一種用於造紙填料的活性碳酸鈣及其製備方法
2023-10-05 13:23:59 2
專利名稱：一種用於造紙填料的活性碳酸鈣及其製備方法
技術領域：
本發明涉及碳酸鈣製備工藝，具體涉及一種用於造紙填料的活性碳酸鈣及其製備方法。
背景技術：
碳酸鈣是一種重要的無機填料，由於價格低、原料廣，廣泛應用於橡膠、塑料、紙張、塗料、膠黏劑、油墨等行業中。造紙工業中使用填料是為了提高紙張的均勻度、不透明度和降低成本。紙張品種中，印刷紙佔了很大的比重，紙張的一些性質，如光學特性、勻度、吸收性、表面強度、平滑度等對印刷工藝過程及印刷品的質量會構成明顯影響，這就是印刷適性。隨著世界經濟的不斷發展，紙張品種和產量不斷增長，尤其是在我國的紙產量中，膠印書刊紙產量佔有較大份額。膠印書刊紙是國內圖書、教材、期刊雜誌的主要用紙，其用途之廣使膠印書刊紙的生產量和消費量在國內外均呈良好趨勢。為了使紙張的質量不斷提高，獲得滿意的印刷效果，就需要增加紙張的印刷性能。而現有的碳酸鈣作為填料造出的紙張在印刷性能上較差，得不到滿意的印刷效果，降低了紙張的質量。中國專利公布號CN 102433796 A，公布日2012年5月2日，名稱為高填料紙張及其生產方法，該申請案公開了一種高填料紙張及其生產方法，該高填料紙張按質量百分比計含有30-60%的填料， 填料為活性矽酸鈣，在添加填料的步驟中，將佔活性矽酸鈣和紙漿總質量40-70%的活性矽酸鈣充分攪拌溶解成乳濁液狀後，導入叩後儲漿池或抄前儲漿池中與植物纖維充分攪拌混合。其不足之處在於，紙張的印刷性能較差。
發明內容
本發明的目的在於為了解決現有碳酸鈣製作的紙張的印刷性能較差的缺陷而提供一種可以改善並提高紙張印刷性能的用於造紙填料的活性碳酸鈣。本發明的另一個目的是提供一種用於造紙填料的活性碳酸鈣的製備方法。為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案
一種用於造紙填料的活性碳酸鈣，所述活性碳酸鈣按重量百分比計佔紙張重量的20-80%，活性碳酸鈣的真密度為1. 1-1. 4g/cm3，堆積密度為O. 13-0. 24g/cm3，平均粒徑小於等於6 μ m，比表面積80-170 m2 /g,白度為90-95%。 在本技術方案中，活性碳酸鈣外觀為白色粉末，無毒無味，無刺激，不易燃，折光率低，不溶於水，在空氣中穩定，同時白度高，流動性好，光澤度好，分散均勻，填充量大，用作造紙填料可以有效提聞紙張的白度，紙張的白度聞，對白光的反射率就聞，印刷後圖像的色彩明朗、鮮豔，階調層次反差強烈，立體感強；使得紙張的平滑度高，在印刷時油墨與紙張之間的接觸程度好；可使得紙張的表面強度增加，增加油墨對紙面的粘著力。一種用於造紙填料的活性碳酸鈣的製備方法，所述製備方法包括以下步驟
a)煅燒將石灰石在900-1000°C溫度下完全煅燒；
b)淨化除塵將步驟a)分解得到的二氧化碳進行淨化處理，除去二氧化碳中殘留的灰塵和雜質；
c)碳化、表面處理將步驟a)分解得到的生石灰送進消化槽，用80-90°C的熱水充分消化，製成氫氧化鈣乳液，然後將氫氧化鈣乳液送入碳化塔，將步驟b)淨化後的二氧化碳通入碳化塔，對氫氧化鈣乳液進行碳化；在氫氧化鈣乳液中加入佔氫氧化鈣乳液重量1. 8-4. 5%的表面活性劑，然後攪拌1. 5-3h，得到半成品碳酸鈣；
d)後處理將步驟c)製得的半成品碳酸鈣過濾，過濾後得到的碳酸鈣經乾燥處理後粉碎，將粉碎後的碳酸鈣用溼法研磨技術研磨30-50min，得到活性碳酸鈣。在本技術方案中，步驟c)中表面活性劑具有潤溼或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗滌、防腐、抗靜電等作用，在乳液中加入表面活性劑是為了提高碳酸鈣的流動性、潤滑性以及光澤度，增加對油的親和力，降低對水的親和力，使得碳酸鈣分散均勻，從而在用作造紙填料時，使得紙張表面分散均勻，提高紙張表面的平滑度，使得在印刷時油墨與紙張表面接觸程度好，印刷的階調再現性好；增加碳酸鈣的親油性，可以使紙張在印刷時對油墨的吸收性能 得到改善；降低對水的親和力，可以使紙張降低吸水能力，從而保護印刷後油墨留在紙張表面而不會因紙張吸水而影響印刷質量。作為優選，步驟c)中加入的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、Na-醯基賴氨酸、月桂醇硫酸鈉或硬脂酸鈉中的一種。作為優選，步 驟c)中二氧化碳的流量為O. 2-0. 3 L/min。作為優選，活性碳酸鈣的真密度為1. 1-1. 4g/cm3，堆積密度為O. 13-0. 24g/cm3，平均粒徑小於等於6 μ m，比表面積80-170 m2 /g,白度為90-95%。本發明的有益效果是
(1)本發明的造紙填料原料石灰石來源廣泛，成本低，節約了造紙過程中植物纖維的使用，有效的保護生態環境；
(2)活性碳酸鈣的化學性能優異，填料活性高，其真密度與纖維相近，在造紙過程中避免了成紙表面填料「掉粉」現象，由於密度略輕於纖維，因而大量添加填料不會降低紙張厚度；
(3)活性碳酸鈣用作造紙填料，可以提高紙張的質量與印刷性能，能夠滿足印刷需要。
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發明做進一步的解釋
實施例1
一種用於造紙填料的活性碳酸鈣的製備方法，所述製備方法包括以下步驟
a)煅燒將石灰石在900°C溫度下煅燒至石灰石完全分解成二氧化碳與生石灰；
b)淨化除塵將步驟a)分解得到的二氧化碳進行淨化處理，除去二氧化碳中殘留的灰塵與雜質；C)碳化、表面處理將步驟a)分解得到的生石灰送進消化槽，用80°C的熱水充分消化，製成氫氧化鈣乳液，然後將氫氧化鈣乳液送入碳化塔，將步驟b)淨化後的二氧化碳通入碳化塔，對氫氧化鈣乳液進行碳化，二氧化碳的流量為O. 2 L/min ;在氫氧化鈣乳液中加入佔氫氧化鈣乳液重量1. 8%的Na-醯基賴氨酸，然後攪拌1. 5h，得到半成品碳酸鈣；
d)後處理將步驟c)製得的半成品碳酸鈣過濾，過濾後得到的碳酸鈣經乾燥處理後粉碎，將粉碎後的碳酸鈣用溼法研磨技術研磨30min，得到活性碳酸鈣。經檢測，活性碳酸鈣的真密度為1. lg/cm3，其堆積密度為O. 24g/cm3，粒徑平均為6 μ m,比表面積80 m2 /g,白度為90%。實施例2
一種用於造紙填料的活性碳酸鈣的製備方法，所述製備方法包括以下步驟
a)煅燒將石灰石在950°C溫度下煅燒至石灰石完全分解成二氧化碳與生石灰；
b)淨化除塵將步驟a)分解得到的二氧化碳進行淨化處理，除去二氧化碳中的灰塵與雜質；
c)碳化、表面處理將步驟a)分解得到的生石灰送進消化槽，用85°C的熱水充分消化，製成氫氧化鈣乳液，然後將氫氧化鈣乳液送入碳化塔，將步驟b)淨化後的二氧化碳通入碳化塔，對氫氧化鈣乳液進行碳化，二氧化碳的流量為O. 2 L/min ;在氫氧化鈣乳液中加入佔氫氧化鈣乳液重量2. 5%的硬脂酸鈉，然後攪拌2h，得到半成品碳酸鈣；
d)後處理將步驟c)製得的半成品碳酸鈣過濾，過濾後得到的碳酸鈣經乾燥處理後粉碎，將粉碎後的碳酸鈣用溼法研磨技術研磨50min，得到活性碳酸鈣。經檢測，活性碳酸鈣的真密度為1. 3g/cm3，其堆積密度為O. 18g/cm3，粒徑平均為
Iμ m,比表面積100 m2 /g,白度為92%。實施例3
一種用於造紙填料的活性碳酸鈣的製備方法，所述製備方法包括以下步驟
a)煅燒將石灰石在1000°C溫度下煅燒至石灰石完全分解成二氧化碳與生石灰；
b)淨化除塵將步驟a)分解得到的二氧化碳進行淨化處理，除去二氧化碳中的灰塵和雜質；
c)碳化、表面處理將步驟a)分解得到的生石灰送進消化槽，用90°C的熱水充分消化，製成氫氧化鈣乳液，然後將氫氧化鈣乳液送入碳化塔，將步驟b)淨化後的二氧化碳通入碳化塔，對氫氧化鈣乳液進行碳化，二氧化碳的流量為O. 25L/min ;在氫氧化鈣乳液中加入佔氫氧化鈣乳液重量4. 5%的月桂醇硫酸鈉，然後攪拌3h，得到半成品碳酸鈣；
d)後處理將步驟c)製得的半成品碳酸鈣過濾，過濾後得到的碳酸鈣經乾燥處理後粉碎，將粉碎後的碳酸鈣用溼法研磨技術研磨40min，得到活性碳酸鈣。經檢測，活性碳酸鈣的真密度為1. 2g/cm3，其堆積密度為O. 2lg/cm3，粒徑平均為
O.3 μ m，比表面積170 m2 /g,白度為95%。實施例4
一種用於造紙填料的活性碳酸鈣的製備方法，所述製備方法包括以下步驟
a)煅燒將石灰石在980°C溫度下煅燒至石灰石完全分解成二氧化碳與生石灰；
b)淨化除塵將步驟a)分解得到的二氧化碳進行淨化處理，除去二氧化碳中的灰塵與雜質；C)碳化、表面處理將步驟a)分解得到的生石灰送進消化槽，用88°C的熱水充分消化，製成氫氧化鈣乳液，然後將氫氧化鈣乳液送入碳化塔，將步驟b)淨化後的二氧化碳通入碳化塔，對氫氧化鈣乳液進行碳化，二氧化碳的流量為O. 3L/min ;在氫氧化鈣乳液中加入佔氫氧化鈣乳液重量3. 2%的十二烷基苯磺酸鈉，然後攪拌2. 8h，得到半成品碳酸鈣；
d)後處理將步驟c)製得的半成品碳酸鈣過濾，過濾後得到的碳酸鈣經乾燥處理後粉碎，將粉碎後的碳酸鈣用溼法研磨技術研磨45min，得到活性碳酸鈣。經檢測，活性碳酸鈣的真密度為1. 4/cm3，其堆積密度為O. 24g/cm3，粒徑平均為
2μ m,比表面積120 m2 /g,白度為92%。以本發明實施例1-4所製得的活性碳酸鈣為造紙填料經現有工藝製作成紙張。其中，以實施例1製得的活性碳酸鈣為造紙填料時，活性碳酸鈣按重量百分比計佔紙張的20% ；以實施例2製得的活性碳酸鈣為造紙填料時，活性碳酸鈣按重量百分比計佔紙張的40% ;以實施例3製得的活性碳酸鈣為造紙填料時，活性碳酸鈣按重量百分比計佔紙張的60% ；以實施例4製得的活性碳酸鈣為造紙填料時，活性碳酸鈣按重量百分比計佔紙張的80%.
對比例I市售複印紙。對以本發明實施例1-4所製得的活性碳酸鈣為造紙填料製作的紙張與對比例I的紙張進行性能測試。測試數據見表I。表1、紙張測試數據
權利要求
1.一種用於造紙填料的活性碳酸鈣，其特徵在於，所述活性碳酸鈣按重量百分比計佔紙張重量的20-80%，其中，活性碳酸鈣的真密度為1. 1-1. 4g/cm3，堆積密度為O. 13-0. 24g/cm3，平均粒徑小於等於6 μ m，比表面積80-170 m2 /g,白度為90-95%。
2.一種如權利要求1所述的一種用於造紙填料的活性碳酸鈣的製備方法，其特徵在於，所述製備方法包括以下步驟 a)煅燒將石灰石在900-1000°C溫度下完全煅燒； b)淨化除塵將步驟a)分解得到的二氧化碳進行淨化處理，除去二氧化碳中殘留的灰塵和雜質； c)碳化、表面處理將步驟a)分解得到的生石灰送進消化槽，用80-90°C的熱水充分消化，製成氫氧化鈣乳液，然後將氫氧化鈣乳液送入碳化塔，將步驟b)淨化後的二氧化碳通入碳化塔，對氫氧化鈣乳液進行碳化；在氫氧化鈣乳液中加入佔氫氧化鈣乳液重量1. 8-4. 5%的表面活性劑，然後攪拌1. 5-3h，得到半成品碳酸鈣； d)後處理將步驟c)製得的半成品碳酸鈣過濾，過濾後得到的碳酸鈣經乾燥處理後粉碎，將粉碎後的碳酸鈣用溼法研磨技術研磨30-50min，得到活性碳酸鈣。
3.根據權利要求2所述的一種用於造紙填料的活性碳酸鈣的製備方法，其特徵在於，步驟c)中加入的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、Na-醯基賴氨酸、月桂醇硫酸鈉或硬脂酸鈉中的一種。
4.根據權利要求2或3所述的一種用於造紙填料的活性碳酸鈣的製備方法，其特徵在於，步驟c)中二氧化碳的流量為O. 2-0. 3 L/min。
5.根據權利要求4所述的一種用於造紙填料的活性碳酸鈣的製備方法，其特徵在於，活性碳酸鈣的真密度為1. 1-1. 4g/cm3，堆積密度為O. 13-0. 24g/cm3，平均粒徑小於等於6 μ m，比表面積 80-170 m2 /g,白度為 90-95%。
全文摘要
本發明涉及一種用於造紙填料的活性碳酸鈣及其製備方法，將石灰石煅燒分解成二氧化碳與生石灰，二氧化碳淨化處理後通入碳化塔，生石灰用熱水消化後送入碳化塔，經表面處理後過濾、乾燥、粉碎，得到活性碳酸鈣。本發明的造紙填料原料石灰石來源廣泛，成本低，節約了造紙過程中植物纖維的使用，有效的保護生態環境；活性碳酸鈣的化學性能優異，填料活性高，其真密度與纖維相近，在造紙過程中避免了成紙表面填料「掉粉」現象，由於密度略輕於纖維，因而大量添加填料不會降低紙張厚度；活性碳酸鈣用作造紙填料，可以提高紙張的質量與印刷性能，能夠滿足印刷需要。
文檔編號C01F11/18GK103061202SQ20121024761
公開日2013年4月24日 申請日期2012年7月18日 優先權日2012年7月18日
發明者周建紅 申請人:建德市宏興鈣業有限責任公司