CN117144713A - 纸品、造纸填料及其改性方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种纸品、造纸填料及其改性方法，该改性方法包括：在碳酸钙填料溶液中添加聚氯化铝并搅拌形成第一混合溶液；向所述第一混合溶液中添加预糊化磷酸酯淀粉并搅拌形成第二混合溶液；向所述第二混合溶液中添加2‑丙烯酸钠均聚物溶液并搅拌形成第三混合溶液；向所述第三混合溶液中添加阳离子聚丙烯酰胺溶液并搅拌以获得具有包覆物质的填料絮聚体。该改性方法，先对填料进行包覆改性，而后再进行预絮聚改性，改性后的填料加入纸浆中抄纸，在提高填料加添量的情况下，确保浆料滤水性能、保留特性不变差，并维持相当的纸张物性强度和表面强度。确保纸机运转性能的前提下，达到相同纸张品质时，降低抄纸原料成本。
Description
技术领域
本发明涉及造纸填料的技术领域，具体是涉及一种纸品、造纸填料及其改性方法。
背景技术
造纸填料是纸料中除去纸浆纤维所占比例最大的物质，通常可以占到纸料组分的5％～40％，加填填料的好处包括降低造纸原料成本，并赋予纸张一些有益特性，例如较好的匀度、高不透明度和白度等，加填还可以改善纸纸品的印刷适性，提高其经济价值。当前所使用的填料种类繁多，其中造纸中常用的矿物填料有：碳酸钙(CaCO3)、滑石粉和高岭土等。从全球角度看，造纸填料中用量最多的是高岭土，但碳酸钙填料消耗量日趋增长，碳酸钙的使用将愈发广泛。一是因为造纸工艺由酸性抄纸转向中/碱性抄纸；二是因为碳酸钙生产工艺和品质的提高更加适合于造纸加填。根据不同的生产方式，碳酸钙分为研磨碳酸钙(GCC)和沉淀碳酸钙(PCC)。GCC填料可通过对天然石灰石等进行机械研磨获得，而PCC则是通过化学方法加工制得。PCC的沉降体积(＞2.5mL/g)GCC的沉降体积(1.2～1.9mL/g)大，PCC称为轻质碳酸钙，GCC则称为重质碳酸钙。按照传统的加填工艺，填料会影响纤维之间的结合，造成纸张强度的明显下降。过多的加填量还会引起填料留着率降低、纸张掉毛/掉粉等一系列问题。
基于传统的填料加填使用中的不足，业内对填料改性的研究做了大量工作。到目前为止，已取得一些成效的技术包括填料预絮聚技术和填料包覆技术两类。预絮聚是预先将填料与絮凝剂、功能性助剂等进行混合形成絮聚体，然后将絮聚体加入浆料中抄纸。预絮聚技术能提供较好的填料留着,并降低填料对纤维结合强度的影响。预絮聚技术的缺点也很明显，在纸张成型前，改性后的填料需要维持絮聚体形态才能发挥作用，但在剪切力的作用下，填料絮聚体容易被分散，降低填料改性的效果。对于现代高速纸机而言，其流送系统中较高的流体剪切速率，对填料絮聚体的稳定性有很大的挑战性。另外，填料预絮聚体与纤维的接触面本质上仍然是填料和纤维的接触，不存在氢键结合力，因此纸张强度仍然有改善的空间。填料的包覆改性是利用特殊物质包覆无机填料，形成以填料为核，以包覆材料为壳的核-壳复合结构，选用的包覆材料能与纤维素纤维有较好的结合，避免填料与纤维之间的直接接触，从而改善加填填料对纤维结合强度的影响，或在维持一定纸张强度性能的条件下，提高纸张的填料加填量。采用糖类化合物及其衍生物对造纸填料进行包覆改性已被证明能够提高加填纸的强度性能，并在一定程度上改善填料的留着、并降低填料对纤维结合强度的影响。但是，一般来讲，填料包覆改性技术过程要控制的参数太多，条件控制比较严苛，或者需要真空干燥、研磨(如干法淀粉包覆填料技术)等后续处理，因此较难实现造纸工厂现场改性处理，另外采用糖类化合物及其衍生物包覆填料后，添加到浆料后，大多对浆料的滤水有一定不利影响，对高速纸机而言，这个影响一般是不可接受的。综上所述，预絮聚技术与包覆技术各有其优点和缺陷。
发明内容
本申请实施例第一方面提供了一种造纸填料的改性方法，所述改性方法包括：
在碳酸钙填料溶液中添加聚氯化铝并搅拌形成第一混合溶液；
向所述第一混合溶液中添加预糊化磷酸酯淀粉并搅拌形成第二混合溶液；
向所述第二混合溶液中添加2-丙烯酸钠均聚物溶液并搅拌形成第三混合溶液；
向所述第三混合溶液中添加阳离子聚丙烯酰胺溶液并搅拌以获得具有包覆物质的填料絮聚体。
其中，所述在碳酸钙填料溶液中添加聚氯化铝并搅拌形成第一混合溶液的步骤中，所述碳酸钙填料的固含量为10～30％；所述聚氯化铝的添加量为所述碳酸钙填料绝干质量的0.02％～0.30％。
其中，所述聚氯化铝中三氧化二铝的含量大于10.0％，盐基度B(％)为40.0～90.0。
其中，所述第一混合溶液中微絮聚体的PSD50粒径控制范围为5～20μm，微粒电荷控制范围为+10μeq/L至+200μeq/L。
其中，所述向所述第一混合溶液中添加预糊化磷酸酯淀粉并搅拌形成第二混合溶液的步骤中，所述预糊化磷酸酯淀粉的添加量为所述碳酸钙填料绝干质量的0.1～3.0％，取代度为0.03～0.05％。
其中，所述向所述第二混合溶液中添加2-丙烯酸钠均聚物溶液并搅拌形成第三混合溶液的步骤中，所述2-丙烯酸钠均聚物的添加量为所述磷酸酯淀粉绝干量的2.0～5.0％。
其中，所述向所述第三混合溶液中添加阳离子聚丙烯酰胺溶液并搅拌以获得具有包覆物质的填料絮聚体的步骤中，所述阳离子聚丙烯酰胺溶液的固含量为0.05～0.30％，所述阳离子聚丙烯酰胺的添加量为所述碳酸钙填料绝干量的0.05～0.50％。
其中，获得的所述具有包覆物质的填料絮聚体的PSD50为22～60μm，微粒电荷为+10μeq/L至+100μeq/L。
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改性方法制备获得。
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改性方法，先对填料进行包覆改性，而后再进行预絮聚改性，改性后的填料加入纸浆中抄纸，在提高填料加添量的情况下，确保浆料滤水性能、保留特性不变差，并维持相当的纸张物性强度和表面强度。确保纸机运转性能的前提下，达到相同纸张品质时，降低抄纸原料成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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是本申请造纸填料的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，对本发明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发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明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，都属于本发明保护的范围。
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。本发明的描述中，“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发明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。
本申请实施例提供一种造纸填料的改性方法，请参阅图1，图1是本申请造纸填料的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。
S100，在碳酸钙填料溶液中添加聚氯化铝并搅拌形成第一混合溶液。
在该步骤中，首先可以是准备待改性处理的碳酸钙填料，其中，碳酸钙填料类型包括轻质碳酸钙PCC、重质碳酸钙GCC的单一组分，或者轻质碳酸钙PCC与重质碳酸钙GCC的混合体。碳酸钙填料的固含量为10～30％，预先搅拌获得分散均匀的碳酸钙分散体，在维持缓慢搅拌状态下，向碳酸钙分散液中加入对碳酸钙填料绝干质量为0.02％～0.30％的聚氯化铝，保持缓和搅拌，促使碳酸钙填料形成微絮聚颗粒体系，并使得微絮聚体填料表面带有一定的正电荷。聚氯化铝可以选用高纯无铁聚氯化铝溶液，三氧化二铝的含量10.0％，盐基度B(％)为40.0～90.0，聚氯化铝对碳酸钙填料的用量，按照填料中PCC(轻质碳酸钙)与GCC(重质碳酸钙)的组成差异而定，未经处理的填料PCC分散体一般具有弱负电荷或弱正电荷或中性，未经处理的填料GCC分散体一般具有较高负电荷，填料组成中GCC比例高时，相应聚氯化铝的用量调整提高。实际用量按照填料微絮聚体的粒径和电荷控制范围而定，第一混合溶液中微絮聚体的PSD50粒径控制范围为5～20μm(X射线沉降法)，微粒电荷控制范围为+10μeq/L至+200μeq/L。
请继续参阅图1，本申请实施例中的造纸填料的改性方法还包括步骤S200，向第一混合溶液中添加预糊化磷酸酯淀粉并搅拌形成第二混合溶液。
其中，第一混合溶液保持搅拌状态，加入预糊化磷酸酯淀粉，可以使得预糊化磷酸酯淀粉与第一混合溶液混合均匀。磷酸酯淀粉可以选用取代度为0.03～0.05％，粘度为4％糊液粘度值为0.05Pa·S(25℃)，pH值为6的中取代度的磷酸酯淀粉。磷酸酯淀粉绝干量对碳酸钙填料绝干量比例为0.1～3.0％。
请继续参阅图1，本申请实施例中的造纸填料的改性方法还包括步骤S300，向第二混合溶液中添加2-丙烯酸钠均聚物溶液并搅拌形成第三混合溶液。
在步骤S300中，向加入第二混合溶液中添加2-丙烯酸钠均聚物溶液，保持搅拌，使得2-丙烯酸钠均聚物与第二混合溶液均匀混合。2-丙烯酸钠均聚物的添加量对磷酸酯淀粉的绝干用量为3.0～4.0％。
请继续参阅图1，本申请实施例中的造纸填料的改性方法还包括步骤S400，向第三混合溶液中添加阳离子聚丙烯酰胺溶液并搅拌以获得具有包覆物质的填料絮聚体。
在该步骤中，向第三混合溶液中加入固含量为0.05～0.30％的阳离子聚丙烯酰胺溶液，保持搅拌，使得阳离子聚丙烯酰胺与第三混合溶液混合均匀。获得表面具有包覆物质的填料絮聚体。其中，聚丙烯酸酰胺选用分子量为800～1200万，阳离子化度为5～8％，阳离子聚丙烯酰胺绝干量对碳酸钙填料绝干量为0.10～0.30％。经试验检测，表面具有包覆物质的填料絮聚体的粒径PSD50为22～60μm(X射线沉降法检测)，微粒电荷为+10μeq/L至+100μeq/L(PCD微粒电荷检测仪检测)。
下面将介绍利用上述方法获得的造纸填料在造纸中的具体应用。
碳酸钙填料处理工艺如下：
第一步，准备待改性处理的碳酸钙填料，其固含量为10～30％，预先搅拌获得分散均匀的碳酸钙分散体，在维持缓慢搅拌状态下，向碳酸钙分散液中加入对填料绝干质量为0.02％～0.30％的聚氯化铝，保持缓和搅拌，促使碳酸钙填料形成微絮聚颗粒体系，并使得微絮聚体填料表面带有一定的正电荷。经试验检测，微絮聚体填料PSD50粒径为6～15μm(X射线沉降法检测)，微粒电荷为+20～+150μeq/L(PCD微粒电荷检测仪检测)。
在一具体实施例中，聚氯化铝选用高纯无铁聚氯化铝溶液，三氧化二铝≥10.0％，盐基度B(％)为40.0～60.0，聚氯化铝对填料的用量，按照填料中PCC与GCC的组成差异而定，未经处理的填料PCC分散体一般具有弱负电荷或弱正电荷或中性，未经处理的填料GCC分散体一般具有较高负电荷，填料组成中GCC比例高时，相应聚氯化铝的用量调整提高。实际用量按照填料微絮聚体的粒径和电荷控制范围而定，微絮聚体填料PSD50粒径控制范围为6～10μm(X射线沉降法)，微粒电荷控制范围为+20～+50μeq/L。
第二步，在经过第一步处理后的搅拌状态下的填料系统中，加入固含量为1.0～8.0％的预糊化磷酸酯淀粉，磷酸酯淀粉绝干量对碳酸钙填料绝干添加量比例为0.10％～3.0％，保持搅拌使得淀粉与填料混合均匀。在一实施例中，磷酸酯淀粉选用取代度可以为0.03～0.05％，粘度为4％糊液粘度值为0.05Pa·S(25℃)，pH值为6的中取代度的磷酸酯淀粉。磷酸酯淀粉绝干量对填料绝干量比例为1.0～3.0％。
第三步，在经过第二步处理后的搅拌状态下的填料系统中，加入固含量为5.0％～15％的2-丙烯酸钠均聚物溶液，2-丙烯酸钠均聚物绝干量对磷酸酯淀粉绝干绝干量为2.0％～5.0％，保持搅拌，使得2-丙烯酸钠均聚物与磷酸酯淀粉与填料均匀混合。在一实施例中中，2-丙烯酸钠均聚物溶液的固含为10％，对磷酸酯淀粉的绝干对绝干用量为3.0～4.0％。
经过以上第一、二、三步骤，磷酸酯淀粉的负电荷使它与填料微絮聚体表面的部分正电荷结合，沉积、包覆在填料絮聚体颗粒表面，形成一层有效的沉积膜，其中2-丙烯酸钠均聚物可以使得淀粉分子与填料微絮聚形成稳固的结合结构，此沉积膜在含水体系中难于溶解或不溶解，使改性填料具有较好的稳定性。以此达到完全包覆或部分包覆填料的目的。磷酸酯淀粉具有羟基结构，可以和纤维形成氢键，改善填料与纤维之间的结合，从而使纸张强度得到改善。
第四步，在经过第三步处理后的搅拌状态下的填料系统中，加入固含量为0.05～0.30％的阳离子聚丙烯酰胺溶液，阳离子聚丙烯酰胺绝干量对碳酸钙填料绝干量为0.05～0.50％，保持搅拌，使得阳离子聚丙烯酰胺与经过第三步处理的填料体系混合均匀。获得表面具有包覆物质的填料絮聚体。在优化的工艺中，聚丙烯酸钠选用分子量为800～1200万，阳离子化度为5～8％，阳离子聚丙烯酰胺绝干量对填料绝干量为0.10～0.30％。经试验检测，表面具有包覆物质的填料絮聚体的粒径PSD50为22～60μm(X射线沉降法检测)，微粒电荷为+10～+100μeq/L(PCD微粒电荷检测仪检测)。
经过以上四个步骤的处理，获得表面具有包覆物质的填料絮聚体，将填料絮聚体加入纸料中加填抄纸，并与未处理的填料加填进行比较，在其他条件维持不变的条件下，填料加添量提高2.0～4.0％，浆料滤水性能维持或略高，总保留提高1.9～2.7％，灰分保留提高3.0～4.1％，浆料经抄造成型，检测纸张强度，在纸张灰分提高1.8～3.7％的情况下，纸张抗张强度相当，层间结合强度相当提高5～6％，耐折、撕裂强度相当，不透明度提高1.2～1.6％。
空白实施例1
填料为100％重质碳酸钙GCC，浆料采用碱性过氧化氢漂白化学机械浆(PRC-APMP)，磨浆游离度250ml；针叶木化学浆(NBKP)，磨浆游离度350ml；阔叶木化学浆(LBKP)，磨浆游离度350ml；回抄涂布损纸浆。配制PRC-APMP：NBKP：LBKP：涂布损纸浆＝15％：15％：55％：15％的混合纸浆，添加16％(相对于纸浆的重量)前述重质碳酸钙GCC作为填料(GCC填料PSD50粒径为2.5～3.0μm，X射线沉降法；GCC填料电荷为-850～1200μeq/L，20％固含量)，再加入化学添加剂，阳离子淀粉1.0％(对浆料绝干)，阳离子聚丙酰胺类保留助剂350ppm(对浆料绝干)，硅胶类阴离子保留助剂7000ppm(对浆料绝干)，测量浆料的滤水性能、保留性能，并经过抄纸成型，再经过压榨、烘干，控制水分在3.5-4.0％，抄造的原纸基重为80g/m2。
空白实施例2
填料为50％重质碳酸钙GCC与50％轻质碳酸钙PCC混合物，浆料采用碱性过氧化氢漂白化学机械浆(PRC-APMP)，磨浆游离度250ml；针叶木化学浆(NBKP)，磨浆游离度350ml；阔叶木化学浆(LBKP)，磨浆游离度350ml；回抄涂布损纸浆。配制PRC-APMP：NBKP：LBKP：涂布损纸浆＝15％：15％：55％：15％的混合纸浆，添加16％(相对于纸浆的重量)前述混合碳酸钙作为填料(混合填料PSD50粒径为2.5～3.0μm，X射线沉降法；混合填料电荷为-300～550μeq/L，20％固含量)，再加入化学添加剂，阳离子淀粉1.0％(对浆料绝干)，阳离子聚丙酰胺类保留助剂350ppm(对浆料绝干)，硅胶类阴离子保留助剂7000ppm(对浆料绝干)，测量浆料的滤水性能、保留性能，并经过抄纸成型，再经过压榨、烘干，控制水分在3.5-4.0％，抄造的原纸基重为80g/m2。
空白实施例3
填料为100％轻质碳酸钙PCC混合物，浆料采用碱性过氧化氢漂白化学机械浆(PRC-APMP)，磨浆游离度250ml；针叶木化学浆(NBKP)，磨浆游离度350ml；阔叶木化学浆(LBKP)，磨浆游离度350ml；回抄涂布损纸浆。配制PRC-APMP：NBKP：LBKP：涂布损纸浆＝15％：15％：55％：15％的混合纸浆，添加16％(相对于纸浆的重量)前述轻质碳酸钙PCC作为填料(PCC填料PSD50粒径为2.5～3.0μm，X射线沉降法；PCC填料电荷为-80～+120μeq/L，20％固含量)，再加入化学添加剂，阳离子淀粉1.0％(对浆料绝干)，阳离子聚丙酰胺类保留助剂350ppm(对浆料绝干)，硅胶类阴离子保留助剂7000ppm(对浆料绝干)，测量浆料的滤水性能、保留性能，并经过抄纸成型，再经过压榨、烘干，控制水分在3.5-4.0％，抄造的原纸基重为80g/m2。
本申请实施例1
填料预处理：处理前的填料为100％重质碳酸钙GCC，其固含量为20％，预先搅拌获得分散均匀的碳酸钙分散体，在维持缓慢搅拌状态下，向碳酸钙分散液中加入对填料绝干质量为0.30％的聚氯化铝，保持缓和搅拌，促使碳酸钙填料形成微絮聚颗粒体系，并使得微絮聚体填料表面带有一定的正电荷，控制微絮聚体填料PSD50粒径范围为6.9μm(X射线沉降法)，微粒电荷控制为+36μeq/L。在上述搅拌状态下的填料系统中，加入固含量为4.0％的预糊化磷酸酯淀粉，磷酸酯淀粉绝干量对填料绝干添加量比例为3.0％,保持搅拌使得淀粉与填料混合均匀。在上述搅拌状态下的填料系统中，加入固含量为5％的2-丙烯酸钠均聚物溶液，2-丙烯酸钠均聚物绝干量对磷酸酯淀粉绝干绝干量为4.0％，保持搅拌使得2-丙烯酸钠均聚物与磷酸酯淀粉与填料均匀混合。在上述搅拌状态下的填料系统中，加入固含量为0.20％的阳离子聚丙烯酰胺溶液，阳离子聚丙烯酰胺绝干量对填料绝干量为0.30％，保持搅拌使得阳离子聚丙烯酰胺与经过第三步处理的填料体系混合均匀。获得表面具有包覆物质的填料絮聚体。经试验检测，表面具有包覆物质的填料絮聚体的粒径PSD50为38μm(X射线沉降法检测)，微粒电荷为+56μeq/L(PCD微粒电荷检测仪检测)。
浆料采用碱性过氧化氢漂白化学机械浆(PRC-APMP)，磨浆游离度250ml；针叶木化学浆(NBKP)，磨浆游离度350ml；阔叶木化学浆(LBKP)，磨浆游离度350ml；回抄涂布损纸浆。配制PRC-APMP：NBKP：LBKP：涂布损纸浆＝15％：15％：55％：15％的混合纸浆，添加18％(相对于纸浆的重量)前述经预处理的重质碳酸钙GCC作为填料，再加入化学添加剂，阳离子淀粉1.0％(对浆料绝干)，阳离子聚丙酰胺类保留助剂350ppm(对浆料绝干)，硅胶类阴离子保留助剂7000ppm(对浆料绝干)，测量浆料的滤水性能、保留性能，并经过抄纸成型，再经过压榨、烘干，控制水分在3.5-4.0％，抄造的原纸基重为80g/m2。
本申请实施例2
填料预处理：处理前的填料为50％重质碳酸钙GCC与50％轻质碳酸钙混合物，其固含量为20％，预先搅拌获得分散均匀的碳酸钙分散体，在维持缓慢搅拌状态下，向碳酸钙分散液中加入对填料绝干质量为0.20％的聚氯化铝，保持缓和搅拌，促使碳酸钙填料形成微絮聚颗粒体系，并使得微絮聚体填料表面带有一定的正电荷，控制微絮聚体填料PSD50粒径范围为4.9μm(X射线沉降法)，微粒电荷控制为+41μeq/L。在上述搅拌状态下的填料系统中，加入固含量为4.0％的预糊化磷酸酯淀粉，磷酸酯淀粉绝干量对填料绝干添加量比例为2.5％,保持搅拌使得淀粉与填料混合均匀。在上述搅拌状态下的填料系统中，加入固含量为5％的2-丙烯酸钠均聚物溶液，2-丙烯酸钠均聚物绝干量对磷酸酯淀粉绝干绝干量为3.0％，保持搅拌使得2-丙烯酸钠均聚物与磷酸酯淀粉与填料均匀混合。在上述搅拌状态下的填料系统中，加入固含量为0.20％的阳离子聚丙烯酰胺溶液，阳离子聚丙烯酰胺绝干量对填料绝干量为0.20％，保持搅拌使得阳离子聚丙烯酰胺与经过第三步处理的填料体系混合均匀。获得表面具有包覆物质的填料絮聚体。经试验检测，表面具有包覆物质的填料絮聚体的粒径PSD50为42μm(X射线沉降法检测)，微粒电荷为+68μeq/L(PCD微粒电荷检测仪检测)。
浆料采用碱性过氧化氢漂白化学机械浆(PRC-APMP)，磨浆游离度250ml；针叶木化学浆(NBKP)，磨浆游离度350ml；阔叶木化学浆(LBKP)，磨浆游离度350ml；回抄涂布损纸浆。配制PRC-APMP：NBKP：LBKP：涂布损纸浆＝15％：15％：55％：15％的混合纸浆，添加19％(相对于纸浆的重量)前述经预处理的混合碳酸钙作为填料，再加入化学添加剂，阳离子淀粉1.0％(对浆料绝干)，阳离子聚丙酰胺类保留助剂350ppm(对浆料绝干)，硅胶类阴离子保留助剂7000ppm(对浆料绝干)，测量浆料的滤水性能、保留性能，并经过抄纸成型，再经过压榨、烘干，控制水分在3.5-4.0％，抄造的原纸基重为80g/m2。
本申请实施例3
填料预处理：处理前的填料为100％的轻质碳酸钙PCC，其固含量为20％，预先搅拌获得分散均匀的碳酸钙分散体，在维持缓慢搅拌状态下，向碳酸钙分散液中加入对填料绝干质量为0.10％的聚氯化铝，保持缓和搅拌，促使碳酸钙填料形成微絮聚颗粒体系，并使得微絮聚体填料表面带有一定的正电荷，控制微絮聚体填料PSD50粒径范围为8.2μm(X射线沉降法)，微粒电荷控制为+63μeq/L。在上述搅拌状态下的填料系统中，加入固含量为4.0％的预糊化磷酸酯淀粉，磷酸酯淀粉绝干量对填料绝干添加量比例为2.0％,保持搅拌使得淀粉与填料混合均匀。在上述搅拌状态下的填料系统中，加入固含量为5％的2-丙烯酸钠均聚物溶液，2-丙烯酸钠均聚物绝干量对磷酸酯淀粉绝干绝干量为2.0％，保持搅拌使得2-丙烯酸钠均聚物与磷酸酯淀粉与填料均匀混合。在上述搅拌状态下的填料系统中，加入固含量为0.20％的阳离子聚丙烯酰胺溶液，阳离子聚丙烯酰胺绝干量对填料绝干量为0.15％，保持搅拌使得阳离子聚丙烯酰胺与经过第三步处理的填料体系混合均匀。获得表面具有包覆物质的填料絮聚体。经试验检测，表面具有包覆物质的填料絮聚体的粒径PSD50为56μm(X射线沉降法检测)，微粒电荷为+87μeq/L(PCD微粒电荷检测仪检测)。
浆料采用碱性过氧化氢漂白化学机械浆(PRC-APMP)，磨浆游离度250ml；针叶木化学浆(NBKP)，磨浆游离度350ml；阔叶木化学浆(LBKP)，磨浆游离度350ml；回抄涂布损纸浆。配制PRC-APMP：NBKP：LBKP：涂布损纸浆＝15％：15％：55％：15％的混合纸浆，添加20％(相对于纸浆的重量)前述经预处理的混合碳酸钙作为填料，再加入化学添加剂，阳离子淀粉1.0％(对浆料绝干)，阳离子聚丙酰胺类保留助剂350ppm(对浆料绝干)，硅胶类阴离子保留助剂7000ppm(对浆料绝干)，测量浆料的滤水性能、保留性能，并经过抄纸成型，再经过压榨、烘干，控制水分在3.5-4.0％，抄造的原纸基重为80g/m2。
实验数据对比表如下。
本申请实施例提供的造纸填料改性技术，将填料包裹技术，与填料预絮聚技术进行适当的结合，对碳酸钙填料进行改性处理，达到进一步提高纸张的填料加填量，在确保纸机运转性能不受影响的条件下(浆料滤水与保留)，降低了填料对纸张的强度性能的负面影响。具体具有如下有益效果。
1)与未改性的碳酸钙填料(GCC、PCC、或GCC与PCC混合物)比较，经改性后的填料絮聚体(GCC、PCC、或GCC与PCC混合物)，加填量提高2.0％～4.0％情况下，配浆并维持其他条件不变，浆料快速滤水相当或略优(提高7-8ml/10s)，灰分保留提高3.0～4.1％，总保留提高1.9～2.7％。
2)与未改性的碳酸钙填料(GCC、PCC、或GCC与PCC混合物)比较，经改性后的填料絮聚体(GCC、PCC、或GCC与PCC混合物)，加填量提高2.0％～4.0％情况下，配浆并维持其他条件不变并抄造成型，纸张灰分提高1.80～3.70％，其层间结合强度提高5～6％，抗张强度、耐折等维持相当，因灰分提升，纸张厚度下降约1.5～2.0μm，在可接受管控范围之内(以空白实施例厚度73μm计，按照国标挂空上/下限4％计算，厚度波动范围为3μm)。
3)按照灰分提升1.80～3.70％计，改性后的填料与纤维价差4000元/吨计，吨纸原料成本可以节降72～148元/吨纸。
本申请实施例提供的造纸填料的改性方法，先对填料进行包覆改性，而后再进行预絮聚改性，改性后的填料加入纸浆中抄纸，在提高填料加添量的情况下，确保浆料滤水性能、保留特性不变差，并维持相当的纸张物性强度和表面强度。确保纸机运转性能的前提下，达到相同纸张品质时，降低抄纸原料成本。
以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明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，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种造纸填料的改性方法，其特征在于，所述改性方法包括：
在碳酸钙填料溶液中添加聚氯化铝并搅拌形成第一混合溶液；
向所述第一混合溶液中添加预糊化磷酸酯淀粉并搅拌形成第二混合溶液；
向所述第二混合溶液中添加2-丙烯酸钠均聚物溶液并搅拌形成第三混合溶液；
向所述第三混合溶液中添加阳离子聚丙烯酰胺溶液并搅拌以获得具有包覆物质的填料絮聚体。
2.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述在碳酸钙填料溶液中添加聚氯化铝并搅拌形成第一混合溶液的步骤中，所述碳酸钙填料的固含量为10～30％；所述聚氯化铝的添加量为所述碳酸钙填料绝干质量的0.02％～0.30％。
3.根据权利要求2所述的改性方法，其特征在于，所述聚氯化铝中三氧化二铝的含量大于10.0％，盐基度B(％)为40.0～90.0。
4.根据权利要求3所述的改性方法，其特征在于，所述第一混合溶液中微絮聚体的PSD50粒径控制范围为5～20μm，微粒电荷控制范围为+10μeq/L至+200μeq/L。
5.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述向所述第一混合溶液中添加预糊化磷酸酯淀粉并搅拌形成第二混合溶液的步骤中，所述预糊化磷酸酯淀粉的添加量为所述碳酸钙填料绝干质量的0.1～3.0％，取代度为0.03～0.05％。
6.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述向所述第二混合溶液中添加2-丙烯酸钠均聚物溶液并搅拌形成第三混合溶液的步骤中，所述2-丙烯酸钠均聚物的添加量为所述磷酸酯淀粉绝干量的2.0～5.0％。
7.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述向所述第三混合溶液中添加阳离子聚丙烯酰胺溶液并搅拌以获得具有包覆物质的填料絮聚体的步骤中，所述阳离子聚丙烯酰胺溶液的固含量为0.05～0.30％，所述阳离子聚丙烯酰胺的添加量为所述碳酸钙填料绝干量的0.05～0.50％。
8.根据权利要求7所述的改性方法，其特征在于，获得的所述具有包覆物质的填料絮聚体的PSD50为22～60μm，微粒电荷为+10μeq/L至+100μeq/L。
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任一项所述的改性方法制备获得。
10.一种纸品，其特征在于，所述纸品采用权利要求9所述的造纸填料制备获得。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311028352.3A CN117144713A (zh) | 2023-08-15 | 2023-08-15 | 纸品、造纸填料及其改性方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311028352.3A CN117144713A (zh) | 2023-08-15 | 2023-08-15 | 纸品、造纸填料及其改性方法 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN117144713A true CN117144713A (zh) | 2023-12-01 |
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Family Applications (1)
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| CN202311028352.3A Pending CN117144713A (zh) | 2023-08-15 | 2023-08-15 | 纸品、造纸填料及其改性方法 |
Country Status (1)
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2023
- 2023-08-15 CN CN202311028352.3A patent/CN117144713A/zh active Pending
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