CN104594116A - 复合填料及其制备方法,应用其的浆料及纸张 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合填料，所述复合填料包括纤维和填料，其中所述纤维至少部分经毛化处理。另外，本发明还公开了一种浆料和一种纸张。本发明通过对纤维进行毛化处理使其具有极强的吸附填料的特性，获得的复合填料结构牢固，具有耐高剪切力的优点。另外，本发明提供的包含所述复合填料的浆料能够抄造出的高强度的纸张，即便将纸张的灰分提升，该纸张也能保持良好的强度，以便在纸张抄造过程时减少纤维的使用量，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合填料及其制备方法，以及应用该复合填料制得的浆料及纸张。
背景技术
造纸行业中，纤维浆液中添加填料以减少纤维的使用率。由于填料与纤维之间不存在结合力，因此，纸张的强度会随着填料的添加量的增加而呈现下降趋势。
为改善填料对纸张强度的负面影响，业内常采用将细小纤维与填料进行复合改性获得细小纤维和填料的复合体，并将该复合体添加入纤维浆料中获得浆料并抄造成纸张。然而，由于形成的细小纤维-填料复合体的耐剪切力不足，在纸张成型过程中，浆料输送至具有剪切力的设备时，大部分的填料还是会从细小纤维-填料复合体中剥落下来，以至于并未达到将填料复合改性的目的。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种能提升细小纤维和填料复合体结构牢固性的复合填料，另外，本发明还提供了所述复合填料的制备方法，以及应用该复合填料制得的浆料及纸张。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种复合填料，所述复合填料包括纤维和填料，其中所述纤维至少部分经毛化处理。。
其中，所述纤维包括第一纤维和第二纤维，其中所述第一纤维可通过200目以下的筛网，所述第二纤维可通过200目及以上的筛网，所述第一纤维和/或所述第二纤维经毛化处理。
其中，经毛化处理的所述纤维绝干质量与所述填料绝干质量比为1:1-1:30。
其中，所述复合填料还包括阳离子助剂，所述阳离子助剂的添加量为所述填料的添加量的10ppm-100ppm。
其中，所述阳离子助剂为阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、阳离子淀粉以及聚二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或者多种。
其中，所述填料为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、二氧化钛以及滑石粉中的一种或多种。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种复合填料的制备方法，其包括如下步骤：
提供纤维悬浮液，将所述纤维悬浮液进行毛化处理；
向经毛化处理后的纤维悬浮液中添加填料，搅拌均匀获得复合填料。
其中，提供包括第一纤维和第二纤维的纤维悬浮液，，其中所述第一纤维可通过200目以下的筛网，所述第二纤维可通过200目及以上的筛网，将所述第一纤维和/或所述第二纤维进行毛化处理。
其中，所述提供纤维悬浮液，将所述纤维悬浮液进行毛化处理的步骤中，提供浓度为0.05％-0.5％的所述纤维悬浮液。
其中，所述提供纤维悬浮液，将所述纤维悬浮液进行毛化处理的步骤中包括采用高剪切装置对所述纤维悬浮液循环进行毛化处理，其中所述高剪切装置的剪切压力为30Mpa-100Mpa，循环处理时间为5min-120min。
其中，所述向经均质化处理后的细小纤维悬浮液中添加填料的步骤中，经毛化处理的所述纤维绝干质量与所述填料绝干质量比为1:1-1:30。
其中，所述向经毛处理后的纤维悬浮液中添加填料，搅拌均匀获得复合填料的步骤中包括在搅拌过程中添加阳离子助剂，所述阳离子助剂的添加量为所述填料的添加量的10ppm-100ppm。
其中，所述阳离子助剂为阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、阳离子淀粉以及聚二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或者多种。
另外，本发明还提供一种浆料，所述浆料包括复合填料，所述复合填料包括纤维和填料，其中所述纤维至少部分经毛化处理。
其中，所述纤维包括第一纤维和第二纤维，其中所述第一纤维可通过200目以下的筛网，所述第二纤维可通过200目及以上的筛网，所述第一纤维和/或所述第二纤维经毛化处理。
另外，本发明还提供一种纸张，所述纸张包括复合填料，所述复合填料包括纤维和填料，所述纤维至少部分经毛化处理。
其中，所述纤维包括第一纤维和第二纤维，其中所述第一纤维可通过200目以下的筛网，所述第二纤维可通过200目及以上的筛网，所述第一纤维和/或所述第二纤维经毛化处理。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明对纤维进行毛化处理，使处理过后的纤维具有极强的吸附填料的特性，与填料结合后能够形成极牢固的复合填料结构。因此在纸幅成型过程中经过具有剪切力设备时，能够减少填料从复合填料中剥落下来的情况发生。另外，本发明提供的包含所述复合填料的浆料能够抄造出的高强度的纸张，即便将纸张的灰分提升，该纸张也能保持良好的强度，以便在纸张抄造过程时减少纤维的使用量，降低成本。
附图说明
图1是本发明复合填料的制备方法的第一实施方式的流程示意图。
图2是本发明复合填料的制备方法的第二实施方式的流程示意图。
图3是本发明复合填料的第二实施方式的结构示意图。
图4是本发明纸张的第二实施方式的结构示意图。
主要元件符号说明
纸张 10
复合填料 200
第一纤维 100
第二纤维 210
填料 220
具体实施方式
请参阅图1，本发明复合填料的制备方法的第一实施方式，其包括如下步骤：
S102：提供纤维悬浮液，将所述纤维悬浮液进行毛化处理。
提供纤维原材料，该纤维原材料为植物纤维。将植物纤维配置成一定浓度的纤维悬浮液。
所述毛化处理是指对纤维解纤分离的处理过程，该毛化处理能够使纤维比表面积增大且纤维表面毛化，处理后的纤维具有强吸附性。
将上述配置好的纤维悬浮液进行毛化处理，使得经毛化处理的纤维具有强吸附特性。
S104：向经毛化处理后的纤维悬浮液中添加填料，搅拌均匀获得复合填料。
当向经毛化处理后的纤维悬浮液中添加填料时，由于经毛化处理的所述纤维具有高吸附特性，使添加进去的填料被牢固的吸附在毛化处理后的所述纤维上，以此形成由经毛化处理的纤维和填料组成的复合填料结构。
本实施例中对纤维进行毛化处理，使该纤维边缘大量毛化，比表面积增大，使得经处理过后的纤维具有极强的吸附填料的特性，在与填料结合后能形成极牢固的复合填料结构。因此在纸幅成型过程中经过具有剪切力设备时，能够减少填料从复合填料中剥落下来的情况发生。
请参阅图2，本发明复合填料的制备方法的第二实施方式，其包括如下步骤：
S202：提供第二纤维悬浮液，所述第二纤维悬浮液中包括第二纤维，所述第二纤维可通过200目及以上的筛网，将所述第二纤维进行毛化处理。
所述第二纤维为细小纤维，该细小纤维是从植物纤维浆料中过滤分离出200目及以下的组分。将所述第二纤维配置成浓度为0.05％-0.5％的第二纤维悬浮液。
本实施例中将所述第二纤维进行毛化处理的步骤是采用具有一定压力一定剪切力的高剪切装置均质化处理，例如高压均质机，其中所述高剪切装置的剪切压力为30Mpa-100Mpa。经高剪切装置对所述第二纤维毛化处理后，所述第二纤维因受到剪切力的影响产生大量的毛化现象，所述第二纤维的比表面积在原有的基础上进一步的增大，使之处理后的第二纤维具有极强的吸附特性。
S204：向经毛化处理后的纤维悬浮液中添加填料，搅拌均匀获得复合填料。
向经毛化处理后的第二纤维悬浮液中添加填料，所述填料为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、二氧化钛以及滑石粉中的一种或多种。所述第二纤维绝干质量与所述填料绝干质量比为1:1-1:30。
向经毛化处理后的第二纤维悬浮液中添加填料后，搅拌该悬浮液以获得复合填料。由于经毛化处理后的第二纤维具有极强的吸附特性，因此向第二纤维悬浮液中加入填料后，第二纤维牢固吸附填料粒子形成牢固的复合填料结构。
本实施例中对细小纤维进行毛化处理，使该细小纤维边缘大量毛化，比表面积在原有的基础上进一步增大，使得经处理过后的细小纤维具有比原来更强的吸附填料的特性，在与填料结合后能形成更为牢固的复合填料结构。
可以理解的，所述纤维悬浮液也可以包括第一纤维，所述第一纤维可通过200目以下的筛网，例如普通的长纤维，所述长纤维经毛化处理后在与填料相结合形成复合填料。当然，所述纤维悬浮液还可以包括第一纤维和第二纤维，其中，所述第一纤维可通过200目以下的筛网，所述第二纤维可通过200目及以上的筛网，将所述第一纤维和/或所述第二纤维进行毛化处理，在向经毛化处理后的纤维悬浮液中添加填料，搅拌均匀获得复合填料。
可以理解的，为使所述纤维能毛化地更彻底，可采用高剪切装置对所述纤维进行循环毛化处理，其循环处理的时间范围为5min-120min。
可以理解的，为了使毛化处理后的纤维更易吸附填料形成更为牢固的复合填料结构，可在搅拌过程中添加阳离子助剂，所述阳离子助剂为阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、阳离子淀粉以及聚二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或者多种。所述阳离子助剂的添加量为所述填料的添加量的10ppm-100ppm。
本发明所提供的复合填料的第一实施方式，所述复合填料包括纤维和填料，其中所述纤维至少部分经毛化处理。
其中所述纤维为植物纤维，可为普通的长纤维，也可是能通过200目及以上的筛网的细小纤维，或者长纤维和细小纤维的混合物。
所述填料是指被填充于浆料中的各种物料。
所述毛化处理是指所述纤维在通过具有一定压力一定剪切力的高剪切装置均质化处理后，使得所述纤维产生大量毛化的现象的处理过程。经所述毛化处理后的所述纤维表面均质化，达到解纤分离的效果，纤维表面大量毛化，且比表面积增大，具有极强的吸附特性。
本实施例中包含有至少部分经毛化处理的纤维和填料的复合填料具有牢固的结构，填料不易从所述复合填料中脱落。
请参阅图3，本发明所提供的复合填料200的第二实施方式，所述复合填料200包括第二纤维210和填料220，所述第二纤维210可通过200目及以上的筛网，所述第二纤维210经毛化处理。
所述第二纤维210为从植物纤维浆料中过滤分离出200目以下的组分，如细小纤维。
所述填料220为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、二氧化钛以及滑石粉中的一种或多种。
所述第二纤维210绝干质量与所述填料220绝干质量比为1:1-1:30。
所述毛化处理过程采用的是高剪切装置，如高压均质机，所述毛化处理过程中的高剪切装置的剪切压力为30Mpa-100Mpa。
可以理解的，为了使所述复合填料结构更牢固，所述复合填料还包括阳离子助剂，所述阳离子助剂为阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、阳离子淀粉以及聚二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或者多种。所述阳离子助剂的添加量为所述填料的添加量的10ppm-100ppm。
可以理解的，所述复合填料并不局限于第一实施方式和第二实施方式，还可以是所述复合填料包括第一纤维，所述第一纤维可通过200目以下的筛网，例如普通长纤维，所述第一纤维经毛化处理；也可以是所述复合填料包括第一纤维和第二纤维，所述第一纤维可通过200目以下的筛网，，所述第二纤维可通过200目及以上的筛网，所述第一纤维和/或所述第二纤维经毛化处理。
本发明还提供了一种浆料，所述浆料包括复合填料，所述复合填料包括纤维和填料，其中所述纤维至少部分经毛化处理。
其中复合填料的组分与上述描述的复合填料相同，再次不再赘述。
同理，可以理解的，所述纤维可包括第一纤维和第二纤维，其中所述第一纤维可通过200目以下的筛网，所述第二纤维可通过200目及以上的筛网，所述第一纤维和/或所述第二纤维经毛化处理。
本发明提供的纸张的第一实施方式，所述纸张包括复合填料，所述复合填料包括纤维和填料，所述纤维至少部分经毛化处理。
请参阅图4，本发明提供的纸张10的第二实施方式，所述纸张10包括复合填料200，所述复合填料200包括第二纤维210和填料220，其中所述第二纤维210可通过200目及以上的筛网，所述第二纤维210经毛化处理，所述纸张还包括未经毛化处理的第一纤维100，所述第一纤维可通过200目以下的筛网，。
可以理解的，所述纤维可包括第一纤维和第二纤维，其中所述第一纤维可通过200目以下的筛网，所述第二纤维可通过200目及以上的筛网，所述第一纤维和/或所述第二纤维经毛化处理。
其中所述复合填料与上述描述的复合填料结构特性相同，再此不再赘述。本实施例提供的包含所述复合填料的纸张强度高，即便将纸张中的复合填料中的含量增加，即纸张的灰分提升，该纸张也能保持良好的强度，因此，在实际纸张抄造过程中，可适当提升复合填料的比重，减少纤维的使用量，达到降低成本目的。
下面根据具体实施例来对本发明作进一步地描述。
对照例
以碳酸钙为填料。
实施例1
取经过磨浆的短纤，收集通过200目的细小纤维，配置成浓度为0.05％的细小纤维悬浮液，经过高剪切装置均质化处理，高剪切压力为30Mpa，处理时间5min；向均质化处理后的细小纤维中添加碳酸钙填料，细小纤维与碳酸钙填料比例为1：1，在搅拌的过程中，加入阳离子助剂聚丙烯酰胺，阳离子助剂添加量为碳酸钙填料添加量的10ppm，获得复合填料，将所述复合填料加入到浆料系统中抄造成纸。
实施例2
取经过磨浆的短纤，收集通过200目的细小纤维，配置成浓度为0.15％的细小纤维悬浮液，经过高剪切装置均质化处理，高剪切压力为60Mpa，处理时间30min；向均质化处理后的细小纤维中加入碳酸钙填料，纤维与填料比例为1：10，在搅拌的过程中，加入阳离子助剂聚乙烯亚胺，阳离子助剂添加量为填料添加量的50ppm，获得复合填料，将所述复合填料加入到浆料系统中抄造成纸。
实施例3
取经过磨浆的长纤，收集通过200目的细小纤维，配置成浓度为0.5％的细小纤维悬浮液，经过高剪切装置均质化处理，高剪切压力为100Mpa，处理时间120min；向均质化处理后的细小纤维中加入碳酸钙填料，纤维与填料比例为1：30，在搅拌的过程中，加阳离子助剂聚二烯丙基二甲基氯化铵，阳离子助剂添加量为填料添加量的100ppm，获得复合填料，将所述复合填料加入到浆料系统中抄造成纸。
实施例4
本实施例基本与实施例1一致，不同的是在抄造成纸的过程中向浆料系统中复合填料的添加量增大。
实施例5
本实施例基本与实施例3一致，本实施例基本与实施例1一致，不同的是在抄造成纸的过程中向浆料系统中复合填料的添加量增大。
将上述对照例与实施例1-5所获得的纸张物性进行检测，其结果如下表1。
由表1可知，在纸张灰分基本相同的情况下，经均质化处理后的细小纤维与填料结合所形成的复合填料抄造得出的纸张，其各物性都超出对比例中抄造得出的纸张物性。此外，即使提高纸张的灰分后，其抄造出的纸张也能保持良好的强度。
综上，区别于现有技术，本发明对纤维进行毛化处理，使该纤维边缘大量毛化，比表面积在原有的基础上进一步增大，经处理过后的纤维具有极强的吸附填料的特性，在与填料结合后形成极牢固的复合填料。因此在纸幅成型过程中经过具有剪切力设备时，能够减少填料从复合填料中剥落下来的情况发生。另外，本发明提供的包含所述复合填料的浆料能够抄造出的高强度的纸张，即便将纸张的灰分提升，该纸张也能保持良好的强度，以便在纸张抄造过程时减少纤维的使用量，降低成本。
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 (17)
1.一种复合填料，其特征在于：所述复合填料包括纤维和填料，其中所述纤维至少部分经毛化处理。
2.如权利要求1所述的复合填料，其特征在于：所述纤维包括第一纤维和第二纤维，所述第一纤维可通过200目以下的筛网，所述第二纤维可通过200目及以上的筛网，所述第一纤维和/或所述第二纤维经毛化处理。
3.如权利要求2所述的复合填料，其特征在于：经毛化处理的所述纤维绝干质量与所述填料绝干质量比为1:1-1:30。
4.如权利要求2所述的复合填料，其特征在于：所述复合填料还包括阳离子助剂，所述阳离子助剂的添加量为所述填料的添加量的10ppm-100ppm。
5.如权利要求2所述的复合填料，其特征在于：所述阳离子助剂为阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、阳离子淀粉以及聚二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或者多种。
6.如权利要求2所述的复合填料，其特征在于：所述填料为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、二氧化钛以及滑石粉中的一种或多种。
7.一种复合填料的制备方法，其包括如下步骤：
提供纤维悬浮液，将所述纤维悬浮液进行毛化处理；
向经毛化处理后的纤维悬浮液中添加填料，搅拌均匀获得复合填料。
8.如权利要求7所述的复合填料的制备方法，其特征在于：提供包括第一纤维和第二纤维的纤维悬浮液，其中所述第一纤维可通过200目以下的筛网，所述第二纤维可通过200目及以上的筛网，将所述第一纤维和/或所述第二纤维进行毛化处理。
9.如权利要求8所述的复合填料的制备方法，其特征在于：所述提供纤维悬浮液，将所述纤维悬浮液进行毛化处理的步骤中，提供浓度为0.05％-0.5％的所述纤维悬浮液。
10.如权利要求8所述的复合填料的制备方法，其特征在于：所述提供纤维悬浮液，将所述纤维悬浮液进行毛化处理的步骤中包括采用高剪切装置对所述纤维悬浮液循环进行毛化处理，其中所述高剪切装置的剪切压力为30Mpa-100Mpa，循环处理时间为5min-120min。
11.如权利要求8所述的复合填料的制备方法，其特征在于：经毛化处理的所述纤维绝干质量与所述填料绝干质量比为1:1-1:30。
12.如权利要求8所述的复合填料的制备方法，其特征在于：所述向经毛处理后的纤维悬浮液中添加填料，搅拌均匀获得复合填料的步骤中包括在搅拌过程中添加阳离子助剂，所述阳离子助剂的添加量为所述填料的添加量的10ppm-100ppm。
13.如权利要求8所述的复合填料的制备方法，其特征在于：所述阳离子助剂为阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、阳离子淀粉以及聚二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或者多种。
14.一种浆料，其特征在于：所述浆料包括复合填料，所述复合填料包括纤维和填料，其中所述纤维至少部分经毛化处理。
15.如权利要求14所述的浆料，其特征在于：所述纤维包括第一纤维和第二纤维，其中所述第一纤维可通过200目以下的筛网，所述第二纤维可通过200目及以上的筛网，所述第一纤维和/或所述第二纤维经毛化处理。
16.一种纸张，其特征在于：所述纸张包括复合填料，所述复合填料包括纤维和填料，所述纤维至少部分经毛化处理。
17.如权利要求16所述的纸张，其特征在于：所述纤维包括第一纤维和第二纤维，其中所述第一纤维可通过200目以上的筛网，所述第二纤维可通过200目及以上的筛网，所述第一纤维和/或所述第二纤维经毛化处理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150506 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |