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造紙無機顏料亮度（白度）檢測技術解析

簡介

在造紙工業中，無機顏料（如碳酸鈣、二氧化鈦、滑石粉等）是提升紙張性能的關鍵添加劑。其亮度（白度）直接影響紙張的視覺效果、印刷適性及終端產品的市場競爭力。亮度檢測通過量化材料對光的反射能力，為生產過程中的質量控制提供科學依據。白度不僅是紙張外觀的核心指標，還與涂布均勻性、油墨吸收性等工藝參數密切相關。因此，建立標準化的檢測體系對優化生產工藝、保障產品一致性具有重要意義。

檢測的適用范圍

1. 材料類型：適用于碳酸鈣、高嶺土、鈦白粉、硫酸鋇等造紙用無機顏料的亮度評估。
2. 應用場景：
   • 文化用紙：如打印紙、書寫紙，需通過白度檢測確保印刷清晰度和閱讀舒適性。
   • 包裝紙：白度影響商品展示效果，尤其對食品、化妝品等高端包裝材料尤為重要。
   • 特種紙：如裝飾紙、標簽紙，需通過白度控制實現特定光學效果。
3. 質量控制環節：涵蓋原料驗收、生產過程監控及成品出廠檢驗全流程。

檢測項目及簡介

1. 白度值（Whiteness） 采用CIE白度公式或藍光白度法測定材料在特定波長下的反射率，數值越高表明材料光學性能越優。碳酸鈣的白度通常要求在90%以上，鈦白粉則需達到95%以上。
2. 色差（ΔE） 通過CIELAB色差模型評估批次間顏色一致性，ΔE≤1.0為行業普遍接受的標準。
3. 反射率曲線 分析材料在400-700nm可見光范圍內的反射特性，用于優化顏料粒徑分布及分散工藝。
4. 熒光增白劑干擾排除 部分顏料可能含有熒光物質，需通過紫外截止濾光片或化學分析法消除其對白度值的虛高影響。

檢測參考標準

1. GB/T 5950-2008 《建筑材料與非金屬礦產品白度測量方法》——規定陶瓷、涂料、填料等無機材料的白度測試方法，適用于造紙顏料檢測。
2. ISO 2470:2016 《紙、紙板和紙漿—藍光漫反射因數測定（ISO亮度）》——國際通用的紙張白度檢測標準，可擴展至顏料評估。
3. TAPPI T525 om-12 《Diffuse Brightness of Paper and Paperboard (d/0°)》——北美地區廣泛采用的紙漿亮度檢測方法，適用于顏料研發。
4. JIS P8123:2015 《紙及紙板—白度試驗方法》——日本工業標準，強調熒光物質校正技術。

檢測方法及儀器

1. 分光光度法

   • 原理：通過分光光度計測量樣品在457nm（藍光）波長下的漫反射率，計算白度值。
   • 儀器：
     • HunterLab UltraScan VIS：支持全光譜分析，精度達0.01%，可同步測定色差和熒光干擾。
     • X-Rite Color i7：集成UV校準功能，適用于含熒光劑的顏料檢測。
   • 操作流程： ① 樣品制備：將顏料壓制成均勻薄片或與樹脂混合制膜； ② 儀器校準：使用標準白板（如BaSO4壓片）進行基線校正； ③ 數據采集：在D65光源、10°觀察角條件下測量三次取均值。

2. 藍光白度儀法

   • 原理：基于ISO 2470標準，采用457nm單色光源直接測定藍光反射因數（R457值）。
   • 儀器：
     • Elrepho 480：配備積分球結構，符合ISO亮度測試規范，重復性誤差≤0.2%。
     • Technidyne TB-1C：便攜式設計，適用于生產線快速檢測。
   • 技術要點：
     • 儀器需定期用NIST可追溯標準板校準；
     • 樣品厚度需＞3mm以避免基底透射干擾；
     • 測試環境濕度應控制在50±5%以防止吸濕導致的反射率偏差。

3. 數據處理與報告

   • 白度值按公式計算： ?=?457+?⋅(?457−?640)W=R457?+k⋅(R457?−R640?) 其中k為儀器常數（通常取0.85-0.90）。
   • 檢測報告需包含：樣品批號、測試標準、儀器型號、環境溫濕度及異常數據說明。

結語

隨著造紙行業對產品差異化需求的提升，無機顏料亮度檢測正從單一指標控制向多維度光學性能分析發展。通過標準化檢測體系的實施，企業可有效降低原料浪費、提升產品附加值。未來，隨著在線檢測技術與人工智能算法的結合，實時白度監控將成為智能制造的重要環節，進一步推動造紙工業的技術升級。