CN104631205A - 造纸工艺及纸张 - Google Patents
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Abstract
一种造纸工艺，其包括如下步骤：制备改性碳酸钙：将粘结剂和碳酸钙加水混合，使碳酸钙颗粒通过粘结剂碳酸钙颗粒粘结堆叠于一起形成多孔性的微聚合体；提供浆料；向浆料中添加改性碳酸钙以全部或部分替代荧光增白剂和染料，并添加增强剂和固着剂；使用该浆料进行抄纸。本发明还提供一种应用该工艺制得的纸张。本发明通过使用增强剂和固着剂使改性碳酸钙能够牢固与浆料纤维接合，并利用碳酸钙的高白度及高的光散射性能，提高浆料纤维的视白度，从而在不依赖传统的荧光增白剂的基础上，生产出高视白度的纸品，且不影响纸张强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种造纸工艺及应用其制得的纸张。
背景技术
目前增加纸张白度及视白度的方法主要通过添加荧光增白剂（OBA）或染料（Dye）予以实现。荧光增白剂的增白原理为：荧光增白剂能反射可见光的光线外，还能将紫外线反射为可见光，使所染物质在紫外线激发后产生紫蓝色荧光，因此，被荧光增白剂处理过的纤维会发出比原来更多的可见光线，而且由于增添的反射光线具有蓝色和紫色，从而抵消纸浆的淡黄色，起到了补色效应，对一定白度的纸浆产生增白的效果。染料的增白原理为：通过各种色系的染料加入到浆料中，通过吸收及反射不同的光线，达到改变纤维或纸张颜色，提高纤维及纸张的视白度。
然而，荧光增白剂及染料原料本身对人体健康存在不利影响，有致癌作用。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种造纸工艺，其使用不会对人体健康造成不利的碳酸钙替代荧光增白剂和染料来提高白度。
另外，还有必要提供一种上述造纸工艺制得的纸张。
一种造纸工艺，其包括如下步骤：
制备改性碳酸钙：将粘结剂和碳酸钙加水混合，使碳酸钙颗粒通过粘结剂粘结堆叠于一起形成多孔性的微聚合体，其中粘结剂的添加量为0.1～10kg/吨碳酸钙，该粘结剂选自分子量为100万～800万的阳离子聚丙烯酰胺、分子量为500万～2000万的阴离子聚丙烯酰胺、分子量为500～2000万的丙烯酰胺共聚物、分子量为500～2000万的聚丙烯衍生物中的至少一种；
提供浆料；
向浆料中添加改性碳酸钙以全部或部分替代荧光增白剂和染料，并添加增强剂和固着剂，其中添加的改性碳酸钙中含有的碳酸钙的质量为浆料绝干质量的10%～1000%，该增强剂的添加量为5～100kg/吨绝干浆，该固着剂的添加量为5～20kg/吨绝干浆，该增强剂选自阳离子淀粉、阴离子淀粉、瓜尔胶、壳聚糖类改性化合物中的至少一种，该固着剂选自阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、丙烯酰胺共聚物、聚酰胺环氧氯丙烷、聚丙烯酰胺-乙二醛聚合物中的至少一种；
使用该浆料进行抄纸。
一种纸张，其含有改性碳酸钙、增强剂和固着剂；该改性碳酸钙中含有的碳酸钙的质量为纸张纤维绝干质量的10%～1000%，该增强剂的质量为5～100kg/吨绝干纸张纤维，该固着剂的质量为5～20kg/吨绝干纸张纤维；该改性碳酸钙为粘结剂与碳酸钙颗粒粘结堆叠于一起形成的多孔性的微聚合体，其中改性碳酸钙中粘结剂的添加量为0.1～10kg/吨碳酸钙；该粘结剂选自分子量为100万～800万的阳离子聚丙烯酰胺、分子量为500万～2000万的阴离子聚丙烯酰胺、分子量为500～2000万的丙烯酰胺共聚物、分子量为500～2000万的聚丙烯衍生物中的至少一种；该增强剂选自阳离子淀粉、阴离子淀粉、瓜尔胶、壳聚糖类改性化合物中的至少一种，该固着剂选自阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、丙烯酰胺共聚物、聚酰胺环氧氯丙烷、聚丙烯酰胺-乙二醛聚合物中的至少一种。
本发明通过使用增强剂和固着剂使改性碳酸钙能够牢固与浆料纤维接合，并利用碳酸钙的高白度及高的光散射性能，提高浆料纤维的视白度，从而在不依赖传统的荧光增白剂和染料的基础上，生产出高视白度的纸品，且不影响纸张强度。
具体实施方式
本发明较佳实施例的造纸工艺，其包括如下步骤：
（1）制备改性碳酸钙。
将粘结剂和碳酸钙加水混合，通过粘结剂将多个碳酸钙颗粒粘结堆叠于一起，形成改性碳酸钙，其中粘结剂的添加量为0.1～10kg/吨碳酸钙，优选为5kg/吨碳酸钙。
该改性碳酸钙以多孔性的微聚合体的形式存在。碳酸钙颗粒是很微小的较实心的颗粒，通过粘接剂将多个碳酸钙颗粒包裹成一个较大的碳酸钙颗粒，在碳酸钙颗粒与颗粒之间因颗粒堆叠效应，从而形成了多孔性的微聚合体，平均粒径可从0.5～10μm，提高至30～200μm。
该碳酸钙选自研磨碳酸钙（GCC）和沉淀碳酸钙（PCC）中的至少一种。
该粘结剂选自阳离子聚丙烯酰胺（分子量：100万～800万，优选400～600万）、阴离子聚丙烯酰胺（分子量：500万～2000万，优选1000万～1300万）、丙烯酰胺共聚物（分子量：500～2000万，优选800～1500万）、聚丙烯衍生物（分子量：500～2000万，优选800～1500万）中的至少一种。注：分子量不同性能物质的差异较大，因此本案选用特定分子量的上述物质作为粘结剂。
该步骤优选将粘结剂加水配置成一定浓度（0.1%～5%）的溶液，再加入所述碳酸钙搅拌一定时间即可。
（2）提供浆料。
（3）向浆料中添加改性碳酸钙以全部或部分替代荧光增白剂和染料，并添加增强剂和固着剂。
添加的改性碳酸钙中含有的碳酸钙的质量为浆料绝干质量的10%～1000%，优选为50%～200%。该增强剂选自阳离子淀粉、阴离子淀粉、瓜尔胶、壳聚糖类改性化合物中的至少一种。该增强剂的添加量为5～100kg/吨绝干浆。
该固着剂选自阳离子聚丙烯酰胺（分子量：100万～1000万，优选200～400万），阴离子聚丙烯酰胺（分子量：100～2000万，优选500～1300万）、丙烯酰胺共聚物（分子量：500～2000万，优选800～1500万）、聚酰胺环氧氯丙烷（分子量：500～2000万，优选800～1500万）、聚丙烯酰胺-乙二醛聚合物（分子量：500～2000万，优选800～1500万）中的至少一种。该固着剂的添加量为5～20kg/吨绝干浆。
该步骤优选依次添加改性碳酸钙、增强剂和固着剂。
通常碳酸钙（包括GCC（研磨碳酸钙）及PCC（沉淀碳酸钙））与纤维相比，具有较高的白度，其大量应用，可以明显改善纸张的白度及视白度。但同时，如果大量使用碳酸钙会对纸张强度构成极大的负面影响，从而又限制了碳酸钙的用量。
增强剂可使得多孔微聚合体的碳酸钙与浆料纤维结合，使其粘附在浆料纤维表面，另外，增强剂还可增加纤维与纤维之间的结合力，从而提高纸张的强度。固着剂可包覆在碳酸钙微聚合体与纤维的接合体上，将上述加过增强剂强化后的接合体进行固着，固着剂进一步强化碳酸钙与浆料纤维的结合牢度。（4）选择性地向浆料中添加其他的一些常规助剂，然后使用该浆料进行抄纸。
一种上述造纸工艺制得的纸张，该纸张具有较高的白度。该纸张中含有改性碳酸钙、增强剂和固着剂。该改性碳酸钙中含有的碳酸钙的质量为纸张纤维绝干质量的10%～1000%，优选为50%～200%。该增强剂的添加量为5～100kg/吨绝干纸张纤维。该固着剂的添加量为5～20kg/吨绝干纸张纤维。
该改性碳酸钙为粘结剂与碳酸钙颗粒粘结堆叠于一起形成的多孔性的微聚合体，其中粘结剂的添加量为0.1～10kg/吨碳酸钙，优选为5kg/吨碳酸钙。该碳酸钙选自研磨碳酸钙（GCC）和沉淀碳酸钙（PCC）中的至少一种。该粘结剂选自阳离子聚丙烯酰胺（分子量：100万～800万，优选400～600万）、阴离子聚丙烯酰胺（分子量：500万～2000万，优选1000万～1300万）、丙烯酰胺共聚物（分子量：500～2000万，优选800～1500万）、聚丙烯衍生物（分子量：500～2000万，优选800～1500万）中的至少一种。
该增强剂选自阳离子淀粉、阴离子淀粉、瓜尔胶、壳聚糖类改性化合物中的至少一种。
该固着剂选自阳离子聚丙烯酰胺（分子量：100万～1000万，优选200～400万），阴离子聚丙烯酰胺（分子量：100～2000万，优选500～1300万）、丙烯酰胺共聚物（分子量：500～2000万，优选800～1500万）、聚酰胺环氧氯丙烷（分子量：500～2000万，优选800～1500万）、聚丙烯酰胺-乙二醛聚合物（分子量：500～2000万，优选800～1500万）中的至少一种。
本发明通过使用增强剂和固着剂使改性碳酸钙能够牢固与浆料纤维接合，并利用碳酸钙的高白度及高的光散射性能，提高浆料纤维的视白度，从而在不依赖传统的荧光增白剂的基础上，生产出高视白度的纸品，且不影响纸张强度。
下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
改性GCC的制备：将粘结剂（阳离子聚丙烯酰胺，分子量500万）稀释至一定10%的浓度，加入GCC，粘结剂的添加量控制在5kg/吨GCC。
浆料使用APMP浆料(不含增白剂以及染料)，在APMP浆料中加入改性后GCC（改性GCC中GCC量为绝干浆料的200%），在加入改性GCC混合均匀后再加入增强剂（阴离子瓜尔胶，10kg/吨浆），混合均匀后再加入固着剂（聚酰胺环氧氯丙烷，10kg/吨浆），混合均匀后，再进行手抄纸抄造。
对比例1
与实施例1不同，对比例1直接使用实施例1同样的APMP浆料（不添加GCC），进行手抄纸抄造。
对比例2
与实施例1不同，对比例2在实施例1同样的APMP浆料添加GCC，GCC添加量为绝干浆料的200%。混合均匀后，再进行手抄纸抄造。
对比例3
与实施例1不同，对比例3在实施例1同样的APMP浆料添加荧光增白剂，荧光增白剂的添加量为绝干浆料的2000ppm。混合均匀后，再进行手抄纸抄造。
实施例1和对比例1-3的测试结果如下表一所示。
表一
从测试结果可知，较对比例1、2和3，实施例1的浆料视白度和白度均有明显提升；与浆料中未添加GCC的对比例1和3相较，实施例1的强度（抗张强度和耐折度）有下降，但与浆料中添加等量未改性GCC的对比例2相较，实施例1的强度有明显提升。
实施例2
改性GCC的制备：将粘结剂（阴离子聚丙烯酰胺，分子量：1000万）稀释至一定0.1%的浓度，加入GCC，粘结剂的添加量控制在0.3kg/吨GCC。
浆料使用与实施例1同样的APMP浆料，在APMP浆料中加入改性后GCC，（改性GCC中GCC量为绝干浆料的800%），在加入改性GCC混合均匀后再加入增强剂（阳离子淀粉，40kg/吨浆），混合均匀后再加入固着剂（阴离子聚丙烯酰胺，分子量500万，0.8kg/吨浆），混合均匀后，再进行手抄纸抄造。
对比例4
与实施例2不同，对比例4直接使用与实施例1同样的APMP浆料（不添加GCC），进行手抄纸抄造。
对比例5
与实施例2不同，对比例5在与实施例1同样的APMP浆料添加GCC，GCC添加量为绝干浆料的800%。混合均匀后，再进行手抄纸抄造。
实施例2和对比例4-5的测试结果如下表二所示。
表二
从测试结果可知，较对比例3和4，实施例2的浆料视白度和白度均有明显提升。
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 (14)
1.一种造纸工艺，其包括如下步骤：
制备改性碳酸钙：将粘结剂和碳酸钙加水混合，使碳酸钙颗粒通过粘结剂粘结堆叠于一起形成多孔性的微聚合体，其中粘结剂的添加量为0.1～10kg/吨碳酸钙，该粘结剂选自分子量为100万～800万的阳离子聚丙烯酰胺、分子量为500万～2000万的阴离子聚丙烯酰胺、分子量为500～2000万的丙烯酰胺共聚物、分子量为500～2000万的聚丙烯衍生物中的至少一种；
提供浆料；
向浆料中添加改性碳酸钙以全部或部分替代荧光增白剂和染料，并添加增强剂和固着剂，其中添加的改性碳酸钙中含有的碳酸钙的质量为浆料绝干质量的10%～1000%，该增强剂的添加量为5～100kg/吨绝干浆，该固着剂的添加量为5～20kg/吨绝干浆，该增强剂选自阳离子淀粉、阴离子淀粉、瓜尔胶、壳聚糖类改性化合物中的至少一种，该固着剂选自阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、丙烯酰胺共聚物、聚酰胺环氧氯丙烷、聚丙烯酰胺-乙二醛聚合物中的至少一种；
使用该浆料进行抄纸。
2.如权利要求1所述的造纸工艺，其特征在于：粘结剂的添加量为5kg/吨碳酸钙。
3.如权利要求1所述的造纸工艺，其特征在于：该粘结剂选自分子量为400万～600万的阳离子聚丙烯酰胺、分子量为1000万～1300万的阴离子聚丙烯酰胺、分子量为800～1500万的丙烯酰胺共聚物、分子量为800～1500万的聚丙烯衍生物中的至少一种。
4.如权利要求1所述的造纸工艺，其特征在于：该固着剂选自分子量为100万～1000万的阳离子聚丙烯酰胺，分子量为100～2000万的阴离子聚丙烯酰胺、分子量为500～2000万的丙烯酰胺共聚物、分子量为500～2000万的聚酰胺环氧氯丙烷、分子量为500～2000万的聚丙烯酰胺-乙二醛聚合物中的至少一种。
5.如权利要求4所述的造纸工艺，其特征在于：该固着剂选自分子量为200万～400万的阳离子聚丙烯酰胺，分子量为500～1300万的阴离子聚丙烯酰胺、分子量为800～1500万的丙烯酰胺共聚物、分子量为800～1500万的聚酰胺环氧氯丙烷、分子量为800～1500万的聚丙烯酰胺-乙二醛聚合物中的至少一种。
6.如权利要求1所述的造纸工艺，其特征在于：添加的改性碳酸钙中含有的碳酸钙的质量为浆料绝干质量的50%～200%。
7.如权利要求1所述的造纸工艺，其特征在于：向浆料中添加改性碳酸钙、增强剂和固着剂的步骤中改性碳酸钙、增强剂和固着剂为按顺序依次添加。
8.如权利要求1所述的造纸工艺，其特征在于：该碳酸钙选自研磨碳酸钙和沉淀碳酸钙中的至少一种。
9.一种纸张，其特征在于：该纸张中含有改性碳酸钙、增强剂和固着剂；该改性碳酸钙中含有的碳酸钙的质量为纸张纤维绝干质量的10%～1000%，该增强剂的质量为5～100kg/吨绝干纸张纤维，该固着剂的质量为5～20kg/吨绝干纸张纤维；该改性碳酸钙为粘结剂与碳酸钙颗粒粘结堆叠于一起形成的多孔性的微聚合体，其中改性碳酸钙中粘结剂的添加量为0.1～10kg/吨碳酸钙；该粘结剂选自分子量为100万～800万的阳离子聚丙烯酰胺、分子量为500万～2000万的阴离子聚丙烯酰胺、分子量为500～2000万的丙烯酰胺共聚物、分子量为500～2000万的聚丙烯衍生物中的至少一种；该增强剂选自阳离子淀粉、阴离子淀粉、瓜尔胶、壳聚糖类改性化合物中的至少一种，该固着剂选自阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、丙烯酰胺共聚物、聚酰胺环氧氯丙烷、聚丙烯酰胺-乙二醛聚合物中的至少一种。
10.如权利要求9所述的纸张，其特征在于：该改性碳酸钙中粘结剂的添加量为5kg/吨碳酸钙。
11.如权利要求9所述的纸张，其特征在于：该粘结剂选自分子量为400万～600万的阳离子聚丙烯酰胺、分子量为1000万～1300万的阴离子聚丙烯酰胺、分子量为800～1500万的丙烯酰胺共聚物、分子量为800～1500万的聚丙烯衍生物中的至少一种。
12.如权利要求9所述的纸张，其特征在于：该固着剂选自分子量为100万～1000万的阳离子聚丙烯酰胺，分子量为100～2000万的阴离子聚丙烯酰胺、分子量为500～2000万的丙烯酰胺共聚物、分子量为500～2000万的聚酰胺环氧氯丙烷、分子量为500～2000万的聚丙烯酰胺-乙二醛聚合物中的至少一种。
13.如权利要求12所述的纸张，其特征在于：该固着剂选自分子量为200万～400万的阳离子聚丙烯酰胺，分子量为500～1300万的阴离子聚丙烯酰胺、分子量为800～1500万的丙烯酰胺共聚物、分子量为800～1500万的聚酰胺环氧氯丙烷、分子量为800～1500万的聚丙烯酰胺-乙二醛聚合物中的至少一种。
14.如权利要求9所述的纸张，其特征在于：该改性碳酸钙中含有的碳酸钙的质量为纸张纤维绝干质量的50%～200%。
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