填料对光学性质的影响

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制浆造纸手册：第八分册纸料的准备》第573页（1619字）

1．折光率

可能存在于纸张中的各种物质的折光率如表10—4—39所示。

表10—4—39

在纸张中，加入折光率与纤维素相近的填料，填充带有空气的孔穴，即能改进纸张的不透明度。绝大多数填料的折光率为1．53～1．65，均能起到上述作用。加用填料的折光率越高，其效果越显着。这也就说明了二氧化钛(折光率2．55～2．71)特别适用于薄纸的生产，尤其适用于石蜡施胶纸的缘故。

2．散射系数

散射系数是填料在纸张中显示不透明作用的一项综合指标，其数值取决于填料的形状、粒度以及填料与周围物质之间的折光率的差值。填料多为细小片状、针状或球形等，其粒度随品种而有很大差别。据认为，最理想粒度为0．25μm左右，即相当于光束波长的半数，小于0．1μm或大于1．0μm的填料过多，都会不利于光的散射。填料的散射系数可根据下式求得：

式中 Sp——填料的散射系数

S——加填纸的散射系数

S_f——不加填纸的散射系数

Y——纸中填料含量所占比例

表中示出的散射系数即为Sp乘以100的数值。纸张的散射系数则可根据不透明度的测定求得。

纸浆的散射系数一般均较小，如表10—4—40所示。填料的散射系数多为纸浆的散射系数的3～4倍以上。填料粒度越小，比表面越大，散射能力得到增强，因此不透明度较大。这就是二氧化钛和碳酸钙之所以比其他填料优越的原因。

表10—4—40

注：所有浆种均抄成印刷纸，再测得上列数据。

滑石粉和高岭土的粒度较大，折光率和散射系数均不太高，但由于价格低廉，故在一般纸张中获得较广泛的应用。

不同填料对散射系数的影响如图10—4—18所示。

图10—4—18 不同填料对散射系数的影响

1—锐钛型二氧化钛 2—合成的硅酸钙 3—作为涂布用的高岭土 4—作为填料用的高岭土

填料颗粒的大小散射和反射的影响如图10—4—19所示。

图10—4—19 填料颗粒大小对散射和反射的影响

1—散射 2—反射

从图10—4—19 可以看出，散射是随颗粒的增大而增加的，反射是随颗粒的减小而增加的。

3．填料对不透明度的影响

按Kubelka—Munk的看法，不透明度取决于纸页内单个颗粒的数目，以及这些颗粒和周围介质的折光率。转向光的能力如下式表示，并作为两个折光率的函数。

其中n_r=n₁／n₂，而n₁和n₂是两个相邻物料的折光率。填料的折光率越大，提高纸张不透明度的程度越显着。