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1、第52章 纸的染色本讲稿第一页，共三十四页Colour SpaceIt is helpful to think of Colour Space in terms of a colour tree:The Lightness scale is arranged from top to bottom.The Lightness scale forms the first dimension of this colour space.The Lightness value of a colour is referred to by the letter L.Black will have low L
2、 value and white will have a high L value.本讲稿第二页，共三十四页CIElab Colour SpaceCIElab colour scale identifies object colour using three coordinates(L*a*b*).本讲稿第三页，共三十四页Another Cielab Colour Spacen“a”is the red-green axis which is red on the positive side and green on the negative side.n“b”is the yellow-bl
3、ue axis which is yellow on the positive end and blue on negative end.本讲稿第四页，共三十四页L*=Lightness本讲稿第五页，共三十四页a*=red-greenb*=yellow-blue本讲稿第六页，共三十四页Colour Difference.n L*,a*,b*can be plotted in colour space and then used to calculate colour differences between the established product“standard”and a“batch
4、”.本讲稿第七页，共三十四页Colour Difference A colour difference measurement is calculated by subtracting the L*a*b*of standard from the batch.For example:BatchStdDiff.Visual TermsL*=40 50-10 Darkera*=20 30-10 Less Redb*=30 20 10 Yellower The total colour difference between the Standardand the Batch can then be
5、determined by calculating the difference between the samples in all three dimensions (L*,a*&b*).本讲稿第八页，共三十四页纸料染色的目的：纸料染色的目的：（1）生产给定颜色的纸；）生产给定颜色的纸；（2）生产希望色调的白纸。）生产希望色调的白纸。本讲稿第九页，共三十四页染料的种类：染料的种类：（1 1）颜料：各种无机颜料、合成无机、有机颜料；）颜料：各种无机颜料、合成无机、有机颜料；（）酸性染料：各种偶氮类钠盐、钾盐、芳香族有机盐；（）酸性染料：各种偶氮类钠盐、钾盐、芳香族有机盐；（3 3）碱性染料：
6、各种含有甲基、已基、或异丙醇二氯酸盐、硫）碱性染料：各种含有甲基、已基、或异丙醇二氯酸盐、硫酸盐和草酸盐。酸盐和草酸盐。（4 4）直接染料：高度胶体化二偶氮类阳离子化合物；）直接染料：高度胶体化二偶氮类阳离子化合物；（5 5）荧光染料：磺酸基类；）荧光染料：磺酸基类；本讲稿第十页，共三十四页造纸用各类染料的特性造纸用各类染料的特性1 1颜料（主要用在涂布胶料中）颜料特点颜料（主要用在涂布胶料中）颜料特点（1 1）对光稳定性好；）对光稳定性好；（2 2）低的染料需求量；）低的染料需求量；（3 3）与纤维不能直接亲合；）与纤维不能直接亲合；（4 4）对纸的两面性有好处。）对纸的两面性有好处。（6
7、6）压光着色性好；）压光着色性好；（7 7）与纤维结合能力低。）与纤维结合能力低。本讲稿第十一页，共三十四页2酸性染料NHN=NSO3Na 酸性黄酸性黄特点：特点：（1 1）水溶性好；）水溶性好；（2 2）水溶液呈中性至弱碱性；）水溶液呈中性至弱碱性；（3 3）光固色适中；）光固色适中；（4 4）有利于改善纸的两面色泽；）有利于改善纸的两面色泽；（5 5）对热敏感（偶氮）；）对热敏感（偶氮）；本讲稿第十二页，共三十四页3 3碱性染料碱性染料碱性绿N（CH3）2 CN+（CH3）2 C l特点：特点：（1 1）阳离子性；）阳离子性；（2 2）对纤维亲合力低；）对纤维亲合力低；（3 3）染色效果好
8、；）染色效果好；（4 4）染料光亮；）染料光亮；（5 5）中低光稳定；）中低光稳定；（6 6）酸、碱和氯中稳定性差；）酸、碱和氯中稳定性差；（7 7）对酸性物质亲合力高。）对酸性物质亲合力高。本讲稿第十三页，共三十四页N=NSO3NaNaO3SOCuON=NSO3NaNaO3SOCuONH2直接蓝直接蓝4 4直接染料直接染料 特点：特点：（1 1）与纤维的亲合力高；）与纤维的亲合力高；（2 2）优良的光稳定性；）优良的光稳定性；（3 3）中等染色效果；）中等染色效果；（4 4）处理不当时有染色不均倾向；）处理不当时有染色不均倾向；（5 5）PHPH值范围宽。值范围宽。本讲稿第十四页，共三十四页
9、OHHO3SNHArRNH3+RNH3+N=N5 5荧光增白剂荧光增白剂荧光增白剂大致可分为：二苯乙烯类、香豆素类、萘酰亚氨类、荧光增白剂大致可分为：二苯乙烯类、香豆素类、萘酰亚氨类、联苯类、唑灵类等。一般荧光增白剂中同时含有几种发色基团。联苯类、唑灵类等。一般荧光增白剂中同时含有几种发色基团。本讲稿第十五页，共三十四页二二 荧光增白剂的增白机理及性能荧光增白剂的增白机理及性能化合物结构与荧光色调化合物结构与荧光色调荧光是一种光致发光的物理现象，当紫外光照射在某物荧光是一种光致发光的物理现象，当紫外光照射在某物体上，该物体吸收紫外光后会发射出不同强度的可见光，体上，该物体吸收紫外光后会发射出不
10、同强度的可见光，而当紫外光停止照射时而当紫外光停止照射时 ，物体所发射出的光也，物体所发射出的光也 随之消随之消失，这种光就是荧光。失，这种光就是荧光。本讲稿第十六页，共三十四页不同化学结构的物质分子具有不同的能态。大多数分子在不同化学结构的物质分子具有不同的能态。大多数分子在室温下均处在其最低能级，当光线照射到物体上，该物体室温下均处在其最低能级，当光线照射到物体上，该物体的分子就会吸收与其特征频率相一致的光能，从基态跃迁的分子就会吸收与其特征频率相一致的光能，从基态跃迁到激发态的较高振动能级。到激发态的较高振动能级。在短暂的时间内（约有在短暂的时间内（约有10-8 10-8 秒），经内转换
11、驰骋到激发态的最低秒），经内转换驰骋到激发态的最低振动能级上（平衡激发态），再由该处回落到基态的较高振动能振动能级上（平衡激发态），再由该处回落到基态的较高振动能级上，同时以光的级上，同时以光的 形式发出能量，这种光就是荧光。形式发出能量，这种光就是荧光。本讲稿第十七页，共三十四页作为增白几剂的化合物所反射的荧光应限于蓝光范围，这作为增白几剂的化合物所反射的荧光应限于蓝光范围，这样才可作互补色用于消除纸页中的黄褐色泽。它的吸收波样才可作互补色用于消除纸页中的黄褐色泽。它的吸收波长在长在335335365nm 365nm 之间，反射的荧光波长在大多数情况下之间，反射的荧光波长在大多数情况下450
12、nm450nm左右，若吸收波长短于左右，若吸收波长短于335nm335nm，则反射的荧光偏红，则反射的荧光偏红，若吸收的波长长于若吸收的波长长于365nm365nm，则反射的荧光偏绿。要调整色光，则反射的荧光偏绿。要调整色光，必要时可加入染料校正。必要时可加入染料校正。本讲稿第十八页，共三十四页颜色要素：色相、饱和度、亮度。颜色要素：色相、饱和度、亮度。本讲稿第十九页，共三十四页（二）增白机理（二）增白机理白光可以产生多种混合单色光，这些单色光不一定包含有可见光波长。含有白光可以产生多种混合单色光，这些单色光不一定包含有可见光波长。含有两种波长成份的混合光也可组成白光。如果调整两种色相差别较大
13、的强度，两种波长成份的混合光也可组成白光。如果调整两种色相差别较大的强度，可使它们混合后产生一白色光，这两种光的颜色成为互补色。可使它们混合后产生一白色光，这两种光的颜色成为互补色。漂白往往给人一种带黄褐色泽的感觉，光反射在红、黄区域高于紫、蓝区域。增漂白往往给人一种带黄褐色泽的感觉，光反射在红、黄区域高于紫、蓝区域。增白给人一种微暗的白色感觉，反射光强度不高。但从它们的视觉意识来讲，带蓝白给人一种微暗的白色感觉，反射光强度不高。但从它们的视觉意识来讲，带蓝色色调比带黄色色调的白色显得更白。因此，在一定限度内，增加兰色光的饱和色色调比带黄色色调的白色显得更白。因此，在一定限度内，增加兰色光的饱
14、和度就可以增加白色的感觉。这也是人们用于提高织物白度的理论依据。度就可以增加白色的感觉。这也是人们用于提高织物白度的理论依据。本讲稿第二十页，共三十四页（三）荧光增白剂的一般性能（三）荧光增白剂的一般性能荧光增白剂对纸料的处理类似于染料，但是它却与一般的染料性荧光增白剂对纸料的处理类似于染料，但是它却与一般的染料性质不同，主要差异在于：质不同，主要差异在于：（1 1）染料对纸张染色的给色量与染料的用量成正比，而）染料对纸张染色的给色量与染料的用量成正比，而荧光增白剂在低用量是它的白度与用量成正比，但超过荧光增白剂在低用量是它的白度与用量成正比，但超过一定极限时，再增加用量不仅白不可能提高，而且
15、反而一定极限时，再增加用量不仅白不可能提高，而且反而会使纸张带黄色。会使纸张带黄色。（2 2）染料染色越深越能遮盖纸上的斑点而荧光增白剂的增）染料染色越深越能遮盖纸上的斑点而荧光增白剂的增白效果越好，尘埃等纸病愈明显。白效果越好，尘埃等纸病愈明显。本讲稿第二十一页，共三十四页（四）影响荧光增白剂性能的一些因素（四）影响荧光增白剂性能的一些因素1 1纸料中的残氯和酸会削弱增白效果；纸料中的残氯和酸会削弱增白效果；2 2用量过大会使纸张泛黄；用量过大会使纸张泛黄；3 3PHPH值：阳离子型荧光增白剂值：阳离子型荧光增白剂pH9,pH9,吸光度明显下降，阴离子型荧光增白剂吸光度明显下降，阴离子型荧光
16、增白剂在酸性条件下吸光度急剧下降。在酸性条件下吸光度急剧下降。4 4溶液配制溶液配制30304040的温水，水中不含的温水，水中不含Ca2+Ca2+、Fe3+Fe3+等离子二软水，随配随用；等离子二软水，随配随用；5 5打浆度、接触时间、施胶剂类型和用量、树脂和淀粉类型。打浆度、接触时间、施胶剂类型和用量、树脂和淀粉类型。本讲稿第二十二页，共三十四页（五）荧光增白剂的应用（五）荧光增白剂的应用1 1直接添加到纸料中增白；直接添加到纸料中增白；2 2用于表面施胶；用于表面施胶；3 3用于加工纸的表面涂布。用于加工纸的表面涂布。造纸工业常用的增白剂是造纸工业常用的增白剂是Tinopal(liq.)
17、Tinopal(liq.)，它是二氨基二苯乙烯四磺酸衍生物，外观白黄色透，它是二氨基二苯乙烯四磺酸衍生物，外观白黄色透明的低粘度液体，年度为明的低粘度液体，年度为30cps,30cps,相对密度相对密度1.191.19，可与水互溶，可与水互溶，pH9.1pH9.1，耐酸碱，有较好的乃，耐酸碱，有较好的乃光牢度。光牢度。a a湿部纸张增白湿部纸张增白注意：助剂添加顺序：荧光增白剂注意：助剂添加顺序：荧光增白剂松香胶松香胶加填加填AluAlu，间隔大于，间隔大于10miu.10miu.，pH pH 4.54.59 9。硫酸铝硫酸铝 6%6%，Tinopal ABP 0.05Tinopal ABP
18、0.051.0%,1.0%,滑石粉（滑石粉（CaCO3CaCO3）15%,15%,松香松香 0.50.51.2%1.2%b b表面施胶表面施胶 直接加入表面施胶液中，直接加入表面施胶液中，0.50.512 g/l;12 g/l;c c涂布增白涂布增白 需用辅助粘合剂。需用辅助粘合剂。本讲稿第二十三页，共三十四页DYEING METHODSCONTINUOUSAdvantageDyes added late in the systemConsistent contact timeFast shade controlSafer people and processLess manpowerConc
19、entrated addition possibleDisadvantageRestricts order of additionDeep shades may be a problemMay require system modifications(new addition points)Capital investment本讲稿第二十四页，共三十四页FAN PUMPHEADBOXWHITEWATERWIRECALCITEALUMPOLYMERCATIONICDYESTUFFDYEFIX(TINOFIXREFINESTOCKCHEST SIZECATIONICSTARCHANIONOIC D
20、YESFWABROKECONTINUOUSDOSING PUMPPOLYMINBLENDER CENTRISCREENWOOD/WASTE/LINTERS ThickstockpumpPOSSIBLE SETUP本讲稿第二十五页，共三十四页H.D.TowerRejectsTo Head BoxWhite Water fromPM Wire PitFan Pump123Pulp Bales Pulper Refiner RefinerPulp 2ChestPulp 1ChestMachine ChestBroke Chest RefinerCleaners123Pressure ScreenBr
21、okePaper AdditivesV.ScreenSTOCK FLOWSTOCK FLOW with possible addition points for dyes and FWAwith possible addition points for dyes and FWALevelbox本讲稿第二十六页，共三十四页DYEING METHODSSIZEPRESS ADVANTAGESconsiderable cost savings(up to 40%)less down time(colour change)quick shade control(less broke)clean sto
22、ckflow and machinery(quick colour changes)great flexibilityachieve brighter shades DRAW BACKSloss in bleed-fastness and light-fastnessuneven dyeing and mottle effect,streaksSensitive to machine imperfectiontwosidednesson-line colour control problemsdamping of coloured starch-Very economical on small
23、er colour runs and deep shades-Leaves the circulation system clean and unsoiled 本讲稿第二十七页，共三十四页SIZEPRESSRETURNTANKOVERFLOWDYESTUFFFRESH STARCHTSWSBest for Twosidedness Control本讲稿第二十八页，共三十四页l Entering sheet moisture 5-15%l After SP moisture up to 45%l SP nip has three zonesl The main parameter affecti
24、ng solution Pick-Up is absorptionl Factors controlling absorption are:n Porosity of the sheetn Internal sizingn Moisture contentn Starch viscosity and temperaturen PM speedn Pond size(hight)n Roll hardnessn Roll diametern Rolls nip pressuren Entering and lead out anglesSize Press PrinciplesRollRollA
25、bsorptionShear zoneHydrodynamicMeteringSolutionPaper本讲稿第二十九页，共三十四页cont.if paper exits the sizepress around one of the rolls then it is best to correct this by addition of a Mt Hope roll which first directs the paper directly out of the sizepress and then back into the machine directionmay have to da
26、m up both ends of the sizepress if open at the moment so that a true puddle is createdoften have to also correct the height of the puddles on either side of the paper sheet to be equal(=evensidedness)本讲稿第三十页，共三十四页DYEING METHODSSPLIT(Batch/Continuous)470-80%DYE added to pulper or mixing chest420-30%D
27、YE continuously added prior to fanpumpvADVANTAGESQUICK SHADE CHANGES AND CORRECTIONS (On-line colour control,less off-spec colour)DEEP SHADESEXTENDED CONTACT TIME MORE ECONOMICALLESS FIXING AGENT NECESSARYLESS OFF-SHADE PRODUCTIONBETTER HANDLING OF BROKE REQUIRES LOWER FIXING AGENT AMOUNTS本讲稿第三十一页，共
28、三十四页nFIBRE QUALITY(INTEGRATED PULP/PAPER MILL)nFILLER(TYPE,AMOUNT AND QUALITY)nWATER QUALITY(SOFT-OR HARD WATER)nDYESTUFF AFFINITY/BEHAVIOURnpH-VALUEnDYEING PROCEDURE(BATCH/CONTINUOUS/SPLIT)nDYEING CONDITIONS(UNSIZED,ACID SIZED,NEUTRAL SIZED,a.s o.)nADDITIVES(FIXING-,RETENTION-,WET STRENGTH-AGENTS)n
29、BROKE (AMOUNT AND SHADE)nFIBRE RECOVERY nTEMPERATURE AND HUMIDITYPARAMETERS INFLUENCING DYEING RESULTS IN THE WET END本讲稿第三十二页，共三十四页The parameters influencing the dyeing“Everything Affects Color,Color Affects Nothing”Process variables affecting color:Furnish nature,quality,brightness,recycled fiber,b
30、roke,refining,.Fillerstype and quality of clay,chalk.Additivesretention aids,sizing,dye fixatives,wet strength,alum,Water quality hardness influences dye exhaustion本讲稿第三十三页，共三十四页The parameters influencing the dyeing Cont.pH dye“strength”is a sensitive function of pHContact time dye“exhaustion”is function of contact (Addition Point)timeDye concentrationespecially where dilutions are usedFiber recoveryclouration of finesStock TemperatureTemperature influences the dye off-takeDyestuffThe selected dye itself 本讲稿第三十四页，共三十四页