Kaolien is een niet-metalen mineraal. Het is een klei en kleigesteente. Het bestaat voornamelijk uit kaoliniet kleimineralen. Omdat het wit en fijn is, wordt het ook wel dolomiet genoemd.
Kaolien heeft veel toepassingen. Ze omvatten papierfabricage, keramiek en vuurvaste materialen. Het wordt ook gebruikt in coatings, rubbervullers en emailglazuren. Het is een grondstof voor wit cement. Een kleine hoeveelheid gaat naar kunststoffen, verven en pigmenten. Het zit ook in slijpstenen, potloden en cosmetica, zepen, pesticiden, medicijnen, textiel en chemicaliën. Ten slotte is het in de bouwmaterialen en andere industrieën.
Met de opkomst van modificatie en nanotechnologie hebben gemodificeerde en nano-kaolien beter gepresteerd dan kaolien. Dit heeft hun toepassingen enorm uitgebreid.
Toepassing van kaolien bij het maken van papier
Kaolien wordt gebruikt bij het maken van papier. Het geeft papier een hoge witheid, glans, olieabsorptie en gladheid. Het is een belangrijk vulmiddel voor het maken van papier.
Kaolien wordt voornamelijk gebruikt bij het maken van papier. Het is een vulmiddel en een bekleding pigment. De eigenschappen ervan hebben grote invloed op de papierproductie en de kwaliteit van het papier. Kaolien voor papierproductiecoatings wordt onderverdeeld in twee typen. Ze zijn gewassen kaolien en gecalcineerde kaolien. Dit is gebaseerd op hun verwerkingsmethoden en producteigenschappen. Gecalcineerde kaolien is een papierproductiemateriaal. Het heeft een hoge witheid, porositeit en enige adsorptie. Het kan worden onderverdeeld op basis van de baktemperatuur. Er zijn twee typen: onvolledig gecalcineerde kaolien (600-800℃) en volledig gecalcineerde kaolien (950-1050℃). De eerste wordt voornamelijk gebruikt als vulstof voor papierproductie. De laatste wordt voornamelijk gebruikt voor papierproductiecoatings. De functie ervan is om te roosteren. Dit dehydrateert en verwijdert organisch materiaal uit kaoliniet, een soort grond. Roosteren kan de porositeit van een structuur vergroten. Het kan de bulk, opaciteit en inktabsorptie van een papier verbeteren.
Kaolien is een veelgebruikt wit niet-metaalachtig mineraal bij het maken van papier. Meer dan 75% van het geraffineerde kaolien ter wereld wordt gebruikt voor het maken van papier.
Wat zijn de vereisten voor kaolien op het gebied van papierproductie?
Witheid
Witheid is een belangrijke maatstaf voor kaolienproducten. Het beïnvloedt hun prijs en toepassingsbereik.
Kaolien voor coating moet een witheid hebben van minimaal 80%. Over het algemeen moet dit ≥85% zijn. Veelgebruikte hoogwitte kaolien wordt gebleekt. De omstandigheden zijn: pH 2-4, 25-50℃, Na2S2O4= 2,0%, 15%-20%-slurry en 60-80 min. bleek tijd. De belangrijkste onzuiverheden die de witheid van Kaolin beïnvloeden zijn hematiet, limoniet en goethiet.
Deeltjesgrootte
Deeltjesgrootte is een belangrijke maatstaf voor de kwaliteit van kaolienproducten. Ook de deeltjesgrootte en -verdeling van kaolien beïnvloeden de viscositeit.
Het percentage van 2μm wordt vaak gebruikt om de deeltjesgrootte van pigmenten in papiercoatings te beoordelen. Het bereik van ultrafijne kaolien voor coating is gewoonlijk ≥80% (<2μm). De deeltjesgrootte ligt tussen 1 μm en 1,5 μm. Hoe groter de deeltjesgrootte, hoe beter, omdat het papieroppervlak hierdoor gladder kan worden. Als het gehalte aan deeltjesgrootte <0,5 μm te hoog is, zal de viscositeit van de natte kaolienslurry bovendien te hoog zijn.
Kaolien kan na verwerking op nanoschaal worden gemaakt. Maar het Chinese gebrek aan kaolien voor papiercoating is te wijten aan een slechte technologie voor viscositeitsreductie. Een strakke deeltjesgrootteverdeling kan de viscositeit van de slurry verlagen. Minerale nanomaterialen van kaolien kunnen de viscositeit in slurry verlagen. Ze hebben ook goede oppervlakken en kleinschalige effecten. Ze vormen dus een belangrijk aandachtspunt bij het uitbreiden van de toepassingen van kaolien.
Minder residu
Terwijl de witheid en deeltjesgrootte behouden blijven, kan er niet te veel zeefresidu achterblijven. De deeltjesgrootteverdeling is zeer uniform en er kunnen geen grote deeltjes zijn. Deze grond wordt gebruikt voor coating op hogesnelheidspapiermachines. Ze lopen rond 1800 en zijn erg breed. Bij zo’n hoge snelheid wordt de coating via een schraper gelijkmatig op het papier aangebracht. Grote deeltjes zijn niet toegestaan. De bediening verloopt soepeler, waardoor de schermresiducontrole zeer streng is.
pH
Kaoliendeeltjes zijn hexagonale pseudo-schilferige structuren. Alle kaoliensuspensies zijn gemakkelijk te condenseren bij een lage pH (pH=4). Bij condensatie zijn de randen naar het oppervlak gericht. Wanneer de pH lager is dan 7,3, is de zijkant van kaolien positief geladen en is het oppervlak negatief geladen. Een pH boven 9,0 geeft een negatieve lading aan het kaolienoppervlak. Dit veroorzaakt afstoting en enige verspreiding.
Viscositeit
Een hoger gehalte aan vaste stoffen verbetert de vloeibaarheid van kaolienslurry. Dit verbetert op zijn beurt de vloeibaarheid van de coating. De viscositeit van kaolien wordt beperkt door de deeltjesgrootte (hetzelfde als hierboven) en kristalmorfologie. Over het algemeen heeft een perfecte kristalvorm een lage viscositeit en een hoge vloeibaarheid. Het tegenovergestelde geldt voor een slechte vorm.
Om de dispersie van kaolien te verbeteren, worden dispergeermiddelen toegevoegd om de viscositeit ervan te verhogen. De meest gebruikelijke methode is het toevoegen van negatief geladen dispergeermiddelen. Deze omvatten polyacrylaten en polyfosfaten. Ze passen de viscositeit van de slurry aan.
| Categorie | Kaolien | Gecalcineerde kaolien |
| Witheid/% ≥ | 82.0 | 88.0 |
| Gehalte aan deeltjes met een grootte kleiner dan 2 μm (massafractie)/% ≥ | 75.0 | 70.0 |
| 45μm zeefresidu/% ≤ | 0.05 | 0.02 |
| Verspreid sediment/% ≤ | 0.10 | 0.02 |
| pH ≥ | 4.0 | 5.0 |
| Viscositeitsconcentratie/% ≥ | 65.0 | — |
| Aluminiumoxidegehalte (massafractie)/% ≥ | 35.00 | 42.00 |
| IJzeroxidegehalte (massafractie)/% ≤ | 0.80 | 1.0 |
| Silicagehalte (massafractie) /% ≤ | 50.00 | 54.00 |
| Verlies bij ontsteking/% ≤ | 1500 | — |
