CN104005263A - 无碳复写纸的微胶囊、涂料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无碳复写纸的微胶囊、涂料及制备方法。该方法包括：提供3-5重量份的无色染料和20-40重量份的溶剂油；对无色染料和溶剂油进行加热，溶解后获得制备好的发色剂；将10-25重量份的壁材、5-15重量份的乳化剂以及制备好的发色剂加入到20-50重量份的去离子水中进行乳化；在乳化过程达到预定时间后，在预定转速下对乳化后的产物进行硬化，制成微胶囊。通过上述方式，本发明能够在保证微胶囊不会因挤压或摩擦而轻易破裂的同时，提高无碳复写纸的显色密度。

Description

无碳复写纸的微胶囊、涂料及制备方法

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，特别是涉及一种无碳复写纸的微胶囊、涂料及制备方法。

背景技术

无碳复写纸使用方便、清洁不脏手、复写份数多、加工方便、套印整齐，被广泛应用于商业表格，例如银行、税务、电信、保险、餐饮等的发票、表格单据等方面。

无碳复写纸(NCR)一般是由三种纸页组成，分别为上纸(CB纸)、中纸(CFB纸)和下纸(CF纸)。上纸的背面涂有微胶囊；中纸的正面涂有显色剂，背面涂有微胶囊；下纸的正面涂有显色剂。上纸和中纸的微胶囊内包有发色剂，发色剂主要是无色染料。书写或打印时的冲击压力可将微胶囊压破，使发色剂流出与显色剂接触，发生化学反应呈现有色图文，从而达到复写的目的。

目前，随着市场需求的变化，客户对复写份数、字迹清晰度以及打印色块的深度都提出了更高的要求。现有技术中，无碳复写纸在保证微胶囊不会因挤压或摩擦而轻易破裂的同时，尽可能地提高无碳复写纸的显色密度方面达不到客户提出的更高要求。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种无碳复写纸的微胶囊、涂料及制备方法，能够在保证微胶囊不会因挤压或摩擦而轻易破裂的同时，提高无碳复写纸的显色密度。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种无碳复写纸的微胶囊，所述微胶囊的成分包括3-5重量份的无色染料、20-40重量份的溶剂油、10-25重量份的壁材、5-15重量份的乳化剂以及20-50重量份的去离子水。

其中，所述无色染料为苯胺基荧烷类型、苯酞类型中的一种或两种以上的混合物。

其中，所述溶剂油为二芳基乙烷类型、异丙基萘类型中的一种。

其中，所述壁材为合成树脂中的一种。

其中，所述壁材为聚氨酯类。

其中，所述乳化剂为丙烯酸、酰胺类阴性高分子型共聚物中的一种。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种无碳复写纸的涂料，所述涂料包括上述任一项所述的微胶囊、间隔剂以及粘合剂。

其中，所述间隔剂为土豆淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、或小麦淀粉，所述间隔剂的用量为20～60重量份。

其中，所述粘合剂为土豆淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、或小麦淀粉，所述粘合剂的用量为0～40重量份。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种无碳复写纸的微胶囊的制备方法，所述方法包括：提供3-5重量份的无色染料和20-40重量份的溶剂油；对所述无色染料和溶剂油进行加热，溶解后获得制备好的发色剂；将10-25重量份的壁材、5-15重量份的乳化剂以及所述制备好的发色剂加入到20-50重量份的去离子水中进行乳化；在所述乳化过程达到预定时间后，在预定转速下对所述乳化后的产物进行硬化，制成微胶囊。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种无碳复写纸的制备方法，所述方法包括：按照如上所述的方法制备微胶囊；利用所述制备好的微胶囊配制涂料；在原纸上均匀分散所述涂料后，生产无碳复写纸。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明在微胶囊的成分中，通过提高发色剂(即无色染料和溶剂油)的使用比例，降低了壁材的使用比例，在保证微胶囊不会因挤压或摩擦而轻易破裂的同时，可以有效提高无碳复写纸的显色密度。通过这种方式，使生产成本和纸的污染性均得到有效的控制。

附图说明

图1是本发明无碳复写纸的微胶囊的制备方法一实施方式的流程图；

图2是本发明无碳复写纸的制备方法一实施方式的流程图。

具体实施方式

为了便于更好地理解本发明，下面先简单介绍一下现有技术中的无碳复写纸的基本情况。

无碳复写纸是一种隐色复写纸，具有直接复写、直接显色的功能。它的显色主要是：在外力作用下，使微胶囊中的力敏色素(即无色染料)和油溶液(即溶剂油)溢出与显色剂接触后发生染色反应，从而起到复写的作用。主要用于多联表格、票据、连续财票、一般业务财票等。

在无碳复写纸中有两种涂层：含有显色剂的CF层(代号CF，即Coated Front)和含有发色剂的CB层(代号CB，即Coated Back)。发色剂是一种特殊的无色染料，溶解于不挥发的溶剂油中，被3～7μm的微胶囊包封起来。用力书写和打印的冲击压力可将微胶囊压破，使无色染料溶液流出与显色剂接触，发生化学反应呈现有色图文，从而达到复写的目的。

以三联的无碳复写纸收据来说，可以分为上纸、中纸、下纸。上纸又称背涂纸(代号CB),纸的背面涂有含力敏色素油的微胶囊；中纸又称正反双涂纸(代号CFB，即Coated Front and Back)，纸的正面涂有显色剂，背面涂有含力敏色素油的微胶囊；下纸又称面涂纸(代号CF)，纸面只涂有显色剂。

随着市场需求的变化，客户对复写份数、字迹清晰度以及打印色块的深度都提出了更高的要求。现有技术中，无碳复写纸在保证微胶囊不会因挤压或摩擦而轻易破裂的同时，尽可能地提高无碳复写纸的显色密度方面达不到客户提出的更高要求。

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供一种无碳复写纸的微胶囊，微胶囊的成分包括3-5重量份的无色染料、20-40重量份的溶剂油、10-25重量份的壁材、5-15重量份的乳化剂以及20-50重量份的去离子水。

无色染料，是无碳复写纸产生的基础，从某种意义上说，没有无色染料，也就没有无碳复写纸的产生。常用的可以作为无色染料有以下几种：苯酚系、吩噻嗪系、荧烷系。例如：苯酚系的结晶紫内酯(CVL)、孔雀绿内酯(MGL)，吩噻嗪系的苯酰亚甲基兰(BLMB)，荧烷系的荧烷黑、荧烷橙黄等等。其中，无色染料为苯胺基荧烷类型、苯酞类型中的一种或两种以上的混合物，例如：3-(N-乙基-异戊氨基)-6-甲基-7-苯胺基荧烷、3-二丁氨基-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3，3-二(1-丁基-2-甲吲哚-3基)苯酞等。

无色染料在室温下大多数都是固体状态。固体状态的无色染料是无法与显色剂反应并吸附在显色剂上的，需要把无色染料溶解成溶液才能使其进行转移而与显色剂接触，并被显色剂吸附。在无碳复写纸的生产中，主要用溶剂油来溶解无色染料。作为良好的溶剂油有如下要求：(1)易溶解无色染料；(2)所得的溶液易微胶囊化且稳定性好；(3)能增强染料与显色剂之间的反应；(4)流动性好且微胶囊破裂后能促使染料完全传输；(5)气味小、无毒且价廉。一般溶剂油选择使用沸点高于200℃的芳香族或脂肪族物质，如二异丙基萘、二苯甲烷及同系物、联苯及同系物或衍生物，如环己烷联苯及异丙基联苯等。进一步地，溶剂油为二芳基乙烷、异丙基萘中的一种。

微胶囊制备的过程中，壁材的组成与选择对微胶囊的性质至关重要，而这也是获得高微胶囊化效率、性能优越的微胶囊产品的重要条件之一。对于壁材的选配，一般从以下几方面来考虑：首先要能与芯材相配伍但不发生化学反应；而且还要考虑高分子包埋材料自身的物理化学性质，如溶解性、吸湿性、稳定性、机械强度、成膜性和乳化性等；此外，壁材还应价格合理，且容易制备。常用的壁材按其化学性质可分为碳水化合物类、亲水性胶体类以及蛋白质类。其中，壁材为合成树脂中的一种，例如聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)和丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)树脂。进一步地，壁材为聚氨酯类。

乳化剂，一方面起到分散的作用，另一方面保护胶体。乳化剂为丙烯酸、酰胺类阴性高分子型共聚物中的一种。例如：

在CB涂料中，微胶囊一般占35％-65％，微胶囊中发色剂(无色染料和溶剂油)的含量不高，一般占25％-35％，为了提高无碳复写纸的显色密度，通常的做法是：在CB涂料中更多量的微胶囊，这样可以获得更好的显色效果，但是生产成本和纸的污染性更大。

本发明在上述微胶囊的成分中，通过提高发色剂(即无色染料和溶剂油)的使用比例，降低了壁材的使用比例，在保证微胶囊不会因挤压或摩擦而轻易破裂的同时，可以有效提高无碳复写纸的显色密度。通过这种方式，使生产成本和纸的污染性均得到有效的控制。

本发明还提供一种无碳复写纸的涂料，该涂料包括如上所述的任一项微胶囊、间隔剂以及粘合剂。有关微胶囊的介绍，在此不再进行赘叙，详情请参见上面的说明。

为了防止微胶囊在涂布过程中或受外力影响而过早破裂，间隔剂在涂料中是不可缺少的。间隔剂可以为土豆淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、、小麦淀粉、或纤维素，间隔剂的用量为20～60重量份。

粘合剂的作用是将微胶囊和间隔剂与纸粘结在一起。粘合剂可以为土豆淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、羧甲基纤维素纳、改性淀粉、胶乳，改性淀粉包括磷酸改性淀粉、醋酸改性淀粉等，胶乳包括苯丙胶乳、丁苯胶乳。

粘合剂的用量为0～40重量份，用量太多影响显色并加重涂布纸的翘曲，用量太少起不到粘结作用，产生掉粉(涂在纸上的微胶囊和间隔剂脱落)，严重时还会影响纸的使用。

本发明提供的涂料包括微胶囊，在微胶囊的成分中，通过提高发色剂(即无色染料和溶剂油)的使用比例，降低了壁材的使用比例，在保证微胶囊不会因挤压或摩擦而轻易破裂的同时，可以有效提高无碳复写纸的显色密度。通过这种方式，使生产成本和纸的污染性均得到有效的控制。

本发明还提供一种无碳复写纸的微胶囊的制备方法，参阅图1，该方法包括：

步骤S101：提供3-5重量份的无色染料和20-40重量份的溶剂油。

步骤S102：对无色染料和溶剂油进行加热，溶解后获得制备好的发色剂。

步骤S103：将10-25重量份的壁材、5-15重量份的乳化剂以及制备好的发色剂加入到20-50重量份的去离子水中进行乳化。

步骤S104：在乳化过程达到预定时间后，在预定转速下对乳化后的产物进行硬化，制成微胶囊。

预定时间和预定转速均是经过试验验证摸索出来的，在这种制备条件下，制备出来的微胶囊用于制备无碳复写纸，有助于提高无碳复写纸的显色密度。

本发明提供的无碳复写纸的微胶囊的制备方法，在微胶囊的成分上，通过提高发色剂(即无色染料和溶剂油)的使用比例，降低了壁材的使用比例，使得制备的微胶囊在保证微胶囊本身不会因挤压或摩擦而轻易破裂的同时，可以有效提高无碳复写纸的显色密度。通过这种方式，使生产成本和纸的污染性均得到有效的控制。

本发明还提供一种无碳复写纸的制备方法，参阅图2，该方法包括：

步骤S201：按照如上所述的方法(图1以及相关的文字说明)制备微胶囊。

步骤S202：利用制备好的微胶囊配制涂料。

涂料的组成请参见如上所述本发明提供的一种无碳复写纸的涂料。

步骤S203：在原纸上均匀分散涂料后，生产无碳复写纸。按照无碳复写纸的生产方法和生产工艺进行生产。

本发明提供的无碳复写纸的制备方法，在微胶囊的成分上，通过提高发色剂(即无色染料和溶剂油)的使用比例，降低了壁材的使用比例，使得制备的微胶囊在保证微胶囊本身不会因挤压或摩擦而轻易破裂的同时，可以有效提高无碳复写纸的显色密度。通过这种方式，使生产成本和纸的污染性均得到有效的控制。

通过上述无碳复写纸的制备方法按照不同的配方制备获得的无碳复写纸，在显色密度方面的差异，请参见如下的具体的实施例。

一、原纸

本实施例生产的无碳复写纸所用原纸基重范围为30～70gsm。

二、涂料配方(除微胶囊外)

1.采用一种间隔剂：可以为土豆淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、或小麦淀粉。用量为20～60重量份。

2.采用一种粘合剂：可以为土豆淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、或小麦淀粉。用量为0～40重量份。

3.采用一种胶乳：可以为苯乙烯-丁二烯胶乳、羧基丁苯胶乳、或羧基丁氰胶乳。用量为3～15重量份。

4.采用一种耐水化剂：可以为聚酰胺聚尿素(PAPU)、碳酸锆钾(KZC)、碳酸锆铵(AZC)、聚胺聚环氧型树脂(PAPE)、脲醛树脂、乙二醛、或三聚氰胺甲醛树脂。用量为0～10重量份。

5.采用一种增粘剂：可以为改性氨醇羧酸盐与聚丙烯酸钠共聚物。用量为0～10重量份。

三、微胶囊配方及制备条件

微胶囊配方主要是调节无色染料、溶剂油以及壁材的含量，制备条件主要是调节乳化转速和乳化时间，具体情况如下表1：

表1

项目	实施例1	实施例2	实施例3
				无色染料用量/g	24	40	32
溶剂油用量/g	180	210	160
				壁材用量/g	52	40	48
转速/rpm	12000	8000	10000
				乳化时间/min	40	20	30
显色密度	0.65	0.78	0.72

注明：以上实施例涂布量相当，rpm为转每分钟，min为分钟，％为质量百分比。

四、制备无碳复写纸

按照上述表1中的无色染料、溶剂油以及壁材用量及制备条件，进行微胶囊的制备。使用制备好的微胶囊配置CB涂料。均匀分散好涂料后，以幕帘涂布的方式生产无碳复写纸。

五、实验结果

实施例1：显色密度较低。

实施例2：显色密度很高。

实施例3：显色密度略高。

通过上述实验结果可以获知：提高无色染料和溶剂油的使用比例，降低壁材的使用比例，可以获得显色密度高的无碳复写纸；另外缩短乳化时间、降低转速也有助于获得显色密度高的无碳复写纸，因此可以通过调节制备微胶囊的条件如乳化时间和转速，更加有利于获得显色密度高的无碳复写纸。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种无碳复写纸的微胶囊，其特征在于，所述微胶囊的成分包括3-5重量份的无色染料、20-40重量份的溶剂油、10-25重量份的壁材、5-15重量份的乳化剂以及20-50重量份的去离子水。

2.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于，所述无色染料为苯胺基荧烷类型、苯酞类型中的一种或两种以上的混合物。

3.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于，所述溶剂油为二芳基乙烷类型、异丙基萘类型中的一种。

4.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于，所述壁材为合成树脂中的一种。

5.根据权利要求4所述的微胶囊，其特征在于，所述壁材为聚氨酯类。

6.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于，所述乳化剂为丙烯酸、酰胺类阴性高分子型共聚物中的一种。

7.一种无碳复写纸的涂料，其特征在于，所述涂料包括权利要求1-6任一项所述的微胶囊、间隔剂以及粘合剂。

8.根据权利要求7所述的涂料，其特征在于，所述间隔剂为土豆淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、或小麦淀粉，所述间隔剂的用量为20～60重量份。

9.根据权利要求7所述的涂料，其特征在于，所述粘合剂为土豆淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、或小麦淀粉，所述粘合剂的用量为0～40重量份。

10.一种无碳复写纸的微胶囊的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

提供3-5重量份的无色染料和20-40重量份的溶剂油；

对所述无色染料和溶剂油进行加热，溶解后获得制备好的发色剂；

将10-25重量份的壁材、5-15重量份的乳化剂以及所述制备好的发色剂加入到20-50重量份的去离子水中进行乳化；

在所述乳化过程达到预定时间后，在预定转速下对所述乳化后的产物进行硬化，制成微胶囊。

11.一种无碳复写纸的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

按照权利要求10所述的方法制备微胶囊；

利用所述制备好的微胶囊配制涂料；

在原纸上均匀分散所述涂料后，生产无碳复写纸。