第3讲颜料涂布纸2涂料的制备

加工纸第二章颜料涂布加工纸备料颜料分散各种助剂涂料液制备涂布机涂布干燥胶粘剂溶解压光等表面整饰完成作业入库温故知新～～第三节涂料的制备Contents—第三次课第二章颜料涂布加工纸涂料的配方涂料配制的方法涂料制备设备一二三第三节涂料的制备涂料的质量指标四第三节涂料的制备第二章颜料涂布加工纸一、涂料的配方在涂料配方中：颜料占75%～90%，胶粘剂占10%～25%（对干物料总量）其他辅助剂按具体作用和调制情况而定。（产品用途，涂料制备工艺，涂布机形式等。）配方的设计主要考虑两个主要参数：固体物含量和粘度（或流动度）涂料一般固体量为30%～70%：30%～50%属于低固体量涂料，50%～70%属于高固体量涂料。根据涂布机形式、涂布速度、涂料成分及粘度而具体选择。

第三节涂料的制备第二章颜料涂布加工纸二、涂料的制备方法（一）涂料制备方法和流程（二）颜料分散液的制备（三）胶粘剂胶液的制备（四）涂料的混合调制第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备涂料制备主要分为颜料分散液的制备、胶粘剂溶液的制备和涂料的混合三个过程，概括起来有以下三种流程：（1）颜料分散悬浮液，胶粘剂溶液分别制备，然后用涂料混合器把上述物料以及其他化学辅助剂混合调制而成。（2）颜料分散液单独先制备好，再在涂料混合桶中直接加入胶粘剂进行混合。或者先将胶粘剂单独制成溶液，再在涂料混合桶中直接加入颜料进行混合。（3）颜料的分散、胶粘剂的溶解和它们的混合同时在涂料混合设备内进行。（一）涂料制备方法和流程第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备（1）该流程用得最广，劳动生产率高。可实现自动控制，并可用电子计算机实现安全自动配料。颜料分散桶胶粘剂溶解桶颜料胶粘剂其他涂布助剂涂料混合桶涂料液第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备（2）流程能灵活改变涂料配方，适用于多样化小批生产。胶粘剂涂料液颜料分散桶颜料其他涂布助剂涂料混合桶胶粘剂胶粘剂溶解桶颜料其他涂布助剂涂料混合桶涂料液第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备（3）这种流程容易随时变更颜料、胶粘剂的配比，适用于品种多，产量大的产品。胶粘剂涂料液颜料其他涂布助剂涂料混合桶第二章颜料涂布加工纸胶粘剂胶粘剂溶解桶胶乳型胶粘剂涂料液贮存桶涂料液贮存桶涂料供料保温桶涂料混合桶颜料液贮存桶颜料分散液其他助剂涂料筛涂料筛涂料液机前涂料槽颜料分散槽颜料泵第三节涂料的制备第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备颜料的制备就是一个研磨分散的过程。研磨后的颜料可获得所希望的粒度；分散均匀的颜料，能使涂料有良好的加工性能，如流动性。颜料分散液也称白料或白料液。如购买的是成品，就直接进行分散，制得分散液。如果进厂的高岭土和碳酸钙未经特别加工，则需将其按比例加入分散池中稀释分散后经过滤除砂，然后经球磨机、砂磨机或胶体磨等研磨设备中研磨，同时加入分散剂，制成粒度合适分散良好的颜料分散液。（二）颜料分散液的制备第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备瓷土粉碎机多段筛砂磨机筛选贮存分散剂等助剂清水例如：瓷土的制备流程：研磨、分散设备还可使用球磨机、胶体磨等，同时加入分散剂，在机械分散和化学分散的作用下，制成颜料分散液。第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备颜料的机械分散，是对颜料分散体加机械力，克服粒子之间的吸附和聚集作用。采用的设备是高速分散机，典型的Cowless式锯片状分散机如图：第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备机械分散的颜料，一旦机械力撤消，颜料粒子会重新集结和吸附。为了避免这种再集结，在颜料的分散过程中加入分散剂，起化学分散作用。无机聚磷酸盐和有机聚丙烯酸盐，能使颜料粒子带电一致而排斥；聚磷酸盐对多价阳离子是有效的螯合剂，从而减少分散系中阳离子的浓度；有机聚丙烯酸钠还有保护胶体的作用。干酪素胶液等非离子型分散剂主要起保护胶体的作用。第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备胶粘剂的制备过程，实际上就是一个降解和降粘过程，使胶粘剂的分子量和粘度降低，以达到使用价值。商品胶乳的浓度为50％左右，可直接用于配制涂料。需要现场配制胶液的是固体的胶粘剂。（三）胶粘剂胶液的制备第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备在带搅拌和加热的溶解桶中溶解。(1)冷水泡浸20～25分钟，开动搅拌器，浸软、润胀，并换水2～3次，以除残酸，节碱。(2)按配方加水，温热片刻，将干酪素充分搅拌分散，以免加碱后产生表面胶化而芯硬的团块。(3)加碱，以配方1为例，将磷酸三钠和硼砂溶液加入，待温度升到30～35℃左右，即可按配方倾入所需氨水，然后升温15～20分钟，在56～60℃下保温10～15分钟。严格控制pH9～10，高了分解，低则增粘；温度过高会使浓度过低，不应超过70℃。1、干酪素胶液的制备第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备一般制备干酪素胶液所选用的降粘剂有氨水、氢氧化钠、碳酸钠、硼砂和磷酸三钠等，所选降粘剂的品种及pH值对胶液的性质有很大的影响；因而，一般都不只用一种碱，而是两种或两种以上降粘剂混合使用。以达到某种性能的要求。第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备氨水溶解速度快，溶液粘度低，流动性好，粘结力强，耐水性好，光泽度高，成膜透明度好，但脆弱；氢氧化钠可使干酪素成膜强度高与纸的结合力强，柔软性好，溶液粘度低，但无缓冲作用，pH值也不易控制，碱量稍多会使颜料变黑，粘结力下降，耐水性差。碳酸钠在pH值10以下胶液粘度适中，膜明亮柔韧，但抗水性不良，在pH值10以上时粘度高，膜脆，易溶于水。而硼砂和磷酸三钠等形成的胶膜抗水性能不佳，但胶液流动性好且有防腐作用。例如：第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备部分降粘剂对干酪素的用量配方例

12345678干酪素100100100100100100100100水400400400400400400400400Na4B2O7·10H2O54.53.245.5—6—Na3PO4·12H2O6.429.620.8—7.4—6—NH4OH14.53.03.0—2366Na2CO3———8—10——第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备制豆酪素胶液的操作和干酪素相似。不同之处是：①要用强碱分散才能取得最大的粘结力。用弱碱溶解时，粘结力较弱。用碱量过大，或温度过高，将产生凝胶化，应注意控制溶解温度不超过55℃，pH值7.8～8.5。②使用连二亚硫酸钠Na2S2O4·2H2O脱色。2、豆酪素胶液的制备第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备

1234567豆酪素100100100100100100100H20400400400400400400400Na2CO312———8——NaOH——3.53—3.53.8NH4OH21065.44­—8Na4B2O7·10H2O—5—3．5—6—豆酪素与降粘剂用量配比例第二章颜料涂布加工纸制备聚乙烯醇胶液可以在溶解桶中进行。如为高水解度的聚乙烯醇，先将聚乙烯醇在冷水（聚乙烯醇：水=1:7～10）中浸泡10～15分钟，并搅拌均匀，使其完全分散和湿润。然后加入次氯酸钠，使之氧化降解，并通汽升温到90±2℃，保温15～20分钟，待其全部溶解变成透明溶液，降温到60℃备用。如为低水解度聚乙烯醇，在低温下溶解性较大，遇水表面立呈半溶解状，粒子互粘成块，影响溶解进行，要特别注意加料速度和温度条件。3、聚乙烯醇胶液的制备第三节涂料的制备第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备淀粉胶液的制备比较简单，一般是先用冷水制成一定浓度的淀粉糊，然后加热升温至某一温度糊化一段时间，再调至所需浓度备用。例如，MS—1涂布变性淀粉胶液的制备方法是：将MS-1变性淀粉加入冷水中，不断搅拌10分钟后加热至≥85℃，糊化20分钟，调好后的淀粉糊液浓度为30%～60%，气刀涂布用浓度可低些，刮刀涂布用则可高些。4、涂布用淀粉胶液的制备第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备先在涂料混合器内加入少许调整水，开动搅拌器，加入白料液（颜料分散液），再加入胶粘剂胶液，然后再加入消泡剂、防腐剂等各种助剂（有利分散、防止泡沫）。加入胶乳和缎白之前应先用干酪素胶液分别与它们充分分散然后再和主颜料混合，最后加调整水稀释到浓度。过程中不断搅拌，注意不应带入空气。涂料制备完毕后，要经180～200目筛过滤，放入涂料贮存桶中备用。一般配好后应在3～4小时内用完，以保涂料新鲜。（四）涂料的混合调制第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备三、涂料制备设备（一）颜料分散与研磨设备（二）胶粘剂溶解设备（三）涂料混合设备（四）涂料的筛选、贮存和输送供应设备第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备颜料粒子未达到要求，需放入分散研磨设备中进一步研磨、分散。研磨和分散的设备有砂磨机、球磨机和胶体磨。国外还应用微波、超声波或气流粉碎等先进技术来处理。砂磨机特点：优点：占地面积小，操作简单，生产连续，效率高等。缺点：保养维护时间较多；并且，由于珠子大小不一，外形又不太圆，故大粒子数量较多；对原料中带来的细砂粒，其研磨粉碎作用比球磨差，因而对原料质量要求较高。（一）颜料分散与研磨设备第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备由一个带夹套的钢筒体和铸钢质的立式搅拌器所组成。筒的夹层是给水循环冷却用的，以控制温度、稳定粘度、防止搅轴受热变软。在搅轴上有七、八个喇叭形搅拌翼。筒内盛有玻璃珠或陶瓷珠，作为研磨介质。砂磨机结构第三节涂料的制备第二章颜料涂布加工纸第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备工作原理：工作时，经尼龙筛(约150目)过滤的颜料混合悬浮液被颜料泵从筒底送入筒中，这时高速旋转(1460r／min)的搅叶强烈搅动玻璃珠或陶瓷珠球，混在其中的高岭土和碳酸钙因而受到研磨珠剧烈的摩擦和挤压，因而使颜料粒子群被分散和磨细，研细，分散后的悬浮液从筒体上部经尼龙滤砂网流出(研磨珠被隔离在网内)。贮存在贮存桶中。如果还要再磨，可串联两台或多台砂磨机来使用。第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备胶粘剂一般可在混合器中直接溶解，产量大的工厂可使用专门设备进行溶解：即使用蒸汽夹套溶解桶，桶体由不锈钢板制得，内有搅拌器,桶底有倾斜面，出料口安装在桶底最低处。（二）胶粘剂溶解设备第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备1、KadyMill搅拌器该设备设有特殊的搅拌装置，能在短时间内完成分散、混合作用。搅拌部件是由转子、定子、上下螺旋桨构成。罐体夹层通水冷却。（三）涂料混合设备第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备2.芬兰Jylaraisio公司JM型系列涂料混合机:1.3~15.2m31-筒体2-搅轴3-定轮支撑管4-桨叶5-产柱6-横梁7-蒸汽管8-出料口9-动叶轮10-定叶轮第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备3.法国Cellier公司

C型涂料混合机第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备选取筛子的原则是：筛选能力大；筛选装置易清洗；筛的破损小；筛的互换、修补简便；不易产生故障；排渣方便。（四）涂料的筛选、贮存和输送供应设备第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备国内目前使用的是振框式筛和振动式圆筛，筛网材料有尼龙、聚酯、不锈钢和铜网等。振动式筛结构简单，制造方便，清洗和维修也方便。—适应低浓度、低粘度涂料的筛选。适用于高浓度、高粘度物料的筛选装置，具有代表性的是Sweco筛、Kason筛和Celco筛。第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备Sweco型筛选机

1-固定电机螺栓2-筛布3-环箱4-上筛框5-下出料口6-好料7-电机8-底座9-上出料口（渣）10-上压铊11-中筛框12-平台13-弹簧14-下压铊15-压铊相位调节机构可两段或两段以上筛选，网目依次增加第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备Ronningen筛，具有在线过滤的特征，一般安装在涂布机之前，适于处理高浓度（含固量最大70%）高粘度（最大70Pa.s）的涂料。不直接与空气接触，所以涂料不产生泡沫。第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备四、涂料的制备指标（一）涂料的颜料容积比（二）涂料的固体物含量（三）涂料的pH值（四）涂料的保水性（五）涂料的流平性（六）涂料粒子的带电特性第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备颜料容积比，又称涂料体积比，是指涂料中颜料容积对涂料总容积之比。颜料容积比=颜料容积比是影响涂料流动特性的主要因素之一。容积比越大，颜料粒子间的影响越大，对涂料流动性影响也越大。（一）涂料的颜料容积比第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备涂料固体物含量是指涂料中各主要成分的绝干总量与涂料液总质量的百分比：固含量高，含水量就低。有利于减小干燥负荷，从而可节能提速。涂料固含量一般为30%～70%，其中30%～50%为低固含量，50%～70%为高固含量。现在又把固含量大于65%的涂料称为高浓涂料。固含量越高，流动性越差。因此，调制高浓低粘涂料是当前重要的研究课题。涂料固含量=（二）涂料的固体物含量第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备各种涂布方式的固含量和涂料粘度要求涂布方式固含量/%粘度/mPa·s涂布量/(g/m2)气刀计量棒刮刀30~4035~5550~6025~50050~5001000~400010~303~78~15第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备调制好的涂料液，其pH值应保持在8～9的范围，这样其粘度适中，涂料的流动性和稳定性，粘结力以及涂布纸的质量和稳定性能较好。如果pH值较低，会使涂料中的蛋白质胶粘液粘度增大，从而导致涂料的流动性和稳定性变差。而pH值高于10，会加速蛋白质类胶粘剂的降解。可以用碱、酸和粘度调整剂来调节其pH值使之达到要求的范围。（三）涂料的pH值第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备涂料保水性是指涂料保持其自身水分的能力。在涂布过程中，由于涂料与纸基间的水分差而引起水的迁移，先是水向纸基扩散，干燥过程中又向涂层表面移动。水迁移过多，造成涂层胶粘剂的减少和分布不匀，从而影响涂层强度和性质。涂料保水性是决定这种迁移的重要质量指标。（四）涂料的保水性第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备

影响涂料保水性的因素有很多。与涂料中各组分的亲水能力有关，亲水能力强，涂料保水性高。例如：干酪素、豆酪素，羧甲基纤维素、羟乙基纤维素，聚乙烯醇，丙烯酸等作为涂料胶粘剂，涂料的保水性都较好。淀粉的保水性较低，但经变性后的淀粉，亲水性增大，涂料保水度也提高了。合成胶乳是憎水性胶体，如果用量较大，其涂料保水性就不好。第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备颜料的种类和粒度对涂料保水性也有影响。颜料的水化度越高，含水量就越大，粒度越小，水化度也越高，所制成的涂料的保水度也越高。颜料粒度过细，亲水性高分子胶粘剂过多，其保水性过高又导致涂料的粘度过高，将使涂料液不易渗入纸页，影响涂层与纸页的粘结强度，且不利于涂层的干燥。相反，过低的保水性，会使涂料液的水分过多渗入原纸而降低其湿强度。涂料液涂于纸面时，由于表面张力作用使涂布面逐渐形成平整、光滑和均匀的涂料面的特性称之为涂料的流平性。涂布上料时，总会产生一些条痕，如涂料的流平性好，经过一定时间可自行流平，使条痕消失。如在液层塑化前，涂层不能流平，也就得不到平整涂布面。（五）涂料的流平性第二章颜料涂布加工纸第三节涂料的制备第二章颜料涂布加工纸流平的推动力是表面张力，它有使涂层表面积收缩至最小的趋势。涂料粘度低而易于流动，涂布量大而不易立即失水增浓，表面张力大，都有利于流平。第