前言
碳酸鈣是造紙工業(yè)主要無機(jī)化工原料之一，其在造紙工業(yè)中的應(yīng)用主要有兩個(gè)方面：作為造紙?zhí)盍虾图垙埻坎技庸さ念伭稀ｋS著造紙技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，對(duì)造紙用碳酸鈣提出了新的要求。碳酸鈣行業(yè)開始注重具有功能特性的造紙專用新產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用，主要有兩個(gè)方而：微觀形貌從不加以考慮到要求具有仿錘狀、仿立方體、偏六角形、針狀和片狀等特定的微觀形狀，粒徑分布從比較寬到分布狹窄；同時(shí)還要求成品有高的純度、白度、良好的分散性、涂布用品要求配制成漿料可以達(dá)到較高的固形物含量和較低的粘度與良好的流動(dòng)性能。目前許多系列產(chǎn)品進(jìn)入了工業(yè)化試生產(chǎn)和生產(chǎn)階段。
2 碳酸鈣的特性與制備
2 . 1 作為造紙?zhí)盍虾图垙埻坎技庸び妙伭系奶妓徕}分為兩大類：一類是研磨石灰石制造的天然碳酸鈣（GCC ) ，另一類是化學(xué)沉淀制造的合成輕質(zhì)碳酸鈣（PCC )[1] 。
2 . 2 研磨石灰石制造的GCC 由干法研磨發(fā)展到濕法研磨，研磨技術(shù)的突破和有關(guān)助劑的良好應(yīng)用，使得粒度可以達(dá)到小于1.5 微米在90% 以上[2] ，平均粒徑小于2 個(gè)微米，從而使品質(zhì)大幅度提高，很大程度上擴(kuò)大了其在在造紙領(lǐng)域的應(yīng)用。
2 . 3 眾所周知，碳酸鈣作為造紙?zhí)盍虾图垙埻坎技庸び妙伭?，主要是其具有以下的特性?span lang="EN-US">[3]① 微觀形貌的一致性及符合要求；② 粒徑的均－性（良好的粒度分布）；③ 具有較高的白度、較強(qiáng)的遮蓋能力；④ 提高增量（填充）能力；⑤白色度保持持久，雜質(zhì)含量如金屬氧化物的含量低，有比較高的化學(xué)穩(wěn)定性。
2 . 4 PCC 的生產(chǎn)方式主要采用碳酸飽和法，當(dāng)然這種方法既是最簡(jiǎn)單也是最復(fù)雜的：簡(jiǎn)單到在石灰水中吹口氣（通入二氧化碳?xì)怏w）就可以制造出輕質(zhì)沉淀碳酸鈣；但在生產(chǎn)沉淀碳酸鈣方面有許多新的控制技術(shù)，主要是根據(jù)不同的下游產(chǎn)品需要通過改變反應(yīng)的速度、溫度、濃度、攪拌速率及使用適量的化學(xué)添加劑，有目的地控制反應(yīng)進(jìn)程，使產(chǎn)品的粒徑大小、粒度分布、微觀形狀達(dá)到特定的要求，以提高填料或顏料的適應(yīng)性，同時(shí)要求產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，這是比較復(fù)雜的。其他還有復(fù)分解法如石灰——蘇打法、氧化鈣——碳酸鈉法等生產(chǎn)方式，由于在制造成本方面無法和碳酸飽和法相比，故沒有能在大型生產(chǎn)上被廣泛采用。
2 . 5 但造紙工藝的限制在某種意義上制約了碳酸鈣在紙張中的應(yīng)用，原因是國(guó)內(nèi)還存在大量的酸性施膠造紙工藝生產(chǎn)線。
3 PCC 的紙張中的作用
3.1 通常情況下，加入造紙過程中的填料（如PCC 、GCC 、滑石粉、硫酸鋇、欽白粉、高嶺土等或是這類物質(zhì)按一定比例的復(fù)配物）以纖維為基數(shù)在成品紙中的含量為5 %一25 % ；由于在紙頁成型過程中的流失，填料的加入量為10 %一45 % , 最高可達(dá)50 %以上[4]。
3.2 PCC 在紙張中的應(yīng)用使紙張獲得特定的性能與降低成本。特定的性能包括白度、不透明度、平滑度、透氣度等。碳酸鈣作為填料加入使紙張內(nèi)部空隙變小變細(xì)，增加紙張對(duì)油墨吸收性的同時(shí)使整體的油墨吸收性均勻化。
(l) PCC 在紙料中的加入可使紙張具有可塑性、柔軟性、勻整性、平滑的表面、壓光之后更具有理想的表面平滑度，提高紙張的不透明度,白度，使紙張內(nèi)部空隙變??；
(2) PCC 的良好吸收性增強(qiáng)了紙張對(duì)油墨的吸收并使得吸墨性更加均勻，改善了紙張對(duì)油墨的親和力，有利于印刷品質(zhì)量的提高；
(3) PCC 的加入增加了紙品的定量，減少纖維原料消耗，降低了造紙成本。
3.3 PCC 在紙料中的加入對(duì)紙張質(zhì)量的影響[5]。
紙張的挺度是紙張厚度和彈性模量的函數(shù)。填料對(duì)挺度的影響應(yīng)將填料對(duì)松厚度和抗張強(qiáng)度的影響綜合起來考慮。當(dāng)加填料量小時(shí)，填料的加人基本不影響紙張的挺度，當(dāng)加填料量再增加時(shí)，挺度則隨填料量增加而顯著減小。
紙張纖維的密度為1克 / 立方厘米，而填料密度大多在2.5 ~3.0克 / 立方厘米。因此填料的加人將會(huì)改變紙張的松厚度。
纖維間的結(jié)合是紙張強(qiáng)度的基礎(chǔ)，填料的加人減少了纖維間的結(jié)合，所以加人大量填料會(huì)使紙張強(qiáng)度顯著下降。其中抗張強(qiáng)度、耐折度和耐破度下降較大，撕裂度下降較小，使用填料的用量有一定限制。同時(shí)某些造紙助劑的應(yīng)用可以使這種強(qiáng)度下降現(xiàn)象明顯減輕。
沒有加填料的紙張是由纖維和空氣組成?？諝獯嬖谟诶w維間的孔隙中，由于纖維與空氣的折射率不同，因此當(dāng)光束照射到紙張表面時(shí)，即有部分光在纖維與空氣界面上發(fā)生散射，賦予紙張一定（較低）的不透明度，反映在印刷中，主要表現(xiàn)為極易透印。在紙張中加入xuchanghm.com折射率大于纖維素的PCC 后，增加了紙張內(nèi)部光散射界面的數(shù)量，即存在纖維與空氣間、填料與纖維間以及填料與空氣間三類不同的界面，在這三種界面中，填料與空氣折射率的差值較大。因此光線在填料與空氣界面上得到最大散射，使紙張的不透明度增加。
印刷用紙加入填料可改進(jìn)紙張的印刷適性，如增加紙張的白度、平滑度、不透明度、挺度。改善紙張對(duì)油墨的親合力、柔軟度和穩(wěn)定性，從而有助于印刷品質(zhì)量的提高。當(dāng)然紙張中加入填料量太高也帶來一些不良的影響，主要表現(xiàn)為紙張強(qiáng)度的降低和施膠效果的下降，在印刷中易發(fā)生掉粉、掉毛現(xiàn)象，填料粒子傳遞到印版和橡皮布上會(huì)產(chǎn)生糊版等現(xiàn)象；由于填料有摩擦作用，還會(huì)磨損印版，但用PCC 加填則可以使印版磨損降低到最低程度。
4 關(guān)于PCC在造紙中的留著率
4.1 紙張抄造過程中，紙漿的上網(wǎng)濃度通常低于1 % ，由于紙頁成型時(shí)過濾網(wǎng)的作用，能夠在紙張中留著的填料一般為加入量的50 ％甚至更低，未留著的填料隨著造紙廢水排放，給環(huán)境保護(hù)和造紙廢水處理帶來較大的負(fù)面影響。
4.2 影響PCC在造紙過程中留著率的因素較多：造紙工藝控制如紙漿漿度、紙漿種類、紙張品種、助
劑應(yīng)用及造紙機(jī)運(yùn)行參數(shù)等因素都會(huì)影響到PCC 在紙中的留著率。實(shí)踐證明，PCC 粒子的大小、微觀形狀與粒度分布對(duì)在造紙過程中的留著率有很大的影響。
4.3 相對(duì)來說，當(dāng)PCC的粒徑在適當(dāng)范圍內(nèi)，粒度較大時(shí)較易被截留在交織的纖維濾層中；微觀形貌為非球形、非立方體形、晶體形貌完整的粒子易吸附在纖維上，并形成架橋效應(yīng)，使之不易穿過纖維交織的針眼而被留著。
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