Композиция наполнителя

Композиция наполнителя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к композиции наполнителя, способу получения композиции наполнителя, разнообразным вариантам применения композиции наполнителя, включая применение в качестве добавки в производстве бумаги, способу получения бумаги, в котором композицию наполнителя добавляют к водной целлюлозной суспензии, бумаге, полученной данным способом, а также разнообразным вариантам применения бумаги, полученной данным способом.

Предшествующий уровень техники

Наполнители и композиции наполнителей хорошо известны и широко используются в производственных процессах при изготовлении бумаги, чтобы снизить стоимость бумаги путем замены более дорогостоящих волокон натуральной целлюлозы менее дорогим наполнителем. Наполнители также обеспечивают возможность улучшения определенных свойств бумаги, например, таких как гладкость поверхности, пригодность к печати и оптические характеристики, такие как матовость и степень белизны. Однако другие свойства бумаги могут ухудшиться. Например, бумага с наполнителем обычно проявляет пониженные прочностные свойства по сравнению с бумагой, не содержащей наполнителей.

Была бы полезной возможность создания композиции наполнителя, которая придаст бумаге улучшенные прочностные и прочие свойства. Была бы также полезной возможность разработать способ получения такой композиции наполнителя. Кроме того, было бы полезно получить в распоряжение бумагу с наполнителем, проявляющую повышенную прочность и другие характеристики. Также была бы преимущественной разработка усовершенствованного способа получения бумаги с наполнителем.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к композиции наполнителя, содержащей:

а) наполнитель,

b) катионное неорганическое соединение,

с) катионное органическое соединение и

d) анионный полисахарид,

где наполнитель присутствует в количестве по меньшей мере около 1% по массе, в расчете на общую массу композиции, анионный полисахарид присутствует в количестве от около 1 до около 100 кг/тонна, в расчете на массу наполнителя, и где композиция по существу не содержит волокон.

Настоящее изобретение также относится к композиции наполнителя, содержащей:

а) наполнитель,

b) катионное неорганическое соединение,

с) катионное органическое соединение и

d) анионный полисахарид,

где наполнитель присутствует в количестве по меньшей мере около 1% по массе, в расчете на общую массу композиции, каждое из катионных неорганического и органического соединений присутствует в количестве от около 0 до около 30 кг/тонна, в расчете на массу наполнителя, причем композиция содержит по меньшей мере одно из катионных неорганического и органического соединений и анионный полисахарид имеет степень замещения стехиометрически избыточными анионными группами вплоть до около 0,65.

Далее, настоящее изобретение относится к способу получения композиции наполнителя, включающему смешение

а) наполнителя,

b) катионного неорганического соединения,

с) катионного органического соединения и

d) анионного полисахарида,

причем в полученной композиции наполнителя наполнитель присутствует в количестве по меньшей мере около 1% по массе, в расчете на общую массу композиции, анионный полисахарид присутствует в количестве от около 1 до около 100 кг/тонна, в расчете на массу наполнителя, и в котором смешение выполняют по существу при отсутствии волокон.

Далее, настоящее изобретение относится к способу получения композиции наполнителя, включающему смешение

а) наполнителя,

b) катионного неорганического соединения,

с) катионного органического соединения и

d) анионного полисахарида,

причем в полученной композиции наполнителя наполнитель присутствует в количестве по меньшей мере около 1% по массе, в расчете на общую массу композиции, каждое из катионных неорганического и органического соединений присутствует в количестве от около 0 до около 30 кг/тонна, в расчете на массу наполнителя, причем композиция содержит по меньшей мере одно из катионных неорганического и органического соединений и анионный полисахарид имеет степень замещения стехиометрически избыточными анионными группами вплоть до около 0,65.

Настоящее изобретение также относится к композиции наполнителя, которая может быть получена способом, как описано в данном описании.

Настоящее изобретение также относится к применению композиции наполнителя, как описано в данном описании, в качестве добавки в процессе производства бумаги.

Изобретение далее относится к способу получения бумаги, включающему добавление композиции наполнителя, как описано в данном описании, к целлюлозной суспензии и дренирование полученной суспензии.

Далее, изобретение относится к бумаге, которая получена способом, как описано в данном описании, причем бумага включает композицию наполнителя, как описано в данном описании, и разнообразные варианты применения бумаги.

Подробное описание изобретения

В соответствии с настоящим изобретением, представлена композиция наполнителя, которая может быть использована в многочисленных вариантах применения, которая в особенности пригодна для использования в качестве добавки при производстве бумаги и которая придает бумаге улучшенные прочностные свойства. Например, при постоянных уровнях содержания наполнителя, наполненная бумага, содержащая композицию наполнителя настоящего изобретения, проявляет улучшенные прочностные характеристики. При постоянных прочностных характеристиках бумаги наполненная бумага, содержащая композицию наполнителя настоящего изобретения, может иметь значительно более высокие уровни содержания наполнителя. Прочностные характеристики бумаги с наполнителем настоящего изобретения, которые по существу сохраняются или улучшаются, включают прочность на растяжение, жесткость при растяжении, показатель предела прочности при разрыве, прочность на изгиб, z-прочность (прочность внутренней связи), Scott Bond (сопротивление расслаиванию), wax pick (поверхностная прочность). Кроме того, в существенной мере сохраняются и/или улучшаются характеристики пыления и образования бумажного пуха. Дополнительные преимущества, связанные с композицией наполнителя настоящего изобретения при применении в производстве бумаги, включают хорошую или улучшенную пригодность бумаги к машинной печати, хорошую совместимость со средствами, способствующими дренированию и удержанию тонкодисперсных частиц, хорошее или улучшенное удержание наполнителя и добавок, благодаря чему белая бумага может иметь низкие уровни содержания таковых, хорошую совместимость с проклеивающими веществами, то есть хорошее или улучшенное действие проклеивающих средств, в частности, в комбинациях с проклейкой бумажного материала (внутренней) и поверхностным (наружным) проклеиванием, легкое каландрование, в котором может быть приложено невысокое давление для получения хорошей гладкости бумаги, и возможности энергосбережения, в частности, в сушильной секции бумагоделательной машины. Далее, композиция наполнителя может быть получена простым, эффективным и универсальным способом с использованием общепринятых в производстве бумаги наполнителей и прочих недорогих сырьевых материалов. Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает возможность повысить содержание наполнителя в бумаге для получения наполненной бумаги с улучшенной прочностью и другими свойствами и создать усовершенствованный способ выделки бумаги, тем самым получая улучшенный бумажный продукт и экономические выгоды.

Далее, в отношении иных вариантов применения, нежели производство бумаги, композиция наполнителя настоящего изобретения может быть использована для повышения прочности (прочности в сыром состоянии) традиционных и современных керамических материалов, порошковых композиций, а также в порошковой металлургии. При улучшенной прочности в сыром состоянии обращение с изделиями перед обжигом или спеканием будет обеспечивать меньшее повреждение изделий, и изделия с повышенной прочностью в сыром состоянии будут легче или лучше выдерживать машинную обработку с сохранением размеров и форм.

Композиция согласно настоящему изобретению содержит наполнитель. Термин «наполнитель», как использовано в данном описании, предполагает включение синтетических или натуральных минеральных наполнителей и пигментов, в том числе пористых, рыхлых, пластичных и расширяемых наполнителей и пигментов. Примеры пригодных наполнителей настоящего изобретения включают волластониты, каолиниты, например каолин, фарфоровую глину, диоксид титана, гипс, талькиты, например тальк, гидроталькит, манассеит, пироаурит, шегренит, стихтит, барбертонит, таковит, ривесит, десотельсит, мотукореаит, вермландит, мейкснерит, коалингит, хлоромагалумит, каррбойдит, хонессит, вудвардит, айоваит, гидрохонессит и маунткейтит, оксиды кремния, например осажденный оксид кремния и осажденные алюмосиликаты, смектиты, например монтмориллонит/бентонит, гекторит, бейделит, нонтронит и сапонит, гидрированные оксиды алюминия (тригидроксиды алюминия), сульфат кальция, сульфат бария, оксалат кальция, а также природные и синтетические карбонаты кальция. Примеры пригодных природных и синтетических карбонатов кальция включают мел, размолотый мрамор, размолотый карбонат кальция (GCC) и осажденный карбонат кальция (PCC), включая любую из разнообразных существующих кристаллических форм или морфологий, например кальцит ромбоэдрической, призматической, пластинчатой, кубоидной и скаленоэдрической формы и арагонит игольчатой формы. Подходящим наполнителем является каолин или карбонат кальция, такой как размолотый карбонат кальция и осажденный карбонат кальция.

Композиция согласно настоящему изобретению может содержать одно или более катионных неорганических соединений. Примеры пригодных катионных неорганических соединений включают неорганические одно-, двух- и поливалентные катионы и полиэлектролиты, например соединения алюминия. Примеры пригодных соединений алюминия включают квасцы (сульфат алюминия), алюминаты, например алюминаты натрия и калия, и полиалюминиевые соединения, например полиалюминийхлориды, сульфаты полиалюминия, силикат-сульфаты полиалюминия и их смеси. Предпочтительно катионное неорганическое соединение представляет собой полиалюминийхлорид.

Композиция согласно настоящему изобретению может включать одно или более катионных органических соединений. Обычно катионное органическое соединение является водорастворимым или диспергируемым в воде, предпочтительно водорастворимым. Катионное органическое соединение может быть синтетическим и иметь природное происхождение, каковому приданы катионные свойства. Примеры пригодных катионных органических соединений включают катионные органические полимеры, например конденсационные полимеры типа катионных полиамидов, катионных полиамидаминов, катионных полиэтилениминов и катионных дициандиамидных полимеров, катионных полимеров, полученных полиприсоединением винильных производных, таких как катионный мономер с этиленовой ненасыщенностью или смесь мономеров, содержащая по меньшей мере один катионный мономер, такой как катионные полимеры на основе акриламида, катионные полимеры на основе акрилата, катионные полимеры на основе виниламина/винилформамида и катионные полимеры, основанные на диаллилдиалкиламмонийхлоридах. Примеры пригодных катионных мономеров с этиленовой ненасыщенностью включают диалкиламиноалкил(мет)акрилаты и диалкиламиноалкил(мет)акриламиды, предпочтительно в кватернизованной форме, и диаллилдиалкиламмонийхлорид (DADMAC). Катионные полимеры из мономера с этиленовой ненасыщенностью обычно получают из катионного мономера в количестве от около 10 до 100 мольных процентов и другого мономера в количестве от 0 до 90 мольных процентов, причем сумма процентов составляет 100. Количество катионного мономера обычно составляет по меньшей мере 80 мольных процентов, преимущественно 100 мольных процентов.

Катионное органическое соединение обычно имеет среднемассовую молекулярную массу по меньшей мере около 1000, преимущественно по меньшей мере около 2000 и предпочтительно по меньшей мере около 5000. Обычно среднемассовая молекулярная масса составляет вплоть до около 4000000, преимущественно вплоть до около 2000000 и предпочтительно вплоть до около 700000. Плотность заряда катионного органического соединения обычно составляет по меньшей мере около 0,2 мэкв/г, преимущественно по меньшей мере около 1 мэкв/г, и обычно плотность заряда составляет вплоть до около 15 мэкв/г, преимущественно вплоть до около 10 мэкв/г.

Композиция согласно настоящему изобретению содержит анионный полисахарид. Преимущественно анионный полисахарид является диспергируемым в воде или водорастворимым, предпочтительно водорастворимым или по меньшей мере частично растворимым в воде. Анионный полисахарид содержит анионные группы, которые могут присутствовать изначально и/или могут быть введены химической обработкой полисахарида. Примеры анионных по своей природе полисахаридов включают натуральный картофельный крахмал, который содержит значительное количество ковалентно связанных фосфатных сложных моноэфирных групп. Анионный полисахарид также может содержать катионные группы в такой степени, что полисахарид в целом является анионным или имеет результирующий анионный заряд, то есть число анионных групп превышает число катионных групп или степень замещения анионными группами является более высокой, чем степень замещения катионными группами. В предпочтительном варианте осуществления анионный полисахарид не содержит или по существу не содержит катионных групп.

Примеры пригодных анионных групп включают карбоксилатную, например карбоксиалкильную, сульфатную, сульфонатную, например сульфоалкильную, фосфатную и фосфонатную группы, где алкильная группа может представлять собой метильную, этильную, пропильную группы или их смесь, преимущественно метильную; преимущественно анионный полисахарид содержит анионную группу, содержащую карбоксилатную группу, например карбоксиалкильную группу. Противоионом для анионной группы обычно служит ион щелочного металла или щелочноземельного металла, преимущественно натрия. Анионные группы также могут существовать в своей кислотной форме, для чего соответствующие анионные группы формируют в водной среде.

Примеры пригодных катионных групп включают соли аминов, преимущественно соли третичных аминов, и четвертичные аммониевые группы, предпочтительно четвертичные аммониевые группы. Заместители, присоединенные к атому азота аминных и четвертичных аммониевых групп, могут быть одинаковыми или различными, и могут быть выбраны из алкильных, циклоалкильных и алкоксиалкильных групп, и один, два или более заместителей вместе с атомом азота могут образовывать гетероциклическое кольцо. Заместители независимо друг от друга обычно содержат от 1 до около 24 атомов углерода, предпочтительно от 1 до около 8 атомов углерода. Атом азота катионной группы может быть присоединен к полисахариду через цепь атомов, которая преимущественно включает атомы углерода и водорода и, необязательно, атомы кислорода (О) и/или азота (N). Обычно цепь атомов представляет собой алкиленовую группу с числом атомов углерода от 2 до 18, преимущественно от 2 до 8, необязательно с включением в цепь или с присоединением в качестве заместителей одного или более гетероатомов, например О или N, образуя, например, алкиленоксигруппу или гидроксипропиленовую группу. Предпочтительные анионные полисахариды, содержащие катионные группы, включают группы, полученные реакцией анионного полисахарида с кватернизующим реагентом, выбранным из 2,3-эпоксипропилтриметиламмонийхлорида, 3-хлор-2-гидроксипропилтриметиламмонийхлорида и их смесей.

Анионный полисахарид согласно настоящему изобретению может содержать неионные группы, такие как алкильные или гидроксиалкильные группы, например гидроксиметильные, гидроксиэтильные, гидроксипропильные, гидроксибутильные группы и их смеси, например гидроксиэтилметильные, гидроксипропилметильные, гидроксибутилметильные, гидроксиэтилэтильные, гидроксипропоксильные и подобные. В предпочтительном варианте осуществления изобретения анионный полисахарид содержит как анионные, так и неионные группы.

Примеры пригодных анионных полисахаридов настоящего изобретения включают глюканы, например декстраны и целлюлозы, галактоманнаны, например гуаровые камеди, хитины, хитозаны, гликаны, галактаны, ксантановые камеди, пектины, маннаны, декстрины, альгинаты и каррагенины. Примеры пригодных крахмалов включают картофельный, кукурузный, пшеничный, тапиоковый, рисовый крахмал, крахмал из восковой кукурузы и т.д. Предпочтительно анионный полисахарид выбирают из производных целлюлозы, предпочтительно анионных простых эфиров целлюлозы. Примеры пригодных анионных полисахаридов и производных целлюлозы включают карбоксиалкилцеллюлозы, например карбоксиметилцеллюлозу, карбоксиэтилцеллюлозу, карбоксипропилцеллюлозу, сульфоэтилкарбоксиметилцеллюлозу, карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозу («СМ-НЕС»), карбоксиметилцеллюлозу, в которой целлюлоза замещена одним или более неионными заместителями, предпочтительно карбоксиметилцеллюлозу («CMC»). Примеры пригодных производных целлюлозы включают такие, как описано в патенте США 4940785, который включен в данное описание посредством ссылки.

Анионный полисахарид обычно имеет степень замещения стехиометрически избыточными анионными группами (“DS_NA”) на уровне по меньшей мере около 0,001 или по меньшей мере около 0,01, преимущественно по меньшей мере около 0,05 или по меньшей мере около 0,10 и предпочтительно по меньшей мере около 0,15. Степень замещения анионного полисахарида стехиометрически избыточными анионными группами обычно составляет вплоть до около 1,0 или до около 0,75, преимущественно вплоть до около 0,65 или до около 0,50 и предпочтительно вплоть до около 0,45. Когда анионный полисахарид не содержит катионных групп, он имеет степень замещения анионными группами (“DS_A”), которая равна степени замещения стехиометрически избыточными анионными группами, как описано в данном описании, то есть DS_A=DS_NA.

Анионный полисахарид обычно имеет среднемассовую молекулярную массу по меньшей мере 2000 Дальтон или по меньшей мере около 5000 Дальтон, преимущественно по меньшей мере 20000 Дальтон или по меньшей мере около 50000 Дальтон, и средняя молекулярная масса обычно составляет вплоть до около 30000000 Дальтон или до около 25000000 Дальтон, преимущественно до около 1000000 Дальтон или до около 500000 Дальтон.

Настоящая композиция наполнителя предпочтительно представляет собой водную композицию, то есть предпочтительно она содержит воду. Разумеется, в композиции наполнителя могут также присутствовать другие компоненты, например, такие как биоциды, консерванты, побочные продукты процессов образования наполнителя, катионных неорганических и органических соединений и анионного полисахарида, например соли и диспергаторы, и т.д. В предпочтительном варианте осуществления композиция наполнителя по существу не содержит волокон и фибрилл целлюлозы или лигноцеллюлозы. В еще одном предпочтительном варианте осуществления композиция наполнителя по существу не содержит волокон длиной по меньшей мере около 4 мм. В еще одном дополнительном предпочтительном варианте осуществления композиция наполнителя содержит волокна или фибриллы целлюлозы или лигноцеллюлозы. В еще одном дополнительном предпочтительном варианте осуществления композиция наполнителя по существу не содержит катионного крахмала.

Компоненты композиции наполнителя, содержащей наполнитель, катионные неорганические и органические соединения и анионный полисахарид, могут присутствовать в композиции наполнителя в количествах, которые могут варьировать в широких пределах в зависимости, помимо всего прочего, от типа и числа компонентов, предполагаемого применения, желаемой экономии расходов, желаемой прочности бумаги и т.д.

Наполнитель обычно присутствует в композиции наполнителя в количестве по меньшей мере около 1% по массе, в расчете на общую массу композиции, преимущественно по меньшей мере около 2% по массе или по меньшей мере около 5% по массе и предпочтительно по меньшей мере около 10% по массе. Наполнитель обычно присутствует в количестве вплоть до 99% по массе, в расчете на общую массу композиции, преимущественно вплоть до около 75% по массе или до около 50% по массе и предпочтительно вплоть до около 45% по массе.

Согласно одному варианту осуществления, катионное неорганическое соединение в композиции наполнителя не присутствует. Однако если таковое присутствует, катионное неорганическое соединение обычно присутствует в композиции наполнителя в количестве по меньшей мере около 0,01 кг/тонна, в расчете на массу наполнителя, преимущественно по меньшей мере около 0,1 кг/тонна или по меньшей мере около 0,5 кг/тонна и предпочтительно по меньшей мере около 1,0 кг/тонна. Далее, если таковое присутствует, катионное неорганическое соединение обычно присутствует в композиции наполнителя в количестве вплоть до около 30 кг/тонна, в расчете на массу наполнителя, преимущественно до около 15 кг/тонна или до около 10 кг/тонна и предпочтительно вплоть до около 5 кг/тонна. Когда катионное неорганическое соединение представляет собой соединение алюминия, определенные в данном описании количества рассчитывают как оксид алюминия (Al₂O₃), в расчете на массу наполнителя.

Согласно одному варианту осуществления, катионное органическое соединение в композиции наполнителя не присутствует. Однако если таковое присутствует, катионное органическое соединение обычно находится в композиции наполнителя в количестве по меньшей мере около 0,01 кг/тонна, в расчете на массу наполнителя, преимущественно по меньшей мере около 0,1 кг/тонна или по меньшей мере около 0,5 кг/тонна и предпочтительно по меньшей мере около 1,0 кг/тонна. Далее, если таковое присутствует, катионное органическое соединение обычно находится в композиции наполнителя в количестве вплоть до около 30 кг/тонна, в расчете на массу наполнителя, преимущественно до около 15 кг/тонна или до около 10 кг/тонна и предпочтительно вплоть до около 5 кг/тонна.

Согласно одному варианту осуществления, анионный полисахарид обычно присутствует в композиции наполнителя в количестве по меньшей мере около 1 кг/тонна, в расчете на массу наполнителя, преимущественно по меньшей мере около 2 кг/тонна или по меньшей мере около 3 кг/тонна и предпочтительно по меньшей мере около 5 кг/тонна. Анионный полисахарид обычно присутствует в композиции наполнителя в количестве вплоть до около 100 кг/тонна, в расчете на массу наполнителя, преимущественно до около 50 кг/тонна или до около 30 кг/тонна и предпочтительно вплоть до около 20 кг/тонна.

Композиция наполнителя обычно имеет массовое отношение катионного(ных) фиксирующего(щих) средства(ств) к анионному полисахариду от около 10:1 до около 1:1000, преимущественно от около 2:1 до около 1:100 и предпочтительно от около 1:1 до около 1:40. Согласно одному варианту осуществления, катионное(ные) фиксирующее(щие) средство(ства) включает(ют) катионное неорганическое соединение и/или катионное органическое соединение.

Композиция наполнителя настоящего изобретения может не содержать воды. Если вода присутствует, она обычно находится в композиции наполнителя в количестве от около 1% по массе, в расчете на общую массу композиции, преимущественно по меньшей мере около 25% по массе или по меньшей мере около 50% по массе и предпочтительно по меньшей мере около 55% по массе. Если вода присутствует, она обычно находится в количестве вплоть до около 99% по массе, в расчете на общую массу композиции, преимущественно до около 98% по массе или до около 95% по массе и предпочтительно вплоть до около 90% по массе, при сумме процентных долей, равной 100.

Композиция наполнителя может иметь содержание волокон от около 0 до около 5% по массе, в расчете на композицию. Предпочтительно, композиция наполнителя включает волокна или фибриллы целлюлозы или лигноцеллюлозы в количестве менее чем около 1% по массе, в расчете на наполнитель.

Настоящее изобретение также относится к способу получения композиции наполнителя, который включает смешение компонентов, как определено в данном описании, предпочтительно в количествах и пропорциях, как определено в данном описании. Компоненты могут быть смешаны в любом порядке, и предпочтительно после каждого добавления проводить перемешивание. Предпочтительно, катионные неорганические и органические соединения добавляют к наполнителю либо по отдельности, либо в виде предварительно приготовленной смеси (премикса). Когда используют режим добавления по отдельности, то катионное неорганическое соединение может быть добавлено к наполнителю до внесения катионного органического соединения, катионное органическое соединение может быть добавлено к наполнителю до внесения катионного неорганического соединения или катионные неорганические и органические соединения могут быть добавлены одновременно, но раздельно. Обычно анионный полисахарид добавляют к наполнителю вслед за внесением катионных неорганических и органических соединений. Если присутствует вода, то предпочтительно, вода находится с самого начала осуществления способа смешения, например, с использованием водной суспензии, содержащей наполнитель. Остальные компоненты также могут быть использованы в виде водных растворов, дисперсий или суспензий. Способ может быть осуществлен периодическим, полупериодическим или непрерывным методом.

В предпочтительном варианте осуществления смешение выполняют в полупериодическом режиме или непрерывно в линии наполнителя бумагоделательной машины. Для этого компоненты композиции наполнителя вводят в водный поток и полученный поток водной композиции наполнителя настоящего изобретения добавляют к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна, которую подают в напорный ящик, из которого полученная суспензия поступает на формную сетку бумагоделательной машины. Вода стекает из суспензии с образованием влажного бумажного полотна, которое затем обезвоживают и сушат в сушильной секции бумагоделательной машины.

Композиция наполнителя настоящего изобретения может быть использована в качестве добавки при производстве керамических материалов, красок, бумаги, пластических материалов, порошковых композиций и т.д. Предпочтительно композицию наполнителя используют в производстве бумаги, и в этом качестве ее используют в качестве добавки к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна.

Настоящее изобретение также относится к способу получения бумаги, который включает приготовление водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна («целлюлозной суспензии»), добавление к целлюлозной суспензии настоящей композиции наполнителя и обезвоживание целлюлозной суспензии с образованием полотна или листа бумаги. Конечно, в способе могут быть также использованы прочие добавки, будучи либо введенными в целлюлозную суспензию, либо нанесенными на полотно или лист полученной бумаги. Примеры таких добавок включают общепринятые наполнители, оптические отбеливатели, проклеивающие средства, средства для повышения прочности в сухом состоянии, средства для повышения прочности во влажном состоянии, катионные коагулянты, средства, способствующие дренированию и удержанию тонкодисперсных частиц, и т.д.

Примеры пригодных общепринятых наполнителей включают наполнители, приведенные выше, преимущественно каолин, фарфоровую глину, диоксид титана, гипс, тальк, природные и синтетические карбонаты кальция, например мел, размолотый мрамор, размолотый карбонат кальция и осажденный карбонат кальция, гидрированные оксиды алюминия (тригидроксиды алюминия), сульфат кальция, сульфат бария, оксалат кальция и т.д.

Примеры пригодных средств для повышения прочности во влажном состоянии включают катионные полиамины и полиаминоамиды, включая продукты, полученные реакцией полиаминов и полиаминоамидов с эпихлоргидрином.

Примеры пригодных проклеивающих средств включают нереакционноспособные в отношении целлюлозы проклеивающие средства, например проклеивающие средства на основе канифоли, такие как мыла на основе канифоли, эмульсии/дисперсии на основе канифоли, реагирующие с целлюлозой проклеивающие средства, например эмульсии/дисперсии ангидридов кислот, таких как алкил- и алкенилсукциновые (янтарные) ангидриды (ASA), алкенил- и алкилзамещенные димеры (AKD) и мультимеры кетенов, а также анионные, катионные и амфотерные полимеры из мономеров с этиленовой ненасыщенностью, например сополимеры стирола и акрилатов. Одно или более проклеивающих средств могут быть добавлены к целлюлозной суспензии, нанесены на бумагу в ходе поверхностного нанесения проклеивающего средства или обоими путями. В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере одно проклеивающее средство добавляют в целлюлозную суспензию и по меньшей мере одно проклеивающее средство наносят на бумагу. Проклеенная и наполненная бумага настоящего изобретения проявляет превосходную прочность и характеристики проклеивания.

Примеры пригодных кетеновых димеров включают димеры приведенной ниже общей формулы (I), где R¹ и R² представляют собой насыщенные или ненасыщенные углеводородные группы, обычно насыщенные углеводородные фрагменты, причем углеводородные группы преимущественно имеют от 8 до 36 атомов углерода, обычно представляя собой алкильные группы с линейными или разветвленными цепями, содержащими от 12 до 20 атомов углерода, такие как гексадецильные и октадецильные группы. Примеры пригодных ангидридов кислот включают ангидриды приведенной ниже общей формулы (II), где R³ и R⁴ могут быть одинаковыми или различными и представляют собой насыщенные или ненасыщенные углеводородные группы, преимущественно содержащие от 8 до 30 атомов углерода, или радикалы R³ и R⁴ вместе с фрагментом -С-О-С- могут образовывать 5-6-членное кольцо, необязательно дополнительно замещенное углеводородными группами, содержащими вплоть до 30 атомов углерода, такими как изооктадеценилянтарный ангидрид.

Пригодные проклеивающие средства включают соединения, раскрытые в патенте США 4522686, который включен в данное описание посредством ссылки.

Примеры пригодных катионных коагулянтов включают водорастворимые органические полимерные коагулянты и неорганические коагулянты. Катионные коагулянты могут быть использованы по отдельности или в сочетании, то есть полимерный коагулянт может быть применен в комбинации с неорганическим коагулянтом. Примеры пригодных водорастворимых органических полимерных катионных коагулянтов включают конденсационные полимеры, такие как катионные полиамины, катионные полиамидамины, катионные полиэтиленимины и катионные дициандиамидные полимеры, катионные полимеры, полученные полиприсоединением винильных производных, таких как катионный мономер с этиленовой ненасыщенностью или смесь мономеров, содержащая по меньшей мере один катионный мономер, такой как катионные полимеры на основе акриламида, катионные полимеры на основе акрилатов, катионные полимеры на основе виниламина/винилформамида и катионные полимеры, основанные на диаллилдиалкиламмонийхлоридах. Примеры пригодных катионных мономеров с этиленовой ненасыщенностью включают диалкиламиноалкил(мет)акрилаты и диалкиламиноалкил(мет)акриламиды, предпочтительно в кватернизованной форме, и диаллилдиалкиламмонийхлорид (DADMAC). Катионные полимеры из мономера с этиленовой ненасыщенностью обычно получают из катионного мономера в количестве от около 10 до 100 мольных процентов и другого мономера в количестве от 0 до 90 мольных процентов, причем сумма процентных долей составляет 100. Количество катионного мономера обычно составляет по меньшей мере 80 мольных процентов, преимущественно 100 мольных процентов. Органические полимерные катионные коагулянты обычно имеют среднемассовую молекулярную массу по меньшей мере около 1000, преимущественно по меньшей мере около 2000 и предпочтительно по меньшей мере около 5000. Обычно среднемассовая молекулярная масса составляет вплоть до около 4000000, преимущественно вплоть до около 2000000 и предпочтительно вплоть до около 700000. Примеры пригодных неорганических коагулянтов включают соединения алюминия, например квасцы, алюминаты, например алюминаты натрия и калия, и полиалюминиевые соединения, например полиалюминийхлориды, сульфаты полиалюминия, силикат-сульфаты полиалюминия и их смеси.

Примеры пригодных средств, способствующих дренированию и удержанию тонкодисперсных частиц, включают органические полимеры, неорганические материалы, например анионные микродисперсные материалы, например кремнийсодержащие материалы типа коллоидальных частиц на основе оксида кремния, монтмориллонит/бентонит и их комбинации. Термин «средство, способствующее дренированию и удержанию тонкодисперсных частиц», как использовано в данном описании, имеет отношение к одной или более добавок, которая, будучи добавленной к водной целлюлозной суспензии, обеспечивает лучшее дренирование и/или удержание тонкодисперсных частиц, чем это достигается в случае, когда названные одна или более добавок не вносятся.

Примеры пригодных органических полимеров включают анионные, амфотерные и катионные крахмалы; анионные, амфотерные и катионные полимеры на основе акриламида, включая, главным образом, линейные, разветвленные и сшитые анионные и катионные полимеры на основе акриламида; а также катионный полимер диаллилдиметиламмонийхлорида; катионные полиэтиленимины; катионные полиамины; катионные полиамидамины и полимеры на основе виниламида, меламиноформальдегидные и мочевиноформальдегидные смолы. Преимущественно, средство, способствующее дренированию и удержанию тонкодисперсных частиц, включает по меньшей мере один катионный или амфотерный полимер, предпочтительно катионный полимер. Катионный крахмал и катионный полиакриламид являются особенно предпочтительными полимерами, и они могут быть использованы по отдельности, в сочетании друг с другом или вместе с другими полимерами, например другими катионными и/или анионными полимерами. Среднемассовая молекулярная масса полимера преимущественно составляет более чем около 1000000 и предпочтительно свыше примерно 2000000. Верхний предел среднемассовой молекулярной массы полимера не имеет существенного значения; он может быть около 50000000, обычно около 30000000 и преимущественно около 25000000. Однако среднемассовая молекулярная масса полимеров, имеющих природное происхождение, может быть более высокой.

Частицы на основе оксида кремния, то есть частицы, основанные на SiO₂ или кремниевой кислоте, обычно поставляются в форме водных коллоидальных дисперсий, так называемых золей. Примеры пригодных частиц на основе оксида кремния включают коллоидальный оксид кремния и различные типы поликремниевой кислоты, либо гомополимеризованной, либо сополимеризованной. Золи на основе оксида кремния могут быть модифицированы и могут содержать другие элементы, например алюминий, бор, азот, цирконий, галлий, титан и подобные, которые могут находиться в водной фазе и/или в частицах на основе оксида кремния. Примеры пригодных частиц на основе оксида кремния этого типа включают коллоидальный оксид кремния, модифицированный алюминием, и алюмосиликаты. Также могут быть применены смеси таких пригодных частиц на основе оксида кремния. Примеры пригодных анионных частиц на основе оксида кремния включают частицы, имеющие средний размер частиц ниже примерно 100 нм, предпочтительно менее чем около 20 нм и более предпочтительно в диапазоне от около 1 до около 10 нм. Как это является обычным для химии оксида кремния, размер частиц имеет отношение к среднему размеру первичных частиц, которые могут быть агрегированными или неагрегированными. Удел