如何正確使用染料、顏料進行文化紙調色

楊磊，李艷艷，蔡定漢，許夕峰

（浙江傳化華洋化工有限公司，浙江杭州 311231）

如何正確使用染料、顏料進行文化紙調色

楊磊，李艷艷，蔡定漢，許夕峰

（浙江傳化華洋化工有限公司，浙江杭州 311231）

該文主要針對當前文化紙調白過程中染料、顏料所起的作用及其在選擇和應用中需要注意的一些事項進行了闡述，以使調白劑能夠恰如其分地發揮作用。

染料；顏料；文化紙

紙漿纖維經過漂白處理仍帶有黃光，這是由于纖維中所含木質素吸收日光波長400～500 nm的紫色和藍色光所致。熒光增白劑可以使紙漿纖維的顏色得以補正而變得更白，并使亮度及鮮艷度增強，藍色、紫色染料或顏料可吸收500～600 nm波長的黃光或橙色光，起到互補作用，這就是文化紙調白的原理所在。

本文重點闡述了染料、顏料在文化紙調白應用中的一些理論及實踐要點，指出在選擇染料、顏料時應該注意的一些事項。

1 文化紙調白評價準則

評判文化紙是否達到所要求的色相白度，通常采用ISO亮度（whiteness）和CIE白度（brightness）以及L*、a*、b*均勻顏色空間指標[1]進行分析，同時兼顧產品應用性能的考查，從而得出一個綜合調色結果。CIE-L*a*b*顏色系統作為描述紙張色相的體系具有很大的優點，所以生產廠家多使用該系統評價紙色，同時也關心ISO白度。紙張色相評價體系由以下2部分組成：白度指標——CIE白度，ISO白度，（L*值）；色調指標——a*值，b*值，L*值。與對比樣品相比，通過彩度△C、色調角△H和總色差△E來評價二者的差別。彩度△C，色調角△H，總色差△E，計算公式如下：△C ab*=C ab，1*-C ab，0*，△Hab*=[（△E ab*）2-（△L*）2-（△C ab*）2]1/2，△E ab*= [（△L*）2+（△a*）2+（△b*）2]1/2。控制色差可以用總色差△E來控制，更多地可以利用色差公式中的分色差來控制顏色產品質量。由于人眼對分色差中的色相變化最敏感，其次是飽和度，最后才是明度，這樣在制定指標時就可以分級控制，如△L*≤0.8，△C≤0.4，△H≤0.2。

2 恰當地選用不同種染料、顏料調白劑

2.1 不同調白劑的區別

直接染料是含有磺酸基團的偶氮化合物，它與纖維的親和力很強，可直接對纖維染色，很多情況下可不用媒染劑，但如與紙漿混合不勻，則部分纖維易優先染色而出現色斑。直接染料比堿性染料更具有良好的耐光性，但是沒有堿性染料的亮度佳。直接染料被廣泛用于餐巾紙、衛生紙和未磨木漿書寫紙。顏料是不溶于水的，也不溶于著色介質的色材。文化紙調色使用的顏料通常是用水、分散劑、顏料粉通過研磨制備成水性色漿使用的。通過反射率曲線可以看出在相同的綠光吸收區（不透明度）顏料較染料具有更高的CIE白度和ISO亮度。對黃光的補色作用即負b*值的作用：顏料紫＞顏料藍＞染料紫＞染料藍。

圖1為顏料與直接染料反射率曲線對比情況（反射率按照GB/T 7974—2002檢測）。

圖1 顏料與直接染料反射率曲線對比

在工廠實際調色過程中還會出現這樣一種情況，即用儀器測出來試樣和目標樣的數據已經非常接近，但是在視覺上感覺還是有差異；發生這樣的現象往往是在更換染料、顏料的時候出現，因為不同的染料、顏料樣品的反射光譜曲線有差異，在某種特定光源條件下，顏色看起來很一致，而換一種光源后，顏色差異就很大，這就是通常所說的同色異譜。對于所有調色者來說，這一點是必須注意的。

2.2 根據紙種要求來選用調白劑

染料和顏料如何正確地用于不同類型的文化紙，是染料、顏料供應商和紙廠共同關注的一個問題，表1簡要地區分了染料和顏料用于普白文化紙和高白文化紙的不同。

從單價上來說，顏料的染色成本比染料高，但在生產高白度紙時所節省的熒光增白劑足以抵消染色成本的提升；另一個好處是可以提高不透明度而不會較大程度地降低亮度，這點為紙張的檔次劃分了一個明確的界限，成品紙的品相可大幅提升。

2.3 根據不同的使用部位來選用調白劑

從一般意義來說，有機顏料的耐光、耐熱性能要優于堿性染料和直接染料。因此在漿內可以選用染料也可以選用顏料；但是在施膠和涂布上一般都選用顏料，特別是用于銅版紙和白卡紙的涂布；還有其他特種紙的調色，對耐光、耐熱的要求大大提高，不過也不是所有有機顏料都有很好的耐光、耐熱性，這就要對產品有更深入的了解和更多實驗數據的支持；也有很多廠家漿內用直接染料，涂布用顏料，恰到好處地發揮了各自的優勢。

2.4 根據不同地域的客戶要求來選用調白劑

因雙膠紙和復印紙大多作為辦公用紙來使用，要求也會因使用者標準不同而有所不同。如2005年，TAPPI（美國紙漿與造紙工業技術協會）在北美將書寫打印紙的ISO白度從84%提高到了92%，CIE白度從100%提到了146%，這樣使得美國及加拿大的紙廠不得不重新選擇調白劑以適應白度的大幅增加。

表1 直接染料與顏料用于普白和高白文化紙中用量比較

3 染料和顏料使用過程中需要注意的事項

3.1 水質的影響

染料和顏料在使用過程中必須經水稀釋后才可以使用，如果是在漿池內直接添加水，稀釋倍數要小一些，一般在10倍到幾十倍之間；如果是在線稀釋，一般稀釋倍數達到百倍。特別值得注意的是，在線稀釋的時候，水質對染料、顏料的影響特別大；南北方、稀釋工藝、存放時間和溫度等對正常使用都有較大的影響。所以紙廠的稀釋用水達不到純水標準的情況下，通常都用烘缸冷凝水進行二次稀釋后再使用，避免因地下水硬度太高而引起沉淀等問題的出現。

3.2 助留體系的選擇

用于調色的染料和顏料加入量很少，一般只有百萬分之二左右，因此是否能夠完全留在紙張上發揮作用十分關鍵。目前主要的幾種微粒助留助濾系統有Compzil、Hydrocol、Hydrosil和Integra系統[2]，常見的有依卡的Compzil系統和巴斯夫的Hydrocol系統，通常都為二元助留系統，但在高速紙機（車速大于1 000 m/min）必須要使用微粒助留系統即三元助留系統。特別是在使用顏料的時候，助留劑的選擇可以是多樣的，但必須使用含有陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）的助留系統，要關注其相對分子質量和電荷密度這2個重要指標。通常CPAM的相對分子質量范圍在400萬～1 000萬之間，相對分子質量越高，分子鏈越長，助留效果也越好，但是過度的絮聚會影響到紙漿的濾水性和紙液勻度。CPAM的電荷密度一般在20%～50%之間，可以讓它在表面吸附保持“伸展”構型，形成中等吸附，具有較好的架橋作用。

3.3 不同漿種對染料、顏料的要求

由于國內的造紙纖維多種多樣，這對造紙系統提出了更多的要求，特別是對化學品來說，染料和顏料也不例外。一般情況下，生產文化紙的原料用得最多的當數針葉木漿和闊葉木漿，也有使用100%竹漿或者是100%葦漿的，還有一些小型造紙廠在木漿中摻一些脫墨漿或者是草漿等等。近年來隨著化機漿的優勢逐漸凸顯，很多大型的紙廠廣泛地使用木漿+化機漿來生產靜電復印紙和雙膠紙；因化機漿中木素含量較高，在選用染料和顏料的時候需要特別謹慎，以免出現留著低、白度達不到和色纖維等問題，而且對直接染料和顏料的留著也提出了更高的要求。

3.4 紙機條件的影響

在文化紙生產過程中，顏料和染料的加入點以及紙機的車速對染料和顏料的保留影響較大。一般情況下，對于在線稀釋來說，加在沖漿泵前，與陽離子產品相隔一段距離即可，但不同染料和顏料因其結構不同與纖維的結合速度和能力不同，加在“一沖”還是“二沖”是有所區別的，在濃漿中的結合能力相對來說要高，而且加入染料、顏料后到上網要有充足的結合時間但又不宜過長，避免結合以后湍流狀態下部分掉落。車速對染料、顏料的保留影響也較大，在中低速時差別較小，1 000 m/min以上差別就較大。如某廠車速在1 200 m/min時顏料總用量為125 g/t，但車速提高到1 600 m/min后顏料總用量增加至160 g/t。

4 結束語

綜上所述，作為造紙企業或化學品公司在選用染料、顏料進行文化紙調白的過程中，要結合當地的實際情況選用恰當的產品，特別是應充分了解每種產品的優點和缺陷，通過適當調節或改變使用環境，既能生產出合適的產品，又能做到綜合使用，成本較低，這樣產品的優勢才會突現出來。

［1］GB/T 7921—2008均勻色空間和色差公式［S］.北京：中國標準出版社，2008.

［2］顏進華.造紙化學品技術［M］.廣州：華南理工大學出版社，2009.

本文文獻格式：楊磊，李艷艷，蔡定漢，等.如何正確使用染料、顏料進行文化紙調色[J].造紙化學品，2014，26（2）：30-32.

礦物科技公司兼并特種礦物生產商唯科國際公司

礦物科技公司和唯科（AMCOL）國際公司日前宣布簽署了最終并購協議。根據該協議，礦物科技公司將采用現金支付方式，以每股45.75美元（總價大約17億美元）兼并唯科公司。此次交易預計在2014年上半年完成。

在與礦物科技公司簽署這項協議之前，唯科公司終止了與總部位于巴黎的英格瓷公司的并購協議。根據所終止的協議，唯科公司需要支付英格瓷的美國子公司協議終止費3 900萬美元。

據悉，礦物科技公司與唯科的合并創建了一個礦物平臺。這個平臺的定位為通過區域擴張和新產品革新實現增長。（李海明）

HowtoCorrectlyUseDyeandPigmentforCulturePaperToneCorrection

YANG Lei，LI Yan-yan，CAI Ding-han，XU Xi-feng
（Zhejiang Transfar Whyyon Chemical Co.，Ltd.，Hangzhou 311231，China）

This paper mainly addresses the role of dyes and pigments in current culture paper white correction process，and some matters needed to pay attention to in their section and application in order to make those white correction agents play their roles properly.

dye；pigment；culture paper

TS753.9

A

1007-2225（2014）02-0030-03

楊磊先生（1983-），工程師，浙江傳化華洋化工有限公司技術主管；研究方向：造紙染料和顏料；E-mail：tfyanglei@163.com。

2014-01-27（修回）