一种提高纸张强度的方法及纸张与流程

1.本发明涉及造纸技术领域，特别是涉及一种提高纸张强度的方法及纸张。


背景技术：

2.随着国内新媒体行业的不断发展，传统以纸为媒介的书刊杂志等行业越来越萎缩；因此相关造纸行业产能过剩就显得越来越明显，行业竞争愈发激烈。与此同时原材料价格上涨明显，导致产品利润进一步下滑，企业生存举步维艰，众多造纸企业迫于压力不得不面临着转型与停产的局面。与此同时随着国家环保要求不断提高，造纸行业作为传统能耗大户，节能减排和绿色生产的紧迫性越来越高。
3.常规造纸使用的原料主要有化学浆、机械浆。化学浆特点是强度高，得率低，机械浆(含bctmp、apmp等)特点是强度低，厚度高，得率高。apmp(碱性过氧化氢化学机械浆)作为高得率浆，在纸张纤维原料中增加使用量能够有效降低吨纸成本，同时还满足环保和绿色生产的要求。但apmp相对于化学浆纤维，由于纤维强度低的原因，限制了其在铜版原纸中使用比例；同时由于apmp浆料木素含量高、白度低，又使得在高白纸种中使用apmp时会影响到成纸白度，需要增加荧光增白剂用量来维持成纸白度。
4.现有的提升纸张强度的手段一般有直接使用增干强剂、提升长纤浆nbkp(漂白针叶木浆)比例、减少填料用量或填料改性等方法来提升强度。但干强剂作为化工原料同样不环保、成本还高；提升nbkp比例、减少填料用量就是提高了浆料单耗。


技术实现要素：

5.本技术主要解决的技术问题是提供一种提高纸张强度的方法及纸张，能提升纸张强度、提高apmp用量。
6.为解决上述问题，本技术提供了一种提高纸张强度的方法，包括：向apmp中加入阳离子增强性聚合物，并对混合有所述阳离子增强性聚合物的所述apmp进行磨浆处理，得到由所述阳离子增强性聚合物包覆的apmp；利用预处理剂对填料进行包覆处理，得到包覆填料；将所述包覆填料与由所述阳离子增强性聚合物包覆的apmp按照绝干比例进行混合，并经过2～3段静态混合器充分混合搅拌后，进行配浆处理并抄造制成纸张。
7.在一优选实施例中，所述阳离子增强性聚合物包括阳离子聚丙烯酰胺、阳离子淀粉中的一种或多种。
8.在一优选实施例中，所述阳离子增强性聚合物为阳离子聚丙烯酰胺，所述阳离子聚丙烯酰胺的添加量为所述apmp的10～15kg/吨。
9.在一优选实施例中，所述向apmp中加入阳离子增强性聚合物，并对混合有所述阳离子增强性聚合物的所述apmp进行磨浆处理的步骤，包括：控制所述apmp的磨浆浓度在5.0～5.5％。
10.在一优选实施例中，所述填料包括沉淀碳酸钙和/或研磨碳酸钙；所述预处理剂包括阳离子聚合物、阳离子淀粉或絮凝剂中一种或多种。
11.在一优选实施例中，所述预处理剂为阳离子淀粉，所述包覆填料的粒径达到25.0～40.0μm。
12.在一优选实施例中，所述绝干比例为所述包覆填料的绝干量与所述apmp的绝干量的比例为0.8/1。
13.在一优选实施例中，所述向apmp中加入阳离子增强性聚合物，并对混合有所述阳离子增强性聚合物的所述apmp进行磨浆处理的步骤，包括：向浓度为4％，游离度为250ml的所述apmp中加入所述阳离子增强性聚合物。
14.在一优选实施例中，所述纸张的白度不小于85％。
15.本技术还提供了一种纸张，该纸张由上述任意一实施例中的提高纸张强度的方法制成。
16.本技术的有益效果是：通过在对apmp进行磨浆前加入阳离子增强性聚合物，再进行磨浆处理，使apmp在阳离子增强性聚合物的作用下形成空间网络结构，并利用预处理剂对填料进行包覆处理，最后将经过包覆处理的填料与形成空间网络结构的apmp按照一定的绝干避免进行混合，抄造制得的纸张灰分增加，apmp用量增加，从而减少了吨纸化学浆耗用量、减少了荧光增白剂的用量。该制作方法工艺流程简单，更符合绿色造纸的发展趋势。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本技术提高纸张强度的方法一实施例的流程示意图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的每一个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
21.本技术提出了一种提高纸张强度的方法，如图1所示，图1是本技术提高纸张强度的方法一实施例的流程示意图。该方法包括以下步骤：
22.s11：向apmp中加入阳离子增强性聚合物，并对混合有阳离子增强性聚合物的apmp进行磨浆处理，得到由所述阳离子增强性聚合物包覆的apmp。
23.其中，apmp为碱性过氧化氢化学机械浆，是一种高得率浆。
24.在本实施例中，阳离子增强性聚合物包括阳离子聚丙烯酰胺、阳离子淀粉中的一种或多种。也就是说，阳离子增强性聚合物包括但不限于阳离子聚丙烯酰胺、阳离子淀粉。
m/g，内聚力为1.01kg cm，纸张性能较优。而在方案8#中，在磨浆前加入10kg/吨和10kg/吨的阳离子淀粉，成纸后的纸张抗张力为25.8n m/g，内聚力为1.04kg cm，其性能同样较优，但相较于方案2#来说，在增加了同等剂量的阳离子淀粉的情况下，并未明显提高纸张的抗张力和内聚力。而且从表中可以看出，向apmp中添加阳离子聚丙烯酰胺cpam的效果明显优于添加阳离子淀粉的效果。
32.本技术还验证在磨浆后向apmp中加入阳离子增强性聚合物的成纸强度。具体请参阅表2。
33.表2apmp手抄片的强度
[0034][0035][0036]
从表2和表1中可以看出，同等用量下，在磨浆后加入阳离子增强性聚合物的效果不如在磨浆前加入阳离子增强性聚合物的效果。
[0037]
步骤s12：利用预处理剂对填料进行包覆处理，得到包覆填料。
[0038]
其中，填料包括沉淀碳酸钙pcc和/或研磨碳酸钙gcc。
[0039]
预处理剂包括阳离子聚合物、阳离子淀粉或絮凝剂中一种或多种。
[0040]
在一优选实施例中，预处理剂为阳离子淀粉，即选择阳离子淀粉对填料进行包覆处理。其中，经过阳离子淀粉处理后的填料最优包覆粒径可达到25.0～40.0μm。
[0041]
其中，填料包覆过程是通过电荷作用以及高分子聚合物的絮凝效果来提高填料的平均粒径、降低填料的比表面积。包覆填料平均粒径的增加、比表面积的降低，能有效减小填料对纤维间氢键结合的影响(填料比表面积越大，抄纸时对纤维间氢键结合的影响越明显)，同时由于填料表面包裹了阳离子聚合物，因此能够提高填料与纤维的结合牢度，从而最终使得抄造纸张的强度得到提高。包覆填料还有利于提高填料在抄造过程中的灰分保留，减少保留助剂的加入量。
[0042]
本技术对经过预处理剂处理后的填料进行纸机运作性能效果评估以及成纸性能效果评估。在具体实施例中，取不同预处理剂对填料进行包覆处理，模拟纸机抄造流程，保持浆料配比、填料添加、湿端化药添加等条件均相同，进行配浆，评估滤水性和灰分保留变化，具体测试结果请参阅表3；以及进行抄片评估强度变化，具体测试结果请参阅表4。
[0043]
表3不同预处理剂包覆处理填料的纸机运作性能效果评估
[0044][0045]
[0046][0047]
其中，方案9#为对照组，在浆料配比为：nbkp(针叶木浆)占20％，lbkp(阔叶木浆)占65％，机械浆15％中，不用预处理剂对填料进行包覆处理时，填料的平均粒径在处理前和处理后的变化可以忽略，填料添加量为20％，湿端阳离子淀粉添加量为8.0kg/吨纸，助留剂添加量为0.3kg/吨纸，纸机的滤水性能为320ml，纤维的灰分保留为76.2％。方案14#中，在浆料配比为：nbkp(针叶木浆)占20％，lbkp(阔叶木浆)占65％，机械浆15％中，用12kg/填料(2.4kg/吨纸)的阳离子淀粉对填料进行预处理，填料的平均粒径在处理后变为30μm，填料添加量为20％，湿端阳离子淀粉添加量为5.6kg/吨纸(实际用量为8.0kg/吨纸)，助留剂添加量为0.3kg/吨纸时，纸机的滤水性能为345ml，纤维的灰分保留为89.0％，此时纸机的滤水性能最好，且纤维的灰分保留也达到80％以上，方案14#为较优的预处理方案。从表3中可以看出，添加预处理剂对填料进行包覆处理能提高填料的平均粒径。其中，填料平均粒径在25.0～40.0μm之间最优。
[0048]
表4不同预处理剂包覆处理填料的纸张性能效果评估
[0049]
[0050]
[0051][0052]
从表4中可以看出，在对比方案9#中，未经过预处理剂处理的填料制作的纸张在定量为60g/m2的情况下，纸张的抗张力为35n
·
m/g，内聚力1.8kg
·
cm，纸张的灰分为19.8％。在方案14#中，选取60g/m2的填料制成的纸张的抗张力达到41.2n
·
m/g，内聚力20.9kg
·
cm，纸张的灰分为20.5％。在纸机运作良好的前提下，制成的纸张的抗张力、内聚力以及灰分都达到良好，尤其抗张力达到最优。
[0053]
步骤s13：将包覆填料与由阳离子增强性聚合物包覆的apmp按照绝干比例进行混合，并经过2～3段静态混合器充分混合搅拌后，进行配浆处理并抄造制成纸张。
[0054]
在本步骤中，先将包覆的填料和包覆的apmp按照一定绝干比例进行混合，然后经过2～3段静态混合器进行充分混合，再将充分混合后的填料和apmp参与配浆处理，最后抄造成纸张。
[0055]
其中，绝干比例是指包覆填料的绝干量与处理后的apmp的绝干量的比例。在一优选实施例中，包覆填料的绝干量与处理后的apmp的绝干量的比例为0.8/1。
[0056]
具体包括将部分包覆后的填料与处理后的apmp按照一定的绝干比例进行混合，混合后的包覆填料和apmp经过2～3段静态混合器充分混合搅拌。由于阳离子聚合物的絮凝效果，能够让填料有效地吸附在apmp纤维表面，主要是负电荷表面，形成apmp/填料包裹体。apmp白度达到75～80％，而包覆了填料的apmp/填料包裹体白度不小于85％。从而可以减小apmp对纸张白度的影响，节省荧光增白剂用量，更符合绿色造纸的环保趋势，同时，将包覆后的淀粉吸附聚集在apmp表面，从而减少了填料对nbkp/lbkp纤维之间氢键结合的不良影响，进一步提高了纸张强度。
[0057]
本技术还对成型的纸张进行性效果评估。在具体实施例中，取预处理后的apmp浆料与包覆后的填料进行混合，按照相同的浆料配比、填料添加量，模拟纸机抄造流程，进行实验室抄片，评估纸张强度、白度等数据变化，具体测试结果请参阅表5。
[0058]
表5不同apmp与包覆填料混合比例的手抄纸性能评估
[0059][0060][0061]
其中，方案19#为对照实验，在对照实验中，apmp与填料均不进行预处理制得的纸张的标准白度为87.2％，纸张抗张力为36.3n
·
m/g，内聚力为1.86kg
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cm，实验室灰分为19.9％。从上表可以看出，方案23#中，当添加阳离子聚丙烯酰胺cpam10kg/吨到apmp进行预处理，添加阳离子淀粉12kg/吨填料(相当于2.4kg/吨纸)至填料进行预处理，使填料的平均包覆粒径达到32μm，混合比例为绝干包覆填料/绝干apmp为0.8/1.0，填料添加量为23％，湿端阳离子淀粉添加量为8kg/吨纸，助留剂添加量为0.3kg/吨纸时，纸机滤水为335ml，取定量60g/m2抄造成纸后的纸张标准白度达到88.6％，抗张力达到41.1n
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m/g，内聚力为2.20kg
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cm，实验室灰分为20.2％；此时纸张性能达到最优。从上述实验数据可以看出，经过预处理后形成的纸张的白度不小于85％。
[0062]
双胶纸种和高灰分铜版原纸使用了上述方案后，在维持相同的纸张强度条件下，灰分可提升1-2％左右，apmp用量提升1-2％；吨纸成本降低60～90元/吨。
[0063]
本实施例的有益效果是：工艺流程简单，流程改造费用低，经过预处理增加纸张灰分和apmp用量，减少了吨纸化学浆耗用量、减少了荧光增白剂的用量，更符合绿色造纸的发展趋势。
[0064]
本技术还提供一种纸张，其中，纸张由上述方案所述的提高纸张强度的方法制成的。在本实施例中，纸张的白度不小于85％。
[0065]
以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利保护范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。