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无机粉体填料在造纸工业中的应用及发展趋势
2025/09/10 点击 1452 次

中国粉体网讯 矿物填料在造纸原料结构中一直都是重要的组成部分,近些年随着造纸技术革新,矿物填料成为造纸中用量仅次于纤维的材料。

 

目前造纸常用的矿物填料有,碳酸钙、高岭土、滑石、硅灰石、二氧化钛、膨润土、硫酸钡、硅藻土、海泡石、磷石膏等。通过合理的选择和使用纸张填料,能够在很大程度上降低纸张的生产制造成本,并提高纸张的特殊性能。

 

1、碳酸钙

 

造纸行业是碳酸钙下游应用的重要领域,碳酸钙在造纸中作用分为两大类:一类是造纸填料用碳酸钙,大部分厂家应用325目~800目的低目数产品,添加量因纸张的类型不同存在差异,从5%到50%的添加量都有,主要集中在原纸生产厂家另一类是造纸涂布用碳酸钙,对产品的细度要求高,所用浆料的2μm含量达65%以上,大型的纸企多半自备碳酸钙研磨设备,通过管道直接将碳酸钙浆料泵送至纸机调浆箱调浆。

 

另外从加工方式来划分,在造纸过程中应用的碳酸钙也分重钙和轻钙,应用效果也有一定差异。加入重钙可以降低纸张的生产成本,改善纸张强度,减少留着的水分等。但也存在以下缺点:如颗粒大小不一、有棱角、分散性不好、硬度大、对抄纸机有很大的磨损。轻钙作为造纸填料时,可以增加纸张的白度。但是由于颗粒较小,会降低填料留着率。

 

2、高岭土

 

高岭土是一种很有价值的造纸填料,由于其颗粒形状、良好的色度(白色或近白色)、柔软性、良好的不透明性以及相对容易加工精细而多年来被广泛使用。

 

高岭土在造纸工业中主要应用于造纸填料和表面涂布的颜料,其特性对造纸生产可操作性及成纸质量有很大影响。根据加工方法和产品特性的不同,造纸涂料用高岭土分为水选高岭土和煅烧高岭土。其中,煅烧高岭土是具有高白度、多孔隙及一定吸附性的造纸用功能材料,根据烧成温度的不同可分为不完全煅烧高岭土(600~800℃)和完全煅烧高岭土(950~1050℃)。前者多用于造纸填料,后者多用于造纸涂布材料。其功能性主要来自于高岭岩(土)焙烧脱水和脱有机质过程,焙烧后结构的多孔性可改善纸张的松厚度、不透明度、吸收油墨性等。

 

3、滑石

 

主要用于造纸填料,少量用于造纸树脂(黏性物)控制剂和涂料颜料。不同类型滑石的特性不同,适用于不同的造纸产品。低档滑石及其复配加工产品,将主要用于普通造纸填料;中档滑石主要用于高质量要求的功能性造纸填料和底涂涂料;高品质滑石主要用于更能体现其功能特性的粘性物控制剂产品和涂料级产品。而且经超细加工后,滑石粉具有良好的吸附性和覆盖性。目前,可应用于造纸行业中的新型滑石产品主要有阳离子改性滑石、固体石蜡及AKD改性滑石、黑滑石、镁铝水滑石等。

 

滑石粉的粒子形状有利于其在纸张中的存留,能显著提高纸张的不透明度、可印刷性和可书写性。此外,与轻钙相比,滑石粉可以赋予纸张更好的体积和液体吸收特性。例如滑石粉还具有吸油性,能够吸附有机物,除了作为造纸填料改善纸张的光学性能和印刷性能,在废纸脱墨过程中对油墨的脱除也有显著效果。

 

4、硅灰石

 

硅灰石在造纸工业中的应用与其他填料存在较大的不同,其并非是像传统填料进行简单的填充,主要是依靠较高的长径比实现硅灰石与植物纤维的交织,形成植物纤维-矿物纤维的网状结构,以替代部分植物的短纤维,能够有效的提高生产纸张的不透明度和印刷适应性、改善均匀度、降低制造成本。

 

纤维状硅灰石具有很多传统填料无法取代的特殊性能,适合于替代传统填料应用于文化用纸以及一些特种纸、高档纸。而通过化学改性技术降低产品磨耗度,提高纤维的柔软性,以及如何在保持纤维长度前提下使纤维束得以充分解离的加工技术是当前硅灰石加工的重要研究领域。

 

5、二氧化钛

 

二氧化钛化学性质稳定,可以在各种条件下进行抄纸。作为造纸填料,由于价格昂贵,二氧化钛只应用于薄型纸张和高级纸张中,或者与其他填料混合使用。在功能纸张中添加二氧化钛可使纸张具有特殊性能。例如此种功能纸可以吸收有害气体,如苯、甲醛等,可以用于家具及室内贴纸。在一般纸品中加入二氧化钛,可使纸张具有杀菌消毒效果。

 

不同类型的纸张对二氧化钛的晶型也有不同要求,如普通纸张添加未经处理的锐钛矿型钛白粉,能够起到荧光增白剂的效果,提升纸张白度。而压层纸一般对耐光和耐热性要求较高,因此一般使用表面处理过的金红石型二氧化钛作为填料。

 

10月29-31北京粉体技术协会、柏德英思展览上海有限公司、山东中粉会展服务有限公司将在上海跨国采购会展中心联合主办上海国际非金属矿工业展览会SINMMIE2025)”,展会现场将同期举办“非金属功能粉体加工与应用技术交流会”,届时将邀请南京林业大学金永灿教授《无机粉体填料在造纸工业中的应用及发展趋势》主题报告,分享碳酸钙、高岭土、滑石粉、硅灰石、钛白粉等粉体材料在造纸行业中的应用技术和研究成果。

 

专家介绍

 

 

 

金永灿,南京林业大学轻工与食品学院教授(二级),国际木材科学院院士,中国化学会纤维素专业委员会副主任,中国造纸学会绿色低碳专业委员会副主任,Journal of Bioresources and Bioproducts副主编。主要从事制浆造纸工程及生物质化学与材料领域的教学、科研与技术创新工作。主持国家自然科学基金重点项目等国家级科研项目10余项,发表学术论文300余篇,获授权国内外发明专利20件。入选江苏省“333高层次人才培养工程”中青年领军人才,获省部级科技进步一等奖、二等奖各1项,首届中国造纸“蔡伦青年科技奖”。

 

参考来源:

沈晶晶:硅灰石在造纸工业中的应用研究,东北林业大学

吴平飞,常见无机非金属矿物粉体在造纸中的应用,江西广源化工有限责任公司

樊青秋,二氧化钛,无机复合物的制备及其在造纸工业中的应用,吉林大学

滑石、高岭土和碳酸钙在造纸行业中的应用现状,化工矿产地质

 

(中国粉体网编辑整理/昧光)

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(来源:中国粉体网)


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