文化紙使用液體碳酸鈣作填料的實踐

趙宸

（山東東營華泰集團清河實業有限公司，山東東營 257345）

文化紙使用液體碳酸鈣作填料的實踐

趙宸

（山東東營華泰集團清河實業有限公司，山東東營 257345）

該文介紹了在文化紙中使用液體碳酸鈣替代普通滑石粉做填料的試驗和生產情況。實踐表明：使用液體碳酸鈣作填料對提高紙張的不透明度、減輕紙頁透印、減少紙張的掉毛掉粉現象、提升產品質量和降低生產成本等方面效果顯著。

液體碳酸鈣；文化紙；填料

華泰集團為解決雙膠紙產品存在厚度低、不透明度低和透印等問題進行了一些技術革新，以進一步提高產品質量，同時為了提高灰分、降低生產成本和提升企業的市場競爭力。在填料使用上經歷了滑石粉、重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣和液體碳酸鈣的選擇過程。公司技術人員在不斷分析、總結各種填料的使用性能、綜合性價比和產品檔次等方面后，最終選擇了液體碳酸鈣作為文化紙的填料。現對有關試驗及生產情況作一介紹。

1 液體碳酸鈣的介紹

造紙用碳酸鈣是一種重要的無機粉體填料，根據生產方法的不同可分為重質碳酸鈣和輕質碳酸鈣二大類。由于堿性造紙的發展使重質碳酸鈣的用量大幅增加。重質碳酸鈣的生產工藝分為干法和濕法2種。干法生產的重質碳酸鈣平均粒徑＞10 μm，濕法生產的重質碳酸鈣平均粒徑＜10 μm。干法的生產工藝一般為：礦石先粗碎后，經過水洗、風干、中碎和細磨，然后經過空氣分級、砂磨和空氣分級制備成一般產品。濕法的工藝是在干法的基礎上加入水、分散劑等進行充分混合，經過緩沖、多級研磨和過篩后，其產品可進行干燥，也可根據要求直接供給用戶液體碳酸鈣。濕法生產的重質碳酸鈣具有純度高、白度高、粒度細、質量穩定和成本低的優點。

表1所示為液體碳酸鈣（級品為55）的質量指標。

表1 液體碳酸鈣的質量指標

2 試驗方案及生產試用情況

2.1 成立液體碳酸鈣試驗小組

成立專門液體碳酸鈣試驗小組，生產副總、車間主任、供應人員、質檢人員和技術人員進行了不同的分工，各司其職，保證了試驗的按方案進行。

2.2 漿料配比及打漿條件控制

漿料配比為：w（針葉木漿）∶w（闊葉木漿）= 25%～35%∶65%～75%。針葉木漿的打漿度為40～45°SR（打漿度適當提高了3～5°SR），濕重6～8 g；闊葉木漿打漿度為25～28°SR（打漿度適當提高了2～3°SR），濕重1.8～2.5 g。

2.3 填料

使用液體碳酸鈣作填料，其運輸、貯存濃度為質量分數70%，添加濃度也是質量分數70%。圖1為液體碳酸鈣添加位置示意圖。

圖1 液體碳酸鈣添加位置示意圖

2.4 表面施膠

使用液體碳酸鈣作填料后，填料灰分增加，為防止成紙強度低的現象，我們對表面施膠工藝進行了調整，適當提高了表面膠（氧化淀粉+表面增強劑）的濃度（由原來的6%～8%提高到9.0%～11%），以彌補強度方面的損失。

2.5 生產試用情況

2.5.1 生產問題的解決

在使用液體碳酸鈣作填料的試驗中出現了單程留著率低的問題。為解決這一問題，我們采取了以下措施：

（1）使用加密2層半成形網；

（2）在損紙系統中添加電量中和劑，以平衡系統點位，提高留著率；

（3）提高漿料打漿度；

（4）在抄紙段稍作調整：降低助劑濃度，增加助劑泵子，提高助劑用量，并實行所點添加。在生產時逐步將助劑用量由原來的噸紙300 g逐漸提高到噸紙500 g。

通過上述措施，有效穩定了助劑添加工藝，紙頁勻度較以前大有改善，留著較好，保證了必要的單程留著率。

2.5.2 產品的適印情況

試驗中每次調整后，我們都及時檢測指標并對相應調整的紙頁在印刷機上進行試印，試驗期間共計試印5次，其中到公司印刷廠試印3次，到外省市有關印刷廠的高級印刷機上試印2次。從試印情況看，使用液體碳酸鈣做填料的紙張細膩，磨版現象較使用其他填料輕，基本沒有掉毛掉粉現象。紙張印刷速度可達到5 000印/h。另據印刷廠工人判斷，試驗的紙可達到50 000～100 000印擦1次版。

表2所示為使用液體碳酸鈣作填料時不同品種紙張的相關數據和試驗前對比（表中分析項目灰分按相關行業標準檢測，表面強度等按相關國家標準檢測）。

表2 液體碳酸鈣作填料的試驗前、后相關數據對比

2.6 成品檢測指標及其分析

表3所示為使用液體碳酸鈣作填料時不同品種的紙張成品指標和試驗前（使用滑石粉+重質碳酸鈣+輕質碳酸鈣作填料）的對比（表中分析項目平滑度等按國家相關標準檢測）。

表3 液體碳酸鈣作填料的試驗前、后成品指標對比

由表3可見，在相同操作條件下使用液體碳酸鈣作填料，紙張的平滑度提高，并且隨著定量的增加平滑度成正比增加。其原因可能是因為液體碳酸鈣顆粒小，填補了紙頁的凸凹不平面，同時定量高的紙張因留著原因，正面平滑度更高一些；使用液體碳酸鈣作填料后，紙張裂斷長、耐折度有不同程度的降低；紙張不透明度提高了1%～3%；紙頁表面強度降低[由1.8 m/s降到1.6 m/s左右，使用IGTJ檢測方法（中黏油）]，厚度降低。分析認為這是使用液體碳酸鈣作填料灰分提高、紙張纖維間內部結合不好的原因。

在使用液體碳酸鈣作填料的試驗中，我們認為適當地增加粒徑在1～4 μm及控制粒徑小于1 μm的液體碳酸鈣含量，能很好地提高文化紙的檔次，尤其是紙張掉毛掉粉現象有明顯的改善。同時，液體碳酸鈣中細小粒子含量過高，填料易流失，紙面易形成兩面差。液體碳酸鈣中大粒子含量過高，會引起紙頁的掉粉現象。細小粒子及大粒子含量過多（即粒度均一性差），有時會影響填料在紙頁纖維中的均勻分布；特別是高速紙機脫水負壓較大，大粒子和易產生絮聚的細小粒子團粒在紙張縱向及z向分布不均勻，產生紙張兩面差。液體碳酸鈣窄粒徑分布是保證成紙質量的關鍵。

2.7 液體碳酸鈣使用注意事項

（1）碳酸鈣具有凝聚傾向，粒子越細小凝聚傾向越大，凝聚后形成的結塊越結實，一般不建議長期存放。大多數紙廠現場制作液體碳酸鈣現場使用，或購買周邊液體碳酸鈣生產廠的產品，存貯2～3天即用掉。

（2）優質液體碳酸鈣具備良好的分散性及穩定性，紙廠使用時應及時關注其黏度穩定性。

（3）碳酸鈣粒徑的不同，其用途不同，為保證產品的質量穩定，應嚴格控制液體碳酸鈣的粒徑分布等。

3 成本分析

3.1 助劑成本

使用液體碳酸鈣作填料后助劑用量增加，用量由原來的噸紙300 g提高到噸紙500 g，成本由10.4元/t（紙）上升到17.3元/t（紙），成本上升6.9元/t（紙）。

3.2 成形網成本

根據試驗期間統計，成形網的使用壽命由使用前的15天增加到現在的22天，使用壽命延長50%左右，噸紙成形網成本由40元降到27.3元，成本降低12.7元/t（紙）。

3.3 填料與漿耗成本

試驗使用液體碳酸鈣作填料20天，通過統計核算，總漿耗700 kg/t（紙），消耗填料液體碳酸鈣430 kg/t（紙）。該機1～5月填料（滑石粉、重質碳酸鈣和輕質碳酸鈣綜合平均）耗333 kg/t（紙），成本90元/t（紙），試用液體碳酸鈣填料成本164元/t（紙），填料成本上升74元/t（紙）；該機1～5月漿耗747 kg/t（紙），成本2 299元/t（紙），試用液體碳酸鈣漿耗成本2 160元/t（紙），漿耗成本下降139元/t（紙），填料與漿耗二者合計成本下降65元/t（紙）。

3.4 水耗成本

按噸紙消耗液體碳酸鈣430 kg計算，噸紙由供應商提供水約0.129 t，每噸水按1元統計計算，成本下降0.129元/t（紙）。

3.5 成本總計

綜合助劑、成形網、填料與漿耗和水耗等各項成本，成本總計下降70.3元/t（紙）。

4 結論

（1）在相同操作條件下使用液體碳酸鈣作填料后，紙張平滑度提高，并且隨著定量的增加成正比增加；裂斷長和耐折度有不同程度的降低；厚度降低，尤其高定量紙；不透明度提高1%～3%；由于灰分提高，表面強度降低（1號由1.8 m/s降到1.6 m/s）；同時，使用液體碳酸鈣作填料后，紙頁細膩，從試紙情況看掉毛掉粉現象減輕，產品檔次提高。

（2）使用液體碳酸鈣作填料后，車間成形網使用壽命延長50%左右，噸紙成本下降12.7元；水耗節約120 kg/t（紙），成本下降約0.13元/t（紙）；灰分大幅提高，漿耗下降，噸紙填料和漿耗成本下降65元；助劑成本雖上升6.9元/t（紙），但綜合助劑、成形網、填料與漿耗和水耗等各項成本，成本總計下降70.3元/t（紙）。

巴西2013年紙漿產量增長

巴西紙漿和紙業協會的統計數據顯示，2013年，巴西紙漿產量為1 500萬t，紙產量為1 040萬t。其中，紙漿出口940萬t，紙出口180萬t。

巴西紙漿出口額71億美元，同比增長7.5%。主要出口地及其比例分別為：歐洲約40%，中國30%，北美地區20%。

巴西紙出口額19億美元，同比增長1%。主要出口地及其比例為：歐洲14%，南美13%。出口北美同比增長35%。（文心）

UPM削減常熟新特種紙和標簽材料設施的投資費用

UPM對中國常熟新特種紙和標簽材料設施的投資范圍作了適度調整——更加重視基本設施投資。UPM不再建設新動力車間，將升級現有鍋爐，使之將來能夠使用更加環保的燃料或者解決方案為工廠供應能量；另外，將更加高效地利用現有設施，不再建設新的基本設施。根據調整以后的計劃，投資費用從最初的3.9億歐元降低至現在的2.77億歐元。（李海明）

新型高柔韌性“耐火紙”問世

近日，中科院上海硅酸鹽所研究人員對具有可控構造的羥基磷灰石納米材料進行研究，發明了一種新型高柔韌性羥基磷灰石耐火紙。相關研究成果已在國際權威性學術期刊《歐洲化學》上發表。

科研人員在實驗室內對比普通紙以展示“耐火紙”的特性：普通紙張被酒精燈頃刻間點燃后，從完好狀態到化為灰燼僅用時6 s左右，而“耐火紙”在酒精燈的火苗上滯留近30 s也沒有發生自燃。

據介紹，高柔韌性“耐火紙”表面呈柔和的乳白色，具有高柔韌性和不可燃性，可耐1 000℃以上的高溫，與普通紙張相比，“耐火紙”的制作原理相似，只是制作材料有所不同；可像植物纖維素紙那樣書寫或印刷，它不僅可以作為永久和安全的信息存儲介質將重要文字、文件及檔案等長期保存，還可用作去除廢水中有機污染物的可再生吸附劑、藥物控釋載體、骨缺損修復材料、醫用紙、阻燃材料和耐高溫材料等。

據介紹，由木材紙漿制成的傳統紙含有較高比例的木質素，在空氣中和光照下會逐漸變黃。植物纖維素也會產生一些酸性物質，會使紙腐蝕降解。而且，傳統植物纖維素紙的另一個致命弱點是易燃。

羥基磷灰石是一種天然礦物質，具有優良的生物相容性并且環境友好，是制造紙的一種理想材料。但是羥基磷灰石材料如羥基磷灰石陶瓷一般脆性很高、韌性很低，因此一個巨大挑戰是提高羥基磷灰石材料的柔韌性。研究人員發現，采用羥基磷灰石超長納米線作為紙的構建材料，可以有效解決這一難題。通過反復實驗，最終找到了一種新的制備方法：以油酸鈣為前驅體，制備出可精確調控的羥基磷灰石超長納米線，并以此作為新型紙張的構建材料，采用簡單的真空抽濾技術，制備出羥基磷灰石“耐火紙”。

目前，這種高柔韌性羥基磷灰石耐火紙還僅限于實驗室規模的制備。科研團隊正考慮進一步改進和優化羥基磷灰石超長納米線的合成方法，使其進一步向低成本和批量化方向推進，期望為未來可能的規模化生產提供技術支撐。可以預期，在不久的將來，如果高柔韌性羥基磷灰石“耐火紙”能夠實現大規模生產和使用，它不僅能夠大幅度減少人類對傳統植物纖維素紙的依賴，使大規模森林等寶貴的自然資源得以保全，還能從一定程度上減少環境污染，從而對未來人類社會和環境產生重要而深遠的影響。（文心）

Application of Liquid Calcium Carbonate in Culture Paper as Filler

ZHAO Chen
（Qinghe Industrial Co.，Ltd.，Shandong Dongying Huatai Group，dongying 257345，China）

This paper introduces the test and production situation of replacing common talcum powder with liquid calcium carbonate in culture paper application as filler.Practice shows that using liquid calcium carbonate as filler increases the opacity of paper，alleviates the sheet print through phenomenon，reduces the phenomenon of paper linting and dusting，at the same time improves product quality，and decreases production cost efficiently.

liquid calcium carbonate；culture paper；filler

TS727+.6

A

1007-2225（2014）02-0021-04

趙宸先生（1978-），工程師，技術科長；主要從事制漿造紙技術和科研、新產品應用以及管理工作等；電話：0546-7722615；E-mail：zhaolai2004@163.com。本文文獻格式：趙宸.文化紙使用液體碳酸鈣作填料的實踐[J].造紙化學品，2014，26（2）：21-24.

2014-01-20（修回）