第三章湿部化学第五节染色9.10

染料的特性


直接染料：分子内含有水溶性基团（磺酸基或 羧基）和可产生氢键的羟基或氨基，可溶于水， 染料对纤维具有亲和力，染色时不需媒染剂即 可直接染着于纤维上的一种染料。 如与纸浆混合不匀，则部分纤维易优先染色而 出现色斑。
染料的特性

碱性染料：具有氨基基团的有机化合物，在水中离 解成阳离子，阳离子为染料部分，阴离子为硫酸根、 盐酸根、醋酸根等离子。 酸性染料：一般含有磺酸基、羧基和羟基等可溶性 基团，可溶于水，多在酸性介质中染色。
第三章
湿部化学
第五节 染色
授课人：肖群英
主要内容：



一、CIE1976 L、a、b纸张颜色表示法 二、股份公司目前几种纸浆色调情况 三、纸张的增白（重） 四、纸张调色或染色（难、重） 五、调色规则 六、调色操作注意事项 七、具体实例（8号机为蓝本）
一、CIE1976 L、a、b纸张颜色表


调色操作注意事项

4、断纸后，OBA用量降为正常用量的20-30%，同时染料
用量也要调整（根据不同纸机、不同产品总结） ５、若以紫色染料为主，则先以调节b*值为首要目标，再 辅助调节其它染料来调整a*值。 ６、若a*b*值相差都较大，则可以根据经验同时调节两种 染料。 ７、不同浆种和机台调整染料用量时，对颜色的反应不一致， 应根据本机台的特点灵活掌握。 ８、注意染料对白度的影响，生产调色纸时，增白剂用量大 于不调色纸（同样白度）

4、染料的应用及影响染色因素 （重）


（1）染色方法：
浆内染色：染料加入配浆箱或成浆池等，方法 简单，易于操作，染色均匀。但染料有部分随 网下白水流失，造成色度不稳，染色两面差。 施胶压榨染色：加入在造纸机施胶压榨处，用 涂布的方法在纸的一面或两面进行染色，染色 液可与表面施胶剂混合使用。染色剂流失少， 易染色，但均匀性差。
六、注意事项


（一）调色操作注意事项：
1、损纸的加入量一定要稳定，损纸用量大时，应适当降低染料 用量；当损纸用量变化较大时，打浆要及时通知纸机，以便纸机 提前下纸检测。色相检测结果要及时通知“化学品”岗位。 2、a、b值发生变化时,不能只调兰或紫,要兼顾ISO白度（可调 节OBA的用量）；且调染料时,要注意兰和紫的比例关系。 3、a值上升到一定值后（如3.5以上），a值数值变化缓慢，要 注意纸样的视觉对比。
四、纸张调色或染色


1、染色和调色的定义： 染色：指在纸浆或纸张中加入某些色料使纸能 有选择地吸收可见光中的大部分光谱，不吸收 并反射出所需要的光谱，染色是对色纸而言。 调色：指在漂白纸浆中加入少量蓝色、紫色、 紫蓝色或紫红色，使之与漂白纸浆呈现的浅黄 色互补而显出白色。调色是对白纸而言，主要 是显白作用。

（2）影响染色的因素


1、纸浆性质：
浆种： 碱性染料对木素有很强的亲和力，含大量机械浆的纸种 宜用碱性染料染色。 直接染料对纤维素具有较强的亲和力，染漂白化学浆最 好用直接染料，阳离子直接染料对纤维的亲和力好。 纸浆的种类对阴离子染料的留着率影响很大。草浆、阔 叶木短纤维多，比表面积大，易吸附染料，达到同样的 色度，需要比针叶木使用更多的染料。

③六磺酸类：与纤维的结合力很差，适用于表面施 胶和涂料增白，耐酸、 Al3+ 和其它阳离子物质。
4、增白剂的质量指标：



荧光强度： 荧光强度是指增白剂对348nm波长 的紫外光的最大吸收与荧光增白剂标准品吸收的 比值。 主含量是指增白剂中能够吸收紫外光的成分中， 其中最大的含量成分所占的比率。 盐含量指增白剂中所有无机盐的含量，可通过电 导率的高低来表示。
3、增白剂种类

增白剂种类： 造纸行业主要使用的是双三嗪氨基二苯乙烯类增白剂，称 为VBL型增白剂

①二磺酸类：与纤维有很好的结合力，适用于浆内
增白，但不耐酸、Al3+和其它阳离子物质。

②四磺酸类：与纤维有较好的结合力，适用于浆内、 表面施胶和涂料增白，较好的耐酸、 Al3+ 和其它
阳离子物质。
N
N
N R HO S O HO S O
N
N N N
HO S O O
R
HO S O O HO S O O H H N N N
O
O
HO S O
O H H





它是一种具有共轭双键的有机化合物，由上可看出，这类增白剂 有4种基团： ①荧光基团：二亚氨基二苯乙烯基。这是一个大共轭基团，具有 可被紫外线激发的π电子。当分子吸收紫外线后，能从基态变为 激发态，不稳定的激发态辐射出荧光，而后又恢复到基态。 ②转换波长基团：如结构式中各取代基。取代基具有将辐射光转 换为不同波长可见光（如紫光、蓝光的作用）。不同的增白剂具 有不同的取代基，所呈现的颜色也有差别。 ③活性基团：即三嗪基。该活性基同荧光基团结合又连接转换波 长基团，还能与纤维素亲合，是许多荧光增白剂不可缺少的活性 部分。 ④亲水基团：如磺酸基。其作用是增加增白剂的水溶性，在水中 易于分散并与纤维素有较高的亲和力。
五：调色规则
L*值 a*值 b*值 ISO白 W10 度 值 略下降 上升 略下降 上升 不透 明度 上升 上升
蓝染料增 下降 加 紫染料增 下降 加 增白剂增 略上 加 升
略下降 下降 上升 下降
略上升 下降
上升
上升
下降
调
色
规
则
1、加红色染料，a值增加。 2、加绿色染料，a值减少。 3、加黄色染料，b值增加。 4、加蓝色染料，b值减少。 5、加紫色染料，a值增加，b值减少。 6、加增白剂，a值增加，b值减少。




注意事项： （二）如何控制纸张色相稳定
主要注意以下几点：
1、各种浆料色调及浆料配比稳定。 2、增白剂用量控制稳定，确保成纸白度稳定和色相指标稳定。 3、染料用量不同，几种染料的比例不同，成纸的色相是不同 的，所以要稳定控制染料的浓度及流量。在生产中能用一 种染料调色的尽可能用一种，减少因染料品种多，而造成 纸张色相的不稳定。 4、 保持纸机网部的留着稳定，不仅保留了细小纤维和填料， 而且保留了增白剂及染料，细小纤维比长纤维对染料有更 多的吸附，有利于染色。


影响染色的因素

2、打浆度：打浆度高易于染色。
纸浆打浆程度提高，纤维比表面积增大，成纸的紧度和 透光性提高，减少了对可见光的反射能力，使成纸的颜色 看起来较深。

3、填料：填料的粒度远小于纤维，其比表面积很大，
可消耗更多的浆料，加上填料对染色纤维的掩盖作用，在 染料量相同的情况下，使成纸颜色比较深。如果增加填料 量，达到同样的色度所需要的染料量也随之增加。因此， 高加填纸张所需要的染料量明显高于低加填的纸张。大部 分填料对染料都具有亲和力，对含有填料的浆料可吸收部 分染料，影响成纸染色效果。
增白剂用量对PCD及填料留着率的影响
增白剂添加量对浆料滤水的影 响
500 400
滤水量（g）
0kg 3kg 6kg 9kg 12kg 15kg
300 200 100 0
0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 02 08 14 1 1 1
滤水时间（s）
三、纸张的增白


1、荧光增白剂的定义： 纸浆纤维总是呈黄至灰色，需加入荧光增白 剂，吸收紫外光而发出蓝色荧光，根据光学互补 原理，使纸浆变为纯白色。 荧光增白剂：是一种荧光染料，又称白色染料。 是一种可以吸收紫外光，并发出可见的蓝色、蓝 紫色等荧光的有机化合物。
纸张的增白 2、荧光增白剂的作用机理

影响染色的因素




6、其它化学品： 纸浆中 残留的氧化或还原化合物，不利于染色。 硫酸铝主要用于酸性造纸，在染料之后加入，可提高低亲和 性染料的留着率； 在染料前加入则可降低染色深度和亮度，可导致染色两面差。 助留剂可促进染料的留着。 杀菌剂和消泡剂可与染料或颜料反应，形成沉淀、附聚物， 甚至破坏染料结构。与染料不相容的化学品应选择适当的加 入地点，以免与染料直接接触，影响使用效果。 7、水的硬度： 使用直接染料和酸性染料时提高水的硬度对染色有利。水的 硬度不影响颜料和碱性染料的留着，但水的硬度高对荧光增 白剂不利。
可见光光谱
.00001 nm .001 nm 1 nm 10 nm
宇宙射线 伽玛射线 X射线 紫外光 可见光
.0001 ft .01 ft 1 ft 100 ft 3100 mi
红外线 微波 电视 收音机 电力
10 24
88 MHz
60 Hz
2、色相调色原理
3、染料的种类和特性

颜料：主要用于纸张的涂布中，填料也具有颜料的作 用。 染料：造纸多用液体合成染料，易溶于水，着色力强， 价格低，染色操作简单。 按性质分为：直接染料 酸性染料 碱性染料

4、荧光增白剂的用量
荧光增白剂加入量较少时，随用量的增加白度逐渐增加， 达到一最大值后，再增加用量，白度反而会降低，故增
白剂用量不宜过量。从0提高到0.4％时，白度呈 线性增加；但当用量从0.4％增加到0.8％时，白 度增值增加下降。而此时增白剂的成本则增加了1倍!
生产中增白剂用量达到16 kg／t纸。再多加增白剂用量， 对提高白度没有意义。且会影响系统白水浓度。
调色规则

பைடு நூலகம்



增加蓝色染料：“L”值和“b”值降低，“a”值变化很小； 亮度不变，不透明度提高 增加红色染料: “L”值降低，“a”值上升，“b”值略微下降； 亮度略微下降，不透明度不变 增加黄色染料：提高“b”值，同时 “L”值和“a”值小幅降 低；降低白度，但不透明度不变 增加光学增白剂（OBA）：“b”值降低，“L”值或“a”值 轻微变化；亮度提高，但不透明度不变， “a”值下降标志 着OBA用量过大 增加OBA用量，减少蓝色染料：“L”值上升，“a”值、“b” 值变化很小 OBA用量增加导致白度提高，蓝色染料减少导致不透明度降 低