CN1699690A - 一种造纸着色剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种造纸着色剂，本发明解决了经普通调色剂调色的纸张调色不匀、耐氧化性不高及易发黄的技术问题，提供一种效果优良的造纸着色剂，本发明还公开了上述造纸着色剂的制备方法。本发明由含结构式为(I)的调色剂RVL紫的组合物和结构式为(II)的调色剂2B蓝组合物调配而成，其中调色剂2B兰组合物占总调色剂重量百分比为11.80％至20.40％。本发明的制备方法为在制备两种调色剂组合物，即在固体颜料中加入水、分散剂，防沉降剂、防游离剂等进行搅拌均匀得到固液混合物料，不断研磨上述物料直至其粒径100％控制在1μm以下，得到组合物，再将两种组合物调配到适当比例。本发明用于造纸行业可使生产出来的纸张白度提高、着色均匀且耐氧化性能好。

Description

一种造纸着色剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种着色剂，特别涉及一种用于造纸过程中调配纸张色相的着色剂。本发明还涉及一种着色剂的制备方法，具体的说，本发明涉及一种造纸着色剂的制备方法。

背景技术

着色剂广泛用于造纸、涂料等领域，特别是在造纸行业，其对原浆、脱墨浆、文化纸、新闻纸、涂布造纸、纸张生产过程中纸色相要求不断提高，尤其是印刷纸及涂布印刷纸色相白度、外观、视觉要求较高。与非涂布文化纸种一样，涂布纸普遍进行调色处理，不调色的涂布纸几乎看不到。除了极少的有色涂布纸外，调色的目的是为了给涂布纸调白，而调白的目的是为了获得更好的视觉效果。涂料中通常含有瓷土，通过加入染料抵消瓷土的黄色调而使涂布纸更显白，以改善视觉白度。白度是一个复杂的心理物理量，究竟哪一种色调的白度更白，还取决于观察者的文化背景和所属人种等因素。当然，实际生产中的调色还部分取决于人的意愿。

涂布纸厂在实际生产中调色时常被诸如着色不匀和色差大等问题所困扰，有时还因此受到用户的申诉和抱怨。要解决此类问题，除了严格控制工艺过程外，还须仔细选择适宜的染料品种。

通常用于纸张调色的染料有酸性染料、碱性染料、直接染料，这些用于纸张的染料以水溶性的居多。在调色过程中使用水溶性染料，因其易随水进入原纸或在干燥时迁移到涂层表面，且染料的各组分有不同的亲和性，常会造成颜色的变化或着色不匀。此时便在纸张生产时大量投入增白剂，以使纸张显白，但大量加入的增白剂后纸张耐氧化性不高，这将导致纸张变黄。造纸企业常常购入进口着色剂，效果较好但成本过高，故目前造纸行业需求适合其要求的新型着色剂，以解决现有技术中固有的技术问题。

发明内容

本发明解决了上述现有技术中经普通着色剂调色的纸张时有色差、调色不匀、纸张耐氧化性不高易发黄等技术问题，提供一种效果优异的造纸着色剂，本发明还提供了上述造纸着色剂的制备方法。

本发明的着色剂可根据需要来调配需求色相，提高视觉白度及纸张表面抗氧化能力，白度92-96之间测得光波400-420mm之间，这样需要着色剂光波在410-425mm之间为最佳，本发明打破常规的造纸行业选用染料为原料的固有做法，而根据应用领域选用有机颜料做为造纸着色剂的主要原料。

为解决现有技术中的技术问题，本发明的造纸着色剂的技术方案是：

一种造纸着色剂，包括有调色剂RVL紫组合物和调色剂2B兰组合物，调色剂RVL紫组合物和调色剂2B兰组合物的调配比例为：调色剂2B兰组合物占调色剂RVL紫组合物和调色剂2B兰组合物总重量的重量百分比为11.80％-20.40％。

其中：调色剂RVL紫的结构式为：

调色剂2B兰的结构式为：

本发明中，所述的调色剂2B兰组合物占调色剂RVL紫组合物和调色剂2B兰组合物总重量的重量百分比为14.99％-18.40％，效果最佳。

RVL紫中R为英文red(红色)缩写，V为英文violet(紫)的缩写，L为英文lightfastness(耐光牢度)的缩写。

2B兰的2B表示色相偏相程度，即为兰色中。

上述的调色剂RVL紫组合物含有重量百分比为30％-60％的水，26％-40％的调色剂RVL紫，0.1％-10％的分散剂，6％-40％的防沉降剂及0.5％-2％的防游离剂。

上述的调色剂2B兰组合物含有重量百分比为15％-50％的水，20％-35％的有机颜料，0.1％-10％的分散剂，6％-40％的防沉降剂及0.5％-2％的防游离剂。

本发明优选方案中防沉降剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硅烷，分散剂最好使用德国公司生产的Disperbyk-190分散剂，防游离剂优选三乙酸胺。

本发明造纸着色剂，可根据造纸厂家对白纸色调的不同需求进行任意调配，以达到对纸张进行调色及拨白的要求。着色剂被选用于高白度纸张调色，既可应用在浆内调色，也可在涂料内使用调色，两种使用方法都具有优良的拨白效果，能调配成各种色相纸张，使纸张更能适应于各种印刷形式并能提高印刷效果。

本发明的另外一个技术方案为造纸着色剂的制备方法，具体包括下述步骤：

(1)制备调色剂RVL紫组合物：

(a)预处理：取100KG调色剂RVL紫的固体颜料放入容器中，加入等量的水，在容器内搅拌均匀后加入防游离剂调节PH值，得到PH值为7.0-7.5之间的溶液，过滤并进行真空抽湿以滤除水及无机盐，获取纯净固体颜料RVL紫；

(b)制备固液混合物料：取上述纯净固体颜料按下列重量百分比配制混合溶液：30％-60％的水，26％-40％的纯净固体颜料RVL紫，0.1％-10％的分散剂，6％-40％的防沉降剂及0.5％-2％的防游离剂，搅拌均匀；

(c)控制温度于室温不变的条件下，不断研磨上述固液混合物料直至物料粒径100％控制在1μm以下。

(2)直接取固体调色剂2B兰按下述比例配备调色剂2B兰组合物：

(a)向容器中加入重量百分比为15％-50％的水，20％-35％的调色剂2B兰，0.1％-10％的分散剂，6％-40％的防沉降剂及0.5％-2％的防游离剂，在容器中不断搅拌使调色剂2B兰的表面充分湿润、乳化、分散，获得均匀混合物料。

(b)控制温度于室温不变的条件下，不断研磨上述混合物料直至物料粒径100％控制在1μm以下。

(3)取步骤(1)中获得的调色剂RVL紫组合物和步骤(2)中获得的调色剂2B兰组合物进行混合调配造纸着色剂，其中调色剂RVL紫组合物/调色剂2B兰组合物按重量比例为3.9∶1-7.5∶1，即调色剂2B兰组合物占调色剂RVL紫组合物和调色剂2B兰组合物总重量的重量百分比为11.80％-20.40％。

本说明书中所有的百分比都为重量百分比。

本发明制备方法中温度最好控制于30℃以下。

为使着色剂效果更好，本发明制备调色剂组合物中还可添加乳化剂、均匀剂、渗透剂及防冻剂，均匀剂可选用脂肪氧醇环氧乙烷，乳化剂选用环氧乙烷，渗透剂可选用DMF，即为N、N-二甲基甲酰胺。

生产着色剂过程中，首先控制原材料的稳定性，原材料中有色颜料的色相控制着色率，控制包括杂质、含量等。其次是研磨过程中控制研磨产品碰撞产生的热量，必须控制温度处于恒定，才可保证剂体系稳定性，确保粘度控制在一定范围内不被破坏。活性表面助剂作用在良好机械运转情况下，成品粒径得到控制，色光得到控制，才保证着色剂整体稳定。

综合上述技术方案，本发明的有益效果如下：

(1)本发明造纸着色剂具有良好的亲和力，着色剂留住率高，本发明使用过程中不受PH值的影响。

(2)本发明采用的有机颜料耐热性功能好，在实际应用中不受烘干温度变化而对纸张色调造成影响。

(3)在涂料内调色，拨白功能佳，与涂料亲和性好，应用时扩散性好，能延长涂布纸经氧化使纸张返黄的周期。

(4)本发明产品性质稳定，有效储存时间内不会出现絮状物，生产成本降低。

具体实施方式：

实施例1-7：

商品调色剂RVL紫中含有无机盐和金属盐，包括其结构中的磷、钼酸盐，故其亲水性良好。但其制作水性色浆则发胀，然后出现絮状物，通过大量的实验，发现该缺点可通过商品调色剂RVL紫亲水性好的优点将其进行预处理的方法进行解决，即先在容器内加入调色剂RVL紫100Kg，再加入去离子水100Kg，在容器内进行打浆搅拌10分钟，使颜料完全与水均匀混合，用三乙醇胺调节PH值于7.2-7.5之间，然后使用高密度无纺布用真空抽湿，滤去颜料中的水与无机盐。对留在滤布上颜料饼含水量进行测定，控制固体含水量50％左右，以便于下一步投料。

在另一容器中按配比加入0.6Kg德国BYK公司生产的Disperbyk-190#分散剂、3Kg蓖麻油环氧乙烷乳化剂、3Kg脂肪醇环氧乙烷均匀剂、1.5KgN、N-甲酰胺渗透剂、9Kg乙二醇防冻剂，及9Kg脂肪醇聚氧乙烯醚硅烷防沉降剂、12Kg的水搅拌均匀制成混合液。

取上述过滤后折干含水量为50％的颜料饼60Kg，加入上述配好的混合液内搅拌，使分散剂充分吸附在颜料颗粒表面，停止搅拌，得到混合均匀的物料。

使用管道将一个电动隔膜泵连接在两个容器的底部有出口处，上述制得的物料由一个容器通过隔膜泵进入卧式珠磨机进口处进行研磨分散，物料由珠磨机出口处进入另外一个容器。按照这个顺序反复循环，不断地进入珠磨机内研磨。该过程中要注意控制进入珠磨机的流量，控制珠磨机内由珠子碰撞产生的热量，避免珠磨机温度上升，从而避免影响物料温度上升而导致物料发胀及体系遭到破坏。

经过反复不断的循环研磨，物料从起始粒径100-150μm逐步细化，容器内物料表面光亮度也逐步提高，说明物料粒径变小，着色率随着粒径的变化而提高，最后终点粒径100％达到1μm以下，着色率达到最高，色泽饱和度最佳。

将达到终点的调色剂RVL紫组合物取样与标准样进行对比达到视觉一致，按0.1％比例稀释进入PC-2A颜料色相色差仪进行测定，颗粒粒径全部控制在1μm以下，中位值为0.4-0.5μm，ph值为7.3，粘度为20pms。

结构式为II的2B兰不具有亲水性，可省略预处理过程直接按配比要求的分量选用重量百分比为35％的2B兰(结构式为II)，较高比例的分散剂即7.0％的德国BYK公司生产的Disperbyk-190#分散剂，另外再加入7.0％的蓖麻油环氧乙烷乳化剂、3.5％的脂肪醇环氧乙烷均匀剂、3.5％的N、N-甲酰胺渗透剂、1.2％三乙醇胺防游离剂、7.0％的乙二醇防冻剂及14.0％的脂肪醇聚氧乙烯醚硅烷防沉降剂、21.8％的水。上述混合液在容器内进行打浆搅拌使颜料表面湿润、乳化、分散，使亲油性颜料转化成亲水性，进入载体后充分湿润高速分散1小时，使之完全与水均匀混合得到混合均匀的物料。

使用管道将一个电动隔膜泵连接在两个容器的底部有出口处，将上述制得的物料由一个容器通过隔膜泵进入卧式珠磨机进口处进行研磨分散，物料由珠磨机出口处进入另外一个容器。按照这个顺序反复循环，不断地进入珠磨机内研磨。该过程中要注意控制进入珠磨机的流量，管道周围连接循环冷凝水带走珠磨机内由珠子碰撞产生的热量，避免珠磨机温度上升，从而避免影响物料温度上升而导致物料发胀及体系遭到破坏。

经过反复不断的循环研磨，物料从起始粒径100-150μm逐步细化，容器内物料表面光亮度也逐步提高，说明物料粒径变小，着色率随着粒径的变化而提高，最后终点粒径100％达到1μm以下，着色率达到最高，色泽饱和度最佳。将达到终点的调色剂2B兰组合物取样与标准样进行对比达到视觉一致，按0.1％比例稀释进入PC，进行处理后2B兰调色剂组合物外观为艳兰色溶液，着色率为100％。

取上述调色剂2B兰组合物和调色剂RVL紫组合物，调配本发明的造纸着色剂。本发明造纸着色剂用于涂布着色或造纸行业纸浆内色调色，在纸浆内调色时，根据本发明的比例将调色剂依次加入浆内。

具体调配比例的实施例1到实施例7请参见表一，并以进口混合着色剂C为对比基准进行调色试验，进口着色剂C为瑞士汽巴产品紫罗兰N。

固定着色剂C的用量为200ppm(相对于单位绝干颜料，下同)，调整调色剂RVL紫和调色剂2B兰的配比和它们的总用量，依据国家标准GB7975和CIE1982白度公式进行白度和颜色的测试和计算；涂布纸老化试验按GB/T464.1进行，以考察有机颜料的耐热老化效果，着色剂C也同时进行对比。为保证计量准确和配料均匀，上述三种调色剂稀释100倍使用。

上述含有着色剂的涂料被涂布在80g/m²的原纸上，涂布量20-21g/m²，于105℃干燥1分钟。为避免引入误差，仅对每一轮中的各纸样的着色指标进行比较。另外，涂布纸未经修饰处理。

实验中需要的主要仪器为：YQ-Z-48A白度颜色测定仪，产地中国杭州，测量白度和颜色；NDJ-5S粘度计，产地中国上海，测量粘度；GFJ-0.4高速分散机，产地中国上海，用于配料；手持式可调缝隙刮刀，用于涂布，产地日本。

表一为本发明实施例1-7的着色剂的白度及各项指数的具体数据，其中L为明度指数，R为亮度(即白度)，W表示视觉白度，T代表偏色(正值代表偏绿程度，负值代表偏红程度)，a和b代表色度指数，a为正值表示偏红程度，负值时表示偏绿程度，b为正值时表示偏黄程度，负值时表示偏蓝程度，ΔHab和ΔEab分别表示含着色剂C与本发明中各个实施例的造纸着色剂之间的色相差和色差。

从表一可看出本发明着色剂总用量为180ppm可得到比用量为200ppm的进口着色剂相近的颜色，且亮度和白度更好，着色力更高。

表二为本发明实施例1-7的造纸着色剂的耐热老化性能与进口着色剂的耐热老化性能的数据比较。取含着色剂C的混合着色剂的纸样和含实施例1-7比例的造纸着色剂的纸样分别悬挂于烘箱中，在105℃下热老化12小时，测定老化前后纸样的各项颜色指标。老化前后指标的差值列于表二中，正值表示老化后增加，负值表示老化后降低。

表一

指标	混合着色剂C	调色剂2B兰在本发明造纸着色剂中的重量百分比
									实施例	--	1	2	3	4	5	6	7
用量	199.7	173.1	174.0	174.5	180.2	180.2	180.5	180.8
									百分比％	--	11.80	13.37	14.99	14.97	18.40	18.34	20.40
L	92.99	92.90	92.93	92.88	93.11	93.14	92.96	93.18
									a	1.06	1.03	0.85	0.96	1.08	1.03	1.01	1.03

b	-3.61	-3.84	-3.69	-3.67	-3.67	-3.74	3.68	-3.83
									ΔHab	--	0.08	0.22	0.11	0.04	0.11	0.06	0.13
ΔEab	--	0.25	0.23	0.15	0.09	0.18	0.09	0.27
									R	86.70	86.71	86.74	86.71	87.22	87.28	87.11	87.52
W	99.37	100.73	99.64	99.43	99.94	100.36	99.66	100.86
									T	-0.28	-0.14	0.09	-0.13	-0.22	-0.16	-0.13	-0.20

表二、着色剂的耐热老化性

指标	混合着色剂C	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7
									ΔL	0.83	0.85	0.84	0.86	0.83	0.86	0.84	0.88
Δa	-1.40	-1.37	-1.34	-1.31	-1.33	-1.34	-1.35	-1.37
									Δb	5.88	5.43	5.44	5.40	5.37	5.38	5.35	5.40
ΔHab	5.86	5.20	5.25	5.10	5.11	5.14	5.09	5.22
									ΔEab	6.10	5.66	5.58	5.42	5.49	5.61	5.55	5.70
ΔR	-5.21	-4.83	-4.76	-4.70	-4.74	-4.66	-4.68	-4.89
									ΔW	-24.73	-23.62	-23.50	-23.42	-23.41	-23.37	-23.34	-23.60
ΔT	0.02	0.10	0.08	0.11	0.10	0.16	0.16	0.16

从表二中可看出，两类着色剂的变化趋势一致，即L、b和T增加，a、R和W降低。从变化程度来看，本发明的着色剂的a、b、R和W均变化较小，L略大，仅T变化较大。从色差ΔEab和色相差ΔHab这两项综合性指标上看，本发明的着色剂均变化较小，综合分析结果，本发明的耐热老化性更好。

Claims (8)

1、一种造纸着色剂，包括有调色剂RVL紫组合物和调色剂2B兰组合物，其特征在于调色剂RVL紫组合物和调色剂2B兰组合物的调配比例为：调色剂2B兰组合物占调色剂RVL紫组合物和调色剂2B兰组合物总重量的重量百分比为11.80％-20.40％；其中：

调色剂RVL紫的结构式为：(I)

调色剂2B兰的结构式为：(II)

2、根据权利要求1所述的造纸着色剂，其特征在于所述的调色剂2B兰组合物占调色剂RVL紫组合物和调色剂2B兰组合物总重量的重量百分比为14.99％-18.40％。

3、根据权利要求1所述的造纸着色剂，其特征在于所述的调色剂RVL紫组合物含有重量百分比为30％-60％的水，26％-40％的调色剂RVL紫，0.1％-10％的分散剂，6％-40％的防沉降剂及0.5％-2％的防游离剂。

4、根据权利要求1所述的造纸着色剂，其特征在于所述的调色剂2B兰组合物含有重量百分比为15％-50％的水，20％-35％的调色剂2B兰，0.1％-10％的分散剂，6％-40％的防沉降剂及0.5％-2％的防游离剂。

5、根据权利要求3或4所述的造纸着色剂，其特征在于所述的防沉降剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硅烷。

6、据权利要求3或4所述的造纸着色剂，其特征在于所述的分散剂为德国公司生产的Disperbyk-190分散剂。

7、根据权利要求3或4所述的造纸着色剂，其特征在于所述的防游离剂为三乙酸胺。

8、一种造纸着色剂的制备方法，其特征在于制备方法包括下述步骤：

(1)制备调色剂RVL紫组合物：

(a)预处理：取100KG调色剂RVL紫的固体颜料放入容器中，加入等量的水，在容器内搅拌均匀后加入防游离剂调节PH值，得到PH值为7.0-7.5之间的溶液，过滤并进行真空抽湿以滤除水及无机盐，获取纯净固体颜料RVL紫；

(b)制备固液混合物料：取上述纯净固体颜料按下列重量百分比配制混合溶液：30％-60％的水，26％-40％的纯净固体颜料RVL紫，0.1％-10％的分散剂，6％-40％的防沉降剂及0.5％-2％的防游离剂，搅拌均匀；

(c)控制温度于室温不变的条件下，不断研磨上述固液混合物料直至物料粒径100％控制在1μm以下；

(2)直接取固体调色剂2B兰按下述比例配备调色剂2B兰组合物：

(a)向容器中加入重量百分比为15％-50％的水，20％-35％的调色剂2B兰，0.1％-10％的分散剂，6％-40％的防沉降剂及0.5％-2％的防游离剂，在容器中不断搅拌使调色剂2B兰的表面充分湿润、乳化、分散，获得均匀混合物料；

(b)控制温度于室温不变的条件下，不断研磨上述混合物料直至物料粒径100％控制在1μm以下；

(3)取步骤(1)中获得的调色剂RVL紫组合物和步骤(2)中获得的调色剂2B兰组合物进行混合调配造纸着色剂，调色剂2B兰组合物占调色剂RVL紫组合物和调色剂2B兰组合物总重量的重量百分比为11.80％-20.40％。