增加填料用量而又不影响纸张性质,人们提出改变填料的结构,使它们的行为更类似纤维。这样的填料会有更高的留着率,同时也不会对纸张性质和纸机的运转性能有负面影响,这样就有可能用更多的填料取代价格较贵的纤维。纤维状硅灰石是一种链状偏硅酸钙矿物,分子式为CaSiO3或Ca3(Si3O9),理论化学成分为SiO2含量40%~50%,CaO含量45%~50%,Al2O3含量2%~5%,MgO含量2%~5%,在其形成过程中Ca有时被Fe、Mn、Ti、Sr等离子部分置换而呈类质同象体。硅灰石分为α晶型和β晶型,α晶型通常为粒状和粉状,长径比为5:1,β晶型通常为纤维状和针状,甚至微小颗粒也保持纤维状结构,长径比20:1,高可达30:1;纤维状硅灰石的白度和折光率较高,形态结构与传统填料不同,表现出类似纤维的某些性能,可替代传统填料应用于新闻纸、胶版纸、书写纸等印刷文化用纸中。
目前,纤维状硅灰石在造纸中的应用研究主要集中在纤维状硅灰石和改性硅灰石对成纸各项性能指标的影响上。研究表明,打浆对木浆加填硅灰石有一定的改善效果,纸浆打浆度为48°SR~52°SR时,硅灰石替代木浆成纸强度大。当加填量为35%时成纸强度性能仍能满足一般包装类用纸的要求。
当加填量低于40%时,硅灰石留着率在70%以上。改性硅灰石应用在新闻纸中可极大改善再生新闻纸的白度、不透明度和适印性。加入10%~15%的改性硅灰石的新闻纸(定量44~47g/m2)具有高白度(58%~60%)、高强度(裂断长3800~4000m)和高不透明度(95%~97%)。同时具有高达90%的留着率、高滤水性。由于硅灰石呈针柱状,作为填料加入与碳酸钙相比,可与植物纤相互交织,形成网状结构,在添加相同比例填料下,加入硅灰石矿物复合纤维纸张的灰分明显高于碳酸钙填料。当硅灰石加入量为30%时,除伸长率外,纸张性能也比添加20%的碳酸钙的纸张性能高,填料的留着率也明显高于其他填料。