一種利用填料和纖維的復合結(jié)構(gòu)改善紙張光學性能的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用填料和纖維的復合結(jié)構(gòu)改善紙張光學性能的方法，屬于造紙【技術(shù)領(lǐng)域】。包括：1)將紙漿碎解、脫水，制成漿料；2)將填料制成填料懸浮液，并充分攪拌、分散；3)將填料懸浮液與漿料混合，并加水稀釋至體系總固含量濃度為9％～12％，得到混合漿料；4)將混合漿料進行磨漿至混合漿料的終打漿度為30～50°SR；5)首先將磨漿處理后的混合漿料稀釋至濃度為0.1％～0.3％，然后添加助留劑，最后將成型的濕紙頁壓榨、干燥。采用本發(fā)明方法制備的加填紙張，可在維持成紙強度性能不變的情況下，有效提高成紙的白度和光散射系數(shù)，達到改善光學性能的效果。
【專利說明】一種利用填料和纖維的復合結(jié)構(gòu)改善紙張光學性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于造紙【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用填料和纖維的復合結(jié)構(gòu)改善紙張光學性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了改善紙張光學性能和印刷適性，滿足紙張某些特殊性能要求，節(jié)約纖維原料降低生產(chǎn)成本，在紙張的生產(chǎn)中，一般均需要加入填料。不同紙種的加填量相差很大，少的在2%?3%，高的達到40%。由于一般填料的價格只有植物纖維價格的十分之一甚至更低，因此，在紙張中加入更多的填料，可以顯著降低紙張生產(chǎn)成本。造紙?zhí)盍戏N類較多，最常用的有重質(zhì)碳酸鈣，輕質(zhì)碳酸鈣，滑石粉，高嶺土等。對于白度和不透明度要求較高的紙張往往選用粒徑小，白度較高的填料，如二氧化鈦，沉淀碳酸鈣等，但這類填料要么成本高，要么對成紙強度有較大的負面影響。
[0003]成紙強度性能是選用填料時需要考慮的重要性能之一，通常填料在改善成紙光學性能的同時，會降低成紙強度性能，或者對成紙強度性能影響小的填料，紙張光學性能又較低，因此，工廠往往需要添加增強劑或者增白劑來達到改善或者平衡強度與光學性能的目的。但是，增加化學品一方面涉及到紙機濕部穩(wěn)定控制的問題，另一方面又會增加成本，從而造成生產(chǎn)成本的提高。所以，開發(fā)新型加填技術(shù)或者新型填料成為了學術(shù)界和工業(yè)界研究的熱點之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種利用填料和纖維的復合結(jié)構(gòu)改善紙張光學性能的方法，該方法能夠在保證成紙強度性能不變的情況下，有效改善加填紙的光學性能。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]一種利用填料和纖維的復合結(jié)構(gòu)改善紙張光學性能的方法，包括以下步驟:
[0007]I)紙漿的碎解:將紙漿碎解、脫水，制成濃度為20%?30%的漿料；
[0008]2)配制填料懸浮液:將填料配制成濃度為15%?20%的填料懸浮液，并充分攪拌、分散；
[0009]3)配制混合漿料:將濃度為15 %?20 %的填料懸浮液與濃度為20 %?30 %的漿料按照絕干質(zhì)量比為(I?4):6的比例進行混合，并加水稀釋至混合體系總固含量濃度為9%?12%，得到混合漿料；
[0010]4)磨漿:將混合漿料進行磨漿至混合漿料的終打漿度為30?50° SR ；
[0011]5)抄造紙頁:首先將磨漿處理后的混合漿料稀釋至濃度為0.1%?0.3%的漿料，其次在紙張抄造前向濃度為0.1%?0.3%的漿料中添加助留劑，混勻后進行濕法抄造，最后對成型的濕紙頁進行壓榨、干燥。
[0012]步驟2)所述的填料為碳酸鈣、滑石粉、硅酸鈣、或高嶺土中的一種或幾種。
[0013]所述紙漿為化學針葉木漿、化學闊葉木漿或化學機械漿中的一種或幾種。[0014]步驟5)所述的助留劑為陽離子聚丙烯酰胺。
[0015]所述助留劑的添加量為0.2?0.4千克/噸紙。
[0016]步驟5)壓榨時的壓力為0.3?0.6Mpa。
[0017]步驟5)所述干燥的溫度為95?110°C。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0019]本發(fā)明將造紙?zhí)盍吓c紙漿碎解后的漿料在一定濃度下混合磨漿，可使填料和漿料中纖維表面分絲帚化的纖維形成相互穿插、相互纏繞的復合結(jié)構(gòu)，填料粒子與纖維緊密相連的復合結(jié)構(gòu)有利于降低填料對纖維結(jié)合強度的負面影響，在磨漿過程中填料的光學性能得到了極大的改善，與傳統(tǒng)漿內(nèi)加填方式相比，本發(fā)明方法在成紙性能不低于傳統(tǒng)加填方法抄造的紙張強度下，可顯著提高紙張的白度和不透明度。采用該方法制得的紙張的性能檢測結(jié)果為:在成紙?zhí)盍虾肯嗤瑫r，抗張指數(shù)32.32N.m/g,白度83.44% ISO ;光散射系數(shù) 63.2m2/kg。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為實施例4填料與纖維復合結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0022]實施例1
[0023]一種利用填料和纖維的復合結(jié)構(gòu)改善紙張光學性能的方法，包括以下步驟:
[0024]I)紙漿的碎解:將針葉木漿充分碎解，脫水，制成終濃度為20 %的漿料；
[0025]2)填料懸浮液的配置:配置濃度為15%的碳酸鈣填料懸浮液，并充分攪拌，分散；
[0026]3)混合漿料的配置:按照絕干質(zhì)量比為1:6的比例，將15%的碳酸鈣填料懸浮液與終濃度為20%的漿料進行混合，并添加清水稀釋至總固含量濃度為12%，得到混合漿料；
[0027]4)磨漿:將配制好的混合漿料進行磨漿，磨漿濃度為12%，最終混合漿料的打漿度為30° SR;
[0028]5)紙頁的抄造:首先將磨漿處理后的混合漿料稀釋至濃度為0.2%，其次在紙張抄造前(上網(wǎng)前)向濃度為0.2%的漿料中添加助留劑陽離子聚丙烯酰胺，添加量為0.4千克/噸紙，混勻后進行濕法抄造，然后對成型的濕紙頁壓榨，壓力為0.4Mpa，最后在105°C下干燥。
[0029]實施例2
[0030]一種利用填料和纖維的復合結(jié)構(gòu)改善紙張光學性能的方法，包括以下步驟:
[0031]I)紙漿的碎解:將化學針葉木漿與闊葉木漿充分碎解，脫水，制成終濃度為24%的漿料；
[0032]2)填料懸浮液的配置:配制濃度為17%的高嶺土填料懸浮液，并充分攪拌，分散；
[0033]3)混合漿料的配置:按照絕干質(zhì)量比為2:6的比例，將17%的高嶺土填料懸浮液與終濃度為24%的漿料進行混合，并添加清水稀釋至總固含量濃度為11%，得到混合漿料；
[0034]4)磨漿:將配制好的混合漿料進行磨漿，磨漿濃度為11%，最終混合漿料的打漿度為35° SR;
[0035]5)紙頁的抄造:首先將磨漿處理后的混合漿料稀釋至濃度為0.3%，其次在紙張抄造前(上網(wǎng)前)向濃度為0.3%的漿料中添加助留劑陽離子聚丙烯酰胺，添加量為0.34千克/噸紙，混勻后進行濕法抄造，然后對成型的濕紙頁壓榨，壓力為0.35Mpa，最后在100°C下干燥。
[0036]實施例3
[0037]—種利用填料和纖維的復合結(jié)構(gòu)改善紙張光學性能的方法，包括以下步驟:
[0038]I)紙漿的碎解:將針葉木漿與化學機械漿充分碎解，脫水，制成終濃度為26%的漿料；
[0039]2)填料懸浮液的配置:配制濃度為20%的滑石粉和碳酸鈣填料的懸浮液，并充分攪拌，分散；
[0040]3)混合漿料的配置:按照絕干質(zhì)量比為3:6的比例，將20%的滑石粉和碳酸鈣填料的懸浮液與終濃度為26%的漿料進行混合，并添加清水稀釋至總固含量濃度為9%，得到混合漿料；
[0041]4)磨漿:將配制好的混合漿料進行磨漿，磨漿濃度為12%，最終混合漿料的打漿度為42° SR;
[0042]5)紙頁的抄造:首先將磨漿處理后的混合漿料稀釋至濃度為0.1%，其次在紙張抄造前(上網(wǎng)前)向濃度為0.1%的漿料中添加助留劑陽離子聚丙烯酰胺，添加量為0.2千克/噸紙，混勻后進行濕法抄造，然后對成型的濕紙頁壓榨，壓力為0.3Mpa，最后在95°C下干燥。
[0043]實施例4
[0044]一種利用填料和纖維的復合結(jié)構(gòu)改善紙張光學性能的方法，包括以下步驟:
[0045]I)紙漿的碎解:將化學闊葉木漿充分碎解，脫水，制成終濃度為30%的漿料；
[0046]2)填料懸浮液的配置:配制濃度為20%的硅酸鈣填料懸浮液，并充分攪拌，分散；
[0047]3)混合漿料的配置:按照絕干質(zhì)量比為4:6的比例，將20%的硅酸鈣填料懸浮液與終濃度為30%的漿料進行混合，并添加清水稀釋至總固含量濃度為10%，得到混合漿料；
[0048]4)磨漿:將配制好的混合漿料進行磨漿，磨漿濃度為10%，最終混合漿料的打漿度為50° SR;
[0049]5)紙頁的抄造:首先將磨漿處理后的混合漿料稀釋至濃度為0.25%，其次在紙張抄造前(上網(wǎng)前)向濃度為0.1%的漿料中添加助留劑陽離子聚丙烯酰胺，添加量為0.3千克/噸紙，混勻后進行濕法抄造，然后對成型的濕紙頁壓榨，壓力為0.6Mpa，最后在110°C下干燥。
[0050]由圖1可以清楚地看出，采用該方法抄造的紙頁中，填料粒子通過磨漿過程中產(chǎn)生的細纖維與粗大纖維相連，形成了一種填料-纖維的復合結(jié)構(gòu)，該復合結(jié)構(gòu)不僅有利于維持成紙強度，而且復合結(jié)構(gòu)所形成的微小孔隙也使得填料-纖維之間的光散射界面數(shù)量增多，造成成紙的光散射性能大幅提聞。[0051]采用本發(fā)明方法制得的紙張與采用漿內(nèi)加填方式獲得的紙張的性能檢測對比結(jié)果，如下表1所示:
[0052]表1本發(fā)明方法制得的紙張性能與漿內(nèi)加填方式獲得的紙張性能對比結(jié)果(填料含量為28% )
[0053]
【權(quán)利要求】
1.一種利用填料和纖維的復合結(jié)構(gòu)改善紙張光學性能的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)紙漿的碎解:將紙漿碎解、脫水，制成濃度為20%?30%的漿料； 2)配制填料懸浮液:將填料配制成濃度為15%?20%的填料懸浮液,并充分攪拌、分散； 3)配制混合漿料:將濃度為15%?20%的填料懸浮液與濃度為20%?30%的漿料按照絕干質(zhì)量比為(I?4):6的比例進行混合，并加水稀釋至混合體系總固含量濃度為9%?12%，得到混合漿料； 4)磨漿:將混合漿料進行磨漿至混合漿料的終打漿度為30?50°SR ； 5)抄造紙頁:首先將磨漿處理后的混合漿料稀釋至濃度為0.1%?0.3%的漿料，其次在紙張抄造如向濃度為0.1%?0.3 %的衆(zhòng)料中添加助留劑,混勾后進打濕法抄造,最后對成型的濕紙頁進行壓榨、干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用填料和纖維的復合結(jié)構(gòu)改善紙張光學性能的方法，其特征在于，步驟2)所述的填料為碳酸鈣、滑石粉、硅酸鈣、或高嶺土中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用填料和纖維的復合結(jié)構(gòu)改善紙張光學性能的方法，其特征在于，所述紙漿為化學針葉木漿、化學闊葉木漿或化學機械漿中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用填料和纖維的復合結(jié)構(gòu)改善紙張光學性能的方法，其特征在于，步驟5)所述的助留劑為陽離子聚丙烯酰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種利用填料和纖維的復合結(jié)構(gòu)改善紙張光學性能的方法，其特征在于，所述助留劑的添加量為0.2?0.4千克/噸紙。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用填料和纖維的復合結(jié)構(gòu)改善紙張光學性能的方法，其特征在于，步驟5)壓榨時的壓力為0.3?0.6Mpa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用填料和纖維的復合結(jié)構(gòu)改善紙張光學性能的方法，其特征在于，步驟5)所述干燥的溫度為95?110°C。
【文檔編號】D21B1/34GK103938475SQ201410178242
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】宋順喜, 張美云, 王建, 郝寧, 吳養(yǎng)育, 李琳, 孫俊民 申請人:陜西科技大學