CN105484099A

CN105484099A - 一种用于纸张涂料的文石型轻钙组合物及其应用方法

Info

Publication number: CN105484099A
Application number: CN201410538755.7A
Authority: CN
Inventors: 施晓旦; 廖秀驰
Original assignee: DSSUN NEW MATERIAL (SHANDONG) Co Ltd
Current assignee: DSSUN NEW MATERIAL (SHANDONG) Co Ltd; Shandong Dongsheng New Material Co Ltd
Priority date: 2014-10-13
Filing date: 2014-10-13
Publication date: 2016-04-13

Abstract

本发明提供了一种用于纸张涂料的文石型轻钙组合物，其配料及配比包括：文石型轻钙10-50％；重质碳酸钙50-90％；丁苯胶乳5-20％；分散剂、润滑剂、抗水剂2-5％。本发明还提供了一种纸张改性方法，包括：步骤1是提供权利要求1所述一种用于纸张涂料的文石型轻钙组合物；步骤2是将所述组合物应用于涂布纸中。本发明提供的用于纸张涂料的文石型轻钙组合物可以提升5-30％的纸张印刷表面强度和2-10％的纸张光泽度和印刷光泽，从而提高了成品质量，降低造纸企业的生产成本。

Description

一种用于纸张涂料的文石型轻钙组合物及其应用方法

技术领域

本发明涉及一种用于纸张涂料的轻钙组合物，尤其涉及一种用于纸张涂料的文石型轻钙组合物及其应用方法。

背景技术

随着科学技术的不断进步和人民物质文化水平的不断提高，造纸工业发展迅速，天然植物纤维原纸自身虽然有许多优良特性，但因为其自身的局限性，使其越来越无法满足人们对纸的性能上的需求。为了提高天然植物纤维原纸的性能，扩大其特殊应用领域，尤其是在印刷领域的应用，人们发明了涂布纸。涂布纸的制造，简单的说是指在天然植物纤维原纸之上涂上造纸涂料，经过干燥后使用压光机使得它的表面平滑化，因此原纸与造纸涂料是左右涂布纸品质的重要因素。其中造纸涂料主要的组成成分是颜料、接着剂和添加助剂等，而颜料是造纸涂料最重要成分，约占70％-80％。在造纸涂料中使用高品质的颜料的可以填充、覆盖原纸凹凸不平的表面，提高纸的白度和不透明度，改善纸面的平滑性和光泽度，使纸面具有均匀良好的油墨吸收性，最后获得良好的印刷效果。所以颜料是决定涂布纸油墨吸收性、平滑度、光泽度、白度和不透明度等主要印刷性能的基本成分。

目前在造纸涂料中使用的优质颜料为高岭土，高岭土应用于造纸，能够给予纸张良好的覆盖性能和良好的涂布光泽性能，还能增加纸张的白度、不透明度，光滑度及印刷适性。但中国的高岭土矿一般为煤炭伴生矿，因为其品质差，所以不能用于造纸工业。就目前开发情况来看，只有广东、广西、安徽、河北的高岭土资源可以用于造纸涂料中，但因我国国内生产工厂的技术能力有限，加之国内矿带高岭土的含量较低仅有10-20％，而美国、巴西的高岭土矿含量高达40-60％，所以国产高岭土无论在产量和性能上都落后于美国、巴西。

事实上，我国的造纸涂料用高岭土90％依赖于进口，且因为造纸涂料进口高岭土的成本高达2000元/吨，而目前在造纸涂料中被广泛应用的轻钙(即轻质碳酸钙)其使用量仅次于高岭土，且成本仅为1200-1500元/吨，所以开发高品质的纸张涂料用轻钙组合物来取代高岭土组合物，成为造纸化学品行业未来的发展趋势。

发明内容

针对目前造纸化学品行业的现状，本发明提供了一种用于纸张涂料的文石型(也称为“针棒型”)轻钙组合物及其应用方法。一方面，通过提高文石型轻钙组合物的性能使之优于现有技术生产的轻钙或高岭土组合物，从而提升涂布纸的品质；另一方面，通过优化文石型轻钙组合物的应用方法，减少高岭土在造纸化学品行业的使用，节约造纸企业的成本。

本发明第一个方面是提供一种用于纸张涂料的文石型轻钙组合物，其配料包括：文石型轻钙、重质碳酸钙和丁苯胶乳。其中，根据本发明第一个方面的一种优选实施例，所述的文石型轻钙的重量含量优选为10-50％，最优选为20-50％，例如20％和45％。

其中，根据本发明第一个方面的一种优选实施例，所述的重质碳酸钙的重量含量优选为50-90％，更优选为55-80％。

其中，根据本发明第一个方面的一种优选实施例，所述的丁苯胶乳的重量含量优选为5-20％，更优选为9.5-11％。

其中，根据本发明第一个方面的一种优选实施例，文石型轻钙组合物还包括各种添加剂，本发明优选用分散剂、润滑剂、抗水剂。更优选所述的添加剂的重量含量为2-5％。

其中，根据本发明第一个方面的一种优选实施例，所述的文石型轻钙的合成方法优选为：添加镁盐和/或石膏晶须的一种或几种作为晶种对氢氧化钙进行碳化处理，从而得到文石型轻钙浆料，收集产物得到文石型轻钙。其中：所述氢氧化钙是通过石灰石煅烧以后生成氧化钙，氧化钙放入消化池通过硝化作用生成的；所述晶种添加量为所述生石灰的重量百分比0.01-0.5％。

在所述的文石型轻钙的合成方法的优选案例中，优选为将文石型轻钙浆料沉淀压滤浓缩到固含量为50-75％，最优选为固含量为65-70％。

在所述的文石型轻钙的合成方法的优选案例中，所述文石型轻钙的合成方法的具体操作优选为：

1、煅烧过程将煤石比按照0.05-0.1的比例在窑内混合煅烧，控制煅烧温度在800～1100℃，生成生石灰，窑炉产生的窑气经净化洗涤回用；

2、消化过程使用消化机将生石灰消化，消化浓度按照10-35％，水温控制到20-50℃，浆料通过过滤和旋液分离除渣；

3、碳化过程中，将10-35％的氢氧化钙浆料打入碳化塔中，并在碳化池加入相当于生石灰的重量百分比为0.01-0.5％混合晶种，随后通入净化后的窑气进行碳化，其中窑气按照流量0.8-2.5立方/吨浆料/分钟，当碳化至终点后(用pH试纸检定反应液的pH值到7)降低进气量，继续碳化10～30分钟，停止碳化。

4、浓缩过程，将浆料沉淀压滤使之固含量为50-75％，收集产物得到文石型轻钙。

在所述的文石型轻钙的合成方法的优选案例中，所述文石型轻钙晶体优选为晶体长径比为5-15，更优选为8-13，最优选为8。更优选所述石型轻钙晶体的粒子大小分布在0.3-3.0μm，最优选为0.5-2.3μm。

本发明第二个方面是提供一种纸张改性方法，包括：

步骤1是提供第一方面所述的一种用于纸张涂料的文石型轻钙组合物；

步骤2是将所述组合物应用于涂布纸中。

本发明提供的一种用于纸张涂料的文石型轻钙组合物的应用，主要在于铜版纸、轻涂纸、白板纸、白卡纸和箱板纸等涂布纸生产中。生产出的纸张具有良好的印刷表面强度，优良的纸张光泽度和印刷光泽度，良好的食品接触安全性。具体突出表现在：

1、使用文石型轻钙减少和代替高岭土，在不降低涂布纸质量的情况下，降低纸张涂料的成本，在当前造纸业行业低迷的情况下，促进了涂布纸的发展；

2、在文石型轻钙组合物的应用方法中，可以根据造纸企业的要求和用途，有针对性的调整文石型轻钙组合物的配料配比，用于帮助造纸企业改善不同纸质产品。

具体实施方式

本发明提供了一种用于纸张涂料的文石型轻钙组合物，其特征在于，文石型轻钙组合物的配料包括文石型轻钙、重质碳酸钙和丁苯胶乳，其应用于涂布纸的涂布生产中，改善涂布纸的品质。

本发明还提供了一种纸张改性方法，包括：

步骤2是将所述组合物应用于涂布纸中。

下面以泗水石灰石、山西产无烟煤以及镁盐和石膏混合晶种等原料(如无特别说明，组分均为重量百分比)合成的文石型轻钙来制成的文石型轻钙组合物为例，同时与高岭土组合物对比来对文石型轻钙组合物的应用方法进行详细的描述，以便更好地解释本发明。

实施例1

原料：泗水石灰石1吨，山西产无烟煤65公斤，镁盐和石膏混合晶种0.5公斤。

文石型轻钙的合成方法：将无烟煤和泗水石灰石按照6.5％加入，窑炉按照930℃控制，煅烧时间控制3小时，生石灰消化，消化浓度控制为20％，将消化浆料碳化，通入净化后的窑气速度为1.5立方/吨浆料/分钟，碳化池放入0.5公斤混合晶种，待到碳化浆料的PH值在7时，继续通入窑气15分钟，将碳化好的轻钙浆料通过滤布压滤浓缩，充分分散到固含量65％轻钙浆料。

文石型轻钙组合物的应用方法(按照如下的配方和方法对实施例1和高岭土的组合物进行检测对比)：

其中，重质碳酸钙、分散剂、润滑剂、抗水剂等为东升新材料(山东)有限公司，丁苯胶乳为巴斯夫公司生产，原生产中高岭土为美国1#土；采用定量为90g/m²铜版纸工艺，试验过程中使用的涂布量为12g/m²。检测结果如下：

使用不同纸张涂料的铜版纸指标对比

生产成本分析，每吨轻钙节约700元，该造纸车间日用量高岭土40吨，每天可以节约28000元。

结论：通过使用文石型轻钙代替高岭土，90g/m²铜版纸的表面强度提升17％，纸张的光泽度提升3％，为该造纸企业每天节约28000元，综合数据分析，文石型轻钙组合物用于铜版纸涂布中可以提升纸张成品质量，降低造纸企业的生产成本，具有较高的经济效益。

实施例2

原料：泗水石灰石1吨，山西产无烟煤100公斤，镁盐和石膏混合晶种2公斤。

文石型轻钙的合成方法：将无烟煤和泗水石灰石按照10％加入，窑炉按照1050℃控制，煅烧时间控制1小时，生石灰消化，消化浓度控制为33％，将消化浆料碳化，通入净化后的窑气速度为0.8立方/吨浆料/分钟，碳化池放入2公斤混合晶种，待到碳化浆料的PH值在7时，继续通入窑气20分钟，将碳化好的轻钙浆料通过滤布压滤浓缩，充分分散到固含量70％轻钙浆料。

文石型轻钙的应用方法(按照如下的配方和方法对实施例2和高岭土的组合物进行检测对比)：

其中，重质碳酸钙、分散剂、润滑剂、抗水剂等为东升新材料(山东)有限公司，丁苯胶乳为广东某公司生产，原生产中高岭土为美国1#土；采用230g/m²烟包白卡纸工艺，试验过程中使用30％文石型轻钙代替高岭土，涂布量15g/m²。

检测结果如下：

使用不同纸张涂料的铜版纸指标对比

生产成本分析，每吨轻钙节约700元，该造纸车间日用量高岭土70吨，每天可以节约49000元。

结论：通过使用文石型轻钙代替高岭土，230g/m²烟包白卡纸的表面强度提升20％，纸张的其余指标没有变化，为该造纸企业每天节约49000元，综合数据分析，文石型轻钙组合物用于白卡纸涂布中可以提升纸张成品质量，降低造纸企业的生产成本，具有较高的经济效益。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims

1.一种用于纸张涂料的文石型轻钙组合物，其特征在于，所述文石型轻钙组合物的配料包括：文石型轻钙、重质碳酸钙和丁苯胶乳。

2.根据权利要求1所述的用于纸张涂料的文石型轻钙组合物，其特征在于，所述文石型轻钙、重质碳酸钙和丁苯胶乳的重量含量分别为10-50％、50-90％、5-20％。

3.根据权利要求1所述的用于纸张涂料的文石型轻钙组合物，其特征在于，还包括添加剂，所述的添加剂是至少包括分散剂、润滑剂、抗水剂。

4.根据权利要求3所述的用于纸张涂料的文石型轻钙组合物，其特征在于，所述的添加剂的重量含量为2-5％。

5.根据权利要求1所述的用于纸张涂料的文石型轻钙组合物，其特征在于，所述文石型轻钙的合成方法包括添加镁盐和/或石膏晶须的一种或几种作为晶种对氢氧化钙进行碳化处理，从而得到文石型轻钙浆料，收集产物得到文石型轻钙。

6.根据权利要求5所述的用于纸张涂料的文石型轻钙组合物，其特征在于，所述氢氧化钙是通过石灰石煅烧以后生成氧化钙，氧化钙放入消化池通过硝化作用生成的。

7.根据权利要求5和权利要求6所述的用于纸张涂料的文石型轻钙组合物，其特征在于，所述晶种的添加量为所述生石灰的重量的0.01-0.5％。

8.根据权利要求5所述的用于纸张涂料的文石型轻钙组合物，其特征在于，所述的文石型轻钙的合成方法中，其浆料需要沉淀压滤浓缩到固含量为50-75％。

9.根据权利要求8所述的用于纸张涂料的文石型轻钙组合物，其特征在于，所述的浆料需要沉淀压滤浓缩到的固含量优选为65-70％。

10.一种纸张改性方法，其特征在于，

步骤1是提供权利要求1所述一种用于纸张涂料的文石型轻钙组合物；

步骤2是将所述组合物应用于涂布纸中。