涂布工藝技術(shù)

1、涂布工藝配方技術(shù)一、 涂布工藝配方1.1涂布工藝配方是涂布工藝的核心。一種配方工藝的好壞優(yōu)劣跟很 多因素有關(guān)：產(chǎn)品的定位，客戶(hù)的需求，設(shè)備的條件，原料的選擇等 等。因此去評(píng)價(jià)一組配方，需要從具體實(shí)踐出發(fā)，作出客觀的分析。1.1 欲設(shè)計(jì)一個(gè)合適的涂料配方式，必須考慮下列幾個(gè)因素：涂布原紙的特性；涂布紙成品的最終使用需求； 涂布廚房配制設(shè)備的能力； 涂布機(jī)的型式與涂布方式。1.3涂料配方種類(lèi)繁多，不同的紙廠有各自獨(dú)特的秘方。其配方隨涂 布紙性質(zhì)要求、原紙性質(zhì)以及涂布設(shè)備之不同而各有所異，表現(xiàn)在 原料的選擇、配比、涂布量以及涂料的固含量、粘度等等方面。二、涂料的組成2.1涂料是由顏料、膠粘劑、輔助添

2、加劑和水四大要素所組成的。顏 料是主體，在涂布中扮演的功能是提供填充，遮蓋力，并左右著涂布 紙的光澤、白度及油墨吸收性；膠粘劑將顏料粒子相互粘結(jié)并將其牢 固于紙面，形成平滑的涂布層；輔助膠粘劑、添加劑則促使涂料配置 與涂布操作順利，并改善涂料性能，使其具有良好的流動(dòng)性，滲透性, 協(xié)助涂料均勻地分布于紙面。2.2涂布顏料，常用的有:品種優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)重質(zhì)碳酸鈣白度、流動(dòng)性膠粘劑需量低光澤低，遮蓋力差輕質(zhì)碳酸鈣白度、油墨吸收、不透明度流動(dòng)性差，膠粘劑需量高凡_l光澤、平滑流動(dòng)性較差煨燒瓷土白度、不透明度流動(dòng)性差、價(jià)格高tio2白度、不透明度價(jià)格昂貴，膠粘劑需量高緞白1光澤、平滑、不透明度 1流動(dòng)性差、膠

3、粘劑需量高塑性顏料光澤、松緊度：價(jià)格貴12.3 膠粘劑：常用的膠粘劑主要有羧基丁苯膠乳，聚醋酸乙烯，丙烯酸酯等合成膠乳，根據(jù)紙張性質(zhì)及用途的不同，包裝及印刷用的涂布紙板均使用竣基丁苯膠乳（即sbr）乍為涂布用膠粘劑。由于合成膠乳不能提供良好的保水性，所以在涂料配方中除以合成膠乳作為粘結(jié)劑的主體之外，還必須添加其它的輔助膠粘劑，如 cmc ，淀粉酪素與大豆蛋白， pva 等等。2.4 輔助添加劑分散劑：聚丙烯酸鈉鹽、聚磷酸鹽；消泡劑：醇類(lèi)或醚酯類(lèi)；潤(rùn)滑劑：硬脂酸鈣乳液；抗水劑：三聚氰氨甲醛樹(shù)酯，尿醛樹(shù)酯等；增白劑：二氨基二磺酸衍生物等。三、 涂布配方的設(shè)計(jì)3.1 事實(shí)上，每一個(gè)涂料配方都有著其設(shè)

4、計(jì)的獨(dú)特性與均衡性，我們可以從多方面去分析，比較。3.2 涂布配方中所使用的顏料3.2.1 如前所述， 我們列舉了七種常用的涂布顏料， 每種顏料均有其優(yōu)劣性。設(shè)計(jì)配方時(shí)要從涂布顏料的功能、應(yīng)用技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益三方面去考慮，另外來(lái)源供應(yīng)方面也應(yīng)考慮在內(nèi)。3.2.2 瓷土與碳酸鈣是目前使用最為普遍的涂布顏料：（ 1 ）瓷土，其礦藏是由花崗巖或凝灰?guī)r經(jīng)常年累月風(fēng)化沉積而形成的，主要成分式硅酸鹽化鋁（ai2o3 2sio2 2h2o）。造紙工業(yè)用的瓷土主要產(chǎn)自美國(guó)的喬治亞州，英國(guó)的康威爾區(qū)及巴西的北部地區(qū)；我國(guó)的茂名地區(qū)也盛產(chǎn)瓷土，但由于礦藏是殘余礦（一次瓷土），含沙粒、云母、管狀巖洛石、明礬石等雜質(zhì)較

5、多，僅適用于燒制瓷器，而用作涂布顏料，則存在著流動(dòng)性差、雜質(zhì)含量高、生產(chǎn)工藝水平低、涂布效果差等缺陷，目前還無(wú)法替代進(jìn)口瓷土。（ 2 ）涂布白板紙所使用的瓷土必須是很精細(xì)的產(chǎn)品，瓷土粒子的大小、形狀、粒徑分布、表明性能影響著涂料的流動(dòng)性、保水性、分散性以及涂層的平滑度、光澤度、油墨受理性、遮蓋能力等。我們?cè)谠O(shè)計(jì)涂料配方時(shí)，可把性能較差的茂名瓷土用于底涂作為填充打底，而將優(yōu)質(zhì)的進(jìn)口瓷土用于面涂，使瓷土既能提供良好的印刷適性，又體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)效益。( 3)碳酸鈣是一種來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉的原料，由于其白度高，流動(dòng)性好，適宜配制高固含量的涂料，膠粘劑的需求量低，能改善涂層的油墨吸收性而廣泛應(yīng)用于造紙涂布上

6、。目前歐洲從節(jié)省干燥能源與經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，典型的底涂涂料配方中已100%使用碳酸鈣；只有在面涂涂布中，為提高涂布紙的光澤度于平滑度，才配加一定比例的瓷土。( 4 )碳酸鈣本身是一種低廉優(yōu)質(zhì)的顏料，但是由于國(guó)內(nèi)碳酸鈣行業(yè)發(fā)展緩慢，生產(chǎn)廠家的技術(shù)水平不高，產(chǎn)量低，目前大多停留在5 萬(wàn)噸的規(guī)模以下，無(wú)法形成規(guī)模效益，自身無(wú)法對(duì)碳酸鈣的生產(chǎn)應(yīng)用深入地研究開(kāi)發(fā)， 導(dǎo)致產(chǎn)品上不了檔次， 生產(chǎn)成本高， 質(zhì)量不穩(wěn)定，從而限制了碳酸鈣在國(guó)內(nèi)涂布紙上的應(yīng)用。( 5 )兩年多來(lái)，我們先后對(duì)國(guó)內(nèi)十余家碳酸鈣廠家造紙涂布用刮刀級(jí)碳酸鈣產(chǎn)品進(jìn)行了分析比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大多存在這樣或那樣的問(wèn)題，如： (1)篩余物太高，流動(dòng)性差

7、：浙江、湖南； (2)貯存困難，運(yùn)輸成本高； ecc 蕪湖工廠、恩平廣平化工； (3)成本高，干燥中存在“假絮聚”現(xiàn)象： 上海大恒、唐山天盈； (4)產(chǎn)品質(zhì)量低劣，上不了檔次：四川寶興、湛江泰和等。(6)造紙涂布工藝對(duì)caco 3 的需求是： 質(zhì)優(yōu)滿足使用要求；價(jià)廉降低涂布成本；穩(wěn)定可靠確保涂布紙的質(zhì)量；快捷方便的供應(yīng)保障生產(chǎn)的連續(xù)性。為滿足這些要求，唯有采取現(xiàn)代大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的概念，為涂料生產(chǎn)配屬碳酸鈣研磨車(chē)間，免去干燥、包裝、運(yùn)輸、再分散等諸多環(huán)節(jié)，節(jié)省能源、人力、物力的浪費(fèi)，以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和綜合效益。據(jù)悉，目前在寧波、鎮(zhèn)江、常州，由印尼金光、金鷹集團(tuán)投資興建的大規(guī)模紙廠均已著手籌

8、備碳酸鈣的附屬加工廠，采取合資合作的方式，為涂布紙的生產(chǎn)作配套。3.2.3 特殊顏料：煅燒瓷土、輕質(zhì)碳酸鈣、塑性顏料等。(1) 瓷土與碳酸鈣是涂料配方中一種固定的標(biāo)準(zhǔn)成分，但是，隨著涂布紙品質(zhì)要求的不斷提高， 對(duì)特殊顏料的研究應(yīng)用已成為當(dāng)今潮流。由于特殊顏料能夠良好的遮蓋性、可塑性、油墨受理性、高光澤與平整性， 彌補(bǔ)了瓷土、 碳酸鈣的許多不足之處， 因而越來(lái)越受青睞。 但是特殊顏料價(jià)格昂貴， 來(lái)源有限， 一般只是配合瓷土、碳酸鈣使用，添加范圍在5-25% 以?xún)?nèi)。(2) 采用煅燒的辦法生產(chǎn)多孔的結(jié)構(gòu)瓷土，能提高顏料對(duì)光的散射系數(shù)， 因而煅燒瓷土有較高的不透明度， 白度， 良好的油墨吸收性能， 可

9、作為tio2 的代替品。 但由于價(jià)格高(是普通瓷土的兩倍)以及流動(dòng)性差， 所以添加量一般在 5-10%之間。 目前煅燒瓷土已被廣泛使用于涂布紙上。(3) 輕質(zhì)碳酸鈣又稱(chēng)之為沉淀碳酸鈣，是通過(guò)煅燒石灰石，采用化學(xué)沉淀的方法而生成的碳酸鈣，其均一的粒子形狀與粒徑分布，高白度與優(yōu)良的吸收油墨性能而使涂布紙?bào)w現(xiàn)出良好的印刷適應(yīng)性。 據(jù)了解， 在日本涂布紙板業(yè)內(nèi)， 涂料中添加一定比例的輕質(zhì)碳酸鈣已成為一種固定的模式， 是必不可少的涂布顏料。 如同煅燒瓷土一樣，價(jià)格高與流動(dòng)性差也限制著輕質(zhì)碳酸鈣的使用量。(4) 塑性顏料完全是一種有機(jī)聚合物，主要成分聚苯乙烯，由于其比重小， 具有熱可塑性， 涂層內(nèi)部填充有

10、機(jī)塑性顏料時(shí)， 粒子間會(huì)產(chǎn)生均一空隙， 因而獲得蓬松的涂層與良好的壓光效果， 同時(shí)能改善真空包裝性、 油墨受理性， 賦予高的印刷光澤度及平整性等能等等。 塑性顏料作為目前最先進(jìn)的涂布技術(shù)之一， 在寧波中華，珠海紅塔等紙機(jī)上已有應(yīng)用實(shí)例。3.3 羧基丁苯膠乳是紙張涂布用的主要膠粘劑：3.3.1 涂布對(duì)膠乳的品質(zhì)要求：(1) 使用方便，配制時(shí)與涂料其它組分相溶性好；(2) 性能安定，低起泡性，膠料不會(huì)析出；(3) 配制涂料時(shí)具有良好的分散性，流動(dòng)性，保水性；(4) 涂布時(shí)有良好的耐水性，能減少膠粘劑遷移，不會(huì)造成壓光輥背輥污染，具有防脫塵性與耐粘封性；(5) 優(yōu)良的接著強(qiáng)度(干、濕拉毛強(qiáng)度) ；(

11、6) 涂布紙?bào)w現(xiàn)出良好的印刷適應(yīng)性：光澤度、平滑性、油墨干燥性，吸墨性、耐溶劑性；(7) 上光適應(yīng)性、耐光性、真空包裝性、食品醫(yī)包裝安全性等3.3.2 由于膠乳對(duì)涂布紙板的性能影響十分廣泛，因而膠乳的選型與配比必將成為涂布工藝配方研究的重點(diǎn)。目前在國(guó)內(nèi)供應(yīng)市場(chǎng)上主要有臺(tái)灣久聯(lián)、南帝、上海巴斯夫、 dow 氏、法國(guó)羅拉普朗克， 韓國(guó) hansol 等幾家， 這些膠乳供應(yīng)商出產(chǎn)的幾十種品牌不同性能的膠乳在紙張涂布應(yīng)用上各有千秋，如何選擇，關(guān)鍵還在于膠乳的應(yīng)用技術(shù)上。3.3.3 涂布原紙的性質(zhì)、涂布設(shè)備的特點(diǎn)，以及對(duì)成品紙性能的要求，體現(xiàn)出在某一特定條件下的特殊性與客觀性；因此，如何去適應(yīng)具體的環(huán)境

12、條件，滿足各種特殊的要求，就成為衡量膠乳性能的標(biāo)尺，而這種好壞只是特定的、相對(duì)的：品種久聯(lián) ta-617ta-618南帝 nx-267ahansol s-104a特性 性能均衡，粘結(jié)力強(qiáng) 改善油墨受理性，提高強(qiáng)度弱點(diǎn)油墨吸收性較低粘結(jié)強(qiáng)度高價(jià)廉， 粘結(jié)力油墨吸收性差， 光澤低性能不均衡， 印刷適應(yīng)性差粘結(jié)強(qiáng)度低，油墨吸收性差油墨吸收性差粘結(jié)強(qiáng)度低， 用量高上海 basf sd-615 高光澤，價(jià)廉dow dl951 性能均衡dl639高光澤3.4 輔助膠粘劑對(duì)涂布性能的影響：研究表明： cmc 是目前最適宜的保水劑，其操作簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，較好地滿足了涂布要求。淀粉價(jià)格低廉，能替代一部分膠乳，但

13、是由于目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有合乎要求的涂布淀粉，基本上仍依賴(lài)進(jìn)口；另外使用淀粉時(shí)需要復(fù)雜的蒸煮設(shè)備，防護(hù)也成問(wèn)題。至于pva、酪素丙烯酸共聚物、大豆蛋白等輔助膠粘劑由于供應(yīng)、來(lái) 源等方面的問(wèn)題，在此不一一敷述。3.5 抗水劑 (耐水化劑)添加的目的是：當(dāng)涂布紙?jiān)谄桨逵∷r(shí)，涂層多次與水接觸，由于部分接著劑在水中是可溶的，因此造成出現(xiàn)所謂的濕拉毛現(xiàn)象，抗水劑又稱(chēng)之為交聯(lián)凈化劑，添加的目的是使涂層內(nèi)可溶的接著劑交聯(lián)固化而取得抗溶性?？顾畡┑姆N類(lèi)有：(1) 二醇： ph 范圍適應(yīng)性差，易發(fā)生變黃；(2) 三聚氰氨甲醛樹(shù)酯 mf ：會(huì)有甲醛析出； 尿素甲醛樹(shù)酯uf:活性強(qiáng)，對(duì)涂料的粘度有影響；(4)鑄鹽zro-:初期耐水性佳，但涂料極不安定。3.6 潤(rùn)滑劑能促使涂料的流動(dòng)性，增進(jìn)涂料的平滑，減少壓光時(shí)脫層、剝裂以及裁切時(shí)的掉毛、掉粉，目前常用的潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣乳液。3.7 光學(xué)增白劑