在過(guò)去的二三十年間，造紙工業(yè)的下列發(fā)展趨勢(shì)使得濕部化學(xué)更為復(fù)雜，促使人們不斷加強(qiáng)和優(yōu)化濕部化學(xué)控制。主要包括：(1)紙機(jī)速度的不斷提高;(2)夾網(wǎng)和頂網(wǎng)的應(yīng)用;(3)二次纖維用量的增加;(4)定量越來(lái)越低;(5)由酸性向堿性抄造條件的轉(zhuǎn)變;(6)白水回用量的提高;(7)濕部助劑成本的降低;(8)高質(zhì)量紙的追求。 前四個(gè)趨勢(shì)致使獲得高的單程留著更加困難，由酸性向堿性抄造條件的轉(zhuǎn)變需要提高單程留著，隨著白水回用量的提高，許多干擾物質(zhì)不斷積累，使?jié)癫炕瘜W(xué)現(xiàn)象變得復(fù)雜，最后兩個(gè)趨勢(shì)顯然是要提高濕部添加劑的效率。隨著人們對(duì)高填料紙張的追求，人們同時(shí)也面臨著對(duì)于填料留著方面的挑戰(zhàn)。 要達(dá)到使用填料的目的和經(jīng)濟(jì)性，這不僅取決于填料留著率，還取決于它在紙頁(yè)中的分布情況，低的填料留著率，填料的過(guò)分絮聚及其分布的兩面差都會(huì)影響到紙產(chǎn)品的白度、不透明度、光澤度、強(qiáng)度、塵埃度等主要質(zhì)量品質(zhì)。只有尋求在助留體系，填料，施膠和增強(qiáng)樹(shù)脂技術(shù)上的進(jìn)步才有機(jī)會(huì)克服高加填量的消極影響。許多新型結(jié)構(gòu)的填料已經(jīng)被開(kāi)發(fā)，能大大降低加填對(duì)強(qiáng)度和施膠造成的不利影響，微粒聚合物助留體系可以很容易地獲得較高的填料留著率而無(wú)損紙機(jī)的運(yùn)行和紙頁(yè)特征。 近些年來(lái)，造紙濕部化學(xué)研究有了很大的進(jìn)展，造紙助留助濾體系有了較快的發(fā)展，提高填料留著率成了大家關(guān)注的課題。填料作為一種惰性物質(zhì)，能夠直接影響纖維間的結(jié)合，因此加入填料對(duì)紙張的大部分機(jī)械強(qiáng)度有不利影響。填料顆粒的大小及形狀決定其對(duì)紙張機(jī)械強(qiáng)度的影響程度。加入粉煤灰使紙張的物理強(qiáng)度比加高嶺土的稍低，這是因?yàn)榉勖夯业念w粒較大及形狀不規(guī)則。粉煤灰和高嶺土的主要成分都是SiO2和Al2O3。 將粉煤灰作為造紙?zhí)盍嫌兴拇髢?yōu)勢(shì)：(1)與其他造紙?zhí)盍舷啾龋勖夯覂r(jià)格較低，有望將造紙生產(chǎn)成本降低3%～5%;(2)在用量一定時(shí)可使紙張達(dá)到更高的不透明度;(3)添加粉煤灰為填料的紙張的機(jī)械強(qiáng)度高于添加高嶺土的紙張;(4)粉煤灰是一種主要的固體垃圾，確保其合理利用可以避免對(duì)環(huán)境的污染。 有研究表明，工業(yè)固廢粉煤灰可作為瓦楞原紙?zhí)盍系奶娲?，在瓦楞原紙中的最大用量?0%，糊化陽(yáng)離子淀粉溶液的加入量為1.5%時(shí)，可獲得較好質(zhì)量的產(chǎn)品。還有相關(guān)研究表明，隨著填料量的增加(從0%~21.5%)，粉煤灰與高嶺土相比，其成紙耐破指數(shù)、抗張指數(shù)變化趨勢(shì)相似，撕裂指數(shù)和紙張不透明度稍好于高嶺土，而白度卻明顯低于高嶺土。從固體廢物粉煤灰的吸附機(jī)理看，主要有物理吸附和化學(xué)吸附兩種。這兩種作用同時(shí)存在，但在不同條件下表現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)不同。 同時(shí)，可吸附紙漿中細(xì)小纖維，使白水中細(xì)小纖維含量減少。另外，有些顆粒以多孔性玻璃體為主，纖維可以留著在顆粒與顆粒之間的孔中，從而使填料留著在紙內(nèi)，減少纖維的損失。由此可知，使用粉煤灰作為造紙?zhí)盍蠒r(shí)加填量同樣不能太高。一般在抄造新聞紙、箱板紙、瓦楞原紙、包裝紙、灰底白紙板等對(duì)白度要求比較低的紙種時(shí)，按要求加入相應(yīng)顏色的粉煤灰。目前還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，未見(jiàn)有工業(yè)應(yīng)用方面的報(bào)道。 為了增加填料用量而又不影響紙張性質(zhì)，人們提出改變填料的結(jié)構(gòu)，使它們的行為更類似纖維。這樣的填料會(huì)有更高的留著率，同時(shí)也不會(huì)對(duì)紙張性質(zhì)和紙機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能有負(fù)面影響，這樣就有可能用更多的填料取代價(jià)格較貴的纖維。纖維狀硅灰石是一種鏈狀偏硅酸鈣礦物，分子式為CaSiO3或Ca3(Si3O9)，理論化學(xué)成分為SiO2含量40%~50%，CaO含量45%～50%，Al2O3含量2%~5%，MgO含量2%~5%，在其形成過(guò)程中Ca有時(shí)被Fe、Mn、Ti、Sr等離子部分置換而呈類質(zhì)同象體。硅灰石分為α晶型和β晶型，α晶型通常為粒狀和粉狀，長(zhǎng)徑比為5:1，β晶型通常為纖維狀和針狀，甚至微小顆粒也保持纖維狀結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)徑比20:1，最高可達(dá)30:1;纖維狀硅灰石的白度和折光率較高，形態(tài)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)填料不同，表現(xiàn)出類似纖維的某些性能，可替代傳統(tǒng)填料應(yīng)用于新聞紙、膠版紙、書(shū)寫(xiě)紙等印刷文化用紙中。 目前，纖維狀硅灰石在造紙中的應(yīng)用研究主要集中在纖維狀硅灰石和改性硅灰石對(duì)成紙各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響上。研究表明，打漿對(duì)木漿加填硅灰石有一定的改善效果，紙漿打漿度為48°SR~52°SR時(shí)，硅灰石替代木漿成紙強(qiáng)度最大。當(dāng)加填量為35%時(shí)成紙強(qiáng)度性能仍能滿足一般包裝類用紙的要求。 當(dāng)加填量低于40%時(shí)，硅灰石留著率在70%以上。改性硅灰石應(yīng)用在新聞紙中可極大改善再生新聞紙的白度、不透明度和適印性。加入10%~15%的改性硅灰石的新聞紙(定量44~47g/m2)具有高白度(58%~60%)、高強(qiáng)度(裂斷長(zhǎng)3800~4000m)和高不透明度(95%~97%)。同時(shí)具有高達(dá)90%的留著率、高濾水性。由于硅灰石呈針柱狀，作為填料加入與碳酸鈣相比，可與植物纖相互交織，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在添加相同比例填料下，加入硅灰石礦物復(fù)合纖維紙張的灰分明顯高于碳酸鈣填料。當(dāng)硅灰石加入量為30