Удержание наполнителей в бумаге

Значительная часть наполнителей уходит с подсеточной водой, а удерживается в бумаге 70 – 80 % наполнителя при использовании флокулянтов и 30–40 % без них.

Наполнитель удерживается в бумаге механически за счёт адсорбции и флокуляции. Механическое удержание зависит от размеров и форм частиц наполнителя, размера волокон и вида компонентов бумаги.

Лучшим удержанием обладает тальк (60–70 %), имеющий чешуйчатую форму. Частицы каолина имеют округлую форму и его удержание составляет 35–40 %.

Наибольшей удерживающей способностью обладает древесная масса и соломенная целлюлоза, имеющие наиболее тонкие и мелкие волокна, наименьшей - хлопковая полумасса, дающая пористую бумагу.

Удержание увеличивается с повышением степени помола, так как увеличивается поверхность волокна. Однако при дальнейшем размоле появляется много мелочи, которая вместе с наполнителем проваливается сквозь сетку при отливе бумаги. Сульфат алюминия понижает отрицательный потенциал заряженных частиц наполнителя и способствует его удержанию.

Флокулирующие вещества (полиакриламид, полиоксиэтиленимин) связывают частицы наполнителя и мелкие волокна в флокулы, которые задерживаются на сетке бумагоделательной машины. При расходе полиакриламида (ПАА) 200–300 г/т бумаги удержание повышается на 20–25 %. Раствор ПАА вводят в коллектор напорного ящика; более раннее введение снижает его действие.

Проклейка бумаги увеличивает удержание наполнителя, так как осаждающийся клеевой осадок увлекает частицы наполнителя. В связи с этим существует определённый порядок введения химикатов в бумажную массу. При изготовлении малозольных видов бумаги сначала в массу вводят клей, затем Al₂(SO₄)₃ и каолин. При изготовлении высокозольных видов бумаги последовательность такова: клей, каолин, сульфат алюминия.

Характеристика наполнителей

Каолин - белая глина (Al₂O₃ ^. 2SiO₂ ^. 2H₂O) – наиболее распространённый наполнитель, поступает на фабрику в виде плиток или в молотом виде в мешках. Белизна 75–80 %, лучших сортов до 94 %, средний размер частиц 0,2–0,5 мкм.

Тальк (3МgO ^. 4SiO₂ ^. Н₂О). Белизна 70–85 %, размер частиц 2–20 мкм. Используется для получения бесшумной бумаги.

Гипс (СаSО₄ ^. 2Н₂О). Размер частиц 1–10 мкм, белизна 68–93 %. Недостаток - растворимость в воде. Придаёт бумаге звонкость, жёсткость; применяется для писчей, почтовой, фотобумаги.

Мел - карбонат кальция (СаСО₃). Белизна 70–96 %, размер частиц 5 мкм. Придаёт бумаге мягкость, белизну, снижает прозрачность. Недостаток - взаимодействует с Аl₂(SO₄)₃ с выделением СО₂, который вызывает пенообразование. Применяется как пигмент для мелования, для получения папиросной и сигаретной бумаги, выполняя при этом функцию регулятора горения.

Сернокислый барий (бланфикс), природный – грубодисперсный, искусственный - высокодисперсный, белизна 98–99 %. Хорошо удерживается в бумаге. Применяется для высокосортных видов бумаги (для фотоподложки, печати и др.).

Двуокись титана (TiO)₂. Обладает высокой белизной и дисперсностью. 5–8 % двуокиси титана заменяют 30 % каолина, но его цена в 35–40 раз выше, однако введение его экономически выгодно (вводят 2–3 % в сочетании с другими наполнителями).

Асбестовый наполнитель - единственный, который имеет положительный заряд и обладает высокой удерживающей способностью – до 80 %.