第 26 卷 第 2 期
几种填料的物理特性及其在造纸中的应用比较
从图 2 可以看出
，滑石粉和 GCC 的粒度分布比
较宽
，均匀指数都比较小，且滑石粉的粒径较大，晶
形为片状
，在水中沉降时阻力比其他填料大，另外，
滑石粉具有疏水性
，测定粒径时误差相对较大，需要
添加表面活性剂。PCC 和 TiO
2
粒度分布比较窄
，均
匀指数都比较高
，且 TiO
2
具有较小的粒度。硫酸钡
的粒度分布在 5 种填料中处于中间段
，均匀指数较
GCC、滑石粉高
，较 PCC、TiO
2
低
，在几种填料中，
硫酸钡的粒径最小。作为填料
，过大和过小的颗粒都
易流失
，且粒度太大或太小都不利于光的散射。
2. 2
几种填料在造纸中的应用比较
实验设定纸样定量为 25 g / m
2
，填料添加量相对
于绝 干 浆 为 5% 、10% 、15% 、20% 、25% 、30%
，
疏解后的浆料在搅拌下加入填料使混合均匀
，再依次
加入 1%
（ 相对于绝干浆） 阳离子淀粉、0. 03% （ 相
对于绝干浆
） 阳离子聚丙烯酰胺及硅溶胶微粒助留
体系
，在 RK-2A 型实验室快速抄片器中抄片。
2. 2. 1
填料对纸张紧度的影响
紧度是影响纸张不透明度的基本性质。紧度的大
小相对说明了纸张中实体部分与孔隙
（ 空气） 部分
比率的大小。若纸张紧度较低
，即纤维交织后存在若
干孔隙
，内有空气，会对光线产生漫反射而使不透明
度增加
； 若提高纸张紧度，增加了纤维间的光学接触
面积
，降低了分散光线，从而降低了纸张不透明度。
当然纸张紧度的提高如果是靠填料的加填就另当别论
了
，因为填料的加入使得散射界面变多，不透明度反
而是增加的。
图 3
不同填料对纸张紧度的影响
从图 3 可以看出
，随着加填量的增加纸张的紧度
呈上升的趋势
，因为随着加填量的增加，由纸张内挤
出的空气变多
，纸层中空气介质减少，纸张紧度变
大。从图 3 还可以看出
，硫酸钡加填纸张的紧度最
高
，因为硫酸钡的粒径最小，可以更好地填充在纤维
之间的空隙内。除了硫酸钡
，TiO
2
加填的纸张紧度
也较高
，也是因为 TiO
2
的粒径相对较小。而滑石粉
的粒径虽然较大
，但是其加填纸张的紧度高于 PCC
加填纸张
，这可能由于滑石粉是片状结构造成的。
2. 2. 2
填料对纸张不透明度的影响
未加填的纸张主要是由纤维和空气组成
，空气存
在于纤维间的孔隙中
，由于纤维与空气的折射率不
同
，因此当光束照射到纸张表面时，有部分光在纤维
与空气界面上发生散射
，赋予纸张较低的不透明度，
这样的纸在印刷过程中易透印。在纸张中加入折射率
大于纤维的填料后
，增加了纸张内部的光散射界面，
即增加了填料与纤维间和填料与空气间的界面
，填料
与空气的折射率相差较大。因此光线在填料与空气界
面上得到最大散射
，不透明度增加。
从图 4 可以看出
，随着加填量的增加不透明度呈
上升趋势
，且 TiO
2
加填的纸张不透明度明显高于其
他填料
，TiO
2
的折射率较其他填料高出很多
，这是
TiO
2
加填的 纸 张 具 有 高 效 的 光 学 性 能 的 主 要 原 因。
滑石 粉 加 填 的 纸 张 不 透 明 度 最 小
，PCC、硫 酸 钡、
GCC 介于 TiO
2
和滑石粉之间
，这和几种填料测定出
的折射率呈一一对应的关系
，折射率高的填料应用于
造纸中
，所抄出纸张的光学性能也较高。虽然不透明
度的增加满足了纸张光学性能的要求
，而且在低定量
纸中
，为了最大程度地节约资源、降低成本，提高加
填量是必然趋势
，但是加填比例的增大将造成纸张强
度和挺度的下降
，且如果留着不好势必会造成湿部系
统沉积物的增加。因此
，如何选择填料和填料用量的
多少是一个需要综合考虑的问题。
图 4
不同填料对纸张不透明度的影响
2. 2. 3
填料对纸张灰分的影响
在其他条件相同的情况下
，不同填料加填纸张
的灰分大 小 可 以 间 接 的 反 应 填 料 在 纸 张 中 的 留 着
情况。
从图 5 可以看出
，TiO
2
和硫酸钡加填纸张的灰
分含量较高且不相上下。TiO
2
的粒径很小
，造纸填
料在纸张中的留着主要依靠机械截留和胶体吸附
，填
料粒径较小时靠机械截留是很困难的
，但是从图 5 可
以看出
，TiO
2
的留着率较高
，说明 TiO
2
和纤维间存
在较强的化学吸附
，否则相对于其他填料有较高的留
着率是不可能实现的
［3-4］
。资料表明
［5-6］
，由于 TiO
2
表面钛原子配位数的不饱和性
，吸引了水分子以满足
1
3