硬硅钙石作为造纸填料的用途制造技术

本发明专利技术公开了硬硅钙石作为造纸填料的用途。本发明专利技术以40%～60%的植物纸浆纤维原料为骨架，以40%～60%的硬硅钙石作为造纸填料，用水溶性高分子多元聚合物作增强剂，利用常规造纸工艺方法生产得到高填料纸张。与现有的纸张抄造方法相比，本发明专利技术以硬硅钙石作为造纸填料，在造纸过程中不会出现成纸表面填料“掉粉”的现象，填料在纸机上网后的留着率一般在55%—85%，较传统造纸填料的留着率高20%—50%，有效减少了填料浪费；本发明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。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。本专利技术以40%～60%的植物纸浆纤维原料为骨架，以40%～60%的硬硅钙石作为造纸填料，用水溶性高分子多元聚合物作增强剂，利用常规造纸工艺方法生产得到高填料纸张。与现有的纸张抄造方法相比，本专利技术以硬硅钙石作为造纸填料，在造纸过程中不会出现成纸表面填料“掉粉”的现象，填料在纸机上网后的留着率一般在55%—85%，较传统造纸填料的留着率高20%—50%，有效减少了填料浪费；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。【专利说明】
本专利技术涉及硬硅钙石的新用途，尤其涉及硬硅钙石作为造纸填料制造文化用纸的用途，属于硬硅钙石在纸张抄造中的应用领域。
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灭的作用。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为主，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、不溶解或不易溶解于水、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，造成填料利用率低，纸张灰分较低。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
本专利技术的目的之一是将硬硅钙石作为造纸填料应用于纸张抄造，可提高填料的加填比例并提高纸张的性能。本专利技术目的之二是提供一种以硬硅钙石作为造纸填料的纸张抄造方法。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案来实现的:硬硅钙石呈纤维状结构，具有白度高、真密度低等性特点，本专利技术通过大量的实验发现，将硬硅钙石作为造纸填料，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)，能够最大程度的减少了植物纤维的使用；因此，本专利技术提供了硬硅钙石的一种新用途，即作为造纸填料应用于纸张抄造制备得到高填料文化纸。采用硬硅钙石取代传统的造纸填料，不仅最大程度的减少了植物纤维的使用，而且填料利用率高，纸张灰分较高。晶须是指具有一定长径比(一般大于10)和截面积小于52X 10_5cm2的一种针状单晶体材料。晶须是以单晶形式生长的形状类似于短纤维，而尺寸远小于短纤维的须状单晶体。由于单晶体的这一结构特性，决定了其强度几乎达到了理论计算值(即价键组合强度值)，是目前发现的固体的最强形式，其强度远远超过目前大量使用的各种增强剂。晶须直径极小，约为0.1-10 μ m，长径比在5-1000之间。硬娃I丐石晶体属于单斜晶系，a=l.67nm, b=0.73nm, c=0.695nm,其化学式为6Ca0.6Si02.H2O,密度为2.79g/cm3,属于娃灰石类水化娃酸|丐。Mamedov和Belov对硬娃隹丐石的晶体结构分析发现:晶体结构如同娃灰石，由一个在同一方向上(纤维延长方向)的偏硅酸链和一个CaO8的八面体组成的双三节链，三节链是通过Ca2+和OH-离子连接起来的，结构见图1。硬硅钙石的补强作用能与植物纤维的氢键相结合形成较为稳定的化学键，不仅可以提高填料的填加比例，而且填料与纤维的结合兼有物理填充和化学结合的特性，结合稳定，成纸质量较好，因此符合高填料造纸的要求。此外其特殊的纤维针状结构与纸浆纤维接近，更利于直接与纸浆进行交叉和成形。此外，生产硬硅钙石的原料主要使用电厂粉煤灰或工业水玻璃，原料广泛易得，生产工艺简单易行，因而可作为新型造纸填料广泛应用。作为参考，本专利技术提供了一种以粉煤灰为主要原料生产硬硅钙石的方法，该方法包括以下步骤:(I)精制脱硅液的制备:将粉煤灰加入到14%_20%的氢氧化钠溶液中形成浆液，控制氢氧化钠和粉煤灰干基的质量比为0.45-0.7:1，温度为100?140°C，在此条件下脱硅l-3h，反应结束后对脱硅浆液进行固液分离，并将脱硅滤液经过叶滤机精滤，液体即为精制脱硅液；(2)精制石灰乳的制备:将采石场得到的石灰石经过破碎、洗石、分级后，控制尺寸为75-150mm，在立窑中使用20_40mm无烟煤进行煅烧，得到的石灰过筛去掉煤渣(灰)和小粒石灰及石灰粉尘后，破碎为10-30mm后，与温度为55-65°C的温水按照石灰:水=1:4.8混合进行消化，消化完成后使用热水进行稀释，然后经过三级筛和旋液分离器后得到精制石灰乳液；(3)硬硅钙石水热合成:将上述得到的精制脱硅液和石灰乳液的浓度进行调整，脱硅液稀释到SiO2浓度l-10g/L，石灰乳液浓度控制为CaO浓度为2_8g/L，控制脱硅液和石灰乳液中的钙硅摩尔比1.0，水固比20-30:1，然后进行混合均匀，在水热高压反应釜内升温至180-240°C，升温及反应时间控制为2-8h，搅拌速度100_400rpm，然后在180_220°C下保温l_5h，搅拌速度50-200rpm，反应完成后降到室温后过滤烘干既得产物硬硅钙石。本专利技术的另外一个目的是提供一种高填料纸张的抄造方法，该方法包括:(I)把漂白纸浆分散后送入叩前储浆池，调节疏解纤维；将疏解后的纤维打浆，浆料送入叩后储浆池，备用；(2)将硬硅钙石与叩后储浆池中的浆料充分混合、搅拌，得到混合浆料I ; (3)向混合浆料I中依次加入增强剂、分散剂、助留助滤剂和抗水剂，混合均匀，得到混合浆料2 ; (4)混合浆料2进入流送系统按照常规造纸工艺进行纸张抄造。 为了达到更好的技术效果，步骤(I)中，按总质量计，把占质量分数为40%?60%的漂白纸浆用水力碎浆机碎解分散后送入叩前储浆池，调节疏解纤维浆料的质量分数浓度到6%?10% ;用盘磨机将疏解后的纤维打浆到30° SR?60° SR的打浆度后，把浆料浓度调节到质量分数为4%?6%送入叩后储浆池。优选的，步骤(2)中将硬硅钙石与水分散均匀后，通过过筛除渣，本文档来自技高网...

【技术保护点】
硬硅钙石作为造纸填料的应用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹏，孙俊民，张战军，王成海，魏晓芬，何路东，马鹏程，
申请(专利权)人：大唐国际发电股份有限公司高铝煤炭资源开发利用研发中心，
类型：发明
国别省市：