13
采用实施例12的方法，不同的是，采用静态混合器(来自纳尔科(中国)环保技术服务有限公司)代替所述旋转混合设备。GCC填料的固含量为10重量％、15重量％、18重量％、20重量％和30重量％。
在静态混合器的出口处取样，所得粒度分布跨度如表6所示，GCC填料的固含量为10重量％和18重量％的中值粒度如表7所示。
表6
表7
从表6和7可以看出，采用所述旋转混合设备与现有技术中采用的静态混合器混合相比，预处理获得的填料粒子能够具有更小的分布跨度以及更大的中值粒径。从而更有利于增加纸制品中的灰分含量同时不损失所得纸制品的品质，并且还能降低所得纸制品的生产成本。
测试例1
此测试例的目的是评估使用不同絮凝剂的填料预处理物对手抄片纸页的纸张抗张强度随纸张灰份变化的影响。其中，纸张抗张强度根据TAPPIT494进行测量。
将实施例1获得的填料添加到由60％的硬木漂白化学浆(HBKP)，20％的软木漂白化学浆(SBKP)和20％的漂白化学热磨机械浆(BCTMP)组成的固含量近似0.7％的浆料中，称取一定重量的含填料的浆料，在800rpm转速下搅拌，每15秒添加凝聚剂阳离子淀粉(10kg/吨纸)、阳离子絮凝剂61067(来自纳尔科(中国)环保技术服务有限公司，200ppm)和膨润土(1kg/吨纸)。所得纸样放置于恒温恒湿(23度，50％湿度)下过夜干燥。
另外，在上述添加了实施例1获得的填料的造纸方法中，在每15秒添加凝聚剂阳离子淀粉(10kg/吨纸)之后、添加阳离子絮凝剂61067和膨润土之前，向造纸湿部添加30kg干强剂64170(来自纳尔科(中国)环保技术服务有限公司)/吨(纸产品)。此外，采用上述相同的方法，不同的是填料分别采用比较例1和比较例3获得的填料。
分析所得纸试样，将DEV210处理填料(实施例1)、DEV210处理填料加入30kg/ton干强剂、未处理填料(比较例3)加入30kg/ton干强剂、2kg/ton7527处理填料(比较例1)加入30kg/ton干强剂的结果显示在图1中，图1是不同填料预处理下，纸张抗张强度随纸张灰份变化的关系图。
从图1可以看出，与7527填料预处理加30kg/吨干强剂的现有技术方案对比，单使用DEV210进行填料预处理，相同灰份下，纸张强度仍有提升。继续添加30kg/吨干强剂，相同灰份下，强度较现有技术的纸制品提升16％。由于，DEV210处理后的填料较7527处理后的填料具有更大的粒径，填料形成一定大小并且分布较窄的絮聚体后，减少了细小填料在纤维表面的包裹，更多的纤维表面在纸张形成过程中暴露出来，这样就给纤维有更多的机会和表面积形成纤维－纤维结合，而纸张的强度主要来源之一就是纤维－纤维结合强度，从而显著提高了纸张抗张强度。
测试例2
此测试例的目的是评估DEV210絮凝剂的填料预处理物和使用专利US8,088,213B2处理的预絮凝填料对手抄片纸页的纸张内结合强度的影响。其中，所述内结合强度根据执行标准TAPPIT-569进行测量。其通过测定纸张斯考特键(Scott)键合强度计算求得。
将实施例1、比较例2和比较例3获得的填料添加到由60％的硬木漂白化学浆(HBKP)，20％的软木漂白化学浆(SBKP)和20％的漂白化学热磨机械浆(BCTMP)组成的固含量近似0.7％的浆料中，称取一定重量的含填料的浆料，在800rpm转速下搅拌，每15秒添加凝聚剂阳离子淀粉(10kg/吨纸)、阳离子絮凝剂61067(来自纳尔科(中国)环保技术服务有限公司，200ppm)和膨润土(1kg/吨纸)。所得纸样放置于恒温恒湿(23度，50％湿度)下过夜干燥。
另外，分别在上述添加了实施例1、比较例2和比较例3获得的填料的造纸方法中，在每15秒添加凝聚剂阳离子淀粉(10kg/吨纸)之后、添加阳离子絮凝剂61067和膨润土之前，分别向造纸湿部添加30kg干强剂64170(来自纳尔科(中国)环保技术服务有限公司)/吨(纸产品)。
分析所得纸试样，将DEV210处理填料(实施例1)、DEV210处理填料加入30kg/ton干强剂、未处理填料(比较例3)、未处理填料加入30kg/ton干强剂、预絮凝技术处理填料(比较例2)、预絮凝技术处理填料加入30kg/ton干强剂的结果显示在图2中，图2是不同填料预处理下，纸张内结合强度随纸张灰份变化的关系图。
从图2可以看出，与预絮凝技术处理填料或未处理填料(并且向造纸湿部添加30kg干强剂64170/吨(纸产品))相比，单独添加本申请所述的絮凝剂，纸张的强度相当；另外，与预絮凝技术处理填料(并且向造纸湿部添加30kg干强剂64170/吨(纸产品))相比，采用本申请所述的絮凝剂处理的填料(并且向造纸湿部添加30kg干强剂64170/吨(纸产品))，也可以获得强度相当的纸张。然而，本申请所述的方法可以仅用一种絮凝剂达到填料预絮凝的效果，降低化学品配置和处理成本，从而可以有效降低纸张的生产成本。
在此处所述的本发明实施例方法的组合物、操作和配置上可以进行变动，而不背离如权利要求中所限定的本发明的原理和范围。虽然可以许多不同形式来使本发明具体化，但是此处详细描述本发明的一些实施方案。本公开内容是本发明的原理的示例，且并不规定为使本发明限于所示的具体实施方案。此外，本发明包括此处所述的各种实施方案的一些或全部的任意可能的组合。在本申请中或在任一个引用的专利、引用的专利申请或其它引用的资料中任何地方所提及的所有专利、专利申请和其它引用资料据此通过引用以其整体并入。
以上公开内容规定为说明性的而不是穷尽性的。对于本领域技术人员来说，本说明书将暗示许多变化和可选择方案。所有这些可选择方案和变化规定为被包括在本权利要求的范围内，其中术语“包括”意思是“包括，但不限于”。本领域技术人员应认识到此处所述的实施方案的其它等效变换，这些等效变换也规定为由本权利要求所包括。
在此完成了对本发明可选择的实施方案的描述。本领域技术人员可认识到此处所述的实施方案的其它等效变换，这些等效变换规定为由附于本文的权利要求所包括。

Claims (18)

1.一种增加纸制品灰分的造纸方法，所述方法包括：
向包括填料颗粒和水的混合物中添加絮凝剂，其中，所述絮凝剂具有5-16dL/g的比浓粘度、大于或等于1,200,000且小于或等于7,500,000的分子量和5-50mol％的阳离子电荷；
从而使所述填料颗粒与所述絮凝剂絮凝后形成的絮凝物的粒度分布中中值粒度在10-150μm的范围内；
其中，所述填料不单独为沉淀碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述絮凝剂具有5-12dL/g的比浓粘度，可选具有9-11dL/g的比浓粘度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述絮凝剂具有1,400,000至5,000,000的分子量，可选具有3,300,000至4,400,000的分子量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述絮凝剂具有20-40mol％的阳离子电荷。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述中值粒度为30-120μm，可选为40-90μm。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述絮凝物的粒度分布跨度范围小于2。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于每吨填料颗粒，所述絮凝剂的用量为0.2-4kg，可选为1-3kg。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述絮凝剂选自由以下单体中一种或一种以上的单体形成的聚合物：丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二乙基氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯，二烯丙基二甲基氯化铵，以及由硫酸二甲酯与甲基氯化物或苄基氯化物形成的季铵盐。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述聚合物是由所述单体中的两种或两种以上的单体形成的二元或三元共聚物。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述絮凝剂为丙烯酰胺与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物和/或丙烯酰胺与二烯丙基二甲基氯化铵的共聚物。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，所述填料选自碳酸钙、高岭土、二氧化钛、滑石粉、硅石、硅酸盐、三羟基铝、硫酸钡和硫酸钙中的一种或多种；其中，当所述填料为碳酸钙时，所述填料颗粒中至少包括10重量％的研磨碳酸钙。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，所述方法还包括：
在添加所述絮凝剂前加入凝聚剂；
其中所述凝聚剂选自明矾、聚合氯化铝、阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、阳离子淀粉、阳离子瓜尔胶和聚酰胺聚胺中的一种或多种。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，所述方法还包括：
在所述向包括填料颗粒和水的混合物中添加絮凝剂的步骤之前、之中、或者之后添加微粒絮凝剂；
其中所述微粒絮凝剂选自网状或支链状高分子絮聚物、膨润土及其改性产物、硅溶胶、胶体硅和胶体铝中的一种或多种。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中，所述包括填料颗粒和水的混合物为填料颗粒的含水分散体。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，所述方法还包括：
向造纸湿部添加增强剂；
其中所述增强剂选自淀粉及其改性物、壳聚糖、瓜尔胶、羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺、乙二醛聚丙烯酰胺、甲醛树脂、聚乙烯亚胺和聚乙烯醇中的一种或多种。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其中所述絮凝剂通过旋转混合设备添加，所述旋转混合设备具有通过驱动器旋转的分配头，所述分配头被布置在含有所述填料颗粒的浆料的容器中，且有与其旋转相关联的旋转平面，并且所述分配头具有沿着所述分配头圆周并包围旋转轴分布的出口和搅拌叶片，所述絮凝剂从所述出口进入所述浆料，所述出口形成为开口，所述搅拌叶片形成为横向于所述旋转平面延伸的条，并且所述搅拌叶片具有等于浆料管的内径的至少一半的长度。
17.一种旋转混合设备在前述权利要求1-15中任一项所述的方法中的应用，所述旋转混合设备具有通过驱动器旋转的分配头，所述分配头被布置在含有所述填料颗粒的浆料的容器中，且有与其旋转相关联的旋转平面，并且所述分配头具有沿着所述分配头圆周并包围旋转轴分布的出口和搅拌叶片，所述絮凝剂从所述出口进入所述浆料，所述出口形成为开口，所述搅拌叶片形成为横向于所述旋转平面延伸的条，并且所述搅拌叶片具有等于浆料管的内径的至少一半的长度。
18.一种纸制品，所述纸制品是根据权利要求1-16中任意一项所述的方法制备而成的。
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