遼寧鑫達タルクグループ有限公司――曹心愚。
シリーズ第1回では、タルク粉の粉砕・ペースト化における省エネの4つの潜在的メカニズムを解説しました。本編では、鑫達タルクグループによる包括的な実験研究および工業化中試を基に、実際のデータでこれらのメカニズムの有効性を検証するとともに、その工業化応用における価値、課題、今後の方向性について分析します。
四、遼寧鑫達滑石集団に関する研究と実践
鑫達滑石集団は、自社が保有する高品質な滑石資源および先進的な粉末加工技術を活用し、上記のメカニズム仮説に基づいて一連の実験室での小規模試験および工業規模での中規模試験を実施しました。その目的は、滑石粉が粉砕にかかるエネルギー消費を実際に削減する効果を検証し、その作用メカニズムを探求することでした。
4.1 実験材料および方法
原料：として、シンダ・タリック・グループが製造する3種類の異なる規格の製紙用タリック粉を用いた：SD9043-A（中央径D50=10μm、片状構造が良好）、SD9043-B（中央径D50=5.0μm、片状度は普通）、SD9043-C（中央径D50=10μm、表面改質処理済み）。対照群には市販の普通重質炭酸カルシウム（GCC、中央径D50=10μm）および充填剤を含まない空白群を用いた。すべての実験用ペーストは、漂白硫酸塩針葉樹ペースト（NBKP）と漂白硫酸塩広葉樹ペースト（LBKP）を7:3の比率で混合した化学機械ペーストとした。方法：実験室におけるペースト研磨実験では、PFI研磨機（または実験室標準ペースト研磨機）を用い、ペースト濃度（10％）および研磨回転数（10,000回転）を一定にした条件下で、絶乾ペーストに対する質量パーセンテージとしてタルク粉を0％、5％、10％、15％の各組み合わせで添加した。研磨前後のスラグ率（SR：ペーストの濾水性能を評価する主要指標）、繊維長分布（FQA分析）、および単位研磨エネルギー消費量を測定した。
エネルギー消費の監視と分析：粉砕プロセス中の電流、電圧、および時間の正確な記録を行い、実際の消費電力を計算します。熱画像センサーを用いて粉砕盤表面の温度変化を監視し、無効なエネルギー消費を間接的に反映します。
繊維形態の観察：異なる充填剤を添加した後の繊維の表面形態、微細繊維化の程度、およびタルクの分布状態を走査型電子顕微鏡（SEM）を用いて観察した。
工業化のための中試：ある協力関係にある製紙工場の二段式ミルペースト機を用いて中試を行い、処理量は1日あたり5～10トンである。連続生産プロセスにおいて、タルク粉がミルペーストのエネルギー消費量、ペースト品質、およびその後の製紙性能に与える影響を調査する。
4.2 実験結果と分析
粉砕時のエネルギー消費量の変化傾向について：実験結果によると、充填剤を添加しない場合と比較して、適量のシンダ・タリック・グループSD9043-Aタリック粉（5％～10％）を添加することで、粉砕エネルギー消費量が顕著に低下し、最大で5％～12％の削減が得られた。SD9043-Bは片状度が低いため、省エネ効果はやや劣る（5％～7％）。SD9043-Cは表面改質により分散性が向上し、繊維との相容性も高まったため、省エネ効果はSD9043-Aと同等であり、添加量が15％と高値でも良好な省エネ効果を維持した。一方、未改質の微細粉末は凝集しやすく、エネルギー消費量がわずかに上昇するか、あるいは「消費増加」現象が生じる傾向があった。これに対して、重質炭酸カルシウム（GCC、中央値直径D50=10μm）の場合、同じ添加量でも粉砕プロセスにおけるエネルギー消費量にほとんど変化が見られず、わずかに増加する（約+2%～3%）傾向が見られた。これはGCCの角状の形態や高い硬度に関連している可能性がある[3]。
ペーストの品質と繊維の形態：タルク粉を添加したペーストの打浆度は空白群とほぼ同等またはわずかに向上したが、繊維の平均長の損失率は空白群よりも有意に低く、長繊維の割合も高かった。SEM観察により、タルク粉添加後の繊維表面には良好な微細繊維化が認められた。タルク粉の層状粒子は主に繊維表面に付着しているか、あるいは繊維ネットワークの隙間に充填されており、明らかな繊維切断は観察されなかった。これは、打浆度をほぼ同等に保ちつつ、タルク粉の添加により無効な繊維切断が減少し、繊維長が保護されたことを示しており、「応力分散および緩衝」効果と一致している。
工業化のパイロット試験結果：によると、パイロットラインにおいて10％のSD9043-Aタルク粉を継続的に添加したところ、二段式ミルのモーター電流は平均で約6.5％低下し、1トンのパルプあたりの電力消費量は約5.8kWh/t減少した。また、成形パルプの濾水性能も改善され、その後の製造工程における文化紙は、従来の強度指標を維持しつつ、不透明度および白度がわずかに向上し、パルプの緩み度が増加し、印刷適性も良好であった。
4.3 効果機構の初期検証
実験結果を踏まえ、シンダ・タリックグループの研究では、タリック粉の「潤滑および隔離効果」と「応力分散および緩衝効果」が、摩耗エネルギー消費を低減する主要なメカニズムであるとされている。片状のタリック粉は潤滑作用により摩擦発熱および無効功を減少させるとともに、低硬度特性により繊維を効果的に保護し、繊維の過度な切断や損傷によるエネルギー損失を低減する。表面改質タリック粉（SD9043-C）は、繊維との界面結合を改善することで潤滑および緩衝効果をさらに強化し、高添加量下でも依然として効果的な省エネを実現する。
五、タルク粉による粉砕消費電力の削減の工業化応用の展望と課題
5.1 应用の展望
直接的な経済効果は顕著である：粉砕は製紙工場における主要なエネルギー消費項目であり、粉砕消費電力がわずか5％～10％しか削減されなくても、中規模の製紙工場では年間で数十万円から数百万元もの電気代の節約が可能である。
製紙品質と生産効率の向上：エネルギー消費を削減するだけでなく、タルクは製紙のいくつかの重要な性能（パウダーパスシビリティ、不透明度、印刷適性など）を改善し、企業が高付加価値製品を開発するのに役立ちます。
グリーン製造および持続可能な発展戦略に合致しています。エネルギー消費の削減は炭素排出量の減少を意味し、現在の国の「ダブルカーボン」目標における製造業の省エネ・排出削減要件に適合します。また、企業の社会的責任感とグリーンイメージの向上にも寄与します。
タルク粉の製紙分野における応用価値を拡大する：タルク粉を単なる「充填剤」から「機能性助剤／省エネ材料」へと昇華させることで、製紙業界における市場シェアの確立と拡大が促進される。
5.2 面臨する課題
最適な添加量および配合の決定 ： タルク粉の省エネ効果は、その特性（粒径、薄片状の形状、硬度、表面処理）、スラリーの種類、粉砕設備のパラメータなど、さまざまな要因によって影響を受ける。そのため、異なる紙種や生産条件に応じて、精密な配合最適化および工程調整が必要である。
後続工程への影響評価：初期の研究では成紙品質に積極的な影響があることが示されているが、長期的かつ大規模な適用に際しては、製紙機の湿部化学反応、助留・助濾システム、紙の耐久性などに与える可能性のある潜在的な影響について体系的に評価する必要がある。
コストパフォーマンスの総合的な評価：タルク粉自体の価格は高額ですが、その省エネ効果を考慮すると、総合的なコストパフォーマンスを正確に算出する必要があります。
市場の認識と受容度：タルク粉の「省エネ」機能を新たな売りとして位置づけるためには、業界全体での広範な宣伝活動や成功事例の紹介が不可欠であり、従来の認識を変える必要がある。
六、結論と展望
本研究は遼寧鑫達滑石集団有限公司の実践を基に、製紙のミルペースト製造工程における滑石粉が消費電力を低減する「見えない」効果について体系的に検討した。研究結果、滑石粉は単なる製紙工程における不活性な充填剤にとどまらず、その特有の片状構造、低硬度および表面特性により、「潤滑と隔離」や「応力分散・緩衝」といったメカニズムを通じて、ミルペースト製造過程での無駄な摩擦や繊維損傷を効果的に抑制し、消費電力を大幅に削減することが明らかになった。鑫達滑石集団の実験データによると、特定の条件下で高品質な滑石粉を添加することで、ミル消費電力が5％～12％低下し、同時に製紙品質の向上も実現している。
この発見は、製紙業界における省エネ・低消費の新たな道を開くとともに、タルク粉の製紙分野での応用価値に新たな意義をもたらしました。今後、シンダ・タルクグループは関連研究をさらに深化させ、以下の重点を進めます。1）タルク粉の特性・粉砕工程・省エネ効果の間の定量的関係モデルの構築；2）異なる紙種および粉砕設備に応じた専用タルク粉製品とその応用技術の開発；3）長期的な産業化応用における効果の追跡と包括的評価の実施。また、より多くの製紙企業との協力を通じて、このグリーン・省エネ技術の業界内での広範な普及を推進し、製紙産業の持続可能な発展に貢献していきます。
参考文献
[1] 陳克復。製漿製紙工学全書 [M]。北京：中国軽工業出版社、2001年。
[2] 劉温霞、邱化玉。製紙における湿部化学の原理とその応用 [M]。北京：中国軽工業出版社，2010。
[3] 張美雲ら。製紙用充填剤および顔料 [M]。北京：中国軽工業出版社，2015。
タリック粉の粉砕スラリーにおける省エネの理論的メカニズムの解明から、実験室および産業化における二重の実証検証、さらには業界での実用化の展望と課題分析に至るまで、本シリーズはシンダ・タリックグループの研究実績を基に、製紙の粉砕スラリー工程におけるタリック粉の「見えない」省エネ効果を体系的に解明しました。この研究により、タリック粉は従来の製紙用充填剤から「省エネ型機能材料」へと高度化されただけでなく、製紙業界におけるコスト削減と効率向上、グリーンで持続可能な発展の実現に向けた新たな実践的道筋を提供しました。この技術が業界内で広く普及し、さらに深化した応用が期待されます。
