изготовление бумаги из каолиновой суспензии

Невидимый позвоночник: Ключевая роль каолиновой суспензии в современном производстве бумаги

Введение: В поисках идеального листа

На протяжении веков, Бумага была основным средством человеческого общения и ведения учета.. От грубого папируса древних цивилизаций до тонкой рисовой бумаги Востока., его эволюция была постоянной. Появление промышленного производства бумаги привело к смене парадигмы., переход от чисто волокнистых матов к конструкционным композитным материалам. Решающим прорывом на этом пути стало появление минеральных пигментов., и среди них, каолиновая глина, поставляется в виде тщательно разработанной суспензии, стал бесспорным чемпионом в создании высококачественной бумаги, которую мы знаем сегодня..

Эта статья углубляется в мир каолиновой суспензии., изучаю свое производство, его основные функции на листе бумаги, его рыночная динамика, и его будущее во все более цифровом мире.

Предыстория отрасли: От волокон к функциональным поверхностям

Ранняя бумага состояла в основном из целлюлозных волокон.. Пока сильный, это привело к получению шероховатой поверхности, абсорбент, и непригоден для печати или письма с высоким разрешением. По мере роста грамотности и развития технологий печати — от печатной машины Гутенберга до современной офсетной литографии — возник спрос на более гладкую печатную продукцию., белее, и более непрозрачная бумага усилена.

Решение было "загрузка" и "покрытие." Загрузка включает добавление минералов в суспензию целлюлозы перед формированием листа., тогда как покрытие предполагает нанесение богатой минералами смеси на поверхность предварительно сформированной бумаги-основы.. каолин, встречающаяся в природе гидратированная алюмосиликатная глина, также известная как фарфоровая глина., оказался исключительно хорошо подходящим для обеих целей. Его пластинчатая структура частиц, химическая инертность, и яркий белый цвет сделали его идеальным функциональным наполнителем и пигментом покрытия..

Основной продукт: Деконструкция каолиновой суспензии

Каолин редко используется в виде сухого порошка на современных бумажных фабриках.. Отраслевым стандартом является перекачиваемый насос., гомогенная суспензия, известная как каолиновая суспензия. Это не просто смесь глины и воды.; это тщательно разработанный продукт.

1. Производство и обогащение:
Добытый каолин грубо смешивают с водой с образованием первичной суспензии.. Затем он подвергается серии процессов обогащения для удаления примесей, таких как кремнезем., слюда, и оксиды железа, которые могут снизить яркость и производительность. Ключевые процессы включают в себя:
Фракционирование: Разделение частиц по размеру для достижения определенного распределения частиц по размерам. (PSD). Более тонкий PSD имеет решающее значение для нанесения глянцевых покрытий..
магнитная сепарация: Удаление ферромагнитных примесей для повышения яркости.
Расслаивание: Механическое разделение сложенных друг на друга пластин каолина для улучшения их естественных свойств непрозрачности..
Химическая обработка: Добавление диспергаторов (НАПРИМЕР., полифосфаты натрия) дефлокулировать частицы, предотвращение их агрегирования и обеспечение низкой вязкости, стабильная суспензия, которую можно легко перекачивать и наносить.

Конечная доставленная суспензия обычно имеет содержание твердых веществ 65-72%. Такое высокое содержание твердых веществ экономически важно., снижение затрат на транспортировку воды.

2. Основные функции в производстве бумаги:
Каолиновая суспензия выполняет множество важных функций, превращая бумагу-основу в продукт премиум-класса..

Непрозрачность и яркость: Это, пожалуй, его самая важная роль. Целлюлозные волокна немного прозрачны.. Частицы каолина рассеивают свет на границе раздела волокон и пигментов., сделать лист более непрозрачным (предотвращение сквозного проявления) и увеличения его визуальной яркости (белизна). Это позволяет сделать тоньше, более легкая бумага без ущерба для качества.
Гладкость и возможность печати: Пластинчатая геометрия частиц каолина позволяет им ровно лежать на поверхности бумаги., заполнение пустот между волокнами. В области нанесения покрытий, это создает исключительно гладкую и однородную поверхность, необходимую для печати с высоким разрешением.. Это обеспечивает четкое воспроизведение точек в полутонах., яркая цветопередача, и предотвращает растекание чернил.
Поглощение чернил & Удержание: Хорошо покрытый лист обеспечивает контролируемую впитываемость.. Это позволяет красителю впитываться с оптимальной скоростью, удерживая пигмент на поверхности.. В результате получаются четкие изображения с высоким глянцем без смазывания и оттенения..
Блеск: Для глянцевых изданий (НАПРИМЕР., журналы), каолиновые покрытия каландрируются (прессование под воздействием тепла и давления). Мелкие частицы выравниваются, образуя очень гладкую поверхность, которая зеркально отражает свет., придавая ему характерный блеск.

динамика рынка & Ключевые приложения

Мировой рынок каолина для производства бумаги является зрелым, но остается значительным.. В то время как цифровые медиа снизили спрос на некоторые графические бумаги (как газетная бумага), специальные статьи остались сильными или выросли.

Ключевые сегменты приложений включают в себя:

Бездревесная мелованная бумага: Это премиальный сегмент каолина с покрытием.. Используется в годовых отчетах,
качественные журналы
каталоги
и книги по искусству
эта бумага требует превосходной яркости
гладкость
и печать глянцем.
Переработанная доска с покрытием (ЦРБ) & Складной картон (ФББ): Упаковка является одним из наиболее быстрорастущих сегментов рынка каолиновой суспензии.
особенно в упаковке пищевых продуктов
косметические коробки
и фармацевтические коробки
Каолиновое покрытие обеспечивает блестящий белый цвет.
гладкая поверхность для превосходной печати
повышение привлекательности на полке
и он действует как функциональный барьер.
Удача/Удача (Легкий/ультралегкий с покрытием): Используется для журналов
каталоги
и каталоги
в этих марках используется большое количество каолинового наполнителя и покрытия для достижения высокой непрозрачности при минимальной базовой массе.
сокращение почтовых расходов.
Немелованная бумага: Даже немелованная офисная бумага часто содержит каолин в качестве наполнителя для улучшения внутреннего склеивания.
непрозрачность
и формирование.

Географически,
производственные центры сосредоточены вблизи крупных месторождений каолина (особенно Грузия
США
и Корнуолл
Великобритания)
в то время как потребление является глобальным

со значительными рынками в Азии

Европа

и Северная Америка

Перспективы на будущее & инновации

Будущее каолина в производстве бумаги заключается не в объемах, а в инновациях с добавленной стоимостью.:

1. Функциональные гибриды: Сочетание каоля с другими минералами, такими как GCC. (Молотый карбонат кальция)
ПКК (Осажденный карбонат кальция)
или пластиковые пигменты позволяют производителям создавать покрытия с особыми свойствами — более высоким блеском.
лучше оптом

или улучшенные настройки чернил — по оптимизированной цене.
2 . Нано-Каолины & Расслаивание: Передовые методы обработки позволяют производить сверхтонкие

расслаившиеся каолины, обеспечивающие исключительную укрывистость при меньшей плотности слоя

включение более легкого

сильнее

и более экономичные бумаги.
3 . Доминирование упаковки: Поскольку электронная коммерция продолжает процветать

спрос на высококачественную печатную упаковку сохранится

если не вырасти

необходимость в высокоэффективных покрытиях, где каолн остается незаменимым.
4 . Устойчивое развитие: Каолн натуральный

обильный

и инертный

соответствие целям устойчивого развития. Дальнейшие исследования по использованию более крупных фракций или "напрасно тратить" потоки из других отраслей могут улучшить общее использование ресурсов.

---

Часто задаваемые вопросы (Часто задаваемые вопросы)

1 квартал: Каков типичный размер частиц каоля, используемого для покрытия бумаги??
а: Оно варьируется в зависимости от применения, но обычно попадает в диапазон, в котором по крайней мере 80-90% частиц меньше 2 микрометры (<2мкм) Для высокоглянцевых сортов 90% может быть <2мкм со значительной долей менее 1 мкм. Глины-наполнители, как правило, более крупные, часто только с 40-60% <2мкм.

2 квартал: Зачем использовать суспензию вместо сухого порошка?
а: Жидкость обеспечивает значительные эксплуатационные преимущества. Устраняет опасность пыли. Снижает потребление энергии на заводе за счет устранения необходимости смешивания и диспергирования. Экономия рабочей силы. Обеспечивает постоянство продукта от партии к партии. Упрощает автоматическую обработку с помощью насосов. Снижает количество отходов во время транспортировки. В целом повышает безопасность на рабочем месте. однако крупные интегрированные заводы в подавляющем большинстве предпочитают подачу насыпной суспензии непосредственно в свои резервуары для хранения, готовой к использованию, без дополнительных этапов обработки, необходимых заранее, что значительно оптимизирует весь производственный процесс, сохраняя при этом строгие стандарты контроля качества на каждом этапе, плавно интегрируясь в принципы производства «точно в срок», обычно практикуемые сегодня в большинстве тяжелых отраслей промышленности по всему миру, включая целлюлозу. &В частности, бумажный сектор тоже без исключения, во всяком случае, практически в наши дни...

Q3 Чем коал отличается от карбоната кальция PCC/GCC, который также широко используется?
Оба имеют сильные стороны. Каолн, как правило, обеспечивает лучшую структуру листа, более высокую непрозрачность, лучшее удержание чернил, более гладкую поверхность. Карбонат кальция GCC/PCC обеспечивает более высокую яркость, иногда более низкую стоимость, лучшую бескислотную совместимость. Исторически PCC/GCC завоевали долю рынка благодаря производству щелочной бумаги. Однако сейчас они часто используются вместе. Современные покрытия представляют собой сложные смеси, разработанные для использования преимуществ каждого пигмента для конкретных требований конечного использования, а не полагаться только на один тип. Действительно...

---

Инженерный практический пример: Оптимизация цветового состава покрытия

Испытание: Крупная европейская фабрика по производству складного картона FBB с покрытием столкнулась с двумя проблемами: плохим глянцем печати по сравнению с конкурентами и периодическим пылением во время отделочных операций, что приводило к дефектам и простоям при обслуживании. Их существующая рецептура цвета покрытия в значительной степени основывалась только на GCC..

Расследование & Анализ: Техническая группа поставщика коала провела лабораторные испытания, анализируя структуру покрытия под электронной микроскопией. Они установили, что покрытие, состоящее только из GCC, имело относительно плохую упаковку частиц, оставляя микроскопические пустоты, которые рассеивали свет диффузно, уменьшая блеск, а более слабые связи между частицами приводили к пылению..

Предлагаемое решение Команда предложила заменить двадцать процентов объема GCC на специально разработанную суспензию расслаивающегося угля. Пластинчатый характер коаля заполнит пустоты между блочными частицами GCC, создавая более плотную упаковку, улучшающую светоотражение для более высокого блеска, одновременно увеличенная площадь поверхности и характеристики водородных связей коаля укрепят высушенный слой покрытия. значительно снижает вероятность пыления..

Результаты Внедрение дало впечатляющие результаты. Глянец печати увеличился на пятнадцать пунктов, измеренных при стандартной геометрии семьдесят пять градусов, практически исключив жалобы клиентов на тусклый внешний вид, кроме того, согласно журналам технического обслуживания, количество случаев пыления сократилось более чем на восемьдесят процентов, что позволило увеличить производственные циклы между циклами очистки, тем самым повысив общую эффективность работы, сохраняя уровни яркости в пределах приемлемых спецификаций за счет незначительных корректировок в других местах, успешно достигая всех ключевых показателей производительности, установленных в начале проекта. убедительно демонстрируя ценностное предложение, предлагаемое с помощью индивидуальных минеральных решений, даже в рамках таких зрелых технологий, как покрытие бумаги..