CN106892446A - 一种窄粒径超细涂布轻钙浆料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种窄粒径超细涂布轻钙浆料的制备方法，包括以下步骤：将饼状轻质碳酸钙加入水中，同时向水中加入助磨剂，其中，加入的所述助磨剂的质量为所述轻质碳酸钙干粉的质量的0.5％-3％；搅拌均匀后配成50wt％-70wt％的浆料；然后采用单台或多台湿式超细剥片机或搅拌磨，对轻质碳酸钙进行超细研磨，研磨的过程中再滴加另一部分助磨剂，滴加的另一部分助磨剂的质量为所述轻质碳酸钙干粉的质量的0.5％-3％；研磨完毕即得所述窄粒径超细涂布轻钙浆料。依据本发明所述的制备方法制得的窄粒径超细涂布轻钙浆料，其粒径分布窄，粘度低，浆料流动性好，特别适合高速涂布的需求。

Description

一种窄粒径超细涂布轻钙浆料的制备方法
技术领域
本发明属于化工原料技术领域，尤其涉及一种窄粒径超细涂布轻钙浆料的制备方法。
背景技术
近年来，随着工业技术的发展，超细轻质碳酸钙的应用得到进一步的拓展。其作为造纸涂布颜料，可较好的克服GCC和传统PCC的不足，不仅有利于纸机车速的提高，还可以替代昂贵的进口高岭土及煅烧高岭土，降低生产成本，同时改善涂布纸张强度、光泽度。
轻质碳酸钙作为一种重要的无机化工原料，用普通碳化法生产出的轻质碳酸钙粉细度一般在400目左右，颗粒粒径大，分布范围宽，颗粒之间凝聚现象严重，影响了轻质碳酸钙的应用；另外，碳化得到的浆料固含量通常只有20wt％左右，沉降及压滤脱水的过程中产生大量白水。传统碳化法制备的轻钙产品，由于粒径较粗，通常只作为填料使用，而想要制备能够替代高岭土的涂布轻钙产品，就要求粒度要足够细，颗粒分布要尽量窄，可以采用研磨的方式在碳化轻钙产品的基础上继续制备超细涂布轻钙。研磨方法通常用于超细重质碳酸钙的制备，重质碳酸钙和轻质碳酸钙虽然化学组成相同，但晶型有很大区别，重钙通常为无定形，普通轻钙通常为纺锤体，轻钙要比重钙更容易研磨；另外，重钙和轻钙跟水混合后的浆料流变性也有很大不同，在浆料的配比、助磨剂的添加量方面也存在很大区别，配制的浆料浓度过低，会降低研磨效率，配制的浆料浓度过高，流变性变差，同时会产生过磨现象，造成产品粒径分布宽，小于0.1μm的颗粒含量较多，对纸张光泽度产生不良影响，而粒径分布窄，漫反射均匀，光泽度高，印刷性能好。
CN03115660.6专利公开了一种超细轻质碳酸钙的制备方法，该专利采用常规分散剂，使用325目左右轻质碳酸钙用研磨的方法制备超细轻质碳酸钙，但其制得的超细轻质碳酸钙，粒径范围宽，分布不均匀，制成的浆料粘度高，稳定性差。
CN200710038419.6提出以碳酸钙滤饼为原料，对滤饼进行高剪切一步处理，并加入多聚磷酸盐为分散剂制备轻质碳酸钙浆料的方法，但滤饼的粘附性大，直接进行高剪切处理，易附着于分散器具上，分散效率低，同时高剪切的浆料中含有大量的微细气泡，导致浆料的粘度稳定性差。
CN1884085A公开了一种超细轻质碳酸钙的制备方法，该专利采用磷酸酯盐、聚丙烯酸钠、三乙醇胺、焦磷酸钠、多聚磷酸钠或六偏磷酸钠的一种或两种以上作为分散剂在氢氧化钙浆料碳化过程中同时研磨，得到的超细碳酸钙的平均粒径为0.2-2.0μm，其中小于2μm的颗粒占总颗粒数的80-100％。但这种方法得到的浆料固含量较低，且同时通气碳化加研磨操作相对复杂。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷与不足，旨在提供一种窄粒径超细涂布轻钙浆料的制备方法，用于克服现有技术中产品粒径分布宽，粘度偏高等缺陷。
因此，本发明的第一方面，提供了一种窄粒径超细涂布轻钙浆料的制备方法，包括以下步骤：
将饼状轻质碳酸钙加入水中，同时向水中加入助磨剂，其中，加入的所述助磨剂的质量为所述轻质碳酸钙干粉的质量的0.5％-3％；搅拌均匀后配成50wt％-70wt％的浆料；然后采用单台或多台湿式超细剥片机或搅拌磨，对轻质碳酸钙进行超细研磨，研磨的过程中再滴加另一部分助磨剂，滴加的另一部分助磨剂的质量为所述轻质碳酸钙干粉的质量的0.5％-3％；研磨完毕即得所述窄粒径超细涂布轻钙浆料。
优选地，在上述制备方法中，所述饼状轻质碳酸钙的含水量为20-30％,其粒径小于2μm的颗粒占总颗粒数的含量为20％-50％。
优选地，在上述制备方法中，所述助磨剂选自聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、聚羧酸盐、多聚磷酸盐类中的一种或多种。
优选地，在上述制备方法中，所述湿式超细剥片机或搅拌磨的磨机有效容积为4800L-5000L,其中添加有1.8-2.2mm的硅酸锆珠或1.0-1.5mm的复合硅酸铝锆珠，填充率50％-65％。
本发明的第二方面，提供了一种窄粒径超细涂布轻钙浆料，其特征在于，所述窄粒径超细涂布轻钙浆料是采用根据上述制备方法制得的，其粒径小于2μm的颗粒占总颗粒数的含量＞99％，其粒径小于1μm的颗粒占总颗粒数的含量＞90％,其粒径小于0.1μm的颗粒占总颗粒数的含量＜10％,其平均粒径小于0.5μm，其粘度＜200cP。
本发明采用分段添加助磨剂的方式，使得研磨过程中生成的细微颗粒不断被分散，降低颗粒表面能，减少了研磨过程中的团聚和过磨现象。采用特定固含量的预分散浆料，结合轻质碳酸钙滤饼粒径分布控制，能最大限度的减少固含量和滤饼粒径分布对最终产品粒径分布的影响。在本发明所述制备方法中，采用单台或多台串联的研磨方式配合多种规格的介质，使研磨过程中产品粒径呈现梯度变化，最终得到粒径分布窄的超细涂布轻钙浆料产品。
依据本发明所述的方法获得的窄粒径超细涂布轻钙浆料，明显标志为粒径小于0.1μm的颗粒占总颗粒数的含量＜10％,平均粒径小于0.5μm，粘度＜200cP。
本发明所述的制备方法相对于现有技术所具备的优势在于：在研磨介质及助磨剂存在的条件下，利用物理方法生产出超细涂布轻质碳酸钙浆料，而且粒径分布窄，粘度低，浆料流动性好，从而适合高速涂布的需求。依据本发明所述的方法获得的窄粒径超细涂布轻钙浆料可以替代价格昂贵的进口高岭土及煅烧高岭土，在改善涂布纸张强度和印刷性能的同时，降低了造纸生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施方式。
第一方面，本发明提供了一种窄粒径超细涂布轻钙浆料的制备方法，包括以下步骤：
将饼状轻质碳酸钙加入水中，同时向水中加入助磨剂，其中，加入的所述助磨剂的质量为所述轻质碳酸钙干粉的质量的0.5％-3％；搅拌均匀后配成50wt％-70wt％的浆料；然后采用单台或多台湿式超细剥片机或搅拌磨，对轻质碳酸钙进行超细研磨，研磨的过程中再滴加另一部分助磨剂，滴加的另一部分助磨剂的质量为所述轻质碳酸钙干粉的质量的0.5％-3％；研磨完毕即得所述窄粒径超细涂布轻钙浆料。
在一个优选实施例中，所述饼状轻质碳酸钙的含水量为20-30％,其粒径小于2μm的颗粒占总颗粒数的含量为20％-50％。
在一个优选实施例中，所述助磨剂选自聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、聚羧酸盐、多聚磷酸盐类中的一种或多种。
在一个优选实施例中，所述湿式超细剥片机或搅拌磨的磨机有效容积为4800L-5000L,其中添加有1.8-2.2mm的硅酸锆珠或1.0-1.5mm的复合硅酸铝锆珠，填充率50％-65％。
本发明的第二方面，提供了一种窄粒径超细涂布轻钙浆料，其特征在于，所述窄粒径超细涂布轻钙浆料是采用根据上述制备方法制得的，其粒径小于2μm的颗粒占总颗粒数的含量＞99％，其粒径小于1μm的颗粒占总颗粒数的含量＞90％,其粒径小于0.1μm的颗粒占总颗粒数的含量＜10％,其平均粒径小于0.5μm，其粘度＜200cP。
实施例1
将饼状轻质碳酸钙加入水中，同时向水中加入助磨剂，其中加入的所述助磨剂的质量为所述轻质碳酸钙干粉的质量的1.5％，配成55wt％的浆料，充分搅拌混合均匀打入供料罐，然后采用两台5000L搅拌磨，对轻质碳酸钙进行超细研磨，进料流量55L/min，研磨的过程中再滴加另一部分助磨剂，滴加的另一部分助磨剂的质量为所述轻质碳酸钙干粉的质量的2％；制得窄粒径超细涂布轻钙浆料；按照QB/T 2811-2006造纸研磨碳酸钙标准，采用SediGraphIII 5120粒径仪检测产品粒径，其中粒径小于2μm的颗粒占总颗粒数的含量为100％，粒径小于1μm的颗粒占总颗粒数的含量为90％,粒径小于0.1μm的颗粒占总颗粒数的含量为7％,产品平均粒径0.48μm，采用BROOKFIELD数显粘度计检测的产品粘度为150cP。
实施例2
将饼状轻质碳酸钙加入水中，同时向水中加入助磨剂，其中加入的所述助磨剂的质量为所述轻质碳酸钙干粉的质量的2％，配成60wt％的浆料，充分搅拌混合均匀打入供料罐，然后采用两台5000L搅拌磨，对轻质碳酸钙进行超细研磨，进料流量50L/min，研磨的过程中再滴加另一部分助磨剂，滴加的另一部分助磨剂的质量为所述轻质碳酸钙干粉的质量的2％；制得窄粒径超细涂布轻钙浆料；按照QB/T 2811-2006造纸研磨碳酸钙标准，采用SediGraphIII 5120粒径仪检测产品粒径，其中粒径小于2μm的颗粒占总颗粒数的含量为99％，粒径小于1μm的颗粒占总颗粒数的含量为90％,粒径小于0.1μm的颗粒占总颗粒数的含量为9％，产品平均粒径0.49μm，采用BROOKFIELD数显粘度计检测的产品粘度为195cP。
实施例3
将饼状轻质碳酸钙加入水中，同时向水中加入助磨剂，其中加入的所述助磨剂的质量为所述轻质碳酸钙干粉的质量的1.5％，配成55wt％的浆料，充分搅拌混合均匀打入供料罐，然后采用单台5000L搅拌磨，对轻质碳酸钙进行超细研磨，进料流量30L/min，研磨的过程中再滴加另一部分助磨剂，滴加的另一部分助磨剂的质量为所述轻质碳酸钙干粉的质量的2％；制得窄粒径超细涂布轻钙浆料；按照QB/T 2811-2006造纸研磨碳酸钙标准，采用SediGraphIII 5120粒径仪检测产品粒径，其中粒径小于2μm的颗粒占总颗粒数的含量为100％，粒径小于1μm的颗粒占总颗粒数的含量为90％,粒径小于0.1μm的颗粒占总颗粒数的含量为8％，产品平均粒径0.47μm，采用BROOKFIELD数显粘度计检测的产品粘度为170cP。
实施例4(对比例)
将325目轻质碳酸钙加入水中，同时向水中加入助磨剂，其中加入的所述助磨剂的质量为所述轻质碳酸钙干粉的质量的3.0％，配成68wt％的浆料，充分搅拌混合均匀打入供料罐，然后采用单台5000L搅拌磨，对轻质碳酸钙进行超细研磨，进料流量35L/min。制得涂布轻钙浆料，按照QB/T 2811-2006造纸研磨碳酸钙标准，采用SediGraphIII 5120粒径仪检测产品粒径，其中粒径小于2μm的颗粒占总颗粒数的含量为96％，粒径小于1μm的颗粒占总颗粒数的含量为80％,粒径小于0.1μm的颗粒占总颗粒数的含量为16％，产品平均粒径0.8μm，采用BROOKFIELD数显粘度计检测的产品粘度为200cP。
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 (5)

1.一种窄粒径超细涂布轻钙浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将饼状轻质碳酸钙加入水中，同时向水中加入助磨剂，其中，加入的所述助磨剂的质量为所述轻质碳酸钙干粉的质量的0.5％-3％；搅拌均匀后配成50wt％-70wt％的浆料；然后采用单台或多台湿式超细剥片机或搅拌磨，对轻质碳酸钙进行超细研磨，研磨的过程中再滴加另一部分助磨剂，滴加的另一部分助磨剂的质量为所述轻质碳酸钙干粉的质量的0.5％-3％；研磨完毕即得所述窄粒径超细涂布轻钙浆料。
2.根据权利要求1所述的窄粒径超细涂布轻钙浆料的制备方法，其特征在于，所述饼状轻质碳酸钙的含水量为20-30％,其粒径小于2μm的颗粒占总颗粒数的含量为20％-50％。
3.根据权利要求1所述的窄粒径超细涂布轻钙浆料的制备方法，其特征在于，所述助磨剂选自聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、聚羧酸盐、多聚磷酸盐类中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的窄粒径超细涂布轻钙浆料的制备方法，其特征在于，所述湿式超细剥片机或搅拌磨的磨机有效容积为4800L-5000L,其中添加有1.8-2.2mm的硅酸锆珠或1.0-1.5mm的复合硅酸铝锆珠，填充率50％-65％。
5.一种窄粒径超细涂布轻钙浆料，其特征在于，所述窄粒径超细涂布轻钙浆料是采用根据上述任一项权利要求所述的制备方法制得的，其粒径小于2μm的颗粒占总颗粒数的含量＞99％，其粒径小于1μm的颗粒占总颗粒数的含量＞90％,其粒径小于0.1μm的颗粒占总颗粒数的含量＜10％,其平均粒径小于0.5μm，其粘度＜200cP。
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