几种填料的物理特性及其在造纸中的应用比较

第 26 卷 第 2 期

后检测纸张的各项物理性能。

1. 2. 6

印刷透印值的测定

采用 Spectro Eye 分 光 光 度 计 测 定 印 刷 品 的 透

印值。

2

结果与讨论

2. 1

理化分析

2. 1. 1

填料密度和折射率的测定

矿物型造纸填料的密度要求相对较高

，不易溶解

于水

，填料密度和纸浆纤维的密度不宜相差太大，否

则易在湿部产生沉积

，造成湿部过程问题，也会影响

到纸张匀度、平滑度和不透明度。折射率是由填料的
化学成分和分子晶格结构决定的一项基本性质。纤维
的折射率为 1. 55

，填料本身的折射率越高，与纤维

的折射率相差越大

，则在纤维-填料界面上光的散射

能力越强

，加填到纸张中可以提高纸张的光学性能，

如提高不透明度

，降低印刷透印程度。

采用阿基米德浸液置换法

，配合专用比重瓶和比

重天平

，测得了实验所用 5 种填料的密度 （ 见表 1） 。

从表 1 可以看出

，硫酸钡的密度几乎是碳酸钙的 2

倍

，也远高于其他填料，显然不适合上浆浓度低、匀

度要求高的低定量印刷纸抄造工艺。

表 1

几种填料的密度和折射率

填料

PCC

GCC

硫酸钡

TiO

2

滑石粉

密度 / g·cm

－ 3

2. 4

2. 5

4. 5

3. 8

2. 8

折射率

1. 66

1. 61

1. 65

2. 56

1. 57

TiO

2

具有较高的折射率

，在定量要求较低的纸

张中加填 TiO

2

是个很好的选择

，相对其他填料只需

要较少的量就可以达到同样的光学性能

，但 TiO

2

的

价格也是加填时必须权衡的问题。滑石粉具有较低的
折射率

，对于高光学性能要求的低定量纸张，滑石粉

作为填料难以达到不透明度的要求。

因此

，根据填料的密度和折射率测定数据，结合

低定量印刷纸的性能要求

，加填选用 TiO

2

、碳酸钙、

或 TiO

2

与碳酸钙混合物较为合适。

2. 1. 2

填料比表面积的测定

填料的比表面积越大提供的散射界面越多

，从而

有利于提高加填纸张的光学性质

，同时由于增加纸张

的吸墨性而提高纸张的适印性。

经比表 面 积 及 介 孔 / 微 孔 分 析 仪 测 定

，根 据 等

温物理 吸 附 的 静 态 容 量 法 的 原 理 计 算 得 到 TiO

2

、

PCC、硫酸钡、GCC 和 滑 石 粉 的 比 表 面 积 分 别 为

：

8. 5979 m

2

/ g、5. 8439 m

2

/ g、5. 1613 m

2

/ g、2. 2794

m

2

/ g 和 0. 7522 m

2

/ g。

从实验吸附过程中相对压力和吸附量的关系曲线

（ 见图 1） 可以看出，填料吸附曲线具有很好的相关
性。几种填料中 TiO

2

具有较大的吸附量

，滑石粉的

吸附量最小

，这可间接反映出 TiO

2

的比表面积最大

，

而滑石粉的比表面积最小。

图 1

几种填料比表面积的对比

2. 1. 3

填料粒径分析

填料粒径的大小、粒度分布和填料粒子的聚集程

度对填料的光学性质有很大影响。在相同的纸张定量
和加填量下填料粒度越均一、粒径越小所能提供的散
射界面就越多

，散射能力越大，光反射的次数增加，

纸张不透明度也就越高。填料粒度分布范围较窄的且
在纸张中均匀分布时

，有助于提高光的散射能力。

图 2

几种填料的粒径分布

0

3