CN109930420A - 一种合成硅酸钙用于造纸湿部助留方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种合成硅酸钙用于造纸湿部助留方法。其特征是在造纸过程中加入分散后的硅酸钙微粒。其具体方法是：在加入淀粉和浆内施胶剂等造纸湿部化学助剂后，加入阳离子聚丙烯酰胺和合成硅酸钙微粒，形成浆料大絮聚体后施加高剪切力搅拌，使纤维、阳离子聚丙烯酰胺、合成膨润土微粒重新吸附连接成为稳定小絮聚体网状分布。本发明采用的将合成硅酸钙微粒作为造纸助留微粒与阳离子聚丙烯酰胺协同作用，能够使硅酸钙达到膨润土的助留效果，实现提高造纸湿部填料留着率、增强湿部滤水性能的目的。

Description

一种合成硅酸钙用于造纸湿部助留方法

技术领域

本发明涉及一种合成硅酸钙用于造纸湿部助留方法，特别涉及一种合成硅酸钙微粒作为造纸湿部多元助留体系微粒与阳离子聚丙烯酰胺协同作用的方法。

背景技术

造纸湿部助留体系对纸机湿部成型以及成纸质量有重要影响。纸机通过助留体系的应用可以获得更好的留着和滤水性能，改善纤维交织结构以及细小组分分布，同时提升纸页成型情况及成纸匀度。目前湿部助留技术正在由单一助留助滤剂向含有无机/有机微粒的多元助留助滤体系发展。微粒在浆料体系中充当了不同组分之间桥接和联结的媒介。根据微粒的电荷性质，可以分为阴离子微粒和阳离子微粒；根据微粒的化学组成，可以分为无机微粒和有机微粒。其中有代表性的造纸助留微粒包括阴离子性的二氧化硅微粒、膨润土微粒以及合成有机硅微粒。合成硅酸钙具有较为强烈的表面电荷和复杂的表面结构，使其在浆料中表现出与浆料组分和助剂的吸附性，成为桥联高分子助留剂及造纸纤维的助留微粒。

有关造纸湿部助留系统的研究集中于蒙脱石矿物尤其是围绕膨润土微粒助留助滤系统的应用效果以及人工合成的研究之上。专利“一种助留助滤剂”(申请号200710070340.1)通过使用蒙脱石、六偏磷酸纳、碳酸钠、硅溶胶和氢氧化铝等组分人工合成膨润土微粒能够解决细小纤维和填料的流失，降低生产成本，减少废水中有机物的排放。专利“一种提高纸料助留助滤性能的方法”(申请号200910023690.1)涉及采用阳离子聚丙烯酰胺、膨润土和阴离子聚丙烯酰胺组合形成的助留体系提高纸机湿部的留着和滤水性能。

对硅酸钙粉体应用于造纸过程的研究集中在将硅酸钙粉体作为造纸填料以及硅酸钙作为造纸填料对湿部化学的影响研究上。《中华纸业》2015年8期发表的文章“活性硅酸钙在高填料文化用纸中的应用研究”阐述采用硅酸钙粉体作为造纸填料抄造文化用纸工艺，产品指标要求达到国家静电复印纸标准。《纸和造纸》2013年6月发表的文章“硅酸钙填料对AKD施胶性能的影响”研究分析了硅酸钙填料对AKD施胶的影响及产生原因；同期文章“阳离子淀粉对硅酸钙填料应用性能的影响”研究分析了硅酸钙填料对阳离子淀粉的吸附作用及其机理。

硅酸钙粉体在造纸过程中的应用研究集中在将其作为造纸填料的使用，而将其作为造纸助留剂的研究还未见有公开发表。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将合成硅酸钙微粒用于造纸过程湿部助留的方法。通过阳离子聚丙烯酰胺与合成硅酸钙微粒的协同作用，能够使硅酸钙达到膨润土的助留效果，实现提高造纸湿部填料留着率、增强湿部滤水性能的目的。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：使用低转速搅拌设备将用于造纸湿部助留的合成硅酸钙颗粒预先分散成为水悬浮液，悬浮液固含量在5％～30％之间，分散过程温度控制在0℃～60℃之间；在纸浆加入淀粉和浆内施胶剂等造纸湿部化学助剂后，在纸机成浆池加入合成硅酸钙微粒，并在其后加入聚合度在300万～1500万的阳离子聚丙烯酰胺，也可以将合成硅酸钙微粒与阳离子聚丙烯酰胺混合后加入在纸机高位箱，在形成浆料大絮聚体后施加高剪切力搅拌，利用合成硅酸钙的吸附能力使纤维、阳离子聚丙烯酰胺、合成膨润土微粒重新吸附连接成为稳定小絮聚体网状分布，即可进入纸机成型部实现纸页抄造，稳定的小絮聚体在纸机成型部优化了水流途径，方便了脱水过程并对纸浆中的填料实现吸附截留，其效果与膨润土助留效果相近。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

1)合成硅酸钙微粒在20％水分散悬浮液的剪切粘度不大于150cp，具有比较好的流动性能，能够在同一备料系统中实现大量分散备料，减少操作环节，提高设备利用效率；

2)合成硅酸钙微粒具有强烈的表面吸附能力，与纤维原料或高分子助剂的吸附能力强；

3)该发明适用于中性条件的抄纸过程，适用但不局限于化学木浆、再生纤维和其他人工合成纤维。

具体实施方式：

实施例1：

使用如下配浆抄纸条件进行膨润土与合成硅酸钙作为造纸助留剂的对比试验：

纤维配比为阔叶木浆∶针叶木浆＝8∶2，CPAM0.03％，CS2.0％，AKD0.5％，，GCC加填比例为对浆40％，膨润土和合成硅酸钙的添加量均为0.2％。浆料配制完成后使用高速搅拌机进行高速搅拌后送抄纸张。

对分别采用膨润土和合成硅酸钙配抄的浆料和成纸检测浆料Zeta电位，成纸灰分、白度、不透明度、厚度和紧度指标。

表1 膨润土和合成硅酸钙微粒作为造纸助留剂的对比

	膨润土	硅酸钙
			20％固含水分散体剪切粘度(cp)	260	148
Zeta电位(mv)	+3.4	-5.6
			灰分(％)	22.08	21.81
白度(％)	85.2	82.2
			不透明度(％)	84.1	86.7
厚度(mm)	0.118	0.121
			紧度(g/cm<sup>3</sup>)	0.47	0.50

通过对比试验可以看到，在20％水分散体中硅酸钙微粒剪切粘度低于同浓度膨润土分散体112cp，硅酸钙微粒取代膨润土作为低定量复印纸的助留微粒，填料的留着率仅低于膨润土样品0.27百分点，两者十分接近。且成纸不透明度、厚度指标略优于添加膨润土的样品。

以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种合成硅酸钙用于造纸湿部助留方法，其特征在于：

1)用于造纸湿部助留的合成硅酸钙颗粒预先分散成为水悬浮液，分散后水悬浮液固含量在5％～30％之间，分散过程温度控制在0℃～60℃之间；

2)分散后的合成硅酸钙悬浮液可以单独添加在纸机成浆池并在其后加入阳离子聚丙烯酰胺，也可以与阳离子聚丙烯酰胺混合后加入在纸机高位箱；

3)加入合成硅酸钙的纸浆需要经过高剪切设备(如搅拌机、冲浆泵等)的高剪切混合。

2.如权利要求1所述的合成硅酸钙微粒加入方法，硅酸钙微粒加入量为0.1～5.0％，在与阳离子聚丙烯酰胺助留剂配合加入合成硅酸钙微粒时阳离子聚丙烯酰胺助留剂分子量为300万～1500万。

3.如权利要求1所述的合成硅酸钙，其特征在于硅酸钙粒径范围在0.1～5μm之间，Zeta电位在+30mv～-30mv之间，20％水分散悬浮液剪切粘度不大于150cp。

4.如权利要求1所述的加入合成硅酸钙的纸浆，其纤维原料可以为化学木浆或者人工合成纤维或者化学木浆和人工合成纤维的混合浆料，浆料悬浮液pH在6～8之间。

5.如权利要求1所述的用于分散合成硅酸钙颗粒的水源可以是清水或者纸机白水。