輕質(zhì)碳酸鈣在造紙行業(yè)中應用體現
2024/04/28
傳統造紙工業(yè)是以植物纖維為原料進(jìn)行化學(xué)加工的產(chǎn)業(yè)。由于我國森林覆蓋率并不高，短期內獲取大量纖維原料的難度較大，因此，造紙纖維原料的短缺已成為制約造紙工業(yè)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。近年來(lái)，隨著(zhù)傳統造紙業(yè)正處于結構性調整和產(chǎn)品轉型升級的關(guān)鍵時(shí)期，碳酸鈣作為一種白色無(wú)機填料和顏料，在造紙業(yè)中的重要性日益凸顯。尤其是如何通過(guò)對輕質(zhì)碳酸鈣進(jìn)行粉末改性技術(shù)的表面改性處理的研究，更是成為了業(yè)界矚目的研究熱點(diǎn)。
輕質(zhì)碳酸鈣在造紙業(yè)中的應用優(yōu)勢主要體現在以下幾個(gè)方面：
1. 輕質(zhì)碳酸鈣具有良好的填充性能，可以提高紙張的白度和亮度，改善紙張的印刷性能。其次，輕質(zhì)碳酸鈣的粒度小，分布均勻，能夠提高紙張的平滑度和光澤度，使紙張的外觀(guān)質(zhì)量得到提升。
2. 輕質(zhì)碳酸鈣的硬度較低，可以減少對造紙設備的磨損，延長(cháng)設備的使用壽命。
3. 輕質(zhì)碳酸鈣的價(jià)格相對較低，可以降低紙張的生產(chǎn)成本。輕質(zhì)碳酸鈣在造紙業(yè)中的應用，不僅可以提高紙張的各項性能，還可以降低生產(chǎn)成本，對于推動(dòng)傳統造紙業(yè)的結構調整和產(chǎn)品轉型升級具有重要的意義。碳酸鈣產(chǎn)品在造紙行業(yè)中其消耗量在整體紙張生產(chǎn)中占據了相當大的比例。紙張制造過(guò)程中，碳酸鈣的使用量約占填料總消耗量的60%以上。以年均8%的速度增長(cháng)的造紙行業(yè)，使得對輕質(zhì)碳酸鈣的需求以每年15%的速度上升。
隨著(zhù)造紙工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，用于造紙的碳酸鈣（CaCO3）工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)亦逐漸向著(zhù)高、精、尖的方向發(fā)展，以滿(mǎn)足現代造紙技術(shù)對于產(chǎn)品品質(zhì)的嚴苛要求。
依據生產(chǎn)工藝的不同，造紙用碳酸鈣可分為沉淀碳酸鈣（簡(jiǎn)稱(chēng)PCC）（或稱(chēng)為輕質(zhì)碳酸鈣）和研磨碳酸鈣（簡(jiǎn)稱(chēng)GCC）（或稱(chēng)為重質(zhì)碳酸鈣）。此外，按照在造紙過(guò)程的具體應用，它又可以被劃分為造紙填料和涂布顏料兩大類(lèi)。
在造紙工業(yè)的生產(chǎn)流程中，主要分為制漿和造紙兩大部分。制漿，即是將麥草、稻草、木材等植物纖維原料經(jīng)過(guò)一系列處理，將不利于造紙的木質(zhì)素溶解出來(lái)，再通過(guò)進(jìn)一步的化學(xué)處理，得到適合造紙的紙漿。
在紙張生產(chǎn)過(guò)程中，“紙白”和“造紙”是兩個(gè)關(guān)鍵的工藝步驟。首先，將帶顏色的木素衍生物以及色素進(jìn)行漂白操作，從而得到白色的紙張原材料；接著(zhù)通過(guò)“造紙”步驟，對紙漿進(jìn)行打漿、施膠、加填等一系列工藝處理，最終生成具有各種性能的紙張。其中，“加填”是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節，它涉及向紙料中加入白色礦物的微細顏料或合成填料。這些添加物的含量可達到紙料組分的20%-40%。填料的使用，對于提高紙張的白度、不透明度、印刷適應性、平滑度、尺寸穩定性等方面有著(zhù)作用，同時(shí)也能降低成本并減少油墨的透印現象。
隨著(zhù)填料的不斷加入，也會(huì )帶來(lái)一系列負面影響。例如，會(huì )降低紙張的強度、施膠度、松厚度及挺度等指標，同時(shí)會(huì )增加白水循環(huán)體系中細小組分的含量，加劇紙漿流送管道的磨蝕，并在印刷過(guò)程中容易出現掉毛掉粉現象。
我們可以看出，在紙張制造過(guò)程中，“紙白”和“造紙”這兩個(gè)步驟，尤其是其中的“加填”環(huán)節，對于紙張的質(zhì)量影響很大。在實(shí)際操作中，需要嚴謹對待這一過(guò)程，合理控制各工藝參數，以實(shí)現紙張質(zhì)量的優(yōu)化。
經(jīng)過(guò)鍛燒處理的石灰石等原料，會(huì )生成氧化鈣和二氧化碳。隨后，將氧化鈣與水混合，使其消化為氫氧化鈣（也稱(chēng)為石灰乳）。再通過(guò)通入二氧化碳，使石灰乳碳化，形成碳酸鈣沉淀。最后，對碳酸鈣進(jìn)行脫水、干燥和粉碎操作，從而得到輕質(zhì)碳酸鈣。通過(guò)控制工業(yè)條件，可以制備出不同晶型的輕質(zhì)碳酸鈣。在造紙行業(yè)中，立方形、片狀和紡錘形碳酸鈣是主要材料。一般來(lái)說(shuō)，造紙填料使用的輕質(zhì)碳酸鈣的平均粒徑在2～10μm范圍內。相較于重質(zhì)碳酸鈣，輕質(zhì)碳酸鈣不僅顆粒更加均勻、純度更高、白度更優(yōu)，而且加入輕質(zhì)碳酸鈣的紙張具有更高的松厚度。以一項具體數據為例，當紙張灰分達到19.6%時(shí)，使用輕質(zhì)碳酸鈣的紙張的松厚度比重質(zhì)碳酸鈣高的幅度在15%左右。此外，添加輕質(zhì)碳酸鈣的紙張在提高不透明度、增加灰分以及降低吸水值方面具有優(yōu)勢，這些特性使得其更加適用于高品質(zhì)紙品的生產(chǎn)。
