为保证具有良好的覆盖力，装饰原纸生产过程中需添加大量填料，主要是钛白粉。另外，在保证一定物理强度指标前提下，原纸还需有良好的匀度、平滑度、抗张强度、湿强度、吸收性、透气度和松厚度，有利于后工段适印性和三聚氰胺树脂浸渍的稳定与均一。原料配比、加填、打浆、压榨、干燥、压光等每个环节均会影响到原纸的品质。[1、2]

装饰原纸生产过程中，填料添加流程有叩前加填、叩后加填和涂布加填等不同工艺，叩前加填流程是将制得的钛白粉等颜料和填料与充分碎解的木浆（NBKP+LBKP）在碎浆池混合泵送至磨浆机打浆（见图1），使木浆、钛白粉和颜料混合更均匀，相互间结合更紧密。有助于解决钛白粉在纸浆中不易分散混合的问题，在使用相同助留剂配方前提下，对提高装饰原纸遮盖力和钛白粉的留着率有显著帮助。

装饰原纸生产采用叩前加填再磨浆工艺时，高比例的钛白粉等填料加剧了对磨浆机核心部件磨片的磨损，这一现象没有看到相应的文献记载，也没有文献提出合适的解决方法。据此，南通华严磨片研究中心与鸿源纸业技术团队协作，针对高填料纸浆共磨的磨粒磨损，比对多种磨片材质适应性，最终优选多元合金磨片替代进口不锈钢磨片，达到理想效果，本文作简要分析和介绍。

1 钛白粉

1.1 钛白粉的结晶形态和硬度

钛白粉，学名：二氧化钛，化学式：TiO₂，常用的有Anatase——锐钛型、Rutile——金红石型，金红石型和锐钛型具有不同的晶格，但为同一晶型，都属于四方晶系，硬度较高。金红石型莫氏硬度6-6.5级，锐钛矿型莫氏硬度5.5-6.0级，不锈钢莫氏硬度仅5.5级，钛白粉制备过程中对装备和元件的磨粒磨损，是较常见的问题。

1.2 钛白粉的光学性能

钛白粉在装饰纸中的不透明度和白色效果来源于钛白粉粒子的光学作用，即钛白粉的光散射能力。钛自粉的光散射能力包括对光的反射、衍射和折射，比较复杂，涉及颜料的粒径、分散、以及颜料的晶型结构等。[3]钛白粉的折射率是白色颜料中高的，因此，从理论上来说，它的遮盖力也是高的。但是二氧化钛颗粒大小、颗粒结构和分散程度影响其遮盖力。在大于可见光半波波长的范围内，粒径越细，分散性越大，则遮盖力越大，当平均粒径为0.2μm时，遮盖力大。

钛白粉是世界上最白的物质，1克足以把450cm2的面积涂得雪白。应用钛白粉的纸张，白度好、强度高、有光泽、薄而光滑、印刷时不穿透，在相同条件下不透明度比碳酸钙、滑石粉高10倍，重量也能减轻15%-30%。

1.3  钛白粉在装饰原纸行业的使用量

据不完全估计，国内用于装饰纸的钛白粉每年超过3万吨，装饰纸使用的钛白粉量是造纸行业中应用最多，远高于其它纸种，源于对房屋、高档家具的大量需求，装饰纸的用量逐渐上升，钛白粉的用量也在逐年递增。装饰原纸的钛白粉含量为20-40%，成本占30-50%。

2 装饰原纸加填工艺流程三种

2.1叩前加填工艺流程

装饰原纸叩前加填工艺流程，将钛白粉等填料与木浆（NBKP+LBKP）在碎浆池混合泵送至串联的磨浆机组共磨打浆（见图1）。

郝宁、张美云等人的研究表明，采用填料与纤维共磨方式加填的纸张中均存在细小纤维包裹缠绕填料的复合结构，在传统加填方式加填纸中则未发现。[4]

2.1叩后加填工艺流程

装饰原纸叩后加填打浆流程中，漂白硫酸盐针叶木浆（NBKP）与漂白硫酸盐阔叶木浆（LBKP）分别经过串联的磨浆机组进行打浆，钛白粉等填料在叩后池加入（见图2）。

2.3涂布加填工艺流程

装饰原纸涂布加填流程中，钛白粉等填料只需在涂布时涂在表面（见图3）。[5]

3 叩前加填磨浆磨片材质优选过程

佛山市高明鸿源纸业某装饰原纸生产线，使用叩前加填工艺流程，配置多台20英寸安德里兹双盘磨，用于木纤维和钛白粉等填料混合的浆料共磨打浆，该流程改变叩后加填工艺流程的不足，制得的钛白粉悬浮液与充分碎解的木浆（NBKP+LBKP）在碎浆池混合泵送至磨浆机共磨打浆（见图1），使流程大大缩短，减少了磨浆设备数量和电能消耗，解决了传统流程电耗高和钛白粉在纸浆中不易分散混合的问题，使木浆、钛白粉和颜料混合更均匀，相互间结合更紧密。在使用相同助留剂配方前提下，有助于提高装饰原纸遮盖力和钛白粉的留着率。钛白粉是较昂贵的原料，因为留着率的提高和动力消耗的降低，使生产成本得到降低。但是，高比例的钛白粉等填料加剧了对磨浆机核心部件磨片的磨损，这一现象没有看到相应的文献记载，也没有文献提出合适的解决方法。据此，南通华严磨片研究中心协同具有装饰原纸丰富生产经验的鸿源纸业技术团队，针对高填料纸浆共磨的磨粒磨损，比对多种磨片材质适应性，最终优选多元合金磨片替代进口不锈钢磨片，达到了理想效果，延长了磨片使用寿命。

3.1 叩前加填磨浆不同材质磨片的比较

3.1.1  不锈钢磨片波浪形磨损

如前述，钛白粉硬度较高，金红石型莫氏硬度6-6.5级，锐钛矿型莫氏硬度5.5-6.0级，不锈钢莫氏硬度仅5.5级，不锈钢磨片在添加钛白粉的纸浆打浆过程中，磨粒磨损是较常见的问题。本项目初期使用的进口原装不锈钢磨片价格昂贵，仅使用不到30天就出现剧烈的波浪形磨损，严重影响了打浆质量和效率。（见图4）

3.1.2  高铬铸铁和中铬铸铁磨片断齿和啮合状磨损

鸿源纸业技术团队在其它装饰原纸项目也对叩前加填共磨打浆的磨片材质进行过比较，高铬铸铁和中铬铸铁磨片具有较高的硬度，但是抗冲击韧性较低，磨片易断齿并伴随剧烈的啮合状磨损(见图5)，影响成浆均一性和正常生产。

3.1.3  陶瓷磨片脆性损坏

鸿源纸业技术团队在其它装饰原纸项目中，还曾经尝试过陶瓷磨片，其具有较高耐磨性，但是脆性也较高，磨片上机立即易损坏 (见图6)，未能够正常使用。

3.1.4  粗粒多元合金磨片磨损均匀延长了磨片使用寿命。

据上述几种材质磨片的应用情况，南通华严磨片研究中心协同鸿源纸业技术团队进行了深入的分析与研究，针对钛白粉四方晶系结晶形态和高划痕硬度特性，以及高填料纸浆共磨的磨粒磨损机理，比对多种磨片材质适应性，最终优选具有较高硬度和抗冲击韧性的粗粒多元合金磨片替代进口不锈钢磨片，打浆过程中，磨齿粗粒与微孔隙增加了摩擦力，促进了纤维的分丝帚化和纤维间的结合力。多元合金磨片经过特殊处理具有较高硬度和抗冲击韧性，杜绝了断齿、不耐磨等制约生产的问题，且消除了“锯齿状”磨损和 “蓬头”现象[6]，磨片使用周期定期观察，磨损均匀、平整，打浆电流稳定，使用全周期寿命内未出现意外断齿现象（见图7）。

优选磨片材质的同时，根据该生产线打浆工艺指标和硬件条件，充分考虑填料添加量、用浆量、打浆时间、设备动力配置及管线分布等方面因素，采用南通华严Soft fin磨片齿型，实际运行中降低双盘磨空载功率比例25%，通过量提高3.3%，打浆度提高2.7%，湿重提高7.1%，比进口磨片使用寿命提高80%，达到了理想效果，降低了易损件支出成本，并减少了停机维护的时间。

4 总结

本次磨片材质磨损对比和优化实践，针对叩前加填混合打浆的工艺特性，优选具有粗粒多元合金磨片替代进口不锈钢磨片，磨片磨损均匀、平整，打浆电流稳定，实际运行中增加通过量前提下，打浆度、湿重均同步得到提高，并大幅提高了磨片使用寿命，还改善了原纸的质量。