涂布用颜料概述

2015-11-22马龙羿武昌罗鹏恩施锦华纸业有限责任公司湖北恩施445000

湖南造纸 2015年4期

马龙羿武昌罗鹏恩施锦华纸业有限责任公司湖北恩施（445000）

1 涂层中颜料的功用

颜料[1]是纸张涂料的主要成分，颜料实际占了涂料的80%～95%（质量）。但体积百分比比质量百分比更重要；颜料的体积百分比约为涂料固体物质的70%左右。据估算，颜料密度约为2.5，涂料中其余固体物质的密度约为1.0。除了固体物质外，涂层还包括充满空气的空间——微孔，不同颜料涂层所形成的微孔结构不同，同时也决定了涂布纸的印刷适应性、亮度和光泽度等，所以颜料是影响涂布性能的最重要因素。

最理想的颜料涂布是，除了填平凹坑外，颜料还能覆盖住原纸上突出的最高点纤维。在实际生产中，有的涂布方式能填满凹坑，但对高出点则只能涂覆一个薄层或根本没有覆盖；而有的涂布方式则基本能涂覆均一的厚度，因而能将原纸上的最高突出点都涂覆住，但只能部分填满凹坑。

当选择涂布用的某种或某几种颜料时，实际上是选择涂布的某个性能或综合性能，根据不同目的的涂布需求，从而选择不同种类的涂布用颜料。例如，挑选高岭土时，我们选择能赋予光泽涂布和具有密实涂层的片状颜料，粒子规格越小，涂布的光泽度越好。

2 何为理想的颜料

一个完美的涂布颜料应具备以下特质；

（1）化学稳定，在水中是惰性的，不溶的；

（2）所有波长的光都能100%反射；

（3）无杂质；

（4）合适的粒径大小及颗粒形状分布；

（5）具有高折射率，提升不透明度；

（6）具有低胶黏剂需求；

（7）具有良好的流变性；

（8）能在高固含量下分散；

（9）具有分别适合高光/亚光的外观（很好的涂布光泽度和很高的印刷光泽度）；

（10）具有良好的兼容性（与其他涂料组分混合时）；

（11）低密度；

（12）低硬度；

（13）低吸水性；

（14）低价格。

很明显，没有一种颜料能同时满足这些优点，颜料的选择在很多时候就成为了一种平衡。

3 颜料的分类

颜料的分类有很多种方法，根据其相对用量划分可分为：主体颜料、特种颜料、辅助颜料。主体颜料在整个涂料配方中的比例一般高于50%；特种颜料一般限制在特殊质量的涂布中，添加量很少，根据实际情况而定；辅助颜料在整个涂料配方中的比例常常低于25%。

主体颜料一般有高岭土[2]、研磨碳酸钙（GCC）[3]、滑石粉[4]；特种颜料有石膏（硫酸钙）；辅助颜料一般有沉淀碳酸钙（PCC）[5]、煅烧高岭土、塑胶颜料、三水合铝、二氧化钛。主体颜料首先是在原纸表面起到很好的覆盖作用，同时优化原纸的一些固有特性。

至于特种颜料类似于主体颜料，但其用量受到很大的限制，如石膏，因为它用量少，既可作为光泽漆又可以用作遮蔽颜料；硫酸钡，由于有较高的纯度，被用于照相纸；硅酸盐，这是因为它具有较高的吸收能力，被用于喷墨印刷纸张。

辅助颜料的用途，常见的是改善其印刷性能。应用这类颜料可改进诸如光学性能（白度、不透明度）、光泽度和吸墨性等。

4 颜料的基本性能

在涂布纸中，基本的颜料性能如下：（1）粒子规格与规格分布；（2）粒子形状与形状分布；（3）折射指数；（4）光散射与光吸收系数；（5）密度。

涂料的性能与最终涂布状况，在很大程度上可借鉴这些因素加以解释。增加扁平性，减小粒子规格，可以提高其光泽度；增加折射系数，减小粒子规格，可以提高其不透明度；降低光吸收系数，可以提高其白度；降低堆积密度，混合不同形状的粒子，可以提高其透气度和油墨吸收性；降低堆积密度，混合不同形状的粒子，降低密度，可以提高其松厚度与覆盖率；降低堆积密度，可以提高其黏度。

表1列出了若干颜料的物理性能，目的是对各种颜料的数据进行比较。

表1涂布颜料的物理性能

5 选择颜料的依据

目前涂料的颜料部分，常含有至少两种不同类型的颜料。当为某种产品选择颜料时，产品的技术要求与价格限制了人们的选择。当然不能为产品选择一种经济上不能接受（如太贵）的颜料。产品必须考虑的技术要求有白度、光泽度、不透明度和吸墨性等。涂布的主要目的就是最大程度地获得涂层对原纸表面纤维的覆盖，因此良好的涂层覆盖性对纸张涂布显得尤为重要，在实际生产中涂料快速固化有利于良好的覆盖率。

涂料的主要性能是运行性能。此问题具有双重意义，因为生产效率必须是高的，产品质量必须满足技术要求与没有缺陷。如果现有设备可有限地制造出无缺陷产品，运行性能就是好的。在这里必须了解，涂料的流变性极大地影响到运行性能，所以涂料应该具有很好的剪切减薄性（sheat thinning），意思是指非牛顿流体在剪切应力作用下的黏度降低。