造紙用改性矽灰石礦物複合纖維及用其造紙的方法
2023-06-21 23:40:26 4
專利名稱：造紙用改性矽灰石礦物複合纖維及用其造紙的方法
技術領域：
本發明涉及一種代替植物纖維進行造紙的改性矽灰石礦物複合纖維以及用該改性矽灰石礦物複合纖維造紙的方法。
背景技術：
目前在造紙行業中使用的原料大多以植物纖維為主，每年要消耗大量的木材資源，同時，過多的森林採伐還造成生態環境的嚴重惡化。而紙張又是人類生產和生活中不可缺少和必需品，就我國目前紙製品的需求而言，每年均以10％的速度遞增，造紙行業的可持續發展面臨嚴重挑戰，造紙原料短缺已制約著我國造紙業的發展，因此，長期以來造紙行業一直都在尋求能代替植物纖維的其它造紙用纖維，但至今仍沒有行之有效的替代品。
發明內容
本發明的目的在於提供一種價格低廉，且對製造紙製品工藝無影響，對環境無汙染，能提高紙製品勻度和不透明度，消除靜電，留著率高的造紙用改性矽灰石礦物複合纖維。
本發明的另一個目的在於提供一種用上述改性矽灰石礦物複合纖維造紙的方法。
本發明提供的改性矽灰石礦物纖維通過下列方法獲得1、將矽灰石原礦破碎至粒徑為5-20μm，平均直徑∶長度＝1∶6-30的細長纖維；。
2、在上述矽灰石礦物纖維中按其重量的3-10％加入下列配比的改性劑A，混合後使改性劑包覆在矽灰石礦物纖維表面，即得改性矽灰石礦物複合纖維鋁的鹼或鹽∶鈉的鹼或鹽＝1∶1。
所述改性劑A中鋁的鹼或鹽為工業用硫酸鋁或工業用氫氧化鋁中的一種或幾種的組合。
所述改性劑A中鈉的鹼或鹽為工業用碳酸鈉或工業用碳酸氫鈉或工業用氫氧化鈉中的一種或幾種的組合。
所述改性劑A在與矽灰石礦物混合之前先經過下列預處理在攪拌過程中加水並升溫至98℃，反應10-20分鐘，製成濃度為10-20％的複合改性劑。
本發明提供的改性矽灰石礦物複合纖維也可通過下列方法獲得將矽灰石原礦破碎至粒徑為5-20μm，平均直徑∶長度＝1∶6-30的細長纖維，同時在矽灰石破碎過程中，按矽灰石礦物重量的3-5‰加入改性劑B，混合後使改性劑包覆在矽灰石礦物纖維表面，即得改性矽灰石礦物複合纖維。
所述改性劑B為陽離子金屬鹽如三氯化鋁、硫酸鋁鉀、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵、聚合氯化鐵中的一種或幾種。
所述改性劑B還可為複合金屬鹽∶聚合硫酸鋁鐵/聚合氯化鋁鐵、聚合硫酸氯化鐵/聚合硫酸氯化鋁、聚合鋁矽/聚合鐵矽、聚合矽酸鋁/聚合矽酸鐵、聚合氯化磷酸鋁、聚合鋁/鐵-聚丙烯酸胺、聚合鋁/鐵-甲殼素中的一種或幾種。
本發明提供的改性矽灰石礦物複合纖維還可通過下列方法獲得將矽灰石原礦破碎至粒徑為5-20μm，平均直徑∶長度＝1∶6-30的細長纖維，同時在矽灰石破碎過程中，按矽灰石礦物重量的1-10‰加入改性劑C，混合後使改性劑包覆在矽灰石礦物纖維表面，即得改性矽灰石礦物複合纖維。
所述改性劑C為礦物質蒙脫石、膨潤土、改性蒙脫石、改性膨潤土、改性瓷土中的一種或幾種。
本發明提供的用上述改性矽灰石礦物複合纖維造紙的方法包括碎漿、疏解、打漿、配漿、均整、稀釋、上網、烘乾、施膠、烘乾、卷切紙，其特徵在於在配漿時加入下列主料和輔料1、主料改性矽灰石礦物纖維重量百分比 5-50％植物纖維重量百分比 50-95％；2、輔料改性劑B矽灰石礦物纖維重量的0-6％硫酸鋁 礦物和植物纖維總重量的3-8％
工業用澱粉礦物和植物纖維總重量的1-5％聚合物助劑每噸紙產品加10-500g或者礦物助劑 每噸紙產品加500-5000g。
所述聚合物助劑為聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸胺、丙烯酸鹽共聚物、聚乙烯亞胺樹脂、聚酸胺聚胺、陽離子高聚物、陽離子助劑percol47高聚物、環氧化聚酸胺聚胺中的一種或幾種。
所述礦物助劑為蒙脫石、膨潤土、改性蒙脫石、改性膨潤土、改性瓷土中的一種或幾種。
所述工業用澱粉為氧化澱粉、磷酸化澱粉、羥乙基化澱粉、陽離子澱粉、陽離子接枝共聚澱粉中的一種或幾種。
本發明具有下列優點和效果由於本發明對造紙用的矽灰石礦物複合纖維進行改性，從而改變了矽灰石礦物纖維表面的電荷，使矽灰石礦物纖維在造紙過程中能與其它植物纖維有機結合，提高礦物纖維的留著率，用它代替部分植物纖維造紙，不僅有利於降低生產成本，提高紙產品的不透明度和勻度，消除靜電，降低紙品收縮率，而且由於在生產過程中無需製漿，既不會對環境造成汙染，又有利於保護森林資源及生態環境，因此，是一項值得推廣和應用的先進技術。
圖1為本發明之改性矽灰石礦物複合纖維生產工藝流程圖；圖2為本發明之改性矽灰石礦物複合纖維另一生產工藝流程圖；圖3為本發明之含改性矽灰石礦物複合纖維紙製品生產工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例11、將工業用硫酸鋁和工業用碳酸氫鈉按1∶1的比例加入帶攪拌器的反應釜中，加水溶解並升溫至98℃，反應10分鐘，冷卻並製成濃度為20％的複合改性劑Al；2、將矽灰石原礦用颶風超細粉碎自磨機破碎至粒徑為5-20μm，平均直徑∶長度＝1∶6-30的細長纖維，同時在矽灰石原礦中按其重量的3％將上述複合改性劑Al噴灑在矽灰石礦物上，使改性劑Al包覆在矽灰石礦物表面，即得改性矽灰石礦物複合纖維a。
實施例21、將工業用氫氧化鋁和工業用碳酸鈉按1∶1的比例加入帶攪拌器的反應釜中，加水溶解並升溫至98℃，反應20分鐘，冷卻並製成濃度為10％的複合改性劑A2；2、將灰石原礦用衝擊超細粉碎機破碎至粒徑為5-20μm，平均直徑∶長度＝1∶6-30的細長纖維，按矽灰石礦物纖維重量的10％將上述複合改性劑A2噴灑在矽灰石礦物纖維上，使改性劑A2包覆在矽灰石礦物纖維表面，即得改性矽灰石礦物複合纖維b。
實施例3將矽灰石原礦破碎至粒徑為5-20μm，平均直徑∶長度＝1∶6-30的細長纖維，並按矽灰石礦物重量的3‰加入改性劑B即三氯化鋁，並使其包覆在矽灰石礦物表面，即得改性矽灰石礦物複合纖維c。
實施例4將矽灰石原礦破碎至粒徑為5-20μm，平均直徑∶長度＝1∶6-30的細長纖維，並按矽灰石礦物重量的5‰加入改性劑B即聚合硫酸鋁鐵/聚合氯化鋁鐵，使其包覆在矽灰石礦物纖維表面，即得改性矽灰石礦物複合纖維d。
實施例5將矽灰石原礦破碎至粒徑為5-20μm，平均直徑∶長度＝1∶6-30的細長纖維，並按矽灰石礦物重量的4‰加入改性劑C即蒙脫石，並使其包覆在矽灰石礦物纖維表面，即得改性矽灰石礦物複合纖維e。
實施例6採用碎漿、疏解、打漿、配漿、均整、稀釋、上網、烘乾、施膠、烘乾、卷切紙等現有技術中的造紙工藝流程及步驟，並在配漿池中加入下列主料和輔料，生產60-80g/m2的書寫紙主料改性矽灰石礦物複合纖維a的用量佔32.8％，植物纖維用量佔67.2％(其中脫墨漿50％，商品漂白木漿17.2％)輔料聚合硫酸鋁的加入量以矽灰石礦物複合纖維重量的6％計，硫酸鋁的加入量以礦物和植物纖維總重量的3％計，陽離子澱粉的加入量以礦物和植物纖維總重量的2.5％計，聚合物助劑聚丙烯酸鈉以每噸紙產品加300g計，其餘參數如下造紙機為1880mm長網多缸造紙機，車速206-216m/min，成品紙灰份25％，礦物纖維留著率76.2％，紙品各項指標符合GB/T12654-1990標準B級品要求。
實施例7採用碎漿、疏解、打漿、配漿、均整、稀釋、上網、烘乾、施膠、烘乾、卷切紙等現有技術中的造紙工藝流程及步驟，並在配漿池中加入下列主料和輔料，用於生產70g/m2的膠版印刷紙主料改性矽灰石礦物複合纖維d的用量佔50％，植物纖維(商品漂白木漿)用量佔50％輔料聚合矽酸鋁/聚合矽酸鐵的加入量以矽灰石礦物複合纖維重量的3％計，硫酸鋁的加入量以礦物和植物纖維總重量的8％計，陽離子接枝共聚澱粉的加入量以礦物和植物纖維總重量的5％計，聚合物助劑環氧化聚醯胺聚胺以每噸紙產品加500g計，其餘參數如下造紙機為1760mm長網多缸造紙機，車速206-216m/min，成品紙灰份29.18％，礦物纖維留著率73％，紙品各項指標符合QB/T1012-1991標準B級品要求。
實施例8採用碎漿、疏解、打漿、配漿、均整、稀釋、上網、烘乾、施膠、烘乾、卷切紙等現有技術中的造紙工藝流程及步驟，並在配漿池中加入下列主料和輔料，用於生產300-350g/m2單面塗布白紙板，礦物複合纖維用於麵漿層主料改性矽灰石礦物複合纖維e的用量佔13％，植物纖維用量佔87％(商品漂白木漿)；
輔料硫酸鋁的加入量以礦物和植物纖維總重量的5％計，氧化澱粉的加入量以礦物和植物纖維總重量的1％計，礦物助劑改性膨潤土以每噸紙產品加500g計，其餘參數如下造紙機為2400mm長網多缸造紙機，成品紙掛麵漿灰份9.8％，礦物纖維留著率75.4％，紙品各項指標符合QB/T1011-1991標準B級品要求。
實施例9採用碎漿、疏解、打漿、配漿、均整、稀釋、上網、烘乾、施膠、烘乾、卷切紙等現有技術中的造紙工藝流程及步驟，並在配漿池中加入下列主料和輔料，用於生產300-350g/m2單面塗布白紙板，礦物複合纖維用於麵漿層主料改性矽灰石礦物複合纖維b的用量佔5％，植物纖維用量佔95％(商品漂白木漿)；輔料硫酸鋁的加入量以礦物和植物纖維總重量的5％計，磷酸化澱粉的加入量以礦物和植物纖維總重量的4％計，礦物助劑改性瓷土以每噸紙產品加50008計，其餘參數如下造紙機為2400mm長網多缸造紙機，成品紙掛麵漿灰份9.6％，礦物纖維留著率76.7％，紙品各項指標符合QB/T1011-1991標準B級品要求。
權利要求
1.一種造紙用改性矽灰石礦物複合纖維，其特徵在於它通過下列方法獲得A、將矽灰石原礦破碎至粒徑為5-20μm，平均直徑∶長度＝1∶6-30的細長纖維；。B、在上述矽灰石礦物纖維中按其重量的3-10％加入下列配比的改性劑a，混合後使改性劑包覆在矽灰石礦物纖維表面，即得改性矽灰石礦物複合纖維鋁的鹼或鹽∶鈉的鹼或鹽＝1∶1。
2.根據權利要求1所述的複合纖維，其特徵在於所述改性劑a中鋁的鹼或鹽為工業用硫酸鋁或工業用氫氧化鋁中的一種或幾種的組合；鈉的鹼或鹽為工業用碳酸鈉或工業用碳酸氫鈉或工業用氫氧化鈉中的一種或幾種的組合。
3.根據權利要求1所述的複合纖維，其特徵在於所述改性劑a在與矽灰石礦物混合之前先經過下列預處理在攪拌過程中加水並升溫至98℃，反應10-20分鐘，製成濃度為10-20％的複合改性劑。
4.一種造紙用改性矽灰石礦物複合纖維，其特徵在於通過下列方法獲得將矽灰石原礦破碎至粒徑為5-20μm，平均直徑∶長度＝1∶6-30的細長纖維，同時在矽灰石破碎過程中，按矽灰石礦物重量的3-5‰加入改性劑b，混合後使改性劑包覆在矽灰石礦物纖維表面，即得改性矽灰石礦物複合纖維。
5.根據權利要求4所述的複合纖維，其特徵在於所述改性劑b為陽離子金屬鹽如三氯化鋁、硫酸鋁鉀、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵、聚合氯化鐵中的一種或幾種。
6.根據權利要求4所述的複合纖維，其特徵在於所述改性劑b還可為複合金屬鹽∶聚合硫酸鋁鐵/聚合氯化鋁鐵、聚合硫酸氯化鐵/聚合硫酸氯化鋁、聚合鋁矽/聚合鐵矽、聚合矽酸鋁/聚合矽酸鐵、聚合氯化磷酸鋁、聚合鋁/鐵-聚丙烯酸胺、聚合鋁/鐵-甲殼素中的一種或幾種。
7.一種造紙用改性矽灰石礦物複合纖維，其特徵在於通過下列方法獲得將矽灰石原礦破碎至粒徑為5-20μm，平均直徑∶長度＝1∶6-30的細長纖維，同時在矽灰石破碎過程中，按矽灰石礦物重量的1-10‰加入改性劑c，混合後使改性劑包覆在矽灰石礦物纖維表面，即得改性矽灰石礦物複合纖維。
8.根據權利要求7所述的複合纖維，其特徵在於所述改性劑c為礦物質蒙脫石、膨潤土、改性蒙脫石、改性膨潤土、改性瓷土中的一種或幾種。
9.一種用改性矽灰石礦物複合纖維造紙的方法，包括碎漿、疏解、打漿、配漿、均整、稀釋、上網、烘乾、施膠、烘乾、卷切紙，其特徵在於在配漿時加入下列主料和輔料1、主料改性矽灰石礦物纖維重量百分比5-50％植物纖維重量百分比 50-95％；2、輔料改性劑B 矽灰石礦物纖維重量的0-6％硫酸鋁 礦物和植物纖維總重量的3-8％工業用澱粉 礦物和植物纖維總重量的1-5％聚合物助劑 每噸紙產品加10-500g或者礦物助劑 每噸紙產品加500-5000g。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於所述聚合物助劑為聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸胺、丙烯酸鹽共聚物、聚乙烯亞胺樹脂、聚酸胺聚胺、陽離子高聚物、陽離子助劑percol47高聚物、環氧化聚酸胺聚胺中的一種或幾種，所述礦物助劑為蒙脫石、膨潤土、改性蒙脫石、改性膨潤土、改性瓷土中的一種或幾種，所述工業用澱粉為氧化澱粉、磷酸化澱粉、羥乙基化澱粉、陽離子澱粉、陽離子接枝共聚澱粉中的一種或幾種。
全文摘要
本發明提供一種造紙用改性矽灰石礦物複合纖維及用其造紙的方法，它將矽灰石原礦破碎至粒徑為5－20μm，平均直徑∶長度＝1∶6－30的細長纖維，並按鋁的鹼或鹽∶鈉的鹼或鹽＝1∶1的比例加入矽灰石礦物纖維重量的3－10％的改性劑，得包覆有改性劑的矽灰石礦物複合纖維。在造紙工藝的配漿過程中加入5－50％的改性矽灰石礦物複合纖維以及50－95％的植物纖維和造紙用輔料，使它能與其它植物纖維有機結合，提高礦物纖維的留著率，不僅有利於降低生產成本，提高紙產品的不透明度和勻度，消除靜電，降低紙品收縮率，而且無需改變現有工藝及設備，也不會對環境造成汙染，更有利於保護森林資源及生態環境。
文檔編號D21H13/38GK1515739SQ031171
公開日2004年7月28日 申請日期2003年1月8日 優先權日2003年1月8日
發明者施玉北, 孫傳敏, 李曉明, 趙勁 申請人:雲南省非金屬礦產應用研究所