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硅灰石在造纸行业中的应用研究进展

时间:2016-06-03 | 浏览量:2452

        硅灰石是一种钙质偏硅酸盐矿物,化学式为CaSiO3或Ca3[Si3O9]。其中的Ca常被Fe、Mg、Mn、Ti、Sr等离子置换,形成类质同象体,因此自然界中纯净的硅灰石较罕见。

      硅灰石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。硅灰石分为α晶型和β晶型,其中α晶型通常为粒状和粉状,而β晶型为针状、纤维状。自然界产出的硅灰石一般为β型,呈纤维状、针状或放射状集合体。硅灰石具有亮白度高、吸水吸油率低、良好的电绝缘性能和抗热性能、化学性质稳定、热稳定性高等优点。

硅灰石

 


一、应用现状

        纤维状硅灰石与植物纤维存在一定亲和力,故可以其部分代替纸浆纤维,既节省原料又有其独特优势。纤维状硅灰石用于造纸其优点有:白度高、不透明度高、不含结晶水、吸油率低、电阻高、热膨胀系数低、耐热好、耐腐蚀、耐候性及机械性能等,故硅灰石在造纸行业中已得到广泛使用。纤维状硅灰石具有较高的白度和折光率,并且会表现出某些类似纤维的性能,因此可以替代传统填料应用于新闻纸、胶版纸、书写纸等文化用纸的印刷中。

       目前造纸企业很多都使用脱墨废纸浆生产新闻纸,但由脱墨废纸浆生产的新闻纸白度通常低于45%,不能达到国家新闻纸白度合格标准(48%),因此要添加一些白度高的填料。新闻纸浆主要为机械木浆和化学机械木浆,大量添加碳酸钙、高岭土等填料会降低新闻纸的强度,而添加具有纤维特性的硅灰石在满足了增加新闻纸白度要求的同时则有效的避免了这种问题。

      同时,雷建民等研究发现,由于改性后的硅灰石折射率高于纸浆纤维的折射率,因此添加硅灰石还可提高新闻纸的不透明度,并且纸页的平整程度和匀度也都得到了很大改善。但由于造纸填料与纸浆纤维之间没有氢键的形成,添加硅灰石也使得纸页的裂断长等物理强度下降了。

      硅灰石用于胶版印刷纸中具有近似于新闻纸的特性,具有增加纸张白度和不透明度,提高纸张平滑度和匀度,降低纸张断裂长度的特点。

     王建等研究发现,填加改性硅灰石后胶版印刷纸的灰分可达到未填加改性硅灰石灰分的2倍,这说明改性硅灰石在胶版印刷纸中具有较高的留着率;并且通过对胶版印刷纸印刷适应性的试验发现,填加改性的硅灰石后,胶版印刷纸印刷表面强度也有较大的提高。

      由于纤维状硅灰石是一种与纸浆纤维具有较强亲和性的矿物原料,它可大量应用于其他文化用纸中,而不会像其他传统矿物填料那样严重影响纸张的强度性能。并且由于其具有良好的尺寸稳定性、耐热性、抗化学性、阻燃性和电绝缘性等植物纤维所无法比拟的特性,纤维状硅灰石在纸浆中的加入会赋予纸张某些特殊的性能,可用于生产特种纸。


二、几种改性硅灰石

      薛洪龙等通过酸碱两步法改性硅灰石,改性后硅灰石的粒径有所增加,白度提高,其加填纸的白度高、松厚度好、强度降低少;

     孙传敏等研究发现,改性后的硅灰石能极大地改善再生新闻纸的白度、不透明度和试印性。并且由于改性后硅灰石具有对油墨粒子、细小纤维和有机物良好的吸附性,添加改性硅灰石的新闻纸在造纸过程中排出的废水易于处理,利于森林和水体的保护。

     王淑梅等研究发现,经超声波处理改性的硅灰石平均粒径减小,抄片过程中在纸张中的留着率降低,纸张强度和白度都有提高;经无机改性后的硅灰石,在纸张中的留着率提高,纸张强度提高;超声波处理再进行无机改性后的硅灰石,在纸张中的留着率是超声未改性的2倍多,各项指标均优于单独的超声波处理和化学改性。

文章来自: 中国粉体技术网 

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