CN103526640B - 颜料化表面施胶改善装饰原纸的印刷适性 - Google Patents

Abstract

本发明是在造纸后印刷前对装饰原纸表面处理的一种方法，采用胶料和颜料复配，合成颜料化表面施胶剂，对装饰原纸表面进行改进，改善装饰原纸的印刷运行适性和质量适性。颜料化表面处理剂主要是以淀粉和苯乙烯丙烯酸酯按不同比例配制的胶料，颜料是普通的白色颜料，主要包括碳酸钙、二氧化硅、钛白粉和三氧化二铝等。其中淀粉的质量浓度在6%到15%之间，绝干淀粉和苯乙烯丙烯酸酯溶液的质量比例在5：1到40：1之间，胶料与颜料的绝干质量配比在90；10到50：50范围之间，按照上述比例配制成颜料化表面施胶剂。而后对装饰原纸进行表面施胶、压光、印刷打样、浸渍和压板处理，形成装饰纸饰面人造板。

Description

颜料化表面施胶改善装饰原纸的印刷适性

技术领域

本发明型专利涉及装饰原纸在抄造之后和印刷之前的一种表面处理技术，尤其是表面施胶剂和颜料的选取以及颜料化施胶液的制备和应用。

背景技术

浸渍胶膜装饰纸饰面人造板作为主要的室内装饰装修材料，大量用于制作家具、地板等。人造板经装饰纸饰面后，可形成各种各样、不同花色图案的饰面，以满足消费者的需求。装饰纸的质量直接决定着人造板表面修饰质量和人造板产品的品质，而装饰纸是由装饰原纸经印刷、浸渍处理而成的特种纸，其质量在很大程度上取决于装饰原纸的质量。装饰原纸是一种以优质木浆和钛白粉等填料为主要原料，经特殊工艺加工而成的工业特种用纸，要求其具备良好的平滑度、不透明度、强度、可压缩性、柔软性和吸收性等印刷运行适性，以及色密度和阶调等印刷质量适性。中国林产工业协会2011年9月发布的《中国装饰纸产业报告》中提到：国产装饰原纸与欧美地区的产品相比仍有一定的差距，主要体现在产品以中低档为主。国产装饰原纸存在的主要质量问题有：常见外观质量问题，颜色的稳定性问题和印刷适性问题。其中，印刷适性（包括印刷运行适性和印刷质量适性）作为装饰原纸的关键指标，直接决定着装饰原纸的使用和产品质量，因此探索一种能够改善国产装饰原纸的印刷适性的方法显得尤为重要和迫切。

发明内容

为了提高装饰原纸的印刷性能和改进现阶段存在的不足，本发明型专利主要是配制颜料化表面施胶处理剂对装饰原纸进行表面处理，使用不同的颜料和胶料按比例配制成颜料化表面施胶剂，其中颜料为常用的白色颜料，主要包括二氧化硅、钛白粉、碳酸钙和三氧化二铝等，胶料主要由淀粉和苯乙烯丙烯酸酯按不同比例配制而成，而后经印刷、浸渍、压板处理形成市面上常见的装饰人造板。达到提高装饰原纸强度、平滑度、色密度、阶调等印刷适性的目的，生产出符合国家标准的优质装饰原纸，与人造板压合后形成性能优良的人造板，提高国产装饰原纸在市场上的竞争力。

1、颜料化施胶剂的制备

（1）淀粉的糊化：将水浴锅升温至80-100℃左右，加入淀粉配制成质量浓度为6%-15%的淀粉溶液，使用恒速搅拌器250-350r/min恒速搅拌20-50min左右，淀粉呈现透明状糊化完成。

（2）胶料的制备：将水浴锅温度调节到40-70℃，在糊化好的淀粉溶液中逐滴加入苯乙烯丙烯酸酯溶液（SAE），配制成绝干淀粉与SAE溶液的质量比例在5：1到40：1的胶液，恒温恒速搅拌30-60min后，胶料配制完成。

（3）颜料的分散：使用高速分散机，在高速分散的情况下将粉末状白色颜料逐渐加入到蒸馏水中，调节分散速度为6000-10000rpm，恒速分散20-40min，配制成质量浓度在5%-60%的颜料悬浮液。其中颜料以白色颜料为主，主要包括二氧化硅、钛白粉、碳酸钙或三氧化二铝等。

（4）颜料化表面处理剂的合成：在常温下，将配制好的胶料和颜料悬浮液恒速搅拌混合均匀，搅拌速度为100-400r/min。最终的颜料化施胶液的胶料和颜料的绝干质量比例在90：10到50：50范围内，颜料固体占施胶液的质量比例约为3%-20%左右，颜料化施胶液的总质量浓度为10%左右。

2、施胶、干燥和压光处理

（1）颜料化施胶：使用涂布机对装饰原纸表面进行施胶处理。在施胶过程中要适当的调节施胶压力和速度，使纸张的施胶量在1-4g为宜，所以适当调节施胶参数，设置施胶速度为8-10m/min，施胶压力为100-300N，分别使用0号、20号、30号和40号计量辊5-20N压力进行施胶处理。

（2）干燥：施胶过后的纸张先经过瞬间的红外能量干燥，设置红外干燥条件为60%-100%红外干燥能量，而后进行热风干燥，设置热风干燥温度为50-100℃，干燥时间为30-100s。

（3）压光：采用压光机进行压光处理，压光过程中调节压光压力为10-40N，压光温度为20-50℃，压光速度为10-20m/min。

3、装饰原纸的印刷运行适性测定

压光过后的纸张便完成了对装饰原纸的表面处理过程，根据装饰原纸的国标GB/T24989-2010对相应的性能进行检测，与国标进行对比研究颜料化施胶后装饰原纸的性能变化。主要包括GB/T12914抗张力、GB/T456平滑度、GB/T461.1吸水高度和GB/T13582pH值等性能测定。

4、印刷打样和印刷质量适性测定

模拟实际的装饰纸生产，进行实验室印刷打样实验，采用IGT-G1凹版印刷试验机对处理后的装饰原纸进行模拟打样，考察处理前后纸张印刷性能的变化。打样过程中，调节打样机速度1-3档，印刷压力为600-1000N，采用黑、红、黄、蓝四色油墨分别进行打样处理。使用X-Rite418密度计对印刷后的纸张进行密度测定，对比颜料化施胶和未经施胶的装饰原纸的色密度和阶调再现范围差异。

5、浸渍压板

（1）浸渍液的配制：首先在三聚氰胺脲醛中分别加入质量百分比为0.2%-0.25%的固化剂和0.1%（质量百分比）的渗透剂，混合均匀制成三聚氰胺脲醛浸渍液；在三聚氰胺甲醛中加入0.2%-0.25%（质量百分比）的固化剂，0.2%-0.3%（质量百分比）的渗透剂和0.2%-0.3%（质量百分比）的脱膜剂混合均匀，制成三聚氰胺甲醛浸渍液。

（2）对打样处理过的纸张，进行两部浸渍工艺，先浸渍三聚氰胺脲醛胶液，浸渍10-40s后取出刮掉多余胶液，放入95-125℃烘箱中烘干30-50s，取出后浸入三聚氰胺甲醛胶液中，取出挂掉多余胶液，放入烘箱烘干60-150s后取出。

（3）压板：将从烘箱取出的纸样平铺在人造板表面，然后在纸样上放一块不锈钢镜面板，而后把其放入压板机进行压合处理，压合时间为40-100s,压力为3-4MPa，调节上下板温度分别在150-200℃。压合后取出板材，取下镜面板即可。

测量的性能进行对比，如果颜料化施胶过后的纸张强度、平滑度和吸水高度均有所提高，pH值符合国家标准，并且印刷色密度提高，说明颜料化施胶可以改善装饰原纸的性能。

附图说明

图1是本实验对装饰原纸颜料化表面施胶过程的流程图。

其中1、2和3是颜料化施胶液的配制部分，1是施胶液中胶液的配制，2是施胶液中颜料的分散，3是配制颜料化施胶剂，4是施胶部分，5是印刷部分，6是浸渍部分

图1是对装饰原纸从表面处理到后续制成人造板总体过程的介绍，后续的表面处理均是按照此步骤进行实验的。

具体实施方式

实施方案1

1、颜料化施胶剂的制备

（1）淀粉的糊化：将水浴锅升温至90℃，加入淀粉配制成质量浓度为8%的淀粉溶液，使用恒速搅拌器300r/min恒速搅拌30min，淀粉呈现透明状糊化完成。

（2）胶料的制备：将水浴锅温度调节到60℃，在糊化好的淀粉溶液中逐滴加入苯乙烯丙烯酸酯溶液（SAE），配制成绝干淀粉与SAE溶液的质量比例为20：1的胶液，恒温恒速搅拌40min后，胶料配制完成。

（3）颜料的分散：使用高速分散机，在高速分散的情况下将二氧化硅粉末逐渐加入到蒸馏水中，调节分散速度为10000rpm，恒速分散30min，配制成质量浓度为20%的二氧化硅溶液。

（4）颜料化表面处理剂的制备：在常温下，将配制好的胶料和颜料恒速搅拌混合均匀，搅拌速度为300r/min。最终的颜料化施胶液的胶料和颜料质量比例为3：2，颜料固体占施胶液的质量比例为5%，颜料化施胶液的总质量浓度为12%。

2、施胶、干燥和压光处理

（1）颜料化施胶：使用德国SUMET涂布机对装饰原纸表面进行施胶处理。设置施胶速度为9m/min，施胶压力为150N，使用30号计量辊5N压力进行施胶处理。

（2）干燥：设置红外干燥条件为100%红外干燥能量，而后设置热风干燥温度为100℃，干燥时间为60s。

（3）压光：采用德国SUMET压光机进行压光处理，调节压光压力为20N，压光温度为30℃，压光速度为15m/min。

3、装饰原纸的运行适性测定

根据装饰原纸的国标GB/T24989-2010对相应的装饰原纸性能进行检测，主要包括GB/T12914抗张力、GB/T456平滑度、GB/T461.1吸水高度和GB/T13582pH值等性能测定。具体数据见表1。

4、印刷打样和质量适性测定

采用IGT-G1凹版印刷试验机对处理后的装饰原纸进行模拟打样，打样过程中，调节打样机速度到2档，印刷压力为800N，采用红色油墨进行打样处理。使用X-Rite418密度计对印刷后的纸张进行密度测定，对比颜料化施胶和未经施胶的装饰原纸的色密度和阶调再现范围差异（根据不同凹版深度得到的密度值组成的曲线斜率表示,斜率越大，颜色复制的范围越广）。具体数值见表2和表3。

5、浸渍压板

（1）浸渍液的配制：首先在三聚氰胺脲醛中分别加入0.2%（质量百分比）的固化剂和0.1%（质量百分比）的渗透剂，混合均匀制成三聚氰胺脲醛浸渍液；在三聚氰胺甲醛中加入0.2%（质量百分比）的固化剂，0.2%（质量百分比）的渗透剂和0.2%（质量百分比）的脱膜剂混合均匀，制成三聚氰胺甲醛浸渍液。

（2）对打样处理过的纸张，进行两部浸渍工艺，先浸渍三聚氰胺脲醛胶液，浸渍30s后取出刮掉多余胶液，放入105℃烘箱中烘干30s，取出后浸入三聚氰胺甲醛胶液中，取出挂掉多余胶液，放入烘箱烘干60s后取出。

（3）压板：将从烘箱取出的纸样平铺在人造板表面，然后在纸样上放一块不锈钢镜面板，而后把其放入压板机进行压合处理，压合时间为60s,压力为3MPa，调节上下板温度分别在170℃。压合后取出板材，取下镜面板即可。

表1装饰原纸印刷运行性

表2装饰原纸印刷质量适性（色密度）

表3装饰原纸的阶调层次（不同层次的曲线斜率）

以上所有的测量的结果可以发现，表面处理后可以有效的改善装饰原纸表面强度、平滑度和印刷性能等问题。施胶过程中原纸表面的施胶量在2g左右，测量其性能和为施胶原纸进行对比。首先施胶过程中胶液和颜料可以流入纸张纤维的孔隙中，胶液的粘性在纤维间起到了连接的作用，并且在表面形成一层胶膜，与原纸相比纸张的抗张强度增加了9%；同时胶液在施胶过程中流入纸张内部，填补纸张表面原有的凹凸不平的小孔，当胶液干燥后形成一层平滑的胶膜，纸张表面的平滑度提高了18%；但是施胶液形成的胶膜在一定程度上会影响纸张的透气度和吸收性，为了避免形成致密的胶膜，所以本发明采用了颜料和胶料混合的办法，加入均匀分散的颗粒状的颜料，使形成的胶膜均匀平滑的同时含有细小颗粒，颗粒间会存在微小的间隙，使纸张的透气度和吸收性有所降低，但是变化不大，仍然能达到国家标准。对于装饰原纸的表面pH值测定是为了满足后续和浸渍液的结合能力，施胶后装饰原纸表面的pH值主要收到颜料化施胶液的影响，施胶后有所下降，但是仍符合国家标准，并且施胶后和浸渍液更加匹配。

施胶后的纸张采用凹版印刷的方式进行了模拟印刷，发现不同的凹印深度下，颜料化施胶的纸张色密度均高于原纸的色密度，并且提升幅度很明显，这是因为施胶后装饰原纸表面形成的胶膜能更好的附着凹印水性油墨，减少了油墨向纸张内部的渗透，在纸张表面存留的油墨增加，纸张表面印刷得到的色密度就相对较高，视觉上颜色更加鲜艳饱满。凹版深度的深浅表示印刷的色彩明暗，凹版深度深处为暗调，凹版浅处为亮调，处理后的装饰原纸在暗调和中间调部分曲线的斜率增加，所以其暗调和中间调部分阶调复制范围增加。

使用颜料化表面施胶改善装饰原纸的印刷性能是可行的，并且可以明显提高现阶段装饰原纸存在的平滑度差和印刷性能不好的缺点，同时采用颜料化表面施胶可以避免纯施胶大幅降低装饰原纸吸收性的问题，使装饰原纸获得较好的印刷性能。颜料化施胶还提高了装饰原纸耐磨擦、耐热和耐水性能。原因在于装饰原纸本身填料较多，纸张韧性好，但是摩擦后掉粉掉毛严重，极易损坏，但是表面处理后由于表面形成的胶膜提高了纸张本身的强度，对纸张起到了保护的作用，杜绝了掉粉掉毛现象，并且摩擦过程中对纸张也起到了保护的作用。

具体实施方案2

1、颜料化施胶剂的制备

（1）淀粉的糊化：将水浴锅升温至95℃，加入淀粉配制成质量浓度为10%的淀粉溶液，使用恒速搅拌器350r/min恒速搅拌30min左右，淀粉呈现透明状糊化完成。

（2）胶料的制备：将水浴锅温度调节到65℃，在糊化好的淀粉溶液中逐滴加入苯乙烯丙烯酸酯溶液（SAE），配制成绝干淀粉与SAE溶液质量比例为30：1的胶液，恒温恒速搅拌50min后，胶料配制完成。

（3）颜料的分散：使用高速分散机，在高速分散的情况下将钛白粉粉末逐渐加入到蒸馏水中，调节分散速度为7000rpm，恒速分散40min，配制成质量浓度为25%的二氧化钛溶液。

（4）颜料化表面处理剂的合成：在常温下，将配制好的胶料和颜料恒速搅拌混合均匀，搅拌速度为300r/min。最终的颜料化施胶液的胶料和颜料质量比例为4：3，颜料固体占施胶液的质量比例约为6%，颜料化施胶液的总质量浓度为10%。

2、施胶、干燥和压光处理

（1）颜料化施胶：使用德国SUMET涂布机对装饰原纸表面进行施胶处理。设置施胶速度为8m/min，施胶压力为2000N，使用30号计量辊10N压力进行施胶处理。

（2）干燥：设置红外干燥条件为90%红外干燥能量，热风干燥温度为100℃，干燥时间为60s。

（3）压光：调节压光压力为30N，压光温度为40℃，压光速度为10m/min。

3、装饰原纸的印刷运行适性测定

根据装饰原纸的国标GB/T24989-2010对相应的装饰原纸性能进行检测，主要包括GB/T12914抗张力、GB/T456平滑度、GB/T461.1吸水高度和GB/T13582pH值等性能测定。

4、印刷打样和印刷质量适性测定

采用IGT-G1凹版印刷试验机对处理后的装饰原纸进行模拟打样，打样过程中，调节打样机速度到1档，印刷压力为1000N，采用红色油墨进行打样处理。使用X-Rite418密度计对印刷后的纸张进行密度测定，对比颜料化施胶和未经施胶的装饰原纸的色密度和阶调再现范围差异。

5浸渍压板

（1）浸渍液的配制：首先在三聚氰胺脲醛中分别加入0.25%（质量百分比）的固化剂和0.1%（质量百分比）的渗透剂，混合均匀制成三聚氰胺脲醛浸渍液；在三聚氰胺甲醛中加入0.25%（质量百分比）的固化剂，0.3%（质量百分比）的渗透剂和0.3%（质量百分比）的脱膜剂混合均匀，制成三聚氰胺甲醛浸渍液。

（2）对打样处理过的纸张，进行两部浸渍工艺，先浸渍三聚氰胺脲醛胶液，浸渍40s后取出刮掉多余胶液，放入110℃烘箱中烘干30s，取出后浸入三聚氰胺甲醛胶液中，取出挂掉多余胶液，放入烘箱烘干60s后取出。

（3）压板：将从烘箱取出的纸样平铺在人造板表面，然后在纸样上放一块不锈钢镜面板，而后把其放入压板机进行压合处理，压合时间为60s,压力为3MPa，调节上下板温度分别在170℃。压合后取出板材，取下镜面板即可。

通过测定纸张的性能得出下列数据，可以得出纸张的施胶量约为2.5g/m²，抗张强度提高了202%，平滑度提高了16%，吸水高度和pH值虽有下降但都在国标要求的范围内，并且pH值下降后更适合和浸渍液相结合，对浸渍液起到更好的固化作用。印刷色密度在凹印深度不同的情况下，颜料化施胶后的纸张色密度都高于未施胶的装饰原纸，在中间调和亮调部分阶调复制曲线斜率均有小幅升高，其亮调和中间调部分复制范围增加，证明了颜料化表面施胶对纸张印刷性能有提高。具体数值见表4、表5和表6。

表4装饰原纸印刷运行性

表5装饰原纸印刷质量适性（色密度）

表6装饰原纸的阶调层次（不同层次的曲线斜率）

施胶过后的纸张在表观上还解决了纸张掉分掉毛的现象，有助于油墨的附着，减少油墨向纸张内的渗透，使装饰原纸印刷后的颜色更加鲜艳饱满。本发明的有益之处在于可以不改变现有的造纸原料和设备的基础上，只通过后续的简单处理就可达到提高装饰原纸印刷效果的作用，目前表面施胶技术和设备齐全，只需找到适宜的处理剂和处理方法便可十分方便的达到提高装饰原纸质量的目的。

Claims (4)

1.一种颜料化表面施胶剂的制备方法，其特征在于以下步骤：

(1)淀粉的糊化：将水浴锅升温至80-100℃，加入淀粉配制成浓度为6％-15％的淀粉溶液，使用恒速搅拌器250-350r/min恒速搅拌20-50min，淀粉呈现透明状，糊化完成；

(2)胶料的制备：将水浴锅温度调节到40-70℃，在糊化好的淀粉溶液中逐滴加入苯乙烯丙烯酸酯溶液，配制成绝干淀粉与苯乙烯丙烯酸酯溶液比例在5：1到40：1的胶液，恒温恒速搅拌30-60min后，胶料配制完成；

(3)颜料的分散：使用高速分散机，在高速分散的情况下将粉末状白色颜料逐渐加入到蒸馏水中，调节分散速度为6000-10000rpm，恒速分散20-40min，配制成质量浓度在5％-60％的溶液,其中颜料以白色颜料为主，主要包括二氧化硅、钛白粉和三氧化二铝，配制施胶剂时可选用其中任意一种或者多种复配；

(4)颜料化表面处理剂的制备：在常温下，将配制好的胶料和颜料恒速搅拌混合均匀，搅拌速度为100-400r/min,最终的颜料化施胶液的胶料和颜料比例,以绝干质量比计，在90：10到50：50范围内，颜料固体占施胶液的质量比例为3％-20％，颜料化施胶液的总固含量为10％。

2.一种颜料化表面施胶剂，其特征在于：采用权利要求1所述的方法制备。

3.一种装饰原纸，其特征在于：采用权利要求1所述的方法制备的颜料化表面施胶剂对装饰原纸表面施胶处理。

4.一种装饰原纸的制备方法，其特征在于：包括颜料化表面施胶剂的制备，施胶、干燥和压光处理步骤，其中颜料化表面施胶剂的制备采用权利要求1所述的方法；

颜料化表面施胶剂的施胶：采用涂布机对装饰原纸表面进行表面施胶处理，在施胶过程中要适当的调节施胶压力和速度，使纸张的施胶量在1-4g，所以适当调节施胶参数，设置施胶速度为8-10m/min，施胶压力为100-300N；

干燥：施胶过后的纸张先经过瞬间的红外能量干燥，设置红外干燥条件为60％-100％红外干燥能量，而后进行热风干燥，设置热风干燥温度为50-100℃，干燥时间为30-100s；

压光：采用压光机进行压光处理，压光过程中调节压光压力为10-40N，压光温度为20-50℃，压光速度为10-20m/min。