CN105565355B

CN105565355B - 一种用于纸张涂料的文石型轻钙及其合成方法

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Publication number: CN105565355B
Application number: CN201410539046.0A
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
Priority date: 2014-10-13
Filing date: 2014-10-13
Publication date: 2018-08-21
Anticipated expiration: 2034-10-13
Also published as: CN105565355A

Abstract

本发明一个方面提供了一种用于纸张涂料的文石型轻钙的合成方法，包括：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氢氧化钙，在氢氧化钙的碳化过程中使用相当于生石灰的重量百分比为0.01‑0.5％的镁盐和/或石膏晶须的一种或几种作为晶种，从而得到文石型轻钙浆料，收集产物得到文石型轻钙。本发明还提供了一种根据上述合成方法合成的用于纸张涂料的文石型轻钙。以本发明的合成方法生产的文石型轻钙应用于涂布纸中，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及其合成方法

技术领域

本发明涉及一种用于纸张涂料的轻钙，尤其涉及一种用于纸张涂料的文石型轻钙及其合成方法。

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来取代高岭土，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”)轻钙及其合成方法。一方面，通过提高文石型轻钙的性能使之优于现有技术生产的轻钙或高岭土，从而提升涂布纸的品质；另一方面，通过优化文石型轻钙的合成方法，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的合成方法，包括：

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氢氧化钙，在氢氧化钙的碳化过程中使用相当于生石灰的重量百分比为0.01-0.5％的镁盐和/或石膏晶须的一种或几种作为晶种，从而得到文石型轻钙浆料，收集产物得到文石型轻钙。

其中，根据本发明第一个方面的一种优选实施例，所述的石灰石煅烧优选为：将石灰石和煤在温度为800-1100℃的窑内混合煅烧，生成生石灰。其中，所述的煤的用量优选为石灰石重量的5-10％，最优选为6.5-10％；所述温度更优选为800-1100℃，最优选为930-1050℃，如930℃和1050℃；所述煅烧的时间优选为1-5小时，最优选为1-3小时，如1h和3h。

其中，根据本发明第一个方面的一种优选实施例，所述的硝化作用优选为：消化浓度是10-35％，水温控制在20-50℃。其中，所述的消化浓度是10-35％，最优选为20-33％。

其中，根据本发明第一个方面的一种优选实施例，所述的碳化过程优选为：将10-35％的氢氧化钙浆料和所述镁盐和/或石膏晶须晶种打入碳化塔中，随后通入净化后的窑气进行碳化，当碳化至终点后降低进气量，继续碳化10-30分钟，停止碳化。其中，所述的窑气优选为按照流量为0.8-2.5立方/吨浆料/分钟的速度通入碳化塔中，最优选为0.8-1.5立方/吨浆料/分钟；所述的继续碳化时间优选为10-30分钟，最优选为15-20分钟。

其中，根据本发明第一个方面的一种优选实施例，所述的镁盐和/或石膏优选为氢氧化镁、碳酸镁、硫酸钙的一种或几种的混合物，用量优选为生石灰重量百分比的0.01-0.5％，最优选为0.05％和0.2％。

其中，根据本发明第一个方面的一种优选实施例，还包括对所述浆料进行浓缩的步骤。其中，所述浓缩可以采用沉淀、过滤、蒸发、透析等方法进行实施，本发明中，优选为采用沉淀压滤浓缩；所述浓缩后的浆料固含量优选为50-70％，最优选为65％和70％。

其中，根据本发明第一个方面所述的合成方法的技术方案具体如下：

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。

本发明第二个方面是提供一种用于纸张涂料的文石型轻钙。

其中，所述文石型轻钙优选为采用本发明第一个方面中的任意一种方法制备。

其中，所述的用于纸张涂料的文石型轻钙，更优选为：晶体长径比为5-15，更优选为8-13，更优选为8。

其中，所述的用于纸张涂料的文石型轻钙，更优选为：粒度大小分布在0.3-3.0μm，更优选为0.5-2.3μm。

通过所述上述设计，本发明提供的文石型轻钙，可用于铜版纸、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、在文石型轻钙的合成方法中，可以根据造纸企业的要求和用途，有针对性的调整轻钙的粒度和长径比等指标，用于帮助造纸企业改善产品；

3、在文石型轻钙的生产方法中，通过合理利用生产过程中产生的废气，达到低碳环保的要求。

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，其特征在于，所述的用于纸张涂料的文石型轻钙的晶体长径比为5-15，粒度大小分布在0.3-3.0um，应用于涂布纸的涂布生产中，可以改善涂布纸的品质。

本发明还提供了所述文石型轻钙的合成方法，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氢氧化钙，在氢氧化钙的碳化过程中使用相当于生石灰的重量百分比为0.01-0.5％的镁盐和/或石膏晶须的一种或几种作为晶种，从而得到文石型轻钙浆料，收集产物得到文石型轻钙。

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)为例，对文石型轻钙的合成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。

按照如下的配方和方法对实施例1和高岭土进行检测：

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，涂布量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，使用实施例1的文石型轻钙的合成方法生产得到的文石型轻钙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。

按照如下的配方和方法对实施例1和高岭土进行检测：

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，使用实施例2的文石型轻钙的合成方法生产得到的文石型轻钙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的合成方法，其特征在于，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，将所述文石型轻钙浆料进行浓缩使之固含量为50-70％，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生石灰，生石灰放入消化池通过消化作用生成的，所述消化作用的消化浓度是10-35％，水温控制在20-50℃；所述的石灰石煅烧是指将石灰石和相当于所述石灰石重量百分比为5-10％的煤在温度为800-1100℃的窑内混合煅烧，生成生石灰，窑内产生的窑气经净化洗涤回用；

其中，所述的碳化过程是指将10-35％的氢氧化钙浆料和所述镁盐和/或石膏晶须晶种打入碳化塔中，随后按照流量为0.8-2.5立方/吨浆料/分钟的速度通入净化后的窑气进行碳化，当碳化至终点后降低进气量，继续碳化10-30分钟，停止碳化；

其中，所述晶种添加量为所述生石灰的重量百分比0.01-0.5％；

其中，所述文石型轻钙的晶体长径比为5-15，粒度大小分布在0.3-3.0μm。

2.根据权利要求1所述的用于纸张涂料的文石型轻钙的合成方法，其特征在于，所述的碳化至终点是指反应液的pH值到7。

3.根据权利要求1所述的用于纸张涂料的文石型轻钙的合成方法，其特征在于，所述的镁盐为碳酸镁。

4.一种根据权利要求1所述方法合成的用于纸张涂料的文石型轻钙，其特征在于，所述文石型轻钙的晶体长径比为5-15，粒度大小分布在0.3-3.0μm。