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硅灰石在造紙行業中的應用研究進展

時間:2016-06-03 | 瀏覽量:2727

        硅灰石是一種鈣質偏硅酸鹽礦物,化學式為CaSiO3或Ca3[Si3O9]。其中的Ca常被Fe、Mg、Mn、Ti、Sr等離子置換,形成類質同象體,因此自然界中純凈的硅灰石較罕見。

      硅灰石具有三種同質多象變體,分別為低溫的三斜晶系變體、低溫的單斜變體和高溫的三斜變體。硅灰石分為α晶型和β晶型,其中α晶型通常為粒狀和粉狀,而β晶型為針狀、纖維狀。自然界產出的硅灰石一般為β型,呈纖維狀、針狀或放射狀集合體。硅灰石具有亮白度高、吸水吸油率低、良好的電絕緣性能和抗熱性能、化學性質穩定、熱穩定性高等優點。

硅灰石

 


一、應用現狀

        纖維狀硅灰石與植物纖維存在一定親和力,故可以其部分代替紙漿纖維,既節省原料又有其獨特優勢。纖維狀硅灰石用于造紙其優點有:白度高、不透明度高、不含結晶水、吸油率低、電阻高、熱膨脹系數低、耐熱好、耐腐蝕、耐候性及機械性能等,故硅灰石在造紙行業中已得到廣泛使用。纖維狀硅灰石具有較高的白度和折光率,并且會表現出某些類似纖維的性能,因此可以替代傳統填料應用于新聞紙、膠版紙、書寫紙等文化用紙的印刷中。

       目前造紙企業很多都使用脫墨廢紙漿生產新聞紙,但由脫墨廢紙漿生產的新聞紙白度通常低于45%,不能達到國家新聞紙白度合格標準(48%),因此要添加一些白度高的填料。新聞紙漿主要為機械木漿和化學機械木漿,大量添加碳酸鈣、高嶺土等填料會降低新聞紙的強度,而添加具有纖維特性的硅灰石在滿足了增加新聞紙白度要求的同時則有效的避免了這種問題。

      同時,雷建民等研究發現,由于改性后的硅灰石折射率高于紙漿纖維的折射率,因此添加硅灰石還可提高新聞紙的不透明度,并且紙頁的平整程度和勻度也都得到了很大改善。但由于造紙填料與紙漿纖維之間沒有氫鍵的形成,添加硅灰石也使得紙頁的裂斷長等物理強度下降了。

      硅灰石用于膠版印刷紙中具有近似于新聞紙的特性,具有增加紙張白度和不透明度,提高紙張平滑度和勻度,降低紙張斷裂長度的特點。

     王建等研究發現,填加改性硅灰石后膠版印刷紙的灰分可達到未填加改性硅灰石灰分的2倍,這說明改性硅灰石在膠版印刷紙中具有較高的留著率;并且通過對膠版印刷紙印刷適應性的試驗發現,填加改性的硅灰石后,膠版印刷紙印刷表面強度也有較大的提高。

      由于纖維狀硅灰石是一種與紙漿纖維具有較強親和性的礦物原料,它可大量應用于其他文化用紙中,而不會像其他傳統礦物填料那樣嚴重影響紙張的強度性能。并且由于其具有良好的尺寸穩定性、耐熱性、抗化學性、阻燃性和電絕緣性等植物纖維所無法比擬的特性,纖維狀硅灰石在紙漿中的加入會賦予紙張某些特殊的性能,可用于生產特種紙。


二、幾種改性硅灰石

      薛洪龍等通過酸堿兩步法改性硅灰石,改性后硅灰石的粒徑有所增加,白度提高,其加填紙的白度高、松厚度好、強度降低少;

     孫傳敏等研究發現,改性后的硅灰石能極大地改善再生新聞紙的白度、不透明度和試印性。并且由于改性后硅灰石具有對油墨粒子、細小纖維和有機物良好的吸附性,添加改性硅灰石的新聞紙在造紙過程中排出的廢水易于處理,利于森林和水體的?;?。

     王淑梅等研究發現,經超聲波處理改性的硅灰石平均粒徑減小,抄片過程中在紙張中的留著率降低,紙張強度和白度都有提高;經無機改性后的硅灰石,在紙張中的留著率提高,紙張強度提高;超聲波處理再進行無機改性后的硅灰石,在紙張中的留著率是超聲未改性的2倍多,各項指標均優于單獨的超聲波處理和化學改性。

文章來自: 中國粉體技術網 

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