專利名稱：一種造紙著色劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種著色劑，特別涉及一種用于造紙過程中調(diào)配紙張色相的著色劑。本發(fā)明還涉及一種著色劑的制備方法，具體的說，本發(fā)明涉及一種造紙著色劑的制備方法。
背景技術(shù)：
著色劑廣泛用于造紙、涂料等領(lǐng)域，特別是在造紙行業(yè)，其對原漿、脫墨漿、文化紙、新聞紙、涂布造紙、紙張生產(chǎn)過程中紙色相要求不斷提高，尤其是印刷紙及涂布印刷紙色相白度、外觀、視覺要求較高。與非涂布文化紙種一樣，涂布紙普遍進行調(diào)色處理，不調(diào)色的涂布紙幾乎看不到。除了極少的有色涂布紙外，調(diào)色的目的是為了給涂布紙調(diào)白，而調(diào)白的目的是為了獲得更好的視覺效果。涂料中通常含有瓷土，通過加入染料抵消瓷土的黃色調(diào)而使涂布紙更顯白，以改善視覺白度。白度是一個復雜的心理物理量，究竟哪一種色調(diào)的白度更白，還取決于觀察者的文化背景和所屬人種等因素。當然，實際生產(chǎn)中的調(diào)色還部分取決于人的意愿。
涂布紙廠在實際生產(chǎn)中調(diào)色時常被諸如著色不勻和色差大等問題所困擾，有時還因此受到用戶的申訴和抱怨。要解決此類問題，除了嚴格控制工藝過程外，還須仔細選擇適宜的染料品種。
通常用于紙張調(diào)色的染料有酸性染料、堿性染料、直接染料，這些用于紙張的染料以水溶性的居多。在調(diào)色過程中使用水溶性染料，因其易隨水進入原紙或在干燥時遷移到涂層表面，且染料的各組分有不同的親和性，常會造成顏色的變化或著色不勻。此時便在紙張生產(chǎn)時大量投入增白劑，以使紙張顯白，但大量加入的增白劑后紙張耐氧化性不高，這將導致紙張變黃。造紙企業(yè)常常購入進口著色劑，效果較好但成本過高，故目前造紙行業(yè)需求適合其要求的新型著色劑，以解決現(xiàn)有技術(shù)中固有的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了上述現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)普通著色劑調(diào)色的紙張時有色差、調(diào)色不勻、紙張耐氧化性不高易發(fā)黃等技術(shù)問題，提供一種效果優(yōu)異的造紙著色劑，本發(fā)明還提供了上述造紙著色劑的制備方法。
本發(fā)明的著色劑可根據(jù)需要來調(diào)配需求色相，提高視覺白度及紙張表面抗氧化能力，白度92-96之間測得光波400-420mm之間，這樣需要著色劑光波在410-425mm之間為最佳，本發(fā)明打破常規(guī)的造紙行業(yè)選用染料為原料的固有做法，而根據(jù)應用領(lǐng)域選用有機顏料做為造紙著色劑的主要原料。
為解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題，本發(fā)明的造紙著色劑的技術(shù)方案是一種造紙著色劑，包括有調(diào)色劑RVL紫組合物和調(diào)色劑2B蘭組合物，調(diào)色劑RVL紫組合物和調(diào)色劑2B蘭組合物的調(diào)配比例為調(diào)色劑2B蘭組合物占調(diào)色劑RVL紫組合物和調(diào)色劑2B蘭組合物總重量的重量百分比為11.80％-20.40％。
其中調(diào)色劑RVL紫的結(jié)構(gòu)式為 調(diào)色劑2B蘭的結(jié)構(gòu)式為
本發(fā)明中，所述的調(diào)色劑2B蘭組合物占調(diào)色劑RVL紫組合物和調(diào)色劑2B蘭組合物總重量的重量百分比為14.99％-18.40％，效果最佳。
RVL紫中R為英文red(紅色)縮寫，V為英文violet(紫)的縮寫，L為英文lightfastness(耐光牢度)的縮寫。
2B蘭的2B表示色相偏相程度，即為蘭色中。
上述的調(diào)色劑RVL紫組合物含有重量百分比為30％-60％的水，26％-40％的調(diào)色劑RVL紫，0.1％-10％的分散劑，6％-40％的防沉降劑及0.5％-2％的防游離劑。
上述的調(diào)色劑2B蘭組合物含有重量百分比為15％-50％的水，20％-35％的有機顏料，0.1％-10％的分散劑，6％-40％的防沉降劑及0.5％-2％的防游離劑。
本發(fā)明優(yōu)選方案中防沉降劑為脂肪醇聚氧乙烯醚硅烷，分散劑最好使用德國公司生產(chǎn)的Disperbyk-190分散劑，防游離劑優(yōu)選三乙酸胺。
本發(fā)明造紙著色劑，可根據(jù)造紙廠家對白紙色調(diào)的不同需求進行任意調(diào)配，以達到對紙張進行調(diào)色及撥白的要求。著色劑被選用于高白度紙張調(diào)色，既可應用在漿內(nèi)調(diào)色，也可在涂料內(nèi)使用調(diào)色，兩種使用方法都具有優(yōu)良的撥白效果，能調(diào)配成各種色相紙張，使紙張更能適應于各種印刷形式并能提高印刷效果。
本發(fā)明的另外一個技術(shù)方案為造紙著色劑的制備方法，具體包括下述步驟(1)制備調(diào)色劑RVL紫組合物(a)預處理取100KG調(diào)色劑RVL紫的固體顏料放入容器中，加入等量的水，在容器內(nèi)攪拌均勻后加入防游離劑調(diào)節(jié)PH值，得到PH值為7.0-7.5之間的溶液，過濾并進行真空抽濕以濾除水及無機鹽，獲取純凈固體顏料RVL紫；(b)制備固液混合物料取上述純凈固體顏料按下列重量百分比配制混合溶液30％-60％的水，26％-40％的純凈固體顏料RVL紫，0.1％-10％的分散劑，6％-40％的防沉降劑及0.5％-2％的防游離劑，攪拌均勻；(c)控制溫度于室溫不變的條件下，不斷研磨上述固液混合物料直至物料粒徑100％控制在1μm以下。
(2)直接取固體調(diào)色劑2B蘭按下述比例配備調(diào)色劑2B蘭組合物(a)向容器中加入重量百分比為15％-50％的水，20％-35％的調(diào)色劑2B蘭，0.1％-10％的分散劑，6％-40％的防沉降劑及0.5％-2％的防游離劑，在容器中不斷攪拌使調(diào)色劑2B蘭的表面充分濕潤、乳化、分散，獲得均勻混合物料。
(b)控制溫度于室溫不變的條件下，不斷研磨上述混合物料直至物料粒徑100％控制在1μm以下。
(3)取步驟(1)中獲得的調(diào)色劑RVL紫組合物和步驟(2)中獲得的調(diào)色劑2B蘭組合物進行混合調(diào)配造紙著色劑，其中調(diào)色劑RVL紫組合物/調(diào)色劑2B蘭組合物按重量比例為3.9∶1-7.5∶1，即調(diào)色劑2B蘭組合物占調(diào)色劑RVL紫組合物和調(diào)色劑2B蘭組合物總重量的重量百分比為11.80％-20.40％。
本說明書中所有的百分比都為重量百分比。
本發(fā)明制備方法中溫度最好控制于30℃以下。
為使著色劑效果更好，本發(fā)明制備調(diào)色劑組合物中還可添加乳化劑、均勻劑、滲透劑及防凍劑，均勻劑可選用脂肪氧醇環(huán)氧乙烷，乳化劑選用環(huán)氧乙烷，滲透劑可選用DMF，即為N、N-二甲基甲酰胺。
生產(chǎn)著色劑過程中，首先控制原材料的穩(wěn)定性，原材料中有色顏料的色相控制著色率，控制包括雜質(zhì)、含量等。其次是研磨過程中控制研磨產(chǎn)品碰撞產(chǎn)生的熱量，必須控制溫度處于恒定，才可保證劑體系穩(wěn)定性，確保粘度控制在一定范圍內(nèi)不被破壞?；钚员砻嬷鷦┳饔迷诹己脵C械運轉(zhuǎn)情況下，成品粒徑得到控制，色光得到控制，才保證著色劑整體穩(wěn)定。
綜合上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果如下(1)本發(fā)明造紙著色劑具有良好的親和力，著色劑留住率高，本發(fā)明使用過程中不受PH值的影響。
(2)本發(fā)明采用的有機顏料耐熱性功能好，在實際應用中不受烘干溫度變化而對紙張色調(diào)造成影響。
(3)在涂料內(nèi)調(diào)色，撥白功能佳，與涂料親和性好，應用時擴散性好，能延長涂布紙經(jīng)氧化使紙張返黃的周期。
(4)本發(fā)明產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，有效儲存時間內(nèi)不會出現(xiàn)絮狀物，生產(chǎn)成本降低。
具體實施例方式實施例1-7商品調(diào)色劑RVL紫中含有無機鹽和金屬鹽，包括其結(jié)構(gòu)中的磷、鉬酸鹽，故其親水性良好。但其制作水性色漿則發(fā)脹，然后出現(xiàn)絮狀物，通過大量的實驗，發(fā)現(xiàn)該缺點可通過商品調(diào)色劑RVL紫親水性好的優(yōu)點將其進行預處理的方法進行解決，即先在容器內(nèi)加入調(diào)色劑RVL紫100Kg，再加入去離子水100Kg，在容器內(nèi)進行打漿攪拌10分鐘，使顏料完全與水均勻混合，用三乙醇胺調(diào)節(jié)PH值于7.2-7.5之間，然后使用高密度無紡布用真空抽濕，濾去顏料中的水與無機鹽。對留在濾布上顏料餅含水量進行測定，控制固體含水量50％左右，以便于下一步投料。
在另一容器中按配比加入0.6Kg德國BYK公司生產(chǎn)的Disperbyk-190#分散劑、3Kg蓖麻油環(huán)氧乙烷乳化劑、3Kg脂肪醇環(huán)氧乙烷均勻劑、1.5KgN、N-甲酰胺滲透劑、9Kg乙二醇防凍劑，及9Kg脂肪醇聚氧乙烯醚硅烷防沉降劑、12Kg的水攪拌均勻制成混合液。
取上述過濾后折干含水量為50％的顏料餅60Kg，加入上述配好的混合液內(nèi)攪拌，使分散劑充分吸附在顏料顆粒表面，停止攪拌，得到混合均勻的物料。
使用管道將一個電動隔膜泵連接在兩個容器的底部有出口處，上述制得的物料由一個容器通過隔膜泵進入臥式珠磨機進口處進行研磨分散，物料由珠磨機出口處進入另外一個容器。按照這個順序反復循環(huán)，不斷地進入珠磨機內(nèi)研磨。該過程中要注意控制進入珠磨機的流量，控制珠磨機內(nèi)由珠子碰撞產(chǎn)生的熱量，避免珠磨機溫度上升，從而避免影響物料溫度上升而導致物料發(fā)脹及體系遭到破壞。
經(jīng)過反復不斷的循環(huán)研磨，物料從起始粒徑100-150μm逐步細化，容器內(nèi)物料表面光亮度也逐步提高，說明物料粒徑變小，著色率隨著粒徑的變化而提高，最后終點粒徑100％達到1μm以下，著色率達到最高，色澤飽和度最佳。
將達到終點的調(diào)色劑RVL紫組合物取樣與標準樣進行對比達到視覺一致，按0.1％比例稀釋進入PC-2A顏料色相色差儀進行測定，顆粒粒徑全部控制在1μm以下，中位值為0.4-0.5μm，ph值為7.3，粘度為20pms。
結(jié)構(gòu)式為II的2B蘭不具有親水性，可省略預處理過程直接按配比要求的分量選用重量百分比為35％的2B蘭(結(jié)構(gòu)式為II)，較高比例的分散劑即7.0％的德國BYK公司生產(chǎn)的Disperbyk-190#分散劑，另外再加入7.0％的蓖麻油環(huán)氧乙烷乳化劑、3.5％的脂肪醇環(huán)氧乙烷均勻劑、3.5％的N、N-甲酰胺滲透劑、1.2％三乙醇胺防游離劑、7.0％的乙二醇防凍劑及14.0％的脂肪醇聚氧乙烯醚硅烷防沉降劑、21.8％的水。上述混合液在容器內(nèi)進行打漿攪拌使顏料表面濕潤、乳化、分散，使親油性顏料轉(zhuǎn)化成親水性，進入載體后充分濕潤高速分散1小時，使之完全與水均勻混合得到混合均勻的物料。
使用管道將一個電動隔膜泵連接在兩個容器的底部有出口處，將上述制得的物料由一個容器通過隔膜泵進入臥式珠磨機進口處進行研磨分散，物料由珠磨機出口處進入另外一個容器。按照這個順序反復循環(huán)，不斷地進入珠磨機內(nèi)研磨。該過程中要注意控制進入珠磨機的流量，管道周圍連接循環(huán)冷凝水帶走珠磨機內(nèi)由珠子碰撞產(chǎn)生的熱量，避免珠磨機溫度上升，從而避免影響物料溫度上升而導致物料發(fā)脹及體系遭到破壞。
經(jīng)過反復不斷的循環(huán)研磨，物料從起始粒徑100-150μm逐步細化，容器內(nèi)物料表面光亮度也逐步提高，說明物料粒徑變小，著色率隨著粒徑的變化而提高，最后終點粒徑100％達到1μm以下，著色率達到最高，色澤飽和度最佳。將達到終點的調(diào)色劑2B蘭組合物取樣與標準樣進行對比達到視覺一致，按0.1％比例稀釋進入PC，進行處理后2B蘭調(diào)色劑組合物外觀為艷蘭色溶液，著色率為100％。
取上述調(diào)色劑2B蘭組合物和調(diào)色劑RVL紫組合物，調(diào)配本發(fā)明的造紙著色劑。本發(fā)明造紙著色劑用于涂布著色或造紙行業(yè)紙漿內(nèi)色調(diào)色，在紙漿內(nèi)調(diào)色時，根據(jù)本發(fā)明的比例將調(diào)色劑依次加入漿內(nèi)。
具體調(diào)配比例的實施例1到實施例7請參見表一，并以進口混合著色劑C為對比基準進行調(diào)色試驗，進口著色劑C為瑞士汽巴產(chǎn)品紫羅蘭N。
固定著色劑C的用量為200ppm(相對于單位絕干顏料，下同)，調(diào)整調(diào)色劑RVL紫和調(diào)色劑2B蘭的配比和它們的總用量，依據(jù)國家標準GB7975和CIE1982白度公式進行白度和顏色的測試和計算；涂布紙老化試驗按GB/T464.1進行，以考察有機顏料的耐熱老化效果，著色劑C也同時進行對比。為保證計量準確和配料均勻，上述三種調(diào)色劑稀釋100倍使用。
上述含有著色劑的涂料被涂布在80g/m2的原紙上，涂布量20-21g/m2，于105℃干燥1分鐘。為避免引入誤差，僅對每一輪中的各紙樣的著色指標進行比較。另外，涂布紙未經(jīng)修飾處理。
實驗中需要的主要儀器為YQ-Z-48A白度顏色測定儀，產(chǎn)地中國杭州，測量白度和顏色；NDJ-5S粘度計，產(chǎn)地中國上海，測量粘度；GFJ-0.4高速分散機，產(chǎn)地中國上海，用于配料；手持式可調(diào)縫隙刮刀，用于涂布，產(chǎn)地日本。
表一為本發(fā)明實施例1-7的著色劑的白度及各項指數(shù)的具體數(shù)據(jù)，其中L為明度指數(shù)，R為亮度(即白度)，W表示視覺白度，T代表偏色(正值代表偏綠程度，負值代表偏紅程度)，a和b代表色度指數(shù)，a為正值表示偏紅程度，負值時表示偏綠程度，b為正值時表示偏黃程度，負值時表示偏藍程度，ΔHab和ΔEab分別表示含著色劑C與本發(fā)明中各個實施例的造紙著色劑之間的色相差和色差。
從表一可看出本發(fā)明著色劑總用量為180ppm可得到比用量為200ppm的進口著色劑相近的顏色，且亮度和白度更好，著色力更高。
表二為本發(fā)明實施例1-7的造紙著色劑的耐熱老化性能與進口著色劑的耐熱老化性能的數(shù)據(jù)比較。取含著色劑C的混合著色劑的紙樣和含實施例1-7比例的造紙著色劑的紙樣分別懸掛于烘箱中，在105℃下熱老化12小時，測定老化前后紙樣的各項顏色指標。老化前后指標的差值列于表二中，正值表示老化后增加，負值表示老化后降低。
表一


表二、著色劑的耐熱老化性

從表二中可看出，兩類著色劑的變化趨勢一致，即L、b和T增加，a、R和W降低。從變化程度來看，本發(fā)明的著色劑的a、b、R和W均變化較小，L略大，僅T變化較大。從色差ΔEab和色相差ΔHab這兩項綜合性指標上看，本發(fā)明的著色劑均變化較小，綜合分析結(jié)果，本發(fā)明的耐熱老化性更好。
權(quán)利要求
1.一種造紙著色劑，包括有調(diào)色劑RVL紫組合物和調(diào)色劑2B蘭組合物，其特征在于調(diào)色劑RVL紫組合物和調(diào)色劑2B蘭組合物的調(diào)配比例為調(diào)色劑2B蘭組合物占調(diào)色劑RVL紫組合物和調(diào)色劑2B蘭組合物總重量的重量百分比為11.80％-20.40％；其中調(diào)色劑RVL紫的結(jié)構(gòu)式為(I) 調(diào)色劑2B蘭的結(jié)構(gòu)式為(II)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙著色劑，其特征在于所述的調(diào)色劑2B蘭組合物占調(diào)色劑RVL紫組合物和調(diào)色劑2B蘭組合物總重量的重量百分比為14.99％-18.40％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙著色劑，其特征在于所述的調(diào)色劑RVL紫組合物含有重量百分比為30％-60％的水，26％-40％的調(diào)色劑RVL紫，0.1％-10％的分散劑，6％-40％的防沉降劑及0.5％-2％的防游離劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙著色劑，其特征在于所述的調(diào)色劑2B蘭組合物含有重量百分比為15％-50％的水，20％-35％的調(diào)色劑2B蘭，0.1％-10％的分散劑，6％-40％的防沉降劑及0.5％-2％的防游離劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的造紙著色劑，其特征在于所述的防沉降劑為脂肪醇聚氧乙烯醚硅烷。
6.據(jù)權(quán)利要求3或4所述的造紙著色劑，其特征在于所述的分散劑為德國公司生產(chǎn)的Disperbyk-190分散劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的造紙著色劑，其特征在于所述的防游離劑為三乙酸胺。
8.一種造紙著色劑的制備方法，其特征在于制備方法包括下述步驟(1)制備調(diào)色劑RVL紫組合物(a)預處理取100KG調(diào)色劑RVL紫的固體顏料放入容器中，加入等量的水，在容器內(nèi)攪拌均勻后加入防游離劑調(diào)節(jié)PH值，得到PH值為7.0-7.5之間的溶液，過濾并進行真空抽濕以濾除水及無機鹽，獲取純凈固體顏料RVL紫；(b)制備固液混合物料取上述純凈固體顏料按下列重量百分比配制混合溶液30％-60％的水，26％-40％的純凈固體顏料RVL紫，0.1％-10％的分散劑，6％-40％的防沉降劑及0.5％-2％的防游離劑，攪拌均勻；(c)控制溫度于室溫不變的條件下，不斷研磨上述固液混合物料直至物料粒徑100％控制在1μm以下；(2)直接取固體調(diào)色劑2B蘭按下述比例配備調(diào)色劑2B蘭組合物(a)向容器中加入重量百分比為15％-50％的水，20％-35％的調(diào)色劑2B蘭，0.1％-10％的分散劑，6％-40％的防沉降劑及0.5％-2％的防游離劑，在容器中不斷攪拌使調(diào)色劑2B蘭的表面充分濕潤、乳化、分散，獲得均勻混合物料；(b)控制溫度于室溫不變的條件下，不斷研磨上述混合物料直至物料粒徑100％控制在1μm以下；(3)取步驟(1)中獲得的調(diào)色劑RVL紫組合物和步驟(2)中獲得的調(diào)色劑2B蘭組合物進行混合調(diào)配造紙著色劑，調(diào)色劑2B蘭組合物占調(diào)色劑RVL紫組合物和調(diào)色劑2B蘭組合物總重量的重量百分比為11.80％-20.40％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種造紙著色劑，本發(fā)明解決了經(jīng)普通調(diào)色劑調(diào)色的紙張調(diào)色不勻、耐氧化性不高及易發(fā)黃的技術(shù)問題，提供一種效果優(yōu)良的造紙著色劑，本發(fā)明還公開了上述造紙著色劑的制備方法。本發(fā)明由含結(jié)構(gòu)式為(I)的調(diào)色劑RVL紫的組合物和結(jié)構(gòu)式為(II)的調(diào)色劑2B藍組合物調(diào)配而成，其中調(diào)色劑2B蘭組合物占總調(diào)色劑重量百分比為11.80％至20.40％。本發(fā)明的制備方法為在制備兩種調(diào)色劑組合物，即在固體顏料中加入水、分散劑，防沉降劑、防游離劑等進行攪拌均勻得到固液混合物料，不斷研磨上述物料直至其粒徑100％控制在1μm以下，得到組合物，再將兩種組合物調(diào)配到適當比例。本發(fā)明用于造紙行業(yè)可使生產(chǎn)出來的紙張白度提高、著色均勻且耐氧化性能好。
文檔編號D21H21/14GK1699690SQ2004100184
公開日2005年11月23日 申請日期2004年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月19日
發(fā)明者季翔, 劉輝, 談琛, 劉中, 芮堅克, 張金平 申請人:上海欣盛顏料化工有限公司