矿物纤维——牛皮包装纸用植物纤维的潜在替代物
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· 论 文 与 综 述 ·
矿 物纤 维—— 牛皮 包装 纸用 植物 纤维 的潜在 替代 物
矿物 纤维 牛皮包装 纸 用植 物纤维 的潜在 替代物
于 钢 。刘 焱
（东 北 林 业 大 学 材 料科 学 与工 程 学 院 ，黑 龙 江 哈 尔 滨 １５００４０）
牛皮 包装 纸是 一 系 列包 装 用 纸 ，因其 质 地结 实坚 韧仿 似 牛皮 而 得 名 。同 时 它又 具 有 柔 软 、富 弹性 、表 面 平 滑 、均 匀 一 致 、高抗 水 性 和高 物 理 强 度等 特点 ，能适应 高 速机械 加工 作业 ，具备 了包 装 材料 的保 护功 能 、便 利功能 和广 告装 潢功 能 ，已被 广泛 应用 于各种 行业 。 目前牛皮 纸 以硫酸 盐针 叶 木浆 为主 要原料 。牛皮纸 系列按 品种类 型可分 为 无光 牛 皮 纸 、单 面光 牛皮 纸 、双 面 光 牛皮 纸 、条 纹 牛皮 纸等 ；按颜 色 可 分 为用 本 色 硫 酸盐 木 浆 抄 造 而成 的本 色牛 皮纸 、用微 漂 硫 酸 盐 木浆 制 成 的精 耕牛皮 纸 、用漂 白木 浆 生产 的 白色 牛皮 纸 以及 染 成各 种颜 色 的彩色 牛皮纸 等 。牛皮 纸定量 范 围在 ４０ｇ／ｍ。～１２０ｇ／ｍ。之 间 ，主要 用 来 包装 商 品和 工 业 品 ，从 小 的五金产 品到 大 的家 电产 品 ，从 纺织 棉 纱 到各种 生活 日用 品 ，还 可 以用 来制 成卷 宗 、信 封 和纸 袋等 口 ］。
矿物 纤维填 料 在 牛 皮包 装 纸 中的应 用 ，一 方 面可 通过 填加 矿物 纤 维 填 料代 替部 分 纸 浆 ，降 低 纸张 的生 产成本 ，提 高纸 品的 市场竞 争力 ，并 为今 后矿 物纤 维填料 在其 它工 业用 纸 中的应用 提供 参 考依 据 。另一 方 面 ，广泛 使 用 矿 物 纤维 填 料 可 一 定程 度上 减少 木材 纤 维 原 料用 量 ，符合 保 护 生 态 平衡 的大 趋势 。再一 方 面 ，矿 物纤 维填料 的开发
矿物 纤维填 料是 运用 现代 技术将 自然 产 出的 矿石 经超 细粉 碎 、表 面 复合 改 性 后 制备 成 的造 纸 用新 材料 。矿 物纤 维填 料 不 同 于植 物 纤 维 ，也 不 同于传统 填料 如碳 酸钙 、滑石粉 等 ，它是介 于植 物 纤维 与传 统填 料之 间 的新 型填 料 ，因此 矿 物 纤 维 填料 具有 传统填 料所 不具 备 的某些 特殊性 质 。
传统 牛皮 纸 因强 度 方 面 限制 ，抄 造 过 程 中是 不允 许加 填 的 ，纯用 植物纤 维 ，而不 能象 多数 文化 用 纸那样 可用 一定 量 的矿 物填 料替 代 纸 浆 ，以节 约植 物纤 维原 料 。这是长 期 以来 困扰牛皮 纸 生产 的一 个 问 题 。 矿 物 纤 维 引 入 造 纸 工 业 领 域 则 为 改 变 这 一 局 面 带 来 了新 的希 望 。
收 稿 日期 ：２Ｏ１２—０４—０６
利用 ，有 助于提 高 资源所在 地 矿物资 源利用 水平 ， 推 动当地 经 济发 展 。由此 可 见 ，本课 题 的研 究 在 降低 纸 品生产 成本 ，提高 纸 品市场竞 争力 ，减少 森 林开 采 以及推 动地 方经济 快速 发展 方面具 ຫໍສະໝຸດ Baidu实 际 意 义 引。
自然 界 产 出 的硅 灰 石 主要 是 低 温 三 斜 硅 灰
一
３ 一
矿物纤 维—— 牛 皮包 装纸 用植 物纤维 的潜 在替 代物
以本 色硫 酸盐 落 叶松 浆 为 原 料 ，参 照 工 业 生 产 牛皮纸 时纸浆 打浆 度及 湿重 范 围 ，选 择 ２３。ＳＲ、 ２６。ＳＲ、２９。ＳＲ、３２。ＳＲ、３５。ＳＲ、３８。ＳＲ 六 种 打 浆 度
本文 以硅 灰石 和石膏 晶须 两种 矿物纤 维 为代 表探 索 了矿物纤 维 填料应 用 ：Ｆ牛皮 包装纸 的可 能 性 。
１ 硅灰 石和 石膏 晶须 的特性
ｒ ～ ’
矿物 纤维 种类 繁 多 ，诸 如 硅 灰 石 、石 膏 晶 须 、 海 泡石 、纤维石 棉 、云母 、叶蜡石 、蛭 石 、沸 石 、硅 藻 土 、凹凸棒 石 、伊 利石 粘 土 和膨 润 土 等 ，分 别 应 用 于各 类工 业行 业 ，在 造纸 领域 也有许 多研 究 ，但 多 限于文化 用 纸 或 特 种 用 纸 ［７＿ｒ３］，关 于 在 牛 皮 包 装 纸 中 的应 用 尚未见 报导 。
不 同 的矿 物纤 维 其 物化 特性 各 不 相 同 ，这 里 仅对 本文 实验 所采 用 的硅 灰石 和石 膏 晶须 两种 矿 物纤 维 的特性 加 以介绍 。 １．１ 硅 灰石 物理 化 学特 性
硅灰 石 （Ｗｏｌｌａｓｔｏｎ）是 一 种 天 然 产 出 的 链 状 偏硅 酸钙 矿 物 ，属 三斜 晶系 。 由于 其形 成 时 的温 度 、压 力等 条 件 的不 同 ，具 有 三种 同质 多象 变 体 ， 分别 为低 温 的三斜 晶 系变 体 ，低 温 的单 斜 变 体 和 高 温 的三 斜变 体 ，是 一 种具 有 多 种 独特 物 理 和 化 学 特 性 的 矿 物 ［１引。硅 灰 石 分 子 式 为 ＣａＳｉＯ。或 Ｃａ。［－Ｓｉ。０。］，在其 形成 过程 中，Ｃａ有 时被 Ｆｅ、Ｍｎ、 Ｔｉ、Ｓｒ等 离子 部 分 置 换 而 呈 类 质 同象 体 ，并 混 有 少量 的 Ａｌ和 微 量 Ｋ、Ｎａ。硅 灰 石 理 论 化 学 成 分 为 ＳｉＯ 含 量 ４Ｏ ～ ５０ ，ＣａＯ 含 量 ４５ ９，６～ ５Ｏ ９／６， Ａｌ。Ｏ。含量 ２ ～ ５ ，Ｍｇ０ 含 量 ２％～ ５ 。硅 灰石 分为 ａ晶 型和 ｔ３晶型 ，ａ晶 型 通 常 为 粒 状 和 粉状 ，Ｊ３晶型 为针状 、纤 维状 ，硅灰石 晶体 主 要 为 ｔ３ 型 ，呈纤 维状 、放射 状 、针 状集 合体 、甚至微 小颗 粒 也保 持其 针状 结构 ［１８，１９］。
矿 物纤 维—— 牛皮 包装 纸用 植物 纤维 的潜在 替代 物
矿物 纤维 牛皮包装 纸 用植 物纤维 的潜在 替代物
于 钢 。刘 焱
（东 北 林 业 大 学 材 料科 学 与工 程 学 院 ，黑 龙 江 哈 尔 滨 １５００４０）
牛皮 包装 纸是 一 系 列包 装 用 纸 ，因其 质 地结 实坚 韧仿 似 牛皮 而 得 名 。同 时 它又 具 有 柔 软 、富 弹性 、表 面 平 滑 、均 匀 一 致 、高抗 水 性 和高 物 理 强 度等 特点 ，能适应 高 速机械 加工 作业 ，具备 了包 装 材料 的保 护功 能 、便 利功能 和广 告装 潢功 能 ，已被 广泛 应用 于各种 行业 。 目前牛皮 纸 以硫酸 盐针 叶 木浆 为主 要原料 。牛皮纸 系列按 品种类 型可分 为 无光 牛 皮 纸 、单 面光 牛皮 纸 、双 面 光 牛皮 纸 、条 纹 牛皮 纸等 ；按颜 色 可 分 为用 本 色 硫 酸盐 木 浆 抄 造 而成 的本 色牛 皮纸 、用微 漂 硫 酸 盐 木浆 制 成 的精 耕牛皮 纸 、用漂 白木 浆 生产 的 白色 牛皮 纸 以及 染 成各 种颜 色 的彩色 牛皮纸 等 。牛皮 纸定量 范 围在 ４０ｇ／ｍ。～１２０ｇ／ｍ。之 间 ，主要 用 来 包装 商 品和 工 业 品 ，从 小 的五金产 品到 大 的家 电产 品 ，从 纺织 棉 纱 到各种 生活 日用 品 ，还 可 以用 来制 成卷 宗 、信 封 和纸 袋等 口 ］。
矿物 纤维填 料 在 牛 皮包 装 纸 中的应 用 ，一 方 面可 通过 填加 矿物 纤 维 填 料代 替部 分 纸 浆 ，降 低 纸张 的生 产成本 ，提 高纸 品的 市场竞 争力 ，并 为今 后矿 物纤 维填料 在其 它工 业用 纸 中的应用 提供 参 考依 据 。另一 方 面 ，广泛 使 用 矿 物 纤维 填 料 可 一 定程 度上 减少 木材 纤 维 原 料用 量 ，符合 保 护 生 态 平衡 的大 趋势 。再一 方 面 ，矿 物纤 维填料 的开发
矿物 纤维填 料是 运用 现代 技术将 自然 产 出的 矿石 经超 细粉 碎 、表 面 复合 改 性 后 制备 成 的造 纸 用新 材料 。矿 物纤 维填 料 不 同 于植 物 纤 维 ，也 不 同于传统 填料 如碳 酸钙 、滑石粉 等 ，它是介 于植 物 纤维 与传 统填 料之 间 的新 型填 料 ，因此 矿 物 纤 维 填料 具有 传统填 料所 不具 备 的某些 特殊性 质 。
传统 牛皮 纸 因强 度 方 面 限制 ，抄 造 过 程 中是 不允 许加 填 的 ，纯用 植物纤 维 ，而不 能象 多数 文化 用 纸那样 可用 一定 量 的矿 物填 料替 代 纸 浆 ，以节 约植 物纤 维原 料 。这是长 期 以来 困扰牛皮 纸 生产 的一 个 问 题 。 矿 物 纤 维 引 入 造 纸 工 业 领 域 则 为 改 变 这 一 局 面 带 来 了新 的希 望 。
收 稿 日期 ：２Ｏ１２—０４—０６
利用 ，有 助于提 高 资源所在 地 矿物资 源利用 水平 ， 推 动当地 经 济发 展 。由此 可 见 ，本课 题 的研 究 在 降低 纸 品生产 成本 ，提高 纸 品市场竞 争力 ，减少 森 林开 采 以及推 动地 方经济 快速 发展 方面具 ຫໍສະໝຸດ Baidu实 际 意 义 引。
自然 界 产 出 的硅 灰 石 主要 是 低 温 三 斜 硅 灰
一
３ 一
矿物纤 维—— 牛 皮包 装纸 用植 物纤维 的潜 在替 代物
以本 色硫 酸盐 落 叶松 浆 为 原 料 ，参 照 工 业 生 产 牛皮纸 时纸浆 打浆 度及 湿重 范 围 ，选 择 ２３。ＳＲ、 ２６。ＳＲ、２９。ＳＲ、３２。ＳＲ、３５。ＳＲ、３８。ＳＲ 六 种 打 浆 度
本文 以硅 灰石 和石膏 晶须 两种 矿物纤 维 为代 表探 索 了矿物纤 维 填料应 用 ：Ｆ牛皮 包装纸 的可 能 性 。
１ 硅灰 石和 石膏 晶须 的特性
ｒ ～ ’
矿物 纤维 种类 繁 多 ，诸 如 硅 灰 石 、石 膏 晶 须 、 海 泡石 、纤维石 棉 、云母 、叶蜡石 、蛭 石 、沸 石 、硅 藻 土 、凹凸棒 石 、伊 利石 粘 土 和膨 润 土 等 ，分 别 应 用 于各 类工 业行 业 ，在 造纸 领域 也有许 多研 究 ，但 多 限于文化 用 纸 或 特 种 用 纸 ［７＿ｒ３］，关 于 在 牛 皮 包 装 纸 中 的应 用 尚未见 报导 。
不 同 的矿 物纤 维 其 物化 特性 各 不 相 同 ，这 里 仅对 本文 实验 所采 用 的硅 灰石 和石 膏 晶须 两种 矿 物纤 维 的特性 加 以介绍 。 １．１ 硅 灰石 物理 化 学特 性
硅灰 石 （Ｗｏｌｌａｓｔｏｎ）是 一 种 天 然 产 出 的 链 状 偏硅 酸钙 矿 物 ，属 三斜 晶系 。 由于 其形 成 时 的温 度 、压 力等 条 件 的不 同 ，具 有 三种 同质 多象 变 体 ， 分别 为低 温 的三斜 晶 系变 体 ，低 温 的单 斜 变 体 和 高 温 的三 斜变 体 ，是 一 种具 有 多 种 独特 物 理 和 化 学 特 性 的 矿 物 ［１引。硅 灰 石 分 子 式 为 ＣａＳｉＯ。或 Ｃａ。［－Ｓｉ。０。］，在其 形成 过程 中，Ｃａ有 时被 Ｆｅ、Ｍｎ、 Ｔｉ、Ｓｒ等 离子 部 分 置 换 而 呈 类 质 同象 体 ，并 混 有 少量 的 Ａｌ和 微 量 Ｋ、Ｎａ。硅 灰 石 理 论 化 学 成 分 为 ＳｉＯ 含 量 ４Ｏ ～ ５０ ，ＣａＯ 含 量 ４５ ９，６～ ５Ｏ ９／６， Ａｌ。Ｏ。含量 ２ ～ ５ ，Ｍｇ０ 含 量 ２％～ ５ 。硅 灰石 分为 ａ晶 型和 ｔ３晶型 ，ａ晶 型 通 常 为 粒 状 和 粉状 ，Ｊ３晶型 为针状 、纤 维状 ，硅灰石 晶体 主 要 为 ｔ３ 型 ，呈纤 维状 、放射 状 、针 状集 合体 、甚至微 小颗 粒 也保 持其 针状 结构 ［１８，１９］。