14第三章5节染色910

一、课题：第三章湿部化学第五节染色二、教学目的：通过学习，使同学们能够了解CIE1976L、a、b纸张颜色表示法及荧光增白剂的定义、种类、作用机理及在造纸上的应用，了解染色和调色的定义、色相调色原理、染料的种类和特性、调色规则、在实际操作中应调色注意事项等，重点掌握影响增白剂与染料应用的主要因素三、课时：2h第14次第5周星期三3月19日C25、C26（3.4节）四、课型：新课五、教具：电脑、投影仪、白板笔及幼儿读本、车间各纸样六、重点：加填的目的与作用及填料留着的影响因素（重）七、难点：常用几种填料的应用特点（学生没有接触）八、教学过程：1、导入：同学们，人生像个万花筒，红橙黄绿青蓝紫。萝卜白菜各有所爱，你们喜欢那种颜色好看呢？恩，没错！有人喜欢红色，因为它让人觉得快乐、热情，喜庆。有人喜欢黄色，它表示快乐、明亮，使人兴高彩烈，充满喜悦之情。古代黄袍是皇帝的特属，而凭借戛纳国际影展上一袭黄色龙袍装惊艳世界的范爷则成了一个传奇；而有人喜欢绿色表示和平，使人的心里有安定、恬静、温和之感。我们的蓝色工装，它给人以安静、凉爽、舒适之感，使人心胸开朗。也有人喜欢黑色使人感到庄严、成熟。白色使人有素雅、纯洁、轻快之感。我们不仅仅对衣服对装修房子都希望有自己喜欢的色彩，同样，我们客户包括小朋友对纸张也有颜色的喜好。特别是幼儿读本比如像我手中给我家宝宝玩的课本，里面都是非常精美的画面与颜色，色彩斑斓就会让小朋友爱不释手。那么，同学们再瞧瞧我手上的这些纸，有3、4、5号机生产的黄色淋膜纸，有其它车间生产的有颜色的纸，同样，客户们对我们纸张也希望有他们喜欢的颜色。所以，造纸中常常利用色料赋予纸张不同的颜色、保持纸张一定的色调和使纸张显白或在一定程度上提高纸张的光学白度。因此，对色料颜色调配、色料物理化学性质和色料对纸浆的吸附情况的研究就是今天我们要学习的课程，请同学们翻到教材第三章湿部化学第五节染色进行新课程的学习。2、课程大纲：（详细内容见课件）（主要以讲授为主，辅以图表）主要内容：•一、CIE1976L、a、b纸张颜色表示法•二、纸张的增白（重）•1、荧光增白剂的定义•2、荧光增白剂的作用机理（难）•3、种类•4、在造纸上的应用•5、影响增白剂应用的主要因素（重）•三、纸张调色或染色（难、重）•1、染色和调色的定义•2、色相调色原理（难）•3、染料的种类和特性•4、染料的应用及影响染色因素（重）•四：调色规则•五、调色操作注意事项•六、具体实例（9号机为蓝本）随着社会的发展，高白度纸张及各种不同颜色的纸张应运而生。因漂白的纸浆含有木素或其它发色基团，具有黄色至灰白色的性质，抄成的纸张白度不够，色泽不鲜艳。所以，在纸张生产过程中，常使用一些色料，以便使纸张呈现所希望的白度和色泽。首先我们来看什么是纸张白度和色泽是怎么表示的。一、CIE1976L、a、b纸张颜色表示法•1、L为明度指数，L为零时，纸张吸收全部光，呈黑色；L为100时表示纸张反射L*=0L*=100+a*-a*-b*+b*全部的光，呈纯白色。•2、a和b为色度指数，a为正值，表示偏红程度；a为负值，表示偏绿程度。b为正值，表示偏黄程度；b为负值，表示偏蓝程度。•3、CIE(W)视觉白度，反映人眼对纸样白度的感觉情况。纸样CIE越大，人们认为该纸样越白。二、纸张的增白同学们我们知道辅料由填料、胶料、色料和其他化学助剂组成。在湿部化学第一、二节我们就了解到填料能改进纸张的平滑度和不透明度；胶料能使纸张具有抗水性能；色料能增加纸张的白度等；染料能给纸张上色；其他化学助剂可改变纸张的性质，以提供纸张某些特殊用途。接下来我们来学习色料即荧光增白剂如何能增加纸张的白度。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。•荧光增白剂有发色基团，能产生可见的荧光。增白剂被纤维吸附而固着在纸上，在光照下，增白剂既能反射可见光，还能吸收日光中不可见的紫外光，将其转变为可见光，在纸面发出不同强度和差异的荧光，当增白剂辐射出微蓝色荧光，可与纸张原来微黄色互补而呈白色，使纸张增白，同时使纸张总的可见光反射率增大，增加了纸张的亮度。•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•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。•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。•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、增白剂在造纸上的应用•多使用液体增白剂。•浆内添加•表面施胶胶料中添加•涂布中添加5、影响增白剂应用的主要因素•⑴、金属离子：Ca2+、Mg2+、Fe3+对增白作用均有不利影响，尤以Fe3+影响最大，生产中所用矾土的Fe3+含量要控制，Fe3+含量过高会使浆的色调发暗。TiO2能吸收紫外光，会降低荧光增白效果•⑵、阳离子化学品对增白剂增白效果的影响所有的阳离子性化学品都对增白剂增白效果有负面影响。化学品的阳电性越强，这种影响越大，如阳离子淀粉的取代度越高或聚丙烯酰胺的电荷密度越高，对增白效果的干扰越大。•⑶、浆料性质：因为木素具有吸收紫外光的特性。所以，荧光增白剂不适于处理颜色深的未漂浆料，而只适用于漂白浆。浆料白度越高，增白效果就越显著。•⑷、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16kg／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。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三、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。可见光光谱010020030040050006121824303642485460667278849096102108114滤水时间（s）滤水量（g）0kg3kg6kg9kg12kg15kg伽伽玛玛射射线线紫紫外外光光微微波波电电视视收收音音机机XX射射线线电电力力红红外外线线可可见见光光33110000mmii110000fftt11fftt..0011fftt..00000011fftt1100nnmm11nnmm..000011nnmm6600HHzz8888MMHHzz3、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•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。•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。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。（2）影响染色的因素•1、纸浆性质：不同的纸浆对染料具有不同的亲和力。碱性染料对木素有很大的亲和力，适宜于染木浆含量高的纸浆，直接染料对纤维素有很大的亲和力，适用于木素含量低的纸浆。草浆比木浆容易染色。•2、打浆度：打浆度高易于染色。•3、胶料和矾土：•4、填料：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。•5、温度：尤其是直接染料影响大。•6、PH值：不同的染料有不同的合适范围。•7、其它化学品：纸浆中残留的氧化或还原化合物，不利于染色。四：调色规则调色规则L*值a*值b*值ISO白度W10值不透明度蓝染料增加下降略下降下降略下降上升上升紫染料增加下降上升下降略下降上升上升增白剂增加略上升略上升下降上升上升下降•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五、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。•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）六、具体实例（9号机为蓝本）关于PM9成纸调色的相关规定:近段时间以来成纸色相极不稳定，班组对调色纸的色相控制方法也不规范导致成纸降等甚至丢白皮，为了对此种现象有所控制，特制定以下规定：1、首程留着率对色相影响较大，班组必须关注白水浓度的变化，保持浆部工艺参数的稳定，有助于稳定成纸色相。2、正常生产中班组的损纸配比不允许大幅度调整，班组应该根据生产情况和损纸塔的液位提前计算好损纸的用量，损纸配比慢慢调整。注意损纸配比增加和降低需适当调整OBA和染料的用量。一般情况下损纸每增加或降低10%，染料的用量减少或增加5g。3、纸断在压榨，染料必须下降到正常用量的1/4；纸带到施胶压榨，染料的用量加到正常用量的1/2；纸带到压光，染料的用量加到正常用量的3/4；施胶靠上涂布头后，染料的用量加到正常用量。需及时跟当班工艺师联系.4、开机带纸时和断纸时的染料用量的添加按第二条规定执行。5、OBA的加入量的增减和染料一样控制。6、染料换过滤器时需将加料泵的泵速打到手动，换完过滤器后再将泵速打自动。换过滤器最好是在断纸期间更换。染料过滤器改为每天的白班清洗。7、开机加染料时，如果泵速打到自动容易一开泵泵速到100%，容易冲爆过滤器的密封圈，所以要求班组开机之前将染料泵打到手动，开启浓浆泵后再手动设染料加料泵的泵速设到50%以内，等到染料流量达到正常时再相应设大或设小，待实际流量和设定值差不多时再投自动。8、OBA换过滤器时需将加料泵的泵速打到手动，换完过滤器后再将泵速打自动。换过滤器最好是在断纸期间更换。9、染料加料桶