造紙分析檢測(cè)實(shí)例

熱升華轉(zhuǎn)印紙紙頁(yè)結(jié)構(gòu)和性能的研究

主要內(nèi)容1.緒論2.熱升華轉(zhuǎn)印紙的原紙3.熱升華轉(zhuǎn)印紙樣的紙頁(yè)結(jié)構(gòu)和性能分析4.熱升華轉(zhuǎn)印紙油墨吸收層的制備與性能研究5.熱升華轉(zhuǎn)印紙質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的設(shè)計(jì)6.全文總結(jié)7.致謝

第1章緒論1.1特種紙的發(fā)展概況

圖1.32012年全球各類特種紙的消費(fèi)圖1.4中國(guó)特種紙和紙板產(chǎn)量變化情況

1.2轉(zhuǎn)移印花技術(shù)圖1.7轉(zhuǎn)移印花技術(shù)的分類圖1.6生活中的熱升華轉(zhuǎn)印產(chǎn)品1.3熱升華轉(zhuǎn)印技術(shù)及熱升華轉(zhuǎn)印紙圖1.9熱升華轉(zhuǎn)印的流程1.3熱升華轉(zhuǎn)印技術(shù)及熱升華轉(zhuǎn)印紙質(zhì)量要求圖像打印質(zhì)量

圖像轉(zhuǎn)印質(zhì)量

紙張形穩(wěn)性

優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品質(zhì)量：層次感強(qiáng)，色牢度佳，手感好印刷生產(chǎn)：高效快捷，顏色可調(diào)，可定做

1.4課題研究的內(nèi)容及意義

（1）分析國(guó)內(nèi)外熱升華轉(zhuǎn)印紙樣的紙頁(yè)結(jié)構(gòu)

、

性能特點(diǎn)、組成成分。（2）制備油墨吸收層，探討影響涂料和涂層

性能的因素及作用機(jī)理

（3）設(shè)計(jì)熱升華轉(zhuǎn)印紙的質(zhì)量的評(píng)價(jià)體系

。

1.4課題研究的內(nèi)容及意義

（1）熱升華轉(zhuǎn)移印紙的市場(chǎng)需求在短時(shí)間內(nèi)將會(huì)大幅增加。（2）熱升華轉(zhuǎn)印紙是熱升華轉(zhuǎn)印技術(shù)的關(guān)鍵

材料。目前，只有美國(guó)AW公司、ATT公司和韓國(guó)的Hansol公司及荷蘭產(chǎn)品為消費(fèi)者所認(rèn)可。我國(guó)每年進(jìn)口約1300t熱升華轉(zhuǎn)移印花紙。（3）目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)成熟的熱升華紙生產(chǎn)技術(shù)。研究開(kāi)發(fā)高質(zhì)量熱升華轉(zhuǎn)印紙勢(shì)在必行。

第2章熱升華轉(zhuǎn)印紙的原紙2.3.1原紙的基本性能分析熱轉(zhuǎn)印紙紙樣韓國(guó)紙樣A國(guó)產(chǎn)紙樣B國(guó)產(chǎn)紙樣C定量(g/m2)98.5100.5101.3厚度(mm)0.1110.1440.125緊度（g/cm3）0.890.700.81水分（%）4.433.341.86灰分（%）3.121.132.22施膠度（s）27.3107.682.7白度(%)91.779.280.5不透明度(%)92.893.691.0抗張指數(shù)(N·m/g)橫43.1縱60.24橫37.15縱49.31橫37.29縱35.76烘后抗張指數(shù)（N·m/g）橫30.17縱36.15橫23.98縱26.02橫26.20縱24.67耐破指數(shù)(kPa·m2/g)3.491.841.92烘后耐破指數(shù)(kPa·m2/g)3.411.691.86表2.3熱升華轉(zhuǎn)印紙的物理性能2.3.2原紙纖維的染色分析圖2.3國(guó)產(chǎn)紙樣B×40赫氏試劑

C試劑圖2.2韓國(guó)紙樣A×40圖2.1韓國(guó)紙樣A×40圖2.4國(guó)產(chǎn)紙樣B×40圖2.5國(guó)產(chǎn)紙樣C×40圖2.6國(guó)產(chǎn)紙樣C×40

2.3.3原紙纖維的FQA分析試樣長(zhǎng)度(mm)寬度(um)扭結(jié)指數(shù)平均卷曲指數(shù)細(xì)小纖維含量(%)LnLwLww韓國(guó)紙樣A0.6740.7750.86115.11.570.08318.87國(guó)產(chǎn)紙樣B0.7090.8731.15215.71.920.10818.91國(guó)產(chǎn)紙樣C0.7240.8661.09616.21.970.11117.94表2.4FQA分析檢測(cè)結(jié)果2.3.4原紙的選擇樣品編碼纖維長(zhǎng)度(mm)平均寬度(um)扭結(jié)指數(shù)平均卷曲指數(shù)細(xì)小纖維含量(%)LnLwLww針:闊=9:11.2652.0432.68023.92.320.20134.67針:闊=7:31.2231.9282.58220.62.420.18835.04針:闊=5:50.9621.5802.21818.12.640.18435.86針:闊=7:30.9131.4942.13017.02.610.19240.45針:闊=1:90.7881.2751.82315.92.540.17758.62表2.5不同漿料FQA分析檢測(cè)結(jié)果2.3.4原紙的選擇圖2.17不同漿料配比對(duì)耐熱性能的影響2.3.4原紙的選擇物理指標(biāo)紙樣1紙樣2紙樣3定量（g/m2）787895施膠度（s）14.568.9830.30K&N值51.5153.2854.13厚度(mm)0.1250.1240.110緊度(g/cm3)6.246.298.6白度(%)84.594.981.9不透明度(%)91.891.692.0干抗張指數(shù)(N·m/g)縱38.6935.9051.58橫18.6918.2636.70濕抗張指數(shù)(N·m/g)縱1.991.826.02橫1.201.273.67耐破指數(shù)(kPa·m2/g)1.561.482.93表2.6幾種不同原紙的物理性能檢測(cè)

(1)熱升華轉(zhuǎn)印原紙具有較大的緊度，韓國(guó)紙樣的

緊度和耐熱性能均要優(yōu)于國(guó)產(chǎn)紙樣。(2)熱升華轉(zhuǎn)印原紙由針葉木漿和闊葉木漿混合抄

造并且最優(yōu)比例為7:3。(3)分析對(duì)比三種不同的原紙，其中紙樣3最能滿足

對(duì)熱升華轉(zhuǎn)印紙性能的要求。

2.4本章小節(jié)

第3章熱升華轉(zhuǎn)印紙樣的

紙頁(yè)結(jié)構(gòu)和性能分析3.3.2熱升華轉(zhuǎn)印紙的紙頁(yè)結(jié)構(gòu)及性能圖3.3韓國(guó)紙樣A截面×150倍

圖3.4韓國(guó)紙樣A背面×400倍

圖3.5韓國(guó)A正面×300圖3.7國(guó)產(chǎn)B正面×400圖3.9國(guó)產(chǎn)C正面×400

圖3.6韓國(guó)A正面×1000圖3.8國(guó)產(chǎn)B正面×1000圖3.10國(guó)產(chǎn)C正面×800紙樣表面涂層基本全附在纖維上面，涂布量不是很大，而且涂料都成顆粒狀。應(yīng)該是膠黏劑把顏料可以全包覆起來(lái)，均勻的涂布在紙張上面，膠黏劑和顏料的比例應(yīng)該不會(huì)太大。3.3.3熱升華轉(zhuǎn)印紙涂層有機(jī)成分的分析3298.6cm-1：-O-H的吸收振動(dòng)峰；2923.2cm-1：sp3的C-H的吸收振動(dòng)峰；1590.1cm-1：COO—的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)；1414.4cm-1：COO—的對(duì)稱伸縮振動(dòng)

吸收峰，但是此峰并不

能作為COO—的特征吸

收峰，因?yàn)楹苡锌赡苁?/p>

飽和碳?xì)滏I的變形振動(dòng)峰；1150.6cm-1：

可能為C—O—C中的伸縮

振動(dòng)吸收峰。圖3.11紙樣A、B、C油墨吸收層的紅外吸收譜圖圖3.12韓國(guó)紙樣A油墨吸收層與標(biāo)準(zhǔn)CMC紅外吸收譜圖的比對(duì)

可能性高達(dá)90%

超低粘度的CMC圖3.13韓國(guó)紙樣A油墨吸收層與麥芽糖水合物紅外吸收譜圖的比對(duì)

單質(zhì)碘處理

變藍(lán)色

表面涂層中均含有淀粉

3.3.4熱升華轉(zhuǎn)印紙涂層無(wú)機(jī)成分的分析圖3.14韓國(guó)紙樣A—XRD

SiO2

Al2O3圖3.15國(guó)產(chǎn)紙樣B—XRD

圖3.16國(guó)產(chǎn)紙樣C—XRD3.3.5熱升華轉(zhuǎn)印紙打印

與轉(zhuǎn)印性能的對(duì)比項(xiàng)目韓國(guó)紙樣A國(guó)產(chǎn)紙樣B國(guó)產(chǎn)紙樣C打印圖像C0.550.550.61M1.031.111.25Y0.990.440.38K0.971.101.32轉(zhuǎn)印后殘留圖像C0.150.170.23M0.170.530.54Y0.230.180.20K0.460.490.47承印物圖像C1.000.961.00M1.321.311.30Y1.001.051.03K1.191.171.16油墨轉(zhuǎn)移率82.3%78.0%76.8%打印質(zhì)量ABB表3.3國(guó)內(nèi)外熱升華轉(zhuǎn)印紙色密度的對(duì)比項(xiàng)目韓國(guó)紙樣A國(guó)產(chǎn)紙樣B國(guó)產(chǎn)紙樣CCL*62.2865.0366a*2.251.950.94b*-25.67-20.12-19.26ML*56.9861.3762.62a*26.6820.6520.84b*0.862.733.5YL*89.0189.9589.84a*-0.42-1.40b*36.2837.9735.77KL*36.3648.8448.18a*5.95.887.02b*-10.51-5.44-6.14ΔEC-5.987.27M-7.698.30Y-2.170.98K-13.4812.67平均7.337.30S661.5581.41558.2表3.4不同熱升華轉(zhuǎn)印紙色差、色域的比較ΔE為色差，數(shù)值越大，表明與參考樣的顏色的差異越大

兩種國(guó)產(chǎn)紙樣的平均ΔE值均超過(guò)7。

國(guó)產(chǎn)熱升華轉(zhuǎn)印紙對(duì)與韓國(guó)產(chǎn)品存在很大的差異。圖3.17不同紙樣色域的比較圖色域S越大，能表現(xiàn)出的顏色范圍就廣，相應(yīng)的S值越小，能表現(xiàn)出的顏色范圍就越小。色域由大到小依次為：韓國(guó)紙樣A>國(guó)產(chǎn)紙樣B>國(guó)產(chǎn)紙樣C。不同紙樣色域的檢測(cè)

3.4本章小結(jié)（1）

目標(biāo)紙樣分為三層，油墨吸收層、紙基層和背面涂層。三種紙樣表面表面形態(tài)存在差異，但是涂布的顏料種類均為潤(rùn)脹型，背面涂層的主要作用是防止紙頁(yè)的翹曲變形。

（2）

三種紙樣的有機(jī)成分相似，使用的膠黏劑最有可能為超低黏度的CMC，其次還有可能為麥芽糖碳水化合物。（3）

由XRD推測(cè)使用的顏料為SiO2和Al2O3或者是高嶺土。

（4）分析對(duì)比國(guó)內(nèi)外紙樣的打印效性能和轉(zhuǎn)印性能：整體效果為韓國(guó)紙樣A＞國(guó)產(chǎn)紙樣B＞國(guó)產(chǎn)紙樣C。

第4章熱升華轉(zhuǎn)印紙油墨吸

收層的制備與性能研究圖4.3膠黏劑種類對(duì)打印色密度的影響圖4.4膠黏劑種類對(duì)轉(zhuǎn)印后殘留色密度的影響4.3.1熱升華轉(zhuǎn)印紙油墨吸收層膠黏劑的選擇油墨吸收快慢：陽(yáng)離淀粉>PVA-1788>CMC>羧甲基淀粉4.3.1熱升華轉(zhuǎn)印紙油墨吸收層膠黏劑的選擇圖4.5膠黏劑種類對(duì)承印物色密度的影響圖4.6膠黏劑種類對(duì)油墨轉(zhuǎn)移率的影響4.3.2熱升華轉(zhuǎn)印紙油墨吸收層涂料的制備編號(hào)高嶺土Si02CMCPVAPAE消泡劑分散劑丙三醇YP15954502302202415YP210904502302202415YP315854502302202415YP420804502302202415YP525754502302202415YP630704502302202415YP720809004604402415YP820803301701602415YP920802501301202415YP1020802001001002415表4.5涂料配方表

4.3.3影響涂料粘度的因素及作用機(jī)理圖4.7總固形物含量對(duì)涂料粘度的影響圖4.9高嶺土與二氧化硅的比例對(duì)涂料粘度的影響圖4.8顏膠比對(duì)涂料粘度的影響

4.3.3影響涂料粘度的因素及作用機(jī)理

4.3.4影響熱升華轉(zhuǎn)印紙強(qiáng)度

性能的影響因素及作用機(jī)理試樣編號(hào)YP7YP4YP8YP9YP10原紙顏膠比1:181:91:6.61:51:4--干抗張指數(shù)(N·m/g)29.2429.6027.4826.9926.0831.46濕抗張保留率5.24%3.69%4.08%4.09%4.89%3.53%試樣編號(hào)YP1YP2YP3YP4YP5YP6原紙高嶺土:SiO25:9510:9015:8520:8025:7530:70--干抗張指數(shù)(N·m/g)23.1128.1627.7129.6028.2729.1831.46濕抗張保留率7.10%6.05%6.33%3.69%5.55%4.92%3.53%表4.6顏膠比對(duì)強(qiáng)度性能的影響表4.7高嶺土:SiO2對(duì)紙張強(qiáng)度性能的影響4.3.5影響熱升華轉(zhuǎn)印紙打印

質(zhì)量

和轉(zhuǎn)印質(zhì)量的因素及作用機(jī)理圖4.10顏膠比對(duì)K&N值的影響圖4.11高嶺土與二氧化硅的比

例對(duì)K&N值的影響顏膠比和顏料配比對(duì)打印質(zhì)量和轉(zhuǎn)印質(zhì)量的影響

圖4.12固色劑的種類對(duì)色差的影響圖4.13不同固色劑種類對(duì)色域的影響

固色劑種類對(duì)打印質(zhì)量和轉(zhuǎn)印質(zhì)量的影響色差：PDM＜聚乙烯亞胺＜聚乙烯苯甲基三甲胺氯化銨色域：PDM>聚乙烯苯甲基三甲胺氯化銨>聚乙烯亞胺圖4.14打印色密度的影響圖4.15殘留色密度的影響圖4.16承印物色密度的影響圖4.17油墨轉(zhuǎn)移率和平均色差的影響4.3.6熱升華轉(zhuǎn)印紙油墨吸收層的檢測(cè)對(duì)比圖4.18自制紙樣和韓國(guó)紙樣A的油墨吸收層紅外吸收譜圖圖4.19自制紙樣和韓國(guó)紙樣A的油墨吸收層X(jué)RD圖譜(a)韓國(guó)紙樣A×300(b)韓國(guó)紙樣A×1000(c)自制紙樣正面×400(d)自制紙樣正面×1000圖4.20自制紙樣與韓國(guó)紙樣A的油墨吸收層SEM圖

4.4本章小結(jié)

(1)分析對(duì)比不同膠黏劑對(duì)油墨吸收快慢、色密度和油墨轉(zhuǎn)移率的影響，選擇CMC、PVA-1788和PAE作為膠黏劑；并且添加順序?yàn)镃MC、PAE、PVA；(2)涂料黏度隨總固形物含量的增加而增大，超過(guò)13%黏度迅速增大，最佳固含為13%；(3)顏膠比↑,涂料的黏度↑,K&N值↑；高嶺土:SiO2比例↑，涂料的黏度↓，K&N值先↗后↘

；兩因素對(duì)紙張的物理強(qiáng)度均沒(méi)有明顯的影響。最佳配方為顏膠比為1:9，高嶺土:SiO2為20:80。

4.4本章小結(jié)

(4)分析比較了PDM、聚乙烯亞胺和聚乙烯苯甲基三甲胺氯化銨三種固色劑對(duì)色差和色域的影響。固色劑有助于色差的減小，色域的增大。但是效果有限，其中PDM的作用效果最明顯，通過(guò)對(duì)色密度的檢測(cè)，其最佳使用量為顏料的8%。(5)按照最佳的油墨吸收層涂料的的配方制備涂料并進(jìn)行涂布試驗(yàn)，對(duì)比分析自制試樣與韓國(guó)試驗(yàn)的IR、XRD和SEM的檢測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)果驗(yàn)證了前文的推斷。第5章

熱升華轉(zhuǎn)印紙質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的設(shè)計(jì)5.2熱升華轉(zhuǎn)印紙質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

(1)對(duì)熱升華打印紙的光澤度、耐熱性和K&N值等進(jìn)行檢測(cè)。(2)打印網(wǎng)點(diǎn)為100%的四色塊CMYK，將其進(jìn)行轉(zhuǎn)印。按照打印圖像的性質(zhì)和油墨吸收性將打印質(zhì)量分為A、B、C三個(gè)等級(jí)。分別檢測(cè)打印色密度、轉(zhuǎn)印后殘留色密度和轉(zhuǎn)印產(chǎn)品的色密度和L*、a*、b*值，并且計(jì)算油墨轉(zhuǎn)移率、轉(zhuǎn)印產(chǎn)品的色差和色域并且繪制二維色域圖。(3)打印四色塊CMYK，每種色塊的網(wǎng)點(diǎn)為10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%依次遞增。然后測(cè)定其打印出的色密度，計(jì)算其網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大值。(4)打印色彩豐富的圖案，進(jìn)行主觀的視覺(jué)觀察評(píng)價(jià)。項(xiàng)目韓國(guó)紙樣A國(guó)產(chǎn)紙樣B國(guó)產(chǎn)紙樣C自制紙樣打印圖像C0.550.550.610.57M1.031.111.250.97Y0.990.440.380.62K0.971.101.320.94轉(zhuǎn)印后殘留圖像C0.150.170.230.29M0.170.530.540.52Y0.230.180.200.27K0.460.490.470.53承印物圖像C1.000.961.000.96M1.321.311.301.22Y1.001.051.031.08K1.191.171.161.13油墨轉(zhuǎn)移率82.3%78.0%76.8%73.4%打印質(zhì)量ABBB表5.1紙樣的色密度、油墨轉(zhuǎn)移率和打印質(zhì)量的對(duì)比5.4.1紙樣的色密度、油墨

吸收性和打印質(zhì)量的對(duì)比5.4.2紙樣的色差、色域的對(duì)比

圖5.2自制紙樣與試樣的色差對(duì)比圖5.3自制紙樣與試樣的色域?qū)Ρ壬睿鹤灾萍垬?gt;國(guó)產(chǎn)紙樣B>國(guó)產(chǎn)紙樣C色域：韓國(guó)紙樣A>國(guó)產(chǎn)紙樣B>自制紙樣>國(guó)產(chǎn)紙樣C5.4.3網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大的檢測(cè)圖5.4自制紙樣與試樣四色塊網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大的對(duì)比5.4.3網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大的檢測(cè)圖5.5自制