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造纸染料的基础应用规则

2016-11-18点击:877
    在造纸的染色过程中,染料作用的对象是纸纤维。染料与不同浆料的作用机理不同,如碱性染料对含木素较多的浆料有较强的亲合力,适宜于染色木素含量高的浆;而对纤维具有较少亲和力的酸性染料,则需要借助固色剂或定着剂产生的沉积效应,定着于纤维上。
    造纸工业对于染料的要求,除了与染料的化学结构有关外,还依赖于纸张的最后用途。用于包装的纸或纸板,其耐晒性能要求不高或是不需要,所以可以选用基本染料进行染色,而高档书写纸或者卫生用纸需要耐光性好的染料,特殊场合使用的纸张,如装饰纸原纸,则可以用颜料进行染色。
    在造纸湿部中,有很多因素对染色过程或染料的应用产生影响,以下是一些常见的影响因素:


(1)浆料

    在造纸工业中,不同纸种所用的浆料有所不同,因此对染料的选择和应用也有不同程度的影响。对化机浆、未漂浆的木质素含量较高的浆料,通常选用基本染料,而直接染料适用于大部分浆料。
    通常等量的染色,漂白亚硫酸盐针叶浆要比漂白亚硫酸盐阔叶浆颜色更深;本色浆要比漂白浆的颜色发黄;回收浆或是二次浆的染色要比漂白浆的染色效果发黄;由于细小纤维含量的增加,漂白亚硫酸盐阔叶浆、二次浆的染色,染料更倾向于保留在毯面上。


(2)打浆度

   反映打浆的程度,是衡量浆料脱水难易程度的指标。它能综合地反映纤维被切断、润胀、分丝帚化及细纤维化的程度。
   通常提高浆料的打浆度可以提高染料的染色得率;黏状打浆比游离度打浆的纸浆染色色调深。原因是打浆度越高,纤维的细纤维化程度就越高,比表面积增大,帚化好的浆料能提高染色留得率;纸浆的密度增大,纤维之间空隙减少,成纸的纸页紧密,故减少纤维与空气的交换面,由此减少反射光线的份量,使得穿透的光线量增高,有利于染料吸收一定波长的光线量,因此,打浆度越高,纸浆染成色纸颜色越深。反之,未帚化好的浆料吸附染料能力差,染料流失大,在相同染料用量情况下,纸张颜色浅。


(3)水硬度

      水的硬度对不同种类的染料影响也大不相同,对阳离子直接染料和基本染料的影响很小,而对阴离子染料及增白剂的影响比较大。例如,阴离子直接染料与纤维素纤维之间的静电斥力会妨碍染料吸附在纤维素纤维上,但此时除了可以通过加入阳离子固色剂来提高它们之间的结合力外,也可以通过提高水的硬度来消除这种静电斥力,提高它们之间的结合力。值得注意的是,造纸厂分布在全球各个区域,每个区域的水质也大不相同。通常北方的水硬度比较高,而南方的水硬度比较低,可以通过加入硫酸镁或氯化钠(氯化钙,在非施胶的系统中也可用来调节)来提高水的硬度。


(4)反应时间及pH

      通常反映时间越长越有利于染料对纤维的染色效果。pH对不同的染料有不同程度的影响。它会使染料的色相发生一些改变。


(5)造纸填料

     在造纸工业中,填料的使用可增加纸张的不透明度、白度,改善印刷适应性及其他纸张的性能。填料不管是高岭土、碳酸钙、钛白粉还是滑石粉,他们对纸张的色调深度均有影响。对一定质量的纸张,填料在纸张内部保留的比例应保持在一个特定的水平,如果因为某些原因需要变动,将对纸张所表现的色调有相应的影响与变化。
    由于湿纸页的网面受到网部脱水器材抽吸力作用,该纸面中的填料易被白水带走,而填料比表面积大于纤维的比表面积,染料更容易吸附在填料上,容易引起纸张颜色的两面差问题。通常通过挑选染料的品种,或是通过加强助留助滤系统或是工艺的调节如改变添加点而减轻两面差


(6)添加点及添加顺序


① 添加点

     各纸厂生产的纸种及条件不同,因此采用的染色方法不同,染料的添加点也有所不用。在批次染色中,染料通常添加在部分浆池中;在连续染色中,染料通常添加在靠近流浆箱处;而在分段染色中,染料可分成两段来加入,通常70%~80% 的染料被添加在碎浆池中,其余的染料通常被添加在成浆池的抽吸处,或是流浆箱后的浆管处。
  通常,阴离子直接染料加入点比较靠前,而阳离子直接染料可加入靠近流浆箱处。


② 添加顺序

     通常有以下规则可以遵循:保持阴离子直接染料远离阳离子直接染料和基本染料。尽量使染料和增白剂远离其他阳离子添加剂。尽量使染料与固色剂分开。生产条件的要求不同,固色剂可分两种方式加入:一种是全部加入到染料前面,使其与纤维充分的反应;另一种是一部分加到染料前,另一部分加到染料后,来降低回水的颜色。


7)其他湿部造纸助剂

     传统上,因增白剂和染料均为阴离子型物质 , 容易与阳离子型物质反应,引起色斑问题。因此该两种物质应加在所有化学品加入之前,如混合浆池或纸机浆池中,使其有足够的时间与纤维反应,避免其他阳离子型物质的干扰。但另一方面,某些低分子量高电荷的阳离子聚合物、湿强松香和阳离子淀粉可以吸附阴离子性染料,提高染料的留着率。
     助留剂是纸张抄造中最重要的组成部分,通常分为两类:低电荷密度高分子量和高电荷密度低分子量。前者对染料的影响相对较小,可能的负面影响是因为它提高了填料及细小纤维的留着率而导致纸张颜色产生两面差。而后者对染料的影响相对较大,可能会使成纸颜色变暗,降低光牢度,使染料发生絮聚等负面影响。


    因此,染色工作中,应了解每个所服务的纸厂的湿部添加剂的种类及它们的添加点,避免它们对染料的应用产生负面影响,使染料在抄纸中发挥最大的效果。

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