La fabrication du papier utilise comme matières premières le bois, le roseau, la bagasse, la paille, la paille de blé, les tiges de coton, les tiges de chanvre et le coton. Elle produit de la pâte à papier, puis la transforme en papier et en carton. La fabrication du papier comprend le battage de la pâte, l'encollage, l'ajout de charges et d'autres traitements. La fabrication d'un papier aux propriétés variées est un processus complexe. Pourquoi avons-nous besoin de charges dans la fabrication du papier ? Quelles sont leurs fonctions ? carbonate de calcium, la charge la plus utilisée dans la fabrication du papier ? Chaque papetier a sa propre réponse. Par exemple, ajouter une certaine quantité de carbonate de calcium Les charges augmentent le nombre d'interfaces internes de diffusion de la lumière. Ces interfaces existent entre les fibres et l'air, les charges et les fibres, et les charges et l'air. Parmi celles-ci, la différence d'indice de réfraction entre les charges et l'air est la plus importante. Cela améliore considérablement l'opacité du papier.
Bien entendu, l'ajout de charges améliore également la brillance, l'uniformité et le toucher du papier. Plus important encore, elles permettent de réduire la quantité de fibres 5% à 30%, ce qui se traduit par une réduction significative des coûts de production.
Le premier pigment et charge dans la fabrication du papier – carbonate de calcium
Depuis la promotion de la technologie de collage neutre, le carbonate de calcium est largement utilisé dans la fabrication du papier. Il sert à la fois de charge et de pigment de couchage. Le carbonate de calcium est abondant et peu coûteux. Sa fine granulométrie et sa blancheur élevée améliorent considérablement l'opacité du papier. Il augmente l'absorption de l'encre et rend le papier plus doux et plus dense. Il améliore également la brillance du papier et a un impact minimal sur sa résistance physique.
Comme remplissage
Le carbonate de calcium broyé (GCC) est principalement utilisé comme charge dans le papier d'impression, le papier à écrire, le papier de bureau et le papier publicitaire, à l'exception du papier à cigarettes, du papier filtre et de certains papiers d'information spéciaux à faible grammage. En pratique, le papier couché nécessite un GCC d'une finesse de 325 mesh, d'une blancheur supérieure à 92 et d'une teneur en CaCO₃ supérieure à 98%. Pour le papier tableau blanc et les produits similaires, le GCC doit avoir une finesse de 1250 mesh ou plus, une blancheur supérieure à 92 et une teneur en CaCO₃ supérieure à 98%.
Le carbonate de calcium précipité (PCC) peut, en principe, être utilisé comme charge dans tous les types de papier. Actuellement, il est principalement utilisé comme charge pour les papiers haut de gamme. Parmi les exemples, on peut citer le papier à cigarettes, le papier d'information de bureau (tel que le papier pour fax, le papier d'enregistrement d'instruments, le papier d'impression à jet d'encre), le papier journal à faible grammage et le papier couché à faible grammage.
Comme pigment de revêtement
Le carbonate de calcium lourd peut être utilisé comme pigment pour les couches d'apprêt et de finition afin d'améliorer la qualité et l'uniformité des produits imprimés. De nombreuses caractéristiques du papier couché dépendent également du choix du pigment. Le carbonate de calcium présente une blancheur élevée et une bonne fluidité, et convient à la préparation de revêtements à haute teneur en solides. Il nécessite moins d'adhésif et peut améliorer l'absorption de l'encre par le revêtement. Il offre une blancheur et une teinte de couleur satisfaisantes, tout en améliorant la perméabilité à l'air. C'est l'un des pigments de couchage les plus couramment utilisés.
L'utilisation de carbonate de calcium léger dans les pigments de couchage du papier vise principalement à compenser les carences en kaolin et en carbonate de calcium lourd. Il est généralement utilisé pour les papiers couchés de faible grammage, les papiers couchés brillants et les papiers couchés mats.
Sélection de carbonate de calcium pour la fabrication du papier
Le carbonate de calcium lourd et le carbonate de calcium léger présentent chacun leurs avantages comme charges papetières. Le choix du carbonate de calcium doit être déterminé en fonction des exigences du procédé de production du papier.
La quantité de charge ajoutée dépend principalement de facteurs tels que le type de papier, le type de pâte, les propriétés de la charge elle-même et les conditions de fabrication de la machine à papier. Afin d'économiser les fibres végétales et de réduire les coûts de production, la quantité de charge ajoutée doit être augmentée de manière appropriée, tout en respectant les exigences de fabrication et d'utilisation du papier.
Modification du carbonate de calcium pour la fabrication du papier
Bien que le carbonate de calcium soit l'une des charges clés de l'industrie papetière, le carbonate de calcium non modifié présente une faible compatibilité et une faible adhérence aux fibres de pâte. Son faible taux de rétention peut provoquer des défauts interfaciaux, réduisant ainsi la résistance mécanique du papier. Par conséquent, le carbonate de calcium nécessite des traitements de modification. Les principales méthodes de modification comprennent la modification chimique du couchage et la modification de surface.
Modification du revêtement chimique
Dans le système Ca(OH)₂–H₂O–CO₂, la surface du carbonate de calcium broyé (GCC) est modifiée. Après nanorevêtement, les surfaces de clivage cristallin des particules deviennent rugueuses et leurs bords sont passivés. Cela améliore les performances de dispersion. Parallèlement, une attraction électrostatique existe entre le GCC nanorevêtement et les fibres, formant une structure en réseau au sein du papier. Cela génère de fortes interactions entre les fibres, ce qui améliore l'indice de traction, la rétention de la charge, l'indice d'éclatement, l'indice de déchirure et la résistance au pliage du papier chargé.
Modification de surface
Le nanocarbonate de calcium peut être modifié en surface grâce au (KH570). Après hydrolyse, l'agent de couplage silane KH570 produit des groupes silanol (Si–OH), qui se condensent avec les groupes hydroxyles à la surface du nanocarbonate de calcium pour former des liaisons Ca–O–Si stables. Cela permet un greffage chimique efficace. Le nanocarbonate de calcium modifié présente un espacement intercouche accru dans ses cristaux de surface, une polarité réduite, une énergie de surface plus faible, une lipophilie accrue et une meilleure dispersibilité. Après couchage, les propriétés optiques sont améliorées, la résistance de la surface du papier est accrue et l'hydrophobicité est améliorée.
Composé de carbonate de calcium
Grâce aux progrès constants des technologies de fabrication du papier et de transformation des poudres, l'exploitation des propriétés physiques et chimiques complémentaires de différents minéraux pour améliorer la valeur ajoutée et la fonctionnalité des produits est devenue une tendance claire. Dans la fabrication du papier, des technologies éprouvées ont été développées pour mélanger le carbonate de calcium.
avec des minéraux tels que le kaolin, le dioxyde de titane, la pyrophyllite, la dolomite, l'illite, la trémolite, le talc et la wollastonite pour produire des produits composites. Si les types et les proportions utilisés dans les formulations varient légèrement, les principes sous-jacents sont globalement similaires.
Conclusion
L'industrie papetière connaît une forte demande de charges à base de carbonate de calcium et bénéficie d'une forte acceptation du marché, ce qui en fait un domaine d'application relativement mature. À l'avenir, le carbonate de calcium destiné à la fabrication du papier pourra se concentrer sur le développement de produits fonctionnels et de haute pureté (tels que des types modifiés, des morphologies spéciales et des formes de particules bien contrôlées) afin de percer sur le marché moyen et haut de gamme.
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