中國粉體網訊 造紙是把經過制漿工藝得到的紙漿，經過打漿、配料，再送造紙機成形、壓榨脫水、干燥和表面處理等工段，生產出滿足各種要求的紙頁。碳酸鈣在造紙中的應用主要在兩個方面：一是作為造紙填料，二是作為涂布顏料。

圖源：白瑞

1、碳酸鈣在造紙行業的作用

（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、白度等光學性質；改進紙張的吸油墨性，使紙張具有更好的印刷適性；滿足紙張某些特殊性能要求，如提高紙張的導電性、耐熱性等；減少纖維原料的使用，降低生產成本；填料具有大的比表面積，有助于克服樹脂障礙。

碳酸鈣用作造紙填料的優點有：來源豐富，價格便宜；顆粒細，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；對紙張的物理強度影響較小。

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品的質量和均勻性，顏料涂布主要目標是獲得更好的光學性能、平滑度和光澤度。

碳酸鈣是一種來源廣泛，價格低廉的原料。由于其白度高，流動性好，適宜配制高固含量涂料；對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，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的應用潛力

（1）重質碳酸鈣

即使與造紙行業中廣受好評的高嶺土相較，重質碳酸鈣也具備一定優勢，且有自己的發展道路。碳酸鈣的價格更便宜，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。然而過量添加重質碳酸鈣也會造成纖維間結合的隔斷，從而導致紙張強度、松厚度和挺度降低等損紙現象，為了克服這些影響，重質碳酸鈣在使用前往往需進行改性處理。

研究表明，重質碳酸鈣經過納米包覆后，其顆粒棱角鈍化，分散均勻，表面性能得到改善。用到造紙中對紙張的性能有所改善，能夠提高紙張的抗張指數、留著率、耐破指數、撕裂指數、耐折度，降低紙張對水的吸收率。

重質碳酸鈣和輕質碳酸鈣的性能比較

（2）輕質碳酸鈣

除了重質碳酸鈣之外，輕質碳酸鈣在造紙中的應用也被寄予厚望，且有不可替代的高檔產品。輕質碳酸鈣的質量比重質碳酸鈣更好，它的粒子細、多孔、粒徑分布窄、形貌豐富，具有粒度細、白度高、價格適中、起泡性低和印刷適應性好等優點，非常適合用做造紙填料，可以基本滿足紙張印刷和光學性能要求，故有些高檔紙中填料開始使用輕質碳酸鈣，尤其是日本已經率先應用短晶須碳酸鈣作為造紙填料。

但是輕質碳酸鈣與紙漿纖維之間無結合力，致使其留著率很低。因此，輕質碳酸鈣在使用前往往也需要改性處理。有研究指出，改性后輕質碳酸鈣懸浮液表觀粘度降低，分散性能增強；輕質碳酸鈣與樹枝狀聚合物以化學鍵結合在一起；改性后的輕質碳酸鈣用作造紙填料時，填料留著率明顯提高。

（3）納米碳酸鈣

納米碳酸鈣是20世紀80年代發展起來的一種粒徑在1～100nm之間的新型超細固體材料，和普通碳酸鈣比較，它具有粒子細、比表面積大、白度高等特點，可同時作為造紙填料和涂料使用。

造紙時使用納米級碳酸鈣具有諸多優點：

①對紙機的磨損較小；

②可以提高紙張的強度、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，以及對水和油墨的優良吸收性能；

④使紙張既不容易發黃又不容易發脆，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實現涂料加工紙的功能化，如絕緣、導電、抗菌性能等。

納米碳酸鈣在卷煙紙、雜志紙、字典紙、新聞紙、書籍紙中的填充量達5%～30%。而在定量涂布紙、無光澤銅版紙等特殊紙制品中，納米碳酸鈣含量甚至高達80%以上，具有獨特的優越性能。也有研究指出，納米碳酸鈣作為造紙填料，可用在特殊紙制品的制作方面，如尿不濕、衛生巾、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生團聚現象等缺點。為了克服這些缺點，學者們通過表面物理包覆改性、高能表面改性和機械化學改性等方法對納米碳酸鈣進行表面改性。

（4）復配碳酸鈣

由上述可知，各種碳酸鈣都可以在造紙行業應用，因此靈活的碳酸鈣復配方案亦可為造紙提供更好的定制化配方。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度、平滑度，對油墨的吸收性能也有一定的改善。

3、填料改性新方向

由于傳統填料通常不能與纖維形成有效結合，用改性劑對填料進行改性可以增強填料與纖維之間的相容性。眾多研究已經表明使用生物質材料及其衍生物對填料進行改性，可以減輕添加填料對紙張強度的負面影響，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研磨碳酸鈣進行改性，改性后的碳酸鈣留著率可提高至85.0%-90.0%。

此外，將農業、造紙等行業產生的生物質廢料制備成生物質填料或增強劑在造紙過程中加以利用，以替代部分造紙纖維原料達到降低產生成本和改善成紙物理強度性能的目的，是一個有實際意義的研究方向。

2025年4月10-11日，由中國粉體網主辦的第四屆全國碳酸鈣產業高值化發展交流大會將在安徽·池州舉行，屆時南京林業大學金永燦教授將在大會上作《碳酸鈣在造紙領域的應用及發展趨勢》主題報告，分析碳酸鈣在造紙行業的應用價值和發展趨勢，與參會嘉賓一起交流造紙專用的高附加值碳酸鈣生產技術。

專家介紹

金永燦，南京林業大學輕工與食品學院教授（二級），國際木材科學院院士，中國化學會纖維素專業委員會副主任，中國造紙學會綠色低碳專業委員會副主任，Journal of Bioresources and Bioproducts副主編。主要從事制漿造紙工程及生物質化學與材料領域的教學、科研與技術創新工作。主持國家自然科學基金重點項目等國家級科研項目10余項，發表學術論文300余篇，獲授權國內外發明專利20件。入選江蘇省“333高層次人才培養工程”中青年領軍人才，獲省部級科技進步一等獎、二等獎各1項，首屆中國造紙“蔡倫青年科技獎”。

參考來源：

劉強，造紙填料改性和新型增強劑的研究進展，陜西科技大學

李凱華，非金屬礦物在造紙行業中的應用進展，中國礦業大學（北京）

梁佳正，碳酸鈣在造紙行業中的應用及發展趨勢，廣西大學

(中國粉體網編輯整理/昧光)

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