涂布工艺技术

1、涂布工艺配方技术一、 涂布工艺配方1.1涂布工艺配方是涂布工艺的核心。一种配方工艺的好坏优劣跟很 多因素有关：产品的定位，客户的需求，设备的条件，原料的选择等 等。因此去评价一组配方，需要从具体实践出发，作出客观的分析。1.1 欲设计一个合适的涂料配方式，必须考虑下列几个因素：涂布原纸的特性；涂布纸成品的最终使用需求； 涂布厨房配制设备的能力； 涂布机的型式与涂布方式。1.3涂料配方种类繁多，不同的纸厂有各自独特的秘方。其配方随涂 布纸性质要求、原纸性质以及涂布设备之不同而各有所异，表现在 原料的选择、配比、涂布量以及涂料的固含量、粘度等等方面。二、涂料的组成2.1涂料是由颜料、胶粘剂、辅助添

2、加剂和水四大要素所组成的。颜 料是主体，在涂布中扮演的功能是提供填充，遮盖力，并左右着涂布 纸的光泽、白度及油墨吸收性；胶粘剂将颜料粒子相互粘结并将其牢 固于纸面，形成平滑的涂布层；辅助胶粘剂、添加剂则促使涂料配置 与涂布操作顺利，并改善涂料性能，使其具有良好的流动性，渗透性, 协助涂料均匀地分布于纸面。2.2涂布颜料，常用的有:品种优点缺点重质碳酸钙白度、流动性胶粘剂需量低光泽低，遮盖力差轻质碳酸钙白度、油墨吸收、不透明度流动性差，胶粘剂需量高凡_L光泽、平滑流动性较差煨烧瓷土白度、不透明度流动性差、价格高TiO2白度、不透明度价格昂贵，胶粘剂需量高缎白1光泽、平滑、不透明度 1流动性差、胶

3、粘剂需量高塑性颜料光泽、松紧度：价格贵12.3 胶粘剂：常用的胶粘剂主要有羧基丁苯胶乳，聚醋酸乙烯，丙烯酸酯等合成胶乳，根据纸张性质及用途的不同，包装及印刷用的涂布纸板均使用竣基丁苯胶乳（即SBR）乍为涂布用胶粘剂。由于合成胶乳不能提供良好的保水性，所以在涂料配方中除以合成胶乳作为粘结剂的主体之外，还必须添加其它的辅助胶粘剂，如 CMC ，淀粉酪素与大豆蛋白， PVA 等等。2.4 辅助添加剂分散剂：聚丙烯酸钠盐、聚磷酸盐；消泡剂：醇类或醚酯类；润滑剂：硬脂酸钙乳液；抗水剂：三聚氰氨甲醛树酯，尿醛树酯等；增白剂：二氨基二磺酸衍生物等。三、 涂布配方的设计3.1 事实上，每一个涂料配方都有着其设

4、计的独特性与均衡性，我们可以从多方面去分析，比较。3.2 涂布配方中所使用的颜料3.2.1 如前所述， 我们列举了七种常用的涂布颜料， 每种颜料均有其优劣性。设计配方时要从涂布颜料的功能、应用技术及经济效益三方面去考虑，另外来源供应方面也应考虑在内。3.2.2 瓷土与碳酸钙是目前使用最为普遍的涂布颜料：（ 1 ）瓷土，其矿藏是由花岗岩或凝灰岩经常年累月风化沉积而形成的，主要成分式硅酸盐化铝（AI2O3 2SiO2 2H2O）。造纸工业用的瓷土主要产自美国的乔治亚州，英国的康威尔区及巴西的北部地区；我国的茂名地区也盛产瓷土，但由于矿藏是残余矿（一次瓷土），含沙粒、云母、管状岩洛石、明矾石等杂质较

5、多，仅适用于烧制瓷器，而用作涂布颜料，则存在着流动性差、杂质含量高、生产工艺水平低、涂布效果差等缺陷，目前还无法替代进口瓷土。（ 2 ）涂布白板纸所使用的瓷土必须是很精细的产品，瓷土粒子的大小、形状、粒径分布、表明性能影响着涂料的流动性、保水性、分散性以及涂层的平滑度、光泽度、油墨受理性、遮盖能力等。我们在设计涂料配方时，可把性能较差的茂名瓷土用于底涂作为填充打底，而将优质的进口瓷土用于面涂，使瓷土既能提供良好的印刷适性，又体现出经济效益。( 3)碳酸钙是一种来源广泛，价格低廉的原料，由于其白度高，流动性好，适宜配制高固含量的涂料，胶粘剂的需求量低，能改善涂层的油墨吸收性而广泛应用于造纸涂布上

6、。目前欧洲从节省干燥能源与经济的角度出发，典型的底涂涂料配方中已100%使用碳酸钙；只有在面涂涂布中，为提高涂布纸的光泽度于平滑度，才配加一定比例的瓷土。( 4 )碳酸钙本身是一种低廉优质的颜料，但是由于国内碳酸钙行业发展缓慢，生产厂家的技术水平不高，产量低，目前大多停留在5 万吨的规模以下，无法形成规模效益，自身无法对碳酸钙的生产应用深入地研究开发， 导致产品上不了档次， 生产成本高， 质量不稳定，从而限制了碳酸钙在国内涂布纸上的应用。( 5 )两年多来，我们先后对国内十余家碳酸钙厂家造纸涂布用刮刀级碳酸钙产品进行了分析比较，结果发现大多存在这样或那样的问题，如： (1)筛余物太高，流动性差

7、：浙江、湖南； (2)贮存困难，运输成本高； ECC 芜湖工厂、恩平广平化工； (3)成本高，干燥中存在“假絮聚”现象： 上海大恒、唐山天盈； (4)产品质量低劣，上不了档次：四川宝兴、湛江泰和等。(6)造纸涂布工艺对CaCO 3 的需求是： 质优满足使用要求；价廉降低涂布成本；稳定可靠确保涂布纸的质量；快捷方便的供应保障生产的连续性。为满足这些要求，唯有采取现代大规模工业化生产的概念，为涂料生产配属碳酸钙研磨车间，免去干燥、包装、运输、再分散等诸多环节，节省能源、人力、物力的浪费，以取得良好的经济效益和综合效益。据悉，目前在宁波、镇江、常州，由印尼金光、金鹰集团投资兴建的大规模纸厂均已着手筹

8、备碳酸钙的附属加工厂，采取合资合作的方式，为涂布纸的生产作配套。3.2.3 特殊颜料：煅烧瓷土、轻质碳酸钙、塑性颜料等。(1) 瓷土与碳酸钙是涂料配方中一种固定的标准成分，但是，随着涂布纸品质要求的不断提高， 对特殊颜料的研究应用已成为当今潮流。由于特殊颜料能够良好的遮盖性、可塑性、油墨受理性、高光泽与平整性， 弥补了瓷土、 碳酸钙的许多不足之处， 因而越来越受青睐。 但是特殊颜料价格昂贵， 来源有限， 一般只是配合瓷土、碳酸钙使用，添加范围在5-25% 以内。(2) 采用煅烧的办法生产多孔的结构瓷土，能提高颜料对光的散射系数， 因而煅烧瓷土有较高的不透明度， 白度， 良好的油墨吸收性能， 可

9、作为TiO2 的代替品。 但由于价格高(是普通瓷土的两倍)以及流动性差， 所以添加量一般在 5-10%之间。 目前煅烧瓷土已被广泛使用于涂布纸上。(3) 轻质碳酸钙又称之为沉淀碳酸钙，是通过煅烧石灰石，采用化学沉淀的方法而生成的碳酸钙，其均一的粒子形状与粒径分布，高白度与优良的吸收油墨性能而使涂布纸体现出良好的印刷适应性。 据了解， 在日本涂布纸板业内， 涂料中添加一定比例的轻质碳酸钙已成为一种固定的模式， 是必不可少的涂布颜料。 如同煅烧瓷土一样，价格高与流动性差也限制着轻质碳酸钙的使用量。(4) 塑性颜料完全是一种有机聚合物，主要成分聚苯乙烯，由于其比重小， 具有热可塑性， 涂层内部填充有

10、机塑性颜料时， 粒子间会产生均一空隙， 因而获得蓬松的涂层与良好的压光效果， 同时能改善真空包装性、 油墨受理性， 赋予高的印刷光泽度及平整性等能等等。 塑性颜料作为目前最先进的涂布技术之一， 在宁波中华，珠海红塔等纸机上已有应用实例。3.3 羧基丁苯胶乳是纸张涂布用的主要胶粘剂：3.3.1 涂布对胶乳的品质要求：(1) 使用方便，配制时与涂料其它组分相溶性好；(2) 性能安定，低起泡性，胶料不会析出；(3) 配制涂料时具有良好的分散性，流动性，保水性；(4) 涂布时有良好的耐水性，能减少胶粘剂迁移，不会造成压光辊背辊污染，具有防脱尘性与耐粘封性；(5) 优良的接着强度(干、湿拉毛强度) ；(

11、6) 涂布纸体现出良好的印刷适应性：光泽度、平滑性、油墨干燥性，吸墨性、耐溶剂性；(7) 上光适应性、耐光性、真空包装性、食品医包装安全性等3.3.2 由于胶乳对涂布纸板的性能影响十分广泛，因而胶乳的选型与配比必将成为涂布工艺配方研究的重点。目前在国内供应市场上主要有台湾久联、南帝、上海巴斯夫、 DOW 氏、法国罗拉普朗克， 韩国 Hansol 等几家， 这些胶乳供应商出产的几十种品牌不同性能的胶乳在纸张涂布应用上各有千秋，如何选择，关键还在于胶乳的应用技术上。3.3.3 涂布原纸的性质、涂布设备的特点，以及对成品纸性能的要求，体现出在某一特定条件下的特殊性与客观性；因此，如何去适应具体的环境

12、条件，满足各种特殊的要求，就成为衡量胶乳性能的标尺，而这种好坏只是特定的、相对的：品种久联 TA-617TA-618南帝 NX-267AHansol S-104A特性 性能均衡，粘结力强 改善油墨受理性，提高强度弱点油墨吸收性较低粘结强度高价廉， 粘结力油墨吸收性差， 光泽低性能不均衡， 印刷适应性差粘结强度低，油墨吸收性差油墨吸收性差粘结强度低， 用量高上海 BASF SD-615 高光泽，价廉DOW DL951 性能均衡DL639高光泽3.4 辅助胶粘剂对涂布性能的影响：研究表明： CMC 是目前最适宜的保水剂，其操作简单，性能稳定，较好地满足了涂布要求。淀粉价格低廉，能替代一部分胶乳，但

13、是由于目前国内还没有合乎要求的涂布淀粉，基本上仍依赖进口；另外使用淀粉时需要复杂的蒸煮设备，防护也成问题。至于PVA、酪素丙烯酸共聚物、大豆蛋白等辅助胶粘剂由于供应、来 源等方面的问题，在此不一一敷述。3.5 抗水剂 (耐水化剂)添加的目的是：当涂布纸在平板印刷时，涂层多次与水接触，由于部分接着剂在水中是可溶的，因此造成出现所谓的湿拉毛现象，抗水剂又称之为交联净化剂，添加的目的是使涂层内可溶的接着剂交联固化而取得抗溶性。抗水剂的种类有：(1) 二醇： PH 范围适应性差，易发生变黄；(2) 三聚氰氨甲醛树酯 MF ：会有甲醛析出； 尿素甲醛树酯UF:活性强，对涂料的粘度有影响；(4)铸盐ZrO-:初期耐水性佳，但涂料极不安定。3.6 润滑剂能促使涂料的流动性，增进涂料的平滑，减少压光时脱层、剥裂以及裁切时的掉毛、掉粉，目前常用的润滑剂为硬脂酸钙乳液。3.7 光学增白剂