對箱板紙中顏料染色及其參數控制的探討

李全朋，趙傳山，袁瑞紅

（山東輕工業學院制漿造紙科學與省部共建教育部重點實驗室，山東濟南250353）

對箱板紙中顏料染色及其參數控制的探討

李全朋，趙傳山，袁瑞紅

（山東輕工業學院制漿造紙科學與省部共建教育部重點實驗室，山東濟南250353）

研究發現紙張生產過程中顏料可以代替染料來進行染色，顏料具有低用量、好的遮蓋率、良好的穩定性和低成本等優點。該文介紹了染料染色的缺點和顏料染色目前的研究狀況，并探討了植物纖維打漿度、AKD、接觸時間和pH對顏料染色的影響。通過實驗，打漿度可以對染色結果造成一定的影響。其色相指標L*、a*、b*值都有一定的變化規律。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間為6min，而橘黃色顏料的最佳接觸時間為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行染色。

箱板紙；染色；顏料；染料

目前社會中箱板紙的用量越來越大，染色在箱板紙生產過程中起了重要作用。多數企業在紙張染色過程中使用染料，然而染料對人們的身體健康有一定的危害作用[1]。像日本、美國等發達國家，人們越來越重視日常消費品的安全問題，認為包含染料的紙張不應該被用在食品行業[2]。通過物理方法制造出來的顏料沒有危害，目前關于顏料染色的報道和研究非常少，在造紙中的應用研究就更少。顏料具有低用量、好的遮蓋率、良好的穩定性和低成本等優點[3]。

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

1 實驗

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；國產本色硫酸鹽針葉木漿（淺色），初始打漿度為10°SR，產自福州青山；硫酸鋁：Al2（SO4）3· 18H2O含量為99.0%，分析純，濟南魯興化工有限公司生產；AKD：取自日照清大聯創高新技術有限公司。

儀器：瓦利打漿機；澳大利亞進口PTI抄片器；高速分散器；ZL-100A型紙和紙板抗張強度測試機。

1.2 實驗方法

稱取一定量的漂白針葉木漿，按2%的漿濃在瓦利打漿機中打漿，打散至無漿團，加入顏料溶液，其中加入量相對于絕干漿來說，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%質量分數的硫酸鋁和0.05%質量分數的AKD，15 min后用纖維疏解器疏解，疏解質量分數為0.2%，疏解完后在抄片器上抄制成片，干燥溫度92℃，時間為5 min。用瑞典進口的L&WSE070R分光光度儀來測量彩紙的顏色指標，包括L*、a*、b*等，并根據國家標準（GB/T 452.2—1989）測定紙張的物理性能。

2 結果與討論

2.1 打漿度對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后加入顏料進行染色3 min，然后抄紙，測定其顏色指標L*、a*、b*值，其結果如表1。

由表1可以看出，當打漿度為44°SR時，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，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合，使顏料的吸附率增大。但是當打漿度過高時，纖維中的細小組分不斷增多，由于細小組分在成紙過程中，容易隨白水流失，所以顏料也隨著細小纖維的流失而流失，對其趨勢有一定的影響[4]。由以上分析可知，紙漿的打漿度為44°SR時，對顏料的留著效果最好。

表1 打漿度對單一顏料色相指標的影響

2.2 AKD對染色效果的影響

添加AKD對顏料染色效果的影響見表2。

表2 AKD對染色效果的影響

對比表2中加AKD和不加AKD的主要顏色指標可以得知，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。這可能是因為顏料具有比較大的比表面積，未被纖維吸附的顏料在加入AKD后又和AKD進行吸附，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 接觸時間對染色效果的影響

接觸時間對顏料染色效果的影響見圖1～3。

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

圖1 接觸時間對紅色顏料a*的影響

圖2 接觸時間對黃色顏料b*的影響

圖3 接觸時間對橘黃色顏料a*和b*的影響

2.4 pH對染色效果的影響

pH對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。當pH為5.5時，紅色顏料a*值最大；當pH為6時，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行染色。

圖4 pH對紅色顏料a*的影響

圖5 pH對黃色顏料b*的影響

圖6 pH對橘黃色顏料a*和b*的影響

3 結論

（1）打漿度可以對顏料染色結果造成一定的影響。其色相指標L*、a*、b*值都有一定的變化規律。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間為6 min，而橘黃色顏料的最佳接觸時間為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 文獻標識碼：1007-2225（2010）02-0028-04

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

2009-12-07（修回）

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