什么是热敏纸？它的分类、用途及质量要求..

1、目录：信息特种纸:热敏纸的定义及用途 热敏纸的分类 化学型热敏记录纸 热敏纸的生产技术 涂层结构与工艺步骤 热敏涂料及其化学品 热敏涂料配方和涂料制备工艺 热敏记录纸的质量要求 对热敏纸的展望及今后的研究课题 静电复印纸的生产工艺 喷墨打印专用纸的原纸及涂料随着社会经济、 高新技术的飞速发展， 信息传递与交流十分频繁。 传真机、打印机、 复印机等是办公不可少的 “三 大件”。这些现代化设备需要使用相应的记录纸，比如热敏纸、喷墨打印纸、复印纸等，它们都属于信息特种纸的范 畴。信息特种纸:热敏纸热敏纸的定义及用途所谓热敏纸是指涂布了含有成色材料经热信号激励而自身显色的信息记录纸。也就是说，热敏纸是

2、在纸的表面给 予能量（热能），使物质（显色剂）发生物理或化学性质变化而得到图像的一种特殊的涂布加工纸。热敏纸是随着传真机在全世界的普及而讯速发展起来的，但由于电子通讯事业的发展，热敏纸不仅以传真纸形式 普及于个人家庭，更出现在商业、超市、银行、医院、机场等各个领域。其用途日趋广泛，品种日益增多，适适范围 愈来愈广。，目前，主要应用的领域归如下。（1）传真机用热敏纸主要用于各种型号的热敏纸传真机。有商业业务用，也有家庭用等。目前这类用途的热敏纸机乎占总产量的一半左右，是20世纪80年代后期至今的热敏纸主攻方向。其质量目标是追求传真记录的高速度、线条 的高密度（黑度）和记录后的保存性。如从记录速度

3、看，已从G2型发展到G3乃至G4型，可达每张A4大小的纸15S左右的高速传真。（2）打印与终端记录用热敏纸为适应各种新的终端记录设备之需，开发了不同品种，可广泛用于文字处理机、医疗检测和工业检测的打印记录，电子计算机的辅助设计与生产（可简称为CAD/CMA、计数器、现金自动支付机（ATM/CD及便携式终端打印机等的打印，高速公路、出租车等的收据记录。（3）标签和票据用热敏纸热敏纸近年来的新产品引申到标签领域，且发展讯速。它是热效纸与不干胶标签结合的产品。在热核纸背面涂以不干胶并复合于防粘纸上，用于需打印的标签。从近几年的销售和供应情况年，总的趋势是：第一类逐渐减少，而第二、三类逐渐上升。热敏纸

4、的分类早在20世纪30年代，人们就开发了热敏记录技术。当时所用的热敏纸被称为蜡纸型敏纸，它是在支持体上涂布 两层，底层是炭黑层，表层是不透明的石蜡层人们用热笔作热源，当纸受热时，不透明的石蜡层变成半透明的，黑色 被子显露出来，这样就可以记录图像和文字。后来，热敏记录体系分成两大类：一类是利用热使有色的色素物理成色 达到记录效果的物理型热敏记录纸；另一类是利用在热的作用下产生化学反应而达到发色目的化学型热敏记录纸。其中利用化学方法发色的热敏纸占主导地位。表4、1反映了两类热敏记录纸的发色原理与用途。表4-1热敏纸的分类和发色原理见下图: 表4-1热敏纸的分类和发色原理分类原理应用物理型1熔融透明

5、化2不透明化3转印4升华5挥发6过冷却热能将白色不透明层熔融使 之透明化，而显出着色的基底 以构成记录图像热能将透明 层而形成不透明化由于色色层加热而转印将着色层（含恩醌之类染料） 加热而升华由于油加热而挥 发，以着色剂洒布涂料型的心电图纸顶投影定期票证发行机印刷器化学型单独发色金属化合物发色无色染料发色单独与热反应而发色， 或由热分解产生气体有机酸金属盐而由于热的作 用，游离多价金属子和有机还 原剂反应生成金属氧化物或 硫化物色素和发色剂（无色染料与酚 化合物）由于热的作用而发色3M公司热敏复印纸NCR专真热敏纸利用物理方法发色的热敏记录纸有熔融透明型、熔融转印型、热升化型以及过冷却法等。其

6、中熔融透明型具有代 表性。熔融透明型热敏记录纸，采用熔融透明化原理，即在黑色基底纸上，涂上一层不透明的蜡作表面层，经热毛作用,使不透明的蜡状材料熔融透明化，基纸底层的颜色显露出来而构成图像。这一类热敏纸，广泛用于医疗上的心电图、 脑电图或工业上的一般计测器的划线记录。但是，这种类型的热敏记录纸表面的不透明蜡层，容易被机械硬物碰划而 在不必要时显露出下面的着色层，并且记录温度较高，记录针易磨损。由于存在这些缺点，使其在其他多种仪器上的 使用，受到了一定的限制。熔融透明型热敏记录纸的结构如图4-2所示。化学型热敏记录纸(1)双组分金属化合物发色热敏纸这种双组分金属化合物发色的热敏纸是基于脂肪酸的重

7、金属盐和还原剂(苯酚类)共同混合，利用加热升温使脂肪酸盐熔融和还原剂反应，使重金属还原而游离显色。简单地说即是，在常温下两种发 我成分构成物理性的隔离而不发色，加热后由于热的熔解发生了化学反应而发色。发色结构如图4-3所示。这种类型的热敏记录纸，以美国3M公司的Thermofax为代表，它使用硫脲和重金属盐，用红外线加热黑化而获得记录和复印图像。各种用有机酸的金属盐组合而成的热敏材料，如表4-2所示。表4-2金属盐类的热发色材料金属盐类发色反应试剂金属盐类发色发应试剂硬脂酸铁硬脂酸镍、钴、铜盐草酸的重金属盐(银、铅、 汞)硬脂酸锡单宁、没食子酸碱土金属硫化物硫化硫酸钠，硫脲乌洛托品，联苯三酚山

8、梨酸银，硬脂酸银壬酸铁己酸铅醋酸镍氢醌、螺氨基硫脲硫脲衍生物硫代乙酰胺在制造这种金属化合物热敏记录纸时，为了改善记录纸的表面色泽，增进书定性，防止热记录头堆粉，在涂料配制时，加入一些二氧化钛、氧化锌、硬脂酸钙、高岭土等白色颜料。胶黏齐厂般采用乙基纤维素、硝酸纤维素。表4-2所列两种成分的组合，可以发黑色、青黑色、红色、深红色、紫色等各种色调。通常采用没食子酸或单宁 酸与硬脂酸铁组合，生成发黑色调的记录纸。但是，这种金属化合物的热敏记录纸，存着底色不白、色调不明显、发色温度难于控制、记录后图像质量不高、 易退色等缺点，目前正逐渐被无色染料体系的热敏纸年所代替。(2)无以染料的双组分热料与记录纸利

9、用染料发色的热敏记录纸，是基于含有内酯环的无色染料与显钯剂显色剂混合，在热的作用下，熔点低的(通常是显色剂)先熔化二者发生反应，无色染料的内酯环开裂而发色的原理。美国的NCR公司(The National Cash Register Company)首先利用这一原理制成了无色染料型热敏纸。这种类型的热纸记录纸的外观与普通纸相似，选用不同的无色染料可以制成红、蓝紫、绿、黑等各种鲜明颜色的 记录纸。它具有加工方法简便、质量较为稳定、成本不高、用水性涂料便于大生产的显著优点，已成为现代热敏纸的 主流，现要几乎所有的热敏纸都采用这种方法生产。项目无色染料型双组分金属化合型制造工艺水溶剂系有机溶剂系记录

10、纸特性表面白度咼，像普通纸表面略带色泽耐水性能较差耐水性能较好耐光性能较差耐光性能较好沾上溶剂消色，溶剂干后发色沾上溶剂不发色热敏纸的生产技术 原纸主要技术指标由于热敏涂料昂贵，为降低生产成本，生产厂家在满足用户使用性能的前提下，都在尽量减少热敏涂料层的涂布 量，这样就增加了对原纸的质量要求。在制订热敏原纸质量标准时，主要要求平滑度高，透气度低，不允许有针眼和 湿强度要大。热敏原纸主要技术要批标（参考）如下:定量4550g/m2厚度56卩m松厚度1.4卩m/gm湿抗张强度0.438KN/m撕裂度245mN抗张强度（MD）4.2Kn/m涂层结构与工艺步骤（1）涂层结构以标签热敏纸为例，涂层的结构

11、分为打底层、顶涂和背涂。1打底层在未涂热敏导层前，以白色颜料如瓷土或碳酸钙及胶黏剂组成的涂料施涂于原纸，得到均匀的表面。这些底 料中的颜料有一定隔离能力，可使涂于它上面的热敏涂料的效成分停留于此底面层表面，不渗入纸基，也促使记录过 程中的能量集中于热敏层而不传向纸基，这样可得到事半功倍的效果一一少的热敏涂料可得较高的灵敏度，即即涂有 打底层后其热敏涂层的涂料量比无打层的少，却达到同样的记录密度与速度。2项涂用于标签和票证的热敏纸，还需在热敏层上涂以一顶层覆盖层，起保护作用，因为这些产品可能暴露于水、油 脂、塑料、指印等环境下，若无保护层可能造成对热敏层的伤害，使记录字迹分辨不清或未记录即的效。

12、该顶层既起 保护作用，又不能阻碍记录进热量的传递，同时还起润滑剂作用，以防止涂料对记录热笔的黏附。顶涂层涂料成分主要含瓷土、润滑剂、胶黏剂PVA及交链剂。需注意涂料混桶中起交联作用，而在涂布干燥的515S内能即刻PVA完全固化。3北涂涂于原纸的反面以控制卷曲、防渗透和除记录过程中产生的静电和尘埃，背涂涂料一般含胶黏剂和抗静电剂等, 这在标签用途的热敏层而引起污染，不干胶标签热敏纸背面施涂的不干胶通常也是溶剂性的，故背涂常用于防止溶剂 性胶黏剂或胶黏剂中低分子量成分穿透到热敏层中，是现代用途的热敏纸所不可缺少的。（2）工艺步骤简述表4-3对灵每敏咼灵敏度较差种化学纸的特发色浓度在1.0以上发色浓

13、度0.8了比较。表4-3化学型热敏纸特性比较。以上两型热敏性进行撕裂度比（MD/CD 50%平滑度（光面）20s不透明度85%PH值5.25.7水分5.0%6.0%PH值与交联剂的匹配，保证涂料施前不会在1热敏层涂料的制备热敏层涂料的分散、各组分的颗粒细度对成纸发色灵敏度和密度有较大影响。若各组分颗粒较粗， 则必须作研磨，如砂、球磨、胶体磨等，使颗粒达到所要求的细度。而现化工产品的制作技术已可达到预定的细度， 分散作用在于减小体系中因范德华力等而凝聚一起的颗粒尺寸和表面积，注意控制分散浓度和时间。颗粒既要较细， 以发挥较好的发色效果，又不能过分细，过小颗粒可能造成较大的水溶性而增加产品底色，还

14、会增加涂料黏度，引起 涂料运转过程的障碍，所以需作分散过程的测试以确分散时间和浓度。热敏层的各成分无色染料、显郄剂、增感剂等需分别分散，尤其是染料与显色剂必须是分开分散，将它他分别加入分散剂、PVC和水、配成一定浓度，通过剪切力搅拌分散，也采用较高浓度的高剪切分散。这样可使涂料黏度降 低。在分散达预定要求后各成分混合一起，再加入其他助剂制成涂料备用。但需注意不能过早配制，以防止未涂布前 在液体价质中无色染料与显色剂反应发色。对诸如显色剂、增感剂或润滑剂等亲水性较差的原材料，它们分散较困难，往往易产生增厚或泡沫等，造成涂布 困难。而现代分散较乳化技术已可以将它们制成微粒分散液或乳液，不需再进一步

15、分散，只要直接加入到涂料混合液 中搅拌混合即可。2涂布与压光为完成多层涂料涂布，现代热敏纸的生产须使用多涂布头的机器，至少24个涂布头，几个涂层可以在一台机上实现一涂布，以提高成品率，得到质量和数量的保证，其生产过程流程为：原纸-打底层（正面涂布-热敏层-顶涂层-背涂层（反面涂布）-涂布产品-压光-成品涂布后的产品段以压光， 一般是冷光来达到具足够平滑度的表面， 以增加记录密度和均匀度， 也适当控制了卷曲。 热敏涂料及其化学品组成热敏记录涂料的主要成分由无色染料、 显色剂、增感剂和其他辅助成分 （如：稳定剂、 填料和胶黏剂） 组成， 通常将几种成分在水性价质中分散均匀，然后涂层布纸或薄膜上构成

16、热敏纸。无色染料（1） 无色染料的特点及无色染料的结构特点无色染料（leuco dye）是新近才出现的一专和名词，现时国内出版的化学化工辞典中多未收录。它是一类具有内酯环或杂（茂）环结构的有机高分子。这类化合物一旦外部条件合适，促其 分子的内酯环开裂染料。因此，又有人称它为隐以染料。它与隐色化合物（leuco compound）虽属同类化合物。但并不完全一样。无色染料应当具有以下特点：外观呈白色或接近白色；耐候性好，在常温下稳定，不吸湿，不升华；不溶 于水，只溶于某些特定的溶剂中；显色反应快，瞬间即发色，色相浓高，且久不退色；成本较低，宜批量生产； 无其他副作用。还要指出的是，无色染料作为电子

17、给予体必须与电子接受体（显色剂等）相匹配。因此选用适宜显色剂是达到顶 期效果所必须的。迄今为止，所涉及的无色染料在理论上说可能有几千种，实际上应用的大约只有几十种料尚待开发。（2）无色染料的类型 根据不完全的资料，无色染料大体已经开发的有以下四类。1苯酞（phthalide）类 这类化合物中最早使用、也是最重要的是结晶紫内酯（CVL）。它是当今世界上产量最大的一种无色染料。发色时呈现深蓝色，且有显色反应快、色相浓度高、无升华等优点，尽管在显色后耐光性较差，因价格便 宜而被广泛应用。它的化学结构式如图44：除了PH-I（CVI,）结晶紫内酯外。还有PH-2（MGL）即孔雀绿内酯、PH-3和PH-

18、4四种。而MGI,因色相、耐光性差， 价贵而被淘汰，其余两种还在改进中。（注：PH代表苯酞类）上述的四种无色染料均具有内酯环结构，然而其分子的结构，基因的大小，对酸、碱的反应性，各个不同，故发 色反应亦有差异。在考虑使用这些无色染料（MGL不列入）之时，除了基本性能必须满足要求之外，在制备时的难易和出售时的价格，均要逐一考虑。从经济上看，CVL还是最为廉价的无色染料之一。尽管它存在着一些缺点，如耐光性问题，当进行必要的调配后，能够获得修正和改善。所以，PH-1与其他药剂的调配，是研究的热点之一。2吩噻嗪（phenothiazine）和吩哑嗪（phenoxazine）类 这类化合物中使用较多的是

19、苯酰亚甲基蓝（Bl，MB）,它的显色速度较慢，耐日晒性好。如果它与CVL两者混合使用，能发挥极好的效果，色相鲜艳，经久不变。PT 1（BI，MB）的化学结构式如图4-5:这类化合物中，其他几种无色染料是PT-2，PO-1和P0-2.（注：PT代吩噻嗪，PC代表吩哑嗪类）3荧烷（fluorane）类这类化合物是目前研究最多，应用最广的无色染料。它具有从黄、橙、红到绿、黑等不同的色相。其中尤其是黑色,引起众多的兴趣。这些化合物的优点是色调的耐光性、耐水性等均好,只是显色浓度低于CVL。图4-6列出几种有代表性的化学结构式：（注：F代表荧烷类）于显现黑色的无色染料之品种甚多。它的结构式如图47依不同

20、的取代基,又分为9种,如表44所列。荧烷类化合物可以采用混拼的方法,调制不同的色相。例如,将发绿色的F-4与发红色的F-3混拼,获得稳定的黑色。当然,所显的色相还和选择的显色剂有关。4螺吡喃（spiropyrance）类 这类化合物除显色性能外,还有由于光诱导产生碳氢控断裂引起光致变色现象。故使用 时务必选择恰当。它的化学结构式如图4-8。此外,螺吡喃的聚合物也很多。显色剂显色剂作为质子给予体与热敏染料在热头加热时熔融而进行显色反应。显色剂一般为固体有机酸性物质,通常是 酚类化合物（表4-5）,具有近似酚类的酸性,较低的熔点和不溶于水。另外显色剂还应具备高感度、高安定性等与热敏 染料相同的特点

21、。双酚A是目前常用的显色剂，其价格便宜，图像安定性好。但熔点较高，发色感度较低，需用增感剂才能达到高 感度的要求。对羟基苯甲酸苄酯（POB是目前已开发的熔点低、感度高的显色剂。其热反应性优良，底色白度好，但记录图像易发生泛白现现象,使图象安定性下降。二苯砜系列显色剂也具有良好的敏感度。从表4-6看出：二苯砜衍生物比双酚A的显色效果好，其发色温度低，在较低的温度下，得到较高的发色浓度，发色密度值高。目前研究化学改性的显色剂,可以提高显色速度和贮存安定性。如双酚s（4,4-二羟基二苯砜）,其熔点较高（248C），显色敏感度低，并沾留底色，但图像安定性好。敏感度差是因熔点高，要用强酸性显色。如果能保

22、留图像安 定性好的优点,改进低敏感度和玷污底色的缺点,将得到性能优良的显色剂。化学改性的方法是将双酚s与杂环化合物形成分子间化合物。这些分子间化合物具有中等的分子间作用力,有较低的熔点,底色白度好。常用的杂环化合物 有：2,2-联吡啶、2-氨基苯并噻唑、喹喔啉、吡唑、嘧啶、3-甲基一5一吡唑啉酮、3-甲基-1-p-甲苯基吡唑啉酮、1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮、2-甲基喹啉等。将双酚A与杂环化合物在甲苯和二氧环己环的二元混合物中生成1:2络合物。从表47看出：6号BPs（pyrazol。ne）2显色剂的各项性能最好。其提高贮存安定性的原因可能是：lmol的苯基吡唑酮与发色的热敏染料上的羧酸基

23、形成盐，其余部分的苯基吡唑酮及双酚A的负离子与染料阳离子形成复盐而起稳定作用。增感剂随着科学技术的发展，传真机不断地更新换代，目前已发展为高速的G3机（1张A4版电送1mjn以内），甚至超高速的G4机（1张A4版电送16s以内）。与其相应使用的热敏记录纸，需要发色速度快、发色浓度高、生成的图像稳定性及耐光牢度好等性能。为制备这种高感度的热敏记录纸，通过研制热敏染料与显色剂的新品种尚不能完全满足要求， 必须使用增感剂才能达到热敏记录纸的快速记录、高感度和高发色密度的特性。同时对提高记录图像的清晰度和储存 稳定性具有重要的作用。热敏纸用增感剂通常应具有以下特性：本身熔点较低（在100C左右），无升

24、华；与热敏染料和显色剂有较好的相容性；在熔点范围内黏度较低；一般是中性化合物。（1）热敏纸用增感剂的结构类型最早使用增感剂的品种为硬脂酸酰胺。随着热敏纸对感度的要求不断提高，硬脂酸酰胺 不能达到高感度的增感效果，从而开发了增感剂的新品种。增感剂的结构多为芳香族或脂肪族的酯类。近年来部分增 感剂品种见表48。（2）热敏纸用增感剂的增感原理荧烷类热敏染料受热后，与显色剂反应，使染料结构中的内酯环开裂，形成咕吨（xanthene）类染料而显色，如图4-9反应式（1）。在热敏记录纸中加人酯类增感剂时，在染料显色反应的同时，发生酯的水解反应，如图4-9反应式（2）。由于（2）式反应结果，生成了羧酸化合物

25、，该羧酸化合物比显色列的酸性强，从而促进了（1）式的染料显色反应，使热敏记录纸的显色速度提高，增加发色感度与发色浓度。作为热敏纸用的增感剂本身具有较低的熔点和熔化热，因此它是热敏染料和显色荆混合物的熔点下降剂。它与热 敏染料、显色剂形成低共熔混合物，具有低共熔点，从而在加热发色时，使热效记录纸发色温度降低，提高发色感度。 图410表示热敏纸动态发色特性。比较加与不加增感剂时热敏纸的感度曲线，以脉冲时间为横坐标，发色浓度（光密度值）为纵坐标。加入增感剂1-羟基-2-萘甲酸苯酯（简称增感剂HNP增感效果良好。脉冲时间为0.6ms时，发色即达 饱和，发色浓度亦较高。由上所述，增感剂的作用与本身的熔点

26、高低及水解后羧酸的酸度均有密切关系。某些增感剂水解后，若游离酸的 酸性相近，则熔点较低的增感剂有较好的增感效果。比较增感剂HNP与其异构体2-羟基-3-萘甲酸苯酯的增感效果，2-羟基-3-萘甲酸苯酯水解后的游离酸的酸性pKa=2.71，而增感剂HNP水解后的游离酸的酸性与该值相近，其熔点为94C,比异构体熔点129C低。因此，从图410中看出增感剂HNP比其异构体2-羟基-3-萘甲酸苯酯的增感效果好。当增感剂本身熔点较低， 水解后的游离酸酸性又较强时， 该增感剂的增感效果最好。 用乙二酸二苄酯（简称增感剂D, BO）与增感剂HNP进行热分析试验比较，测得结果见图4-11。图中表明用增感剂DBO

27、与热敏染料色剂形成的混合物具有更低的共熔点（73C）。用增感荆HNP的共熔点为88C。 不用增感剂的共熔点为119C。这是因为增感剂DBC熔点敢低为81C,其水解后的乙二酸的酸性pKa=1.04,比增感剂HNP水解后的游离酸的酸性强，因此使用增感剂DBO对热敏记录纸降低显色温度、提高感度有良好的作用。胶黏剂热敏纸用胶黏剂的主要作用：使涂料有良好的表面强度和印刷性能，胶黏剂同时还在染料与显色剂之间形成胶体 保护膜，使两者隔离以防过早发生反应。热敏纸常用的胶黏荆有聚乙烯醇（PVA）、甲基纤维素、羟乙基纤维素、CMC变性淀粉、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、醇酸树脂、聚酯树脂、丙烯酸酯、以丙烯酰胺为中心

28、的多元共聚物、PVA接枝聚合物等。现在用得最多的是PVA。这是因为要采用对发色无影响、黏结强度大、有适宜的黏度范围的胶黏剂。淀粉的黏结力不如PVA成膜性也差。丁苯胶乳、聚醋酸乙烯酯胶乳，对涂料发色有不良影响，使传真后的颜色呈灰色。PVA除有胶黏剂的作用外，还能起到类似微胶囊的作用，防止染料与显色剂直接接触而产生发色。在涂料制备过程中，PVA分别与染料和显色剂混合好后才能台为一体涂在纸上。如果染料、显色剂、胶黏剂一齐混合就会产生发色现象。但是，PVA用于高速传真机上时，存在着灵敏度不高、缺乏高速涂布适应性等问题。因此，近年来多元丙烯酸系 列聚合物的使用逐渐增加，但其价格比PVA要高的多。填料热敏

29、纸中的填料不仅需具备一般涂布纸颜料应有的性能，还需有其特殊性能。作为一般涂布纸用颜料，应具备以下特性：具有较好的白度及一定的遮盖性(不透明度)；具有适当的粒径分布范围；容易在水中分散；有较好的化学稳定性；与涂料中的其他成分有较好的棚容性；对胶黏剂的消耗量需低；磨损性小；价格便宜。选择热敏纸颜料时，除上述要求外，还需考虑如下几点：1为了达到较高的记录清晰度与分辨力、 并赋予纸面好的-传导性以适应高速记录， 记录层表面必须平滑， 涂料颗粒要 细，对填料细度要求较高,一般要求粒径在0.2-5um范围或1-2um的平均粒径较好。2克服粘头需依靠所加入的填料的吸附所选用的填料要求有较高的吸油性，其吸油量

30、要求在50ml/100g以上。3由于热敏纸中的无色染料遇酸性物或吸电子性物均易发色填料中若有活性基团也易与染料反应呈色以致造成不应有 的底色故要求选用表面活性低、不易形成底色的填料。根据以上要求，能适合的填料种类颇多，但各有利弊。诸如名种瓷土、碳酸钙、氧化镁、氧化铝、氢氧化镁和铝、硅 酸盐等。(1)瓷土、滑石粉类它们是天然无机化台物，属硅酸盐类。其来源广，加工方便，价格低廉，且具有一般涂布纸对填料 要求之性能而被广泛用于涂料印刷纸中。也可选用作热敏纸填料。瓷土的主要化学组成为AI2032SiO22H20。因产地不同其组成和性质各异。一般高岭土虽在白度、遮盖力及组 成涂料的流动性方面有可取之处，

31、却非热敏纸之好填料。作为热敏纸填料用的瓷土一般是经表面处理过的膨润土、蒙 脱土、高岭土或煅烧高岭土，由于经过一定的物理化学处理，其晶格结构有空穴，吸油性大，在充当热敏纸填料时， 能在一定程度上克服附头现象。一般这类处理过的瓷土吸油值在50-80m1100g以上，可适当满足此要求。滑石粉主要成分为硅酸镁，即MgO Si02的结晶态复合物。它有一定白度且细腻滑爽，能提高纸的平滑度，虽因其表面疏水难以分散，未能大量使用于涂布纸中。而近期来由于分散润湿剂的逐渐开发使其用途日益扩展。在热敏纸 中也因它的滑爽可使纸平滑对记录送纸有利，且对发色有利，故可单独或与其他填料混合使用。(2)钛白、锌白、煅A类这类

32、颜荆在涂布加工纸中亦用得颇多，这是由于它们的白度、遮盖力(不透明性)及良好的化学稳定性所致。其一煅白又因它的细腻滑爽而被用于涂布纸中提高光泽度。将它们选作热敏填料时，除了作出其原有 的对纸面白度、遮盖性、平滑性等贡献外，还应提供好的发色密度及对笔头的良好适性。一些实验表明:钛白粉有较小的油渗性值，可谓吸油性良好而表现出好的抗油性能，煅白抗油性也较好，但它们都有发色后黑色部分发白的问题。 氧化锌虽然发白问题不严重，但粘头问题较重，故只能取其对底色贡献较大之长处少量使用。(3)碳酸钙类 目前碳酸钙已成独立分支而出现在各个领域。其种类繁多，晶形复杂，又因其来源丰富、用途广泛价格低廉而正在不断开发。大

33、致可分天然或沉淀(轻质)两种。其中天然碳酸钙晶格结构排列紧密、粒子硬，虽具有价廉、制成涂料的流动性好等优点却满足不了吸油性的要求，故可选用各种沉淀碳酸钙作为热敏纸填料。沉淀碳酸钙可因其来源或处理方法不同而制得不同晶形，如六方晶形、斜方晶形、针状、纺锤形或无定形。一般 特征是结构多孔、微细。目前国内之轻质碳酸钙多数为纺锤形的，国外有些公司正在开发针形的，其吸油量大。又可 用各种有机物对它作表面处理，以改善它的各种性能，如分散性和触变性等。表面以硬脂酸处理的活性碳酸钙表面积 大，吸油性好。国内有些微晶或超细碳酸钙其粒径小于4卩油勺达85%以上-吸油量达80-120ml/100g，均可用于热敏纸中。

34、(4)金属氧化物或氢氧化物 虽然使用吸油量较大的瓷上或特殊碳酸钙可使粘头情况有所改善，但并不充分，还会随之带来发色灵敏度和图像密度降低的缺点。为此，建议使用吸油量为80ml100g以上的氧化镁或铝、氢氧化镁或铝，可得到较满意结果。这类化合物都应使用微粉状品，以取得较大的吸油量。当然结晶形态也会影响颗粒的吸油性能，但 在结晶形态相同的情况下，粒子的细度是影响吸油性的重要因素。以下列出这类化合物的代表：1微粒状无水氧化铝,吸油量8-250ml/100g;2微粒状氧化镁，吸油量80100ml/100g；3平均粒径为0. 1l卩m的氢氧化铝粉；4平均粒径为110um的氧氧化镁白色粉；这类氧化物或氢氧化

35、物,尤其是氢氧化镁一般不作涂布纸的填料， 而作为热敏纸的填料而言,因为它们完全不具有 受电子性即所 谓的固体酸性质而不参与发色反应,故不产生底灰,且防粘头效果良好，只要添加少量即可达到预期效果。(5)微粒非晶硅这里指的是合成氧化硅,其吸油性高、吸油性能好，对防止笔 头黏附有良效.但它呈酸性、粒子表面活性大：有易产 生底灰的缺点。这可以通过改进晶形、加入其他稳定形化学品来加以克服。由不同的合成方法及来源，可得不同的非 晶硅。1湿法非晶硅它是用水玻璃类的硅酸钠水溶液以矿物酸中和而得。生成的是溶液粒子，故亦称之谓硅溶胶。一般为20%-30%勺水溶液，溶液中的氧化硅微粒大多是在凝胶状态，凝聚粒径为10

36、-20卩m比表面在200m2/g以上，大的可800m2/g，表面活性也大。2气相二氧化硅它是由四氯化硅在氢氧焰中加水分解制成，密度轻、粉细微，原始粒径为10-20卩m.比表面积为100以上。以上两种非晶硅比天然矿石经研磨制得的SiO2吸附性好得多，但因表面活性大，而易造成记录层底色上升、影 响保存。由于比表面积大，体积密度小(每单位体积之克重)，消耗的胶黏剂量大，甚至用加位量的胶黏剂及会脱粉。实验证明，吸油性越大，底灰越大，且保存中底灰也易上升，这是由于吸油性大，粒度细，比表面积大，其相对 活性更好之故。因此在选择非晶硅时，从防止黏附而言，应该用吸油量大的为好，而为防止底色上升，却以采用表面活

37、性小的或 吸油量大的为好，而为防止底色上升，却以采用表面活性小的或吸油量小的为宜。故需综合平衡，才能选择恰当，既 利用点也克服其弊点。(6)合成硅酸盐 一般所指的硅酸盐是品格排列整齐的硅氧四面体结构中分布着带正电荷的金属离子的点阵品状物。邀 种空间骨架的网状结构是各种天然岩石矿物所有的，如高岭土、硅藻土、沸石、长石等，这类硅酸盐由于其高结晶态， 结构排列紧密，虽可用作热敏填料，但防粘效果差。而合成硅酸盐以X线衍射或电子显微镜观察。可知其为无定形结构，吸附性强而适宜于做热敏纸填料，其中叉因金属种类不同而有硅酸镁、硅酸钙、硅酸铝几种。1硅酸钙 它是一种由硅酸钠与氯化钙反应而得的多孔质无定形硅酸盐。

38、 一般这样制成的硅酸钙， 在与Si02或煅烧瓷土 混合使用时，能有较好的机械适性和抗粘性。特定的硅酸钙在防粘头、防底色等方面效果更佳，即在一定浓度的Na20溶液中，Si02与Na20之摩尔比特定，氯化钙含量也特定的条件下制得的硅酸钙，因它含有一定量的卤素(约0.002%0.004%)，所得粒子比表面积大，又能在胶黏剂中以较高黏度分散，涂布性能良好，稳定性好而可防止底色。又因它的CaO SiO2为0.002-0.4，且反应中酸性强度在4.8以上，则不易受温度或水影响，故用这种特定的硅酸钙微粒制得的热敏纸底色小，发色密度高，对笔头 黏附少。2硅酸镁 硅酸镁的天然产品滑石粉吸附性不够理想，而采用合成

39、硅酸镁后则由于它的无定形态及表面的不规则性故防粘效果明显，它在热敏涂料中的用量在20%60%。单独使用或与其他硅酸盐合用，都有良好的防粘效果。3微粉硅酸铝天然硅酸铝为瓷土，因其晶格结构排列紧密，虽可用作白色填料，在热敏纸中防粘效果不好，故需用无定形硅酸铝，或表面具有沸石结合(-O-Na)结构的硅酸铝微粉，其粒径为20-40um,是具有活性的球形微粒，它可用作热敏层中，也可作预涂层使用，其效果更佳。(7)其他有机物有些有机微粒： 如聚乙烯、 苯乙烯微粒, 天然植物高分子微粒, 如淀粉颗粒, 用于热敏纸中不仅能防粘, 且对笔头磨耗小,亦是热敏纸的可取填料,所用的脲醛树脂是尿素和甲醛在水溶液中反应形

40、成的初期缩合物,再与硫 酸、磺酸等硬化剂混合得到交联脲醛树脂，经粉碎、中和、脱水、干燥、再粉碎而成，其粒径在0.510卩m淀粉作为填料在无碳复写纸中是以间隔剂面貌出现，要求其粒径范围在152 m左右。由于它性状柔软且吸油性能良好可移至热敏纸中作填料。据不同来源可有不同种类的淀粉,但对它们的粒度要求都要比无碳纸中的小得多,并 要求它们在水中不毹溶胀,需作特殊处理和精粉碎。总之,填料的粒径和吸油性是较重要的两项性能指标,需选择适当范围的粒径,粒径太大,吸油性不好,不能发 挥其防粘作用,太小则也会造成不良影响如有的会造成活性太高而产生底色,有的则需提高胶黏剂用量或造成脱粉。图像稳定剂热敏纸的记录图像

41、,经过一定的时间或在高温高湿下,会出现图像浓度降低的现象。为了防止这种情况,需加入 化合酚(hinderedphen01)类的图像稳定剂。另外，有机羧酸金属盐，对图像的稳定性提高也有效。最近，还开发了 酞酸单苯酰酯的钙盐作为图像稳定剂。抗氧化剂抗氧化剂即稳定剂， 能与一般的显色剂混合使用。 可防止图文出现重影， 提高成色画面的耐光、 耐水、 耐可塑剂、 耐油等性质，改善热敏纸的底色和图文的保存性。常用的抗氧化剂有受阻酚、丙烯酸锌、硬脂酸锌、环氧化合物、对 酞酸二苯酰等。也有添加有机颜料来提高图像稳定性的方法，如苯乙烯、2-甲基苯乙烯；在苯酚显色剂中添加酸处理 过的活性白土，可以使显色剂减少历时

42、劣化现象，并能提高耐溶剂、耐水性；以聚乙烯醇缩丁醛为胶黏剂时添加氧化 锌，对耐光性、耐水性、耐增塑剂性都有好处。润滑剂为了记录时防止热敏记录纸与加热头的黏着现象和提高适印性，热敏纸的摩擦系数必须降低，主要使用硬脂酸铅 和金属皂作润滑剂。压力发色防止剂热敏纸的平滑性对发色灵敏度有很大影响。为了得到高灵敏度，需要对热敏纸进行压光处理，提高平滑度。但是 压光时可能由于压力关系而使底色发色。因此使用了压力发色防止剂，特别是高灵敏度的热敏纸压光时，线压需要高。 所以压力发色防止剂必不可少。结晶能量大的物质在压光处理时能有效地吸收压光时的发热。蜡类是代表性的压力发 色防止剂，与无色染料、显色剂等相容性好的

43、石蜡特别有效。在制造记录纸时为了提高生产能力，可以加入表面活性 剂、分散剂消泡剂之类的添加剂，它们也分别起到重要的作用。热敏涂料配方和涂料制备工艺涂料制备工艺热敏涂料中有晶体和非晶体形固体。在使用前必须研磨成很小的颗粒，在研磨时染料与显色剂应分开进行，采用 湿研磨，一般用球磨或砂磨机来完成。由于上述原料比较坚硬，在湿磨中易升温，所以采用水溶性分散剂来降低涂料黏度，减少剪切力，防止升温，同 时还要用冷水冷却。下面是一热敏纸涂料配方示例。显色剂混合：对一苄基联苯1.0份；水1.0份；抗氧化剂0.27份；聚乙烯醇1.O份；显色剂12.O份。染料混合：染料1.5份；聚乙烯醇14.O份。湿研磨至13卩m

44、搅拌并升温至85C，保温5min，冷却至室温。填料混合：碳酸钙5.O份；聚乙烯醇2.O份；二氧化钛5.O份，抗氧化剂0.25份；硬脂酸锌1.O份；分散剂O. 25份；水38.8份。湿研磨至1.5um,搅拌均匀。最后将上述三个混合的涂相搅拌均匀，控制最终pH88.08 5,温度25C，固含量30%35%,41.5.2典型的涂料配方以下是用于黑色、蓝色、紫色显像热敏纸（传真纸）的几个具有代表性的配方,供参考。配方一（显黑色）分散体A组分数量功能PDS-5020%PVA溶 液1.5无色染体20%PVA溶 液7. 0胶黏剂间位三联苯1.0敏化剂水42.0-ISONOX1290.2抗氧化剂硬脂酸锌润滑剂

45、分散体B显色剂6.0显色剂20%PVA溶 液5.0胶黏剂水38.0-配方二（显黑色）荧烷化合物S-205 8%无色染体PVA540,PVA1079%胶黏剂4-羟基苯甲酸酯20%沉淀碳酸钙，煅烧瓷土40%填料敏化剂7%润滑剂10%其他助剂6%配方三（显蓝色）氨基酞1.5-2.0份无色染料双酚基丙烷8-10份显色剂填料2-4份显色剂PVA1.02.0份胶黏剂敏化剂适量消泡剂适量分散剂适量PH值调节剂适量水按涂布要求确定配方四（显紫色）苯酰无色亚甲蓝0.15kg无色染料双酚A2.7kg显色剂无色色浆1.5k聚乙烯醇1.5k胶黏剂钛白粉填料0.75k硬脂酸钙0.188k树脂1.3k消泡剂23g增白剂3

46、3g六偏磷酸钠适量分散剂配方五（显黑色）胶黏剂9%显色剂20%无色染料8%填料40%润滑剂10%敏化剂7%其他助剂6%涂料质量指标：固含量25%30%,黏度3050mPa- s,温度w30C,pH7.涂布热敏涂料属非胶囊性涂料，可采用任何方法来涂布，如辊式、气刀、刮刀、凹辊等，这一点与无碳复写纸不同。干燥温度对热敏纸加工至关重要，掌握不好会造成显色，一般，采用气流干燥，分几个独立的干燥区，以保证纸 幅温度不会过高。虽然热敏原纸平滑度要求很高，但涂布后一般也经压光整饰，但压力不应太大，否则会引起发色。热敏记录纸的质量要求热敏纸根据不同的用途而有各自不同的质量标准和要求，如发色温度和发色速度等，除

47、要达到满足用户机器正常运行的物理指标外，在图文要求上主要有成像密度1.20，底色3撕裂强度/kg2纵横25白度/%25平滑度/s75250测定方法里八、584JIS-P8124655JIS-P81183JIS-P81132JIS-P811325JIS-P811625JIS-P811670JIS-P8123250JIS-P8119定量（g/m2）138821012JIS-P8124厚度1551020015JIS-P8118拉伸强度/kg纵1010JIS-P8113横66JIS-P8113撕裂强度/kg纵9090JIS-P8116横100100JIS-P8116耐折度/次2020JIS-P8115

48、挺度/Mn.cm（纵）130-150130-150白度/%7070JIS-P8123平滑度/s100100JIS-P8119表4-11各类敏纸的发色浓度、色相特征种类品名颜色浓度备注PM-10里八、高温发色PM-10青中温发色PI-100青低温发色印刷用PH-20里八、高温发色PM-200里八、中温发色PI-200里八、低温发色青F-100扫描用F-200里八、R-101青计测器用心电图计用R-201里八、表4-12周内某企业标准（传真纸）项目指标项目指标定量55-57g/m2撕裂度245mn涂层白度60%-65%撕裂度比50%（纵向、横向）平滑度80s不透明度85%抗张强度4.2Kn/m（纵

49、向）紧度0.8g/cm3PH值5.7显色灵敏度0.5m/s水份5.0%-6%色调蓝、黑、红显色最低温度80C质量稳疋期2年色饱和温度130C保存条件相对湿度w80%温度50C对热敏纸的展望及今后的研究课题热敏记录纸作为情报记录纸是很受欢迎的，每年增长率继续高达20%30%,而将来需要解决的课题大致是：提高图像牢度；提高记录灵敏度；全色化（full color）:能适用于激光记录。热敏记录方式对于超高速传真机G4机能够适应，这一点已得到证实。为了与激光印刷器之类的高速记录相抗衡，更加需要提高记录灵敏度。因为，在记录中的某一部分出现有空白，虽然我们可以根据前后的关系辨读出来，但 在销售网点（POS

50、）标签之类暗码记录图像，假若记录产生空白时就会影响很大。记录图像已出现全色化时代的趋势，热敏纸也强烈需要彩色化。双色感热记录纸业已用于计量测定领域，彩色化 的实用是指日可待的。热敏记录纸用激光照射来发色这已作了多种尝试，也出现了许多专利。在价格低廉、保养维修容易方面，比普通 纸的激光印刷器更有利。总之，解决以上各种课题的话，热敏纸将大有发展前途。静电复印纸静电复印纸名称的由来1938年美国物理学士Chester Carls on发明了静电复印技术，然而，最早开发该技术的是美国施乐（Xero）公司。1959年9月，美国施乐公司制成世界上第一台落地式办公用Xerox914型全自动复印机。施乐公司研

51、制的所谓干式电子影印（xerography或electrofax）是用干显像剂（toner）为显像媒体，依原来的文字图形影像即原稿），经光电半导体在感光板形成影像后转印在纸上， 而接受影像的这种纸便称为“干式电子影印纸”或影印纸， 也就是我们常说的“干法 静电复印纸”（xerographypaper），又称静电复印纸，简称复印纸。静电复印机的工作原理 静电复印机的基本构造如图412所示。把要复印的文件A放在水平透明窗B上。文件被曝光灯C照明，其反射光经旋转反射镜D、凸透镜E及固定反射 镜F,联合把文件造成实像于一个大圆筒G上。这实像可以与文件一样大，也可以放大或缩小。圆筒G由铝制成，其表面布满

52、一层硒（selenium）。硒是一种半导体材料。圆筒的表面于曝光之前，在复印机内的黑暗位置（1）预先充电，使整个表面均匀带了正电。当圆筒转动到位置（2）时，就受到文件实像的照射而曝光。硒有这样的特性，在黑暗时电阻很大，相当于绝缘体。 而当它受光照射时，其电阻就减小，变成良导体。于是，凡曝光的面积上，所充的电就沿着铝质圆筒及接地线而流人 地。因此，圆筒上对应文件白色的地方就不带电，而文件上黑色的地方由于没有光照射到硒上，就仍然保留着正电。当圆筒转到位置（3）时，圆筒带正电的面积上（也就是对应文件黑色的面积上），就吸引从位置（3）的施粉器所放出带负电的墨粉。圆筒继续转动到位置（4）时，就有一元件把

53、送来的复印纸充上比圆筒更强的正电而把圆筒上的墨粉夺取过来吸到纸上。圆筒最后转到位置（5）时就有一元件把圆筒上表面全部电荷放电，也就是清除旧影像以便复印另一文件。复印纸从圆筒吸附墨粉之后，再送到红外线灯H照射，把墨粉加热熔合牢粘在纸上，最后从出口送出来静电复印纸的规格和质量指标规格：2000年的初步调查，我国运转的（静电）复印机已经有100多万台以上。静电复印纸作为复印机的主要消耗材料之一，其用量之大可想而知。随着复印机的普及，市场对复印纸的需求还要日益增加。目前，国产静电复印纸分为A、B两等，其定量主要有70g/mJ80g/怦。如果定量小，纸页没有足够的挺度，容易造成“卡”纸等故障。如果定量过

54、大，则 纸的厚度增加，过厚的纸页不易与硒鼓（光导体）全面紧密地接触，影响复印效果。因此，复印纸的定量受到限制。复印纸是为复印机配套的，其尺寸受到复印机变化的影响很大。早先，复印纸有两种规格，一种是卷筒纸，另一 种是平板纸。原来规定卷筒复印纸的宽度为620mm代码A,）、450mm代码A2）、310mm代码A3），现在，这种复印机早已淘汰了，故这种规格的复印纸也没有了。平板复印纸的规格很多，其系列有ACH6号；B 06号。国外的通用尺寸是（单位为mm）A0841X1189、A1 594X841、A2 420X594（以上三个已不应用）、A3 297X420、A4 210X297、A5148X21

55、0、A6 105X148（此规格已不用）;B0 1000X1414、B1 707X1000、B2 500X707、B3 353X 500（以上四个已不用）、B4 250X353、B5 176X250、B6 125X176（这三个尺寸与我国现行的规格不同，不可混淆）。根据行业标准，目前常用的是A3 A4、A5 B4、B5, B4和B5两个规格分别是257mnX364mm 182mnX257mm将我国标准中的复印纸尺寸列入表413。复印纸尺寸表名称代码基本尺寸卷筒纸宽度A1A2A3620450310平板纸尺寸A3A4A5297*420210*297148*210B4257*364B5182*257

56、B6128*182此外，为了照顾我国用户的使用习惯， 有的纸厂还生产了8开(270mmx 390mm和16开(190minx 270mm的复印纸。16开也写作16K,其幅面大小相当于全张纸的1/16,8开即8K,即1 6K大1倍。所有的复印纸都是500张1包，外 包装为纸箱。通常，A3和B4是每5包装1箱；A4和B5是每10包装1箱。售价以1箱或1包为单位。质量指标根据行业标准QB/T 2342-1997，如表414所示。在静电复印纸的质量中，除表414内列出的各项指标之外，还要注意纸的挺度、平整度、体积电阻率、表面强度和带静电等问题。挺度高的纸，一方面在复印机的输纸通道中，有良好的移动性，就

57、会大大地减少卡纸现象，另一 方面，当转印完毕，复印件与硒鼓分离时，挺度低的纸，常因剥离不良而使纸偏离正离正常的输纸通道，造成复印机 不能正常运转。平整度好的纸，可获得良好的复印效果。如果平整度不好，在定影过程中，对墨粉关纸面渗透深度、 显影密度都有很大的影响。一般而言，复印纸的体积电阻率应达到1091014Q.cm,如果电阻率过低，纸页就不能保持足够的充电电位，电场的形成和稳定受到影响，使转印发生困难，造成复印的图像模糊不清。但是，电阻率也不宜 过大，否则纸页上的残余电位消除不了，难以从硒鼓上剥离下来。当纸带有静电时，常把生产过程中产生的纸毛、纸 屑和灰尘等吸附在纸的表面。而复印纸输入复印机之

58、后，在电场力的作用下，纸毛、纸屑、灰尘等将四处飞散，这样 使复印机的光路系统、毛刷箱等工作部件遭受玷污，从而降低复钱机的工作效率，并增加复印机的清扫次数。见下图：表4-14干法静电复印纸的质量指标(QB/T 2342-1997)指标名称单位规定定量g/m2AB70.02.580.03.070.03.080.04.0紧度g/cm20.72-0.85裂断长纵横向平均Km3.202.80挺度Nm.m纵0.25纵0.35纵0.20纵0.28横0.13横0.18横0.10横0.14体积电阻-平滑度正反面平均S2520正反面差w%2530不透明度%82.080.0白度%85.080.0施胶度MM0.75尘

59、埃度个/m2801000.3-1.5mm21.5m m2交货水份%4.0-7.0静电复印纸的生产工艺原辅料配比（1）原料配比确定合理的原料配比，是使成纸性能和经济性符合要求的前提。对于复印纸的生产原料，国外通常是一部分漂白 硫酸盐针叶木浆，另掺一部分漂白阔叶木浆。我国除使用漂白硫酸盐针叶木浆（板）之外，也有加入漂白阔叶木浆、棉浆和草浆。棉浆纤维性质强韧，纤维长度大，成纸不透明度高，形稳性好，组织细致柔腻。在高档静电复印纸的生产中，应 采用20%左右的棉浆配比。针叶木浆纤维较长，成纸物理强度较高。一般选用漂白硫酸盐针叶木浆来改善成纸强度和抄造性能。一般配用量 多在35%下。阔叶木浆纤维较短，成纸

60、组织均匀，形稳性好，弹塑性适中。尤其是硫酸盐桦木浆，其弹性模数远高于其他纤维 原料，配用这种木浆，既提高成纸挺度，加快网部脱水，还可减少干燥时的单向卷取内部应力。但阔叶木浆过多，会 造成纸页温强度降低。一般配用30%-70%适当配用草浆，既可以降低成本，又可改善成纸匀度和纸面细腻程度。但由于草浆纤维细小，杂细胞含量高，保 水值较高，会造成网上脱水阻力大，出现粘辊现象，影响抄造。因此，草浆配比一般以不超40%为宜。并且要求草浆以温和条件制备，同时尽可能多地除去杂细胞。总之，生产档次较高的静电复印纸时，以选用漂白硫酸盐针叶木浆25%-35%阔叶木浆50%-60%草浆10%-20%或不配用草浆而用适