本發(fā)明涉及造紙領域，具體涉及一種提高改性紙張灰分含量和紙張強度的改性方法。

背景技術：

在現代造紙工業(yè)中，填料已經是必不可少的原料。最重要的用填料代替纖維可以有效的降低生產成本。其次填料用于抄紙時，可以有效的改善紙張的光學性能和印刷適性。Juice表現在可以提高紙張的亮度和不透明度，改善紙張的平滑度和勻度，同時增加紙張的柔軟性，降低紙張的吸濕性和變形程度。眾所周知，過量加填時，由于填料阻礙纖維間的結合，使紙張強度性質急劇下。這是因為常用填料，常用填料是一種無機物，而纖維是碳水化合物，結構上存在較大差別。當填料加入到紙張中時，填料不僅難以與纖維形成較強的結合作用，還會因填充于纖維之間而阻隔纖維間的結合作用。在很大程度上決定了其應用性能，而且是限制加填量提高的總要因素之一。為了降低加填對紙張強度造成的負面影響，目前出現很多填料改性的方法。其中，對填料進行有機改性是目前較熱門的一個研究領域，比如，淀粉改性填料，指在無機填料表面包覆一層有機高分子化合物。王惠萍等研究了將陽離子淀粉用于碳酸鈣填料的改性及其在高填紙中的應用，文中提到，和碳酸鈣及相同用量的淀粉改性碳酸鈣相比，陽離子淀粉改性碳酸鈣能顯著改善紙張強度;當陽離子淀粉與碳酸鈣的配比為1:1，在加填量為40%的條件下，改性碳酸鈣在紙張中的留著率比碳酸鈣加填紙高86.0% 。Lambert等出了一種填料改性思想，使用陰離子淀粉衍生物和陽離子淀粉衍生物的混合物，通過絮凝包裹沉淀碳酸鈣粒子形成填料的絮凝團。實驗結果表明，這種絮凝填料能夠改善紙幅成形時的留著率，另外，改性碳酸鈣填料由于外層的有機包覆層抑制了在酸性抄紙體系下溶解性。

目前，關于填料淀粉改性的研究已有諸多文獻，但其研究中淀粉含量都很高，有些甚至是碳酸鈣的幾倍到幾十倍的用量。度下增加了成本，而且在抄造成紙張時，大部分的淀粉流失在水中，導致白水中出現很多淀粉，造成環(huán)境污染。本發(fā)明在淀粉改性高濃度碳酸鈣的條件下，即用較少的淀粉改性大比重的填料，不僅研究了未被利用的淀粉的用量，而且獲得改性填料加填紙較高的灰分和強度的工藝條件，從而很好解決或緩和紙張強度和加填量的矛盾關系，將能帶來很大的生態(tài)意義和經濟價值。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種在淀粉改性高濃度填料的過程中提高紙張灰分含量和紙張強度的方法，通過該改性工藝制備改性填料，不僅未被利用的原料很少，也就是在改性過程中，溶解的淀粉非常低，而且將改性制得填料用于紙張加填時，能夠大大提高紙張的額灰分含量和紙張的抗張強度。在抄造紙張的過程中，填料表面的淀粉沒有掉落，從而不會有白水問題。

本發(fā)明技術方案如下。

一種在淀粉改性高濃度填料的過程中提高紙張灰分含量和紙張強度的方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）將淀粉加入水中，之后進行糊化處理，得到混合物溶液；

2）加入脂肪酸類疏水改性劑溶液對混合物溶液進行疏水處理；

3）加入高濃度懸浮狀態(tài)的填料進行混合；

4）加入鈣鹽類溶液對混合物進行沉降處理；

5）完成改性的填料用于紙張加填抄造成合格的紙張。

上述方法中，所述淀粉為工業(yè)淀粉；所述淀粉包括玉米淀粉、工業(yè)級馬鈴薯淀粉、工業(yè)級木薯淀粉或工業(yè)級甘薯淀粉中一種以上。

上述方法中，懸浮狀態(tài)的填料的固含量為25%-40%，工業(yè)淀粉的絕干質量與填料的絕干質量比為4%-35%，糊化的淀粉的濃度為2%-10%。

上述方法中，步驟1）中，所述糊化處理的具體步驟為：對淀粉懸浮液行升溫處理，升至75-98℃，并在75-98℃下糊化時間為10—150min，反應攪拌速度為100—1000rpm。

上述方法中，所述脂肪酸類疏水改性劑溶液的加入量滿足：脂肪酸類疏水改性劑溶液的溶質脂肪酸類疏水改性劑為淀粉絕干量的質量的1%-15%。

上述方法中，所述脂肪酸類疏水改性劑溶液中的溶質脂肪酸類疏水改性劑為高級脂肪酸鹽；所述高級脂肪酸鹽包括硬脂酸鈉、軟脂酸鈉、油酸鈉或亞油酸鈉。

上述方法中，步驟2）中，所述疏水處理的反應時間為5-30min，攪拌速度為100—800rpm。

上述方法中，步驟3）中，所述填料為造紙?zhí)盍?，包括研磨碳酸鈣、沉淀碳酸鈣、白泥碳酸鈣、瓷土、滑石粉和硫酸鈣；混合填料的溫度在20℃-98℃。

上述方法中，步驟4）中，所述對加入鈣鹽對混合物溶液進行沉降處理的具體步驟為：降溫至10-90℃，反應攪拌速度為100-700rpm，鈣鹽溶液溶質的質量為淀粉質量的50%-150%，沉降反應時間為10-30min。

上述方法中，步驟5）中，紙張的定量在60-85g/m²，瓜爾膠助留劑添加量為絕干漿料質量的0.01%-1%，疏解轉速為5000-10000rmp。

與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)勢為：

在淀粉改性高濃度碳酸鈣的過程后，未被利用的淀粉很少，加了氯化鈣溶液的改性產品出現明顯的分層現象，上層清澈可見，下層沉降物為改性產品，淀粉利用率幾乎百分之百。而未加氯化鈣的溶液的產品上層渾濁，沒有出現分層現象。而且改性填料用于加填時，相比在同強度條件下，未改性填料灰分含量在30-35%的加填紙張，采用本發(fā)明獲得的改性填料用于紙張加填時，最終紙張的灰分含量在40%以上。在相同灰分含量下，改性填料用于加填時，紙張的強度性能要比未改性加填紙的最大能提高35%以上。從而避免了加填和強度的矛盾關系，實現造紙上成本的降低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明工藝流程圖；

圖2為改性GCC和為改性GCC不同灰分條件下抗張指數的比較；

圖3為改性GCC和為改性GCC不同灰分條件下撕裂指數的比較；

圖4為改性GCC和為改性GCC不同灰分條件下耐破指數的比較。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步地具體詳細描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此，對于未特別注明的工藝參數，可參照常規(guī)技術進行。

實施例1

（1）按照圖1所示的流程。首先，將工業(yè)級玉米淀粉3g配制成5%的懸浮液，然后在300rpm攪拌速度下逐漸升溫加熱至95℃，在95℃保溫糊化50min，然后加入1%-15%硬脂酸鈉溶液（相對于淀粉的質量），反應10min后，加入固含量為28%懸浮狀態(tài)的GCC（重質碳酸鈣），（淀粉用量與填料的質量比為1：10），自然條件下加入質量分數為2.4%氯化鈣溶液5ml，在400rmp攪拌速度下繼續(xù)反應 20min，即獲得改性碳酸鈣。

(2)將漂白桉木漿(打漿度32-38°SR)稀釋成1%的濃度，加入濃度為1g/L瓜爾膠助留劑，

用量為絕干漿的0.06%。加填量為30%-50%。紙頁成型器進行抄紙，紙頁定量80g/m²。

實施例2

（1）按照圖1所示的流程。首先，將工業(yè)級玉米淀粉3g配制成5%的懸浮液，然后在300rpm攪拌速度下逐漸升溫加熱至95℃，在95℃保溫糊化50min，然后加入1%-15%硬脂酸鈉溶液（相對于淀粉的質量），反應10min后，加入固含量為28%懸浮狀態(tài)的GCC（重質碳酸鈣），（淀粉用量與填料的質量比為1：10），自然條件下加入質量分數為2.4%氯化鈣溶液10ml，在400rmp攪拌速度下繼續(xù)反應 20min，即獲得改性碳酸鈣。

(2)將漂白桉木漿(打漿度32-38°SR)稀釋成1%的濃度，加入濃度為1g/L瓜爾膠助留劑，

用量為絕干漿的0.06%。加填量為30%-50%。紙頁成型器進行抄紙，紙頁定量80g/m²。紙張強度性能如圖2~圖4所示。

實施例3

（1）按照圖1所示的流程。首先，將工業(yè)級玉米淀粉3g配制成5%的懸浮液，然后在300rpm攪拌速度下逐漸升溫加熱至95℃，在95℃保溫糊化50min，然后加入1%-15%硬脂酸鈉溶液（相對于淀粉的質量），反應10min后，加入固含量為28%懸浮狀態(tài)的GCC（重質碳酸鈣），（淀粉用量與填料的質量比為1：10），自然條件下加入質量分數為2.4%氯化鈣溶液20ml，在400rmp攪拌速度下繼續(xù)反應 20min，即獲得改性碳酸鈣。

(2)將漂白桉木漿(打漿度32-38°SR)稀釋成1%的濃度，加入濃度為1g/L瓜爾膠助留劑，

用量為絕干漿的0.06%。加填量為30%-50%。紙頁成型器進行抄紙，紙頁定量80g/m²。

本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明權利要求的保護范圍之內。