目前常规的造纸生产领域,以文化用纸为例,是以大量的植物纤维纸浆为主作为纸张骨架,通过纸机高位箱向植物纤维中再添加约79Γ20%不等的碳酸钙或滑石粉等传统矿物填料和少量的化学助剂完成造纸。这种纸张具有较高的印刷性能和书写性能及其它的使用性能,为人类的文化发展和文明传承起到了功不可没的作用。造纸工业中使用填料是为了提高纸张均勻度、不透明度和降低成本,原料主要为广泛易得且价格低廉的无机矿物质,目前主要使用的有轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉等。
造纸工业对填料有如下要求粒径均勻、粒径适宜、较高的白度和化学稳定性、不易发生氧化或还原反应、不溶解或不易溶解于水、有较大的遮盖率、折射率和散射系数、资源丰富、 价格低廉等。但目前常规的造纸填料(如轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉等)及其预处理过程存在以下技术问题
1、填料多为含水率较低(10%以下)的无机矿物质,多呈粉末状存在,在溶解的过程中, 由于粉末颗粒较细,容易出现结团并浮在液面的现象,很难充分溶解,不仅影响溶解时间, 降低生产效率,还增加能耗;
2、现有填料不含活性官能基团,因此填料没有化学活性,预处理过程中,无法通过溶解升温和搅拌分散等手段得以激发,因而使用恒温恒速搅拌的落后溶解技术;
3、目前造纸领域使用的常规填料普遍密度较大,在预处理溶解过程中,需要快速搅拌以防止填料沉降分层,因此搅拌能耗较大。随着地球环境的日益恶化,伴随着植物制浆过程所带来的环境污染和植物原料、 水及能源的大量消耗,传统造纸工艺及原料的使用的局限性日益显现。从降低纸浆纤维用量的同时保持纸张本身特性的角度出发,需要改变传统造纸填料及其预处理方法,提高填料的分散性和表面活性,从而以高性能造纸填料较大程度地取代植物纤维,生产高填料纸张。
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