카본 페이퍼

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배경

카본 페이퍼는 신용 카드 거래 영수증, 법률 문서, 원고, 서신 및 기타 간단한 형식에서와 같이 원본과 동시에 단일 사본을 만드는 데 사용되는 저렴한 복사 장치입니다.

20세기까지만 해도 비즈니스 목적으로 문서를 복사하는 것은 어렵고 노동 집약적인 과정이었습니다. 서기는 교회의 서기관과 그들 이전의 관공서와 같이 19세기의 사무실에서 흔히 볼 수 있었습니다.

중요한 비즈니스 서신을 복사하려는 첫 번째 시도는 증기 기관을 개선한 스코틀랜드 엔지니어 James Watt에 기인합니다. Watt는 서기관이 비즈니스 서신을 베끼는 것을 신뢰하는 것을 싫어했기 때문에 특수 잉크를 사용하여 쓴 원본에 특수 액체를 적신 티슈 페이퍼를 누르는 방법을 발명했습니다. 1779년까지 그는 그 과정을 시장에 내놓을 준비가 되었지만 인기를 끌지 못했습니다.

1806년 Ralph Wedgwood는 Stylographic Manifold Writer를 발명했습니다. 프린터 잉크로 적신 종이를 티슈 페이퍼와 일반 페이퍼 사이에 끼웠습니다. 그런 다음 금속 스타일러스가 티슈 페이퍼에 긁힌 자국을 남겼고, 올바르게 읽을 수 있는 사본과 거울 사본을 만들었습니다. 얇은 티슈 페이퍼를 통해 쉽게 읽을 수 있지만 이미지. 당시의 펜(깃펜)이 세게 누를 수 없고 연필이 지워질 수 있기 때문에 이러한 방식으로 사본을 준비해야 했습니다. 1820년 경에는 한쪽 면에만 잉크를 칠한 종이와 지워지지 않는 연필 을 사용할 수 있게 되었습니다. 원본을 생산합니다. 이 초기 탄소 종이는 큰 성공을 거두지 못했는데, 이는 사업주가 위조를 두려워하여 잉크로 쓰여진 항목을 선호했기 때문인 것 같습니다.

1823년 Cyrus P. Dakin은 기름과 카본 블랙으로 코팅된 종이인 탄소를 만들기 시작했습니다. 1860년대에 Lebbeus H. Rogers는 이 탄소를 기업에 판매하려고 시도했지만 1867년 타자기가 발명되고 나서야 카본지가 받아들여졌습니다. . Rogers는 원래 석재 테이블에 종이를 놓고 카본 블랙(검댕), 오일 및 나프타(액체 탄화수소)를 포함하는 혼합물로 연마하여 카본 페이퍼를 만들었습니다. 나중에 그는 수동 솔질을 없애고 카본지에 뜨거운 왁스를 바르는 기계를 개발했습니다.

탄소 종이의 생산은 Rogers의 기술 발전 이후로 기본적으로 동일하게 유지되었습니다. 금세기 초에 발행된 기이한 제조 무역서에서 카본 페이퍼는 카본 블랙을 비롯한 다양한 안료와 얇고 튼튼한 종이에 왁스나 오일을 바르는 것으로 설명되어 있습니다. 현대의 탄소 종이는 본질적으로 동일한 공식을 사용하여 만들어지지만 제조업체는보다 세련된 재료를 사용하여 공정의 청결도를 높이고 재생산 품질을 향상시키는 데 집중해 왔습니다.

원자재

일반적인 탄소 종이 조각은 탄소가 함침되고 두 장의 일반 종이 사이에 끼워진 종이 한 장으로 구성됩니다. Reprography를 수행하는 코팅 시트를 제외한 모든 구성 요소는 표준입니다. 코팅은 여러 재료로 구성되며 가장 중요한 것은 카본 블랙입니다. 카본 블랙은 매우 카본 페이퍼의 핵심 성분은 카본 블랙입니다. 그것을 만들기 위해 공기와 탄화수소(석유와 같은)가 용광로에 공급됩니다. 용광로에서 석유 오일의 일부가 연소되어 온도가 화씨 3,000도까지 올라가고 미연 탄화수소가 카본 블랙으로 분해됩니다. 그런 다음 카본 블랙을 물로 냉각하고 원심 사이클론 또는 백 필터에 넣어 회수합니다. 흑연만큼 결정질이 아닌 미세한 구형의 비정질 형태의 탄소. 대부분 탄소이며 소량의 산소, 수소 및 황도 포함합니다. 카본 블랙은 다양한 왁스의 도움으로 종이에 부착됩니다. 익숙한 1회용 블랙 카본지(신용카드 영수증 등)에 파라핀왁스(33%), 광유(25%), 카본블랙(15%), 도자기 점토로 구성된 혼합물로 코팅 또는 카올린(12%), 몬탄 왁스(8%), 카르나우바 왁스(6%) 및 메틸 바이올렛 또는 젠티안 바이올렛(1%). 흔하지 않은 1회용 블루 카본지는 일반적으로 아이언블루(21%), 파라핀 왁스(20%), 바셀린(20%), 광유(15%), 카나우바 왁스(10%), 도자기 점토(10%) 및 몬탄 왁스(4%).

일부 탄소 종이는 재사용할 수 있습니다. 예를 들어 여러 판매에 대한 영수증을 작성하는 데 한 장의 탄소 종이만 필요하기 때문에 이것은 판매 장부에서 사용하기에 편리합니다. 재사용 가능한 지용성 연필 탄소는 지울 수 없는 사본을 생성합니다. 일반적으로 탈크(39%), 카나우바 왁스(23%), 라드 오일(16%), 올레산(15%) 및 빅토리아 블루 베이스(7%)의 혼합물로 코팅됩니다. 재사용 가능한 안료 연필 카본지는 지울 수 있는 사본을 생성합니다. 일반적으로 밀로리 블루(25%), 카나우바 왁스(20%), 미네랄 오일(16%), 앰버 바셀린(11%), 바셀린(11%), 토닝 아이언 블루(10%)로 구성된 혼합물로 코팅됩니다. ), 파라핀 왁스(7%). 타자기 카본도 재사용이 가능하며 타자기 키의 묵직한 타격력 때문에 일회용이나 연필용 카본지보다 고급 카본블랙과 미세한 성분을 사용합니다. 일반적으로 카르나우바 왁스(32%), 미네랄 오일(26%), 카본 블랙(12%), 앰버 바셀린(6%), 밀랍(5%), 우리큐리 왁스(5%)로 구성된 잉크로 코팅됩니다. , 오조케라이트 왁스(5%), 올레산(3%), 피그먼트 퍼플 토너(3%), 크리스탈 바이올렛 염료(2%), 빅토리아 블루 베이스(1%). 추가 보호를 위해 카르나우바 왁스(40%), 우리큐리 왁스(40%) 및 미정질 왁스(20%)로 구성된 백킹 왁스도 있습니다.

제조
프로세스

카본 페이퍼의 가장 중요한 성분인 카본 블랙은 최근 몇 년 동안 변화했습니다. 1940년 이전에는 미국에서 생산된 카본 블랙의 90%가 채널 또는 충돌 탄소로 만들어졌으며, 여기서 작은 가스 화염 제트가 철 채널(또는 홈)과 같은 차가운 금속 표면에 충돌(충돌)했습니다. 부분 연소로 인한 그을음은 긁어내어 약 10 ^-8 탄소 입자를 생성합니다. 직경 미터 이 훌륭한 미세 카본 블랙 생성 방법은 천연 가스 가격의 큰 폭 상승으로 인해 1976년에 중단되었습니다. 현재 카본 블랙을 생산하는 방법은 아래에서 설명하는 노 공정을 사용합니다. 그런 다음 완성된 카본 블랙은 일련의 오프셋 롤러를 사용하여 종이에 코팅됩니다.

카본 블랙 만들기

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1 탄화수소(석유 등)와 공기가 챔버에 공급됩니다. 탄화수소의 일부가 불완전 연소되어 챔버 내부 온도가 상승합니다. 일회용 카본지를 생산하는 데 사용되는 두 가지 방법은 Mayer 방법과 Flexographic 방법입니다. 두 가지 방법은 모두 일련의 롤 주위를 움직이는 용지를 특징으로 하며 그 중 하나는 탄소 잉크 팬과 접촉한다는 점에서 유사합니다. 화씨 2,012-3,092도(섭씨 1100-1,700도). 이 온도에서 미연 탄화수소는 카본 블랙으로 분해됩니다.

2 새로 생성된 카본 블랙은 냉각기로 보내져 물이 분사됩니다. 그런 다음 원심 사이클론 또는 백 필터를 사용하여 미세한 흑색 물질을 회수합니다.

일회용 카본지 만들기
(메이어 방식)

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3 코팅지 롤(밀 롤이라고 함)이 풀려 탄소 잉크 팬에 있는 다른 롤(도프 롤) 위로 전달됩니다. 잉크 팬은 화씨 168.8~179.6도(섭씨 76~82도)로 가열되었습니다. 용지가 이 롤을 통과할 때 가열된 잉크가 용지의 한 면으로 전사됩니다.

4 다음으로 용지는 이퀄라이저 로드를 통과하여 코팅된 용지를 긁어 매끄럽게 만들고 과도한 잉크를 제거합니다. 이퀄라이저 로드는 매끄럽거나 융기형일 수 있습니다. 그런 다음 용지는 잉크를 냉각하고 용지에 고형화하는 다른 롤인 냉각 롤을 통과합니다. 마지막으로 완성된 용지를 다른 롤에 되감습니다.

5 매니폴드 업무 형태의 경우 카본지를 다른 형태에 접착하기 때문에 종이는 카본이 없는 무코팅 스트립이 있어야 접착제를 도포할 수 있습니다. Mayer 방법으로 이를 수행하려면 금속 스트립을 도프 롤의 적절한 위치에 놓기만 하면 됩니다. 따라서 롤의 이 부분은 잉크 팬에서 용지로 전달되는 잉크를 흡수하지 않습니다.

플렉소그래픽 방식

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6 Flexographic 방법이라고 하는 또 다른 방법을 사용하여 일회용 카본지를 만들 수도 있습니다. 먼저, 도프 롤 아래에 가열된 팬에서 탄소 잉크가 코팅됩니다. 계량 롤이 도프 롤과 접촉하고 카본지 제조의 마지막 단계는 천공입니다. 이것은 스폿 탄화기 가공기에 의해 자동으로 수행되며, 카본 페이퍼 시트 사이의 천공과 페이퍼 가장자리를 따라 생성된 작은 구멍(슬리팅에 의해 생성됨)을 모두 포함합니다. 잉크를 균일한 두께로 짜냅니다. 그런 다음 잉크는 세 번째 롤인 인쇄 롤로 전송됩니다.

7 한편, 용지는 위의 #5 단계에서 언급한 세 번째 롤인 인쇄 롤과 접촉하는 인상 롤로 밀 롤에서 공급됩니다. 이 두 롤이 접촉하면 인쇄 롤의 잉크가 인상 롤의 용지로 전달됩니다. 그런 다음 용지는 되감기 롤에 롤링되기 전에 잉크를 고형화하는 냉각 롤을 통과합니다. Flexographic 방식으로 생산되는 매니폴드 비즈니스 폼의 경우 프린트 롤에 얕은 홈이 형성됩니다. 이 홈이 인상 롤의 용지에 닿으면 잉크가 전달되지 않습니다.

천공

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8 일회용 카본지 제조의 마지막 단계는 천공이다. 먼저, 한 부씩 인쇄되는 동안 탄소 및 인쇄된 양식이 잘립니다. 다음으로, 탄소 종이의 거대한 롤은 적절한 크기의 형태 또는 시트로 절단됩니다. 필요한 경우 용지에 선 구멍을 펀칭할 수도 있습니다. 이 모든 작업은 스폿 탄화 처리 기계에 의해 자동으로 수행됩니다. 마지막으로 종이를 쌓아서 포장하여 고객에게 배송합니다.

타자기 카본지

타자기 카본지는 일반적으로 잉크 코팅과 백킹 왁스가 있고 뒷면에 ​​인쇄물이 있다는 점에서 일회용 카본지와 다릅니다. 이 생산 방법에서 도프 롤, 계량 롤, 인쇄 롤 및 인상 롤을 포함하는 Flexographic 설정은 밀 롤에서 공급된 용지 뒷면에 인쇄하는 수단을 제공합니다. 인쇄 후 용지는 도프 롤을 통과하여 Mayer 방법에서와 같이 이퀄라이저 막대로 매끄럽게 된 탄소 잉크 코팅을 받습니다. 다음으로 종이는 왁스 도프 롤로 이동하여 백킹 왁스로 코팅됩니다. 다른 방법과 마찬가지로 냉각 롤은 왁스를 고형화합니다. 펠트 버핑 롤은 제품을 되감기 롤에 롤링하기 전에 제품의 외관을 개선하는 데 사용되기도 합니다.

품질 관리

카본 페이퍼의 원리는 간단하지만 생산하기는 어렵습니다. 탄소 종이의 현대적인 제조업체는 들어오는 모든 원료의 품질을 테스트합니다. 안료 및 황 함량에 대한 테스트를 포함하여 카본 블랙에 많은 테스트를 적용할 수 있습니다. 선택된 카본 블랙은 또한 미세한 입자 크기이어야 하며, 이는 전자 현미경으로 카본 블랙 입자의 평균 직경을 측정하여 결정됩니다. 또한 흡유성이 낮아야 하며 카본블랙의 흡습도 및 pH를 시험하여 사용하여야 한다. 잉크는 코팅의 최종 부드러움에 영향을 미치는 입자의 미세도에 대해 테스트됩니다. 왁스 바인더는 용지에 약간만 침투하고 적절한 점도를 가져야 합니다. 적절한 레터링을 보장하기 위해 압력 하에서 방출되는 왁스의 양을 테스트합니다. 종이 자체는 매끄럽고 다공성이어야 하며 표면 결함이 없어야 합니다. 얇은 조직이어야 하지만 강하고 조밀해야 합니다. 완성된 카본지는 오프셋, 벗겨짐, 주름 또는 말림과 같은 결함이 없어야 합니다. 제대로 작동해야 합니다. 결과 사본은 깨끗하고 읽을 수 있어야 합니다. 코팅은 의도한 용도를 충족할 만큼 충분히 단단해야 합니다. 예를 들어 일회용 탄소는 타자기 탄소만큼 단단한 코팅이 필요하지 않으며 재사용할 수 있도록 좋은 색상의 복합 코팅이 있어야 합니다.

완성된 탄소 종이에 대한 다른 테스트가 있습니다. 침착된 잉크의 양을 결정하기 위해 탄소 종이 표본을 선택하고 무게를 잰다. 잉크 침전물은 다시 무게를 재기 전에 화학적으로 제거됩니다. 무게의 차이는 증착된 잉크의 양을 나타냅니다. 탄소 종이가 문제를 해결하기 위해 양면(한 면은 탄소로 다른 한 면은 백킹 왁스로 코팅됨)이 자주 코팅되지만, 컬은 탄소 종이에 대한 빈번한 불만입니다. 다양한 조건에서 말림을 테스트하기 위해 탄소 종이 조각을 평평한 표면에 놓고 제어된 온도에서 다양한 습도에 노출시킵니다. 재사용이 가능한 타자기 카본지의 내구성은 카본이 닳을 때까지 한 칸을 반복해서 타이핑하여 확인합니다. 카피와 카본지 자체의 청결도가 중요합니다. 첫 번째 테스트를 위해 문서를 입력하고 복사본을 검사하여 깨끗한지 확인합니다. 두 번째를 테스트하기 위해 탄소면을 깨끗하고 구겨진 종이로 문지른 다음 얼마나 많은 탄소가 제거되었는지 검사합니다. 탄소의 색상과 두께를 육안으로 검사하여 품질 기준을 충족하는지 확인해야 합니다.

미래

1991년에 미국에서 62,000미터톤 이상의 탄소종이가 생산되었습니다. 그러나 같은 기간 동안 600,000톤 이상의 무탄소 전사지가 제조되었습니다. 필기 기록에 이상적인 무탄소 용지는 압력을 가하면 반응하여 컬러 이미지를 생성하는 화학적 코팅 시트를 사용합니다. 탄소가 없는 종이는 탄소 종이보다 훨씬 더 무겁고 타자기 및 컴퓨터 기록에 적합하지 않지만 탄소 종이를 희생시키면서 수요가 증가하고 있습니다. (이러한 "일반" 용지에 대한 수요는 복사기의 가용성 증가에 기인할 수도 있습니다.) 전자 통신이 보다 보편화됨에 따라 탄소 종이는 쓸모없게 될 것입니다. 그러나 현재 이 단순하고 저렴한 제품의 생존을 보장하기 위해 신용 카드 영수증 및 컴퓨터 기록에 카본지를 사용하는 기업의 수요가 충분합니다.