造紙工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種造紙工藝，其包括如下步驟：提供羧基含量為0.06～1.5mmol/g的改性纖維；利用所述改性纖維配制混合漿，在所述混合漿中，所述改性纖維的含量為纖維絕干漿的1%～100%；以及利用所述混合漿抄造紙張。與現有技術相比，本發明所提供的造紙工藝具有良好的填料留著率。
【專利說明】造紙工藝
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種造紙工藝，尤其涉及一種能夠有效提高填料留著的造紙工藝。
【背景技術】
[0002] 在現代造紙工藝中，為了降低紙張生產成本和改善印刷性能，大量的無機填料被 添加到漿料系統中。由于天然植物纖維自身留著填料的能力很差，為了實現填料的留著，通 常會在紙漿中添加丙烯酰胺、淀粉等助留劑。
[0003] 然而，對于PCC (沉淀碳酸鈣）等粒徑較小、表面電荷性能接近中性的填料粒子來 講，采用向紙漿中添加丙烯酰胺、淀粉等助留劑的方式對填料的留著要較GCC (研磨碳酸 隹丐)、kaolin (高嶺土）等要差。。
[0004] 因此，如何能夠更有效地提高PCC等粒徑較小、表面電荷性能接近中性的填料粒 子的留著率是目前業界所普遍關注的問題之一。
【發明內容】
[0005] 有鑒于此，在傳統造紙工藝使用助留體系的基礎上，再提供一種能夠有效提商/ 補充填料留著性能的造紙工藝實為必要。
[0006] 一種造紙工藝，其包括如下步驟：提供羧基含量為0. 06?1. 5mmol/g的改性纖 維；利用所述改性纖維配制混合漿，在所述混合漿中，所述改性纖維的含量為纖維絕干漿的 1%?100% ;以及利用所述混合漿抄造紙張。
[0007] 優選的，所述改性纖維的羧基含量為0. 15?0. 5mmol/g。
[0008] 優選的，在所述混合漿中，所述改性纖維的含量為纖維絕干漿的10%?50%。
[0009] 優選的，在所述混合漿中，所述改性纖維的含量為纖維絕干漿的20%?40%。
[0010] 與現有技術相比，本發明所提供的造紙工藝通過利用羧基含量為〇.〇6? 1. 5mmol/g，優選為0. 15?0. 5mmol/g的改性纖維來作為抄造紙張的部分或者全部主體纖 維使用，利用改性纖維表面富含的羧基官能團促進了纖維的潤脹，增加纖維與纖維、纖維與 填料間結合力，形成更為致密的纖維網狀結構，通過這種網絡結構的機械截留和羧基官能 團的離子化作用，可以增加填料的留著，實現紙張的高加填量。
【具體實施方式】
[0011] 本發明實施方式提供的造紙工藝，其包括如下步驟：
[0012] 提供羧基含量為0· 06?1. 5mmol/g的改性纖維；
[0013] 利用所述改性纖維配制混合漿，在所述混合漿中，所述改性纖維的含量為纖維絕 干漿的1%?100% ;以及
[0014] 利用所述混合漿抄造紙張。
[0015] 優選的，所述改性纖維的羧基含量為0. 15?0. 5mmol/g。
[0016] 優選的，在所述混合漿中，所述改性纖維的含量為纖維絕干漿的10%?50%。
[0017] 進一步的，在所述混合漿中，所述改性纖維的含量為纖維絕干漿的20%?40%。
[0018] 優選的，在所述混合漿中，填料的添加量為纖維絕干漿的1%?80%。
[0019] 進一步的，在所述混合漿中，填料的添加量為纖維絕干漿的20%?60%。
[0020] 在本實施方式中，所述羧基含量為0. 06?1. 5mmol/g的改性纖維是采用TEMPO氧 化體系來對植物纖維進行羧基化改性所制得的。
[0021] 在本發明中，所述植物纖維主要指針葉材、闊葉材、禾草類及其它植物纖維原料。 在本實施方式中，優選針葉材和闊葉材纖維原料來作為羧基化改性的植物纖維。
[0022] 在本實施方式中，在所述TEMPO氧化體系中，主要包含催化劑、氧化劑以及輔助催 化劑三種物質，其中，催化劑為TEMPO或其衍生物，氧化劑可選擇次氯酸鹽、亞氯酸鹽、高氯 酸鹽、雙氧水、二氧化氯中的一種或多種，輔助催化劑可選擇碘化物、溴化物或者它們的混 合物。
[0023] 本實施方式中，通過利用TEMPO氧化體系對纖維素分子C6位的伯羥基具有高度選 擇性氧化的特性，可以將纖維素分子C6位的伯羥基氧化為羧基，從而在植物纖維的纖維素 表面形成大量的羧基。
[0024] 需要說明的是，由于植物纖維中的纖維素是多羥基化合物，在其大分子鏈中每個 葡萄糖基環上有三個活潑的羥基(分別是位于C2、C3位的兩個仲羥基和位于C6位的一個伯 羥基)。在一般情況下，纖維素各種不同形式的氧化反應多發生在這三個羥基上，不同的羥 基可發生不同的氧化反應，其中可能發生氧化生成羧基的反應主要包括：（1)C6位的伯羥 基氧化成醛基，并繼續氧化成羧基；（2)鏈末端環節中的還原性基團氧化成羧基；（3)C2、C3 位的兩個仲羥基氧化成醛基，并繼續氧化成羧基。
[0025] 由于，在本發明中，其主要目的是對植物纖維進行羧基化改性，以得到具有羧基含 量為0. 06?1. 5mmol/g，優選的羧基含量為0. 15?0. 5mmol/g的改性纖維，因此，在本發明 中，對所述植物纖維進行羧基化改性的過程中，并不僅限于對纖維素分子C6位的伯羥基進 行羧基化改性，根據所使用的氧化體系的反應原理的不同，纖維素分子中的C2、C3位的仲 羥基、C6位的伯羥基以及纖維素分子中能夠被氧化改性為羧基的其它位置均可以作為本步 驟中可以選擇的進行羧基化改性的位置。
[0026] 因此，在本發明中，對植物纖維進行羧基化改性所使用的氧化體系并不僅限于本 實施方式所使用的TEMPO氧化體系，根據不同的氧化機理，在本發明中，對植物纖維進行羧 基化改性所使用的氧化體系可以是：非選擇性氧化體系，其包括次氯酸鈉、過氧化氫、過硫 酸等能夠對纖維素上的伯羥基和仲羥基同時進行氧化的氧化劑中的至少一種；或者是能夠 對纖維素的仲羥基進行選擇性氧化的氧化劑體系，其包括過碘酸、過碘酸鹽中的至少一種； 還可以是能夠對纖維素的伯羥基進行選擇性氧化的氧化劑體系，其除了 TEMPO系列氮氧基 類氧化體系外，還包括次氯酸鹽氧化體系、N02和N204系列的氧化氮類氧化體系、包含溴 酸鈉、氯酸鈉及亞氯酸鈉的氧化體系。只要能夠使得改性后的纖維的羧基含量為〇. 06? 1. 5mmol/g，優選為 0· 15 ?0· 5mmol/g 即可。
[0027] 與現有技術相比，本發明所提供的造紙工藝通過利用羧基含量為0.06? 1. 5mmol/g，優選為0. 15?0. 5mmol/g的改性纖維來作為抄造紙張的部分或者全部主體纖 維使用，利用改性纖維表面富含的羧基官能團促進了纖維的潤脹，增加纖維與纖維、纖維與 填料間結合力，形成更為致密的纖維網狀結構，通過這種網絡結構的機械截留和羧基官能 團的離子化作用，可以增加填料的留著，實現紙張的高加填量。
[0028] 以下，通過具體實施例來進一步說明本發明實施方式所提供的造紙工藝的優勢所 在，實驗共分三組，在此三組實驗中，漿料的濃度均為1%，攪拌機轉速均為900rpm，混合時 間均為3分鐘。在本實驗所采用的造紙工藝中，均未添加任何的化學助劑，混合漿中只有未 氧化漿料、氧化漿料及填料（PCC )組成。
[0029] 需要說明的是，下述各組實驗中，所謂的"未氧化LBKP漿"即指未采用氧化體系進 行羧基化改性的天然植物纖維，相應的，所謂的"氧化LBKP漿"即指采用氧化體系對其進行 了羧基化改性后得到的改性纖維。
[0030] 第一組：在填料的添加量相同的情況下，對使用未氧化的LBKP漿、分別具有不同 氧化程度(羧基含量不同)的LBKP漿抄造的紙張的灰分含量及灰分保留率進行對比實驗，其 中各組實驗中的LBKP漿的用量相同；
[0031] 對比例1 :取定量的未氧化的LBKP漿(漂白硫酸鹽闊葉木漿）作為空白樣，加填 45%PCC，攪拌機攪拌均勻后，進行抄片，測試成紙的灰分含量及灰分保留率。
[0032] 實施例1 :取等量的氧化LBKP漿(羧基含量為0. 2mmol/g)，加填45%PCC，攪拌機攪 拌均勻后，進行抄片，測試成紙的灰分含量及灰分保留率。
[0033] 實施例2 :取等量的氧化LBKP漿(羧基含量為0. 7mmol/g)，加填45%PCC，攪拌機攪 拌均勻后，進行抄片，測試成紙的灰分含量及灰分保留率。
[0034] 實施例3 :取等量的氧化LBKP漿(羧基含量為1. 5mmol/g)，加填45%PCC，攪拌機攪 拌均勻后，進行抄片，測試成紙的灰分含量及灰分保留率。
[0035] 第二組：在填料的添加量不同的情況下，對使用未氧化的LBKP漿、氧化LBKP漿抄 造的紙張的灰分含量及灰分保留率進行對比實驗，其中各組實驗中的LBKP漿的用量相同；
[0036] 對比例2 :取定量的未氧化的LBKP漿作為空白樣，加填5%PCC，攪拌機攪拌均勻后， 進行抄片，測試成紙的灰分含量及灰分保留率。
[0037] 實施例4 :取等量的氧化LBKP漿(其羧基含量為0. 2mmol/g)，加填5%PCC，攪拌機 攪拌均勻后，進行抄片，測試成紙的灰分含量及灰分保留率。
[0038] 對比例3 :取定量的未氧化的LBKP漿作為空白樣，加填40%PCC，攪拌機攪拌均勻 后，進行抄片，測試成紙的灰分含量及灰分保留率。
[0039] 實施例5 :取等量的氧化LBKP漿(其羧基含量為0. 2mmol/g)，加填40%PCC，攪拌機 攪拌均勻后，進行抄片，測試成紙的灰分含量及灰分保留率。
[0040] 對比例4 :取定量的未氧化的LBKP漿作為空白樣，加填80%PCC，攪拌機攪拌均勻 后，進行抄片，測試成紙的灰分含量及灰分保留率。
[0041] 實施例6 :取等量的氧化LBKP漿(其羧基含量為0. 2mmol/g)，加填80%PCC，攪拌機 攪拌均勻后，進行抄片，測試成紙的灰分含量及灰分保留率。
[0042] 第三組：在填料的添加量相同、氧化LBKP漿的羧基含量相同的情況下，改變氧化 LBKP漿在混合漿中的含量，對比利用包含有不同含量的氧化LBKP漿的混合漿所抄造的紙 張的灰分含量及灰分保留率；
[0043] 實施例7 :將氧化LBKP漿(羧基含量0. 2mmol/g)與原漿進行配抄形成混合漿，在所 述混合漿中，氧化LBKP漿的比例為纖維絕干漿的5%，加填45%的PCC，攪拌機攪拌均勻后， 進行抄片。
[0044] 實施例8 :將氧化LBKP漿(羧基含量0. 2mmol/g)與原漿進行配抄形成混合漿，在 所述混合漿中，氧化LBKP漿的比例為纖維絕干漿的40%，加填45%的PCC，攪拌機攪拌均勻 后，進行抄片。
[0045] 實施例9 :向羧基含量為0. 2mmol/g的氧化LBKP漿中加填45%的PCC，攪拌機攪拌 均勻后，進行抄片。
[0046] 以上三組實驗的對比數據如下表：
[0047]
【權利要求】
1. 一種造紙工藝，其包括如下步驟： 提供羧基含量為0. 06?1. 5mmol/g的改性纖維； 利用所述改性纖維配制混合漿，在所述混合漿中，所述改性纖維的含量為纖維絕干漿 的1%?100% ;以及 利用所述混合漿抄造紙張。
2. 如權利要求1所述的造紙工藝，其特征在于：所述改性纖維的羧基含量為0. 15? 0·5mmol/g〇
3. 如權利要求1所述的造紙工藝，其特征在于：在所述混合漿中，所述改性纖維的含量 為纖維絕干漿的10%?50%。
4. 如權利要求1所述的造紙工藝，其特征在于：在所述混合漿中，所述改性纖維的含量 為纖維絕干漿的20%?40%。
5. 如權利要求1所述的造紙工藝，其特征在于：所述混合漿中含有填料，所述填料的添 加量為纖維絕干漿的1%?80%。
6. 如權利要求1所述的造紙工藝，其特征在于：所述改性纖維是采用TEMPO系列氮氧 基類氧化體系來對植物纖維進行羧基化改性后得到的。
7. 如權利要求1所述的造紙工藝，其特征在于：所述改性纖維是采用能夠對植物纖維 的伯羥基和仲羥基同時進行氧化的非選擇性氧化體系來對植物纖維進行羧基化改性后得 到的。
8. 如權利要求7所述的造紙工藝，其特征在于：所述非選擇性氧化體系包括次氯酸鈉、 過氧化氫及過硫酸鹽中的至少一種。
9. 如權利要求1所述的造紙工藝，其特征在于：所述改性纖維是采用選擇性氧化體系 來對植物纖維進行羧基化改性后得到的，所述選擇性氧化體系包括對所述植物纖維的仲羥 基進行選擇性氧化的氧化劑體系以及對植物纖維的伯羥基進行選擇性氧化的氧化劑體系。
10. 如權利要求9所述的造紙工藝，其特征在于：所述對所述植物纖維的仲羥基進行選 擇性氧化的氧化劑體系包括過碘酸、過碘酸鹽中的至少一種，所述對植物纖維的伯羥基進 行選擇性氧化的氧化劑體系包括TEMPO系列氮氧基類氧化體系、次氯酸鹽氧化體系、N0 2和 N204系列的氧化氮類氧化體系以及包含溴酸鈉、氯酸鈉及亞氯酸鈉的氧化體系。
【文檔編號】C08H8/00GK104099803SQ201310129816
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月15日 優先權日:2013年4月15日
【發明者】秦昀昌, 王翠霞, 付克誠, 馬樸, 王仁榮 申請人:金東紙業（江蘇）股份有限公司