淺析硫酸鈣晶須加填對薄頁紙性能的影響

馬千嶺 牡丹江恒豐紙業股份有限公司 黑龍江 牡丹江（157013）

硫酸鈣晶須是硫酸鈣的纖維狀單晶體(又稱石膏晶須，CalciumSulfateWhisker，國際商品名稱為ONODA－GPF)，是一種性能優良且價格低廉的優質礦物材料［1］。具有化學穩定性好、耐高溫性能優異、白度高、親和性好等優點。在膠體助劑存在的條件下，有很強的吸附性，能和植物纖維（木漿、草漿）很好地結合在一起，可抄造出性能優良的紙張［2-3］。使用硫酸鈣晶須，可減少天然植物纖維的消耗，并可改善紙張的白度、強度、透氣性、韌性、印刷適性、掉毛掉粉現象等［4-5］。硫酸鈣晶須集超細無機材料和增強纖維的優勢于一身，作為紙張的增強材料加填，具有很好的發展前景，且硫酸鈣晶須價格在各類晶須中最低，有其他晶須無可比擬的性價比，其在造紙工業中的推廣使用必將帶來可觀的經濟效益［6］。

本實驗通過對相同配比與叩解度的漿料進行硫酸鈣晶須不同加填量的對比，重點分析硫酸鈣晶須加填對薄頁紙緊度、透氣度、抗張強度和不透明度的影響，討論硫酸鈣晶須在抄造薄頁紙時的最佳用量。

1 實驗

1.1 原料及填料

原料:(1)漂白針葉木槳:烏針漿

(2)漂白闊葉木漿:金魚漿

填料:硫酸鈣晶須

1.2 儀器與設備

奧地利PTI公司RK2-KWT抄片器；梅特勒-托利多儀器公司MS303S/01電子天平；博瓦特-凱希（中國）有限公司A20透氣度測試儀；瑞典Lffamp;W公司051厚度測試儀；瑞典Lffamp;W公司062抗張強度測試儀；杭州輕通儀器開發公司YQ-Z-48A白度顏色測定儀；瑞典Lffamp;W公司160彎曲挺度測試儀；日本奧林巴斯公司BX51TF系統顯微鏡。

1.3 實驗方法

1.3.1 漿料準備

(1)打漿:用槽式打漿機分別對針葉木漿板和闊葉木漿板進行打漿處理，打漿濃度為1.5%，打漿壓力為10kg，在規定的時間內打漿，制得打漿度為71oSR的針葉木漿和闊葉木漿各2kg備用。

(2)打漿度測定方法:按照國家GB/T3332—1982標準采用ZDJ100型紙漿打漿度測定儀測定打漿度。

(3)漿料水分測定:漿料的水分含量決定了在抄紙的同時所需漿料的質量的變化。精確稱取1～2g試樣(精確至0.0001g)，于一潔凈的已烘干至質量恒定的扁形稱量瓶中，置于105℃烘箱中烘4h，將稱量瓶移入干燥器中，冷卻0.5h時稱重而后將稱量瓶再移入烘箱，繼續烘1h，冷卻稱重如此重復，直至質量恒定為止。

1.3.2 紙張抄片制備

(1)紙張抄片方法:采用國家標準QB/T3703－1999，定量34.5g/m2

(2)填料加填量:0%、5%；10%；15%

(3)配漿比例：40%針葉木漿，60%闊葉木漿

2 硫酸鈣晶須的特性與形貌

硫酸鈣晶須：CaSO4含量≥98%，水溶性(20℃)小于1.2g·L-1，抗張強度20.5GPa，抗張模量178GPa，白度≥80%，莫氏硬度3.5，平均直徑1μm~4μm，平均長度5μm~200μm，耐熱性1000℃，四川某公司提供。

3 結果與討論

3.1 硫酸鈣晶須對緊度的影響

由圖1可知，添加硫酸鈣晶須以后，手抄頁片的緊度變化不大，尤其是加填量在10%和15%時，手抄頁片的緊度與不加填時的空白樣相同，說明硫酸鈣晶須對薄頁紙的緊度基本無影響。

硫酸鈣晶須100倍圖

硫酸鈣晶須200倍圖

硫酸鈣晶須500倍圖

硫酸鈣晶須1000倍圖

圖1硫酸鈣晶須加填對手抄頁緊度的影響

圖2硫酸鈣晶須加填對手抄頁透氣度的影響

圖3硫酸鈣晶須加填對手抄頁強度的影響

圖4硫酸鈣晶須加填對手抄頁不透明度的影響

由圖2可知，隨著硫酸鈣晶須添加量的增加，手抄頁片的透氣度在逐漸呈現上升趨勢。雖在加填量達到10%時，透氣度指標較加量5%時略有降低，但與空白樣相比，透氣度值還是上升的，說明添加硫酸鈣晶須以后，在不影響紙頁緊度的情況下，有提高薄頁紙透氣度的作用。

由圖3可知，隨著硫酸鈣晶須添加量的增加，手抄頁片的抗張強度指標呈現先上升后下降的趨勢，進一步說明了硫酸鈣晶須能和植物纖維（木漿、草漿）很好地結合在一起，適量的加填可以改善紙張的強度、透氣性等。當加量超過15%以后，硫酸鈣晶須便會影響薄頁紙的結合強度，出現抗張強度指標逐漸下降的趨勢。

由圖4可知，隨著硫酸鈣晶須添加量的增加，手抄頁片的不透明度指標逐漸上升，趨勢與透氣度相近。說明加填硫酸鈣晶須后，在薄頁紙中形成了纖維與纖維、纖維與空氣、纖維與填料、填料與填料之間光線的折射空間，從而可以提高不透明度。

4 結論

1）加填硫酸鈣晶須對薄頁紙的緊度影響不大。

2）加填硫酸鈣晶須可以提高薄頁紙的不透明度。

3）硫酸鈣晶須具有改善紙頁抗張強度和透氣度的作用。

4）硫酸鈣晶須可以替代部分纖維原料進行薄頁紙抄造，且硫酸鈣晶須加填量在10%~15%時作用最佳。

【1】石巖，謝來蘇.一種新型造紙原料石膏微纖［J］.西南造紙，2002，(6):18

【2】楊雙春,由宏軍,潘一.改性硫酸鈣晶須對印染廢水的脫色研究[J].印染助劑,2006，（8）：34-37.

【3】王宇斌,袁致濤,韓躍新 等.硫酸鈣晶須表面改性及水化機理研究[J].化工礦物與加工,2008，（6）：1-8.

【4】田立鵬,王麗君,王力.硫酸鈣晶須制備過程中的關鍵技術研究[J].化學工程師,2006，（8）：12-14.

【5】黃哲元,董發勤,張偉.硫酸鈣晶須的制備進展[J].無機鹽工業,2009，（8）：6-8.

【6】丁大武.中國石膏工業的現狀及發展走向[J].中國建材，2001，(3):76－78.