CN116752374A - 纸品、造纸填料及其包覆预絮聚改性方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种纸品、造纸填料及其包覆预絮聚改性方法，其中，造纸填料的包覆预絮聚改性方法包括：将填料置于溶液中以形成填料悬浮液；向所述填料悬浮液中添加第一包覆助剂；向添加第一包覆助剂后的填料悬浮液中添加第二包覆助剂；其中，所述第一包覆助剂和所述第二包覆助剂均为正电电荷特性。本申请实施例提供的造纸填料的包覆预絮聚改性方法，不仅可以提升填料絮聚体在纸机系统中的抗剪切效果，提高填料的保留率，还可以减少填料包覆试剂的用量，避免游离的大分子的阳离子填料包覆剂与纸浆纤维发生絮聚的情况发生，进而可以提高纸页匀度，同时提高纸机清洁生产的能力。填料保留率的提升还对纤维原料的节降有着重要意义。
Description
技术领域
本申请涉及造纸填料的技术领域，具体是涉及一种纸品、造纸填料及其包覆预絮聚改性方法。
背景技术
纤维和填料是纸板的主要原料，提升纸板中的填料含量是提高纸制品灰分，降低纤维用量的有效途径，不仅缓解纤维资源短缺，还可提高纸板匀度。工业包装用纸板，需要经过复杂的印刷后段加工，对于纸板的强度和印刷效果具有更高的要求。纸板强度低容易产生印刷起泡、分层等品质问题。纸板中填料分布于纤维之间，占据纤维与纤维之间的结合点，但是填料与纤维之间无氢键结合力，提升填料含量会降低原纸纤维间的氢键结合力，影响纸张的强度。造纸填料如GCC的粒径小，并且与纤维间无氢键作用力，在纸机成型网上的保留率低，不利于造纸白水系统的循环利用。为了提升填料保留和高加填量下的纸板强度，较成功的方式是利用填料预絮聚加填技术。
然而常规技术方案中的填料预处理技术，在工业化应用中出现的填料预絮聚体的尺寸及其分布不易控制、预絮聚体稳定性不佳所引起的填料保留和增强效果不佳，纸张匀度变差的问题。
发明内容
本申请实施例第一方面提供了一种造纸填料的包覆预絮聚改性方法，所述方法包括：
将填料与溶液混合以形成填料悬浮液；
向所述填料悬浮液中添加第一包覆助剂；
向添加第一包覆助剂后的填料悬浮液中添加第二包覆助剂；
其中，所述第一包覆助剂和所述第二包覆助剂均为正电电荷特性。
第二方面，本申请实施例提供一种造纸填料，所述造纸填料采用上述实施例中所述的方法制备获得。
第三方面，本申请实施例提供一种纸品，所述纸品采用纸浆以及上述实施例中所述的造纸填料制备获得。
本申请实施例提供的造纸填料的包覆预絮聚改性方法，通过控制填料的颗粒电荷，利用系统中悬浮固体物质的高比表面积，与低分子量两性偏阳性的絮聚体产生粒度均匀的小预絮聚体，然后再与高分子量的阳离子絮聚体进行絮凝，形成抗剪切效果好的填料预絮聚体，相同的填料添加量下，该方法制备获得的造纸填料不仅可以提升填料絮聚体在纸机系统中的抗剪切效果，提高填料的保留率，还可以减少填料包覆试剂的用量，避免游离的大分子的阳离子填料包覆剂与纸浆纤维发生絮聚的情况发生，进而可以提高纸页匀度，同时提高纸机清洁生产的能力。填料保留率的提升还对纤维原料的节降有着重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请造纸填料包覆预絮聚改性方法一实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。本申请实施例中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或组件。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
首先，本申请实施例提供一种造纸填料的包覆预絮聚改性方法，请参阅图1，图1是本申请造纸填料包覆预絮聚改性方法一实施例的流程示意图，该方法包括但不限于以下步骤。
步骤S100，将填料与溶液混合以形成填料悬浮液。
可选地，本实施例中的填料可以为重质碳酸钙(Heavy Calcium Carbonate)又称研磨碳酸钙(Ground Calcium Carbonate)，下称GCC。主要是针对GCC的包覆技术。本实施例中的研磨碳酸钙为采用湿法研磨，湿法研磨过程中为了提高碳酸钙的分散效率，一般使用阴离子的分散剂来保持碳酸钙颗粒的分散稳定性。其中，工业研磨碳酸钙泥浆，58％的固含量，其中GCC的粒径：2um的占比≥55％、GCC研磨分散时的分散剂选用聚丙烯酸盐类，分散剂的添加量需控制在0.2％以内。
可选地，本实施例中的溶液为造纸白水。稀释水为造纸白水的PCD(particlecharge detector，简称PCD，颗粒电荷)需控制在较低水平。PCD的大小一般代表阴离子垃圾含量，PCD绝对值越高，说明浆内阴离子垃圾的含量越高。阴离子垃圾是纸料组分中除纤维、细小纤维、各种功能添加剂和过程助剂外的溶解性和胶体性物质，这些具有较高电荷和较高分子质量的阴离子物质，使纸机系统呈高阴电性，有较高的阳离子需求。
在搅拌分散的状态下，用造纸白水作为稀释水，稀释58％的GCC泥浆到18-22％的固含量，用白水稀释后的GCC的颗粒电荷为-3000至-1000ueq。白水选用芯层经过盘磨过滤后的清滤液，白水的PCD控制在-600至-200ueq，白水中的胶粘物占比为0.005-0.1％，胶粘物中细小纤维含量占比为50-60％。
请继续参阅图1，本实施例中的方法还包括步骤S200，向填料悬浮液中添加第一包覆助剂。
在步骤S200中，添加量控制在0.3-1.0％(重量百分比)，转速为500-800rpm下搅拌1-2min。第一包覆助剂可以为阳离子型高分子，包括阳离子淀粉、阳离子型聚丙烯酰胺、阳离子型两性聚丙烯酰胺，阳离子淀粉的PCD为+100000至+300000，10％的阳离子淀粉粘度控制在500-1000cps。阳离子型聚丙烯酰胺的PCD可以为+40000至+400000，分子量为200000-400000。
请继续参阅图1，本实施例中的方法还包括步骤S300，向添加第一包覆助剂后的填料悬浮液中添加第二包覆助剂。
其中，第二包覆助剂添加量控制在1.0-3.0％(质量百分比)，搅拌2-3min。第二包覆助剂可以为阳离子型聚丙烯酰胺类高分子，PCD可以为+100000至+1500000，分子量为1000000-2000000。
包覆后的GCC粒径：D10为10-25um，D50为35-90um，D90为100-300um。包覆后的GCC在3000rpm的转速下研磨搅拌60s，考查抗剪切效果，剪切后的填料粒径中值为15-30um。
其中，第一包覆助剂和第二包覆助剂均为正电电荷特性，第一包覆助剂的分子量小于第二包覆助剂的分子量，第一包覆助剂的颗粒电荷量小于第二包覆助剂的颗粒电荷量。
第一包覆助剂为阳离子型高分子，加入到阴离子型的填料分散液中，首先会与小分子的阴离子垃圾或游离的填料分散剂发生电荷作用，待游离的阴离子物质完全中和后才会与填料发生氢键或电荷吸附作用，起到预絮聚。白水中的细小纤维和胶粘物等固体悬浮物由于具有较高的比表面积，易吸附填料和第一包覆助剂，类似于“晶核的生长”原理，利于填料预絮聚体的生成。填料预絮聚体的中值粒径为10-20um。因此，碳酸钙的PCD、稀释水白水的PCD，SS(Suspended Solids，悬浮物：是指水环境研究治理中对悬浮物(suspendedsolids)的简称。悬浮物指悬浮在水中的固体物质，包括不溶于水中的无机物、有机物及泥砂、黏土、微生物等。水中悬浮物含量是衡量水污染程度的指标之一)含量决定了第一步预絮聚体中第一包覆助剂的用量和预絮聚效果。
第二包覆助剂的分子量及颗粒电荷均高于第一包覆助剂，第二步絮聚可以与未作用的阴离子形成离子补丁，利用大分子量的特点将预絮聚体进行包覆，让填料粒径的中值提升到35-90um。如此所形成的填料预絮聚体具有较好的抗剪切效果。并且填料包覆剂的用量低、作用效率高，可以避免在大规模的生产应用中，过量或游离的包覆剂与纤维发生絮聚影响纸页匀度。
其中，包覆后的GCC填料的一种应用实施例：配得由5％的硬木漂白化学浆(LBKP)、30％的杨木浆、45％的化机浆(APMP)和20％损纸组成的固含量近似1.0％的浆料，称取一定重量的浆料，在1000rpm下搅拌状态下，依次加入药品阳离子淀粉、干强剂、包覆后填料、助留助滤剂等，填料的加填量对纤维绝干为150-300kg，进行手抄片抄造。
下表是几种具体的造纸应用实施例以及对照实施例。
注：加填量为250千克/吨。
本申请实施例中的技术方案，结合纸机工业实际情况，在填料预处理过程中，充分利用纸机系统白水中的SS和细小纤维，控制填料的PCD，可以充分利用白水系统中的SS，提升白水的利用率，并且预絮凝剂用量少，可减少絮凝体解聚后絮凝剂带来的负面影响。可以利用系统中悬浮固体物质的高比表面积，与低分子量两性偏阳性的絮聚体产生粒度均匀的小预絮聚体，然后再与高分子量的阳离子絮聚体进行絮凝，形成抗剪切效果好的填料预絮聚体，相同的填料添加量下，该方法制备获得的造纸填料不仅可以提升填料絮聚体在纸机系统中的抗剪切效果，提高填料的保留率，还可以减少填料包覆试剂的用量，避免游离的大分子的阳离子填料包覆剂与纸浆纤维发生絮聚的情况发生，进而可以提高纸页匀度，同时提高纸机清洁生产的能力。填料保留率的提升还对纤维原料的节降有着重要意义。
以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种造纸填料的包覆预絮聚改性方法，其特征在于，所述方法包括：
将填料与溶液混合以形成填料悬浮液；
向所述填料悬浮液中添加第一包覆助剂；
向添加第一包覆助剂后的填料悬浮液中添加第二包覆助剂；
其中，所述第一包覆助剂和所述第二包覆助剂均为正电电荷特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一包覆助剂的分子量小于所述第二包覆助剂的分子量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一包覆助剂的颗粒电荷量小于所述第二包覆助剂的颗粒电荷量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将填料与溶液混合以形成填料悬浮液的步骤中，所述填料悬浮液的颗粒电荷为-3000至-1000ueq。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一包覆助剂包括阳离子淀粉、阳离子型聚丙烯酰胺、阳离子型两性聚丙烯酰胺；所述阳离子淀粉的颗粒电荷为+100000至+300000；所述阳离子型聚丙烯酰胺的颗粒电荷为+40000至+400000；分子量为200000-400000。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二包覆助剂包括阳离子型聚丙烯酰胺类高分子，颗粒电荷为+100000至+1500000，分子量为1000000-2000000。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述填料为湿法研磨碳酸钙。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将填料与溶液混合以形成填料悬浮液的步骤中，所述溶液为造纸白水，所述造纸白水的颗粒电荷为-600至-200ueq。
9.一种造纸填料，其特征在于，所述造纸填料采用权利要求1-8任一项所述的方法制备获得。
10.一种纸品，其特征在于，所述纸品采用纸浆以及权利要求9所述的造纸填料制备获得。
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| CN (1) | CN116752374A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103343480A (zh) * | 2013-07-02 | 2013-10-09 | 金东纸业（江苏）股份有限公司 | 改性填料及其制备方法，应用其的造纸工艺及纸张 |
| US20170335517A1 (en) * | 2014-11-07 | 2017-11-23 | Omya International Ag | A process for the preparation of flocculated filler particles |
| CN109629333A (zh) * | 2019-01-26 | 2019-04-16 | 邱振权 | 一种用于造纸工艺的填料预处理方法 |
| CN111074673A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-04-28 | 宁波亚洲浆纸业有限公司 | 一种造纸用填料的处理方法和造纸方法 |
-
2023
- 2023-07-25 CN CN202310920820.1A patent/CN116752374A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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