Практическое применение наполнителей

Категория:
Полуфабрикаты из бумаги


Практическое применение наполнителей

Процесс наполнения представляет значительный интерес для химика-бумажника. Имеется большое количество доступных наполнителей, начиная от дешевых низкосортных каолинов и кончая дорогими титановыми пигментами. На практике применяются оба вида этих наполнителей. Наряду с необходимостью выбора наполнителя из большого количества пигментов приходится еще выбирать и лучший метод его применения. В данном разделе освещены практические вопросы наполнения бумаги.

Типы применяемых наполнителей

Основными наполнителями являются: каолин, тальк (агалит и асбестин), карбонат кальция, двуокись титана, сульфид цинка, сульфат кальция (ангидрид и гипс), диатомитовый силикат и бланфикс. Иногда применяют цветные пигменты. Они рассматриваются в главе о крашении. Из всех указанных наполнителей наиболее широкое применение имеют каолин и карбонат кальция.

Пигменты как наполнители должны отвечать определенным требованиям. Они должны иметь высокую степень белизны, высокий коэффициент светопреломления, высокую дисперсность, низкую растворимость в воде и низкий удельный вес. Во избежание неблагоприятных реакций с другими составными частями бумаги желательно, чтобы пигмент был химически инертным. Кроме того, пигмент, если он не обладает особо ценными свойствами, должен быть дешевым.

Каолин удовлетворяет большинству изложенных выше требований (за исключением высокого коэффициента преломления) и, следовательно, вполне пригоден в качестве наполнителя. В связи с этим каолин в большом количестве употребляют в производстве газетной, книжной и печатной бумаги. Обычно применение более дорогого каолина, очищенного отстаиванием, дает лучшие результаты, но часто применяют каолин воздушной очистки Евиду его низкой стоимости. Титановые и цинковые пигменты для обычного применения слишком дороги, но даже при добавке их в небольшом количестве они способны придавать высокую белизну и прозрачность и поэтому их часто применяют в высоких сортах книжной, офсетной и печатной бумаг. До 9% двуокиси титана можно применять в бумагах для авиапочты и до 15% — в словарной бумаге (библдрук) и бумаге для слоистых пластиков.

Недостатком некоторых пигментов является их слишком высокая реакционная способность. Например, карбонат кальция способен взаимодействовать с сернокислым глиноземом и канифольным клеем, а сульфид цинка — с сернокислым глиноземом. Окись цинка совершенно непригодна, так как взаимодействует с сернокислым глиноземом. Ангидрид не обеспечивает необходимой непрозрачности бумаги, хотя придает ей высокую белизну. Бариевы пигменты имеют очень высокий удельный вес и очень низкую удер-живаемость. Все же сульфат бария иногда применяют для придания бумаге исключительно высокой белизны. Сульфат кальция и титанокальциевый пигмент обладают высокой растворимостью.

Тальк (водный магнезиальный силикат), примерная формула которого Н2Л^3(5Ю3)4, иногда применяют для придания бумаге жирности и скользкости на ощупь, а также для улучшения структуры листа. Тальк встречается в волокнистой и неволокнистой форме и часто содержит относительно грубые фракции; однако имеются сорта, очищенные воздушной сепарацией, которые не содержат крупных частиц. Содержание кальция в тальке колеблется в широких пределах; наибольшее количество кальция содержится в залежах талька штата Нью-Йорк, несколько меньшие количества в залежах Вермонта и Калифорнии. Самый белый тальк содержит много кальция, вредно действующего на проклейку и некоторые красители; поэтому тальк лучше добавлять после загрузки ролла всеми необходимыми материалами.

Количество применяемого наполнителя

Количество пигмента, применяемого для наполнения бумаги, колеблется от 2 до 40% от веса волокна, в среднем — от 4 до 15%. Наполнители применяют при выработке многих видов бумаги.

Методы прибавления наполнителей

Обычно методы прибавления наполнителя не очень сложны. Во многих случаях пигмент прибавляют в массу в сухом виде и под действием барабана ролла он диспергируется в ней. При этом методе прибавления наполнителя вместе с пигментом вносится крупный песок и посторонние примеси. Поэтому лучше сперва диспергировать пигмент в воде и затем, перед добавлением к массе, пропускать суспензию через сито. Перед добавлением к массе каолин обычно размешивают в воде; некоторые бумажники предпочитают размешивать его с небольшим количеством канифольного клея, считая, что прибавленная таким образом смола способствует большему удержанию наполнителя. В горячей или теплой воде каолин диспергируется лучше, чем в холодной. В некоторых случаях для улучшения диспергирования могут применяться диспергирующие вещества. Хейзер считает желательным применение их в каолине, потому что ролл не может обеспечить диспергирования одного каолина до одинаковых размеров частиц. Кроме того, применение диспергирующих веществ в каолине делает возможным приготовление концентрированной суспензии (до 60—70%), что облегчает обращение с ним.

Существует один метод наполнения, при котором в ролл добавляются два химиката, реагирующие друг с другом и образующие пигмент непосредственно в массе. Для этой цели в ролл сперва добавляют раствор хлористого кальция, а затем раствор карбоната натрия, в результате чего образуется карбонат кальция. Однако такой прием устарел и теперь применяется редко. На одной фабрике, вырабатывающей газетную бумагу , карбонат кальция приготовляют путем пропускания углекислого газа в скруббере через известковое молоко; после фильтрации через сито в 100 меш карбонат добавляют к массе непосредственно перед бумагоделательной машиной.

Наполнители следует прибавлять на достаточно ранней стадии размола, чтобы они могли хорошо перемешаться с массой и полностью диспергироваться. Однако, применяя карбонат кальция, на некоторых фабриках предпочитают добавлять наполнитель непосредственно перед формованием бумаги (например, в центробежный массный насос), что приводит к понижению продолжительности контакта и, следовательно, задержке реакции со смоляным клеем и сернокислым глиноземом. Имеется ряд патентованных способов, предусматривающих специальные приемы прибавления карбоната кальция . При использовании макулатуры, содержащей карбонат кальция (например, бумаги, мелованной карбонатом кальция), необходимы некоторые предосторожности, так как большое количество этого пигмента легко вызывает ценообразование, потерю проклейки, изменение оттенка бумаги или плохое формование. Если количество макулатуры, содержащей карбонат кальция, невелико по сравнению с количеством остальной волокнистой части, никаких затруднений, вероятно, не встретится, хотя может оказаться необходимым прибавление несколько большего количества сернокислого глинозема для создания желательного рН.

По методу. Фэара наполнитель вводят во влажный слой бумаги на сетке бумагоделательной машины. Разбавленная суспензия пигмента подается спрыском на изогнутый металлический щит, покрытый гофрированной резиной. Пигмент поступает на поверхность влажного слоя бумаги по мягкой резиновой губе, слегка касающейся водно-массной пленки. Преимуществом этого способа является меньшая потеря пигмента, каковая обычно происходит на ранней стадии формования бумаги. Место введения наполнителя в массу на сетке зависит от веса и плотности вырабатываемой бумаги. Для легких пористых бумаг наполнитель следует прибавлять близко к сосунам для предупреждения слишком большого отсоса наполнителя с нижней стороны бумаги. Для бумаг с большим весом квадратного метра или плотных бумаг наполнитель следует прибавлять близко к напорному ящику. Удержание карбоната кальция в газетной бумаге составляет: при добавлении по способу Фэара на щит — 88%, при добавлении в смесительный массный насос — 72%. Удержание каолина по способу Фэара обычно составляет 80—85% и может быть повышено путем обработки каолиновой суспензии в баке для каолина сернистым глиноземом. Повышение удержания достигается за счет коагуляции очень тонких частиц наполнителя . Помимо высокого удержания пигмента способ Фэара позволяет исключить пигмент из массной системы, что представляет собой определенное преимущество в управлении процессом.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум