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荧光增白剂_OBA_应用于铜版纸生产中调色方案的研究

湖南造纸造纸化学品与应用造纸化学品与应用APM P 制浆工艺是20世纪90年代在改进BCTMP工艺基础上发展起来的,主要适用于速生材,是集药液处理、磨浆、漂白于一体的高得率制浆方法,对环境造成的污染比较少,投资成本和运行成本较低[1]。

APMP 具有强度好、白度高、松厚度高的优点[2],可以配抄高级文化印刷纸和涂布加工纸,在我国具有推广的潜力。

目前,工厂生产铜板原纸的浆料配比一般为:NBKP:LBKP:BCTM P=40:30:30,但BCTMP 价格较高,市场供应短缺,给竞争日益激烈的铜版纸生产企业带来了较大的压力。

APM P 的价格相对BCTMP 较低,且市场供应充足,在不影响成纸质量指标前提下,用APM P 代替BCTM P ,有利于降低生产成本。

但是,APMP 代替BCTM P 应用于铜版原纸生产其偏色和耐久性都会发生变化。

因此,需要对其进行调色。

刘军钛[3]一文中介绍了荧光增白剂的增白机理和在造纸湿部应用的情况;夏安军、韩卿等人[4]研究了荧光增白剂在白卡纸涂料中的用量和返黄情况,而本文与之有所差别,主要研究铜版纸调色方案。

根据荧光增白剂所应用的层次不同,调色方案可以是原纸抄造时调色或涂布时调色,而涂布时调色又可以分为底涂调色和面涂调色,本文将对各调色方案进行探讨和比较。

1实验部分1.1实验原料浆料:NBKP ,LBKP ,APM P ,BCTMP ,均为商品浆板;颜料:#1GCC (<2μm 含量92%±2%,固含量78%),#2GCC (<2μm 含量65%±2%,固含量78%),clay (<2μm 含量98%);其他:羧基丁苯胶乳,分散剂,OBA ,保水剂,消泡剂等助剂。

1.2实验设备纸样抄取器(德国),K303涂布机,DTPaperScience E300三辊压光机(芬兰),ND-B 白度仪,BEKK 平滑度仪,GM 光泽度仪(75°法),X-Rite 528分光光度计,印品耐久性试验仪,电动搅拌仪等。

1.3实验方法1.3.1纸样的抄取按照表1所示,每组3张纸样,纸样定量约为90g/m 2。

1.3.2涂料配制涂料配方:面涂:#1GCC70份(相对于100份绝干颜料的量,下同);clay30份;胶乳12.5份;OBA 加入量为1000mg/kg ;其它助剂适量,涂料固含量为65%。

表1纸样浆料配比底涂:#2GCC100份;胶乳11份;OBA 加入量为摘要:铜版纸原纸生产中,为了节约成本一般利用APMP 代替BCTMP ,本文通过在实验室环境下进行铜版纸原纸抄造并涂布成纸,然后检测成纸物理性能指标,发现APMP 代替BCTMP 后,能抄造出比原配方松厚度和不透明度更高,白度稍低,其他物理性能指标相当的铜版纸原纸;另外还主要研究了荧光增白剂(OBA )对成纸耐久性和偏色的影响,分别比较了原纸调色、底涂调色和面涂调色三种调色方案对成纸白度,L*、a*、b*值和耐久性的影响。

关键词:铜版纸;APMP 浆;荧光增白剂(OBA );L*、a*、b*值;耐久性荧光增白剂(OBA )应用于铜版纸生产中调色方案的研究严伟张美云陆赵情陕西科技大学造纸工程学院陕西西安(710021)作者简介:严伟,在读硕士研究生,主要研究方向为高性能加工纸与特种纸。

BCTMP%APMP%NBKP%LBKP%3020010原配方配方1030配方34040303040301020配方24030232009年第3期造纸化学品与应用10/200/3030/020/1078.278.9定量g/m 2 3.503.52裂断长km79.379.63.513.4885.8952.584.6251.9白度%ISO 光泽度%88.3952.486.7852.187.11.4188.31.46不透明度%松厚度cm 3/g 82.61.3085.91.32浆料配比物理指标1000mg/kg ;其它助剂适量,涂料固含量为65%。

1.3.3纸张涂布及干燥压光利用K303杆式涂布机进行涂布,涂布量控制约为15g/m 2,涂布2次。

采用热风干燥,干燥温度105℃,调湿至约5%后利用DT Paper Science E300压光机压光,压光2次,压力为10kN/m ,速度为10m/min 。

1.3.4纸样指标检测按照相关标准分别检测APM P 加入对原纸物理指标的影响以及各调色方案对原纸和成纸的白度、L*、a*、b*值和耐久性的影响。

2实验结果及分析2.1浆料配比对原纸的影响对实验抄取的纸样进行相关物理指标检测,所得的结果如表2。

由表2可见,APMP 的加入量对原纸的白度和不透明度影响较大,白度随着APMP 的加入量增大呈下降趋势,当加入量达到30%时,白度下降到了84.62,下降幅度达到4.3%;但不透明度和松厚度均有提高,当APMP 添加量达到30%时,原纸的不透明度提高了6.3度,松厚度对比原配方的原纸提高了12%。

不透明度的提高,有利于避免成纸在印刷时产生透背现象;松厚度提高有利于减小印刷压力,从而减小网点扩大值,提高印刷品网点和层次再现性[5]。

这两个性能指标的提高是有利的,说明APMP 替代BCTM P 有利于生产印刷适性更好的铜板原纸。

检测实验抄造纸样所得的其它物理指标与原配方差别不大,由此可知,加入APM P 主要对原纸的白度、不透明度和松厚度影响较大,对其它物理性能影响不大。

其中,对白度是负面影响而对不透明度和松厚度为正面影响。

表2不同浆料配比(BCTMP/APMP )原纸物理指标检测2.2不同调色方案对成纸的影响按照实施调色所处层次的不同,可以有三种调色方案,即原纸调色、底涂调色和面涂调色,各种调色方案对最终成纸的偏色和耐久性影响是不一样的,下面对其进行分析与比较。

2.2.1调色方案对白度的影响实验测得三种不同调色方案其成纸白度,所得数据绘制图表如图1所示。

从图1中可以清楚地看出,随着APM P 使用量增大,成纸的白度也呈下降趋势,这与原纸的白度下降趋势是一致的。

而三种不同的调色方案中,面涂调色能获得最高的成纸白度,底涂调色次之而原纸调色最低。

当然,并不能因此而认为面涂调色比其他调色方案好。

图中显示,采用面涂调色方案时,当APM P 的加入量增加到30%时候,在OBA 添加量相同的情况下成纸的白度反而有微弱的上升趋势,按照原纸白度随APMP 添加量增大而下降的趋势,此处应该是下降,这可能是实验或测量时造成的2.2.2调色方案对成纸L*值的影响L*值的变化反映的是纸张明度的变化,测得不同调色方案对成纸L*值的影响如图2所示。

由图2可见,在APMP 使用量相同的情况下,三种调色方案对成纸L*值的影响是不同的,但基本规律是面涂调色能使成纸获得最大的L*值,即成纸的明度最高;而原纸调色方案获得的L*值最低,底涂调色方案居中。

这里注意到一个现象:原纸调色方案和底涂调色方案中,随着APM P 用量的增加,其L*值是有明显的下降趋势的,但面涂调色其L*值趋于稳定。

分析其原因可认为:对成纸L*值产生作用的有APM P 的加入量、OBA 和涂层三个因素,OBA 对L*为正面作用效果,而APM P 为反作用效果,涂层覆盖起到放大或缩小以上两种作用效果差别的作用;采用原纸调色方案并且APM P 的加入量不太大时,这两种作用效果的差别被缩小,这就保持了当APM P 从0%增大到10%时L*的相对稳定;而当APMP 增加到30%时,在OBA 不变,在涂层覆盖作用的情况下,两种作用效果的差异被放大,从而导致了L*的下降趋势十分明显;底涂调色时这两种作用效果的对比情况由于涂层的覆盖,虽然也得到了一定的放大,但只经过了面涂一层放大。

因此,其趋势比原纸调色方案要缓和;而面涂调色24(下转第27页)时,涂层覆盖削弱了APM P 的影响最终表现出来的是真实的OBA 的作用效果减去被削弱的APMP 的作用效果。

因此,成纸的L*值相对稳定。

由此可知,要想充分发挥OBA 的作用,其调色所处的层次应尽可能靠近成纸表层。

2.2.3调色方案对成纸a*值的影响实验测得各调色方案成纸的a*值,对比不调色成纸的a*值作图,如图3所示。

从图3中可以看出,不管调色与否a*值都是为正值,这说明成纸实际上是偏色的,为正值说明成纸偏红色,值越大说明偏色情况越严重。

随着APMP 的加入量增大,a*值的整体趋势是变小的,这说明APMP 浆料的加入本身就有利于减小原纸偏红色。

与2.2.2同理,OBA 所处的层次决定了三种调色方案所得成纸a*值的相对变化趋势,2.2.4调色方案对成纸b*值的影响图4所示为不同调色方案对比不调色时成纸b*值的变化情况。

由图4可见,随着APMP 的加入量增加成纸的b*值的逐渐增大。

不调色时b*值为正值,说明此时成纸是偏黄色的,而且,随着APMP 的加入量增大偏黄程度越大。

调色后成纸的b*值为负值,说明成纸是偏蓝色的。

之所以把成纸颜色调偏蓝,是因为利用了人的心理特点,人的心理颜色中,白色和蓝色是纯度最高的两种颜色,在白色稍偏蓝时,人心理上认为白色的纯度更高了,而实际上是人心理上的特点造成了对自身感观上的欺骗,利用这个特点调色使成纸偏蓝,能使人获得感观上更高的白度[6]。

三种调色方案对b*值的影响差别不是很大,但。

2.2.5调色方案对成纸耐久性的影响为了保证成纸的耐久性,应对调色方案进行耐久性测试,本次实验的测试方法为80℃下,UV 光照5min ,用X-Rite528选CIED65光源测试记录样品检测前后白度值,如图5所示。

由图5可以看出,随着APM P 的加入量增大,成纸的耐久性降低,而调色方案的不同导致成纸的耐久性也有所不同,其中以面涂调色所得成纸其耐久性最差。

前面所得结果表明面涂调色方案对成纸的白度、L*、a*、b*值的影响都是相对优于其他两种方案的,但其耐久性较差。

在实验条件下,UV 光直接作用于面涂中的OBA ,使得成纸在实验前后白度差别最大,而其余两种方案由于在涂层的覆盖下OBA 受到了一定的保护作用,OBA 所处的层次越靠里其受UV 光作用影响越小,因此原纸调色方3结论1)实验室条件下利用APMP 代替BCTMP 抄造铜板原(上接第25页)收稿日期:2009-03-04纸能得到比原配方松厚度和不透明度高,白度稍低,其他物理性能指标相当的铜版纸原纸。

由于原料价格差异,用APMP 代替BCTM P 有利于降低生产成本。

2)原纸调色方案所得成纸的白度,L*、a*、b*值较之其余两种方案较差,但成纸耐久性较好;而面涂调色所得成纸相应白度,L*、a*、b*值较好,但成纸耐久性差;底涂调色方案所得成纸的各相应指标都居三种方案之中。

3)OBA 所处成纸的层次决定了其作用效果,原纸调色方案中OBA 位于最底层,其作用效果较小但耐久性好,底涂调色次之而面涂调色方案中OBA 位于最表层其作用效果较明显,但耐久性较差。

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