颜填料在造纸行业中有着举足轻重的地位，在造纸用原料中，除了纸浆纤维外，颜填料的用量位居第2位。多年来，颜填料的超细化和多功能化是粉体加工行业的发展目标，市场多元化的需求迫使无机矿物粉体加工技术与设备的不断升级改造，国内粉体加工技术已达世界领先水平，为造纸用无机粉体填料奠定了基础。造纸常用填料有碳酸钙、滑石粉、钛白粉、高岭土几种，一些特种纸会涉及到硅酸盐、硫酸盐、云母及氢氧化镁等无机填料。基于几种无机填料在造纸中的应用情况，阐述常用的无机填料对造纸的相关影响及各填料在造纸中应用特点。

      目前，中国重质碳酸钙市场需求约为5000万吨，未来五年重质碳酸钙需求量将超过 6000 万吨。随着碳酸钙市场的迅猛发展，下游应用行业对碳酸钙粉体产品功能性提出了更多个性化要求，主要体现在碳酸钙的超细化和功能化，而超细碳酸钙已逐渐成为重钙产业的重心，湿法研磨工艺发展可基本实现重质碳酸钙的超细化。碳酸钙是造纸用量最大的填料，这是造纸技术的改变提高了碳酸钙的市场需求，由于国内中性和碱性环境造纸技术慢慢取代酸性环境造纸技术，致使2002年起碳酸钙在造纸中用量首次超过滑石粉的用量。碳酸钙在造纸中作用分为两大类，一类是造纸填料用碳酸钙，此种碳酸钙在国内已出台了相应的国家标准，大部分厂家应用400目-1000目的低目数产品，添加量因纸张的类型不同存在差异，从5%到50%的添加量都有，主要集中在原纸生产厂家。另一类是造纸涂布用碳酸钙，目前还没有具体的国家标准可参考，涂布级碳酸钙是碳酸钙行业的高附加值产品应用集中地，对产品的细度要求高，所用浆料的2μm含量达65%以上。因颜料是涂布涂层的主要成分，质量分数约占到70-90%，带有涂布工艺的的企业对涂布级用碳酸钙的用量大，造纸涂布用填料除碳酸钙外还包括高岭土、钛白粉和塑性颜料。值得注意的是造纸领域涉及食品包装用包装纸，该类纸的生产用碳酸钙不同于普通纸张，对安全性要求严格。目前国内食品级包装纸用碳酸钙基本靠进口，国内食品级碳酸钙市场占有率小。

       硅灰石是一种偏硅酸盐矿物资源，主要成分为硅酸钙，是自然界仅有的针状结构矿物资源，这决定了硅灰石可作为一种多功能性填料使用，其针状或纤维状结构可实现矿物纤维替代植物纤维，在造纸中是一个新的应用领域。近年来，市场上对硅灰石的需求量每年以10%左右的速率增长。据2018年中国财经网发布，江西省煤田地质局勘查队在上高县樟木桥区域发现的11033万吨硅灰石矿项目被认定为超大型硅灰石矿床，目前为亚洲最大的硅灰石矿床，为硅灰石的市场需求提供了有利保障。
       灰分是纸张的一个重要指标，可作为吨纸纸浆纤维用量的一个参考因素，而影响纸张灰分的两个关键因素：一是与填料自身的烧失量有关，当纸张中同等份数添加两种不同烧失量的填料时，加有烧失量低的填料纸张经高温灼烧后相比于烧失量低的填料的纸张灰分要高；二是与填料在造纸过程中的留着率有关。按国标测纸张的灰分的方法有两种，即GB/T 742-2008（900℃检测方法）和GB/T 22877-2008（525℃检测方法）。硅灰石在提高纸张灰分方面有明显优势。如将改性的硅灰石应用于胶版印刷纸的工业化生产应用试验，纤维状硅灰石溶解为浓度20%的悬浮液与滑石粉和助留剂一同抄造，填加改性硅灰石后胶版印刷纸的灰分由14.1%增大到填加后的28.3%。又如鸿源纸业试验用800目硅灰石替代重钙或轻钙，实验结果表明烧失量优势明显，灰份达到15%，碳酸钙只有9%，灰分超出了约60%。验证了硅灰石在造纸中留着率高，有利于纸张灰分的提高。理论模型如上图，针状填料相比于颗粒状填料更容易受纸浆纤维的阻留而保存在纸浆纤维中，颗粒状的填料随纸浆干燥过程随水分流失的可能性更高。


       氢氧化镁是一种抑烟、无毒的优质添加型阻燃剂，如用作造纸填料起两个作用，一是以填料形式添加可降成本，二是作为一种无机阻燃剂加填可达到降低纸的热解温度，赋予纸张特定的阻燃功能。但市面上提高纸张阻燃性重要方法之一是用阻燃液处理，直接将氢氧化镁作为纸张阻燃剂的研究报道较少，因为阻燃纸主要还是通过浸渍加工方法获得，用于浸渍处理的阻燃剂必须是水溶性物质，所以氢氧化镁只能通过涂布或者表面施胶方式进行阻燃处理。但目前通过物理研磨加工氢氧化镁的细度能达3000目的厂家极少，大部分集中在1500目以下，而涂布用颜填料的细度要求高，开发高目数及改性的氢氧化镁可提高自身的附加值及市场竞争力。

       在造纸中，硫酸钡虽属于小众化填料，但在提高纸张的灰分方面有优势，因为比重大且烧失量极低，高细度的重晶石粉可用于铜板纸、白板纸的填料和涂布填料，用以提高白度和表面覆盖率。但目前硫酸钡原矿因不同的产区差别较大，而且原矿的的纯度是个难题，原矿的低白度会影响纸张的白度，因此在造纸中仍然是以沉淀硫酸钡为主。

       日常生活的多元化不断提高了特种纸在造纸行业中的占比及丰富了纸种类别，面对纸张应用行业的不断细化，则需以多功能的造纸原材料为基础。以目前造纸工艺来看，造纸用填料多为单一粉体加填或多种粉体加填，而复合改性粉体的应用缺乏市场占有率，研究复合改性粉体填料对纸张综合性能的提高意义重大，不仅可提高颜填料的附加值，在提高纸张性能的同时可降低制品的生产成本。

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