成纸灰分对装饰原纸性能的影响.pdf

摘要：论述成纸灰分与装饰原纸的各项指标以及印刷效果的关系。关键词：装饰原纸；印刷效果；成纸灰分 Abstract:The relationship between the ash content of paper and various indexes of decorative base paper and printing effect is discussed in this paper.Key words:decorative base paper;printing effect;ash content of paper成纸灰分对装饰原纸性能的影响 肖凡月 阳光王子（寿光）特种纸有限公司，山东寿光262700Influence of the Ash Content on the Performance of Decorative Base Paper Xiao Fanyue（Sunshine Oji(Shouguang)Specialty Paper Co.,Ltd.,Shouguang,Shandong 262700,China）中图分类号：TS727+.6;TS761.6文献标志码：B 文章编号：1007-9211(2023)14-0041-04肖凡月 先生工程师；主要负责新原材料使用评估及工艺改进、新产品研发等工作。装饰原纸是一种以优质木浆和钛白粉为主要原料经特殊工艺加工而成的工业特种用纸，经印刷、三聚氰胺树脂浸胶后，主要用于纤维板、刨花板等人造板的护面层纸、面层用纸和底层用纸1。装饰原纸的主要技术要求是印刷适性，可以对油墨进行良好的吸收和转移，同时还需要装饰原纸具有良好的吸收性和遮盖性。在装饰原纸的生产过程中需要加填钛白粉以及其他的无机类填料来满足这些特殊的技术要求，这些无机填料也赋予了装饰原纸较高的成纸灰分。1 成纸灰分对装饰原纸印刷质量的影响成纸灰分的高低会对装饰原纸的印刷效果产生明生产实践PRoDUcTion41第44卷第14期 2023年7月3 成纸灰分对强度指标的影响在装饰纸的生产应用中，成纸强度是主要控制指标之一，成纸强度的不足不仅会影响纸机抄造效率还会造成原纸在后续的浸胶过程中频繁断纸，给客户造成人力和资源的浪费。为了保证印刷效果以及完成其他工艺目标我们一般会保持30%40%的成纸灰分，较高的填料用量会不可避免地对纤维间的氢键结合造成破显影响。在装饰原纸生产工艺中的主要填料为钛白粉，钛白粉是一种折射率极高的白色无机颜料，因其优异的白度和遮盖性而被广泛应用于装饰原纸行业，在不同的应用场景中对于装饰原纸的遮盖性能要求也不同，这也造成了相应的装饰纸产品的成纸灰分间存在一些差异。一般来说，粒径较小的填料加入浆料中后经过充分混合会填充至纤维间的空隙中，成形的纸张因为填料的填充表面会更为平整，在经过压光区域时会得到更好的平滑度，压光后的纸张更加致密，具有更好的形稳性。这样抄造出来的纸在印版压力下会更容易也更完整地实现油墨的转移。装饰原纸的印刷为凹版印刷，纸面直接与印版接触，印版大多为不可压缩的金属，因而纸张的印刷平滑度对油墨转移的均匀性起着决定作用，若装饰原纸的平滑度低，纸面凸凹不平，势必接触不良，造成油墨转移不匀，部分图文虚而不实2。填料的过量加填影响成纸灰分偏高则会造成成纸匀度差、浸胶不良以及掉毛掉粉的现象，这也是业内常见的几种质量问题。2 成纸灰分对原纸透气性、吸收性的影响成纸的透气性与吸收性也是装饰原纸重要指标，这两个指标相辅相成具有明显的正相关关系，印刷后的装饰原纸需要经过三聚氰胺胶水浸胶，在此过程中三聚氰胺胶液需要将纸页中的空气赶出并均匀地渗透到纸张中，因此原纸必须有良好稳定的吸液性能来满足浸渍要求。原纸的吸液性能过快和过慢都会对后续工序产生影响，如果纸张的吸液性能较差则会造成装饰原纸浸胶不良、干花等问题，在纸张压贴在板材表面后则会表现为印刷不良、压板发花以及表面耐污性差等问题，而纸张的吸液性能过快则会造成浸胶时吸胶量大、印刷失真等问题。成纸灰分的高低则直接影响原纸的吸水性，较高的填料用量下纤维被包覆，孔隙率降低，吸水性能下降。一般情况下控制原纸透气度2025s/100m l，吸水高度在3035m m/10min时印刷、浸胶效果较好。图1 钛白粉形貌图2 高岭土形貌生产实践PRoDUcTion42第44卷第14期 2023年7月表1 不同填料的物理性质与光学性能对比填料名称氯化法钛白粉硫酸法钛白粉金红石型粗品钛白粉高岭土滑石粉天成粉D50粒径/m0.40.50.40.50.30.53.04.06.07.02.03.0主要成分TiO2TiO2TiO2SiO2.Al2O3SiO2.MgOTiO2.无机折射率/%2.712.712.711.621.57-亮度/%99.59998.5989798白度/%969594949394表2 不同填料在抄纸体系中的遮盖力表现填料名称氯化法钛白粉硫酸法钛白粉金红石型粗品钛白粉高岭土滑石粉天成粉定量/g.m-2100100100100100100成纸灰分/%38.038.038.238.038.037.9亮度/%92.592.291.845.638.859.5不透明度/%99.298.698181532坏，从而影响成纸强度。而在实际的生产实践中我们发现不同的填料粒子对纸张强度的影响其实不尽相同。图1图4所示为透反射电子显微镜在放大5000倍时观察到的各类造纸填料的微观形貌，从图中可以看出钛白粉颗粒呈现不规则的球状，高岭土、滑石粉则是扁平的碟型，而天成粉的支撑体则是一种棒状结构。在填料粒子大于5m时粒子形状与数量起着决定性作用，这可能是由于随机分布的大的单个粒子破坏了潜在的纤维结合点，此时扁平状颜料更有利，粒子小于2m时表面面积则显得更加重要，大概是由于小的填料粒子对原纤维的吸附作用阻碍了其交联及干燥过程中的结合，对纸的强度产生显著的影响，并且块状颜料更甚3。4 成纸灰分对遮盖性能的影响目前常见的填料亮度都比较高，基本在90%以上，远高于木浆。加入这些填料可以大幅提高纸页的白度和不透明度，不同的填料根据粒径以及折射率的不同其在亮度、白度方面的表现也相差很大。表1为装饰纸生产中常用的提高成纸灰分的几种填料性能指标。可以看出，填料的亮度和白度与其填料粒径的大小、折射率的高低有直接的关系。滑石粉的粒径整体来看要较其他填料更大，填料的比表面积相对较小折射率也更低，所以也导致了其亮度与白度较低，金红石型钛白粉则因其最高的折射率而提供了最佳的亮度与白度。在抄纸过程中加入不同的填料，在抄造所得纸张图4 天成粉形貌图3 滑石粉形貌生产实践PRoDUcTion43第44卷第14期 2023年7月收稿日期:2023-01-09定量以及成纸灰分相同的情况下去压制浸胶板，测试不同填料在纸页中占有相同的含量时的遮盖力表现，根据表2来看各类型的金红石型钛白粉相对其余各类填料有着绝对的优势。在三组金红石型钛白粉抄纸中又因生产工艺、包膜效果等不同而产生不同的效果，氯化法生产工艺所生产的钛白粉在白度和遮盖能力方面都优于普通的硫酸法钛白粉，因此在生产对于白度和遮盖力较高的品种时应尽量选择氯化法钛白粉。这在成纸灰分方面留有更大的空间可以去调整以满足其他的成纸指标。5 成纸灰分对耐光色牢度的影响装饰原纸的下游客户将原纸压制成板材后大部分是用于家居建材行业，众所周知纤维类材料抄造的纸张在光照下极易变色发生返黄的现象，而这是众多家居建材厂商和消费者所无法接受的。要改善纸张的耐光照性能就需要从加填的填料方面入手。对于遮盖力较高的纸种来说成纸灰分中大部分为钛白粉，而钛白粉对于太阳光有着极强的吸收作用从而减少其他成分受光照的影响，在这个过程中钛白粉晶体表面会游离出电子对，这些游离电子对会将钛白粉的4价钛还原成为3价钛，二氧化钛的稳定结构发生变化从而表现为宏观层面上的亮度色泽变化。因此想要改善钛白粉的耐光性能就需要在生产过程中对钛白粉粒子进行包膜处理来保护其内部结构稳定不受破坏，因为粗品钛白粉没有后续的包膜工艺所以耐光照性能较差，而经过包膜工艺处理的金红石钛白粉之间又因包膜技术的不同而影响实际的耐光性能差异较大。对于白度遮盖力较低的纸种来说，加填的多为高岭土、氧化铁等填料，这些产品的耐光性主要受无机氧化铁的影响。氧化铁颜料的加入给纸张带来各种艳丽的颜色的同时因为在光照下曝晒不变色的性质也赋予了原纸一定的耐光性，这种耐光性强弱与氧化铁的加入量有密切的关系。这种原纸压板后因为没有与钛白粉这种高白组分强烈的明暗对比所以在肉眼观察及检测来看其耐光照性能有时还要优于全部使用钛白粉加填的纸种。6 结语在纸张实际的生产过程中，成纸灰分的控制与填料的选择有密切的联系：（1）填料对油墨的吸收性能要优于植物纤维，因而保持合适的成纸灰分有利于印刷效果的实现。实际上在纸张对印刷适性与浸胶的渗透性要求较高的情况下成纸灰分相对固定，在这一给定的条件下填料种类就要根据粒子粒径、形状及表观密度结合实际需求去选择。（2）在生产亮度白度较高的素色纸时就应尽量选择光学性能优异的氯化法钛白粉进行加填，如果选择其他填料或是稍差一些的钛白粉进行生产可能就会造成成纸灰分过高的情况，这不仅影响产品质量也会严重影响纸机的运行效率。（3）生产对白度要求不高的深色印刷纸时就可选择颗粒粗大的扁平状填料来补充成纸灰分，其对强度和光学性能的影响都要低于小颗粒的填料，对浆耗的降低有着更为明显的效果。（4）目前随着国内家居建材行业的发展尤其是全屋定制模式的兴起，消费者们对于装饰纸的耐光照色牢度要求也越来越严格，这就要求我们上游从业者更加全面的掌握原材料性能并不断地对工艺技术进行改进。参考文献1 王建华,陆秀春.我国装饰原纸产业现状与发展J.中华纸业,2009,30(23):54-55.2 陈永常.纸张、油墨的性能与印刷适性M.北京:化学工业出版社,2004:109-115.3 金刚.造纸填料粒子大小、形状、结构及其对纸张性能的影响J.国际造纸,1999,18(2):43-45.生产实践PRoDUcTion44第44卷第14期 2023年7月