關(guān)于滑石粉用作涂布顏料的初探

張淑霞

（天津市輕工業(yè)設(shè)計院，天津，300193)

顏料涂布紙主要由原紙和涂料兩部分組成，其中使用涂料的目的是為了填充、覆蓋原紙凹凸不平的表面，達(dá)到較高的不透明度、高白度、高光澤度、較高的平滑度、高適印性及適度的油墨吸附性等，用以獲得最優(yōu)的印刷效果。在涂料中顏料占75%～90%，是關(guān)鍵的成分，其特性對涂料的性能起決定性作用。

1 顏料的各種性能及對涂料、涂布紙性能的影響

1.1 白度

顏料白度與涂布成紙的白度呈正比關(guān)系，前者白度越高，則成紙的白度就越高。

1.2 晶體結(jié)構(gòu)

不同晶形對涂料的特性有不同的影響，對涂布印刷紙而言，片狀（層狀)結(jié)構(gòu)的顏料配制成的涂料流動性、分散性更好，可賦予涂層較好的纖維覆蓋率以及較高的平滑度。

1.3 粒徑及其分布

粒徑大小及其分布影響涂料的沉降穩(wěn)定性、流動性、黏度及膠黏劑用量，一般涂布顏料粒度要求在0.5μm～5μm左右，并且2μm以下顆粒比例不低于80%。小粒徑涂料比例越大，成紙的平滑度、白度、表面強度及適印性越高。

1.4 比表面積

比表面積與粒徑大小呈反比，對成紙的影響也與粒徑大小相反，一般要求以9～22m2/g為優(yōu)。

1.5 折射率

顏料的折射率高，則反光性能越好，故而成紙的白度及不透明度得到相應(yīng)的提高。

1.6 沉降體積與填充率

它是有關(guān)顏料分散的一個相當(dāng)重要的指標(biāo)，與顏料本身及分散程度有關(guān)。顏料沉降體積低，表示：①在較高固含量時有較低的黏度，可制得高固含量涂料；②可反映顏料膠黏劑的用量。相對沉降體積低，空隙體積也降低，達(dá)到一定涂層表面強度需要的膠黏劑用量少；③顏料有較高的比表面積，體系的折射能力增強，賦予涂布紙較好的光學(xué)性質(zhì)。

1.7 吸油性

顏料的吸油性由其自身的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定的。吸油性越高，則油墨吸收性越好，但并非越高越好，因為吸油性會對紙張的光澤度造成影響，故應(yīng)根據(jù)實際需求合理選擇。

1.8 化學(xué)穩(wěn)定性

與涂料中其他成分有較好的適應(yīng)性。顏料的種類和性質(zhì)對涂布成紙的物理、光學(xué)及印刷性能有重大影響，因而涂料配方中顏料的選擇至關(guān)重要。

2 常用的無機(jī)顏料

常用的無機(jī)顏料主要有高嶺土、碳酸鈣、硫酸鋇、鈦白粉、滑石粉等。其主要物理指標(biāo)見表1。

表1 常用的無機(jī)顏料的主要物理指標(biāo)

其中高嶺土（瓷土)是最常見的白色顏料，其六角形片狀粒子結(jié)構(gòu)更容易制作成濃度高、黏度低、流變性好的涂料。用此材料作為涂布顏料的成紙平滑度高、光澤好、印刷性能也較好。碳酸鈣一般不單獨作為顏料使用，主要是為了降低成本而按一定比例添加，一般配用5%～20%，添加一定比例的碳酸鈣有利于改善成紙的不透明度和適印性，但是其光澤度差、涂料黏度大使其配用受到了限制。

3 滑石粉的特性及其優(yōu)缺點

3.1 滑石粉結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)

滑石粉即水合硅酸鎂，其理論分子式為3MgO·4SiO2·H2O。它具有層狀結(jié)構(gòu)，共分三層，中間是一個八面體的MgO層，上下均為四面體的硅石層；滑石粉的兩個-OH基在里面，因此，其表面具有疏水性。

圖1 滑石粉的層狀晶體結(jié)構(gòu)

滑石粉以其獨特的性質(zhì)——①層狀結(jié)構(gòu)；②柔軟性；③較低的摩擦因數(shù)；④化學(xué)惰性；⑤高白度；⑥高光澤度，適合作為涂布顏料。但由于其表面具有疏水性，故需要通過潤濕劑改性才能用作水性涂料。

3.2 滑石粉用作涂布顏料的優(yōu)缺點

國外有關(guān)研究表明，高質(zhì)量的滑石加工品可以大比例或全部代替水選高嶺土用于涂料顏料?；塾米魍坎碱伭系闹饕獌?yōu)勢為：①滑石粉可提高涂布紙白度、不透明度、平滑度和印刷光澤度，賦予紙張較高的吸墨性。②作為高形態(tài)比的涂布顏料，滑石粉具有卓越的纖維覆蓋能力，及很好的印刷效果，也可改善凹版印刷質(zhì)量。③與高嶺土混合使用，可改變涂料流變性。④滑石粉顆粒具有質(zhì)軟、多層和較低摩擦系數(shù)的特性，它能改善無光澤涂布紙的油墨磨損問題，也可改善印刷機(jī)運行性能。⑤滑石粉具有特殊的潤滑性，由其制成的涂布紙在壓光機(jī)上可獲得高整飾度，并可減少涂料中潤滑劑的使用量。⑥硬度低，磨耗較小，有利于刮刀涂布。⑦對pH值變化不敏感，與其他涂料組分兼容性良好。

主要缺點：①滑石粉由于其疏水性，在制備涂料時很難潤濕和分散，制成的涂料也成剪切膨脹性。②滑石粉在膠版印刷涂布紙中的應(yīng)用容易引起油墨堆聚和紙張掉毛、掉粉。

3.3 滑石粉在工業(yè)應(yīng)用中的主要問題

滑石粉由于其表面疏水性大，在涂料制備的過程中潤濕與分散較難，國外上世紀(jì)80年代初已找到合適的潤濕劑及加工技術(shù)，使其作為配料生產(chǎn)涂布印刷紙（銅版紙)，凹印LWC紙及無光澤涂布紙。在90年代初天津造紙研究所完成研究、擴(kuò)試階段后與揚州慶豐銅版紙廠合作應(yīng)用滑石粉作為涂布顏料工業(yè)化生產(chǎn)銅版紙的項目已取得初步經(jīng)驗。目前，滑石粉的潤濕工藝及研磨設(shè)備、工藝，涂料制備工藝均取得了一定進(jìn)展。

國內(nèi)優(yōu)質(zhì)高嶺土資源短缺，能應(yīng)用于涂布顏料的優(yōu)質(zhì)高嶺土目前大部分還是從國外進(jìn)口，價格較高。反觀滑石粉資源在我國廣泛分布，如果用于工業(yè)化生產(chǎn)，可節(jié)約造價。雖然滑石粉和高嶺土在使用過程中有一定的差別，但是通過技術(shù)的改進(jìn)兩者基本上可以互替。故用滑石粉替代進(jìn)口高嶺土作為涂布顏料在我國有很廣泛的應(yīng)用前景。

目前尚需攻克的主要問題是：①改善潤濕工藝，改進(jìn)涂料配方，提高涂料濃度以適應(yīng)刮刀涂布的要求，改善印刷過程中油墨堆積和掉粉現(xiàn)象。②開發(fā)高效研磨設(shè)備，降低研磨電耗，降低生產(chǎn)的成本。

4 展望

隨著滑石粉加工和改性技術(shù)的不斷完善和工程應(yīng)用技術(shù)的不斷深入，在不久的將來，滑石粉作為涂布顏料的成分在涂布領(lǐng)域必將得到廣泛的應(yīng)用。

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