CN106149459A - 一种造纸用高保留填料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了造纸用高保留填料制备方法，主要包括使用无机填料(重钙/轻钙/滑石粉)、阳离子聚合物(改性淀粉/阳离子瓜尔胶)、聚酰胺环氧树脂、聚丙烯酰胺等，通过独特的工艺对填料进行改性处理，其首程保留效果提高1～5个百分点，成纸灰份提高1～3个百分点，松厚度提高3～10个百分点；并可在强度保持不降低的前提下，提升吨纸填料量约20-80公斤。

Description

一种造纸用高保留填料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种造纸用原料，尤其涉及一种造纸用高保留填料及其制备方法。

背景技术

纸浆是造纸的最主要原料，除纸浆外纸张中一般会加入填料来改善纸张性能、优化生产、节降成本并减轻环境影响，造纸用无机填料主要有碳酸钙、滑石粉、钛白粉、碳酸钙等。随着碱性施胶技术的出现，中碱性系统在造纸行业中发展迅速，使得碳酸钙作为造纸填料的应用成为可能，而碳酸钙因资源丰富、价格低廉，性能优良而得到最广泛的应用。

在造纸浆料中添加无机填料不仅有助于改善纸张不透明性、白度、手感、印刷适应性等物理指标，还能加快湿纸页的干燥速度，节约干燥蒸汽的消耗，更为重要的是，填料要远比造纸纤维便宜，增加填料的使用量，有助于节约造纸成本，减轻生态环境负荷。

目前造纸用填料以一定的比例添加到纸浆中，缺点是随填料用量的增加，可产生一系列问题，通常会导致纸张强度的下降，使造纸白水体系中的细小组分含量显著增加，由此在一定程度上增加了实际应用的困难性，也使加填量具有一定局限性(通常在15％～25％)；一方面是因为纤维比例的减少导致纤维间氢键结合点数量的减少；另一方面是因为填料与填料之间或者填料和纤维之间不能形成氢键结合力，而且填料夹在纤维与纤维之间，在空间上也阻止了纤维与纤维间的氢键结合，纸张的强度和内聚力会受到较大影响，同时填料留着率往往有所下降。

如今，因世界森林面积逐渐缩小，木纤维纸浆价格不断上涨；处理造纸过程中产生的废物和生态方面的要求使在解决这些环境保护问题时也显著提高成本，用于造纸的能源价格也大幅度上涨。

因此，开发高保留填料，提升无机填料的添加量，是中外造纸行业目前对此都比较关注的方向；本发明就克服使用传统填料加填后白水浓度高、保留效果低，成纸强度受填料加填量增加受影响较大，白水循环利用率低等缺点。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种造纸用高保留填料及其制备方法。

本发明的第一个方面是提供一种造纸用高保留填料，其组分按重量份比为：

其中，所述填料的固含量为10-50％，粘度为20～200cps，pH为7～9，2μm以下粒子含量高于20％。

其中，所述无机填料选自重质碳酸钙、轻质碳酸钙和滑石粉中的一种或几种。

其中，所述无机填料中的轻质碳酸钙固含量为10-30％，2μm以下粒子含量高于35％，白度高于92；重质碳酸钙固含量为30％～75％，2μm以下粒子含量高于65％，白度高于92；滑石粉固含量为10％～30％，2μm以下粒子含量高于30％，白度高于92。

其中，所述阳离子聚合物选自阳离子淀粉和阳离子瓜尔胶中的一种或两种的组合。

其中，所述阳离子聚合物浓度为1-3％，阳离子取代度为0.05-0.3。

其中，所述聚酰胺环氧树脂浓度为3％～8％，分子量3～6万，5％浓度的pH值为8～11；所述聚丙烯酰胺溶解浓度为0.1％～0.5％，分子量300-1000万。

其中，所述填料可以为浆料、干饼或粉末状。

其中，所述造纸用高保留填料添加在纸机高位箱部。

一种制备上述造纸用高保留填料的方法，其制备步骤如下：

1)将无机填料、阳离子聚合物、聚酰胺环氧树脂、聚丙烯酰胺依次按比例加入到反应釜中，搅拌30-90min,即得造纸用高保留填料；

2)加水调节所述高保留填料的固含量。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明通过对填料的改性处理得到的造纸用高保留填料，其首程保留效果提高1～5个百分点，成纸灰份提高1～3个百分点，松厚度提高5～10％。

2、纸张强度随填料的增加、灰份的增加不会降低。

3、本发明制备方法在填料生产厂进行，纸机基本无需做改变，操作简单。

4、使用本发明制备的造纸用高保留填料，保留效果明显提高，白水浓度明显降低，白水中的纤维、细小纤维、细小填料等组分含量均明显减少；增加了白水循环利用率，并可节约部分清水用量，有利环境保护，节约生产成本，增加产品市场竞争力。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明的内容做进一步说明。

实施例一

1.1选用东升新材料(山东)有限公司生产的填料65级重钙75.0％原液，将浓度3％阳离子聚合物0.25份、5％聚酰胺环氧树脂0.1份、2％聚丙烯酰胺0.1份，其它组分0.005份，按以上比例通过控制温度，用计量泵加入到反应釜，并进行搅拌60min，得到造纸用高保留填料重钙；通过补加水来调节固含量50％，粘度为125cps，pH为8.73，2μm以下粒子含量48％。

1.2实验条件：

阳离子聚合物、聚酰胺环氧树脂、聚丙烯酰胺市面均可买到。

纸机类型：2362型长网多缸纸机；

纸机车速：154m/min；

试验纸种：80g/m²双胶纸；

纸机产量：40吨/天；

浆料配比：针叶浆40％+化机浆15％+阔叶浆45％

无机填料重钙，CPAM助留；

原工艺：填料，东升新材料(山东)有限公司65级重钙，加填量为11t/天(干)

1.3在幅宽2362mm长网纸机上试用，添加位置在纸机抄造高位箱处，原工艺65重钙(稀释至20.0％)的流量平均为521.9ml/s即折合287公斤/吨纸。

1.4实验数据：

1.5结论：

1、通过试验结果可以看出，添加高保留重钙后，白水浓度明显下降了10个百分点，首程留着率提高3个百分点，成纸定量提高了3个百分点，灰份提高约3个百分点，强度基本无变化。

2、白水浓度下降，保留率提高，增加白水回用率20％，节约清水用量，抄造成本节省15元/吨纸。

实施例二

2.1选用东升新材料(山东)有限公司生产的无机填料轻钙23.0％原液，将浓度3％阳离子聚合物0.03份、5％聚酰胺环氧树脂0.01份、2％聚丙烯酰胺0.05份，按以上比例通过控制温度，用计量泵加入到反应釜中，并进行搅拌60min，得到改性填料轻钙；通过补加水来调节固含量在22％，粘度为33cps，pH为8.83，，2μm以下粒子含量28％。

2.2实验条件：

阳离子聚合物、聚酰胺环氧树脂、聚丙烯酰胺、超细硅土市面均可买到。

纸机类型：3520长网纸机

纸机车速：车速：520～570m/min

试验纸种：67g/m²轻型纸

纸机产量：180～190t/天

原工艺：填料，东升新材料(山东)有限公司填料轻钙，加填量为50t/天(干)

2.3实验数据：

2.4结论：

1、通过试验结果可以看出，添加高保留填料轻钙后，白水浓度明显下降了11个百分点，首程留着率提高3个百分点，成纸灰份提高约3个百分点，强度无变化。

2、白水浓度下降，保留率提高，增加白水回用率30％，节约清水用量15方/吨纸，节约干燥蒸汽的消耗，有助于节约造纸成本，减轻生态环境负荷。

实施例三

3.1选用市面购买滑石粉，配制固含量为30％的浆料，将浓度3％阳离子淀粉0.12份、5％聚酰胺环氧树脂0.05份、2％聚丙烯酰胺0.08份，其它组分0.025份，按以上比例通过控制温度和流量，添加到反应釜中，并进行搅拌，制得高保留滑石粉；加水调整固含量在22％，粘度为40cps，pH为8.29，2μm以下粒子含量23％。

3.2实验条件：

纸机类型：1880型长网多缸纸机；

纸机车速：158m/min；

试验纸种：55g/m2书刊印刷纸；

纸机产量：22.9吨/天；

浆料配比：针叶浆18％+化机浆82％

65GCC加填，CPAM助留；

原工艺：填料，滑石粉，加填量为2.07t/班(干)

3.3实验数据：

3.4结论：

1、通过试验结果可以看出，在与原添加量相同时，添加高保留滑石粉后，白水浓度明显下降，首程留着率提高7个百分点，成纸灰份提高1.6个百分点，强度无变化；。

2、在其它条件不变，填料用量在原有量的基础上提高30公斤/吨纸，成纸定量提高2g/m2，灰份均较原滑石粉加填纸样明显提高3个百分点，松厚度上增加15个百分点；强度等其它指标无变化。

3、白水浓度下降，保留率提高，增加白水回用率，节约清水用量、干燥蒸汽的消耗，有助于节约造纸成本，减轻生态环境负荷。

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 (10)

1.一种造纸用高保留填料，其特征在于，其组分按重量份比为：

2.根据权利要求1所述的填料，其特征在于，固含量为10-50％，粘度为20～200cps，pH为7～9，2μm以下粒子含量高于20％。

3.根据权利要求1所述的填料，其特征在于，所述无机填料选自重质碳酸钙、轻质碳酸钙和滑石粉中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的填料，其特征在于，所述无机填料中的轻质碳酸钙固含量为10-30％，2μm以下粒子含量高于35％，白度高于92；重质碳酸钙固含量为30％～75％，2μm以下粒子含量高于65％，白度高于92；滑石粉固含量为10％～30％，2μm以下粒子含量高于30％，白度高于92。

5.根据权利要求1所述的填料，其特征在于，所述阳离子聚合物选自阳离子淀粉和阳离子瓜尔胶中的一种或两种的组合。

6.根据权利要求5所述的填料，其特征在于，所述阳离子聚合物浓度为1-3％，阳离子取代度为0.05-0.3。

7.根据权利要求1所述的填料，其特征在于，所述聚酰胺环氧树脂浓度为3％～8％，分子量3～6万，5％浓度的pH值为8～11；所述聚丙烯酰胺溶解浓度为0.1％～0.5％，分子量300-1000万。

8.根据权利要求1所述的填料，其特征在于，所述填料可以为浆料、干饼或粉末状。

9.根据权利要求1所述的填料，其特征在于，添加在纸机高位箱部。

10.一种制备如权利要求1所述填料的方法，其特征在于，其制备步骤如下：

1)将无机填料、阳离子聚合物、聚酰胺环氧树脂、聚丙烯酰胺依次按比例加入到反应釜中，搅拌30-90min,即得造纸用高保留填料；

2)加水调节所述高保留填料的固含量。