粉煤灰、硅灰石作為造紙?zhí)盍系难芯?/h1>
作者: 2016年04月06日 來(lái)源: 瀏覽量:
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在過(guò)去的二三十年間,造紙工業(yè)的下列發(fā)展趨勢(shì)使得濕部化學(xué)更為復(fù)雜,促使人們不斷加強(qiáng)和優(yōu)化濕部化學(xué)控制。主要包括:(1)紙機(jī)速度的不斷提高;(2)夾網(wǎng)和頂網(wǎng)的應(yīng)用;(3)二次纖維用量的增加;(4)定量越來(lái)越低;(5)由酸性

  在過(guò)去的二三十年間,造紙工業(yè)的下列發(fā)展趨勢(shì)使得濕部化學(xué)更為復(fù)雜,促使人們不斷加強(qiáng)和優(yōu)化濕部化學(xué)控制。主要包括:(1)紙機(jī)速度的不斷提高;(2)夾網(wǎng)和頂網(wǎng)的應(yīng)用;(3)二次纖維用量的增加;(4)定量越來(lái)越低;(5)由酸性向堿性抄造條件的轉(zhuǎn)變;(6)白水回用量的提高;(7)濕部助劑成本的降低;(8)高質(zhì)量紙的追求。

  前四個(gè)趨勢(shì)致使獲得高的單程留著更加困難,由酸性向堿性抄造條件的轉(zhuǎn)變需要提高單程留著,隨著白水回用量的提高,許多干擾物質(zhì)不斷積累,使?jié)癫炕瘜W(xué)現(xiàn)象變得復(fù)雜,最后兩個(gè)趨勢(shì)顯然是要提高濕部添加劑的效率。隨著人們對(duì)高填料紙張的追求,人們同時(shí)也面臨著對(duì)于填料留著方面的挑戰(zhàn)。

  要達(dá)到使用填料的目的和經(jīng)濟(jì)性,這不僅取決于填料留著率,還取決于它在紙頁(yè)中的分布情況,低的填料留著率,填料的過(guò)分絮聚及其分布的兩面差都會(huì)影響到紙產(chǎn)品的白度、不透明度、光澤度、強(qiáng)度、塵埃度等主要質(zhì)量品質(zhì)。只有尋求在助留體系,填料,施膠和增強(qiáng)樹(shù)脂技術(shù)上的進(jìn)步才有機(jī)會(huì)克服高加填量的消極影響。許多新型結(jié)構(gòu)的填料已經(jīng)被開(kāi)發(fā),能大大降低加填對(duì)強(qiáng)度和施膠造成的不利影響,微粒聚合物助留體系可以很容易地獲得較高的填料留著率而無(wú)損紙機(jī)的運(yùn)行和紙頁(yè)特征。

  近些年來(lái),造紙濕部化學(xué)研究有了很大的進(jìn)展,造紙助留助濾體系有了較快的發(fā)展,提高填料留著率成了大家關(guān)注的課題。填料作為一種惰性物質(zhì),能夠直接影響纖維間的結(jié)合,因此加入填料對(duì)紙張的大部分機(jī)械強(qiáng)度有不利影響。填料顆粒的大小及形狀決定其對(duì)紙張機(jī)械強(qiáng)度的影響程度。加入粉煤灰使紙張的物理強(qiáng)度比加高嶺土的稍低,這是因?yàn)榉勖夯业念w粒較大及形狀不規(guī)則。粉煤灰和高嶺土的主要成分都是SiO2和Al2O3。

  將粉煤灰作為造紙?zhí)盍嫌兴拇髢?yōu)勢(shì):(1)與其他造紙?zhí)盍舷啾?,粉煤灰價(jià)格較低,有望將造紙生產(chǎn)成本降低3%~5%;(2)在用量一定時(shí)可使紙張達(dá)到更高的不透明度;(3)添加粉煤灰為填料的紙張的機(jī)械強(qiáng)度高于添加高嶺土的紙張;(4)粉煤灰是一種主要的固體垃圾,確保其合理利用可以避免對(duì)環(huán)境的污染。

  有研究表明,工業(yè)固廢粉煤灰可作為瓦楞原紙?zhí)盍系奶娲?,在瓦楞原紙中的最大用量?0%,糊化陽(yáng)離子淀粉溶液的加入量為1.5%時(shí),可獲得較好質(zhì)量的產(chǎn)品。還有相關(guān)研究表明,隨著填料量的增加(從0%~21.5%),粉煤灰與高嶺土相比,其成紙耐破指數(shù)、抗張指數(shù)變化趨勢(shì)相似,撕裂指數(shù)和紙張不透明度稍好于高嶺土,而白度卻明顯低于高嶺土。從固體廢物粉煤灰的吸附機(jī)理看,主要有物理吸附和化學(xué)吸附兩種。這兩種作用同時(shí)存在,但在不同條件下表現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)不同。

  同時(shí),可吸附紙漿中細(xì)小纖維,使白水中細(xì)小纖維含量減少。另外,有些顆粒以多孔性玻璃體為主,纖維可以留著在顆粒與顆粒之間的孔中,從而使填料留著在紙內(nèi),減少纖維的損失。由此可知,使用粉煤灰作為造紙?zhí)盍蠒r(shí)加填量同樣不能太高。一般在抄造新聞紙、箱板紙、瓦楞原紙、包裝紙、灰底白紙板等對(duì)白度要求比較低的紙種時(shí),按要求加入相應(yīng)顏色的粉煤灰。目前還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段,未見(jiàn)有工業(yè)應(yīng)用方面的報(bào)道。

  為了增加填料用量而又不影響紙張性質(zhì),人們提出改變填料的結(jié)構(gòu),使它們的行為更類(lèi)似纖維。這樣的填料會(huì)有更高的留著率,同時(shí)也不會(huì)對(duì)紙張性質(zhì)和紙機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能有負(fù)面影響,這樣就有可能用更多的填料取代價(jià)格較貴的纖維。纖維狀硅灰石是一種鏈狀偏硅酸鈣礦物,分子式為CaSiO3或Ca3(Si3O9),理論化學(xué)成分為SiO2含量40%~50%,CaO含量45%~50%,Al2O3含量2%~5%,MgO含量2%~5%,在其形成過(guò)程中Ca有時(shí)被Fe、Mn、Ti、Sr等離子部分置換而呈類(lèi)質(zhì)同象體。硅灰石分為α晶型和β晶型,α晶型通常為粒狀和粉狀,長(zhǎng)徑比為5:1,β晶型通常為纖維狀和針狀,甚至微小顆粒也保持纖維狀結(jié)構(gòu),長(zhǎng)徑比20:1,最高可達(dá)30:1;纖維狀硅灰石的白度和折光率較高,形態(tài)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)填料不同,表現(xiàn)出類(lèi)似纖維的某些性能,可替代傳統(tǒng)填料應(yīng)用于新聞紙、膠版紙、書(shū)寫(xiě)紙等印刷文化用紙中。

  目前,纖維狀硅灰石在造紙中的應(yīng)用研究主要集中在纖維狀硅灰石和改性硅灰石對(duì)成紙各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響上。研究表明,打漿對(duì)木漿加填硅灰石有一定的改善效果,紙漿打漿度為48°SR~52°SR時(shí),硅灰石替代木漿成紙強(qiáng)度最大。當(dāng)加填量為35%時(shí)成紙強(qiáng)度性能仍能滿足一般包裝類(lèi)用紙的要求。

  當(dāng)加填量低于40%時(shí),硅灰石留著率在70%以上。改性硅灰石應(yīng)用在新聞紙中可極大改善再生新聞紙的白度、不透明度和適印性。加入10%~15%的改性硅灰石的新聞紙(定量44~47g/m2)具有高白度(58%~60%)、高強(qiáng)度(裂斷長(zhǎng)3800~4000m)和高不透明度(95%~97%)。同時(shí)具有高達(dá)90%的留著率、高濾水性。由于硅灰石呈針柱狀,作為填料加入與碳酸鈣相比,可與植物纖相互交織,形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),在添加相同比例填料下,加入硅灰石礦物復(fù)合纖維紙張的灰分明顯高于碳酸鈣填料。當(dāng)硅灰石加入量為30%時(shí),除伸長(zhǎng)率外,紙張性能也比添加20%的碳酸鈣的紙張性能高,填料的留著率也明顯高于其他填料。

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