全 文 ：·论文与综述·
滑石粉在造纸工业中的应用
田春丽 , 董荣业
(天津科技大学 ,天津 300457)
[摘　要] 　介绍了滑石粉的特殊性质及其在造纸填料 、功能性材料和涂布颜料方面的应用。
[关键词] 　滑石粉;造纸填料;树脂吸附剂;涂布颜料
　　我国滑石储量丰富 ,质地优良 ,名列世界前茅 ,是
世界上最大的滑石生产国之一 。我国滑石资源主要分
布于辽宁 、山东 、广西三大省 。滑石粉以其优良的耐
热 、润滑 、抗酸碱 、绝缘等特性而被广泛应用于涂料 、造
纸 、军工 、陶瓷 、塑料等行业。我国滑石粉产量的 50%
以上用于造纸业 。主要用于造纸填料 、树脂吸附剂 ,少
量用于造纸涂布颜料 。
1　滑石粉结构及其特殊性质
滑石粉即水合硅酸镁 ,其理论分子式为 3MgO ·
4SiO2 ·H2O。它具有层状结构 ,共分三层 ,中间是一个八
面体的 MgO层 ,上下均为四面体的硅石层[ 1] ;滑石粉的
两个-OH基在里面 ,因此 ,其表面具有疏水性。这是滑
石粉具有不同于其他颜料特殊性质的原因。
图 1　滑石粉的层状晶体结构
滑石粉有其独特的性质:层状结构:滑石粉的层间
范德华力较弱使其在研磨时容易裂为薄层;疏水性(亲
油性):即较低的表面能 ,有机物易吸附到它的层状表
面上 ,在彩色纸的生产中 ,滑石粉的加入 ,减少了染料
的消耗 ,有效地节约成本 ,另外 ,它的表面亲油性使其
可用作树脂 、胶黏剂控制剂和废纸脱墨剂;柔软性:使
涂层表面平滑 、柔顺 ,可减少涂层的断裂 ,降低印刷压
力等;较低的摩擦因数:可降低对设备(成形网 、刮刀和
印刷机)的磨蚀 ,从而延长其使用寿命;化学惰性:不与
任何化学品反应 ,也不受其他任何助剂的影响 ,与其它
涂料组分有很好的兼容性 ,也意味着对 pH 值变化不
收稿日期:2007-11-16
敏感 ,这种化学惰性也使其对环境有利 。
2　滑石粉用作造纸填料
20世纪 90年代初 ,滑石粉在造纸领域使用的主
要技术意义仍是填料 ,占全国滑石消费总量的 60%左
右。
滑石粉白度高 、密度大 、折光指数高 ,作为造纸工
业的填料有其优点:化学性质稳定 ,不但适于在酸性条
件下抄纸 ,也可与碳酸钙配合使用在中性条件下抄纸;
它的摩擦系数小(低于碳酸钙),可以延长抄纸网的使
用寿命 ,也适于高车速纸机;它是片状粒子 ,有利于在
纸页中存留和改善纸张不透明度 、平滑度和印刷适性;
表面具有亲油性 ,可以吸附有机物 ,在作为填料的同
时 ,也收到了免除树脂障碍的效果 ,在废纸脱墨中有助
于油墨的脱除 ,这是高岭土和碳酸钙填料所不能比拟
的;可以与施胶剂结合良好而改善施胶剂留着 ,并能减
轻纸页的吸收性 ,防止印刷油墨渗透纸页。
20世纪 90年代末 ,国内造纸工业由酸性造纸工
艺转向中碱性抄纸 ,同时由于碳酸钙质优价廉 ,使其逐
渐取代了滑石粉在填料市场中的主导地位。2002年
CaCO 3总消费量 124万 t ,超过滑石粉 ,而滑石粉的市
场占有率由 2001 年的 41.3%下降到 2005 年的
23.5%。预计今后几年仍会下降[ 2] 。
3　滑石粉用作功能性材料
在造纸工业中 ,低 、中档滑石粉仍将作为重要的填
料使用 ,而高档滑石粉由于其价格较高 ,主要作为功能
性材料使用。如:树脂吸附剂 、废纸脱墨助剂等。这方
面美国消费量最多 ,其市场潜在需求量很大。
滑石粉的主要成分是 MgO ·SiO 2 ,滑石粉特殊的
层状晶体结构使得其表面具有疏水亲油性。此外 ,滑
石粉除了和水 、甘油 、甲酸 、苯胺等表面张力较大的物
质有接触角外 ,与其他大部分物质的接触角在任何方
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滑石粉在造纸工业中的应用
向都是 0 ,因而易吸附有机物 。
滑石粉在树脂控制方面的应用始于 20世纪 60年
代。目前 ,滑石粉用于树脂和胶粘物的控制已遍及全
世界。每年 30万 t以上是消耗在这一用途上 ,这一用
量还在增加。其原理是:滑石粉表面具有亲油性 ,能够
吸附树脂 ,把它加入到浆液中就能使新游离的尚未聚
集的薄膜状树脂吸附到它扁平形的表面上 ,降低树脂
表观能量 ,使树脂失去其特有的黏性 ,从而抑制树脂的
粘附 、聚结和沉积。
滑石粉的纯度 、粒度以及浓度与控制树脂沉积有
很大的关系。纯度越高 ,越易发生层状剥离 ,亲油性表
面越多 ,效果就越好。粒度越小 ,比表面越大 ,表面能
也越大 ,其吸附能力就越大。浓度增加 ,则滑石粉吸附
树脂的量呈直线增加。一般来讲 ,用于控制树脂沉积
的微细滑石粉(细度不低于 800目的高品质滑石),呈
片状薄层结构 ,其吸附树脂效率高达 90%以上 。
滑石粉在废纸脱墨中的作用机理是当废纸进行脱
墨处理时 ,可以使用滑石粉吸附油墨和其它有机物质。
滑石粉在浮选脱墨过程中 ,能聚集在泡沫和油墨的周
围 ,然后通过筛选和净化 ,使油墨和有机物质同滑石粉
一起从纤维中分离出去。
4　滑石粉用作涂布颜料
在造纸工业中使用滑石粉已经有很长的历史 , 20
世纪初滑石粉首次被用作填料 。随着造纸工业技术的
发展 ,1982年滑石粉在芬兰和法国被作为涂布颜料引
入工业试用 。此后 ,滑石粉就作为配料应用于凹印
LWC 纸 、涂布不含机械木浆纸(无光和亚光涂布纸)和
特种涂布纸(壁纸和标签纸)中 。
图 2　高岭土 SEM 图像　　　　图 3　滑石粉 SEM 图像
由图 2和图 3可见 ,高岭土和滑石粉颗粒为片状。
片状颜料可赋予涂层良好的纤维覆盖率和较高的平滑
度;由于其颜料粒子在涂层中有序的排列 ,涂层结构密
实 ,从而可提高印刷光泽度 、降低涂层透气度 。
由于滑石具有较大的形态比及其特殊性 ,国外有
关研究表明 ,高质量的滑石加工品可以大比例或全部
代替水选高岭土用于涂料颜料 ,生产中 、高档涂布纸。
4.1　滑石粉用作涂布颜料的主要优势[ 3]
滑石粉可提高涂布纸白度 、不透明度 、平滑度和印
刷光泽度 ,赋予纸张较高的吸墨性 。
作为高形态比的涂布颜料 ,滑石粉具有卓越的纤
维覆盖能力及很好的印刷效果 ,也可改善凹版印刷质
量。
与高岭土混合使用 ,可改变涂料流变性 ,呈剪切稀
化的假塑性流动 。能配制高固形物含量的涂料 ,该涂
料能具有良好的流变性和稳定性。
滑石粉颗粒具有质软 、多层和较低摩擦系数的特
性 ,从而降低摩擦作用和提高耐磨蚀性 ,它能改善无光
泽涂布纸的油墨磨损问题(在印刷品的加工过程中 ,纸
张自重和纸张间的相互摩擦会使表面上产生应力作
用 ,从而会磨蚀印刷品的表面油墨层),从而提高印刷
品质量;滑石的低摩擦因数使纸层间更易滑动而减少
纸芯的断裂 ,保证了凹印纸卷有好的卷绕质量 ,也可改
善印刷机运行性能。
滑石粉具有特殊的润滑性 ,由其制成的涂布纸在
压光机上可获得高整饰度并可减少涂料中润滑剂的使
用量 。
硬度低 ,磨耗较小 ,有利于刮刀涂布 。
4.2　滑石粉的主要缺点
滑石粉由于其疏水性 ,在制备涂料时很难润湿和
分散 ,制成的涂料也呈剪切膨胀性 。
滑石粉在胶版印刷涂布纸中的应用容易引起油墨
堆聚和纸张掉毛 、掉粉。
4.3　滑石粉在国内用作涂布颜料没有普及的间接原因
国内凹版印刷还未普及。
九十年代以来 ,滑石的开发利用主要以粗加工生
产为主 ,少数企业从事超细粉加工 ,表面修饰与改性复
合深加工则基本上仍未起步 , 总体加工技术落后[ 4] 。
因此涂布级滑石粉质量较差。
近年 ,由于滑石粉应用领域的扩展 ,导致高品位滑
石价格的不断上涨。
国内优质高岭土资源较少 ,而且大部分是棒形(不
适于涂布),涂布用片状高岭土大部分是从国外进口 ,
价格较高;而国内滑石粉资源丰富 ,虽然滑石粉和高岭
土在各自使用的难易和效果上有差别 ,但它们的用途
基本上是可以互替的 ,如果用国产的滑石粉部分代替
进口的高岭土生产涂布纸 ,既能节约资源 ,又能满足涂
布印刷纸性能的不同需求 。
5　滑石粉在造纸工业中的发展趋势
滑石自身特有的性能决定了它在造纸领域的特有
地位 。
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　2008年　第 3期　　　　　　　　　　《黑　龙　江　造　纸》 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
从今后造纸用途的前景分析 ,低档滑石粉仍将作
为重要的填料使用 ,而高品质滑石粉则将发挥其应有
的功能特性 ,最具经济和技术价值的用途是在特种纸 、
树脂和胶黏剂吸附剂以及造纸涂料颜料中应用。
改性滑石粉的应用:对滑石粉进行表面处理 ,使其
阳离子化 ,可提高其吸附性 ,如可更好地吸附造纸过程
中产生的阴离子垃圾等。
高含钙量滑石的开发应用:白度 95%以上 ,可用
于SC 纸 、新闻纸和造纸涂料 。有关资料表明 ,用于填
料时比单一使用 GCC有更为理想的不透明度 、白度和
填料保留率 ,亦可减少阴离子沉积物。也可用于造纸
涂料 ,提高纸页涂层白度 、平滑度 、印刷适性和涂料的
保水性。
黑滑石的开发研究:经煅烧超细后 ,白度可达到
94%以上 ,改变了其原有的疏水性 ,使颜料具有更好的
配伍性。可用于造纸填料和涂料 ,代替部分 TiO2 和
煅烧高岭土。
我们相信 ,随着滑石粉体加工和改性技术及其工
程应用研究的不断深入 ,滑石粉在颜料涂布领域的应
用必将打开一个新的局面 。
[参　考　文　献]
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Talc Applications in the Paper Making Industry
TIAN Chun-l i , DONG Rong-Ye
(Tianj in Universi ty S cience and Technology , Tianj in300457 , China)
Abstract:This article int roduces talc special proper ties and its applications in the f iller of paper making 、pitch
absorbent and coating pigment.
Keywords:talc;fil le r;pi tch absorbent ;coat ing pigment
(上接第 38页)
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Factor Affecting the Quality of Decorating Paper
WANG Hai-yi , WANG Dong-sheng ,Wang Hui
(College of Papermak ing Engineering ,Shaanx i University of
Science and Technology , X ian , 710021 , China)
Abstract:There are various o f factor s tha t may inf luence the quality o f deco ra ting paper.The influences of base
paper propert ies , such as uniformi ty , weight , pH , tensile and w et tensi le , moisture content , permeability , liq-
uid-absorbent , smoo thness , glo ss , resin , print ing ink on quality of decorating pape r are discussed in de tai l.It
show ed that i t is very impor tant to use high quality base paper , opt imize resin fo rmulae and choose high quali ty
printing ink in the production of high quality decorat ion paper.
Keywords:decorating paper;base paper;filling;resin;printing ink
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滑石粉在造纸工业中的应用