隨著現(xiàn)代電子傳媒對文化用紙沖擊的不斷增加，傳統(tǒng)文化用紙正面臨著前所未有的壓力，輕涂紙作為文化用紙一種，也正面臨著這種壓力的挑戰(zhàn)。在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，不斷降低生產(chǎn)成本是應(yīng)對這種挑戰(zhàn)的重要措施之一。輕涂紙作為一種一次涂布且涂布量低的紙種，對顏料遮蓋性提出了較高要求，現(xiàn)有涂料配方中廣泛使用的就是具有較高遮蓋性的剝片高嶺土，這種剝片高嶺土主要從巴西進口，價格相對較高，如果采用具有同等遮蓋能力且不需進口的性價比更高的滑石粉替代剝片高嶺土，將在成本節(jié)省方面發(fā)揮積極作用。
1、實驗
?。?）實驗原料
巴西進口剝片高嶺土、95級重質(zhì)碳酸鈣（GCC）、滑石粉T90、丁苯膠乳、保水劑CMC、分散劑、潤滑劑、抗水劑、消泡劑、涂布原紙。
?。?）實驗方法
顏料基本性能測定：按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14563高嶺土及其試驗方法測定滑石粉和高嶺土的粒度、白度、最佳分散條件。
涂料制備和性能測定：按照表1的配方制備實驗室面涂涂料，涂料固含量為64.0%。
表1 實驗室面涂配方及用量
涂料低剪切黏度：采用黏度計測定，測定溫度為25℃，測定轉(zhuǎn)速為60r/min。
涂料高剪切黏度：采用旋轉(zhuǎn)流變儀測定，平板，剪切速率1-20000s-1。
實驗室紙張涂布：在實驗涂布機上涂布，采用刮刀涂布，通過調(diào)整刮刀角度獲得要求的涂布量，面涂涂布量為10g/m2。
實驗室紙張壓光：在25FC-200E實驗室超級壓光機上壓光，壓光溫度為70℃，轉(zhuǎn)速為30r/min。
按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10335.2-2005涂布紙和紙板 輕量涂布紙 規(guī)定的方法測定輕涂紙的常規(guī)物理性能。
2、結(jié)果和討論
?。?）滑石粉的基本性能
對于造紙涂料用顏料而言，一般要求顏料具有亮度高、雜質(zhì)含量低以及易于分散等特征。表2給出了巴西高嶺土和滑石粉2種顏料的基本性能。
表2 顏料的基本性能
從表2可以看出，與巴西高嶺土相比，滑石粉T90的特點主要表現(xiàn)為亮度相對較高，同時分散劑用量偏高。此外2種顏料的平均粒徑基本相近，但滑石粉的2μm含量要明顯高于巴西高嶺土。
從顆粒結(jié)構(gòu)來看，高嶺土呈層狀堆砌的片狀結(jié)構(gòu)，而滑石分則是呈單一的片狀結(jié)構(gòu)。2種顏料雖然在形態(tài)結(jié)構(gòu)上存在差異，但均為片狀結(jié)構(gòu)顏料，為獲得較好的涂布性能提供可能。
?。?）滑石粉替代巴西高嶺土對涂料性能的影響
按照表2所列的配方制備相應(yīng)的涂料，涂料性能如表3所示。
表3 涂料的性能
從表3可知，在涂料固含量相近的條件下，隨著涂料配方中滑石粉用量不斷增加、高嶺土用量不斷降低，涂料的低剪切勤度呈增加趨勢，但增加幅度有限。
圖1 涂料高剪切黏度
由圖1可知，當(dāng)涂料配方中的高嶺土不斷被滑石粉替代時，隨著剪切速率的不斷增加，涂料的高剪切黏度變化趨勢基本一致；但從局部高剪切速率范圍看，隨著滑石粉替代高嶺土用量的不斷增加，涂料的高剪切黏度不斷降低。
圖2 涂料在剪切速率為10000s-1時的黏度
由圖2可知，當(dāng)涂料的剪切速率都達到10000s-1時，含滑石粉配方的涂料黏度都要低于全高嶺土配方的。
總的來看，滑石粉替代輕涂紙涂料中的高嶺土?xí)r，隨著替代量的不斷增加，雖然涂料的低剪切黏度有小幅度的增加，但涂料的高剪切黏度卻呈降低趨勢，表明采用滑石粉替代高嶺土不僅不會對涂料的涂布運轉(zhuǎn)性能產(chǎn)生不利影響，相反在同樣高剪切黏度的條件下，用滑石粉替代高嶺土后可以進一步提高涂料的固含量獲得更好的涂布效果。
?。?）滑石粉替代高嶺土對輕量涂布紙性能的影響
采用刮棒進行涂布，涂布量控制在9-10g/m2。
表4 涂布后紙板性能
由表4可知，用22.5份滑石粉完全替代原配方中的巴西高嶺土?xí)r，并不會對輕涂紙的成紙性能產(chǎn)生不利影響，無論是光學(xué)性能還是印刷表面性能都與巴西高嶺土配方保持相近的水平。
從實驗室評測結(jié)果來看，用滑石粉替代目前輕涂配方中的高嶺土不會對輕涂紙成紙的性能產(chǎn)生不利影響。由于滑石粉本身具有疏水親油的特點，不經(jīng)過改性處理很難在較高固含量下進行分散（未改性滑石粉分散固含量一般在60%左右），為了克服這一缺陷，本實驗用的滑石粉在加工工程中進行了適當(dāng)?shù)挠H水改性，使之可以在70%固含量下進行順利分散，同時該改性過程使得本滑石粉具有了剪切稀化的特點，也就是分散好的顏料分散液在沒有攪拌條件下黏度會增大，但是經(jīng)過適當(dāng)攪拌后又會顯著降低，這一特點也可能是導(dǎo)致所配涂料的低剪切黏度要略高于高嶺土配方的原因。此外，從實驗室觀測結(jié)果看，雖然滑石粉與高嶺土相比就有剪切稀化的特點，但其沉降性能優(yōu)于高嶺土。
3、結(jié)論
?。?）與高嶺土相比，滑石粉顏料具有白度相對較高的特點。
?。?）滑石粉替代輕涂紙涂料中的高嶺土?xí)r，隨著替代量的不斷增加，雖然涂料的低剪切黏度有小幅度的增加，但涂料的高剪切黏度卻呈降低趨勢。
?。?）滑石粉替代高嶺土后，以滑石粉T90替代配方中高嶺土后，無論是成紙的光學(xué)性能還是印刷表面性能都與原配方保持了相近的水平。
（摘自滑石粉在輕涂紙中的應(yīng)用研究，作者蘇艷群）
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