專利名稱：組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料的組合物，如填料紙和涂布紙。
背景技術(shù)：
無機(jī)顆粒材料，例如堿土金屬碳酸鹽(例如碳酸鈣)或高嶺土，被廣泛地用于大量應(yīng)用中。其中包括生產(chǎn)可用于造紙、紙張涂布或高分子復(fù)合材料的制造中的含有礦物的組合物。在紙制品和聚合物制品中，通常添加這樣的填料來代替紙制品或聚合物制品的一部分其他更為昂貴的組分。也可以出于修改紙制品和聚合物制品的物理、力學(xué)和/或光學(xué)規(guī)格的目的而添加填料。很明顯，可納入的填料的量越大，則成本節(jié)約的可能性越高。然而，所添加的填料的量和相關(guān)的成本節(jié)約必須要和最終紙制品或聚合物制品的物理、力學(xué)和光學(xué)規(guī)格取得平衡。因此，一直需要開發(fā)可以以高填充量使用而不會(huì)對(duì)紙制品的物理、力學(xué)和/或光學(xué)規(guī)格產(chǎn)生不利影響的紙用填料或高分子用填料。也需要開發(fā)經(jīng)濟(jì)地制備所述填料的方法。本發(fā)明試圖提供一種替代性和/或改進(jìn)的紙制品或聚合物制品用填料，其可以以相對(duì)高的填充量并入紙制品或聚合物制品中，同時(shí)可保持或甚至改善紙制品或聚合物制品的物理、力學(xué)和/或光學(xué)性質(zhì)。本發(fā)明還試圖提供一種經(jīng)濟(jì)的制備所述填料的方法。因而，本發(fā)明人驚訝地發(fā)現(xiàn)，包含微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料的填料可以通過經(jīng)濟(jì)的方法制備，并可以以較高水平填充在紙制品或聚合物制品中，同時(shí)可保持或甚至改善最終紙制品或聚合物制品的物理、力學(xué)和/或光學(xué)性質(zhì)。此外，本發(fā)明試圖解決以工業(yè)規(guī)模經(jīng)濟(jì)地制備微纖化纖維素的問題。微纖化纖維素材料的現(xiàn)有方法部分地因?yàn)樵虾臀⒗w化產(chǎn)物的較高粘度而需要較大量的能量，而以工業(yè)規(guī)模制備微纖化纖維素的商業(yè)上可行的工藝迄今為止還是難以獲得的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種物品，其包含含有一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品和所述紙制品上的一層或多層功能性涂層。根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種紙制品，所述紙制品包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物，其中，所述紙制品具有下列性質(zhì):(i)其第一拉伸強(qiáng)度大于缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的第二拉伸強(qiáng)度；(ii)其第一撕裂強(qiáng)度大于缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的第二撕裂強(qiáng)度；和/或(iii)其第一爆破強(qiáng)度大于缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的第二爆破強(qiáng)度；和/或(iv)其第一紙頁(yè)光散射系數(shù)大于缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的第二紙頁(yè)光散射系數(shù)；和/或(V)其第一孔隙率小于缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的第二孔隙率；和/或(vi)其第一 z向(內(nèi)部結(jié)合)強(qiáng)度大于缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的第二z向(內(nèi)部結(jié)合)強(qiáng)度。
根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及一種經(jīng)涂布的紙制品，其中，涂層包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物，并且，所述經(jīng)涂布的紙制品具有以下性質(zhì):1.其第一光澤度大于包含缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂料組合物的經(jīng)涂布的紙制品的第二光澤度；和/或i1.其第一挺度大于包含缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂料組合物的經(jīng)涂布的紙制品的第二挺度；和/或ii1.其第一阻隔性與包含缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂料組合物的經(jīng)涂布的紙制品的第二阻隔性相比得到改進(jìn)。根據(jù)第四方面，本發(fā)明涉及一種聚合物組合物,所述聚合物組合物包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物。根據(jù)第五方面，本發(fā)明涉及一種造紙組合物，所述造紙組合物包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物，其中，所述造紙組合物具有的第一陽離子需求量低于缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的造紙組合物的第二陽離子需求量。根據(jù)第六方面，本發(fā)明涉及一種造紙組合物，所述造紙組合物包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物，其中，所述造紙組合物基本上不含助留劑。根據(jù)第七方面，本發(fā)明涉及一種包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品，其中，所述紙制品具有的第一勻度指數(shù)小于缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的第二勻度指數(shù)。
具體實(shí)施例方式正如本文中使用的，“一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物”指的是如本文中所述的通過在無機(jī)顆粒材料的存在下使包含纖維素的纖維性基材微纖化的方法制造的組合物。除非另作說明，“功能性涂層”是指涂布于紙制品的表面以修飾、增強(qiáng)、提高和/或優(yōu)化所述紙制品的一種或多種非圖形性質(zhì)(即，主要與紙張的圖形性質(zhì)無關(guān)的性質(zhì))的一層或多層涂層。在實(shí)施方式中，所述功能性涂層不是包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂層。例如，所述功能性涂層可以是聚合物、金屬、水性組合物、液體阻隔層或印刷電子層。紙制品在一些實(shí)施方式中，紙制品包含并入紙漿中(例如，在紙基中作為填料組合物)的一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物。例如，基于紙制品的總重量，所述紙制品可包含至少約0.5重量％、至少約5重量％、至少約10重量％、至少約15重量％、至少約20重量％、至少約25重量％、至少約30重量％或至少約35重量％的一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物。通常，所述紙制品將包含不超過約50重量％、例如不超過約45重量％、或不超過約40重量％的一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物。在特定的實(shí)施方式中，所述紙制品包含約25重量％ 約35重量％的一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物。所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的纖維含量可以為至少約2重量％、至少約3重量％、至少約4重量％、至少約5重量％、至少約6重量％、至少約7重量％、至少約8重量％、至少約10重量％、至少約11重量％、至少約12重量％、至少約13重量％、至少約14重量％或至少約15重量％。通常，所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的纖維含量將小于約25重量％，例如，小于約20重量％。在進(jìn)行一起加工以形成一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物之后，可以加入(例如，通過共混或混合)其他無機(jī)顆粒以減少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的纖維含量。在特定的實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品具有的孔隙率低于不使用(即，缺少)一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物而制造的紙制品的孔隙率。例如，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的孔隙率比缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的孔隙率可少孔約10%、少孔約20%、少孔約30%、少孔約40%或少孔約50%。孔隙率的這種減少可以為包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料的經(jīng)涂布的紙制品提供改進(jìn)的涂層保持。孔隙率的這種減少使得能夠減少包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料的經(jīng)涂布的紙制品的涂布重量，而不會(huì)損害經(jīng)涂布的紙制品的物理和/或力學(xué)性質(zhì)。在實(shí)施方式中，使用Bendtsen5型孔隙率測(cè)試儀根據(jù)SCAN P2USCAN P60、BS4420和Tappi UM535來確定孔隙率。在其他的實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品具有的拉伸強(qiáng)度比缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品(例如，所述紙制品具有相同的填料填充量)的拉伸強(qiáng)度高約2%、高約5%、高約10%、高約15%、高約20或高約25%。在另外的實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的撕裂強(qiáng)度比缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品(例如，所述紙制品具有相同的填料填充量)的撕裂強(qiáng)度高約2%、高約5%、高約10%、高約15%、高約20%或高約25%。該低孔隙率強(qiáng)力紙制品可包括功能紙，如墊片、防油紙、石膏板用掛面紙板、防火紙、墻紙、層壓板或其他功能性紙制品。在實(shí)施方式中，使用Testometrics拉力試驗(yàn)儀根據(jù)SCAN P16來確定拉伸強(qiáng)度。在另外的實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的z向(內(nèi)部結(jié)合)強(qiáng)度比缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品(例如，所述紙制品具有相同的填料填充量)的z向(內(nèi)部結(jié)合)強(qiáng)度高約2%、高約5%、高約10%、高約15%、高約20%或高約25%。在實(shí)施方式中，使用Scott粘合力試驗(yàn)儀根據(jù)TAPPI T569來確定z向(內(nèi)部結(jié)合)強(qiáng)度。在某些實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品可以被涂布。包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的經(jīng)涂布的紙制品的特定實(shí)施方式與缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的經(jīng)涂布的紙制品相比可具有更高的光澤度。例如，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的經(jīng)涂布的紙制品具有的光澤度可比缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的經(jīng)涂布的紙制品高約5%、高約10%或高約20%。在實(shí)施方式中，光澤度根據(jù)TAPPI法T480om-05 (紙和紙板在75度時(shí)的鏡面光澤)確定。
在其他的實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的經(jīng)涂布的紙制品可具有改進(jìn)的印刷性質(zhì)，如印刷光澤、聲響(snap)、印刷密度、拉毛速度或漏印點(diǎn)百分?jǐn)?shù)。在其他的實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的經(jīng)涂布的紙制品可具有比缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的經(jīng)涂布的紙制品更低的濕氣滲透率(MVTR，根據(jù)TAPPI T448的修改版使用硅膠作為干燥劑在相對(duì)濕度為50%時(shí)測(cè)定)。例如，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的經(jīng)涂布的紙制品的MVTR可比缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的經(jīng)涂布的紙制品(例如，所述紙制品具有相同的填料填充量)的MVTR小約2%、小約4%、小約6%、小約8%、小約10%、小約12%、小約15%或小約20%ο在某些實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品可以用作用于功能性涂層(例如，用于液體包裝的涂層、阻隔涂層和用于印刷電子的涂層)的基材。包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品為被涂覆的功能性涂層提供了平滑表面。例如，所述紙制品可包含阻隔涂層，包括聚合物、金屬、水性組合物(例如，水基阻隔層)或其組合。水性組合物可包含一種或多種此處描述的無機(jī)顆粒材料。例如，所述水性組合物可包含聞嶺土，如片狀聞嶺土或超級(jí)片狀(hyper-platy)聞嶺土。“片狀”聞嶺土指的是具有較聞形狀系數(shù)的聞嶺土制品。片狀聞嶺土的形狀系數(shù)為約20 小于約60。超級(jí)片狀聞嶺土的形狀系數(shù)為約60 100，或甚至大于100。此處使用的“形狀系數(shù)”為對(duì)于不同粒徑和形狀的顆粒群體測(cè)定的粒徑與顆粒厚度之比的量度，其利用美國(guó)專利第5，576，617號(hào)(通過援引將其內(nèi)容并入本說明書中)中所述的電導(dǎo)率方法、裝置和公式而測(cè)得。在美國(guó)專利第5，576，617號(hào)中還描述了用于確定形狀系數(shù)的技術(shù)，在測(cè)試的定向顆粒的水懸浮液組合物流過容器時(shí)測(cè)定其電導(dǎo)率。沿著容器的一個(gè)方向并沿著與該第一方向橫切的容器的另一個(gè)方向進(jìn)行電導(dǎo)率的測(cè)定。使用兩個(gè)電導(dǎo)率測(cè)定值之差，確定被測(cè)試的顆粒材料的形狀系數(shù)。在一些實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品為涂敷的功能性涂層提供了低滲透性表面，使得該功能性涂層很少或不會(huì)滲透到紙制品中。因此，可以使用更薄的、更少的和/或非高分子功能性涂層來實(shí)現(xiàn)所需功能(例如，阻隔功能)。在某些實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的經(jīng)涂布的紙制品相比于缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的經(jīng)涂布的紙制品可具有改進(jìn)的耐油性(使用蘇丹紅IV在鄰苯二甲酸二丁酯中的油基溶液，利用IGT印刷機(jī)測(cè)定)。例如，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的經(jīng)涂布的紙制品具有的耐油性可比缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的經(jīng)涂布的紙制品(例如，所述紙制品具有相同的填料填充量)高約2%、高約4%、高約6%、高約8%或高約10%。改講的誥紙和紙頁(yè)件質(zhì)在一些實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的制造所述紙制品的方法。例如，通過使紙料中含有一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物，紙基的濕部處理可不需要預(yù)處理(例如，添加陽離子聚合物)。另外，與包含微纖化纖維素的紙料相比，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙料具有較低的或不變的陽離子需求量、改善的留著率和提高的勻度。在通過紙制品中使用的一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物改善留著率的一些實(shí)施方式中，可以減少助留劑的使用或不使用助留劑，而且可以避免因助留劑而導(dǎo)致的對(duì)紙制品的損害。造紙配料樣品的陽離子需求量由中和其表面所需的高度帶電的陽離子型聚合物的量表示?？梢允褂昧魇诫娏鳒y(cè)試基于達(dá)到零信號(hào)所需的陽離子滴定劑(例如，聚DADMAC)的量來確定陽離子需求量。確定滴定終點(diǎn)的另一種方法是在各次遞增加入滴定劑之后評(píng)估zeta電勢(shì)。確定陽離子需求量的另一種方案是混合樣品與已知過量的陽離子滴定劑，過濾以除去固體，然后進(jìn)行反滴定至顏色終點(diǎn)(膠體滴定)。在實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的造紙配料的陽離子需求量與缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的造紙配料(例如，所述紙料具有相同的填料填充量)的陽離子需求量相當(dāng)或低于該量。在實(shí)施方式中，使用Mutek PCD03滴定儀根據(jù)以下“實(shí)施例”中描述的方法來測(cè)定陽離子需求量(也稱為“陰離子電荷”)。留著率是正在成紙時(shí)使微粒和纖維碎屑保持在紙張網(wǎng)部?jī)?nèi)的過程的通用術(shù)語。首程留著率給出了正在形成紙時(shí)這些微細(xì)的材料保留在紙張網(wǎng)部?jī)?nèi)的有效性的實(shí)際指標(biāo)。在某些實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙料的首程留著率高于缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙料(例如，所述紙料具有相同的填料填充量)，例如，至少高約2%、高約5%或高約10%。在實(shí)施方式中，首程留著率基于壓頭箱(HD)中和白水(Wff)盤中的固體測(cè)定量確定，并根據(jù)下式計(jì)算:留著率=[(HB固體-Wff固體)/HB固體]X 100與缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙料(例如，所述紙料具有相同的填料填充量)相比，在由包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙料所形成的紙制品中，紙張形成時(shí)的灰分留著率(通過灰化確定)得到改進(jìn)。在實(shí)施方式中，在由包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙料形成紙的過程中的留著率比缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙料(例如，所述紙料具有相同的填料填充量)高至少約5%、至少約10%、至少約15%、至少約20%或至少約25%。在實(shí)施方式中，灰分留著率按照與首程留著率相同的原理確定，不過其基于壓頭箱(HD)中和白水(Wff)盤中的灰分成分的重量，并根據(jù)下式計(jì)算:灰分留著率=[(HB灰分-Wff灰分)/HB灰分]X 100紙張勻度是產(chǎn)生的纖維、纖維碎片、礦物填料和化學(xué)添加劑在成紙網(wǎng)部上的不均勻分布。勻度可以由紙張頁(yè)面的平面內(nèi)的小規(guī)模的定量變化來表征。描述勻度的另一個(gè)方式是紙張的定量的變化率。在毫米的若干分之幾至數(shù)厘米的長(zhǎng)度尺度內(nèi)可以用肉眼看出紙張的不均勻結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙料的勻度指數(shù)(PTS)比缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙料(例如，所述紙料具有相同的填料填充量)小至少約5%、小約10%、小約15%、約20%或約25%。在實(shí)施方式中，使用PTS開發(fā)的DOMAS軟件根據(jù)其手冊(cè)“D0MAS2.4User Guide”的10-1部分中所述的測(cè)定方法來確定勻度指數(shù)(PTS)。在其他的實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙板制品可具有改進(jìn)的折疊性和/或抗裂性。包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品還可具有改進(jìn)的紙頁(yè)性質(zhì)的組合。例如，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品片材具有改善的強(qiáng)度性質(zhì)和提高的勻度。即使不受到具體理論的約束，這樣的組合也是預(yù)料不到的，因?yàn)閾?jù)認(rèn)為，額外的精制或纖維化會(huì)由于穩(wěn)定性下降(導(dǎo)致絮凝傾向)所致而不利地?fù)p害紙張勻度，但可以增大紙張頁(yè)面的強(qiáng)度。在其他的實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品頁(yè)面具有提高的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和z向強(qiáng)度(內(nèi)部結(jié)合)。這是令人驚訝的，因?yàn)橥ǔＴ诖驖{過程中，隨著拉伸強(qiáng)度增大，撕裂強(qiáng)度和/或z向強(qiáng)度將減小。例如，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品頁(yè)面具有的拉伸強(qiáng)度可比缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品頁(yè)面(例如，所述紙制品片材具有相同的填料填充量)大至少約2%、大至少約3%、大至少約4%、大至少約5%、大至少約6%、大至少約7%、大至少約8%、大至少約9%、大至少約10%、大至少約12%、大至少約15%或大至少約20%。在其他實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品頁(yè)面的撕裂強(qiáng)度可比缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品頁(yè)面(例如，所述紙制品片材具有相同的填料填充量)大至少約5%、大至少約10%、大至少約15%、大至少約20%或大至少約25%。在其他的實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品頁(yè)面具有改善的拉伸強(qiáng)度和改善的撕裂強(qiáng)度的組合。例如，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品頁(yè)面的拉伸強(qiáng)度可比缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品頁(yè)面高約2% 約10%，其撕裂強(qiáng)度可比缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品頁(yè)面高約5% 約25%。在實(shí)施方式中，撕裂強(qiáng)度根據(jù)TAPPI法T414om-04(紙的內(nèi)抗撕力(Elmendorf型方法))確定。在其他實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品頁(yè)面具有改善的拉伸強(qiáng)度和改善的散射(即光學(xué))性質(zhì)，例如，紙頁(yè)光散射和紙頁(yè)光吸收。再且，這還是預(yù)料不到的，因?yàn)橥ǔｋS著拉伸強(qiáng)度增大，紙頁(yè)光散射減小。在某些實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品頁(yè)面具有的紙頁(yè)光散射系數(shù)(以mlg—1為單位，使用濾光片8和10測(cè)定)可比缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品頁(yè)面(例如，所述紙制品頁(yè)面具有相同的填料填充量)大至少約2%、大至少約3%、大至少約4%、大至少約5%、大至少約6%、大至少約7%、大至少約8%、大至少約9%或大至少約10%。在其他的實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品頁(yè)面具有改善的拉伸強(qiáng)度和/或改善的撕裂強(qiáng)度與改善的光散射的組合。例如，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品頁(yè)面具有的拉伸強(qiáng)度可比缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品頁(yè)面高約2% 約10%，和/或其撕裂強(qiáng)度比缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品片材高約5% 約25%，且其光散射系數(shù)(以n^kg—1為單位，使用濾光片8和10測(cè)定)比缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品頁(yè)面(例如，所述紙制品頁(yè)面具有相同的填料填充量)的光散射系數(shù)高約2% 約10%，例如，高約2% 約5%。在實(shí)施方式中，紙頁(yè)光散射系數(shù)和光吸收系數(shù)使用Elrepho設(shè)備的反射率數(shù)據(jù)來測(cè)定:R inf=10個(gè)頁(yè)面的疊層的反射率，Ro=黑杯上的I個(gè)頁(yè)面的反射率，將這些值和頁(yè)面的定量(gnT2)帶入Kubelka-Munk公式中，該公式記載于Niles Pauler的“PaperOptics” (由 Lorentzen and Wettre 出版，ISBN91-971-765-6-6) 29 36 頁(yè)。爆破強(qiáng)度在許多類型的紙張中均廣泛用作耐破裂性的量度。在某些實(shí)施方式中，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品頁(yè)面具有的爆破強(qiáng)度可比缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品頁(yè)面(例如，所述紙制品頁(yè)面具有相同的填料填充量)大至少約5%、大至少約10%、大至少約15%、大至少約20%或大至少約25%。在實(shí)施方式中，使用Messemer Buchnel爆破測(cè)試機(jī)根據(jù)SCAN P24測(cè)定爆破強(qiáng)度。在某些實(shí)施方式中，所述改善的紙制品頁(yè)面的性質(zhì)可以在包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品片材中得以實(shí)現(xiàn)，所述組合物包含的微纖化纖維素的d5(l為約25 μ m 約250 μ m,更優(yōu)選為約30 μ m 約150 μ m,進(jìn)而更優(yōu)選為約50 μ m 約140 μ m,再進(jìn)一步更優(yōu)選為約70 μ m 約130 μ m,最優(yōu)選為約50 μ m 約120 μ m。在特定的實(shí)施方式中，所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的微纖化纖維素針對(duì)所需的d5(l具有高陡度(如下所定義)。在一個(gè)實(shí)施方式中，微纖化纖維素的陡斜的粒徑分布可通過間歇過程中在無機(jī)顆粒材料的存在下的包含纖維素的纖維性基材的微纖化而產(chǎn)生，在該過程中所得的具有所需微纖化纖維素陡度的一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物可用水或任何其他液體從微纖化裝置中洗出。在某些實(shí)施方式中，一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的微纖化纖維素具有單峰粒徑分布。在其他的實(shí)施方式中，一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的微纖化纖維素具有例如由在無機(jī)顆粒材料的存在下包含纖維素的纖維性基材的較少或部分微纖化產(chǎn)生的多峰粒徑分布。途星在某些實(shí)施方式中，所述涂層可包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物。包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的所述涂層也可以用作功能紙，例如用于液體包裝、阻隔涂層或印刷電子用途的那些功能紙。例如，所述功能性涂層可以是阻隔層，例如，液體阻隔層，或者所述功能性涂層可以是印刷電子層。包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂層可以應(yīng)用于紙制品以制造具有更大的強(qiáng)度性質(zhì)(例如，拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和挺度)、更高的光澤度和/或改善的印刷性質(zhì)(例如，印刷光澤、聲響、印刷密度、或漏印點(diǎn)百分?jǐn)?shù))的紙制品或紙張涂層。例如，被覆有包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂層的紙制品的拉伸強(qiáng)度可比被覆有缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂層的紙制品的拉伸強(qiáng)度高約5%、高約10%或高約20%。在某些實(shí)施方式中，被覆有包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂層的紙制品的撕裂強(qiáng)度可比被覆有缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂層的紙制品的撕裂強(qiáng)度高約5%、高約10%或高約20%。在某些實(shí)施方式中，被覆有包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂層的紙制品的挺度可比被覆有缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂層的紙制品的挺度高約5%、高約10%或高約20%。在一些實(shí)施方式中，被覆有包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂層的紙制品的光澤度可比被覆有缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂層的紙制品的光澤度高約5%、高約10%或高約20%。在一些實(shí)施方式中，被覆有包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂層的紙制品的阻隔性相比于被覆有缺少一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂層的紙制品的阻隔性得到改進(jìn)。所述阻隔性可根據(jù)氧、濕氣、油脂和香氣中的一種或多種通過(即，透過)經(jīng)涂布的紙制品的速率來選擇。因此，包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂層可減慢或改進(jìn)(即減小)氧、濕氣、油脂和香氣中的一種或多種通過經(jīng)涂布的紙制品的速率。在實(shí)施方式中，拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和光澤度根據(jù)以上描述的方法確定。在實(shí)施方式中，挺度(即，彈性模量)根據(jù)J.C.Husband、L.F.Gate、N.Norouzi和 D.Blair 的“The Influence of kaolin Shape Factor on the Stiffness of CoatedPapers”, TAPPI Journal, 2009年6 月，12-17頁(yè)(特別是參見題為“Experimental Methods”白勺部分)和 J.C.HusbancUL.F.Gate、A.Storer和P.Creaton 的“The Influence of PigmentParticle Shape on the In-Plane tensile Strength Properties of Kaolin-basedCoating Layers”，TAPPI Journal, 2006 年 12 月，3-8 頁(yè)(特別是參見題為 “ExperimentalMethods”的部分)中描述的挺度測(cè)定方法確定。在實(shí)施方式中，所述無機(jī)顆粒材料是高嶺土。有利的是，高嶺土是片狀高嶺土或超級(jí)片狀聞嶺土。分散性組合物在某些實(shí)施方式中，一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物可以為通過本文中描述的方法制得或者通過本領(lǐng)域中已知的任何其他干燥法(例如，冷凍干燥)制得的干式的或基本上干式的可再分散性組合物的形式。干燥的一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物可易于分散在水性或非水性介質(zhì)(例如，聚合物)中。因此，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供包含此處描述的一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的聚合物組合物?；谒鼍酆衔锝M合物的總重量，所述聚合物組合物包含至少約0.5重量％、至少約5重量％、至少約10重量％、至少約15重量％、至少約20重量％、至少約25重量％、至少約30重量％或至少約35重量％的一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物。通常，所述聚合物將包含不超過約50重量％、例如不超過約45重量％、或不超過約40重量％的一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物。在特定的實(shí)施方式中，所述聚合物組合物包含約25重量％ 約35重量％的一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物。所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的纖維含量可為至少約2重量％、至少約3重量％、至少約4重量％、至少約5重量％、至少約6重量％、至少約7重量％、至少約8重量％、至少約10重量％、至少約11重量％、至少約12重量％、至少約13重量％、至少約14重量％或至少約15重量％。通常，一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的纖維含量將小于約25重量％，例如小于約20重量％。所述聚合物可包含任何天然的或合成的聚合物或其混合物。所述聚合物可以為例如熱塑性聚合物或熱固性聚合物。此處使用的術(shù)語“聚合物”包括均聚物和/或共聚物，以及交聯(lián)聚合物和/或纏結(jié)聚合物。包含在本發(fā)明的聚合物組合物中的聚合物(包括均聚物和/或共聚物)可由下列單體中的一種或多種來制備:丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和烷基中具有I 18個(gè)碳原子的丙烯酸烷基酯、苯乙烯、具有取代基的苯乙烯、二乙烯基苯、鄰苯二甲酸二烯丙基酯、丁二烯、乙酸乙烯酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、馬來酸酐、馬來酸或富馬酸的酯、四氫化鄰苯二甲酸或酸酐、衣康酸或酸酐和衣康酸酯、具有或不具有交聯(lián)的二聚物、三聚物或四聚物、巴豆酸、新戊二醇、丙二醇、丁二醇、乙二醇、二乙二醇、二丙二醇、丙三醇、環(huán)己烷二甲醇、1,6-己二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、鄰苯二甲酸酐、間苯二甲酸、對(duì)苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸酐、己二酸或琥珀酸、壬二酸和二聚物脂肪酸、甲苯二異氰酸酯和二苯基己烷二異氰酸酯。優(yōu)選包含甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯單體的共聚物。所述聚合物可選自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚縮醛、聚碳酸酯、聚丙烯腈、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯、環(huán)氧聚合物、不飽和聚酯、聚氨酯、聚環(huán)戊二烯及其共聚物中的一種或多種。合適的聚合物也包括液態(tài)橡膠，如硅酮。本發(fā)明的聚合物組合物的制備可通過本領(lǐng)域中已知的任何適宜的混合方法實(shí)現(xiàn)，這對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的。這樣的方法包括混合各成分或其前體，隨后以常規(guī)方式來加工。必要時(shí)，某些組分可以在加入到配合中的混合物之前進(jìn)行預(yù)混。在熱塑性聚合物組合物的情況中，所述加工可包括熔融混合，或者在用于由所述組合物制造物品的擠出機(jī)中直接進(jìn)行，或者在單獨(dú)的混合裝置中預(yù)混。作為其他選擇，各組分的干式混合可以直接注射成型，而無需進(jìn)行預(yù)熔融混合。所述聚合物組合物可以通過將其各成分密切地混合在一起而制備。所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物因而可以與聚合物和任何所需的其他成分適當(dāng)?shù)鼗旌?，再進(jìn)行上述的加工。對(duì)于交聯(lián)或固化的聚合物組合物的制備，未固化的成分或其前體的共混物和可選的一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物以及任何所需的一種或多種非珍珠巖成分將根據(jù)使用的聚合物的性質(zhì)和量在適宜的熱、壓力和/或光的條件下與有效量的任何適宜的交聯(lián)劑或固化體系接觸，從而交聯(lián)和/或固化所述聚合物。為制備在聚合時(shí)原位存在一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物與任何所需的其他成分的聚合物組合物，單體和任何所需的其他聚合物前體的共混物、一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物以及任何其他成分將根據(jù)所用的單體的性質(zhì)和量在適宜的熱、壓力和/或光的條件下接觸，從而使單體與珍珠巖以及任何其他成分原位
壞人
口 O包含纖維素的纖維性基材包含纖維素的纖維性基材可以來自任何適當(dāng)來源，例如木材、草(例如甘蔗、竹子)或破布(例如紡織廢料、棉、麻或亞麻)。包含纖維素的纖維性基材可以是紙漿的形式(例如，纖維素纖維在水中的懸浮液)，所述紙漿可以通過任何適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)或機(jī)械處理或者其組合制得。例如，紙漿可以是化學(xué)紙漿，或化學(xué)熱磨機(jī)械紙漿，或機(jī)械紙漿，或再生紙漿，或造紙廠廢紙，或造紙廠廢水，或造紙廠的廢物，或者其組合。纖維素紙漿可以進(jìn)行打漿(例如在瓦利打漿機(jī)中)和/或以其他方式精制(例如，在錐形或片式精漿機(jī)中加工)至任何預(yù)定游離度(在本領(lǐng)域中用加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度(CSF)以cm3為單位來報(bào)告)。CSF是指通過紙漿懸浮液可以被濾水時(shí)的速率測(cè)得的紙漿的游離度或?yàn)V水速率的值。例如，纖維素紙漿在被微纖化之前可以具有約IOcm3以上的加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度。纖維素紙漿可以具有約700cm3以下的CSF，例如等于或小于約650cm3，或等于或小于約600cm3，或等于或小于約550cm3,或等于或小于約500cm3,或等于或小于約450cm3,或等于或小于約400cm3,或等于或小于約350cm3，或等于或小于約300cm3，或等于或小于約250cm3，或等于或小于約200cm3，或等于或小于約150cm3，或等于或小于約IOOcm3，或等于或小于約50cm3。纖維素紙漿然后可以通過本領(lǐng)域中公知的方法脫水，例如，紙漿可以通過篩網(wǎng)過濾以獲得包含至少約10%固體、例如至少約15%固體、或至少約20%固體、或至少約30%固體、或至少約40%固體的濕紙頁(yè)。紙漿可以以未精制狀態(tài)(也就是說，未打漿或脫水或者以其他方式精制)使用?？梢詫w維素的纖維性基材以干燥狀態(tài)添加至研磨容器或均化器中。例如，可以將干燥的廢紙直接添加至研磨容器中。研磨容器中的水性環(huán)境然后將促進(jìn)紙漿的形成。無機(jī)顆粒材料無機(jī)顆粒材料例如可以是如碳酸鈣、碳酸鎂、白云石、石膏等堿土金屬碳酸鹽或硫酸鹽、如高嶺土、敘永石或球粘土等水合高嶺石族粘土、如偏高嶺土或完全煅燒高嶺土等無水(煅燒)高嶺石族粘土、滑石、云母、碳酸鈣鎂石、水菱鎂礦、研磨玻璃、珍珠巖或硅藻土、或氫氧化鎂或三水合鋁，或者其組合。用于本發(fā)明的第一方面所述的方法中的優(yōu)選無機(jī)顆粒材料為碳酸鈣。下文中，可能傾向于按碳酸鈣和涉及碳酸鈣加工和/或處理的方面來討論本發(fā)明。本發(fā)明不應(yīng)被理解為局限于這些實(shí)施方式。本發(fā)明中所使用的顆粒碳酸鈣可以通過研磨由天然來源獲得。經(jīng)研磨的碳酸鈣(GCC)通常通過下述方式獲得:將如白堊、大理石或石灰石等礦物源先粉碎隨后研磨，然后進(jìn)行粒徑分級(jí)步驟，以獲得具有所需水平的細(xì)度的產(chǎn)物。也可以使用如漂白、浮選和磁性分離等其他技術(shù)來獲得具有所需水平的細(xì)度和/或顏色的產(chǎn)物。顆粒固體材料可以被自體研磨，即通過固體材料自身顆粒之間的摩擦而得到研磨，作為另外一種選擇，也可以在包含與被研磨碳酸鈣不同的材料的顆粒的顆粒狀研磨介質(zhì)的存在下進(jìn)行研磨。這些工藝可以在存在或不存在分散劑和生物殺滅劑的情況下進(jìn)行，所述分散劑和生物殺滅劑可以在工藝的任何階段添加。沉淀碳酸鈣(PCC)可以用作本發(fā)明中的顆粒碳酸鈣的來源，并可以通過本領(lǐng)域中任何已知方法生產(chǎn)。TAPPI的第30號(hào)專題“Paper Coating Pigments”的第34 35頁(yè)描述了制備適用于制備造紙工業(yè)中所用的產(chǎn)品的沉淀碳酸鈣的三種主要商業(yè)化工藝，也可以將它們用于本發(fā)明的實(shí)施。在所有這三種工藝中，都要首先煅燒如石灰石等碳酸鈣原料以產(chǎn)生生石灰，然后將生石灰在水中熟化以產(chǎn)生氫氧化鈣或石灰乳。在第一種工藝中，使用二氧化碳?xì)怏w直接將石灰乳碳酸化。該工藝具有下述優(yōu)點(diǎn):不形成副產(chǎn)物，并且相對(duì)容易控制碳酸鈣產(chǎn)物的性質(zhì)和純度。在第二種工藝中，將石灰乳與純堿接觸，以通過復(fù)分解產(chǎn)生碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉溶液。如果該工藝在商業(yè)上使用，則可以將氫氧化鈉基本上完全地從碳酸鈣中分離出來。在第三種主要的商業(yè)化工藝中，石灰乳首先與氯化銨接觸以獲得氯化鈣溶液和氨氣。然后使氯化鈣溶液與純堿相接觸以通過復(fù)分解產(chǎn)生沉淀碳酸鈣和氯化鈉溶液。可以產(chǎn)生各種不同形狀和大小的晶體，這取決于所采用的具體反應(yīng)過程。三種主要形式的PCC晶體是霰石晶體、菱方晶體和偏二角面體晶體(如方解石)，它們及其混合物都適于用在本發(fā)明中。碳酸鈣的濕式研磨涉及碳酸鈣水懸浮液的形成，所述碳酸鈣水懸浮液隨后可以可選地在適當(dāng)分散劑存在下進(jìn)行研磨?？梢詤⒁娎鏓P-A-614948(通過援引將其全部?jī)?nèi)容并入本說明書中)來獲得有關(guān)碳酸鈣的濕式研磨的更多信息。在一些情況下，可以包括少量添加其他礦物，例如也可以存在高嶺土、煅燒高嶺土、鈣硅石、礬土、滑石或云母中的一種或多種。當(dāng)本發(fā)明的無機(jī)顆粒材料獲自天然存在的來源時(shí)，可能存在某些礦物雜質(zhì)將污染研磨的材料的情況。例如，天然存在的碳酸鈣可能與其他礦物結(jié)合存在。因此，在一些實(shí)施方式中，無機(jī)顆粒材料包含一些雜質(zhì)。然而，通常本發(fā)明中所使用的無機(jī)顆粒材料含有少于約5重量％、優(yōu)選低于約I重量％的其他礦物雜質(zhì)。本發(fā)明的方法的微纖化步驟中所使用的無機(jī)顆粒材料優(yōu)選具有下述粒徑分布，其中，至少約10重量％的顆粒具有小于2 μ m的e.s.d,例如，至少約20重量％，或至少約30重量％，或至少約40重量％,或至少約50重量％,或至少約60重量％,或至少約70重量％,或至少約80重量％,或至少約90重量％,或至少約95重量％,或約100%的顆粒具有小于2 μ m的 e.s.do除非另有說明，否則本說明書中所指的無機(jī)顆粒材料的粒徑性質(zhì)是以公知方式利用Sedigraph5100機(jī)將顆粒材料在完全分散的條件下沉降于水性介質(zhì)中來測(cè)量，所述Sedigraph5100機(jī)在本說明書中被稱作“Micromeritics Sedigraph5100單兀，，，由 Micromeritics Instruments Corporation(Norcross，美國(guó)喬治亞州)(電話:+17706623620 ;網(wǎng)址:www.micromeritics.com)提供。該機(jī)器提供了粒徑(本領(lǐng)域中稱作“當(dāng)量球徑”(e.s.d))小于給定e.s.d值的顆粒的累積重量百分比的測(cè)量結(jié)果及圖形。平均粒徑d5(l是以此方式確定的在當(dāng)量球徑小于d5(l值的顆粒占50重量％時(shí)的顆粒e.s.d值。作為另外一種選擇，在提及時(shí)，本說明書中所指的無機(jī)顆粒材料的粒徑性質(zhì)使用如由Malvern Instruments Ltd所提供的Malvern Mastersizer S機(jī),通過激光散射領(lǐng)域中使用的公知的常規(guī)方法(或通過可提供基本相同的結(jié)果的其他方法)來測(cè)量。在激光散射技術(shù)中，粉末、懸浮液和乳液形式的顆粒的粒徑可以根據(jù)米氏理論的應(yīng)用來利用激光束衍射測(cè)量。所述機(jī)器提供了粒徑(本領(lǐng)域中稱作“當(dāng)量球徑”(e.s.d))小于給定e.s.d值的顆粒的累積體積百分比的測(cè)量結(jié)果及圖形。平均粒徑d5(l是以此方式確定的在當(dāng)量球徑小于該d5(l值的顆粒占50體積％時(shí)的顆粒e.s.d值。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法的微纖化步驟中所使用的無機(jī)顆粒材料將優(yōu)選具有使用Malvern Mastersizer S機(jī)所測(cè)得的下述粒徑分布,其中，至少約10體積％的顆粒具有小于2 μ m的e.s.d,例如，至少約20體積％，或至少約30體積％，或至少約40體積％，或至少約50體積％，或至少約60體積％，或至少約70體積％，或至少約80體積％，或至少約90體積％,或至少約95體積％,或約100體積％的顆粒具有小于2 μ m的e.s.d。除非另外說明，否則微纖化纖維素材料的粒徑性質(zhì)使用由Malvern InstrumentsLtd所提供的Malvern Mastersizer S機(jī)通過激光散射領(lǐng)域中使用的公知的常規(guī)方法(或通過可提供基本相同的結(jié)果的其他方法)來測(cè)量。
利用Malvern Mastersizer S機(jī)表征無機(jī)顆粒材料與微纖化纖維素的混合物的粒徑分布的程序的細(xì)節(jié)將在下文中提供。用于本發(fā)明的第一方面所述的方法中的另一種優(yōu)選無機(jī)顆粒材料為高嶺粘土。在下文中，本說明書的這一部分可能傾向于按高嶺土以及涉及高嶺土加工和/或處理的方面來討論本發(fā)明。本發(fā)明不應(yīng)被理解為局限于這些實(shí)施方式。因此，在一些實(shí)施方式中，高嶺土可以以未加工的形式使用。本發(fā)明中所使用的高嶺粘土可以是經(jīng)加工的來自天然來源的材料(即原生天然高嶺粘土礦物)。經(jīng)加工的高嶺粘土通?？梢院兄辽偌s50重量％的高嶺石。例如，大多數(shù)經(jīng)商業(yè)加工的高嶺粘土含有大于約75重量％的高嶺石，并可以含有大于約90重量％、有時(shí)大于約95重量％的高嶺石。本發(fā)明中所使用的高嶺粘土可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的一種或多種其他工藝(例如通過已知的精制或精選步驟)由原生天然高嶺粘土礦物制備。例如，可以使用如亞硫酸氫鈉等還原性漂白劑來漂白粘土礦物。如果使用亞硫酸氫鈉，則在亞硫酸氫鈉漂白步驟之后，可以對(duì)漂白的粘土礦物可選地進(jìn)行脫水，并可選地進(jìn)行洗滌，以及再次可選地進(jìn)行脫水?？梢岳缤ㄟ^本領(lǐng)域公知的絮凝、浮選或磁性分離技術(shù)處理粘土礦物以除去雜質(zhì)。作為另外一種選擇，本發(fā)明的第一方面中所使用的粘土礦物也可以不經(jīng)處理，處于固體形式或作為水懸浮液。制備本發(fā)明中所使用的顆粒高嶺粘土的工藝也可以包括一個(gè)或多個(gè)粉碎步驟，例如研磨或碾磨。利用粗高嶺土的輕度粉碎來提供其適當(dāng)?shù)姆謱?。所述粉碎可以通過使用塑料(例如尼龍)珠或細(xì)粒、砂或陶瓷研磨或碾磨助劑來進(jìn)行?？梢岳霉墓ば騺砭拼指邘X土，以除去雜質(zhì)和改善物理性質(zhì)?？梢酝ㄟ^已知的粒徑分級(jí)工序，例如篩分和離心(或者二者同時(shí)采用)，來處理高嶺粘土，以獲得具有所需d5(l值或粒徑分布的顆粒。微纖化工藝根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種制備用作紙張中的填料或用作紙張涂料的組合物的方法，所述方法包括在無機(jī)顆粒材料的存在下對(duì)包含纖維素的纖維性基材進(jìn)行微纖化的步驟。根據(jù)該方法的特定實(shí)施方式，微纖化步驟在充當(dāng)微纖化劑的無機(jī)顆粒材料存在下進(jìn)行。微纖化是指下述工藝，其中，使纖維素的微纖維釋放或部分釋放成為個(gè)體物種或者成為比微纖化前的紙漿的纖維更小的聚集物。適合用于造紙中的典型的纖維素纖維(即，微纖化前的紙漿)包含數(shù)百或數(shù)千的個(gè)體纖維素微纖維形成的較大聚集物。通過使纖維素微纖化，特別的特性和性質(zhì)(包括但不限于此處所述的特性和性質(zhì))被賦予微纖化纖維素和包含微纖化纖維素的組合物。微纖化步驟可以在任何適當(dāng)設(shè)備(包括但不限于精漿機(jī))中進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施方式中，微纖化步驟在濕式研磨條件下于研磨容器中進(jìn)行。在另一個(gè)實(shí)施方式中，微纖化步驟在均化器中進(jìn)行。下面將更詳細(xì)地描述這些實(shí)施方式中的每一種。.濕式研磨以常規(guī)方式適當(dāng)進(jìn)行研磨。研磨可以是在顆粒研磨介質(zhì)存在下的摩擦研磨工藝，或者可以是自體研磨工藝(即，不存在研磨介質(zhì)的研磨工藝)。研磨介質(zhì)是指與包含纖維素的纖維性基材共研磨的不同于無機(jī)顆粒材料的介質(zhì)。顆粒研磨介質(zhì)(當(dāng)存在時(shí))可以是天然或合成材料。研磨介質(zhì)例如可以包括任何硬質(zhì)礦物、陶瓷或金屬材料的球、珠或丸。所述材料可以包括例如氧化鋁、氧化鋯、硅酸鋯、硅酸鋁或通過在約1300°C 約1800°C的溫度煅燒高嶺石粘土制得的富含莫來石的材料。例如，在一些實(shí)施方式中優(yōu)選Carbolite 研磨介質(zhì)。作為另外一種選擇，可以使用適當(dāng)粒徑的天然砂顆粒。通常，可選擇用于本發(fā)明的研磨介質(zhì)的種類和粒徑取決于待研磨的材料的進(jìn)料懸浮液的如粒徑等性質(zhì)和化學(xué)組成。優(yōu)選的是，顆粒研磨介質(zhì)包括平均粒徑為約0.1mm 約
6.0mm、更優(yōu)選為約0.2mm 約4.0mm的顆粒。研磨介質(zhì)(一種或多種)可以以裝料的至多約70體積％的量存在。研磨介質(zhì)可以以裝料的至少約10體積％的量存在，例如為裝料的至少約20體積％的量，或裝料的至少約30體積％的量，或裝料的至少約40體積％的量，或裝料的至少約50體積％的量，或裝料的至少約60體積％的量。研磨可以分一個(gè)或多個(gè)階段進(jìn)行。例如，粗無機(jī)顆粒材料可以在研磨容器中研磨至預(yù)定粒徑分布，然后將包含纖維素的纖維性材料添加進(jìn)來并繼續(xù)研磨，直至達(dá)到所需的微纖化的水平。根據(jù)本發(fā)明的第一方面所使用的粗無機(jī)顆粒材料最初可以具有少于約20重量％的顆粒具有小于2 μ m的e.s.d的粒徑分布，例如少于約15重量％或少于10重量％的顆粒具有小于2μπι的e.s.d。在另一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的第一方面所使用的粗無機(jī)顆粒材料最初可以具有使用Malvern Mastersizer S儀器測(cè)量的下述粒徑分布,其中，少于約20體積％的顆粒具有小于2 μ m的e.s.d,例如少于約15體積％或少于10體積％的顆粒具有小于2 μ m的e.s.d?？梢栽诖嬖诨虿淮嬖谘心ソ橘|(zhì)的情況下對(duì)粗無機(jī)顆粒材料進(jìn)行濕式研磨或干式研磨。在濕式研磨階段的情況中，粗無機(jī)顆粒材料優(yōu)選在研磨介質(zhì)的存在下在水懸浮液中進(jìn)行研磨。在這種懸浮液中，粗無機(jī)顆粒材料可以優(yōu)選以懸浮液的約5重量％ 約85重量％的量存在；更優(yōu)選以懸浮液的約20重量％ 80重量％的量存在。最優(yōu)選的是，粗無機(jī)顆粒材料可以以懸浮液的約30重量％ 75重量％的量存在。如上所述，粗無機(jī)顆粒材料可以被研磨為具有這樣的粒徑分布，使得至少約10重量％的顆粒具有小于2 μ m的e.s.d，例如至少約20重量％或至少約30重量％或至少約40%或至少約50重量％或至少約60重量％或至少約70重量％或至少約80重量％或至少約90重量％或至少約95重量％或約100重量％的顆粒具有小于2μπι的e.s.d，之后，添加纖維素紙漿并將這兩種組分共研磨，以使纖維素紙漿的纖維微纖化。在另一個(gè)實(shí)施方式中，粗無機(jī)顆粒材料可以被研磨為具有這樣的使用Malvern Mastersizer S機(jī)測(cè)量的粒徑分布,使得至少約10重量％的顆粒具有小于2 μ m的e.s.d,例如至少約20體積％或至少約30體積％或至少約40%或至少約50體積％或至少約60體積％或至少約70體積％或至少約80體積％或至少約90體積％或至少約95體積％或約100體積％的顆粒具有小于2 μ m的e.s.d,之后，添加纖維素紙漿并將這兩種組分共研磨，以使纖維素紙漿的纖維微纖化。在一個(gè)實(shí)施方式中，無機(jī)顆粒材料的平均粒徑(d5(l)在共研磨過程中減小。例如，無機(jī)顆粒材料的d5(l可以減小至少約10%(通過Malvern Mastersizer S機(jī)所測(cè)得)，例如，無機(jī)顆粒材料的d5Q可以減小至少約20%，或減小至少約30%，或減小至少約40%，或減小至少約50%，或減小至少約60%，或減小至少約70%，或減小至少約80%，或減小至少約90%。例如，共研磨前d5(l為2.5μηι而共研磨后d50為1.5μηι的無機(jī)顆粒材料,其粒徑減小了 40%。在某些實(shí)施方式中，無機(jī)顆粒材料的平均粒徑在共研磨過程中未顯著降低?！拔达@著降低”是指無機(jī)顆粒材料的d5(l減小不到約10%,例如,無機(jī)顆粒材料的d5(l減小不到約5%。包含纖維素的纖維性基材可以在無機(jī)顆粒材料存在下微纖化，以獲得d5(l為約5μπι 約500μπι(通過激光散射測(cè)得)的微纖化纖維素。包含纖維素的纖維性基材可以在無機(jī)顆粒材料存在下微纖化以獲得下述微纖化纖維素，所述微纖化纖維素的d5(l等于或小于約400 μ m，例如，等于或小于約300 μ m，或等于或小于約200 μ m，或等于或小于約150 μ m,或等于或小于約125 μ m,或等于或小于約100 μ m,或等于或小于約90 μ m,或等于或小于約80 μ m,或等于或小于約70 μ m,或等于或小于約60 μ m,或等于或小于約50 μ m,或等于或小于約40 μ m,或等于或小于約30 μ m,或等于或小于約20 μ m,或等于或小于約10 μ m0包含纖維素的纖維性基材可以在無機(jī)顆粒材料的存在下微纖化以獲得微纖化纖維素，所述微纖化纖維素的眾數(shù)纖維粒徑為約0.1 μ m 500 μ m，并且眾數(shù)無機(jī)顆粒材料粒徑為0.25μπι 20μπι。包含纖維素的纖維性基材可以在無機(jī)顆粒材料的存在下微纖化以獲得下述微纖化纖維素，所述微纖化纖維素的眾數(shù)纖維粒徑為至少約0.5 μ m，例如至少約10 μ m,或至少約50 μ m,或至少約100 μ m,或至少約150mm,或至少約200 μ m,或至少約300 μ m,或至少約400 μ m。包含纖維素的纖維性基材可以在無機(jī)顆粒材料的存在下微纖化，以獲得纖維陡度等于或大于約10 (通過Malvern測(cè)得)的微纖化纖維素。纖維陡度(即，纖維的粒徑分布的陡度)通過下式確定:陡度=IOOX(d3(l/cU)微纖化纖維素可以具有等于或小于約100的纖維陡度。微纖化纖維素的纖維陡度可以等于或小于約75，或者等于或小于約50，或者等于或小于約40，或者等于或小于約30。微纖化纖維素的纖維陡度可以為約20 約50，或約25 約40，或約25 約35，或約30 約40。研磨在如翻滾式磨機(jī)(例如棒磨機(jī)、球磨機(jī)和自磨機(jī))、攪拌式磨機(jī)(例如SAM或IsaMill)、塔式磨機(jī)、攪拌式介質(zhì)detritor磨機(jī)(SMD)或者包含旋轉(zhuǎn)的平行研磨盤(在所述平行研磨盤之間供給要研磨的物料)的研磨容器等研磨容器中適當(dāng)進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施方式中，研磨容器為塔式磨機(jī)。塔式磨機(jī)可以包含位于一個(gè)或多個(gè)研磨區(qū)域上方的靜止區(qū)域。靜止區(qū)域是朝向塔式磨機(jī)內(nèi)部的頂部設(shè)置的區(qū)域，其中僅發(fā)生少量研磨或者不發(fā)生研磨，所述區(qū)域還包含微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料。靜止區(qū)域是研磨介質(zhì)的顆粒向下沉降至塔式磨機(jī)的一個(gè)或多個(gè)研磨區(qū)域中的區(qū)域。塔式磨機(jī)可以包含位于一個(gè)或多個(gè)研磨區(qū)域上方的分級(jí)器。在一個(gè)實(shí)施方式中，分級(jí)器安裝在頂部并被設(shè)置為鄰近靜止區(qū)域。分級(jí)器可以是水力旋流器。塔式磨機(jī)可以包含位于一個(gè)或多個(gè)研磨區(qū)域上方的篩網(wǎng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，篩網(wǎng)設(shè)置為鄰近靜止區(qū)域和/或分級(jí)器。篩網(wǎng)的大小可調(diào)整為能使研磨介質(zhì)與包含微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料的產(chǎn)物水懸浮液分離，并能促進(jìn)研磨介質(zhì)沉降。在一個(gè)實(shí)施方式中，研磨在活塞流條件下進(jìn)行。在活塞流條件下，通過塔的流體使得通過塔的研磨材料進(jìn)行受限的混合。這意味著，在塔式磨機(jī)長(zhǎng)度上的不同點(diǎn)處，水性環(huán)境將隨微纖化纖維素細(xì)度的增加而變化。因此，實(shí)際上，塔式磨機(jī)中的研磨區(qū)域可以被認(rèn)為包含一個(gè)或多個(gè)具有特征粘度的研磨區(qū)域。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，相鄰的研磨區(qū)域之間不存在粘度上的明確界線。在一個(gè)實(shí)施方式中，在位于一個(gè)或多個(gè)研磨區(qū)域上方的靠近靜止區(qū)域或分級(jí)器或篩網(wǎng)的磨機(jī)的頂部添加水，以降低磨機(jī)中這些區(qū)域處的包含微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料的水懸浮液的粘度。通過稀釋磨機(jī)中該點(diǎn)處的產(chǎn)物微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，防止研磨介質(zhì)被攜帶至靜止區(qū)域和/或分級(jí)器和/或篩網(wǎng)的作用得到了改善。此外，通過塔的受限混合使得可以在較高處加工從塔中下降的固體，這些固體在頂部被從塔中降下的稀釋水的受限回流所稀釋，而后進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)研磨區(qū)?？梢蕴砑涌捎行♂尠⒗w化纖維素和無機(jī)顆粒材料的產(chǎn)物水懸浮液的粘度的任何適量的水。水可在研磨過程中連續(xù)添加，或者以相等的間隔或不規(guī)則的間隔添加。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以通過一個(gè)或多個(gè)注水點(diǎn)來向一個(gè)或多個(gè)研磨區(qū)域添加水，所述注水點(diǎn)沿塔式磨機(jī)的長(zhǎng)度設(shè)置，或者各注水點(diǎn)位于對(duì)應(yīng)于所述一個(gè)或多個(gè)研磨區(qū)域的位置。有利的是，能夠沿塔式磨機(jī)的不同點(diǎn)添加水使得能夠進(jìn)一步調(diào)節(jié)沿著磨機(jī)的任何或所有位置處的研磨條件。塔式磨機(jī)可以包含在其整個(gè)長(zhǎng)度上配備有一系列葉輪轉(zhuǎn)子盤的豎直葉輪軸。葉輪轉(zhuǎn)子盤的動(dòng)作在整個(gè)磨機(jī)中創(chuàng)建了一系列離散的研磨區(qū)域。在另一個(gè)實(shí)施方式中，研磨在過篩研磨機(jī)、優(yōu)選攪拌式介質(zhì)detritor磨機(jī)中進(jìn)行。過篩研磨機(jī)可以包含一個(gè)或多個(gè)篩網(wǎng)，所述篩網(wǎng)具有至少約250 μ m的標(biāo)稱孔徑，例如，該一個(gè)或多個(gè)篩網(wǎng)的標(biāo)稱孔徑可以為至少約300 μ m，或至少約350 μ m，或至少約400 μ m，或至少約450 μ m,或至少約500 μ m,或至少約550 μ m,或至少約600 μ m,或至少約650 μ m,或至少約700 μ m,或至少約750 μ m,或至少約800 μ m,或至少約850 μ m,或至少約900 μ m,或至少約1000 μ m。上述篩網(wǎng)孔徑適用于以上所述的塔式磨機(jī)實(shí)施方式。如上所述，研磨可以在研磨介質(zhì)的存在下進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施方式中，研磨介質(zhì)是粗介質(zhì)，所述粗介質(zhì)包括平均粒徑為約Imm 約6mm,例如約2mm,或約3mm,或約4mm,或約5mm的顆粒。在另一個(gè)實(shí)施方式中，研磨介質(zhì)的比重為至少約2.5，例如，至少約3，或至少約3.5，或至少約4.0，或至少約4.5，或至少約5.0，或至少約5.5，或至少約6.0。在另一個(gè)實(shí)施方式中，研磨介質(zhì)包括平均直徑為約Imm 約6mm并且比重至少為約2.5的顆粒。在另一個(gè)實(shí)施方式中，研磨介質(zhì)包括平均直徑為約3mm并且比重為約2.7的顆粒。如上所述，研磨介質(zhì)(一種或多種)可以以裝料的至多約70體積％的量存在。研磨介質(zhì)可以以裝料的至少約10體積％的量存在，例如裝料的至少約20體積％的量，或裝料的至少約30體積％的量，或裝料的至少約40體積％的量，或裝料的至少約50體積％的量，或裝料的至少約60體積％的量。在一個(gè)實(shí)施方式中，研磨介質(zhì)以裝料的約50體積％的量存在?！把b料”是指作為投入至研磨容器中的進(jìn)料的組合物。裝料包含水、研磨介質(zhì)、包含纖維素的纖維性基材和無機(jī)顆粒材料以及如本說明書中所述的任何其他可選的添加劑。使用相對(duì)較粗和/或較稠密的介質(zhì)具有改進(jìn)沉降速率(即，更快)和使通過靜止區(qū)域和/或分級(jí)器和/或篩網(wǎng)所攜帶出的介質(zhì)減少的優(yōu)點(diǎn)。使用相對(duì)較粗的研磨介質(zhì)的的另一優(yōu)點(diǎn)在于，無機(jī)顆粒材料的平均粒徑(d5(l)在研磨過程中不會(huì)顯著降低，使得輸入研磨系統(tǒng)的能量主要消耗在使包含纖維素的纖維性基材微纖化。使用較粗的篩網(wǎng)的另一優(yōu)點(diǎn)在于，可以在微纖化步驟中使用相對(duì)較粗或較稠密的研磨介質(zhì)。另外，使用相對(duì)較粗的篩網(wǎng)(即，具有至少約250 μ m的標(biāo)稱孔徑)使得相對(duì)較高固體含量的產(chǎn)物可以在研磨機(jī)中加工并從中取出，這實(shí)現(xiàn)了以經(jīng)濟(jì)可行的方法加工相對(duì)較高固體含量的進(jìn)料(包含含有纖維素的纖維性基材和無機(jī)顆粒材料)。如下所述，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具有較高初始固體含量的進(jìn)料在能源效率方面是理想的。此外，還已發(fā)現(xiàn)，在較低固體含量下生成的產(chǎn)物(在給定能量下)具有更粗的粒徑分布。如以上“背景技術(shù)”部分中所述，本發(fā)明試圖解決以工業(yè)規(guī)模經(jīng)濟(jì)地制備微纖化纖維素的問題。因此，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，包含纖維素的纖維性基材和無機(jī)顆粒材料以至少約4重量％的初始固體含量存在于水性環(huán)境中，其中至少約2重量％為包含纖維素的纖維性基材。初始固體含量可以為至少約10重量％,或者至少約20重量％,或者至少約30重量％,或者至少約40重量％。初始固體含量的至少約5重量％可以是包含纖維素的纖維性基材，例如，初始固體含量的至少約10重量％，或至少約15重量％，或至少約20%可以是包含纖維素的纖維性基材。在另一個(gè)實(shí)施方式中，研磨在研磨容器級(jí)聯(lián)中進(jìn)行，所述研磨容器中的一個(gè)或多個(gè)可以包含一個(gè)或多個(gè)研磨區(qū)域。例如，包含纖維素的纖維性基材和無機(jī)顆粒材料可以在兩個(gè)以上研磨容器的級(jí)聯(lián)(例如，三個(gè)以上研磨容器的級(jí)聯(lián)，或四個(gè)以上研磨容器的級(jí)聯(lián)，或五個(gè)以上研磨容器的級(jí)聯(lián)，或六個(gè)以上研磨容器的級(jí)聯(lián)，或七個(gè)以上研磨容器的級(jí)聯(lián)，或八個(gè)以上研磨容器的級(jí)聯(lián)，或九個(gè)以上研磨容器的級(jí)聯(lián)，或包含多達(dá)十個(gè)研磨容器的級(jí)聯(lián))中研磨。研磨容器級(jí)聯(lián)可以以串聯(lián)或并聯(lián)或串聯(lián)和并聯(lián)的組合來有效連接。級(jí)聯(lián)中的一個(gè)或多個(gè)研磨容器的輸出和/或輸入可以進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)篩選步驟和/或一個(gè)或多個(gè)分級(jí)步驟。微纖化過程中所耗費(fèi)的總能量在級(jí)聯(lián)中各研磨容器中可以相等地分配。作為另外一種選擇，能量輸入在級(jí)聯(lián)中的一部分或所有研磨容器之間也可以有所不同。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解到，每個(gè)容器所耗費(fèi)的能量在級(jí)聯(lián)中容器之間可以有所不同，這取決于各容器中微纖化的纖維性基材的量，以及可選地取決于各容器中的研磨速度、各容器中的研磨時(shí)間、各容器中的研磨介質(zhì)的種類和無機(jī)顆粒材料的種類和量。研磨條件在級(jí)聯(lián)中各容器之間可以有所不同，以控制微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料的粒徑分布。例如，研磨介質(zhì)的大小在級(jí)聯(lián)中連續(xù)的容器之間可以有所不同，以減少無機(jī)顆粒材料的研磨，將研磨包含纖維素的纖維性基材作為目標(biāo)。在一個(gè)實(shí)施方式中，研磨在封閉回路中進(jìn)行。在另一個(gè)實(shí)施方式中，研磨在開放回路中進(jìn)行。研磨可以以分批方式進(jìn)行。研磨也可以以再循環(huán)分批方式進(jìn)行。如上所述，研磨回路可以包含預(yù)研磨步驟，其中粗無機(jī)顆粒在研磨容器中被研磨至預(yù)定的粒徑分布，之后將包含纖維素的纖維性基材與預(yù)研磨的無機(jī)顆粒材料合并，并在同一或不同研磨容器中繼續(xù)研磨，直至獲得所需水平的微纖化。由于被研磨的材料的懸浮液可能具有相對(duì)較高粘度，因此可以優(yōu)選在研磨之前向懸浮液中添加適當(dāng)?shù)姆稚?。分散劑可以是例如水溶性縮合磷酸鹽、聚硅酸或其鹽或聚電解質(zhì)，如數(shù)均分子量不大于80，000的聚(丙烯酸)或聚(甲基丙烯酸)的水溶性鹽。相對(duì)于干燥的無機(jī)顆粒固體材料的重量，所使用的分散劑的量通常為0.1重量％ 2.0重量％。懸浮液可以在4°C 100°C的溫度適當(dāng)研磨。在微纖化步驟中可以包含的其他添加劑包括:羧甲基纖維素、兩性羧甲基纖維素、氧化劑、2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)、TEMPO衍生物和木材降解酶。被研磨的材料的懸浮液的pH可以為約7或大于約7 (即堿性)，例如懸浮液的pH可以為約8，或約9，或約10，或約11。被研磨的材料的懸浮液的pH可以小于約7 (即酸性)，例如懸浮液的pH可以為約6，或約5，或約4，或約3。被研磨的材料的懸浮液的pH可以通過添加適量的酸或堿來調(diào)節(jié)。適當(dāng)?shù)膲A包括堿金屬氫氧化物，如NaOH等。其他適當(dāng)?shù)膲A為碳酸鈉和氨。適當(dāng)?shù)乃岚o機(jī)酸，如鹽酸和硫酸等，或者有機(jī)酸。示例性酸為正磷酸。共研磨的混合物中無機(jī)顆粒材料與纖維素紙漿的量的比例(基于無機(jī)顆粒材料的干重和紙漿中干纖維的量)可以為約99.5:0.5 約0.5:99.5，例如比例(基于無機(jī)顆粒材料的干重和紙漿中干纖維的量)可以為約99.5:0.5 約50:50。例如，無機(jī)顆粒材料與干纖維的量的比例可以為約99.5:0.5 約70:30。在一個(gè)實(shí)施方式中，無機(jī)顆粒材料與干纖維之比為約80:20，或者例如約85:15，或約90:10,或約91:9，或約92:8，或約93:7，或約94:6，或約95:5，或約96:4，或約97:3，或約98:2，或約99:1。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，無機(jī)顆粒材料與干纖維的重量比為約95:5。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，無機(jī)顆粒材料與干纖維的重量比為約90:10。在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，無機(jī)顆粒材料與干纖維的重量比為約85:15。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，無機(jī)顆粒材料與干纖維的重量比為約80:20。基于無機(jī)顆粒狀填料的總干重，獲得所需水懸浮液組成的典型研磨過程中的總能量輸入通常為約lOOkWh t—1 ISOOkWht'總能量輸入可以小于約lOOOkWht—1，例如，小于約 800kWht4，小于約 600kWht4，小于約 500kWht' 小于約 400kWht' 小于約 300kWht4，或小于約ZOOkWht'由此本發(fā)明人驚訝地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)纖維素紙漿在無機(jī)顆粒材料的存在下共研磨時(shí)，其可以在相對(duì)較低能量輸入下被微纖化。顯而易見的是，在包含纖維素的纖維性基材中每公噸干纖維的總能量輸入將小于 ο, oookwht—1，例如，小于約goookwht—1，或小于約SOOOkWht—1，或小于約iOOOkWht—1，或小于約eOOOkWht—1，或小于約SOOOkWht—1，例如小于約4000kWht4，小于約3000kWht4，小于約2000kWht'小于約1500kWht'或小于約UOOkWht—1，小于約IOOOkWht'或小于約sookwht'總能量輸入根據(jù)微纖化的纖維性基材中的干纖維的量和可選地根據(jù)研磨速度和研磨持續(xù)時(shí)間而變化。.均化包含纖維素的纖維性基材的微纖化可以通過下述方法在無機(jī)顆粒材料的存在下于濕條件下進(jìn)行，在所述方法中，纖維素紙漿和無機(jī)顆粒材料的混合物被加壓(例如，達(dá)到約500巴的壓力)，然后送入壓力較低的區(qū)域。將混合物送入低壓區(qū)域的速率足夠高，并且低壓區(qū)域的壓力足夠低，從而引起纖維素纖維的微纖化。例如，壓力降低可以通過迫使混合物通過具有狹窄入口和大得多的出口的環(huán)狀開口而實(shí)現(xiàn)。伴隨混合物加速進(jìn)入較大體積(即，壓力較低的區(qū)域)的壓力急劇降低誘發(fā)了引起微纖化的空化作用。在一個(gè)實(shí)施方式中，包含纖維素的纖維性基材的微纖化可以在無機(jī)顆粒材料的存在下于濕條件下在均化器中實(shí)現(xiàn)。在均化器中，纖維素紙漿-無機(jī)顆粒材料混合物被加壓(例如，達(dá)到約500巴的壓力)，并被強(qiáng)制通過小噴嘴或孔板。混合物可以被加壓至約100巴 約1000巴的壓力，例如壓力等于或大于300巴，或等于或大于約500巴，或等于或大于約200巴，或等于或大于約700巴。均化使纖維受到高剪切力，使得當(dāng)加壓的纖維素紙漿離開噴嘴或孔板時(shí)，空化作用引起紙漿中纖維素纖維的微纖化?？梢蕴砑宇~外的水，以改善通過均化器的懸浮液的流動(dòng)性。可以將所獲得的包含微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料的水懸浮液供回至均化器的入口中，以使其多次通過均化器。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，無機(jī)顆粒材料為天然片狀礦物，如高嶺土。這樣，均化不僅促進(jìn)了纖維素紙漿的微纖化，還促進(jìn)了片狀顆粒材料的分層。片狀顆粒材料，如高嶺土，被認(rèn)為具有至少約10 (例如，至少約15，或至少約20，或至少約30，或至少約40，或至少約50，或至少約60，或至少約70，或至少約80，或至少約90，或至少約100)的形狀因子。此處所使用的形狀因子為不同粒徑和形狀的顆粒群體的顆粒直徑與顆粒厚度之比的量度，利用美國(guó)專利第5，576，617號(hào)(通過援引將其內(nèi)容并入本說明書中)中所述的電導(dǎo) 率方法、裝置和公式測(cè)得。片狀無機(jī)顆粒材料(如高嶺土)的懸浮液可以在不存在包含纖維素的纖維性基材的情況下于均化器中處理至預(yù)定粒徑分布，之后向無機(jī)顆粒材料的水性漿料中添加包含纖維素的纖維性材料，并如上所述在均化器中加工合并的懸浮液。繼續(xù)進(jìn)行均化器加工(包括通過均化器一次或多次)，直至獲得所需水平的微纖化。類似地，可以將片狀無機(jī)顆粒材料在研磨機(jī)中處理至預(yù)定粒徑分布，然后將其與包含纖維素的纖維性材料合并，隨后在均化器中加工。不例性的均化器為Manton Gaulin (APV)均化器.
進(jìn)行完微纖化步驟之后，可以對(duì)包含微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料的水懸浮液進(jìn)行篩分，以除去大于一定尺寸的纖維和除去任何研磨介質(zhì)。例如，可以利用具有選定標(biāo)稱孔徑的篩網(wǎng)來對(duì)懸浮液進(jìn)行篩分，以除去未通過篩網(wǎng)的纖維。標(biāo)稱孔徑是指方形孔的相對(duì)邊的標(biāo)稱中心間隔或圓形孔的標(biāo)稱直徑。篩網(wǎng)可以是BSS篩網(wǎng)(符合英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)(BS) 1796)，其標(biāo)稱孔徑為150 μ m,例如，標(biāo)稱孔徑為125 μ m,或106 μ m,或90 μ m,或74 μ m,或63 μ m,或53 μ m、45 μ m,或38 μ m。在一個(gè)實(shí)施方式中，使用標(biāo)稱孔徑為125 μ m的BSS篩來篩分水懸浮液?？蛇x的是，然后可以使水懸浮液脫水。水懸浮液根據(jù)上述方法生產(chǎn)的本發(fā)明的水懸浮液適用于造紙或涂布紙的方法中。如此，本發(fā)明涉及一種包含微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料和其他可選添加劑、由其構(gòu)成或者主要由其構(gòu)成的水懸浮液。所述水懸浮液適用于造紙或涂布紙的方法中。其他可選添加劑包括分散劑、殺蟲劑、分散助劑、鹽和其他添加劑，例如淀粉或羧甲基纖維素或聚合物，它們可以在研磨過程中或之后促進(jìn)礦物顆粒與纖維的相互作用。無機(jī)顆粒材料可以具有這樣的粒徑分布，使得至少約10重量％、例如至少約20重量％,例如至少約30重量％，例如至少約40重量％，例如至少約50重量％，例如至少約60重量％,例如至少約70重量％，例如至少約80重量％，例如至少約90重量％，例如至少約95重量％，或例如約100體積％的顆粒具有小于2mm的e.s.d。在另一個(gè)實(shí)施方式中，無機(jī)顆粒材料可以具有這樣的通過Malvern MastersizerS機(jī)測(cè)得的粒徑分布，使得至少約10體積％、例如至少約20體積％，例如至少約30體積％，例如至少約40體積％，例如至少約50體積％，例如至少約60體積％，例如至少約70體積％，例如至少約80體積％，例如至少約90體積％，例如至少約95體積％，或例如約100體積％的顆粒具有小于2mm的e.s.d。共研磨的混合物中無機(jī)顆粒材料和纖維素紙漿的量(基于無機(jī)顆粒材料的干重和紙漿中干纖維的量)可以按約99.5:0.5 約0.5:99.5的比例變化，例如比例(基于無機(jī)顆粒材料的干重和紙漿中干纖維的量)可以為約99.5:0.5 約50:50。例如，無機(jī)顆粒材料與干纖維的量的比例可以為約99.5:0.5 約70:30。在一個(gè)實(shí)施方式中，無機(jī)顆粒材料與干纖維之比為約80:20，或者例如約85:15，或約90:10，或約91:9，或約92:8，或約93:7，或約94:6，或約95:5，或約96:4，或約97:3，或約98:2，或約99:1。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，無機(jī)顆粒材料與干纖維的重量比為約95:5。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，無機(jī)顆粒材料與干纖維的重量比為約90:10。在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，無機(jī)顆粒材料與干纖維的重量比為約85:15。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，無機(jī)顆粒材料與干纖維的重量比為約80:20。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述組合物不包含太大以致無法通過下述BSS篩網(wǎng)(符合BS1796)的纖維，所述BSS篩網(wǎng)的標(biāo)稱孔徑為150 μ m,例如，標(biāo)稱孔徑為125 μ m, 106 μ m，或90 μ m,或74 μ m,或63 μ m,或53 μ m、45 μ m,或38 μ m。在一個(gè)實(shí)施方式中，使用標(biāo)稱孔徑為125 μ m的BSS篩網(wǎng)來篩分水懸浮液。因此，應(yīng)當(dāng)理解，如果研磨或均化的懸浮液經(jīng)處理從而除去了超過選定尺寸的纖維，則研磨或均化后水懸浮液中的微纖化纖維素的量(即，重量％)可能低于紙漿中干纖維的量。因此，可以根據(jù)在除去了超過選定尺寸的纖維之后的水懸浮液中所需的微纖化纖維素的量調(diào)整供給至研磨機(jī)或均化器的紙漿與無機(jī)顆粒材料的相對(duì)量。在一個(gè)實(shí)施方式中,無機(jī)顆粒材料為堿土金屬碳酸鹽,例如碳酸I丐。無機(jī)顆粒材料可以是研磨碳酸鈣(GCC)或沉淀碳酸鈣(PCC)，或者GCC和PCC的混合物。在另一個(gè)實(shí)施方式中，無機(jī)顆粒材料為天然片狀礦物，例如高嶺土。無機(jī)顆粒材料可以是高嶺土和碳酸鈣的混合物，例如高嶺土和GCC的混合物，或者高嶺土和PCC的混合物，或者高嶺土、GCC和PCC的混合物。在另一個(gè)實(shí)施方式中，處理水懸浮液以除去至少部分或基本上全部的水，從而形成部分干燥或基本上完全干燥的產(chǎn)物。例如，可以從水懸浮液中除去水懸浮液中至少約10體積％的水，例如可以除去水懸浮液中至少約20體積％，或至少約30體積％，或至少約40體積％,或至少約50體積％，或至少約60體積％，或至少約70體積％，或至少約80體積％，或至少約90體積％，或至少約100體積％的水?？梢圆捎萌魏芜m當(dāng)技術(shù)來從水懸浮液中除水，例如，通過加壓或不加壓的重力或真空輔助的濾水，或通過蒸發(fā)，或通過過濾，或通過這些技術(shù)的組合。部分干燥或基本完全干燥的產(chǎn)物包含微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料和可在干燥之前添加至水懸浮液中的任何其他可選添加劑?？梢詫⒉糠指稍锘蚧就耆稍锏漠a(chǎn)物存儲(chǔ)或包裝用于銷售。如本說明書中所述，部分干燥或基本完全干燥的產(chǎn)物可以可選地再水合和并入造紙組合物和其他紙制品中。紙制品及其制備工藝包含微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料的水懸浮液可以并入造紙組合物中，所述造紙組合物又可以用于制備紙制品。結(jié)合本發(fā)明使用的術(shù)語紙制品應(yīng)理解為指所有形式的紙張，包括如白漿襯里板和掛面紙板、卡片紙板、紙板和涂布板等板。許多種涂布或未涂布的紙張可以根據(jù)本發(fā)明制得，包括適用于書、雜志和報(bào)紙等的紙張以及辦公用紙?？梢愿鶕?jù)需要對(duì)紙進(jìn)行砑光或超級(jí)砑光；例如可以根據(jù)本發(fā)明的方法制得用于輪轉(zhuǎn)凹版印刷和膠版印刷的超級(jí)砑光的雜志紙。也可以根據(jù)本方法制得適于輕量涂布(LWC)、中量涂布(MWC)或機(jī)器著色(MFP)的紙。還可以根據(jù)本方法制得具有適于食品包裝等具有阻隔性的涂布紙和板。在典型的造紙工藝中，含有纖維素的紙漿通過本領(lǐng)域公知的任何適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)或機(jī)械處理或其組合而制備。紙漿可以來自任何適當(dāng)來源，如木材、草(例如甘蔗、竹子)或破布(例如紡織廢料、棉、麻或亞麻)等?？梢愿鶕?jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的工藝漂白紙漿，適用于本發(fā)明中的那些工藝是顯而易見的。漂白的纖維素紙漿可以進(jìn)行打漿和/或精制，以達(dá)到預(yù)定游離度(在本領(lǐng)域中作為加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度(CSF)以cm3為單位報(bào)告)。然后由經(jīng)漂白和打漿的紙漿制備適當(dāng)?shù)募埩?。除微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料的水懸浮液之外，本發(fā)明的造紙組合物通常還包含紙料和本領(lǐng)域中已知的其他常規(guī)添加劑。相對(duì)于造紙組合物的總干含量，本發(fā)明的造紙組合物可以包含多達(dá)約50重量％的來自包含微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料的水懸浮液的無機(jī)顆粒材料。例如，相對(duì)于造紙組合物的總干含量，造紙組合物可以包含至少約2重量％，或至少約5重量％,或至少約10重量％,或至少約15重量％,或至少約20重量％,或至少約25重量％,或至少約30重量％,或至少約35重量％,或至少約40重量％,或至少約45重量％,或至少約50重量％,或至少約60重量％,或至少約70重量％,或至少約80重量％的來自包含微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料的水懸浮液的無機(jī)顆粒材料。微纖化纖維素材料的纖維陡度可以大于約10，例如為約20 約50，或約25 約40，或約25 35，或約30 約40。造紙組合物也可以含有非離子、陽離子或陰離子助留劑或微粒助留體系，相對(duì)于包含微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料的水懸浮液的干重，其量為約0.1重量％ 2重量％。還可以含有施膠劑，所述施膠劑可以是例如長(zhǎng)鏈烷基烯酮二聚體、蠟乳液或琥珀酸衍生物。組合物還可以含有染料和/或可選的光學(xué)增白劑。組合物還可以含有干和濕增強(qiáng)劑，例如淀粉或環(huán)氧氯丙烷共聚物。根據(jù)上述第八方面，本發(fā)明涉及一種制造紙制品的方法，所述方法包括:(i)獲取或制備適于制造紙制品的紙漿形式的包含纖維素的纖維性基材；(ii)由步驟(i)中的紙漿、包含微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料的本發(fā)明的水懸浮液和其他可選添加劑(例如助留齊U，和如上所述的其他添加劑)制備造紙組合物；和(iii)由所述造紙組合物形成紙制品。如上所述，形成紙漿的步驟可以通過向研磨容器中直接添加干態(tài)的包含纖維素的纖維性基材(例如，干燥的廢紙或廢物的形式)而在研磨容器或均化器中進(jìn)行。研磨容器或均化器中的水性環(huán)境然后將促進(jìn)紙漿的形成。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以向步驟(ii)中所制備的造紙組合物中添加其他填料組分(例如，除與包含纖維素的纖維性基材共研磨的無機(jī)顆粒材料以外的填料組分)。示例性的填料組合物為PCC、GCC、高嶺土或其混合物。示例性的PCC為偏三角面體PCC。在一個(gè)實(shí)施方式中，造紙組合物中無機(jī)顆粒材料與其他填料組合物的重量比為約1:1 約1:30，例如約1:1 約1:20，例如約1:1 約1:15，例如約1:1 約1:10，例如約1:1 約1: 7，例如約1:3 約1:6，或約1:1，或約1:2，或約1:3，或約1:4，或約1:5。與僅包含無機(jī)顆粒材料(如PCC)作為填料的紙制品相比，由所述造紙組合物制得的紙制品可表現(xiàn)出更高的強(qiáng)度。與其中無機(jī)顆粒材料和包含纖維素的纖維性基材分開制備(例如，研磨)然后混合以形成造紙組合物的紙制品相比，由本發(fā)明的造紙組合物制得的紙制品會(huì)表現(xiàn)出更高的強(qiáng)度。同樣，由根據(jù)本發(fā)明的造紙組合物制備的紙制品會(huì)表現(xiàn)出與包含較少無機(jī)顆粒材料的紙制品相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。換言之，可以在較高的填料填充量下由根據(jù)本發(fā)明的造紙組合物制備紙制品而不降低強(qiáng)度由造紙組合物形成最終紙制品的步驟是本領(lǐng)域中常見的并且公知的，其通常包含根據(jù)所制造的紙的種類來形成具有目標(biāo)定量的紙張。通過本發(fā)明的方法可以獲得附加經(jīng)濟(jì)收益，即，用于制造水懸浮液的纖維素基材可以來自為制造造紙組合物和最終紙制品而形成的同一纖維素紙漿。如此，根據(jù)上述第九方面，本發(fā)明涉及一種制造紙制品的整體工藝，所述整體工藝包括:(i)獲取或制備適于制造紙制品的紙漿形式的包含纖維素的纖維性基材；(ii)根據(jù)本發(fā)明的第一方面將一部分所述包含纖維素的纖維性基材微纖化，以制備包含微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料的水懸浮液；(iii)由步驟⑴中的紙漿、步驟(ii)中所制備的水懸浮液和其他可選添加劑制備造紙組合物；和(iv)由所述造紙組合物形成紙制品。如此，因?yàn)橛糜谥苽渌畱腋∫旱睦w維素基材已經(jīng)出于制造造紙組合物的目的而制得，所以形成水懸浮液的步驟不必需要單獨(dú)的制備包含纖維素的纖維性基材的步驟。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，使用本發(fā)明的水懸浮液制備的紙制品表現(xiàn)出改善的物理和力學(xué)性質(zhì)，同時(shí)又使得無機(jī)顆粒材料能夠以相對(duì)較高的填充量并入。因此，可以以相對(duì)較低的成本制備改進(jìn)的紙。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與不含任何微纖化纖維素的紙制品相比，由包含本發(fā)明的水懸浮液的造紙組合物制備的紙制品表現(xiàn)出無機(jī)顆粒材料填料的留著率改善。還已發(fā)現(xiàn)，由包含本發(fā)明的水懸浮液的造紙組合物制備的紙制品表現(xiàn)出改善的爆破強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度。此外，還已發(fā)現(xiàn)，與包含等量填料但不包含微纖化纖維素的紙相比，微纖化纖維素的并入降低了孔隙率。這是很有利的，因?yàn)楦咛盍咸畛淞客ǔＥc孔隙率的值相對(duì)較高有關(guān)，并且對(duì)于印刷性有害。紙張涂料組合物和涂布工藝本發(fā)明的水懸浮液可以在不添加其他添加劑的情況下用作涂料組合物。然而，可選的是，可添加少量增稠劑，如羧甲基纖維素或堿膨脹性丙烯酸增稠劑，或締合型增稠劑。如果需要，本發(fā)明的涂料組合物可以含有一種或多種可選的其他組分。所述其他組分(如果存在)可適當(dāng)?shù)剡x自用于紙張涂料組合物的已知添加劑。這些可選的添加劑中有一些可以在涂料組合物中提供超過一種功能。已知種類的可選的添加劑的實(shí)例如下:(a) 一種或多種其他顏料:此處所述的組合物可以在紙張涂料組合物中用作唯一的顏料，也可以彼此共同使用或與其他已知顏料(例如硫酸I丐、緞光白和所謂的“塑料顏料”)共同使用。當(dāng)使用顏料的混合物時(shí)，總顏料固體含量?jī)?yōu)選以涂布組合物的干組分的總重的至少約75重量％的量存在于涂料組合物中；(b) 一種或多種粘合劑或共粘合劑:例如，可選地羧化的膠乳，包括:丁苯橡膠膠乳；丙烯酸聚合物膠乳；聚乙酸乙烯酯膠乳；或苯乙烯丙烯酸共聚物膠乳、淀粉衍生物、羧甲基纖維素納、聚乙稀醇和蛋白質(zhì)；(c) —種或多種交聯(lián)劑:例如，至多約5重量％的水平；例如，乙二醛、三聚氰胺甲醛樹脂、碳酸鋯銨；一種或多種干或濕起毛(pick)改進(jìn)添加劑:例如，至多約2重量％的水平，例如三聚氰胺樹脂、聚乙烯乳液、尿素甲醛、三聚氰胺甲醛、聚酰胺、硬脂酸鈣、苯乙烯馬來酸酐等；一種或多種干或濕摩擦改善和耐磨添加劑:例如,至多約2重量％的水平，例如乙二醛類樹脂、氧化聚乙烯、三聚氰胺樹脂、尿素甲醛、三聚氰胺甲醛、聚乙烯蠟、硬脂酸鈣等；一種或多種耐水添加劑:例如，至多約2重量％的水平，例如氧化聚乙烯、酮樹脂、陰離子膠乳、聚氨酯、SMA、乙二醛、三聚氰胺樹脂、尿素甲醛、三聚氰胺甲醛、聚酰胺、乙二醛、硬脂酸酯和用于此功能的其他市售材料；(d) 一種或多種保水助劑:例如，至多約2重量％的水平，例如羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、PVOH(聚乙烯醇)、淀粉、蛋白質(zhì)、聚丙烯酸酯、樹膠、藻酸鹽、聚丙烯酰胺膨潤(rùn)土和用于此類應(yīng)用的其他市售產(chǎn)品；(e) 一種或多種粘度調(diào)節(jié)劑和/或增稠劑:例如，至多約2重量％的水平；例如丙烯酸類增稠劑、聚丙烯酸酯、乳液共聚物、二氰胺、三醇、聚氧乙烯醚、尿素、硫酸化蓖麻油、聚乙烯吡咯烷酮、CMC(羧甲基纖維素，例如羧甲基纖維素鈉)、藻酸鈉、黃原膠、硅酸鈉、丙烯酸共聚物、HMC (羥甲基纖維素)、HEC (羥乙基纖維素)等；(f) 一種或多種潤(rùn)滑/砑光助劑:例如，至多約2重量％的水平，例如硬脂酸鈣、硬脂酸銨、硬脂酸鋅、蠟乳液、蠟、烷基烯酮二聚體、二醇；一種或多種亮光油墨滯流添加劑:例如，至多約2重量％的水平，例如氧化聚乙烯、聚乙烯乳液、蠟、酪蛋白、瓜爾豆膠、CMC、HMC、硬脂酸鈣、硬脂酸銨、藻酸鈉等；(g) 一種或多種分散劑:分散劑是足量存在時(shí)能夠?qū)︻w粒無機(jī)材料的顆粒發(fā)揮作用從而防止顆粒的絮凝或團(tuán)聚或?qū)⑵溆行拗茷橄Ｍ潭?根據(jù)正常加工要求)的化學(xué)添加劑。分散劑可以以至多約I重量％的水平存在，并且包括例如聚電解質(zhì)，如聚丙烯酸酯(鹽)和含有聚丙烯酸酯(鹽)物種、特別是聚丙烯酸鹽(例如，可選地帶有II族金屬鹽的鈉和鋁)的共聚物、縮合磷酸鈉、非離子型表面活性劑、烷醇胺和常用于該功能的其他試劑。分散劑例如可以選自常用于無機(jī)顆粒材料的加工和研磨中的常規(guī)分散材料。本領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地識(shí)別這些分散劑。它們通常為能夠提供陰離子物種的水溶性鹽，所述陰離子物種在其有效量下可以吸附在無機(jī)顆粒的表面上，由此抑制顆粒的聚集。未溶劑化的鹽適當(dāng)?shù)匕ㄈ玮c等堿金屬陽離子。在一些情況下，通過制備微堿性的水懸浮液有助于溶劑化。適當(dāng)?shù)姆稚┑膶?shí)例包括:水溶性縮合磷酸鹽，例如聚偏磷酸鹽[常見形式為鈉鹽:(NaPO3)x],如偏磷酸四鈉或所謂的“六偏磷酸鈉”(格雷厄姆氏鹽)；聚硅酸的水溶性鹽；聚電解質(zhì)；丙烯酸或甲基丙烯酸的均聚物或共聚物的鹽，或丙烯酸的其他衍生物的聚合物的鹽，適當(dāng)?shù)氖牵渚哂行∮诩s20，000的重均分子量。特別優(yōu)選六偏磷酸鈉和聚丙烯酸鈉，后者適宜具有約1，500 約10，000的重均分子量；(h) 一種或多種抗泡劑和消泡劑:例如，至多約I重量％的水平，例如表面活性劑的混合物、磷酸三丁酯、脂肪聚氧乙烯酯加脂肪醇、脂肪酸皂、硅酮乳液和其他含有硅酮的組合物、蠟和礦物油中的無機(jī)顆粒、乳化烴的混合物和可實(shí)現(xiàn)此功能的其他市售化合物；(i) 一種或多種光學(xué)增白劑(OBA)和熒光增白劑(FWA):例如，至多約I重量％的水平，例如芪衍生物；(j) 一種或多種染料:例如，至多約0.5重量％的水平；(k) 一種或多種生物殺滅劑/腐敗控制劑:例如，至多約I重量％的水平，例如氧化性生物殺滅劑，如氯氣、二氧化氯氣體、次氯酸鈉、次溴酸鈉、氫氣、過氧化氫、過氧化乙酰、溴化銨/次氯酸鈉，或者非氧化性生物殺滅劑，如GLUT (戊二醛，CAS No90045-36-6)、ISO (CIT/MIT)(異噻唑啉酮，CAS No55956-84_9&96118-96-6)、ISO (BIT/MIT)(異噻唑啉酮)、ISO (BIT)(異噻唑啉酮，CAS No2634-33-5)、DBNPA, BNPD (溴硝丙二醇)、NaOPP、CARBAMATE、THIONE (棉隆)、EDDM- 二甲醇(O-縮甲醛)、HT-三嗪(N-縮甲醛)、THPS-四(O-縮甲醛),TMAD- 二脲(N-縮甲醛)、偏硼酸鹽、十二烷基苯磺酸鈉、硫氰酸鹽、有機(jī)硫、苯甲酸鈉和用于此功能的其他市售化合物，例如Nalco銷售的那些抗微生物聚合物；(I) 一種或多種流平和均化助劑:例如，至多約2重量％的水平，例如非離子多元醇、聚乙烯乳液、脂肪酸、酯和醇衍生物、醇/環(huán)氧乙烷、硬脂酸鈣和用于此功能的其他市售化合物；(m) 一種或多種抗油脂添加劑:例如，至多約2重量％的水平，例如氧化聚乙烯、膠乳、SMA(苯乙烯馬來酸酐)、聚酰胺、蠟、藻酸鹽、蛋白質(zhì)、CMC和HMC。任何上述添加劑和添加劑類型都可以單獨(dú)使用，如果需要，也可以相互或者與其他添加劑一起以混合物的形式使用。對(duì)于所有上述添加劑，所述的重量百分比基于組合物中存在的無機(jī)顆粒材料的干重(100%)。當(dāng)添加劑以最低量存在時(shí)，最低量可以為顏料干重的約0.01重量％。涂布方法使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行。涂布方法也可以包括對(duì)涂布產(chǎn)物進(jìn)行砑光和超級(jí)砑光。涂布紙和其他片材的方法和實(shí)施這些方法的設(shè)備是廣泛公布和公知的。這些已知方法和設(shè)備可以方便地用于制備涂布紙。例如,Pulp and Paper International (1994年5月，第18頁(yè)及以下等)中公布了這些方法的綜述。紙頁(yè)可以在紙頁(yè)成型機(jī)上涂布，即，在涂布機(jī)上進(jìn)行“聯(lián)機(jī)涂布”或“脫機(jī)涂布”。在涂布方法中使用高固體含量的組合物是理想的，因?yàn)槠淞粝螺^少的需在后來蒸發(fā)的水分。然而，如本領(lǐng)域內(nèi)所公知的，固體含量不應(yīng)過高以致于引起高粘度和流平的問題。涂布方法可以使用下述設(shè)備進(jìn)行，所述設(shè)備包含(i)用于將涂料組合物涂布在待涂布的材料上的施涂裝置和(ii)用于確保施涂了正確水平的涂料組合物的計(jì)量裝置。當(dāng)有過量的涂料組合物施涂于涂布器時(shí)，計(jì)量裝置位于其下游。作為另外一種選擇，也可以通過計(jì)量裝置(例如，作為薄膜壓榨機(jī))對(duì)涂布器施加適當(dāng)量的涂布組合物。在涂料施加和計(jì)量的位置處，卷紙筒支架始自承壓輥，通過例如一個(gè)或兩個(gè)涂布器，延伸至空中(即，僅靠張力)。在最終除去過量涂料之前涂料與紙接觸的時(shí)間為停留時(shí)間，該時(shí)間可以很短、很長(zhǎng)或者可變。涂料通常通過位于涂布臺(tái)的涂布頭添加。根據(jù)所需品質(zhì)，紙張級(jí)別分為未涂布、一次涂布、二次涂布和甚至三次涂布。當(dāng)提供超過一次涂布時(shí)，初始涂布(預(yù)涂布)可以在涂料組合物中具有較廉價(jià)的配方以及可選的粗顏料。對(duì)紙的各側(cè)涂布涂料的涂布機(jī)將具有二或四個(gè)涂布頭，這取決于在各側(cè)上所涂布的涂料層的層數(shù)。大多數(shù)涂布頭一次只能涂布一偵牝但是一些輥涂機(jī)(例如，薄膜壓榨機(jī)、門輥機(jī)和施膠壓榨機(jī))在一次通過時(shí)可以涂布兩側(cè)?？墒褂玫囊阎坎紮C(jī)的實(shí)例包括但不限于氣刀涂布機(jī)、刮板式涂布機(jī)、棒式涂布機(jī)、刮棒涂布機(jī)、多頭涂布機(jī)、輥涂機(jī)、輥或刮板式涂布機(jī)、流延涂布機(jī)、實(shí)驗(yàn)室涂布機(jī)、凹版涂布機(jī)、吻涂機(jī)、液體涂布系統(tǒng)、逆轉(zhuǎn)棍涂布機(jī)、.涂機(jī)、嗔涂機(jī)和擠出涂布機(jī)。
可以向包含涂料組合物的固體中添加水，以提供下述固體濃度，所述濃度優(yōu)選為當(dāng)組合物被涂布在片材上達(dá)到所需目標(biāo)涂料重量時(shí)，組合物具有適于使組合物能夠以I巴 1.5巴的壓力(即，刮板壓力)涂布的流變學(xué)。砑光是一種公知的工藝，其中，通過使涂布紙張?jiān)陧脊鈾C(jī)輥隙或輥之間通過一次或多次，紙的平滑度和光澤度得到改善，并且體積下降。通常，使用彈性體涂布輥來對(duì)高固體含量組合物進(jìn)行加壓?？梢圆捎幂^高的溫度?？梢圆捎猛ㄟ^輥隙一次或多次(例如，多達(dá)約12次，或者有時(shí)更多)。與不含根據(jù)本發(fā)明制備的微纖化纖維素的經(jīng)涂布紙制品相比，根據(jù)本發(fā)明制備的并且涂料中含有光學(xué)增白劑的經(jīng)涂布紙制品可以表現(xiàn)出至少2個(gè)單位以上，例如至少3個(gè)單位以上的亮度(根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)11475測(cè)得)。與不含根據(jù)本發(fā)明制備的微纖化纖維素的經(jīng)涂布紙制品相比，根據(jù)本發(fā)明制備的經(jīng)涂布紙制品表現(xiàn)出的印刷表面平滑度(ParkerPrint Surf smoothness)至少更平滑0.5 μ m、例如更平滑約0.6 μ m或至少更平滑約0.7 μ m (根據(jù) ISO 標(biāo)準(zhǔn) 8971-4 (1992)測(cè)得)。為免生疑問，本申請(qǐng)涉及下列編號(hào)段落中描述的主題:1.一種紙制品，所述紙制品包含紙張涂布組合物，所述紙張涂布組合物包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物，其中，所述紙制品具有下列性質(zhì):i)其第一拉伸強(qiáng)度大于包含缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙張涂布組合物的所述紙制品的第二拉伸強(qiáng)度；ii)其第一撕裂強(qiáng)度大于包含缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙張涂布組合物的所述紙制品的第二撕裂強(qiáng)度；和/或iii)其第一光澤度大于包含缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙張涂布組合物的所述紙制品的第二光澤度；和/或iv)其第一爆破強(qiáng)度大于包含缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙張涂布組合物的所述紙制品的第二爆破強(qiáng)度；和/或V)其第一紙頁(yè)光散射系數(shù)大于包含缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙張涂布組合物的所述紙制品的第二紙頁(yè)光散射系數(shù)；和/或vi)其第一孔隙率小于包含缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙張涂布組合物的所述紙制品的第二孔隙率。2.段落I所述的紙制品，其中，所述紙張涂布組合物包含用于液體包裝、阻隔涂層或印刷電子用途的功能性涂料。3.段落I或2所述的紙制品，所述紙制品還包含第二涂層，所述第二涂層包含聚合物、金屬、水性組合物或其組合。4.段落1、2或3所述的紙制品，所述紙制品還具有的第一濕氣滲透率(MVTR)小于包含缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙張涂布組合物的所述紙制品的第二 MVTR。5.段落I 4中任一項(xiàng)所述的紙制品，其中，所述紙張包含約25重量％ 約35重量％的所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物。在不存在可研磨的無機(jī)顆粒材料的情況下的微纖化在另一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及制備包含微纖化纖維素的水懸浮液的方法，所述方法包括通過在研磨介質(zhì)存在下進(jìn)行研磨而在水性環(huán)境中對(duì)包含纖維素的纖維性基材進(jìn)行微纖化的步驟，所述研磨介質(zhì)在完成研磨后被除去，其中，所述研磨在塔式磨機(jī)或過篩研磨機(jī)中進(jìn)行，并且其中所述研磨在不存在可研磨的無機(jī)顆粒材料的情況下進(jìn)行?？裳心サ臒o機(jī)顆粒材料是在研磨介質(zhì)存在下會(huì)被研磨的材料。顆粒研磨介質(zhì)可以是天然或合成材料。研磨介質(zhì)例如可以包括任何硬質(zhì)礦物、陶瓷或金屬材料的球、珠或丸。所述材料可以包括例如氧化鋁、氧化鋯、硅酸鋯、硅酸鋁或通過在約1300°C 約1800°C的溫度煅燒高嶺石粘土而制得的富含莫來石的材料。例如，在一些實(shí)施方式中優(yōu)選Carbolite 研磨介質(zhì)。作為另外一種選擇，可以使用適當(dāng)粒徑的天然砂顆粒。通常，可選擇用于本發(fā)明的研磨介質(zhì)的種類和粒徑取決于待研磨的材料的進(jìn)料懸浮液的如粒徑等性質(zhì)和化學(xué)組成。優(yōu)選的是，顆粒研磨介質(zhì)包括平均直徑為約0.5mm 約6mm的顆粒。在一個(gè)實(shí)施方式中,顆粒具有至少約3mm的平均直徑。研磨介質(zhì)可以包括比重為至少約2.5的顆粒。研磨介質(zhì)可以包括比重為至少約3，或至少約4，或至少約5，或至少約6的顆粒。研磨介質(zhì)(一種或多種)可以以裝料的至多約70體積％的量存在。研磨介質(zhì)可以以裝料的至少約10體積％的量存在，例如為裝料的至少約20體積％的量，或裝料的至少約30體積％的量，或裝料的至少約40體積％的量，或裝料的至少約50體積％的量，或裝料的至少約60體積％的量。包含纖維素的纖維性基材可以被微纖化以獲得通過激光散射所測(cè)得的d5(l為約5 μ m 約500 μ m的微纖化纖維素。包含纖維素的纖維性基材可以被微纖化以獲得下述微纖化纖維素，所述微纖化纖維素的d5(l等于或小于約400 μ m，例如，等于或小于約300 μ m，或等于或小于約200 μ m,等于或小于約150 μ m,等于或小于約125 μ m,等于或小于約100 μ m,等于或小于約90 μ m,等于或小于約80 μ m,等于或小于約70 μ m,等于或小于約60 μ m,等于或小于約50 μ m,等于或小于約40 μ m,等于或小于約30 μ m,等于或小于約20 μ m,等于或小于約10 μ m。包含纖維素的纖維性基材可以被微纖化以獲得通過激光散射所測(cè)得的眾數(shù)纖維粒徑為約0.1 μ m 500 μ m的微纖化纖維素。包含纖維素的纖維性基材可以被微纖化以獲得下述微纖化纖維素，所述微纖化纖維素的眾數(shù)纖維粒徑為至少約0.5 μ m，例如至少約10 μ m,或至少約50 μ m,或至少約100 μ m,或至少約150mm,或至少約200 μ m,或至少約300 μ m,或至少約400 μ m。包含纖維素的纖維性基材可以被微纖化以獲得通過Malvern測(cè)得的纖維陡度等于或大于約10的微纖化纖維素。纖維陡度(即，纖維的粒徑分布的陡度)通過下式確定:陡度=IOOX(d3(l/cU)微纖化纖維素可以具有等于或小于約100的纖維陡度。微纖化纖維素的纖維陡度可以等于或小于約75，或者等于或小于約50，或者等于或小于約40，或者等于或小于約30。微纖化纖維素的纖維陡度可以為約20 約50，或約25 約40，或約25 約35，或約30 約40。在一個(gè)實(shí)施方式中，研磨容器為塔式磨機(jī)。塔式磨機(jī)可以包含位于一個(gè)或多個(gè)研磨區(qū)域上方的靜止區(qū)域。靜止區(qū)域是朝向塔式磨機(jī)內(nèi)部的頂部設(shè)置的區(qū)域，其中僅發(fā)生少量研磨或者不發(fā)生研磨，所述區(qū)域還包含微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料。靜止區(qū)域是研磨介質(zhì)的顆粒沉降下來進(jìn)入塔式磨機(jī)的一個(gè)或多個(gè)研磨區(qū)域的區(qū)域。塔式磨機(jī)可以包含位于一個(gè)或多個(gè)研磨區(qū)域上方的分級(jí)器。在一個(gè)實(shí)施方式中，分級(jí)器安裝在頂部并被設(shè)置為鄰近靜止區(qū)域。分級(jí)器可以是水力旋流器。塔式磨機(jī)可以包含位于一個(gè)或多個(gè)研磨區(qū)域上方的篩網(wǎng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，篩網(wǎng)被設(shè)置為鄰近靜止區(qū)域和/或分級(jí)器。篩網(wǎng)的大小可調(diào)整為能將研磨介質(zhì)與包含微纖化纖維素的產(chǎn)物水懸浮液分離，并可促進(jìn)研磨介質(zhì)沉降。在一個(gè)實(shí)施方式中，研磨在活塞流條件下進(jìn)行。在栓塞流條件下，通過塔的流體可以使通過塔的研磨材料進(jìn)行受限的混合。這意味著，在塔式磨機(jī)長(zhǎng)度上的不同點(diǎn)處，水性環(huán)境將隨微纖化纖維素細(xì)度的增加而變化。因此，實(shí)際上，塔式磨機(jī)中的研磨區(qū)域可以被認(rèn)為包含一個(gè)或多個(gè)具有特征粘度的研磨區(qū)域。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解到，相鄰的研磨區(qū)域之間不存在粘度上的明確界線。在一個(gè)實(shí)施方式中，在位于一個(gè)或多個(gè)研磨區(qū)域上方的靠近靜止區(qū)域或分級(jí)器或篩網(wǎng)的磨機(jī)的頂部添加水，以降低磨機(jī)中這些區(qū)域處的包含微纖化纖維素的水懸浮液的粘度。通過稀釋磨機(jī)中該點(diǎn)處的產(chǎn)物微纖化纖維素，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，防止研磨介質(zhì)被攜帶至靜止區(qū)域和/或分級(jí)器和/或篩網(wǎng)的作用得到了改善。此外，通過塔的受限混合使得可以在較高處加工從塔中下降的固體，這些固體在頂部被從塔中降下的稀釋水的受限回流所稀釋，而后進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)研磨區(qū)?？梢蕴砑涌捎行♂尠⒗w化纖維素的產(chǎn)物水懸浮液的粘度的任何適量的水。水可在研磨過程中連續(xù)添加，或者以相等的間隔或不規(guī)則的間隔添加。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以通過一個(gè)或多個(gè)注水點(diǎn)來向一個(gè)或多個(gè)研磨區(qū)域添加水，所述注水點(diǎn)沿塔式磨機(jī)的長(zhǎng)度設(shè)置，或者各注水點(diǎn)位于對(duì)應(yīng)于所述一個(gè)或多個(gè)研磨區(qū)域的位置。有利的是，能夠沿塔式磨機(jī)的不同點(diǎn)添加水使得能夠進(jìn)一步調(diào)節(jié)沿著磨機(jī)的任何或所有位置處的研磨條件。塔式磨機(jī)可以包含在其整個(gè)長(zhǎng)度上配備有一系列葉輪轉(zhuǎn)子盤的豎直葉輪軸。葉輪轉(zhuǎn)子盤的動(dòng)作在整個(gè)磨機(jī)中創(chuàng)建了一系列離散的研磨區(qū)域。在另一個(gè)實(shí)施方式中,研磨在過篩研磨機(jī)、優(yōu)選在攪拌式介質(zhì)detritor磨機(jī)中進(jìn)行。過篩研磨機(jī)可以包含一個(gè)或多個(gè)篩網(wǎng)，所述篩網(wǎng)具有至少約250μπι的標(biāo)稱孔徑，例如,一個(gè)或多個(gè)篩網(wǎng)可以具有至少約300 μ m，或至少約350 μ m，或至少約400 μ m，或至少約450 μ m,或至少約500 μ m,或至少約550 μ m,或至少約600 μ m,或至少約650 μ m,或至少約700 μ m,或至少約750 μ m,或至少約800 μ m,或至少約850 μ m,或至少約900 μ m,或至少約1000 μ m的標(biāo)稱孔徑。上述篩網(wǎng)孔徑適用于以上所述的塔式磨機(jī)實(shí)施方式。如上所述，研磨在研磨介質(zhì)的存在下進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施方式中，研磨介質(zhì)是粗介質(zhì)，所述粗介質(zhì)包括平均直徑為約Imm 約6mm,例如約2mm,或約3mm,或約4mm,或約5mm的顆粒。在另一個(gè)實(shí)施方式中，研磨介質(zhì)的比重為至少約2.5，例如，至少約3，或至少約
3.5，或至少約4.0，或至少約4.5，或至少約5.0，或至少約5.5，或至少約6.0。如上所述，研磨介質(zhì)(一種或多種)的量可以為裝料的至多約70體積％。研磨介質(zhì)可以以裝料的至少約10體積％的量存在，例如為裝料的至少約20體積％的量，或裝料的至少約30體積％的量，或裝料的至少約40體積％的量，或裝料的至少約50體積％的量，或裝料的至少約60體積％的量。在一個(gè)實(shí)施方式中，研磨介質(zhì)以裝料的約50體積％的量存在?！把b料”是指作為投入至研磨容器中的進(jìn)料的組合物。裝料包含水、研磨介質(zhì)、包含纖維素的纖維性基材和任何其他可選添加劑(不同于本說明書中所述的)。使用相對(duì)較粗和/或較稠密的介質(zhì)具有改進(jìn)沉降速率(即，更快)和使通過靜止區(qū)域和/或分級(jí)器和/或篩網(wǎng)所攜帶出的介質(zhì)減少的優(yōu)點(diǎn)。使用相對(duì)較粗的篩網(wǎng)的另一優(yōu)點(diǎn)在于，可以在微纖化步驟中使用相對(duì)較粗或較稠密的研磨介質(zhì)。另外，使用相對(duì)較粗的篩網(wǎng)(即，具有至少約250 μ m的標(biāo)稱孔徑)使得相對(duì)較高固體含量的產(chǎn)物可以在研磨機(jī)中加工并從中取出，這實(shí)現(xiàn)了以經(jīng)濟(jì)可行的方法加工相對(duì)較高固體含量的進(jìn)料(包含含有纖維素的纖維性基材和無機(jī)顆粒材料)。如下所述，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具有較高初始固體含量的進(jìn)料在能源效率方面是理想的。此外，還已發(fā)現(xiàn)，在較低固體含量下生成的產(chǎn)物(在給定能量下)具有更粗的粒徑分布如以上“背景技術(shù)”部分中所述，本發(fā)明試圖解決以工業(yè)規(guī)模經(jīng)濟(jì)地制備微纖化纖維素的問題。因此，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，包含纖維素的纖維性基材以至少約I重量％的初始固體含量存在于水性環(huán)境中。包含纖維素的纖維性基材可以以至少約2重量％，例如至少約3重量％，或至少約4重量％的初始固體含量存在于水性環(huán)境中。通常初始固體含量不超過約
10重量％。在另一個(gè)實(shí)施方式中，研磨在研磨容器級(jí)聯(lián)中進(jìn)行，所述研磨容器中的一個(gè)或多個(gè)可以包含一個(gè)或多個(gè)研磨區(qū)域。例如，包含纖維素的纖維性基材可以在兩個(gè)以上研磨容器的級(jí)聯(lián)(例如，三個(gè)以上研磨容器的級(jí)聯(lián)，或四個(gè)以上研磨容器的級(jí)聯(lián)，或五個(gè)以上研磨容器的級(jí)聯(lián)，或六個(gè)以上研磨容器的級(jí)聯(lián)，或七個(gè)以上研磨容器的級(jí)聯(lián)，或八個(gè)以上研磨容器的級(jí)聯(lián)，或九個(gè)以上研磨容器串聯(lián)的級(jí)聯(lián)，或包含多達(dá)十個(gè)研磨容器的級(jí)聯(lián))中研磨。研磨容器級(jí)聯(lián)可以以串聯(lián)或并聯(lián)或串聯(lián)和并聯(lián)的組合來有效連接。級(jí)聯(lián)中的一個(gè)或多個(gè)研磨容器的輸出和/或輸入可以進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)篩選步驟和/或一個(gè)或多個(gè)分級(jí)步驟。微纖化過程中所耗費(fèi)的總能量在級(jí)聯(lián)中各研磨容器中可以相等地分配。作為另外一種選擇，能量輸入在級(jí)聯(lián)中的一部分或所有研磨容器之間也可以有所不同。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解到，每個(gè)容器所耗費(fèi)的能量在級(jí)聯(lián)中容器之間可以有所不同，這取決于各容器中微纖化的纖維性基材的量，以及可選地取決于各容器中的研磨速度、各容器中的研磨時(shí)間和各容器中的研磨介質(zhì)的種類。研磨條件在組中各容器之間可以有所不同，以控制微纖化纖維素的粒徑分布。在一個(gè)實(shí)施方式中，研磨在封閉回路中進(jìn)行。在另一個(gè)實(shí)施方式中，研磨在開放回路中進(jìn)行。由于被研磨的材料的懸浮液可能具有相對(duì)較高粘度，因此可以優(yōu)選在研磨之前向懸浮液中添加適當(dāng)?shù)姆稚?。分散劑可以是例如水溶性縮合磷酸鹽、聚硅酸或其鹽或聚電解質(zhì)，如數(shù)均分子量不大于80，000的聚(丙烯酸)或聚(甲基丙烯酸)的水溶性鹽。相對(duì)于干燥的無機(jī)顆粒固體材料的重量，所使用的分散劑的量通常為0.1重量％ 2.0重量％。懸浮液可以在4°C 100°C的溫度適當(dāng)研磨。
在微纖化步驟中可以包含的其他添加劑包括:羧甲基纖維素、兩性羧甲基纖維素、氧化劑、2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)、TEMPO衍生物和木材降解酶。被研磨的材料的懸浮液的pH可以為約7或大于約7 (即堿性)，例如懸浮液的pH可以為約8，或約9，或約10，或約11。被研磨的材料的懸浮液的pH可以小于約7 (即酸性)，例如懸浮液的pH可以為約6，或約5，或約4，或約3。被研磨的材料的懸浮液的pH可以通過添加適量的酸或堿來調(diào)節(jié)。適當(dāng)?shù)膲A包括堿金屬氫氧化物，如NaOH等。其他適當(dāng)?shù)膲A為碳酸鈉和氨。適當(dāng)?shù)乃岚o機(jī)酸，如鹽酸和硫酸等，或者有機(jī)酸。示例性酸為正磷酸。基于無機(jī)顆粒狀填料的總干重，獲得所需水懸浮液組成的典型研磨過程中的總能量輸入通?？蔀榧slOOkWht—1 ISOOkWht'總能量輸入可以小于約lOOOkWht—1，例如，小于約 800kWht4，小于約 600kWht4，小于約 500kWht' 小于約 400kWht' 小于約 300kWht4，或小于約ZOOkWht'由此本發(fā)明人驚訝地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)纖維素紙漿在無機(jī)顆粒材料存在下共研磨時(shí)，其可以在相對(duì)較低能量輸入下被微纖化。顯而易見的是，在包含纖維素的纖維性基材中每公噸干纖維的總能量輸入將小于10，oookwht—1，例如，小于約goookwht—1，或小于約SOOOkWht—1，或小于約iOOOkWht—1，或小于約eOOOkWht—1，或小于約SOOOkWht—1，例如小于約4000kWht4，小于約3000kWht4，小于約2000kWht'小于約1500kWht'或小于約UOOkWht—1，小于約IOOOkWht'或小于約sookwht'總能量輸入根據(jù)微纖化的纖維性基材中的干纖維的量和可選地根據(jù)研磨速度和研磨持續(xù)時(shí)間而變化。使用以下程序表征礦物(GCC或高嶺土)和微纖化纖維素紙漿纖維的混合物的粒徑分布。-碳酸鈣在燒杯中稱量足以提供3g干物質(zhì)的共研磨漿料樣品，使用去離子水稀釋至60g，并與5cm3的1.5w/v%活性物的聚丙烯酸鈉溶液混合。在攪拌下再添加去離子水，使最終的漿料重量為80g。-高嶺土在燒杯中稱量足以提供5g干物質(zhì)的共研磨漿料樣品，使用去離子水稀釋至60g，并與5cm3的1.0重量％碳酸鈉和0.5重量％六偏磷酸鈉的溶液混合。在攪拌下再添加去離子水，使最終的漿料重量為80g。然后將衆(zhòng)料以Icm3的等分試樣量加入連接于Mastersizer S的樣品制備單元中的水中，直到顯現(xiàn)最佳遮光度水平(通常為10% 15%)。之后執(zhí)行光散射分析程序。所選定的儀器量程為300RF:0.05 900，并且光束長(zhǎng)度設(shè)定為2.4mm。對(duì)于含有碳酸鈣和纖維的共研磨樣品，采用碳酸鈣的折射率(1.596)。對(duì)于高嶺土和纖維的共研磨樣品，采用高嶺土的折射率(RI) (1.5295)。由米氏理論計(jì)算粒徑分布，并以微分體積型分布提供結(jié)果。存在的兩個(gè)明顯的峰被解釋為來自礦物(較窄的峰)和纖維(較寬的峰)。使較窄的礦物峰擬合于所測(cè)得的數(shù)據(jù)點(diǎn)，并將其從該分布中通過數(shù)學(xué)方式減去以留下纖維峰，將所述纖維峰轉(zhuǎn)化為累積分布。類似地，從原始分布中通過數(shù)學(xué)方式減去纖維峰以留下礦物峰，將所述礦物峰也轉(zhuǎn)化為累積分布。然后可以使用這些累積曲線計(jì)算平均粒徑(d5(l)和分布的陡度(d3CI/d7CIX100)?？梢允褂梦⒎智€得到礦物和纖維部分的眾數(shù)粒徑。
實(shí)施例除非另作說明，否則利用下述方法來測(cè)定紙張的性質(zhì):.爆破強(qiáng)度:根據(jù)SCAN P24的Messemer Biichnel爆破測(cè)試機(jī)。.拉伸強(qiáng)度:根據(jù)SCAN P16的Testometrics拉伸測(cè)試機(jī)。.Bendtsen 孔隙率:根據(jù) SCAN P21、SCAN P60、BS4420 和 Tappi UM535 使用Bencftsen Mode 15孔隙率測(cè)試機(jī)測(cè)量。.體積:其是根據(jù)SCAN P7測(cè)定的表觀密度的倒數(shù)。.ISO亮度:根據(jù)IS02470:1999E，通過配備8號(hào)濾光片(457nm波長(zhǎng))的Elr印hoDatacolour3300亮度計(jì)測(cè)量手工紙的I SO亮度。.不透明度:紙張樣品的不透明度通過使用適于不透明度測(cè)量的Elr印hoDatacolor3300分光光度計(jì)測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法為IS02471。首先，使用位于黑腔上方的至少10張的一疊紙進(jìn)行反射的入射光的百分比(Rinfinity)的測(cè)量。然后使用單張紙?zhí)鎿Q該疊紙，并對(duì)在黑色蓋子上的單張紙進(jìn)行反射百分比(R)的第二次測(cè)量。然后由下式計(jì)算不透明度百分比:不透明度百分比=100XR/Rinfinity。.撕裂強(qiáng)度:TAPPI方法T414om-04 (紙張的內(nèi)抗撕裂強(qiáng)度(Elmendorf型方法))。 內(nèi)部(z向)強(qiáng)度:根據(jù)TAPPI T569使用Scott粘接測(cè)試儀。.光澤度:可以使用TAPPI法T480om-05 (紙和紙板在75度時(shí)的鏡面光澤度)。.挺度:J.C.Husband、L.F.Gate、N.Norouzi 和 D.Blair 的 “The Influence ofkaolin Shape Factor on the Stiffness of Coated Papers，，，TAPPI Journal, 2009 年
6月，12-17 頁(yè)(特別是參見題為 “Experimental Methods” 的部分)和 J.C.Husband、L.F.Gate> A.Storer 和 P.Creaton 的“The Influence of Pigment Particle Shape onthe In-Plane tensile Strength Properties of Kaolin-based Coating Layers，，,TAPPIJournal, 2006年12月，3-8頁(yè)(特別是參見題為“Experimental Methods”的部分)中描述的挺度測(cè)定方法。*L&W抗彎曲性(彎曲紙頁(yè)通過給定角度所需的力，以mN表示):根據(jù)SCAN_P29:84測(cè)定。 陽離子需求量(或陰離子電荷):在Mutek P⑶03中測(cè)量；樣品用Polydadmac (平均分子量為約60000)以ImEq/L的濃度(購(gòu)自PTE AB/Selcuk D0len )滴定。在測(cè)定之前過濾紙漿混合物，而白水樣品不過濾。在進(jìn)行樣品測(cè)試前，運(yùn)行校準(zhǔn)試驗(yàn)以核對(duì)聚電解質(zhì)的大致消耗量。進(jìn)行樣品測(cè)試時(shí)，以30秒的間隔分批(約10次)定量配給聚電解質(zhì)。.紙頁(yè)的光散射系數(shù)和吸收系數(shù)使用Elrepho設(shè)備的反射率數(shù)據(jù)來測(cè)定:Rinf=10頁(yè)的疊層的反射率，Ro=黑杯上的I頁(yè)的反射率，將這些值和紙頁(yè)的定量(gm_2)帶入Kubelka-Munk 公式中，該公式見述于 Niles Pauler 的“Paper Optics”(由 Lorentzen andWettre 出版，ISBN91-971-765-6-6) 29 36 頁(yè)。 首程留著率基于壓頭箱(HD)中和白水(Wff)盤中的固體測(cè)定量確定，并根據(jù)下式計(jì)算:留著率=[(HB固體-WW固體)/HB固體]X 100。.灰分留著率按照與首程留著率相同的原理確定，不過其基于壓頭箱(HD)中和白水(Wff)盤中的灰分成分的重量，并根據(jù)下式計(jì)算:灰分留著率=[(耶^^-11^^)/耶&
分]X100。
.使用PTS開發(fā)的DOMAS軟件根據(jù)其手冊(cè)“D0MAS2.4User Guide”的10-1部分中所述的測(cè)定方法來確定勻度指數(shù)(PTS)。實(shí)施例1一起加工的填料的制備-組合物I用于研磨工藝的原料由紙衆(zhòng)衆(zhòng)料(Northern漂白牛皮紙衆(zhòng)(kraft pine))和研磨碳酸I丐(GCC)填料(Intracarb60 ,包含約60體積％的小于2 μ m的顆粒)構(gòu)成。使所述紙漿與GCC在Cellier混合機(jī)中混合，得到標(biāo)稱6重量％添加的紙漿。固體含量為26.5%的該懸浮液隨后投入至180kW的包含介質(zhì)體積濃度為50%的陶瓷研磨介質(zhì)(King’ s, 3mm)的攪拌介質(zhì)磨中。研磨混合物，直至消耗的能量輸入為ZOOOkWht—1 SOOOkWht—1 (僅基于紙漿表示)，然后使用Imm的篩網(wǎng)使紙漿/礦物混合物與介質(zhì)分離。產(chǎn)物的纖維含量(通過灰化)為6.5重量％,由Malven Mastersizer S 測(cè)定的平均纖維直徑(D50)為129 μ m。纖維 psd 陡度(D30/D70X 100)為 31.7。-組合物2該填料的制備按照組合物I中概述的過程。紙漿在Cellier混合機(jī)中與Intracarb60混合以得到20%添加的紙漿。固體含量為10% 11%的該懸浮液投入至180kW的包含介質(zhì)體積濃度為50%的陶瓷研磨介質(zhì)(King’s, 3mm)的攪拌介質(zhì)磨中。研磨混合物，直至消耗的能量輸入為ZSOOkWht—1 ^OOkWht—1 (僅基于紙漿表示)，然后使用Imm的篩網(wǎng)使紙漿/礦物混合物與介質(zhì)分離。產(chǎn)物的纖維含量(通過灰化)為19.7重量％，由MalvenMastersizer S 測(cè)定的平均纖維直徑(D50)為79.7 μ m。纖維psd陡度(D30/D70 X 100)為29.3。在添加至造紙機(jī)中之前，通過以大約50/50的比率與GCC(Intracarb60 )混合，纖維含量降至11.4重量％。實(shí)施例2原紙的制備在中試裝置中制備80重量％的精制至27° SR固體含量為4.5%的桉樹紙漿(Sodra Tofte)和20重量％的精制至26° SR固體含量為3.5%的軟木牛皮(Sodra Monsteras)紙漿的混合物。使用以800m rniiT1運(yùn)行的中試造紙機(jī)，將該紙漿混合物用于制造連續(xù)的卷紙。原料經(jīng)由13mm的狹縫由UMV10壓頭箱送往雙絲輥軋成形機(jī)中。紙張的目標(biāo)克重為75gnT2，表I中顯示了填料和填充量。表1.砑光前未涂布原紙的性質(zhì)
權(quán)利要求
1.一種物品，所述物品包含: i)包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品；和 ii)所述紙制品上的一層或多層功能性涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的物品，其中，所述功能性涂層是聚合物、金屬、水性組合物或其組合。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的物品，其中，所述功能性涂層是包含片狀或超級(jí)片狀高嶺土的水性組合物。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的物品，所述物品包括包裝材料。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的物品，其中，所述功能性涂層是液體阻隔層，例如，水基液體阻隔層。
6.如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的物品，其中，所述功能性涂層是印刷電子層。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的物品，其中，所述紙制品包含約0.5重量％ 約50重量％的所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物。
8.如權(quán)利要求6所述的物品，其中，所述紙制品包含約25重量％ 約35重量％的所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物。
9.一種紙制品，所述紙制品包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物，其中，所述紙制品具有下列性質(zhì): i)其第一拉伸強(qiáng)度大于缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的第二拉伸強(qiáng)度； )其第一撕裂強(qiáng)度大于缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的第二撕裂強(qiáng)度；和/或 iii)其第一爆破強(qiáng)度大于缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的第二爆破強(qiáng)度；和/或 iv)其第一紙頁(yè)光散射系數(shù)大于缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的第二紙頁(yè)光散射系數(shù)；和/或 V)其第一孔隙率小于缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的第二孔隙率；和/或 Vi)其第一 Z向(內(nèi)部結(jié)合)強(qiáng)度大于缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的第二Z向(內(nèi)部結(jié)合)強(qiáng)度。
10.如權(quán)利要求9所述的紙制品，所述紙制品還包含紙張涂布組合物，所述紙張涂布組合物包含用于液體包裝、阻隔涂層或印刷電子用途的功能性涂料。
11.如權(quán)利要求10所述的紙制品，所述紙制品還包含第二涂層，所述第二涂層包含聚合物、金屬、水性組合物或其組合。
12.如權(quán)利要求9、10或11所述的紙制品，所述紙制品還具有比缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的第二濕氣滲透率(MVTR)更低的第一 MVTR。
13.如權(quán)利要求9 12中任一項(xiàng)所述的紙制品，其中，所述紙張包含約25重量％ 約35重量％的所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物。
14.如權(quán)利要求9所述的紙制品，所述紙制品涂布有紙張涂布組合物，其中，經(jīng)涂布的所述紙制品具有比缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的經(jīng)涂布的紙制品的第二光澤度更大的第一光澤度。
15.如權(quán)利要求9所述的紙制品，所述紙制品還包含涂料組合物，所述涂料組合物包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物，可選的是，其中，所述無機(jī)顆粒是高嶺土，例如，超級(jí)片狀聞嶺土。
16.一種經(jīng)涂布的紙制品，其中，涂層包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物，并且，所述經(jīng)涂布的紙制品具有以下性質(zhì): 1.其第一光澤度大于包含缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂料組合物的經(jīng)涂布的紙制品的第二光澤度；和/或 .其第一挺度大于包含缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂料組合物的經(jīng)涂布的紙制品的第二挺度；和/或 ii1.其第一阻隔性與包含缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的涂料組合物的經(jīng)涂布的紙制品的第二阻隔性相比得到改進(jìn)。
17.如權(quán)利要求16所述的經(jīng)涂布的紙制品，其中，所述無機(jī)顆粒是高嶺土，例如，超級(jí)片狀聞嶺土。
18.—種聚合物組合物，所述聚合物組合物包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物。
19.如權(quán)利要求18 所述的聚合物組合物，其中，所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物基本上均勻地分散在所述聚合物組合物中。
20.一種造紙組合物，所述造紙組合物包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物，其中，所述造紙組合物具有下列性質(zhì): (i)其第一陽離子需求量低于缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的造紙組合物的第二陽離子需求量；和/或 ( )其第一首程留著率大于缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的造紙組合物的第二首程留著率；和/或 (iii)其第一灰分留著率大于缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的造紙組合物的第二灰分留著率。
21.—種造紙組合物，所述造紙組合物包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物，其中，所述造紙組合物基本上不含助留劑。
22.—種紙制品，所述紙制品包含一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物，其中，所述紙制品具有的第一勻度指數(shù)小于缺少所述一起加工的微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料組合物的紙制品的第二勻度指數(shù)。
23.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的物品、紙制品、聚合物組合物或造紙組合物，其中，所述無機(jī)顆粒材料包括:堿土金屬的碳酸鹽或硫酸鹽，如碳酸鈣、碳酸鎂、白云石、石膏；水合聞嶺石族粘土，如聞嶺土、敘永石或球粘土 ；無水(鍛燒)聞嶺石族粘土，如偏聞嶺土或完全煅燒高嶺土 ；滑石；云母；碳酸鈣鎂石；水菱鎂礦；研磨玻璃；珍珠巖；或硅藻土 ；或以上物質(zhì)的組合。
24.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的物品、紙制品、聚合物組合物或造紙組合物，其中，所述微纖化纖維素的d5(l為約25 μ m 約250 μ m,更優(yōu)選為約30 μ m 約150 μ m,進(jìn)而更優(yōu)選為約50 μ m 約140 μ m,再進(jìn)一步更優(yōu)選為約70 μ m 約130 μ m,最優(yōu)選為約50 μ m 約 120 μ m。
25.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的物品、紙制品、聚合物組合物或造紙組合物，其中，所述微纖化纖維素具有單峰粒徑分布。
26.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的物品、紙制品、聚合物組合物或造紙組合物，其中，所述微纖化纖維素 具有多峰粒徑分布。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含微纖化纖維素和無機(jī)顆粒材料的組合物，如填料紙和涂布紙。
文檔編號(hào)D21H11/18GK103210144SQ201180054900
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者約翰·克勞德·赫斯本德, P·斯文丁, 戴維·羅伯特·斯丘斯 申請(qǐng)人:伊梅里斯礦物有限公司