แคลเซียมคาร์บอเนต อุตสาหกรรมกระดาษ

การใช้แคลเซียมคาร์บอเนตในอุตสาหกรรมกระดาษ

จากการเปลี่ยนกรรมวิธีการผลิตกระดาษจากแบบกรด (PH ประมาณ 2) มาเป็นแบบอัลดาไลน์ (PH ประมาณ 7) ตั้งแต่มี ค.ศ. 1980 ทำ ให้ปริมาณการใช้แร่แคลเซียมคาร์บอเนตในอุตสาหกรรมกระดาษทั่วโลกมีแนวโน้ม สูงขึ้นในขณะที่แร่ตัวอื่นมีปริมาณการใช้น้อยลงเนื่องจากกรรมวิธีการผลิตกระ ดาษแบบอัลดาไลน์ เป็นผลดีต่อสิ่งแวดล้อมเพิ่มความแข็งแรงของอายุการใช้งานให้กับกระดาษเพราะ ขบวนการผลิตแบบอัลดาไลน์ทำลายเนื้อเยื่อของไม้น้อยกว่าขยวนการผลิตกระดาษ แบบกรด 

การใช้แคลเซียมคาร์บอเนตเป็นตัวเติม (filler) ในการผลิตกระดาษแคลเซียมคาร์บอเนตจะทำหน้าที่เป็นตัวเติมที่มีประโยชน์สูง (functional filler) เนื่องจากมีคุณสมบัติที่ดี มากกว่าจะใช้เป็นตัวเติมเพื่อเพิ่มปริมาณ (extender filler) แต่เพียงอย่างเดียว

ในเนื้อกระดาษจะประกอบไปด้วยโครงร่างตาข่ายของเนื้อเยื่อไม้ และรูขนาดเล็กจำนวนมากที่ส่งผลต่อคุณสมบัติที่สำคัญของกระดาษในด้านความทึบแสงที่เกิดจากการกระจายแสงระหว่างเนื้อเยื่อไม้และอากาศที่รูขนาดเล็ก  ซึ่งขนาดของรูมักขึ้นอยู่กับชนิดและขนาดของเนื้อเยื่อไม้ที่นำมาใช้ผลิตกระดาษ โดยปกติในกระบวนการหรือกรรมวิธีผลิตภระดาษ มักจะได้เนื้อเยื่อกระดาษซึ่งมีขนาดของรูในเนื้อกระดาษที่ใหญ่เกินไป ทำให้กระดาษไม่ทึบแสง จึงต้องมีการะติมแคลเซียมคารร์บอเนตลงไป เพื่อให้เกิดความเหมาะสมในการนำกระดาษไปใช้งาน ในอุตสาหกรรมกระดาษแคลเซียมคาร์บอเนตจะใช้เป็นเติมเต็ม ที่มีประโยชน์ในด้านช่วยปรับปรุงคุณสมบัติอื่นๆด้วย ในขณะที่แร่ตัวเติมอื่นๆ จะใช้เป็นตัวเติมเพื่อเพิ่มปริมาณแต่เพียงอย่างเดียวและการเติมอนุภาคแคลเซียมคาร์บอเนตลงในเนื้อเยื่อกระดาษจะเป็นการช่วยทำให้ปริมาณการใช้เนื้อเยื่อไม้ลดลง ซึ่งส่งผลต่อต้นทุนการผลิตกระดาษที่ลดลงด้วย  แต่หากถ้าใช้ตัวเติมเต็มมากเกินไปจะทำให้ความแข็งแรงของกระดาษลดลง อัตรการใช้แร่ตัวเติมที่เหมาะสมคือร้อยละ 18-20  โดยน้ำหนักของเนื้อเยื่อของกระดาษทั้งหมด และขนาดอนุภาคของตัวเติมในเนื้อเยื่อกระดาษที่เหมาะสม ควรมีขนาดอยู่ระหว่าง 0.3-2.5 ไมครอน

ในทางทฤษฎีมีแร่สีขาวมากกว่า 20 ชนิด ที่สามารถใช้เป็นตัวเติมหรือตัวเคลือบในอุตสาหกรรมกระดาษได้ การเลือกใช้แร่ชนิดใดจะมีปัจจัยในการพิจารณาหลายประการ ได้แก่ ราคาของแร่ที่ใช้เป็นตัวเติม ความสะดวกในการนำแร่มาใช้งาน ขนาด รูปร่าง และการกระจายตัวของอนุภาค พื้นผิว ประจุที่พื้นผิว ความขาวและความสว่างของแร่ ดัชนีการหักเห ความถ่วงจำเพาะ การทำปฏิกริยาและการซึมซับต่อสารเคมีต่าง ๆ ในทางปฏิบัติจะมีแร่เพียง 4 ชนิด ที่ใช้เป็นตัวเติมและตัวเคลือบมากกว่า 90% ของแร่ที่ใช้จริงได้แก่ แร่กลุ่มดินขาว แร่แคลเซียมคาร์บอเนต แร่ทัลก์ และไททาเนียมไดออกไซด์ 

          แคลเซียมคาร์บอเนตนอกจากจะใช้เป็นตัวเติมในกระดาษ แล้วยังสามารถนำมาใช้เป็นตัวเคลือบทำให้ผิวกระดาษเรียบร้อยได้อีกด้วย ซึ่งจะทำให้กระดาษมีคุณสมบัติด้านการดูดซับน้ำหมึก  การพิมพ์ Solid Printing Areas การพิมพ์ Half-Tones และการพิมพ์สี่สีดีขึ้น การใช้แคลเซียมคาร์บอเนตเป็นตัวเคลือบมักจะนำไปผสมกับอนุภาคอื่นๆ ได้แก่ แร่ไททาเนียมไดออกไซด์ แร่ดินขาว อนุภาคพลาสติก โดยใช้สารจำพวกโปรตีน หรือแป้งที่ละลายได้หรือกาว เป็นตัวผสมหรือตัวเชื่อมซึ่งจะทำให้ส่วนผสมของตัวเคลือบกระดาษเข้ากันได้ดี แคลเซียมคาร์บอเนตใช้ในอุตสาหกรรมกระดาษและเนื้อเยื่อกระดา ประเภทต่างๆ เช่น กระดาษพิมพ์เขียน  กระดาษอาร็ตมันและกระดาษที่ใช้ในสำนักงาน กระดาษถ่ายเอกสาร  กระดาษโรเนียว  กระดาษสื่อสิ่งพิมพ์ทุกชนิด รวมทั้งกระดาษกล่องบรรจุภัณฑ์ชนิดต่างๆ