造紙是碳酸鈣的最大下游市場(chǎng)之一，傳統上，人們對優(yōu)質(zhì)的碳酸鈣產(chǎn)品關(guān)注較多的是高白度、高純度等幾項技術(shù)指標，而現在考慮更多的是常規技術(shù)指標和特殊技術(shù)指標、指標的正負偏差、顏料顆粒形態(tài)與表面結構、對生產(chǎn)操作的影響、對紙張質(zhì)量的影響、環(huán)保、價(jià)格等。
　　現代造紙技術(shù)的復雜性和紙張產(chǎn)品的多樣化發(fā)展要求碳酸鈣產(chǎn)品要做到優(yōu)質(zhì)專(zhuān)用。用于造紙填料和涂料的高品質(zhì)碳酸鈣應具備高白度、高純度、高散射系數、適宜的粒度分布、低磨耗值、穩定的pH值、良好的化學(xué)穩定性、良好的著(zhù)色性、低的價(jià)格等性能和特點(diǎn)。
　　同時(shí)，高品質(zhì)碳酸鈣對生產(chǎn)操作和紙張性能的改善應具有良好的分散性和懸浮性、較高的填料保留率、提高紙張不透明度和涂層遮蓋性、減少紙張壓光光澤和不透明度損失、改善紙張油墨吸收性、改善紙張透氣性和印刷干燥性（固著(zhù)）、低的黏度和良好的流變特性及與涂料具有良好的配伍性和黏度穩定性等。
 
1、質(zhì)量的穩定性
　　
　　常規技術(shù)指標均應以正負偏差絕對值來(lái)限定，而不應以大于或小于多少來(lái)限定。在保持碳酸鈣內在特性質(zhì)量的穩定性及對紙張質(zhì)量影響較大的因素方面，更應關(guān)注粒徑分布的一致性和粒子形態(tài)的一致性，以及顏料粒子的可分散性、流變性、協(xié)同效應和磨耗特性
 
2、白度（亮度）與色度
 
　　用于高白度化學(xué)漿抄造高白度紙張的優(yōu)質(zhì)碳酸鈣，通常要求較高的表觀(guān)白度。國內輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品最高白度可達95%～97%。
　　高品質(zhì)紙張不僅要求有高的白度更重視色度，特別是用于熱敏和壓敏記錄紙用途的碳酸鈣。不同色度的碳酸鈣與不同白度和色度的顏料及紙漿的重合效果，對紙張視覺(jué)感不同。不同礦物原料和生產(chǎn)工藝制造的碳酸鈣，其色度不同。
　　高品質(zhì)碳酸鈣不僅具備較高的表觀(guān)白度，也具有良好的耐老化性，一般要求光或熱老化白度與表觀(guān)白度差不大于0.5%。
　　片面追求碳酸鈣高白度，可帶來(lái)不透明度損失和價(jià)格高的問(wèn)題。白度的選擇應以紙張設計白度高1%～2%為宜。
 
3、粒徑與粒度分布
 
　　粒徑和粒度分布是高質(zhì)量碳酸鈣十分重要的評價(jià)指標，對紙張質(zhì)量、涂料性能和生產(chǎn)操作性產(chǎn)生多項重要影響。
　　高速涂布機（＞1000m/min）≥5μm粒子的存在對刮刀磨損產(chǎn)生一定影響。而高速紙機填料≥8μm粒子的存在有明顯影響。
　　細小粒子含量過(guò)高，填料易流失，高品質(zhì)碳酸鈣填料一般應控制≤1μm粒子含量小于30%。
　　窄粒徑分布碳酸鈣被認為是工程化顏料的重要特征之一，可改善粒子在纖維中的均勻分布；提高紙張透氣性和改善印刷適性；提高填料保留率。用于涂料顏料可賦予涂料更好的流變特性；顏料與膠料有更理想的協(xié)同作用；改善涂層中顏料的排列結構，提高透氣性、光學(xué)特性和拉毛強度?，F代碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)可控制輕質(zhì)碳酸鈣粒徑分布在4～5個(gè)粒級之間，重質(zhì)碳酸鈣在8～10個(gè)粒級。
 
4、磨耗度
 
　　磨耗度是現代高速紙機和涂布設備的首要考慮因素，是高品質(zhì)碳酸鈣的重要指標。一般來(lái)說(shuō)，車(chē)速大于300m/min均對磨耗有要求，并隨車(chē)速的提高，磨耗度要求越小。
　　影響碳酸鈣磨耗度的主要因素有：生產(chǎn)工藝和方法、大粒子含量、粒子形態(tài)、游離硅及鋁（酸不溶物）含量、電荷性等。以往電荷性對磨耗的影響沒(méi)有引起人們足夠的重視，研究證實(shí)填料電荷與成形網(wǎng)和脫水元件材質(zhì)的電荷極性相同時(shí)設備磨損度較小，電荷極性不同時(shí)磨損較大。同時(shí)還應考慮成形網(wǎng)及脫水元件的動(dòng)態(tài)電荷性與填料電荷性的協(xié)同效應所引起的電荷平衡。
　　重質(zhì)碳酸鈣加工工藝對產(chǎn)品磨耗度有較大差異，同等粒徑的干法加工重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品，磨耗度高于濕法加工產(chǎn)品。雷蒙磨、氣流磨、輥壓磨等無(wú)介質(zhì)干法粉碎設備加工的產(chǎn)品磨耗度高于球磨、珠磨等有介質(zhì)粉碎設備生產(chǎn)的同等細度產(chǎn)品。
　　標準細度的重質(zhì)碳酸鈣因粒子有棱角，磨耗度高于同細度的輕質(zhì)碳酸鈣?，F代濕法重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)已能控制超細重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品與輕質(zhì)碳酸鈣有相近的磨耗度。
 
5、粒子形態(tài)
 
　　粒子形態(tài)變化可對紙張質(zhì)量和生產(chǎn)操作造成多重影響。與重質(zhì)碳酸鈣相比，輕質(zhì)碳酸鈣最重要的品質(zhì)優(yōu)勢在于可以通過(guò)工藝調整制造多種形態(tài)的產(chǎn)品以改變其物理特性。
　　粒子表觀(guān)形狀，紙張填料常用輕質(zhì)碳酸鈣晶形：紡錘狀、米粒狀、柱狀、針狀、菊花瓣狀、多聚體；卷煙紙填料常用輕質(zhì)碳酸鈣晶形：紡錘狀、菊花瓣狀、針狀；
　　紙張涂料常用輕質(zhì)碳酸鈣晶形：紡錘狀、米粒狀、菱形片狀、方解石體、柱狀。
　　長(cháng)軸短軸尺度（長(cháng)徑比或徑厚比）。紡錘狀、米粒狀、柱狀、針狀等優(yōu)質(zhì)輕質(zhì)碳酸鈣，其長(cháng)軸、短軸尺度有一定限定。紡錘狀輕質(zhì)碳酸鈣長(cháng)徑比一般為（4～5）/1；米粒狀（2～3）/1；柱狀體用于填料為（4～6）/1，用于涂料（2～3）/1；針狀（5～6）/1。
　　大長(cháng)徑比輕質(zhì)碳酸鈣用于填料有利于填料保留和改善紙張透氣度。用于涂料則黏度較高，紙張光澤性較差。
　　多聚體（包括菊花瓣狀）由若干形態(tài)相同的微細粒子聚合而成，具有更高的空隙體積和散光系數，呈多孔疏松結構，作為填料可提高紙張松厚度、不透明度，有利于填料的保留。用于涂料黏度較高，但有較高的油墨吸收值，可控制印刷油墨的擴散，賦予涂層松厚度和不透明度，紙張涂層光澤較低。
　　片狀體有較大的徑厚比。立方體以及長(cháng)徑比≤3的紡錘體或針（柱）狀體用于涂料時(shí)黏度較低，可改善涂布紙壓光光澤損失，有利于改善涂布紙光澤度。
　　表觀(guān)孔隙與孔隙率。輕質(zhì)碳酸鈣與重質(zhì)碳酸鈣表現出的許多物理特性的不同，都源于輕質(zhì)碳酸鈣的形態(tài)特點(diǎn)。輕質(zhì)碳酸鈣表面有細小的孔隙，賦予其更大的孔隙率和比表面積，高的吸油值和散光系數。
　　形態(tài)均一性。優(yōu)質(zhì)的碳酸鈣必須保證形態(tài)均一，即形狀的一致性、長(cháng)徑比的一致性和粒子表面孔隙大小及分布的一致性。
　　多聚體還應考慮微細單個(gè)粒子大小、形貌的一致性和構成聚集體單個(gè)粒子的數量近似性，以保證聚集體粒度和孔隙大小的一致。構成菊花瓣狀聚集體的單個(gè)晶體的長(cháng)度以及相互間的開(kāi)度和端部的尖度則十分重要。
　　一些研究表明，保持紡錘體和針狀輕質(zhì)碳酸鈣端部的尖峰度有利輕質(zhì)碳酸鈣與纖維的結合。
 
6、電荷特性
 
　　碳酸鈣電荷密度隨矸度的增加由正電荷性趨向負電荷性。不同制造方法和細度碳酸鈣電荷值不同。
　　近來(lái)對碳酸鈣表面電荷特性的研究引起重視，得出不同的結論。它關(guān)系到顏料的凝聚與解離（分散）；漿料系統纖維與填料、填料與助劑的協(xié)同作用；涂料的配伍性與流變性；白水中微細粒子的吸附作用；抄造設備動(dòng)態(tài)電荷特性與填料—漿料體系對設備磨損；助劑的選擇、加入量、加入部位和順序，碳酸鈣自身的凝聚傾向等諸方面。在指導造紙生產(chǎn)取得最佳的效果有重要指導意義。
 
7、分散性
 
　　碳酸鈣具有凝聚傾向，粒子越細凝聚傾向越大，1μm以下粒子特別是亞納米和納米細度的粒子，即使是漿料和干粉長(cháng)期存放均會(huì )產(chǎn)生自凝聚。這也是用于涂料的納米級碳酸鈣在使用中遇到的困難之一。
　　細粒子含量高的涂料級（-2μm＞80%）產(chǎn)品凝聚傾向大于填料級產(chǎn)品。輕質(zhì)碳酸鈣干粉產(chǎn)品大于濕態(tài)產(chǎn)品。
　　濕法加工經(jīng)干燥的重質(zhì)碳酸鈣大于漿料和泥餅狀產(chǎn)品。長(cháng)時(shí)間高溫干燥產(chǎn)品大于低溫干燥產(chǎn)品。輕質(zhì)碳酸鈣的干燥產(chǎn)品較同等細度的重質(zhì)碳酸鈣有更強的凝聚傾向。形態(tài)均一性差的產(chǎn)品凝聚傾向大于形態(tài)均一產(chǎn)品。
　　優(yōu)質(zhì)碳酸鈣必須具備良好的分散性。未充分解離的碳酸鈣很難發(fā)揮其內在特性。影響填料在纖維中的均勻分布，例如使用干粉狀卷煙紙用輕質(zhì)碳酸鈣，因分散性不好，可使燃燒性和透氣性變差。易于分散的優(yōu)質(zhì)鈣在分散時(shí)，分散劑用量和攪拌強度較低，分散體懸浮性和粘穩性好。
 
8、粘度與粘度穩定性
 
　　用于填料的碳酸鈣一般不作粘度要求。用于涂料的優(yōu)質(zhì)鈣應具有良好的流變特性和低的粘度?，F代優(yōu)質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)可制造固含量70%～73%的輕質(zhì)碳酸鈣和固含量78%～79%（d95=2μm），粘度小于200mPa·s的重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品。
　　碳酸鈣的粘度和粘度穩定性主要與產(chǎn)品粒度分布、粒子形態(tài)、孔隙率、比表面積、吸附性、電荷性；碳酸鈣制造過(guò)程添加的助劑特性；粘度、游離氧化物含量等相關(guān)。
　　充分分散的碳酸鈣一般具有較好的粘穩性。評價(jià)方法常以放置24h后分散體粘度與即時(shí)粘度比值表示，一般粘穩系數不應大于1.2。劣質(zhì)碳酸鈣即使有時(shí)可以呈現很低的粘度，但靜置一段時(shí)間后粘度會(huì )成倍增加。劣質(zhì)鈣的另一粘度特性表現在，不同分散強度和固含量條件下，呈現振粘效應；在高切變條件可出現較高的觸變性和屈服值。
 
9、協(xié)同作用（配伍性）
 
　　優(yōu)質(zhì)碳酸鈣必須具備好的化學(xué)穩定性?，F代造紙技術(shù)普遍使用各種功能性添加劑，碳酸鈣與其良好的協(xié)同性十分重要。碳酸鈣制備過(guò)程有時(shí)為了控制晶體形態(tài)或賦予功能特性（如改性鈣）往往加入引發(fā)劑、偶聯(lián)劑等多種化學(xué)品。碳酸鈣中的添加劑選擇不當，會(huì )影響造紙常規助劑或膠料的不協(xié)同性，常表現為造紙助劑添加量的增加，增強劑、助留劑無(wú)效，白水中陰離子沉積物的增加，甚至紙病的出現。在涂料體系表現為分散劑用量增加或無(wú)效、粘度增加、粘穩性差。有時(shí)也反映在對造紙助劑具有的選擇性方面
 
10、純度（碳酸鈣含量）
 
　　目前國內外造紙碳酸鈣產(chǎn)品一般均要求碳酸鈣含量≥98%，高純度造紙鈣可在99.5%以上。少量雜質(zhì)帶來(lái)的危害主要有以下幾方面：
 
硅、鋁的氧化物—磨耗度。
鐵、錳的氧化物—白度、色度。
游離鈣、鎂、硫的氧化物—化學(xué)穩定性。
食品、醫藥包裝紙應控制鉛、砷等重金屬離子含量。
用于壓敏、熱敏記錄紙填料和涂料，常選擇高純度輕質(zhì)碳酸鈣，以保證顯色劑的色調和持久性。
 

無(wú)機粉體表面改性技術(shù)與裝備高級研修班
2019年9月中旬中國地質(zhì)大學(xué)（北京）

掃碼報名


培訓咨詢(xún)

 
主要培訓內容：

無(wú)機粉體表面改性原理和應用
有機化表面改性
無(wú)機包覆
插層改性
粉體表面改性效果評價(jià)
粉體改性及其在塑料橡膠等領(lǐng)域的應用、生產(chǎn)與應用實(shí)踐
其他培訓內容
 

來(lái)源：粉體技術(shù)網(wǎng)
 

更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（粉體技術(shù)網(wǎng)）