重質碳酸鈣在中性施膠紙中的應用
作者： 發布日期：2019-02-27
重質碳酸鈣在中性施膠紙中的應用當今世界造紙工業已發生重大變革,即由傳統的酸性抄紙系統轉變為中性抄紙系統。傳統的使用松香、硫酸鋁的酸性施膠必須在酸性的條件下進行,一般都會降低紙頁的光學性質和物理性能,紙張缺乏耐久性,受陽光照射后易于變色,影響紙的物理性能及保存期。通過長期的社會實踐,發現采用中性施膠的紙張,不僅避免了這些問題,而且由于中性施膠系統p H 合適,使采用碳酸鈣作為填料成為可能,可以改善紙張的品質,增加紙張的耐久性,還能在保證紙張光學性質、物理性質的前提下降低生產成本。
1、碳酸鈣的性能及要求
作為填料用的碳酸鈣有重質碳酸鈣(天然碳酸鈣) 和輕質碳酸鈣(沉淀碳酸鈣) 兩個品種,而通過長期的生產發現,重質碳酸鈣在以下方面優于輕質碳酸鈣: (1) 價格低廉;(2) 可獲得高灰份含量的能力,且抄造的紙掉粉現象較輕;(3) 紙張強度較高;(4) 由于重質碳酸鈣顆粒表面積小于輕質碳酸鈣,故用此加填的紙張更易施膠和染色。因此,一直以來有很多屬于中性施膠抄紙系統的客戶均采用重質碳酸鈣作為填料。
為了達到改善紙張質量和降低成本的目的,選擇的填料即重質碳酸鈣必須滿足如下的要求:
(1)具有較高的白度,有助于提高紙張的白度。
(2) 顆粒的粒徑大小要恰當,以利于增強紙張覆蓋能力,提高紙張的不透明度,同時避免抄紙系統產生障礙。
(3) 要求有較高的純度,不含砂粒和其它雜質,以免影響紙面平滑度和在抄紙過程中對成型網和毛布造成不良后果。
(4) 要求磨耗值低,以延長成形網等的壽命。
(5) 填料的供應量充足,運輸方便。
重質碳酸鈣具體物理性能指標要求:
固含量70 ±1 %; 325 目篩余物≤0.01 %;白度≥90 %; CaCO3 含量≥98 %; 粒徑: 小于20μ≥65 %;小于45μ= 100 %;p H 值9～11 ;磨耗: ≤20.0g/m2 ;鹽酸不溶物: ≤0.30 %。
2、重質碳酸鈣在中性施膠紙中的使用
重質碳酸鈣的性能差異對中性施膠紙的系統操作及成品紙的品質狀況會產生不同的效果。在生產70g/ m2 靜電復印紙時,采用不同品牌A (市場上其他品牌)和B(我公司生產的“東南牌”)的重質碳酸鈣進行了對比試驗。A 和B 兩種品牌重質碳酸鈣的性能實測數據如表1 所示。
表1 兩種碳酸鈣的性能實測數據
| 項目 | A | B |
| 固含量/% | 70.10 | 70.00 |
| CaCO3含量/% | 98.52 | 98.25 |
| pH值 | 9.79 | 9.72 |
| 325目篩余物/% | 0.011 | 0.009 |
| 粒徑/% | ≤2μ68.24 | ≤2μ86.60 |
| 粒徑/% | ≤5μ79.35 | ≤5μ99.72 |
| 粒徑/% | ≤10μ85.16 | ≤6μ100.00 |
| 粒徑/% | ≤45μ100.00 | |
| 磨耗/g/m2 | 17.6 | 13.2 |
| 白度/% | 90.5 | 92.0 |
| 粘度mpa·s/25℃50ppm | 103 | 110 |
2. 1、對系統保留率的影響
在生產過程中,提高網部的一次留著率,以減小填料的損失,這是加填過程必須努力達到的目的。對于同一種填料,填料粒徑的大小明顯地影響到系統的保留效果,如表2 所示。
表2 A 和B 兩種重質碳酸鈣在使用過程中實測數據
| 項目 | A | B |
| 網前箱濃度/% | 0.56 | 0.42 |
| 網前箱灰份/% | 26.45 | 35.20 |
| 白水濃度/% | 0.13 | 0.08 |
| 一次保留率/% | 76.0 | 81.3 |
| 成紙灰份/% | 12.7 | 20.0 |
| 填料留著率/% | 48.0 | 56.8 |
2. 2、對成紙品質的影響
紙張中加填之后,其物理強度都會降低。如果填料所用比例增加,紙的強度下降更多。這除了纖維含量比無填料紙張的少之外,還因為被纖維吸附的填料使纖維不能互相緊密地連接和粘著,減少了纖維間的接觸面積。
同時填料粒子會妨礙纖維表面羥基的相互作用,妨礙相鄰纖維素鏈間氫鍵的形成。重質碳酸鈣加填的紙張其光學性能會得到改善,首先,白度提高,因為重質碳酸鈣的白度高于漿纖維的白度;其次,紙張的不透明度提高,因為在紙內加入重質碳酸鈣后,能使分散介質的表面增加許多倍,而且重質碳酸鈣的粒子愈細,折射系數愈高,它對紙張不透明性的影響也就愈大。另外,紙內加入重質碳酸鈣填料后,還會增加紙在壓光后的平滑度,改進紙的適印性,增加柔軟性和吸收性等。
表3 是重質碳酸鈣 (A 和B) 在70g/ m2 靜電復印紙中使用后紙張物性指標對比。
表3 兩種重質碳酸鈣在70g/ m2靜電復印紙中使用后紙張物性指標對比
| 項目 | A | B |
| 定量/g/m2 | 71.4 | 71.8 |
| 白度/% | 96.8 | 101.0 |
| 不透明度/% | 89.2 | 91.4 |
| 裂斷長/縱/橫/km | 6.79/3.38 | 6.31/3.06 |
| 成紙灰份/% | 12.2 | 19.2 |
| 平滑度/S | 23 | 35 |
| 蠟棒值/A | 16/18 | 16/18 |
3、結論
在中性施膠紙中添加質量性能合適的重質碳酸鈣作為填料,在保證紙張強度指標達標的前提下,能有效地改善紙張的白度、不透明度、平滑度等品質性能。同時,盡可能多地增加用量,還能增加成紙灰份含量,降低漿纖維用量,有利于降低生產成本。
