CN103966886A - 造纸工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种造纸工艺，其包括如下步骤：将含硼化合物与阳离子高分子混合交联以配制造纸助剂；利用所述造纸助剂对含有机械浆的浆料进行预处理；向经过上述预处理之后的浆料中添加填料以配制混合浆；以及利用所述混合浆抄造纸张。与现有技术相比，本发明所提供的上述造纸工艺可以显著的提升填料的留着率。

Description

造纸工艺

技术领域

本发明涉及一种造纸工艺。

背景技术

通过改进造纸工艺来持续的降低纸张的生产成本，是造纸领域不断追求的方向。通过改进造纸工艺来提高纸张的性能以及降低纸张的抄造成本是造纸厂家一直努力的方向。

填料和细小纤维在造纸过程中都起着很重要的作用。填料在造纸过程中主要用来替代部分纸浆纤维，从而降低纸浆纤维的使用量，以此来达到降低纸张抄造成本的目的，而纸浆中细小纤维的含量则直接影响着纸张的抗张、耐折、内聚力、耐破、撕裂指数、干强、湿强等物理性能。

机械浆，特别是化学机械浆，主要包括碱性过氧化氢机械浆（APMP）和漂白化学机械浆（BCTMP），含有比例较高的细小纤维。因此，对机械浆造纸工艺进行改造来提高细小纤维及填料留着率是降低机械浆造纸抄造成本及提高纸张性能的一个较佳途径。

发明内容

有鉴于此，提供一种能够提高填料留着率的造纸工艺及纸产品实为必要。

一种造纸工艺，其包括如下步骤：将含硼化合物与阳离子高分子混合交联以配制造纸助剂；利用所述造纸助剂对含有机械浆的浆料进行预处理；向经过上述预处理之后的浆料中添加填料以配制混合浆；以及利用所述混合浆抄造纸张。

与现有技术相比，本发明所提供的上述造纸工艺，其将含硼化合物与阳离子高分子混合交联形成的造纸助剂，并利用所述造纸助剂对含有机械浆的浆料进行预处理，之后向经过预处理的浆料中添加填料来配制抄造用混合浆。通过上述方式，可以显著的提高浆料中的细小纤维以及填料的留着率。

具体实施方式

本发明实施方式提供的造纸工艺，其包括如下步骤：

本发明实施方式提供的造纸工艺，其包括如下步骤：将含硼化合物与阳离子高分子混合交联以配制造纸助剂；将所述造纸助剂加入到含有机械浆的浆料中以对浆料进行预处理；向所述经过预处理的浆料中添加填料以配制混合浆；利用所述混合浆抄造纸张。

以下依次对本发明所提供的上述造纸工艺的各步骤进行如下具体说明：

将含硼化合物与阳离子高分子混合交联以配制造纸助剂的步骤；

在本步骤中，所述含硼化合物包括硼酸和金属硼酸盐矿物，具体的，所述含硼化合物可以是硼酸、硼酸钠、硼酸锌、硼砂、钠硼解石、硼镁石、硼镁铁矿和方硼石中的一种或者多种。所述阳离子高分子可以是阳离子多糖、胺基高聚物、阳离子多糖与胺基高聚物的嵌段、接枝及衍生物中的一种或者多种，其中，所述阳离子多糖包括阳离子纤维素及其季铵盐衍生物、阳离子瓜尔胶及其季铵盐衍生物、阳离子淀粉、阳离子海藻酸钠及其季铵盐衍生物、壳聚糖及其季铵盐衍生物等，所述胺基高聚物包括阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯胺、聚乙烯亚胺。

优选的，在本实施方式中，所述阳离子高分子的分子量约2,000至2,000,000，进一步的，所述阳离子高分子的分子量为20,000至1,000,000。

优选的，在所述含硼化合物与阳离子高分子的混合物中，所述含硼化合物的质量占所述阳离子高分子质量的0.1%至15%。

在本实施方式中，在20°C至110°C的条件下，所述含硼化合物以固体的形成加入到所述阳离子高分子的水溶液中来配制所述造纸助剂的。

需要说明的是，在所述含硼化合物与阳离子高分子进行混合过程中的温度、搅拌方式等可以根据实际需要进行设定，并且所述含硼化合物与阳离子高分子在相互混合来配制所述造纸助剂之前，所述含硼化合物与阳离子高分子各自的形态并没有特殊的限定，两者可以固-液、固-固或者液-液的方式进行混合以配制所述造纸助剂，当然，在配制所述造纸助剂的过程中，还可以向所述造纸助剂中添加包括溶剂以及其它的功能性造纸药剂。

将所述造纸助剂加入到含有机械浆的浆料中以对浆料进行预处理的步骤；

可以理解的，在所述浆料中，所述机械浆的含量并没有特殊的限定，其可以根据实际需求进行限定。优选的，在本实施方式中，机械浆在所述浆料中所占的比重范围为10%~90%。

在本发明中，利用所述造纸助剂对含有机械浆的浆料进行预处理的方式包括两种方式：第一种是将造纸助剂直接加入到含有机械浆的浆料中以对浆料进行预处理；第二种是先利用造纸助剂与机械浆进行混合以对机械浆进行预处理，之后再将经过预处理后的机械浆与其它种类的纸浆进行混合。

在本步骤中，所述造纸助剂的加入量可以根据实际需求进行设计，优选的，所述造纸助剂的添加量为所述含有机械浆的浆料总绝干浆的0.1%至15%。

向所述经过预处理的浆料中添加填料以配制混合浆的步骤；

在本步骤中，所述填料的添加量同样可以根据实际需求进行添加，优选的，所述填料的添加量为所述含有机械浆的浆料总绝干浆的10%至300%。

利用所述混合浆抄造纸张的步骤。

可以理解的，在利用所述混合浆抄造纸张之前，还包括向所述混合浆中添加淀粉以及助留剂的步骤。

需要说明的是，在本发明中，对于淀粉及助留剂的种类、添加量、添加方式均没有特殊的限定，其均可以根据实际需要进行设定。

优选的，所述助留剂为由一种或多种阳离子电解质与一种或多种阴离子物质组成的助留体系。

本发明所提供的上述造纸工艺，其将含硼化合物与阳离子高分子混合交联形成的造纸助剂，并利用所述造纸助剂对含有机械浆的浆料进行预处理，之后向经过预处理的浆料中添加填料来配制抄造用混合浆。通过上述方式，可以显著的提高浆料中的细小纤维以及填料的留着率，其原因在于：硼酸盐等含硼化合物作为常用的交联剂，当其与阳离子高分子混合之后会与阳离子高分子发生交联反应而形成含硼化合物-阳离子高分子交联网络，在将由含硼化合物与阳离子高分子混合交联形成的造纸助剂加入到含有机械浆的纸浆纤维中后，一方面，相对尺寸较大的含硼化合物-阳离子高分子交联网络会首先与带负电的纸浆纤维相互结合并在纤维表面形成阳离子点，同样的，对于机械浆中的细小纤维来讲，其也同样的会被含硼化合物-阳离子高分子交联网络所吸引而与含硼化合物-阳离子高分子交联网络相互结合，这样，通过含硼化合物-阳离子高分子交联网络的作用，机械浆中的细小纤维就会稳固的停留在浆料中，而不容易在造纸白水的带动下流失，另一方面，由于加入到含有机械浆的浆料中的含硼化合物-阳离子高分子交联网络与带负电的纸浆纤维相互结合并在纤维表面形成阳离子点，因此，在填料加入到经过预处理的浆料中后，在纤维表面形成阳离子点会对填料进行有效吸附，从而提高了填料与纤维之间的结合力，同时，浆料在配制过程中都会通过搅拌来增加浆料混合的均匀性，由于填料粒子的直径相对较小，因此在搅拌的作用下，部分填料粒子会直接进入到纸浆纤维的层状结构内部，而对浆料进行预处理的造纸助剂，由于其所含有的含硼化合物-阳离子高分子交联网络的尺寸相对较大，因此含硼化合物-阳离子高分子交联网络不容易进入到纤维的层状结构内部，而只是吸附包裹在纤维的层状结构外部，这样，在搅拌停止之后，在搅拌作用下进入到纤维的层状结构内部的填料粒子就会被吸附包裹在纤维的层状结构外部的含硼化合物-阳离子高分子交联网络封锁在纤维的层状结构之内而不容易出来。因此，基于上述原理，本发明利用含硼化合物与阳离子高分子混合交联形成的造纸助剂对含有机械浆的浆料进行预处理后，可以显著的提升浆料中的细小纤维及填料的留着率。

以下，是依据本发明实施方式所提供的上述造纸工艺所进行的五组对比实验。需要说明的是，在下述实施例中，对于稀释浆料、搅拌等工艺条件并没有特殊的限定，其均可以根据不同的工艺需求而进行变化，其并不能够对本发明所提供的所述造纸工艺造成限定。

第一组：在造纸体系中不添加助留剂的情况下分别依照现有技术及本案所提供的造纸工艺所进行的实验，其中对比例1为现有技术，实施例1为本发明，并且其采用直接向含有机械浆的浆料中添加造纸助剂的方式来对所述浆料进行预处理。

对比例1：取漂白针叶木浆10%,杨木过氧化氢化学机械浆90%，共计20g绝干浆的含水浆料，加入质量为绝干浆料质量50%的填料，继续加入2%淀粉，稀释，抄片，定量70gsm。

实施例1：取漂白针叶木浆10%,杨木过氧化氢化学机械浆90%，共计20g绝干浆的含水浆料，向浆料中加入质量为纸浆绝干浆质量1.5%的所述造纸助剂对浆料进行预处理，之后，同样加入质量为绝干浆料质量50%的填料，继续加入2%淀粉，稀释，抄片，定量70gsm。

第二组：在造纸体系中添加助留剂的情况下分别依照现有技术及本案所提供的造纸工艺所进行的实验，其中对比例2为现有技术，实施例2为本发明，其同样采用直接向含有机械浆的浆料中添加造纸助剂的方式来对所述浆料进行预处理。

对比例2：取漂白针叶木浆20%,漂白阔叶木浆料70%，杨木过氧化氢化学机械浆10%，共计20g绝干的含水浆料，调整至浆浓约为4%，600RPM下搅拌5分钟，继续在搅拌条件下加入质量为浆料绝干浆300%的含水重质碳酸钙填料，继续加入质量为浆料绝干浆2%的淀粉，加水稀释至浆浓1%，依次加入三元保留助剂各300PPM,3600PPM,800PPM，三元保留助剂的成分为：阳离子聚丙烯酰胺、膨润土、阴离子聚丙烯酰胺,600RPM下搅拌5分钟，稀释至浆料浓度约0.3%，配抄手抄片，定量100gsm。

实施例2：取漂白针叶木浆20%，漂白阔叶木浆料70%，杨木过氧化氢化学机械浆10%，共计20g绝干的含水浆料，调整至浆浓约为4%，600RPM下搅拌5分钟，取质量为浆料绝干浆1.5%的造纸助剂加入到所述浆料中对浆料进行预处理，之后，在搅拌条件下加入质量为浆料绝干浆300%的含水重质碳酸钙填料，继续加入质量为浆料绝干浆2%的阳离子淀粉，加水稀释至浆浓1%，依次加入三元保留助剂各300PPM,3600PPM,800PPM，三元保留助剂的成分为：阳离子聚丙烯酰胺、膨润土、阴离子聚丙烯酰胺，600RPM下搅拌5分钟，稀释至浆料浓度约0.3%，配抄手抄片，定量100gsm。

第三组：在造纸体系中添加助留剂的情况下分别依照现有技术及本案所提供的造纸工艺所进行的实验，其中对比例3为现有技术，实施例3为本发明，其同样采用直接向含有机械浆的浆料中添加造纸助剂的方式来对所述浆料进行预处理。

对比例3：与对比例2相比，仅填料用量为纤维绝干量的200%，其余条件相同。

实施例3：取漂白针叶木浆20%,漂白阔叶木浆料70%，杨木过氧化氢化学机械浆10%，共计20g绝干的含水浆料，调整至浆浓约为4%，600RPM下搅拌5分钟，取质量为浆料绝干浆15%的造纸助剂加入到所述浆料中对浆料进行预处理，之后，在搅拌条件下加入质量为浆料绝干浆200%的含水重质碳酸钙填料，继续加入质量为浆料绝干浆2%的阳离子淀粉，加水稀释至浆浓1%，依次加入三元保留助剂各300PPM,3600PPM,800PPM，三元保留助剂的成分为：阳离子聚丙烯酰胺、膨润土、阴离子聚丙烯酰胺,600RPM下搅拌5分钟，稀释至浆料浓度约0.3%，配抄手抄片，定量100gsm。

第四组：在造纸体系中不添加助留剂的情况下分别依照现有技术及本案所提供的造纸工艺所进行的实验，其中，对比例4为现有技术，实施例4、5为本发明，实施例4与实施例5的区别在于对浆料进行预处理的方式不同，其中实施例4采用直接向含有机械浆的浆料中添加造纸助剂的方式来对所述浆料进行预处理，实施例5是采用先利用造纸助剂与机械浆进行混合以得到预处理机械浆，之后将预处理机械浆与非机械浆进行混合的方式来对含有机械浆的浆料进行预处理。

对比例4：取漂白针叶木浆10%,杨木过氧化氢化学机械浆APMP90%，共计20g绝干浆的含水浆料，调整至浆浓约为4%，600RPM下搅拌5分钟，在搅拌条件下加入质量为绝干浆质量10%的含水重质碳酸钙填料，继续加入绝干浆料0.1%的阳离子淀粉，稀释至浆料浓度约0.3%，配抄手抄片，定量80gsm。

实施例4：与对比例（4）相比，仅仅在添加填料前，加入相对于纤维绝干浆料0.1%的造纸助剂，其余条件相同。

实施例5：取相对20g含绝干浆90%的杨木过氧化氢化学机械浆（APMP浆料），加入质量为20g绝干浆0.1%的造纸助剂；继续加入相对于20g绝干纤维用量10%的填料；混合均匀，得到一种预处理APMP浆料；继续取与对比例（4）相同的20g含绝干浆10%的漂白针叶木浆料，与上述得到的预处理APMP浆料混合均匀；继续加入绝干浆料0.1%的阳离子淀粉，稀释至浆料浓度约0.3%，配抄手抄片，定量80gsm。

第五组：在造纸体系中添加助留剂的情况下分别依照现有技术及本案所提供的造纸工艺所进行的实验，其中，对比例5为现有技术，实施例6为本发明，实施例6是采用先利用造纸助剂与机械浆进行混合以得到预处理机械浆，之后将预处理机械浆与非机械浆进行混合的方式来对含有机械浆的浆料进行预处理。

对比例5：取漂白针叶木浆10%,杨木过氧化氢化学机械浆90%，共计20g绝干浆的含水浆料，调整至浆浓约为4%，600RPM下搅拌5分钟，在搅拌条件下加入质量为绝干浆质量300%的含水重质碳酸钙填料，继续加入绝干浆料2%的阳离子淀粉，加水稀释至浆浓1%，依次加入三元保留助剂各300PPM,3600PPM,800PPM，三元保留助剂的成分为：阳离子聚丙烯酰胺、膨润土、阴离子聚丙烯酰胺，600RPM下搅拌5分钟，稀释至浆料浓度约0.3%，配抄手抄片，定量65gsm。

实施例6：取相对20g含绝干浆90%的杨木过氧化氢化学机械浆（APMP浆料），加入相当于20g绝干浆1.5%的造纸助剂；继续加入相当于20g绝干浆用量300%的填料；混合均匀，得到一种预处理APMP浆料；继续取与对比例（5）相同的20g含绝干浆10%的漂白针叶木浆料，与上述得到的预处理APMP浆料混合均匀；继续加入绝干浆料2%的阳离子淀粉，加水稀释至浆浓1%，依次加入三元保留助剂各300PPM,3600PPM,800PPM，三元保留助剂的成分为：阳离子聚丙烯酰胺、膨润土、阴离子聚丙烯酰胺，600RPM下搅拌5分钟，稀释至浆料浓度约0.3%，配抄手抄片，定量65gsm。

下表是分别对上述五组实验中各造纸工艺所抄造出来的纸张的性能进行测试后的结果，其中，首程灰分保留率=A*100/(L*(1-A))，灰分保留率=A/L，其中，A为纸张的灰分，L为纸浆中所添加填料的质量。

由第一组实验数据可以看出，在造纸体系中不添加助留剂的情况下，依照本发明所提供的造纸工艺所抄造出来的纸张的填料留着率得到了有效的提升。由第二组至第五组实验数据可以看出，在本发明所提供的所述造纸工艺中，无论是采用直接向混合有机械浆的浆料中添加造纸助剂的方式来对所述浆料进行预处理，还是采用先利用造纸助剂与机械浆混合以得到预处理机械浆，之后再将预处理机械浆与非机械浆混合的方式来对所述浆料进行预处理，经过上述两种方式预处理后的浆料抄造出来的纸张的填料留着率均比依照现有技术所抄造出来的纸张的填料留着率有明显提升。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。故，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (15)

1.一种造纸工艺，其包括如下步骤：

将含硼化合物与阳离子高分子混合交联以配制造纸助剂；

利用所述造纸助剂对含有机械浆的浆料进行预处理；

向经过上述预处理之后的浆料中添加填料以配制混合浆；

以及

利用所述混合浆抄造纸张。

2.如权利要求1所述的造纸工艺，其特征在于：所述含硼化合物是硼酸、硼酸钠、硼酸锌、硼砂、钠硼解石、硼镁石、硼镁铁矿和方硼石中的一种或者多种。

3.如权利要求1所述的造纸工艺，其特征在于：所述阳离子高分子是阳离子多糖、胺基高聚物、阳离子多糖与胺基高聚物的嵌段、接枝及衍生物中的一种或者多种。

4.如权利要求3所述的造纸工艺，其特征在于：所述阳离子多糖包括阳离子纤维素及其季铵盐衍生物、阳离子瓜尔胶及其季铵盐衍生物、阳离子淀粉、阳离子海藻酸钠及其季铵盐衍生物、壳聚糖及其季铵盐衍生物，所述胺基高聚物包括阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯胺、聚乙烯亚胺。

5.如权利要求1所述的造纸工艺，其特征在于：所述阳离子高分子的分子量为2,000~2,000,000。

6.如权利要求1所述的造纸工艺，其特征在于：所述阳离子高分子的分子量为20,000~1,000,000。

7.如权利要求1~6任一项所述的造纸工艺，其特征在于：在所述造纸助剂中，所述含硼化合物的质量占所述阳离子高分子质量的0.1%~15%。

8.如权利要求7所述的造纸工艺，其特征在于：所述造纸助剂的添加量为所述浆料绝干浆的0.1%至15%。

9.如权利要求1所述的造纸工艺，其特征在于：在利用所述混合浆抄造纸张之前，还包括向所述混合浆中添加淀粉以及助留剂的步骤。

10.如权利要求9所述的造纸工艺，其特征在于：所述助留剂为由一种或多种阳离子电解质与一种或多种阴离子物质组成的助留体系。

11.如权利要求10所述的造纸工艺，其特征在于：所述助留剂为由阳离子聚丙烯酰胺、膨润土及阴离子聚丙烯酰胺形成的三元助留体系。

12.如权利要求1所述的造纸工艺，其特征在于：在所述混合浆中，所述填料的添加量为所述浆料绝干浆的10%至300%。

13.如权利要求1所述的造纸工艺，其特征在于：在所述浆料中，所述机械浆的比例为10%~90%。

14.如权利要求1所述的造纸工艺，其特征在于：对所述含有机械浆的浆料进行预处理是通过将所述造纸助剂直接加入到所述浆料中来实现的。

15.如权利要求1所述的造纸工艺，其特征在于：利用所述造纸助剂对所述含有机械浆的浆料进行预处理是通过如下方式来实现的，首先利用造纸助剂与机械浆进行混合以得到预处理机械浆，然后将所述预处理机械浆与非机械浆进行混合来得到经过预处理的含有机械浆的浆料。