高嶺土在造紙和涂料中的應用課件

1、煤系高嶺土在造紙上的應用:超細咼嶺土是一種多孔的咼白度結構性材料，具有很咼的分散性 和良好的涂覆性，可塑性、耐火性、電絕緣性以及化學穩(wěn)定性，因而 廣泛用于石化、陶瓷、油漆、涂料、日化、橡膠、塑料、醫(yī)藥等行業(yè)， 并在電子、軍工、航空航天等高科技領域也不斷的得到應用，造紙業(yè) 則是其最大的用戶。高嶺土在造紙業(yè)的應用十分廣泛。主要有兩個領域，一個是在造 紙（或稱抄紙）過程中使用的填料，另一個是在表面涂布過程中使用 的顏料。對于一般文化紙，填料量占紙重量的10-20%。對于涂布紙和紙板（主要包括輕量涂布紙、銅版紙和涂布紙板），除了需要填料 外，還需要顏料，填、顏料用的高嶺土所占比重為紙重的20-35%。

2、造紙業(yè)把高嶺土作為白色顏料代替昂貴的二氧化鈦，目前，在國際上煅燒高嶺土已經(jīng)成為一種標準化造紙原料，被用作造紙涂料和功能填 料，它能夠在稍微降低和不降低紙張白度和光學性能的情況下，取代現(xiàn)有工藝中應用的50%-60%的二氧化鈦，作為其代替物，也必然有 嚴格的要求，如涂布級高嶺土，必須具備高白度、高分散性，與其它 顏料和化學助劑有良好的互溶性，高折光系數(shù)，低密度，低磨耗，細 粒度以及價格相對低廉等特性，國外產品的白度填料級一般為 85%-90%，涂料級一般為 90%-92%，細度填料級為 2卩m含量 40%-70%,涂料級早期為80%-85%,近年為90%以上，此外，在磨 耗性，品性，孔隙體積，流變

3、特性等方面也要求產品具有良好的性能， 以保證成紙質量，和印刷效果，決定高嶺土在造紙中用作填料或涂布 ii顏料主要參數(shù)包括亮度，粒度分布，流變性，化學惰性和磨耗性，超 細煅燒高嶺土能提高紙張的白度，不透明度，遮蓋率，松厚度和印刷 適性，可改善油墨吸收性， 透印性，減少印刷斑點， 提高膠印保真度， 在美國，其使用領域已從普通新聞紙擴展到高檔證券紙， 照相紙和字 典紙。粒度和粒度分布影響亮度（粉料亮度、即白度） ，不透明性和粘 度，顆粒以片狀晶存在， 在粒度分布中選擇 2 微米為截止點是便于決 定等級，多數(shù)涂布土比顏料土含有高得多的細顆粒， 涂層不透明性勝 顆粒堆積的作用， 取決于顆粒大小和分布，

4、使用細粒級可提高光滑度 和光澤度，顆粒排列方向不規(guī)則可使油墨吸收性能更佳。高嶺土的流變性，與其以泥漿形式輸送和以含水泊溶液使用有 關，涂層的重量和均勻性取決于粘度和剪切率。高嶺土在造紙生產中遇到加工介質具有化學惰性， 它在堿性時被 分散懸浮，在酸性時絮凝，涂布土的化學惰性十分重要。高嶺土的磨耗指數(shù)必須盡可能的低， 尤其在壓光時可使加工設備 的磨損減到最低。作涂布或是作填料，除經(jīng)濟上必須考慮外， 還要根據(jù)紙漿的性能， 涂層重量，透印和凹印，油墨類型以及最終紙張的需要，所以某些涂 布土可以用作填料， 反之某些填料土也可以用作涂布， 但涂布土趨向 于比填料土更亮和顆粒更細，彼此之間不存在十分明確的分

5、界線。隨著我國造紙工業(yè)的迅速發(fā)展， 造紙工業(yè)的技術和裝備水平不斷 的進步，高速涂布機獲得廣泛應用， 高速涂布要求涂布顏料必須具備固含量高，粘度低，流變性能好的特性。高白度是優(yōu)良造紙高嶺土必須具備的特征之一， 幾十年來， 國外 的紙張涂布主要使用美國， 英國產高嶺土， 通常對白度的最低標準是 82%-85%，而現(xiàn)在國際趨勢要求白度大于 90%，其中對煅燒高嶺土白 度標準則為 92%-94%。高嶺土增白方法： 常見的增白除雜方法包括：連二亞硫酸鹽法，酸溶氫氣還原法， 浮選法，酸處理和煅燒等。下面我選擇介紹煅燒法增白除雜方法：經(jīng)600C 1000C煅燒的高嶺土，白度提高，是因為生成了熔 融的聚合體，

6、增加了光散射孔隙，且在1050C以下煅燒成的高嶺土產品，可獲得較好的吸油值和大的比表面積， 高嶺土中固定的碳含量 一般為 2%左右，存在于高嶺石結晶體間隙中，使高嶺土呈現(xiàn)灰黑或 灰白色，這種高嶺土常采用高溫氧化焙燒法除炭來提高白度， 但高嶺 土的 含鐵 礦物 ， 如 黃鐵 礦（ FeS） ,菱鐵礦 （ FeCO3 ）及 褐鐵 礦 （FhO3 3H2O）在高溫焙燒時均會轉化成 FhO3,造成原料發(fā)黃或呈 磚紅色，因此在煅燒過程中要進一步除鐵和鈦，在550C 700C配燒高嶺土時，添加NaCI在SO2,SiO2和02的組分下分解釋放出CI2, 在高嶺土固定的炭的參與下, 鐵,鈦的氧化物轉化成低熔點

7、高揮發(fā)性 的FeCl3 （沸點315C）及TiCI （沸點136C）,而炭則轉化為 C0和 C02，從而使炭，鐵，鈦和高嶺土分離。煅燒機理：有關煤系煅燒高嶺土反應的過程， 不少研究者都進行 了探討，一般有以下變化：在110C左右，各種吸附水排出，在約500C 時，高嶺土中的羥基以蒸汽狀態(tài)逸出，650 C時完成脫羥，變成偏高 嶺石，反應方程式為 Al2O3 SiO2 2H2O TAI2O3 SiO2+2H2Of，溫度 升至980C左右時，偏高嶺石分解，生成大量的 Al-Si尖晶石和少量 的弱結晶莫來石、無定型SiO2,溫度升至1250C時，莫來石將結晶。由上述反應式可以看出高嶺土在 700 C左

8、右脫去結晶水形成偏 高嶺石，950 C開始產生鋁硅尖晶石，更高的溫度形成莫來石，同時 還游離出對造紙磨耗影響大的方石英， 所以對于造紙， 涂料行業(yè)的高 嶺土來說，中溫（800C 1000C）煅燒的產品，白度高，遮蓋性 高，光散射性高， 空隙體積和松厚度合適，能降低壓光時的高度和不 透明度的損失，處于變相臨界溫度的結晶差的莫來石剛出現(xiàn)，量?。╒ 5%），磨耗值低，目前，用于造紙、涂料行業(yè)的“雙 90”產品，生產 廠家普遍溫度控制在1000 C以下，最大限度的降低莫來石相的出現(xiàn)， 以適應高速紙機涂覆的要求。學習總結：1、高嶺土有著較好較穩(wěn)定的物理和化學性能，因而有著廣泛的 用途，造紙業(yè)則是其最大的

9、用戶， 據(jù)調查用于造紙業(yè)的高嶺土占 60% 左右。2、高嶺土用在造紙業(yè)作為白色顏料代替昂貴的二氧化鈦（代替 率為 50%-60%），從而降低成本。3、涂布級高嶺土，必須具備高白度、高分散性，與其它顏料和 化學助劑有良好的互溶性，高折光系數(shù)，低密度，低磨耗，細粒度以 及價格相對低廉等特性此外，在品性，孔隙體積，流變特性等方面也 要求產品具有良好的性能，以保證成紙質量，和印刷效果，決定高嶺 土在造紙中用作填料或涂布顏料主要參數(shù)包括亮度， 粒度分布， 流變 性，化學惰性和磨耗性，超細煅燒高嶺土能提高紙張的白度，不透明 度，遮蓋率，松厚度和印刷適性，可改善油墨吸收性，透印性，減少 印刷斑點，提高膠印保

10、真度。4、目前，在造紙領域我國大多使用的都是高速涂布機，高速涂 布要求涂布顏料必須具備固含量高，粘度低，流變性能好的特性。5、煅燒法增白機理符合我們廠煅燒高嶺土工藝，高嶺土的含鐵礦物有黃鐵礦（FeS）,菱鐵礦（FeCO3）及褐鐵礦（F®03 3H2O）在 高溫焙燒時均會轉化成 Fe2O3,造成原料發(fā)黃或呈磚紅色，因此在煅 燒過程中要進一步除鐵和鈦，本文介紹了加工業(yè) NaCl 作為還原劑除 鐵鈦方法， 如果有大量粉料或黃度偏高的時候， 在成本允許的情況下 可以作考慮。同行業(yè)高嶺土質量對比分析報告通過對展銷會不同廠家（主要有山西晉坤、蒙西、金洋、內蒙超 牌、金宇等）的樣品做質量分析對比，

11、了解目前我公司高嶺土產品在 同行業(yè)中所處的質量水平情況。（樣品來源：廣州國際涂料展）一、造紙涂布級：造紙用高嶺土的主要功能是：代替部分鈦白粉降低成本，提高涂 布層松厚度，增加油墨吸收性，提高印刷適應性，提高紙張光澤度、 白度、改善紙張質量。表1-1： 2012年同行業(yè)造紙涂布級產品性能匯總樣品名稱白度黃度-2m%分散性吸油值遮蓋力晉坤 AnTecC-98,4000 目94.142.5876.95871.630.940超牌 DG-90,6000 目92.943.2679.55366.84料不夠金洋 HP-90A,7000 目94.302.3194.33551.570.917金宇 CK-98，62

12、50 目94.602.7880.44871.610.946天宇 TY-701,3000 目94.803.0276.05266.350.945天宇 TY-802,4000 目94.723.2779.15266.850.946為了方便對比，以下對比圖全部為降序排列圖1-1同行業(yè)造紙涂布級白度對比樣品名稱白度平均值為94.25。7圖1-28圖1-2同行業(yè)造紙涂布級黃度對比樣品名稱黃度平均值為2.87。圖1-3同行業(yè)造紙涂布級粒度-2卩m對比樣品名稱 -2 卩 m%圖1-4同行業(yè)造紙涂布級分散性對比樣品名稱分散性o ooo OOOO7 6 5 4 3 2 1 性散分圖1-59同行業(yè)造紙涂布級吸油值對比

13、樣品名稱圖1-610遮蓋力晉坤 AnTecC-98,4000 目天宇TY-802,4000 目金洋HP-90A,7000 目天宇TY-701,3000 目樣品名稱金宇CK-98,6250目同行業(yè)造紙涂布級遮蓋力對比0.950.9450.940.935 力 0.930.9250.920.9150.910.9050.9分析: 從以上圖表可以看出，金洋 HP-90A產品粒度-2卩m%含量為94.3,白度94.3,是一款“雙90”產品，從其吸油值和遮蓋力指標看， 其生產工藝與我們不同，可能是二次剝片解聚生產。我們公司高嶺土產品TY-701和TY-802用在造紙行業(yè)有以下優(yōu)勢和不足：存在的優(yōu)勢有：白度在

14、同行業(yè)中處于最高水平，遮蓋力在同行 業(yè)同級產品中處于領先水平。我們4000目的TY-802產品粒度高于其 它廠家的同級別4000目產品，和其它廠家6000目及以上產品相差不 大。存在的不足是：黃度略偏高，吸油值和分散性處于同行業(yè)中等水 平。在造紙行業(yè)中，咼白度且白度穩(wěn)定是生產咼質量紙張的前提， 這一點目前我們廠生產的高嶺土完全能做到，高粒度和好的分散性可 以提高紙張的平滑度，好的遮蓋力可以提高紙張的不透明度，高吸油 值可以提高紙張的油墨吸收性，總體上我們的產品目前處于同行業(yè)同 級產品的中上等水平，具有一定的競爭優(yōu)勢（在中涂、底涂中使用）C二、涂料級：涂料用高嶺土的主要功能：作為鈦白粉的延展劑，

15、提高鈦白粉的 利用率，降低成本，遮光指數(shù)咼，提供遮蓋力，片狀結構，防沉降， 有較好的開罐效果，密度小、涂料的比重低。表2-1: 2012年同行業(yè)涂料級產品性能匯總樣品名稱白度黃度-2m%分散性吸油值遮蓋力MXK201,4000 目93.663.2474.45364.690.940金洋 Britex-95,3500 目94.302.7276.35965.900.942金洋 DB-80,4000 目93.901.8874.96070.650.926金宇 CK-95,4000 目94.602.6274.55066.830.946金宇 CK-60,1250 目93.942.8463.15958.250

16、.938天宇 TY-701,3000 目94.803.0276.05266.350.945天宇 TY-802,4000 目94.723.2779.15266.850.946圖2-1同行業(yè)涂料級白度對比樣品名稱11白度平均值94.27。圖2-2同行業(yè)涂料級黃度對比12#天宇TY- Mxk201,4000g天宇TY-金宇 CK-60,1金洋 Britex金宇 CK-95,金洋DB-80,4000802,4000 目701,3000 目 目 95,3500 目 目目樣品名稱黃度平均值2.80。#圖2-3同行業(yè)涂料級分散性對比樣品名稱13圖2-5圖2-6同行業(yè)涂料級遮蓋力對比天宇TY- 金宇CK- 天

17、宇TY-金洋Britex-MXK201, 金宇CK-金洋DB-802,4000 目 95,4000 目 701,3000 目 95,3500 目4000目60,1250 目 80,4000 目樣品名稱分析：從以上圖表可以看出，我們公司高嶺土產品 TY-701和TY-802 用在涂料行業(yè)有以下優(yōu)勢和不足：存在的優(yōu)勢有：白度、粒度、遮蓋力處于同行業(yè)同級產品領先 水平，存在的不足有：黃度略偏高，吸油值和分散性處于同行業(yè)中等 水平。在涂料領域里，對于有砂磨設備的涂料公司來說，主要看中的 是高嶺土的粒度和遮蓋力指標，其次是分散性指標，對于沒有砂磨設 備的涂料公司來說，入廠控制的主要是分散性指標，遮蓋力要求穩(wěn)定。所以，我們的產品 TY-802 甚至 TY-701 用在涂料中優(yōu)勢比較明顯， 那 么我們要做的就是穩(wěn)定產品質量，