制浆造纸原理与工程
第三章 非纤维添加物质
的应用（二）
制浆造纸原理与工程
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
制浆造纸原理与工程
理想填料的粒度，相当于测量光速波
长（ 457nm）的一半，即 250nm。
制浆造纸原理与工程
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。导电纸加入碳黑，以获得导
电性。
制浆造纸原理与工程
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。
制浆造纸原理与工程
二、填料性能指标
1、粒度及其分布（小于 2?m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。
制浆造纸原理与工程
几种填料的性质
制浆造纸原理与工程
三、常用填料（ Fillers）
1、滑石粉（ Talc）
在国内使用最为广泛，
白度较高（ 96.8%），
粒子呈鳞片状，有皂滑
的手感。可提高纸页的
平滑度和匀度，改善印
刷适性。对施胶的影响
较小，价格低廉。
制浆造纸原理与工程
2、瓷土（ Clay）
又称高岭土。使
用较广泛。除折光率
较低外，其余性能与
滑石粉相似。此外，
瓷土加填对纸页的强
度指标影响较大。
制浆造纸原理与工程
3、碳酸钙（ Calcium Carbonate）
用于造纸加填用的主要有两种：
天然碳酸钙－－
研磨碳酸钙、白垩（ e\）
（ Grinding limestone,
GCC）
人造碳酸钙－－
沉淀碳酸钙
（ Precipitated
Products Made
Synthetically,PCC）
制浆造纸原理与工程
研磨碳酸钙 (Limestone,GCC)
制浆造纸原理与工程
沉淀碳酸钙（ PCC）
沉淀碳酸钙有三种结构：
1) 针状体（霰石，
aragonite PCC）
2) 偏三角面体
（ scalenohedral PCC）
3) 菱形六面体
（ rhombohedral PCC）
制浆造纸原理与工程
偏三角面体 PCC 菱形六面体 PCC
制浆造纸原理与工程
4、二氧化钛 （ Titanium Dioxide）
二氧化钛又名钛白
粉，是一种高级填料，
其白度高（ >95%），
粒度小（ 0.15-0.3），
具有较高的光泽度和光
散射系数，覆盖力强，
能显著地增加纸页的白
度和不透明度。
制浆造纸原理与工程
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 2－ 2（ 95页）
制浆造纸原理与工程
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。
制浆造纸原理与工程
（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
制浆造纸原理与工程
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。
制浆造纸原理与工程
（ 2）精确值：
0.94 (A-C) (100-B-D)
R = ---------------------------- (2-6)
(B-C) (100-A-D)
C----纤维本身所含的灰分，％
D----填料灼烧减量，％
0.94----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。
制浆造纸原理与工程
(二 ) 填料留着机理
1、机械截留说：
认为填料是由机械
过滤作用，截留在纸
浆滤层内的。因而纸
张的定量越大，纤维
的滤层越厚，填料的
颗粒越大，则留着率
也越高。但无法解释
细小颗粒留着率高的
原因。
制浆造纸原理与工程
填料留着机理
2、胶体吸附说：
认为填料粒子在
水中带有负电荷，并
吸附铝离子转变带正
电荷，与带负电荷的
纤维吸附并沉积在纤
维的表面上。在等电
点附近，胶体易于絮
聚，从而利于填料留
着。
制浆造纸原理与工程
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。
制浆造纸原理与工程
（三）填料留着的影响因素
（ 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
制浆造纸原理与工程
填料留着的影响因素
（ 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
制浆造纸原理与工程
高加填纸的发展趋势
高加填纸也是一
个造纸科学研究的热
点课题。如 90年代中，
国外学者采用纤维胞
腔加填法（ In Situ
Lumen Loading），
以提高加填率和降低
纸页强度的损失。
第三章 非纤维添加物质
的应用（二）
制浆造纸原理与工程
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
制浆造纸原理与工程
理想填料的粒度，相当于测量光速波
长（ 457nm）的一半，即 250nm。
制浆造纸原理与工程
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。导电纸加入碳黑，以获得导
电性。
制浆造纸原理与工程
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。
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二、填料性能指标
1、粒度及其分布（小于 2?m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。
制浆造纸原理与工程
几种填料的性质
制浆造纸原理与工程
三、常用填料（ Fillers）
1、滑石粉（ Talc）
在国内使用最为广泛，
白度较高（ 96.8%），
粒子呈鳞片状，有皂滑
的手感。可提高纸页的
平滑度和匀度，改善印
刷适性。对施胶的影响
较小，价格低廉。
制浆造纸原理与工程
2、瓷土（ Clay）
又称高岭土。使
用较广泛。除折光率
较低外，其余性能与
滑石粉相似。此外，
瓷土加填对纸页的强
度指标影响较大。
制浆造纸原理与工程
3、碳酸钙（ Calcium Carbonate）
用于造纸加填用的主要有两种：
天然碳酸钙－－
研磨碳酸钙、白垩（ e\）
（ Grinding limestone,
GCC）
人造碳酸钙－－
沉淀碳酸钙
（ Precipitated
Products Made
Synthetically,PCC）
制浆造纸原理与工程
研磨碳酸钙 (Limestone,GCC)
制浆造纸原理与工程
沉淀碳酸钙（ PCC）
沉淀碳酸钙有三种结构：
1) 针状体（霰石，
aragonite PCC）
2) 偏三角面体
（ scalenohedral PCC）
3) 菱形六面体
（ rhombohedral PCC）
制浆造纸原理与工程
偏三角面体 PCC 菱形六面体 PCC
制浆造纸原理与工程
4、二氧化钛 （ Titanium Dioxide）
二氧化钛又名钛白
粉，是一种高级填料，
其白度高（ >95%），
粒度小（ 0.15-0.3），
具有较高的光泽度和光
散射系数，覆盖力强，
能显著地增加纸页的白
度和不透明度。
制浆造纸原理与工程
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 2－ 2（ 95页）
制浆造纸原理与工程
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。
制浆造纸原理与工程
（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
制浆造纸原理与工程
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。
制浆造纸原理与工程
（ 2）精确值：
0.94 (A-C) (100-B-D)
R = ---------------------------- (2-6)
(B-C) (100-A-D)
C----纤维本身所含的灰分，％
D----填料灼烧减量，％
0.94----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。
制浆造纸原理与工程
(二 ) 填料留着机理
1、机械截留说：
认为填料是由机械
过滤作用，截留在纸
浆滤层内的。因而纸
张的定量越大，纤维
的滤层越厚，填料的
颗粒越大，则留着率
也越高。但无法解释
细小颗粒留着率高的
原因。
制浆造纸原理与工程
填料留着机理
2、胶体吸附说：
认为填料粒子在
水中带有负电荷，并
吸附铝离子转变带正
电荷，与带负电荷的
纤维吸附并沉积在纤
维的表面上。在等电
点附近，胶体易于絮
聚，从而利于填料留
着。
制浆造纸原理与工程
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。
制浆造纸原理与工程
（三）填料留着的影响因素
（ 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
制浆造纸原理与工程
填料留着的影响因素
（ 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
制浆造纸原理与工程
高加填纸的发展趋势
高加填纸也是一
个造纸科学研究的热
点课题。如 90年代中，
国外学者采用纤维胞
腔加填法（ In Situ
Lumen Loading），
以提高加填率和降低
纸页强度的损失。
