專利名稱：一種改善成紙性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于造紙領(lǐng)域，具體涉及一種改善紙張成紙性能的方法。
背景技術(shù)：
為了改善紙張光學(xué)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(dá)到40%。由于一般填料的價(jià)格只有植物纖維價(jià)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。對于定量相同的紙張而言，填料含量每提高一個(gè)百分點(diǎn)，意味著植物纖維的含量同比降低一個(gè)百分點(diǎn)，按照該標(biāo)準(zhǔn)對2009年我國紙漿消費(fèi)量(7980萬噸)進(jìn)行簡單計(jì)算，填料含量每提高一個(gè)百分點(diǎn)，造紙行業(yè)每年可節(jié)約紙漿近80萬噸，相當(dāng)于節(jié)約木材資源200多萬立方米。因此提高紙張的填料含 量，不僅有利于降低紙張的生產(chǎn)成本，同時(shí)有利于林木資源的保護(hù)，有利于緩解造紙植物纖維短缺的局面。另一方面，由于高松厚度紙張以同等厚度替代原來的高定量紙張，不僅節(jié)約纖維原料，同時(shí)降低生產(chǎn)成本和運(yùn)輸成本，從而為企業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益。在紙張強(qiáng)度滿足要求的情況下，增加紙張中的填料含量和提高成紙的松厚度一直造紙企業(yè)追求的目標(biāo)。目前，造紙工業(yè)所使用的填料通常為重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、滑石粉、高嶺土等，這些填料的密度通常介于2. 5^2. 9g/cm3之間。于此同時(shí)，一些新型的填料如硅灰石纖維、合成硅酸鈣、鎂鋁水滑石及一些無機(jī)晶須填料由于具有一些普通填料所不具備的優(yōu)勢，故也引起造紙科研人員和紙廠造紙工作者的興趣。由于不同填料的基本物理化學(xué)性質(zhì)的不同，將填料進(jìn)行合理復(fù)配可以起到改善填料留著和紙張強(qiáng)度的作用。目前已有一些文獻(xiàn)對不同填料進(jìn)行復(fù)配進(jìn)行報(bào)道，但都局限于對重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、滑石粉、高嶺土等密度較大且相近的填料進(jìn)行復(fù)配研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改善成紙性能的方法，即將高、低密度填料進(jìn)行復(fù)合后應(yīng)用于造紙中，從而有效改善紙張的松厚度，撕裂強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度和成紙灰分。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為I)將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿分別進(jìn)行碎解，加水稀釋并使?jié){料的質(zhì)量濃度為10%，而后分別打漿，并分別加水稀釋使化學(xué)針葉木漿料和化學(xué)闊葉木漿料的質(zhì)量濃度為0. 1-0. 3% ；2)將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿按10 25 75 90的質(zhì)量比混合，并向混合物中加入化學(xué)針葉木漿和化學(xué)闊葉木漿絕干量20% 40%的復(fù)合填料混合均勻；3)將質(zhì)量濃度為0. 490). 8%的陽離子淀粉在90°C下糊化30分鐘；將糊化后的陽離子淀粉按8千克/噸紙 12千克/噸紙的添加量加入到由步驟2)混合所得的漿料中；4)將助留劑陽離子聚丙烯酰胺按0. 3千克/噸紙 0. 5千克/噸紙的用量加入漿料中，與漿料充分混合2(T40秒后上網(wǎng)成型，進(jìn)行抄紙。
所述的化學(xué)針葉木漿和化學(xué)闊葉木的打漿度分別為28° SR 32° SR和22° SR 28° SR。所述的復(fù)合填料由高、低密度填料按4:1 1:4的質(zhì)量比混合而成；所述的高密度填料的密度為2. 5g/cm3 2. 9g/cm3,其平均粒徑為3 y m 15 y m ;低密度填料的密度為1.3g/cm3 I. 9g/cm3,其平均粒徑為10 ii m 30 ii m。所述的復(fù)合填料是將高、低密度填料分別配成質(zhì)量濃度為209^30%的泥漿，然后經(jīng)除渣、分散后，加水稀釋成質(zhì)量濃度為109^20%的泥漿后混合得到。所述的高密度填料為普通造紙用重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、滑石粉； 所述低密度填料為合成硅酸鈣。所述的復(fù)合填料的白度為90%IS0 92%IS0。所述的抄紙過程中的濕紙頁壓榨壓力為3Mpa，時(shí)間為5min，干燥溫度為103-107°C。本發(fā)明的技術(shù)原理如下對于同一種纖維原料，在填料添加量一定的情況下，若填料粒徑相同，高密度的填料有利于提高成紙中填料的含量，而低密度的填料由于粒子數(shù)目更多，所以有利于提高成紙的松厚度和紙張的光散射性能。設(shè)低密度的填料密度為P :，填料的等效平均粒徑為Cl1,高密度填料的密度為P 2，其等效平均粒徑為d2。則在相同填料添加量時(shí)，添加于紙張中的填料粒子數(shù)目分別為N1和N2。假設(shè)填料的添加質(zhì)量為M，將填料形態(tài)等效為球形，則Ni =~—(I)
TtplCilN2 = ()A/(2 )
Kp2Q1若Cl1=Cl2,因?yàn)镻 ^ P 2，則K>N2。如果兩種填料的密度相差不大，則填料粒子的的數(shù)目理論上應(yīng)相近，若兩種填料粒子密度相差較大，如2 P P 2，則在相同留著率下，紙張中低密度填料粒子的數(shù)目應(yīng)該是高密度填料粒子數(shù)目的2倍。通常認(rèn)為填料通過阻礙纖維氫鍵的結(jié)合而降低紙張強(qiáng)度，但卻可以在一定范圍內(nèi)提高紙張的松厚度。而低密度填料由于粒子數(shù)目在紙張中顯著增多，對松厚度提高作用更加明顯。但是，當(dāng)所以紙張中填料粒子數(shù)目的增加對紙張強(qiáng)度會(huì)有負(fù)面影響。為了降低低密度填料粒子數(shù)目過多對紙張強(qiáng)度造成的負(fù)面影響，由式(I)可知，通過提高低密度填料的等效平均粒徑來降低紙張中填料粒子的數(shù)目，從而可以減輕由于粒子數(shù)目過多對纖維結(jié)合產(chǎn)生的負(fù)面影響。同時(shí)，在相同填料質(zhì)量下，由于低密度的填料粒子體積比高密度填料粒子的體積大，所以增加低密度填料粒徑，不僅可以緩解填料對纖維結(jié)合產(chǎn)生的負(fù)面影響，同時(shí)也有利于提高成紙松厚度。因此，本發(fā)明利用填料密度的不同特性，選擇合適的填料密度、粒徑及形態(tài)，按一定比例配成復(fù)合填料，可以達(dá)到有效改善成紙?zhí)盍虾亢图垙垙?qiáng)度，提高紙張松厚度的目的。采用此復(fù)合填料添加于纖維中，根據(jù)本發(fā)明所提供的抄紙工藝，其手抄片具有較好的強(qiáng)度性能和較高的松厚度，同時(shí)有利于提高紙張灰分含量。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :I)將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿分別進(jìn)行碎解，加水稀釋使?jié){料的質(zhì)量濃度為10%，而后分別打漿使化學(xué)針葉木漿和化學(xué)闊葉木的打漿度為28° SR 32° SR和22° SR 28° SR，并分別加水稀釋使化學(xué)針葉木漿料和化學(xué)闊葉木漿料的質(zhì)量濃度為0. 1% ；2)將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿按10 90的質(zhì)量比混合，并向混合物中加入化學(xué)針葉木漿和化學(xué)闊葉木漿絕干量20%的復(fù)合填料混合均勻；所述的復(fù)合填料的制備如下按4 :1的質(zhì)量比分別取其平均粒徑為3 ii m 15 ii m的高密度填料輕質(zhì)碳酸鈣和 其平均粒徑為10 ii m 30 ii m的低密度填料合成硅酸鈣；將高、低密度填料分別配成質(zhì)量濃度為30%的泥漿，然后經(jīng)除渣、分散后，加水稀釋成質(zhì)量濃度為10%的泥漿后混合得到；3)將質(zhì)量濃度為0. 4%的陽離子淀粉在90°C下糊化30分鐘；將糊化后的陽離子淀粉按8千克/噸紙的添加量加入到由步驟2)混合所得的漿料中；
4)將助留劑陽離子聚丙烯酰胺按0. 3千克/噸紙的用量加入漿料中，與漿料充分混合30秒后上網(wǎng)成型，進(jìn)行抄紙，抄紙過程中的濕紙頁壓榨壓力為3Mpa，時(shí)間為5min，干燥溫度為103 °C。對紙張進(jìn)行物理性能檢測，其結(jié)果為松厚度I. 63cm3/g，抗張指數(shù)37. 82N m/g,耐破指數(shù)2. 70kPa m2/g，撕裂指數(shù)10. 45mN m2/g，紙張?zhí)盍虾繛?3. 50%。按照相同實(shí)驗(yàn)條件，單獨(dú)使用高密度填料輕質(zhì)碳酸鈣進(jìn)行加填，其結(jié)果如下松厚度I. 52cm3/g，抗張指數(shù)40. 04N m/g，耐破指數(shù)2. 66kPa m2/g，撕裂指數(shù)10. 40mN m2/g，紙張?zhí)盍虾繛?2. 18%。實(shí)施例2 I)將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿分別進(jìn)行碎解，加水稀釋使?jié){料的質(zhì)量濃度為10%，而后分別打漿使化學(xué)針葉木漿和化學(xué)闊葉木的打漿度為28° SR 32° SR和22° SR 28° SR，并分別加水稀釋使化學(xué)針葉木漿料和化學(xué)闊葉木漿料的質(zhì)量濃度為0. 3% ；2)將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿按25 75的質(zhì)量比混合，并向混合物中加入化學(xué)針葉木漿和化學(xué)闊葉木漿絕干量28%的復(fù)合填料混合均勻；所述的復(fù)合填料的制備如下按I :4的質(zhì)量比分別取其平均粒徑為3 ii m 15 ii m的高密度填料普通造紙用重質(zhì)碳酸鈣和其平均粒徑為10 y m 30 y m的低密度填料合成硅酸鈣；將高、低密度填料分別配成質(zhì)量濃度為22%的泥漿，然后經(jīng)除渣、分散后，加水稀釋成質(zhì)量濃度為18%的泥漿后混合得到；3)將質(zhì)量濃度為0. 5%的陽離子淀粉在90°C下糊化30分鐘；將糊化后的陽離子淀粉按9千克/噸紙的添加量加入到由步驟2)混合所得的漿料中；4)將助留劑陽離子聚丙烯酰胺按0. 34千克/噸紙的用量加入漿料中，與漿料充分混合30秒后上網(wǎng)成型，進(jìn)行抄紙，抄紙過程中的濕紙頁壓榨壓力為3Mpa，時(shí)間為5min，干燥溫度為107 °C。該實(shí)施例紙張性能檢測結(jié)果為松厚度I. 92cm3/g,抗張指數(shù)38. 82N · m/g,耐破指數(shù)2. 60kPa · m2/g，撕裂指數(shù)9. 85mN · m2/g，紙張?zhí)盍虾繛?7. 89%。按照相同實(shí)驗(yàn)條件，單獨(dú)使用高密度填料重質(zhì)碳酸鈣進(jìn)行加填，其結(jié)果如下松厚度1.43cm3/g，抗張指數(shù)46. 86N · m/g,耐破指數(shù)3. 20kPa · m2/g，撕裂指數(shù)8. 86mN · m2/g，紙張?zhí)盍虾繛?5. 68%。實(shí)施例3 I)將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿分別進(jìn)行碎解，加水稀釋使?jié){料的質(zhì)量濃度為10%，而后分別打漿使化學(xué)針葉木漿和化學(xué)闊葉木的打漿度為28° SR 32° SR和22° SR 28° SR，并分別加水稀釋使化 學(xué)針葉木漿料和化學(xué)闊葉木漿料的質(zhì)量濃度為
O.15% ；2)將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿按15 85的質(zhì)量比混合，并向混合物中加入化學(xué)針葉木漿和化學(xué)闊葉木漿絕干量30%的復(fù)合填料混合均勻；所述的復(fù)合填料的制備如下按I :2的質(zhì)量比分別取其平均粒徑為3 μ m 15 μ m的高密度填料滑石粉和其平均粒徑為10 μ m 30 μ m的低密度填料合成硅酸鈣；將高、低密度填料分別配成質(zhì)量濃度為28%的泥漿，然后經(jīng)除渣、分散后，加水稀釋成質(zhì)量濃度為15%的泥漿后混合得到；3)將質(zhì)量濃度為O. 8%的陽離子淀粉在90°C下糊化30分鐘；將糊化后的陽離子淀粉按12千克/噸紙的添加量加入到由步驟2)混合所得的漿料中；4)將助留劑陽離子聚丙烯酰胺按O. 35千克/噸紙的用量加入漿料中，與漿料充分混合30秒后上網(wǎng)成型，進(jìn)行抄紙，抄紙過程中的濕紙頁壓榨壓力為3Mpa，時(shí)間為5min，干燥溫度為104°C。該實(shí)施例紙張性能檢測結(jié)果為松厚度I. 86cm3/g，抗張指數(shù)39. 82N · m/g,耐破指數(shù)2. 70kPa *m2/g,撕裂指數(shù)9. 85mN *m2/g,紙張?zhí)盍虾繛?8. 29%。按照相同實(shí)驗(yàn)條件，單獨(dú)使用高密度填料滑石粉進(jìn)行加填，其結(jié)果如下松厚度I. 38cm3/g，抗張指數(shù)47. 90N · m/g，耐破指數(shù)3. 30kPa · m2/g，撕裂指數(shù)8. 90mN · m2/g，紙張?zhí)盍虾繛?7. 65%。實(shí)施例4 I)將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿分別進(jìn)行碎解，加水稀釋使?jié){料的質(zhì)量濃度為10%，而后分別打漿使化學(xué)針葉木漿和化學(xué)闊葉木的打漿度為28° SR 32° SR和22° SR 28° SR，并分別加水稀釋使化學(xué)針葉木漿料和化學(xué)闊葉木漿料的質(zhì)量濃度為
O.25% ；2)將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿按18:82的質(zhì)量比混合，并向混合物中加入化學(xué)針葉木漿和化學(xué)闊葉木漿絕干量40%的復(fù)合填料混合均勻；所述的復(fù)合填料的制備如下按I :1的質(zhì)量比分別取其平均粒徑為3 μ m 15 μ m的高密度填料重質(zhì)碳酸鈣和其平均粒徑為10 μ m 30 μ m的低密度填料合成硅酸鈣；將高、低密度填料分別配成質(zhì)量濃度為20%的泥漿，然后經(jīng)除渣、分散后，加水稀釋成質(zhì)量濃度為20%的泥漿后混合得到；3)將質(zhì)量濃度為O. 7%的陽離子淀粉在90°C下糊化30分鐘；將糊化后的陽離子淀粉按11千克/噸紙的添加量加入到由步驟2)混合所得的漿料中；4)將助留劑陽離子聚丙烯酰胺按O. 45千克/噸紙的用量加入漿料中，與漿料充分混合30秒后上網(wǎng)成型，進(jìn)行抄紙，抄紙過程中的濕紙頁壓榨壓力為3Mpa，時(shí)間為5min，干燥溫度為106 °C。該實(shí)施例紙張性能檢測結(jié)果為松厚度I. 88cm3/g，抗張指數(shù)33. 34N m/g,耐破指數(shù)2. 52kPa · m2/g，撕裂指數(shù)8. 55mN · m2/g，紙張?zhí)盍虾繛?1. 09%。按照相同實(shí)驗(yàn)條件，單獨(dú)使用重質(zhì)碳酸韓進(jìn)行加填，其結(jié)果如下松厚度I. 46cm3/g，抗張指數(shù)38. 36N · m/g,耐破指數(shù)2. 82kPa · m2/g，撕裂指數(shù)8. 02mN · m2/g，紙張?zhí)盍虾繛?9. 65%。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以明顯看出，將高低密度填料按不同比例復(fù)合后添加到漿料中，可起到改善紙張各項(xiàng)指標(biāo)性能的作用。提高復(fù)合填料中高密度填料比例有利于紙張抗張強(qiáng)度和耐破強(qiáng)度的提高，而提高復(fù)合填料中低密度填料比例有利于紙張松厚度和撕裂強(qiáng)度的提高，同時(shí)可提高紙張?zhí)盍虾?。所以，根?jù)對紙張性能要求，利用高低密度填料特性不同進(jìn)·行復(fù)合加填，可制造出不同性能的紙張。本發(fā)明提供了一種利用填料密度特性改善紙張性能的方法，與現(xiàn)有加填方法相t匕，本發(fā)明所提供的方法可改善紙張的灰分含量、松厚度等指標(biāo)。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行同等替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神范圍。
權(quán)利要求
1.一種改善成紙性能的方法，其特征在于包括以下步驟 1)將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿分別進(jìn)行碎解，加水稀釋并使?jié){料的質(zhì)量濃度為10%，而后分別打漿，并分別加水稀釋使化學(xué)針葉木漿料和化學(xué)闊葉木漿料的質(zhì)量濃度為0. 1-0. 3% ； 2)將化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿按10 2575 90的質(zhì)量比混合，并向混合物中加入化學(xué)針葉木漿和化學(xué)闊葉木漿絕干量20% 40%的復(fù)合填料混合均勻； 3)將質(zhì)量濃度為0.490). 8%的陽離子淀粉在90°C下糊化30分鐘；將糊化后的陽離子淀粉按8千克/噸紙 12千克/噸紙的添加量加入到由步驟2)混合所得的漿料中； 4)將助留劑陽離子聚丙烯酰胺按0.3千克/噸紙 0. 5千克/噸紙的用量加入漿料中，與漿料充分混合2(T40秒后上網(wǎng)成型，進(jìn)行抄紙。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種改善成紙性能的方法，其特征在于所述的化學(xué)針葉木漿和化學(xué)闊葉木的打漿度分別為28° SR 32° SR和22° SR 28° SR。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改善成紙性能的方法，其特征在于所述的復(fù)合填料由高、低密度填料按4:1 1:4的質(zhì)量比混合而成； 所述的高密度填料的密度為2. 5g/cm3 2. 9g/cm3,其平均粒徑為3 y m 15 y m ; 低密度填料的密度為I. 3g/cm3 I. 9g/cm3,其平均粒徑為10 y m 30 y m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的改善成紙性能的方法，其特征在于所述的復(fù)合填料是將高、低密度填料分別配成質(zhì)量濃度為209^30%的泥漿，然后經(jīng)除渣、分散后，加水稀釋成質(zhì)量濃度為109^20%的泥漿后混合得到。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善成紙性能的方法，其特征在于所述的高密度填料為普通造紙用重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、滑石粉； 所述低密度填料為合成硅酸鈣。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改善成紙性能的方法，其特征在于所述的復(fù)合填料的白度為 90%IS0 92%ISO。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改善成紙性能的方法，其特征在于所述的抄紙過程中的濕紙頁壓榨壓力為3Mpa，時(shí)間為5min，干燥溫度為103_107°C。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用改善成紙性能的方法。首先，分別對化學(xué)針葉木漿與化學(xué)闊葉木漿進(jìn)行碎解、加水稀釋、打漿后按照10～2575～90比例混合，并添加高低密度復(fù)合填料，然后將陽離子淀粉糊化后加入得到的漿料中，并加入助留劑，最后進(jìn)行抄紙。本方法將高低密度填料進(jìn)行復(fù)合后應(yīng)用于造紙技術(shù)，可有效改善紙張的松厚度，撕裂強(qiáng)度、和成紙灰分優(yōu)勢。
文檔編號(hào)D21H17/29GK102720092SQ201210192538
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者吳養(yǎng)育, 孫俊民, 宋順喜, 張戰(zhàn)軍, 張美云 申請人:陜西科技大學(xué)