ARTICLE · 1203016
特种纸~无碳复写纸~生产及常见纸病培训/试卷
特种纸~无碳复写纸~生产及常见纸病培训/试卷 无碳复写纸是一种化学型压敏记录纸，是不用有色色素的复写纸。无碳复写纸分上页纸(CB纸)、中页纸(CFB纸)、下页纸(CF纸)3层。其主要原材料有原纸、微胶囊和显色剂等。微胶囊由囊壳和溶有无色染料(发色剂)的染料油组成。 无碳复写纸的发色原理是：在写字或打印机的压力下，微胶囊受力破裂，染料油迁移到显色剂层与酸性显色剂接触，使无色染料显色。本文介绍了无碳复写纸生产过程中的影响因素、常见问题及解决方法。 1 无碳复写纸的生产及影响因素 1.1 原纸性能对无碳复写纸质量的影响 1.1.1 原纸的定量和均一性 无碳复写纸原纸定量范围为35～80 g/m²，厚度为45～100 μm，目前用得最多的原纸定量是40 g/m²。原纸定量与厚度对多联显色效果有直接影响，相同定量不同厚度的原纸，相同联数的显色效果就不同。如40 g/m²国产低档原纸厚度普遍比日本进口的40 g/m²原纸厚10%～15%，这样在相同涂布量的情况下，国产低档原纸比相同定量的进口原纸生产的无碳复写纸多联显色效果差。 原纸的均一性是指纵横向的定量、厚度、水分、纤维组织等的均一程度。均一性差的原纸，会造成涂布后涂布量不均，干燥不均，变形不一致，最终影响产品的使用。匀度好、水分均一的原纸，涂布后涂布量均一，涂布纸的性能均一性也好。 1.1.2 原纸的透气度 原纸的透气度是影响涂布质量的重要因素。原纸经涂布后，涂料中的水分先渗入原纸中，干燥时，水分首先从涂料表层开始蒸发，干燥过程中，进入原纸中的水分，再通过涂层逸出。透气度高的原纸中的水分较容易逸出，涂布后水分的均一性较好。经实践证明，原纸的透气度在200～400 mL/s较适合。 1.1.3 原纸的表面强度 原纸表面强度会影响涂布纸的表面强度，表面强度高的原纸涂布后掉粉掉毛现象少。进口(日本)原纸的表面强度在2.08～2.61 m/s范围，灰分5%左右，国产低档原纸的表面强度在1.06～1.20 m/s范围；国产低档CF纸表面强度分别为1.29～1.61m/s和0.61～0.84 m/s。改善国产低档原纸涂布后掉粉掉毛问题的方法，通常是提高涂料配方中胶黏剂用量，但胶黏剂用量的提高又会影响无碳复写纸显色效果。因此，应尽可能使用表面强度高的原纸生产无碳复写纸。 此外，原纸平滑度、伸缩性和孔洞、施胶度、松紧度及抗张强度和pH值等也对涂布纸产生重要影响。 1.2 涂料性能对无碳复写纸质量的影响 无碳复写纸涂料指的是CB涂料(发色剂)和CF涂料(显色剂)。CB涂料由微胶囊、间隔剂、胶黏剂等组成；CF涂料由显色剂、填料、胶黏剂、助剂等组成。因此，影响CB涂料质量的主要因素是微胶囊的质量及用量，影响CF涂料质量的主要因素是显色剂的种类、质量及用量。 1.2.1 CB涂料的影响 CB涂料性能是影响无碳复写纸质量的关键因素，CB涂料的固含量一般为15%～30%。在CB涂料中，微胶囊一般占35%～65%，微胶囊的量越多，显色效果越好，但生产成本和纸的污染性也越大。为了防止微胶囊在涂布过程中或受外力影响而过早破裂，间隔剂在CB涂料中是不可缺少的，一般用于保护胶囊的间隔剂有小麦淀粉和纤维素。 CB涂料的胶黏剂一般使用丁苯胶乳和改性淀粉。用量为10%～15%。胶黏剂太多影响显色并加重涂布纸的翘曲，用量太少起不到黏接作用，产生掉粉(涂在纸上的胶囊和间隔剂脱落)，严重时还会影响纸的使用。CB涂料的固含量应尽可能高，高固含量不但节省能源、提高生产效率，还可以减少胶黏剂渗透到纸中、减少胶黏剂的用量、提高产品质量。 1.2.2 CF涂料的影响 CF涂料性能对无碳复写纸的显色性能、耐光性、污染性、掉粉等影响很大。CF涂料固含量一般为25%～50%，固含量的高低对生产效率的影响较大。在CF涂料中，颜料所占比例最大，约占涂料总量的70%；显色剂约占涂料总量的10%～15%；胶黏剂约占涂料总量的15%～20%。 无碳复写纸用显色剂主要有活性白土、酚醛树脂和烷基水杨酸锌树脂。活性白土由于其流变性差、形成的图像密度低、耐光性差、对湿气敏感、对涂布设备磨损快而被酚醛树脂和烷基水杨酸锌树脂所代替。酚醛树脂尤其是通过改性的酚醛树脂，其显色效果和耐光性增强，因此得到广泛使用，但单独使用酚醛树脂其发色速度还不能完全达到要求，尤其是在低温时更加明显。一般烷基水杨酸锌树脂的特点是发色速度快，密度高，但也有一个明显的缺点是耐光性差。因此，有的厂家将烷基水杨酸锌树脂和酚醛树脂配合使用。烷基水杨酸锌树脂用量越大，发色速度和显色密度越好，但耐光性受影响。 近几年国内已成功开发改性烷基水杨酸锌树脂显色剂，在保持优良发色速度及显色光密度基础上大大改善了耐光性，这种耐光性烷基水杨酸锌树脂已在多个厂家应用。 CF涂料的胶黏剂有PVA、丁苯胶乳、改性淀粉等。虽然PVA的黏结强度最大，是丁苯胶乳的1.5～2倍，淀粉的3～4倍，但由于PVA对水敏感，成膜性强(会影响无碳复写纸的显色效果)，成本高，易受酸、碱的影响，在高剪切速度下存在流变性变差等问题而不单独使用。丁苯胶乳有良好的黏结力和耐水性，涂布纸经压光后容易得到较高的平滑度和光泽度，但丁苯胶乳保水性差，pH值低于6时会产生沉淀等缺点而不单独使用。淀粉虽然黏结强度较低，但由于其不会形成薄膜以及保水性较好而得到广泛应用。无碳复写纸涂料的胶黏剂通常由3种胶黏剂(PVA、丁苯胶乳、改性淀粉)配合使用，使得胶黏剂系统既有高强度又含有开放的表面状态，最大限度地降低胶黏剂成膜性对显色效果的影响，同时淀粉的存在有助于在干燥过程中维持涂料的含水量。 CF涂料主要的助剂有：抑泡剂、润滑剂和分散剂等。抑泡剂可抑制涂料泡沫和防止纸面“鱼眼”的产生。润滑剂可以减少无碳复写纸掉粉现象和折叠时引起的龟裂和剥皮等问题。分散剂可以降低涂料的黏度，防止凝聚、结块和沉降。用于CF涂料的颜料主要有高岭土和碳酸钙。高岭土要求粒径2 μm以下的达70%；碳酸钙为轻质碳酸钙，粒径0.1～1 μm。碳酸钙可提高纸的不透明度、白度和油墨吸收性，但由于碳酸钙容易被干燥以及要用较多的胶黏剂(表面积大)，因此在实际生产中很少单独使用，一般与高岭土混合使用，用量为高岭土的20%～70%。 2 生产中的常见问题及解决方法 无碳复写纸在生产和使用过程中经常会出现一些问题，主要有：CFB纸的显色纸病、成品纸的掉毛掉粉及涂布不均匀现象等，生产过程中应采取一些有效措施加以解决。 2.1 CFB纸的显色纸病 无碳复写纸CFB纸是多层无碳复写纸的重要组成部分，其正面涂布CB涂料，背面涂布CF涂料。增加CFB纸的层数即可相应的增加复写副本数，从而可提高工作效率。在无碳复写纸的生产过程中，因为CFB纸极易显现显色纸病，所以CFB纸的质量是最难控制的。 CFB纸背面的CB涂料与CF涂料起化学作用而显色的是微胶囊中的无色染料。在压力作用下，微胶囊破裂，里面的无色染料溢出，与显色剂发生化学反应形成图案和文字。如果在生产、运输过程中发生显色，则被称为显色纸病。显色纸病轻则影响表观质量，重则影响使用性能。CFB纸显色问题的影响因素有原纸、CB涂料、涂布生产工艺及分切加工过程。依据生产实际，针对不同的影响因素，CFB纸的显色纸病主要有以下解决方法。 2.1.1 选择伸缩性小、隔离性能强的原纸 原纸的伸缩性不能过大，横向润湿伸长率和风干收缩率之和以不超过2%为宜，以避免微胶囊移位造成显色纸病。无碳复写纸原纸不允许存在破洞、大量针眼、透帘等严重影响原纸隔离性能的外观纸病。这些可以通过原纸检测过程检测出来。符合以上条件的原纸还不宜用作涂布CFB纸，因为这种原纸生产的CFB纸在存放过程中会出现整个面积的显色纸病。 2.1.2 选择性能优异的微胶囊、间隔剂及合理的配方 微胶囊对无碳复写纸的质量具有关键的影响，实际生产中，微胶囊的粒径控制在3～8 μm、间隔剂粒径在15～25μm为宜，且要求两者粒径均匀，微胶囊和间隔剂的含量依CB涂料的配方而定。 2.1.3 严格认真操作 在CB涂料的涂布过程中要避免存在线压，为保证CFB纸的两面质量，应先涂布CF面再涂布CB面。涂布头的操作工要时时留意上料情况，调节上料辊和背辊的间隙及留边挡板位置适当。当上料较稳定时可适当地将边调节得小一些，以提高成纸率，当上料不稳定时要将边调节得稍大一些，以避免溅料显色影响产品质量。另外要时常清理涂布头各辊两侧的积料，防止发生溅料。必须留意CF纸的质量，不允许使用溅料严重的CF纸涂布CFB纸，以避免不必要的损失。 2.1.4 分切加工过程的控制 利用统计技术将分切加工过程中的各种分切参数及分切效果进行整理汇总，找出最适宜的参数范围。一般而言，分切卷筒纸初时应加大卷取引力而减小卷取松紧，可以改善卷纸时因速度差而造成的显色纸病。分切平板纸时，若更换品种，必须先将刀室清理干净，以避免横切刀上黏有的料点在分切异种纸时飞溅出来引起显色。 2.2 掉毛掉粉现象 掉毛是指原纸的表面强度差，纤维间结合力不牢，在印刷过程中油墨把纸面某些局部黏落下来；掉粉则是指纸张在机械作用的影响下，从纸面或边缘脱落下细小纤维碎屑、颜料颗粒等粉尘，一般在印刷过程中有时很难把二者区分开来。由于无碳复写纸涂料黏附在原纸表面，原纸出现的局部单根纤维和颜料粒子脱落(原纸掉毛)，就会导致涂料层出现局部脱落。 根据生产实践，分析产生掉毛掉粉的原因主要有：原纸的质量、涂料层胶黏剂的用量不足、粉状显色剂用量多、颜料分散不均匀且涂料中含有杂质、涂布加工过程中的干燥温度曲线控制不当从而影响涂层强度、压光压力不足导致纸平滑度、印刷速度的提高及使用黏度大的油墨也会加大纸张的掉毛掉粉。依据掉毛掉粉的原因不同，采用如下措施加以解决。 2.2.1 选择表面强度高的原纸 实践证明，进口或国内优质原纸的表面强度明显优于国产低档原纸，但由于进口或国内优质原纸价格较高，造成加工成本高。对表面强度相对较差的国产低档原纸，可采取调节胶黏剂用量的方法来提高涂布纸的表面强度。 2.2.2 适当调节涂料中胶黏剂的用量 胶黏剂的用量和种类直接影响涂布纸的表面强度，如果掉粉只是涂料层从纸表面脱落，可以通过增加涂料中胶黏剂的用量来消除。 2.2.3 提高纸张的平滑度 纸张的掉粉在一定程度上决定于涂层压实的程度和表面平滑度，表面疏松且粗糙的纸比紧密且光滑的纸更容易掉粉。通过增大压光压力，控制纸页入烫平缸的水分来提高成品纸的平滑度，防止掉粉。 2.2.4 选择合适的颜料及显色剂 涂料中的颜料种类、粒径等的差异，对胶黏剂的需要量也不同。要选择合适的颜料与胶黏剂比值、使用部分活性白土作显色剂、需要较多的胶黏剂用量、调整酚醛树脂或烷基水杨酸锌树脂在涂料配方中的含量可以减少纸页的掉毛掉粉现象。 2.2.5 合理控制干燥曲线 通常，涂布纸的强干燥可能造成涂料中的胶黏剂大量迁移到涂层表面或被带入原纸内部，使颜料粒子之间得不到足够胶黏剂的黏结，导致涂层强度低。另一方面，过度干燥的纸张在摩擦的作用下容易带静电，这种电荷有助于使纸毛留在纸页上，在印刷过程中或电荷消除时从纸面脱落下来。故在生产实践中应选用合理的干燥曲线。 2.3 涂布不均匀现象 涂布不均匀是指原纸在涂布过程中受到某种因素的影响，造成纸页涂布面局部涂料稀少，严重的地方接近漏涂，几乎不能显色或显色很淡，从而使成品纸丧失复写功能。这种纸病在日光或普通灯光下难以看到，必须要借助紫外灯，这又增加了查找的难度。造成这种纸病的主要因素有：涂布头施涂辊的亲水性不佳；空气冷却器的性能；涂料中含有杂质及气泡；涂料成膜性不佳，导致涂料在施涂辊上形成的料膜易破、易裂；涂布头工艺参数设置不当，涂料在辊筒间转移不好，从而影响涂层质量。针对以上原因，在实际生产中要采取如下措施。 2.3.1 选择具有优良亲水性的施涂辊 施涂辊的亲水性能对涂布工艺十分重要，选择性能优异的施涂辊材质并及时更换施涂辊，可使涂料在辊表面的成膜性大为改善，同时改善成纸质量。 2.3.2 及时检查、更换空气冷却器疏水阀与冷凝水排放管路 由于压缩空气中的冷凝水喷到纸面上，也会形成“涂布不均匀”。经检查，空气冷却器疏水阀及冷凝水排放管路的确存在问题，生产时调整了疏水阀、疏通了冷凝水排放管路，使空气中的冷凝水顺利排出。 2.3.3 在涂料输送管路上增加筛料系统 针对涂料中含有的杂质及气泡，对涂料输送流程进行改造，在工作罐与工作盘之间增加了筛料系统，筛选出了混在涂料中的杂质及隔离剂粗粒，提高了涂料的质量，改善了涂料的成膜性。 2.3.4 取消计量辊刮刀 由于CB涂料的黏度比较低，且触变性比较大，导致CB涂料在施涂辊上形成的料膜厚度偏小，在高速运转时，容易破裂，当计量辊不用刮刀时，由于计量辊的计量作用受到削弱，故CB涂料在施涂辊表面可以形成比较厚的料膜，即使在高速运转时，料膜也不会破裂。 2.3.5 合理调整涂布头工艺 合理、适宜的辊筒间隙、速度比与擦拭比对无碳复写纸质量有极为重要的影响。通过调节辊筒间隙和速度比，可以改变涂料在施涂辊上的湿膜层厚度及均匀性；调节擦拭比，可以改变施涂辊上的湿膜层转移到纸的厚度及均匀性。经过摸索和实践选择了如下工艺参数：施涂辊与浸渍辊间隙为0.2 mm，施涂辊与计量辊间隙为0.2 mm，施涂辊与包角膜间隙为0.16 mm；施涂辊与浸渍辊的速度比为2.1:1，施涂辊与计量辊的速度比为2.1:1；纸幅与施涂辊的擦拭比为1.9:1。 3 结 论 随着社会的发展和生活水平的提高，无碳复写纸的应用将会越来越广泛，同时对其质量要求也越来越高。生产优质的无碳复写纸除应使用优质的涂布原纸外，CB涂料、CF涂料各组分的选择、配比也十分重要。只有重视CB和CF涂料的开发应用，优化CB涂料和CF涂料配方，并在生产过程中精心操作，才能生产出高质量的无碳复写纸。 无碳复写纸生产及常见纸病培训考核试卷（含答案） 适用岗位：特种纸涂布、工艺、设备技术员 满分：100分 考试时长：45分钟 一、填空题（每空2分，共30分） 1. 无碳复写纸分为三层：上页CB纸、中页__________、下页CF纸。 2. 无碳复写纸显色原理：压力作用下__________破裂，染料油与显色剂接触发生显色反应。 3. 无碳复写原纸常用定量为__________ g/m²。 4. 原纸透气度控制在__________ mL/s，适合无碳复写纸涂布生产。 5. CB涂料主要组分：微胶囊、__________、胶黏剂。 6. CB涂料固含量一般控制__________。 7. CF涂料固含量一般控制__________。 8. 微胶囊粒径生产控制范围__________μm，间隔剂粒径15～25μm。 9. 原纸横向润湿伸长率与风干收缩率之和不超过__________，防止显色纸病。 10. 无碳复写纸三大典型生产纸病：__________、掉毛掉粉、涂布不均匀。 11. 涂布不均匀纸病，在普通灯光很难识别，需要借助__________检查。 12. CF涂料颜料常用高岭土与__________复配使用。 13. 烷基水杨酸锌树脂显色优点：发色速度快、密度高；缺点：__________较差。 14. 涂布生产CFB纸，涂布顺序为先涂__________面，再涂CB面。 15. 造成纸面涂布不均的诱因之一：压缩空气中__________滴落到纸面。 二、单项选择题（每题3分，共15分） 1. 下面哪一项不属于CB涂料组分（） A.微胶囊 B.间隔剂 C.显色剂 D.胶黏剂 2. 无碳复写原纸表面强度不足，最容易引发哪种纸病（） A.显色纸病 B.掉毛掉粉 C.鱼眼 D.斑点 3. 下列哪种树脂显色速度快、显色密度高，但耐光性差（） A.烷基水杨酸锌树脂 B.活性白土 C.改性酚醛树脂 D.PVA 4. 生产CFB纸，涂布顺序要求（） A.先CB后CF B.先CF后CB C.两面同时涂布 D.无先后要求 5. 关于CB涂料胶黏剂说法正确的是（） A.胶黏剂越多越好，提升显色效果 B.胶黏剂过多会影响显色，造成纸页翘曲 C.胶黏剂用量对掉粉无影响 D.只能单独使用PVA作为胶黏剂 三、判断题（每题2分，共20分，√/×） 1. 无碳复写纸依靠压力触发微胶囊破裂显色，不需要有色色素。（） 2. 原纸透气度越高越好，不受上限限制。（） 3. 微胶囊添加量越高，显色效果越好，但成本升高。（） 4. 活性白土作为显色剂，耐光性好，设备磨损小。（） 5. 掉毛是原纸表面纤维脱落；掉粉是涂层颜料、粉尘脱落，现场很难区分。（） 6. 涂布不均匀纸病严重时会出现局部漏涂，丧失复写功能。（） 7. 干燥曲线控制不当，会造成涂层强度下降、掉毛掉粉加重。（） 8. 分切更换纸种时，不需要清理刀室，不会引发显色纸病。（） 9. 施涂辊亲水性能差，会造成涂料成膜差，引发涂布不均。（） 10. CF涂料胶黏剂体系一般采用多种胶黏剂复配，不单独使用PVA。（） 四、简答题（每题7分，共21分） 1. 简述CFB纸显色纸病的定义，以及原纸选型方面的控制要点。 2. 简述无碳复写纸掉毛掉粉产生的主要原因。 3. 简述涂布不均匀纸病的现场排查与处理措施。 五、案例分析题（14分） 现场生产CFB无碳复写纸，成品检验发现局部漏涂、显色浅，紫外灯下观察可见涂布不连续；原纸检测合格，涂料存在少量气泡。请写出完整排查步骤与整改方案。 参考答案 一、填空题 1. CFB纸 2. 微胶囊 3. 40 4. 200～400 5. 间隔剂 6. 15%～30% 7. 25%～50% 8. 3～8 9. 2% 10. CFB显色纸病 11. 紫外灯 12. 碳酸钙 13. 耐光性 14. CF 15. 冷凝水 二、单项选择题 1.C 2.B 3.A 4.B 5.B 三、判断题 1.√ 2.× 3.√ 4.× 5.√ 6.√ 7.√ 8.× 9.√ 10.√ 四、简答题 显色纸病：在生产、储运过程中，纸页未受到书写压力，微胶囊提前破裂，发生非正常显色。 原纸控制要点：①伸缩性小，横向润湿伸长率+风干收缩率≤2%；②无破洞、针眼、透帘等纸病；③隔离性能优良。 ①原纸表面强度偏低，纤维结合力差；②涂料胶黏剂添加量不足；③显色剂、颜料分散差，涂料含杂质；④干燥曲线不合理，涂层强度下降；⑤压光压力不足，平滑度差；⑥印刷速度高、使用高黏度油墨加剧掉毛掉粉。 ①检查施涂辊亲水性，必要时更换施涂辊；②检修空气冷却器疏水阀，排掉管路冷凝水；③涂料管路增设筛料系统，去除杂质气泡；④取消CB计量辊刮刀，调整辊隙、速度比、擦拭比等涂布工艺参数。 五、案例分析题（14分） 1. 检查施涂辊状态，确认辊面亲水性，涂料湿膜是否易破裂，必要时更换施涂辊（3分） 2. 检查空气冷却器疏水阀、冷凝水管路，杜绝冷凝水滴落到纸面（3分） 3. 启用涂料输送筛料系统，过滤杂质，增设消泡手段消除涂料气泡（3分） 4. 核对涂布头辊隙、速度比、擦拭比等工艺参数，优化湿膜转移效果（3分） 5. 取样紫外灯持续跟踪检测，确认涂布均匀性改善（2分）
