[發明專利]合成硅酸鈣作為造紙填料的應用及高填料紙張的抄造方法

在審

• 申請號: 201710727625.1
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107287980A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 徐鵬;齊建軍
• 申請（專利權）人: 內蒙古普諾思新材料科技有限公司
• 主分類號: D21H17/68
• 分類號: D21H17/68
• 代理公司: 石家莊元匯專利代理事務所(特殊普通合伙)13115
• 代理人: 李彤曉

技術領域

本發明屬于造紙的技術領域，涉及造紙填料及高填料紙張，具體涉及合成硅酸鈣作為造紙填料的應用及高填料紙張的抄造方法。

背景技術

目前常規的造紙生產領域，以文化用紙為例，是以大量的植物纖維紙漿為主作為紙張骨架，通過流送系統向植物纖維中再填加約10％-25％不等的碳酸鈣或滑石粉等傳統礦物填料和少量的化學助劑完成造紙。這種紙張具有較高的印刷性能和書寫性能及其它的使用性能，為人類的文化發展及精神文明發展和歷史延續起到了功不可沒的作用。造紙工業中使用填料是為了達到提高紙張均勻度、不透明度和降低成本等目的，原料主要為廣泛易得且價格低廉的無機礦物質，目前主要使用的有：輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣、滑石粉等。造紙工業對填料有如下要求：粒徑均勻、粒徑適宜、較高的白度和化學穩定性、不易發生氧化或還原作用、不溶解于水、有較大的遮蓋率、折射率和散射系數、資源豐富、價格低廉等。

當前國內常規的造紙填料(如：輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣、滑石粉等)存在以下技術問題：

1、填料本身密度較纖維密度相差較大，如果在漿池中與植物纖維混合加入，會快速沉降至池底，無法與纖維混合均勻，并且在流送系統的叩前、叩后漿池以及抄前池之間的流送轉移過程中由于沉于底部，造成填料有效利用率低，紙張灰分也相對較低。

2、現有技術中，填料是在填料高位箱中儲存，并在紙漿即將上網抄造前利用沖漿泵快速加入紙漿中在流送管道中混合，同時也在紙機流漿箱中與纖維進行二次快速混合運動，采取這樣的方式的目的是通過快速混合攪拌，利用水力湍流作用使比重較大的填料浮于漿液中，使填料不與紙漿沉降分層。該方法雖然解決了傳統填料密度大沉降速度快的缺點，但是填料與纖維混合時間過短，不利于填料在纖維中的充分物理填充，因此也造成了傳統填料留著率低，且成紙紙面上聚集大量填料，造成紙面“掉粉”的現象。

3、目前造紙領域使用的常規填料普遍密度較大，即使在工藝上滿足相對較高的填料填加比例，也會由于大量填料的加入影響固定定量紙張的厚度，從而使其無法滿足紙張的指標要求，因此在對紙張有厚度要求的情況下，無法填加過多的傳統填料。

隨著地球環境的日益惡化，伴隨著植物制漿過程所帶來的環境污染和植物原料、水及能源的大量消耗，傳統造紙工藝及原料的使用的局限性日益嚴重，亟待改進。

發明內容

本發明為解決上述問題，提供了合成硅酸鈣作為造紙填料的應用及合成硅酸鈣高填料紙張的抄造方法，制備的紙張性能好，滿足紙張的指標要求，制備方法簡單、環保。

本發明所用合成硅酸鈣粉體微觀結構為蜂窩狀，具有多孔性，可以增加纖維與填料的結合空間及面積，使纖維經打漿后分絲帚化的細小纖維插入微粒表面的空隙中，通過細小纖維在填料和粗大纖維間產生的這種架橋作用和網絡空間結構的物理阻留作用，使填料微粒在纖維間大量堆存并產生了一定的結合，從而削弱了填料對紙張強度的負面影響，同時可以提高紙張的松厚度。合成硅酸鈣材料疏松多孔的特性，在光線照射下更易產生漫反射，因此能較好的改善紙張的不透明度。

本發明所用合成硅酸鈣粉體Zeta電位特性結合較高的沉降體積，有利于填料的分散，使得合成硅酸鈣粉體在水相分散體系和漿料中具有良好的懸浮性，有利于填料在纖維漿料中的均勻分布，可加強合成硅酸鈣粉體與纖維的結合能力，有利于填料的留著。

本發明為實現其目的采用的技術方案是：

合成硅酸鈣作為造紙填料的應用，以植物紙漿纖維為骨架，合成硅酸鈣粉體為造紙填料，通過造紙工藝生產得到高填料紙張，所述合成硅酸鈣粉體為水化硅酸鈣，物相組成包括C-S-H(I)型和C-S-H(II)型凝膠和托貝莫來石，所用合成硅酸鈣粉體的白度≥90％，比表面積≥120m²/g，堆積密度0.12g/cm³-0.30g/cm³，吸油值120-200mL/100mg，平均粒徑(D₅₀)12-40μm。

所述合成硅酸鈣是以高純石英砂堿溶得到的低模數硅酸鈉溶液、活性生石灰消化得到的石灰乳作為原料，采用液相動態水熱合成反應后，經過洗滌脫堿和干燥、粉化制備得到的。

一種合成硅酸鈣高填料紙張的抄造方法，包括以下步驟：

(1)取植物紙漿板加水潤浸，利用水力碎漿機充分疏解送入叩前儲漿池；

(2)將疏解后的紙漿纖維進行打漿處理，將紙漿纖維切斷并分絲帚化，打漿處理后的紙漿漿料送入叩后儲漿池，備用；