本發(fā)明涉及造紙領(lǐng)域，具體涉及一種提高改性紙張灰分含量和紙張強(qiáng)度的改性方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代造紙工業(yè)中，填料已經(jīng)是必不可少的原料。最重要的用填料代替纖維可以有效的降低生產(chǎn)成本。其次填料用于抄紙時(shí)，可以有效的改善紙張的光學(xué)性能和印刷適性。Juice表現(xiàn)在可以提高紙張的亮度和不透明度，改善紙張的平滑度和勻度，同時(shí)增加紙張的柔軟性，降低紙張的吸濕性和變形程度。眾所周知，過(guò)量加填時(shí)，由于填料阻礙纖維間的結(jié)合，使紙張強(qiáng)度性質(zhì)急劇下。這是因?yàn)槌Ｓ锰盍希Ｓ锰盍鲜且环N無(wú)機(jī)物，而纖維是碳水化合物，結(jié)構(gòu)上存在較大差別。當(dāng)填料加入到紙張中時(shí)，填料不僅難以與纖維形成較強(qiáng)的結(jié)合作用，還會(huì)因填充于纖維之間而阻隔纖維間的結(jié)合作用。在很大程度上決定了其應(yīng)用性能，而且是限制加填量提高的總要因素之一。為了降低加填對(duì)紙張強(qiáng)度造成的負(fù)面影響，目前出現(xiàn)很多填料改性的方法。其中，對(duì)填料進(jìn)行有機(jī)改性是目前較熱門(mén)的一個(gè)研究領(lǐng)域，比如，淀粉改性填料，指在無(wú)機(jī)填料表面包覆一層有機(jī)高分子化合物。王惠萍等研究了將陽(yáng)離子淀粉用于碳酸鈣填料的改性及其在高填紙中的應(yīng)用，文中提到，和碳酸鈣及相同用量的淀粉改性碳酸鈣相比，陽(yáng)離子淀粉改性碳酸鈣能顯著改善紙張強(qiáng)度;當(dāng)陽(yáng)離子淀粉與碳酸鈣的配比為1:1，在加填量為40%的條件下，改性碳酸鈣在紙張中的留著率比碳酸鈣加填紙高86.0% 。Lambert等出了一種填料改性思想，使用陰離子淀粉衍生物和陽(yáng)離子淀粉衍生物的混合物，通過(guò)絮凝包裹沉淀碳酸鈣粒子形成填料的絮凝團(tuán)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種絮凝填料能夠改善紙幅成形時(shí)的留著率，另外，改性碳酸鈣填料由于外層的有機(jī)包覆層抑制了在酸性抄紙?bào)w系下溶解性。

目前，關(guān)于填料淀粉改性的研究已有諸多文獻(xiàn)，但其研究中淀粉含量都很高，有些甚至是碳酸鈣的幾倍到幾十倍的用量。度下增加了成本，而且在抄造成紙張時(shí)，大部分的淀粉流失在水中，導(dǎo)致白水中出現(xiàn)很多淀粉，造成環(huán)境污染。本發(fā)明在淀粉改性高濃度碳酸鈣的條件下，即用較少的淀粉改性大比重的填料，不僅研究了未被利用的淀粉的用量，而且獲得改性填料加填紙較高的灰分和強(qiáng)度的工藝條件，從而很好解決或緩和紙張強(qiáng)度和加填量的矛盾關(guān)系，將能帶來(lái)很大的生態(tài)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種在淀粉改性高濃度填料的過(guò)程中提高紙張灰分含量和紙張強(qiáng)度的方法，通過(guò)該改性工藝制備改性填料，不僅未被利用的原料很少，也就是在改性過(guò)程中，溶解的淀粉非常低，而且將改性制得填料用于紙張加填時(shí)，能夠大大提高紙張的額灰分含量和紙張的抗張強(qiáng)度。在抄造紙張的過(guò)程中，填料表面的淀粉沒(méi)有掉落，從而不會(huì)有白水問(wèn)題。

本發(fā)明技術(shù)方案如下。

一種在淀粉改性高濃度填料的過(guò)程中提高紙張灰分含量和紙張強(qiáng)度的方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）將淀粉加入水中，之后進(jìn)行糊化處理，得到混合物溶液；

2）加入脂肪酸類疏水改性劑溶液對(duì)混合物溶液進(jìn)行疏水處理；

3）加入高濃度懸浮狀態(tài)的填料進(jìn)行混合；

4）加入鈣鹽類溶液對(duì)混合物進(jìn)行沉降處理；

5）完成改性的填料用于紙張加填抄造成合格的紙張。

上述方法中，所述淀粉為工業(yè)淀粉；所述淀粉包括玉米淀粉、工業(yè)級(jí)馬鈴薯淀粉、工業(yè)級(jí)木薯淀粉或工業(yè)級(jí)甘薯淀粉中一種以上。

上述方法中，懸浮狀態(tài)的填料的固含量為25%-40%，工業(yè)淀粉的絕干質(zhì)量與填料的絕干質(zhì)量比為4%-35%，糊化的淀粉的濃度為2%-10%。

上述方法中，步驟1）中，所述糊化處理的具體步驟為：對(duì)淀粉懸浮液行升溫處理，升至75-98℃，并在75-98℃下糊化時(shí)間為10—150min，反應(yīng)攪拌速度為100—1000rpm。

上述方法中，所述脂肪酸類疏水改性劑溶液的加入量滿足：脂肪酸類疏水改性劑溶液的溶質(zhì)脂肪酸類疏水改性劑為淀粉絕干量的質(zhì)量的1%-15%。

上述方法中，所述脂肪酸類疏水改性劑溶液中的溶質(zhì)脂肪酸類疏水改性劑為高級(jí)脂肪酸鹽；所述高級(jí)脂肪酸鹽包括硬脂酸鈉、軟脂酸鈉、油酸鈉或亞油酸鈉。

上述方法中，步驟2）中，所述疏水處理的反應(yīng)時(shí)間為5-30min，攪拌速度為100—800rpm。

上述方法中，步驟3）中，所述填料為造紙?zhí)盍?，包括研磨碳酸鈣、沉淀碳酸鈣、白泥碳酸鈣、瓷土、滑石粉和硫酸鈣；混合填料的溫度在20℃-98℃。

上述方法中，步驟4）中，所述對(duì)加入鈣鹽對(duì)混合物溶液進(jìn)行沉降處理的具體步驟為：降溫至10-90℃，反應(yīng)攪拌速度為100-700rpm，鈣鹽溶液溶質(zhì)的質(zhì)量為淀粉質(zhì)量的50%-150%，沉降反應(yīng)時(shí)間為10-30min。

上述方法中，步驟5）中，紙張的定量在60-85g/m²，瓜爾膠助留劑添加量為絕干漿料質(zhì)量的0.01%-1%，疏解轉(zhuǎn)速為5000-10000rmp。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)為：

在淀粉改性高濃度碳酸鈣的過(guò)程后，未被利用的淀粉很少，加了氯化鈣溶液的改性產(chǎn)品出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象，上層清澈可見(jiàn)，下層沉降物為改性產(chǎn)品，淀粉利用率幾乎百分之百。而未加氯化鈣的溶液的產(chǎn)品上層渾濁，沒(méi)有出現(xiàn)分層現(xiàn)象。而且改性填料用于加填時(shí)，相比在同強(qiáng)度條件下，未改性填料灰分含量在30-35%的加填紙張，采用本發(fā)明獲得的改性填料用于紙張加填時(shí)，最終紙張的灰分含量在40%以上。在相同灰分含量下，改性填料用于加填時(shí)，紙張的強(qiáng)度性能要比未改性加填紙的最大能提高35%以上。從而避免了加填和強(qiáng)度的矛盾關(guān)系，實(shí)現(xiàn)造紙上成本的降低。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明工藝流程圖；

圖2為改性GCC和為改性GCC不同灰分條件下抗張指數(shù)的比較；

圖3為改性GCC和為改性GCC不同灰分條件下撕裂指數(shù)的比較；

圖4為改性GCC和為改性GCC不同灰分條件下耐破指數(shù)的比較。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，對(duì)于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。

實(shí)施例1

（1）按照?qǐng)D1所示的流程。首先，將工業(yè)級(jí)玉米淀粉3g配制成5%的懸浮液，然后在300rpm攪拌速度下逐漸升溫加熱至95℃，在95℃保溫糊化50min，然后加入1%-15%硬脂酸鈉溶液（相對(duì)于淀粉的質(zhì)量），反應(yīng)10min后，加入固含量為28%懸浮狀態(tài)的GCC（重質(zhì)碳酸鈣），（淀粉用量與填料的質(zhì)量比為1：10），自然條件下加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.4%氯化鈣溶液5ml，在400rmp攪拌速度下繼續(xù)反應(yīng) 20min，即獲得改性碳酸鈣。

(2)將漂白桉木漿(打漿度32-38°SR)稀釋成1%的濃度，加入濃度為1g/L瓜爾膠助留劑，

用量為絕干漿的0.06%。加填量為30%-50%。紙頁(yè)成型器進(jìn)行抄紙，紙頁(yè)定量80g/m²。

實(shí)施例2

（1）按照?qǐng)D1所示的流程。首先，將工業(yè)級(jí)玉米淀粉3g配制成5%的懸浮液，然后在300rpm攪拌速度下逐漸升溫加熱至95℃，在95℃保溫糊化50min，然后加入1%-15%硬脂酸鈉溶液（相對(duì)于淀粉的質(zhì)量），反應(yīng)10min后，加入固含量為28%懸浮狀態(tài)的GCC（重質(zhì)碳酸鈣），（淀粉用量與填料的質(zhì)量比為1：10），自然條件下加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.4%氯化鈣溶液10ml，在400rmp攪拌速度下繼續(xù)反應(yīng) 20min，即獲得改性碳酸鈣。

(2)將漂白桉木漿(打漿度32-38°SR)稀釋成1%的濃度，加入濃度為1g/L瓜爾膠助留劑，

用量為絕干漿的0.06%。加填量為30%-50%。紙頁(yè)成型器進(jìn)行抄紙，紙頁(yè)定量80g/m²。紙張強(qiáng)度性能如圖2~圖4所示。

實(shí)施例3

（1）按照?qǐng)D1所示的流程。首先，將工業(yè)級(jí)玉米淀粉3g配制成5%的懸浮液，然后在300rpm攪拌速度下逐漸升溫加熱至95℃，在95℃保溫糊化50min，然后加入1%-15%硬脂酸鈉溶液（相對(duì)于淀粉的質(zhì)量），反應(yīng)10min后，加入固含量為28%懸浮狀態(tài)的GCC（重質(zhì)碳酸鈣），（淀粉用量與填料的質(zhì)量比為1：10），自然條件下加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.4%氯化鈣溶液20ml，在400rmp攪拌速度下繼續(xù)反應(yīng) 20min，即獲得改性碳酸鈣。

(2)將漂白桉木漿(打漿度32-38°SR)稀釋成1%的濃度，加入濃度為1g/L瓜爾膠助留劑，

用量為絕干漿的0.06%。加填量為30%-50%。紙頁(yè)成型器進(jìn)行抄紙，紙頁(yè)定量80g/m²。

本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。