CN102812184A - 印刷用涂布纸的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供通过喷涂制造具有良好的印刷品质的印刷用涂布纸的方法。具体来说，通过以下方法制造印刷用涂布纸，所述方法是在原纸的至少单面具有1层以上涂布层的印刷用涂布纸的制造方法，包含以下工序：制备喷涂液的工序，所述喷涂液是含有颜料和包含淀粉类的粘合剂的涂布液，（a）含有全部粘合剂中30～100重量%的所述淀粉类，且（b）在30℃、100rpm测定的B型粘度为300mPa·s以下；喷涂该涂布液形成最外涂布层的工序。
Description
技术领域
本发明涉及通过喷涂制造可以得到良好印刷品质的印刷用涂布纸的方法。
背景技术
一般来说，印刷用涂布纸是在原纸上涂布以颜料和粘合剂作为主成分的颜料涂布液后进行干燥而制造的，根据涂布液的涂布量、涂布纸的加工方法，分为铸涂纸、铜版纸、涂布纸、微涂布纸等。这些印刷用涂布纸实施多色印刷或单色印刷，作为传单、宣传册、海报等商业用印刷物、或者作为书籍、杂志等出版物广泛使用。近年来，彩色胶版印刷普及，也比以往更加重视印刷用涂布纸的印刷面感、印刷光泽度等印刷品质。
作为将颜料涂布液涂布在原纸上的方式，一般可举出刮刀方式、辊转印方式。刮刀涂布方式能够在纸上平坦地涂布涂布层，可以得到高平滑且高白纸光泽度的涂布纸。然而，对于刮刀涂布方式而言，由于是涂布液在通过刮刀时受到压力而被挤入原纸内的使原纸表面的凹凸平坦化的涂布方式，因此为了完全覆盖原纸的纤维需要很多涂布量。尤其是在形成与原纸相接的涂布层时涂布必要以上的涂布液，在谋求纸的轻量化时是不理想的。另外，由于原纸与刮刀接触而产生条纹、发生断纸。辊转印方式能够得到沿原纸表面的凹凸的涂布层，与刮刀方式相比能够将涂布量抑制得很低。然而，该涂布方式存在在高速涂布时产生雾化的问题，很难说充分应对近年来抄纸机、涂布机的高速化。另外，在涂布量少时，难以充分覆盖原纸。
在这样的状况中，近年来，在纸浆的领域，提出了喷涂方式作为新的涂布方式。所谓喷涂方式，是利用例如称为无空气喷涂的单流体喷嘴将待涂布的涂布液吹送至纸的表面来涂布纸的方式。该方式的特征在于以下方面：原纸与涂布头不接触，涂布时对原纸的负荷少。因此，与以往的涂布方式相比，能够进行高速涂布，不会引起由原纸与涂布头接触而产生的问题，可以得到良好的操作性。另外，由于是轮廓涂布方式，因此与刮刀涂布、辊转印涂布相比能够以少的涂布量覆盖原纸。这样喷涂方式与以往的涂布方式相比能够实现高效率的涂布。
然而，与刮刀方式、辊转印方式相比，喷涂方式沿原纸表面的凹凸形成涂布面，因此印刷面感等印刷品质差，作为涂布纸的制造方法，很难说已充分研究了其运用方法。例如，虽然公开了仅通过喷涂设置1层以上涂布层的具有高白纸光泽度且低透气度的胶版印刷用涂布纸的制造方法（参照专利文献1），但仅凭该方法，即使通过压光处理等得到高白纸光泽度，也无法改善由原纸的凹凸导致的印刷后的面感恶化。
另外，对于喷涂方式而言，由于从小的喷雾喷嘴喷出涂布液，因此需要降低涂布液的粘度。例如，专利文献1中指出，从确保涂布液的流动性和光泽的观点出发，优选尽可能控制淀粉之类的水溶性粘合剂的使用，而使用水分散性乳胶作为粘合剂。这样，对于以往的喷涂的涂布液而言，一般使用乳胶作为粘合剂。然而，对于这样的涂布液而言，保水性降低，涂布液沉入原纸，覆盖性降低，其结果印刷面感、印刷光泽度降低。另外，在使涂布液浓度降低而低粘度化时，也由于涂布液的保水性降低、表面的覆盖性降低而使印刷品质降低。这样，在最外层的涂布中，喷涂并未充分最佳化。
另外，专利文献2和3中公开了将喷雾方式用于多层涂布的底层涂布。它们为了抑制顶层的浸入而将覆盖性良好的喷涂用于底层。但是，由于顶层的涂布使用了刮刀方式等接触型的涂布方式，因此存在产生无法提高抄造速度、刮刀与原纸接触所导致的问题等问题，该专利文献中记载的方法很难说利用了非接触型喷涂的优点。
如上所述，采用以往的喷涂方法，兼顾高速涂布、高操作性与良好的印刷品质是非常困难的。
专利文献
专利文献1：日本特开2005-68614号公报
专利文献2：日本特开2007-10023号公报
专利文献3：日本特开2008-179915号公报
发明内容
鉴于这样的状况，本发明的课题在于通过喷涂制造可得到良好的印刷品质的印刷用涂布纸。
本发明人等进行了深入研究，结果发现，在利用喷涂进行颜料涂布时，为了得到良好的印刷品质，通过高配合淀粉作为粘合剂并且使粘度为适当的范围，能够解决上述课题，从而完成了本发明。
即，上述课题通过以下的本发明来解决：
一种印刷用涂布纸的制造方法，是在原纸的至少单面具有1层以上涂布层的制造方法，包含以下工序：
制备喷涂液的工序，所述喷涂液是含有颜料和包含淀粉类的粘合剂的涂布液，（a）含有全部粘合剂中30～100重量%的上述淀粉类，且（b）在30℃、100rpm条件下测定的B型粘度为300mPa·s以下；
喷涂该涂布液形成最外涂布层的工序。
根据本发明，能够提供使用喷涂可以得到良好的印刷光泽度、印刷面感等印刷品质的印刷用涂布纸的制造方法。另外，根据本发明，还能够以高速进行涂布，生产率提高，进而也能够控制制造成本。
具体实施方式
本发明制备一种喷涂液，并喷涂该涂布液形成最外涂布层，所述喷涂液是含有颜料和包含淀粉类的粘合剂的涂布液，（a）含有全部粘合剂中30～100重量%的上述淀粉类，且（b）在30℃、100rpm条件下测定的B型粘度为300mPa·s以下。本发明能够提供如下的利用喷涂的印刷用涂布纸的制造方法：通过将以往由于粘度上升而避免使用的淀粉类配合于涂布液而提高涂布液的保水性，从而促进涂布液在原纸上的扩展，消除涂布不均，另一方面，为了抑制过度的粘度上升而在颜料中主要使用碳酸钙，并将浓度调整为最适值，从而兼顾高速涂布、高操作性和良好的印刷品质。
[喷涂层]
本发明中，在原纸上形成的涂布层中，通过喷涂形成作为最外侧的涂布层的最外涂布层。所谓最外涂布层，是最远离原纸的涂布层，以下也简称为最外层。喷涂层为1层时，该涂布层为最外涂布层。其它涂布层可以采用喷涂方式以外的方式形成，但如果全部涂布层均用喷涂形成，则可以得到高操作性。只要没有特别说明，则本说明书中所谓喷涂层意思是最外层涂布层。
[喷涂方式]
喷涂方式由于高速涂布适性优异而能够以非常高的效率生产涂布纸。优选涂布速度的范围为1000～3000m/分钟，更优选1300m～3000m/分钟，进一步优选1500～3000m/分钟。通过以1000m/分钟以上、更优选以1500m/分钟以上进行涂布，纸与涂布液碰撞时，由于纸的高速移动而使涂布液中的颜料易于沿纸的表面进行取向，平滑性提高。进而，由于该碰撞而使涂布液变得易于扩展，原纸的覆盖性提高。
喷涂可以以机上、机外中的任一者进行。作为喷雾喷嘴，可以使用空气喷雾、无空气喷雾，无空气喷雾能够对涂布液加压地进行高速喷射，能够通过由涂布膜与大气接触产生的剪切应力而形成细微的涂布液的粒子，使液滴以良好的状态在纸表面扩展。并且，无空气喷雾能够减轻喷嘴前端的污染，因而优选。另外，为了形成更均匀的涂布层表面而提高白纸面感、印刷面感等品质，优选以以下的条件进行喷涂。从喷雾喷嘴喷射涂布液时的压力优选为5MPa（50bar）以上。而压力的上限优选为20MPa（200bar）以下。喷雾喷嘴的直径（内径）优选为0.20～0.60μm，更优选0.30～0.60μm。直径小于该下限时，难以喷出涂布液，直径超过该上限时，变得容易产生液流挂等。与使用直径大的喷嘴以低喷出压进行涂布的情况相比，使用直径小的喷嘴以高喷出压涂布同等涂布量时，印刷面感提高。特别是使用上述喷嘴以上述压力喷涂固体成分浓度为60重量%以下的涂布液时，印刷面感进一步提高。涂布优选隔开间隔设置多个喷雾喷嘴来进行，这时喷嘴前端与纸表面的优选距离为90～110mm。如果偏离该范围，则有产生未涂布部分的倾向，并且，容易产生来自相邻喷嘴的涂布液互相干涉等不良情况，难以得到良好的涂布层表面。
通过喷涂形成且经干燥的涂布层（以下也称为“喷涂层”）的涂布量优选每单面超过3.0g/m2，更优选为6.0g/m2以上。涂布量为3.0g/m2以下时，涂布纸的面感差，因而不优选。另外，涂布量优选为15.0g/m2以下，更优选12.0g/m2以下。涂布量多于15.0g/m2时，纸的重量变重，因而不优选。
[喷涂液中的颜料]
作为本发明的涂布层中使用的颜料，可以使用以往以来作为纸的涂布颜料使用的颜料。作为这些颜料的种类，可举出重质碳酸钙、轻质碳酸钙、粘土、高岭土、滑石、二氧化钛、硫酸钡、硫酸钙、氧化锌、硅酸、硅酸盐、胶体二氧化硅、缎光白等无机颜料；塑料颜料等有机颜料。
另外，从制成涂布液时为低粘度方面、制造成本上的方面出发，优选主要使用碳酸钙，更优选使用重质碳酸钙。重质碳酸钙的含量优选在全部颜料中为50重量%，更优选为90重量%以上，进一步优选为100重量%。
[喷涂液中的粘合剂]
本发明中使用的粘合剂含有淀粉类。所谓淀粉类，是多个α-葡萄糖分子通过糖苷键聚合而成的天然高分子或将其改性而成的。由淀粉保持涂布液的保水性，能够充分覆盖原纸表面。作为具体的淀粉类，可举出氧化淀粉、阳离子化淀粉、尿素磷酸酯化淀粉、羟基乙基醚化淀粉等。淀粉类的含量在全部粘合剂量中为30～100重量%，优选为50～100重量%，进一步优选为60～100重量%。通过使具有提高涂布液的保水性作用的淀粉类在粘合剂中的配合率提高，能够抑制由于涂布液在原纸上扩展之前沉入而产生的涂布不均，提高印刷面感、印刷光泽。另外，通过提高涂布液的保水性，涂布液的脱水量也减少。因此，作为脱水量的优选范围，为100ml以下。然而，上述含量如果少于30重量%，则由于涂布液的保水性差而原纸的覆盖性降低。
作为淀粉类以外的粘合剂，可以使用以往以来用于涂布纸用的粘合剂。作为这些粘合剂，可举出苯乙烯-丁二烯系、苯乙烯-丙烯酸系、乙烯-乙酸乙烯酯系、丁二烯-甲基丙烯酸甲酯系，乙酸乙烯酯-丙烯酸丁酯系等各种共聚物，或者聚乙烯醇、马来酸酐共聚物、丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯系共聚物等合成粘合剂，酪蛋白、大豆蛋白、合成蛋白等蛋白质类，羧甲基纤维素、羟基甲基纤维素、羟基乙基纤维素等纤维素衍生物，可以并用1个以上。
本发明中，喷涂层中的全部粘合剂的合计量相对于颜料100重量份优选为5～30重量份，更优选5重量份以上且小于20重量份。粘合剂的合计量超过30重量份时，涂布液的粘度增高，产生难以通过配管、筛网这样的操作性上的问题、成本上升等缺点。另外，粘合剂的合计量为20重量份以上时，涂布液中所含的颜料比率相对降低，因此存在印刷品质降低的倾向，不优选。粘合剂的合计量小于5重量份时，无法得到足够的表面强度，不优选。即，本发明中，通过使粘合剂的合计量像这样地为一定量以下，能够确保涂布液中颜料的含量。其结果是，与以往的喷涂相比，能够得到印刷面感、印刷光泽度等印刷品质、油墨的着墨性显著提高的印刷用涂布纸。
本发明的涂布液中，可以使用分散剂、增稠剂、保水剂、消泡剂、耐水化剂、染料、荧光染料等通常使用的各种助剂作为助剂。
[喷涂液的粘度]
本发明的喷涂中使用的涂布液的B型粘度为300mPa·s以下。粘度为300mPa·s以下时，得到的印刷用涂布纸的白纸面感、印刷面感提高，进而操作性也良好。粘度高于300mPa·s时，在涂布液与纸碰撞后不在纸表面充分扩展而产生涂布不均等，白纸面感、印刷后的面感差。然而，粘度过低时，覆盖性降低，因此粘度优选30mPa·s以上。涂布液的B型粘度可以使用与其粘度相应的转子以100rpm的旋转速度、在30℃进行测定。
涂布液的粘度主要可以通过涂布液中的固体成分浓度进行调节。本发明中，固体成分浓度优选为70重量%以下，更优选为60重量%以下，进一步优选为50重量%以下。另外，如果考虑得到的涂布纸的品质，则固体成分浓度优选为30重量%以上。固体成分浓度由干燥涂布液时得到的固体成分的量求出。
[原纸]
本发明中使用的原纸含有纸浆、填料和各种助剂。作为纸浆，没有特别限定，可以使用化学纸浆、半化学纸浆、机械纸浆、废纸浆等，可以根据适当的目的分开使用它们。
原纸中使用的填料可以使用轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石、高岭土、粘土、二氧化硅、无定型硅酸盐、氧化钛、合成树脂填料、轻质碳酸钙-二氧化硅复合物等公知的填料。填料在原纸中的配合量没有特别限定，相对于纸浆的干燥重量，可以为3～40重量%左右。
可以根据需要在不损害本发明效果的范围在这些纸料中添加通常在抄纸工序中使用的药品类进行抄纸，例如纸力增强剂、上胶剂、消泡剂、着色剂、膨胀剂、柔软化剂等。
原纸的抄纸方法没有特别限制，可以使用包含顶网等的长网机、圆网机、夹网成型机，通过酸性抄纸、中性抄纸、碱性抄纸方式进行制备。另外，还可以使用采用上胶压榨、门辊涂布机、比尔刮刀等预涂布有淀粉、聚乙烯醇等的原纸等。
作为涂布原纸，可以使用一般的涂布纸中使用的克重为25～400g/m2左右的原纸。从轻量化与品质的平衡的观点出发，涂布原纸的克重优选30～180g/m2，更优选30～80g/m2。
[喷涂层的干燥]
本发明中，在上述原纸或设于原纸上的涂布层上通过喷涂形成湿润涂布层。作为使湿润涂布层干燥的方法，例如可以使用蒸气加热加热器、气体加热器、红外线加热器、电加热器、热风加热加热器、微波、圆筒干燥器等通常的方法。
[压光处理]
本发明中制造的印刷用涂布纸可以通过超级压光机、高温软（softnip）压光机等的压光处理进行平滑化处理。
[印刷用涂布纸的灰分、密度]
本发明中得到的印刷用涂布纸的灰分和密度没有特别限制，为通常的印刷用涂布纸的范围即可。
实施例
以下举出实施例具体地说明本发明，但本发明不限于此。只要没有特别说明，例中的份和%分别表示重量份、重量%。对得到的印刷用涂布纸基于以下所示的方法进行评价。
（评价方法）
（1）印刷面感：使用ROLAND平版印刷机（4色），使用平版印刷用油墨（东洋油墨制HY Unity M），按蓝→红→黄→黑的顺序以8000张/分钟的印刷速度印刷后，对得到的印刷物特别是4色和蓝单色实心印刷部和半色调（50%）印刷部的印刷面感（着墨不均、光泽度不均等）进行目视评价。
◎：非常良好、○：良好、△：稍差、×：差
（2）印刷光泽度：基于JIS P 8142对得到的印刷物的4色实心印刷部的表面进行测定。
（3）△光泽度：对基于JIS P 8142测定的白纸光泽度与印刷光泽度之差进行测定。
（4）操作性：鉴于涂布时的操作性、断纸、条纹等不良情况的发生、生产率等，按以下的基准进行评价。
◎：非常好、○：良好、△：稍差、×：差
（5）动态保水度的测定方法
使用装置名为Kaltec Scientific公司制保水度仪，在30℃、压力0.5Bar、40秒、液量20ml的条件下，使用指定的膜（过滤器）“AA-GWRTest Filters（KALTEC SCIENCE，INC.），GWR420”进行测定。该数值越小动态保水度越高。
[实施例1]喷涂液1的制备
在作为颜料的重质碳酸钙浆料（FIMATEC公司制FMT-90）100份中加入作为粘合剂的碱增粘型苯乙烯-丁二烯共聚物乳胶（玻璃化转变温度-20℃，凝胶含量85%）6份和羟基乙基化淀粉（三和淀粉公司制Ethylex2005）4份后，进一步加入水，得到固体成分浓度为50%的喷涂液1。该涂布液的B型粘度为30mPa·s。
作为涂布原纸，使用含有相对于原纸重量为7%的轻质碳酸钙作为填料、且含有100%的化学纸浆作为制纸用纸浆的克重40g/m2、密度0.7g/cm3的高级纸。
将前述喷涂液1以每单面的涂布量为7g/m2的方式以1500m/分钟的涂布速度使用无空气喷雾机（涂布条件：喷雾加压条件：8MPa（80bar），喷嘴间隔：60mm，喷嘴与纸面的距离：100mm，喷嘴直径：0.5μm）对上述原纸进行两面涂布，接着进行干燥，并使涂布纸水分为6%。
干燥后，进行高温软压光处理，得到印刷用涂布纸。
[实施例2]
制备使喷涂液1的羟基乙基化淀粉（三和淀粉公司制Ethylex2005）的添加量为6份的涂布液，采用与实施例1同样的方法得到印刷用涂布纸。该涂布液的B型粘度为50mPa·s。
[实施例3]
制备使喷涂液1的碱增粘型的苯乙烯-丁二烯共聚物乳胶（玻璃化转变温度-20℃，凝胶含量85%）的添加量为4份、使羟基乙基化淀粉（三和淀粉公司制Ethylex2005）为8份的涂布液，采用与实施例1同样的方法得到印刷用涂布纸。该涂布液的B型粘度为90mPa·s。
[实施例4]
制备使喷涂液1的粘合剂仅为羟基乙基化淀粉（三和淀粉公司制Ethylex2005）16份的涂布液，采用与实施例1同样的方法得到印刷用涂布纸。该涂布液的B型粘度为300mPa·s。
[实施例5]
制备使喷涂液1的固体成分浓度为48%的涂布液，采用与实施例1同样的方法得到印刷用涂布纸。该涂布液的B型粘度为8mPa·s。
[实施例6]
制备使喷涂液1的固体成分浓度为55%的涂布液，采用与实施例1同样的方法得到印刷用涂布纸。该涂布液的B型粘度为80mPa·s。
[实施例7]
制备使喷涂液1的固体成分浓度为60%的涂布液，采用与实施例1同样的方法得到印刷用涂布纸。该涂布液的B型粘度为300mPa·s。
[实施例8]
使喷雾加压条件为5MPa（50bar），以使得每单面的涂布量为3g/m2，除此以外，采用与实施例3同样的方法得到涂布纸。
[实施例9]
使无空气喷雾机的喷嘴径为0.3μm，使喷雾加压条件为12MPa（120bar），除此以外，采用与实施例1同样的方法得到涂布纸。
[实施例10]
在实施例6中制备的涂布液中，使用重质碳酸钙浆料（FIMATEC公司制FMT-90）75份和微粒粘土（KAMIN公司制Hydragloss）25份作为颜料，除此以外，采用与实施例6同样的方法得到印刷用涂布纸。该涂布液的B型粘度为90mPa·s。
[实施例11]
制备使喷涂液1的粘合剂为碱增粘型的苯乙烯-丁二烯共聚物乳胶（玻璃化转变温度-20℃，凝胶含量85%）12份、使羟基乙基化淀粉（三和淀粉公司制Ethylex2005）为8份的涂布液，采用与实施例1同样的方法得到印刷用涂布纸。该涂布液的B型粘度为120mPa·s。
[比较例1]
制备使喷涂液1的粘合剂仅为碱增粘型的苯乙烯-丁二烯共聚物乳胶（玻璃化转变温度-20℃，凝胶含量85%）8份的涂布液，采用与实施例1同样的方法得到印刷用涂布纸。该涂布液的B型粘度为10mPa·s。
[比较例2]
制备使喷涂液1的粘合剂仅为碱增粘型的苯乙烯-丁二烯共聚物乳胶（玻璃化转变温度-20℃，凝胶含量85%）8份、使固体成分浓度为60%的涂布液，采用与实施例1同样的方法得到印刷用涂布纸。该涂布液的B型粘度为60mPa·s。
[比较例3]
制备使喷涂液1的固体成分浓度为65%的涂布液，采用与实施例1同样的方法得到印刷用涂布纸。该涂布液的B型粘度为1000mPa·s。
[比较例4]
制备使喷涂液1的固体成分浓度为65%的涂布液，使用刮刀方式进行涂布，除此以外，采用与实施例1同样的方法得到印刷用涂布纸。该涂布液的B型粘度为1000mPa·s。
[比较例5]
制备使喷涂液1的固体成分浓度为63%的涂布液，使用GRC方式进行涂布，除此以外，采用与实施例1同样的方法得到印刷用涂布纸。该涂布液的B型粘度为750mPa·s。
表1-1和表1-2中示出评价结果。
[表1-1]
[表1-2]
由表1-1的结果可以明确，实施例1～10中，通过喷涂能够制造印刷面感优异、印刷光泽度高的印刷用涂布纸。尤其是实施例2～4这样含有大量淀粉的情况下，存在△光泽度增高的倾向。另外，由实施例8的结果可知，涂布量低时，存在印刷面感稍差的倾向。实施例9中，由于减小了喷嘴直径，喷出的粒子减小，因而印刷面感、印刷光泽、△光泽度变好。
实施例10中使用的涂布液含有粘土作为颜料，因此与不含粘土的实施例6的涂布液相比粘度增高少许，可见得到的涂布纸的印刷面感和△光泽度也稍降低的倾向。另外，实施例11中，虽然操作性优良，但可见印刷面感稍降低的倾向。推测这是由于粘合剂合计量多而使颜料的配合率变得相对较低。
由表1-2的结果可以明确，比较例1、2中，由于使用不含淀粉的涂布液，因此涂布液的保水性低，涂布液无法覆盖原纸而印刷面感降低。比较例3中，虽然含有淀粉，但B型粘度高，在由喷雾喷嘴喷出涂布液时，涂布液不能充分分散，因此原纸未被覆盖而印刷面感降低。比较例4、5中，操作性降低。
Claims (8)
1.一种印刷用涂布纸的制造方法，是在原纸的单面或两面具有1层以上涂布层的制造方法，包含以下工序：
制备喷涂液的工序，所述喷涂液是含有颜料和包含淀粉类的粘合剂的涂布液，（a）含有全部粘合剂中30～100重量%的所述淀粉类，且（b）在30℃、100rpm条件下测定的B型粘度为300mPa·s以下；
喷涂该涂布液形成最外涂布层的工序。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述粘合剂的含量相对于颜料100重量份为5重量份以上且小于20重量份。
3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，所述淀粉类的含量在全部粘合剂中为50～100重量%。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的制造方法，其中，所述喷涂液的固体成分浓度为60重量%以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，其中，所述最外涂布层的涂布量为每单面6g/m2以上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的制造方法，其中，所述颜料含有全部颜料中90重量%以上的重质碳酸钙。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的制造方法，其中，所述喷涂的涂布速度为1500m/分钟以上。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的制造方法，其中，使用直径为0.20～0.60μm的喷嘴，在涂布液喷出时的压力为5MPa以上的条件下进行喷涂。
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