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纤维状硅灰石的制备及在造纸中的应用

来源:江西奥特     发布日期:2017-06-16   |    加入收藏

        硅灰石原料取自江西奥特科技有限公司的硅灰石矿纤ATMF8,呈针状或纤维状,具有较高的长径比、较好热稳定性和化学稳定性、白度高,因此表现出纤维的某些特性,可以作为功能填料部分替代纸浆纤维,降低生产成本。与传统的造纸填料不同,加入一定量的纤维状硅灰石,可以增加纸张强度,能够改善纸张的某些性能指标,如白度、不透明性和印刷适应性等。

1纤维状硅灰石的制备及分析

1.1纤维状硅灰石的制备

        江西省硅灰石矿物资源较为丰富,主要分布在上高。纤维状硅灰石的生产设备主要有机械冲击磨机、离心自磨机、流化床式气流粉碎机等。我们选用的设备是矿物纤维高效制粉机,生产出的硅灰石矿粉呈纤维状,该矿物粉体生产的主要参数见表1.

   表1矿物纤维高效制粉机生产参数

项目                                      分级                               粉碎 

转速r/min                     240~2400                  1860   

原料粒径ma mm               15

风机风量 m/h            10000左右

风机风压 KPa                   12.75

 

1.2纤维状硅灰石理化性能分析

江西奥特硅灰石ATMF纤维状硅灰石化学分析纤维状硅灰石化学分析见表2

项目                                         检验结果

二氧化硅含量%                           49.87

氧化钙含量%                               43.4

白度                                            90.2

PH值                                           9.0

吸油量                                         30.2

 表2江西奥特硅灰石ATMF纤维状硅灰石化学分析结果

1.2.2纤维状硅灰石颗粒分析

    纤维状硅灰石的粒度分析采用了欧美克公司的粒度分析仪分析。

分析条件

    样品折射率2.00,介质名称水,分析模式rosin-ram,介质折射率1.33,遮光比3.3%,拟合残余0.07,超声时间2′min.

    纤维状硅灰石颗粒分析结果具体见图1和表3.

 

 图1江西奥特硅灰石ATMF8纤维状硅灰石粒度分布图

   

表3江西奥特硅灰石ATMF8纤维状硅灰石粒径分布

江西奥特硅灰石ATMF8纤维状硅灰石颗粒图像分析采用的仪器是BT-1600型图像颗粒分析仪,具体见图2.

 

   图2江西奥特硅灰石ATMF8纤维状硅灰石颗粒图像

2纤维状硅灰石在造纸中的应用

2.1纤维状硅灰石替代部分麦草浆抄纸的试验

打浆是在23L小型打浆机中进行的,浆料浓度2.0%,抄片纸的定量为55g/m2,具体检测结果见表4.

2.2纤维状硅灰石在防近视眼纸中的应用该纤维状硅灰石的应用是在纸业公司1760长网纸机上进行的,试生产了52g/m2的防近视书写纸。生产所用的纤维原料配比为草浆60%,木浆25%,纤维状硅灰石 15%.纸张检测指标见表5,其中3个纸样填加了纤维状硅灰石,另外一个为未加纤维状硅灰石空白样。

    表4江西奥特硅灰石ATMF8纤维状硅灰石替代部分麦草浆抄纸试验结果

 

    表5江西奥特硅灰石ATMF8纤维状硅灰石在防近视书写纸测试结果

 

 指标名称                                     #1纸样    #1纸样     #1纸样      空白样

 定量g/m                                          53.1         50.8             51.5          51.9

 施胶度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

 裂断长K m                                          2.85          2.46             2.67          2.93

 尘埃度个/m2(0.3-1.5)mm120         136              141           148

     >1.5m                                        8               6                12           16 

 反射光波长mm                                     555           556            555         552

 灰分%                                                    13.5          18.7           22.3        9.7

 

3结果与讨论

3.1从粒度分布图1和粒径分布表3 分析可知,粉碎后的硅灰石颗粒主要分布在8.56μm(微分分布8.19%)到21.6μm (微分分布9.53%)之间,颗粒呈纤维状或针状,能够表现出一定的纤维特性。通过抄片试验和生产应用,说明纤维状硅灰石可以用来部分替代纸张纤维,一方面降低造纸生产成本,同时还可节约植物纤维,因而具有较好经济效益和生态效益。

3.2通过防近视书写纸的指标分析, 添加纤维状硅灰石后,成品灰分有较大幅度的提高,而裂断长略有下降,说明纤维状硅灰石可以部分替代植物纤维原料。

3.3纤维状硅灰石与浆料纤维间存在一定的结合力,有较好的亲和性,但需借助阳离子淀粉、阳离子聚丙烯酰胺等助留剂,从而使纤维状硅灰石能更好地与浆料纤维形成网络结构。因此,助留剂的选择和复配能够较大影响纤维状硅灰石在纸张中的留着率,这也是江西奥特应做进一步深入研究的内容。

 
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