树脂型亮光胶印油墨用纳米碳酸钙的生产方法及装置与流程

本发明涉及一种纳米碳酸钙的生产工艺，特别是树脂型亮光胶印油墨用纳米碳酸钙的生产方法及装置。

背景技术：

1、纳米碳酸钙又称超微细碳酸钙，粒径在1～100nm之间，由于纳米级碳酸钙粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应，在补强性、透明性、分散性、触变性和流平性等方面都显示出明显优势。将其填充在橡胶、塑料中能使制品表面光艳、伸长度大、抗张力高、抗撕力强、耐弯曲、龟裂性良好，是优良的白色补强性填料。纳米碳酸钙在各个领域中被广泛应用，纳米碳酸钙作为一种资源节约型、环境友好型材料在社会经济生活中发挥着越来越大的作用。

2、纳米碳酸钙的合成过程是ca2悬浮液在co2气体存在下的碳酸化反应，它涉及到气液固三相并存，是一个在三相界面上的质量传递及能量交换过程。上述的过程中，最终的产品是以结晶的方式形成粒子的。纳米碳酸钙晶体的形成包括晶核的生成和晶体的生长两个阶段。在一定的溶解条件下，当过饱和度较高时，caco3晶核的生成速率大于晶体生长速率，此时析出的晶核越多，得到caco3颗粒粒径越小，反之当过饱和度较低时，caco3的晶核形成速度小于其晶体生长速度，得到的caco3颗粒粒径越大。因此，控制溶质的过饱和度即溶质的生成速率是制备纳米碳酸钙粒子的关键。

3、随着国内纳米碳酸钙产业的快速发展，油墨用碳酸钙也经历了从无到有，从小到大的过程。油墨用碳酸钙需要具有良好的光泽、透明、稳定、快干等特性。但是目前对于油墨用碳酸钙的制造工艺制得的油墨用碳酸钙，其质量也只是介于半透明油墨钙和透明油墨钙之间，不能满足国内油墨生产行业的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种树脂型亮光胶印油墨用纳米碳酸钙的生产方法及装置。本发明具有制得的纳米碳酸钙粒径小，具有分散性、透明性、高光泽度的特点。

2、本发明的技术方案：树脂型亮光胶印油墨用纳米碳酸钙的生产方法，包括以下步骤：

3、s1、将氢氧化钙料浆加入碳化釜，调节氢氧化钙料浆的浓度为8～10％；

4、s2、在碳酸钙颗粒成核初期，加入氢氧化钙重量的1～2％的蔗糖和分散剂，调整搅拌速度为600～2500rpm/min，通入含微气泡型的co2气体的混合气体进行碳化反应，co2气体的体积浓度为30～45％，按照每克氢氧化钙计，混合气体的通入速度为10～20l/h；

5、s3、碳化后的纳米碳酸钙溶液加入活化釜进行表面处理，升高温度至70～90℃，加入碳酸钙重量的1～2％的树脂酸包覆剂，搅拌速度为100～500rpm/min，搅拌时间为1.5～2.5h；

6、s4、将表面处理后的纳米碳酸钙进行过滤、洗涤、于105～120℃下闪蒸干燥、粉碎处理，得树脂型光胶印油墨用纳米碳酸钙。

7、前述的树脂型亮光胶印油墨用纳米碳酸钙的生产方法中，碳化反应中，碳化起始温度为30～40℃，碳化过程温度为40～60℃。

8、前述的树脂型亮光胶印油墨用纳米碳酸钙的生产方法中，碳化过程中，当碳化体系粘度大于1000pa·s时，搅拌速度为2000～2500r/min；当碳化体系粘度为500～1000pa·s时，搅拌速度为1000～2000r/min；当碳化体系粘度小于500pa·s时，搅拌速度为600～1000r/min。

9、前述的树脂型亮光胶印油墨用纳米碳酸钙的生产方法中，当碳化反应至浆料的ph值在7～8时，将co2的气量降为反应气量的1/(8～15)，将co2的通入速度降为反应通入速度的1/(8～15)，进行低气量低速度的晶体修饰。

10、前述的树脂型亮光胶印油墨用纳米碳酸钙的生产方法中，步骤s4中，树脂酸对纳米碳酸钙进行表面处理前，按照体积比为1：2～4，用液碱对树脂酸进行乳化。

11、树脂型亮光胶印油墨用纳米碳酸钙的生产装置，应用于上述的树脂型亮光胶印油墨用纳米碳酸钙的生产方法，包括表面处理装置和干燥装置，所述表面处理装置包括活化釜，活化釜的底部设有出料管，活化釜内设有经搅拌电机驱动的搅拌组件，所述搅拌组件包括搅拌轴，搅拌轴上沿着高度方向依次设有搅拌杆、多层搅拌盘和螺旋状搅拌叶，所述活化釜和出料管的釜壁内均设有加热夹层，活化釜的加热夹层内设有第一蒸汽盘管；出料管的加热夹层内设有第二蒸汽盘管。

12、前述的树脂型亮光胶印油墨用纳米碳酸钙的生产装置中，所述搅拌杆呈多次弯折结构，搅拌杆的外端设有与活化釜的内壁面相贴合的刮板；所述多层搅拌盘包括若干沿着搅拌轴的高度依次分布的分散盘，多个分散盘的直径从上至下依次增大；所述螺旋状搅拌叶的叶径由上往下依次减小，螺旋状搅拌叶的小端伸入到出料管内。

13、前述的树脂型亮光胶印油墨用纳米碳酸钙的生产装置中，所述出料管的外部包覆有电磁铁环，电磁铁环上缠绕有线圈，电磁铁环的外部设有保护罩，保护罩内设有若干呈环形分布的磁性碰撞块，磁性碰撞块经连接弹簧与保护罩连接，电磁铁环上设有与磁性碰撞块对应的防撞块。

14、前述的树脂型亮光胶印油墨用纳米碳酸钙的生产装置中，所述干燥装置包括干燥主机，干燥主机的左右两侧均设有旋转方向相反的分散电机，分散电机的输出轴上设有伸入到干燥主机内的分散杆，分散杆上设有呈十字形的分散叶片和呈u形的分散框，分散叶片与分散杆之间设有加热片；干燥主机的壁面内设有加热层，加热层内设有沿着加热层弯曲分布的热风管和蒸汽管，热风管和蒸汽管上均设有将热风或者热蒸汽通入干燥主机的搅拌风机，搅拌风机包括设置在分散杆上的引流叶片和呈螺旋状结构的旋风叶片，引流叶片靠近分散电机，旋风叶片远离分散电机。

15、前述的树脂型亮光胶印油墨用纳米碳酸钙的生产装置中，所述干燥主机的壁面包括内侧的导热罩和外侧的隔热罩，加热层位于导热罩和隔热罩之间，加热层内设有若干吸音块，吸音块的外部缠绕有加热丝，每两个相邻吸音块之间设有减震弹簧。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

17、本发明优化升级传统的纳米碳酸钙的碳化工艺，通过控制油墨用纳米碳酸钙生产加工体系的反应温度、反应物浓度、co2气量、晶型控制剂、分散剂、搅拌速率等参数来实现过饱和度的改变，从而实现对粒子尺寸、形貌及团聚状态、分散稳定性的控制。

18、该方法得到的树脂型亮光胶印油墨用纳米碳酸钙，呈立方形，平均粒径在30nm左右，且粒度分布窄，粒子形貌规整、均匀，具有良好的耐磨性、流动性和弹性，不仅可以满足在油墨体系中的分散性、透明性、高光泽度等基本要求，而且可以有效改善油墨的快干性，解决由碱性填料引发的油墨胶化、结块、变稠等难题，极好地适用于印刷领域。

19、本发明用来制备油墨用纳米碳酸钙的表面处理装置，通过搅拌杆、多层搅拌盘和螺旋状搅拌叶组合构成的搅拌组件，从上至下对树脂酸包覆剂和纳米碳酸钙进行不同程度和范围的搅拌，使得树脂酸包覆剂在纳米碳酸钙表面的均相成核，均匀活化包覆在纳米碳酸钙的表面，降低粒子间的相互作用，减少团聚，提升纳米碳酸钙产品的透明度和光泽度。

20、通过向第一蒸汽盘管内通入蒸汽或者冷却水，控制表面处理反应的温度，在保证产品质量的同时降低能耗和物料消耗。通过向第二蒸汽盘管内通入热蒸汽，将出料管内的物料温度加热，从而降低出料管内的物料粘度，提高出料管内物料的流动性，加快出料，避免堵塞出料管。