[发明专利]一种纤维状柔性填料高加填纸及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维状柔性填料高加填纸及其制备方法，属于造纸填料技术领域。通过简单的机械力共磨法使得沉淀碳酸钙与纤维素纳米纤丝之间形成复合结构，增加填料与填料、填料与纤维之间的结合能力，同时通过注射成形的方法赋予填料柔性并对其进行形貌设计，提高加填纸湿法造纸抄造过程中填料的留着率和高加填纸抗张强度；同时该方法通过简单操作，在现有工厂条件下即可完成生产，使得高加填纸的填料含量和纸张强度显著提升，从而减少植物纤维资源的消耗，对造纸行业降低成本、可持续发展有着重要意义。

技术领域

本发明属于造纸填料技术领域，具体涉及一种纤维状柔性填料高加填纸及其制备方法。

背景技术

造纸填料，是指加入纸浆内的一些基本不溶于水的固体微粒，多为矿物填料。造纸工业常用填料主要有轻质碳酸钙(PCC)、重质碳酸钙(GCC)、高岭土和滑石粉。与植物纤维相比，由于矿物填料具有粒径小、白度高、折射率高、吸水性低的特点，添加于纸张后，可有效改善纸张的不透明度、亮度、平滑度、印刷适应性(如提高吸收性、吸墨性)、柔软性、均匀性和尺寸稳定性，以较低成本的填料替代较高成本的植物纤维，提高纸张中的填料含量已成为国内外造纸工业的研究热点和发展趋势之一。

碳酸钙的价格比市场上的化学纸浆低3-4倍，文化用纸通常包含20-35％的GCC或PCC(按重量计)，通过增加纸张中GCC或PCC的数量而又不损失基本性能，那么同时也就意味着其将消耗更低的干燥能量，较低的木纤维消耗量和较低的生产成本。提高纸张填料含量所带来的好处不言而喻，从1970年到2000年，文化用纸填料含量几乎翻了一番，这足以说明提高填料用量已成为企业追求的目标之一。伴随着纸张填料含量提高，同样带来了一系列不可忽视的问题，如：1)填料粒子含量的增大会影响纤维之间氢键的结合，导致纸张的强度下降；2)纸张表面会出现严重的掉毛、掉粉；3)由于填料的颗粒远小于纤维，且与纤维一样都带有负电荷，会导致随白水流失进而导致填料留着率下降；4)由于白水中的填料含量增加，水处理变得困难。

为了解决这一系列的问题，目前报道的有填料预絮聚技术，使用离子聚合物将矿物填料絮凝在一起，经过滤水、压榨等工序将团聚的填料絮聚体压扁成形，其可变形可压缩特性带来了高留着率，在造纸工业中极为广泛的投入使用。然而，这种柔性填料尽管可以通过改变离子聚合物的浓度来控制其尺寸大小，但是形状无规则，填料的形貌无法进行人为设计，对纸张强度性能的改善有限。原位合成填料技术，以细小纤维或纳米纤维为载体原位矿化制备而成的填料，由于纤维这种线性核心的存在，可以将这个整体视为一种纤维状的填料，通过这种技术可以达到提高填料留着率和纸张强度的目的，然而其改善纸张强度性能效果有限，操作复杂难以实现大规模生产。填料改性技术，如原位溶胶-凝胶法制备二氧化硅改性沉淀碳酸钙、淀粉包覆改性填料、羧甲基纤维素/明矾复合包覆改性沉淀碳酸钙等。与未改性填料相比，在纸张填料含量相同时，这些方法虽然都可有效改善纸张的强度性能，但填料改性技术要么较为复杂，要么成本较高。因此，如何用简单、有效的方法制备一种在保证纸张强度性能和留着率的同时，降低纸张中植物纤维用量的填料成为了关键问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种纤维状柔性填料高加填纸及其制备方法，用以解决现有技术制造的造纸填料成纸强度差、留着率低以及技术复杂的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种纤维状柔性填料高加填纸的制备方法，包括以下步骤：

S1：将沉淀碳酸钙和纤维素纳米纤维组成的混合物进行共同磨浆，得到复合填料；将复合填料进行凝胶化后，得到复合柔性填料；将复合柔性填料注入水力漩涡中，得到纤维状柔性填料；

S2：将植物纤维浆板进行疏解、共同磨浆后，得到混合浆料；将纤维状柔性填料加入到混合浆料中，随后加入阳离子聚丙烯酰胺，搅拌后上网成形，再经压榨、干燥后得到纤维状柔性填料高加填纸。

进一步地，S1中，所述沉淀碳酸钙和纤维素纳米纤维的质量比为10：1。