中國(guó)粉體網(wǎng)訊 造紙是把經(jīng)過(guò)制漿工藝得到的紙漿，經(jīng)過(guò)打漿、配料，再送造紙機(jī)成形、壓榨脫水、干燥和表面處理等工段，生產(chǎn)出滿(mǎn)足各種要求的紙頁(yè)。碳酸鈣在造紙中的應(yīng)用主要在兩個(gè)方面：一是作為造紙?zhí)盍�，二是作為涂布顏料�?/span>
圖源：白瑞
1、碳酸鈣在造紙行業(yè)的作用
（1）填料
在紙張中加入填料的主要目的有：填料分散于漿料纖維間將空隙填充，改善紙張的不透明度、白度等光學(xué)性質(zhì)；改進(jìn)紙張的吸油墨性，使紙張具有更好的印刷適性；滿(mǎn)足紙張某些特殊性能要求，如提高紙張的導(dǎo)電性、耐熱性等；減少纖維原料的使用，降低生產(chǎn)成本；填料具有大的比表面積，有助于克服樹(shù)脂障礙。
碳酸鈣用作造紙?zhí)盍系膬?yōu)點(diǎn)有：來(lái)源豐富，價(jià)格便宜；顆粒細(xì)，白度高，能顯著提高紙張不透明度；吸油墨速度快，能增加紙的吸墨性；能使紙張比較柔軟、緊密，光澤度高；對(duì)紙張的物理強(qiáng)度影響較小。
主要紙種碳酸鈣填料加入
（2）顏料
作為涂布顏料涂布的目的是改善紙張或紙板最終印刷產(chǎn)品的質(zhì)量和均勻性，顏料涂布主要目標(biāo)是獲得更好的光學(xué)性能、平滑度和光澤度。
碳酸鈣是一種來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉的原料。由于其白度高，流動(dòng)性好，適宜配制高固含量涂料；對(duì)膠黏劑的需求量較低，可以改善涂層的油墨吸收性；能提供良好的白度和色調(diào)，提高透氣性；是使用最為普遍的涂布顏料之一。
碳酸鈣顏料在涂料顏料總量中的比例
2、不同碳酸鈣在造紙行業(yè)的應(yīng)用潛力
（1）重質(zhì)碳酸鈣
即使與造紙行業(yè)中廣受好評(píng)的高嶺土相較，重質(zhì)碳酸鈣也具備一定優(yōu)勢(shì)，且有自己的發(fā)展道路。碳酸鈣的價(jià)格更便宜，白度更高，油墨吸收性和通氣性更好，填充和涂布的紙張抗腐蝕性和耐久性更好。然而過(guò)量添加重質(zhì)碳酸鈣也會(huì)造成纖維間結(jié)合的隔斷，從而導(dǎo)致紙張強(qiáng)度、松厚度和挺度降低等損紙現(xiàn)象，為了克服這些影響，重質(zhì)碳酸鈣在使用前往往需進(jìn)行改性處理。
研究表明，重質(zhì)碳酸鈣經(jīng)過(guò)納米包覆后，其顆粒棱角鈍化，分散均勻，表面性能得到改善。用到造紙中對(duì)紙張的性能有所改善，能夠提高紙張的抗張指數(shù)、留著率、耐破指數(shù)、撕裂指數(shù)、耐折度，降低紙張對(duì)水的吸收率。
重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣的性能比較
（2）輕質(zhì)碳酸鈣
除了重質(zhì)碳酸鈣之外，輕質(zhì)碳酸鈣在造紙中的應(yīng)用也被寄予厚望，且有不可替代的高檔產(chǎn)品。輕質(zhì)碳酸鈣的質(zhì)量比重質(zhì)碳酸鈣更好，它的粒子細(xì)、多孔、粒徑分布窄、形貌豐富，具有粒度細(xì)、白度高、價(jià)格適中、起泡性低和印刷適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，非常適合用做造紙?zhí)盍�，可以基本滿(mǎn)足紙張印刷和光學(xué)性能要求，故有些高檔紙中填料開(kāi)始使用輕質(zhì)碳酸鈣，尤其是日本已經(jīng)率先應(yīng)用短晶須碳酸鈣作為造紙?zhí)盍稀?/span>
但是輕質(zhì)碳酸鈣與紙漿纖維之間無(wú)結(jié)合力，致使其留著率很低。因此，輕質(zhì)碳酸鈣在使用前往往也需要改性處理。有研究指出，改性后輕質(zhì)碳酸鈣懸浮液表觀粘度降低，分散性能增強(qiáng)；輕質(zhì)碳酸鈣與樹(shù)枝狀聚合物以化學(xué)鍵結(jié)合在一起；改性后的輕質(zhì)碳酸鈣用作造紙?zhí)盍蠒r(shí)，填料留著率明顯提高。
（3）納米碳酸鈣
納米碳酸鈣是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種粒徑在1～100nm之間的新型超細(xì)固體材料，和普通碳酸鈣比較，它具有粒子細(xì)、比表面積大、白度高等特點(diǎn)，可同時(shí)作為造紙?zhí)盍虾屯苛鲜褂谩?/span>
造紙時(shí)使用納米級(jí)碳酸鈣具有諸多優(yōu)點(diǎn)：
①對(duì)紙機(jī)的磨損較小；
②可以提高紙張的強(qiáng)度、白度、不透明度和平整光滑度；
③賦予紙張較好的柔軟性和可塑性，以及對(duì)水和油墨的優(yōu)良吸收性能；
④使紙張既不容易發(fā)黃又不容易發(fā)脆，并且具有良好的隔離性能等；
⑤改變涂料制備液的流變性能；
⑥實(shí)現(xiàn)涂料加工紙的功能化，如絕緣、導(dǎo)電、抗菌性能等。
納米碳酸鈣在卷煙紙、雜志紙、字典紙、新聞紙、書(shū)籍紙中的填充量達(dá)5%～30%。而在定量涂布紙、無(wú)光澤銅版紙等特殊紙制品中，納米碳酸鈣含量甚至高達(dá)80%以上，具有獨(dú)特的優(yōu)越性能。也有研究指出，納米碳酸鈣作為造紙?zhí)盍�，可用在特殊紙制品的制作方面，如尿不濕、衛(wèi)生巾、彩噴打印紙、紙巾及透氣膜等。
然而，納米碳酸鈣也具有耐酸性差、表面親水疏油和容易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象等缺點(diǎn)。為了克服這些缺點(diǎn)，學(xué)者們通過(guò)表面物理包覆改性、高能表面改性和機(jī)械化學(xué)改性等方法對(duì)納米碳酸鈣進(jìn)行表面改性。
（4）復(fù)配碳酸鈣
由上述可知，各種碳酸鈣都可以在造紙行業(yè)應(yīng)用，因此靈活的碳酸鈣復(fù)配方案亦可為造紙?zhí)峁└玫亩ㄖ苹浞�。例如，將少量納米碳酸鈣摻入普通的涂料配方中，在同樣的膠粘劑、分散劑用量的情況下，也可以提高涂層的強(qiáng)度、平滑度，對(duì)油墨的吸收性能也有一定的改善。
3、填料改性新方向
由于傳統(tǒng)填料通常不能與纖維形成有效結(jié)合，用改性劑對(duì)填料進(jìn)行改性可以增強(qiáng)填料與纖維之間的相容性。眾多研究已經(jīng)表明使用生物質(zhì)材料及其衍生物對(duì)填料進(jìn)行改性，可以減輕添加填料對(duì)紙張強(qiáng)度的負(fù)面影響，提高填料的保留率。例如，利用纖維素及其衍生物作為改性劑對(duì)研磨碳酸鈣進(jìn)行改性，改性后的碳酸鈣留著率可提高至85.0%-90.0%。
此外，將農(nóng)業(yè)、造紙等行業(yè)產(chǎn)生的生物質(zhì)廢料制備成生物質(zhì)填料或增強(qiáng)劑在造紙過(guò)程中加以利用，以替代部分造紙纖維原料達(dá)到降低產(chǎn)生成本和改善成紙物理強(qiáng)度性能的目的，是一個(gè)有實(shí)際意義的研究方向。
2025年4月10-11日，由中國(guó)粉體網(wǎng)主辦的第四屆全國(guó)碳酸鈣產(chǎn)業(yè)高值化發(fā)展交流大會(huì)將在安徽·池州舉行，屆時(shí)南京林業(yè)大學(xué)金永燦教授將在大會(huì)上作《碳酸鈣在造紙領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)》主題報(bào)告，分析碳酸鈣在造紙行業(yè)的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展趨勢(shì)，與參會(huì)嘉賓一起交流造紙專(zhuān)用的高附加值碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)。
專(zhuān)家介紹
金永燦，南京林業(yè)大學(xué)輕工與食品學(xué)院教授（二級(jí)），國(guó)際木材科學(xué)院院士，中國(guó)化學(xué)會(huì)纖維素專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主任，中國(guó)造紙學(xué)會(huì)綠色低碳專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主任，Journal of Bioresources and Bioproducts副主編。主要從事制漿造紙工程及生物質(zhì)化學(xué)與材料領(lǐng)域的教學(xué)、科研與技術(shù)創(chuàng)新工作。主持國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目10余項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，獲授權(quán)國(guó)內(nèi)外發(fā)明專(zhuān)利20件。入選江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”中青年領(lǐng)軍人才，獲省部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，首屆中國(guó)造紙“蔡倫青年科技獎(jiǎng)”。
參考來(lái)源：
劉強(qiáng)，造紙?zhí)盍细男院托滦驮鰪?qiáng)劑的研究進(jìn)展，陜西科技大學(xué)
李凱華，非金屬礦物在造紙行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)展，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）
梁佳正，碳酸鈣在造紙行業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)，廣西大學(xué)
(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
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