填料的种类、选用和性质解析

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：⑥填料的供应量应充足，价格低廉，运输方便。表2-7 几种纸张加填量示例（二）填料的种类和性质造纸工业所用的填料种类很多，可分为天然填料和人造填料两大类。最常用的填料有高岭土、滑石粉、碳酸钙和钛白粉。常用填料的种类和性能如表2-8所示，形状如图2-23所示。作为造纸填料的白土，可用干法和湿法选矿，通常是在干燥和粉碎后用风选法进行分级净化，但水洗净化的方法生产的高岭土产品更均一，杂质含量较少，具有较高的亮度。

（一）填料的选用

生产一种纸是否需要加填，选用何种填料，用量多少，要根据纸的质量要求与用途而定，同时要考虑生产成本与经济效益。抄制物理强度较高或重施胶的纸种，如水泥袋纸、电缆纸等一般都不加填。抄制具有良好吸收性能，供进一步化学处理的原纸，如钢纸原纸、羊皮纸原纸等也不加填。但对大多数纸种来讲则是需要加填的，加填量应适当，要尽量减少对纸的物理强度和施胶度的影响，选用填料时应从技术和经济两方面来考虑。如生产印刷纸、书写纸等一般纸种，用价廉的填料也能满足其质量要求；40g/m²以下的薄型字典纸，要求有较高的光学性质，可选用价格较贵而质量良好的二氧化钛填料。不同纸种的加填量相差很大，少的在2%以下，高的达到40%，多数纸种为10%～20%，几种纸张加填量示例见表2-7。

对填料的选择应注意如下的一些条件：

①填料应具有较高的白度和光泽度，使其在加填之后有助于提高纸的白度和光泽度。

②填料的颗粒应细致均匀（要求能通过180～200目筛），折射率要大，以增强覆盖能力，提高纸张的不透明度。

③要求填料有较高的纯度，不含砂粒和其他杂质，以免影响纸面平滑度和在抄纸过程中造成堵塞成形网和毛毯的不良后果。

④填料的溶解度要小，以减小制备过程中被溶解而造成的损失。

⑤要有较高的化学稳定性，不易受酸或碱、氧化或还原等作用而变质。

⑥填料的供应量应充足，价格低廉，运输方便。

表2-7 几种纸张加填量示例

（二）填料的种类和性质

造纸工业所用的填料种类很多，可分为天然填料和人造填料两大类。天然填料有滑石粉、高岭土、石膏等，人造填料有碳酸钙、硫酸钡、二氧化钛等。最常用的填料有高岭土、滑石粉、碳酸钙和钛白粉。常用填料的种类和性能如表2-8所示，形状如图2-23所示。

表2-8 常用填料的性能

续表

图2-23 几种常用填料的扫描电镜图

1.高岭土

高岭土又称白土、瓷土，由长石或云母风化而成，通常称高岭石，分子式为Al₂O₃·2SiO₂· 2H₂O，化学组成Al₂O₃39%，SiO₂46%，H₂O13%，剩余部分是杂质，如钛和铁的氧化物。

高岭土具有高度的分散性和可塑性，高的电阻和耐火度，良好的吸附性和化学惰性，能提高纸页的印刷性和书写性，是一种较常用的造纸填料，但品种较好、颗粒较细的高岭土多用于纸张的表面涂布。

高岭石中一般含有较多的石英或云母杂质，开采及使用时要特别注重净化。作为造纸填料的白土，可用干法和湿法选矿，通常是在干燥和粉碎后用风选法进行分级净化，但水洗净化的方法生产的高岭土产品更均一，杂质含量较少，具有较高的亮度。

2.滑石粉

滑石粉是一种良好的造纸填料，能满足一般纸张的加填要求。我国滑石粉矿藏丰富，价格较低，是目前国内使用最广泛的一种填料。

滑石粉是由天然矿石滑石磨碎而成，是一种水合硅酸镁矿，分子式为3MgO·4SiO₂· H₂O。滑石粉粒子呈鳞片状，有滑腻感，极软，化学性质不活泼。能提高纸页的匀度、平滑度、光泽度和吸油墨性，改善纸的印刷性能，能使纸张变得较为柔软，并且由于它本身柔软、滑腻，故能使纸张有良好的光泽度，降低成本。它多用于印刷纸、书写纸、打字纸等文化用纸的加填。

3.碳酸钙

用做造纸填料的碳酸钙主要有研磨碳酸钙（GCC）和沉淀碳酸钙（PCC）两种，它们在物理性质方面存在较大差别。研磨碳酸钙，又称天然碳酸钙，是将天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等通过球磨、辊碾、压碾等机械方法进行粉碎后，再用风选或水洗进行分类。沉淀碳酸钙，又称轻质碳酸钙，是将石灰石等原料在石灰炉内用无烟煤或焦炭烧成石灰（主要成分是CaO）和CO₂，再加水消化石灰生成石灰乳[主要成分是Ca（OH）₂]，然后再通入CO₂生成CaCO₃沉淀，最后经脱水、干燥和粉碎而制得。

碳酸钙是一种良好的造纸填料，研磨碳酸钙的粒度较大，加填效果不如粒度较小的沉淀碳酸钙。用碳酸钙作为印刷纸的填料，可以提高纸的不透明度，增加纸张的白度，改善纸张的印刷性能和纸的吸油墨性能，成纸柔软，对纸的物理强度影响较小。如作为卷烟纸的填料，可以提高卷烟纸的透气度，使卷烟纸的燃烧速度得到调节，能使烟灰发白。

碳酸钙是一种碱性填料，化学稳定性较差。如用做印刷纸的填料，碳酸钙能与硫酸铝作用，消耗硫酸铝用量，并影响施胶。碳酸钙能与硫酸铝或酸起作用生成二氧化碳，而产生较多泡沫，影响操作。为此，在满足纸张印刷性能要求的情况下，可加入部分滑石粉与碳酸钙混合使用，以减少碳酸钙用量。另外，可以合理安排碳酸钙的加入位置，在接近上网的地方加入，从而减少碳酸钙与硫酸铝起作用的时间。

4.二氧化钛

二氧化钛又称钛白或钛白粉，是一种高级填料。二氧化钛的白度高，粒子细小，具有较高的光泽度和光折射系数，覆盖能力强，化学稳定性好，能显著地提高纸的白度和不透明度，加填量少，对纸的物理强度影响小等优点。但其价格较贵，一般仅用于要求不透明度高的薄型印刷纸、字典纸、航空信纸及某些高级证券纸、装饰纸等。为了降低生产成本，有时和其他填料（碳酸钙、滑石粉、高岭土等）配合使用。

填料的种类、选用和性质解析

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