影响无碳复写纸质量的涂料因素

影响无碳复写纸质量的涂料因素 影响无碳复写纸质量的涂料因素 影响无碳复写纸质量的涂料因素 刘映尧陈港唐爱民张宏伟 (华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室广l,Islo64o) 摘要:影响无碳复写纸质量的因素是多方面的,本文只从生产无碳复写纸的涂料性 能方面,探讨了微胶囊质量,cB和cF涂料性能等对无碳复写纸质量影响.指出 使用优质涂布原纸,优化cB和cF涂料配方,才能生产出高质量的无碳复写纸. 关键词:无碳复写纸质量涂料性能影响 1无碳复写纸的基本特性 1.1无碳复写纸的概念 无碳复写纸简称无碳纸或压敏纸,是一 种新型的复写用纸,具有直接复写,直接显色功 能的涂布加工纸. 1.2无碳复写纸的分类 无碳复写纸从显色方面,可分为它显色 (Contained)和自显色又称sc纸(SelfContained) 两种,其中用得最多的为它显色无碳复写纸.从 显色的颜色方面,可分为黑色,蓝色,红色,紫 色等,其中用得较多的为黑色和蓝色,而国内以 蓝色居多.从结构方面,可分为上页纸或称cB纸 (CoatedBackPaper),中页纸或称cFB纸(Coated Front&BackPaper)和下页纸或称cF纸(Coated FrontPaper).从品种方面,可分为平板纸和卷 筒纸.从外观方面,可分为白色,红色,黄色, 蓝色,绿色等.无碳复写纸配联由上页纸,中页 纸和下页纸组成,要想得到更多联数的副本,只 需在上页纸和下页纸之间插入多份中页纸即可. 1.3无碳复写纸的显色机理 无碳复写纸的显色机理是:当配联好的无碳 复写纸受到外来压力时,涂在上一层纸底面的微 胶囊破裂,胶囊内的无色染料液体流出与下一层 纸正面(CF面)的显色剂接触,发生反应而显色, 得到复制品或相同的记录文件. 1.4无碳复写纸性能评价 评价无碳复写纸质量的性能指标主要为: (1)多联复写的清晰度;(2)显色灵敏度;(3) 显色速度;(4)耐光性;(5)污染陛;(6)翘曲 性;(7)印刷适应性;(8)外观陛等. 优质的无碳复写纸必须同时具备下列条件: (1)发色速度快;(2)明亮且深的显色字迹; (3)良好的耐油,耐光,耐水性,经久不褪 色;(3)良好的耐污染性和保存安定性;(4) 良好的强度和印刷适应性;(5)成品无臭味和 没有毒性;(6)多联复写字迹清晰. 2涂料性能对无碳复写纸质量的影响 无碳复写纸涂料指的是cB涂料和cF涂料.cB 涂料用于无碳复写纸上页纸(CB纸)和中页纸 (CFB纸)cB面的涂布,主要由发色剂微胶囊, 间隔剂,胶粘剂,水等组成;cF涂料用于无碳复 写纸下页纸(CF纸)和中页纸(CFB纸)cF面的 涂布,主要由显色剂,颜料,胶粘剂,助剂,水 等组成.影U~JCB涂料质量的主要因素是微胶囊以 及间隔剂的质量和用量,影响cF涂料质量的主要 因素是显色剂以及胶粘剂的质量和用量. 2.1德胶囊的影晌 微胶囊主要由无色染料油,壁材和乳化剂组 成,其固含量一般在40%---50%.微胶囊质量主要 影Uf@CB涂料的质量.优良的微胶囊必须具备: (1)壳壁要均一,无色染料油要完全包住; (2)粒径大小和物理强度要适中;(3)壳壁要 有不渗透性;(4)要有贮存安定性;(5)浓度 要高而其粘度要低. 一 18上海造纸第38卷第4期 无色染料油(色油)是发色剂无色染料CVL (结晶紫内酯,又称第一发色体)和BLMB(苯酰 亚甲基蓝,又称第二发色体),溶解在溶剂油而 成.但由于有BLMB的胶囊涂布的纸,放一段时间 后会产生发蓝现象,现被SRBP(二芳基咔唑甲 烷)代替.第一发色体CVL显色能力强,深度好, 速度快,但耐光性差,而第二发色体(BLMB或 SRBP)显色速度慢,但显色后,牢度很强,不容 易退色.因此在实际生产中通常用两种发色体 (CVL和SRBP)混合起来使用,起互补作用.无色 染料(CVL)油的浓度一般控制在6%以下,SRBP的 用量控制在1.0%以下(对溶剂油).另外微胶囊 囊壁的强度对无碳复写纸的显色和污染性也有很 大的影响,不同方法生产的微胶囊囊壁的强度也 不同,脲醛树脂法生产的胶囊囊壁强度较强,三 聚氰胺甲醛树脂和聚氨酯法生产的胶囊囊壁强度 适中,而明胶法(又称凝聚法)生产的胶囊囊壁 强度较差,而且吸湿和渗透性厉害,现已淘汰. 胶囊的粒径一般控制在8ill以下,5--~6fn粒径的 应占多数,过大的粒径容易破,纸的污染性大, 严重时会影响使用,但粒径过小也不好,粒径过 小胶囊强度大,会影响显色效果. 2.2cB涂料的影响 cB涂料性能是影响无碳复写纸显色的关键因 素.cB涂料由微胶囊,间隔剂,胶粘剂,水等组 成,cB涂料的固含量一般在l5%,30%.在cB涂料 中,微胶囊一般占3o%,6o%(绝干比),在cB涂料中 加入微胶囊的量越多,显色效果越好,但生产成本 和纸的污染性也越大.为了降低生产成本,一般上 纸CB涂料微胶囊的用量采用较低的比例,因为上纸 只要保证第二联的显色不太差就可以.而中纸的CB 涂料配方中的微胶囊则采用较高比例的配比来满足 多联无碳复写纸的显色要求,当然如果能够根据不 同的客户配联的联数不同,针对陛的调整中纸CB涂 料微胶囊的配比,生产出不同显色效果的中页纸, 就更能有效地控制生产成本. 间隔剂在cB涂料中是不可缺少的,目的是为 了防止微胶囊在涂布过程中和受外力影响而过早 破裂.一般用于保护胶囊的间隔剂有小麦淀粉和 纤维素两种,小麦淀粉由于其间隔效果比纤维素 好,价格比纤维素低而得到大量使用.考核小麦 淀粉质量的一个主要指标是粒径的大小,一般要 求粒径在l5--~25m范围的应占60%,80%,大于 40m的粒径不能有,小麦淀粉粒径太小,起不 到保护胶囊的作用,会导致显色的图文模糊…, 以及增加纸的污染性;粒径太大,不但在涂料中 容易沉淀,会导致显色的图文间断,影响显色效 果,因此小麦淀粉的粒径要求比较严格.另外小 麦淀粉的蛋白质含量不能太高(质量较好的小麦 淀粉的蛋白质含量一般在0.3%左右),太高涂料 容易变质,尤其是夏天更加明显.小麦淀粉的用 量也要适中,不能太多或太少,太多会影响显色 性能,太少会起不到保护胶囊的作用.在实际生 产中,小麦淀粉的用量通常为微胶囊用量的 30%,50%(绝干比). CB涂料的胶粘剂一般用丁苯胶乳和改性淀 粉,胶粘剂的作用是将微胶囊和间隔剂与纸粘结 在一起.胶粘剂用量一般为l0%,l5%(绝干比, 对涂料量).用量太大,会影响显色和加重涂布 纸的翘曲,用量太少,起不到粘接作用,产生掉 粉(涂在纸上的胶囊和间隔剂脱落),严重时会 影响纸的使用.cB涂料的固含量应尽可能高,高 固含量不但节省能源,提高生产效率,还可以减 少胶粘剂渗透到纸中,减少胶粘剂的用量,提高 产品质量.为了提高cB涂料的保水性,在cB涂料 中也可加入适量的羧甲基纤维素(cMc). 2.3CF涂料的影响 cF涂料性能对无碳复写纸的质量尤其是无碳 复写纸的显色性能,耐光性,污染性,掉粉等影 响最大.cF涂料由显色剂,颜料,胶粘剂,助剂 等组成,固含量一般在25%,50‰固含量的高低 对生产效率的影响较大.在cF涂料中,颜料占的 比例是最大的,约占涂料总量的70%(绝干比); 显色剂约占涂料总量的l0%,l5%;胶粘剂约占涂 料总量的l5%,20%. 目前用于无碳复写纸的显色剂主要有酚醛树 脂和烷基水杨酸锌树脂.二种显色剂的性能比较 见下表l. 酚醛树脂尤其是通过改性的酚醛树脂,由于 其显色效果和耐光性得到了增强,而得到广泛的 使用,但单独使用酚醛树脂发色速度还不能完全 达到要求,尤其是天气温度低的时候更加明显. 烷基水杨酸锌树脂的特点是发色速度快,密度 深,但耐光性差.因此烷基水杨酸锌树脂一般不 2007年8月一19— 表1常用显色剂性能比较 ll酚醛树脂l毳ll涂料流动性I好I好l I涂布量l较高I低l l发色速度I慢f快f I显色效果I较好l好l I耐光性I较强l差I l保存性l良(稍有返黄)I优I I耐湿性l强I强I l腐蚀性I低I低l 单独使用,通常和酚醛树脂配合使用,用量一般 不超过酚醛树脂的30%.烷基水杨酸锌树脂用量 越大,发色速度和显色密度越好,但产品耐静, 动摩擦能力越差,产品的污染性也越大. 用于无碳复写纸cF涂料的胶粘剂有聚乙烯醇 (PVA),丁苯胶乳,改性淀粉,羧甲基纤维素 (CMC)等.虽然聚乙烯醇的粘结强度最大,是丁 苯胶乳的1.5---,2倍,淀粉的3"---4倍,但由于聚乙 烯醇对水敏感,成膜性强,成本高,易受酸,碱 的影响,在高剪切的速度下存在流变等问题而不 单独使用.丁苯胶乳有良好的粘结力和耐水性, 涂布纸经压光后容易得到平滑度和光泽度高的 纸,但丁苯胶乳也存在流动性和稳定性差,pH值 低于6时会产生沉淀等缺点而不单独使用.淀粉 虽然粘结强度较低,但由于其不会形成薄膜,含 有开放的表面状态以及保水性较好而得到广泛使 用.无碳复写纸涂料的胶粘剂通常由三种胶粘剂 (聚乙烯醇,丁苯胶乳,改性淀粉)或两种(丁 苯胶乳,改性淀粉)配合使用,因每一种胶粘剂 体系中均有淀粉的存在,使得胶粘剂系统不但具 有一定的粘接强度和开放的表面状态,最大限度 地降低因聚乙烯醇或丁苯胶乳胶粘剂的成膜性对 显色效果造成的影响,同时也可以帮助干燥过程 中维持涂料的含水量,增加涂料的保水性,当然 为了进一步增加涂料的保水性,通常在涂料中再 加入适量的羧甲基纤维素. 用于cF涂料最主要的助剂有:抑泡剂,润滑 剂和分散剂等.抑泡剂可抑制涂料泡沫和防止色 纸"鱼眼"的产生,抑泡剂的加入量一般为1‰, 3%0(对涂料量);但控制涂料泡沫的产生除了加 入抑泡剂外,还应做好涂料输送系统的合理设 计:a,涂料在流送时应保持稳定地流动;b,保 持涂料贮存池有足够大的涂料压头;C,涂料从贮 存池的底部进料而不是从顶部;d,回流涂料先到 涂料中间过渡池等. 润滑剂可以减少无碳复写纸掉粉现象和摺叠 时引起的龟裂和剥皮等质量问题,润滑剂的加入 量一般为涂料固形物的0.5%---.2.5%.分散剂可以 降低涂料的粘度,防止凝聚,结块和沉降,涂料 粘度最低点时的分散剂加入量就是最佳的加入 量,不同的涂料,分散剂的加入量也不同,最佳 的分散剂加入量一般要用实验分析所得.无碳复 写纸cF涂料分散剂的加入量一般为0.2%--.~0.5%. 用于cF涂料的颜料主要是高岭土和碳酸钙. 高岭土的粒径2/,lm以下的要求达到70%;碳酸钙主 要以轻质碳酸钙为主,粒径在0.1,1m,碳酸钙 可提高纸的不透明度,白度和油墨吸收性,但由 于碳酸钙容易被干燥以及要用较多的胶粘剂,因 此在实际生产中很少单独使用,一般和高岭土混 合起来使用,用量为高岭土的20%"-'70%【2]. 3结论 无碳复写纸产品质量除受涂料性能影响外, 还受原纸质量,涂布方式,涂布机台的先进性, 操作工的技术水平,责任心等诸多因素的影响. 但要生产优质的无碳复写纸,除了必须有可靠的 微胶囊的质量以及优良的cB,cF涂料配方.还应 使用优质的涂布原纸,只有优质的涂布原纸,优 质的cB,cF涂料配方,加上先进的涂布设备,才 能真正生产出高质量的无碳复写纸. 参考文献: [1】梁超雄.无碳复写纸CB涂层间隔基国产化应用的实 践.广东造纸,1995,(3,4):90,92 【2】宋宝祥.高岭土在造纸工业中的开发应用及前景.非 金属矿,1997,(1):13,19,67 CoatingFactorsInfluencingtheCarbonlessCopyPaperQuality LiuYingyao,ChenGang,TangAimin,ZhangHongwei(下转第29页) , 20一上海造纸第38卷第4期 白剂,在涂布白纸时单独加入.另外显白剂的加 入量波动还造成了无碳复写纸的色差. 大,b值变小,不过L值不会降低,所以对无碳 复写纸颜色a值,b值同样会有以上的影响,但 原纸抄造中加入增白剂也同样会出现a值变对纸张的亮度影响不大. L值a值b值染料用量 黄纸89.92.1.6O29.19YELLOWRB1.8Kg/t纸RED3RFO.02Kg/t纸 红纸73.1522.46.3.67RED3RF1.14Kg/t纸BLUEE.HSO.07Kg/t纸 蓝纸83.66.13.82—6.O8BLUEE.HS2.0Kg/t纸 绿纸82.23.13.569.14BLUEE—HS2..OKg/t纸YELLOWRB1.7Kg/t纸 以下是某纸厂主要通过纸机浆内添加染料生产无碳复写纸的情况: 红纸黄纸蓝纸绿纸 染料CF料RD3IiF1.OY?IoWRB2.6BI】E!.4BLUEE-HS1. 1YEtZOWRB1.6 CB料RED3RF1.0Y?IoWRB2.2BIlJEBHs1.5BLUEBidSO. 9YEtZOWRB1.2 配方水料 RD3IiF1.5Y?IoWRB3.6BI】E!.6BLUEE-HS1. 4YEtZOWRB1.8 颜色L值72.988.283.281.9 a值21.6.1.O.12.9—13.2系数 b值一5.626.6.8.O8.9 备注染料用量为一公斤混合料加入红,黄,蓝染料的克数 某厂涂布染色生产无碳复写纸的染料配方: 影响染色的因素其次是涂料的PH值,PH值低 呈弱酸性时(PH值?7)涂料中的淀粉很容易变 质,使染料在涂料中分布不匀,也可能是因为阴离 子直接染料PH值呈弱碱性,与弱酸性的涂料发生 了反应,所以涂料PH值一般控制在8---.8.5. 另外原纸的施胶度的变化也会造成成品纸的 色差. 还有一种采用废报纸生产的无碳复写原 纸,由于纸张发黄(b值大)在生产绿纸时,可 以调整黄,蓝两种染料的比例解决;而生产蓝纸 时,纸张绿值高而看起来显得不蓝. 要解决这个问题可以用部分离子性质相同a 值增加幅度近于0的蓝染料取代部分a值偏低 (偏绿)的无碳复写纸常用染料这样对纸张的明 度影响较小. 还有涂布时的操作控制,比如刮刀的使用方 法,泡沫等都会对颜色的均匀度产生影响. Influencefactorsofcarbonlesscopypapersurfacedyeing ZHIMu-douWUXing—zhong Abstract:Thispaperistoexplainexperienceoncoatedcarbonlesscopypapersurfacedyeingandanalyze factorswhichinfluenceofcarbonlesscopybasepaperdyeingandapparentcoloring Keywords:Carbonlesscopypaper;basepaper;coatsurface;dying;apparentcolor;influencefactors (上接第20页) (StateKeyLabofPulpandPaperEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640) Abstract:Therearemanyfactorsinfluencingthequalityofthecarbonlesscopypaper.Thispaperonly analyzedtheeffectsofcoatingonthecarbonlesscopypaperquality,andthecoatingfactorsincludethe microcapsulequality,CB,CFandSOon.Andtheresultsshowedthatonlyusinghighqualitycoatingbase paperandhavingthebettercoatingcomposition,willgethigh-qualitycarbonlesscopypapers. Keywords:carbonlesscopypaper;quality;coating;Properties;influence 2007年8月一29