一种用于无面浆涂布纸底涂、中涂和面涂的涂料
技术领域
本发明涉及一种用于无面浆涂布纸底涂、中涂和面涂的涂料。
背景技术
目前市场上的灰底白板涂布纸面浆定量通常为10-70g/m2才能满足使用要求,底涂、中涂和面涂涂料配方通常采用重质碳酸钙、高岭土、胶乳和水复配而成。其中重质碳酸钙晶型不规则,不透明度差,用量过大会造成涂布纸的光泽度低、纸面粗糙,油墨吸收性差,水洗高岭土虽然粒度细,可提高纸面光泽度,但其白度低,用量过大会造成纸张的白度降低,而且价格高,使纸的生产成本提高。另外普通底涂、中涂和面涂涂料遮盖性差,如没有面浆会造成涂布纸纸面发花,不匀。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷,提供一种用于无面浆涂布纸底涂、中涂和面涂的涂料,以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的用于无面浆涂布纸底涂、中涂和面涂的涂料的组分和质量份包括:
复合白色颜料 10~60质量份
重质碳酸钙 40~90质量份
胶乳 10~20质量份
水 25~45质量份
所述重质碳酸钙最好是粒径小于2微米的颗粒占总体积的50~95%的重质碳酸钙。例如用中国专利CN1800268A公开的方法制备的重质碳酸钙,或者采用上海东升新材料有限公司生产的GX-GCC D95涂布用重质碳酸钙。
所述胶乳选自丁苯胶乳、苯丙胶乳、羧基丁苯胶乳或丙烯酸胶乳;
所说的复合白色颜料为包括二氧化钛颗粒内核和包裹在二氧化钛颗粒内核外的碳酸钙颗粒外壳的复合材料,其中碳酸钙壳层的含量占复合白色颜料总质量的10~90%,壳层的厚度为5~250nm。制备方法在中国专利CN1935906A中有详细的报道,该专利公开了例如(但不限于)如下的制备方法:
1)将平均粒径0.2~0.5μm的锐钛型钛白粉50kg、去离子水33~450kg加入1m3反应釜中,配制成10~60%质量固含量的二氧化钛浆料,加入250~750g六偏磷酸钠,同时用50~200g/L氢氧化钠溶液调节pH值到7~12,充分搅拌均匀;
2)在两个加料罐中分别加入硝酸钙82~164kg、碳酸钠53~106kg,然后分别加去离子水至总体积达到0.2~0.4m3。
3)在1~10小时内同时向反应釜中加入硝酸钙溶液和碳酸钠溶液,保持快速搅拌,使生成碳酸钙粒子并沉积在钛白粉颗粒表面形成牢固而均匀的壳层;
4)所得悬浮液经过滤洗涤干燥得含钛白粉质量含量33~50%的复合白色颜料。
本发明的用于无面浆涂布纸底涂、中涂和面涂的涂料的组分中,还可以包括高岭土0.001~50质量份;
所说高岭土为水洗高岭土或煅烧高岭土,其中水洗高岭土占高岭土重量百分比的70~100%,煅烧高岭土占高岭士重量百分比的0~30%。水洗高岭土和煅烧高岭土采用常规市售产品。例如上海鑫贵源化工有限公司提供的粒径小于2微米的颗粒占总体积的70~90%煅烧高岭土,兖矿北海高岭土有限公司提供的粒径小于2微米的颗粒占总体积的70~90%造纸用高岭土;
本发明的用于无面浆涂布纸底涂、中涂和面涂的涂料的组分中,还可以包括0.5~2.0质量份的分散剂,所说的分散剂选自多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚丙稀酸钠、三乙醇胺、硬脂酸酰胺或聚丙稀酰胺;
本发明的用于无面浆涂布纸底涂、中涂和面涂的涂料的组分中,还可以包括0.5~1.5质量份的润滑剂,所说的润滑剂选自氧化聚乙烯蜡或硬脂酸钙;
本发明的用于无面浆涂布纸底涂、中涂和面涂的涂料的组分中,还可以包括0.1~1.0质量份的抗水剂,所说的抗水剂是聚酰胺聚脲素树脂;
本发明的用于无面浆涂布纸底涂、中涂和面涂的涂料的组分中,还可以包括0.1~0.5质量份的杀菌剂,所说的杀菌剂选自异噻唑啉酮和有机含氮化合物;
本发明的用于无面浆涂布纸底涂、中涂和面涂的涂料的组分中,还可以包括0.1~0.6质量份的羧甲基纤维素钠。
本发明的用于无面浆涂布纸底涂、中涂和面涂的涂料的组分中,还包括使产物的pH为8.5-9.5的pH调节剂,pH调节剂选自氢氧化钠或氨水。
本发明的用于无面浆涂布纸底涂、中涂和面涂的涂料的制备方法为常规的方法,将水、复合白色颜料、重质碳酸钙和分散剂和高岭土,在转速为3000~5000转/分钟下,分散5~20min;
然后加入羧甲基纤维素钠,再分散5~20min,加入胶乳,分散2~10分钟;
然后加入加润滑剂、抗水剂,加pH调节剂调节pH值至8.5-9.5,加入杀菌剂,搅拌分散5~15分钟,获得用于无面浆涂布纸底涂、中涂和面涂的涂料。
本发明的无面浆涂布纸底涂、中涂和面涂涂料遮盖性能好,亮度高,能够提供均一的遮盖、均一的色调,大幅度改善纸面的匀度、平滑度、白度、不透明度、印刷适印性等指标,具有良好的表面效果;且能够使无面浆涂布纸达到有10-70g/m2面浆涂布纸的产品质量,实现节能降耗。用复合白色颜料取代大部分或全部高岭土,可在不降低纸张平滑度的前提下提高纸张白度,增强不透明度。选用粒径小于2微米的颗粒占总体积的50~95%的重质碳酸钙可进一步提高涂布纸的白度和不透明度,提升涂布纸品质。
具体实施方式
实施例中,如无特别说明,组分均为质量份。
实施例1
复合白色颜料的制备方法:
1)将平均粒径0.3μm的锐钛型钛白粉50kg、去离子水50kg加入0.5m3反应釜中,配制成50%质量固含量的二氧化钛浆料,加入750g六偏磷酸钠,同时用200g/L氢氧化钠溶液调节pH值到8,搅拌均匀;
2)在两个加料罐中分别加入硝酸钙82kg、碳酸钠53kg,然后分别加去离子水至总体积达到0.2m3。
3)在1小时内同时向反应釜中加入硝酸钙溶液和碳酸钠溶液,保持快速搅拌,使生成碳酸钙粒子并沉积在钛白粉颗粒表面形成牢固而均匀的壳层;
4)所得悬浮液经过滤洗涤干燥得含钛白粉质量含量50%的复合白色颜料。
其中:碳酸钙壳层的含量占复合白色颜料总质量的50%,壳层的厚度为50nm。
实施例2~3
实施例2,3的复合白色颜料均为实施例1的产物。
底涂涂料配方:
实施例2中,重质碳酸钙是粒径小于2微米的颗粒占总体积的50%的重质碳酸钙。
实施例3中,重质碳酸钙是粒径小于2微米的颗粒占总体积的95%的重质碳酸钙。
制备方法如下:
将325目重质碳酸钙粉与水按重量百分比2∶1混合,制成重质碳酸钙浆料;在上述浆料中加入占重质碳酸钙粉重量百分比2%的表面处理剂磺化脂肪酸甲酯,进行搅拌;将搅拌后的浆料放入湿式超细剥片机内进行多级剥片,制得重质碳酸钙浆料,其粒径小于2微米的颗粒占总体积的50%。
实施例4~5
中涂涂料配方:
实施例4中,重质碳酸钙是粒径小于2微米的颗粒占总体积的60%的重质碳酸钙。
实施例5中,重质碳酸钙是粒径小于2微米的颗粒占总体积的90%的重质碳酸钙。
复合白色颜料中:碳酸钙壳层的含量占复合白色颜料总质量的90%,壳层的厚度为250nm。
制备方法同实施例2。
实施例6~7
面涂涂料配方:
煅烧高岭土 |
50 |
20 |
30 |
羧基丁苯胶乳 |
13.5 |
13.5 |
13.5 |
水 |
35 |
35 |
35 |
实施例6中,重质碳酸钙是粒径小于2微米的颗粒占总体积的60%的重质碳酸钙。
实施例7中,重质碳酸钙是粒径小于2微米的颗粒占总体积的90%的重质碳酸钙。
复合白色颜料中:碳酸钙壳层的含量占复合白色颜料总质量的10%,壳层的厚度为5nm。
制备方法同实施例2。
涂料性能指标:
涂布实验检测结果:
纸种为250g/m2无面浆涂布灰底白板纸。涂布方法为:所述的无面浆灰底白板纸从上到下所用浆料及定量分别为:衬浆(废纸脱墨浆)20-40g/m2、芯浆(废纸浆)120-150g/m2、底木浆30-50g/m2;在造纸机中生产出原纸,将原纸正面层进行三次刮刀涂布,底涂10-20g/m2、中涂8-15g/m2、面涂7-12g/m2,正面三次涂布总量控制在35g/m2以内。涂布后进行热风干燥,温度100-150℃,干燥后采用软辊压光机进行压光,调节水分进入卷曲部即为成纸。
涂布纸的各项指标的检测方法按照如下标准执行:
GB/T10335.4-2004涂布纸和纸板涂布白纸板;GB/T450纸和纸样试样的采取;GB/T2828逐批检查计数抽样程度及抽样表(适用于连续批的检查);GB/T10739纸、纸板和纸浆试样处理和试验的标准大气条件;GB/T7974纸、纸板和纸浆亮度(白度)的测定(漫射/垂直法);GB/T456纸和纸板平滑度的测定(别克法);GB/T8941.3纸和纸板镜面光泽度测定法(75°角测定法);GB/T2679.9纸和纸板粗糙度的测定(印刷表面法);GB/T12911纸和纸板油墨吸收性的测定法;GB/T2679.15纸和纸板印刷表面强度的测定(电动加速法);GB/T12032纸和纸板印刷光泽度印样的制备。
从涂布实验检测结果看,采用本发明无面浆涂布纸底涂、中涂和面涂涂料涂布的灰底白板纸,白度、平滑度、粗糙度、光泽度、印刷光泽度、油墨吸收性和表面强度均与有面浆灰底白板纸相当。