一種低磨耗重鈣漿料的製備方法及應用與流程
2023-12-05 11:53:51 1
本發明涉及造紙原料的技術領域，具體地說是一種低磨耗重鈣漿料的製備方法及應用。
背景技術：
造紙中加入填料可以提高紙張的不透明度和亮度，改進紙張的平滑度和均勻狀態，增加紙張的柔軟性，降低紙張的吸溼性和變形程度，同時還有利於降低生產成本。鈦白粉有高的折光率和散射係數，是很好的造紙填料，但由於其價格昂貴，一般只用於高檔薄頁印刷紙，以提高紙張的不透明度；而碳酸鈣由於其價格低廉，且同樣能提高紙張的不透明度、增加紙張的吸油墨性能，作為造紙填料具有一定的成本優勢。
隨著酸性造紙向中性造紙轉變，碳酸鈣日益成為中國造紙工業提高紙張質量、降低造紙成本的重要原材料。重鈣與輕鈣在紙張中的應用效果有較大的差別：輕鈣與重鈣所抄紙樣白度相差不大，兩者的白度均較高；但在不透明度方面，輕鈣所抄紙樣的不透明度較高，加入輕鈣後可以提高紙頁的不透明度。用輕鈣所抄紙樣其松厚度明顯高於重鈣；輕鈣的平均粒徑較重鈣小，相應地具有更大的比表面積，對akd施膠劑的吸附作用比重鈣強，因而akd施膠劑的用量比重鈣大。在相同填料用量時，輕鈣比重鈣的灰分高，主要是由於重鈣的粒徑小，在紙頁脫水成形時，纖維對細小顆粒截留差；而輕鈣的粒徑雖然也很小，但輕鈣容易團聚成較大的顆粒，對紙張纖維有很好的架橋作用，故在灰分保留方面輕鈣優於重鈣；此外，重質碳酸鈣粒徑小、且大多呈立方體狀結構，相對輕質碳酸鈣來說，對網的磨損要比輕質碳酸鈣嚴重。但重質碳酸鈣的ph值的穩定性比輕質碳酸鈣高；重質碳酸鈣價格便宜，加工過程中能源消耗低，而輕質碳酸鈣價格高，加工過程中能源消耗大，生產過程中消耗大量的無煙煤。所以重質碳酸鈣與輕質碳酸鈣在造紙中的應用各有優缺點，如何將二者的優點結合在一起是解決問題的關鍵。
中國專利cn1217007塗覆沉澱碳酸鈣的顏料粉粒及其製備方法，介紹了將高嶺土、天然碳酸鈣或二氧化鈦用水製成漿料，然後漿料的ph值調到6—11，向漿料中加入顆粒粒徑為30—100nm的輕質碳酸鈣漿料，使輕質碳酸鈣顆粒通過吸附塗覆在高嶺土、天然碳酸鈣或二氧化鈦表面，得到塗覆沉澱碳酸鈣顏料，可以用於造紙填料及造紙顏料。中國專利cn1335874經處理的新型紙張填料或顏料或礦物質、特別是含有天然碳酸鈣的顏料、其製造方法及其組合物與應用，介紹了將大理石、方解石、白堊或含有白雲石的碳酸鹽製備成水懸浮液，向水懸浮液中加入硫酸、鹽酸、磷酸或草酸，然後向水懸浮液中通入二氧化碳，得到含有天然碳酸鈣的顏料，這種顏料能夠降低表面積恆定的紙張重量。
本專利的創新點是向重質碳酸鈣漿料中加入月桂酸咪唑啉兩性表面活性劑，月桂酸咪唑啉兩性表面活性劑一端為極性很強的陽離子和陰離子，另一端為極性很弱的十二個碳的碳氫長鏈。表面活性劑極性很強的陽離子與重質碳酸鈣表面的陰離子產生作用，表面活性劑吸附到重質碳酸鈣顆粒表面，表面活性劑所帶的陰離子能使吸附了表面活性劑的重質碳酸鈣顆粒彼此分開，不會團聚；另一端極性很弱的碳氫長鏈覆蓋在重質碳酸鈣顆粒表面，碳氫長鏈具有潤滑作用，能減少重質碳酸鈣顆粒表面對抄紙銅網的磨損。
技術實現要素：
為了實現上述目的，本發明的技術是這樣實現的：本發明一種低磨耗重鈣漿料的製備方法及應用。其特徵在於：首先將重質碳酸鈣粉製漿，將重質碳酸鈣粉加入水中，並向水中加入聚丙烯酸鈉分散劑，攪拌均勻配成重質碳酸鈣漿料，充分攪拌，使漿料獲得良好的流動性，然後採用溼式超細剝片機對重質碳酸鈣進行超細磨，製得重質碳酸鈣漿料，其中小於2µm含量20～60%。然後向漿料中加入對當於重質碳酸鈣乾粉重量0.5～2.0%的月桂酸咪唑啉兩性表面活性劑，攪拌0.5～1.0小時，得到造紙填料重質碳酸鈣漿料，可以直接用作造紙填料；
所述的重質碳酸鈣粉為100～600目；
所述的聚丙烯酸鈉分散劑加入量為重質碳酸鈣乾粉重量的0.2～2.0%；
所述的重質碳酸鈣漿料的重量含量為35～75%；
用本技術製備的造紙填料重質碳酸鈣漿料對抄紙銅網的磨損較小。
月桂酸咪唑啉兩性表面活性劑的製備方法，參照《精細石油化工進展》,2003,4(11):38-40。
磨損採用磨損儀測定，測定方法：
首先測定漿料的質量濃度，用燒杯稱取絕乾物料為60g的漿料（按質量濃度換算）；
從乾燥器中取一張銅網，用水衝洗乾淨，然後用電吹風吹乾，用曲別針夾好放入乾燥器中，乾燥30分鐘；
時間到後，用萬分之一天平稱出銅網的重量m1並記錄；
接通電路，加水啟動加料電機，衝洗磨耗儀，保證循環管路中無任何雜質，同時觀察是否有漏水現象，如有及時解決。然後將循環料鬥扳到排料位置，將水排淨，停止加料電機；
將稱出重量的銅網插入網槽中，用夾子夾緊，同時保證銅網緊貼在靜體表面；安裝動體，將進料軟管插入動體的進料管上並固定好。用螺栓將研磨動體固定在導軌前端，注意聯結叉兩端應轉動靈活，同時螺栓不得有明顯的鬆動；
將循環料鬥扳到循環位置。然後將燒杯中準備好的料漿倒入循環料鬥中，加水配置成3000ml質量濃度為2%的待檢漿料；
將計數器值設定為2000，同時清零。再檢查一遍各管路的連接情況，循環料鬥的位置，銅網的壓緊情況等；
啟動加料電機，等待1分鐘，啟動研磨電機。待研磨次數達到2000次後，研磨電機自動停機。停止加料電機，取下研磨動體。鬆開緊定銅網的夾子，取出銅網，立即用大水流將其兩面衝洗乾淨，用電吹風將其吹乾後捲成筒狀，用原來的曲別針夾好放入乾燥器中30分鐘。用天平稱出其質量m2；
扳動循環料鬥到排料位置，將漿料排淨，再加入適量的水，衝洗循環通路各部位，直到排出液中無測試物料為止；
重複上述的步驟，做下一次磨耗實驗。一般同一種物料需做三次試驗，取三次平均值作為該物料的磨耗值。
做完磨耗實驗後，將計數器清零；斷開電源；卸下研磨動體，將其放在專用支架上；擦乾磨耗儀；將使用過的工具安置妥當。
計算磨耗值，其公式為：
磨耗x=（m1–m2）×100%÷1000
式中：x的單位為mg；
m1、m2單位為g。
實施例：
實施例1
將4噸100目重質碳酸鈣粉加入到7.4噸去離子水中，攪拌製成漿料，並向漿料中加入8kg聚丙烯酸鈉分散劑，充分攪拌，使漿料獲得良好的流動性。然後用泵將漿料送入一臺300升剝片機，用剝片機對重質碳酸鈣進行研磨，製得重質碳酸鈣漿料，其中小於2µm含量20%。然後向製得重質碳酸鈣漿料中加入20kg月桂酸咪唑啉兩性表面活性劑，攪拌0.5小時，得到重鈣漿料，漿料可以直接用作造紙填料。
實施例2
將4噸400目重質碳酸鈣粉加入到3噸去離子水中，攪拌製成漿料，並向漿料中加入20kg聚丙烯酸鈉分散劑，充分攪拌，使漿料獲得良好的流動性。然後用泵將漿料送入一臺300升剝片機，用剝片機對重質碳酸鈣進行研磨，製得重質碳酸鈣漿料，其中小於2µm含量60%。然後向製得重質碳酸鈣漿料中加入40kg月桂酸咪唑啉兩性表面活性劑，攪拌1.0小時，得到重鈣漿料，漿料可以直接用作造紙填料。
實施例3
將4噸600目重質碳酸鈣粉加入到1.3噸去離子水中，攪拌製成漿料，並向漿料中加入80kg聚丙烯酸鈉分散劑，充分攪拌，使漿料獲得良好的流動性。然後用泵將漿料送入一臺300升剝片機，用剝片機對重質碳酸鈣進行研磨，製得重質碳酸鈣漿料，其中小於2µm含量30%。然後向製得重質碳酸鈣漿料中加入80kg月桂酸咪唑啉兩性表面活性劑，攪拌0.7小時，得到重鈣漿料，漿料可以直接用作造紙填料。
實施例4
將4噸200目重質碳酸鈣粉加入到5噸去離子水中，攪拌製成漿料，並向漿料中加入10kg聚丙烯酸鈉分散劑，充分攪拌，使漿料獲得良好的流動性。然後用泵將漿料送入一臺300升剝片機，用剝片機對重質碳酸鈣進行研磨，製得重質碳酸鈣漿料，其中小於2µm含量40%。然後向製得重質碳酸鈣漿料中加入30kg月桂酸咪唑啉兩性表面活性劑，攪拌0.8小時，得到重鈣漿料，漿料可以直接用作造紙填料。
實施例5
將4噸300目重質碳酸鈣粉加入到4噸去離子水中，攪拌製成漿料，並向漿料中加入50kg聚丙烯酸鈉分散劑，充分攪拌，使漿料獲得良好的流動性。然後用泵將漿料送入一臺300升剝片機，用剝片機對重質碳酸鈣進行研磨，製得重質碳酸鈣漿料，其中小於2µm含量50%。然後向製得重質碳酸鈣漿料中加入70kg月桂酸咪唑啉兩性表面活性劑，攪拌0.9小時，得到重鈣漿料，漿料可以直接用作造紙填料。
實施例6
對比實施例1、2、3、4、5，分別是實施例1、2、3、4、5的漿料在進高壓均質機之前取的樣進行的磨耗試驗數據。