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    纖維狀硅灰石的制備及在造紙中的應用

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          硅灰石原料取自江西奧特科技有限公司的硅灰石礦纖ATMF8,呈針狀或纖維狀,具有較高的長徑比、較好熱穩定性和化學穩定性、白度高,因此表現出纖維的某些特性,可以作為功能填料部分替代紙漿纖維,降低生產成本。與傳統的造紙填料不同,加入一定量的纖維狀硅灰石,可以增加紙張強度,能夠改善紙張的某些性能指標,如白度、不透明性和印刷適應性等。

    1纖維狀硅灰石的制備及分析

    1.1纖維狀硅灰石的制備

            江西省硅灰石礦物資源較為豐富,主要分布在上高。纖維狀硅灰石的生產設備主要有機械沖擊磨機、離心自磨機、流化床式氣流粉碎機等。我們選用的設備是礦物纖維高效制粉機,生產出的硅灰石礦粉呈纖維狀,該礦物粉體生產的主要參數見表1.

       表1礦物纖維高效制粉機生產參數

    項目                                      分級                               粉碎 

    轉速r/min                     240~2400                  1860   

    原料粒徑ma mm               15

    風機風量 m/h            10000左右

    風機風壓 KPa                   12.75

     

    1.2纖維狀硅灰石理化性能分析

    江西奧特硅灰石ATMF纖維狀硅灰石化學分析纖維狀硅灰石化學分析見表2

    項目                                         檢驗結果

    二氧化硅含量%                           49.87

    氧化鈣含量%                               43.4

    白度                                            90.2

    PH值                                           9.0

    吸油量                                         30.2

     表2江西奧特硅灰石ATMF纖維狀硅灰石化學分析結果

    1.2.2纖維狀硅灰石顆粒分析

        纖維狀硅灰石的粒度分析采用了歐美克公司的粒度分析儀分析。

    分析條件

        樣品折射率2.00,介質名稱水,分析模式rosin-ram,介質折射率1.33,遮光比3.3%,擬合殘余0.07,超聲時間2′min.

        纖維狀硅灰石顆粒分析結果具體見圖1和表3.

     

       

    表3江西奧特硅灰石ATMF8纖維狀硅灰石粒徑分布

    江西奧特硅灰石ATMF8纖維狀硅灰石顆粒圖像分析采用的儀器是BT-1600型圖像顆粒分析儀,具體見圖2.

       圖2江西奧特硅灰石ATMF8纖維狀硅灰石顆粒圖像

    2纖維狀硅灰石在造紙中的應用

    2.1纖維狀硅灰石替代部分麥草漿抄紙的試驗

    打漿是在23L小型打漿機中進行的,漿料濃度2.0%,抄片紙的定量為55g/m2,具體檢測結果見表4.

    2.2纖維狀硅灰石在防近視眼紙中的應用該纖維狀硅灰石的應用是在紙業公司1760長網紙機上進行的,試生產了52g/m2的防近視書寫紙。生產所用的纖維原料配比為草漿60%,木漿25%,纖維狀硅灰石 15%.紙張檢測指標見表5,其中3個紙樣填加了纖維狀硅灰石,另外一個為未加纖維狀硅灰石空白樣。

        表4江西奧特硅灰石ATMF8纖維狀硅灰石替代部分麥草漿抄紙試驗結果

        表5江西奧特硅灰石ATMF8纖維狀硅灰石在防近視書寫紙測試結果

     

     指標名稱                                     #1紙樣    #1紙樣     #1紙樣      空白樣

     定量g/m                                          53.1         50.8             51.5          51.9

     施膠度mm                                            0.75        0.75              0.75         0.75

     平滑度S 正面                                        37           46                 45           48

                   反面                                        24          33                 41           43

     耐折度 次                                              4              3                 4              5

     裂斷長K m                                          2.85          2.46             2.67          2.93

     塵埃度個/m2(0.3-1.5)mm120         136              141           148

         >1.5m                                        8               6                12           16 

     反射光波長mm                                     555           556            555         552

     灰分%                                                    13.5          18.7           22.3        9.7

    3結果與討論

    3.1從粒度分布圖1和粒徑分布表3 分析可知,粉碎后的硅灰石顆粒主要分布在8.56μm(微分分布8.19%)到21.6μm (微分分布9.53%)之間,顆粒呈纖維狀或針狀,能夠表現出一定的纖維特性。通過抄片試驗和生產應用,說明纖維狀硅灰石可以用來部分替代紙張纖維,一方面降低造紙生產成本,同時還可節約植物纖維,因而具有較好經濟效益和生態效益。

    3.2通過防近視書寫紙的指標分析, 添加纖維狀硅灰石后,成品灰分有較大幅度的提高,而裂斷長略有下降,說明纖維狀硅灰石可以部分替代植物纖維原料。

    3.3纖維狀硅灰石與漿料纖維間存在一定的結合力,有較好的親和性,但需借助陽離子淀粉、陽離子聚丙烯酰胺等助留劑,從而使纖維狀硅灰石能更好地與漿料纖維形成網絡結構。因此,助留劑的選擇和復配能夠較大影響纖維狀硅灰石在紙張中的留著率,這也是江西奧特應做進一步深入研究的內容。

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