一種改善成紙強度性能的造紙方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改善成紙強度性能的造紙方法，本發(fā)明采用酸對硅酸鈣填料與細(xì)小纖維進(jìn)行復(fù)合處理，將復(fù)合后的填料加入磨漿后的植物纖維中，經(jīng)過上網(wǎng)、成形、壓榨、干燥后得到加填紙張。該方法可顯著改善硅酸鈣加填紙的強度性能，在開發(fā)高填料紙方面具有顯著優(yōu)勢。
【專利說明】
一種改善成紙強度性能的造紙方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于造紙領(lǐng)域，具體涉及一種改善成紙強度性能的造紙方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在造紙過程中添加填料一方面可有效改善成紙光學(xué)性能與印刷適性，另一方面， 由于填料成本低于纖維，使用填料還有利于降低生產(chǎn)成本。因此，提高紙張中的填料含量成 為造紙工業(yè)追求的目標(biāo)之一。然而，加入填料后會降低紙張強度性能，從而引起紙張表面掉 毛掉粉、生產(chǎn)過程斷紙的問題，因此現(xiàn)有文獻(xiàn)采用對填料進(jìn)行預(yù)處理，以改善加填紙張的強 度性能。
[0003] 這些預(yù)處理方法包括采用淀粉、殼聚糖等含有羥基的高分子材料對填料表面包覆 或者采用高分子聚合物對填料進(jìn)行預(yù)絮聚等方法，以及制備細(xì)小纖維-填料復(fù)合填料的方 法。其中，關(guān)于細(xì)小纖維-填料復(fù)合填料的制備方法中，往往采用的是原位合成的方法，即將 無機填料合成在纖維或細(xì)小纖維上以改善成紙性能。然而在合成過程中需要控制較為嚴(yán)格 的工藝條件，比如溫度、壓力、濃度等等，形成的復(fù)合填料僅僅是細(xì)小纖維對紙張起到增強 作用，而填料本身仍不能與纖維產(chǎn)生良好結(jié)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種改善成紙強度性能的造紙方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù) 存在的缺陷，本發(fā)明方法在常溫下即可進(jìn)行，控制因素較少，且所制備的復(fù)合填料可顯著改 善紙張的強度性能。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種改善成紙強度性能的造紙方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟一:將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿按照1:4~4:1的比例混合磨漿，得到磨 后漿料，然后將磨后漿料過篩，得到細(xì)小纖維漿料，對細(xì)小纖維漿料濃縮后，得到細(xì)小纖維 濃縮漿料；
[0008] 步驟二:將硅酸鈣填料配置成填料懸浮液，加入細(xì)小纖維濃縮漿料，獲得細(xì)小纖維 與娃酸鈣的混合懸浮液，對混合懸浮液進(jìn)行攪拌，攪拌的同時向填料懸浮液中逐漸加入質(zhì) 量濃度為10 %~60 %的酸溶液，使混合懸浮液的pH=4~6，得到細(xì)小纖維與硅酸鈣復(fù)合物；
[0009] 步驟三:將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿分別進(jìn)行碎解后，加水稀釋后將化學(xué)針 葉木漿與化學(xué)闊葉木漿配比進(jìn)行磨漿，磨漿完成后，將磨后的紙漿加水稀釋，得到稀釋漿 料；
[0010] 步驟四：向稀釋漿料中加入細(xì)小纖維與硅酸鈣復(fù)合物，并混合均勻形成抄紙紙料； 將助留劑加入抄紙紙料中，與抄紙紙料充分混合后上網(wǎng)成形，進(jìn)行抄紙。
[0011] 進(jìn)一步地，步驟一中將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿按照1:4~4:1的質(zhì)量比混合 磨漿至打漿度為50° SR~90° SR，得到磨后漿料，將磨后漿料通過200目篩網(wǎng)，得到尺寸為2μπι ~76μπι的細(xì)小纖維漿料，對細(xì)小纖維漿料濃縮后，得到質(zhì)量濃度為30 %~70 %的細(xì)小纖維 濃縮漿料。
[0012] 進(jìn)一步地，步驟二中的硅酸鈣填料平均粒徑為10~30μL?，白度為85%IS0~95% ISO。
[0013] 進(jìn)一步地，步驟二中的酸溶液為硫酸、磷酸、醋酸或硝酸中的一種或多種的混合 物。
[0014] 進(jìn)一步地，步驟二中將硅酸鈣填料配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~15%的填料懸浮液，且混 合懸浮液中細(xì)小纖維與硅酸鈣的絕干質(zhì)量比為1:10~10:1。
[0015] 進(jìn)一步地，步驟二中對混合懸浮液預(yù)處理時攪拌速度為500~800r/min。
[0016] 進(jìn)一步地，步驟三中將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿分別進(jìn)行碎解后，加水稀釋 并使?jié){料質(zhì)量濃度均為10%，然后按照化學(xué)針葉木漿:化學(xué)闊葉木漿質(zhì)量比為1:4進(jìn)行磨 漿，磨漿完成后，將磨后的紙漿加水稀釋至質(zhì)量濃度為0.1 %~0.3%，得到打漿度為30° SR ~45° SR的稀釋漿料。
[0017] 進(jìn)一步地，步驟四中細(xì)小纖維與硅酸鈣復(fù)合物的加入量為稀釋漿料中絕干量的 20%~50%。
[0018] 進(jìn)一步地，步驟四中的助留劑為陽離子聚丙烯酰胺，其加入量為0.3千克/噸紙~ 0.5千克/噸紙。
[0019] 進(jìn)一步地，步驟四中將助留劑加入抄紙紙料中，與抄紙紙料混合20~40s后上網(wǎng)成 形，進(jìn)行抄紙。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
[0021] 本發(fā)明通過采用酸溶液對硅酸鈣處理后，可激發(fā)硅酸鈣表面產(chǎn)生大量硅羥基，使 其與細(xì)小纖維表面羥基形成化學(xué)結(jié)合，從而形成了硅酸鈣和細(xì)小纖維的復(fù)合填料，與此同 時，由于硅酸鈣填料經(jīng)過酸溶液處理后，一方面其表面活性得到提高，另一方面，硅酸鈣部 分會發(fā)生溶解，形成硫酸鈣、磷酸鈣等多種復(fù)合沉淀物，該沉淀物可與細(xì)小纖維再次結(jié)合， 形成復(fù)合物，從而進(jìn)一步提高了填料與細(xì)小纖維的結(jié)合強度。在紙張成形過程中，硅酸鈣填 料經(jīng)處理活化后，其表面硅羥基可與抄紙所用纖維表面羥基形成化學(xué)結(jié)合，另外，復(fù)合填料 中的細(xì)小纖維也可與抄紙所用纖維形成氫鍵結(jié)合，兩者作用下，共同促進(jìn)了加填紙張的強 度性能的提高。實驗結(jié)果表明，在相同紙張定量、抄造工藝條和填料含量條件下，經(jīng)過復(fù)合 填料加填紙抗張強度和撕裂強度性能優(yōu)于未經(jīng)復(fù)合處理的加填紙的強度性能，抗張強度性 能的提高表明對填料進(jìn)行預(yù)處理后改善了填料與纖維的結(jié)合力，意味著有進(jìn)一步提高填料 含量的空間，符合高填料造紙的要求。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0023] 實施例1
[0024]步驟一:將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿按照1:4的比例混合磨漿至打漿度為50° SR，得到磨后漿料，然后將磨后漿料過200目篩，得到尺寸為2μπι的細(xì)小纖維漿料，對細(xì)小纖 維漿料濃縮后，得到質(zhì)量濃度為30 %的細(xì)小纖維濃縮漿料；
[0025]步驟二:將硅酸鈣填料配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 %的填料懸浮液，加入細(xì)小纖維濃縮漿 料，獲得細(xì)小纖維與硅酸鈣的混合懸浮液，且混合懸浮液中細(xì)小纖維與硅酸鈣的絕干質(zhì)量 比為1:10，對混合懸浮液以500r/min的速度進(jìn)行攪拌，攪拌的同時向填料懸浮液中逐漸加 入質(zhì)量濃度為10%的硫酸溶液，使混合懸浮液的pH=4,得到細(xì)小纖維與硅酸鈣復(fù)合物；
[0026] 步驟三:將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿分別進(jìn)行碎解后，加水稀釋并使?jié){料質(zhì) 量濃度均為10%，然后按照化學(xué)針葉木漿:化學(xué)闊葉木漿質(zhì)量比為1:4進(jìn)行磨漿，磨漿完成 后，將磨后的紙漿加水稀釋至質(zhì)量濃度為0.1%，得到打漿度為30° SR的稀釋漿料；
[0027] 步驟四：向稀釋漿料中加入細(xì)小纖維與硅酸鈣復(fù)合物，其中細(xì)小纖維與硅酸鈣復(fù) 合物的加入量為稀釋漿料中絕干量的20%，并混合均勻形成抄紙紙料;將陽離子聚丙烯酰 胺按照0.3千克/噸紙的加入量加入抄紙紙料中，與抄紙紙料充分混合20s后上網(wǎng)成形，進(jìn)行 抄紙，所得紙張的物理性能見表1。
[0028]表1實施例1紙張物理性能檢測結(jié)果
[0029]
[0030] 實施例2
[0031]步驟一:將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿按照4:1的比例混合磨漿至打漿度為90° SR，得到磨后漿料，然后將磨后漿料過200目篩，得到尺寸為76μπι的細(xì)小纖維漿料，對細(xì)小纖 維漿料濃縮后，得到質(zhì)量濃度為70 %的細(xì)小纖維濃縮漿料；
[0032] 步驟二:將硅酸鈣填料配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15 %的填料懸浮液，加入細(xì)小纖維濃縮 漿料，獲得細(xì)小纖維與硅酸鈣的混合懸浮液，且混合懸浮液中細(xì)小纖維與硅酸鈣的絕干質(zhì) 量比為10:1，對混合懸浮液以800r/min的速度進(jìn)行攪拌，攪拌的同時向填料懸浮液中逐漸 加入質(zhì)量濃度為60 %的硝酸和磷酸的混合溶液，使混合懸浮液的pH=6，得到細(xì)小纖維與硅 酸鈣復(fù)合物；
[0033] 步驟三:將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿分別進(jìn)行碎解后，加水稀釋并使?jié){料質(zhì) 量濃度均為10%，然后按照化學(xué)針葉木漿:化學(xué)闊葉木漿質(zhì)量比為1:4進(jìn)行磨漿，磨漿完成 后，將磨后的紙漿加水稀釋至質(zhì)量濃度為0.3%，得到打漿度為45° SR的稀釋漿料；
[0034] 步驟四：向稀釋漿料中加入細(xì)小纖維與硅酸鈣復(fù)合物，其中細(xì)小纖維與硅酸鈣復(fù) 合物的加入量為稀釋漿料中絕干量的50%，并混合均勻形成抄紙紙料;將陽離子聚丙烯酰 胺按照0.5千克/噸紙的加入量加入抄紙紙料中，與抄紙紙料充分混合40s后上網(wǎng)成形，進(jìn)行 抄紙，所得紙張的物理性能見表2。
[0035]表2實施例2紙張物理性能檢測結(jié)果
[0036]
[0037] 實施例3
[0038] 步驟一:將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿按照1:1的比例混合磨漿至打漿度為70° SR，得到磨后漿料，然后將磨后漿料過200目篩，得到尺寸為50μπι的細(xì)小纖維漿料，對細(xì)小纖 維漿料濃縮后，得到質(zhì)量濃度為50 %的細(xì)小纖維濃縮漿料；
[0039] 步驟二:將硅酸鈣填料配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 %的填料懸浮液，加入細(xì)小纖維濃縮 漿料，獲得細(xì)小纖維與硅酸鈣的混合懸浮液，且混合懸浮液中細(xì)小纖維與硅酸鈣的絕干質(zhì) 量比為1:1，對混合懸浮液以600r/min的速度進(jìn)行攪拌，攪拌的同時向填料懸浮液中逐漸加 入質(zhì)量濃度為40%的硫酸、醋酸及硝酸的混合溶液，使混合懸浮液的pH= 5，得到細(xì)小纖維 與硅酸鈣復(fù)合物；
[0040]步驟三:將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿分別進(jìn)行碎解后，加水稀釋并使?jié){料質(zhì) 量濃度均為10%，然后按照化學(xué)針葉木漿:化學(xué)闊葉木漿質(zhì)量比為1:4進(jìn)行磨漿，磨漿完成 后，將磨后的紙漿加水稀釋至質(zhì)量濃度為0.2%，得到打漿度為40° SR的稀釋漿料；
[0041]步驟四：向稀釋漿料中加入細(xì)小纖維與硅酸鈣復(fù)合物，其中細(xì)小纖維與硅酸鈣復(fù) 合物的加入量為稀釋漿料中絕干量的30%，并混合均勻形成抄紙紙料;將陽離子聚丙烯酰 胺按照0.4千克/噸紙的加入量加入抄紙紙料中，與抄紙紙料充分混合30s后上網(wǎng)成形，進(jìn)行 抄紙，所得紙張的物理性能見表3。
[0042]表3實施例3紙張物理性能檢測結(jié)果
[0043]
[0044] 以上結(jié)果表明，在相同紙張定量、抄造工藝條和填料含量條件下，采用復(fù)合填料的 加填紙抗張強度和撕裂強度性能優(yōu)于未復(fù)合硅酸鈣填料加填紙的強度性能，抗張強度性能 的提高表明復(fù)合填料改善了填料與纖維的結(jié)合力，意味著有進(jìn)一步提高填料含量的空間， 有利于開發(fā)高填料紙。
【主權(quán)項】
1. 一種改善成紙強度性能的造紙方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一:將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿按照1:4~4:1的比例混合磨漿，得到磨后漿 料，然后將磨后漿料過篩，得到細(xì)小纖維漿料，對細(xì)小纖維漿料濃縮后，得到細(xì)小纖維濃縮 漿料； 步驟二:將硅酸鈣填料配置成填料懸浮液，加入細(xì)小纖維濃縮漿料，獲得細(xì)小纖維與硅 酸鈣的混合懸浮液，對混合懸浮液進(jìn)行攪拌，攪拌的同時向填料懸浮液中逐漸加入質(zhì)量濃 度為10 %~60 %的酸溶液，使混合懸浮液的pH=4~6，得到細(xì)小纖維與硅酸鈣復(fù)合物； 步驟三:將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿分別進(jìn)行碎解后，加水稀釋后將化學(xué)針葉木 漿與化學(xué)闊葉木漿配比進(jìn)行磨漿，磨漿完成后，將磨后的紙漿加水稀釋，得到稀釋漿料； 步驟四：向稀釋漿料中加入細(xì)小纖維與硅酸鈣復(fù)合物，并混合均勻形成抄紙紙料;將助 留劑加入抄紙紙料中，與抄紙紙料充分混合后上網(wǎng)成形，進(jìn)行抄紙。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善成紙強度性能的造紙方法，其特征在于，步驟一中將 化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿按照1:4~4:1的質(zhì)量比混合磨漿至打漿度為50° SR~90° SR， 得到磨后漿料，將磨后漿料通過200目篩網(wǎng)，得到尺寸為2μπι~76μπι的細(xì)小纖維漿料，對細(xì)小 纖維漿料濃縮后，得到質(zhì)量濃度為30%~70%的細(xì)小纖維濃縮漿料。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善成紙強度性能的造紙方法，其特征在于，步驟二中的 硅酸鈣填料平均粒徑為10~30μπι，白度為85% ISO~95% ISO。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善成紙強度性能的造紙方法，其特征在于，步驟二中的 酸溶液為硫酸、磷酸、醋酸或硝酸中的一種或多種的混合物。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善成紙強度性能的造紙方法，其特征在于，步驟二中將 硅酸鈣填料配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~15%的填料懸浮液，且混合懸浮液中細(xì)小纖維與硅酸鈣 的絕干質(zhì)量比為1:10~10:1。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善成紙強度性能的造紙方法，其特征在于，步驟二中對 混合懸浮液預(yù)處理時攪拌速度為500~800r/min。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善成紙強度性能的造紙方法，其特征在于，步驟三中將 化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿分別進(jìn)行碎解后，加水稀釋并使?jié){料質(zhì)量濃度均為10%，然 后按照化學(xué)針葉木漿:化學(xué)闊葉木漿質(zhì)量比為1:4進(jìn)行磨漿，磨漿完成后，將磨后的紙漿加 水稀釋至質(zhì)量濃度為〇. 1 %~〇. 3%，得到打漿度為30° SR~45° SR的稀釋漿料。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善成紙強度性能的造紙方法，其特征在于，步驟四中細(xì) 小纖維與硅酸鈣復(fù)合物的加入量為稀釋漿料中絕干量的20 %~50 %。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善成紙強度性能的造紙方法，其特征在于，步驟四中的 助留劑為陽離子聚丙烯酰胺，其加入量為0.3千克/噸紙~0.5千克/噸紙。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善成紙強度性能的造紙方法，其特征在于，步驟四中 將助留劑加入抄紙紙料中，與抄紙紙料混合20~40s后上網(wǎng)成形，進(jìn)行抄紙。
【文檔編號】D21H15/10GK105887555SQ201610228198
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】宋順喜, 李琳, 張美云
【申請人】陜西科技大學(xué)