隨著世界范圍的酸性造紙向中性和堿性造紙的變革，對(duì)碳酸鈣在造紙工業(yè)中的應(yīng)用帶來了生機(jī)。

 

碳酸鈣作為造紙?zhí)盍暇哂腥缦聝?yōu)點(diǎn):①白度高;②松厚性;③耐久性;④透氣性;⑤可作為二氧化鈦的補(bǔ)充劑;⑥磨蝕性低;⑦增進(jìn)柔軟性;⑧提高油墨吸收性能;⑨對(duì)紫外線吸收性低;⑩能控制燃燒性。其次在堿性抄紙時(shí)，碳酸鈣作為一種堿性填料，它具有pH值緩沖作用，使?jié)癫康膒H值自然地穩(wěn)定在7. 5~8. 0，這正是堿性施膠劑施膠的最佳pH值。

 

而碳酸鈣用量的劇增主要有兩方面原因:一是由于堿性造紙的發(fā)展使碳酸鈣填料在造紙濕部的大量應(yīng)用成為可能，另一個(gè)原因是20世紀(jì)70年代起細(xì)磨碳酸鈣和超細(xì)碳酸鈣的發(fā)展，使天然碳酸鈣粒子細(xì)度能使紙張涂層光澤度等于或超過沉淀碳酸鈣，致使細(xì)磨碳酸鈣在涂布紙上的使用量急劇增加研磨碳酸鈣與高嶺土相比最大的優(yōu)勢(shì)是成本低;其二是對(duì)涂布膠粘劑需要量少，可節(jié)約膠粘劑費(fèi)用;其三是研磨碳酸鈣有良好的流變性，涂料可以做到高固含量，有利于節(jié)省造紙機(jī)烘干能耗。造紙工業(yè)中所用的碳酸鈣根據(jù)加工工藝的不同分為:重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣。

 

1.重質(zhì)碳酸鈣

重質(zhì)碳酸鈣即研磨碳酸鈣(GCC)。重質(zhì)碳酸鈣是研磨石灰石制得的天然碳酸鈣，從干法研磨發(fā)展到濕法研磨，研磨技術(shù)的突破及在研磨工藝中有關(guān)助劑的應(yīng)用，使得GCC粒徑可以達(dá)到小于1. 5μm在90%以上，平均粒徑小于2μm，從而使品質(zhì)大幅度提高，很大程度上擴(kuò)大了在造紙領(lǐng)域的應(yīng)用。

然而隨著碳酸鈣填料負(fù)荷的增加，紙張的強(qiáng)度、松厚度和挺度通常將降低。填料隔斷纖維與纖維之間的結(jié)合，造成損紙現(xiàn)象，限制了填料的添加量。因此，重質(zhì)碳酸鈣在添加前需進(jìn)行必要的改性處理工作。

王永忠，裴繼誠，石淑蘭研究了重質(zhì)碳酸鈣的表面改性及在造紙中的應(yīng)用。采用淀粉與改性劑復(fù)合改性的方法，淀粉用量為重質(zhì)碳酸鈣重量的50%，改性劑硬脂酸用量為重質(zhì)碳酸鈣重量的20%，糊化溫度為65℃，糊化時(shí)間為120min，保溫時(shí)間10min。所得的改性重質(zhì)碳酸鈣添加到紙張中，對(duì)紙張的物理性能有大幅度地提高，能顯著增加紙張纖維與纖維、纖維與填料的結(jié)合強(qiáng)度。在碳酸鈣用量為30% ~40%時(shí)，改性碳酸鈣比未改性碳酸鈣對(duì)紙張的抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、耐折強(qiáng)度有顯著提高;紙張的光學(xué)性能也有所改變，改性填料紙張的白度與不透明度比未改性填料的紙張白度要低;顆粒的粒徑發(fā)生了很大的變化，表面積從12576. 54cm2/g降為4203. 79cm2/g。

 

二、淀粉改性碳酸鈣

隨著堿性抄紙的迅速發(fā)展，碳酸鈣填料在造紙工業(yè)中的用量急劇增加，但碳酸鈣加填紙的低強(qiáng)度和留著差的問題仍未得到有效解決。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)碳酸鈣的改性研究主要集中在淀粉類、殼聚糖類聚合物的包覆改性，碳酸鈣表面的陽離子化和耐酸處理等方法[5～8]。其中淀粉因價(jià)格低廉及對(duì)纖維具有增強(qiáng)功能，對(duì)碳酸鈣改性后，用其加填紙張的強(qiáng)度會(huì)有明顯增加。但淀粉包覆工藝復(fù)雜，不易于操作，且淀粉包覆層在造紙條件下易溶于水，影響了淀粉包覆碳酸鈣填料在抄紙中的應(yīng)用。

 

1. 填料的與復(fù)合填料微觀外貌

為了研究碳酸鈣包覆前后的外觀形貌，通過S E M對(duì)填料外觀形貌進(jìn)行觀察，如圖1、圖2，分別為碳酸鈣與1∶1復(fù)合填料外觀形貌的掃描電鏡圖。

圖1清楚觀察到棱角分明、無規(guī)則形狀的研磨碳酸鈣顆粒；而圖2觀察到聚集狀的復(fù)合填料的微觀形態(tài)，淀粉交聯(lián)物能夠很好地包覆在碳酸鈣的表面，使填料表面柔軟，并形成比純碳酸鈣大很多的聚集體復(fù)合物。