原纸及原纸板的填料

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《涂布加工纸技术手册》第217页（8815字）

填料对原纸及原纸板来说，起改善不透明度、白度等作用，对特殊的原纸起调节燃烧的作用，还有起涂料吸收的调节作用。有的场合加入填料对纸张挺度或柔软度起着影响。在提高纸张白度中，多用白色填料比多用白色纤维更经济。而在涂布加工历史上，很少为了经济问题在原纸或原纸板内多加填料，这是考虑到用高填料会影响对涂料吸收性、涂布成纸的松厚度、挺度等等。所以一般原纸和原纸板中使用填料量是有限的，一般用量不超过对纤维配料质量的10%。但近年来由于中性、碱性施胶加填、纸机成形技术发展、填料品种及其细度、折光率的变化等等，例如铜版原纸采用中性或碱性施胶后，其填料用量也超过以上10 %的界限。另外这几年在欧洲有的公司已开发将SC纸高填料率的技术与FCO高不透明度低量涂布工艺结合起来，达到质量维持高档、生产成本降低的效果。这样一来，原纸、原纸板使用填料技术的研究，以及湿部化学中提高填料留着率研究在涂布纸及涂布纸板领域内显得愈来愈重要起来。

1)填料种类与其特性

填料是像高岭土一样的天然物及沉降性碳酸钙、二氧化硅等，经工业性调制而成的这几大类填料，大部是无机物。近年来纸的轻量化对策中，已有有机填料被开发。表3-25是主要填料种类和其特性，这中间内添加填料较多。除高岭土、滑石粉、沸石等以外还有碳酸钙、二氧化硅等。表3-26所示为原纸及原纸板有关品种的填料添加率，按照纸种、填料种类的不同，其添加率、添加目的不同。总的对填料的要求是①白度高；②折光率大；③没有粗大粒子(10μm以上不准有)，粒子大小及粒度分布适当；④化学不活泼性及水不溶性；⑤对纸机网等损伤少；⑥价格便宜等。

表3-25 主要填料特性

表3-26 原纸、原纸板有关纸填料使用量

2)填料特性及其添加影响

表3-27是将滑石粉、高岭土等加以施胶剂、硫酸铝一起内添加时纸的不透明度及灰分测定而得的结果。NO．1～7为平均粒径3．8～9．7μm的内添加滑石粉；NO．8用的是平均径为2．3μm的涂布高岭土；NO．10～11用的是高岭土表面用滑石粉特殊处理的填料；NO．12是滑石粉70%，高岭土30%为比例的填料使用结果。不透明度以NO．8添加高岭土的值高，滑石粉添加的例，不透明度要低若干。填料粒径给予灰分存留有影响，故NO．8、NO．9灰分存留就差。又填料对造纸机抄网的磨损，以高岭土为显着，这是因为它SiO₂含量多。

表3-27 填料特性与其添加影响

*在高岭土表面用滑石粉特殊处理物质。

3)填料的定着机理

填料在纸上定着的机理有种种说法，有的地方没有定论，一般概念是①过滤的存留；②机械的存留；③胶体又絮凝的存留，一般以这三个因素来考虑。

(1)说为网上纤维层形成时纤维作为一种滤材，在那里填料粒被考虑产生存留；

(2)说不受絮凝法则支配，填料粒子不完全进入纤维内部(往往是指纤维絮凝圈内层)，而是在纤维表面的累积；

(3)说填料的定着与硫酸铝等定着剂及其它存留剂有关系之说。

填料留存的机理不单纯是物理的、机械的作用，铝离子、纸增强剂等的电荷与填料定着有关而考虑的，实际填料在纤维上的存留而言，以上三方面的相互关系作用，是实践中考虑的基础。

4)填料存留的影响因素

填料存留的因素①纸定量的增加；②打浆或磨浆的促进；③施胶剂纸中增强剂的正确使用；④白水箱循环量的增加；⑤在纸机网上剧烈脱水；⑥定着后少搅拌；⑦纸浆液入口浓度高等。

反之存留逆向低下的因素①抄造纸车速增加；②真空吸水系统急剧吸引；③纸机振动回数增加；④网孔放大；⑤施胶剂，纸张增强剂，存留剂等使用不适当等。

纸浆种类也对填料存留有影响，一般按棉短绒浆→硫酸盐浆→亚硫酸木浆→杂木木浆顺次填料的存留低下来，种种存留向上的药品在研究改进中。淀粉、阳性淀粉、植物胶质、聚乙撑多胺、聚丙烯酰胺、阳离子石棉等的使用，能使填料存留率增加。

5)填料加入对原纸质量影响例

表3-28 工厂填料存留例

这里的实例是计量薄膜压榨(MFP，Metering Film Press)领域内涂布纸原纸的填料加入的质量影响。计量薄膜涂布纸是于1992年首次投放欧洲市场的，在这以后，此工艺迅速发展，目前常用做新闻纸的超压光纸(SC纸)涂布后升级的一种低成本方法。MFP涂布方法与刮刀涂布相比，此方法所施加的机械应力较小，如此可减少断纸现象，因而可提高生产效率3%～5%，或者纸张生产厂家也可以使用填料含量较高的较低强度或浆料成本较低的原纸，这样经MFP涂布后的产品具有更好的纤维覆盖率的异形涂层。实验优化了原纸，改善了成品印刷质量。实验是在车速1800m／min的中试涂布机上进行的，原纸是含有机械木浆在普通商业化的纸机上生产的，实验结果说明，两个原纸质量——平滑度(通过预压光获得)及填料含量——是主要影响成纸和印刷质量的因素。而预压光(Precalendering)，并不改善原纸表面粗糙度或有意义地增加其光泽度，而是改善了涂布量的分配(distribution)，这样就较好改善了成纸印刷质量，当原纸填料含量增加时，涂布纸的涂布量的分配有所改善。预压光也微缩了这种涂布纸的印刷粗糙度。增加原纸填料含量的水平，能降低纸面粗糙及印刷花斑(mottle)，同时改善涂布纸光泽度和印刷光泽度。实验结果建议使用优化涂料及预压光，由高含填的原纸，并在MFP涂布机上涂布生产的涂布纸成品能与标准胶版用的LWC纸相竞争。

表3-29 三种加填水平的预压原纸质量

表3-30 试验(1)及试验(2)涂料组成

图3-70～图3-78表明，涂布量分配是在激光试验器(Laser Probe)上测定的，其操作条件：压迹数20；压迹长度58mm；压迹间距离3mm；垂直范围2．5μm；取样距离20μm；试验速度0．5mm／s。

图3-70 MFP涂布量分配，两种填料含量水平及预压光与不压光对比

图3-71 MFP涂布用含有三种不同填料水平，压光与不压光的原纸表面粗糙度

图3-72 MFP涂布用含有三种不同填料水平，压光与不压光原纸的纤维粗糙度

图3-73 MFP涂布纸与LWC涂布纸纤维粗糙度比较

MFP原纸经预压光填料含量10%与20%，MFP涂布量8g／m²和10g／m²；LWC刮刀涂布涂布量10g／m²。

图3-74 用预压光，填料含量10%和20%的原纸经MFP 8g／m²和10g／m²涂布的纸，与涂布量10g／m²刮刀涂布LWC纸在涂布量波动上的比较(测定波长1～8mm)

图3-75 用预压光，含填料10%和20%的原纸涂成的MFP涂布纸(涂布量8g／m²与10g／m²)与LWC(涂布量10g／m²)纸在表面粗糙度的比较

图3-76 用预压光，含填料量各10%及20%原纸涂布的MFP纸(涂布量8g／m²和10g／m²)与LWC(涂布量10g／m²)在涂布后光泽度对比

图3-77 MFP涂布纸(预压光原纸，原纸含填料量10%和20%，8g／m²和10g／m²涂布量)与刮刀涂布后LWC纸(10g／m²涂布量)在印刷花斑(黑色中间色调)上的对比

图3-78 MFP涂布纸(原纸预压光，含填料10%及20%，涂布量8g／m²与10g／m²)与涂布量10g／m²刮刀涂布LWC纸在印刷光泽度上的对比

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