赵宸

（山东东营华泰集团清河实业有限公司，山东东营 257345）

文化纸使用液体碳酸钙作填料的实践

赵宸

（山东东营华泰集团清河实业有限公司，山东东营 257345）

该文介绍了在文化纸中使用液体碳酸钙替代普通滑石粉做填料的试验和生产情况。实践表明：使用液体碳酸钙作填料对提高纸张的不透明度、减轻纸页透印、减少纸张的掉毛掉粉现象、提升产品质量和降低生产成本等方面效果显著。

液体碳酸钙；文化纸；填料

华泰集团为解决双胶纸产品存在厚度低、不透明度低和透印等问题进行了一些技术革新，以进一步提高产品质量，同时为了提高灰分、降低生产成本和提升企业的市场竞争力。在填料使用上经历了滑石粉、重质碳酸钙、轻质碳酸钙和液体碳酸钙的选择过程。公司技术人员在不断分析、总结各种填料的使用性能、综合性价比和产品档次等方面后，最终选择了液体碳酸钙作为文化纸的填料。现对有关试验及生产情况作一介绍。

1 液体碳酸钙的介绍

造纸用碳酸钙是一种重要的无机粉体填料，根据生产方法的不同可分为重质碳酸钙和轻质碳酸钙二大类。由于碱性造纸的发展使重质碳酸钙的用量大幅增加。重质碳酸钙的生产工艺分为干法和湿法2种。干法生产的重质碳酸钙平均粒径＞10 μm，湿法生产的重质碳酸钙平均粒径＜10 μm。干法的生产工艺一般为：矿石先粗碎后，经过水洗、风干、中碎和细磨，然后经过空气分级、砂磨和空气分级制备成一般产品。湿法的工艺是在干法的基础上加入水、分散剂等进行充分混合，经过缓冲、多级研磨和过筛后，其产品可进行干燥，也可根据要求直接供给用户液体碳酸钙。湿法生产的重质碳酸钙具有纯度高、白度高、粒度细、质量稳定和成本低的优点。

表1所示为液体碳酸钙（级品为55）的质量指标。

表1 液体碳酸钙的质量指标

2 试验方案及生产试用情况

2.1 成立液体碳酸钙试验小组

成立专门液体碳酸钙试验小组，生产副总、车间主任、供应人员、质检人员和技术人员进行了不同的分工，各司其职，保证了试验的按方案进行。

2.2 浆料配比及打浆条件控制

浆料配比为：w（针叶木浆）∶w（阔叶木浆）= 25%～35%∶65%～75%。针叶木浆的打浆度为40～45°SR（打浆度适当提高了3～5°SR），湿重6～8 g；阔叶木浆打浆度为25～28°SR（打浆度适当提高了2～3°SR），湿重1.8～2.5 g。

2.3 填料

使用液体碳酸钙作填料，其运输、贮存浓度为质量分数70%，添加浓度也是质量分数70%。图1为液体碳酸钙添加位置示意图。

图1 液体碳酸钙添加位置示意图

2.4 表面施胶

使用液体碳酸钙作填料后，填料灰分增加，为防止成纸强度低的现象，我们对表面施胶工艺进行了调整，适当提高了表面胶（氧化淀粉+表面增强剂）的浓度（由原来的6%～8%提高到9.0%～11%），以弥补强度方面的损失。

2.5 生产试用情况

2.5.1 生产问题的解决

在使用液体碳酸钙作填料的试验中出现了单程留着率低的问题。为解决这一问题，我们采取了以下措施：

（1）使用加密2层半成形网；

（2）在损纸系统中添加电量中和剂，以平衡系统点位，提高留着率；

（3）提高浆料打浆度；

（4）在抄纸段稍作调整：降低助剂浓度，增加助剂泵子，提高助剂用量，并实行所点添加。在生产时逐步将助剂用量由原来的吨纸300 g逐渐提高到吨纸500 g。

通过上述措施，有效稳定了助剂添加工艺，纸页匀度较以前大有改善，留着较好，保证了必要的单程留着率。

2.5.2 产品的适印情况

试验中每次调整后，我们都及时检测指标并对相应调整的纸页在印刷机上进行试印，试验期间共计试印5次，其中到公司印刷厂试印3次，到外省市有关印刷厂的高级印刷机上试印2次。从试印情况看，使用液体碳酸钙做填料的纸张细腻，磨版现象较使用其他填料轻，基本没有掉毛掉粉现象。纸张印刷速度可达到5 000印/h。另据印刷厂工人判断，试验的纸可达到50 000～100 000印擦1次版。

表2所示为使用液体碳酸钙作填料时不同品种纸张的相关数据和试验前对比（表中分析项目灰分按相关行业标准检测，表面强度等按相关国家标准检测）。

表2 液体碳酸钙作填料的试验前、后相关数据对比

2.6 成品检测指标及其分析

表3所示为使用液体碳酸钙作填料时不同品种的纸张成品指标和试验前（使用滑石粉+重质碳酸钙+轻质碳酸钙作填料）的对比（表中分析项目平滑度等按国家相关标准检测）。

表3 液体碳酸钙作填料的试验前、后成品指标对比

由表3可见，在相同操作条件下使用液体碳酸钙作填料，纸张的平滑度提高，并且随着定量的增加平滑度成正比增加。其原因可能是因为液体碳酸钙颗粒小，填补了纸页的凸凹不平面，同时定量高的纸张因留着原因，正面平滑度更高一些；使用液体碳酸钙作填料后，纸张裂断长、耐折度有不同程度的降低；纸张不透明度提高了1%～3%；纸页表面强度降低[由1.8 m/s降到1.6 m/s左右，使用IGTJ检测方法（中黏油）]，厚度降低。分析认为这是使用液体碳酸钙作填料灰分提高、纸张纤维间内部结合不好的原因。

在使用液体碳酸钙作填料的试验中，我们认为适当地增加粒径在1～4 μm及控制粒径小于1 μm的液体碳酸钙含量，能很好地提高文化纸的档次，尤其是纸张掉毛掉粉现象有明显的改善。同时，液体碳酸钙中细小粒子含量过高，填料易流失，纸面易形成两面差。液体碳酸钙中大粒子含量过高，会引起纸页的掉粉现象。细小粒子及大粒子含量过多（即粒度均一性差），有时会影响填料在纸页纤维中的均匀分布；特别是高速纸机脱水负压较大，大粒子和易产生絮聚的细小粒子团粒在纸张纵向及z向分布不均匀，产生纸张两面差。液体碳酸钙窄粒径分布是保证成纸质量的关键。

2.7 液体碳酸钙使用注意事项

（1）碳酸钙具有凝聚倾向，粒子越细小凝聚倾向越大，凝聚后形成的结块越结实，一般不建议长期存放。大多数纸厂现场制作液体碳酸钙现场使用，或购买周边液体碳酸钙生产厂的产品，存贮2～3天即用掉。

（2）优质液体碳酸钙具备良好的分散性及稳定性，纸厂使用时应及时关注其黏度稳定性。

（3）碳酸钙粒径的不同，其用途不同，为保证产品的质量稳定，应严格控制液体碳酸钙的粒径分布等。

3 成本分析

3.1 助剂成本

使用液体碳酸钙作填料后助剂用量增加，用量由原来的吨纸300 g提高到吨纸500 g，成本由10.4元/t（纸）上升到17.3元/t（纸），成本上升6.9元/t（纸）。

3.2 成形网成本

根据试验期间统计，成形网的使用寿命由使用前的15天增加到现在的22天，使用寿命延长50%左右，吨纸成形网成本由40元降到27.3元，成本降低12.7元/t（纸）。

3.3 填料与浆耗成本

试验使用液体碳酸钙作填料20天，通过统计核算，总浆耗700 kg/t（纸），消耗填料液体碳酸钙430 kg/t（纸）。该机1～5月填料（滑石粉、重质碳酸钙和轻质碳酸钙综合平均）耗333 kg/t（纸），成本90元/t（纸），试用液体碳酸钙填料成本164元/t（纸），填料成本上升74元/t（纸）；该机1～5月浆耗747 kg/t（纸），成本2 299元/t（纸），试用液体碳酸钙浆耗成本2 160元/t（纸），浆耗成本下降139元/t（纸），填料与浆耗二者合计成本下降65元/t（纸）。

3.4 水耗成本

按吨纸消耗液体碳酸钙430 kg计算，吨纸由供应商提供水约0.129 t，每吨水按1元统计计算，成本下降0.129元/t（纸）。

3.5 成本总计

综合助剂、成形网、填料与浆耗和水耗等各项成本，成本总计下降70.3元/t（纸）。

4 结论

（1）在相同操作条件下使用液体碳酸钙作填料后，纸张平滑度提高，并且随着定量的增加成正比增加；裂断长和耐折度有不同程度的降低；厚度降低，尤其高定量纸；不透明度提高1%～3%；由于灰分提高，表面强度降低（1号由1.8 m/s降到1.6 m/s）；同时，使用液体碳酸钙作填料后，纸页细腻，从试纸情况看掉毛掉粉现象减轻，产品档次提高。

（2）使用液体碳酸钙作填料后，车间成形网使用寿命延长50%左右，吨纸成本下降12.7元；水耗节约120 kg/t（纸），成本下降约0.13元/t（纸）；灰分大幅提高，浆耗下降，吨纸填料和浆耗成本下降65元；助剂成本虽上升6.9元/t（纸），但综合助剂、成形网、填料与浆耗和水耗等各项成本，成本总计下降70.3元/t（纸）。

巴西2013年纸浆产量增长

巴西纸浆和纸业协会的统计数据显示，2013年，巴西纸浆产量为1 500万t，纸产量为1 040万t。其中，纸浆出口940万t，纸出口180万t。

巴西纸浆出口额71亿美元，同比增长7.5%。主要出口地及其比例分别为：欧洲约40%，中国30%，北美地区20%。

巴西纸出口额19亿美元，同比增长1%。主要出口地及其比例为：欧洲14%，南美13%。出口北美同比增长35%。（文心）

UPM削减常熟新特种纸和标签材料设施的投资费用

UPM对中国常熟新特种纸和标签材料设施的投资范围作了适度调整——更加重视基本设施投资。UPM不再建设新动力车间，将升级现有锅炉，使之将来能够使用更加环保的燃料或者解决方案为工厂供应能量；另外，将更加高效地利用现有设施，不再建设新的基本设施。根据调整以后的计划，投资费用从最初的3.9亿欧元降低至现在的2.77亿欧元。（李海明）

新型高柔韧性“耐火纸”问世

近日，中科院上海硅酸盐所研究人员对具有可控构造的羟基磷灰石纳米材料进行研究，发明了一种新型高柔韧性羟基磷灰石耐火纸。相关研究成果已在国际权威性学术期刊《欧洲化学》上发表。

科研人员在实验室内对比普通纸以展示“耐火纸”的特性：普通纸张被酒精灯顷刻间点燃后，从完好状态到化为灰烬仅用时6 s左右，而“耐火纸”在酒精灯的火苗上滞留近30 s也没有发生自燃。

据介绍，高柔韧性“耐火纸”表面呈柔和的乳白色，具有高柔韧性和不可燃性，可耐1 000℃以上的高温，与普通纸张相比，“耐火纸”的制作原理相似，只是制作材料有所不同；可像植物纤维素纸那样书写或印刷，它不仅可以作为永久和安全的信息存储介质将重要文字、文件及档案等长期保存，还可用作去除废水中有机污染物的可再生吸附剂、药物控释载体、骨缺损修复材料、医用纸、阻燃材料和耐高温材料等。

据介绍，由木材纸浆制成的传统纸含有较高比例的木质素，在空气中和光照下会逐渐变黄。植物纤维素也会产生一些酸性物质，会使纸腐蚀降解。而且，传统植物纤维素纸的另一个致命弱点是易燃。

羟基磷灰石是一种天然矿物质，具有优良的生物相容性并且环境友好，是制造纸的一种理想材料。但是羟基磷灰石材料如羟基磷灰石陶瓷一般脆性很高、韧性很低，因此一个巨大挑战是提高羟基磷灰石材料的柔韧性。研究人员发现，采用羟基磷灰石超长纳米线作为纸的构建材料，可以有效解决这一难题。通过反复实验，最终找到了一种新的制备方法：以油酸钙为前驱体，制备出可精确调控的羟基磷灰石超长纳米线，并以此作为新型纸张的构建材料，采用简单的真空抽滤技术，制备出羟基磷灰石“耐火纸”。

目前，这种高柔韧性羟基磷灰石耐火纸还仅限于实验室规模的制备。科研团队正考虑进一步改进和优化羟基磷灰石超长纳米线的合成方法，使其进一步向低成本和批量化方向推进，期望为未来可能的规模化生产提供技术支撑。可以预期，在不久的将来，如果高柔韧性羟基磷灰石“耐火纸”能够实现大规模生产和使用，它不仅能够大幅度减少人类对传统植物纤维素纸的依赖，使大规模森林等宝贵的自然资源得以保全，还能从一定程度上减少环境污染，从而对未来人类社会和环境产生重要而深远的影响。（文心）

Application of Liquid Calcium Carbonate in Culture Paper as Filler

ZHAO Chen
（Qinghe Industrial Co.，Ltd.，Shandong Dongying Huatai Group，dongying 257345，China）

This paper introduces the test and production situation of replacing common talcum powder with liquid calcium carbonate in culture paper application as filler.Practice shows that using liquid calcium carbonate as filler increases the opacity of paper，alleviates the sheet print through phenomenon，reduces the phenomenon of paper linting and dusting，at the same time improves product quality，and decreases production cost efficiently.

liquid calcium carbonate；culture paper；filler

TS727+.6

A

1007-2225（2014）02-0021-04

赵宸先生（1978-），工程师，技术科长；主要从事制浆造纸技术和科研、新产品应用以及管理工作等；电话：0546-7722615；E-mail：zhaolai2004@163.com。本文文献格式：赵宸.文化纸使用液体碳酸钙作填料的实践[J].造纸化学品，2014，26（2）：21-24.

2014-01-20（修回）