CN104294703B - 一种改性研磨碳酸钙及其生产方法 - Google Patents

一种改性研磨碳酸钙及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性研磨碳酸钙及其生产方法，属于造纸工艺领域，其解决了现有技术存在的填料留着率低的问题。该改性研磨碳酸钙的方法包括以下步骤：将天然碳酸钙矿石粉碎，得到碳酸钙干粉；将碳酸钙干粉与水混合后得到浆液；在湿磨设备中研磨浆液；在研磨前或在研磨过程中，往所述浆液中加入阳离子型分散剂。所述改性研磨碳酸钙包括研磨碳酸钙、阳离子分散剂和水；所述研磨碳酸钙、阳离子分散剂和水的质量比为1:0.001-0.01：1.25-2。通过上述方式，本发明能够提高填料的留着率，降低生产成本，并且不会对纸张的品质有负面影响。

Description

一种改性研磨碳酸钙及其生产方法
技术领域
本发明涉及造纸工艺领域，特别是涉及一种改性研磨碳酸钙及其生产方法。
背景技术
天然大理石、方解石经机械方法直接粉碎、研磨得到的研磨碳酸钙，由于其成本低、白度高等优点，广泛应用造纸工艺中。
现有的研磨碳酸钙生产技术为：天然大理石、方解石经机械方法直接粉碎，得到干粉；用水调整干粉得到所需的混合物，在混合物中加入阴离子型分散剂(如：聚丙烯酸钠等)，通过湿磨的方法，将CaCO3尺寸大小湿磨到一定要求即可。
由于分散剂为阴离子型，因此研磨碳酸钙带有负电荷。作为填料添加到纸浆中时，通常会添加阳离子淀粉或保留助剂来提升研磨碳酸钙的保留，但阳离子淀粉的保留效果不佳，而且未有效保留的阳离子淀粉在纸机湿部循环，还会影响造纸生产过程，而保留助剂则容易引起填料聚集和纤维絮聚，从而影响纸张的不透明度和匀度。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种改性研磨碳酸钙及其生产方法，能够有效提高填料留着率。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种改性研磨碳酸钙的生产方法。
其中，该方法包括以下步骤：
将天然碳酸钙矿石粉碎，得到碳酸钙干粉；将所述碳酸钙干粉与水混合后得到浆液；在湿磨设备中研磨所述浆液，在研磨前或在研磨过程中，往所述浆液中加入阳离子型分散剂。
优选地，所述阳离子型分散剂为阳离子淀粉或两性偏阳淀粉。
优选地，每吨绝干的研磨碳酸钙添加1-10kg绝干的阳离子型分散剂。
优选地，每吨绝干的研磨碳酸钙添加2-5kg绝干的阳离子型分散剂。
优选地，所述阳离子型分散剂的取代度为0.01-0.06，分子量为3000-20000。
优选地，所述阳离子型分散剂的取代度为0.04-0.05，分子量为4000-8000。
优选地，所述碳酸钙干粉与水混合后所得的浆液的浓度为50-80％。
优选地，在湿磨设备中研磨浆液的时间为20-80min。
优选地，所述方法中不加入阴离子型分散剂。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种改性研磨碳酸钙。
其中，该改性研磨碳酸钙包括研磨碳酸钙、阳离子分散剂和水；所述研磨碳酸钙、阳离子分散剂和水的质量比为1:0.001-0.01：1.25-2。优选为1：0.002-0.005：1.25-2。
进一步的，所述阳离子分散剂为阳离子淀粉或两性偏阳淀粉。
进一步的，所述阳离子型分散剂的取代度为0.01-0.06，优选为0.04-0.05；所述阳离子型分散剂的分子量为3000-20000，优选为4000-8000。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的方法是在研磨碳酸钙研磨前或者研磨过程中，往浆液中加入阳离子型分散剂，阳离子型分散剂通过吸附作用均匀地吸附在研磨碳酸钙颗粒的表面，使得改性研磨碳酸钙带正电荷，在制浆过程中，其可与带有负电荷的纤维形成电荷吸附及氢键结合，从而被牢固地吸附在纤维上,从而提高填料的留着率，降低生产成本。本发明的操作方法简便易行，并且不会对纸张的品质有任何负面的影响。同时，加入的阳离子分散剂的量较少，填料保留的提升效果就很明显。
此外，在往碳酸钙干粉与水混合后所得的浆液中加入阳离子型分散剂，其通过吸附作用均匀地吸附在研磨碳酸钙颗粒的表面，其加入量较少就能改变研磨碳酸钙所带电荷，从而使得改性研磨碳酸钙带正电荷，在制浆过程中，其可与带有负电荷的纤维形成电荷吸附及氢键结合，从而被牢固地吸附在纤维上，提高填料的留着率。制备工艺上只需用阳离子分散剂替换原有的阴离子分散剂，不需要改变工艺流程，且不需要额外增加设备，操作方便简单，节约成本。在研磨碳酸钙研磨前或者研磨过程中，往浆液中加入阳离子型分散剂，只是对填料的处理，不会对纸张的品质有任何负面的影响。
附图说明
图1为本发明的方法在研磨过程中添加阳离子型分散剂的流程图。
图2为本发明的方法在研磨前添加阳离子型分散剂的流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图并通过具体实施例对本发明进行详细说明。每个实施例将设置实验组和对照组，将对照组和实验组所得的研磨碳酸钙按照30％的添加量加到浆料中，配抄成手抄片，然后按照以下方法测量研磨碳酸钙的留着率。
对造纸填料而言，填料留着率就是指保留纸页中的填料质量与加入浆料中总的填料质量的比。填料留着率的测定方法为：
R = K ( W A - W C ) ( 100 - W B - W D ) ( W B - W C ) ( 100 - W A - W D )
R——填料总留着率，％
WA、WB——纸及浆中灰分，％
WC——浆料中纤维灰分，％
WD——填料的灼烧损失，％
K——纸页抄造过程纤维流失校正系数，与系统中白水回用程度有关，一般可近似取0.94。
本发明的一种改性研磨碳酸钙的生产方法，其包括以下步骤：将天然碳酸钙矿石粉碎，得到碳酸钙干粉；将碳酸钙干粉与水混合后得到浆液；在湿磨设备中研磨浆液，在研磨前或在研磨过程中，往所述浆液中加入阳离子型分散剂。该阳离子型分散剂通过吸附作用均匀地吸附在研磨碳酸钙颗粒的表面，使得改性研磨碳酸钙带正电荷，在制浆过程中，其可与带有负电荷的纤维形成电荷吸附及氢键结合，从而被牢固地吸附在纤维上,从而提高填料的留着率，降低生产成本。本发明中，阳离子型分散剂的加入量较少就能改变研磨碳酸钙所带电荷，填料保留的提升效果就很明显。本发明在工艺上只需用阳离子分散剂替换原有的阴离子分散剂，不需要改变工艺流程，且不需要额外增加设备，操作方便简单，节约成本。在对浆液进行研磨前或者研磨过程中，往浆液中加入阳离子型分散剂，只是对填料的处理，不会对纸张的品质有任何负面的影响。
一个优选的实施例中，所述阳离子型分散剂为阳离子淀粉或两性偏阳淀粉。进一步地，每吨绝干的研磨碳酸钙添加1-10kg绝干的阳离子型分散剂。优选为每吨绝干的研磨碳酸钙添加2-5kg绝干的阳离子型分散剂。进一步地，阳离子型分散剂的取代度为0.01-0.06，分子量为3000-20000。优选的取代度为0.04-0.05，分子量为4000-8000。进一步地，在湿磨设备中研磨浆液的时间为20-80min。进一步地，碳酸钙干粉与水混合后所得的浆液的浓度为50-80％。
在上述每个方法中，可以根据实际需要添加阴离子型分散剂，也可以都不加入阴离子型分散剂。
本发明的一种改性研磨碳酸钙，其包括研磨碳酸钙、阳离子分散剂和水；所述研磨碳酸钙、阳离子分散剂和水的质量比为1:0.001-0.01：1.25-2，优选为1：0.002-0.005：1.25-2。进一步的，所述阳离子分散剂为阳离子淀粉或两性偏阳淀粉。进一步的，所述阳离子型分散剂的取代度为0.01-0.06，优选为0.04-0.05；所述阳离子型分散剂的分子量为3000-20000，优选为4000-8000。
下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例一
对照组1：将天然碳酸钙矿石粉碎，得到碳酸钙干粉，将碳酸钙干粉与水混合后得到浆液，所述浆液的浓度为50％，之后进入湿磨设备进行研磨。在研磨碳酸钙研磨过程中加入聚丙烯酸钠，添加量为1kg每吨研磨碳酸钙，研磨20min。
实验组1：将天然碳酸钙矿石粉碎，得到碳酸钙干粉，将碳酸钙干粉与水混合后得到浆液，所述浆液的浓度为50％，之后进入湿磨设备进行研磨。将DS取代度0.01、分子量20000的阳离子淀粉配制成1％浓度的溶液，作为分散剂在研磨碳酸钙湿磨过程中加入，如图1所示，添加量为1kg每吨研磨碳酸钙，研磨20min。
取对照组1和实验组1中的研磨碳酸钙添加到浆料中，配抄成手抄片，测量研磨碳酸钙的留着率。研磨碳酸钙的添加量及留着率检测结果如下所示。
方案 研磨碳酸钙添加量 研磨碳酸钙留着率
对照组1 30％ 86.3％
实验组1 30％ 87.4％
实施例二
对照组2：将天然碳酸钙矿石粉碎，得到碳酸钙干粉，将碳酸钙干粉与水混合后得到浆液，所述浆液的浓度为60％，之后进入湿磨设备进行研磨。研磨碳酸钙湿磨过程中加入聚丙烯酸钠，添加量为2kg每吨研磨碳酸钙，研磨40分钟。
实验组2：将天然碳酸钙矿石粉碎，得到碳酸钙干粉，将碳酸钙干粉与水混合后得到浆液，所述浆液的浓度为60％，之后进入湿磨设备进行研磨。将DS取代度0.06、分子量4000的阳离子淀粉配制成1％浓度的溶液，作为分散剂在研磨碳酸钙湿磨前加入，如图2所示，添加量为2kg每吨研磨碳酸钙，研磨40分钟。
取对照组2和实验组2中的研磨碳酸钙添加到浆料中，配抄成手抄片，测量研磨碳酸钙的留着率。研磨碳酸钙的添加量及留着率检测结果如下所示。
方案 研磨碳酸钙添加量 研磨碳酸钙留着率
对照组1 30％ 86.3％
实验组1 30％ 88.2％
实施例三
对照组:3：将天然碳酸钙矿石粉碎，得到碳酸钙干粉，将碳酸钙干粉与水混合后得到浆液，所述浆液的浓度为70％，之后进入湿磨设备进行研磨。研磨碳酸钙湿磨过程中加入聚丙烯酸钠，添加量为5kg每吨研磨碳酸钙，研磨60分钟。
实验组3：将天然碳酸钙矿石粉碎，得到碳酸钙干粉，将碳酸钙干粉与水混合后得到浆液，所述浆液的浓度为70％，之后进入湿磨设备进行研磨。将DS取代度0.04、分子量3000的阳离子淀粉配制成1％浓度的溶液，作为分散剂在研磨碳酸钙湿磨前加入，如图2所示，添加量为5kg每吨研磨碳酸钙，研磨60分钟。
取对照组3和实验组3中的研磨碳酸钙添加到浆料中，配抄成手抄片，测量研磨碳酸钙的留着率。研磨碳酸钙的添加量及留着率检测结果如下所示。
方案 研磨碳酸钙添加量 研磨碳酸钙留着率
对照组1 30％ 86.3％
实验组1 30％ 89.4％
实施例四
对照组4：将天然碳酸钙矿石粉碎，得到碳酸钙干粉，将碳酸钙干粉与水混合后得到浆液，所述浆液的浓度为80％，之后进入湿磨设备进行研磨。研磨碳酸钙湿磨过程中加入聚丙烯酸钠，添加量为10kg每吨研磨碳酸钙，研磨80分钟。
实验组4：将天然碳酸钙矿石粉碎，得到碳酸钙干粉，将碳酸钙干粉与水混合后得到浆液，所述浆液的浓度为80％，之后进入湿磨设备进行研磨。将DS取代度0.05、分子量8000的阳离子淀粉配制成1％浓度的溶液，作为分散剂在研磨碳酸钙湿磨过程中加入，如图1所示，添加量为10kg每吨研磨碳酸钙，研磨80分钟。
取对照组4和实验组4中的研磨碳酸钙添加到浆料中，配抄成手抄片，测量研磨碳酸钙的留着率。研磨碳酸钙的添加量及留着率检测结果如下所示。
方案 研磨碳酸钙添加量 研磨碳酸钙留着率
对照组1 30％ 86.3％
实验组1 30％ 90.2％
由上述四个实施例可以看出，对照组按照传统方法制得研磨碳酸钙，实验组按照本发明制得研磨碳酸钙，两种研磨碳酸钙的添加量相同，但实验组的研磨碳酸钙的留着率均大于对照组的研磨碳酸钙的留着率。可以看出，本发明能够提高填料研磨碳酸钙的留着率。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种改性研磨碳酸钙的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
将天然碳酸钙矿石粉碎，得到碳酸钙干粉；
将所述碳酸钙干粉与水混合后得到浆液，所述浆液的浓度为50-80％；
在湿磨设备中研磨所述浆液；
其中，在研磨过程中，往所述浆液中加入阳离子型分散剂，所述阳离子型分散剂为阳离子淀粉或两性偏阳淀粉，所述阳离子型分散剂的取代度为0.04-0.05，分子量为4000-8000；每吨绝干的研磨碳酸钙添加2-5kg绝干的阳离子型分散剂。
2.根据权利要求1所述的改性研磨碳酸钙的生产方法，其特征在于，在湿磨设备中研磨浆液的时间为20-80min。
3.根据权利要求1至2任一项所述的改性研磨碳酸钙的生产方法，其特征在于，
所述方法中不加入阴离子型分散剂。
4.一种改性研磨碳酸钙，其特征在于，所述改性研磨碳酸钙通过权利要求1-3任一项所述的方法制得，其中，所述改性研磨碳酸钙包括研磨碳酸钙、阳离子型分散剂和水；所述研磨碳酸钙、阳离子型分散剂和水的质量比为1:0.001-0.01：1.25-2；其中，所述阳离子型分散剂为阳离子淀粉或两性偏阳淀粉，所述阳离子型分散剂的取代度为0.04-0.05，分子量为4000-8000。
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