專利名稱：碳酸鈣的包覆的紙漿纖維及其制備方法和在造紙中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紙漿纖維表面包覆處理的技術(shù)，具體地說，是一種納米碳酸鈣異相成核包覆紙漿纖維的方法和在造紙中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著生活水平的提高，人們對(duì)高檔紙的需求不但在量上有較大的增長，而且在質(zhì)上也有很大的提高。所以近年高檔銅版紙、印刷紙的需求量大幅上升。
為了提高紙張的產(chǎn)量，減少紙漿用量，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)提高紙張的平滑度、光潔度，要在紙漿中加入大量超細(xì)填料。
由于填料粉體與木漿纖維的結(jié)合力弱，當(dāng)填充量增加時(shí)，不但造成紙張強(qiáng)度降低，而且在印刷時(shí)出現(xiàn)掉粉拉毛現(xiàn)象。盡管超細(xì)粉體填料能提高紙張的平滑度、光潔度，但在實(shí)際應(yīng)用中，粒徑越小，流失越嚴(yán)重，不但造成原料的利用率低，而且流失的填料污染環(huán)境。
為了達(dá)到既加入超細(xì)填料，又要保持較高的留著率，在抄造過程中加入大量助留劑，這樣不但增加生產(chǎn)成本，而且同樣存在由于填料的增多而產(chǎn)生掉粉現(xiàn)象。傳統(tǒng)填料與木漿纖維的結(jié)合是純物理吸附，由于結(jié)合力弱，填充量受到一定的限制。
因此解決超細(xì)填料與木漿纖維的結(jié)合力，已成為造紙業(yè)研究的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題在于，公開一種碳酸鈣的包覆的紙漿纖維及其制備方法和在造紙中的應(yīng)用，以克服傳統(tǒng)填料超細(xì)化后留著率降低、高填充量后容易出現(xiàn)掉粉現(xiàn)象的缺陷。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是這樣的將填料包覆于紙漿纖維表面，增加填料與紙纖維間的結(jié)合力，使填充量大大增加，在高填充量的情況下也不會(huì)產(chǎn)生掉粉現(xiàn)象，并使紙張強(qiáng)度大大提高，這樣不但降低了生產(chǎn)成本，而且提高了紙品的質(zhì)量。
本發(fā)明通過對(duì)紙漿纖維表面處理，使脫除了木素和半纖維素的纖維留下較多的孔隙，然后通過浸漬的方法將可溶性的鹽滲入纖維胞腔內(nèi)，再將處理過的纖維與氫氧化鈣乳液混合，在纖維胞腔孔隙間生成不溶性鈣鹽沉淀。再在該混合懸浮液中加入晶型控制劑并通入含有二氧化碳的混合氣體，在控制一定的溫度下碳化反應(yīng)，使納米碳酸鈣在纖維胞腔鈣鹽沉淀物及纖維表面異相成核、均勻析出、致密包覆。由于該法沉淀的碳酸鈣錨固與纖維胞腔內(nèi)，與纖維間產(chǎn)生強(qiáng)力的結(jié)合力，避免填料超細(xì)化和高填充量后產(chǎn)生留著率降低問題，也避免了細(xì)小纖維的留失，減輕造紙白水對(duì)環(huán)境的污染，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的方法包括如下步驟(1)將已脫除了木素和半纖維素的紙漿纖維浸泡在可溶性的碳酸鹽、硫酸鹽中，讓碳酸根、硫酸根離子慢慢滲入纖維胞腔內(nèi)；所說的碳酸鹽選自碳酸鈉、碳酸鉀或碳酸銨等中的一種或幾種；所說的硫酸鹽選自硫酸鈉、硫酸鉀或硫酸銨等中的一種或幾種；可溶性的碳酸鹽、硫酸鹽濃度為2-4mol/L，浸泡時(shí)間為0.5～3小時(shí)，使酸根離子吸附于纖維胞腔內(nèi)并達(dá)到飽和；紙漿纖維包括木漿纖維或草漿纖維；(2)然后將紙漿纖維過濾除去水份；(3)再將除去水份的紙漿纖維加入氫氧化鈣乳液中，氫氧化鈣乳液的重量固含量為1-5％，溫度為5℃-25℃，反應(yīng)1-5分鐘，使已滲入纖維胞腔內(nèi)的酸根離子與氫氧化鈣反應(yīng)生成不溶物鈣鹽；氫氧化鈣的加入量為紙漿纖維干基重量的10-40％，所說的干基重量指的是不含有水的重量；(4)然后加入晶型控制劑，如檸檬酸、蔗糖或硫酸鹽中的一種或幾種的混合物，反應(yīng)溫度為10℃-30℃，通入含CO2體積含量為20～35％的氣體，如窯氣或CO2與其它氣體的混合物，當(dāng)碳化率達(dá)50～80％時(shí)，再加入纖維與碳酸鈣總的重量含量的0.01-0.2％的分散劑聚丙烯鈉，繼續(xù)通入含CO2體積含量為20～35％的氣體，碳化至pH為6.5～7.5，獲得納米碳酸鈣包覆的紙漿纖維，其碳酸鈣的包覆量為紙漿纖維重量的10％-40％。
本發(fā)明的碳酸鈣包覆量的木漿纖維，可以用于制備銅版紙、印刷紙。
由該包覆碳酸鈣的紙漿纖維在手抄紙機(jī)上與添加相同量的輕鈣重量的紙漿纖維抄紙相比，其填料的留著率(由紙張的灰份計(jì)算填料的留著率)由40％增加至80-90％，細(xì)小纖維的流失率由20％減小至7％以下，同時(shí)也減少了紙張?jiān)谟∷⑦^程中的掉粉現(xiàn)象。不但減少填料與細(xì)小纖維的流失，減輕對(duì)環(huán)境的污染，而且節(jié)約生產(chǎn)成本，使紙品質(zhì)量有較大提高。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將已脫除了木素和半纖維素的木漿纖維100克浸沒在濃度為2.5mol/L碳酸鈉溶液中，浸泡時(shí)間為30分鐘，然后將纖維過濾去除水份，得預(yù)處理的木漿纖維。再將預(yù)處理過的木漿纖維轉(zhuǎn)移到已消化除雜精制的2000毫升的氫氧化鈣乳液中，其氫氧化鈣乳液的重量固含量為1％，溫度為20℃，攪拌反應(yīng)8分鐘，然后加入含0.06克蔗糖的水溶液，控制反應(yīng)溫度在15℃，通入CO2的體積含量為27％的窯氣進(jìn)行碳化，氣體流量為每分鐘3升，碳化15分鐘后加入重量濃度為1％的聚丙烯鈉量水溶液2毫升于混合料中，然后繼續(xù)碳化至pH為6.8生成納米碳酸鈣包覆的木漿纖維。其碳酸鈣的包覆量為木漿纖維重量的27％。
采用《制漿造紙分析與檢測(cè)》(石淑蘭、何福望主編，北京，輕工業(yè)出版社，2003.5)規(guī)定的方法進(jìn)行檢測(cè)，由該包覆碳酸鈣的木漿纖維抄紙其填料的留著率為85％，細(xì)小纖維的流失率為6％。
實(shí)施例2同實(shí)施例1，將已脫除了木素和半纖維素的草漿纖維100克浸沒在濃度為2.0mol/L硫酸銨溶液中，浸泡時(shí)間為40分鐘，使硫酸根離子吸附于纖維胞腔內(nèi)并達(dá)到飽和，然后將纖維過濾去除水份，得預(yù)處理的草漿纖維。再將預(yù)處理過的草漿纖維轉(zhuǎn)移到已消化除雜精制的1000毫升的氫氧化鈣乳液中，其氫氧化鈣乳液的重量固含量為1.5％，溫度為25℃，攪拌反應(yīng)6分鐘，使已滲入纖維胞腔內(nèi)的碳酸根離子與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，然后加入含0.1克檸檬酸的水溶液，控制反應(yīng)溫度在20℃，通入CO2的含量為29％的窯氣進(jìn)行碳化，氣體流量為每分鐘4升，碳化12分鐘后加入1％的聚丙烯鈉量水溶液3毫升于混合料中，然后繼續(xù)碳化至pH為7.0生成納米碳酸鈣包覆的草漿纖維。其碳酸鈣的包覆量為草漿纖維量的20％。由該包覆碳酸鈣的草漿纖維抄紙其填料的留著率為88％，細(xì)小纖維的流失率為7％。
實(shí)施例3同實(shí)施例1，將已脫除了木素和半纖維素的木漿纖維135克浸沒在濃度為2.5mol/L碳酸銨溶液中，浸泡時(shí)間為1.0小時(shí)，使碳酸根離子吸附于纖維胞腔內(nèi)并達(dá)到飽和，然后將纖維過濾去除水份，得預(yù)處理的木漿纖維。再將預(yù)處理過的木漿纖維轉(zhuǎn)移到已消化除雜精制的2000毫升的氫氧化鈣乳液中，其氫氧化鈣乳液的重量固含量為0.5％，溫度為20℃，攪拌反應(yīng)4分鐘，使已滲入纖維胞腔內(nèi)的碳酸根離子與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，然后加入含0.4克檸檬酸的水溶液，控制反應(yīng)溫度在25℃，通入CO2的含量為31％左右的窯氣進(jìn)行碳化，氣體流量為每分鐘4升，碳化10分鐘后加入1％的聚丙烯鈉量水溶液4毫升于混合料中，然后繼續(xù)碳化至pH為7.0生成納米碳酸鈣包覆的木漿纖維。其碳酸鈣的包覆量為木漿纖維量的10％。由該包覆碳酸鈣的木漿纖維抄紙其填料的留著率為90％，細(xì)小纖維的流失率為6％。
權(quán)利要求
1.一種碳酸鈣的包覆的紙漿纖維，其特征在于，其碳酸鈣的包覆量為紙漿纖維重量的10％-40％。
2.一種碳酸鈣的包覆的紙漿纖維的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將已脫除了木素和半纖維素的紙漿纖維浸泡在可溶性的碳酸鹽或硫酸鹽中，浸泡時(shí)間為0.5～3小時(shí)；(2)然后將紙漿纖維過濾除去水份；(3)再將除去水份的紙漿纖維加入氫氧化鈣乳液中，溫度為5℃-25℃，反應(yīng)1-5分鐘，氫氧化鈣的加入量為紙漿纖維干基重量的10-40％；(4)然后加入晶型控制劑，反應(yīng)溫度為10℃-30℃，通入含CO2體積含量為20～35％的氣體，當(dāng)碳化率達(dá)50～80％時(shí)，再加入纖維與碳酸鈣總的重量含量的0.01-0.2％的分散劑聚丙烯鈉，繼續(xù)通入含CO2體積含量為20～35％的氣體，碳化至pH為6.5～7.5，獲得納米碳酸鈣包覆的紙漿纖維；所說的晶型控制劑選自檸檬酸、蔗糖或硫酸鹽中的一種或幾種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所說的碳酸鹽選自碳酸鈉、碳酸鉀或碳酸銨中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所說的硫酸鹽選自硫酸鈉、硫酸鉀或硫酸銨中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，可溶性的碳酸鹽或硫酸鹽濃度為2-4mol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，紙漿纖維包括木漿纖維或草漿纖維。
7.根據(jù)權(quán)利要求2～6任一項(xiàng)所述的方法制備的碳酸鈣的包覆的紙漿纖維。
8.權(quán)利要求7所述的紙漿纖維的應(yīng)用，其特征在于，用于制備銅版紙或印刷紙。
9.權(quán)利要求1所述的紙漿纖維的應(yīng)用，其特征在于，用于制備銅版紙或印刷紙。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳酸鈣的包覆的紙漿纖維及其制備方法和在造紙中的應(yīng)用。本發(fā)明的碳酸鈣的包覆的紙漿纖維，其碳酸鈣的包覆量為紙漿纖維重量的10％－40％。本發(fā)明的碳酸鈣的包覆量的木漿纖維，可以用于制備銅版紙、印刷紙。由該包覆碳酸鈣的紙漿纖維在手抄紙機(jī)上與添加相同量的輕鈣重量的紙漿纖維抄紙相比，其填料的留著率為80－90％，細(xì)小纖維的流失率為7％以下，同時(shí)也減少了紙張?jiān)谟∷⑦^程中的掉粉現(xiàn)象。不但減少填料與細(xì)小纖維的流失，減輕對(duì)環(huán)境的污染，而且節(jié)約生產(chǎn)成本，使紙品質(zhì)量有較大提高。
文檔編號(hào)D21H17/00GK1718925SQ2005100269
公開日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
發(fā)明者施曉旦, 顧達(dá), 田久旺, 趙寶庭 申請(qǐng)人:上海東升新材料有限公司