对箱板纸中颜料染色及其参数控制的探讨

李全朋，赵传山，袁瑞红

（山东轻工业学院制浆造纸科学与省部共建教育部重点实验室，山东济南250353）

对箱板纸中颜料染色及其参数控制的探讨

李全朋，赵传山，袁瑞红

（山东轻工业学院制浆造纸科学与省部共建教育部重点实验室，山东济南250353）

研究发现纸张生产过程中颜料可以代替染料来进行染色，颜料具有低用量、好的遮盖率、良好的稳定性和低成本等优点。该文介绍了染料染色的缺点和颜料染色目前的研究状况，并探讨了植物纤维打浆度、AKD、接触时间和pH对颜料染色的影响。通过实验，打浆度可以对染色结果造成一定的影响。其色相指标L*、a*、b*值都有一定的变化规律。加入红色、黄色和橘黄色颜料后，纸张分别朝着偏红、偏黄和偏橘黄色方向发展。最佳打浆度都为44°SR。AKD增加颜料的留着。红色和黄色颜料的最佳接触时间为6min，而橘黄色颜料的最佳接触时间为4min。红色颜料最佳pH为5.5，黄色、橘黄色颜料最佳pH都为6。因此三者都适合在酸性条件下进行染色。

箱板纸；染色；颜料；染料

目前社会中箱板纸的用量越来越大，染色在箱板纸生产过程中起了重要作用。多数企业在纸张染色过程中使用染料，然而染料对人们的身体健康有一定的危害作用[1]。像日本、美国等发达国家，人们越来越重视日常消费品的安全问题，认为包含染料的纸张不应该被用在食品行业[2]。通过物理方法制造出来的颜料没有危害，目前关于颜料染色的报道和研究非常少，在造纸中的应用研究就更少。颜料具有低用量、好的遮盖率、良好的稳定性和低成本等优点[3]。

本文介绍了染料染色的缺点和颜料染色目前的研究状况，并探讨了植物纤维打浆度、AKD、接触时间和pH对颜料染色的影响。

1 实验

1.1 原料和仪器

原料：红色颜料PP 0362，黄色颜料PP 0361和橘黄色颜料PP 0359均由日本东洋油墨有限公司生产；国产本色硫酸盐针叶木浆（浅色），初始打浆度为10°SR，产自福州青山；硫酸铝：Al2（SO4）3· 18H2O含量为99.0%，分析纯，济南鲁兴化工有限公司生产；AKD：取自日照清大联创高新技术有限公司。

仪器：瓦利打浆机；澳大利亚进口PTI抄片器；高速分散器；ZL-100A型纸和纸板抗张强度测试机。

1.2 实验方法

称取一定量的漂白针叶木浆，按2%的浆浓在瓦利打浆机中打浆，打散至无浆团，加入颜料溶液，其中加入量相对于绝干浆来说，红色颜料为120 mg/kg，黄色颜料为100 mg/kg，橘黄色颜料为280 mg/kg。混合均匀后加入3%质量分数的硫酸铝和0.05%质量分数的AKD，15 min后用纤维疏解器疏解，疏解质量分数为0.2%，疏解完后在抄片器上抄制成片，干燥温度92℃，时间为5 min。用瑞典进口的L&WSE070R分光光度仪来测量彩纸的颜色指标，包括L*、a*、b*等，并根据国家标准（GB/T 452.2—1989）测定纸张的物理性能。

2 结果与讨论

2.1 打浆度对单一颜料染色的影响

打浆度为14°SR、24°SR、34°SR、44°SR和54°SR的纸浆，分别将其在分散器中分散均匀，在搅拌器下搅拌，加入硫酸铝（用量为3%），2 min后加入颜料进行染色3 min，然后抄纸，测定其颜色指标L*、a*、b*值，其结果如表1。

由表1可以看出，当打浆度为44°SR时，这3种颜料都是L*最小，a*值最大，并且b*值也最大。分析其原因可能是随着打浆度的不断增加，纸浆的分丝帚化作用增强，纸浆的比表面积增大，从而有利于颜料与纸浆纤维间的吸附与结合，使颜料的吸附率增大。但是当打浆度过高时，纤维中的细小组分不断增多，由于细小组分在成纸过程中，容易随白水流失，所以颜料也随着细小纤维的流失而流失，对其趋势有一定的影响[4]。由以上分析可知，纸浆的打浆度为44°SR时，对颜料的留着效果最好。

表1 打浆度对单一颜料色相指标的影响

2.2 AKD对染色效果的影响

添加AKD对颜料染色效果的影响见表2。

表2 AKD对染色效果的影响

对比表2中加AKD和不加AKD的主要颜色指标可以得知，这3种颜料都是加入AKD后颜色变深。所以加入AKD后增加了颜料的留着。这可能是因为颜料具有比较大的比表面积，未被纤维吸附的颜料在加入AKD后又和AKD进行吸附，吸附在AKD上的颜料随着AKD一起留着在纤维上，所以最终留着在纤维上的颜料量增加。

2.3 接触时间对染色效果的影响

接触时间对颜料染色效果的影响见图1～3。

从图1～3中可以看出，随着接触时间的不断增加，a*和b*值也随着增加。当时间超过6 min后，红色和黄色颜料的增加速度变慢。当时间超过4 min后，橘黄色颜料的增加速度变慢。在实践应用中，时间也是个重要的考虑因素，时间越少越好。综合二者考虑，红色和黄色颜料的最佳接触时间为6 min,橘黄色颜料的最佳接触时间为4 min。

图1 接触时间对红色颜料a*的影响

图2 接触时间对黄色颜料b*的影响

图3 接触时间对橘黄色颜料a*和b*的影响

2.4 pH对染色效果的影响

pH对颜料染色效果的影响见图4～6。

从图4～6中可以看出，随着pH的增加，a*和b*都呈先上升、后下降的趋势。当pH为5.5时，红色颜料a*值最大；当pH为6时，黄色颜料的b*值最大，橘黄色颜料的a*和b*值最大。因此，红色颜料的最佳pH为5.5，黄色和橘黄色颜料的最佳pH为6，三者都适合在酸性条件下进行染色。

图4 pH对红色颜料a*的影响

图5 pH对黄色颜料b*的影响

图6 pH对橘黄色颜料a*和b*的影响

3 结论

（1）打浆度可以对颜料染色结果造成一定的影响。其色相指标L*、a*、b*值都有一定的变化规律。加入红色、黄色和橘黄色颜料后，纸张分别朝着偏红、偏黄和偏橘黄色方向发展。最佳打浆度都为44°SR。

（2）加入AKD可以增加颜料的留着。

（3）红色和黄色颜料的最佳接触时间为6 min，而橘黄色颜料的最佳接触时间为4 min。

（4）红色颜料最佳pH为5.5，黄色和橘黄色颜料最佳pH都为6。因此三者都适合在酸性条件下进行染色。

［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 文献标识码：1007-2225（2010）02-0028-04

李全朋先生（1984-），在读硕士研究生；研究方向：造纸化学品与功能纸；E-mail:liquanpeng_1@ 163.com。

2009-12-07（修回）

本文文献格式：李全朋，赵传山，袁瑞红.对箱板纸中颜料染色及其参数控制的探讨[J].造纸化学品，2010，22（2）：28-30，54.