La fabricación de papel utiliza madera, caña, bagazo, paja, paja de trigo, tallos de algodón, tallos de cáñamo y algodón como materias primas. Produce pulpa y luego la transforma en papel y cartón. La fabricación de papel implica batir la pulpa, encolar, añadir rellenos y otros tratamientos. Es un proceso complejo para formar papel con diversas propiedades. ¿Por qué necesitamos rellenos en la fabricación de papel? ¿Cuáles son sus funciones? carbonato de calcio¿El relleno más utilizado en la fabricación de papel? Cada fabricante de papel tiene sus propias respuestas. Por ejemplo, añadir cierta cantidad de carbonato de calcio Los rellenos aumentan el número de interfaces internas de dispersión de luz. Estas interfaces existen entre las fibras y el aire, entre los rellenos y las fibras, y entre los rellenos y el aire. Entre estas, la diferencia de índice de refracción entre los rellenos y el aire es la mayor. Esto mejora significativamente la opacidad del papel.
Por supuesto, añadir rellenos también mejora el brillo, la uniformidad y el tacto del papel. Más importante aún, los rellenos permiten un ahorro de fibra de 5% a 30%. Esto se traduce en una reducción significativa de los costes de producción.
El primer pigmento y relleno en la fabricación de papel – carbonato de calcio
Desde la promoción de la tecnología de encolado neutro, el carbonato de calcio se ha utilizado ampliamente en la fabricación de papel. Sirve como relleno y pigmento de recubrimiento. El carbonato de calcio es abundante y económico. Su fino tamaño de partícula y su alta blancura mejoran significativamente la opacidad del papel. Aumenta la absorción de la tinta y hace que el papel sea más suave y denso. También mejora el brillo del papel y tiene un impacto mínimo en su resistencia física.
Como relleno
El carbonato de calcio molido (GCC) se utiliza principalmente como relleno en papel de impresión, papel de escritura, papel de oficina y papel publicitario, excluyendo el papel de cigarrillo, el papel de filtro y algunos papeles especiales de información de bajo gramaje. En la práctica, el papel estucado requiere GCC con una finura de malla 325, una blancura superior a 92 y un contenido de CaCO₃ superior a 98%. Para papel de pizarra blanca y productos similares, el GCC debe tener una finura de malla 1250 o superior, una blancura superior a 92 y un contenido de CaCO₃ superior a 98%.
El carbonato de calcio precipitado (PCC) puede, en principio, utilizarse como relleno en todo tipo de papel. Actualmente, se utiliza principalmente como relleno para papeles de alta calidad. Algunos ejemplos son el papel de cigarrillo, el papel de oficina (como papel de fax, papel para registro de instrumentos, papel para impresión de inyección de tinta), el papel de periódico de bajo gramaje y el papel estucado de bajo gramaje.
Como pigmento de recubrimiento
El carbonato de calcio pesado se puede utilizar como pigmento para imprimación y acabado para mejorar la calidad y uniformidad de los productos impresos. Muchas características del papel estucado también dependen de la elección del pigmento. El carbonato de calcio presenta alta blancura y buena fluidez, y es adecuado para la preparación de recubrimientos con alto contenido de sólidos. Requiere menos adhesivo y puede mejorar la absorción de tinta del recubrimiento. Puede proporcionar buena blancura y tono de color, y mejorar la permeabilidad al aire. Es uno de los pigmentos de recubrimiento más utilizados.
El carbonato de calcio ligero se utiliza principalmente en pigmentos para estucado de papel para compensar la deficiencia de caolín y carbonato de calcio pesado. Se utiliza generalmente para papel estucado de base de bajo gramaje, papel estucado de alto brillo y papel estucado mate.
Selección de carbonato de calcio para la fabricación de papel
Tanto el carbonato de calcio pesado como el ligero presentan ventajas específicas como rellenos para la fabricación de papel. La elección del carbonato de calcio debe determinarse en función de los requisitos del proceso de producción de papel.
La cantidad de relleno añadido depende principalmente de factores como el tipo de papel, el tipo de pulpa, las propiedades del propio relleno y las condiciones de fabricación de la máquina papelera. Para ahorrar fibra vegetal y reducir los costos de producción, la cantidad de relleno añadido debe aumentarse adecuadamente, garantizando al mismo tiempo los requisitos de fabricación y uso del papel.
Modificación del carbonato de calcio para la fabricación de papel
Aunque el carbonato de calcio es uno de los rellenos clave en la industria papelera, el carbonato de calcio sin modificar presenta poca compatibilidad y adherencia con las fibras de pulpa. Presenta bajos índices de retención y puede causar defectos en la interfaz, reduciendo la resistencia mecánica del papel. Por lo tanto, el carbonato de calcio requiere tratamientos de modificación. Los principales métodos de modificación incluyen la modificación del recubrimiento químico y la modificación de la superficie.
Modificación del recubrimiento químico
En el sistema Ca(OH)₂–H₂O–CO₂, se modifica la superficie del carbonato de calcio molido (GCC). Tras el nanorrecubrimiento, las superficies de clivaje de las partículas se vuelven rugosas y los bordes se pasivan. Esto mejora la dispersión. Simultáneamente, se genera atracción electrostática entre el GCC nanorrecubierto y las fibras, formando una estructura de red dentro del papel. Esto genera fuertes interacciones entre fibras, lo que a su vez mejora el índice de tracción, la retención del relleno, el índice de ruptura, el índice de desgarro y la resistencia al plegado del papel con relleno.
Modificación de la superficie
El nanocarbonato de calcio puede modificarse superficialmente con (KH570). Tras la hidrólisis, el agente de acoplamiento de silano KH570 produce grupos silanol (Si-OH), que se condensan con los grupos hidroxilo en la superficie del nanocarbonato de calcio para formar enlaces Ca-O-Si estables. Esto logra un injerto químico eficaz. El nanocarbonato de calcio modificado presenta mayor espaciamiento intercapa en sus cristales superficiales, menor polaridad, menor energía superficial, mayor lipofilicidad y mejor dispersabilidad. Tras el recubrimiento, se mejoran las propiedades ópticas, la resistencia superficial del papel y la hidrofobicidad.
Carbonato de calcio compuesto
Con los continuos avances en la fabricación de papel y las tecnologías de procesamiento de polvos, aprovechar las propiedades físicas y químicas complementarias de diferentes minerales para mejorar el valor añadido y la funcionalidad del producto se ha convertido en una clara tendencia. En la fabricación de papel, se han desarrollado tecnologías consolidadas para mezclar carbonato de calcio.
con minerales como caolín, dióxido de titanio, pirofilita, dolomita, illita, tremolita, talco y wollastonita para producir productos compuestos. Si bien los tipos y proporciones utilizados en formulaciones específicas varían ligeramente, los principios subyacentes son en gran medida similares.
Conclusión
La industria papelera tiene una gran demanda de rellenos de carbonato de calcio y una alta aceptación en el mercado, lo que la convierte en un campo de aplicación relativamente maduro. En el futuro, el carbonato de calcio para la fabricación de papel podrá centrarse en el desarrollo de productos funcionales y de alta pureza (como tipos modificados, morfologías especiales y formas de partículas bien controladas) para buscar avances en el mercado de gama media-alta.
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