滑石粉白度表示方法對(duì)白度值影響的研究

趙彤彤，聶東銳，曹冬梅，劉文慶

（遼寧出入境檢驗(yàn)檢疫局技術(shù)中心，遼寧 大連 116001）

1 引言

滑石粉的主要成分是滑石，具有潤(rùn)滑性、耐火性、抗酸性、絕緣性、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)不活潑、遮蓋力良好、柔軟、光澤好、吸附力強(qiáng)等優(yōu)良的物理、化學(xué)特性。廣泛用于造紙、陶瓷、橡膠、油漆、耐火器材、紡織、染料、鑄造及制藥等工業(yè)，在化妝品以及醫(yī)藥工業(yè)也皆有應(yīng)用[1]。

滑石粉是我國(guó)的重要出口礦產(chǎn)品，既有較大的儲(chǔ)量，又有較大的產(chǎn)量。其中5個(gè)特大型礦床(遼寧，山東，廣西，江西，青海)中，3個(gè)出產(chǎn)白滑石，探明儲(chǔ)量合計(jì)約9000萬(wàn)t。國(guó)際市場(chǎng)供應(yīng)的白滑石，主要來(lái)自中國(guó)。中國(guó)滑石的優(yōu)勢(shì)不但體現(xiàn)在儲(chǔ)量和產(chǎn)量方面，而更重要是體現(xiàn)在白滑石，特別是高純白滑石的超凡品質(zhì)方面。沒(méi)有中國(guó)的出口，世界市場(chǎng)對(duì)白滑石的需求絕對(duì)得不到滿足[2]。即使滑石資源比較豐富的歐美地區(qū)每年也要從我國(guó)進(jìn)口25萬(wàn)t左右的中高檔白滑石。中國(guó)近年來(lái)滑石的出口數(shù)量在62～65萬(wàn)t左右，95%以上是中高檔白滑石，主要產(chǎn)地有遼寧、山東、廣西三地，而影響產(chǎn)品價(jià)值的最重要的物理性能指標(biāo)就是白度[3]。

所謂白度，即表征物體白的程度，白度值越大，則白色的程度越大。在顏色世界里，人們遇到最多的是白色和近白色。顏色是一個(gè)心理、生理物理量，且與人眼的視覺(jué)特性有關(guān)，是一個(gè)三維的量。白色作為一個(gè)特殊的顏色特性，它的特點(diǎn)是具有很高的光反射比，而顏色的飽和度極低。要將由光反射比、純度和主波長(zhǎng)所決定的不同的白色樣品，用白度量值來(lái)定量評(píng)價(jià)它，同時(shí)要求與人的視覺(jué)判斷有很好的相關(guān)性，可不是一件容易的事[4]。原因是人們對(duì)白色的視覺(jué)判斷受到習(xí)慣、愛(ài)好、職業(yè)、民族及年齡等復(fù)雜心理因素的影響。近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，許多從事白度工作的學(xué)者，先后建立了上百種白度公式，研制了各種測(cè)量白度的儀器，可是至今在白度的評(píng)定和計(jì)量方面還沒(méi)有達(dá)成完全一致的意見(jiàn)。

目前，我國(guó)造紙、塑料、建材等行業(yè)中主要使用“藍(lán)光白度”的白度公式和測(cè)量方法。GB 15342-94《滑石粉》中也規(guī)定滑石粉按照GB 5950-1996《建筑材料與非金屬礦產(chǎn)品白度試驗(yàn)方法通則》進(jìn)行白度的測(cè)定[5]。該標(biāo)準(zhǔn)是參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO2470標(biāo)準(zhǔn)，即在靈敏度曲線峰值波長(zhǎng)為457nm、半寬度為44nm的總體靈敏度的白度計(jì)上，測(cè)得藍(lán)光反射比，稱白度值(下文以R457表示)。這種方法比較簡(jiǎn)單易行，相應(yīng)的儀器也比較便宜，至今仍在我國(guó)建材行業(yè)大量應(yīng)用。很多地區(qū)對(duì)出口滑石、硅灰石、綠泥石等的白度測(cè)試也使用這種方法。

但應(yīng)該看到，上述方法只規(guī)定峰值波長(zhǎng)和半寬度是很不嚴(yán)格的，因?yàn)檫@可以有多種不同的有效光譜靈敏度，它不能與CIE(國(guó)際照明委員會(huì))三刺激值之間建立嚴(yán)格的函數(shù)關(guān)系。特別是對(duì)白度值大于90的超微細(xì)高附加值滑石粉，白度值的高低直接決定了商品的價(jià)格。

國(guó)際上一直為建立一個(gè)相對(duì)統(tǒng)一的白度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行著努力，1982年國(guó)際照明委員會(huì)20屆大會(huì)正式推薦了CIE1982白度公式，這個(gè)公式基本上采用了甘茲的研究成果，將已確立的色度參數(shù)和色知覺(jué)參數(shù)聯(lián)系起來(lái)，用愛(ài)好無(wú)彩色中性白的觀察者在100視場(chǎng)情況下的白度WG,10(甘茲白度)和相應(yīng)的淡色調(diào)指數(shù)TW,10共同表示：WG,10的值越大，表明樣品越白，TW,10越大，表示帶綠度越大，反之，帶紅度越大。甘茲公式是Ganz在研究了大量的白度公式后，提出的線性白度公式，它的特點(diǎn)是：①基于色度學(xué)測(cè)量三刺激值Y10和色坐標(biāo)x10、y10，因此容易計(jì)算；②等白度面是個(gè)平面，所以它是一個(gè)線性公式；③三個(gè)顏色屬性對(duì)于白度的貢獻(xiàn)可以自由選擇，并且在公式中表示清楚。CIE推薦的甘茲白度公式可寫(xiě)成下列形式：

我國(guó)于1996年發(fā)布的GB/T5950-1996中采用：

二者只是在系數(shù)上略有差別。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)用品

儀器：溫州產(chǎn)WS-SD型白度計(jì)。

樣品：大連口岸出口的優(yōu)質(zhì)滑石粉(白度＞90)，經(jīng)3h 105℃烘干，進(jìn)行壓片，測(cè)定。

2.2 試驗(yàn)方法

隨機(jī)抽取13個(gè)白度值＞90的遼寧海城滑石粉樣品，在相同試驗(yàn)條件下，由同一試驗(yàn)者進(jìn)行測(cè)試，分別測(cè)定樣品的藍(lán)光白度和三刺激值，每個(gè)樣品平行測(cè)試4次，取平均值。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析與討論

傳統(tǒng)藍(lán)光白度檢測(cè)法得到的結(jié)果的平均值以R457表示；三刺激值中的平均值以Y 表示；三刺激值的平均值按照公式(1)計(jì)算出的白度值用W1表示；三刺激值的平均值按照公式(2)計(jì)算出的白度值用W2表示。

經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，本試驗(yàn)的自由度為13×3=39＞30，可以認(rèn)為這13個(gè)樣品的檢測(cè)值分析具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。其共同特點(diǎn)是所有測(cè)得的藍(lán)光白度值均小于W2值，也均小于測(cè)得的Y 值，為了更直觀的得到這個(gè)結(jié)論，將不同表示方法的白度值作比較，見(jiàn)下圖。

不同白度表示方法白度值比較

由圖可見(jiàn)，采用GB/T5950-1996標(biāo)準(zhǔn)中白度表示方法得到的白度值W2明顯高于普通藍(lán)光白度計(jì)測(cè)得的白度值R457，也就是說(shuō)，同樣的滑石粉在同樣的試驗(yàn)條件下，采用國(guó)際上通用的方法來(lái)表示，白度值要高于我國(guó)現(xiàn)行通用的藍(lán)光白度表示方法，也就是說(shuō)，藍(lán)光白度表示方法低估了滑石粉產(chǎn)品的實(shí)際白度值。

之前，國(guó)際上還有采用Y 值來(lái)表示白度的情況，從公式(2)中可以看出，因?yàn)閤10和y10均小于1，且對(duì)于特定礦床的滑石來(lái)說(shuō)，其色偏作用產(chǎn)生的影響應(yīng)基本相同，則對(duì)白度產(chǎn)生主要影響的顯然是Y10，因此就本試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，用Y 值來(lái)表征白度值也是合適的，對(duì)特定客戶可以按其要求提供其需要的白度結(jié)果以方便其進(jìn)行質(zhì)量跟蹤。從上圖中也可以看出，W2值與Y 值最為接近且關(guān)聯(lián)度也最好。

4 結(jié)論

我國(guó)滑石粉出口的現(xiàn)狀是大量的低附加值產(chǎn)品，許多生產(chǎn)廠家仍沿用建材標(biāo)準(zhǔn)中的藍(lán)光白度來(lái)表征白度值，這顯然低估了高白度值產(chǎn)品的價(jià)值，只有大力推廣CIE白度公式，才能促使白度表示方法標(biāo)準(zhǔn)化，早日與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌，從而大大提高出口滑石粉產(chǎn)品的附加值，為貿(mào)易雙方提供真實(shí)可信的質(zhì)量依據(jù)。

[1]賈岫莊.滑石市場(chǎng)新動(dòng)向及其發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2006(6):54-58.

[2]賈岫莊.滑石工業(yè)的新挑戰(zhàn)與新思維[J].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2010(5):3-6.

[3]戴修本.中國(guó)滑石資源現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì)[J].中國(guó)滑石工業(yè)?？?2004(4):12-14.

[4]梁生榮.現(xiàn)代白度測(cè)試與色度關(guān)系的評(píng)析探討[C]//首屆中國(guó)建筑材料及非金屬礦物加工與檢測(cè)技術(shù)交流大會(huì)論文集.2004.

[5]王桓.非金屬礦白度的測(cè)試[C]//首屆中國(guó)建筑材料及非金屬礦物加工與檢測(cè)技術(shù)交流大會(huì)論文集.2004.