造紙加填料的最初目的是降低紙的成本, 現(xiàn)在主要目的是使紙張獲得某些特殊性質(zhì)。由于加填的目的不同，填料在紙中所占的比例差別較大。采用一種填料或幾種填料取決于所要求的紙張?zhí)厥庑再|(zhì)。
最常用的填料有碳酸鈣、高嶺土和滑石粉，此外，少量的無定形硅石、硅酸鹽、三經(jīng)基鋁用作填料。
填料的物理性質(zhì)對紙張的不透明度和物理性質(zhì)有很大影響。這些物理性質(zhì)主要包括填料的反射指數(shù)、顆粒形態(tài)、粒徑及其分布、比表面積、顆粒電荷和磨蝕性。
反射指數(shù)
反射指數(shù)是由填料的化學(xué)成分和分子結(jié)構(gòu)所決定的一項基本性質(zhì)。原子結(jié)構(gòu)對光散射性不透明度有直接影響。這是因為光進入填料后在其內(nèi)部發(fā)生多次反射而不是直接透過。填料的反射指數(shù)越大, 反射光的數(shù)量越多, 使紙張的不透明度越高。
顆粒形態(tài)
顆粒的形態(tài)是填料的一種重要性質(zhì)。它影響光散射方式，從而影響紙中填料的光學(xué)特性，各種沉淀仇的形態(tài)不同。從而使其光散射作用的能力不同。棱柱型和菱形晶胞分別形成桶型和立方體型的固體顆粒，偏三角形晶胞形成具有許多微孔的重尊形顆粒，是這些微孔的尺寸而不是顆粒的尺寸使散射光達到最大。因此，不同形狀的顆粒，其光散射的最佳值不同。
粒徑及其分布
填料的粒徑大小、粒徑分布及填料粒子的聚集程度強烈地影響著填料的光學(xué)性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn), 當填料粒徑范圍較窄, 特別是填料在紙張中均勻分布時, 有助于提高光散射率。
理論上, 高反射系數(shù)的球形粒子粒徑為0.2~0.3um(相當于二分之一波長)時發(fā)生最大光散射低反射系數(shù)的填料粒徑更大(0.4~0.5um)時發(fā)生最大光散射。但實際填料粒子很少為球形。扁平狀的顆粒如高嶺土, 最大不透明度在其球形直徑為0.7~1.5um時獲得, 棱柱形的沉淀碳酸鈣。在其直徑為0.4~0.5um, 偏三角形在其當量直徑為0.9~1.5um時分別達到最大光散射。同時必須說明的是, 以最佳粒徑為中心的粒徑分布范圍越穿時, 越有利于增加紙的不透明度。
在紙廠中, 使用助留劑有助于填料在紙中的留著，但同時會引起填料聚集，填料聚集對不透明度的不利影響。填料聚集可通過使用恰當?shù)臐癫刻砑觿┯绕涫侵魟┖偷矸�、�?yōu)化填料的添加方法和添加順序來控制。
比表面積
顆粒粒徑、粒徑分布及顆粒形狀都對比表面積有直接影響。顆粒的比表面積影響光散射，也影響紙張強度和印刷性能。通常比表面積高的填料會增加紙頁的適印性，但會削弱紙頁的強度，增加施膠的難度，這主要是由于加填后影響紙張中纖維與纖維間的結(jié)合，并干擾造紙濕部化學(xué)。
顆粒電荷
填料顆粒表面電荷在填料分散中起重要作用。影響填料狀態(tài)的非水力作用力有三種范德華力常為引力、靜電力、空間阻力。
這三種力隨顆粒間的距離變化而變化，它們之間的平衡決定了填料粒子是呈懸浮狀態(tài)還是絮聚，Zeta電位是表示膠體顆粒間靜電力的一種方法，一般填料的Zeta電位為-30mV~-30mV之間。
磨蝕性
磨蝕性是填料的一項重要指標，高磨蝕性的填料會對紙機網(wǎng)部和印刷版造成過多的磨損，填料的磨蝕性主要是由兩個因素引起的晶體的性質(zhì)或填料的硬度原子間結(jié)合強度、空間排列和雜質(zhì)等，填料的物理性質(zhì)粒徑、粒徑分布、形狀、表面積等。少量雜質(zhì)，如硅石和石英是造成磨蝕的主要原因。同種結(jié)晶形式時, 大顆粒填料的磨蝕性高。
