專利名稱：纖維網(wǎng)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種填料及其在纖維材料制造中的應(yīng)用。特別是，本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的含有填料的纖維網(wǎng)。
本發(fā)明還涉及根據(jù)權(quán)利要求14前序部分所述的用于制造包含填料的纖維網(wǎng)的方法，以及根據(jù)權(quán)利要求21前序部分所述的用于改善纖維網(wǎng)耐火性能的方法，該纖維網(wǎng)具有良好的抗張強度。
造紙涉及的幾個目的中的一部分有沖突。因此，在最終產(chǎn)品的各種性能中，應(yīng)當(dāng)具有盡可能好的光學(xué)性能，例如亮度、光滑度、穩(wěn)定性、光澤和不透明度。使用填料來改善這些性能。由于在紙中使用的大多數(shù)填料比纖維原材料便宜，使用填料能夠降低原材料的成本。
傳統(tǒng)的填充劑或填料為粉末狀的細(xì)粒粉末。由天然的礦物或通過合成方法來制造它們。通常，將填料分為礦物填料、特殊顏料和其它填料。最常用的礦物填料為高嶺土、滑石和碳酸鈣。特殊的顏料包括結(jié)構(gòu)高嶺土、合成的硅酸鹽、二氧化鈦、氫氧化鋁和一些有機顏料。其它填料包括如石膏、緞光白及硫酸鋇和硫酸鋅。
在造紙工業(yè)中對于增加填料用量的最普通的要求是填料的價格，該填料的價格比纖維素要低，同時具有較好的不透明性或透明度。其目的是要利用盡可能薄的涂層而使纖維網(wǎng)(即紙)盡可能地不透明或不反光。該紙還必須具有良好的機械性能、如良好的光滑度及高的干和濕強度。
然而，在使用填料中仍然有缺陷。所使用的填料導(dǎo)致最終產(chǎn)品機械性能、特別是強度的降低。根據(jù)在造紙技術(shù)中通常為人所接受的慣例，當(dāng)紙中的纖維素被填料所取代時，紙的強度降低了所加入填料量的約2或3倍，也就是在將10％的填料加入到紙中后，其強度比僅包含相應(yīng)重量化學(xué)紙漿的紙降低了20-30％。填料的粒子尺寸和形狀對強度的降低有影響，大的粒子尺寸降低強度的程度與小尺寸的粒子不相同。
強度性能的惡化并不僅僅是纖維素用量降低的結(jié)果。填料的加入減少了10％纖維素的量，由此所產(chǎn)生的強度的降低僅為10％。其它10至20％的強度的降低主要是由于填料對纖維素纖維之間結(jié)合的不利影響而造成的。填料粒子部分地停留在纖維之間，因此降低了例如通過氫鍵而彼此相連接的纖維的結(jié)合。這樣導(dǎo)致了強度性能的惡化。
也應(yīng)注意到，當(dāng)使用大塊粒子作為填料時，由于大塊粒子的高密度，存在著被填充或涂覆的產(chǎn)品的重量增加的特殊問題。這一事實對于產(chǎn)物的用途或其經(jīng)濟(jì)性帶來不利的影響。如果能夠使用較低密度的顏料而提供相同的性能，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)利益。
本發(fā)明的目的是消除涉及強度性能惡化的缺陷。
本發(fā)明是基于下述想法，即除了傳統(tǒng)的粉末狀填料之外，還使用一種組合產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括顏料粒子和將其結(jié)合的粘結(jié)劑，或者用該組合產(chǎn)品來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的粉末狀填料。結(jié)合的顏料粒子形成了一種顏料-粘結(jié)劑結(jié)構(gòu)的顆粒。該顆粒具有旋轉(zhuǎn)對稱的形狀，同時具有一個內(nèi)心部分和一個外殼部分，藉此內(nèi)心部分的密度小于外殼部分。除了粘結(jié)劑和顏料以外，所述結(jié)構(gòu)也能包括添加劑。我們驚奇地發(fā)現(xiàn)，這種組合的產(chǎn)品停留在纖維網(wǎng)的纖維之間的空間內(nèi)，而不會干擾纖維間的結(jié)合同時保持了結(jié)構(gòu)的內(nèi)在強度。
本發(fā)明的特征在于在纖維網(wǎng)的制造中，至少部分、并且不小于3重量％的填料由這種顆粒所取代。
為了更加明確，本發(fā)明纖維網(wǎng)的特征在于在權(quán)利要求1的特征部分中提供的內(nèi)容。用于制造具有良好抗張強度的纖維網(wǎng)的本發(fā)明方法的特征在于如權(quán)利要求14的特征部分中所述的內(nèi)容，用于改善纖維網(wǎng)耐火性能的本發(fā)明方法的特征在于如權(quán)利要求21的特征部分所述的內(nèi)容。
本發(fā)明提供了顯著的優(yōu)點。通過使用本發(fā)明的填料，能夠降低原材料的成本而不會使強度性能惡化，同時甚至能改善最終產(chǎn)品的機械性能。本發(fā)明提供的另一個顯著的優(yōu)點是，由于本發(fā)明顆粒的密度小于通常所使用的大塊粒子，最終產(chǎn)品的重量不會增加到不合理的程度。
本發(fā)明其它的特征及優(yōu)點將在以下的詳細(xì)描述和與之相關(guān)的應(yīng)用例中介紹。


圖1是填料用量與抗張強度指數(shù)變化的關(guān)系示意圖。
圖2是填料用量與耐破度(Mullen)指數(shù)變化的關(guān)系示意圖。
圖3是填料用量與粘結(jié)強度變化的關(guān)系示意圖。
圖4、5和6是填充有顆粒填料的紙表面放大了約75X、1175X和300X的顯微圖像。在圖中的紙包含54重量％的顆粒。
圖7是圖解表示填充有顆粒的實驗紙的PPS1000值與不包含任何填料的實驗紙和市售的紙的比較。
一般地，本發(fā)明顆粒的尺寸為1-200μm，優(yōu)選1-100μm，最優(yōu)選約5-20μm。在制造方法中，可在該方法的容許極限內(nèi)調(diào)節(jié)顆粒尺寸。
作為本發(fā)明目的的填料成分由下述組分組成—顏料，—填料，特別是乳液形式的合成填料，—水，—促進(jìn)加工或提供特殊性能的功能性添加劑。
實質(zhì)上，所有已知常用的顏料及其混合物都能夠在本發(fā)明中使用。常用的顏料包括例如礦物顏料。礦物顏料包括如高嶺土、研磨或沉淀的碳酸鈣、二氧化鈦和硅酸鹽基顏料。所使用的至少60％的顏料優(yōu)選具有小于20μm的粒子尺寸。
各種乳液形式的合成粘結(jié)劑、例如苯乙烯/丁二烯乳膠或聚乙酸乙烯酯聚丙烯酸酯基乳膠優(yōu)選用作粘結(jié)劑；但是，不限于僅在此提及的實例。
可利用的添加劑例如能改善化合物的流變能力或改變其表面張力，或者賦予最終產(chǎn)品比如表面強度、導(dǎo)電性的特殊性能，或者影響黑色的吸收。添加劑的用途不僅僅限于上述例子，但在本發(fā)明方法中能夠使用任何常用的功能性添加劑。
通過干燥由粘結(jié)劑、顏料和可能存在的添加劑所形成的含水漿液來生產(chǎn)球形或其它旋轉(zhuǎn)對稱的顆粒。在該情況下，上述組分首先通過充分?jǐn)嚢鑱硪黄鸹旌?，以便提供盡可能均勻的化合物或懸浮液或分散體。
關(guān)于干燥技術(shù)，噴霧干燥是特別適用于本發(fā)明顆粒的制造，但如本領(lǐng)域技術(shù)人員所清楚的那樣，干燥方法不只限于噴霧干燥，而且能夠考慮其它類型的干燥技術(shù)，只要它們能夠用于生產(chǎn)所述顆粒。必要的是，在干燥中能夠形成非常細(xì)粒的液滴，它們彼此獨立干燥。液滴的尺寸應(yīng)當(dāng)與所需的顏料顆粒尺寸相一致。因此，液滴的尺寸通常是顆粒尺寸的約1.1-5倍；一般，液滴的尺寸為大約1-300μm，優(yōu)選5-100μm，最優(yōu)選最大50μm。
在本發(fā)明中使用的原料顏料由含有不同尺寸粒子的產(chǎn)物組成。因此，顏料的分離發(fā)生在干燥過程中形成的顆粒的內(nèi)部。形成了內(nèi)心部分和周圍外殼。在球形結(jié)構(gòu)的半徑方向上，外殼部分的厚度一般為顆粒半徑的大約0.1-50％，優(yōu)選0.1-10％，典型地0.5-2％。
當(dāng)內(nèi)心部分比外殼部分含有更多的粗粒子時，顏料粘結(jié)劑結(jié)構(gòu)的內(nèi)心部分的密度低于外殼部分。一般地，內(nèi)心部分的密度為外殼部分密度的大約10-90％，優(yōu)選大約40-80％，因此，作為例子，我們能夠說，當(dāng)顆粒由密度為大約2400-3100kg/m3的顏料粒子形成時，內(nèi)心部分的密度為大約1100-1500kg/m3，而外殼部分的密度為大約1700-2000kg/m3。最頻繁使用的顏料具有1500-7000kg/m3的密度，因此顆粒的總密度為450-6300kg/m3，內(nèi)心部分的密度為50-5700kg/m3，而外殼部分的密度為600-6300kg/m3。通常，顏料粘結(jié)劑結(jié)構(gòu)的內(nèi)心部分與外殼部分相比，含有較粗的顏料粒子。內(nèi)心部分的孔隙率還高于外殼部分的孔隙率，它的孔隙體積通常為大約15-70體積％，優(yōu)選大約30-60體積％。
顆粒的內(nèi)心部分含有的粘結(jié)劑少于表面部分。一般地，顆粒粘結(jié)劑總量的大約55-95重量％存在于顆粒外殼或表面部分中。
每100重量分?jǐn)?shù)的顏料粒子中，顆粒含有大約1-30重量分?jǐn)?shù)、優(yōu)選大約2-20重量分?jǐn)?shù)的粘結(jié)劑。在此情況下，外殼部分包含細(xì)粒顏料粒子，例如金屬硅酸鹽、金屬硫酸鹽或金屬碳酸鹽顆粒，它們通過交聯(lián)粘結(jié)劑相互結(jié)合，由此形成包覆內(nèi)心部分的細(xì)密而撓性的涂層。
本發(fā)明使用作為同義詞的術(shù)語“顏料粘結(jié)劑結(jié)構(gòu)”和“顆粒”，它們是指由粒子、粘結(jié)劑和可能存在的添加劑形成的結(jié)合物或聚集體，其中包括幾個互連的粒子。然而，該結(jié)構(gòu)的所有粒子不必是互連的，而該結(jié)構(gòu)的內(nèi)心部分(粘結(jié)劑含量較少)幾乎不具有很高的機械強度。
本發(fā)明纖維網(wǎng)的制造開始于將纖維和添加劑在水中混合，并將其稀釋以形成適宜的稠度。纖維網(wǎng)例如可以是紙或板材。所使用的纖維材料可以是軟木或硬木纖維素、或者是機械紙漿。纖維網(wǎng)能夠全部由機械或化學(xué)紙漿組成，但這兩種級別的紙漿通常都用于造紙中，而且紙的用途決定了紙漿的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的顆粒狀填料可單獨或與其它填料組合用作填料。所使用的本發(fā)明顆粒狀填料的用量為填料總量的10-100重量％、優(yōu)選50-100重量％、更優(yōu)選80-100重量％。在本文中的其它填料主要是指礦物填料，例如高嶺土、碳酸鈣和滑石。顆粒優(yōu)選包含在任何情況下都可用于纖維網(wǎng)中的填料。
通過混合原材料獲得的紙漿被稱為纖維紙漿，并且其稠度根據(jù)將要制造的纖維產(chǎn)品而變化。典型地，纖維紙漿包含95％的水，同時纖維和添加劑的量與其在制成的纖維產(chǎn)品中相比，為相同的比例。因此，40-90％的固體為纖維材料，而10-60％為添加劑和輔助物質(zhì)(包含添加劑)。
當(dāng)水存在時，將混合物涂布在移動的水傳輸塑料織物即絲網(wǎng)上，在這里形成纖維網(wǎng)。利用抽吸、壓縮和蒸發(fā)，從纖維紙漿和纖維網(wǎng)中去除水。抽吸提供了約20％的干含量。當(dāng)在機械毛氈和滾筒間擠壓濕的紙幅時，實現(xiàn)了約45％的干含量。當(dāng)利用熱砑輥和干燥毛毯從紙幅中去除水時，實現(xiàn)了最后干燥至90-95％的含量。
如果需要，利用壓光機和/或與造紙機連接的涂覆單元或獨立的壓光機(壓光)能夠改變本發(fā)明纖維網(wǎng)的質(zhì)量和性能，其中將涂覆漿液涂布到紙的表面。也能夠?qū)堖M(jìn)行多次涂覆。涂覆后，干燥紙幅。將制成的卷筒紙卷繞在紙輥上，并將其切割成更窄的卷或片以適用于進(jìn)一步的加工。
本發(fā)明的纖維網(wǎng)也可以是非織造纖維產(chǎn)品。該非織造纖維產(chǎn)品是指板、片或卷筒紙結(jié)構(gòu)，是在利用機械、熱的或化學(xué)粘結(jié)時使纖維或長絲纏繞在一起而制成的。
在測試本發(fā)明顆粒用作紙的填料的測試程序中，產(chǎn)生了令人驚奇的發(fā)現(xiàn)。在實驗室內(nèi)將顆粒狀的填料加入到纖維素片中根據(jù)SCAN標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，產(chǎn)生的抗張強度和爆破強度(圖1-3)的強度值都明顯超出了預(yù)期值。在圖中，在100％線上方的紙強度高于包含化學(xué)紙漿的紙所具有的強度。在線下方纖維素纖維之間的粘結(jié)強度降低了，在圖中標(biāo)出了75％和50％的限度。
通常，強度降低的程度與所需化學(xué)紙漿含量的減少程度相同，但除此之外，明顯的證據(jù)表明所保持的強度甚至超過了該水平。這些圖表表明，顆粒狀填料并未削弱纖維素纖維之間的粘結(jié)。在拉伸指數(shù)和耐破度指數(shù)超過100％線的點上，顆粒實際上已參與了使紙片增強，也就是說，其效果與使用傳統(tǒng)的填料正好相反。
本發(fā)明包括一個實施方案，根據(jù)該方案，將顆粒狀的3-30重量％的填料加入到纖維網(wǎng)中。在此情況下，纖維網(wǎng)的粘結(jié)強度基本上與不含有填料的相應(yīng)的纖維網(wǎng)的強度相同。粘結(jié)強度保持了全部的最多至30％的程度，該發(fā)現(xiàn)也同樣令人驚奇，這實際上是粘結(jié)強度表現(xiàn)出與現(xiàn)有技術(shù)最大的不同。換句話說，發(fā)現(xiàn)顆粒狀的填料能夠增強紙的強度。因此，本發(fā)明包括使用顆粒作為纖維網(wǎng)的填料，以生產(chǎn)具有良好粘結(jié)強度的產(chǎn)品。
本發(fā)明還包括一個實施方案，其中纖維網(wǎng)包含超過30重量％、特別是至少35重量％顆粒狀的填料。如下面的實施例所示，我們已經(jīng)能夠確定，使用這些填料，本發(fā)明提供了一種纖維網(wǎng)，如紙或板材，其沒有涂覆時的光滑度與包含傳統(tǒng)填料的涂覆的纖維網(wǎng)的光滑度一致。當(dāng)利用PPS1000測試進(jìn)行測量時，光滑度為2.5-3.5。由此獲得的表面具有與在每一邊涂覆有10g涂層的紙或板材的光滑度相似的光滑度。由于本發(fā)明，因此能夠明顯地減少涂層的用量。因此，本發(fā)明提供了一種新的使用，其中使用超過30重量％量的所發(fā)現(xiàn)顆粒來用于填充纖維網(wǎng)，以生產(chǎn)光滑的打印表面。
在使用顆粒填料和傳統(tǒng)填料時，紙的強度也依賴于所使用的粘結(jié)劑。利用傳統(tǒng)填料獲得的參考結(jié)果是非常正常的，而且其性能也是合乎邏輯的，這表明實驗室的工作是高質(zhì)量的且其結(jié)果是可重復(fù)的。當(dāng)使用傳統(tǒng)填料、例如煅燒的高嶺土作為參考材料時，根據(jù)填料的顆粒尺寸，10％的加入量減少了約20-30％的實驗試樣的抗張強度，與所預(yù)期的相同。當(dāng)試樣包含相應(yīng)量的顆粒狀填料作為填料時，強度的降低僅為5-10％。
所測得的強度值表明，能夠以與傳統(tǒng)技術(shù)中相同尺寸范圍而使用本發(fā)明的填料，同時能夠獲得明顯好的強度?？蛇x擇的是，本發(fā)明填料的用量最多可以是傳統(tǒng)技術(shù)中的三倍，同時保持相同的強度。
顆粒狀的填料對強度的有益的影響主要歸結(jié)為兩個因素。顆粒狀的填料的粒子尺寸(Φ1-Φ100μm)和旋轉(zhuǎn)對稱的形狀導(dǎo)致顆粒不可能停留在兩個纖維素纖維的接觸表面之間，因此不會干擾纖維素纖維粘結(jié)的結(jié)合。另一個因素是，填料顆粒被限制在纖維的周圍，并通過接觸點能夠傳遞纖維間的壓力。
除了良好的強度值以外，還可觀察到填充有顆粒填料的紙在壓光后(圖4-6)具有類似涂覆光澤的紙表面。當(dāng)使用熱塑性粘結(jié)劑時，在熱和壓力的組合影響下顆粒塑性變形。在紙表面層中的顆粒根據(jù)紙的表面而變形為盤狀的形狀。因此，混合有較高顆粒填料含量的紙產(chǎn)生的原紙具有例如較高質(zhì)量的用于涂覆的表面，同時降低了涂覆的需求。利用僅超過20％的填料含量，改善了紙的表面質(zhì)量從而降低了對涂覆的需求。
在測試中加入的顆粒狀填料的量為最多幾乎60重量％，而增加5-10％的用量、或甚至20％都沒有產(chǎn)生任何困難。當(dāng)使用傳統(tǒng)的參考顏料時，在接近30重量％的填料含量時，紙的制造就變得非常困難。
當(dāng)使用本發(fā)明顆粒狀的填料作為填料時，實現(xiàn)了比使用傳統(tǒng)填料更好的耐火性能。這一特征是基于下述事實，即當(dāng)使用碳酸鈣基顆粒同時將溫度升高至超過600℃時，碳酸鹽分解，明顯地釋放出二氧化碳和結(jié)合和熱量，這二者均具有防火性能。通常，礦物填料阻止燃燒，材料中所含較大量的顆粒狀填料比傳統(tǒng)填料更能改善耐火性。
下面的實施例描述了顆粒填料的制造及其使用，以及參考樣品的制備。
實施例I顆粒填料的制造將成顆粒狀的顏料進(jìn)行淘洗以形成具有50重量％干含量的漿液，同時在淘洗中使用0.2重量％的稱為Dispex N40的分散劑。
任何具有最多幾微米顆粒尺寸的無機填料均可用作顏料。在本實施例中，使用細(xì)粒的PPC，它是在市場上可購得的，其中以Multifex-MM、Ultra-Pflex、Super-Pflex、Opacarb A40、Jetcoat和Albafil為商品名，所有這些都由SMI制造，或者由Omya制造的Opti-Cal涂料的PCCs。
將丙烯酸酯膠乳與顏料漿液混合而作為粘結(jié)劑。在本實施例中，在顆粒干含量中膠乳的比例為7重量％。
將包含顏料和粘結(jié)劑的漿液噴霧干燥。在本實施例中，使用Mobile Minor型實驗室噴霧干燥器，它是由Niro制造的并具有下述工作參數(shù)50ml/min的漿液進(jìn)料速度約25000轉(zhuǎn)每分鐘的噴霧器旋轉(zhuǎn)速度200-250℃的干燥空氣溫度約110℃的流出空氣和顆粒溫度實施例II顆粒填料作為填料的使用將100％桉樹的纖維素浸泡并根據(jù)SCAN-C 25∶76在Valley打漿攪拌器中研磨30分鐘。由長度計量的研磨后纖維的平均長度為約0.84mm，基于長度計量的化學(xué)紙漿中顆粒的量根據(jù)FiberLab測量為2.1％。
將顆粒在水中淘洗以提供10重量％的干含量；同時既不使用分散劑也不使用添加劑。
將研磨的纖維素和填料漿液與水混合，從而獲得了約2.4g/l干含量的紙漿，當(dāng)將要制造的紙的基本重量為80g/m2時，在由淡水造紙機制造的紙中理想的顆粒含量為20％時。在此情況下，紙漿的填料含量為約26％，填料的保留量為約70％。因此改變了各種填料含量的化合物的量和單張紙的厚度。為了作對比，一組純凈化學(xué)紙漿紙也由每一批化學(xué)紙漿制成。
將雙組分的留著劑與紙漿混合。首先，以0.5％的干物質(zhì)量加入2％溶液中的陽離子淀粉。在充分混合后，加入0.05％的硅膠作為交聯(lián)劑。該留著劑體系是在造紙工業(yè)中常用的。
利用根據(jù)SCAN-C 26的設(shè)備由紙漿制造紙，除了用圓筒干燥紙以外，其工作方法根據(jù)是SCAN-C 26∶76和SCAN-M 5∶76。圓筒干燥是必需的，因為要壓光該紙。
在25℃下調(diào)理干燥的紙24小時；相對濕度為50％。將調(diào)理后的紙進(jìn)行輕度壓光；壓光的溫度為約65℃，隨后再次進(jìn)行調(diào)理。
利用Lorentzen&Wettre張力試驗儀裝置測量紙的抗張強度，利用Lorentzen&Wettre耐破度裝置測量破裂強度，及利用Scott Internal Bond Model B測試裝置測量粘結(jié)強度，根據(jù)其正常的工作方法及其說明書使用每一種裝置。
通過用測量結(jié)果除以紙的不同基本重量，計算出張力和耐破度指數(shù)。
參考的圖表顯示出在每一系列的測量中指數(shù)值與純凈的化學(xué)紙漿紙間的偏差。由下述公式獲得了偏差值偏差＝(Xfn-Xps)/Xps·100％，其中Xfn為所檢測的含填料樣品的指數(shù)測量值Xps為對應(yīng)于所檢測樣品并由純凈化學(xué)紙漿制成的紙。
實施例3.用作參考的填料利用與由顆粒填料制造的那些紙相同的方法，由用作參考的商業(yè)化的填料制造紙。參考填料如表1所示。
表1
已將填料PCC淘洗成約18重量％的漿液，在沒有添加劑下將GCC和煅燒的高嶺土淘洗成10重量％的漿液。Opacarb也已進(jìn)行了淘洗。當(dāng)制造參考樣品時，使用與利用顆粒填料相同的留著劑和工作方法。
使用相同的設(shè)備測量參考樣品的機械性能，以與使用顆粒填料相同的方式處理結(jié)果。
實施例4.表面粗糙度的測量使用商標(biāo)為Messmer Büchel、裝置的型號為M590的Parker Print Surf裝置測量紙的表面粗糙度，該紙包含顆粒填料并由實驗室紙模制成。所測量的紙的填料含量在約5％-61％之間，基本重量在63-90g/m2。作為參考，也測量了相應(yīng)的沒有填料的化學(xué)紙漿紙和各種商品化紙級的紙。
測量的實驗室紙是由100％的化學(xué)樺樹紙漿制成。利用約60kN/m的線性壓力對所有的實驗室紙進(jìn)行了壓光；輥溫度為約65℃。壓光時，已與絲網(wǎng)相接觸的實驗室紙的表面緊靠著光滑的金屬輥。
使用1MPa的壓力(PPS 1000)和軟背景進(jìn)行粗糙度的測量。
測量的結(jié)果在圖7中示出。復(fù)寫紙和只包含化學(xué)紙漿的紙的結(jié)果是以波動范圍的形式示出；涂覆的紙的值表現(xiàn)出較少的波動，因此，出現(xiàn)了它們的典型值。對于復(fù)寫紙來說，已經(jīng)考慮了它們的兩個面，而對于單面涂覆的紙來說，僅考慮涂覆的那一面。關(guān)于實驗室紙，示出了與金屬輥相接觸的那面的處理值。
根據(jù)這些測量，當(dāng)使用顆粒填料時，通過約35-40％的填料加入量獲得了PPS1000標(biāo)準(zhǔn)的涂覆的紙。利用顆粒形成的表面具有與涂布紙相似的微觀結(jié)構(gòu)，因此，當(dāng)加入填料時，PPS1000沒有表現(xiàn)出明顯的變化。
權(quán)利要求
1.一種包含填料的纖維網(wǎng)，該填料是顆粒形狀的物質(zhì)，并且具有旋轉(zhuǎn)對稱的形狀及一個內(nèi)心部分和一個外殼部分，由此內(nèi)心部分的密度小于外殼部分的密度，其特征在于-內(nèi)心部分的密度為外殼部分密度的約10-90％，和-所使用的填料的量為固體物質(zhì)量的3-80％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其特征在于填料顆粒的內(nèi)心部分的密度為外殼部分密度的約10-90％，優(yōu)選約40-80％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其特征在于填料顆粒由顏料粒子和粘結(jié)劑組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其特征在于顏料顆粒的密度為1500-7000kg/m3，優(yōu)選約2000-3100kg/m3。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的纖維網(wǎng)，其特征在于填料顆粒的密度為400-6300kg/m3，優(yōu)選600-2800kg/m3，由此內(nèi)心部分的密度為約50-5700kg/m3，優(yōu)選700-1500kg/m3，而外殼部分的密度為約600-6300kg/m3，優(yōu)選1700-2000kg/m3。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的纖維網(wǎng)，其特征在于填料顆粒的內(nèi)心部分包含的顏料顆粒比外殼部分包含的粗。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的纖維網(wǎng)，其特征在于填料顆粒內(nèi)心部分的孔隙率高于外殼部分，由此內(nèi)心部分的孔隙體積為10-70體積％，優(yōu)選約30-60體積％。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的纖維網(wǎng)，其特征在于填料顆粒的外殼部分包括金屬硅酸鹽、金屬硫酸鹽或金屬碳酸鹽顆粒，它們通過交聯(lián)粘結(jié)劑相互連接，由此形成了圍繞內(nèi)心部分的致密的涂層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其特征在于填料顆粒的填料粒子包括任何的無機物質(zhì)，例如高嶺土、研磨的或沉淀的碳酸鈣。
10.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的纖維網(wǎng)，其特征在于顆粒狀填料的顆粒尺寸(φ)為1-100μm，優(yōu)選5-50μm。
11.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的纖維網(wǎng)，其特征在于顆粒形狀的物質(zhì)是在壓力和/或溫度的作用下可塑性變形。
12.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的纖維網(wǎng)，其特征在于它包含3-30重量％的顆粒形式的填料，由此纖維網(wǎng)的粘結(jié)強度基本上與不包含填料的相應(yīng)纖維網(wǎng)相同。
13.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的纖維網(wǎng)，其特征在于它包含超過30重量％的顆粒形式的填料。
14.一種制造纖維網(wǎng)的方法，該纖維網(wǎng)例如是板、紙或非織造纖網(wǎng)，含有填料并具有良好的抗張強度，所述方法包括將填料加入纖維網(wǎng)中，該填料是顆粒形狀的物質(zhì)，而且具有旋轉(zhuǎn)對稱的形狀及一個內(nèi)心部分和一個外殼部分，由此內(nèi)心部分的密度小于外殼部分的密度，其特征在于內(nèi)心部分的密度為外殼部分密度的約10-90％，并且所使用的填料的量為固體物質(zhì)量的3-80％。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于至少10重量％的纖維網(wǎng)的填料是由顆粒狀的填料組成，由此其抗張強度比相應(yīng)的包含基本上完全研磨的礦物顏料的纖維網(wǎng)的抗張強度好至少10％。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于所使用的顆粒狀填料的顆粒尺寸(φ)為1-100μm，優(yōu)選5-50μm。
17.根據(jù)權(quán)利要求14-16的方法，其特征在于所使用的顆粒狀填料的量為紙幅干重量的3-60％。
18.根據(jù)權(quán)利要求14-17的方法，其特征在于包含填料的纖維網(wǎng)涂覆有涂覆組合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求14-18的方法，其特征在于為了獲得預(yù)先確定的不透明度，涂覆顏料的使用量比包含粉末狀礦物顏料的纖維網(wǎng)提供相應(yīng)級別的不透明度時的顏料使用量低30％。
20.根據(jù)權(quán)利要求14-19的方法，其特征在于粒狀的物質(zhì)在壓力和/或溫度的作用下可塑性變形。
21.一種改善纖維網(wǎng)耐火性能的方法，該纖維網(wǎng)包含填料并具有良好的抗張強度，其中該填料是粒狀的大塊物質(zhì)，而且具有旋轉(zhuǎn)對稱的形狀及一個內(nèi)心部分和一個外殼部分，其中內(nèi)心部分的密度小于外殼部分的密度，其特征在于內(nèi)心部分的密度為外殼部分密度的約10-90％，并且所使用的填料的量為干燥物質(zhì)量的3-80％。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其特征在于粒狀的物質(zhì)形成了纖維網(wǎng)的填料的至少10重量％。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其特征在于粒狀的物質(zhì)形成了纖維網(wǎng)填料的50-100％。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其特征在于粒狀的物質(zhì)在壓力和/或溫度的作用下可塑性變形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包含填料的纖維網(wǎng)及其制造方法。包含填料的纖維網(wǎng)包括一種物質(zhì)，該物質(zhì)是粒狀的，而且具有旋轉(zhuǎn)對稱的形狀及一個內(nèi)心部分和一個外殼部分，由此內(nèi)心部分的密度小于外殼部分的密度。該顆粒包含利用粘結(jié)劑相互連接的顏料粒子。根據(jù)本發(fā)明，纖維網(wǎng)可以是例如紙、板或非織造纖網(wǎng)。該纖維網(wǎng)具有良好的抗張強度和良好的耐火性能。
文檔編號D21H21/54GK1643218SQ03806855
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月25日
發(fā)明者拉爾斯·格郎羅斯, 維薩·赫蘭蒂 申請人:蒂姆森有限公司