摘要
本研究对粉煤灰基多孔硅酸钙填料的物理性能进行了分析,并对多孔硅酸钙加填轻型纸的脱墨性能进行了研究。结果表明,多孔硅酸钙填料密度小、比表面积大、孔隙率高,呈现“蜂窝状”结构,且白度高,磨耗低;多孔硅酸钙加填轻型纸的脱墨性能好,脱墨浆白度增值高,经浮选脱墨后其油墨去除率、残余油墨浓度和脱墨浆ISO白度增值分别为84.3%、159.9 mg/kg和17.1%,明显优于轻质碳酸钙(轻钙)加填轻型纸(分别为68.9%、230.2 mg/kg和10.4%),但其浮选脱墨浆渣率略高于轻钙填料,两者分别为3.44%、2.32%。与轻钙加填轻型纸的脱墨浆相比,多孔硅酸钙加填轻型纸的脱墨浆纸张松厚度好、裂断长和耐折度高,有助于生产高松厚度、高强度纸张。
为了改善纸张印刷适性,降低生产成本,文化用纸生产中通常加入无机矿物粉体作为填料,目前国内外常用的造纸填料主要包括轻质碳酸钙(以下简称轻钙)、重质碳酸钙(以下简称重钙)、瓷土、钛白粉等,是仅次于植物纤维的第二大纸张成
本研究对从高铝粉煤灰固体废渣中提取的多孔硅酸钙填料的理化性能进行了分析,并对多孔硅酸钙加填轻型纸的脱墨性能进行了系统研究,主要从油墨去除率、残余油墨浓度、浮选白度及其增值、脱墨浆纸张性能等方面进行了评价,并与轻钙加填的轻型纸进行了对比,以期为多孔硅酸钙填料在造纸工业中的科学应用提供技术支持。
多孔硅酸钙填料,取自大唐集团高铝煤炭研发中心;经四色套印的多孔硅酸钙加填轻型纸和轻钙加填轻型纸,2种轻型纸张除填料类型不同外(灰分含量均为20%),其余浆料配比、化学品使用、生产工艺、印刷方式等均相同,取自湖南瑞福尼新材料科技有限公司。钠皂脱墨剂KL-S-100,工业用Na2SiO3、NaOH、H2O2,取自岳阳林纸股份有限公司。
N-100T高浓碎浆机(美国Adirondack公司);Delta 2
将经四色套印后的2种不同填料(多孔硅酸钙、轻钙)加填的轻型印刷纸撕成25 mm×25 mm尺寸,平衡水分后,分别取相同质量样品置于高浓碎浆机中进行碎浆处理,碎解条件为:碎浆浓度15%、温度50℃、时间15 min、搅拌转速300 r/min;碎浆过程中加入脱墨剂及其他化学品,其中脱墨剂用量0.35%、NaOH用量0.22%、Na2SiO3用量0.9%、H2O2用量1.4%(用量均以对绝干轻型纸质量计)。
将高浓碎浆机碎解浆及浮选脱墨浆分别经布氏漏斗抄制浆片,用于后续油墨浓度的测定和油墨去除率的计算。脱墨浆手抄片在纸页成型器上进行抄制,定量控制在60 g/
采用残余油墨粒子检测仪测定有效残余油墨浓度(ERIC,mg/kg),按
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式中,IE表示浮选油墨去除率,%;进浆ERIC总表示轻型纸张碎解后浆料的油墨浓度;良浆ERIC总表示浮选后良浆的残余油墨浓度;进浆ERIC结表示轻型纸张碎解后浆料的结合油墨浓度,即无法通过浮选法脱除的残余油墨浓度。通常,浮选时油墨捕集性越高,油墨去除率和白度增值也越大,脱墨效果越好。
对以高铝粉煤灰固体废渣为主要原料制备出的多孔硅酸钙填料性能进行了分析,并与造纸用轻钙填料进行了对比,结果如
图1 多孔硅酸钙和轻钙的微观形貌
Fig. 1 Microtopography of porous calcium silicate and precipitated calcium carbonate
实验中对多孔硅酸钙和轻钙2种填料加填轻型纸的脱墨性能进行了研究,结果如
注 以上白度均为抽滤片ISO白度,为非荧光白度。过洗白度为用足量清水对浮选脱墨后的浆料进行充分洗涤,去除所有经浮选脱墨下来的油墨粒子后的浆片白度。
注 以上白度均为抽滤片白度,为非荧光白度。
综合以上实验结果,在浆料初始白度相近的情况下,经过同样条件下的浮选脱墨处理,多孔硅酸钙加填轻型纸的油墨去除率和浮选脱墨浆白度明显高于轻钙加填轻型纸。分析认为,这是因为与轻钙填料相比,多孔硅酸钙孔隙率高、比表面积大、吸附性强,其“蜂窝状”结构易吸附大量的油墨粒子,且多孔硅酸钙密度小,在浮选脱墨过程中容易被浮选出来,从而带走更多的油墨粒子,因此提升了油墨去除率和脱墨浆白度。
实验中对浮选脱墨后的浆渣进行检测分析,测定浆渣的浓度、灰分、浆渣率,结果如
2种不同填料加填轻型纸的脱墨浆纸张的主要光学性能指标如
从
3.1 与造纸轻质碳酸钙(轻钙)填料相比,多孔硅酸钙填料密度小、比表面积大、孔隙率高,呈现“蜂窝状”结构,有助于生产高松厚度纸张;多孔硅酸钙填料白度高,磨耗低,适合高白度纸张的生产,有利于降低纸机设备磨损。
3.2 多孔硅酸钙加填轻型纸的脱墨性能好,脱墨浆白度增值高,经浮选脱墨后其油墨去除率、残余油墨浓度和脱墨浆白度增值分别为84.3%、159.9 mg/kg和17.1%,明显高于轻钙加填的轻型纸(分别为68.9%,230.2 mg/kg和10.4%),但其浮选脱墨浆渣率(3.44%)略高于轻钙填料(2.32%)。
3.3 脱墨浆纸张物理性能测试表明,与轻钙填料加填轻型纸的脱墨浆纸张相比,多孔硅酸钙加填轻型纸的脱墨浆纸张松厚度好、裂断长和耐折度高,有助于生产高松厚度、高强度纸张。
参 考 文 献
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