造紙工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種造紙工藝，其包括如下步驟：將含硼化合物與陽離子高分子混合交聯(lián)以配制造紙助劑；以及利用所述造紙助劑對填料進行預(yù)處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的上述造紙工藝，其通過利用含硼化合物與陽離子高分子混合交聯(lián)形成的造紙助劑對填料進行預(yù)處理，之后再將經(jīng)過預(yù)處理的填料加入到紙漿中以配制混合漿料的方式可以顯著的提升填料的留著率。
【專利說明】造紙工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種造紙工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]通過改進造紙工藝來持續(xù)的降低紙張的生產(chǎn)成本，是造紙領(lǐng)域不斷追求的方向。向漿料中添加成本相對低廉的無機填料來取代部分紙漿纖維是目前所廣泛采用的一種降低紙張抄造成本的方式。
[0003]然而，無機填料在加入到紙漿中后，由于其與纖維之間的結(jié)合力較低，在造紙過程中，添加進紙漿中的填料很容易隨著造紙白水而流失，留在紙張中的僅有一部分填料。因此，通過何種方式來提高填料在造紙過程中的留著率是造紙企業(yè)普遍關(guān)注的問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此,提供一種能夠提聞填料留著率的造紙工藝實為必要。
[0005]一種造紙工藝，其包括如下步驟:將含硼化合物與陽離子高分子混合交聯(lián)以配制造紙助劑；以及利用所述造紙助劑對填料進行預(yù)處理。
[0006]優(yōu)選的，上述造紙工藝進一步包括將所述預(yù)處理后的填料加入紙漿中以配制混合漿的步驟以及利用所述混合漿抄造紙張的步驟。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的上述造紙工藝，其通過利用含硼化合物與陽離子高分子混合交聯(lián)形成的造紙助劑對填料進行預(yù)處理，之后再將經(jīng)過預(yù)處理的填料加入到紙漿中以配制混合漿料的方式可以顯著的提升填料的留著率。
【具體實施方式】
[0008]本發(fā)明實施方式提供的造紙工藝，其包括如下步驟:
[0009]將含硼化合物與陽離子高分子混合交聯(lián)以配制造紙助劑；以及利用所述造紙助劑對填料進行預(yù)處理。
[0010]在本發(fā)明實施方式中，所述含硼化合物包括硼酸和金屬硼酸鹽礦物，具體的，所述含硼化合物可以是硼酸、硼酸鈉、硼酸鋅、硼砂、鈉硼解石、硼鎂石、硼鎂鐵礦和方硼石中的一種或者多種。
[0011]所述陽離子高分子可以是陽離子多糖、胺基高聚物、陽離子多糖與胺基高聚物的嵌段、接枝及衍生物中的一種或者多種，其中，所述陽離子多糖包括陽離子纖維素及其季銨鹽衍生物、陽離子瓜爾膠及其季銨鹽衍生物、陽離子淀粉、陽離子海藻酸鈉及其季銨鹽衍生物、殼聚糖及其季銨鹽衍生物等，所述胺基高聚物包括陽離子聚丙烯酰胺、聚乙烯胺、聚乙烯亞胺。
[0012]優(yōu)選的，在本實施方式中，所述陽離子高分子的分子量約2,000至2，000，000，進一步的，所述陽尚子聞分子的分子量為20，000至1，000, 000。
[0013]優(yōu)選的，在所述含硼化合物與陽離子高分子的混合物中，所述含硼化合物的質(zhì)量占所述陽離子高分子質(zhì)量的0.1%至15%。
[0014]在本實施方式中，在20° C至110° C的條件下，所述含硼化合物以固體的形成加入到所述陽離子高分子的水溶液中來配制所述造紙助劑的。
[0015]需要說明的是，在所述含硼化合物與陽離子高分子進行混合過程中的溫度、攪拌方式等可以根據(jù)實際需要進行設(shè)定，并且所述含硼化合物與陽離子高分子在相互混合來配制所述造紙助劑之前，所述含硼化合物與陽離子高分子各自的形態(tài)并沒有特殊的限定，兩者可以固-液、固-固或者液-液的方式進行混合以配制所述造紙助劑，當(dāng)然，在配制所述造紙助劑的過程中，還可以向所述造紙助劑中添加包括溶劑以及其它的功能性造紙藥劑。
[0016]在本實施方式中，采用將所述造紙助劑與填料相互混合攪拌的方式來達到對填料進行預(yù)處理的目的。
[0017]可以理解的，在本發(fā)明中，所述造紙助劑的使用量并沒有特殊的限定，其可根據(jù)實際工藝需求來進行設(shè)定。優(yōu)選的，對所述填料進行預(yù)處理時，所述造紙助劑的質(zhì)量為所述填料質(zhì)量的0.1%?5%O
[0018]本發(fā)明造紙工藝進一步包括將所述預(yù)處理后的填料加入紙漿中以形成混合漿料以及利用所述混合漿抄造紙張的步驟。
[0019]同樣的，在本發(fā)明中，加入紙漿中的所述預(yù)處理后的填料的量也沒有特殊的限定，其可以根據(jù)所要生產(chǎn)的紙種的不同而進行設(shè)定。在所述混合漿中，所述預(yù)處理后的填料加入的質(zhì)量為所述紙衆(zhòng)絕干衆(zhòng)質(zhì)量的10%-300%。
[0020]可以理解的，在利用所述混合漿抄造紙張之前，還包括向所述混合漿中添加淀粉以及助留劑的步驟。
[0021]需要說明的是，在本發(fā)明中，對于淀粉及助留劑的種類、添加量、添加方式均沒有特殊的限定，其均可以根據(jù)實際需要進行設(shè)定。
[0022]優(yōu)選的，所述淀粉選用陽離子淀粉。
[0023]優(yōu)選的，所述助留劑為由一種或多種陽離子電解質(zhì)與一種或多種陰離子物質(zhì)組成的助留體系。
[0024]本發(fā)明所提供的上述造紙工藝，其通過利用含硼化合物與陽離子高分子混合交聯(lián)形成的造紙助劑對填料進行預(yù)處理，之后再將經(jīng)過預(yù)處理的填料加入到紙漿中以配制混合漿料的方式可以顯著的提升填料在紙漿中的留著率，其原因可能在于，硼酸鹽等含硼化合物作為常用的交聯(lián)劑，當(dāng)其與陽離子高分子混合之后會與陽離子高分子發(fā)生交聯(lián)而形成含硼化合物-陽離子高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并且在所述含硼化合物-陽離子高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上會形成有大量的陽離子點。當(dāng)將由含硼化合物與陽離子高分子混合交聯(lián)形成的造紙助劑對填料進行預(yù)處理時，兩者可能以物理混合為主，但也應(yīng)該形成了化學(xué)復(fù)合物。一種可能的化學(xué)復(fù)合物，在填料-纖維界面形成了微小的硼酸鹽的納米顆粒，進而進一步被硼酸鹽-陽離子高分子復(fù)合物包覆，甚至發(fā)生預(yù)絮凝反應(yīng)。填料的種類也影響到復(fù)合物的性質(zhì)。碳酸鈣由于水不溶性較高，其表面活性官能團較少或者沒有，物理混合占據(jù)優(yōu)勢。而高嶺土、二氧化鈦相對容易水解，表面官能團(如:羥基)含量較高，比較容易形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵和。不過，確定的是，無論填料粒子與造紙助劑以哪一種方式結(jié)合，填料粒子與含硼化合物-陽離子高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間都會具有良好的結(jié)合力，這樣，經(jīng)過預(yù)處理的填料混合物在加入到紙漿中后，由于含硼化合物-陽離子高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與帶負(fù)電性的紙漿纖維之間同樣能夠形成良好的結(jié)合力，因此，經(jīng)過預(yù)處理的填料就會通過含硼化合物-陽離子高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)而穩(wěn)固的附著在紙漿纖維上，最終使填料在紙漿中的留著率得到有效提升。
[0025]需要說明的是，在本發(fā)明實施方式所提供的上述造紙工藝中，根據(jù)實際需求，利用所述造紙助劑對填料進行預(yù)處理之后得到的預(yù)處理填料可以直接作為最終產(chǎn)品而進行存儲或者售賣，也就是說，在本發(fā)明所提供的造紙工藝步驟中，可以僅包括利用含硼化合物與陽離子高分子混合交聯(lián)來配制造紙助劑的步驟以及利用所述造紙助劑對填料進行預(yù)處理的步驟。至于是否利用經(jīng)過預(yù)處理之后得到的填料來與紙漿進行混合以配制混合漿，并將所述混合漿進行紙張抄造，則需要根據(jù)實際需求來決定了。
[0026]以下，是依據(jù)本發(fā)明實施方式所提供的上述造紙工藝所進行的對比實驗，其中，對比例是現(xiàn)有的造紙工藝步驟，實施例是本發(fā)明所提供的造紙工藝步驟，具體如下。
[0027]對比例1:取漂白針葉木漿20%，漂白闊葉木漿料70%，楊木過氧化氫化學(xué)機械漿10%，共計20g絕干漿的含水漿料，調(diào)整至漿濃約為4%，600RPM下攪拌5分鐘，在攪拌條件下加入質(zhì)量為絕干漿質(zhì)量300%的含水重質(zhì)碳酸鈣填料，繼續(xù)加入絕干漿料2%的陽離子淀粉，加水稀釋至漿濃1%，依次加入三元保留助劑各300PPM，3600PPM, 800PPM，三元保留助劑的成分為:陽離子聚丙烯酰胺、膨潤土、陰離子聚丙烯酰胺，600RPM下攪拌5分鐘，稀釋至漿料濃度約0.3%，配抄手抄片，定量lOOgsm。
[0028]對比例2:與對比例I相比，區(qū)別在于，漿料中加入相對于漿料絕干1.5%wt的陽離子高分子PVAm,其余條件相同；
[0029]對比例3:與對比例I相比，區(qū)別在于，漿料中加入相對漿料絕干0.02%wt的硼砂，其余條件相同；
[0030]實施例1:將陽離子高分子PVAm和硼酸鈉混合交聯(lián)配制造紙助劑，其中含有硼酸鹽1.5%wt,取相對20g絕干300%的填料,用相對于填料用量0.5%wt的造紙助劑對上述填料進行預(yù)處理，得到一種預(yù)處理填料；
[0031]繼續(xù)取與對比例(I)相同組成的含有20g絕干漿的含水漿料，調(diào)整至漿濃約為4%，600RPM下攪拌5分鐘，在攪拌條件下加入上述預(yù)處理填料，繼續(xù)加入絕干漿料2%的陽離子淀粉，加水稀釋至漿濃1%，依次加入三元保留助劑各300PPM，3600PPM, 800PPM，三元保留助劑的成分為:陽離子聚丙烯酰胺、膨潤土、陰離子聚丙烯酰胺，600RPM下攪拌5分鐘，稀釋至漿料濃度約0.3%，配抄手抄片，定量lOOgsm。
[0032]對比例4:與對比例I相比，區(qū)別在于，加入填料量為纖維絕干的200%，其余條件相同；
[0033]實施例2:將陽離子高分子PVAm和硼酸鈉混合交聯(lián)配制造紙助劑，其中含有硼酸鹽0.l%wt,取相對20g絕干200%的填料,用相對于填料用量5%wt的造紙助劑對上述填料進行預(yù)處理，得到一種預(yù)處理填料；
[0034]繼續(xù)取與對比例(I)相同組成的含有20g絕干漿的含水漿料，調(diào)整至漿濃約為4%，600RPM下攪拌5分鐘，在攪拌條件下加入上述預(yù)處理填料，繼續(xù)加入絕干漿料2%的陽離子淀粉，加水稀釋至漿濃1%，依次加入三元保留助劑各300PPM，3600PPM, 800PPM，三元保留助劑的成分為:陽離子聚丙烯酰胺、膨潤土、陰離子聚丙烯酰胺，600RPM下攪拌5分鐘，稀釋至漿料濃度約0.3%，配抄手抄片，定量lOOgsm。
[0035]下表是分別對上述各造紙工藝所抄造出來的紙張的性能進行測試后的結(jié)果，其中，首程灰分保留率=A*100/ (L* (1-A))，灰分保留率=A/L，其中，A為紙張的灰分，L為紙漿中所添加填料的質(zhì)量。
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種造紙工藝，其包括如下步驟: 將含硼化合物與陽離子高分子混合交聯(lián)以配制造紙助劑；以及 利用所述造紙助劑對填料進行預(yù)處理。
2.如權(quán)利要求1所述的造紙工藝，其特征在于:進一步包括將所述預(yù)處理后的填料加入紙漿中以配制混合漿的步驟以及利用所述混合漿抄造紙張的步驟。
3.如權(quán)利要求1或2所述的造紙工藝，其特征在于:所述含硼化合物是硼酸、硼酸鈉、硼酸鋅、硼砂、鈉硼解石、硼鎂石、硼鎂鐵礦和方硼石中的一種或者多種。
4.如權(quán)利要求1或2所述的造紙工藝，其特征在于:所述陽離子高分子是陽離子多糖、胺基高聚物、陽離子多糖與胺基高聚物的嵌段、接枝及衍生物中的一種或者多種。
5.如權(quán)利要求4所述的造紙工藝，其特征在于:所述陽離子多糖包括陽離子纖維素及其季銨鹽衍生物、陽離子瓜爾膠及其季銨鹽衍生物、陽離子淀粉、陽離子海藻酸鈉及其季銨鹽衍生物、殼聚糖及其季銨鹽衍生物，所述胺基高聚物包括陽離子聚丙烯酰胺、聚乙烯胺、聚乙烯亞胺。
6.如權(quán)利要求1或2所述的造紙工藝，其特征在于:所述陽離子高分子的分子量為2，OOO ?2，000，000。
7.如權(quán)利要求1或2所述的造紙工藝，其特征在于:所述陽離子高分子的分子量為20，000 ?1，000，000。
8.如權(quán)利要求1或2所述的造紙工藝，其特征在于:在所述造紙助劑中，所述含硼化合物的質(zhì)量占所述陽尚子聞分子質(zhì)量的0.1%?15%。
9.如權(quán)利要求1或2所述的造紙工藝，其特征在于:預(yù)處理填料時，所述造紙助劑的質(zhì)量為所述填料質(zhì)量的0.1%?5%。
10.如權(quán)利要求2所述的造紙工藝，其特征在于:在所述混合漿中，所述預(yù)處理后的填料加入的質(zhì)量為所述紙衆(zhòng)絕干衆(zhòng)質(zhì)量的10%-300%。
11.如權(quán)利要求2所述的造紙工藝，其特征在于:在利用所述混合漿抄造紙張之前，還包括向所述混合漿中添加淀粉以及助留劑的步驟。
12.如權(quán)利要求11所述的造紙工藝，其特征在于:所述助留劑為由一種或多種陽離子電解質(zhì)與一種或多種陰離子物質(zhì)組成的助留體系。
13.如權(quán)利要求11所述的造紙工藝，其特征在于:所述助留劑為由陽離子聚丙烯酰胺、膨潤土及陰離子聚丙烯酰胺形成的三元助留體系。
【文檔編號】D21H23/14GK103966894SQ201310047037
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月5日
【發(fā)明者】封衍, 穆永生, 王威 申請人:金東紙業(yè)（江蘇）股份有限公司