合成硅酸钙作为造纸填料的应用及高填料纸张的抄造方法技术

合成硅酸钙作为造纸填料的应用，属于造纸的技术领域，以植物纸浆纤维原料为骨架，合成硅酸钙粉体为填料，通过造纸工艺生产得到高填料纸张，所述合成硅酸钙粉体为水化硅酸钙，物相组成包括C‑S‑H凝胶和托贝莫来石，所用合成硅酸钙粉体的白度≥90％，比表面积≥120m

The synthesis of calcium silicate as papermaking filler and manufacturing method using high filler paper

The synthesis of calcium silicate used as papermaking filler, which belongs to the technical field of papermaking, to plant pulp fiber material as the skeleton, the synthesis of calcium silicate powder as filler, high filler paper by papermaking process, the synthesis of calcium silicate powder as calcium silicate hydrate, phase composition including C S and H gel Tobey mullite, the synthetic calcium silicate powder white degree is larger than 90%, the specific surface area of more than 120m

【技术实现步骤摘要】
合成硅酸钙作为造纸填料的应用及高填料纸张的抄造方法
本专利技术属于造纸的
，涉及造纸填料及高填料纸张，具体涉及合成硅酸钙作为造纸填料的应用及高填料纸张的抄造方法。
技术介绍
目前常规的造纸生产领域，以文化用纸为例，是以大量的植物纤维纸浆为主作为纸张骨架，通过流送系统向植物纤维中再填加约10％-25％不等的碳酸钙或滑石粉等传统矿物填料和少量的化学助剂完成造纸。这种纸张具有较高的印刷性能和书写性能及其它的使用性能，为人类的文化发展及精神文明发展和历史延续起到了功不可没的作用。造纸工业中使用填料是为了达到提高纸张均匀度、不透明度和降低成本等目的，原料主要为广泛易得且价格低廉的无机矿物质，目前主要使用的有：轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉等。造纸工业对填料有如下要求：粒径均匀、粒径适宜、较高的白度和化学稳定性、不易发生氧化或还原作用、不溶解于水、有较大的遮盖率、折射率和散射系数、资源丰富、价格低廉等。当前国内常规的造纸填料(如：轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉等)存在以下技术问题：1、填料本身密度较纤维密度相差较大，如果在浆池中与植物纤维混合加入，会快速沉降至池底，无法与纤维混合均匀，并且在流送系统的叩前、叩后浆池以及抄前池之间的流送转移过程中由于沉于底部，造成填料有效利用率低，纸张灰分也相对较低。2、现有技术中，填料是在填料高位箱中储存，并在纸浆即将上网抄造前利用冲浆泵快速加入纸浆中在流送管道中混合，同时也在纸机流浆箱中与纤维进行二次快速混合运动，采取这样的方式的目的是通过快速混合搅拌，利用水力湍流作用使比重较大的填料浮于浆液中，使填料不与纸浆沉降分层。该方法虽然解决了传统填料密度大沉降速度快的缺点，但是填料与纤维混合时间过短，不利于填料在纤维中的充分物理填充，因此也造成了传统填料留着率低，且成纸纸面上聚集大量填料，造成纸面“掉粉”的现象。3、目前造纸领域使用的常规填料普遍密度较大，即使在工艺上满足相对较高的填料填加比例，也会由于大量填料的加入影响固定定量纸张的厚度，从而使其无法满足纸张的指标要求，因此在对纸张有厚度要求的情况下，无法填加过多的传统填料。随着地球环境的日益恶化，伴随着植物制浆过程所带来的环境污染和植物原料、水及能源的大量消耗，传统造纸工艺及原料的使用的局限性日益严重，亟待改进。
技术实现思路
本专利技术为解决上述问题，提供了合成硅酸钙作为造纸填料的应用及合成硅酸钙高填料纸张的抄造方法，制备的纸张性能好，满足纸张的指标要求，制备方法简单、环保。本专利技术所用合成硅酸钙粉体微观结构为蜂窝状，具有多孔性，可以增加纤维与填料的结合空间及面积，使纤维经打浆后分丝帚化的细小纤维插入微粒表面的空隙中，通过细小纤维在填料和粗大纤维间产生的这种架桥作用和网络空间结构的物理阻留作用，使填料微粒在纤维间大量堆存并产生了一定的结合，从而削弱了填料对纸张强度的负面影响，同时可以提高纸张的松厚度。合成硅酸钙材料疏松多孔的特性，在光线照射下更易产生漫反射，因此能较好的改善纸张的不透明度。本专利技术所用合成硅酸钙粉体Zeta电位特性结合较高的沉降体积，有利于填料的分散，使得合成硅酸钙粉体在水相分散体系和浆料中具有良好的悬浮性，有利于填料在纤维浆料中的均匀分布，可加强合成硅酸钙粉体与纤维的结合能力，有利于填料的留着。本专利技术为实现其目的采用的技术方案是：合成硅酸钙作为造纸填料的应用，以植物纸浆纤维为骨架，合成硅酸钙粉体为造纸填料，通过造纸工艺生产得到高填料纸张，所述合成硅酸钙粉体为水化硅酸钙，物相组成包括C-S-H(I)型和C-S-H(II)型凝胶和托贝莫来石，所用合成硅酸钙粉体的白度≥90％，比表面积≥120m2/g，堆积密度0.12g/cm3-0.30g/cm3，吸油值120-200mL/100mg，平均粒径(D50)12-40μm。所述合成硅酸钙是以高纯石英砂碱溶得到的低模数硅酸钠溶液、活性生石灰消化得到的石灰乳作为原料，采用液相动态水热合成反应后，经过洗涤脱碱和干燥、粉化制备得到的。一种合成硅酸钙高填料纸张的抄造方法，包括以下步骤：(1)取植物纸浆板加水润浸，利用水力碎浆机充分疏解送入叩前储浆池；(2)将疏解后的纸浆纤维进行打浆处理，将纸浆纤维切断并分丝帚化，打浆处理后的纸浆浆料送入叩后储浆池，备用；(3)取权利要求1中的合成硅酸钙粉体加15-45℃水后，调整硅酸钙浆液浓度为5-15％，然后利用高速分散机对浆液进充分分散，然后将硅酸钙浆料通过一段冲浆泵与叩后纸浆(叩后储浆池中的浆料)迅速充分混合、搅拌，得到混合浆料I；(4)向混合浆料I中加入助剂，混合均匀，得到混合浆料II；(5)混合浆料II泵送至抄前浆池或直接输送到纸机流浆箱，用造纸机抄造成所需定量的纸张。步骤(2)中，将疏解后的纸浆纤维进行打浆至加拿大标准游离度值为100mL-425mL，打浆结束后把纸浆浆料浓度调节到质量分数为3％-7％，然后送入叩后储浆池。步骤(4)中，所述助剂以占植物纸浆板质量计，包括浆内施胶剂1.5-2.0％、增强剂1.0-1.5％、辅助剂0.8-1.0％，助剂总使用量＜5％。所述辅助剂选自分散剂0.1-0.3％、增白剂0.2-0.4％、离缸剂0.2-0.3％、表面施胶剂0.3-0.5％、抗静电剂0.2-0.4％中的两种以上的组合。步骤(4)中还包括向其中加入相对植物纸浆板质量0.2-0.4％的助留剂。加水调节混合浆料II浓度质量分数为1-2.5％后，泵送到抄前浆池或直接输送到纸机流浆箱。用造纸机抄造成所需定量的纸张后，加入涂布胶乳对纸张进行浸渍或表面涂布。控制植物纸浆板与合成硅酸钙粉体的质量比为(40-60)：(40-60)。本专利技术的有益效果是：将合成硅酸钙粉体作为造纸填料，在保证纸张性能的前提下(提高纸张不透明度、表面光滑度、增加纸张松厚度等指标，同时在较高填料比例条件下强度指标符合国际要求)，能够最大程度的减少了植物纤维的使用；因此，本专利技术提供了合成硅酸钙粉体的一种新用途，即作为造纸填料应用于纸张抄造，从而得到硅酸钙高填料文化纸。采用合成硅酸钙粉体取代传统的造纸填料，不仅最大程度的减少了纸张中植物纤维的使用，而且硅酸钙填料的总留着率高，填料浪费小，成纸灰分较高。本专利技术方法所抄造的纸张具有伸长率低、不透明度高、平滑度高、无污染、可降解、可回收、成本低等优点，特别是在节约植物纸浆纤维方面的强大优势，使得该填料具有很高的经济意义、社会意义以及生态环保意义，极具推广价值。与现有的纸张抄造方法相比，本专利技术方法主要具有以下优点：(1)本专利技术不仅最大化的节约了造纸过程中植物纤维的使用，同时避免了传统造纸工艺使用不可再生的矿产资源作为造纸填料，因此有效保护了生态环境和矿产资源；(2)合成硅酸钙粉体物理结构及化学性能优异，其容重较低，密度与纤维相近，因而可在浆池中与纤维在同一层位充分混合，不会出现分层现象，同时由于其特殊的多孔性微观结构能在浆池中与纤维结构充分进行物理填充，因而其结合性能更稳定，在造纸过程中不会出现成纸表面填料“掉粉”的现象，此外由于合成硅酸钙密度略轻于纤维，因而大量填加不会降低纸张松厚度，反而会对纸张松厚度有所增加。(3)采用合成硅酸钙粉体作为造纸填料，填料在纸机上网后的总留着率可达到65％-80％，较传统造纸填料(如轻质碳酸钙、重质碳酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
合成硅酸钙作为造纸填料的应用，以植物纸浆纤维为骨架，合成硅酸钙粉体为造纸填料，通过造纸工艺生产得到高填料纸张，其特征在于：所述合成硅酸钙粉体为水化硅酸钙，物相组成包括C‑S‑H(I)型和C‑S‑H(II)型凝胶、托贝莫来石，所用合成硅酸钙粉体的白度≥90％，比表面积≥120m

【技术特征摘要】
1.合成硅酸钙作为造纸填料的应用，以植物纸浆纤维为骨架，合成硅酸钙粉体为造纸填料，通过造纸工艺生产得到高填料纸张，其特征在于：所述合成硅酸钙粉体为水化硅酸钙，物相组成包括C-S-H(I)型和C-S-H(II)型凝胶、托贝莫来石，所用合成硅酸钙粉体的白度≥90％，比表面积≥120m2/g，堆积密度0.12g/cm3-0.30g/cm3，吸油值120-200mL/100mg，平均粒径(D50)12-40μm。2.根据权利要求1所述的合成硅酸钙作为造纸填料的应用，其特征在于，所述合成硅酸钙是以高纯石英砂碱溶得到的低模数硅酸钠溶液、活性生石灰消化得到的石灰乳作为原料，采用液相动态水热合成反应后，经过洗涤脱碱和干燥、粉化制备得到的。3.一种合成硅酸钙高填料纸张的抄造方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取植物纸浆板加水润浸，利用水力碎浆机充分疏解送入叩前储浆池；(2)将疏解后的纸浆纤维进行打浆处理，将纸浆纤维切断并分丝帚化，打浆处理后的纸浆浆料送入叩后储浆池，备用；(3)取权利要求1中的合成硅酸钙粉体加15-45℃水后，调整硅酸钙浆液浓度为5-15％，然后利用高速分散机对浆液进行分散，然后将硅酸钙浆料与叩后储浆池中的浆料充分混合、搅拌，得到混合浆料I；(4)向混合浆料I中加入助剂，混合均匀，得到混合浆料II；(5)混合浆料II送入抄前浆池或直接输送到纸机流浆箱，用造纸机抄造...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹏，齐建军，
申请(专利权)人：内蒙古普诺思新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15