Le kaolin est un minéral non métallique. C'est une argile, une roche argileuse. Il est principalement composé de kaolinite. Du fait de sa couleur blanche et de sa finesse, on l'appelle aussi dolomite.
Le kaolin a de nombreuses applications. Il entre dans la composition du papier, de la céramique et des matériaux réfractaires. On l'utilise également dans les revêtements, les charges pour caoutchouc et les émaux. C'est une matière première pour le ciment blanc. En petite quantité, il entre dans la composition des plastiques, des peintures et des pigments. On le retrouve aussi dans les meules, les crayons, les cosmétiques, les savons, les pesticides, les médicaments, les textiles et les produits chimiques. Enfin, il est utilisé dans les matériaux de construction et d'autres industries.
Avec l'essor des techniques de modification et des nanotechnologies, le kaolin modifié et le kaolin nano ont surpassé le kaolin traditionnel, ce qui a considérablement élargi leurs applications.
Application du kaolin dans la fabrication du papier
Le kaolin est utilisé dans la fabrication du papier. Il confère au papier une blancheur, un brillant, une capacité d'absorption d'huile et un toucher lisse exceptionnels. C'est une charge importante pour la fabrication du papier.
Le kaolin est principalement utilisé dans la fabrication du papier. Il sert de charge et de pigment de couchage. Ses propriétés influencent fortement la fabrication et la qualité du papier. Le kaolin utilisé pour le couchage du papier se divise en deux types : le kaolin lavé et le kaolin calciné. Cette distinction repose sur leurs méthodes de traitement et leurs caractéristiques. Le kaolin calciné est un matériau papetier. Il présente une blancheur élevée, une bonne porosité et une certaine capacité d'absorption. Il se classe selon sa température de cuisson. On distingue deux types : le kaolin incomplètement calciné (600-800 °C) et le kaolin complètement calciné (950-1050 °C). Le premier est principalement utilisé comme charge, tandis que le second sert surtout au couchage du papier. Sa fonction est la cuisson, qui déshydrate et élimine la matière organique de la kaolinite, un type de sol. La cuisson augmente la porosité de la structure et améliore le volume, l'opacité et l'absorption d'encre du papier.
Le kaolin est un minéral blanc non métallique largement utilisé dans la fabrication du papier. Plus de 751 000 tonnes de kaolin raffiné sont utilisées chaque année dans le monde pour la production de papier.
Dans le domaine de la fabrication du papier, quelles sont les exigences relatives au kaolin ?
Blancheur
La blancheur est un critère essentiel pour les produits à base de kaolin. Elle influe sur leur prix et leurs applications.
Le kaolin destiné au revêtement doit présenter un degré de blancheur d'au moins 80%. Généralement, il doit être supérieur ou égal à 85%. Le kaolin blanc couramment utilisé est blanchi. Les conditions de blanchiment sont les suivantes : pH 2-4, température de 25-50 °C, concentration de Na₂S₂O₄ = 2,0%, poids de la suspension : 15%-20%, durée du blanchiment : 60-80 minutes. Les principales impuretés qui affectent la blancheur du kaolin sont l'hématite, la limonite et la goethite.
Taille des particules
La granulométrie est un critère essentiel de la qualité du kaolin. De plus, la taille et la distribution des particules de kaolin influent sur sa viscosité.
Le pourcentage de particules de 2 μm est souvent utilisé pour évaluer la granulométrie des pigments dans les couchages de papier. La gamme de kaolin ultrafin utilisée pour le couchage est généralement ≥ 80% (< 2 μm). La taille des particules se situe entre 1 μm et 1,5 μm. Plus les particules sont grosses, mieux c'est, car cela permet d'obtenir une surface de papier plus lisse. Par ailleurs, si la teneur en particules < 0,5 μm est trop élevée, la viscosité de la suspension humide de kaolin sera excessive.
Le kaolin peut être réduit à l'échelle nanométrique après transformation. Cependant, la pénurie de kaolin en Chine pour le couchage du papier est due à une technologie de réduction de la viscosité insuffisante. Une distribution granulométrique étroite permet de diminuer la viscosité de la suspension. Les nanomatériaux minéraux à base de kaolin peuvent réduire la viscosité de la suspension. Ils présentent également de bonnes propriétés de surface et des effets à petite échelle. De ce fait, ils constituent un axe de recherche essentiel pour étendre les applications du kaolin.
Moins de résidus
Tout en préservant la blancheur et la granulométrie, la quantité de résidus de tamisage doit être minimale. La distribution granulométrique est très uniforme et les particules de grande taille sont proscrites. Ce matériau est utilisé pour le couchage sur les machines à papier à grande vitesse, fonctionnant à environ 1800 tr/min et de grande largeur. À cette vitesse élevée, le couchage est appliqué uniformément sur le papier par un racleur. Les particules de grande taille sont interdites. Le processus étant plus fluide, le contrôle des résidus de tamisage est extrêmement rigoureux.
pH
Les particules de kaolin présentent des structures pseudo-lamellaires hexagonales. Toutes les suspensions de kaolin se condensent facilement à faible pH (pH = 4). Lors de la condensation, les bords des particules sont orientés vers la surface. Lorsque le pH est inférieur à 7,3, les côtés des particules de kaolin sont chargés positivement et leur surface est chargée négativement. pH Une valeur supérieure à 9,0 confère une charge négative à la surface du kaolin. Ceci provoque une répulsion et une certaine dispersion.
Viscosité
Une teneur plus élevée en matières solides améliore la fluidité de la suspension de kaolin, ce qui, par conséquent, améliore la fluidité du revêtement. La viscosité du kaolin est limitée par la taille des particules (comme indiqué précédemment) et la morphologie des cristaux. En général, une forme cristalline parfaite présente une faible viscosité et une grande fluidité, et inversement.
Pour améliorer la dispersion du kaolin, on ajoute des dispersants afin d'augmenter sa viscosité. La méthode la plus courante consiste à utiliser des dispersants chargés négativement, tels que les polyacrylates et les polyphosphates. Ces derniers modifient la viscosité de la suspension.
| Catégorie | Kaolin | Kaolin calciné |
| Blancheur/% ≥ | 82.0 | 88.0 |
| Teneur en particules de taille inférieure à 2 μm (fraction massique)/% ≥ | 75.0 | 70.0 |
| Résidu de tamisage de 45 μm/% ≤ | 0.05 | 0.02 |
| Sédiments dispersés/% ≤ | 0.10 | 0.02 |
| pH ≥ | 4.0 | 5.0 |
| Concentration de viscosité/% ≥ | 65.0 | — |
| Teneur en oxyde d'aluminium (fraction massique)/% ≥ | 35.00 | 42.00 |
| Teneur en oxyde de fer (fraction massique)/% ≤ | 0.80 | 1.0 |
| Teneur en silice (fraction massique) /% ≤ | 50.00 | 54.00 |
| Perte à l'allumage/% ≤ | 1500 | — |
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