一种提高纸产品加填量的方法
阅读说明：本技术 一种提高纸产品加填量的方法 (Method for increasing filling amount of paper product ) 是由 江骁雅 刘�文 万莹 于 2020-03-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种提高纸产品加填量的方法,该方法首先将植物纤维、化学纤维与填料预混合,再加入胶乳,实现胶乳对填料粒子及纤维的改性,接着加入助留剂、湿强剂和消泡剂,充分作用后稀释至一定浓度即可用于高加填纸产品的生产。本发明通过加入胶乳、助留剂和化学纤维,实现了纤维与填料粒子的粘结,并显著提升浆料的滤水性能和纸产品加填量。与传统加填方式相比,使用该方法生产的纸产品加填量最高可达85wt.％。该方法具有操作简单,助剂添加量少,滤水速度快,适合连续化生产,具有良好的商业前景。(The invention discloses a method for improving the filling amount of a paper product, which comprises the steps of premixing plant fibers, chemical fibers and fillers, adding latex to modify filler particles and fibers, adding a retention aid, a wet strength agent and a defoaming agent, fully acting, diluting to a certain concentration, and then using the mixture for producing the high-filling paper product. The invention realizes the bonding of the fiber and the filler particles by adding the latex, the retention aid and the chemical fiber, and obviously improves the drainage performance of the pulp and the filling amount of paper products. Compared with the traditional filling mode, the filling amount of the paper product produced by the method can reach 85 wt.%. The method has the advantages of simple operation, small additive amount of the auxiliary agent, high water filtering speed, suitability for continuous production and good commercial prospect.)
技术领域
本发明属于造纸
技术领域
，具体涉及一种提高纸产品加填量的方法。背景技术
填料是抄造纸产品的重要原料。填料的添加有诸多优点。1)廉价填料的使用能够大幅降低生产成本，如文化用纸加填碳酸钙；2)填料的使用能改善浆料的滤水性能，提高车速，节约蒸汽用量；3)加填能够赋予纸产品特殊性能，如阻燃、耐磨、抗菌性等。但随着填料加入量的增加，纸产品的物理性能下降的同时，填料的留着率也迅速降低。
提升加填量的方式有优选助留助滤系统、细胞加填、填料改性和填料预絮聚等。然而，这些加填方式的使用所提升的加填量有限。在传统造纸工艺中，填料的加填量一般在10％～30％，极少数超过40％。
专利申请号201810289343.2“一种无石棉胶乳密封材料及其制备方法”开发了一种无石棉密封材料。该密封材料采用了胶乳作为粘结剂，能够将填料粒子和纤维粘结成弹性网膜，而使得填料的加入量达到35％～65％。此制备方法还使用了大量其他助剂，如发泡剂、活性剂、硫化剂、促进剂等。这些助剂的使用对于填料粒子的留着影响较小，只是为该材料提供密封、回弹等性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提高纸产品加填量的方法，该方法具有操作简单，助剂添加量少，滤水速度快，适合连续化生产，抄造所得纸产品填料占比大，具有良好的商业前景。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供一种提高纸产品加填量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将植物纤维和化学纤维按照一定质量比混合后加水疏解，得到混合纤维疏解液；
2)将所述混合纤维疏解液与填料混合，搅拌后得到第一混合料；
3)向所述第一混合料中加入胶乳，搅拌后得到第二混合料；
4)向所述第二混合料中加入助留剂和其它助剂，搅拌后得到第三混合料；
5)将所述第三混合料稀释，得到浆料。
优选的，所述的混合纤维包括植物纤维和化学纤维；所述的混合比例为植物纤维：化学纤维的绝干质量百分比为7∶(3～14)；
优选的，所述植物纤维为麻纤维、竹纤维、针叶木纤维和阔叶木纤维中的一种或多种；所述化学纤维为芳纶纤维、芳砜纶纤维、碳纤维、陶瓷纤维、矿棉、玻璃纤维和玻璃棉纤维中的一种或多种。
优选的，所述的混合纤维疏解液的质量浓度为0.5％～2％。
优选的，所述填料为碳酸钙、滑石粉、硅藻土、高岭土、氧化镁、氢氧化镁、氢氧化铝和二氧化钛等中的一种或多种；所述填料的粒径为300～2000目。
优选的，所述胶乳为丁苯胶乳、丁腈胶乳、丙烯酸胶乳、羧基丁苯胶乳、羧基丁腈胶乳和氯丁胶乳中的一种或多种。
优选的，所述助留剂为硫酸铝、聚合氯化铝、阳离子聚丙烯酰胺和聚二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或多种。
优选的，所述其它助剂为湿强剂和消泡剂。
优选的，所述湿强剂为聚酰胺环氧氯丙烷树脂、聚乙烯亚胺、三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂中的一种或多种；所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
优选的，所述浆料的固含量为1％～3％。
在本发明中，所述混合纤维中植物纤维具有骨架支撑增强作用，并可以与胶乳良好结合。打浆能使植物纤维分丝帚化，在纤维主干上分离出更多细小纤维丝，与胶乳更好结合并形成纤维网络。但纤维分丝帚化的同时，浆料滤水性能会出现显著降低，影响工业化生产。本发明所述植物纤维为未打浆纤维，打浆度为15-18°SR；所述化学纤维主要目的是改善浆料的滤水性能，同时也有骨架支撑作用。所述化学纤维与胶乳的亲和性较差，且增强作用不明显。在本发明中，将所述化学纤维与植物纤维混合使用，以改善综合性能。
所述胶乳为本发明的关键组分。它可使各组分有机地粘合在一起，特别是有利于将隔离剂和混合纤维粘结成网膜。大部分胶乳颗粒吸附在纤维骨架上，小部分胶乳与填料相结合，从而形成纤维-胶乳-填料的网络结构。此外，所述胶乳还赋予纸产品一定的拉伸强度。
所述助留剂为本发明的另一关键组分。它有利于胶乳、填料与纤维之间的结合，大幅提升胶乳的作用效果。在本发明中，所述助留剂有无机助留剂和合成高分子助留剂。助留剂可降低体系的Zeta电位至其足以克服同性电荷间的斥力而产生絮聚沉淀。高分子助留剂还有“桥联”和“补丁”效果。本发明通过各组分的共同作用，可使得填料加填量显著提高。
实验结果表明，利用本发明提供的一种提高纸产品加填量的方法，操作简单，助剂添加少，浆料滤水速度快，抄造所得纸产品，填料含量最高可达85wt.％。
具体实施方式
本发明提供一种提高纸产品加填量的方法，包括以下步骤：
1)将植物纤维和化学纤维按照一定质量比混合后加水疏解，得到混合纤维疏解液；
2)将所述混合纤维疏解液与填料混合，搅拌后得到第一混合料；
3)向所述第一混合料中加入胶乳，搅拌后得到第二混合料；
4)向所述第二混合料中加入助留剂和其它助剂，搅拌后得到第三混合料；
5)将所述第三混合料稀释，得到浆料。
本发明将植物纤维和化学纤维按照一定质量比混合后加水疏解，得到混合纤维疏解液。在本发明中，所述混合纤维优选包括植物纤维和化学纤维。在本发明中，所述植物纤维和化学纤维的质量比优选为7∶(3～14)，更优选为7∶(3.5～10)，再优选为7∶(4～7)。在本发明中，所述植物纤维优选为麻纤维、竹纤维、针叶木纤维和阅叶木纤维中的一种或多种。在本发明中，所述植物纤维的打浆度优选为15～18°SR。在本发明中，所述化学纤维优选为芳纶纤维、芳砜纶纤维、碳纤维、陶瓷纤维、矿棉、玻璃纤维和玻璃棉纤维中的一种或多种。在本发明中，所述混合纤维疏解液的质量浓度优选为0.5％～2％，更优选为0.7％～1.7％，再优选为1％～1.5％。在本发明中，所述混合纤维疏解液优选由混合纤维与水混合疏解得到；本发明对所述疏解的时间没有特殊限定，以能够将混合纤维与水混合疏解至混合纤维全部分散为单根纤维为准。在本发明中，所述疏解的设备优选为打浆机。本发明提供的混合纤维中植物纤维强度高，与胶乳的结合好，价格低廉；化学纤维可以改善抄造过程脱水困难的问题，通过合理的植物纤维与化学纤维种类及比例的设置，使混合纤维具有骨架支撑增强作用，能够提升浆料滤水性能，并可以与胶乳良好结合。
得到混合纤维疏解液后，本发明将所述混合纤维疏解液与填料混合，搅拌后得到第一混合料。所述填料为碳酸钙、滑石粉、硅藻土、高岭土、氧化镁、氢氧化镁、氢氧化铝和二氧化钛等中的一种或多种；所述填料的粒径为300～5000目，更优选为325～2500目，再优选为500～1250目。在本发明中，优选采用多种不同粒径的填料配合使用，以达到最紧密堆积。
得到第一混合料后，本发明向所述第一混合料中加入胶乳，搅拌后得到第二混合料。在本发明中，所述胶乳优选为丁苯胶乳、丁腈胶乳、丙烯酸胶乳、羧基丁苯胶乳、羧基丁腈胶乳和氯丁胶乳中的一种或多种。在本发明中，所述胶乳优选以胶乳稀释液的形式提供；所述胶乳稀释液的质量浓度优选为5％～10％，更优选为6％～9％，再优选为7％～8％。本发明对所述混合的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可。在本发明中，所述胶乳是本发明的关键组分。它可使各组分有机地粘合在一起，特别是有利于将填料和混合纤维粘结成网膜。
得到第二混合料后，本发明向所述第二混合料中加入助留剂和其它助剂，搅拌后得到第三混合料。在本发明中，所述助留剂优选为硫酸铝、聚合氯化铝、阳离子聚丙烯酰胺和聚二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或多种。在本发明中，所述助留剂优选以稀释液的形式提供；所述助留剂稀释液的质量浓度优选为0.5％～1％，更优选为0.6％～0.9％，再优选为0.7％～0.8％。所述助留剂为本发明的另一关键组分。它有利于胶乳、填料与纤维之间的结合，大幅提升胶乳的作用效果。
在本发明中，所述其它助剂为湿强剂和消泡剂。在本发明中，所述湿强剂优选为聚酰胺环氧氯丙烷树脂、聚乙烯亚胺、三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂中的一种或多种；所述湿强剂优选以湿强剂稀释液的形式提供；所述湿强剂稀释液的质量浓度优选为0.5％～1％，更优选为0.6％～0.9％，再优选为0.7％～0.8％。在本发明中，所述消泡剂优选为有机硅类消泡剂。所述消泡剂优选为消泡剂稀释液的形式提供；所述消泡剂稀释液的质量浓度优选为0.5％～1％，更优选为0.6％～0.9％，再优选为0.7％～0.8％。
得到第三混合料后，本发明将所述第三混合料稀释，得到浆料。在本发明中，所述稀释用稀释剂优选为水；本发明对所述水没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的水即可，具体的如去离子水、蒸馏水或自来水。本发明对所述稀释的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的稀释方式即可。在本发明中，所述浆料的固含量优选为1％～3％，更优选为1.2％～2.8％，再优选为1.5％～2.5％。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
1)以水为稀释剂，将丁腈胶乳稀释至质量浓度为8％，备用；助留剂为阳离子聚丙烯酰胺，加水稀释至质量浓度为1％，备用；湿强剂为聚酰胺环氧氯丙烷树脂，加水稀释至质量浓度为0.8％，备用；消泡剂为JF-05B型有机硅类消泡剂，加水稀释至质量浓度为0.8％，备用；
2)将针叶木化学浆加水稀释后疏解，加入玻璃棉纤维后再疏解，得到混合纤维疏解液。混合纤维中针叶木化学浆纤维：玻璃棉纤维的绝干质量比为2∶1。混合纤维疏解液的质量浓度为1％；
3)向混合纤维疏解液中加入填料，搅拌后得到第一混合料；填料为1250目氧化镁。
4)向第一混合料中加入丁腈胶乳稀释液，搅拌，充分作用后，得到第二混合料；
5)向第二混合料中加入助留剂、湿强剂和消泡剂稀释液，搅拌，充分作用后，得到第三混合料；
6)将所得混合料稀释，得到浆料，浆料的固含量为2％。
7)将所得浆料送至长网纸机进行抄造，抄造工艺参数为：纸机车速为10m/min，网案长度为10m，宽度为600mm，使用80目的聚酯网，压榨段压力为0.1MPa，烘缸干燥温度为98℃，得到纸产品。
按照GB/T451.2-2002对所得纸产品进行定量检测，测试结果为320.0±10.0g/m2；按照GB/T12914-2008测试所得纸产品的抗张指数，测试结果为5.66±0.02N·m/g；按照GB/T 742-2003测试所得纸产品的灰分含量，测试结果为61.4％±1％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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