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1、第三章 非纤维添加物质的应用本讲稿第一页，共二十五页一、加填的目的和作用一、加填的目的和作用1、改变纸的光学性质 纤维素的折光率为1.53，(滑石粉1.57,瓷土1.55）填料的折光率和光散射系数均大于纤维素。通过改变折光率和光散射系数，增加纸页的不透明度和亮度，并防止透印。加 填本讲稿第二页，共二十五页 理想填料的粒度，相当于测量光速波长（457nm）的一半，即250nm。本讲稿第三页，共二十五页2、改善纸页的表面性能和印刷适性加填可以改善纸页的平滑度和匀度，提高纸页的吸收性和吸墨性，并降低纸页的保水性和变形性。3、赋予纸页某些特殊功能如卷烟纸加碳酸钙，改进透气性，调节燃烧速度。导电纸加入碳
2、黑，以获得导电性。本讲稿第四页，共二十五页4、节省纤维原料，降低生产成本 填料的价格是几分钱1kg，而纤维原料的价格是几元钱1kg。因此加填可大大节约纤维用量，并大大降低生产成本。当然，填料的加入量也不能过大，否则会大大降低纸页的强度指标。本讲稿第五页，共二十五页 二、填料性能指标1、粒度及其分布（小于2m的百分率）；2、白度（或亮度）、光泽度；3、相对密度、在水中的溶解性；4、折光率、光散射系数；5、化学稳定性；6、价格。本讲稿第六页，共二十五页几种填料的性质本讲稿第七页，共二十五页三、常用填料（Fillers）1 1、滑石粉（、滑石粉（TalcTalc）在国内使用最为广泛，在国内使用最为广
3、泛，白度较高（白度较高（96.8%96.8%），），粒子呈鳞片状，有皂滑粒子呈鳞片状，有皂滑的手感。可提高纸页的的手感。可提高纸页的平滑度和匀度，改善印平滑度和匀度，改善印刷适性。对施胶的影响刷适性。对施胶的影响较小，价格低廉。较小，价格低廉。本讲稿第八页，共二十五页 2 2、瓷土（、瓷土（ClayClay）又称高岭土。使用又称高岭土。使用较广泛。除折光率较较广泛。除折光率较低外，其余性能与滑低外，其余性能与滑石粉相似。此外，瓷石粉相似。此外，瓷土加填对纸页的强度土加填对纸页的强度指标影响较大。指标影响较大。本讲稿第九页，共二十五页3、碳酸钙（Calcium Carbonate）用于造纸加填用
4、的主要有两种：天然碳酸钙天然碳酸钙 研磨碳酸钙、白垩研磨碳酸钙、白垩（ee）（）（Grinding Grinding limestone,GCClimestone,GCC）人造碳酸钙人造碳酸钙 沉淀碳酸钙沉淀碳酸钙（Precipitated Precipitated Products Made Products Made Synthetically,PCCSynthetically,PCC）本讲稿第十页，共二十五页研磨碳酸钙(Limestone,GCC)本讲稿第十一页，共二十五页 沉淀碳酸钙（PCC）沉淀碳酸钙有三种结构：沉淀碳酸钙有三种结构：1)1)针状体（霰石，针状体（霰石，aragoni
5、te PCCaragonite PCC）2)2)偏三角面体偏三角面体（scalenohedral PCCscalenohedral PCC）3)3)菱形六面体菱形六面体（rhombohedral PCCrhombohedral PCC）本讲稿第十二页，共二十五页 偏三角面体PCC 菱形六面体PCC本讲稿第十三页，共二十五页4、二氧化钛（Titanium Dioxide）二氧化钛又名钛白粉，二氧化钛又名钛白粉，是一种高级填料，其白是一种高级填料，其白度高（度高（95%95%），粒度小），粒度小（0.15-0.30.15-0.3），具有较高），具有较高的光泽度和光散射系数，的光泽度和光散射系数，覆
6、盖力强，能显著地增覆盖力强，能显著地增加纸页的白度和不透明加纸页的白度和不透明度。度。本讲稿第十四页，共二十五页四、填料的选用1、书写纸、有光纸等一般纸种，应选用价廉且能满足质量要求的普通填料；2、薄型字典纸（40g/m2以下），可采用质量良好的二氧化钛填料。加填示例见教材表22（95页）本讲稿第十五页，共二十五页五、填料留着率 填料留着率的影响1、纸张的质量；2、产品的成本；3、抄造工艺；4、系统封闭与白水回用；5、环境保护。本讲稿第十六页，共二十五页（一）纸张填料留着率 纸张填料留着率是指纸张种所含的填料量与加入纸料中的填料量的百分比值。（1）近似值：A R=-x 100%(2-5)B本讲
7、稿第十七页，共二十五页式中：R-纸张填料留着率，A-绝干纸中填料的含量，B-绝干纸料中填料的含量，注意：该式中未考虑填料的灼烧量、纤维本身灰分以及纤维的流失量等因素。其计算结果数值偏高。本讲稿第十八页，共二十五页（2 2）精确值：）精确值：0.94(A-C)(100-B-D)0.94(A-C)(100-B-D)R=-(2-6)R=-(2-6)(B-C)(100-A-D)(B-C)(100-A-D)C-C-纤维本身所含的灰分，纤维本身所含的灰分，D-D-填料灼烧减量，填料灼烧减量，0.94-0.94-抄纸后纸浆的得率及纤维原料和胶料中抄纸后纸浆的得率及纤维原料和胶料中 的灰分平均含量的总修正系数
8、。的灰分平均含量的总修正系数。本讲稿第十九页，共二十五页(二)填料留着机理 1 1、机械截留说：、机械截留说：认为填料是由机械认为填料是由机械过滤作用，截留在纸浆过滤作用，截留在纸浆滤层内的。因而纸张的滤层内的。因而纸张的定量越大，纤维的滤层定量越大，纤维的滤层越厚，填料的颗粒越大，越厚，填料的颗粒越大，则留着率也越高。但无则留着率也越高。但无法解释细小颗粒留着率法解释细小颗粒留着率高的原因。高的原因。本讲稿第二十页，共二十五页填料留着机理 2 2、胶体吸附说：、胶体吸附说：认为填料粒子在认为填料粒子在水中带有负电荷，并水中带有负电荷，并吸附铝离子转变带正吸附铝离子转变带正电荷，与带负电荷的电
9、荷，与带负电荷的纤维吸附并沉积在纤纤维吸附并沉积在纤维的表面上。在等电维的表面上。在等电点附近，胶体易于絮点附近，胶体易于絮聚，从而利于填料留聚，从而利于填料留着。着。本讲稿第二十一页，共二十五页填料留着机理综上所述：填料留着是机械截留和胶体吸附双重作用的结果。而在某些情况下，吸附的作用更为重要。本讲稿第二十二页，共二十五页（三）填料留着的影响因素 （提高留着率）提高留着率）纸页定量和厚度增加纸浆打浆度提高施胶中硫酸铝用量的适当增加纤维长度的提高白水用量的增加纸料温度的提高上网浓度的提高在纸料中加入助剂本讲稿第二十三页，共二十五页填料留着的影响因素（降低留着率）降低留着率）纸机车速的提高操作真空度提高（真空箱、真空伏辊和 真空压榨辊等处）纸机网部振幅与频率的增大纸机成型网网目增大上网浓度降低本讲稿第二十四页，共二十五页高加填纸的发展趋势 高加填纸也是一高加填纸也是一个造纸科学研究的热个造纸科学研究的热点课题。如点课题。如9090年代中，年代中，国外学者采用纤维胞国外学者采用纤维胞腔加填法（腔加填法（In Situ In Situ Lumen LoadingLumen Loading），），以提高加填率和降低以提高加填率和降低纸页强度的损失。纸页强度的损失。本讲稿第二十五页，共二十五页