專利名稱：造紙工藝及由其制得的紙張的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種造紙工藝及由該工藝制得的紙張。
背景技術：
對薄頁紙進行壓花處理不僅可以增加薄頁紙的美觀性，還可以使薄頁紙具有更好的擦拭力。然而，薄頁紙進行壓花后，紙張的強度(尤其干強度)會降低，原因是:紙張的干強度主要由纖維和纖維之間形成的氫鍵來提供，在薄頁紙抄造的過程中，通常添加有干強齊U(如陽離子淀粉)，這些干強劑也會和纖維形成氫鍵，從而提供一部分干強度。壓花的過程通常是使紙張從一壓花輥組中間穿過，在這個過程中，紙張受到壓花輥組的擠壓從一張平整的紙頁被壓制形成凹凸起伏的狀態(tài)。經(jīng)壓花，紙張凹進和凸起部位的纖維的形狀和位置關系發(fā)生變化，這兩個變化都有可能使纖維和纖維之間已經(jīng)形成的氫鍵斷裂，從而使紙張的強度降低。為了保證紙張使用時的安全性(需求強度)，就要盡量降低紙張在壓花過程中的強度損失，業(yè)內(nèi)通常的做法是通過提高紙張的原始強度，如增加長纖維的用量等，來適當提高或保證壓花后的紙張強度，但是這些做法無疑都或多或少增加了成本。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種紙張的制備工藝，該紙張可有效降低壓花后的強度損失。另外，還有必要提供一種應用上述制備工藝制得的紙張。一種造紙工藝，其包括如下步驟:先將交聯(lián)劑、淀粉和水混合獲得混合液，然后向混合液中加入填料顆粒，其中交聯(lián)劑與淀粉的絕干比介于0.1:100與60:100之間，淀粉與填料的絕干比介于1:2與1:200之間，升溫蒸煮該混合液使淀粉糊化、交聯(lián)，制得交聯(lián)淀粉-填料復合物體系，該交聯(lián)淀粉-填料的復合物體系中含有填料顆粒、交聯(lián)淀粉及水，其中交聯(lián)淀粉包覆于填料顆粒的外表面，且填料顆粒外表面的70%以上包覆有交聯(lián)淀粉；提供漿料，將交聯(lián)淀粉-填料的復合物體系直接在紙張抄造的濕端加入到漿料中并混合均勻；使用上述添加有交聯(lián)淀粉-填料的復合物體系的漿料進行抄造制得紙張，該紙張中單純的填料顆粒占紙張絕干質(zhì)量的1%_70%。一種應用上述造紙工藝制得的紙張，該紙張中均勻分布有填料顆粒，該填料顆粒外表面的70%以上包覆有交聯(lián)淀粉,該紙張中填料顆粒的絕干質(zhì)量占紙張絕干質(zhì)量的1% 70%。本發(fā)明的造紙工藝利用表面包覆有交聯(lián)淀粉的填料顆粒替代部分纖維，所以纖維用量相對減少，因此纖維和纖維之間的氫鍵結(jié)合被破壞的程度會相對減小，而且會被壓花壓潰的纖維數(shù)量也會相對 變少。另外，該填料顆粒是以交聯(lián)淀粉-填料復合物體系的形式存在的，淀粉上的羥基基團能與纖維中的羥基基團以氫鍵的形式結(jié)合在一起，從而使得填料顆?？梢岳卫蔚恼掣皆诶w維上。填料顆粒的存在，對纖維和纖維之間的結(jié)合起到了阻隔的作用，因此纖維之間的氫鍵結(jié)合就會受到影響，但是，由于填料顆粒是以交聯(lián)淀粉-填料的形式存在，交聯(lián)淀粉上的多個羥基能和鄰近的多個纖維上的多個羥基同時形成氫鍵，得以提供部分干強度。而表面包覆有交聯(lián)淀粉的填料顆粒的粒徑較小，外力(如壓花過程的外力)的作用難以直接使填料顆粒和纖維分離，且一填料顆粒通常同時和多個纖維形成多個羥基，因此即使有部分羥基被破壞，仍然有其他羥基保留下來，因此交聯(lián)淀粉和纖維之間形成的氫鍵能較好的保留。其次，相鄰的兩根纖維之間有的是通過多個填料顆粒疊加相連，相較于纖維和纖維之間直接形成氫鍵的情況而言，本發(fā)明紙張的相鄰兩根纖維之間的距離較大，這樣的紙張在壓花過程中更能承受由于高低落差引起的變形，大大減少對氫鍵的破壞，因此本發(fā)明造紙工藝可有效降低紙張壓花后的強度損失。
具體實施例方式本發(fā)明的造紙工藝，其包括如下步驟:(I)制備交聯(lián)淀粉-填料的復合物體系。(1.1)將交聯(lián)劑、淀粉和適量的水混合制得交聯(lián)劑-淀粉混合液，其交聯(lián)劑與淀粉的絕干比介于0.1:100與60:100之間，優(yōu)選介于2:100與60:100之間。該步驟可先優(yōu)選將交聯(lián)劑溶解于適量的水中，其中交聯(lián)劑與水的質(zhì)量比介于0.05:100與235:100之間，得到交聯(lián)劑水溶液，再向所述交聯(lián)劑水溶液中加入淀粉，得到交聯(lián)淀粉混合液。該淀粉選自陽離子淀粉、陰離子淀粉、兩性淀粉、和非離子型淀粉中的一種或幾種。該交聯(lián)劑選自三偏磷酸鈉、六偏磷酸鈉、六偏磷酸鉀、三氯氧磷、甲醛、乙醛、乙二醛、戊二醛、環(huán)氧氯丙烷、環(huán)氧溴丙烷、環(huán)氧碘丙烷、表氯醇、聚丙烯酰胺甲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、碳酸鋯鉀、碳酸鋯銨、和異氰酸鹽中的一種或幾種。(1.2)向交聯(lián)劑-淀粉混`合液中加入填料顆粒，其中淀粉與填料的絕干比介于1:2與1:200之間，優(yōu)選介于1:2與1:100之間。優(yōu)選的，添加填料顆粒時保持交聯(lián)淀粉混合液處于攪拌的狀態(tài)，攪拌速度大于等于2000rpm，如此可確保加入填料顆粒后整個體系是均勻的。該填料選自滑石粉、高嶺土、研磨碳酸鈣、沉淀碳酸鈣、絹英石、礦物纖維、和二氧化鈦中的一種或幾種。(1.3)繼續(xù)攪拌，升溫蒸煮所述混合物體系使淀粉糊化、交聯(lián)，與填料顆粒形成交聯(lián)淀粉-填料復合物體系。優(yōu)選的，蒸煮混合液體系溫度為50-100°C，使所述混合液體系在這個溫度下進行蒸煮反應4-6小時，確保其中的淀粉充分糊化、交聯(lián)，與填料顆粒形成交聯(lián)淀粉-填料復合物體系。該交聯(lián)淀粉-填料的復合物體系中含有填料顆粒、交聯(lián)淀粉及水，其中交聯(lián)淀粉包覆于填料顆粒的外表面，且填料顆粒外表面的70%以上包覆有交聯(lián)淀粉。該復合物體系中，表面包覆有交聯(lián)淀粉的填料顆粒的粒徑大小為0.5-100 μ m。(2)將一定量的交聯(lián)淀粉-填料的復合物體系直接在紙張抄造的濕端加入到漿料系統(tǒng)中并混合均勻。復合物體系的添加點可為碎漿槽、傾漿槽、機前槽、壓力篩入口處、流漿箱等。該漿料的種類可選自機械漿、化學漿、化學機械漿、純木漿、非木漿、回收漿中的一種或多種的混合，且漿料可以是經(jīng)過磨漿處理，也可以不進行磨漿處理。(3)使用上述添加有交聯(lián)淀粉-填料的復合物體系的漿料進行抄造制得紙張。該紙張中單純的填料顆粒占紙張絕干質(zhì)量的1%_70%。一種由上述方法制得的紙張，該紙張中均勻分布有填料顆粒，且填料顆粒外表面的70%以上包覆有交聯(lián)淀粉。填料顆粒外表面的交聯(lián)淀粉以結(jié)合鍵的形式和紙張纖維結(jié)合(交聯(lián)淀粉上的羥基能與纖維的羥基等結(jié)合形成氫鍵)，從而將填料顆粒緊密的依附在紙張纖維上。該紙張中純的填料顆粒占紙張絕干質(zhì)量的1%_70%。表面包覆有交聯(lián)淀粉的填料顆粒的粒徑大小為0.5 μ m-100 μ m。該紙張中的填料顆粒在三維方向上分布相對較均勻，具體原因為:復合物體系為液態(tài)的且具有一定的粘性，該粘性可以有效協(xié)助填料顆粒在抄造過程中較好的粘附在纖維的三維方向上；交聯(lián)淀粉與纖維上的羥基發(fā)生氫鍵結(jié)合，在后續(xù)脫水、壓榨及干燥的過程中，不會因為重力等其他因素的影響而使得填料顆粒在三維方向尤其是Z向上分布不均勻，從而確保填料顆粒在紙張的三維方向上能均勻分布。紙張壓花過程中，紙張凹進和凸起部位的纖維由于存在高低落差，纖維被拉開一定的距離，纖維和纖維之間形成的氫鍵有部分被破壞，且有部分纖維會被壓潰，這就會使得紙張的強度下降。而本發(fā)明的造紙工藝可有效降低壓花后的強度損失，具體原因分析如下:(A)利用表面包覆有交聯(lián)淀粉的填料顆粒替代部分纖維，所以纖維用量相對減少，因此纖維和纖維之間的氫鍵結(jié)合被破壞的程度會相對減小，而且會被壓潰的纖維數(shù)量也會相對變少。(B)另外，表面包覆有交聯(lián)淀粉 的填料顆粒的粒徑較小，外力(如壓花過程的外力)的作用難以直接使填料顆粒和纖維分離，且一填料顆粒通常同時和多個纖維形成多個羥基，因此即使有部分羥基被破壞，仍然有其他羥基保留下來，因此交聯(lián)淀粉和纖維之間形成的氫鍵能較好的保留。(C)其次，相鄰的兩根纖維之間有的是通過多個填料顆粒疊加相連，相較于纖維和纖維之間直接形成氫鍵的情況而言，本發(fā)明紙張的相鄰兩根纖維之間的距離較大，這樣的紙張在壓花過程中更能承受由于高低落差引起的變形，大大減少對氫鍵的破壞，因此能更好的保留壓花后紙張的干強度。在測試紙張強度的過程中，紙張會在最弱的地方斷裂，在斷裂的瞬間，測試頭牽引紙張所達到的最大的力即為該紙張的強度，如果紙張中填料分布不均勻，在壓花的過程中，沒有填料分布或者填料分布較少的區(qū)域，其拉力損失會特別大，在測試壓花后紙張的強度時，紙張在這部分區(qū)域可以輕易斷裂。而本發(fā)明的紙張中的填料分布均勻，因此可更好的保留紙張強度，也利于減少壓花的強度損失。 下面通過實施例來對本發(fā)明進行具體說明。實施例先將交聯(lián)劑三偏磷酸鈉溶解在一定量的水中，配制成濃度為5%的交聯(lián)劑水溶液，再用該水溶液把陽離子淀粉配成2%的室溫的溶液體系，三偏磷酸鈉與陽離子淀粉的絕干比例為1:10，在2000rpm的轉(zhuǎn)速下劇烈攪拌該淀粉溶液攪拌使其均勻，同時向其中加入碳酸鈣顆粒，碳酸鈣與陽離子淀粉的絕干比為10:1，待碳酸鈣粉末完全加入并均勻分散后，繼續(xù)維持該攪拌速度，同時，對該體系加熱使其溫度為70°C，反應4個小時后，使交聯(lián)劑和陽離子淀粉發(fā)生交聯(lián)、糊化，其中，交聯(lián)反應的機理是淀粉的醇羥基與三偏磷酸鈉形成二酯鍵，使淀粉分子之間架橋在一起，形成交聯(lián)淀粉，由于體系中均勻的混合有碳酸鈣粉末，交聯(lián)淀粉在形成的過程中同時也覆蓋在碳酸鈣顆粒的表面，最終形成交聯(lián)淀粉-碳酸鈣復合物體系；將該復合物直接加入機前槽中與漿料混合均勻，隨漿料一起在經(jīng)過上網(wǎng)，脫水，壓榨，干燥，卷取等工藝，最終形成紙張。對比例將實施例中相同的漿料(不加復合物)采用相同的方法(上網(wǎng)，脫水，壓榨，干燥，卷取等工藝)制得紙張。將實施例和對比例制得的紙張進行壓花前的縱向拉力和橫向拉力的測試，然后使用相同的壓花輥及壓花條件對兩種紙張分別進行壓花后再分別測試壓花后的縱向拉力和橫向拉力，測試結(jié)果如下表所示，其中壓花強度損失率=(壓花前紙張強度-壓花后紙張強度)/壓花前紙張強度X100%。
權(quán)利要求
1.一種造紙工藝，其包括如下步驟 先將交聯(lián)劑、淀粉和水混合獲得混合液，然后向混合液中加入填料顆粒，其中交聯(lián)劑與淀粉的絕干比介于O. I :100與60 :100之間，淀粉與填料的絕干比介于I :2與I :200之間，蒸煮該混合液使淀粉糊化、交聯(lián)，制得交聯(lián)淀粉-填料復合物體系，該交聯(lián)淀粉-填料的復合物體系中含有填料顆粒、交聯(lián)淀粉及水，其中交聯(lián)淀粉包覆于填料顆粒的外表面，且填料顆粒外表面的70%以上包覆有交聯(lián)淀粉； 提供漿料，將交聯(lián)淀粉-填料的復合物體系直接在紙張抄造的濕端加入到漿料中并混合均勻； 使用上述添加有交聯(lián)淀粉-填料的復合物體系的漿料進行抄造制得紙張，該紙張中單純的填料顆粒占紙張絕干質(zhì)量的1%_70%。
2.如權(quán)利要求I所述的造紙工藝，其特征在于該交聯(lián)劑與淀粉的絕干比介于2:100與60 :100之間。
3.如權(quán)利要求I所述的造紙工藝，其特征在于該淀粉與填料的絕干比介于I:2與I :100之間。
4.如權(quán)利要求I所述的造紙工藝，其特征在于該淀粉選自陽離子淀粉、陰離子淀粉、兩性淀粉、和非離子型淀粉中的一種或幾種。
5.如權(quán)利要求I所述的造紙工藝，其特征在于該交聯(lián)劑選自三偏磷酸鈉、六偏磷酸鈉、六偏磷酸鉀、三氯氧磷、甲醛、乙醛、乙二醛、戊二醛、環(huán)氧氯丙烷、環(huán)氧溴丙烷、環(huán)氧碘丙烷、表氯醇、聚丙烯酰胺甲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、碳酸鋯鉀、碳酸鋯銨、和異氰酸鹽中的一種或幾種。
6.如權(quán)利要求I所述的造紙工藝，其特征在于該填料選自滑石粉、高嶺土、研磨碳酸鈣、沉淀碳酸鈣、絹英石、礦物纖維、和二氧化鈦中的一種或幾種。
7.如權(quán)利要求I所述的造紙工藝，其特征在于獲得混合液的步驟是將交聯(lián)劑溶解于水中，其中交聯(lián)劑與水的質(zhì)量比介于O. 05 :100與235 :100之間，得到交聯(lián)劑水溶液，再向所述交聯(lián)劑水溶液中加入淀粉得到混合液。
8.如權(quán)利要求I所述的造紙工藝，其特征在于添加填料顆粒于混合液中時保持混合液處于攪拌的狀態(tài)，且攪拌速度大于等于2000rpm。
9.如權(quán)利要求I所述的造紙工藝，其特征在于表面包覆有交聯(lián)淀粉的填料顆粒的粒徑大小為O. 5-100 μ m0
10.如權(quán)利要求I所述的造紙工藝，其特征在于蒸煮該混合液的溫度為50-100°C。
11.如權(quán)利要求I所述的造紙工藝，其特征在于該交聯(lián)淀粉-填料的復合物體系的添加點為碎漿槽、傾漿槽、機前槽、壓力篩入口處或流漿箱。
12.如權(quán)利要求I所述的造紙工藝，其特征在于該漿料選自機械漿、化學漿、化學機械漿、純木漿、非木漿、回收漿中的一種或多種的混合。
13.一種應用權(quán)利要求1-12中任意一項所述造紙工藝制得的紙張，該紙張中均勻分布有填料顆粒，該填料顆粒外表面的70%以上包覆有交聯(lián)淀粉，該紙張中填料顆粒的絕干質(zhì)量占紙張絕干質(zhì)量的1% 70%。
全文摘要
一種造紙工藝，其包括如下步驟先將交聯(lián)劑、淀粉和水混合獲得混合液，然后向混合液中加入填料顆粒，其中交聯(lián)劑與淀粉的絕干比介于0.1100與60100之間，淀粉與填料的絕干比介于12與1200之間，升溫蒸煮該混合液使淀粉糊化、交聯(lián)，制得復合物體系，該復合物體系中含有填料顆粒、交聯(lián)淀粉及水，其中填料顆粒外表面的70%以上包覆有交聯(lián)淀粉；提供漿料，將復合物體系加入到漿料中并混合均勻；使用上述漿料進行抄造制得紙張，該紙張中單純的填料顆粒占紙張絕干質(zhì)量的1%-70%。本發(fā)明還提供應用上述造紙工藝制得的紙張。本發(fā)明造紙工藝可有效降低紙張壓花后的強度損失。
文檔編號D21H21/18GK103255678SQ2013101740
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月13日
發(fā)明者黃錦華, 孟凡翠, 派屈克.陳, 于潔 申請人:金紅葉紙業(yè)集團有限公司