A fabricação de papel utiliza madeira, junco, bagaço, palha, palha de trigo, talos de algodão, talos de cânhamo e algodão como matérias-primas. Produz celulose e, em seguida, a transforma em papel e papelão. A fabricação de papel envolve a trituração da polpa, a colagem, a adição de cargas e outros tratamentos. É um processo complexo para formar papel com diversas propriedades. Por que precisamos de cargas na fabricação de papel? Quais são as funções de carbonato de cálcio, o enchimento mais utilizado na fabricação de papel? Cada papeleiro tem suas próprias respostas. Por exemplo, adicionar uma certa quantidade de carbonato de cálcio As cargas aumentam o número de interfaces internas de dispersão de luz. Essas interfaces existem entre fibras e ar, cargas e fibras, e cargas e ar. Entre elas, a diferença no índice de refração entre cargas e ar é a maior. Isso aumenta significativamente a opacidade do papel.
É claro que a adição de cargas também melhora o brilho, a uniformidade e o toque do papel. Mais importante ainda, as cargas permitem uma economia de fibras de 5% a 30%. Isso resulta em uma redução significativa nos custos de produção.
O primeiro pigmento e enchimento na fabricação de papel – carbonato de cálcio
Desde a promoção da tecnologia de colagem neutra, o carbonato de cálcio tem sido amplamente utilizado na fabricação de papel. Ele serve tanto como enchimento quanto como pigmento de revestimento. O carbonato de cálcio é abundante e barato. Seu tamanho de partícula fino e alta brancura aumentam significativamente a opacidade do papel. Ele aumenta a absorção de tinta e torna o papel mais macio e denso. Também melhora o brilho do papel e tem impacto mínimo na resistência física.
Como enchimento
O carbonato de cálcio moído (GCC) é usado principalmente como carga em papéis de impressão, papel de escrita, papel de escritório e papel publicitário, excluindo papel para cigarros, papel de filtro e alguns papéis informativos especiais de baixa gramatura. Na prática, papéis revestidos requerem GCC com 325 mesh, brancura acima de 92 e teor de CaCO₃ acima de 98%. Para papéis de quadro branco e produtos similares, o GCC deve ter finura de 1250 mesh ou superior, brancura acima de 92 e teor de CaCO₃ acima de 98%.
O carbonato de cálcio precipitado (PCC) pode, em princípio, ser usado como enchimento em todos os tipos de papel. Atualmente, é usado principalmente como enchimento para papéis de alta qualidade. Exemplos incluem papel para cigarros, papel para informações de escritório (como papel para fax, papel para registro de instrumentos, papel para impressão a jato de tinta), papel jornal de baixa gramatura e papel revestido de baixa gramatura.
Como pigmento de revestimento
O carbonato de cálcio pesado pode ser usado como pigmento para primers e acabamentos, melhorando a qualidade e a uniformidade dos produtos impressos. Muitas características do papel revestido também dependem da escolha do pigmento. O carbonato de cálcio possui alta brancura e boa fluidez, sendo adequado para a preparação de revestimentos com alto teor de sólidos. Requer menos adesivo e pode melhorar a absorção de tinta do revestimento. Pode proporcionar boa brancura e tonalidade de cor, além de melhorar a permeabilidade ao ar. É um dos pigmentos de revestimento mais utilizados.
A aplicação de carbonato de cálcio leve em pigmentos de revestimento de papel visa principalmente compensar a deficiência de caulim e carbonato de cálcio pesado. É geralmente usado em papéis base revestidos de baixa gramatura, papéis revestidos de alto brilho e papéis revestidos foscos.
Seleção de carbonato de cálcio para fabricação de papel
Tanto o carbonato de cálcio pesado quanto o carbonato de cálcio leve apresentam vantagens específicas como cargas para a fabricação de papel. A escolha do carbonato de cálcio deve ser determinada de acordo com os requisitos reais do processo de produção de papel.
A quantidade de carga adicionada é determinada principalmente por fatores como o tipo de papel, o tipo de celulose, as propriedades da própria carga e as condições de fabricação da máquina. Para economizar fibras vegetais e reduzir os custos de produção, a quantidade de carga adicionada deve ser aumentada adequadamente, garantindo os requisitos de fabricação e uso do papel.
Modificação de carbonato de cálcio para fabricação de papel
Embora o carbonato de cálcio seja uma das principais cargas na indústria papeleira, o carbonato de cálcio não modificado apresenta baixa compatibilidade e baixa adesão às fibras de celulose. Possui baixas taxas de retenção e pode causar defeitos interfaciais, reduzindo a resistência mecânica do papel. Portanto, o carbonato de cálcio requer tratamentos de modificação. Os principais métodos de modificação incluem a modificação química do revestimento e a modificação da superfície.
Modificação do revestimento químico
No sistema Ca(OH)₂–H₂O–CO₂, é realizada a modificação da superfície do carbonato de cálcio moído (GCC). Após o nanorrevestimento, as superfícies de clivagem cristalina das partículas tornam-se rugosas e as bordas são passivadas. Isso melhora o desempenho da dispersão. Ao mesmo tempo, existe atração eletrostática entre o GCC nanorrevestido e as fibras, formando uma estrutura de rede dentro do papel. Isso gera fortes interações entre as fibras, que, por sua vez, melhoram o índice de tração, a retenção de carga, o índice de ruptura, o índice de rasgo e a resistência à dobra do papel preenchido.
Modificação de superfície
O nanocarbonato de cálcio pode ter sua superfície modificada com (KH570). Após a hidrólise, o agente de acoplamento de silano KH570 produz grupos silanol (Si-OH), que se condensam com grupos hidroxila na superfície do nanocarbonato de cálcio para formar ligações Ca-O-Si estáveis. Isso proporciona um enxerto químico eficaz. O nanocarbonato de cálcio modificado apresenta maior espaçamento entre camadas em seus cristais de superfície, polaridade reduzida, menor energia de superfície, lipofilicidade aprimorada e dispersibilidade aprimorada. Após o revestimento, as propriedades ópticas são aprimoradas, a resistência da superfície do papel é aumentada e a hidrofobicidade é aprimorada.
Carbonato de cálcio composto
Com os avanços contínuos nas tecnologias de fabricação de papel e processamento de pó, o aproveitamento das propriedades físicas e químicas complementares de diferentes minerais para aumentar o valor agregado e a funcionalidade do produto tornou-se uma tendência clara. Na fabricação de papel, tecnologias maduras foram desenvolvidas para misturar carbonato de cálcio
com minerais como caulim, dióxido de titânio, pirofilita, dolomita, ilita, tremolita, talco e wollastonita para produzir produtos compostos. Embora os tipos e proporções usados em formulações específicas variem ligeiramente, os princípios básicos são bastante semelhantes.
Conclusão
A indústria papeleira tem uma grande demanda por cargas de carbonato de cálcio e um alto nível de aceitação no mercado, tornando-se um campo de aplicação relativamente maduro. No futuro, o carbonato de cálcio para fabricação de papel poderá se concentrar no desenvolvimento de produtos funcionais e de alta pureza (como tipos modificados, morfologias especiais e formatos de partículas bem controlados) para buscar avanços no mercado de médio a alto padrão.
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