专利名称：碳酸钙复合纤维的制造方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于造纸技术领域，涉及一种制造碳酸钙复合纤维的技术，具体地说，是 一种碳酸钙复合纤维的制造方法及其在纸张生产过程中的应用。
背景技术：
随着造纸技术的不断发展，填料变成了各类纸张的基本原料，以质量表示时，这 种材料现在代表了纸中最大的非纤维组分。随着大规模酸法造纸已向碱法造纸转变， 碳酸钙(PCC)作填料也已被大规模地应用于造纸中作填料。
碳酸钙填料的应用使得纸张的大多数性能得到了改善1)填满纸页的空隙，改
善纸页结构；2)提高纸张白度、不透明度和光泽度等表面性能；3)提高纸张的平滑 度、透印性和吸墨性等印刷性能；4)代替纤维，降低成本。
而填料自身与纤维之间并没有很强的结合力，因此，当填料添加量不断增加时， 必然会导致纸张强度下降，在纸张印刷使用过程中又会导致分层、拉毛等现象产生； 同时在纸张抄造过程中，碳酸钙填料的保留率较低，必将导致原料的利用率降低，进 而导致白水浓度增加。
在生产中要求在提高碳酸钙填料用量前提下，维持纸张强度等物性，并提高碳酸 钙填料的保留，降低纸张生产成本。而目前所有的加填方式均不能满足上述要求。
发明内容
为了克服现有碳酸钙填料加填方式存在的问题，本发明的目的在于提供一种碳酸 钙复合纤维的制备方法及其在纸张生产过程中的应用，本发明在提高碳酸钙填料用量 前提下，纸张品质不下降；并克服目前所用加填方式下，碳酸钙填料留着率低的问题。
本发明的目的是通过以下技术手段实现的
一种碳酸钙复合纤维的制造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤 1)将纸浆纤维浸泡于氢氧化钙碱性溶液中，使得纸浆纤维得到充分润涨细胞腔 扩大，且不导致该纸浆纤维在碱性溶液中发生木素溶解而得率降低，并使氢氧化钙溶液渗透至纸桨纤维的细胞腔内；氢氧化钙溶液的浓度为10~30%，氢氧化钙溶液用量 占纸浆纤维绝干的20~50%，浸泡时间0.5~2小时；
2) 浸渍结束后，在20 45'C温度条件下，向溶液体系中通入C02气体，C02气 体先与渗入至纤维细胞腔内的钙离子发生反应，生成碳酸钙填料；再与体系中的氢氧 化钙发生反应生成碳酸钙填料，且均匀析出生成于纤维表面;
3) 待体系pH降至6 7时，终止反应，生成碳酸钙复合纤维，其中碳酸钙的含 量占纸浆纤维绝干量的20~50%。
本发明中，所述氢氧化钙碱性溶液为制备PCC所用氢氧化钙溶液。所述氢氧化钙 溶液浓度为5~40%。
所述纸浆纤维为高得率浆中的一种或几种混合物。所述高得率浆选自漂白化学热 磨机械浆(BCTMP)、碱性过氧化氢机械浆(APMP)中的一种或几种混合物。 本发明所述C02气体可以是烟道气；0)2含量在20~30%。
利用本发明所述碳酸钙复合纤维的制造方法得到的碳酸钙复合纤维可应用于含 有植物纤维类纸张抄造中。
本发明将由高得率浆中的一种或几种混合而成的纸浆纤维浸渍于氢氧化钙溶液 中，由于浓度差的存在，部分氢氧化钙会透过纤维细胞表面渗入至纤维细胞腔内，浸 渍一段时间后向体系中通入含有C02气体的烟道气，在特定温度条件下发生沉淀碳酸 钙的反应。在纤维细胞腔内会生成部分碳酸钙颗粒，同时C02气体会与溶液中的氢氧 化钙反应生成碳酸钙，与纤维表面均匀析出、吸附于高得率浆的纤维表面。将此方法 制得的碳酸钙复合纤维应用于纸张抄造中，可以改善直接碳酸钙加填对纸张强度的影 响，同时可以提高碳酸钙填料的保留率，降低生产成本。
本发明可生成碳酸钙复合纤维产品，其中有部分碳酸钙可生成于纤维细胞腔内。 本发明所制得的碳酸钙复合纤维，可以应用于所有含有植物纤维的纸张抄造中。 与现有技术相比，本发明将碳酸钙填料生成于纤维细胞腔内，以及纤维表面，可 以增加碳酸钙填料与纤维之间的结合能力，进而可以减少因填料增加对成纸强度的影 响，改善纸张品质，同时可以提高碳酸钙填料的保留率。使用此发明制得碳酸钙复合纤维与未采用此方法处理的纤维，抄造相同定量，相 同灰份的纸张，实验结果发现在相同灰分条件下，使用此发明抄造得到的纸张各强 度物性均有提高，且系统总保留由75%提升至78%，系统灰分保留由43%提升至 75~80%。
在使用此发明制得的碳酸钙复合纤维与未采用此方法处理的纤维，抄造相同定 量，但成纸灰份不同的纸张，实验结果发现在提升成纸灰份3%前提下，碳酸钙复 合纤维成纸物性依然能够维持与使用未处理纤维抄造低灰份成纸强度相当。
具体实施方式
实施例1
将高得率浆BCTMP绝干30g浸泡于浓度为12%的氢氧化钙溶液中，氢氧化钙溶 液为72g，系统温度控制在30'C，并保持低速均匀搅拌，并向系统中补充1L水，浸 泡时间为30分钟，然后向BCTMP与氢氧化钙混合溶液中通入含有C02气体25%的 烟道气，待系统pH降至7时，终止反应，使用200目筛过滤得碳酸钙复合纤维。再 使用20%NBKP、 40%LBKP、 20%碳酸钙复合纤维进行配抄定量70g/m2纸张，在提 升纸张灰份2%的前提下，与使用传统加填方式提升成纸灰份2%相比，成纸物性相当， 灰份保留从53.2%提升至57.3%;与未采取任何措施，定量相同，灰份低2%成纸相比， 成纸物性相当。系统保留滤水相当。
实施例2
将高得率浆APMP绝干35g浸泡于浓度为12%的氢氧化钙溶液中，氢氧化钙溶液 为80g，系统温度控制在35'C，并保持低速均匀搅拌，并向系统中补充1.2L水，浸 泡时间为45分钟，然后向APMP与氢氧化钙混合溶液中通入含有C02气体25%的烟道 气，待系统pH降至6.8时，终止反应，使用200目筛过滤得碳酸钙复合纤维。再使 用2096NBKP、 40%LBKP、 20%碳酸钙复合纤维进行配抄定量60g/V纸张，在提升纸张灰 份1.7%的前提下，与使用传统加填方式提升成纸灰份2%相比，成纸物性相当，灰份 保留从51. 3%提升至56. 3%;与未采取任何措施，定量相同，灰份低2%成纸相比，成
5纸物性相当。系统保留滤水相当。 实施例3
将高得率浆BCTMP和APMP (各50%)绝干30g浸泡于浓度为12%的氢氧化钙 溶液中，氢氧化钙溶液为72g，系统温度控制在40'C，并保持低速均匀搅拌，并向系 统中补充1L水，浸泡时间为60分钟，然后向BCTMP&APMP与氢氧化钙混合溶液 中通入含有C02气体25。/。的烟道气，待系统pH降至6.5时，终止反应，使用200目 筛过滤得碳酸钙复合纤维。再使用20%NBKP、 40%LBKP、 20%碳酸钙复合纤维进行 配抄定量80g/ri^纸张，在提升纸张灰份2%的前提下，与使用传统加填方式提升成纸 灰份2%相比，成纸物性相当，灰份保留从53.3%提升至58.3%;与未采取任何措施， 定量相同，灰份低2%成纸相比，成纸物性相当。系统保留滤水相当。
权利要求
1、一种碳酸钙复合纤维的制造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤1)将纸浆纤维浸泡于氢氧化钙碱性溶液中，使得纸浆纤维得到充分润涨细胞腔扩大，且不导致该纸浆纤维在碱性溶液中发生木素溶解而得率降低，并使氢氧化钙溶液渗透至纸浆纤维的细胞腔内；氢氧化钙溶液的浓度为10～30％，氢氧化钙溶液用量占纸浆纤维绝干的20～50％，浸泡时间0.5～2小时；2)浸渍结束后，在20～45℃温度条件下，向溶液体系中通入CO2气体，CO2气体先与渗入至纤维细胞腔内的钙离子发生反应，生成碳酸钙填料；再与体系中的氢氧化钙发生反应生成碳酸钙填料，且均匀析出生成于纤维表面；3)待体系pH降至6～7时，终止反应，生成碳酸钙复合纤维，其中碳酸钙的含量占纸浆纤维绝干量的20～50％。
2、 根据权利要求1所述的碳酸钙复合纤维的制造方法，其特征在于所述氢氧 化钙碱性溶液为制备PCC所用氢氧化钙溶液。
3、 根据权利要求2所述的碳酸钙复合纤维的制造方法，其特征在于所述氢氧 化钙溶液浓度为5~40%。
4、 根据权利要求1所述的碳酸钙复合纤维的制造方法，其特征在于所述纸浆 纤维为高得率浆中的一种或几种混合物。
5、 根据权利要求4所述的碳酸钙复合纤维的制造方法，其特征在于所述高得 率浆选自BCTMP、 APMP中的一种或几种混合物。
6、 根据权利要求1所述的碳酸钙复合纤维的制造方法，其特征在于，步骤2)中 所述C02气体是烟道气；C02含量在20~30%。
7、 权利要求1至6中任一项碳酸钙复合纤维的制造方法得到的碳酸钙复合纤维 在含有植物纤维类纸张抄造中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种碳酸钙复合纤维的制造方法及其在纸张抄造过程中的应用。碳酸钙复合纤维是将高得率浆与氢氧化钙溶液浸渍0.5～2小时后，使得纤维得到充分润涨，且细胞腔得到润涨扩大，部分氢氧化钙溶液渗透至纤维细胞腔内，再向溶液中通入CO<sub>2</sub>混合气体，当系统pH降至6～7时，反应结束，生成碳酸钙复合纤维。取制得的碳酸钙复合纤维与NBKP、LBKP配抄，可以在提升成纸灰份至少3％时，维持纸张品质。碳酸钙复合纤维如在制浆厂或造纸厂中应用将具有空前的意义。
文档编号D21C9/00GK101492893SQ20091002496
公开日2009年7月29日 申请日期2009年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者王仁荣 申请人:金东纸业(江苏)股份有限公司