填料處理工藝及造紙工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種填料處理工藝，其包括如下步驟：將淀粉與填料粒子引入氣流中；向所述氣流中引入水汽來使所述淀粉吸水潤脹、糊化并包裹所述填料粒子以形成淀粉-填料復(fù)合體。本發(fā)明還涉及一種造紙工藝。所述填料處理工藝及造紙工藝通過將淀粉與填料粒子引入到氣-水混合體系中的方式來使淀粉在隨氣流流動的過程中吸水濕潤并糊化以對填料粒子進行包裹，通過這樣的方式，能夠大大增加淀粉與填料粒子的混合均勻性，從而得到粒徑分布較均勻的淀粉-填料復(fù)合體。
【專利說明】填料處理工藝及造紙工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種填料處理工藝及造紙工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]在造紙工業(yè)中，為了節(jié)省漿料，降低成本，通常采用的方式是向紙張中加入填料來代替部分植物纖維，這樣不但能夠達到節(jié)省漿料，減低成本的目的，而且還能夠改進紙張的使用性能。
[0003]目前，填料的主要添加方式是在造紙濕端直接添加進紙漿中，然而，填料在加入紙漿中后都會出現(xiàn)如下問題:一方面，當填料添加進入紙漿后，由于自身的物理特性，填料自身不但無法與造紙纖維之間形成有效的結(jié)合，而且還會破壞造紙纖維之間的結(jié)合力，從而導(dǎo)致抄造出來的紙張的強度低于未添加填料抄造出來的紙張的強度；另一方面，造紙?zhí)盍项w粒的粒徑都很小，一般平均粒徑只有幾微米，并且由于填料與造紙纖維之間的結(jié)合力很差，在紙張抄造的過程中，填料很容易穿過成型網(wǎng)而隨著白水流失，導(dǎo)致填料在紙張中的留著率不高，這樣不但不能夠達到添加填料的目的，而且大量的填料遺留在白水系統(tǒng)中，也會對整體濕端產(chǎn)生負面影響。
[0004]因此，如何能夠提高填料的留著率是業(yè)界所努力追求的目標之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，提供一種能夠解決上述問題的填料處理工藝及造紙工藝實為必要。
[0006]一種填料處理工藝，其包括如下步驟:將淀粉與填料粒子引入到氣流中；向所述氣流中引入水汽來使所述淀粉吸水潤脹、糊化并最終包裹所述填料粒子以形成淀粉-填料復(fù)合體。
[0007]優(yōu)選的，將淀粉與填料粒子引入氣流中的步驟是通過將所述淀粉與填料粒子引入風(fēng)粉混合器來進行的。
[0008]優(yōu)選的，所述氣流為空氣流或惰性氣體流。
[0009]優(yōu)選的，所述淀粉與填料粒子的質(zhì)量比為1:0.5~10。
[0010]優(yōu)選的，向所述氣流中引入水汽來使所述淀粉吸水潤脹、糊化并最終包裹所述填料粒子以形成淀粉-填料復(fù)合體是通過直接向所述氣流中引入溫度在所述淀粉的糊化溫度以上的水汽來實現(xiàn)的。
[0011]優(yōu)選的，向所述氣流中引入水汽來使所述淀粉吸水潤脹、糊化并最終包裹所述填料粒子以形成淀粉-填料復(fù)合體是通過如下步驟來實現(xiàn)的:先向所述氣流中引入溫度在所述淀粉霧化溫度以下的水汽來使所述淀粉及填料粒子處于氣-水混合體系中，使所述淀粉在隨氣流運動的過程中吸水潤脹并附著于填料粒子的表面；之后，調(diào)節(jié)所述氣-水混合體系的溫度來使所述淀粉糊化并包裹所述填料粒子以形成淀粉-填料復(fù)合體。
[0012]優(yōu)選的，所述水汽的溫度范圍為53°C~120°C。
[0013]優(yōu)選的，向所述氣流中引入所述水汽的持續(xù)時間為I~30min。[0014]優(yōu)選的，在形成所述淀粉-填料復(fù)合體后，還進一步包括利用重量風(fēng)選法或者篩選方式來對所述淀粉-填料復(fù)合體進行收集的步驟。
[0015]一種造紙工藝，其包括如下步驟:依照如上所述的填料處理工藝來對填料粒子進行處理以得到淀粉-填料復(fù)合體；以及將所述淀粉-填料復(fù)合體加入到紙漿中以得到混合漿，利用所述混合漿抄造紙張。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的上述填料處理工藝及造紙工藝，通過將淀粉與填料粒子引入到氣-水混合體系中的方式來使淀粉在隨氣流流動的過程中吸水濕潤并糊化以對填料粒子進行包裹，通過這樣的方式，能夠大大增加淀粉與填料粒子的混合均勻性，從而得到粒徑分布較均勻的淀粉-填料復(fù)合體。當該淀粉-填料復(fù)合體用于造紙時:一方面，相對于填料粒子，糊化后包覆在填料粒子表面的淀粉與纖維之間具有良好的結(jié)合力，因此，通過包覆在填料粒子表面的糊化淀粉能夠增加填料粒子與纖維之間的結(jié)合力；另一方面，由于糊化淀粉的包裹，使得填料粒子的粒徑大大增加，降低了填料穿過成型網(wǎng)而隨著白水流失的可能。因此，可以使得填料的保留率得到顯著的提升。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明實施方式提供的填料處理工藝，其包括如下步驟:
[0018]SI，將淀粉與填料粒子引入氣流中；
[0019]在本實施方式中，步驟SI是通過將所述淀粉與填料粒子引入到風(fēng)粉混合器中來實現(xiàn)的。風(fēng)粉混合器是煤粉鍋爐中用來混合煤粉和燃燒所需空氣的常用混合裝置，其結(jié)構(gòu)在此不再贅述。
[0020]在本實施方式中，將淀粉與填料粒子引入到風(fēng)粉混合器中后，在空氣流的作用下，淀粉與填料粒子隨著空氣流的流動在風(fēng)粉混合器中翻滾，從而使得淀粉與填料粒子得到充分的分散、混合。
[0021]可以理解的，所述空氣流的風(fēng)壓可根據(jù)淀粉以及填料粒子的加入量進行靈活設(shè)定，只要能夠保證淀粉與填料粒子可以在風(fēng)粉混合器中翻滾、運動即可。
[0022]可以理解的，在本發(fā)明中，所述氣流并不限于空氣流，還可以是惰性氣體流等不與淀粉或者填料粒子反應(yīng)的氣體。
[0023]可以理解的，在所述淀粉與填料粒子引入到氣流中之前，所述淀粉與填料粒子可以是預(yù)先混合好的混合體，也可以是未混合的單一狀態(tài)。當然了，當所述淀粉與填料粒子在以未混合的單一狀態(tài)分別引入到氣流中時，所述淀粉與填料粒子引入氣流中的順序并沒有特殊的限定，所述淀粉與填料粒子可以被同時引入到氣流中，也可以被先后引入到氣流中。
[0024]在本步驟中，優(yōu)選的，淀粉與填料粒子的質(zhì)量比為1:0.5?10，即I質(zhì)量份的淀粉可以與0.5?10質(zhì)量份的填料粒子進行搭配。
[0025]進一步的，淀粉與填料粒子的質(zhì)量比為1:1?4，即I質(zhì)量份的淀粉可以與I?4質(zhì)量份的填料粒子進行搭配。
[0026]當然了，在本發(fā)明中，所述淀粉與填料粒子的使用量并不限于上述范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況對上述范圍進行調(diào)整。
[0027]S2，向所述氣流中引入水汽來使所述淀粉吸水潤脹、糊化并最終包裹所述填料粒子以形成淀粉-填料復(fù)合體。[0028]需要說明的是，在本發(fā)明中，所謂的“水汽”是指呈霧化或者汽化狀態(tài)的水，其中，所謂的霧化狀態(tài)的水，是指能夠懸浮在空氣中的細微水滴，所謂的汽化狀態(tài)的水是指水蒸氣。
[0029]如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，所謂霧化，就是將液體破碎成細小的顆粒。液體的霧化是在霧化器或噴嘴中進行的，噴嘴形勢多種多樣，但液體的霧化過程在物理本質(zhì)上都是基本相同的。要使液體霧化，必須先將液體擴展成很薄的液膜或很細的射流，讓液體通過特定設(shè)計的路展成膜或細射流，流路可以是窄縫、槽或小孔，或通過旋流使液體在金屬表面延展變薄，或由金屬或旋杯做高速旋轉(zhuǎn)運動帶動液體展成薄膜，然后利用各種擾動，或在運動中由于動力的作用，使液膜射流失穩(wěn)，進而碎裂成絲條和大的液滴，最后破碎成小液滴。通常認為實現(xiàn)液體霧化的最有效途徑是提高液體與周圍空氣之間的相對速度。一般情況下，相對速度越高，液滴的平均直徑越小。為了獲得大的相對速度，一類噴嘴是將液體燃料以較高的速度噴入低速運動或靜止的介質(zhì)中，如直射噴嘴、離心噴嘴、旋轉(zhuǎn)噴嘴。另一類則是將低速運動的液體置于相對高速運動的氣體介質(zhì)中，如氣動霧化噴嘴。
[0030]由水的霧化原理可知，水的霧化過程是水由大的連續(xù)的液體破碎為細小顆粒的過程，在此過程中，并不涉及水的溫度。
[0031]一般情況下，淀粉的糊化溫度一般在53°C以上，因此，當向懸浮有淀粉以及填料粒子的氣流中引入53°C以上的水汽后，氣流中在淀粉在遇到水汽后會吸水潤脹，同時吸水潤脹后的淀粉受熱發(fā)生糊化而導(dǎo)致粘度上升并且體積膨脹:一方面，淀粉糊化后粘度上升以及體積膨脹會對其周圍的填料粒子進行包裹而形成粒徑較大的淀粉-填料復(fù)合體；另一方面，在氣流的作用下，會不斷有填料粒子碰撞并粘連到由于淀粉糊化而形成的粒徑較大的淀粉-填料復(fù)合體上，從而使得淀粉-填料復(fù)合體的粒徑變得更大。
[0032]在本發(fā)明中，基于向氣流中通過的水汽的溫度不同，步驟S2可以分為以下兩種情況進行:
[0033]第一種情況，當向氣流中引入的水汽的溫度在淀粉的糊化溫度以下時，步驟S2可分步進行，即:先向懸浮有淀粉以及填料粒子的氣流中引入水汽以使所述淀粉及填料粒子處于氣-水混合體系中，使所述淀粉在隨氣流運動的過程中吸水潤脹以粘附在填料粒子的表面；之后，再調(diào)節(jié)整個氣-水混合體系的溫度來使吸水潤脹后的淀粉受熱糊化以形成淀粉-填料復(fù)合體。
[0034]第二種情況，當向氣流中引入的水汽在淀粉的糊化溫度以上時，在形成氣-水混合體系后，可以不用對所述氣-水混合體系的溫度進行調(diào)節(jié)，就可以使處于所述氣-水混合體系中的所述淀粉吸水潤脹、糊化并最終包裹所述填料粒子以形成淀粉-填料復(fù)合體。
[0035]在本實施方式中，步驟S2是采用第二種方式，也即通過直接向懸浮有淀粉以及填料粒子的氣流中引入53°C?120°C的水汽的方式來實現(xiàn)的。
[0036]進一步的，步驟S2是通過直接向懸浮有淀粉以及填料粒子的氣流中引入80°C?100°C的水汽的方式來實現(xiàn)的。
[0037]可以選擇的，基于能耗方面的考量，向所述懸浮有淀粉以及填料粒子的氣流中引入53°C以上的水汽的持續(xù)時間為I?30min。
[0038]優(yōu)選的，向所述懸浮有淀粉以及填料粒子的氣流中引入53°C以上的水汽的持續(xù)時間為IOmin。[0039]進一步的，在形成所述淀粉-填料復(fù)合體后，還包括對所述淀粉-填料復(fù)合體進行收集的步驟。
[0040]在本實施方式中，對所述淀粉-填料復(fù)合體進行收集的方式包括如下兩種方式。[0041 ] 第一種，采用重量風(fēng)選法對所述淀粉-填料復(fù)合體進行收集:隨著淀粉-填料復(fù)合體的形成以及粒徑的逐漸增大，其質(zhì)量也隨之增大，因此，可以通過控制氣流風(fēng)壓的大小，來使淀粉-填料復(fù)合體在達到預(yù)定質(zhì)量后能夠在重力的作用下回落，從而實現(xiàn)淀粉-填料復(fù)合體的收集。
[0042]第二種，利用篩網(wǎng)等本領(lǐng)域常用的篩選方式來對淀粉-填料復(fù)合體進行收集。
[0043]本發(fā)明還提供了一種造紙工藝，其包括如下步驟:依照如上所述的填料處理工藝來對填料粒子進行處理以得到淀粉-填料復(fù)合體；以及將所述淀粉-填料復(fù)合體加入到紙漿中以得到混合漿，利用所述混合漿抄造紙張。
[0044]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的上述填料處理工藝及造紙工藝，其利用氣流來使淀粉與填料粒子進行混合，同時，將高溫水汽引入到上述氣流中來使淀粉在隨氣流流動的過程中吸水濕潤并糊化以對填料粒子進行包裹，通過這樣的方式，能夠大大增加淀粉與填料粒子的混合均勻性，從而得到粒徑分布較均勻的淀粉-填料復(fù)合體。當該淀粉-填料復(fù)合體用于造紙時:一方面，相對于填料粒子，糊化后包覆在填料粒子表面的淀粉與纖維之間具有良好的結(jié)合力，因此，通過包覆在填料粒子表面的糊化淀粉能夠增加填料粒子與纖維之間的結(jié)合力；另一方面，由于糊化淀粉的包裹，使得填料粒子的粒徑大大增加，降低了填料穿過成型網(wǎng)而隨著白水流失的可能。因此，可以使得填料的保留率得到顯著的提升。
[0045]另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化。故，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種填料處理工藝，其包括如下步驟: 將淀粉與填料粒子引入到氣流中； 向所述氣流中引入水汽來使所述淀粉吸水潤脹、糊化并最終包裹所述填料粒子以形成淀粉-填料復(fù)合體。
2.如權(quán)利要求1所述的填料處理工藝，其特征在于:將淀粉與填料粒子引入氣流中的步驟是通過將所述淀粉與填料粒子引入風(fēng)粉混合器來進行的。
3.如權(quán)利要求1所述的填料處理工藝，其特征在于:所述氣流為空氣流或惰性氣體流。
4.如權(quán)利要求1所述的填料處理工藝，其特征在于:所述淀粉與填料粒子的質(zhì)量比為1:0.5 ?10。
5.如權(quán)利要求1所述的填料處理工藝，其特征在于:向所述氣流中引入水汽來使所述淀粉吸水潤脹、糊化并最終包裹所述填料粒子以形成淀粉-填料復(fù)合體是通過直接向所述氣流中引入溫度在所述淀粉的糊化溫度以上的水汽來實現(xiàn)的。
6.如權(quán)利要求5所述的填料處理工藝，其特征在于:所述水汽的溫度范圍為53°C?120。。。
7.如權(quán)利要求6所述的填料處理工藝，其特征在于:向所述氣流中引入所述水汽的持續(xù)時間為I?30min。
8.如權(quán)利要求1所述的填料處理工藝，其特征在于，向所述氣流中引入水汽來使所述淀粉吸水潤脹、糊化并最終包裹所述填料粒子以形成淀粉-填料復(fù)合體是通過如下步驟來實現(xiàn)的:先向所述氣流中引入溫度在所述淀粉霧化溫度以下的水汽來使所述淀粉及填料粒子處于氣-水混合體系中，使所述淀粉在隨氣流運動的過程中吸水潤脹并附著于填料粒子的表面；之后，調(diào)節(jié)所述氣-水混合體系的溫度來使所述淀粉糊化并包裹所述填料粒子以形成淀粉-填料復(fù)合體。
9.如權(quán)利要求1所述的填料處理工藝，其特征在于:在形成所述淀粉-填料復(fù)合體后，還進一步包括利用重量風(fēng)選法或者篩選方式來對所述淀粉-填料復(fù)合體進行收集的步驟。
10.一種造紙工藝，其包括如下步驟: 依照如權(quán)利要求1?9任一項所述的填料處理工藝來對填料粒子進行處理以得到淀粉_填料復(fù)合體；以及 將所述淀粉-填料復(fù)合體加入到紙漿中以得到混合漿，利用所述混合漿抄造紙張。
【文檔編號】D21H17/69GK103469676SQ201310402998
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】張濤, 派屈克·陳 申請人:金紅葉紙業(yè)集團有限公司