一种提高纸张灰分含量的方法

摘要

本发明公开了一种提高纸张灰分含量的方法，该方法是先采用带阳电荷的混凝剂预先与填料在高速搅拌下充分混合反应，然后加入带阴电荷的合成胶乳，继续充分混合反应即得到改性的造纸填料即可用于纸张加填。相比未改性填料灰分含量在25～28％的加填纸张，采用本发明获得的改性填料用于纸张加填时，最终纸张的灰分含量在30％以上，而纸张的光学性能、强度性能和施胶性能不产生明显降低，实现纤维用量和生产成本的有效降低。

权利要求

1.一种提高纸张灰分含量的方法，其特征在于：先采用带阳电荷的混凝剂预先与填料悬浮液在高速搅拌下充分混合反应，所述的填料悬浮液固含量为5～60％，所述的带阳电荷的混凝剂用量以绝干填料计为0.1～2％，然后加入用量以绝干填料计为1～10％的阴离子合成胶乳，继续充分混合反应即得到改性的造纸填料，将完成改性后的造纸填料用于纸张加填后形成合格纸张。

2.根据权利要求1所述的提高纸张灰分含量的方法，其特征在于所述的带阳电荷的混凝剂是低分子量的阳离子聚丙烯酰胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵。

3.根据权利要求1所述的提高纸张灰分含量的方法，其特征在于所述的阴离子合成胶乳选自丁苯胶乳、丁二烯胶乳、丁基胶乳、氯丁胶乳、乙丙胶乳、异戊胶乳、丁腈胶乳、丙烯酸胶乳。

4.根据权利要求1所述的提高纸张灰分含量的方法，其特征在于所述的造纸上使用的填料主要为无机颜料，选自研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙、白泥碳酸钙、瓷土、滑石粉和硫酸钙。

说明书

一种提高纸张灰分含量的方法

技术领域

[0001] 本发明属于造纸工艺的方法，具体涉及一种在造纸中提高纸张灰分含量的方法。

背景技术

[0002] 随着纸及纸板消费的增长和造纸工业产能的迅猛增加，纤维原料的供应已经是制约行业发展的一个瓶颈。当前全球造纸原料仍处于紧张状况，如何用尽可能多的矿物填料替代纸浆已成为造纸技术发展趋势。

[0003] 传统的填料及加填方式会使浆料中纤维之间的结合强度下降。填料增加对施胶过程也会产生负面影响，施胶剂易于吸附在填料粒子的表面，在纸张性能满足实际需要的条件下，使施胶剂需求量增加。因此在同时降低纸张定量和提高纸张灰分含量的情况下，如何保证或提高纸张的强度和施胶性能是造纸业目前面临的一道难题。

[0004] 目前造纸中使用传统的填料加填，通过优选助留助滤系统并提高助留助滤剂用量和优选更高效的增强剂并提高用量，实际生产中可达到的纸张灰分在28％左右。提高纸张强度常用的方法就是向纸浆配料中加入高分子量聚合物，如阳离子淀粉或阳离子合成聚合物。这些高分子量的聚合物虽然可以改善纸张中的纤维间结合强度，但是填料的存在仍然会导致纤维间相互作用的减弱。为了进一步提高纸张中的灰分含量，就必须在纸浆配料中加入更多的高分子量聚合物，这样做的其中一个不利结果将会导致纸张的匀度急剧变差。而对填料表面进行改性，降低或消除因为填料存在使得纤维间难形成结合强度的不利影响，为进一步提高纸张中的灰分含量提供更好途径。

[0005] 在专利文献200880017505.1“一种用于造纸的经胶乳处理的填料浆料”中，开发了一种连续的填料处理方法，在该方法中将胶乳在环境温度下加入常用的造纸填料浆料中，然后与温度高于所用的胶乳玻璃化温度的水混合而获得经胶乳处理的填料。采用该方法获得的改性填料用于纸张加填时，能改善填料留着和施胶性能，并对强度影响较小。

[0006] 在美国专利7074845B2中，将阴离子胶乳与润涨淀粉结合使用，而获得改性的填料用于纸张加填时可以获得更高的内结合强度和抗张强度。在该专利中，阴离子胶乳与阳离子润涨淀粉颗粒相互作用，形成交联的淀粉结构，在与填料浆料快速混合时，将填料进行预絮聚，而获得更高的内结合强度和抗张强度。通过预絮聚的方式提高纸张中的灰分含量，虽然对强度不利影响较小，但是对纸张的光学性能将会产生较大的不利影响。絮聚的填料可能会损害纸张的均匀性，同时可能会降低通过加入填料改善光学性能的预期。

发明内容

[0007] 本发明的目的，在于提供一种提高纸张灰分含量的方法，该方法是先采用带阳电荷的混凝剂预先与填料在高速搅拌下充分混合反应，然后加入带阴电荷的合成胶乳，继续充分混合反应即得到改性的造纸填料，加填到造纸过程中，最终纸张的灰分含量在30％以上，而纸张的光学性能、强度性能和施胶性能不产生明显降低(对未改性填料、灰分含量在25～28％加填纸而言)，实现纤维用量和生产成本的有效降低。本发明中说述的灰分含量在30％以上的纸张指的是不含涂层的纸张。

[0008] 为实现本发明目的，所采用的技术方案：

[0009] (1)将造纸上使用的填料制备成固含量为5～60％的悬浮液，在高速搅拌条件下加入带阳电荷的混凝剂并进行充分的混合反应，混凝剂用量以绝干填料计为0.1～2％。

[0010] (2)降低搅拌速度，在搅拌条件下向上述填料悬浮液中加入带阴电荷的合成胶乳并进行充分的混合反应后即得到改性造纸填料，合成胶乳用量以绝干填料计为1～10％。

[0011] (3)将完成改性后的造纸填料添加至纸浆料中混合均匀，加入阳离子淀粉、AKD施胶剂和阳离子聚丙烯酰胺助留剂配浆抄纸。改性造纸填料的添加量以绝干浆计为25～75％。

[0012] 所述的带阳电荷的混凝剂为阳离子型含氨基、亚氨基的聚合物的有机混凝剂，是低分子量的阳离子聚丙烯酰胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵，聚胺。为了避免造纸填料悬浮液在加入混凝剂后造成填料粒子的过度絮凝，必须在高速搅拌下加入。

[0013] 所述的阴离子合成胶乳选自丁苯胶乳、丁二烯胶乳、丁基胶乳、氯丁胶乳、乙丙胶乳、异戊胶乳、丁腈胶乳、丙烯酸胶乳。

[0014] 所述的造纸上使用的填料主要为无机颜料，选自研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙、白泥碳酸钙、瓷土、滑石粉和硫酸钙。其中优选的填料为沉淀碳酸钙和研磨碳酸钙。

[0015] 所述的经过改性造纸填料，与未改性填料相比较，粒径大小仅有小幅增加，但粒径分布变得更窄更有利于获得比较好的光学性能和留着性能。

[0016] 在相同纸张抄造工艺条件下，采用本发明且纸张的灰分达到33％所获得的强度性能与未改性填料加填纸张灰分为25％所获得的强度性能相近，而且在AKD施胶性能上可提高50％。

[0017] 实施方式

[0018] 下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的实施方式不限于此。

[0019] 实施例1

[0020] (1)将研磨碳酸钙制备成固含量为40％的悬浮液，在高速搅拌条件下加入混凝剂聚二烯丙基二甲基氯化铵(市售)并进行充分的混合反应10min，混凝剂用量以绝干填料计为1％。降低搅拌速度，在搅拌条件下向上述填料悬浮液中加入阴离子丁苯胶乳(市售)并进行充分的混合反应10min后即得到改性研磨碳酸钙，丁苯胶乳用量以绝干填料计为2～8％。研磨碳酸钙和改性碳酸钙粒度分布如表1所示。

[0021] (2)将漂白硫酸盐针叶木浆(打浆度40～45°SR)和漂白硫酸盐阔叶木浆(打浆度37～42°SR)按30∶70的质量比混合，依次加入0.2％AKD施胶剂和0.03％阳离子聚丙烯酰胺助留剂、45～75％的填料，混合均匀，加水稀释至浆料浓度为0.5％，用标准2
纸页成型器进行抄纸，纸页定量70g/m。纸张的光学性能、强度性能以及施胶性能如表2所示。

[0022] 表1

[0023]

[0024] 表2

[0025]

[0026] 实施例2

[0027] (1)将研磨碳酸钙制备成固含量为40％的悬浮液，在高速搅拌条件下加入低分子量高阳电荷的聚丙烯酰胺(取自巴斯夫)并进行充分的混合反应10min，混凝剂用量以绝干填料计为0.02％。降低搅拌速度，在搅拌条件下向上述填料悬浮液中加入阴离子丁苯胶乳(市售)并进行充分的混合反应10min后即得到改性研磨碳酸钙，丁苯胶乳用量以绝干填料计为2～8％。研磨碳酸钙和改性碳酸钙粒度分布如表3所示。

[0028] (2)将漂白硫酸盐针叶木浆(打浆度40～45°SR)和漂白硫酸盐阔叶木浆(打浆度37～42°SR)按30∶70的质量比混合，依次加入0.2％AKD施胶剂和0.03％阳离子聚丙烯酰胺助留剂、45～75％的填料，混合均匀，加水稀释至浆料浓度为0.5％，用标准2
纸页成型器进行抄纸，纸页定量70g/m。纸张的光学性能、强度性能以及施胶性能如表4所示。

[0029] 表3

[0030]