Hiện nay, lượng chất độn và bột màu được sử dụng trong sản xuất giấy chỉ đứng thứ hai sau sợi, là một trong những nguyên liệu thô quan trọng nhất. Các chất độn phổ biến trong sản xuất giấy bao gồm canxi cacbonat, talc, cao lanh, wollastonit, bentonit, v.v. Khi quy trình sản xuất giấy có tính axit dần chuyển sang các quy trình trung tính và kiềm, canxi cacbonat, là một nguyên liệu thô quan trọng trong sản xuất giấy, đang được sử dụng ngày càng nhiều trong ngành công nghiệp giấy.
Vai trò của Canxi cacbonat trong ngành công nghiệp giấy
Canxi cacbonat chủ yếu được sử dụng trong sản xuất giấy theo hai cách chính: làm chất độn giấy và làm chất tạo màu phủ.
Chất độn
Chất độn làm giấy là bột khoáng mịn, màu trắng, thường không tan hoặc tan ít trong nước. Mục đích chính của việc thêm chất độn vào giấy như sau:
- Chất độn phân tán giữa các sợi trong bột giấy, lấp đầy các khoảng trống, cải thiện các đặc tính quang học của giấy như độ mờ đục và độ sáng.
- Cải thiện khả năng hấp thụ mực của giấy, giúp giấy phù hợp hơn cho việc in ấn.
- Đáp ứng một số yêu cầu cụ thể về tính chất của giấy, chẳng hạn như cải thiện độ dẫn điện hoặc khả năng chịu nhiệt.
- Giảm thiểu việc sử dụng nguyên liệu sợi thô, do đó làm giảm chi phí sản xuất.
- Chất độn có diện tích bề mặt riêng lớn, giúp khắc phục các vấn đề về nhựa.
Những lợi ích của việc sử dụng canxi cacbonat làm chất độn giấy bao gồm:
- Nguồn dồi dào và giá thành thấp.
- Các hạt mịn, độ trắng cao và độ mờ của giấy được cải thiện đáng kể.
- Khả năng thấm mực nhanh, cải thiện khả năng tiếp nhận mực của giấy.
- Làm cho giấy mềm hơn, dày hơn và có độ bóng cao.
- Có ít tác động đến độ bền vật lý của giấy.
Lượng chất độn bổ sung chủ yếu được xác định bởi các yếu tố như loại giấy, loại bột giấy, tính chất của chất độn và điều kiện sản xuất giấy. Để tiết kiệm lượng sợi tiêu thụ và giảm chi phí sản xuất, cần tăng lượng chất độn một cách hợp lý, đồng thời đảm bảo giấy đáp ứng được yêu cầu sản xuất và sử dụng.
Lớp phủ
Mục đích của việc phủ giấy là cải thiện chất lượng và độ đồng đều của giấy hoặc bìa in cuối cùng. Mục tiêu chính của việc phủ bột màu là đạt được các đặc tính quang học, độ mịn và độ bóng tốt hơn. Yếu tố quan trọng nhất là đạt được hiệu ứng hình ảnh in ấn tốt hơn. Lớp phủ giấy thường bao gồm bột màu, chất kết dính, phụ gia và nước, trong đó bột màu là thành phần quan trọng nhất. Các đặc tính của giấy tráng phụ thuộc phần lớn vào việc lựa chọn bột màu.
Nhờ độ trắng cao và độ chảy tốt, canxi cacbonat thích hợp để chế tạo lớp phủ có hàm lượng chất rắn cao. Nó đòi hỏi ít chất kết dính hơn, cải thiện khả năng hấp thụ mực của lớp phủ. Nó cũng mang lại độ trắng và tông màu tốt, tăng cường khả năng thấm. Canxi cacbonat là một trong những chất màu phủ được sử dụng phổ biến nhất.
Sự khác biệt trong ứng dụng của Canxi Cacbonat nghiền (GCC) và Canxi Cacbonat kết tủa (PCC) trong ngành công nghiệp giấy
Canxi cacbonat xay (GCC) chủ yếu được sử dụng làm chất độn trong giấy in, giấy viết, giấy văn phòng và giấy quảng cáo, ngoại trừ giấy thuốc lá, giấy lọc và giấy đặc biệt định lượng thấp. Canxi cacbonat kết tủa (PCC) có thể được sử dụng cho tất cả các loại giấy, nhưng hiện nay chủ yếu được sử dụng làm chất độn trong các loại giấy cao cấp, chẳng hạn như giấy thuốc lá, giấy thông tin văn phòng (ví dụ: giấy fax, giấy ghi chép dụng cụ, giấy in phun), giấy in báo định lượng thấp và giấy tráng định lượng thấp. Cả GCC và PCC đều có những ưu điểm riêng khi làm chất độn trong sản xuất giấy, và việc lựa chọn loại nào phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của quy trình sản xuất giấy.
- GCC có khả năng chảy tốt hơn PCC và tiết kiệm lượng chất kết dính sử dụng trong lớp phủ, khiến nó phù hợp với lớp phủ có hàm lượng chất rắn cao và các công thức có tỷ lệ ngày càng cao.
- Do chi phí sản xuất PCC cao hơn và tính chất lưu biến tương đối kém nên nó vẫn chưa thể cạnh tranh với GCC trong các ứng dụng phủ.
Tuy nhiên, PCC biến tính hoặc các hạt nano canxi cacbonat mịn hơn đã được công nhận rộng rãi nhờ các ứng dụng chức năng trong ngành công nghiệp giấy. Chúng giúp mang lại các đặc tính đặc thù cho giấy đồng thời giảm chi phí. Tác động của chúng đến chất lượng giấy bao gồm các khía cạnh sau:
Độ cứng
Độ cứng của giấy phụ thuộc vào độ dày và mô đun đàn hồi của nó. Ảnh hưởng của chất độn lên độ cứng cần xem xét cả ảnh hưởng đến khối lượng riêng và độ bền kéo.
- Khi hàm lượng chất độn thấp, việc thêm chất độn sẽ ít ảnh hưởng đến độ cứng của giấy.
- Khi hàm lượng chất độn tăng lên, độ cứng giảm đáng kể theo lượng chất độn tăng lên.
Mật độ (Mật độ khối)
Mật độ của sợi giấy là 1 gam trên một centimet khối, trong khi mật độ của hầu hết các chất độn nằm trong khoảng từ 2,5 đến 3,0 gam trên một centimet khối. Do đó, việc bổ sung chất độn sẽ làm thay đổi mật độ khối của giấy.
Độ bền của giấy
Độ bền của giấy phụ thuộc vào liên kết giữa các sợi, và việc bổ sung chất độn làm giảm liên kết sợi. Do đó, việc bổ sung quá nhiều chất độn có thể làm giảm đáng kể độ bền của giấy. Điều này thể hiện rõ nhất ở độ bền kéo, độ bền gấp và độ bền xé, trong khi độ bền xé ít bị ảnh hưởng hơn. Việc sử dụng một số chất phụ gia làm giấy có thể giúp giảm thiểu sự mất độ bền.
Cải thiện độ mờ đục
Giấy không có chất độn bao gồm sợi và không khí. Không khí chiếm các khoảng trống giữa các sợi, và vì chiết suất của không khí khác với chiết suất của sợi, một phần ánh sáng bị tán xạ tại giao diện sợi-không khí, tạo cho giấy một độ mờ nhất định (tương đối thấp). Điều này dẫn đến độ mờ kém khi in.
Bằng cách bổ sung canxi cacbonat, vốn có chiết suất cao hơn xenlulo, số lượng giao diện tán xạ bên trong giấy tăng lên. Cụ thể, có ba loại giao diện: sợi-không khí, sợi-chất độn và chất độn-không khí. Sự tán xạ lớn nhất xảy ra tại giao diện chất độn-không khí, do đó làm tăng độ mờ đục của giấy.
Tác động đến hiệu suất giấy in
Việc bổ sung canxi cacbonat vào giấy in giúp cải thiện khả năng in ấn của giấy, chẳng hạn như tăng độ sáng, độ mịn, độ mờ đục và độ cứng. Nó cũng cải thiện độ bám mực, độ mềm mại và độ ổn định, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm in.
Tất nhiên, việc thêm quá nhiều chất độn có thể dẫn đến một số tác động tiêu cực, chủ yếu là làm giảm độ bền và hiệu suất định hình của giấy. Điều này có thể dẫn đến các vấn đề như bụi giấy, xơ giấy hoặc lem mực trong quá trình in. Chất độn cũng có thể làm mòn bản in do ma sát, nhưng sử dụng PCC có thể giảm thiểu tác động này.
Tác động đến các tính chất đặc biệt của giấy
Nghiên cứu về nanocalcium carbonate cho thấy việc bổ sung chất độn nanocalcium carbonate vào quá trình sản xuất giấy có thể mang lại cho giấy những đặc điểm sau:
- Nó làm chậm quá trình lão hóa của giấy, giúp bảo quản giấy được lâu hơn.
- Nó có thể hấp thụ một lượng tia UV nhất định.
- Nó ngăn giấy bị ố vàng và giòn, đồng thời có khả năng cách điện tốt.
Khi được sử dụng làm chất tạo màu phủ, nanocalcium carbonate giúp cải thiện độ bóng, độ trắng và sắc thái của lớp phủ. Nó đảm bảo độ tinh khiết của chất tạo màu trắng và tăng cường độ mờ đục, độ bóng và độ bóng in. Nó cũng có thể thay đổi các đặc tính lưu biến của dung dịch chuẩn bị lớp phủ và cho phép các lớp phủ chức năng như cách nhiệt, dẫn điện và kháng khuẩn. Nanocalcium carbonate là chất độn trong sản xuất giấy, chủ yếu được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm giấy đặc biệt, chẳng hạn như tã lót, băng vệ sinh, giấy in phun ảnh, khăn giấy và màng thoáng khí.
Bột Epic
Epic Powder, hơn 20 năm kinh nghiệm làm việc trong ngành bột siêu mịn. Tích cực thúc đẩy sự phát triển trong tương lai của bột siêu mịn, tập trung vào quá trình nghiền, xay, phân loại và sửa đổi bột siêu mịn. Liên hệ với chúng tôi để được tư vấn miễn phí và các giải pháp tùy chỉnh! Đội ngũ chuyên gia của chúng tôi tận tâm cung cấp các sản phẩm và dịch vụ chất lượng cao để tối đa hóa giá trị chế biến bột của bạn. Epic Powder—Chuyên gia chế biến bột đáng tin cậy của bạn!