對(duì)箱板紙中顏料染色及其參數(shù)控制的探討

李全朋，趙傳山，袁瑞紅

（山東輕工業(yè)學(xué)院制漿造紙科學(xué)與省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濟(jì)南250353）

對(duì)箱板紙中顏料染色及其參數(shù)控制的探討

李全朋，趙傳山，袁瑞紅

（山東輕工業(yè)學(xué)院制漿造紙科學(xué)與省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濟(jì)南250353）

研究發(fā)現(xiàn)紙張生產(chǎn)過程中顏料可以代替染料來進(jìn)行染色，顏料具有低用量、好的遮蓋率、良好的穩(wěn)定性和低成本等優(yōu)點(diǎn)。該文介紹了染料染色的缺點(diǎn)和顏料染色目前的研究狀況，并探討了植物纖維打漿度、AKD、接觸時(shí)間和pH對(duì)顏料染色的影響。通過實(shí)驗(yàn)，打漿度可以對(duì)染色結(jié)果造成一定的影響。其色相指標(biāo)L*、a*、b*值都有一定的變化規(guī)律。加入紅色、黃色和橘黃色顏料后，紙張分別朝著偏紅、偏黃和偏橘黃色方向發(fā)展。最佳打漿度都為44°SR。AKD增加顏料的留著。紅色和黃色顏料的最佳接觸時(shí)間為6min，而橘黃色顏料的最佳接觸時(shí)間為4min。紅色顏料最佳pH為5.5，黃色、橘黃色顏料最佳pH都為6。因此三者都適合在酸性條件下進(jìn)行染色。

箱板紙；染色；顏料；染料

目前社會(huì)中箱板紙的用量越來越大，染色在箱板紙生產(chǎn)過程中起了重要作用。多數(shù)企業(yè)在紙張染色過程中使用染料，然而染料對(duì)人們的身體健康有一定的危害作用[1]。像日本、美國等發(fā)達(dá)國家，人們?cè)絹碓街匾暼粘ＯM(fèi)品的安全問題，認(rèn)為包含染料的紙張不應(yīng)該被用在食品行業(yè)[2]。通過物理方法制造出來的顏料沒有危害，目前關(guān)于顏料染色的報(bào)道和研究非常少，在造紙中的應(yīng)用研究就更少。顏料具有低用量、好的遮蓋率、良好的穩(wěn)定性和低成本等優(yōu)點(diǎn)[3]。

本文介紹了染料染色的缺點(diǎn)和顏料染色目前的研究狀況，并探討了植物纖維打漿度、AKD、接觸時(shí)間和pH對(duì)顏料染色的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料和儀器

原料：紅色顏料PP 0362，黃色顏料PP 0361和橘黃色顏料PP 0359均由日本東洋油墨有限公司生產(chǎn)；國產(chǎn)本色硫酸鹽針葉木漿（淺色），初始打漿度為10°SR，產(chǎn)自福州青山；硫酸鋁：Al2（SO4）3· 18H2O含量為99.0%，分析純，濟(jì)南魯興化工有限公司生產(chǎn)；AKD：取自日照清大聯(lián)創(chuàng)高新技術(shù)有限公司。

儀器：瓦利打漿機(jī)；澳大利亞進(jìn)口PTI抄片器；高速分散器；ZL-100A型紙和紙板抗張強(qiáng)度測(cè)試機(jī)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

稱取一定量的漂白針葉木漿，按2%的漿濃在瓦利打漿機(jī)中打漿，打散至無漿團(tuán)，加入顏料溶液，其中加入量相對(duì)于絕干漿來說，紅色顏料為120 mg/kg，黃色顏料為100 mg/kg，橘黃色顏料為280 mg/kg。混合均勻后加入3%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸鋁和0.05%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的AKD，15 min后用纖維疏解器疏解，疏解質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%，疏解完后在抄片器上抄制成片，干燥溫度92℃，時(shí)間為5 min。用瑞典進(jìn)口的L&WSE070R分光光度儀來測(cè)量彩紙的顏色指標(biāo)，包括L*、a*、b*等，并根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 452.2—1989）測(cè)定紙張的物理性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 打漿度對(duì)單一顏料染色的影響

打漿度為14°SR、24°SR、34°SR、44°SR和54°SR的紙漿，分別將其在分散器中分散均勻，在攪拌器下攪拌，加入硫酸鋁（用量為3%），2 min后加入顏料進(jìn)行染色3 min，然后抄紙，測(cè)定其顏色指標(biāo)L*、a*、b*值，其結(jié)果如表1。

由表1可以看出，當(dāng)打漿度為44°SR時(shí)，這3種顏料都是L*最小，a*值最大，并且b*值也最大。分析其原因可能是隨著打漿度的不斷增加，紙漿的分絲帚化作用增強(qiáng)，紙漿的比表面積增大，從而有利于顏料與紙漿纖維間的吸附與結(jié)合，使顏料的吸附率增大。但是當(dāng)打漿度過高時(shí)，纖維中的細(xì)小組分不斷增多，由于細(xì)小組分在成紙過程中，容易隨白水流失，所以顏料也隨著細(xì)小纖維的流失而流失，對(duì)其趨勢(shì)有一定的影響[4]。由以上分析可知，紙漿的打漿度為44°SR時(shí)，對(duì)顏料的留著效果最好。

表1 打漿度對(duì)單一顏料色相指標(biāo)的影響

2.2 AKD對(duì)染色效果的影響

添加AKD對(duì)顏料染色效果的影響見表2。

表2 AKD對(duì)染色效果的影響

對(duì)比表2中加AKD和不加AKD的主要顏色指標(biāo)可以得知，這3種顏料都是加入AKD后顏色變深。所以加入AKD后增加了顏料的留著。這可能是因?yàn)轭伭暇哂斜容^大的比表面積，未被纖維吸附的顏料在加入AKD后又和AKD進(jìn)行吸附，吸附在AKD上的顏料隨著AKD一起留著在纖維上，所以最終留著在纖維上的顏料量增加。

2.3 接觸時(shí)間對(duì)染色效果的影響

接觸時(shí)間對(duì)顏料染色效果的影響見圖1～3。

從圖1～3中可以看出，隨著接觸時(shí)間的不斷增加，a*和b*值也隨著增加。當(dāng)時(shí)間超過6 min后，紅色和黃色顏料的增加速度變慢。當(dāng)時(shí)間超過4 min后，橘黃色顏料的增加速度變慢。在實(shí)踐應(yīng)用中，時(shí)間也是個(gè)重要的考慮因素，時(shí)間越少越好。綜合二者考慮，紅色和黃色顏料的最佳接觸時(shí)間為6 min,橘黃色顏料的最佳接觸時(shí)間為4 min。

圖1 接觸時(shí)間對(duì)紅色顏料a*的影響

圖2 接觸時(shí)間對(duì)黃色顏料b*的影響

圖3 接觸時(shí)間對(duì)橘黃色顏料a*和b*的影響

2.4 pH對(duì)染色效果的影響

pH對(duì)顏料染色效果的影響見圖4～6。

從圖4～6中可以看出，隨著pH的增加，a*和b*都呈先上升、后下降的趨勢(shì)。當(dāng)pH為5.5時(shí)，紅色顏料a*值最大；當(dāng)pH為6時(shí)，黃色顏料的b*值最大，橘黃色顏料的a*和b*值最大。因此，紅色顏料的最佳pH為5.5，黃色和橘黃色顏料的最佳pH為6，三者都適合在酸性條件下進(jìn)行染色。

圖4 pH對(duì)紅色顏料a*的影響

圖5 pH對(duì)黃色顏料b*的影響

圖6 pH對(duì)橘黃色顏料a*和b*的影響

3 結(jié)論

（1）打漿度可以對(duì)顏料染色結(jié)果造成一定的影響。其色相指標(biāo)L*、a*、b*值都有一定的變化規(guī)律。加入紅色、黃色和橘黃色顏料后，紙張分別朝著偏紅、偏黃和偏橘黃色方向發(fā)展。最佳打漿度都為44°SR。

（2）加入AKD可以增加顏料的留著。

（3）紅色和黃色顏料的最佳接觸時(shí)間為6 min，而橘黃色顏料的最佳接觸時(shí)間為4 min。

（4）紅色顏料最佳pH為5.5，黃色和橘黃色顏料最佳pH都為6。因此三者都適合在酸性條件下進(jìn)行染色。

［1］Hoechst.Dyeing of wool and nylon with reactive dyes：Ger Often，2047832［P］.1972-11-16.

［2］A T Petors，H S Freeman.Advances in color chemistry series［J］. Physics-chemical Principles of Color Chemistry.Blackie Academic and Professional，1996，4（3）：23-28.

［3］Herbst K hunger.Industrial organic pigments［M］.Colourage，Second Completely Revised Edition，1997：123-129.

［4］JBasf.American inkmarket［J］.TAPPI，2001，9（4）：79.

Research on Color Ad justment of Boxboard by Pigment and Its Parameter Control

LIQuan-peng，ZHAO Chan-shan，YUAN Rui-hong
（Key Lab of Paper Science and Technology of Ministry of Education，Shandong Institute of Light Industry，Ji’nan 250353，China）

Tinting pigment can replace dyes to dye paper in papermaking according to some research.It has the advantages of high efficiency，large coverage,good stability and low cost.In this paper，the disadvantages and research situation of using pigment to adjust color were introduced.The influences of the beating degree of cellulose fiber，AKD sizing，contact time and pH on the dyeing effect of tinting pigmentwere also investigated.Itwas found that beating influenced the dyeing effect.The best resultswas obtained at the beating degree of 44°SR.AKD could improved pigment retention.The optimal contact time for red and yellow pigments were 6 minutes while that for orange pigment was 4 minutes.With the increase of pH，the value of a*and b*improved first and then declined. The red pigment reached its maximum dyeing effect at pH 5.5，while the yellow pigment and orange pigment reached theirmaximum dyeing effect at pH 6.Therefore，the three pigments were suitable for paper dyeing under acidic conditions.

boxboard；dyeing；pigment；dyes

book=4,ebook=110

TS764.5

A 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：1007-2225（2010）02-0028-04

李全朋先生（1984-），在讀碩士研究生；研究方向：造紙化學(xué)品與功能紙；E-mail:liquanpeng_1@ 163.com。

2009-12-07（修回）

本文文獻(xiàn)格式：李全朋，趙傳山，袁瑞紅.對(duì)箱板紙中顏料染色及其參數(shù)控制的探討[J].造紙化學(xué)品，2010，22（2）：28-30，54.