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如何制备和使用色料? - 优化纸张生产的关键!

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:染料的制备一般是用少量的水将染料调成稠状,在充分搅拌下用热水进行稀释并过滤。一般而言,纸张的生产通常是在中性或碱性条件下完成的,因此需要色料液在中性条件下或者在定着剂和助留剂的辅助下对纸浆纤维有较好的吸引力。其原因在于纸浆纤维所带的阴电荷特性,使得纤维与染料之间存在排斥力,但可通过添加阳性定着剂来改善这一问题。⑥定着剂 低分子质量高电荷密度的阳离子定着剂可用于改善染料在纤维和填料上的留着。

如何制备和使用色料? - 优化纸张生产的关键!

染料的制备一般是用少量的水将染料调成稠状,在充分搅拌下用热水进行稀释并过滤。溶解染料时不能直接通蒸汽,避免局部高温造成染料分解产生色淀。

染色的操作方式主要包括以下几种。

1. 浆内染色

浆内染色是应用范围最广的染色过程。由于浆内染色可实现清洁生产及将染料利用率最大化,大多数纸厂采用连续且全自动添加染料至浆料中,极少数纸厂采用间歇式的加料方式。

染料的选择及染色的工艺条件基本取决于所用纸浆原料(二次纤维、机械浆、化机浆、未漂白或漂白化学浆,填料类型及用量)及制备过程,如高打浆度的纸浆原料可加深染色。填料的使用会增加染料的用量,一方面是由于填料会吸收染料从而会使纸张减色;另一方面会增强纸张的两面性。

在连续型染色过程中,染料添加量受多种因素影响,如高浓染色染料的用量为3%~4%(在浆料进入流浆箱与白水混合之前加入),低浓染色染料的用量为0.5%~1.5%(在混合浆泵或压力筛前加入);pH条件;硫酸铝的加入通常会促进染料的吸收并减少有色废液的产生。一般而言,纸张的生产通常是在中性或碱性条件下完成的,因此需要色料液在中性条件下或者在定着剂和助留剂的辅助下对纸浆纤维有较好的吸引力

连续型和间歇型染色过程的优缺点在于:间歇型染色过程使染料与浆料有充分的接触时间,从而可进行充分的混合,其缺点在于颜色校正及变化所需的时间较长(生产能力下降),并且对于染料的处理方面也存在较多问题:如清洁生产的条件及精确控制染料测量的系统。由于间歇型染色过程不能利用在线检测颜料的颜色及质量,也会使生产能力下降。连续型染色过程的优势在于染料与浆线接触的时间较短,产生的废纸也较少(达到所需颜色的时间较短,生产能力提高)。另一方面,可实现染色后纸张成品的质量在线监测,供料泵可迅速调整,因此连续型染色过程产生的废纸较少,生产力较高。然而由于颜料与纸张接触时间短,当生产颜色较深的纸张时,染色率会较低,因此需使用较为复杂的染色设备。

另外一种特殊的浆内染色方法是着色法(tint),主要是用于书写纸的染色。此方程主要是通过添加蓝紫色染料或是纯蓝色与亮红色的混合染料来消除浆料中的浅黄色色调,并产生一种淡蓝色,肉眼看起来也更为明亮。

2. 纸面染色

在纸面染色过程中,染料液是在施胶剂的准备过程加入的,然后通过施胶压榨或薄膜压榨进行染色。其他添加剂,如淀粉,合成施胶剂,增白剂的加入也是通过以上方式。对于这样的添加剂混合方式,需要避免相互之间的负作用。为使染色均匀,关键是需要纸张对染料的均匀且适当的吸收。纸面染面的优势在于:色调转变快,可实现纸张的单面染色(如箱板纸),循环水中无二次染料,适用于高定量纸张的染色,节省染料。然而,与浆内染色(传统染色方法)相比,由于纸张的染色很难达到均匀,使得纸面染色的适用范围较窄,因此纸面染色有时与浆内染色相结合以减轻纸张两面性的问题。

(1)浸渍染色

浸渍染色常用于皱纹色纸及其他薄型色纸的生产。浸渍染色是使原纸通过色料槽而着色,多余的染料通过辊子压出,然后在烘缸上进行干燥。较常用的染料是酸性染料,因为其溶解性高,颜色明亮,且对纤维和木素都没有亲和力,可均匀上色。与浆内染色相比,浸渍染色的色泣牢度较差。

(2)涂布上色

在一般的涂布过程中,纸或纸板的表面覆有白色的染料。在涂布上色过程中,原材料也是白色的涂布混合液,然后通过添加某颜色的有机或无机颜料以使纸张产生所需的颜色。涂布上色的方法及所用染料主要是用于生产特种纸和纸板,如标签纸、形象宣传册和包装材料等。(www.xing528.com)

(3)压光机染色

压光机染色与压机纸面施胶相似,在压光辊上使纸张与染料接触,多用于纸板和厚纸的染色。此种方法有染料耗用少,成本较低,色泽鲜艳,耐光性较强等优点,但由于受压光操作的影响,色料局部受磨损脱落,在纸面上常出现露底白斑的纸病。

影响染色效果的因素:

①打浆度 增加纸浆打浆度可使染色加深,其原因在于打浆度高的纸浆形成的纸页密度大,改变了纤维之间的光学接触,即在一定程度上光的反射、折射和吸收会发生变化,从而使颜色加深。

②纸浆种类 不同的纸浆种类会影响染料的留着率。一般来说,当浆料中含有机械浆纤维时,染料的着色率会最低。其原因在于纸浆纤维所带的阴电荷特性,使得纤维与染料之间存在排斥力,但可通过添加阳性定着剂来改善这一问题。

③水的硬度 提高水的硬度可减小纤维与染料之间的排斥力,从而有助于提高染料的留着。纸厂的实际操作过程中,若原水是偏软的,则会人工添加硫酸镁或其他物质以增大水的硬度,然而水的硬度高会导致荧光增白剂失去荧光效果。

④填料 纸页达到相同色泽度时,当纸页中添加某些填料,如瓷土,会增加染料量。填料的添加量决定于客户对纸张的特殊需求以及成本。当填料用量超过10%时,生产较深颜色的纸张在经济方面已不存在可行性。

⑤损纸 为保证染色时,纸张可达到目标色度,需要控制原材料中损纸的用量。当使用经过次氯酸钠漂白后的湿损纸浆时,需要特别地添加适合的化学品以保证漂白剂是抗染色的。

⑥定着剂 低分子质量高电荷密度的阳离子定着剂可用于改善染料在纤维和填料上的留着。通常在加入直接染料之前加入,可获得很好的染色效果。

⑦纸张的含水量 一些特殊的染料,如阴离子型直接染料的染色会受纸张的含水量影响。含有此类染料的纸张的颜色会随着水分含量的变化而变化。因此当使用此种染料进行染色后的纸张在质量评定前需将其保存在特定的环境中。

⑧pH 造纸白水系统的pH对染料色度及其留着率有很大的影响,为使纸的颜色变化最小,必须严格控制纸机网下白水系统的pH。

⑨染色的两面性 纸机的车速高,案辊和真空箱脱水强烈,会降低染料的留着率,从而造成染色的两面性。此外,烘缸温度过高或纸页两面受热不匀,也会使某些染料褪色或染料从贴缸的纸面转移到另一面,从而造成染色的两面性。因此需选择适当网目的造纸网;在纸料中加碳酰胺酚醛树脂;染料必须在软水中溶化;控制好烘缸的温度曲线,干燥温度不要过高。

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