一种利用卡拉胶改性碳酸钙制作造纸填料的方法 |
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| 申请号 | CN202310872179.9 | 申请日 | 2023-07-17 | 公开(公告)号 | CN116949858A | 公开(公告)日 | 2023-10-27 |
| 申请人 | 柳州职业技术学院; | 发明人 | 谢玮; 刘振华; 甘晓婷; 玉蓉蓉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于在造纸填料技术领域，具体公开了一种利用卡拉胶改性 碳 酸 钙 制作造纸填料的方法，以一种简单易行的方法利用卡拉胶对碳酸钙进行改性，并将改性碳酸钙用作造纸填料。结果显示，与未改性碳酸钙相比，在碳酸钙填料留着率没有明显变化的情况下，使用卡拉胶改性碳酸钙作为填料可以提高纸张强度；卡拉胶改性碳酸钙可适用于制造高加填纸张。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种利用卡拉胶改性碳酸钙制作造纸填料的方法，其特征在于：包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种利用卡拉胶改性碳酸钙制作造纸填料的方法【技术领域】 [0001] 本发明属于在造纸填料技术领域，具体涉及一种利用卡拉胶改性碳酸钙制作造纸填料的方法。【背景技术】 [0002] 随着世界经济的不断发展，纸张品种和产量不断增长，尤其是在我国的纸产量中，胶印书刊纸产量占有较大份额。胶印书刊纸是国内图书、教材、期刊杂志的主要用纸，其用途之广使胶印书刊纸的生产量和消费量在国内外均呈良好趋势。为了使纸张的质量不断提高，获得满意的印刷效果，就需要增加纸张的印刷性能。造纸工业中使用填料是为了提高纸张的均匀度、不透明度和降低成本。纸张品种中，印刷纸占了很大的比重，纸张的一些性质，如光学特性、匀度、吸收性、表面强度、平滑度等对印刷工艺过程及印刷品的质量会构成明显影响，这就是印刷适性。 [0003] 碳酸钙是一种重要的无机填料，由于价格低、原料广，广泛应用于橡胶、塑料、纸张、涂料、胶黏剂、油墨等行业中。而现有的碳酸钙作为填料造出的纸张在印刷性能上较差，得不到满意的印刷效果，降低了纸张的质量。 [0004] 加填就是向纸料中加入白色矿物的微细颜料或合成填料，以改进纸的性能，更好的满足纸张使用的要求和节省纸浆及降低产品成本。造纸工业常用的填料包括滑石粉，二氧化钛，碳酸钙及高岭土，其中碳酸钙以其白度高，颗粒细，能显著提高纸页不透明度和吸油墨率，成纸具有良好光泽度的优点，使之成为造纸过程的较理想的造纸填料。 [0005] 目前已有相关的研究。例如中国专利申请号200910070785.9造纸填料碳酸钙的改性方法，所述改性方法包括以下步骤：一)、沉淀碳酸钙(PCC)分散液的制备；二)、控制PCC与阳离子苯乙烯‑丙烯酸酯乳液反应条件；三)、通过冷却沉淀后得到改性PCC；改性过程中PCC与阳离子苯乙烯‑丙烯酸酯质量比为75∶1，温度70℃，阳离子苯乙烯‑丙烯酸酯改性PCC的包埋率接近99％；该发明改性PCC作为造纸填料，其填加量范围为10％‑45％(基于绝干浆)，与双元助留剂阳离子聚丙烯酰胺、阳离子淀粉一起复配使用加填到造纸湿部，不仅提高了纸张灰分含量，而且提高了纸张的光学性能和物理性能。 [0006] 提高纸张中碳酸钙含量可减少原生纤维消耗，降低生产成本并更好地提高纸张的光学性能及印刷适性。但是，增加填料会降低纤维与纤维、纤维与填料之间的结合力，填料含量过高，通常会导致纸张强度降低、施胶剂用量增加，以及纸机磨损和印刷过程中纸张出现掉毛掉粉现象的负面效应。 [0007] 碳酸钙、滑石及高岭土等矿物填料因其来源广泛且价格低廉，在造纸工业中发挥着重要作用。这些矿物用作造纸填料有助于减少所需的相对昂贵的植物纤维的用量或赋予纸品特殊功能。然而，在植物纤维中添加填料也会导致一些副作用，纸张强度降低和填料留着率低是目前存在的主要问题。【发明内容】 [0008] 针对目前的造纸填料制备中在植物纤维中添加填料会导致纸张强度降低和填料留着率低等问题，本发明提供了一种利用卡拉胶改性碳酸钙制作造纸填料的方法。 [0009] 本发明的目的通过以下技术方案实现： [0010] 一种利用卡拉胶改性碳酸钙制作造纸填料的方法，包括如下步骤： [0012] 2)纸浆纤维的制备：将用于抄造手抄片的漂白硫酸盐针叶浆，采用瓦力打浆机在浆浓2％打浆至38至40°SR，甩干脱水至水份含量为13％后，备用； [0013] 3)手抄片的制备： [0014] 纸张定量为80g/m2，向纸浆纤维和填料悬浮液中添加0.03wt％的阳离子聚丙烯酰胺作为助留助滤剂，参照GB/T3703‑1999方法，在纸页成型器抄纸，在油压机压力0.4MPa下压榨1min后，在97℃下的纸页干燥器里干燥5min； [0015] 4)纸张的抗张指数、耐破指数和撕裂指数的测定分别按GB/T12914‑1991、GB/T12914‑2002和GB/T455‑2002标准测定，纸张灰分按GB/T 463‑1989标准测定。 [0016] 进一步说明，在步骤1)中，所述卡拉胶与水的质量比为1:10。 [0017] 进一步说明，在步骤1)中，所述卡拉胶的用量占碳酸钙质量的1‑5％。 [0018] 优选的，在步骤1)中，所述卡拉胶的用量占碳酸钙质量的3％。 [0019] 优选的，在步骤3)中，所述填料用量为10‑40％。 [0020] 和现有技术相比，本发明具有如下优点： [0021] 1、本发明所述的一种利用卡拉胶改性碳酸钙制作造纸填料的方法，卡拉胶是一种天然多糖，主要来源于红藻植物，如麒麟菜、石花菜等。本发明以一种简单易行的方法利用卡拉胶对碳酸钙进行改性，并将改性碳酸钙用作造纸填料。结果显示，与未改性碳酸钙相比，在碳酸钙填料留着率没有明显变化的情况下，使用卡拉胶改性碳酸钙作为填料可以提高纸张强度；卡拉胶改性碳酸钙可适用于制造高加填纸张。【具体实施方式】 [0022] 以下结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明。 [0023] 实施例1： [0024] 一种利用卡拉胶改性碳酸钙制作造纸填料的方法，包括如下步骤： [0025] 1)填料的制备：在卡拉胶中加入水，卡拉胶与水的质量比为1:10，加热使其糊化，然后加入碳酸钙，整个过程不断搅拌，待沉淀碳酸钙分散均匀，冷却，将混合物烘干并粉碎，过400目筛备用；所述卡拉胶的用量占碳酸钙质量的1％； [0026] 2)纸浆纤维的制备：将用于抄造手抄片的漂白硫酸盐针叶浆，采用瓦力打浆机在浆浓2％打浆至38至40°SR，甩干脱水至水份含量为13％后，备用； [0027] 3)手抄片的制备： [0028] 纸张定量为80g/m2，向纸浆纤维和填料悬浮液中添加0.03wt％的阳离子聚丙烯酰胺作为助留助滤剂，填料用量为40％，参照GB/T3703‑1999方法，在纸页成型器抄纸，在油压机压力0.4MPa下压榨1min后，在97℃下的纸页干燥器里干燥5min； [0029] 4)纸张的抗张指数、耐破指数和撕裂指数的测定分别按GB/T12914‑1991、GB/T12914‑2002和GB/T455‑2002标准测定，纸张灰分按GB/T 463‑1989标准测定。 [0030] 实施例2： [0031] 一种利用卡拉胶改性碳酸钙制作造纸填料的方法，包括如下步骤： [0032] 1)填料的制备：在卡拉胶中加入水，卡拉胶与水的质量比为1:10，加热使其糊化，然后加入碳酸钙，整个过程不断搅拌，待沉淀碳酸钙分散均匀，冷却，将混合物烘干并粉碎，过400目筛备用；所述卡拉胶的用量占碳酸钙质量的5％； [0033] 2)纸浆纤维的制备：将用于抄造手抄片的漂白硫酸盐针叶浆，采用瓦力打浆机在浆浓2％打浆至38至40°SR，甩干脱水至水份含量为13％后，备用； [0034] 3)手抄片的制备： [0035] 纸张定量为80g/m2，向纸浆纤维和填料悬浮液中添加0.03wt％的阳离子聚丙烯酰胺作为助留助滤剂，填料用量为10％，参照GB/T3703‑1999方法，在纸页成型器抄纸，在油压机压力0.4MPa下压榨1min后，在97℃下的纸页干燥器里干燥5min； [0036] 4)纸张的抗张指数、耐破指数和撕裂指数的测定分别按GB/T12914‑1991、GB/T12914‑2002和GB/T455‑2002标准测定，纸张灰分按GB/T 463‑1989标准测定。 [0037] 实施例3： [0038] 一种利用卡拉胶改性碳酸钙制作造纸填料的方法，包括如下步骤： [0039] 1)填料的制备：在卡拉胶中加入水，卡拉胶与水的质量比为1:10，加热使其糊化，然后加入碳酸钙，整个过程不断搅拌，待沉淀碳酸钙分散均匀，冷却，将混合物烘干并粉碎，过400目筛备用；所述卡拉胶的用量占碳酸钙质量的3％； [0040] 2)纸浆纤维的制备：将用于抄造手抄片的漂白硫酸盐针叶浆，采用瓦力打浆机在浆浓2％打浆至38至40°SR，甩干脱水至水份含量为13％后，备用； [0041] 3)手抄片的制备： [0042] 纸张定量为80g/m2，向纸浆纤维和填料悬浮液中添加0.03wt％的阳离子聚丙烯酰胺作为助留助滤剂，填料用量为20％，参照GB/T3703‑1999方法，在纸页成型器抄纸，在油压机压力0.4MPa下压榨1min后，在97℃下的纸页干燥器里干燥5min； [0043] 4)纸张的抗张指数、耐破指数和撕裂指数的测定分别按GB/T12914‑1991、GB/T12914‑2002和GB/T455‑2002标准测定，纸张灰分按GB/T 463‑1989标准测定。 [0044] 实验例： [0045] 1.1材料： [0046] 卡拉胶购自福建富力商贸有限公司。沉淀碳酸钙(PCC)购自桂林五环有限公司。阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)由巴斯夫中国有限公司提供。用于抄造手抄片的漂白硫酸盐针叶浆进口自加拿大，并使用瓦力打浆机在浆浓2％打浆至38至40°SR，甩干脱水至水份含量为13％后备用。 [0047] 1.2主要实验仪器： [0048] S312‑250H型搅拌器(上海申生科技有限公司)； [0049] HH‑2型数显双孔恒温水浴锅(江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司)； [0050] AL203型电子分析天平(梅特勒‑托利多仪器有限公司)； [0054] ZQS2‑23型荷兰式打浆机(陕西科技大学机械厂)； [0055] SDJ‑100型纸浆打浆度测定仪(杭州轻通博科)； [0056] ZQJ2‑200型纸页成型器(陕西科技大学机械厂)； [0057] ZQYC‑200型纸页压榨机(陕西科技大学机械厂)； [0058] DB‑3型纸页干燥器(陕西科技大学机械厂)； [0059] TTM‑300A型电脑抗张试验机(杭州轻通博科)； [0060] BSM‑1600B型耐破度测定仪(杭州轻通博科)； [0061] ZSE‑1000型撕裂度测定仪(长春市月明小型试验机有限公司)。 [0062] 1.3改性PCC的制备： [0063] 将卡拉胶与水按质量比1：10混合，加热使其糊化后，加入一定质量的碳酸钙，整个过程不断搅拌，待沉淀碳酸钙分散均匀，冷却，将混合物烘干并粉碎，过400目筛备用。卡拉胶的用量为0％、1％、2％、3％、4％、5％，相对于碳酸钙。其中卡拉胶0％用量的为对照组，即未改性的碳酸钙。 [0064] 1.4手抄片的制备： [0065] 纸张定量为80g/m2，向纸浆纤维和填料(PCC/改性PCC)悬浮液中添加0.03wt％的CPAM作为助留助滤剂，填料用量为20％。参照GB/T3703‑1999方法，在纸页成型器抄纸。在油压机压力0.4MPa下压榨1min后，在97℃下的纸页干燥器里干燥5min。纸张的抗张指数、耐破指数和撕裂指数的测定分别按GB/T12914‑1991、GB/T12914‑2002和GB/T455‑2002标准测定，纸张灰分按GB/T 463‑1989标准测定。 [0066] 结果见下表，表1卡拉胶用量对纸张力学性能及填料留着率的影响，使用0.03％CPAM做为助留助滤剂，填料加填量为20％；从表1看，卡拉胶用量对纸张力学性能及填料留着率的影响，填料加填量为20％。表1显示，加填卡拉胶改性的碳酸钙对抄片的力学性能(抗张指数、耐破指数、撕裂指数)有明显的改善作用。当卡拉胶用量达到3％时，纸张抗张指数、耐破指数、撕裂指数分别为32.54Nm/g、2.87kPa·g/m2、14.38mN·m2/g，与填加未改性碳酸钙的手抄片(卡拉胶用量为0％)相比，分别增加了28.6％、27.0％和11.7％。在整个过程中，卡拉胶用量的变化对填料留着率的影响不明显，填料留着率未发生明显变化。 [0067] 表1卡拉胶用量对纸张力学性能及填料留着率的影响对比表 [0068] [0069] 以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，做出若干改进和变化，这些都属于本发明的保护范围。 |
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