紙張制作中鈦白粉的使用
造紙是鈦白粉的第三大用戶。低檔紙中因考慮生產成本一般不會使用鈦白粉,主要使用瓷土、滑石粉、碳酸鈣等,但是他們會降低紙張的強度、增加紙張的重量。裝飾紙、圣經紙和紙幣(如:字典、畫報、雜志封面、計算機、鈔票、復印機紙和裝飾紙等)中一定要使用鈦白粉,使用鈦白粉的紙張,白度好、強度高、有光澤、薄而光滑、印刷時不穿透,在相同條件下不透明度比碳酸鈣、滑石粉高10倍,重量也能減輕15%~30%。
裝飾紙也稱為鈦白紙,主要用于制作家具、地板、壁紙等的原材料。對于有抗老化的要求的紙張,使用金紅石;更多的金紅石是使用在高灰份的紙張中,這種高灰份的紙張使用金紅石,因為銳鈦型鈦白的遮蓋力達不到要求。銳鈦型鈦白均用在低灰份的紙張中,如圣經紙和紙幣等,圣經紙要求紙張有很好的不透明度,一般使用銳鈦型鈦白即可滿足;造幣紙也要求很好的不透明度,主要也使用銳鈦型。在國內,裝飾紙使用的鈦白量遠遠高于其它兩個品種,這種形勢是由我國的消費水平決定的。由于對房屋裝修、高 檔家具的大量需求,裝飾紙的用量逐漸上升;圣經紙由于使用鈦白作原料,成本遠遠高于普通紙,鑒于國內的消費水平,圣經紙的市場很有限;而造幣紙的制造使用更是受到國 家的控制,用量相對平穩,不會對鈦白市場產生影響。據不完全估計,國內用于裝飾紙的鈦白每年超過3萬噸。裝飾紙中鈦白用量20~40%,其它紙中鈦白1~5%。由于傳統的文化紙生產廠紛紛轉型生產裝飾紙,裝飾紙產量增加很快,裝飾紙的價格近年來呈下降趨勢。
無論哪種紙(原紙),其制作流程是相同的:
金紅石型鈦白粉用于耐候、高灰份的紙張,銳鈦型鈦白粉用于對耐候要求不高、低灰份的紙張,決定造紙廠選用何種鈦白粉的主要原因是造紙的成本,也就是鈦白粉的性價比。
由于鈦白粉在造紙中的成本比例高達30~50%,因此造紙廠在滿足用戶要求的情況下,對選擇鈦白粉可以說是斤斤計較,能使用銳鈦型鈦白粉決不使用金紅石鈦白粉。造紙行業對鈦白粉質量的要求,按重要性的順序為:
1) 遮蓋力(不透明度):
含相同鈦白的紙張能夠遮蓋住底色的能力,這個指標決定了鈦白的性價比。簡單說,遮蓋力高的鈦白粉,一般價格高,但使用量少,因此每噸紙張中鈦白粉的成本可能較低;遮蓋力低的鈦白粉,雖然價格低,但用量大,導致每噸紙張中鈦白粉的成本升高;
2) 白度:
鈦白粉的白度決定紙張成型后的外觀;
金紅石鈦白粉和銳鈦型鈦白粉的區別
一、物理性
1)相對密度
在常用的白色顏料中,鈦白粉的相對密度小,同等質量的白色顏料中,鈦白粉的表面積大,顏料體積高。
2)熔點和沸點
由于銳鈦型鈦白粉在高溫下會轉變成金紅石型鈦白粉,因此銳鈦型鈦白粉的熔點和沸點實際上是不存在的。只有金紅石型鈦白粉有熔點和沸點,金紅石型鈦白粉的熔點為1850℃、空氣中的熔點為(1830±15)℃、富氧中的熔點為1879℃,熔點與鈦白粉的純度有關。金紅石型鈦白粉的沸點為為(3200±300)℃,在此高溫下鈦白粉稍有揮發性。
3)介電常數
由于鈦白粉的介電常數較高,因此具有優良的電學性能。在測定鈦白粉的某些物理性質時,要考慮鈦白粉晶體的結晶方向。銳鈦型鈦白粉的介電常數比較低,只有48。
4)電導率
鈦白粉具有半導體的性能,它的電導率隨溫度的上升而迅速增加,而且對缺氧也非常敏感。金紅石型鈦白粉的介電常數和半導體性質對電子工業非常重要,可利用該性質生產陶瓷電容器等電子元器件。
5)硬度
按莫氏硬度十分制標度,金紅石型鈦白粉為6~6.5,銳鈦型鈦白粉為5.5~6.0,因此在化纖消光中為避免磨損噴絲孔而采用銳鈦型。
6)吸濕性
鈦白粉雖有親水性,但其吸濕性不太強,金紅石型較銳鈦型為小。鈦白粉的吸濕性與其表面積的大小有一定關系,表面積大,吸濕性高,還與表面處理與性質有關。
7)熱穩定性
鈦白粉屬于熱穩定性好的物質。
二、化學性質
鈦白粉的化學性質穩定,是一種偏酸性的兩性氧化物。常溫下幾乎不與其他元素和化合物反應,對氧、氨、氮、硫化氫、二氧化碳、二氧化硫都不起作用,不溶于水、脂肪,也不溶于稀酸及無機酸、堿,只溶于氫氟酸。但在光作用下,鈦白粉可發生連續的氧化還原反應,具有光化學活性。這一種光化學活性,在紫外線照射下銳鈦型鈦白粉尤為明顯,這一性質使鈦白粉即使某些無機化合物的光敏氧化催化劑,又是某些有機化合物光敏還原催化劑。
3)分散性:現在的造紙工藝一般都使用分散劑,因此,鈦白的水分散性差別不大;
4)耐候性:國產金紅石能夠滿足多數紙張的耐候性能要求,只有很少的紙張需要金紅石提供很高的耐候性能;
5)留著率:造紙行業均對過濾的水進行回用,或采用助留劑,一般鈦白的回收率都在99%以上。
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