智信环保导读：纸张趋于低定量化，纸张的不透明度越来引起人们注意，影响纸张不透明度的因素很多, 主要因素为纤维结合力, 此外, 颜料的性状和用量, 助留剂的使用, 纸的定量、纸机压榨和压光的线压力等, 也对不透明度有影响, 纸的各个指标都是相互制约的, 而造纸的过程就是使所有的原材料的性能都达到最大化, 使各个指标达到一个平衡。
造纸产品主要是用作生产资料, 其中一半以上用于印刷材料, 因此大部分纸张必须能够提供不透明性。纸张的不透明性, 就本质说是纸张“光学均一性”结构对光散色的结果, 在纸中形成不透明性的机理有: 反射、折射、衍射和吸收。
影响纸张不透明度的因素很多, 主要因素为纤维结合力, 此外, 颜料的性状和用量, 助留剂的使用, 纸的定量、纸机压榨和压光的线压力等, 也对不透明度有影响, 纸的各个指标都是相互制约的, 而造纸的过程就是使所有的原材料的性能都达到最大化, 使各个指标达到一个平衡。
影响纸张不透明度的因素：
原料
1) 植物细胞本身是无色透明的, 植物纤维之所以不透明, 是因为含有木素、树脂和其它使纤维不透明、并带有由白色到深褐色的物质。
2) 木素含量多、半纤维素含量少的浆种可提高纸张的不透明度。磨木浆及盘磨机械浆中木素含量高, 光散色系数大, 不透明度高, 化学浆中木素含量低, 光散色系数小, 不透明度低。并且木素含量多的纸浆不易打浆, 纤维之间结合力差,故不透明度好, 反之, 半纤维素含量少, 纤维之间结合力差, 不透明度也好。
3) 几乎含有原木所有成分的磨木浆纤维是最不透明的, 在纸的配比中加入磨木浆, 有助于提高纸的不透明度。
4) 在各种纸浆中, 西班牙草纸浆具有最大的不透明度, 其次是阔叶木浆、针叶木浆、最后是草浆。与棉浆相比, 亚麻或大麻纤维能使纸张有更多的不透明度。
5) 麻类纤维原料最大的特点是纤维含量高, 纤维细长、强度高、纤维弹性好, 用麻类纤维原料生产的纸, 纸质柔软细腻, 不透明度高。
6) 阔叶木浆纤维细小, 比表面积较大, 所以反光折光好, 不透明度高。泰国的桉木透气度指标虽很大, 但其纤维太细小, 强度低, 在短纤维原料中, 综合强度和不透明度指标, 葡萄牙和巴西的桉木为最佳短纤维原料。实际生产中,要结合其它指标综合考虑。
7) 纤维细胞壁厚腔小的纤维比较僵硬, 纤维之间结合差, 抄成纸的强度低, 但纸质较疏松, 透气性好 , 吸水性好, 不透明度好。
颜料
颜料的晶形、颗粒大小、大小分布以及分散性能等, 均影响纸张的不透明性。纸张中颜料的性能是由许多因素组合在一起决定的, 例如质量平衡、颜料留驻率、电荷化学性质以及散色等, 使所有性能都达到最大化是非常重要的。颜料种类的选择要考虑到施胶及生产成本等因素。
1）颜料提供不透明性的机理
2）纸中成分的折射率
纸内部不透明性绝大部分来源于折射率的不同, 颗粒大小对于整个颜料散射的贡献不大。纸中折射率最小的成分是空气1.00, 也是性能价格比最好的遮光剂, 折射率最大的是金红石型钛白粉2.72。
3）颜料在纸配料中要有良好的分散当颜料与一种具有较低折射率的介质( 最好是空气) 接触时, 其较高的折射率才能被充分利用, 当颜料接触到另一个颜料颗粒时, 散射效率就会降低。
实际上有5个或更多的颜料颗粒相互接触时, 估计总的散射效率将会减少50%, 所以说, 保持颜料良好分散是充分地应用钛白粉散射能力的关键, 不良的分散将会造成局部的拥挤, 颜料颗粒变得很紧密地包裹在一起, 降低颜料的折射、反射和散射效率, 提高纸张的不透明度。
机器调节、稀释、浆料的使用、加入点以及添加顺序等这些过程的目标都是为了最大化颜料在原料中的分散程序。如进口碳酸钙具有分散性好的优点, 可以保证纸张的均一性, 折光性好，从而使纸张的不透明度高。
4）不同颜料对不透明度的贡献不同碳酸钙、滑石粉、钛白粉、白炭黑及瓷土等颜料在纸中加填均可提高纸的不透明度, 由于它们的粒子形状、粒子大小及折射率不同, 所以对不透明度的贡献也不同。
对同一种颜料来说, 颗粒的大小能够影响纸张的不透明度的高低, 颗粒越小, 在同一用量下对提高纸张不透明度也越大, 同时, 颜料的颗粒细, 覆盖能力就越大。但是颜料粒子不能太细, 否则保留率太低, 并因光线绕射, 透明性也大。
在同等质量的白色颜料中, 二氧化钛的表面积最大, 折射率最高, 金红石型二氧化钛在白色颜料中折射率最高,性能也最佳。
钛白粉是最后一个加入到造纸机中的助剂, 它是贡献不透明性的主要颜料。
5）提高颜料的含量可改进纸张的不透明度纸张不透明度的提高与填料的加入量并不是成比例的关系。提高颜料的含量可改进纸张的不透明度, 但会造成纸张机械强度的降低及产生掉毛掉粉现象。
为了保持颜料有较高的存留率, 必须克服电荷需求, 当颜料粒子非常小的时候, 则无法通过过滤机理来实现经济保留, 所以, 必须使用助留剂系统, 通常是使用一种相反电荷的聚合物或淀粉助留体系, 将颜料附着到纤维矩阵网络中, 每一种造纸成分都具有各自的电荷需求。
打浆的影响
1）纸的紧度越高, 从纸内挤出的空气越多, 纸层中空气介质越少, 纸反而接近于均质, 光线的折射少, 易于透过纸层。纸的透明性越大, 所以可以通过减少打浆程度来改进纸的不透明度。
2）当打浆度升高时, 由于纤维结合力增大, 故纸页在干燥时, 因表面张力的作用, 使纤维极易靠拢, 促进氢健的形成和结合力的提高, 与此同时, 纸张发生收缩, 紧度增大, 于是就减小了“光学均一性”结构, 使不透明度下降。
纸页成形的影响
1）用陶瓷脱水板代替案辊, 改进纸页匀度, 可提高不透明度。
2）复合压榨取代普通压榨, 采用可控中高辊压光机, 改善纸页紧度状况,降低压榨、压光各部线压力来提高不透明度。
3）用聚酯成形网及白水回收系统来提高细小纤维保留率, 提高纸页不透明度。
4）随着纸页表面粗糙度的提高, 光散射增加, 纸面越粗糙, 纸越不透明, 纸面的网纹和毯纹也增加纸的粗糙度, 因此纸的不透明度增加, 可以假定认为,在纸的定量变化不大的范围内, 纸的不透明度与每平方米的克重成正比。
5）干毯贴缸越紧, 纸越透明, 可通过降低干毯贴缸程度来提高不透明度。
6）细小纤维的光散色系数比中长纤维组分大1倍以上, 纤维在成形网上分布均匀, 致密, 无针孔, 不透明度高。
