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高嶺土與造紙高嶺土與造紙第一部分造紙工藝流程簡介 一般印刷紙的生產(chǎn)分為紙漿和造紙兩個基本過程。制漿就是用機(jī)械的方法、化學(xué)的方法或者兩者相結(jié)合的方法把植物纖維原料離解變成本色紙漿或漂白紙漿。造紙則是把懸浮在水中的紙漿纖維，經(jīng)過各種加工結(jié)合成合乎各種要求的紙頁。 造紙廠一般需貯存足夠用4～6個月的原料，使原料在貯存中經(jīng)過自然發(fā)酵，以利于制漿，同時保證紙廠的連續(xù)生產(chǎn)。經(jīng)備料工段把蘆葦、麥草和木材等原料切削成料片（供生產(chǎn)化學(xué)漿）或木斷（供生產(chǎn)磨木漿），再把小片原料放到蒸煮器內(nèi)加化學(xué)藥液，用蒸汽進(jìn)行蒸煮，把原料煮成紙漿，或或把木斷送到磨木機(jī)上磨成紙漿，也可經(jīng)過一定程度的蒸煮再磨成紙漿。然后用大量清水對紙漿進(jìn)行洗滌，并通過篩選和凈化把漿中的粗片、節(jié)子、石塊及沙子等除去。再根據(jù)紙種的要求，用漂白劑把紙漿漂到所要求的白度，接著利用打漿設(shè)備進(jìn)行打漿。然后在紙漿中加入改善紙張性能的填料、膠料、施膠劑等各種輔料，并再次進(jìn)行凈化和篩選，最后送上造紙機(jī)經(jīng)過網(wǎng)部濾水、壓榨脫水、烘缸干燥、壓光卷取，并進(jìn)行分切復(fù)卷或裁切生產(chǎn)出卷筒紙和平板紙。如果生產(chǎn)要生產(chǎn)涂布印刷紙，則需要干燥中部或生產(chǎn)成卷筒紙后經(jīng)涂布加工而實(shí)現(xiàn)。除以上基本過程外，還包括一些輔助過程，如蒸煮液的制備、漂液的制備、膠料的熬制及蒸煮廢液和廢氣中的化學(xué)藥品與熱能的回收等。 第二部分高嶺土在造紙上的應(yīng)用 造紙流程中可能用到高嶺土的地方為加填和涂布加工。 一、加填 加填就是向紙料中加入白色礦物的微細(xì)顏料或合成材料，改進(jìn)紙的性質(zhì)，更好的滿足使用要求和節(jié)省紙漿，降低生產(chǎn)成本。 加填的目的與作用： （1）改變紙的光學(xué)性能：加填能提高紙的不透明度和亮度，改善紙頁的外觀，解決紙的透印問題。 （2）改進(jìn)紙的物理性能和印刷性能：加填可以改進(jìn)紙的平滑度和勻度，增加紙的柔度和白度，提高紙張的吸收性和吸墨性，使紙張具有更好的適印性能，減少紙的伸縮變形。 （3）滿足紙張某些特殊性能的要求：如卷煙紙加用碳酸鈣，不僅是為了提高不透明度和白度，改進(jìn)手感，更重要的是為了改進(jìn)透氣性，調(diào)節(jié)燃燒速度，使煙紙和煙草的燃燒速度相適應(yīng)。 （4）節(jié)約纖維原料降低生產(chǎn)成本：用相對密度較大、價格較低的填料代替紙中部分纖維，既可節(jié)約纖維原料，又能改善紙張的干燥，減少蒸汽消耗，降低生產(chǎn)成本。 此外，加填的紙張，由于填料分散于纖維之間，減少了纖維間的相互聯(lián)接和氫鍵結(jié)合，使紙張的物理強(qiáng)度下降，在常用的填料中白土（高嶺土別名）對強(qiáng)度的影響最大，白堊次之，滑石粉和石膏更次之。加填使紙張掉毛掉粉現(xiàn)象增加，降低紙張的施膠度，尤其是堿性填料的危害更大。 填料的用量： 填料用量是指加入填料對纖維質(zhì)量的百分比，少至2%以下，高 至40%以上，多數(shù)為10%~25%。一般情況下，填料用量主要根據(jù)以下因素確定。 （1）紙張的種類和質(zhì)量要求：一般對于以提高紙張不透明度和適印性為加填目的的紙張，填料用量應(yīng)大一些，如膠版印刷紙、字典紙等；對于施膠度要求較高的紙如書寫紙，因加填會降低施膠度，填料用量應(yīng)小一些；而配有大量磨木漿的紙，木素含量高，不透明度大，填料的用量更小一些。 （2）漿料種類：草漿的不透明度低，配用或全部使用草漿抄成的印刷紙，為了解決不透明度和印刷性能的問題，填料用量比較高，尤其是蔗渣漿不但填料用量大，而且還要常常加入碳酸鈣。 （3）紙機(jī)車速與填料用量有關(guān)：由于加填能降低紙頁的濕紙強(qiáng)度，因此為了保證紙機(jī)的抄造正常，在生產(chǎn)同一品種的情況下，一般是高速紙機(jī)的加填量低于中、低速紙機(jī)。 此外，加填量還與填料的種類有關(guān)。 高嶺土以其白度高，粒度細(xì)，比重高，不易溶于水，折光率高，散射系數(shù)大，資源豐富，價格低廉等優(yōu)勢深受造紙?zhí)盍系那嗖A。 高嶺土用作填料的原因及效果選用原因 具有較高的白度，一般在90%以上 有較高的光折射率(1.62)，較高的散射系數(shù)(9.5~11.5)原因和效果由于填料白度一般比纖維高，為此可提高紙張的白度，填料本身的白度越大，則對與成紙白度的提高越大使填料具有較高的覆蓋能力 填料大小能影響紙張的不透明度，填料的顆粒越小， 顆粒細(xì)膩，能較多的留著在紙中 具有較高的純度，不含有沙粒和其他雜質(zhì)，密度較 大(2.6)，不易溶于水 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易受酸堿等作用而產(chǎn)生變化在同一用量下對提高紙張的不透明度的值也越大，其覆蓋能力也越大填料如分散于水，則會隨同白水而流失在使用時，填料性質(zhì)如改變，不符合要求 灼燒減量小 資源豐富，價格低廉等由于灼燒減量過高，在高溫干燥時會有變色現(xiàn)象造成損失降低生產(chǎn)成本 從上表可以看出，高嶺土用于填料可以大大改善紙張的性能。生產(chǎn)一種紙張是否需要加填，選用何種填料，用量多少，應(yīng)根據(jù)紙張的質(zhì)量要求與用途而定，同時要考慮生產(chǎn)成本與經(jīng)濟(jì)效益。一般生產(chǎn)書寫紙、印刷紙、打字紙等文化用紙可選用滑石粉或高嶺土為填料，生產(chǎn)卷煙紙和定量小于40g/m2的薄頁紙可選用碳酸鈣作填料，生產(chǎn)定量小于40g/m2不透明度要求高的薄頁紙可選用二氧化鈦為填料。 二、涂布加工 涂布加工是紙加工中最普遍的一種方法，涂布加工紙的種類和產(chǎn)量也是最多的，用途也是最廣的。原紙經(jīng)過涂布整飾以后，改善了紙頁的表面性能，以提高適印性；提高紙頁的表面強(qiáng)度及耐水耐油性，給紙以保護(hù)性；給紙以照相顯影、記錄模寫、防銹防蝕等特殊性能等，也有以裝飾為目的的，可見涂布紙的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。形成涂布紙主流的是用于印刷的顏料涂布紙。比如：銅版紙（印刷涂料紙）、低定量涂布紙（LWC）、涂布白卡紙等。 下面以產(chǎn)量最大的印刷涂布紙為例討論涂布加工紙的生產(chǎn)。 印刷涂料紙根據(jù)所要求的印刷適印性，應(yīng)當(dāng)具備下述各種特性： .白度 涂料紙的白度主要取決于原紙的白度、涂布劑中顏料的白度、膠黏劑的種類、超壓加工的程度等。 .平滑度 銅版紙的平滑度取決于原紙的勻度、涂層的均勻度、涂料的性質(zhì) 及超壓整飾的效果。 .光澤度 光澤度取決于涂布加工方式、顏料的種類、粒度分布、膠黏劑的種類、涂布量、超壓強(qiáng)度等，它同平滑度有一定的對應(yīng)關(guān)系。 .油墨吸收性 影響涂布紙油墨吸收性的因素有很多，如：涂布方式、顏料種類、原紙性能等。但是，關(guān)鍵的還是涂料中膠黏劑的含量，一般認(rèn)為，涂料中膠黏劑含量越小，涂層的油墨吸收性就越高。 .不透明性 指印刷后的不透明性，若紙的不透明度低，紙張印刷后就會出現(xiàn)透印，也就是印刷后的油墨字跡在紙頁的背面很容易被看見。透印對涂料紙的品質(zhì)影響很大，它與紙張的不透明度和油墨滲透性有關(guān)。 .油墨的干燥性 油墨的干燥性取決于油墨的轉(zhuǎn)移量和油墨吸收性，另外，涂層的PH也是一個重要影響因素，一般是中性或微酸性的涂層干燥較慢，微堿性則干燥較快。涂層的PH一般應(yīng)控制在7.5~8.5之間。 .印刷表面強(qiáng)度 印刷表面強(qiáng)度也成為表面拉毛強(qiáng)度，它是指涂層整體或點(diǎn)狀在涂刷過程中不從原紙上被粘黏掉或摘拉掉的能力。涂料紙的表面強(qiáng)度取決于原紙的表面強(qiáng)度及涂布層的強(qiáng)度，涂布層的強(qiáng)度和膠黏劑的種類、用量、涂層的抗水性有關(guān)。 瓷土，即高嶺土或白土，是在紙張涂布中使用最普遍的一種白色 顏料，占顏料總消耗量的80%~90%，一般是和其他顏料配合使用，也可以單獨(dú)使用。結(jié)合以上印刷涂料紙的各項決定因素，可以看出高嶺土影響涂料紙的幾項性能為：白度、平滑度、光澤度、油墨吸收性、不透明性、油墨的干燥性、印刷表面強(qiáng)度。 印刷涂料紙是由原紙及涂在原紙表面的涂層組成，涂層是有顏料、膠黏劑及添加劑組成。若涂料按重量來劃分，大體的比例是：原紙占70%、顏料占25%、膠黏劑占5%；若按體積分：原紙占90%、顏料占9%、膠黏劑占1%。膠黏劑的用量很少，在上述分配比例中可以忽略不計，但是加入的種類很多，對涂料及成品紙的質(zhì)量影響很大。 高嶺土作為顏料，是涂料的主要成分，它的作用：①提高紙面的平滑度，改善油墨吸收性，以便于印刷；②增加紙頁的白度、不透明度和光澤度；③改進(jìn)涂布紙的外觀。 顏料應(yīng)具備以下特性： （1）顏料的白度和不透明度要高，即遮蓋能力要強(qiáng)，以提高涂布紙的白度和不透明度。 （2）顏料粒度適當(dāng)。一般是粒度減小，可改善白度、不透明度和光澤度。但粒度太小時比表面積增大，使涂料粘度增大、流動性惡化，膠黏劑的需求量也增加。 （3）顏料粒子形狀對涂料有很大影響。粒子形狀直接影響著涂料形成涂層時的填充傾向。六角片狀的粒子將使涂層有良好的平滑度和光澤度及油墨的吸收性。針狀體會使涂料的流動性不好，而球狀及片狀的流動性較好，另外，球形粒子易使涂層形成多空狀，使油墨吸 收性增強(qiáng)。 （4）顏料要易分散于水，使涂料既有較高的固含量，又有較好的流動性及穩(wěn)定性。 （5）要有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，與涂料中其他成分要有較好的配合性，膠黏劑的用量要少。 （6）耐磨性要低，否則，將增加對涂布設(shè)備及印刷時印版的磨損。 用一種顏料很難滿足上述諸性質(zhì)的要求，一般是將幾種顏料混合使用，有效的利用各種顏料的特長。涂布使用的顏料種類很多，特性各異，需要根據(jù)涂布質(zhì)量要求及其價格作出合理的選擇。白色顏料的分類 顏料的種類 天然顏料 無機(jī)顏料 有機(jī)顏料半合成顏料復(fù)合合成顏料合成顏料顏料名稱瓷土、碳酸鈣、滑石粉、二氧化硅等鈦白粉、煅燒瓷土、氫氧化鋁、氧化鋅等鍛白、鋅白粉塑料顏料（聚苯乙烯） 涂料制備過程 ．顏料的預(yù)分散 將瓷土和碳酸鈣粉沫配以一定的分散劑和氫氧化鈉(調(diào)pH值)加人水中高速攪拌制成均勻的分散液，要注意分散用量和攪拌時間。如果購入的顏料是液態(tài)則不需要預(yù)分散。 ．膠粘劑的制備 不同的膠粘劑溶解的方法各不相同。常用的淀粉、CMC、PVA通過加熱進(jìn)行溶解。淀粉熬制時需要控制溫度和攪拌，過高的溫度和劇烈的攪拌都會使淀粉鏈斷裂，降低淀粉結(jié)合力。 ．涂料液的混合 先將顏料分散液加入混合器，在高速攪拌下加入抑泡劑、防腐劑，再按順序加入膠粘劑和其它助劑，在攪拌快結(jié)束時加入消泡劑。應(yīng)該注意先加顏料后加膠粘劑，以利于分散；攪拌不應(yīng)帶人空氣，以防產(chǎn)生泡沫，加入膠乳時應(yīng)注意膠乳的穩(wěn)定性。 涂料的主要參數(shù) ．粘度 粘度反映涂料的流變性，合適的粘度可以讓精確的涂布量在瞬時轉(zhuǎn)移到紙上形成均一的、連續(xù)的表面覆蓋。粘度低流變性好，還可以避免麻坑的出現(xiàn)。但是低的粘度很可能意味著低的涂層強(qiáng)度，影響印刷，出現(xiàn)掉毛掉粉現(xiàn)象。 粘度分為布氏粘度和高剪切粘度(Hercules一赫克力士粘度)。高剪切粘度對研究高速涂布機(jī)涂布是至關(guān)重要的。 ．涂料的固含量 高的固含量有利于降低干燥壓力，能適應(yīng)高速紙機(jī)。但是隨著固含量的升高粘度會迅速上升。 ．涂料的保水性 涂料的保水性和粘度是影響涂布質(zhì)量的關(guān)鍵因素，涂料保水性差會造成膠粘劑遷移過量，涂層強(qiáng)度下降，回流涂料固含量上升嚴(yán)重，出現(xiàn)結(jié)塊小顆粒，造成刮刀條痕。通過保水儀測量標(biāo)準(zhǔn)紙樣對涂料水分和膠粘劑在一定時間內(nèi)的吸收量可測出保水值。預(yù)涂的保水性能是至關(guān)重要的。 ．pH值 值對使用某些膠粘劑的涂料強(qiáng)度、粘度和穩(wěn)定性都有影響。pH值高對重施膠的酸性原紙有利，對印刷有利。高的pH值易使膠粘劑向原紙滲透加重，涂料泡沫增多。 涂料配方的設(shè)計 要求涂料具有良好的流動性(以保證涂于紙面的涂料很快流平)、適當(dāng)?shù)臐B透性、保水性(防止膠粘劑和水分的過量遷移，保證涂層自身結(jié)合強(qiáng)度、涂層和原紙有良好結(jié)合，保證涂料的穩(wěn)定不結(jié)塊的特性)、高固含量(降低干燥壓力)和成紙具有良好的外觀和印刷性能。 ．顏料的選擇 顏料是涂料的主體，約占涂料重量的80—90％左右。 涂布用顏料應(yīng)具備條件： ．白度和不透明度要高，即遮蓋力要強(qiáng)。 ．粒度要適當(dāng)，粒子形狀要合乎要求，2urn以下顆粒占70％一100％為好。 ．要易分散于水，以保證所制得的涂料既有較高的固含量，又有較好的流動性和穩(wěn)定性。 ．顏料要有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，與涂料中的其它成分要有較好的適應(yīng)性，以降低膠粘劑的用量。 ．比表面積適當(dāng)以9—22rn2／g左右為好。 涂布印刷紙最常用的兩種顏料是瓷土和碳酸鈣。 碳酸鈣和瓷土性能的比較 ┏━━━━┳━━┳━━┳━━━┳━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┓┃ ┃名 ┃ ┃瓷土 ┃碳酸鈣稱┃光┃┃澤┃高┃低┃白┃┃度┃低┃高┃不透┃┃明度┃低┃高┃拉毛┃┃強(qiáng)度┃低┃高┃吸油墨┃┃速度┃┃低高┃油┃┃光澤度┃┃高低墨┃┃保水性┃┃┃高低┃膠粘劑┃┃需求量┃┃低高┃┃掩蓋性┃┃┃高低┃┃┃┃┃┣━━━━╋━━╋━━╋━━━╋━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━┫┣━━━━╋━━╋━━╋━━━╋━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━┫┗━━━━┻━━┻━━┻━━━┻━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┛ 碳酸鈣價格低，但由于光澤低顆粒大等嚴(yán)重缺點(diǎn)一直未被廣泛使用。20世紀(jì)40年代輕質(zhì)碳酸鈣推出，軟壓光技術(shù)的發(fā)明，塑性顏料的使用�？朔颂妓徕}涂料的缺點(diǎn)，出現(xiàn)了100％碳酸鈣顏料的涂料配方。一般的涂料配方是瓷土和碳酸鈣的配合使用，碳酸鈣用在預(yù)涂填充紙面，瓷土用在面涂提供良好的光澤。塑性顏料是有機(jī)合成顏料，化學(xué)組成和膠乳類似，物理結(jié)構(gòu)為中空的球體，具有極好的熱塑性，特別是經(jīng)過軟壓光后可以很好的改善光澤度，只用在面涂。 高嶺土是一種弱酸弱堿鹽，是一種礦產(chǎn)品，被分為原生礦床和次生礦床。原生高嶺土是由像花崗巖之類的結(jié)晶巖石蝕變形成而保留在形成地的那種高嶺土，如河北邢臺產(chǎn)的高嶺土；次生高嶺土是由于地質(zhì)的變化從原生地轉(zhuǎn)移并沉積在一起形成的礦層，如廣東茂名，湛江產(chǎn)的高嶺土。因礦產(chǎn)的不同，地質(zhì)和風(fēng)化程度的不同，其組成和性質(zhì)有較大區(qū)別。一般相對密度為2.57-2.67，折射率1.56，白度80%-90%，是似六角形的片狀結(jié)構(gòu)。它的化學(xué)組成為：Al2O3.2SiO2.2H2O。高嶺土 理想的化學(xué)組成為SiO246.5%,Al2O333.9,H2O14%,一般混有少量的 O3、TiO2、MgO、Na2O、K2O等成分。不同的高嶺土SiO2和Al2O3的比 率不同，其水懸浮液的PH也不同、大概在5.0-9.0這一范圍。高嶺土表面存在著游離的酸根和鹽基，具有電化學(xué)性質(zhì)，可以形成水分子 形成的水化膜，這使高嶺土在水中易于分散。一般說SiO2和Al2O3的分子數(shù)越接近2:1高嶺土的質(zhì)量就越好，SiO2的含量高意味著沒有風(fēng)化完全；而Al2O3含量越高，對紙的光澤度和印刷適應(yīng)性越好；Fe2O3的存在影響瓷土的白度，降低了瓷土的質(zhì)量；TiO2、MgO、CaO、K2O均屬于瓷土中的雜質(zhì)，其含量越低，高嶺土的質(zhì)量越好。TiO2存在使得色澤灰暗。K 、Na 等電解質(zhì)增加，造成分散困難，使涂料的流動性差，甚至絮聚成凝膠狀。 高嶺土的粒度對印刷涂料紙的性能有很大的關(guān)系，此處粒度有兩個含義：一個是指料的粒徑，另一個是指不同粒徑的分布。粒徑及粒徑分布是評價瓷土質(zhì)量重要指標(biāo)，通常用小于2μm粒徑所占的百分比來評價。高嶺土的粒徑大小、形態(tài)及分布、影響瓷土的許多物理性質(zhì)，如光學(xué)性質(zhì)、流變性、紙張的平滑度、光澤度等。一般說小于2μm所占百分?jǐn)?shù)越高，涂布紙的平滑度、白度、光澤度、不透明度越好。但是，太小的粒徑含量過大，如0.1μm以下的超細(xì)顆粒的存在，會大大降低紙的不透明度和白度，并且顆粒越小，高嶺土越難分散，膠黏劑的用量也高；若顆粒過大，涂布時容易形成刮痕，印刷時易從涂層上掉下顆粒狀物質(zhì)形成印刷障礙。所以，一般認(rèn)為最適當(dāng)?shù)牧皆?.5-2微米之間，小于2μm所占的比率在80-90%之間。 煅燒高嶺土屬半合成材料，與天然的高嶺土相比相對密度較高，在2.7左右，吸油量也較大。煤矸石經(jīng)加工制成的煅燒高嶺土化學(xué)成分基本是：SiO245%、Al2O338%、燒失量15%、Fe2O30.5%、TiO21.0%、 其他0.5%。在涂料配方中加入15%-20%的煅燒高嶺土，可增加成紙的 松厚度，提高不透明度，減輕壓光時亮度和不透明度的降低；由于煅燒高嶺土的吸油量增大，可增加成紙的油墨吸收性，從而改進(jìn)印刷適印性，所以煅燒高嶺土越來越多地用在低定量涂布紙、涂布白板紙、高檔銅版紙中。 通過這星期的學(xué)習(xí)，了解了造紙工藝的大概流程，并對其中用到高嶺土的地方進(jìn)行了進(jìn)一步的學(xué)習(xí)：造紙?zhí)盍虾屯坎碱伭系倪x用條件、用量、作用等；高嶺土能用于填料和顏料的原因、對成紙的影響、用量、競爭優(yōu)勢等。因為時間緊迫，還有許多地方不太明白，也有尚未學(xué)到的知識，今后的工作中還要不斷學(xué)習(xí)，努力提升。
河南華冠環(huán)�？萍加邢薰�在山西境內(nèi)有大量的煅燒高嶺土行業(yè)業(yè)績，細(xì)度有325、800、1000、1250目， 產(chǎn)量有50-200噸每天產(chǎn)能，可技術(shù)轉(zhuǎn)讓，可出售設(shè)備，產(chǎn)品。 河南華冠環(huán)�？萍加邢薰�專業(yè)致力于資源再利用、高嶺土行業(yè)，生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)率可提高10%以上，產(chǎn)量提高5%～10%，能耗降低20%左右，產(chǎn)能達(dá)到50-500t/d，更加節(jié)能環(huán)保。如有需求，可直接咨詢18637113703(微信同號)，華冠環(huán)�？萍脊緸槟哒\服務(wù)，隨時歡迎前來參觀! 專業(yè)售后服務(wù)！
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