重质碳酸钙在中性施胶纸中的应用
重质碳酸钙在中性施胶纸中的应用当今世界造纸工业已发生重大变革,即由传统的酸性抄纸系统转变为中性抄纸系统。传统的使用松香、硫酸铝的酸性施胶必须在酸性的条件下进行,一般都会降低纸页的光学性质和物理性能,纸张缺乏耐久性,受阳光照射后易于变色,影响纸的物理性能及保存期。通过长期的社会实践,发现采用中性施胶的纸张,不仅避免了这些问题,而且由于中性施胶系统p H 合适,使采用碳酸钙作为填料成为可能,可以改善纸张的品质,增加纸张的耐久性,还能在保证纸张光学性质、物理性质的前提下降低生产成本。
1、碳酸钙的性能及要求
作为填料用的碳酸钙有重质碳酸钙(天然碳酸钙) 和轻质碳酸钙(沉淀碳酸钙) 两个品种,而通过长期的生产发现,重质碳酸钙在以下方面优于轻质碳酸钙: (1) 价格低廉;(2) 可获得高灰份含量的能力,且抄造的纸掉粉现象较轻;(3) 纸张强度较高;(4) 由于重质碳酸钙颗粒表面积小于轻质碳酸钙,故用此加填的纸张更易施胶和染色。因此,一直以来有很多属于中性施胶抄纸系统的客户均采用重质碳酸钙作为填料。
为了达到改善纸张质量和降低成本的目的,选择的填料即重质碳酸钙必须满足如下的要求:
(1)具有较高的白度,有助于提高纸张的白度。
(2) 颗粒的粒径大小要恰当,以利于增强纸张覆盖能力,提高纸张的不透明度,同时避免抄纸系统产生障碍。
(3) 要求有较高的纯度,不含砂粒和其它杂质,以免影响纸面平滑度和在抄纸过程中对成型网和毛布造成不良后果。
(4) 要求磨耗值低,以延长成形网等的寿命。
(5) 填料的供应量充足,运输方便。
重质碳酸钙具体物理性能指标要求:
固含量70 ±1 %; 325 目筛余物≤0.01 %;白度≥90 %; CaCO3 含量≥98 %; 粒径: 小于20μ≥65 %;小于45μ= 100 %;p H 值9～11 ;磨耗: ≤20.0g/m2 ;盐酸不溶物: ≤0.30 %。
2、重质碳酸钙在中性施胶纸中的使用
重质碳酸钙的性能差异对中性施胶纸的系统操作及成品纸的品质状况会产生不同的效果。在生产70g/ m2 静电复印纸时,采用不同品牌A (市场上其他品牌)和B(我公司生产的“东南牌”)的重质碳酸钙进行了对比试验。A 和B 两种品牌重质碳酸钙的性能实测数据如表1 所示。
表1 两种碳酸钙的性能实测数据
| 项目 | A | B |
| 固含量/% | 70.10 | 70.00 |
| CaCO3含量/% | 98.52 | 98.25 |
| pH值 | 9.79 | 9.72 |
| 325目筛余物/% | 0.011 | 0.009 |
| 粒径/% | ≤2μ68.24 | ≤2μ86.60 |
| 粒径/% | ≤5μ79.35 | ≤5μ99.72 |
| 粒径/% | ≤10μ85.16 | ≤6μ100.00 |
| 粒径/% | ≤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、对系统保留率的影响
在生产过程中,提高网部的一次留着率,以减小填料的损失,这是加填过程必须努力达到的目的。对于同一种填料,填料粒径的大小明显地影响到系统的保留效果,如表2 所示。
表2 A 和B 两种重质碳酸钙在使用过程中实测数据
| 项目 | A | B |
| 网前箱浓度/% | 0.56 | 0.42 |
| 网前箱灰份/% | 26.45 | 35.20 |
| 白水浓度/% | 0.13 | 0.08 |
| 一次保留率/% | 76.0 | 81.3 |
| 成纸灰份/% | 12.7 | 20.0 |
| 填料留着率/% | 48.0 | 56.8 |
2. 2、对成纸品质的影响
纸张中加填之后,其物理强度都会降低。如果填料所用比例增加,纸的强度下降更多。这除了纤维含量比无填料纸张的少之外,还因为被纤维吸附的填料使纤维不能互相紧密地连接和粘着,减少了纤维间的接触面积。
同时填料粒子会妨碍纤维表面羟基的相互作用,妨碍相邻纤维素链间氢键的形成。重质碳酸钙加填的纸张其光学性能会得到改善,首先,白度提高,因为重质碳酸钙的白度高于浆纤维的白度;其次,纸张的不透明度提高,因为在纸内加入重质碳酸钙后,能使分散介质的表面增加许多倍,而且重质碳酸钙的粒子愈细,折射系数愈高,它对纸张不透明性的影响也就愈大。另外,纸内加入重质碳酸钙填料后,还会增加纸在压光后的平滑度,改进纸的适印性,增加柔软性和吸收性等。
表3 是重质碳酸钙 (A 和B) 在70g/ m2 静电复印纸中使用后纸张物性指标对比。
表3 两种重质碳酸钙在70g/ m2静电复印纸中使用后纸张物性指标对比
| 项目 | A | B |
| 定量/g/m2 | 71.4 | 71.8 |
| 白度/% | 96.8 | 101.0 |
| 不透明度/% | 89.2 | 91.4 |
| 裂断长/纵/横/km | 6.79/3.38 | 6.31/3.06 |
| 成纸灰份/% | 12.2 | 19.2 |
| 平滑度/S | 23 | 35 |
| 蜡棒值/A | 16/18 | 16/18 |
3、结论
在中性施胶纸中添加质量性能合适的重质碳酸钙作为填料,在保证纸张强度指标达标的前提下,能有效地改善纸张的白度、不透明度、平滑度等品质性能。同时,尽可能多地增加用量,还能增加成纸灰份含量,降低浆纤维用量,有利于降低生产成本。
