填料特性及其Z向分布對(duì)紙張性能的影響研究.pdf

1、在紙張中添加填料，不僅能改善紙張性能，降低生產(chǎn)成本，還有利于保護(hù)森林資源，發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”。填料種類不同，其成紙性能具有較大的差別，即使填料物理和化學(xué)性質(zhì)相同，其在紙張中分布的差異也可導(dǎo)致成紙性能的不同。為了探究填料特性及 Z向分布對(duì)紙張性能的影響，本文從以下方面進(jìn)行了研究：
　　首先，采用機(jī)械研磨法和化學(xué)預(yù)絮聚法研究了填料粒徑及分形維數(shù)對(duì)紙張結(jié)構(gòu)性能、光學(xué)性能及強(qiáng)度性能的影響。對(duì)于粉煤灰基多孔硅酸鈣(FACS）采用機(jī)械研磨法得到

2、具有不同粒徑的填料；對(duì)于沉淀碳酸鈣（PCC）采用化學(xué)預(yù)絮聚的方法獲得具有不同粒徑的填料。采用掃描電子顯微鏡的背散射模式拍攝填料及紙張中填料形態(tài)后，運(yùn)用圖像分析軟件統(tǒng)計(jì)了填料的粒徑、粒徑分布及分形維數(shù)。并對(duì)不同粒徑的填料加填紙性能進(jìn)行了比較。
　　結(jié)果表明，F(xiàn)ACS0、FACS1、FACS2、FACS3的中粒徑和分形維數(shù)分別約為18.6μm、15.8μm、8.6μm、3.6μm；1.76、1.74、1.73、1.68。未添加化學(xué)助劑

3、時(shí)，其在紙張中的粒徑和分形維數(shù)分別約為18.0μm、15.3μm、8.5μm、3.6μm；1.73、1.72、1.70、1.63。填料特性基本沒有發(fā)生改變，說明在抄造過程中填料未發(fā)生聚集，因此，仍可用填料自身性質(zhì)分析其對(duì)紙張性能的影響。不同粒徑的 FACS加填紙的抗張強(qiáng)度順序?yàn)椋篎ACS1﹥FACS0﹥FACS2﹥FACS3。分形維數(shù)、填料粒徑對(duì)于紙張結(jié)構(gòu)性能、強(qiáng)度性能和光學(xué)性能具有重要影響。填料粒徑和分形維數(shù)較大時(shí)，紙張的松厚度和透氣

4、性較高，不透明度較?。辉谝欢ǚ秶鷥?nèi)，紙張抗張指數(shù)隨著粒徑及分形維數(shù)的增加而增加，超過一定值后出現(xiàn)下降。
　　PCC1、PCC2、PCC3的中粒徑和分形維數(shù)分別約為18.5μm、11.1μm、4.3μm；1.44、1.59、1.68。其在紙張中的粒徑和分形維數(shù)分別約為28.6μm、19.4μm、4.2μm；1.39、1.40、1.68。PCC1和 PCC2加填前后特性發(fā)生了顯著變化，此時(shí)需采用紙張中填料特性來分析其對(duì)紙張性能的影響；

5、而 PCC3特性基本未發(fā)生變化，仍可用填料自身特性分析其對(duì)紙張性能的影響。分形維數(shù)較低粒徑較大的 PCC1填料加填后，紙張的光學(xué)性能和松厚度較差，抗張強(qiáng)度較好。
　　其次，探究了填料 Z向分布曲線對(duì)紙張性能的影響，提出了弧度因子用于表征填料 Z向分布特性，并探究其對(duì)成紙性能的影響。結(jié)果表明，弧度因子與紙張松厚度、透氣度、不透明度、抗張強(qiáng)度及內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度有著較好的相關(guān)性。當(dāng)弧度因子較大時(shí)，紙張的松厚度、透氣性及內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度較低，而抗張指

6、數(shù)較高。當(dāng)弧度因子為零時(shí)，紙張的透氣性和松厚度最高，抗張強(qiáng)度較低。
　　最后，為了提高 PCC加填紙強(qiáng)度性能，探究了 PCC與滑石粉復(fù)配預(yù)絮聚，研究了相同復(fù)配填料絮聚體尺寸對(duì)紙張性能的影響。結(jié)果表明，填料復(fù)配預(yù)絮聚后形成的 PCC與滑石粉填料復(fù)合體，可實(shí)現(xiàn)在原有預(yù)絮聚方法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高加填紙成紙抗張強(qiáng)度。當(dāng)填料含量為（20±0.5）％時(shí)，與未預(yù)絮聚 PCC填料加填紙相比，絮聚體尺寸為48μm時(shí)，單獨(dú)預(yù)絮聚PCC加填紙抗張強(qiáng)度性