CN104343050B

CN104343050B - 抗水涂料、抗水涂料生产工艺及纸

Info

Publication number: CN104343050B
Application number: CN201310337418.7A
Authority: CN
Inventors: 王仁荣; 张明; 刘春�; 李俊; 王春雁
Original assignee: Gold East Paper Jiangsu Co Ltd
Current assignee: Gold East Paper Jiangsu Co Ltd
Priority date: 2013-08-05
Filing date: 2013-08-05
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2033-08-05
Also published as: CN104343050A

Abstract

本发明涉及一种固含量为20%～40%的抗水涂料，其含有100份颜料、10～30份改性烷基烯酮二聚体以及7～21份胶粘剂，其中，所述颜料选自重质碳酸钙、轻质碳酸钙、瓷土、二氧化钛中的一种或多种。所述抗水涂料具有优异的抗水性能。本发明还涉及所述抗水涂料的生产工艺及使用所述抗水涂料的纸。

Description

抗水涂料、抗水涂料生产工艺及纸

技术领域

本发明涉及一种抗水涂料、抗水涂料生产工艺及纸。

背景技术

纸张的抗水性是指纸张在受潮或在水中浸泡时，水在一定时间内无法渗透进入纸页，纸张仍保持原有强度和抗破裂或解离的能力。随着纸制品的应用不断拓宽，如应用于果蔬、冷冻食品的包装等，使用者对纸制品的防水需求越来越强烈。

对纸张进行淋膜或者浸蜡是目前所常用的纸张防水处理方式。淋膜或者浸蜡的方式虽然能够起到很好的防水效果，但是这两种方式都会导致纸张的生产成本上升。在纸张生产利润越来越低的情况下，如何在保证纸张的防水效果的基础上进一步降低纸张的生产成本是造纸企业重点关注的方向之一。

发明内容

有鉴于此，提供一种能够解决上述问题的抗水涂料、抗水涂料生产工艺及纸实为必要。

一种抗水涂料，其特征在于，所述抗水涂料的固含量为20%～40%，所述抗水涂料包括如下质量份数的组分：

颜料：100份

改性烷基烯酮二聚体：10～30份

胶粘剂：7～21份，

其中，所述颜料选自重质碳酸钙、轻质碳酸钙、瓷土、二氧化钛中的一种或多种。

一种纸，其包括纸基体，在所述纸基体的至少一个外表面形成有由如上所述的抗水涂料形成的抗水涂料层。

一种抗水涂料的生产工艺，其包括如下步骤：将100份的颜料加入水中以配制混合液，其中，所述颜料选自重质碳酸钙、轻质碳酸钙、瓷土、二氧化钛中的一种或多种；将10～30份的改性烷基烯酮二聚体乳液加入上述混合液中，以得到初级抗水涂料；以及在碱性条件下，向所述初级抗水涂料中加入7～21份的胶粘剂，同时，调节所述涂料混合体系的固含量至20%～40%，以得到成品抗水涂料。

与现有技术所采用的淋膜或者浸蜡的方式相比，本发明所提供的所述抗水涂料能够在对纸张进行表面涂饰的同时赋予纸张以优良的抗水功效，在保证纸张成本不会显著上升的前提下使纸张具有优异的抗水性能。

具体实施方式

在先说明的是，本发明所提供的抗水涂料是指一种以颜料为主体的用于纸张表面涂饰的混合物。

本发明实施方式提供的一种抗水涂料，所述抗水涂料的固含量为20%～40%，所述抗水涂料包括如下质量份数的组分：

颜料：100份

改性烷基烯酮二聚体：10～30份

胶粘剂：7～21份，

在本发明中，所述颜料作为抗水涂料的主体存在，其作用是在涂料应用于纸张表面后，提供纸张良好的平整性、低透光性，以及降低纸张生产成本。

所述改性烷基烯酮二聚体在所述抗水涂料中作为主要的抗水功能性组分存在，以在所述抗水涂料涂饰在纸张表面后赋予纸张以优良的抗水性能。

优选的，在本实施方式中，所述改性烷基烯酮二聚体是以阳离子淀粉或者阳离子聚丙烯酰胺作为乳化剂对烷基烯酮二聚体进行乳化改性后得到的。

需要说明的是，烷基烯酮二聚体作为一种具有良好抗水性能的造纸施胶剂，其一种应用方式是将烷基烯酮二聚体做为施胶剂添加在浆料中，以提升纸张抗水性，但是，在此种应用方式中，烷基烯酮二聚体的用量通常不会超过纸浆的0.2%，这是因为烷基烯酮二聚体过量会造成严重的纸病，表现为纸张破孔会明显增多，所以一般内部施胶烷基烯酮二聚体用量不超过0.2%，而在此用量下不可能使纸张达到好的抗渗水效果。

烷基烯酮二聚体的另一种应用方式是与涂料混合后应用于纸张表面施胶，然而，在这种应用方式中，烷基烯酮二聚体在涂料中的添加量也不会超过2%。这主要是因为，烷基烯酮二聚体本身带有正电荷，而涂料中所使用的颜料带有负电荷，在烷基烯酮二聚体不存在的情况下，颜料粒子之间凭借着同种电荷相互排斥的作用能够均匀的分散在涂料中，而当烷基烯酮二聚体加入后，烷基烯酮二聚体所带的正电荷会与颜料表面所带有的负电荷发生电中和，从而使颜料粒子之间的电荷排斥力降低，导致颜料颗粒容易聚集而出现絮聚现象。鉴于上述原因，导致烷基烯酮二聚体在涂料中的添加量也无法提高，从而也不可能使纸张达到好的抗渗水效果。

鉴于上述原因，申请人在大量实验的基础上，发现在采用改性烷基烯酮二聚体来作为涂料的主要抗水功能性组分的同时，至少通过如下方式能够在保证颜料粒子不发生聚集的前提下，可以大幅提高涂料中改性烷基烯酮二聚体的使用量：（1）降低涂料的固含量，使颜料颗粒之间、颜料与改性烷基烯酮二聚体之间的距离增大，减少发生聚集的可能；（2）选择合适的颜料，不同颜料电荷不同，对电荷破坏的敏感程度也不同。

依照上述两个方面，申请人进行了大量实验，部分实验数据如下：

注1：上表中，各涂料体系均是在碱性条件下采用高速搅拌配制而成，具体的，各涂料体系在配制过程中，体系的PH值范围为7～9，搅拌速率为2000～3000rpm/min。

注2：采用PDA测试来表征纸张的抗水性，PDA即动态渗透分析仪，用于动态测量纸和纸板的表面施胶、抗水性、吸收性等，PDA值越大，表明纸张抗水性越好。

在大量实验的基础上，申请人根据上述两个方面，在采用改性烷基烯酮二聚体来作为涂料的主要抗水功能性组分的基础上，通过改变改性烷基烯酮二聚体的使用量、颜料种类以及涂料固含量进行了一系列实验，最终在实验的基础上，对目前所广泛使用的颜料进行筛选后，提出了一种固含量为20%～40%的抗水涂料，所述抗水涂料含有100份颜料、10～30份改性烷基烯酮二聚体以及7～21份胶粘剂，其中，所述颜料选自重质碳酸钙、轻质碳酸钙、瓷土、二氧化钛中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明通过大量实验后所提出的具有上述组分的涂料中，大幅的提升了改性烷基烯酮二聚体在涂料中的使用量，同时亦能够确保涂料中的颜料粒子不会因为大量改性烷基烯酮二聚体的存在而发生聚集，克服了现有技术中烷基烯酮二聚体在涂料中的添加量不会超过2%的技术障碍，从而使得本发明所提出的抗水涂料具有优异抗水性能。

在上述抗水涂料的基本组成中，所述胶粘剂优选为包括2～6份的苯乙烯丁二烯共聚物与5～15份的丙烯酸酯聚合物乳液。

所述苯乙烯丁二烯共聚物是由丁二烯、苯乙烯按照一定比例聚合而成的聚合物。在本发明中，所述苯乙烯丁二烯共聚物主要用于在颜料与颜料、颜料与纸张之间形成粘结，从而提升纸张表面强度。

优选的，所述苯乙烯丁二烯共聚物是由30～60份的丁二烯与40～70份的苯乙烯聚合而成。

所述丙烯酸酯聚合物乳液是由丙烯酸酯或丙烯酸酯及其衍生物、苯乙烯、丙烯酸及其衍生物按照一定配比共聚而成的共聚物，其代表物质包括纯丙乳液、苯丙乳液、和醋丙乳液。

优选的，所述丙烯酸酯聚合物乳液选自纯丙乳液、苯丙乳液以及醋丙乳液中的至少一种。

在本发明中，所述丙烯酸酯聚合物乳液的作用包括两个方面：一方面，由于丙烯酸酯聚合物乳液具有优良的附着性能，因此可以提供部分粘结性能以辅助所述苯乙烯丁二烯共聚物来在颜料与颜料、颜料与纸张之间形成粘结，从而提升纸张表面强度；另一方面，由丙烯酸酯聚合物乳液所形成的膜具有一定的抗水性能，因此，在涂料中添加丙烯酸酯聚合物乳液后，当涂料用于纸张表面后，丙烯酸酯聚合物乳液会在纸张表面形成抗水性薄膜，从而帮助所述改性烷基烯酮二聚体来进一步提升纸张的抗水性能。

进一步的，所述抗水涂料中还包括0.1～0.2份的消泡剂以及0.2～0.3份的润滑剂，其中，所述消泡剂的作用是抑制和消除涂料中的气泡，所述润滑剂用于提升纸张表面的平滑度以及光泽度。

所述消泡剂选自聚醚类、有机硅氧烷中一种或两种，所述润滑剂选自硬脂酸钙、蜡乳液、聚乙二醇中的一种或多种。

进一步的，所述抗水涂料中还包括有碱，优选为氢氧化钠，所述碱的用量以使所述抗水涂料的PH值保持在7～9为限。

本发明实施方式还提供了上述抗水涂料的生产工艺，其包括如下步骤：

将100份的颜料加入水中以配制混合液，其中，所述颜料选自重质碳酸钙、轻质碳酸钙、瓷土、二氧化钛中的一种或多种；

将10～30份的改性烷基烯酮二聚体乳液加入上述混合液中，以得到初级抗水涂料；

在本步骤中，优选的，在所述改性烷基烯酮二聚体乳液加入上述混合液中后，将所述初级抗水涂料在20～50℃的温度下搅拌5min～30min。

在碱性条件下，向所述初级抗水涂料中加入7～21份的胶粘剂，同时，调节所述涂料混合体系的固含量至20%～40%，以得到成品抗水涂料。

在本步骤中，所述碱性条件是通过向所述初级抗水涂料里加碱来形成的。

在本实施方式中，所述碱为氢氧化钠，其添加量以使所述成品抗水涂料的PH值保持在7～9为限。

优选的，所述胶粘剂包括2～6份的苯乙烯丁二烯聚合物与5～15份的丙烯酸酯聚合物乳液。

进一步的，在向所述初级抗水涂料中加入胶粘剂之前，还包括使用筛网对所述初级抗水涂料进行过筛的步骤。对所述初级抗水涂料进行过筛的目的是筛除所述初级抗水涂料中可能存在的颜料粒子絮聚体，从而保证最终所得到的成品抗水涂料的品质。

优选的，所述筛网为100～200目的筛网。

优选的，在得到所述初级抗水涂料后，还包括向所述初级抗水涂料中添加0.1～0.2份的消泡剂以及0.2～0.3份的润滑剂的步骤。

本发明实施方式还提供了使用上述抗水涂料的纸，其包括纸基体，在所述纸基体的至少一个外表面上形成有由上述抗水涂料所形成的抗水涂料层。

本实施方式还提供了如下实施例，以进一步对本发明所提供的上述抗水涂料及其制备工艺进行说明：

实施例1

先将100份GCC加入水中以配制混合液；在搅拌的条件下，将10份改性烷基烯酮二聚体乳液缓慢加入所述混合液中，同时在35℃下将所述混合液搅拌20min，得到初级抗水涂料；利用200目的网筛对所述初级抗水涂料进行过筛；向过筛后的抗水涂料中加入6份苯乙烯丁二烯聚合物、10份丙烯酸酯聚合物乳液、消泡剂、润滑剂，用氢氧化钠调节pH值至7～9，同时保持涂料体系的固含量为40%，即得所述抗水涂料；将所述抗水涂料以5.6g/m2的涂布量涂布至纸张表面，干燥后将所述纸张浸泡于水中测试纸张的抗水性，发现涂布有所述抗水涂料的纸张能够在水中浸泡2.9h而保持无渗透。

实施例2

先将100份GCC加入水中以配制混合液；在搅拌的条件下，将20份改性烷基烯酮二聚体乳液缓慢加入所述混合液中，同时在40℃下将所述混合液搅拌15min，得到初级抗水涂料；利用200目的网筛对所述初级抗水涂料进行过筛；向过筛后的抗水涂料中加入6份苯乙烯丁二烯聚合物、12份丙烯酸酯聚合物乳液、消泡剂、润滑剂，用氢氧化钠调节pH值至7～9，同时保持涂料体系的固含量为28%，即得所述抗水涂料；将所述抗水涂料以4.8g/m2的涂布量涂布至纸张表面，干燥后将所述纸张浸泡于水中测试纸张的抗水性，发现涂布有所述抗水涂料的纸张能够在水中浸泡12.5h而保持无渗透。

实施例3

先将100份PCC加入水中以配制混合液；在搅拌的条件下，将10份改性烷基烯酮二聚体乳液缓慢加入所述混合液中，同时在30℃下将所述混合液搅拌5min，得到初级抗水涂料；利用100目的网筛对所述初级抗水涂料进行过筛；向过筛后的抗水涂料中加入10份苯乙烯丁二烯聚合物、8份丙烯酸酯聚合物乳液、消泡剂、润滑剂，用氢氧化钠调节pH值至7～9，同时保持涂料体系的固含量为20%，即得所述抗水涂料；将所述抗水涂料以3.5g/m2的涂布量涂布至纸张表面，干燥后将所述纸张浸泡于水中测试纸张的抗水性，发现涂布有所述抗水涂料的纸张能够在水中浸泡1.4h而保持无渗透。

实施例4

先将100份瓷土加入水中以配制混合液；在搅拌的条件下，将30份改性烷基烯酮二聚体乳液缓慢加入所述混合液中，同时在40℃下将所述混合液搅拌20min，得到初级抗水涂料；利用200目的网筛对所述初级抗水涂料进行过筛；向过筛后的抗水涂料中加入3份苯乙烯丁二烯聚合物、15份丙烯酸酯聚合物乳液、消泡剂、润滑剂，用氢氧化钠调节pH值至7～9，同时保持涂料体系的固含量为32%，即得所述抗水涂料；将所述抗水涂料以4.6g/m2的涂布量涂布至纸张表面，干燥后将所述纸张浸泡于水中测试纸张的抗水性，发现涂布有所述抗水涂料的纸张能够在水中浸泡67.2h而保持无渗透。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。故，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims

1.一种抗水涂料，其特征在于，所述抗水涂料的固含量为20％～40％，所述抗水涂料包括如下质量份数的组分：

颜料：100份

改性烷基烯酮二聚体：10～30份

胶粘剂：7～21份，

其中，所述颜料选自重质碳酸钙、轻质碳酸钙、瓷土、二氧化钛中的一种或多种，所述胶粘剂的组成为2～6份的苯乙烯丁二烯共聚物以及5～15份的丙烯酸酯聚合物乳液。

2.如权利要求1所述的抗水涂料，其特征在于：所述改性烷基烯酮二聚体是以阳离子淀粉或者阳离子聚丙烯酰胺作为乳化剂对烷基烯酮二聚体进行乳化改性后得到的。

3.如权利要求1所述的抗水涂料，其特征在于：所述苯乙烯丁二烯共聚物是由30～60份的丁二烯与40～70份的苯乙烯聚合而成。

4.如权利要求1所述的抗水涂料，其特征在于：所述丙烯酸酯聚合物乳液选自纯丙乳液、苯丙乳液以及醋丙乳液中的至少一种。

5.如权利要求1所述的抗水涂料，其特征在于：所述抗水涂料中还包括0.1～0.2份的消泡剂以及0.2～0.3份的润滑剂。

6.如权利要求1所述的抗水涂料，其特征在于：所述抗水涂料中还包括有碱，所述碱的用量以使所述抗水涂料的PH值保持在7～9为限。

7.如权利要求6所述的抗水涂料，其特征在于：所述碱为氢氧化钠。

8.一种纸，其包括纸基体，其特征在于：在所述纸基体的至少一个外表面形成有由权利要求1至7任一项所述的抗水涂料形成的抗水涂料层。

9.一种抗水涂料的生产工艺，其包括如下步骤：

将10～30份的改性烷基烯酮二聚体乳液加入上述混合液中，以得到初级抗水涂料；以及在碱性条件下，向所述初级抗水涂料中加入7～21份的胶粘剂，同时，调节所述涂料混合体系的固含量至20％～40％，以得到成品抗水涂料，其中所述胶粘剂的组成为2～6份的苯乙烯丁二烯聚合物与5～15份的丙烯酸酯聚合物乳液。

10.如权利要求9所述的抗水涂料的生产工艺，其特征在于：在所述改性烷基烯酮二聚体乳液加入上述混合液中后，进一步包括将所述初级抗水涂料在20～50℃的温度下搅拌5min～30min的步骤。

11.如权利要求9所述的抗水涂料的生产工艺，其特征在于：在向所述初级抗水涂料中加入胶粘剂之前，还包括使用100～200目的筛网对所述初级抗水涂料进行过筛的步骤。

12.如权利要求9所述的抗水涂料的生产工艺，其特征在于：在得到所述初级抗水涂料后，还包括向所述初级抗水涂料中添加0.1～0.2份的消泡剂以及0.2～0.3份的润滑剂的步骤。

13.如权利要求9所述的抗水涂料的生产工艺，其特征在于：在得到所述初级抗水涂料后，还包括向所述初级抗水涂料中添加碱以使所述初级抗水涂料保持为碱性的步骤。