CN103614944A - 改性填料的制备方法，造纸工艺及其制得的纸张 - Google Patents

Abstract

一种改性填料的制备方法，其包括如下步骤：将填料粉末和阳离子淀粉混合均匀，其中阳离子淀粉与填料的绝干质量比介于1：0.01与1：100之间；加入交联剂和水混合均匀形成混合物，控制混合物的温度达到阳离子淀粉的糊化温度并保持搅拌直至混合物变成粘稠状，其中交联剂的质量为阳离子淀粉质量的5%～60%。本发明还提供应用上述改性填料的制备方法的造纸工艺及由上述造纸工艺制得的纸张。本发明通过将填料与阳离子淀粉预先混合均匀，再添加交联剂并使温度达到淀粉的糊化温度，使淀粉与交联剂交联反应并糊化，如此使得填料可以被交联淀粉所包裹，经交联淀粉修饰后的填料粒子可与纤维牢固结合。

Description

改性填料的制备方法,造纸工艺及其制得的纸张

技术领域

本发明涉及一种改性填料的制备方法，应用上述改性填料的制备方法的造纸工艺及其制得的纸张。

背景技术

在造纸工业中，为了节省浆料，降低成本，通常采用的方式是向纸张中加入填料，这样不但能够达到节省浆料，减低成本的目的，而且还能够改进纸张的使用性能，这种添加有填料的纸张被统称为加填纸。

对于大多数纸种来说，填料已经成为纸张的一个重要组成成分。目前有很多加填纸的一次保留率都很高，也就是说填料第一次转移到纸张上，填料大部分保留在纸张中，有些填料在纸张里的保留率甚至可以高达80%以上，甚至接近100%。然而，将这种一次保留率很高的纸张重新疏解后抄片，发现填料在纸张中的保留率（二次保留率）大大降低（在30%以下）。导致二次保留率降低的原因为：当纸张重新回收时，经过散浆，搅拌脱水的时候就会发现大量的填料都会透过成型网流失，主要是加填纸中填料与纤维之间并没有形成键结，所以在重新抄造的过程中很容易就被打散，而一般情况下填料的粒径又很小，所以可以透过成型网流失，最后的结果就是导致重新回收处理后的加填纸中的填料保留率大幅度降低。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种改性填料的制备方法和利用该改性填料的造纸工艺，该造纸工艺制得的纸张具有较高的填料二次保留率。

另外，还有必要提供上述造纸工艺制得的纸张。

一种改性填料的制备方法，其包括如下步骤：

将填料粉末和阳离子淀粉混合均匀，其中阳离子淀粉与填料的绝干质量比介于1：0.01与1：100之间；

向填料与阳离子淀粉的混合物中加入交联剂和水混合均匀形成混合物，控制混合物的温度达到阳离子淀粉的糊化温度并保持搅拌直至混合物变成粘稠状，其中交联剂的质量为阳离子淀粉质量的5%～60%。

一种造纸工艺，其包括如下步骤：

提供纤维悬浮液；

将上述改性填料的制备方法制得的粘稠状的混合物与该纤维悬浮液进行混合并进行抄纸。

一种上述造纸工艺制得的纸张，该纸张的二次填料保留率达到50%～90%。

本发明的造纸工艺，通过将填料与阳离子淀粉预先混合均匀，再添加交联剂并使温度达到阳离子淀粉的糊化温度，使淀粉与交联剂交联反应并糊化，如此使得填料可以更好的被交联淀粉所包裹，经交联淀粉修饰后的填料粒子可与纤维牢固结合，即使在纸张重新（二次）回收时的散浆、搅拌脱水的时候也流失较少。

具体实施方式

一种造纸工艺，其包括如下步骤：

（1）将填料粉末和阳离子淀粉混合均匀，其中阳离子淀粉与填料的绝干质量比介于1：0.01与1：100之间。

本实施例中，填料为沉淀碳酸钙。

（2）向填料与阳离子淀粉的混合物中加入交联剂和适量的水混合均匀形成混合物，控制混合物的温度达到阳离子淀粉的糊化温度（如50～100℃）并保持搅拌一定时间（如5～60分钟）直至混合物变成粘稠状，其中交联剂的质量为阳离子淀粉质量的5%～60%，填料的绝干质量为混合物总质量（包含水）的5%～30%。

该步骤中交联剂和适量的水也可替换为直接添加交联剂水溶液。

本实施例中，该交联剂为乙二醛。当然该交联剂不限于乙二醛，还可以为三偏磷酸钠、六偏磷酸钠、六偏磷酸钾、三氯氧磷、甲醛、乙醛、戊二醛、环氧氯丙烷、环氧溴丙烷、环氧碘丙烷、表氯醇、聚丙烯酰胺甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、碳酸锆钾、碳酸锆铵、异氰酸盐等等。步骤（1）和（2）完成后即制得改性填料，该粘稠状的混合物即为改性填料。

本发明让填料预先与淀粉混合，然后再加入交联剂并控制混合物的温度达到糊化温度，这样可使得阳离子淀粉的后续糊化交联速度较快，程度较均匀，同时交联剂的加入还可加速糊化反应速度，如此使填料更好地被交联淀粉包裹。相较于让淀粉与交联剂先混合进行交联反应，再添加填料的技术相比，本案的这种方式可以更好的将填料包裹在交联淀粉中。因为先让淀粉跟交联剂先混合可能导致交联剂效果降低，淀粉提前交联，最后导致包裹填料的效果降低。

该步骤中利用较高的温度（糊化温度）使得阳离子淀粉这种带正电荷的大分子物质发生交联反应形成更长的分子链，并将填料粒子牢牢的包裹在阳离子淀粉中；然后该包裹有填料的阳离子淀粉与浆料纤维依靠正负电荷吸引以及羟基键合而牢固结合。注：在达到或超过淀粉的糊化温度，才能发生交联反应；在低于淀粉糊化温度的情况下，交联反应无法发生。

（3）提供纤维悬浮液，将该粘稠状的混合物与纤维悬浮液进行混合均匀进行抄纸。

该纤维悬浮液中纤维的浓度百分含量为0.6%～1.2%。

该粘稠状的混合物中含有的填料为纤维悬浮液绝干质量的0.001%～90%。

本发明造纸工艺制得的纸张，其在二次回收利用时仍具有较高的填料保留率，二次保留率达到50%～90%。

下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

纸张的制备：（1）将30g绝干沉淀碳酸钙、3g绝干阳离子淀粉混合均匀；（2）然后加入质量百分浓度为0.3082%的乙二醛水溶液146g，并调节混合体系温度至80℃，保持搅拌状态约1～10分钟，混合物变成粘稠状，即可停止搅拌，并在室温下冷却到常温；（3）将混合物与纤维悬浮液混合，其中沉淀碳酸钙质量：纤维质量=1：10，加水稀释后纤维浓度为0.6%，并搅拌均匀，然后通过成型网成型并脱水形成含有阳离子淀粉修饰过的填料的纸张薄片，最后压榨烘干得到纸张，本次纸张的基重为30g/m²。

将此纸张经过马弗炉高温灼烧后算得其填料保留率为96.83%。

二次保留率的测试：将制得的纸张浸泡在水中4小时以上，然后通过散浆机散浆后，加入一定量的水使得纤维的浓度为0.6%～1.2%，将纤维悬浮液搅拌均匀后，通过成型网成型并脱水，最后压榨烘干即可得到二次回收利用的纸张，将此纸张经过马弗炉高温灼烧后算得其填料保留率为75.11%。

实施例2

参实施例1的方法和步骤进行，不同的是实施例2中质量浓度为0.3082%的乙二醛水溶液的用量改为300g，其他条件不变。

经过测试一次保留率为97.33%，再次抄片后，二次保留率为85.96%。

实施例3

参实施例1的方法和步骤进行，不同的是实施例3中质量浓度为0.3082%的乙二醛水溶液用量改为50g，其他条件不变。

经过测试一次保留率为70.13%，再次抄片后，二次保留率为69.59%。

可见，本发明的工艺制得的纸张具有较高的二次保留率。

本发明的造纸工艺，通过将填料与阳离子淀粉预先混合均匀，再添加交联剂并使温度达到阳离子淀粉的糊化温度，使淀粉与交联剂交联反应并糊化，如此使得填料可以更好的被交联淀粉所包裹，经交联淀粉修饰后的填料粒子可与纤维牢固结合，即使在纸张重新（二次）回收时的散浆、搅拌脱水的时候也流失较少。

另外，本领域技术人员还可在本发明权利要求公开的范围和精神内做其它形式和细节上的各种修改、添加和替换。当然，这些依据本发明精神所做的各种修改、添加和替换等变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种改性填料的制备方法，其包括如下步骤：

将填料粉末和阳离子淀粉混合均匀，其中阳离子淀粉与填料的绝干质量比介于1：0.01与1：100之间；

向填料与阳离子淀粉的混合物中加入交联剂和水混合均匀形成混合物，控制混合物的温度达到阳离子淀粉的糊化温度并保持搅拌直至混合物变成粘稠状，其中交联剂的质量为阳离子淀粉质量的5%～60%。

2.如权利要求1所述的改性填料的制备方法，其特征在于：该填料为沉淀碳酸钙。

3.如权利要求1所述的改性填料的制备方法，其特征在于：该交联剂为乙二醛。

4.如权利要求1所述的改性填料的制备方法，其特征在于：该混合物中填料的绝干质量为混合物质量的5%～30%。

5.如权利要求1所述的改性填料的制备方法，其特征在于：该混合物的搅拌反应时间为5～60分钟。

6.一种造纸工艺，其包括如下步骤：

提供纤维悬浮液；

将如权利要求1～5中任意一项所述改性填料的制备方法制得的粘稠状的混合物与该纤维悬浮液进行混合并进行抄纸。

7.如权利要求6所述的造纸工艺，其特征在于：该纤维悬浮液中纤维的浓度百分含量为0.6%～1.2%。

8.如权利要求6所述的造纸工艺，其特征在于：该粘稠状的混合物中含有的填料为纤维悬浮液绝干质量的0.001%～90%。

9.一种如权利要求6所述造纸工艺制得的纸张，该纸张的二次填料保留率达到50%～90%。