CN105887555B - 一种改善成纸强度性能的造纸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善成纸强度性能的造纸方法，本发明采用酸对硅酸钙填料与细小纤维进行复合处理，将复合后的填料加入磨浆后的植物纤维中，经过上网、成形、压榨、干燥后得到加填纸张。该方法可显著改善硅酸钙加填纸的强度性能，在开发高填料纸方面具有显著优势。
Description
技术领域
本发明属于造纸领域，具体涉及一种改善成纸强度性能的造纸方法。
背景技术
在造纸过程中添加填料一方面可有效改善成纸光学性能与印刷适性，另一方面，由于填料成本低于纤维，使用填料还有利于降低生产成本。因此，提高纸张中的填料含量成为造纸工业追求的目标之一。然而，加入填料后会降低纸张强度性能，从而引起纸张表面掉毛掉粉、生产过程断纸的问题，因此现有文献采用对填料进行预处理，以改善加填纸张的强度性能。
这些预处理方法包括采用淀粉、壳聚糖等含有羟基的高分子材料对填料表面包覆或者采用高分子聚合物对填料进行预絮聚等方法，以及制备细小纤维-填料复合填料的方法。其中，关于细小纤维-填料复合填料的制备方法中，往往采用的是原位合成的方法，即将无机填料合成在纤维或细小纤维上以改善成纸性能。然而在合成过程中需要控制较为严格的工艺条件，比如温度、压力、浓度等等，形成的复合填料仅仅是细小纤维对纸张起到增强作用，而填料本身仍不能与纤维产生良好结合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善成纸强度性能的造纸方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明方法在常温下即可进行，控制因素较少，且所制备的复合填料可显著改善纸张的强度性能。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种改善成纸强度性能的造纸方法，包括以下步骤：
步骤一：将化学针叶木浆与化学阔叶木浆按照1:4～4:1的比例混合磨浆，得到磨后浆料，然后将磨后浆料过筛，得到细小纤维浆料，对细小纤维浆料浓缩后，得到细小纤维浓缩浆料；
步骤二：将硅酸钙填料配置成填料悬浮液，加入细小纤维浓缩浆料，获得细小纤维与硅酸钙的混合悬浮液，对混合悬浮液进行搅拌，搅拌的同时向填料悬浮液中逐渐加入质量浓度为10％～60％的酸溶液，使混合悬浮液的pH＝4～6，得到细小纤维与硅酸钙复合物；
步骤三：将化学针叶木浆与化学阔叶木浆分别进行碎解后，加水稀释后将化学针叶木浆与化学阔叶木浆配比进行磨浆，磨浆完成后，将磨后的纸浆加水稀释，得到稀释浆料；
步骤四：向稀释浆料中加入细小纤维与硅酸钙复合物，并混合均匀形成抄纸纸料；将助留剂加入抄纸纸料中，与抄纸纸料充分混合后上网成形，进行抄纸。
进一步地，步骤一中将化学针叶木浆与化学阔叶木浆按照1:4～4:1的质量比混合磨浆至打浆度为50°SR～90°SR，得到磨后浆料，将磨后浆料通过200目筛网，得到尺寸为2μm～76μm的细小纤维浆料，对细小纤维浆料浓缩后，得到质量浓度为30％～70％的细小纤维浓缩浆料。
进一步地，步骤二中的硅酸钙填料平均粒径为10～30μm，白度为85％ISO～95％ISO。
进一步地，步骤二中的酸溶液为硫酸、磷酸、醋酸或硝酸中的一种或多种的混合物。
进一步地，步骤二中将硅酸钙填料配置成质量分数为5～15％的填料悬浮液，且混合悬浮液中细小纤维与硅酸钙的绝干质量比为1:10～10:1。
进一步地，步骤二中对混合悬浮液预处理时搅拌速度为500～800r/min。
进一步地，步骤三中将化学针叶木浆与化学阔叶木浆分别进行碎解后，加水稀释并使浆料质量浓度均为10％，然后按照化学针叶木浆：化学阔叶木浆质量比为1:4进行磨浆，磨浆完成后，将磨后的纸浆加水稀释至质量浓度为0.1％～0.3％，得到打浆度为30°SR～45°SR的稀释浆料。
进一步地，步骤四中细小纤维与硅酸钙复合物的加入量为稀释浆料中绝干量的20％～50％。
进一步地，步骤四中的助留剂为阳离子聚丙烯酰胺，其加入量为0.3千克/吨纸～0.5千克/吨纸。
进一步地，步骤四中将助留剂加入抄纸纸料中，与抄纸纸料混合20～40s后上网成形，进行抄纸。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明通过采用酸溶液对硅酸钙处理后，可激发硅酸钙表面产生大量硅羟基，使其与细小纤维表面羟基形成化学结合，从而形成了硅酸钙和细小纤维的复合填料，与此同时，由于硅酸钙填料经过酸溶液处理后，一方面其表面活性得到提高，另一方面，硅酸钙部分会发生溶解，形成硫酸钙、磷酸钙等多种复合沉淀物，该沉淀物可与细小纤维再次结合，形成复合物，从而进一步提高了填料与细小纤维的结合强度。在纸张成形过程中，硅酸钙填料经处理活化后，其表面硅羟基可与抄纸所用纤维表面羟基形成化学结合，另外，复合填料中的细小纤维也可与抄纸所用纤维形成氢键结合，两者作用下，共同促进了加填纸张的强度性能的提高。实验结果表明，在相同纸张定量、抄造工艺条和填料含量条件下，经过复合填料加填纸抗张强度和撕裂强度性能优于未经复合处理的加填纸的强度性能，抗张强度性能的提高表明对填料进行预处理后改善了填料与纤维的结合力，意味着有进一步提高填料含量的空间，符合高填料造纸的要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
实施例1
步骤一：将化学针叶木浆与化学阔叶木浆按照1:4的比例混合磨浆至打浆度为50°SR，得到磨后浆料，然后将磨后浆料过200目筛，得到尺寸为2μm的细小纤维浆料，对细小纤维浆料浓缩后，得到质量浓度为30％的细小纤维浓缩浆料；
步骤二：将硅酸钙填料配置成质量分数为5％的填料悬浮液，加入细小纤维浓缩浆料，获得细小纤维与硅酸钙的混合悬浮液，且混合悬浮液中细小纤维与硅酸钙的绝干质量比为1:10，对混合悬浮液以500r/min的速度进行搅拌，搅拌的同时向填料悬浮液中逐渐加入质量浓度为10％的硫酸溶液，使混合悬浮液的pH＝4，得到细小纤维与硅酸钙复合物；
步骤三：将化学针叶木浆与化学阔叶木浆分别进行碎解后，加水稀释并使浆料质量浓度均为10％，然后按照化学针叶木浆：化学阔叶木浆质量比为1:4进行磨浆，磨浆完成后，将磨后的纸浆加水稀释至质量浓度为0.1％，得到打浆度为30°SR的稀释浆料；
步骤四：向稀释浆料中加入细小纤维与硅酸钙复合物，其中细小纤维与硅酸钙复合物的加入量为稀释浆料中绝干量的20％，并混合均匀形成抄纸纸料；将阳离子聚丙烯酰胺按照0.3千克/吨纸的加入量加入抄纸纸料中，与抄纸纸料充分混合20s后上网成形，进行抄纸，所得纸张的物理性能见表1。
表1 实施例1纸张物理性能检测结果
实施例2
步骤一：将化学针叶木浆与化学阔叶木浆按照4:1的比例混合磨浆至打浆度为90°SR，得到磨后浆料，然后将磨后浆料过200目筛，得到尺寸为76μm的细小纤维浆料，对细小纤维浆料浓缩后，得到质量浓度为70％的细小纤维浓缩浆料；
步骤二：将硅酸钙填料配置成质量分数为15％的填料悬浮液，加入细小纤维浓缩浆料，获得细小纤维与硅酸钙的混合悬浮液，且混合悬浮液中细小纤维与硅酸钙的绝干质量比为10:1，对混合悬浮液以800r/min的速度进行搅拌，搅拌的同时向填料悬浮液中逐渐加入质量浓度为60％的硝酸和磷酸的混合溶液，使混合悬浮液的pH＝6，得到细小纤维与硅酸钙复合物；
步骤三：将化学针叶木浆与化学阔叶木浆分别进行碎解后，加水稀释并使浆料质量浓度均为10％，然后按照化学针叶木浆：化学阔叶木浆质量比为1:4进行磨浆，磨浆完成后，将磨后的纸浆加水稀释至质量浓度为0.3％，得到打浆度为45°SR的稀释浆料；
步骤四：向稀释浆料中加入细小纤维与硅酸钙复合物，其中细小纤维与硅酸钙复合物的加入量为稀释浆料中绝干量的50％，并混合均匀形成抄纸纸料；将阳离子聚丙烯酰胺按照0.5千克/吨纸的加入量加入抄纸纸料中，与抄纸纸料充分混合40s后上网成形，进行抄纸，所得纸张的物理性能见表2。
表2 实施例2纸张物理性能检测结果
实施例3
步骤一：将化学针叶木浆与化学阔叶木浆按照1:1的比例混合磨浆至打浆度为70°SR，得到磨后浆料，然后将磨后浆料过200目筛，得到尺寸为50μm的细小纤维浆料，对细小纤维浆料浓缩后，得到质量浓度为50％的细小纤维浓缩浆料；
步骤二：将硅酸钙填料配置成质量分数为10％的填料悬浮液，加入细小纤维浓缩浆料，获得细小纤维与硅酸钙的混合悬浮液，且混合悬浮液中细小纤维与硅酸钙的绝干质量比为1:1，对混合悬浮液以600r/min的速度进行搅拌，搅拌的同时向填料悬浮液中逐渐加入质量浓度为40％的硫酸、醋酸及硝酸的混合溶液，使混合悬浮液的pH＝5，得到细小纤维与硅酸钙复合物；
步骤三：将化学针叶木浆与化学阔叶木浆分别进行碎解后，加水稀释并使浆料质量浓度均为10％，然后按照化学针叶木浆：化学阔叶木浆质量比为1:4进行磨浆，磨浆完成后，将磨后的纸浆加水稀释至质量浓度为0.2％，得到打浆度为40°SR的稀释浆料；
步骤四：向稀释浆料中加入细小纤维与硅酸钙复合物，其中细小纤维与硅酸钙复合物的加入量为稀释浆料中绝干量的30％，并混合均匀形成抄纸纸料；将阳离子聚丙烯酰胺按照0.4千克/吨纸的加入量加入抄纸纸料中，与抄纸纸料充分混合30s后上网成形，进行抄纸，所得纸张的物理性能见表3。
表3 实施例3纸张物理性能检测结果
以上结果表明，在相同纸张定量、抄造工艺条和填料含量条件下，采用复合填料的加填纸抗张强度和撕裂强度性能优于未复合硅酸钙填料加填纸的强度性能，抗张强度性能的提高表明复合填料改善了填料与纤维的结合力，意味着有进一步提高填料含量的空间，有利于开发高填料纸。
Claims (5)
1.一种改善成纸强度性能的造纸方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将化学针叶木浆与化学阔叶木浆按照1:4～4:1的质量比混合磨浆至打浆度为50°SR～90°SR，得到磨后浆料，将磨后浆料通过200目筛网，得到尺寸为2μm～76μm的细小纤维浆料，对细小纤维浆料浓缩后，得到质量浓度为30％～70％的细小纤维浓缩浆料；
步骤二：将硅酸钙填料配置成质量分数为5～15％的填料悬浮液，加入细小纤维浓缩浆料，获得细小纤维与硅酸钙的混合悬浮液，混合悬浮液中细小纤维与硅酸钙的绝干质量比为1:10～10:1，对混合悬浮液进行搅拌，搅拌的同时向填料悬浮液中逐渐加入质量浓度为10％～60％的酸溶液，使混合悬浮液的pH＝4～6，得到细小纤维与硅酸钙复合物，其中，酸溶液为硫酸、磷酸、醋酸或硝酸中的一种或多种的混合物，硅酸钙填料平均粒径为10～30μm，白度为85％ISO～95％ISO；
步骤三：将化学针叶木浆与化学阔叶木浆分别进行碎解后，加水稀释后将化学针叶木浆与化学阔叶木浆配比进行磨浆，磨浆完成后，将磨后的纸浆加水稀释，得到稀释浆料；
步骤四：向稀释浆料中加入细小纤维与硅酸钙复合物，并混合均匀形成抄纸纸料，细小纤维与硅酸钙复合物的加入量为稀释浆料中绝干量的20％～50％；将助留剂加入抄纸纸料中，与抄纸纸料充分混合后上网成形，进行抄纸。
2.根据权利要求1所述的一种改善成纸强度性能的造纸方法，其特征在于，步骤二中对混合悬浮液预处理时搅拌速度为500～800r/min。
3.根据权利要求1所述的一种改善成纸强度性能的造纸方法，其特征在于，步骤三中将化学针叶木浆与化学阔叶木浆分别进行碎解后，加水稀释并使浆料质量浓度均为10％，然后按照化学针叶木浆：化学阔叶木浆质量比为1:4进行磨浆，磨浆完成后，将磨后的纸浆加水稀释至质量浓度为0.1％～0.3％，得到打浆度为30°SR～45°SR的稀释浆料。
4.根据权利要求1所述的一种改善成纸强度性能的造纸方法，其特征在于，步骤四中的助留剂为阳离子聚丙烯酰胺，其加入量为0.3千克/吨纸～0.5千克/吨纸。
5.根据权利要求1所述的一种改善成纸强度性能的造纸方法，其特征在于，步骤四中将助留剂加入抄纸纸料中，与抄纸纸料混合20～40s后上网成形，进行抄纸。
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