CN103061202A

CN103061202A - 一种用于造纸填料的活性碳酸钙及其制备方法

Info

Publication number: CN103061202A
Application number: CN2012102476174A
Authority: CN
Inventors: 周建红
Original assignee: ZHEJIANG JIANDE HONGXING CALCIUM CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG JIANDE HONGXING CALCIUM CO Ltd
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2032-07-18
Also published as: CN103061202B

Abstract

本发明涉及一种用于造纸填料的活性碳酸钙及其制备方法，将石灰石煅烧分解成二氧化碳与生石灰，二氧化碳净化处理后通入碳化塔，生石灰用热水消化后送入碳化塔，经表面处理后过滤、干燥、粉碎，得到活性碳酸钙。本发明的造纸填料原料石灰石来源广泛，成本低，节约了造纸过程中植物纤维的使用，有效的保护生态环境；活性碳酸钙的化学性能优异，填料活性高，其真密度与纤维相近，在造纸过程中避免了成纸表面填料“掉粉”现象，由于密度略轻于纤维，因而大量添加填料不会降低纸张厚度；活性碳酸钙用作造纸填料，可以提高纸张的质量与印刷性能，能够满足印刷需要。

Description

一种用于造纸填料的活性碳酸钙及其制备方法

技术领域

本发明涉及碳酸钙制备工艺，具体涉及一种用于造纸填料的活性碳酸钙及其制备方法。

背景技术

碳酸钙是一种重要的无机填料，由于价格低、原料广，广泛应用于橡胶、塑料、纸张、涂料、胶黏剂、油墨等行业中。造纸工业中使用填料是为了提高纸张的均匀度、不透明度和降低成本。纸张品种中，印刷纸占了很大的比重，纸张的一些性质，如光学特性、匀度、吸收性、表面强度、平滑度等对印刷工艺过程及印刷品的质量会构成明显影响，这就是印刷适性。

随着世界经济的不断发展，纸张品种和产量不断增长，尤其是在我国的纸产量中，胶印书刊纸产量占有较大份额。胶印书刊纸是国内图书、教材、期刊杂志的主要用纸，其用途之广使胶印书刊纸的生产量和消费量在国内外均呈良好趋势。为了使纸张的质量不断提高，获得满意的印刷效果，就需要增加纸张的印刷性能。

而现有的碳酸钙作为填料造出的纸张在印刷性能上较差，得不到满意的印刷效果，降低了纸张的质量。

中国专利公布号CN 102433796 A，公布日2012年5月2日，名称为高填料纸张及其生产方法，该申请案公开了一种高填料纸张及其生产方法，该高填料纸张按质量百分比计含有30-60%的填料，填料为活性硅酸钙，在添加填料的步骤中，将占活性硅酸钙和纸浆总质量40-70%的活性硅酸钙充分搅拌溶解成乳浊液状后，导入叩后储浆池或抄前储浆池中与植物纤维充分搅拌混合。其不足之处在于，纸张的印刷性能较差。

发明内容

本发明的目的在于为了解决现有碳酸钙制作的纸张的印刷性能较差的缺陷而提供一种可以改善并提高纸张印刷性能的用于造纸填料的活性碳酸钙。

本发明的另一个目的是提供一种用于造纸填料的活性碳酸钙的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于造纸填料的活性碳酸钙，所述活性碳酸钙按重量百分比计占纸张重量的20-80%，活性碳酸钙的真密度为1.1-1.4g/cm3，堆积密度为0.13-0.24g/cm3，平均粒径小于等于6μm，比表面积80-170㎡/g，白度为90-95%。

在本技术方案中，活性碳酸钙外观为白色粉末，无毒无味，无刺激，不易燃，折光率低，不溶于水，在空气中稳定，同时白度高，流动性好，光泽度好，分散均匀，填充量大，用作造纸填料可以有效提高纸张的白度，纸张的白度高，对白光的反射率就高，印刷后图像的色彩明朗、鲜艳，阶调层次反差强烈，立体感强；使得纸张的平滑度高，在印刷时油墨与纸张之间的接触程度好；可使得纸张的表面强度增加，增加油墨对纸面的粘着力。

一种用于造纸填料的活性碳酸钙的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

a）煅烧：将石灰石在900-1000℃温度下完全煅烧；

b）净化除尘：将步骤a）分解得到的二氧化碳进行净化处理，除去二氧化碳中残留的灰尘和杂质；

c）碳化、表面处理：将步骤a）分解得到的生石灰送进消化槽，用80-90℃的热水充分消化，制成氢氧化钙乳液，然后将氢氧化钙乳液送入碳化塔，将步骤b）净化后的二氧化碳通入碳化塔，对氢氧化钙乳液进行碳化；在氢氧化钙乳液中加入占氢氧化钙乳液重量1.8-4.5%的表面活性剂，然后搅拌1.5-3h，得到半成品碳酸钙；

d）后处理：将步骤c）制得的半成品碳酸钙过滤，过滤后得到的碳酸钙经干燥处理后粉碎，将粉碎后的碳酸钙用湿法研磨技术研磨30-50min，得到活性碳酸钙。

在本技术方案中，步骤c）中表面活性剂具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等作用，在乳液中加入表面活性剂是为了提高碳酸钙的流动性、润滑性以及光泽度，增加对油的亲和力，降低对水的亲和力，使得碳酸钙分散均匀，从而在用作造纸填料时，使得纸张表面分散均匀，提高纸张表面的平滑度，使得在印刷时油墨与纸张表面接触程度好，印刷的阶调再现性好；增加碳酸钙的亲油性，可以使纸张在印刷时对油墨的吸收性能得到改善；降低对水的亲和力，可以使纸张降低吸水能力，从而保护印刷后油墨留在纸张表面而不会因纸张吸水而影响印刷质量。

作为优选，步骤c）中加入的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、Na-酰基赖氨酸、月桂醇硫酸钠或硬脂酸钠中的一种。

作为优选，步骤c）中二氧化碳的流量为0.2-0.3 L/min。

作为优选，活性碳酸钙的真密度为1.1-1.4g/cm3，堆积密度为0.13-0.24g/cm3，平均粒径小于等于6μm，比表面积80-170㎡/g，白度为90-95%。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的造纸填料原料石灰石来源广泛，成本低，节约了造纸过程中植物纤维的使用，有效的保护生态环境；

（2）活性碳酸钙的化学性能优异，填料活性高，其真密度与纤维相近，在造纸过程中避免了成纸表面填料“掉粉”现象，由于密度略轻于纤维，因而大量添加填料不会降低纸张厚度；

（3）活性碳酸钙用作造纸填料，可以提高纸张的质量与印刷性能，能够满足印刷需要。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明做进一步的解释：

实施例1

a）煅烧：将石灰石在900℃温度下煅烧至石灰石完全分解成二氧化碳与生石灰；

b）净化除尘：将步骤a）分解得到的二氧化碳进行净化处理，除去二氧化碳中残留的灰尘与杂质；

c）碳化、表面处理：将步骤a）分解得到的生石灰送进消化槽，用80℃的热水充分消化，制成氢氧化钙乳液，然后将氢氧化钙乳液送入碳化塔，将步骤b）净化后的二氧化碳通入碳化塔，对氢氧化钙乳液进行碳化，二氧化碳的流量为0.2 L/min；在氢氧化钙乳液中加入占氢氧化钙乳液重量1.8%的Na-酰基赖氨酸，然后搅拌1.5h，得到半成品碳酸钙；

d）后处理：将步骤c）制得的半成品碳酸钙过滤，过滤后得到的碳酸钙经干燥处理后粉碎，将粉碎后的碳酸钙用湿法研磨技术研磨30min，得到活性碳酸钙。

经检测，活性碳酸钙的真密度为1.1g/cm3，其堆积密度为0.24g/cm3，粒径平均为6μm，比表面积80㎡/g，白度为90%。

实施例2

a）煅烧：将石灰石在950℃温度下煅烧至石灰石完全分解成二氧化碳与生石灰；

b）净化除尘：将步骤a）分解得到的二氧化碳进行净化处理，除去二氧化碳中的灰尘与杂质；

c）碳化、表面处理：将步骤a）分解得到的生石灰送进消化槽，用85℃的热水充分消化，制成氢氧化钙乳液，然后将氢氧化钙乳液送入碳化塔，将步骤b）净化后的二氧化碳通入碳化塔，对氢氧化钙乳液进行碳化，二氧化碳的流量为0.2 L/min；在氢氧化钙乳液中加入占氢氧化钙乳液重量2.5%的硬脂酸钠，然后搅拌2h，得到半成品碳酸钙；

d）后处理：将步骤c）制得的半成品碳酸钙过滤，过滤后得到的碳酸钙经干燥处理后粉碎，将粉碎后的碳酸钙用湿法研磨技术研磨50min，得到活性碳酸钙。

经检测，活性碳酸钙的真密度为1.3g/cm3，其堆积密度为0.18g/cm3，粒径平均为1μm，比表面积100㎡/g，白度为92%。

实施例3

a）煅烧：将石灰石在1000℃温度下煅烧至石灰石完全分解成二氧化碳与生石灰；

b）净化除尘：将步骤a）分解得到的二氧化碳进行净化处理，除去二氧化碳中的灰尘和杂质；

c）碳化、表面处理：将步骤a）分解得到的生石灰送进消化槽，用90℃的热水充分消化，制成氢氧化钙乳液，然后将氢氧化钙乳液送入碳化塔，将步骤b）净化后的二氧化碳通入碳化塔，对氢氧化钙乳液进行碳化，二氧化碳的流量为0.25L/min；在氢氧化钙乳液中加入占氢氧化钙乳液重量4.5%的月桂醇硫酸钠，然后搅拌3h，得到半成品碳酸钙；

d）后处理：将步骤c）制得的半成品碳酸钙过滤，过滤后得到的碳酸钙经干燥处理后粉碎，将粉碎后的碳酸钙用湿法研磨技术研磨40min，得到活性碳酸钙。

经检测，活性碳酸钙的真密度为1.2g/cm3，其堆积密度为0.21g/cm3，粒径平均为0.3μm，比表面积170㎡/g，白度为95%。

实施例4

a）煅烧：将石灰石在980℃温度下煅烧至石灰石完全分解成二氧化碳与生石灰；

c）碳化、表面处理：将步骤a）分解得到的生石灰送进消化槽，用88℃的热水充分消化，制成氢氧化钙乳液，然后将氢氧化钙乳液送入碳化塔，将步骤b）净化后的二氧化碳通入碳化塔，对氢氧化钙乳液进行碳化，二氧化碳的流量为0.3L/min；在氢氧化钙乳液中加入占氢氧化钙乳液重量3.2%的十二烷基苯磺酸钠，然后搅拌2.8h，得到半成品碳酸钙；

d）后处理：将步骤c）制得的半成品碳酸钙过滤，过滤后得到的碳酸钙经干燥处理后粉碎，将粉碎后的碳酸钙用湿法研磨技术研磨45min，得到活性碳酸钙。

经检测，活性碳酸钙的真密度为1.4/cm3，其堆积密度为0.24g/cm3，粒径平均为2μm，比表面积120㎡/g，白度为92%。

以本发明实施例1-4所制得的活性碳酸钙为造纸填料经现有工艺制作成纸张。其中，以实施例1制得的活性碳酸钙为造纸填料时，活性碳酸钙按重量百分比计占纸张的20%；以实施例2制得的活性碳酸钙为造纸填料时，活性碳酸钙按重量百分比计占纸张的40%；以实施例3制得的活性碳酸钙为造纸填料时，活性碳酸钙按重量百分比计占纸张的60%；以实施例4制得的活性碳酸钙为造纸填料时，活性碳酸钙按重量百分比计占纸张的80%.

对比例1市售复印纸。

对以本发明实施例1-4所制得的活性碳酸钙为造纸填料制作的纸张与对比例1的纸张进行性能测试。测试数据见表1。

表1、纸张测试数据

	松厚度（cm3/g）	撕裂指数（mN㎡/g）	白度(%)	光散射系数（㎡/Kg）	光吸收系数（㎡/Kg）
						实施例1	1.99	4.21	88.13	166.25	1.51
实施例2	1.97	4.32	89.65	161.87	1.54
						实施例3	1.94	4.53	91.65	159.14	1.53
实施例4	2	4.31	87.88	164.35	1.52
						对比例1	1.81	2.95	73.85	138.01	1.15

从表1中，可以看出，以本发明实施例1-4所制得的活性碳酸钙为造纸填料制作的纸张的白度明显要优于对比例1，也就是市售复印纸张，而光散射系数和光吸收系数的能力表示纸张的光学性能，即印刷后油墨在纸张表面的吸附能力，由表1可见，以本发明实施例1-4所制得的活性碳酸钙为造纸填料制作的纸张的光学性能明显要优于对比例1。由此得出结论，使用本发明所制备的活性碳酸为造纸填料，可以有效的改善所制得纸张的印刷性能。

Claims

1. 一种用于造纸填料的活性碳酸钙，其特征在于，所述活性碳酸钙按重量百分比计占纸张重量的20-80%，其中，活性碳酸钙的真密度为1.1-1.4g/cm3，堆积密度为0.13-0.24g/cm3，平均粒径小于等于6μm，比表面积80-170㎡/g，白度为90-95%。

2.一种如权利要求1所述的一种用于造纸填料的活性碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

a）煅烧：将石灰石在900-1000℃温度下完全煅烧；

3.根据权利要求2所述的一种用于造纸填料的活性碳酸钙的制备方法，其特征在于，步骤c）中加入的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、Na-酰基赖氨酸、月桂醇硫酸钠或硬脂酸钠中的一种。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于造纸填料的活性碳酸钙的制备方法，其特征在于，步骤c）中二氧化碳的流量为0.2-0.3 L/min。

5.根据权利要求4所述的一种用于造纸填料的活性碳酸钙的制备方法，其特征在于，活性碳酸钙的真密度为1.1-1.4g/cm3，堆积密度为0.13-0.24g/cm3，平均粒径小于等于6μm，比表面积80-170㎡/g，白度为90-95%。