造纸填料的选用

造纸填料的选用

纸张是由纤维构成的，但是对某些纸张来说，只由纤维构成却难于达到纸张的使用目的，为此对于文化用纸、印刷用纸、装饰原纸、白纸板、卷烟纸等来说，必须在纸浆中加入部分填料，才能达到纸张的使用要求。

1 加填的主要作用

如上所述，对于某些纸张，需加入填料，达到纸张的质量要求。加填的主要作用为：1·1提高纸张的白度，因为填料的白度比纸浆高；

1·2提高纸张的不透明度；

1·3提高纸张的平滑度；

1·4提高纸张的柔软性；

1·5提高张的印刷性能；

1·6降低纸张的变形程度，即提高纸张的平整性和形稳性；

1·7减少树脂障碍；

1·8满足某些纸张的特殊要求；

2 填料的种类及其性质

我国用于造纸的填料种类主要有滑石粉、瓷土、碳酸钙（PCC/GCC）、钛白粉和氧化铁黄颜料等。

2·1滑石粉

2·1·1性质

滑石粉在自然界中，是以水合硅酸盐的形态存在的非金属矿物质，在我国贮量大，资源丰富易于开采加工，且价格低廉。

滑石粉是硬度最小的矿物之一，纯净滑石（3MgO·4SiO2·H2O）的理论含量为MgO：31.9%SiO2：63.34%H2O4.76%

滑石粉具有质地细腻、平滑、白度高、覆盖力强、磨耗低等特点。造纸厂所使用的为工业用滑石粉，是以直闪石和透闪石为基础的与纯净滑石粉不同，其性能见表1。

表1 常用填料的性能

2·1·2 滑石粉的质量标准

目前我国各造纸厂使用的滑石粉质量标准见表2，但用户可根据生产的需要与厂家制订协议标准。

各造纸厂目前使用滑石粉均为ZZ—特级，其Fe2O3含量最好低于0.1%，因为含量高要影响纸张白度；其CaCO含量最好低于1.5%，这样可以减少系统中泡沫的影响，提高纸张的质量，减少断头，提高纸机的抄造率和成品率。

表2 造纸用滑石粉的技术要求（JC—161—82标准）

2·2瓷土（高岭土）

瓷土用作纸张填料的使用不多，有的厂家在滑石粉中拼入部分瓷土，这可能是由于瓷土的粘度关系，瓷土多用作纸张涂布颜料之用。瓷土、PCC、GCC组成的涂料粘度见表3：

表3 瓷土、PCC、GCC组成的涂料粘度比较

注:涂料配比：淀粉3份，胶乳12份，润滑剂1.5份。

国内瓷土产地较多，矿产化学成份、杂质含量，因产地而已。

2·2·1 瓷土的化学性能

瓷土是一种多矿产化学组成的含水硅酸盐混合体，其成份可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，为非金属矿。

在一般情况下，瓷土的化学组份的理论百分比为：Al2O339.5%，SiO246.54%，H2O13.95%，表4列出三种不同瓷土的化学成份。

瓷土具有很强的可塑性和高的耐火性、良好的绝缘性和化学稳定性。比重2.60、折光系数为1.55。

瓷土以片状晶形为主，片状物含量越多越好，片状物配制涂料流动性好，经压光后，其片状平面与纸张平面平行排列，从而得到较高的光泽度。

2·2·2瓷土的质量指标

造纸用瓷土（高岭土），其颗粒比用于涂料用瓷土（高岭土）的颗粒大，其技术要求见表5。

2·2·3煅烧瓷土（煅烧高岭土）

有时在纸张的生产过程中为了提高纸张的不透明度与改善纸张的印刷性能，在加入的填料中也要配用部分煅烧瓷土。

2·2·3·1煅烧瓷土（煅烧高岭土）的特性

（1）由于瓷土经过高温煅烧，除去了其中的结晶水，使瓷土颗粒内部空隙增大了比

表面积，煅烧瓷土具有较大的比表面积和多孔疏松的结构，提高了纸张的遮盖

能力，也有利于印刷油墨的吸收，有效地改善了纸张的印刷效果；

表4 瓷土的化学成份

表5 瓷土(高岭土)各级产品化学成分和物理性能要求(GB/14563—93)

(2)对光的散射能力强,有效地提高了纸张的不透明度；不同的颜料对光的散射不一样，见表6。

从表6中可以看出，煅烧高岭土的光散射系数与TiO2接近。

表6 不同颜料的光散射系数

(3)粘度适当.

2·2·3·2煅烧高岭土的优点

煅烧高岭土用作造纸填料，其优点为：

（1）提高纸张白度；

（2）提高纸张不透明度，增加纸张的覆盖能力；

（3）减少印刷过程的透印现象；

（4）提高纸张的印刷性能；

（5）比其它填料，减少对纸张抗张强度的影响；

2·3碳酸钙（CaCO3）

碳酸钙有轻质（PCC）和重质（GCC）（研磨）之分，一般用于生产纸张的碳酸钙为轻质CaCO3（也称沉淀碳酸钙），作涂布用颜料碳酸钙用GCC。

2·3·1轻质碳酸钙

用作造纸的轻质碳酸钙，主要是以石灰石为原料，经过石灰窑煅烧、消化。特定条件下，碳化反应而成。

2·3·1·1轻质碳酸钙的优点

由于我国造纸行业长期以来采用酸性施胶方法，为此无法采用碳酸钙作为造成纸填料（卷烟纸由于不施胶，长期以来采用碳酸钙作填料），由于酸性施胶的缺点，以及对环境保护的重视，同时由于中性施胶剂的研究开发，目前世界范围内造纸施胶工艺逐渐由酸性施胶向微酸性、中（碱）性施胶发展，这就使碳酸钙作为造纸填料得到应用与发展，采用作为造纸填料的优点是：

（1）可使纸张具有更高的白度；

（2）可使纸张具有更高的不透明度；

（3）良好的覆盖性；

（4）高的松厚度；

（5）良好的印刷适应性及油墨吸收性；

（6）优良的透气性；

（7）良好的助燃性；

轻质碳酸钙是卷烟纸的优良填料，但在轻质碳酸钙的生产过程中，由于不同的工艺技条件，则使碳酸钙的晶形结构，颗粒大小，以及分布情况均不同，对卷烟纸的强度、透气度有明显的影响，在比较长的一段时间内，我们对此不够重视，随着市场经济的深入发展，以及外国高档卷烟纸（高强度、高透气度）对中国市场的冲击，使各生产高档卷烟纸的企业对生产高档卷烟纸用的轻质碳酸钙的质量要求有一个共识，目前已注意到用于高档卷烟纸的轻质碳酸钙的生产工艺，并进行研写开发，这是一个可喜的进步。不久的将来，我国将能生产出适用于高档卷烟纸的轻质碳酸钙。

2·3·1·2轻质（工业沉淀）碳酸钙的质量指标

目前我国工业沉淀碳酸钙的技术指标见表7。

表7 工业沉淀碳钙的技术指标（HG2226-91）