5)粒子形态。现代高品质CaCO3更注重粒子形态的研究及形态变化导致的纸张质量和生产操作性能的多重影响。
德彩网 6)电荷特性。CaCO3电荷密度随矸度的增加由正电荷性趋向负电荷性。不同制造方法和细度CaCO3电荷值不同。近来对CaCO3表面电荷特性的研究引起重视,得出不同的结论。它关系到颜料的凝集与解离(分散);浆料系统纤维与填料与助剂的协同作用;涂料的配伍性与流变性;白水中微细粒子的吸附作用;抄造设备动态电荷特性与填料—浆料体系对设备磨损;助剂的选择、加入量、加入部位和顺序,CaCO3自身的凝集倾向等诸方面。在指导造纸生产取得最佳的效果有重要指导意义。
7)分散性。CaCO3具有凝聚倾向,粒子越细凝聚倾向越大,1um以下粒子特别是亚纳米和纳米细度的粒子,即使是浆料和干粉长期存放均会产生自凝聚。这也是用于涂料的纳米级CaCO3在使用中遇到的困难之一。
优质CaCO3必须具备良好的分散性。
德彩网 8)粘度与粘度稳定性。CaCO3的粘度与粘度稳定性主要与产品粒度分布、粒子形态、孔隙率、比表面积、吸附性、电荷性;CaCO3制造过程添加的助剂特性;矸度、游离氧化物含量等相关。
充分分散的CaCO3一般具有较好的粘稳性。
德彩网 9)协同作用(配伍性)。优质钙必须具备好的化学稳定性。现代造纸技术普遍使用各种功能性添加剂,CaCO3与其良好的协同性十分重要。CaCO3制备过程有时为了控制晶体形态或赋予功能特性(如改性钙)往往加入引发剂、偶联剂等多种化学品。CaCO3中的添加剂选择不当,会影响造纸常规助剂或胶料的不协同性,常表现为造纸助剂添加量的增加,增强剂、助留剂无效,白水中阴离子沉积物的增加,甚至纸病的出现。在涂料体系表现为分散剂用量增加或无效、粘度增加、粘稳性差。有时也反映在对造纸助剂具有的选择性方面。
德彩网 10)纯度(CaCO3含量)。目前国内外造纸CaCO3产品一般均要求CaCO3含量≥98%,高纯度造纸钙可在99.5%以上。少量杂质带来的危害主要有以下几方面。
硅、铝的氧化物——磨耗度
铁、锰的氧化物——白色、色度
游离钙、镁、硫的氧化物——化学稳定性
食品、医药包装纸应控制铅、砷等重金属离子含量。
德彩网 用于压敏、热敏纪录纸填料和涂料,常选择高纯度PCC,以保证显色剂的色调和持久性。
3、主要新技术/产品的开发应用
已投入工业生产或部分工业试验阶段的主要新技术/产品
①高浓度、低粘度超细GCC
德彩网 浆料固含量78±1%;粘度<350mpa;最大粒3u,2u含量≥98%,1u含量≥75%;
②PCC晶体形态的多样化是其与GCC比较的重要品质优势之一。用于填料的菊花瓣状/针状和用于涂料的短纺锤体/短棒状/立方体专用PCC已在部分企业投入生产。
德彩网 ③高浓分散/研磨PCC浆料产品,2u粒子≥98%,平均粒径0.3~0.4u超细产品,可用于全CaCO3配方生产铜版纸。
④CaCO3的复配产品
4、实验室研究阶段的技术和产品
德彩网 ①耐酸性CaCO3
在弱酸性浆料系统中,一定时间内CaCO3不易分解。作为填料,主要用于含有机械浆或酸性施胶场合。对采用传统施胶工艺的造纸企业来说,不需要进行设备和技术改造即可使用。
耐酸CaCO3弥补了单一使用普钙时纸张“暗化”的不足,其白度要求不高(85—90%)用弱酸盐无机化合物改性技术,亦有同时引入阳离子高分子聚合物进行改性,拟达到提高填料保留率和纸张强度目的。预测类似产品2010年前,有望投入工业生产。
②阳离子化CaCO3
用有机或无机阳离子化合物改性剂,对CaCO3表面阳离子化,主要用于造纸填料,提高纤维与填料的接合,减少造纸过程助留剂用量,提高填料保留率/不透明度和印刷适性。可用于高加填超压纸(SC纸),主要缺点是成本略高。
③复合CaCO3
用纳米级无机盐,在CaCO3表面包覆,适合高加填和薄型印刷纸产品;可部分代替价格昂贵的TiO2和煅烧高岭土使用。产品具有较高的散光系数,良好的分散性和高填料保留率。
德彩网 5、发展趋势与前景
德彩网 1)GCC方解石资源分布广泛,储量极为丰富,有可靠的原料供应保障。生产工艺技术相对简单、成熟。良好的使用性能、高白度和低价格,决定了它在造纸领域的高速发展和在造纸矿物颜料消费市场的主导地位,并已成为造纸业不可缺少的最重要矿物奋蹄原料。
德彩网 我国纸张产量今年一直保持高速增长态势。根据纸业发展动向分析预测,造纸钙的发展将显现如下趋势。
德彩网 纸张产量的高速增长,继续拉动造纸钙需求量的增长。预测今后五年造纸钙的消费量仍会保持两位数的快速增长。2010年消费量估测可能超过330万吨。
2)规模化发展和技术装备更新加快,全程生产自动控制系统得以完善。工艺装备落后的小型商品CaCO3生产单位,淘汰速度加快。
3)外资进入造纸钙市场领域热度不减,企业间竞争加剧。
4)市场价格基本稳定。但优质资源短缺地区和高品质产品价格略有增长。
5)CaCO3在造纸矿物粉体中消费比例继续提高。产品质量的稳定性要求进一步提高,优质和特种晶形PCC以及超细—窄粒度分布—高浓度—高白度CaCO3需求量明显增长。亚微米和纳米级PCC和GCC,在部分特种纸中少量用于工业生产。
6)CaCO3的应用范围经一步扩展,使用技术进一步完善。高品质超细GCC和PCC面涂级产品消费比例呈增长趋势。CaCO3在涂料颜料中的使用比例逐步增加;全CaCO3涂料生产铜版纸技术得到完善和推广。低定量印刷纸种产量的增长,将促进高遮盖性PCC以及改性填料级CaCO3产品消费量增长。
7)各种改性造纸专用钙的开发与应用研究力度加大,部分新产品将用于工业化生产。