碳纸

背景

复写纸是一种廉价的复印设备，用于与原件同时制作一个副本，如信用卡交易收据、法律文件、手稿、信件和其他简单形式。

即使到了 20 世纪，出于商业目的复制文件也是一个困难的、劳动密集型的过程。抄写员，就像他们之前的教堂和政府办公室的抄写员一样，在 19 世纪的商业办公室中很常见。

复制重要商业信件的第一次尝试归功于苏格兰工程师詹姆斯瓦特，他改进了蒸汽机。瓦特不喜欢让抄写员抄写商业信函，因此他发明了一种方法，将蘸有特殊液体的薄纸压在用特殊墨水书写的原稿上。到 1779 年，他准备将这一工艺推向市场，但并未流行起来。

1806 年，Ralph Wedgwood 发明了 Stylographic Manifold Writer。一张浸满打印机墨水的纸放在一张薄纸和一张普通纸之间。然后用金属笔在薄纸上划出一个印记，创建一个可以正确读取的副本，另一个是镜子 图像，虽然很容易通过薄薄的纸巾阅读。有必要以这种方式准备副本，因为当时的钢笔（羽毛笔）不够用力，铅笔可以擦除。 1820 年左右，可以使用仅在一面上墨的纸张和不可磨灭的 铅笔 生产原件。这种早期的复写纸并没有取得巨大的成功，这显然是因为企业主害怕伪造，更喜欢用墨水书写的物品。

1823 年，Cyrus P. Dakin 开始制造碳、涂有油和炭黑的纸。在 1860 年代，Lebbeus H. Rogers 试图将这些碳纸出售给企业，但直到 1867 年打字机的发明才被接受（打字机生产出更干净的副本和高质量的原件） .罗杰斯最初通过将纸放在石桌上并用含有炭黑（烟灰）、油和石脑油（一种液态烃）的混合物涂上厚厚一层来制作复写纸。后来他开发了一种机器，可以在复写纸上涂上热蜡，不再需要手动刷牙。

自从罗杰斯的技术进步以来，复写纸的产量基本保持不变。在本世纪之交出版的一本古色古香的制造业贸易手册中，复写纸被描述为由各种颜料组成，包括炭黑，以及刷在薄而结实的纸上的蜡或油。虽然现代复写纸是使用基本相同的配方制造的，但制造商专注于通过使用更精致的材料来提高过程的清洁度和提高复制品的质量。

原材料

一张典型的复写纸由一张浸渍碳并夹在两张普通纸之间的纸组成。除了执行复印的涂层板外，所有组件都是标准组件。它的涂层由多种材料组成，其中最重要的是炭黑。炭黑是一种非常 复写纸的主要成分是炭黑。为了制造它，将空气和碳氢化合物（如石油）送入熔炉。在熔炉中，部分石油进行燃烧，有助于将温度升高至华氏 3,000 度，并使未燃烧的碳氢化合物分解为炭黑。然后用水冷却炭黑，并通过放入离心旋风分离器或袋式过滤器进行回收。碳的细小、球形、无定形形式，不像石墨那样结晶。主要是碳，它还含有少量的氧、氢和硫。炭黑在各种蜡的帮助下附着在纸上。熟悉的一次性黑色复写纸（例如用于信用卡收据的那种）涂有通常由石蜡（33%）、矿物油（25%）、炭黑（15%）、瓷土组成的混合物或高岭土 (12%)、褐煤蜡 (8%)、巴西棕榈蜡 (6%) 和甲基紫或龙胆紫 (1%)。不太常见的一次性蓝色复写纸通常涂有由铁蓝 (21%)、石蜡 (20%)、凡士林 (20%)、矿物油 (15%)、巴西棕榈蜡 (10%) 组成的混合物，瓷土 (10%) 和褐煤蜡 (4%)。

一些复写纸可以重复使用。例如，这对于在销售书籍中使用非常方便，因为只需要一张复写纸就可以写出多次销售的收据。可重复使用的油溶性铅笔碳产生不可磨灭的副本。它通常涂有滑石 (39%)、巴西棕榈蜡 (23%)、猪油 (16%)、油酸 (15%) 和维多利亚蓝基 (7%) 的混合物。可重复使用的颜料铅笔复写纸产生可擦除的副本。它涂有一种混合物，通常由米洛里蓝 (25%)、巴西棕榈蜡 (20%)、矿物油 (16%)、琥珀矿脂 (11%)、矿脂 (11%)、调色铁蓝 (10%) 组成) 和石蜡 (7%)。打字机碳也是可重复使用的，由于打字机按键的敲击力大，它使用比一次性或铅笔复写纸更高质量的碳黑和更精细的成分。它通常涂有一种由巴西棕榈蜡 (32%)、矿物油 (26%)、炭黑 (12%)、琥珀矿脂 (6%)、蜂蜡 (5%)、ouricury 蜡 (5%) 组成的墨水、地蜡 (5%)、油酸 (3%)、紫色调色剂 (3%)、结晶紫染料 (2%) 和维多利亚蓝基底 (1%)。为了进一步保护，它还具有由巴西棕榈蜡 (40%)、ouricury 蜡 (40%) 和微晶蜡 (20%) 组成的背蜡。

制造
过程

近年来，复写纸最重要的成分炭黑发生了变化。在 1940 年之前，美国生产的炭黑 90% 是由通道碳或冲击碳制成，其中微小的气体火焰喷射（撞击）冷金属表面，例如铁通道（或凹槽）。然后刮掉部分燃烧产生的烟灰，产生大约 10 ^-8 的碳颗粒 米直径 这种制造精细炭黑的绝妙方法在 1976 年被放弃，因为天然气价格大幅上涨。目前生产炭黑的方法使用熔炉工艺，如下所述。然后使用一系列胶印辊将成品炭黑涂布到纸上。

制作炭黑

• 1 将碳氢化合物（例如石油）和空气送入腔室。部分碳氢化合物燃烧不完全，使室内温度升高 用于生产一次性复写纸的两种方法是迈耶法和柔印法。这两种方法的相似之处在于，两种功能纸都围绕一系列卷筒移动，其中一个卷筒与碳墨盘接触。到 2,012-3,092 华氏度（1100-1,700 摄氏度）。在此温度下，未燃烧的烃分解为炭黑。
• 2 新生成的炭黑被送入冷却器，在那里喷水。然后使用离心旋风分离器或袋式过滤器回收细小的黑色物质。

制作一次性复写纸
（迈耶法）

• 3 一大卷涂料纸（称为轧辊）展开并通过另一个位于碳墨盘中的辊（涂料辊）。墨盘已被加热到 168.8 到 179.6 华氏度（76 到 82 摄氏度）之间。当纸张通过该辊时，加热的墨水会转移到纸张的一侧。
• 4 接下来，纸张通过均衡杆，该均衡杆会刮掉涂层纸以使其平滑并去除多余的墨水。均衡杆可以是光滑的或脊状的。然后，纸张通过另一个辊，即冷却辊，冷却辊将墨水冷却并固化到纸上。最后，完成的纸被重新缠绕到另一个卷上。
• 5 在多种商业表格的情况下，复写纸粘在另一种表格上，因此该纸必须有一个无碳的未涂层条带，可以在其中涂抹粘合剂。为了在 Mayer 方法中实现这一点，只需将金属条放置在涂料辊上的适当位置。因此，辊的这部分不会从墨盘中吸取墨水以传递到纸上。

柔印法

• 6 另一种方法称为柔版印刷法，也可用于生产一次性复写纸。首先，涂料辊从其下方的加热盘中涂上碳墨。计量辊接触涂料辊并 复写纸制造的最后一步是穿孔。这是由点状碳化器加工机自动执行的，包括复写纸之间的穿孔和沿着纸张边缘的小孔（通过分切产生）。将墨水挤压成均匀的厚度。然后将油墨转移到第三个滚筒上，即印刷滚筒。
• 7 同时，将纸张从轧辊送入与印刷辊接触的压印辊上，这是上面第 5 步中提到的第三个辊。当这两个辊接触时，来自印刷辊的油墨会传递到压印辊上的纸张上。然后，纸张通过一个冷却辊，使墨水固化，然后再滚到回卷辊上。对于使用柔版印刷方法生产的多种商业表格，在印刷辊上形成浅槽。在此凹槽与压印辊上的纸张接触的地方，没有油墨转移。

穿孔

• 8 一次性复写纸制造的最后阶段是穿孔。首先，碳和印刷表格在整理时被切开。接下来，将巨大的复写纸卷切成适当尺寸的表格或纸张。如果需要，也可以在纸上打线孔。所有这些操作均由现场碳化处理机自动执行。最后，纸张被堆叠、装箱并运送给客户。

打字机复写纸

打字机复写纸与一次性复写纸的不同之处在于它通常具有油墨涂层和背蜡，以及背面的印刷材料。在该生产方法中，包括涂料辊、计量辊、印刷辊和压印辊的柔版印刷装置提供了在由轧辊提供的纸背面进行印刷的手段。印刷后，纸张通过涂料辊以接收碳墨涂层，如迈耶方法中的那样，用均衡杆使该涂层平滑。接下来，纸张传送到蜡涂料辊，涂上背蜡。与其他方法一样，冷却辊然后固化蜡。有时使用毛毡抛光辊来改​​善产品的外观，然后再将其卷到重绕辊上。

质量控制

复写纸的原理很简单，制作起来却很困难。一家现代化的复写纸制造商测试所有进货原材料的质量。可以对炭黑进行大量测试，包括对颜料和硫含量的测试。选择的炭黑还应具有细粒度，这是通过用电子显微镜测量炭黑颗粒的平均直径来确定的。此外，它应具有低吸油性，并在使用前测试炭黑的吸油性和pH值。测试油墨的颗粒细度，这会影响涂层的最终平滑度。蜡粘合剂应仅略微渗入纸张并具有适当的粘度。为确保正确刻字，测试了压力下释放的蜡量。纸张本身应光滑、无孔且无表面缺陷。虽然它必须是薄薄的组织，但它也应该是结实致密的。完成的复写纸必须没有缺陷：没有偏移、剥落、皱纹或卷曲。它必须正常工作；生成的副本必须干净易读。涂层的硬度应足以满足其预期用途；例如，一次性碳不需要像打字机碳那样坚硬的涂层，它还必须具有颜色良好的复合涂层，以便可以重复使用。

对于成品复写纸存在其他测试。为了确定沉积的墨水量，选择复写纸样本并称重。然后在重新称重之前用化学方法去除其沉积的墨水。重量差表示沉积的油墨量。卷曲是对复写纸的常见抱怨，尽管复写纸的两面（一面涂有碳，另一面涂有底蜡）以解决问题。为了测试不同条件下的卷曲，将一张复写纸放在平坦的表面上，并在受控温度下承受不同的湿度。可重复使用的打字机复写纸的耐用性是通过在一个空格上反复打字直到碳耗尽来检查的。复印件和复写纸本身的清洁度都很重要。为了测试第一个，输入文档并检查副本以查看它是否干净。为了测试第二个，用干净的、皱巴巴的纸摩擦碳面，然后检查有多少碳被擦掉。必须目视检查碳的颜色和厚度，看它们是否符合质量标准。

未来

1991 年，美国生产了超过 62,000 公吨的复写纸。然而，在同一时期，生产了超过 600,000 公吨的无碳复写纸。无碳复写纸是手写记录的理想之选，它利用化学涂层纸在压力下反应，产生彩色图像。尽管无碳复写纸比复写纸重很多，并且不太适合打字和计算机记录，但其需求正在增加，但以牺牲复写纸为代价。 （对“普通”纸的这种需求也可归因于复印机的日益普及。）随着电子通信变得更加普遍，复写纸可能会过时。但是，目前，使用复写纸作为信用卡收据和计算机记录的企业有足够的需求，以确保这种简单、廉价的产品在未来一段时间内能够生存。