浅析硫酸钙晶须加填对薄页纸性能的影响

马千岭 牡丹江恒丰纸业股份有限公司 黑龙江 牡丹江（157013）

硫酸钙晶须是硫酸钙的纤维状单晶体(又称石膏晶须，CalciumSulfateWhisker，国际商品名称为ONODA－GPF)，是一种性能优良且价格低廉的优质矿物材料［1］。具有化学稳定性好、耐高温性能优异、白度高、亲和性好等优点。在胶体助剂存在的条件下，有很强的吸附性，能和植物纤维（木浆、草浆）很好地结合在一起，可抄造出性能优良的纸张［2-3］。使用硫酸钙晶须，可减少天然植物纤维的消耗，并可改善纸张的白度、强度、透气性、韧性、印刷适性、掉毛掉粉现象等［4-5］。硫酸钙晶须集超细无机材料和增强纤维的优势于一身，作为纸张的增强材料加填，具有很好的发展前景，且硫酸钙晶须价格在各类晶须中最低，有其他晶须无可比拟的性价比，其在造纸工业中的推广使用必将带来可观的经济效益［6］。

本实验通过对相同配比与叩解度的浆料进行硫酸钙晶须不同加填量的对比，重点分析硫酸钙晶须加填对薄页纸紧度、透气度、抗张强度和不透明度的影响，讨论硫酸钙晶须在抄造薄页纸时的最佳用量。

1 实验

1.1 原料及填料

原料:(1)漂白针叶木桨:乌针浆

(2)漂白阔叶木浆:金鱼浆

填料:硫酸钙晶须

1.2 仪器与设备

奥地利PTI公司RK2-KWT抄片器；梅特勒-托利多仪器公司MS303S/01电子天平；博瓦特-凯希（中国）有限公司A20透气度测试仪；瑞典Lffamp;W公司051厚度测试仪；瑞典Lffamp;W公司062抗张强度测试仪；杭州轻通仪器开发公司YQ-Z-48A白度颜色测定仪；瑞典Lffamp;W公司160弯曲挺度测试仪；日本奥林巴斯公司BX51TF系统显微镜。

1.3 实验方法

1.3.1 浆料准备

(1)打浆:用槽式打浆机分别对针叶木浆板和阔叶木浆板进行打浆处理，打浆浓度为1.5%，打浆压力为10kg，在规定的时间内打浆，制得打浆度为71oSR的针叶木浆和阔叶木浆各2kg备用。

(2)打浆度测定方法:按照国家GB/T3332—1982标准采用ZDJ100型纸浆打浆度测定仪测定打浆度。

(3)浆料水分测定:浆料的水分含量决定了在抄纸的同时所需浆料的质量的变化。精确称取1～2g试样(精确至0.0001g)，于一洁净的已烘干至质量恒定的扁形称量瓶中，置于105℃烘箱中烘4h，将称量瓶移入干燥器中，冷却0.5h时称重而后将称量瓶再移入烘箱，继续烘1h，冷却称重如此重复，直至质量恒定为止。

1.3.2 纸张抄片制备

(1)纸张抄片方法:采用国家标准QB/T3703－1999，定量34.5g/m2

(2)填料加填量:0%、5%；10%；15%

(3)配浆比例：40%针叶木浆，60%阔叶木浆

2 硫酸钙晶须的特性与形貌

硫酸钙晶须：CaSO4含量≥98%，水溶性(20℃)小于1.2g·L-1，抗张强度20.5GPa，抗张模量178GPa，白度≥80%，莫氏硬度3.5，平均直径1μm~4μm，平均长度5μm~200μm，耐热性1000℃，四川某公司提供。

3 结果与讨论

3.1 硫酸钙晶须对紧度的影响

由图1可知，添加硫酸钙晶须以后，手抄页片的紧度变化不大，尤其是加填量在10%和15%时，手抄页片的紧度与不加填时的空白样相同，说明硫酸钙晶须对薄页纸的紧度基本无影响。

硫酸钙晶须100倍图

硫酸钙晶须200倍图

硫酸钙晶须500倍图

硫酸钙晶须1000倍图

图1硫酸钙晶须加填对手抄页紧度的影响

图2硫酸钙晶须加填对手抄页透气度的影响

图3硫酸钙晶须加填对手抄页强度的影响

图4硫酸钙晶须加填对手抄页不透明度的影响

由图2可知，随着硫酸钙晶须添加量的增加，手抄页片的透气度在逐渐呈现上升趋势。虽在加填量达到10%时，透气度指标较加量5%时略有降低，但与空白样相比，透气度值还是上升的，说明添加硫酸钙晶须以后，在不影响纸页紧度的情况下，有提高薄页纸透气度的作用。

由图3可知，随着硫酸钙晶须添加量的增加，手抄页片的抗张强度指标呈现先上升后下降的趋势，进一步说明了硫酸钙晶须能和植物纤维（木浆、草浆）很好地结合在一起，适量的加填可以改善纸张的强度、透气性等。当加量超过15%以后，硫酸钙晶须便会影响薄页纸的结合强度，出现抗张强度指标逐渐下降的趋势。

由图4可知，随着硫酸钙晶须添加量的增加，手抄页片的不透明度指标逐渐上升，趋势与透气度相近。说明加填硫酸钙晶须后，在薄页纸中形成了纤维与纤维、纤维与空气、纤维与填料、填料与填料之间光线的折射空间，从而可以提高不透明度。

4 结论

1）加填硫酸钙晶须对薄页纸的紧度影响不大。

2）加填硫酸钙晶须可以提高薄页纸的不透明度。

3）硫酸钙晶须具有改善纸页抗张强度和透气度的作用。

4）硫酸钙晶须可以替代部分纤维原料进行薄页纸抄造，且硫酸钙晶须加填量在10%~15%时作用最佳。

【1】石岩，谢来苏.一种新型造纸原料石膏微纤［J］.西南造纸，2002，(6):18

【2】杨双春,由宏军,潘一.改性硫酸钙晶须对印染废水的脱色研究[J].印染助剂,2006，（8）：34-37.

【3】王宇斌,袁致涛,韩跃新 等.硫酸钙晶须表面改性及水化机理研究[J].化工矿物与加工,2008，（6）：1-8.

【4】田立鹏,王丽君,王力.硫酸钙晶须制备过程中的关键技术研究[J].化学工程师,2006，（8）：12-14.

【5】黄哲元,董发勤,张伟.硫酸钙晶须的制备进展[J].无机盐工业,2009，（8）：6-8.

【6】丁大武.中国石膏工业的现状及发展走向[J].中国建材，2001，(3):76－78.