一种高剪切条件下提高填料留着率和改善纸张匀度的方法与流程

本发明涉及在高剪切条件下生产高灰分纸张的生产领域，尤其涉及用壳聚糖/蒙脱土双元微粒助留或壳聚糖/阳离子聚丙烯酰胺/蒙脱土三元助留体系提高高速纸机填料留着率和纸张匀度，并改善成纸强度的技术方法。

背景技术

造纸化学品分为功能性和控制性两种，其中助留助滤剂用于提高纸张的填料留着和滤水速度，在造纸工业得到了广泛应用。但是传统的单元助留剂在提高纸张填料留着、增加灰分的同时，由于细小组分的絮聚，又会使纸张匀度的降低，从而导致纸张物理强度的降低。

传统的微粒助留系统如阳离子聚丙烯酰胺/膨润土体系广泛应用在高速纸机，提高了纸料滤水速度和填料留着，但是由于使用了化学合成高分子聚合物，不容易降解，在造纸白水系统中容易累积，会导致造纸机运行不正常，导致纸张产品质量下降。同时，由于大量废纸纤维大量使用，打破了造纸湿部动态化学平衡，影响到各种化学品的使用功效。因此，实现造纸绿色生产，采用可生物降解性、环境友好性的绿色生物性物质，是实现青山绿水、绿色造纸的大势所趋。

技术实现要素：

发明目的：针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种生物基壳聚糖/蒙脱土微粒助留系统及其在高剪切条件下提高填料留着率和改善纸张匀度的方法，在提高填料留着、改善纸张匀度的同时，解决了由于灰分增加而导致纸张强度下降的问题。

技术方案：本发明生物基壳聚糖/蒙脱土微粒助留系统，采用的壳聚糖脱乙酰度为80-95％，壳聚糖用量为绝干纤维原料质量的0.03-0.1％，蒙脱土用量为绝干纤维原料质量的0.1-0.5％，阳离子聚丙烯酰胺为绝干纤维质量的0.03-0.1％。

用1-3％的乙酸为溶剂，配制成浓度为0.5-1％(v/v)的壳聚糖溶液。将一定量的壳聚糖溶液添加到浆浓为3-5％的纸料中，在300-500rpm的搅拌速度下搅拌30-40s，加入浓度为0.3-0.8％的蒙脱土分散液，在1000-2000rpm的高剪切速率下搅拌10-20s后，上网抄造纸张。

用1-3％的乙酸为溶剂，配制成浓度为0.5-1％(v/v)的壳聚糖溶液。将壳聚糖溶液添加到浆浓为3-5％的纸料中，在300-500rpm的搅拌速度下搅拌30-40s。加入一定量浓度为0.05-0.1％的阳离子聚丙烯酰胺溶液，在300-500rpm转速下继续搅拌20-30s后，加入浓度为0.3-0.8％的蒙脱土分散液，在1000-2000rpm的剪切速率下搅拌10-20s后，上网抄造纸张。

工作原理：本发明针对高填料添加量、高二次纤维配比量的高车速纸机，提供了一种绿色环保、提高填料留着、改善匀度的方法，解决了灰分保留高而纸张强度低的矛盾。

有益效果：与现有技术相比，本发明可以在高剪切力的条件下，在提高纸张填料留着率、减少纤维絮聚、改善匀度的同时，减少对纸张强度的影响，解决了纸张灰分高而导致的强度指标低的矛盾。

附图说明

图1生物基壳聚糖/蒙脱土(阳离子聚丙烯酰胺)微粒助留系统添加流程图；

图2普通微粒助留系统纸张中填料留着状态图；

图3壳聚糖/蒙脱土微粒助留系统纸张中填料留着状态图；

图4壳聚糖/阳离子聚丙烯酰胺/蒙脱土纸张中填料留着状态图。

具体实施方式

实例1

按照壳聚糖用量：膨润土配比量分别为0ppm:0ppm；1000ppm：0ppm；1000ppm：3000ppm三个不同比例加入纸料中；纸料配比为针叶木浆：阔叶木浆：废纸浆为15％：50％：，35％，填料碳酸钙添加量为30％(相对于绝干纤维量)，蒙脱土浓度为0.3％，按照图1所示的工艺流程进行添加，将壳聚糖溶液添加到成浆池中，添加白水进行浆料的稀释。经过冲浆泵的高剪切后，加入蒙脱土分散液，喷浆上网进行抄造；并测定对纸料助留助滤性能及成纸物理性能的影响。

表1为壳聚糖单元助留系统与壳聚糖/蒙脱土微粒助留体系应用效果的比较

表1

对比表1表格数据，可以得出壳聚糖/蒙脱土微粒助留体系不但可以提高填料留着率和匀度，而且能提高纸张的抗张强度。

实例2

按照壳聚糖用量：膨润土配比量分别为0ppm:0ppm；1000ppm：0ppm；1000ppm：3000ppm三个不同比例加入纸料中；纸料配比为针叶木浆：阔叶木浆：废纸浆为15％：50％：，35％，填料碳酸钙添加量为30％(相对于绝干纤维量)，蒙脱土浓度为0.8％，按照图1所示的工艺流程进行添加，并测定对纸料助留助滤性能及成纸物理性能的影响。

表2

对比表2表格数据，可以得出壳聚糖/蒙脱土微粒助留体系不但可以提高填料留着率和匀度，而且能提高纸张的抗张强度。蒙脱土浓度的增加，可以提高填料留着率，但是匀度指数和抗张强度略有下降。

实例3

壳聚糖/蒙脱土用量分别为0.1％、0.3％；阳离子聚丙烯酰胺/壳聚糖/蒙脱土用量分别为0.05％、0.05％、0.3％。填料碳酸钙添加量为30％(相对于绝干纤维量)，按照图1所示工艺流程进行添加，并测定对纸料助留助滤性能及成纸物理性能的影响。

表3为壳聚糖/蒙脱土微粒助留体系、壳聚糖/阳离子聚丙烯酰胺/蒙脱土体系与阳离子聚丙烯酰胺/蒙脱土体系应用效果的比较。

表3

对比表3表格数据，可以得出壳聚糖/蒙脱土体系、壳聚糖/阳离子聚丙烯酰胺/蒙脱土体系不仅能提高填料留着率，改善匀度，而且对纸张强度的负面影响要小于传统的阳离子聚丙烯酰胺/蒙脱土体系。

如图1所示，添加普通助留剂，可以发现形成比较大的絮团，在提高纸张填料留着率的同时，降低了纸张强度。

如图2所示，添加壳聚糖/蒙脱土微粒助留系统，可以发现形成比较细小的的微粒絮团，在提高纸张填料留着率的同时，不会减少纤维之间的相对结合面积，因此不会降低纸张强度。

实施例4

壳聚糖/蒙脱土用量分别为0.1％、0.3％；阳离子聚丙烯酰胺/壳聚糖/蒙脱土用量分别为0.1％、0.05％、0.3％。填料碳酸钙添加量为30％(相对于绝干纤维量)，按照图1所示工艺流程进行添加，并测定对纸料助留助滤性能及成纸物理性能的影响。

表3为壳聚糖/蒙脱土微粒助留体系、壳聚糖/阳离子聚丙烯酰胺/蒙脱土体系与阳离子聚丙烯酰胺/蒙脱土体系应用效果的比较。

表4

对比表4表格数据，可以得出壳聚糖/蒙脱土体系、壳聚糖/阳离子聚丙烯酰胺/蒙脱土体系不仅能提高填料留着率，改善匀度，而且对纸张强度的负面影响要小于传统的阳离子聚丙烯酰胺/蒙脱土体系。增加阳离子聚丙烯酰胺的用量，填料留着率、匀度指数和抗张指数出现下降趋势，主要由于阳离子聚丙烯酰胺容易形成细小组分的絮聚，从而影响到纸张匀度。