合成填料
出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制浆造纸手册：第八分册纸料的准备》第549页（3731字）
1．合成硅铝填料
合成硅铝填料是在激烈搅拌的条件下，把水玻璃加入硫酸铝溶液中，生成无定形葡萄状沉淀而制得。
(1)原料
①水玻璃：硅(氧化钠比氧化硅)=1∶3．18，密度1．377g／cm3，浓度(100g水玻璃液中含氧化钠、氧化硅量)36．28%。
②硫酸铝：造纸用，含三氧化二铝15．8%。
③氢氧化钠：工业用。
合成硅铝填料制备时原料配比如表10—4—23所示。
表10—4—23
(2)反应液的制备：
以配制成硅铝填料含2kg三氧化二铝为例：
①硫酸铝溶液：三氧化二铝2kg，折合硫酸铝为12．7kg，配成以三氧化二铝计1．4%的硫酸铝液，即12．7kg硫酸铝加水130．3kg。
②水玻璃：以氧化钠、氧化硅量计4．4kg，折合水玻璃12．1kg，配成以氧化钠、氧化硅计7．3%浓度的水玻璃反应液，即12．1kg水玻璃液加水54kg。
③氢氧化钠(第一次加碱)：需氢氧化钠1．1kg，配成31%浓度的氢氧化钠液即加水2．45kg。
④氢氧化钠(第二次加碱)：需氢氧化钠0．38kg，配成16．7%浓度的氢氧化钠液即加水1．89kg。
(3)生产流程
试制合成硅铝填料的流程如图10—4—2所示。
图10—4—2 试制合成硅铝填料流程示意图
1—搅拌桶(300L) 2—搅拌器(1380r／min) 3—泵 4—压力表
(4)使用效果
使用合成硅铝填料与使用碳酸钙附加滑石粉混合填料相比，在抄造定量为30g／m2的薄凸版纸时，合成硅铝填料对纸张的不透明度和白度均有提高，其对比如表10—4—24所示。
表10—4—24
合成硅铝填料的另一优点是在抄造过程中泡沫较少，但其缺点是成本较高。
2．合成硅质填料
合成硅质填料是用水玻璃、盐酸和氯化钙制成，即用盐酸部分地中和水玻璃(硅酸钠)形成一种硅化物。在硅化物沉淀即将出现或尚未出现以前，立即加入过量的氯化钙溶液而生成硅酸钙沉淀。
(1)性质
合成硅质填料的性质如表10—4—25所示。
表10—4—25
(2)原料
①水玻璃：硅(氧化钠比氧化硅)=1∶3．3。水玻璃原来浓度为40°Bé，使用时稀释至10°B＇e，Na2O含量为2．15%。
②盐酸：使用时浓度为2%。
③氯化钙：使用时浓度5%。
(3)添加量
以0．6当量的盐酸中和水玻璃，再以过量150%的氯化钙沉淀硅化物。在连续生产时，三种原料以小时计的配比如表10—4—26所示。
表10—4—26
(4)生产流程
合成硅质填料的生产流程如图10—4—3所示。
图10—4—3 合成硅质填料的生产流程示意图
1，2，3—密封贮槽 4，5．6—转子流量计 7—强化器 8，9，10—压力表 11—成品贮槽
(5)设备情况
①三种溶液分别贮存在密封贮槽内，为了提高溶液混合时的剧烈程度，还往贮槽内通入压缩空气，维持压力为294kPa(3kg／cm2)
②三种溶液的混合是在如图10—4—4所示的强化器内进行。
图10—4—4 强化器示意图
③三种溶液的投料量分别以转子流量计来控制。
(6)生产操作
①在压缩空气的作用下，水玻璃溶液呈急流状态通过转子流量计进入强化器。
②同样，盐酸沿着水玻璃溶液的流动方向自另一进口进入强化器。
③在同样条件下，氯化钙溶液自强化器下面的进口进入强化器。三者混合后得到的反应物，导入一预先加有部分5%氯化钙的带搅拌器的贮槽中。
④所得产品为pH值8～10的白色悬浮液，这种成品可立即投入造纸厂使用，也可经过洗涤、干燥和研磨成粉末备用。
(7)使用效果
以硅质填料与其他填料相比的生产试验结果如表10—4—27所示。
表10—4—27
表10—4—28
硅质填料的优点是颗粒小，分散性好，在添加量不太大的情况下可获得较高的自度和不透明度，但硅质填料的缺点是成本较高。
3．纤维填料
一种纤维填料是用纸浆纤维与氯化钙和水玻璃充分混合而制成。
(1)制备原理
纸浆纤维经氯化钙处理后有润胀作用，另外氯化钙与水玻璃作用生成硅酸钙小粒子，它牢固地吸附在纸浆纤维上纤维填料，其反应式如下：
(2)制备过程
制备过程的两种配比如表10—4—29所示。
表10—4—29
制备过程是，先将氯化钙溶于水，过筛后加入打浆机中，随后开动打浆机将漂白亚硫酸盐木浆逐步加入，调节至一定的浆料浓度进行打浆。待打浆至打浆度38～40°SR，加入水玻璃溶液，并用硫酸铝溶液调节pH值至5．0～5．5左右，继续打浆45min，此时即制得纤维填料。
(3)使用效果
使用15%纤维填料和用5%二氧化钛施加在纸浆内相比较，其抄得的纸张的白度和不透明度基本相近，为此纤维填料的加填效果是较好的。
4．塑料填料
国外研制了一种以聚乙烯为主要成分的塑料填料，它的密度比高岭土小一半，为此适宜于作为低定量纸的填料。另外，还研制出一种以尿素树脂构成的塑料填料，它对提高纸的白度和不透明度是有效的。