CN103352395B - 加填纸生产工艺及加填纸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加填纸生产工艺，其包括如下步骤：将造纸填料、阳离子淀粉及阳离子淀粉交联剂三者进行混合以配制混合液体系；调节所述混合液体系的温度，使所述阳离子淀粉糊化、交联以对所述填料粒子进行包裹；将上述完成填料粒子包裹的混合液体系与纸浆纤维进行混合，以配制成纸浆；使用所述纸浆抄造成纸。本发明还涉及使用上述加填纸生产工艺生产的加填纸。与现有技术相比，本发明所提供的该加填纸生产工艺能够克服填料对纸张强度的影响，允许添加更多的填料来代替纸浆纤维。依据本发明所提供的该加填纸生产工艺生产的加填纸，其具有成本低且强度好的优点。

Description

加填纸生产工艺及加填纸

技术领域

本发明涉及一种加填纸生产工艺及加填纸。

背景技术

在造纸工业中，为了节省浆料，降低成本，通常采用的方式是向纸张中加入填料，这样不但能够达到节省浆料，减低成本的目的，而且还能够改进纸张的使用性能，这种添加有填料的纸张被统称为加填纸。

对于大多数纸种来说，填料已经成为纸张的一个重要组成成分。目前比较常用的填料包括滑石粉、二氧化钛、高岭土、碳酸钙、矿物纤维等，但是这些填料在加入纸张中后都会出现如下问题：一方面，当填料添加进入纸浆后，由于自身的物理特性，填料自身不但无法与造纸纤维之间形成有效的结合，而且还会破坏造纸纤维之间的结合力，从而导致抄造出来的纸张的强度低于未添加填料抄造出来的纸张的强度；另一方面，造纸填料颗粒的粒径都很小，一般平均粒径只有几微米，并且由于填料与造纸纤维之间的结合力很差，在纸张抄造的过程中，填料很容易穿过成型网而随着白水流失，导致填料在纸张中的留着率不高，这样不但不能够达到添加填料的目的，而且大量的填料遗留在白水***中，也会对整体湿端产生负面影响。

因此，如何能够提高加填纸中填料的留着率以使加填纸具有良好的强度是业界所努力追求的目标之一。

发明内容

有鉴于此，提供一种填料留着率高的加填纸生产工艺及加填纸实为必要。

一种加填纸生产工艺，其包括如下步骤：将造纸填料、阳离子淀粉及阳离子淀粉交联剂三者进行混合以配制混合液体系；调节所述混合液体系的温度，使所述阳离子淀粉糊化、交联以对所述填料粒子进行包裹；将上述完成填料粒子包裹的混合液体系与纸浆纤维进行混合，以配制成纸浆；以及使用所述纸浆抄造成纸；所述混合液体系的配制过程包括如下步骤：先将阳离子淀粉与造纸填料分别以粉末的形式进行混合，得到混合物；之后再向所述混合物中加入阳离子淀粉交联剂水溶液，以配制成混合液体系；调解所述混合液体系的温度是通过向所述混合液体系体系内加入50～100℃的水来实现的。

一种采用上述加填纸生产工艺生产的加填纸，其包括纸基体，在所述纸基体内分散有填料粒子，所述填料粒子的外表面包裹有呈交联结构的阳离子淀粉。

与现有技术相比，本发明所提供的该加填纸生产工艺通过使用糊化后的阳离子淀粉来对填料粒子进行包裹，同时利用阳离子淀粉交联剂使包裹在填料粒子表面的阳离子淀粉发生交联，通过这样的方式：第一，糊化后的阳离子淀粉可以对填料粒子进行有效的包裹，使得填料粒子的粒径增大，降低了填料粒子由于粒径小而从成型网中漏掉的可能性；第二，利用阳离子淀粉交联剂使包裹在填料粒子表面的阳离子淀粉发生交联反应，从而在填料粒子表面形成不易脱落的网状交联结构，增强了所述阳离子淀粉对填料粒子包裹的稳定性；第三，由于阳离子淀粉的包裹，使得填料粒子的外表面带上了大量的正电荷，由此大大提高了填料粒子与带负电荷的纸浆纤维之间的结合能力，有效的提高了填料粒子在纸浆纤维上的留着率；第四，正是由于填料粒子与纸浆纤维之间具有较强的结合力，从而克服了现有技术中填料粒子与纸浆纤维结合力差而导致纸张强度下降的缺陷，提高了纸张的裂断长。另外，由于本发明所提供的该加填纸的生产工艺能够使得填料粒子与纸浆之间具有较强的结合力，以克服填料对纸张强度的影响，从而意味着本发明所提供的该加填纸的生产工艺可以允许添加更多的填料来代替纸浆纤维，从而进一步降低加填纸的生产成本。依据本发明所提供的该加填纸生产工艺生产的加填纸，其具有成本低且强度好的优点。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的加填纸生产工艺流程图。

图2是依照图1的加填纸生产工艺生产的加填纸的结构示意图。

主要元件符号说明

加填纸              100

纸基体              10

填料粒子            20

阳离子淀粉          30

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参见图1，本发明实施方式所提供的加填纸的生产工艺，其包括如下步骤：

(1)将造纸填料、阳离子淀粉及阳离子淀粉交联剂三者进行混合以配制混合液体系；

在本实施方式中，配制所述混合液体系的具体步骤为：将阳离子淀粉与填料粒子分别以粉末的形式进行混合，得到混合物A；然后向所述混合物A中加入一定量的阳离子淀粉交联剂水溶液，得到第一混合液体系B。

在本发明其它实施方式中，配制所述混合液体系的步骤还可以是：先将造纸填料与阳离子淀粉溶液进行混合形成填料-阳离子淀粉混合液；之后向所述填料-阳离子淀粉混合液中加入阳离子淀粉交联剂水溶液，以配制成混合液体系。

在本发明中，利用造纸填料、阳离子淀粉及阳离子淀粉交联剂三者混合配制所述混合液体系的主要目的是使阳离子淀粉在发生糊化、交联之前就能够均匀、有效的包裹在造纸填料的周围，这样，在阳离子淀粉发生糊化、交联的过程中，就能够使发生糊化、交联的阳离子淀粉有效附着在填料粒子的表面。因此，可以理解的，在本发明中，配制所述混合液体系的步骤并不限于本发明实施方式所提供的上述方法，只要能够将造纸填料、阳离子淀粉及阳离子淀粉交联剂三者均匀混合即可。

优选的，在所述混合液体系中，所述阳离子淀粉与填料粒子的质量比范围为1：10～100，也就是说，1质量份的阳离子淀粉可以搭配10～100质量份的填料粒子进行混合。

优选的，在本实施方式中，所述阳离子淀粉与填料粒子的混合配比为1：10。

优选的，在本实施方式中，所述阳离子淀粉与填料粒子混合后是通过搅拌的方式将其混合均匀的。

优选的，在所述混合液体系中，所述阳离子淀粉交联剂的添加量占所述阳离子淀粉总质量的15％～60％。

优选的，在本实施方式中，所述阳离子淀粉交联剂占阳离子淀粉总质量的15％。

在本发明中，所述填料粒子包括滑石粉、二氧化钛、高岭土、碳酸钙、矿物纤维等造纸工业中所常用的造纸填料，所述阳离子淀粉交联剂包括环氧氯丙烷、六偏磷酸钠、三氯氧磷、甲醛等能够使阳离子淀粉发生交联反应的物质。

优选的，在本实施方式中，所述填料粒子为研磨碳酸钙(又称重质碳酸钙或GCC)，所述该阳离子淀粉交联剂为环氧氯丙烷。

(2)调节所述混合液体系的温度，使所述阳离子淀粉糊化、交联以对所述填料粒子进行包裹；

在本实施方式中，是通过向所述第一混合液体系B内加入50～100℃的水来调节所述第一混合液体系B的温度的。

具体的，优选的，在搅拌的条件下，向所述第一混合液体系B内加入70～90℃的水，以配制成15％～20％的第二混合液体系C。在所述第二混合液体系C中，由于体系的温度升高，致使阳离子淀粉发生糊化、交联以包裹在填料粒子的表面。

通过调节提升所述第一混合液体系B的温度可起到以下作用：第一，使阳离子淀粉糊化，糊化后的阳离子淀粉能够良好的附着在填料粒子的外表面上，使得填料粒子的粒径增大；第二，由于混合液体系内包括有阳离子淀粉交联剂，在阳离子淀粉交联剂的作用下，包裹在填料粒子表面的阳离子淀粉会发生交联反应，从而在填料粒子表面形成不易脱落的网状交联结构，增强了所述阳离子淀粉对填料粒子包裹的稳定性；第三，由于纸浆纤维带有较强的负电荷，填料粒子的外表面包裹了具有网状交联结构的阳离子淀粉后，会使得原本呈电中性的填料粒子的大部分外表面带上正电荷，从而使得填料粒子能够与纸浆纤维之间形成较强的结合力，大大增加了填料粒子对纸浆纤维的附着力，有效的提高了填料粒子在纸浆纤维上的留着率。

可以理解的，调节所述第一混合液体系B的温度的方式还可以是通过对所述第一混合液体系B直接加热的方式来实现。

(3)将经过步骤(2)后所得到的填料混合液与纸浆纤维进行混合。

优选的，在将所述填料混合液与纸浆纤维进行混合之前，还进一步的包括对所述填料混合液进行冷却至室温的步骤。

可以理解的，所述填料混合液与纸浆纤维的混合比例可以根据实际生产中不同的产品生产需求来进行调配。

优选的，所述纸浆纤维在与所述填料混合液混合之前，还经过了磨浆处理，来增加纸浆纤维的帚化效果，进而提高纸浆纤维与填料粒子的接触面积。

优选的，为了避免浆料浓度过高产生絮聚现象而影响了填料粒子的留着率，在所述填料混合液与纸浆纤维进行混合之后，需对其进行稀释以使所述混合有填料的纸浆的浓度保持在一定的水平。

优选的，在所述填料混合液与纸浆纤维进行混合之后，加水对其稀释以使所述混合有填料的纸浆的浓度保持在0.1％～1.2％之间。

优选的，为了进一步提高填料粒子的留着率，可以在上述混合有填料的纸浆体系中添加助留剂以提高填料粒子的留着，在本实施方式中，所述助留剂为阳离子聚丙烯酰胺，所述阳离子聚丙烯酰胺的添加量占所述纸浆纤维绝干浆的0.02％～0.05％。当上述体系中添加阳离子聚丙烯酰胺后，大分子的阳离子聚丙烯酰胺会将带负电荷的纤维分子缠绕在一起，从而达到提高填料留着率的目的。

(4)将步骤(3)所得到的混合有填料的纸浆抄造成纸。

下表是在正常造纸流程的基础上，固定其它的造纸参数，分别采用现有的加填纸生产工艺、按照上述本发明所提供的加填纸生产工艺以及本发明实施方式中所提供的各种优选的加填纸生产工艺来进行纸张抄造，最后分别测量成品加添纸内的填料留着率、灰分含量以及裂断长等性能指标后所得到的数据。

由上表的实验数据可以明显看出，与现有技术相比，依据本发明所提供的加填纸的生产工艺所抄造出来的加填纸在填料的留着率、纸张内的灰分含量以及纸张的裂断长等性能参数上均有显著的提升。也就是说，本发明通过使用糊化后的阳离子淀粉来对填料粒子进行包裹，同时利用阳离子淀粉交联剂使包裹在填料粒子表面的阳离子淀粉发生交联，通过这样的方式：第一，糊化后的阳离子淀粉可以对填料粒子进行有效的包裹，使得填料粒子的粒径增大，降低了填料粒子由于粒径小而从成型网中漏掉的可能性；第二，利用阳离子淀粉交联剂使包裹在填料粒子表面的阳离子淀粉发生交联反应，从而在填料粒子表面形成不易脱落的网状交联结构，增强了所述阳离子淀粉对填料粒子包裹的稳定性；第三，由于阳离子淀粉的包裹，使得填料粒子的外表面带上了大量的正电荷，由此大大提高了填料粒子与带负电荷的纸浆纤维之间的结合能力，有效的提高了填料粒子在纸浆纤维上的留着率；第四，正是由于填料粒子与纸浆纤维之间具有较强的结合力，从而克服了现有技术中填料粒子与纸浆纤维结合力差而导致纸张强度下降的缺陷，提高了纸张的裂断长。

另外，由于本发明所提供的该加填纸的生产工艺能够使得填料粒子与纸浆之间具有较强的结合力，以克服填料对纸张强度的影响，这就意味着，本发明所提供的该加填纸的生产工艺可以允许添加更多的填料来代替纸浆纤维，从而进一步降低加填纸的生产成本。

请参见图2，本发明还提供了一种采用上述加填纸生产工艺生产的加填纸100，其包括纸基体10以及分散在该纸基体10内的填料粒子20，在所述填料粒子20的外表面上包裹有呈交联结构的阳离子淀粉30。

与现有技术相比，本发明所提供的该加填纸生产工艺能够克服填料对纸张强度的影响，允许添加更多的填料来代替纸浆纤维。依据本发明所提供的该加填纸生产工艺生产的加填纸，其具有成本低且强度好的优点。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。故，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种加填纸生产工艺，其特征在于包括如下步骤：

将造纸填料、阳离子淀粉及阳离子淀粉交联剂三者进行混合以配制混合液体系；

调节所述混合液体系的温度，使所述阳离子淀粉糊化、交联以对所述填料粒子进行包裹；

将上述完成填料粒子包裹的混合液体系与纸浆纤维进行混合，以配制成纸浆；以及

使用所述纸浆抄造成纸；

所述混合液体系的配制过程包括如下步骤：先将阳离子淀粉与造纸填料分别以粉末的形式进行混合，得到混合物；之后再向所述混合物中加入阳离子淀粉交联剂水溶液，以配制成混合液体系；

调解所述混合液体系的温度是通过向所述混合液体系内加入50～100℃的水来实现的。

2.如权利要求1所述的加填纸生产工艺，其特征在于：所述阳离子淀粉与造纸填料进行混合的质量比范围为1：10～100。

3.如权利要求1所述的加填纸生产工艺，其特征在于：所述阳离子淀粉交联剂的添加量占所述阳离子淀粉总质量的15％～60％。

4.如权利要求1所述的加填纸生产工艺，其特征在于：所述阳离子淀粉交联剂选自环氧氯丙烷、六偏磷酸钠、三氯氧磷、甲醛其中之一。

5.如权利要求1所述的加填纸生产工艺，其特征在于：在将所述完成填料粒子包裹的混合液体系与纸浆纤维进行混合之前，还包括对所述完成填料粒子包裹的混合液体系进行降温的步骤。

6.如权利要求1所述的加填纸生产工艺，其特征在于：在将所述完成填料粒子包裹的混合液体系与纸浆纤维进行混合之前，还包括对所述纸浆纤维进行磨浆处理的步骤。

7.如权利要求1所述的加填纸生产工艺，其特征在于：在使用所述纸浆抄造成纸之前，还包括对所述纸浆进行稀释使其浓度范围保持在0.1％～1.2％的步骤。

8.如权利要求1所述的加填纸生产工艺，其特征在于：在使用所述纸浆抄造成纸之前，还包括向所述纸浆中添加助留剂的步骤。

9.如权利要求8所述的加填纸生产工艺，其特征在于：所述助留剂的添加量占所述纸浆纤维绝干浆的0.02％～0.05％。

10.如权利要求8所述的加填纸生产工艺，其特征在于：所述助留剂为阳离子聚丙烯酰胺。

11.一种采用如权利要求1所述的加填纸生产工艺生产的加填纸，其包括纸基体，在所述纸基体内分散有填料粒子，其特征在于：所述填料粒子的外表面包裹有呈交联结构的阳离子淀粉。