滑石粉白度表示方法对白度值影响的研究

2013-06-08赵彤彤聂东锐曹冬梅刘文庆

中国非金属矿工业导刊 2013年3期

赵彤彤，聂东锐，曹冬梅，刘文庆

（辽宁出入境检验检疫局技术中心，辽宁大连 116001）

1 引言

滑石粉的主要成分是滑石，具有润滑性、耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高、化学性质不活泼、遮盖力良好、柔软、光泽好、吸附力强等优良的物理、化学特性。广泛用于造纸、陶瓷、橡胶、油漆、耐火器材、纺织、染料、铸造及制药等工业，在化妆品以及医药工业也皆有应用[1]。

滑石粉是我国的重要出口矿产品，既有较大的储量，又有较大的产量。其中5个特大型矿床(辽宁，山东，广西，江西，青海)中，3个出产白滑石，探明储量合计约9000万t。国际市场供应的白滑石，主要来自中国。中国滑石的优势不但体现在储量和产量方面，而更重要是体现在白滑石，特别是高纯白滑石的超凡品质方面。没有中国的出口，世界市场对白滑石的需求绝对得不到满足[2]。即使滑石资源比较丰富的欧美地区每年也要从我国进口25万t左右的中高档白滑石。中国近年来滑石的出口数量在62～65万t左右，95%以上是中高档白滑石，主要产地有辽宁、山东、广西三地，而影响产品价值的最重要的物理性能指标就是白度[3]。

所谓白度，即表征物体白的程度，白度值越大，则白色的程度越大。在颜色世界里，人们遇到最多的是白色和近白色。颜色是一个心理、生理物理量，且与人眼的视觉特性有关，是一个三维的量。白色作为一个特殊的颜色特性，它的特点是具有很高的光反射比，而颜色的饱和度极低。要将由光反射比、纯度和主波长所决定的不同的白色样品，用白度量值来定量评价它，同时要求与人的视觉判断有很好的相关性，可不是一件容易的事[4]。原因是人们对白色的视觉判断受到习惯、爱好、职业、民族及年龄等复杂心理因素的影响。近一个世纪以来，许多从事白度工作的学者，先后建立了上百种白度公式，研制了各种测量白度的仪器，可是至今在白度的评定和计量方面还没有达成完全一致的意见。

目前，我国造纸、塑料、建材等行业中主要使用“蓝光白度”的白度公式和测量方法。GB 15342-94《滑石粉》中也规定滑石粉按照GB 5950-1996《建筑材料与非金属矿产品白度试验方法通则》进行白度的测定[5]。该标准是参照国际标准化组织的ISO2470标准，即在灵敏度曲线峰值波长为457nm、半宽度为44nm的总体灵敏度的白度计上，测得蓝光反射比，称白度值(下文以R457表示)。这种方法比较简单易行，相应的仪器也比较便宜，至今仍在我国建材行业大量应用。很多地区对出口滑石、硅灰石、绿泥石等的白度测试也使用这种方法。

但应该看到，上述方法只规定峰值波长和半宽度是很不严格的，因为这可以有多种不同的有效光谱灵敏度，它不能与CIE(国际照明委员会)三刺激值之间建立严格的函数关系。特别是对白度值大于90的超微细高附加值滑石粉，白度值的高低直接决定了商品的价格。

国际上一直为建立一个相对统一的白度标准进行着努力，1982年国际照明委员会20届大会正式推荐了CIE1982白度公式，这个公式基本上采用了甘兹的研究成果，将已确立的色度参数和色知觉参数联系起来，用爱好无彩色中性白的观察者在100视场情况下的白度WG,10(甘兹白度)和相应的淡色调指数TW,10共同表示：WG,10的值越大，表明样品越白，TW,10越大，表示带绿度越大，反之，带红度越大。甘兹公式是Ganz在研究了大量的白度公式后，提出的线性白度公式，它的特点是：①基于色度学测量三刺激值Y10和色坐标x10、y10，因此容易计算；②等白度面是个平面，所以它是一个线性公式；③三个颜色属性对于白度的贡献可以自由选择，并且在公式中表示清楚。CIE推荐的甘兹白度公式可写成下列形式：

我国于1996年发布的GB/T5950-1996中采用：

二者只是在系数上略有差别。

2 试验部分

2.1 试验用品

仪器：温州产WS-SD型白度计。

样品：大连口岸出口的优质滑石粉(白度＞90)，经3h 105℃烘干，进行压片，测定。

2.2 试验方法

随机抽取13个白度值＞90的辽宁海城滑石粉样品，在相同试验条件下，由同一试验者进行测试，分别测定样品的蓝光白度和三刺激值，每个样品平行测试4次，取平均值。

3 试验结果分析与讨论

传统蓝光白度检测法得到的结果的平均值以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)计算出的白度值用W1表示；三刺激值的平均值按照公式(2)计算出的白度值用W2表示。

经过统计学分析，本试验的自由度为13×3=39＞30，可以认为这13个样品的检测值分析具有统计学意义。其共同特点是所有测得的蓝光白度值均小于W2值，也均小于测得的Y 值，为了更直观的得到这个结论，将不同表示方法的白度值作比较，见下图。

不同白度表示方法白度值比较

由图可见，采用GB/T5950-1996标准中白度表示方法得到的白度值W2明显高于普通蓝光白度计测得的白度值R457，也就是说，同样的滑石粉在同样的试验条件下，采用国际上通用的方法来表示，白度值要高于我国现行通用的蓝光白度表示方法，也就是说，蓝光白度表示方法低估了滑石粉产品的实际白度值。

之前，国际上还有采用Y 值来表示白度的情况，从公式(2)中可以看出，因为x10和y10均小于1，且对于特定矿床的滑石来说，其色偏作用产生的影响应基本相同，则对白度产生主要影响的显然是Y10，因此就本试验的结果来看，用Y 值来表征白度值也是合适的，对特定客户可以按其要求提供其需要的白度结果以方便其进行质量跟踪。从上图中也可以看出，W2值与Y 值最为接近且关联度也最好。