一種微纖化纖維素包絡(luò)助留高加填造紙工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種微纖化纖維素包絡(luò)助留高加填造紙工藝，將工業(yè)微纖化纖維素采用超聲波處理后再經(jīng)PFI磨磨解，提高其細(xì)纖維化程度，然后先與填料碳酸鈣或滑石粉分散體混合均勻，靜置后形成填料/MFC預(yù)包絡(luò)體，再加入陽離子聚丙烯酰胺形成較穩(wěn)定的包絡(luò)體，然后將其加入到造紙漿料中混合均勻，最后采用普通造紙成形工藝進(jìn)行抄造，可獲得高加填的紙張。微纖化纖維素分枝度高，在造紙濕法成形時相互搭接可形成數(shù)量遠(yuǎn)大于普通紙漿纖維的細(xì)密網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于對填料粒子的截留和包絡(luò)，顯著提高紙張中填料的留著率；微纖化纖維素比表面積極大，且表面游離羥基極其豐富，可形成數(shù)倍于普通纖維素纖維的氫鍵，解決了高含量填料紙基材料強度差的問題。
【專利說明】一種微纖化纖維素包絡(luò)助留高加填造紙工藝
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明屬于制漿造紙領(lǐng)域，具體涉及一種造紙工藝。
【【背景技術(shù)】】
[0002]提高紙張中填料的含量，不僅有利于降低紙張的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)利潤，更有利于緩解造紙行業(yè)纖維原料資源緊缺的局面。但填料通常為無機礦物粉體，其微粒間或與纖維之間均不能產(chǎn)生化學(xué)鍵或氫鍵結(jié)合；同時，填料微粒的存在將通過位阻效應(yīng)阻礙紙漿纖維間的氫鍵結(jié)合，因此，紙張中添加填料會導(dǎo)致紙張強度的損失，包括紙張物理強度和表面強度等，且填料含量越高，強度損失越大。紙張物理強度低，易導(dǎo)致紙張在生產(chǎn)及應(yīng)用中易斷裂、破損；表面強度降低易導(dǎo)致紙張產(chǎn)生掉毛掉粉現(xiàn)象，難以滿足現(xiàn)代高速印刷的需要。因此，如何既能提高紙張的填料含量又能保護(hù)紙張的強度是擺在造紙科技人員面前的技術(shù)難題。同時，高填料含量紙張成形過程中填料的留著率低，隨白水流失很大，如何提高填料的高留著也是實現(xiàn)紙張高加填的又一技術(shù)難題。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種微纖化纖維素包絡(luò)助留高加填造紙工藝，提高紙張強度，實現(xiàn)紙張高加填和高強度共存。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種微纖化纖維素包絡(luò)助留高加填造紙工藝，包括以下步驟:
[0006]I)首先，把工業(yè)微纖化纖維素產(chǎn)品加水稀釋至質(zhì)量百分比為1%?5%的濃度，然后在常溫下進(jìn)行超聲波處理；
[0007]2)將步驟I)超聲波處理后的微纖化纖維素濃縮至質(zhì)量百分比為10%的濃度，采用PFI磨漿機進(jìn)行細(xì)纖維化處理；
[0008]3)將步驟2)細(xì)纖維化處理后的微纖化纖維素加水稀釋為質(zhì)量百分比為2%?8%的濃度，然后加入填料；再高剪切力混合均勻后靜置形成填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系；其中，填料占填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系中總固形物質(zhì)量百分比為70 %?90 % ；
[0009]4)按填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系中固形物質(zhì)量百分比0.02%?0.06%的量加入助留助濾劑陽離子聚丙烯酰胺，低剪切混合均勻后形成填料/MFC包絡(luò)體分散系；
[0010]5)將步驟4)中形成的填料/MFC包絡(luò)體分散系加入化學(xué)漿紙漿中進(jìn)行低剪切力混合均勻形成總分散系；其中，填料/MFC包絡(luò)體分散系中固形物含量為總分散系中固形物總質(zhì)量的45%?70%;然后迅速加入紙頁成型器中進(jìn)行抄造成形、干燥，得到微纖化纖維素包絡(luò)助留的高加填紙張。
[0011]優(yōu)選的，步驟I)中超聲波處理的參數(shù)為:超聲波功率為300W，頻率20 kHz，處理時間 20 ?40min。
[0012]優(yōu)選的，步驟2)中，控制PFI磨漿機的處理轉(zhuǎn)數(shù)為20000?60000轉(zhuǎn)。
[0013]優(yōu)選的，步驟3)中高剪切力混合均勻后靜置I?5秒形成填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系。
[0014]優(yōu)選的，步驟3)中加入的填料為輕質(zhì)碳酸鈣或滑石粉。
[0015]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016]本發(fā)明采取以微纖化纖維素為助留和增強手段，微纖化纖維素微觀結(jié)構(gòu)呈樹枝狀，分枝度高，在造紙濕法成形時相互搭接可形成數(shù)量遠(yuǎn)大于普通紙漿纖維的細(xì)密網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可形成對填料微粒的有效截留和包絡(luò)，顯著提高紙張中填料的留著率。同時，包絡(luò)體表面的微纖化纖維素比表面積極大，且表面游離羥基極其豐富，可相互間及與纖維間形成數(shù)倍于普通紙漿纖維的氫鍵，解決了高含量填料紙張強度差的問題。最終，較好地化解了高加填技術(shù)中紙張強度和高加填量之間的矛盾。
【【具體實施方式】】
[0017]本發(fā)明一種微纖化纖維素包絡(luò)助留高加填造紙工藝，包括以下步驟:
[0018]I)首先，把工業(yè)微纖化纖維素產(chǎn)品加水稀釋至質(zhì)量百分比為1%?5%的濃度，然后在常溫下進(jìn)行超聲波處理，超聲波功率為300W，頻率20kHz，處理時間20?40min。
[0019]2)將步驟I)超聲波處理后的微纖化纖維素濃縮至質(zhì)量百分比為10%的濃度，采用PFI磨漿機進(jìn)行細(xì)纖維化處理，處理轉(zhuǎn)數(shù)為20000?60000轉(zhuǎn)，進(jìn)一步提高微纖化纖維素的細(xì)纖維化程度，使整體原料形成分枝度高且均勻的微細(xì)纖維絲網(wǎng)絡(luò)。
[0020]3)將步驟2)細(xì)纖維化處理后的微纖化纖維素加水稀釋為質(zhì)量百分比為2%?8%的濃度，然后加入填料一一輕質(zhì)碳酸鈣/滑石粉。再高剪切力混合均勻后靜置I?5秒，形成填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系。其中，輕質(zhì)碳酸鈣/滑石粉占填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系中總固形物質(zhì)量百分比為70%?90%。
[0021]4)按填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系中固形物質(zhì)量百分比0.02%?0.06%的量加入助留助濾劑陽離子聚丙烯酰胺，低剪切混合均勻后形成較穩(wěn)定的填料/MFC包絡(luò)體分散系。
[0022]5)將步驟4)中形成的填料/MFC包絡(luò)體分散系加入普通化學(xué)漿紙漿中進(jìn)行低剪切力混合均勻形成總分散系。其中，填料/MFC包絡(luò)體分散系中固形物含量為加入紙漿后總分散系中固形物總質(zhì)量的45%?70%。然后迅速加入紙頁成型器中進(jìn)行抄造成形、干燥。即得到微纖化纖維素包絡(luò)助留的高加填紙張。
[0023]實施例1
[0024]一種微纖化纖維素包絡(luò)助留高加填造紙工藝，包括以下步驟:
[0025]I)首先，把工業(yè)微纖化纖維素產(chǎn)品加水稀釋至質(zhì)量百分比為I %的濃度，然后在常溫下進(jìn)行超聲波處理，超聲波功率為300W，頻率20kHz，處理時間20min。
[0026]2)將步驟I)超聲波處理后的微纖化纖維素濃縮至質(zhì)量百分比為10%的濃度，采用PFI磨漿機進(jìn)行細(xì)纖維化處理，處理轉(zhuǎn)數(shù)為60000轉(zhuǎn)，進(jìn)一步提高微纖化纖維素的細(xì)纖維化程度，使整體原料形成分枝度高且均勻的微細(xì)纖維絲網(wǎng)絡(luò)。
[0027]3)將步驟2)細(xì)纖維化處理后的微纖化纖維素加水稀釋為質(zhì)量百分比為8%的濃度，然后加入填料一一輕質(zhì)碳酸鈣。再高剪切力混合均勻后靜置I?5秒，形成填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系。其中，輕質(zhì)碳酸鈣占填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系中總固形物質(zhì)量百分比為70%。
[0028]4)按填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系中固形物質(zhì)量百分比0.02%的量加入助留助濾劑陽離子聚丙烯酰胺，低剪切混合均勻后形成較穩(wěn)定的填料/MFC包絡(luò)體分散系。
[0029]5)將步驟4)中形成的填料/MFC包絡(luò)體分散系加入普通化學(xué)漿紙漿中進(jìn)行低剪切力混合均勻形成總分散系。其中，填料/MFC包絡(luò)體分散系中固形物含量為加入紙漿后總分散系中固形物總質(zhì)量的45%。然后迅速加入紙頁成型器中進(jìn)行抄造成形、干燥。即得到微纖化纖維素包絡(luò)助留的高加填紙張。
[0030]實施例2
[0031]一種微纖化纖維素包絡(luò)助留高加填造紙工藝，包括以下步驟:
[0032]I)首先，把工業(yè)微纖化纖維素產(chǎn)品加水稀釋至質(zhì)量百分比為3%的濃度，然后在常溫下進(jìn)行超聲波處理，超聲波功率為300W，頻率20kHz，處理時間40min。
[0033]2)將步驟I)超聲波處理后的微纖化纖維素濃縮至質(zhì)量百分比為10%的濃度，采用PFI磨漿機進(jìn)行細(xì)纖維化處理，處理轉(zhuǎn)數(shù)為20000轉(zhuǎn)，進(jìn)一步提高微纖化纖維素的細(xì)纖維化程度，使整體原料形成分枝度高且均勻的微細(xì)纖維絲網(wǎng)絡(luò)。
[0034]3)將步驟2)細(xì)纖維化處理后的微纖化纖維素加水稀釋為質(zhì)量百分比為5%的濃度，然后加入填料一一輕質(zhì)碳酸鈣。再高剪切力混合均勻后靜置I?5秒，形成填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系。其中，輕質(zhì)碳酸鈣占填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系中總固形物質(zhì)量百分比為90%。
[0035]4)按填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系中固形物質(zhì)量百分比0.03%的量加入助留助濾劑陽離子聚丙烯酰胺，低剪切混合均勻后形成較穩(wěn)定的填料/MFC包絡(luò)體分散系。
[0036]5)將步驟4)中形成的填料/MFC包絡(luò)體分散系加入普通化學(xué)漿紙漿中進(jìn)行低剪切力混合均勻形成總分散系。其中，填料/MFC包絡(luò)體分散系中固形物含量為加入紙漿后總分散系中固形物總質(zhì)量的70%。然后迅速加入紙頁成型器中進(jìn)行抄造成形、干燥。即得到微纖化纖維素包絡(luò)助留的高加填紙張。
[0037]實施例3
[0038]一種微纖化纖維素包絡(luò)助留高加填造紙工藝，包括以下步驟:
[0039]I)首先，把工業(yè)微纖化纖維素產(chǎn)品加水稀釋至質(zhì)量百分比為5%的濃度，然后在常溫下進(jìn)行超聲波處理，超聲波功率為300W，頻率20kHz，處理時間30min。
[0040]2)將步驟I)超聲波處理后的微纖化纖維素濃縮至質(zhì)量百分比為10%的濃度，采用PFI磨漿機進(jìn)行細(xì)纖維化處理，處理轉(zhuǎn)數(shù)為50000轉(zhuǎn)，進(jìn)一步提高微纖化纖維素的細(xì)纖維化程度，使整體原料形成分枝度高且均勻的微細(xì)纖維絲網(wǎng)絡(luò)。
[0041]3)將步驟2)細(xì)纖維化處理后的微纖化纖維素加水稀釋為質(zhì)量百分比為8%的濃度，然后加入填料一一滑石粉。再高剪切力混合均勻后靜置I?5秒，形成填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系。其中，滑石粉占填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系中總固形物質(zhì)量百分比為80 %。
[0042]4)按填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系中固形物質(zhì)量百分比0.06%的量加入助留助濾劑陽離子聚丙烯酰胺，低剪切混合均勻后形成較穩(wěn)定的填料/MFC包絡(luò)體分散系。
[0043]5)將步驟4)中形成的填料/MFC包絡(luò)體分散系加入普通化學(xué)漿紙漿中進(jìn)行低剪切力混合均勻形成總分散系。其中，填料/MFC包絡(luò)體分散系中固形物含量為加入紙漿后總分散系中固形物總質(zhì)量的55%。然后迅速加入紙頁成型器中進(jìn)行抄造成形、干燥。即得到微纖化纖維素包絡(luò)助留的高加填紙張。
[0044]實施例4
[0045]一種微纖化纖維素包絡(luò)助留高加填造紙工藝，包括以下步驟:
[0046]I)首先，把工業(yè)微纖化纖維素產(chǎn)品加水稀釋至質(zhì)量百分比為4%的濃度，然后在常溫下進(jìn)行超聲波處理，超聲波功率為300W，頻率20kHz，處理時間40min。
[0047]2)將步驟I)超聲波處理后的微纖化纖維素濃縮至質(zhì)量百分比為10%的濃度，采用PFI磨漿機進(jìn)行細(xì)纖維化處理，處理轉(zhuǎn)數(shù)為45000轉(zhuǎn)，進(jìn)一步提高微纖化纖維素的細(xì)纖維化程度，使整體原料形成分枝度高且均勻的微細(xì)纖維絲網(wǎng)絡(luò)。
[0048]3)將步驟2)細(xì)纖維化處理后的微纖化纖維素加水稀釋為質(zhì)量百分比為6%的濃度，然后加入填料一一輕質(zhì)碳酸鈣。再高剪切力混合均勻后靜置I?5秒，形成填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系。其中，輕質(zhì)碳酸鈣占填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系中總固形物質(zhì)量百分比為75%。
[0049]4)按填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系中固形物質(zhì)量百分比0.05%的量加入助留助濾劑陽離子聚丙烯酰胺，低剪切混合均勻后形成較穩(wěn)定的填料/MFC包絡(luò)體分散系。
[0050]5)將步驟4)中形成的填料/MFC包絡(luò)體分散系加入普通化學(xué)漿紙漿中進(jìn)行低剪切力混合均勻形成總分散系。其中，填料/MFC包絡(luò)體分散系中固形物含量為加入紙漿后總分散系中固形物總質(zhì)量的60%。然后迅速加入紙頁成型器中進(jìn)行抄造成形、干燥。即得到微纖化纖維素包絡(luò)助留的高加填紙張。
[0051]實施例5
[0052]一種微纖化纖維素包絡(luò)助留高加填造紙工藝，包括以下步驟:
[0053]I)首先，把工業(yè)微纖化纖維素產(chǎn)品加水稀釋至質(zhì)量百分比為2%的濃度，然后在常溫下進(jìn)行超聲波處理，超聲波功率為300W，頻率20kHz，處理時間30min。
[0054]2)將步驟I)超聲波處理后的微纖化纖維素濃縮至質(zhì)量百分比為10%的濃度，采用PFI磨漿機進(jìn)行細(xì)纖維化處理，處理轉(zhuǎn)數(shù)為35000轉(zhuǎn)，進(jìn)一步提高微纖化纖維素的細(xì)纖維化程度，使整體原料形成分枝度高且均勻的微細(xì)纖維絲網(wǎng)絡(luò)。
[0055]3)將步驟2)細(xì)纖維化處理后的微纖化纖維素加水稀釋為質(zhì)量百分比為8%的濃度，然后加入填料一一滑石粉。再高剪切力混合均勻后靜置I?5秒，形成填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系。其中，滑石粉占填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系中總固形物質(zhì)量百分比為80 %。
[0056]4)按填料/MFC預(yù)包絡(luò)體分散系中固形物質(zhì)量百分比0.02%的量加入助留助濾劑陽離子聚丙烯酰胺，低剪切混合均勻后形成較穩(wěn)定的填料/MFC包絡(luò)體分散系。
[0057]5)將步驟4)中形成的填料/MFC包絡(luò)體分散系加入普通化學(xué)漿紙漿中進(jìn)行低剪切力混合均勻形成總分散系。其中，填料/MFC包絡(luò)體分散系中固形物含量為加入紙漿后總分散系中固形物總質(zhì)量的50%。然后迅速加入紙頁成型器中進(jìn)行抄造成形、干燥。即得到微纖化纖維素包絡(luò)助留的高加填紙張。
[0058]本發(fā)明針對紙張中添加填料會引起紙張強度的損失和高加填過程中填料留著率低的造紙技術(shù)難題。以微纖化纖維素為助留和增強手段，微纖化纖維素分枝度高，在造紙濕法成形時相互搭接可形成數(shù)量遠(yuǎn)大于普通紙漿纖維的細(xì)密網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于對填料粒子的截留和包絡(luò)，顯著提高紙張中填料的留著率。此外，微纖化纖維素比表面積極大，且表面游離羥基極其豐富，可形成數(shù)倍于普通纖維素纖維的氫鍵，解決了高含量填料紙張強度差的問題。最終，較好地化解了高加填技術(shù)中紙張強度和高加填量之間的矛盾。填料的價格遠(yuǎn)低于紙漿纖維，所以，這一發(fā)明有利于降低紙張的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的利潤，更緩解了造紙行業(yè)纖維原料資源緊缺的局面。本發(fā)明工藝下:當(dāng)填料含量為54.18%時，紙張抗張指數(shù)達(dá)30.21N*m/g ;普通工藝下:當(dāng)填料含量為24.79%，紙張抗張指數(shù)為29.63N*m/g?本發(fā)明所制備的紙張?zhí)盍虾靠筛哌_(dá)54%以上，同時強度仍可達(dá)到普通造紙工藝下填料含量為25%的紙張強度。
【權(quán)利要求】
1.一種微纖化纖維素包絡(luò)助留高加填造紙工藝，其特征在于，包括以下步驟: 1)首先，把工業(yè)微纖化纖維素產(chǎn)品加水稀釋至質(zhì)量百分比為1%?5%的濃度，然后在常溫下進(jìn)行超聲波處理； 2)將步驟1)超聲波處理后的微纖化纖維素濃縮至質(zhì)量百分比為10%的濃度，采用？?I磨漿機進(jìn)行細(xì)纖維化處理； 3)將步驟2)細(xì)纖維化處理后的微纖化纖維素加水稀釋為質(zhì)量百分比為2%?8%的濃度，然后加入填料；再高剪切力混合均勻后靜置形成填料預(yù)包絡(luò)體分散系；其中，填料占填料/班^預(yù)包絡(luò)體分散系中總固形物質(zhì)量百分比為70%?90% ； 4)按填料/1^(:預(yù)包絡(luò)體分散系中固形物質(zhì)量百分比0.02%?0.06%的量加入助留助濾劑陽離子聚丙烯酰胺，低剪切混合均勻后形成填料包絡(luò)體分散系； 5)將步驟4)中形成的填料包絡(luò)體分散系加入化學(xué)漿紙漿中進(jìn)行低剪切力混合均勻形成總分散系；其中，填料包絡(luò)體分散系中固形物含量為總分散系中固形物總質(zhì)量的45%?70%；然后迅速加入紙頁成型器中進(jìn)行抄造成形、干燥，得到微纖化纖維素包絡(luò)助留的高加填紙張。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微纖化纖維素包絡(luò)助留高加填造紙工藝，其特征在于，步驟1)中超聲波處理的參數(shù)為:超聲波功率為3001，頻率20紐2，處理時間20?40111111。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微纖化纖維素包絡(luò)助留高加填造紙工藝，其特征在于，步驟2)中，控制磨漿機的處理轉(zhuǎn)數(shù)為20000?60000轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微纖化纖維素包絡(luò)助留高加填造紙工藝，其特征在于，步驟3)中高剪切力混合均勻后靜置1?5秒形成填料預(yù)包絡(luò)體分散系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微纖化纖維素包絡(luò)助留高加填造紙工藝，其特征在于，步驟3)中加入的填料為輕質(zhì)碳酸鈣或滑石粉。
【文檔編號】D21H21/10GK104452425SQ201410620847
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】李金寶, 修慧娟, 張美云, 賀行, 楊國鑫, 張向榮 申請人:陜西科技大學(xué)