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沉淀碳酸鈣在涂布中的應用

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發表時間:2022-07-04 10:26

一、PCC與涂布用PCC的制造


碳酸鈣是除了石英外地球表面最普遍的礦物。它以三種不同的礦物形式存在:方解石、霰石和 Vaterite。方解石是最普遍的自然形態;霰石和 Vaterite是亞穩定的并將不可逆地轉換成方解石。由于碳酸鈣可結晶成各種各樣的形態,它是多功能的,并可用以改變含填料紙或涂布紙的物理和化學性能。在實踐中,這是通過受控合成而生產出特種形態的沉淀碳酸鈣(PCC)而實現的。


沉淀碳酸鈣.png


二、涂布用PCC的物理性能


紙張的高白度(藍光反射率)極為重要,因為它在未印刷與已印刷處之間產生高度反差。碳酸鈣以其白度高于高嶺土和滑石顏料而著名。石灰石中的雜質通常是灰色甚至黑色的因而降低了白度,但如在PCC生產工藝中所述,這些雜質可從消石灰中有效地除去。而對研磨碳酸鈣(GCC),有些石灰石雜質可借浮選或借挑選礦石的方法加以除去。如果雜質是天然形成的,通過漂白可獲得白度的額外提高。PCC或GCC的ISO白度是93%~96%,而高嶺土和滑石則明顯較低,約為84%~87%。


三、含PCC涂料的流動特性與運行性能


具有高形態比與窄粒子規格分布的PCC,比諸如具有近圓形和寬粒子規格分布的GCC,遇到更多的流變性挑戰。這類挑戰不僅包括泵送的可能性,還有在涂布設備中的流動特性。另一方面,與分層的片狀高嶺土比較,PCC更容易繞其軸而旋轉,我們至少可以假設,針形的PCC粒子傾向于在剪切應力下沿長軸排列。這實際上可以看作是由于在相同固形物含量時,涂布用PCC比分層的高嶺土有更低的黏度。


四、各種品級PCC在涂布上應用


在雙層或三層涂布紙中,發現細小粒子規格的PCC是最佳選擇。在這項用途中,細小粒子規格是指APS(平均粒子規格)為0.3-0.4um。此時不管原紙是不含機械木漿(只含化學木漿)還是含機械木漿(至少10%磨木漿)都無關緊要。如果用的是塑膠顏料,則它可被PCC取代,從而使得該涂料在經濟上很有吸引力。如果不需要高光澤度,可用輕度壓光即獲得自然的高光澤度,這意味著與其他顏料相比較,有較高的松厚度、較高的挺度和較好的不透明度與白度。


預涂必須是較粗的涂布顏料。建議用APS為0.6-0.8um的PCC以便使預涂層的結構比較開放。這種開放性結構由于增加了起光散射作用的空隙而使不透明度有明顯改進。但這種開放性結構,保水性可能是個問題,通過在涂料中加入若干分子鏈較長的CMC或增稠劑加以補償也許是必要的。


我們知道,具有良好平滑度、低紙張光澤度、高印刷光澤度和足夠的油墨固化性能的無光澤度紙是不容易制造的。使用具有較高APS和較窄粒子規格分布的PCC有可能獲得這種組合性能。


五、含PCC涂布紙的性能


含PCC的涂布紙的優點是:高白度;低b-值;高光散射,即高不透明度;高松厚效應;良好的纖維覆蓋率;可調節的油墨固化性能,即良好的印刷性能;低鼓泡傾向。


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