我那天有了特異功能？造紙專家這樣解釋

生活中偶爾會碰到這樣的情形，看報紙時，有時會看到紙張背面的字，難道是產(chǎn)生了特異功能？ 非也，這在造紙術(shù)語上叫透印，或者是不透明度這個指標(biāo)不夠。

不透明度是指紙張不透光的性質(zhì)，紙張的不透明度取決于紙張的光散射能力、紙張內(nèi)部光散射界面的多少（即內(nèi)部獨立粒子的數(shù)量）和散射界面折射率差異的大小。

光散射界面越多，散射界面間折射率差異越大，則紙張的光散射能力越大，不透明度越高。

造紙產(chǎn)品主要是用作生產(chǎn)資料，其中一半以上用于印刷材料，因此大部分紙張必須能夠提供不透明性。

紙張的不透明性，就本質(zhì)說是紙張“光學(xué)均一性”結(jié)構(gòu)對光散色的結(jié)果，在紙中形成不透明性的機理有：反射、折射、衍射和吸收。

影響紙張不透明度的因素很多，主要因素為纖維結(jié)合力，此外，顏料的性狀和用量，助留劑的使用，紙的定量、紙機壓榨和壓光的線壓力等，也對不透明度有影響，紙的各個指標(biāo)都是相互制約的，而造紙的過程就是使所有的原材料的性能都達到最大化，使各個指標(biāo)達到一個平衡。

下面從以下幾個方面談?wù)動绊懠垙埐煌该鞫鹊囊蛩兀?

原料

1）植物細胞本身是無色透明的，植物纖維之所以不透明，是因為含有木素、樹脂和其它使纖維不透明、并帶有由白色到深褐色的物質(zhì)。

2）木素含量多、半纖維素含量少的漿種可提高紙張的不透明度。

磨木漿及盤磨機械漿中木素含量高，光散色系數(shù)大，不透明度高，化學(xué)漿中木素含量低，光散色系數(shù)小，不透明度低。

并且木素含量多的紙漿不易打漿，纖維之間結(jié)合力差，故不透明度好，反之，半纖維素含量少，纖維之間結(jié)合力差，不透明度也好。

3）幾乎含有原木所有成分的磨木漿纖維是最不透明的，在紙的配比中加入磨木漿，有助于提高紙的不透明度。

4）在各種紙漿中，西班牙草紙漿具有最大的不透明度，其次是闊葉木漿、針葉木漿、最后是草漿。與棉漿相比，亞麻或大麻纖維能使紙張有更多的不透明度。

5）麻類纖維原料最大的特點是纖維含量高，纖維細長、強度高、纖維彈性好，用麻類纖維原料生產(chǎn)的紙，紙質(zhì)柔軟細膩，不透明度高。

6）闊葉木漿纖維細小，比表面積較大，所以反光折光好，不透明度高。泰國的桉木透氣度指標(biāo)雖很大，但其纖維太細小，強度低，在短纖維原料中，綜合強度和不透明度指標(biāo)，葡萄牙和巴西的桉木為最佳短纖維原料。

實際生產(chǎn)中，要結(jié)合其它指標(biāo)綜合考慮。

7）纖維細胞壁厚腔小的纖維比較僵硬，纖維之間結(jié)合差，抄成紙的強度低，但紙質(zhì)較疏松，透氣性好 ，吸水性好，不透明度好。

顏料

顏料的晶形、顆粒大小、大小分布以及分散性能等，均影響紙張的不透明性。紙張中顏料的性能是由許多因素組合在一起決定的，例如質(zhì)量平衡、顏料留駐率、電荷化學(xué)性質(zhì)以及散色等，使所有性能都達到最大化是非常重要的。

顏料種類的選擇要考慮到施膠及生產(chǎn)成本等因素。

1）顏料提供不透明性的機理

2）紙中成分的折射率

紙內(nèi)部不透明性絕大部分來源于折射率的不同，顆粒大小對于整個顏料散射的貢獻不大。紙中折射率最小的成分是空氣1.00，也是性能價格比最好的遮光劑， 折射率最大的是金紅石型鈦白粉2.72。

3）顏料在紙配料中要有良好的分散

當(dāng)顏料與一種具有較低折射率的介質(zhì)( 最好是空氣）接觸時，其較高的折射率才能被充分利用，當(dāng)顏料接觸到另一個顏料顆粒時，散射效率就會降低。

實際上有5個或更多的顏料顆粒相互接觸時，估計總的散射效率將會減少50%， 所以說，保持顏料良好分散是充分地應(yīng)用鈦白粉散射能力的關(guān)鍵，不良的分散將會造成局部的擁擠，顏料顆粒變得很緊密地包裹在一起，降低顏料的折射、反射和散射效率，提高紙張的不透明度。

機器調(diào)節(jié)、稀釋、漿料的使用、加入點以及添加順序等這些過程的目標(biāo)都是為了最大化顏料在原料中的分散程序。

如進口碳酸鈣具有分散性好的優(yōu)點，可以保證紙張的均一性，折光性好，從而使紙張的不透明度高。

4）不同顏料對不透明度的貢獻不同

碳酸鈣、滑石粉、鈦白粉、白炭黑及瓷土等顏料在紙中加填均可提高紙的不透明度，由于它們的粒子形狀、粒子大小及折射率不同，所以對不透明度的貢獻也不同。

對同一種顏料來說，顆粒的大小能夠影響紙張的不透明度的高低，顆粒越小，在同一用量下對提高紙張不透明度也越大，同時，顏料的顆粒細，覆蓋能力就越大。

但是顏料粒子不能太細，否則保留率太低，并因光線繞射，透明性也大。

在同等質(zhì)量的白色顏料中，二氧化鈦的表面積最大，折射率最高，金紅石型二氧化鈦在白色顏料中折射率最高，性能也最佳。

鈦白粉是最后一個加入到造紙機中的助劑，因它是貢獻不透明性的主要顏料。

5）提高顏料的含量可改進紙張的不透明度

紙張不透明度的提高與填料的加入量并不是成比例的關(guān)系。

提高顏料的含量可改進紙張的不透明度，但會造成紙張機械強度的降低及產(chǎn)生掉毛掉粉現(xiàn)象。

為了保持顏料有較高的存留率，必須克服電荷需求，當(dāng)顏料粒子非常小的時候，則無法通過過濾機理來實現(xiàn)經(jīng)濟保留，所以，必須使用助留劑系統(tǒng)，通常是使用一種相反電荷的聚合物或淀粉助留體系，將顏料附著到纖維矩陣網(wǎng)絡(luò)中，每一種造紙成分都具有各自的電荷需求。

打漿的影響

1）紙的緊度越高，從紙內(nèi)擠出的空氣越多，紙層中空氣介質(zhì)越少，紙反而接近于均質(zhì)，光線的折射少，易于透過紙層。

紙的透明性越大，所以可以通過減少打漿程度來改進紙的不透明度。

2）當(dāng)打漿度升高時，由于纖維結(jié)合力增大，故紙頁在干燥時，因表面張力的作用，使纖維極易靠攏，促進氫健的形成和結(jié)合力的提高，與此同時，紙張發(fā)生收縮，緊度增大，于是就減小了“光學(xué)均一性”結(jié)構(gòu)，使不透明度下降。

紙頁成形的影響

1）用陶瓷脫水板代替案輥，改進紙頁勻度，可提高不透明度。

2）復(fù)合壓榨取代普通壓榨，采用可控中高輥壓光機，改善紙頁緊度狀況，降低壓榨、壓光各部線壓力來提高不透明度。

3）用聚酯成形網(wǎng)及白水回收系統(tǒng)來提高細小纖維保留率，提高紙頁不透明度。

4）隨著紙頁表面粗糙度的提高，光散射增加，紙面越粗糙，紙越不透明，紙面的網(wǎng)紋和毯紋也增加紙的粗糙度，因此紙的不透明度增加，可以假定認為，在紙的定量變化不大的范圍內(nèi)，紙的不透明度與每平方米的克重成正比。

5）干毯貼缸越緊，紙越透明，可通過降低干毯貼缸程度來提高不透明度。

6）細小纖維的光散色系數(shù)比中長纖維組分大1倍以上，纖維在成形網(wǎng)上分布均勻，致密，無針孔，不透明度高。

責(zé)任編輯：史聰