碳酸鈣在造紙行業(yè)的應(yīng)用

時(shí)間：2020-01-05作者：泉州市旭豐粉體原料有限公司瀏覽：600

隨著中性造紙和涂布加工技術(shù)的發(fā)展，碳酸鈣作為填料和顏料在北美和歐洲得到了廣泛的應(yīng)用．加填Caco3明顯提高了紙張的耐久性．在我國填料和顏料主要是使用滑石粉，但隨著中堿性抄紙的發(fā)展，碳酸鈣的應(yīng)用也將不斷增長．碳酸鈣在ph6以下容易分解，只有在中堿性抄紙中才能作為填料． 

      1、 碳酸鈣的來源和種類
      碳酸鈣有研磨碳酸鈣﹝GCC﹞和沉淀碳酸鈣﹝PCC﹞之分。石灰石﹑大理石是**的CaCO3,經(jīng)機(jī)械粉碎、研磨﹑分級，制成細(xì)微的顆粒稱之為GCC。GCC可用作填料和顏料，用于造紙時(shí)90%的粒徑小于2um，為棱面型結(jié)構(gòu)，電鏡下觀察呈不規(guī)則的烤餅型。按粒徑大小，GCC可分為三類：**細(xì)CaCO3﹝UFGCC﹞，平均粒徑0.5-0.9 um；細(xì)微CaCO3（GCC），平均粒徑大于3 um。平均粒徑是GCC較重要的物理特性，其它重要的特性包括白度﹑吸油性﹑晶型。GCC加工方法有濕法和干法，根據(jù)產(chǎn)品的要求而定。干法研磨較為便宜，經(jīng)常局限在2-3 um粒徑    顆粒的生產(chǎn)。粒徑較小的有聚集的傾向，使得難以處理和分級。產(chǎn)生**細(xì)的GCC需要用濕法工藝。
      沉淀碳酸鈣（PCC）又叫輕質(zhì)碳酸鈣，有下列三種不同的制備工藝；石灰乳碳化法，即石灰乳和Na2CO3作用；石灰乳與氯化銨作用。PCC平均粒徑的范圍是1.5-2.5 um之間。PCC的制備工藝條件不同使得其結(jié)晶形態(tài)和顆粒形狀﹑表面電荷有很大的差別，由此對加填紙張的性能產(chǎn)生不同的影響。
      2 、PCC和GCC的形態(tài)和應(yīng)用上的差別
      PCC和GCC顆粒的形狀有明顯的差別。GCC顆粒是棱面體結(jié)構(gòu)，這是方解石的常見晶型。而PCC是不等邊棱形體，有時(shí)稱之為玫瑰花型結(jié)構(gòu)。因?yàn)槲⒓?xì)的結(jié)晶細(xì)而長，聚集成簇，圍繞著**顆粒比GCC棱面體具有較大的比表面積，因此具有較大的光散射能力，使紙頁具有較高的白度和不透明度。但是這種玫瑰型的結(jié)構(gòu)也使得顆粒中或顆粒之間有大量的空隙，由此影響纖維間的結(jié)合，使紙頁中能加填**過某一閥值時(shí)，紙頁的強(qiáng)度降低﹑產(chǎn)生空隙﹑降低車速就成為嚴(yán)重的問題。通過把PCC和GCC混合進(jìn)行加填可以克服這一問題。PCC生產(chǎn)商正在努力開發(fā)復(fù)制類似自然界棱面體的顆粒，以補(bǔ)嘗不等邊棱形體PCC高加填量時(shí)的局限。
      為了**好的光澤度和平滑度，要求涂料的固含量高，如前所述PCC不等邊棱形體顆粒是由一個(gè)玫瑰型核和圍繞它的針形結(jié)晶聚集而成，制成高固含量涂料時(shí)強(qiáng)烈的分散作用引起針形和玫瑰型核分裂，從而導(dǎo)致光學(xué)性能降低和膠粘劑用量的增加。一般來說，PCC在涂料方面的應(yīng)用是無法與GCC相競爭的。在北美的涂料市場上PCC占優(yōu)勢，而GCC主要是用于涂料配方中。由于PCC的加填量不能**過15%，因此降低了轉(zhuǎn)向堿性抄紙的效益。在高加填量（有時(shí)達(dá)30%）時(shí)只有GCC才能穩(wěn)定地運(yùn)行。
      3 、PCC和GCC的特性及局限性
      3.1 PCC作為填料的優(yōu)勢
      （1）不等邊棱面體形態(tài)的PCC能使紙頁產(chǎn)生高的不透明﹑白度和松厚度。
      （2）在抄造過程中磨耗數(shù)低，減輕對設(shè)備的磨損。
      （3）表面電荷的電勢高，這樣有利于顆粒在紙頁中的分布。
      3．2   PCC 在造紙中應(yīng)用的缺陷
      （1）顆粒的比表面積大，降低了施膠效率。
      （2）顆粒間有小的間隙影響了纖維之間的結(jié)合，由此降低了紙頁的強(qiáng)度。
      （3）PCC比GCC阻留了更多的水分，這意味著紙機(jī)的車速要降低。   
      （4）當(dāng)PCC加填量**過15%時(shí)會產(chǎn)生大量生產(chǎn)性問題。
      （5）吸附在PCC顆粒上的未反應(yīng)AKD進(jìn)入白水中后會產(chǎn)生白色樹脂障礙，會進(jìn)一步影響紙頁的質(zhì)量和紙機(jī)的運(yùn)行。
      （6）沒有被充分中和的微量和紙機(jī)的運(yùn)行有不利影響，
      3.3  加填GCC具有的優(yōu)勢
      （1）允許有較高的加填量，由此可以提高經(jīng)濟(jì)效益。 
      （2）顆粒的形態(tài)有利于纖維的結(jié)合，有利于紙頁的強(qiáng)度。
      （3）紙機(jī)的運(yùn)行性較好，因?yàn)樽枇舻乃州^少，濾水性較好。
      （4）對施膠的影響較小。
      （5）沒有沉淀問題產(chǎn)生。
      3.4  GCC的缺陷
      （1） 白度和不透明度**同等加填量的PCC。
      （2）泥漿狀的GCC運(yùn)到用戶途中要加分散劑，以防止顆粒沉降，因此增加了成本。
      （3）**CaCO3的硬度較大，粒子的形態(tài)使得磨耗數(shù)較大，對網(wǎng)部，紙機(jī)部件有較大的磨損。
      用好碳酸鈣填料的前提是應(yīng)用好中堿性施膠工藝。應(yīng)用中堿性施膠有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，而不是增加生產(chǎn)成本。使用中性施膠劑和助留劑濾劑等化學(xué)藥品增加的成本要從提高填料和細(xì)小纖維留著率，大幅度增加紙頁灰分，提高產(chǎn)品的附加值等方面來彌補(bǔ)。

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