填料对合成纸遮盖力的影响.pdf

材料及应用 材料及应用 2024 年 第 2 期 总第 227 期 造纸装备及材料2024 年 第 2 期 总第 227 期 造纸装备及材料70摘要：填料在合成纸制造中扮演着重要角色，其选择和优化直接关系到纸张的性能。文章研究旨在探究不同类型和比例的填料对合成纸的遮盖能力和生产成本所产生的影响。通过实验和分析，评估了碳酸钙、滑石和钛白粉等填料的使用，以了解它们在不透明度（遮盖力）方面的影响。研究发现，不同类型和比例的填料对合成纸遮盖能力的影响显著，制造商在合成纸生产过程中应对填料进行合理选择。关键词：填料；纸浆；纸张；合成纸分类号：TS751 概述合成纸又称为多功能纸、复合纸、塑料纸或石头纸1。由于生产过程无废气、废水及有害物质产生，无需水和木浆，且可回收重复利用，因此节约了资源的同时对环境友好，得到了广泛使用，甚至在某些领域逐渐替代传统纸2。对于对遮光性有要求的应用领域，一般通过高遮盖力钛白粉添加提高合成纸的遮盖力3。但由于钛白粉成本高，通常通过低成本填料复配或包覆的方法，在不影响遮盖力或其他性能的前提下降低成本。由于目前包覆方法的复合填料目前仍处于研发阶段，因此填料复配是目前降低成本的常规手段。对于所复配的常规低成本填料如立德粉、碳酸钙、高岭土和滑石粉等，折射率低于钛白粉，其遮盖力与钛白粉相差较大4。为了保证遮盖力不降低，需要填充较多的填料，会造成体系密度提高。因此，填料型号的优选和添加量的优化，是平衡遮盖力和成本的关键5。文章通过常规低成本填料碳酸钙、滑石和钛白复配，对 PP 合成纸的遮盖力和成本影响进行了探讨，研究填料的可添加空间，为合成纸生产企业对填料的选择提供技术参考6。2 实验2.1 实验原料膜级均聚聚丙烯粒料，C1007 牌号，购于上海赛科石油化工有限责任公司。膜级钛白母粒，M0470 牌号（PP 基，70%浓度，平均粒径为 0.25 m），购于东莞市彩健塑胶制品有限公司。白色超细滑石母粒，KS-33 牌号（PP 基，70%浓度，3 000 目），购于海城市科睿高分子新型材料有限公司。白色超细碳酸钙母粒，JM-18 牌号（PP 基，50%浓度，2 000 目），购于上海军梅化工颜料有限公司。其他加工助剂（抗静电剂、抗氧化剂和分散剂）均为市售7。2.2 实验设备和仪器PG5002-S 型电子天平，生产厂家为德国梅特勒-托利多公司。YG-5KG 小型混合机，生产厂家为深圳市进杰工业设备有限公司。SDF-D 型单层淋膜机，生产厂家为浙江省瑞安市佳州涂塑机械厂。X-RITE310 型透射分光密度仪，生产厂家为爱色丽色彩科技有限公司。2.3 实验方法2.3.1 样品制备为了降低钛白和填料无机粒子分散效果对遮盖力的影响，突出含量比例的贡献，采用 PP 基母粒开展试验8。经前期实验探索，确定文章实验中所选的钛白、填料对合成纸遮盖力的影响赵千帆1，2，邸喜强1，3，马亚男1，3，范云峰1，21.乐凯胶片股份有限公司，河北 保定 0710542.河北省新能源膜材料技术创新中心，河北 保定 0710543.保定市新能源膜材料技术创新中心，河北 保定 071054文章编号：2096-3092（2024）02-0070-03作者简介：赵千帆，男，硕士，助理工程师，研究方向为高分子材料。造纸装备及材料 第 53 卷 总第 227 期 2024 年 2 月造纸装备及材料 第 53 卷 总第 227 期 2024 年 2 月 材料及应用材料及应用71碳酸钙、滑石的含量（无机粒子含量）范围分别如下：钛白为 4%16%；碳酸钙为 5%20%；滑石为5%20%9。根据定制设计原理，各因素都取 4 个水平。为了考察合成纸对不同波段光线的遮光性，采用合成纸对可见光全段（V）、黄（B）、品（G）、青（R）光线的光密度作为考察指标进行实验设计，定制实验设计的无机粒子因素及水平表如表 1 所示。表 1 无机粒子因素及水平表水平钛白含量碳酸钙含量滑石含量14%5%5%28%10%10%312%15%15%416%20%20%采用 JMP 软件中的定制设计功能自定义实验次数，为了保证实验效率和实验精度，确定组合实验次数为 12 次，JMP 软件输出的 12 组试验组合如表 2所示。按上述各试验号配方比例称取原材料（母粒重量根据相应无机粒子的浓度换算，余量为聚丙烯粒料，抗氧化剂和分散剂等助剂含量为常规用量），采用小型混合机混合均匀后使用单层淋膜机流延挤出，调整厚度，冷却后得到（2105）m 的不同无机粒子配比的合成纸。2.3.2 样品检测将上述各合成纸裁成合适的大小，采用 X-RITE310型透射分光密度仪，裁剪并筛选出厚度相同的合成纸样片，测试样片的光密度，记录 V、B、G、R 光线的光密度 OD 数值。一个配方的合成纸进行 5 组平行测试数据，取其平均值评估遮盖力。OD 与透光率 T 的转换关系如下：OD1ODlgT=（1）根据式（1）可推知，光密度越大，透光率越小，合成纸的遮光性越强，遮盖力越好。3 结果与讨论12 组实验的 OD 数值如表 3 所示。将上述数据输入 JMP 软件，通过最小二乘拟合，得到不同无机粒子和含量对合成纸的 V、B、G、R 光密度影响趋势图，如图 1 所示。图中的“意愿”为在现有配方体系下，所能达到的最佳效果与纯理想效果表 3 12 组实验的 OD 数值试验号VBGR10.790.960.830.7320.881.040.920.8231.241.651.321.1440.750.870.780.7051.261.631.341.1661.341.691.401.2371.001.201.050.9381.371.801.451.2691.021.221.070.95101.021.211.070.96110.971.191.020.90121.291.661.361.19表 2 JMP 软件输出的 12 组试验组合试验号钛白含量碳酸钙含量滑石含量试验号钛白含量碳酸钙含量滑石含量14%10%20%78%20%5%24%20%15%816%5%20%312%20%20%98%15%10%44%5%10%1012%5%5%512%15%15%118%10%15%616%10%10%1216%15%5%材料及应用 材料及应用 2024 年 第 2 期 总第 227 期 造纸装备及材料2024 年 第 2 期 总第 227 期 造纸装备及材料72的比值。由图 1 可知，在光密度目标区间内，得到最大意愿配方，最佳配方为钛白添加 8%，碳酸钙添加 15%，滑石粉添加 10%。4 结束语文章评估了不同无机粒子（钛白、碳酸钙和滑石）的含量和比例对合成纸的光密度产生的影响。实验结果表明，不同配方的合成纸在 V、B、G 和 R 光线下的光密度有所不同。光密度是衡量合成纸遮光性能的关键指标，因为它直接影响合成纸的遮盖力。文章通过拟合分析得出不同无机粒子和含量对合成纸的光密度影响趋势，在光密度目标区间内确定了最大意愿配方，以实现最佳遮光性能。参考文献1 沈超.填料预涂层对热升华转印纸印花加工效率影响的研究J.造纸装备及材料,2022,51(8):4-6.2 齐微.改性硅藻土的制备及在造纸中的应用D.长春:吉林大学,2022.3 刘强,韩卿,陈卓,等.竹渣填料在瓦楞原纸中的应用研究J.中国造纸,2022,41(3):52-58.4 孙莉峰.废弃UHMWPE基合成纸的制备与性能分析J.造纸科学与技术,2021,40(5):25-27.5 姚瑶.不同年代书刊纸所用纤维种类和填料的判别研究D.北京:北京林业大学,2020.6 宋顺喜,强盛,张美云,等.纤维/填料共同磨浆对纸张性能的影响J.陕西科技大学学报,2020,38(5):6-10.7 朱晓晗,姜红.常用纸张填料的光谱分析J.中华纸业,2020,41(14):27-30.8 李海东.烷基烯酮二聚体预絮凝对纸张抗水性的作用及机理探究D.广州:华南理工大学,2020.9 王莎.沉淀碳酸钙填料的改性及其在造纸中的应用研究J.华东纸业,2020,50(3):1-3.48钛白碳酸钙滑石粉意愿8151012165101520510152000.25 0.50 0.75 1.00V1.030.864 471,1.195 53BGR意愿1.255 5560.986 51,1.524 601.083 3330.903 10,1.263 540.955 3330.815 75,1.094 920.710 1591.41.31.21.11.00.90.80.71.81.61.41.21.00.81.51.41.31.21.11.00.90.80.71.31.21.11.00.90.80.70.61.000.750.500.250图 1 不同无机粒子和含量对合成纸的光密度影响趋势图