本發(fā)明涉及一種包含已膨脹微球的紙漿的制備方法及其在特種紙中的用途，屬于造紙
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：紙張廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域。當(dāng)前，造紙工業(yè)的發(fā)展主要集中在降低纖維素產(chǎn)品(例如紙板產(chǎn)品)的重量，并在此基礎(chǔ)上提高其它特性，如松厚度、強度、挺度等，從而制備具有不同性能的特種紙。熱膨脹微球是一種具有核殼結(jié)構(gòu)的高分子顆粒，受熱時，聚合物外殼軟化，微球內(nèi)部包封的低沸點烴類揮發(fā)，內(nèi)壓增大，體積顯著增加。在紙漿中加入1％的微球，會使紙張的松厚度提高18～22％，同時提高挺度。因此在造紙生產(chǎn)中添加熱膨脹微球，可顯著降低纖維素的使用量，并且含微球體的紙張重量較輕，松厚度提高，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)約成本、提高生產(chǎn)效率、改善印刷適性等目的。一些專利公開了熱膨脹微球應(yīng)用于造紙工業(yè)的實例。中國專利CN101460240以及美國專利US20070287776中公開了一種可熱膨脹的熱塑性微球以及微球在制造紙中的應(yīng)用。紙的制造方法包括由硬木漿、軟木漿和重質(zhì)碳酸鈣填料組成紙漿，打漿分散得到紙漿淤漿/漿料，將可熱膨脹微球以水性淤漿形式，在混合箱之前添加到含纖維素纖維的漿料中，使用陽離子淀粉/膠體二氧化硅作助留劑、烷基烯酮二聚體作施膠劑，在造紙網(wǎng)上使以上漿料脫水而獲得紙，通過施加熱干燥紙從而足夠地升高微球的溫度使其膨脹。中國專利CN101378830以及美國專利US20080017338均公開了一種具有低T起始、高化學(xué)品耐受性和高膨脹容量的可膨脹微球，并提供了一種用在造紙中的含有可膨脹微球的水性淤漿。該專利的造紙方法包括向含有纖維素纖維的漿料中添加可熱膨脹微球，在金屬線上將漿料脫水以獲得紙張，通過應(yīng)用熱干燥紙張，同時使微球的溫度升高到足以使其膨脹。中國專利CN1813105以及美國專利US20060000569公開了一種從纖維生產(chǎn)紙的方法，包括下列步驟：加入包括熱塑性聚合物殼和封裝于其中的推進(jìn)劑的可熱膨脹的微球體到包括纖維的紙料中，在成型網(wǎng)上對紙料進(jìn)行脫水得到紙，通過加熱干燥該紙并由此也升高微球體的溫度，足以使其膨脹并增加紙的脹量。中國專利CN101087810、CN101087811、CN101547789、CN1798891、CN1161225以及美國專利US20060131362、US20060134010也都公開了將可熱膨脹微球添加到纖維素紙漿中，在紙的干燥過程中同時使微球膨脹的方法，或?qū)㈩A(yù)膨脹微球添加到紙料中直接造紙的方法。以上專利中，熱膨脹微球的膨脹過程或是發(fā)生在加入紙漿之前，即將已發(fā)泡的微球直接加入到紙漿中，或是與紙張干燥同時發(fā)生。兩種情況中，前者會出現(xiàn)已膨脹的微球在紙漿中分散性較差，從而影響紙張品質(zhì)。后者需要紙張干燥與微球膨脹時的溫度、時間高度一致，若不匹配，極易出現(xiàn)紙張干燥不充分，微球膨脹不充分，微球膨脹不均勻或過度膨脹引發(fā)球體萎縮、推進(jìn)劑逃逸、內(nèi)壓減小等不良現(xiàn)象的發(fā)生，同樣影響紙張品質(zhì)，因此對設(shè)備、工藝要求較高，而現(xiàn)有的造紙條件不能滿足含有膨脹微球的紙漿加工需求，因此需要對設(shè)備及工藝進(jìn)行改進(jìn)，從而增加了生產(chǎn)成本，同時對紙張性質(zhì)的控制也較為困難。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種包含已膨脹微球的紙漿的制備方法。微球添加到紙漿中，在紙干燥前進(jìn)行熱膨脹過程，可以更好的控制膨脹溫度以及時間，使得微球充分、均勻地膨脹，并與纖維緊密結(jié)合，進(jìn)一步提高紙張品質(zhì)，并且微球的膨脹發(fā)生在紙張制造之前，對工藝、設(shè)備的要求顯著降低，不需要對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，節(jié)約成本。通過使用以上方法制備的包含已膨脹微球的濃紙漿再加入到造紙用漿料中或向其中加入水稀釋時，已經(jīng)與紙漿緊密作用的微球可以良好的分散于造紙漿料中，提高了助留性能以及微球的有效利用率。熱膨脹微球應(yīng)用于造紙工業(yè)中，可顯著降低纖維素的用量，含微球體的紙張重量較輕，松厚度、挺度提高。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：第一方面，本發(fā)明提供了一種包含已膨脹微球的紙漿的制備方法，其包括如下步驟：將纖維進(jìn)行粉碎、疏解、打漿，形成纖維漿料；向所述纖維漿料中添加熱膨脹微球；添加助留劑，混合均勻后加熱至90～130℃，使所述熱膨脹微球的體積發(fā)生膨脹，得到所述包含已膨脹微球的紙漿。作為優(yōu)選方案，所述纖維為植物纖維、合成纖維、礦物纖維和再生紙中的至少一種。作為優(yōu)選方案，所述助留劑包括陽離子聚合物和陰離子無機材料結(jié)合的聚合物中的至少一種，助留劑添加量為纖維漿料干重的0.1～10％。作為優(yōu)選方案，所述陽離子聚合物選自陽離子淀粉、陽離子聚丙烯酰胺、陽離子聚乙烯亞胺水溶液中的至少一種；所述陰離子無機材料結(jié)合的聚合物選自膨潤土結(jié)合陽離子聚合物、二氧化硅基溶膠結(jié)合陽離子聚合物和陽離子-陰離子聚合物中的至少一種。作為優(yōu)選方案，所述熱膨脹微球的添加量為纖維漿料干重的10～60％。作為優(yōu)選方案，所述熱膨脹微球呈核-殼結(jié)構(gòu)，其中的殼材料為熱塑性聚合物，核材料為沸點不高于殼材料沸點的發(fā)泡劑。作為優(yōu)選方案，所述熱膨脹微球的粒徑為5～50μm。第二方面，本發(fā)明還提供了一種如前述的包含已膨脹微球的紙漿在造紙中的用途。作為優(yōu)選方案，所述用途包括如下步驟：向含有已膨脹微球的紙漿中加入水，或?qū)⒑幸雅蛎浳⑶虻募垵{加入到造紙漿料中，稀釋至已膨脹微球占造紙漿料干重的0.1～20％；加入填料和助劑，混合均勻后進(jìn)行上網(wǎng)抄紙、漿料脫水、紙頁成形、壓榨脫水、干燥、壓光、卷取和切紙，得到成品紙。在脫水之前，漿料中還可以包含一種或多種填料，填料可選自無機填料，如高嶺土、陶土、二氧化鐵、石膏、滑石、粉碎大理石或重質(zhì)碳酸鈣中的一種或多種的組合，以及任選地其它常用的添加劑，例如施膠劑、增稠劑、鋁化合物，染料、干強度樹脂、濕強度樹脂、熒光增白劑等。施膠劑可選自烷基烯酮二聚體(AKD)、烯基丁二酸酣(ASA)等纖維素活性膠料，以及纖維素非反應(yīng)性施膠劑，如松香、淀粉和其它聚合物施膠劑中的一種或多種的組合。增稠劑選自陰離子或陽離子淀粉(如土豆、玉米、大米、小麥、木薯及其混合物)及其衍生物、磺酸改性聚乙烯醇、無機顆粒(如膠體二氧化硅、膨潤土、高嶺土、其他膠態(tài)黏土和/或例如磷酸鈣、碳酸鈣、氫氧化鎂、硫酸鋇、草酸鈣等多種鹽類，和鋁、鐵、鋅、鎳或錳的氫氧化物及其混合物)、樹膠(如瓜耳膠、羅望子膠、刺槐豆膠、野豌豆膠、卡拉膠、黃秋葵、阿拉伯樹膠、黃原膠及其混合物)中的一種或多種的組合。鋁化合物可選自明磯、鋁酸鹽、聚氧化鋁和硫酸鋁中的一種或多種的組合。染料可選自鐵紅、克菜紅、胭脂紅、新紅、高粱紅、蘿卡紅、梔子黃、檸檬黃、日落黃、品綠、孔省蘭、炭黑、二氧化鐵、亮藍(lán)、靛藍(lán)、紫色染料中的一種或多種的組合。熒光增白劑可選自二苯乙烯三嗦型化合物及其衍生物(如二磺酸、四磺酸、六磺酸)、吡唑啉類、香豆素類、雜環(huán)類、萘酰亞胺類化合物中的一種或多種的組合。紙張干燥時，可采用包括將熱量轉(zhuǎn)移到紙上的任何常規(guī)的干燥方式，例如接觸干燥(例如通過加熱的圓筒)、強制對流干燥(例如通過熱空氣)、紅外技術(shù)或其組合。在接觸干燥的情況下，例如圓筒的溫度優(yōu)選為20～110℃，最優(yōu)選30～100℃。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：添加到紙漿中的微球在紙張干燥前進(jìn)行熱膨脹過程，可以更好的控制膨脹溫度、時間，使得微球充分、均勻地膨脹，并與纖維緊密結(jié)合，進(jìn)一步提高紙張品質(zhì)，并且對工藝、設(shè)備的要求降低，不需要對現(xiàn)有造紙設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，節(jié)約成本。通過使用以上方法制備的包含已膨脹微球的濃紙漿再加入到造紙用漿料中或向其中加入水稀釋時，已經(jīng)與紙漿緊密作用的微球可以良好的分散于造紙漿料中，提高了助留性能以及微球的有效利用率。熱膨脹微球應(yīng)用于造紙工業(yè)中，可顯著降低纖維素的用量，含微球體的紙張重量較輕，松厚度、挺度提高。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實施例1：將硬木及軟木纖維粉碎、疏解、并打漿成25°SR的Schopper-Riegler值，形成由40wt％硬木和60wt％軟木組成的纖維漿料；向纖維漿料中添加熱膨脹微球的含水淤漿，其中干微球的用量為紙料中干物質(zhì)的10wt％；添加0.1wt％的陽離子淀粉作為助留劑，混合攪拌均勻，以上漿料的固含量為10wt％；將漿料混合物加熱至90℃并維持50s，分散于纖維漿料中的熱膨脹微球體積膨脹，得到包含已膨脹微球的紙漿。實施例2：將硬木及軟木纖維粉碎、疏解、并打漿成28°SR的Schopper-Riegler值，形成由50wt％硬木和50wt％軟木組成的纖維漿料；向纖維漿料中添加熱膨脹微球的含水淤漿，其中干微球的用量為紙料中干物質(zhì)的40wt％；添加0.5wt％的陽離子聚丙烯酰胺作為助留劑，混合攪拌均勻，以上漿料的固含量為30wt％；將漿料混合物加熱至100℃并維持200s，分散于纖維漿料中的熱膨脹微球體積膨脹，得到包含已膨脹微球的紙漿。實施例3：將軟木纖維粉碎、疏解、并打漿成30°SR的Schopper-Riegler值，形成軟木纖維漿料；向纖維漿料中添加熱膨脹微球的含水淤漿，其中干微球的用量為紙料中干物質(zhì)的60wt％；添加1wt％的陽離子聚乙烯亞胺溶液作為助留劑，混合攪拌均勻，以上漿料的固含量為70wt％；將漿料混合物加熱至120℃并維持300s，分散于纖維漿料中的熱膨脹微球體積膨脹，得到包含已膨脹微球的紙漿。實施例4：將實施例1中包含已膨脹微球的濃紙漿加入到造紙漿料中，混合攪拌均勻，其中造紙漿料由40wt％硬木纖維、40wt％軟木纖維和20wt％重質(zhì)碳酸鈣填料組成，控制微球量為紙料中干物質(zhì)的0.1wt％；向漿料中加入烷基烯酮二聚體作為施膠劑，淀粉作為增稠劑；以上漿料在銅網(wǎng)上脫水，獲得紙張，并在干燥段，通過溫度范圍為50～98℃的圓柱體加熱紙幅；由此得到質(zhì)量較輕、松厚度以及挺度提高的紙張。實施例5：將實施例2中濃度較高的包含已膨脹微球的紙漿加入到造紙漿料中，混合攪拌均勻，其中造紙漿料由45wt％硬木纖維、45wt％軟木纖維和10wt％重質(zhì)碳酸鈣填料組成，控制微球量為紙料中干物質(zhì)的1wt％；向漿料中加入烯基丁二酸酐作為施膠劑，淀粉作為增稠劑；以上漿料在銅網(wǎng)上脫水，獲得紙張，并在干燥段，通過溫度范圍為60～100℃的圓柱體加熱紙幅；由此得到質(zhì)量較輕、松厚度以及挺度提高的紙張。實施例6：將實施例3中濃度較高的包含已膨脹微球的紙漿加入到造紙漿料中，混合攪拌均勻，其中造紙漿料由80wt％軟木纖維和20wt％重質(zhì)碳酸鈣填料組成，控制微球量為紙料中干物質(zhì)的2wt％；向漿料中加入烷基烯酮二聚體作為施膠劑，磺酸改性聚乙烯醇作為增稠劑；以上漿料在銅網(wǎng)上脫水，獲得紙張，并在干燥段，通過溫度范圍為70～100℃的圓柱體加熱紙幅；由此得到質(zhì)量較輕、松厚度以及挺度提高的紙張。對比例1：造紙漿料由40wt％硬木纖維、40wt％軟木纖維和20wt％重質(zhì)碳酸鈣填料組成，向漿料中加入烷基烯酮二聚體作為施膠劑，淀粉作為增稠劑；以上漿料在銅網(wǎng)上脫水，獲得紙張，并在干燥段，通過溫度范圍為50～98℃的圓柱體加熱紙幅；由此得到紙張。對比例2：造紙漿料由40wt％硬木纖維、60wt％軟木纖維組成，向纖維漿料中添加熱膨脹微球的含水淤漿，其中干微球的用量為紙料中干物質(zhì)的10wt％；添加0.1wt％的陽離子淀粉作為助留劑，混合攪拌均勻向漿料中加入烷基烯酮二聚體作為施膠劑，淀粉作為增稠劑；以上漿料在銅網(wǎng)上脫水，獲得紙張，并在干燥段，通過溫度范圍為50～98℃的圓柱體加熱紙幅；由此得到紙張。性能檢測紙張真密度利用Micromeritic全自動真密度儀測定。厚度利用厚度測定儀，按GB/T450的規(guī)定取樣測定。挺度利用Taber挺度測試儀，采用GB/T22364-2008測定。表2真密度/(g/cm3)厚度/mm松厚度(cm3/g)挺度(g·cm)實施例40.2460.5809.43.89實施例50.1870.70912.55.74實施例60.1680.92713.96.60對比例11.6660.1392.72.95對比例20.3140.3697.23.49對于實施例4、實施例5和實施例6，隨著漿料中微球含量的增多，紙張的真密度不斷下降，厚度、松厚度以及挺度指標(biāo)均有所升高，與不含微球的紙張(對比例1)相比，紙張性能顯著改善。對于實施例4與對比例2，前者微球的膨脹過程發(fā)生在紙張干燥前，后者紙張干燥與微球膨脹同時進(jìn)行，實施例4的紙張性能優(yōu)于對比例2。以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。當(dāng)前第1頁1 2 3