中國粉體網(wǎng)訊 造紙是把經(jīng)過制漿工藝得到的紙漿，經(jīng)過打漿、配料，再送造紙機成形、壓榨脫水、干燥和表面處理等工段，生產(chǎn)出滿足各種要求的紙頁。碳酸鈣在造紙中的應用主要在兩個方面：一是作為造紙?zhí)盍�，二是作為涂布顏料�?/span>
圖源：白瑞
1、碳酸鈣在造紙行業(yè)的作用
（1）填料
在紙張中加入填料的主要目的有：填料分散于漿料纖維間將空隙填充，改善紙張的不透明度、白度等光學性質(zhì)；改進紙張的吸油墨性，使紙張具有更好的印刷適性；滿足紙張某些特殊性能要求，如提高紙張的導電性、耐熱性等；減少纖維原料的使用，降低生產(chǎn)成本；填料具有大的比表面積，有助于克服樹脂障礙。
碳酸鈣用作造紙?zhí)盍系膬?yōu)點有：來源豐富，價格便宜；顆粒細，白度高，能顯著提高紙張不透明度；吸油墨速度快，能增加紙的吸墨性；能使紙張比較柔軟、緊密，光澤度高；對紙張的物理強度影響較小。
主要紙種碳酸鈣填料加入
（2）顏料
作為涂布顏料涂布的目的是改善紙張或紙板最終印刷產(chǎn)品的質(zhì)量和均勻性，顏料涂布主要目標是獲得更好的光學性能、平滑度和光澤度。
碳酸鈣是一種來源廣泛，價格低廉的原料。由于其白度高，流動性好，適宜配制高固含量涂料；對膠黏劑的需求量較低，可以改善涂層的油墨吸收性；能提供良好的白度和色調(diào)，提高透氣性；是使用最為普遍的涂布顏料之一。
碳酸鈣顏料在涂料顏料總量中的比例
2、不同碳酸鈣在造紙行業(yè)的應用潛力
（1）重質(zhì)碳酸鈣
即使與造紙行業(yè)中廣受好評的高嶺土相較，重質(zhì)碳酸鈣也具備一定優(yōu)勢，且有自己的發(fā)展道路。碳酸鈣的價格更便宜，白度更高，油墨吸收性和通氣性更好，填充和涂布的紙張抗腐蝕性和耐久性更好。然而過量添加重質(zhì)碳酸鈣也會造成纖維間結合的隔斷，從而導致紙張強度、松厚度和挺度降低等損紙現(xiàn)象，為了克服這些影響，重質(zhì)碳酸鈣在使用前往往需進行改性處理。
研究表明，重質(zhì)碳酸鈣經(jīng)過納米包覆后，其顆粒棱角鈍化，分散均勻，表面性能得到改善。用到造紙中對紙張的性能有所改善，能夠提高紙張的抗張指數(shù)、留著率、耐破指數(shù)、撕裂指數(shù)、耐折度，降低紙張對水的吸收率。
重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣的性能比較
（2）輕質(zhì)碳酸鈣
除了重質(zhì)碳酸鈣之外，輕質(zhì)碳酸鈣在造紙中的應用也被寄予厚望，且有不可替代的高檔產(chǎn)品。輕質(zhì)碳酸鈣的質(zhì)量比重質(zhì)碳酸鈣更好，它的粒子細、多孔、粒徑分布窄、形貌豐富，具有粒度細、白度高、價格適中、起泡性低和印刷適應性好等優(yōu)點，非常適合用做造紙?zhí)盍希梢曰緷M足紙張印刷和光學性能要求，故有些高檔紙中填料開始使用輕質(zhì)碳酸鈣，尤其是日本已經(jīng)率先應用短晶須碳酸鈣作為造紙?zhí)盍稀?/span>
但是輕質(zhì)碳酸鈣與紙漿纖維之間無結合力，致使其留著率很低。因此，輕質(zhì)碳酸鈣在使用前往往也需要改性處理。有研究指出，改性后輕質(zhì)碳酸鈣懸浮液表觀粘度降低，分散性能增強；輕質(zhì)碳酸鈣與樹枝狀聚合物以化學鍵結合在一起；改性后的輕質(zhì)碳酸鈣用作造紙?zhí)盍蠒r，填料留著率明顯提高。
（3）納米碳酸鈣
納米碳酸鈣是20世紀80年代發(fā)展起來的一種粒徑在1～100nm之間的新型超細固體材料，和普通碳酸鈣比較，它具有粒子細、比表面積大、白度高等特點，可同時作為造紙?zhí)盍虾屯苛鲜褂谩?/span>
造紙時使用納米級碳酸鈣具有諸多優(yōu)點：
①對紙機的磨損較小；
②可以提高紙張的強度、白度、不透明度和平整光滑度；
③賦予紙張較好的柔軟性和可塑性，以及對水和油墨的優(yōu)良吸收性能；
④使紙張既不容易發(fā)黃又不容易發(fā)脆，并且具有良好的隔離性能等；
⑤改變涂料制備液的流變性能；
⑥實現(xiàn)涂料加工紙的功能化，如絕緣、導電、抗菌性能等。
納米碳酸鈣在卷煙紙、雜志紙、字典紙、新聞紙、書籍紙中的填充量達5%～30%。而在定量涂布紙、無光澤銅版紙等特殊紙制品中，納米碳酸鈣含量甚至高達80%以上，具有獨特的優(yōu)越性能。也有研究指出，納米碳酸鈣作為造紙?zhí)盍�，可用在特殊紙制品的制作方面，如尿不濕、衛(wèi)生巾、彩噴打印紙、紙巾及透氣膜等。
然而，納米碳酸鈣也具有耐酸性差、表面親水疏油和容易發(fā)生團聚現(xiàn)象等缺點。為了克服這些缺點，學者們通過表面物理包覆改性、高能表面改性和機械化學改性等方法對納米碳酸鈣進行表面改性。
（4）復配碳酸鈣
由上述可知，各種碳酸鈣都可以在造紙行業(yè)應用，因此靈活的碳酸鈣復配方案亦可為造紙?zhí)峁└玫亩ㄖ苹浞健＠�，將少量納米碳酸鈣摻入普通的涂料配方中，在同樣的膠粘劑、分散劑用量的情況下，也可以提高涂層的強度、平滑度，對油墨的吸收性能也有一定的改善。
3、填料改性新方向
由于傳統(tǒng)填料通常不能與纖維形成有效結合，用改性劑對填料進行改性可以增強填料與纖維之間的相容性。眾多研究已經(jīng)表明使用生物質(zhì)材料及其衍生物對填料進行改性，可以減輕添加填料對紙張強度的負面影響，提高填料的保留率。例如，利用纖維素及其衍生物作為改性劑對研磨碳酸鈣進行改性，改性后的碳酸鈣留著率可提高至85.0%-90.0%。
此外，將農(nóng)業(yè)、造紙等行業(yè)產(chǎn)生的生物質(zhì)廢料制備成生物質(zhì)填料或增強劑在造紙過程中加以利用，以替代部分造紙纖維原料達到降低產(chǎn)生成本和改善成紙物理強度性能的目的，是一個有實際意義的研究方向。
2025年4月10-11日，由中國粉體網(wǎng)主辦的第四屆全國碳酸鈣產(chǎn)業(yè)高值化發(fā)展交流大會將在安徽·池州舉行，屆時南京林業(yè)大學金永燦教授將在大會上作《碳酸鈣在造紙領域的應用及發(fā)展趨勢》主題報告，分析碳酸鈣在造紙行業(yè)的應用價值和發(fā)展趨勢，與參會嘉賓一起交流造紙專用的高附加值碳酸鈣生產(chǎn)技術。
專家介紹
金永燦，南京林業(yè)大學輕工與食品學院教授（二級），國際木材科學院院士，中國化學會纖維素專業(yè)委員會副主任，中國造紙學會綠色低碳專業(yè)委員會副主任，Journal of Bioresources and Bioproducts副主編。主要從事制漿造紙工程及生物質(zhì)化學與材料領域的教學、科研與技術創(chuàng)新工作。主持國家自然科學基金重點項目等國家級科研項目10余項，發(fā)表學術論文300余篇，獲授權國內(nèi)外發(fā)明專利20件。入選江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”中青年領軍人才，獲省部級科技進步一等獎、二等獎各1項，首屆中國造紙“蔡倫青年科技獎”。
參考來源：
劉強，造紙?zhí)盍细男院托滦驮鰪妱┑难芯窟M展，陜西科技大學
李凱華，非金屬礦物在造紙行業(yè)中的應用進展，中國礦業(yè)大學（北京）
梁佳正，碳酸鈣在造紙行業(yè)中的應用及發(fā)展趨勢，廣西大學
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
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