CN1515739A - 造纸用改性硅灰石矿物复合纤维及用其造纸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种造纸用改性硅灰石矿物复合纤维及用其造纸的方法，它将硅灰石原矿破碎至粒径为5－20μm，平均直径∶长度＝1∶6－30的细长纤维，并按铝的碱或盐∶钠的碱或盐＝1∶1的比例加入硅灰石矿物纤维重量的3－10％的改性剂，得包覆有改性剂的硅灰石矿物复合纤维。在造纸工艺的配浆过程中加入5－50％的改性硅灰石矿物复合纤维以及50－95％的植物纤维和造纸用辅料，使它能与其它植物纤维有机结合，提高矿物纤维的留着率，不仅有利于降低生产成本，提高纸产品的不透明度和匀度，消除静电，降低纸品收缩率，而且无需改变现有工艺及设备，也不会对环境造成污染，更有利于保护森林资源及生态环境。

Description

造纸用改性硅灰石矿物复合纤维及用其造纸的方法

技术领域

本发明涉及一种代替植物纤维进行造纸的改性硅灰石矿物复合纤维以及用该改性硅灰石矿物复合纤维造纸的方法。

背景技术

目前在造纸行业中使用的原料大多以植物纤维为主，每年要消耗大量的木材资源，同时，过多的森林采伐还造成生态环境的严重恶化。而纸张又是人类生产和生活中不可缺少和必需品，就我国目前纸制品的需求而言，每年均以10％的速度递增，造纸行业的可持续发展面临严重挑战，造纸原料短缺已制约着我国造纸业的发展，因此，长期以来造纸行业一直都在寻求能代替植物纤维的其它造纸用纤维，但至今仍没有行之有效的替代品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种价格低廉，且对制造纸制品工艺无影响，对环境无污染，能提高纸制品匀度和不透明度，消除静电，留着率高的造纸用改性硅灰石矿物复合纤维。

本发明的另一个目的在于提供一种用上述改性硅灰石矿物复合纤维造纸的方法。

本发明提供的改性硅灰石矿物纤维通过下列方法获得：

1、将硅灰石原矿破碎至粒径为5-20μm，平均直径∶长度＝1∶6-30的细长纤维；。

2、在上述硅灰石矿物纤维中按其重量的3-10％加入下列配比的改性剂A，混合后使改性剂包覆在硅灰石矿物纤维表面，即得改性硅灰石矿物复合纤维：

       铝的碱或盐∶钠的碱或盐＝1∶1。

所述改性剂A中铝的碱或盐为工业用硫酸铝或工业用氢氧化铝中的一种或几种的组合。

所述改性剂A中钠的碱或盐为工业用碳酸钠或工业用碳酸氢钠或工业用氢氧化钠中的一种或几种的组合。

所述改性剂A在与硅灰石矿物混合之前先经过下列预处理：在搅拌过程中加水并升温至98℃，反应10-20分钟，制成浓度为10-20％的复合改性剂。

本发明提供的改性硅灰石矿物复合纤维也可通过下列方法获得：

将硅灰石原矿破碎至粒径为5-20μm，平均直径∶长度＝1∶6-30的细长纤维，同时在硅灰石破碎过程中，按硅灰石矿物重量的3-5‰加入改性剂B，混合后使改性剂包覆在硅灰石矿物纤维表面，即得改性硅灰石矿物复合纤维。

所述改性剂B为阳离子金属盐如三氯化铝、硫酸铝钾、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铁中的一种或几种。

所述改性剂B还可为复合金属盐∶聚合硫酸铝铁/聚合氯化铝铁、聚合硫酸氯化铁/聚合硫酸氯化铝、聚合铝硅/聚合铁硅、聚合硅酸铝/聚合硅酸铁、聚合氯化磷酸铝、聚合铝/铁-聚丙烯酸胺、聚合铝/铁-甲壳素中的一种或几种。

本发明提供的改性硅灰石矿物复合纤维还可通过下列方法获得：

将硅灰石原矿破碎至粒径为5-20μm，平均直径∶长度＝1∶6-30的细长纤维，同时在硅灰石破碎过程中，按硅灰石矿物重量的1-10‰加入改性剂C，混合后使改性剂包覆在硅灰石矿物纤维表面，即得改性硅灰石矿物复合纤维。

所述改性剂C为矿物质蒙脱石、膨润土、改性蒙脱石、改性膨润土、改性瓷土中的一种或几种。

本发明提供的用上述改性硅灰石矿物复合纤维造纸的方法包括：碎浆、疏解、打浆、配浆、均整、稀释、上网、烘干、施胶、烘干、卷切纸，其特征在于在配浆时加入下列主料和辅料：

1、主料：改性硅灰石矿物纤维重量百分比       5-50％

         植物纤维重量百分比                 50-95％；

2、辅料：改性剂B    硅灰石矿物纤维重量的0-6％

         硫酸铝     矿物和植物纤维总重量的3-8％

         工业用淀粉    矿物和植物纤维总重量的1-5％

         聚合物助剂    每吨纸产品加10-500g或者

         矿物助剂      每吨纸产品加500-5000g。

所述聚合物助剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸胺、丙烯酸盐共聚物、聚乙烯亚胺树脂、聚酸胺聚胺、阳离子高聚物、阳离子助剂percol47高聚物、环氧化聚酸胺聚胺中的一种或几种。

所述矿物助剂为蒙脱石、膨润土、改性蒙脱石、改性膨润土、改性瓷土中的一种或几种。

所述工业用淀粉为氧化淀粉、磷酸化淀粉、羟乙基化淀粉、阳离子淀粉、阳离子接枝共聚淀粉中的一种或几种。

本发明具有下列优点和效果：由于本发明对造纸用的硅灰石矿物复合纤维进行改性，从而改变了硅灰石矿物纤维表面的电荷，使硅灰石矿物纤维在造纸过程中能与其它植物纤维有机结合，提高矿物纤维的留着率，用它代替部分植物纤维造纸，不仅有利于降低生产成本，提高纸产品的不透明度和匀度，消除静电，降低纸品收缩率，而且由于在生产过程中无需制浆，既不会对环境造成污染，又有利于保护森林资源及生态环境，因此，是一项值得推广和应用的先进技术。

附图说明

图1为本发明之改性硅灰石矿物复合纤维生产工艺流程图；

图2为本发明之改性硅灰石矿物复合纤维另一生产工艺流程图；

图3为本发明之含改性硅灰石矿物复合纤维纸制品生产工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

1、将工业用硫酸铝和工业用碳酸氢钠按1∶1的比例加入带搅拌器的反应釜中，加水溶解并升温至98℃，反应10分钟，冷却并制成浓度为20％的复合改性剂Al；

2、将硅灰石原矿用飓风超细粉碎自磨机破碎至粒径为5-20μm，平均直径∶长度＝1∶6-30的细长纤维，同时在硅灰石原矿中按其重量的3％将上述复合改性剂Al喷洒在硅灰石矿物上，使改性剂Al包覆在硅灰石矿物表面，即得改性硅灰石矿物复合纤维a。

实施例2

1、将工业用氢氧化铝和工业用碳酸钠按1∶1的比例加入带搅拌器的反应釜中，加水溶解并升温至98℃，反应20分钟，冷却并制成浓度为10％的复合改性剂A2；

2、将灰石原矿用冲击超细粉碎机破碎至粒径为5-20μm，平均直径∶长度＝1∶6-30的细长纤维，按硅灰石矿物纤维重量的10％将上述复合改性剂A2喷洒在硅灰石矿物纤维上，使改性剂A2包覆在硅灰石矿物纤维表面，即得改性硅灰石矿物复合纤维b。

实施例3

将硅灰石原矿破碎至粒径为5-20μm，平均直径∶长度＝1∶6-30的细长纤维，并按硅灰石矿物重量的3‰加入改性剂B即三氯化铝，并使其包覆在硅灰石矿物表面，即得改性硅灰石矿物复合纤维c。

实施例4

将硅灰石原矿破碎至粒径为5-20μm，平均直径∶长度＝1∶6-30的细长纤维，并按硅灰石矿物重量的5‰加入改性剂B即聚合硫酸铝铁/聚合氯化铝铁，使其包覆在硅灰石矿物纤维表面，即得改性硅灰石矿物复合纤维d。

实施例5

将硅灰石原矿破碎至粒径为5-20μm，平均直径∶长度＝1∶6-30的细长纤维，并按硅灰石矿物重量的4‰加入改性剂C即蒙脱石，并使其包覆在硅灰石矿物纤维表面，即得改性硅灰石矿物复合纤维e。

实施例6

采用碎浆、疏解、打浆、配浆、均整、稀释、上网、烘干、施胶、烘干、卷切纸等现有技术中的造纸工艺流程及步骤，并在配浆池中加入下列主料和辅料，生产60-80g/m²的书写纸：

主料：改性硅灰石矿物复合纤维a的用量占32.8％，植物纤维用量占67.2％(其中脱墨浆50％，商品漂白木浆17.2％)：

辅料：聚合硫酸铝的加入量以硅灰石矿物复合纤维重量的6％计，硫酸铝的加入量以矿物和植物纤维总重量的3％计，阳离子淀粉的加入量以矿物和植物纤维总重量的2.5％计，聚合物助剂聚丙烯酸钠以每吨纸产品加300g计，其余参数如下：

造纸机为1880mm长网多缸造纸机，车速206-216m/min，成品纸灰份25％，矿物纤维留着率76.2％，纸品各项指标符合GB/T12654-1990标准B级品要求。

实施例7

采用碎浆、疏解、打浆、配浆、均整、稀释、上网、烘干、施胶、烘干、卷切纸等现有技术中的造纸工艺流程及步骤，并在配浆池中加入下列主料和辅料，用于生产70g/m²的胶版印刷纸：

主料：改性硅灰石矿物复合纤维d的用量占50％，植物纤维(商品漂白木浆)用量占50％：

辅料：聚合硅酸铝/聚合硅酸铁的加入量以硅灰石矿物复合纤维重量的3％计，硫酸铝的加入量以矿物和植物纤维总重量的8％计，阳离子接枝共聚淀粉的加入量以矿物和植物纤维总重量的5％计，聚合物助剂环氧化聚酰胺聚胺以每吨纸产品加500g计，其余参数如下：

造纸机为1760mm长网多缸造纸机，车速206-216m/min，成品纸灰份29.18％，矿物纤维留着率73％，纸品各项指标符合QB/T1012-1991标准B级品要求。

实施例8

采用碎浆、疏解、打浆、配浆、均整、稀释、上网、烘干、施胶、烘干、卷切纸等现有技术中的造纸工艺流程及步骤，并在配浆池中加入下列主料和辅料，用于生产300-350g/m²单面涂布白纸板，矿物复合纤维用于面浆层：

主料：改性硅灰石矿物复合纤维e的用量占13％，植物纤维用量占87％(商品漂白木浆)；

辅料：硫酸铝的加入量以矿物和植物纤维总重量的5％计，氧化淀粉的加入量以矿物和植物纤维总重量的1％计，矿物助剂改性膨润土以每吨纸产品加500g计，其余参数如下：

造纸机为2400mm长网多缸造纸机，成品纸挂面浆灰份9.8％，矿物纤维留着率75.4％，纸品各项指标符合QB/T1011-1991标准B级品要求。

实施例9

采用碎浆、疏解、打浆、配浆、均整、稀释、上网、烘干、施胶、烘干、卷切纸等现有技术中的造纸工艺流程及步骤，并在配浆池中加入下列主料和辅料，用于生产300-350g/m²单面涂布白纸板，矿物复合纤维用于面浆层：

主料：改性硅灰石矿物复合纤维b的用量占5％，植物纤维用量占95％(商品漂白木浆)；

辅料：硫酸铝的加入量以矿物和植物纤维总重量的5％计，磷酸化淀粉的加入量以矿物和植物纤维总重量的4％计，矿物助剂改性瓷土以每吨纸产品加50008计，其余参数如下：

造纸机为2400mm长网多缸造纸机，成品纸挂面浆灰份9.6％，矿物纤维留着率76.7％，纸品各项指标符合QB/T1011-1991标准B级品要求。

Claims (10)

1、一种造纸用改性硅灰石矿物复合纤维，其特征在于它通过下列方法获得：

A、将硅灰石原矿破碎至粒径为5-20μm，平均直径∶长度＝1∶6-30的细长纤维；。

B、在上述硅灰石矿物纤维中按其重量的3-10％加入下列配比的改性剂a，混合后使改性剂包覆在硅灰石矿物纤维表面，即得改性硅灰石矿物复合纤维：

     铝的碱或盐∶钠的碱或盐＝1∶1。

2、根据权利要求1所述的复合纤维，其特征在于所述改性剂a中铝的碱或盐为工业用硫酸铝或工业用氢氧化铝中的一种或几种的组合；钠的碱或盐为工业用碳酸钠或工业用碳酸氢钠或工业用氢氧化钠中的一种或几种的组合。

3、根据权利要求1所述的复合纤维，其特征在于所述改性剂a在与硅灰石矿物混合之前先经过下列预处理：在搅拌过程中加水并升温至98℃，反应10-20分钟，制成浓度为10-20％的复合改性剂。

4、一种造纸用改性硅灰石矿物复合纤维，其特征在于通过下列方法获得：

将硅灰石原矿破碎至粒径为5-20μm，平均直径∶长度＝1∶6-30的细长纤维，同时在硅灰石破碎过程中，按硅灰石矿物重量的3-5‰加入改性剂b，混合后使改性剂包覆在硅灰石矿物纤维表面，即得改性硅灰石矿物复合纤维。

5、根据权利要求4所述的复合纤维，其特征在于所述改性剂b为阳离子金属盐如三氯化铝、硫酸铝钾、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铁中的一种或几种。

6、根据权利要求4所述的复合纤维，其特征在于所述改性剂b还可为复合金属盐∶聚合硫酸铝铁/聚合氯化铝铁、聚合硫酸氯化铁/聚合硫酸氯化铝、聚合铝硅/聚合铁硅、聚合硅酸铝/聚合硅酸铁、聚合氯化磷酸铝、聚合铝/铁-聚丙烯酸胺、聚合铝/铁-甲壳素中的一种或几种。

7、一种造纸用改性硅灰石矿物复合纤维，其特征在于通过下列方法获得：

将硅灰石原矿破碎至粒径为5-20μm，平均直径∶长度＝1∶6-30的细长纤维，同时在硅灰石破碎过程中，按硅灰石矿物重量的1-10‰加入改性剂c，混合后使改性剂包覆在硅灰石矿物纤维表面，即得改性硅灰石矿物复合纤维。

8、根据权利要求7所述的复合纤维，其特征在于所述改性剂c为矿物质蒙脱石、膨润土、改性蒙脱石、改性膨润土、改性瓷土中的一种或几种。

9、一种用改性硅灰石矿物复合纤维造纸的方法，包括：碎浆、疏解、打浆、配浆、均整、稀释、上网、烘干、施胶、烘干、卷切纸，其特征在于在配浆时加入下列主料和辅料：

1、主料：改性硅灰石矿物纤维重量百分比        5-50％

         植物纤维重量百分比                  50-95％；

2、辅料：改性剂B      硅灰石矿物纤维重量的0-6％

         硫酸铝       矿物和植物纤维总重量的3-8％

         工业用淀粉   矿物和植物纤维总重量的1-5％

         聚合物助剂   每吨纸产品加10-500g或者

         矿物助剂     每吨纸产品加500-5000g。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述聚合物助剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸胺、丙烯酸盐共聚物、聚乙烯亚胺树脂、聚酸胺聚胺、阳离子高聚物、阳离子助剂percol47高聚物、环氧化聚酸胺聚胺中的一种或几种，所述矿物助剂为蒙脱石、膨润土、改性蒙脱石、改性膨润土、改性瓷土中的一种或几种，所述工业用淀粉为氧化淀粉、磷酸化淀粉、羟乙基化淀粉、阳离子淀粉、阳离子接枝共聚淀粉中的一种或几种。

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