CN104878650A - 单面铜版纸及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种单面铜版纸，其包括原纸及形成于原纸表面的底涂层及形成于底涂层表面的面涂层，该面涂层中含有改性颜料，该改性颜料的含量为100重量份，该改性颜料包括第一颜料，该第一颜料的含量为20-100份，该第一颜料包含颜料主剂、表面活性剂及抗水复合物，其中各物质的含量分别为：颜料主剂100重量份、表面活性剂1-8重量份以及抗水复合物2-12重量份。此外，本发明还涉及单面铜版纸的制备方法。本发明制备的单面铜版纸具有优良的抗水性能及印刷适性。
Description
技术领域
本发明涉及一种单面铜版纸及其制备方法。
背景技术
目前，商业用单面铜版纸的生产大都采用大型文化纸机来生产，由于大型文化纸机通常是由原纸到成纸一体化抄造，缺少浆内施胶和表面施胶的功能，因此难以满足生产商业用单面铜版纸在抗水方面的需求，从而影响单面铜版纸张的正常使用。另，若100%使用抗水性的颜料单面铜版纸张其光泽度有所降低，造成印刷效果不佳或者图像无法识别的状况。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种单面铜版纸，该单面铜版纸具有良好的抗水性能及良好的光泽度。
另外，还有必要提供上述单面铜版纸的制备方法。
一种单面铜版纸，其包括原纸及形成于原纸表面的底涂层及形成于底涂层表面的面涂层，该面涂层中含有改性颜料，该改性颜料的含量为100重量份，该改性颜料包括第一颜料，该第一颜料的含量为20-100份，该第一颜料包含颜料主剂、表面活性剂及抗水复合物，其中各物质的含量分别为：颜料主剂100重量份、表面活性剂1-8重量份以及抗水复合物2-12重量份。
一种单面铜版纸的制备方法，其包括如下步骤：
提供初始的原纸；
配制第一涂布液；
在该原纸表面涂布第一涂布液并干燥形成底涂层；
在该底涂层表面涂布第二涂布液并干燥形成面涂层，该第二涂布液中含有第一颜料，该改性颜料的含量为100重量份，该改性颜料包括第一颜料，该第一颜料的含量为20-100份，该第一颜料包含颜料、表面活性剂及抗水复合物，其中各物质的含量分别为：颜料主剂100重量份、表面活性剂1-8重量份以及抗水复合物2-12重量份。
本发明通过在面涂层中添加有第一颜料，该第一颜料通过将颜料主剂与表面活性剂、抗水复合物混合进行交互反应制得，以使第一颜料本身具有抗水功效，将制备的第一颜料应用于涂料中进行纸张涂布，可有效提高单面铜版纸的抗水性能。另，还通过在涂料中添加有第二颜料使之与底涂层和面涂层中的第一颜料混合使用，可改善纸张的光泽度。
具体实施方式
本发明的单面铜版纸，其包括原纸，形成于原纸表面的底涂层及形成于底涂层表面的面涂层。
优选的，原纸基重为40g/m2。
该底涂层涂布量为10-18g/m2。
优选的，该底涂层涂布量为18g/m2。
该面涂层涂布量为20-28g/m2。
优选的，该面涂层涂布量为25g/m2。
本发明中，底涂层的作用是提供原纸纤维的基本覆盖，保持纸面的基本面感。
该底涂层和该面涂层中含有单面铜版纸制造领域常规使用的各物质，其各物质的重量份数分别为：胶粘剂10-20份，湿强剂0.5-2份，分散剂0.1-2份，消泡剂0.1-2份及润滑剂0.1-2份。
该面涂层中还含有改性颜料，该改性颜料的含量为100重量份，该改性颜料包括第一颜料，该第一颜料的含量为20-100份。
可以理解的，为了提升涂布纸张的光泽度还可以在改性颜料中添加0-80份的第二颜料，该第二颜料为常规颜料，该常规颜料选自碳酸钙、二氧化硅、片状白土、重晶石粉、滑石粉、云母粉以及高岭土中的至少一种。
优选的，该第一颜料的含量为20-50份，该第二颜料的含量为50-80份。
更优选的，该第一颜料的含量为20份，该第二颜料的含量为80份。
可以理解的，为了提升涂布纸张的抗水性能，该底涂层中还添加有改性颜料，该改性颜料的含量为100重量份，该第一颜料的含量为0-100份，该第二颜料的含量为0-100份。
优选的，该第一颜料的含量为50-100份，该第二颜料的含量为0-50份。
更优选的，该第一颜料的含量为80份，该第二颜料的含量为20份。
该第一颜料包含颜料主剂、表面活性剂及抗水复合物，其中各物质的重量份数分别为：颜料主剂100重量份、表面活性剂1-8重量份以及抗水复合物2-12重量份。
其中，表面活性剂的含量优选为3-5重量份，抗水复合物的含量优选为5-9重量份。
该颜料主剂选自重质碳酸钙、硅灰石、重晶石粉、滑石粉、云母粉以及高岭土中的至少一种。
该表面活性剂选自脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯以及硬脂酸中的至少一种。
该抗水复合物选自羧甲基纤维素、聚酰胺聚脲树脂、碳酸锆钾、烷基烯酮二聚物及其衍生物、苯乙烯/丙烯酸酯聚合物、苯乙烯/亚克力共聚体中的至少一种。
优选的，还可以在第一颜料中加入0.1-5重量份的pH调整剂，该pH调整剂选自氢氧化钠、碳酸氢钠、稀硫酸以及稀盐酸中的至少一种。
优选的，为了提高颜料与表面活性剂的反应速率，缩短反应时间，还可以在第一颜料中加入引发剂，该引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。
该改性颜料还包含第二颜料，该第二颜料为常规颜料，该常规颜料选自普通碳酸钙、硅灰石、重晶石粉、滑石粉、云母粉以及高岭土中的至少一种。
本发明中，面涂层的作用主要是提供纸张更好的纸面面感及油墨印刷性能，另面涂层中还含有第一颜料，该第一颜料通过将颜料主剂与表面活性剂、抗水复合物混合进行交互反应制得，以使第一颜料本身具有抗水功效。此外，在底涂层中还添加有改性颜料，同时该改性颜料中还添加有第二颜料，不仅提升了纸张的抗水性能还提升了纸张的光泽度。故本发明所述的单面铜版纸能够保证纸张更好的纸面面感及印刷性能，同时使纸张具备良好的抗水性能及光泽度。
本发明的单面铜版纸的制备方法。
(1)提供初始的原纸。
优选的，原纸基重为40g/m2。
(2)配制第一涂布液和第二涂布液。
首先配置第一颜料。
a)将颜料主剂、表面活性剂按100:（1-8）的质量比例与一定量的水混合，制得混合浆液。
该颜料主剂选自重质碳酸钙、硅灰石、重晶石粉、滑石粉、云母粉、高岭土中的至少一种。
可以理解的，该表面活性剂为非离子型表面活性剂，该表面活性剂选自脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯以及硬脂酸中的至少一种。
在该步骤中，加热该混合浆液并保持温度在50℃-85℃，且在此温度条件下搅拌0.5-1h。
b)将上述混合浆液调节至弱碱性环境下（如pH值为8.0-9.5），加入2-12质量份的抗水复合物后反应，制得第一颜料。
优选的，为了颜料主剂与表面活性剂更充分的反应，该混合浆液中还可以加入pH调整剂，该pH调整剂选自氢氧化钠、碳酸氢钠、稀硫酸以及稀盐酸中的至少一种，更佳的，待上述混合浆液降至室温后，加入pH调整剂0.1-5重量份，加入pH调整剂后优选调节混合浆液的pH值至8.0-9.5。
优选的，为了提高颜料与表面活性剂的反应速率，缩短反应时间，该混合浆液中还可以加入引发剂，该引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。
可以理解的，该抗水复合物能够吸附在第一颜料的表面，从而在第一颜料表面形成聚合物薄膜层，该抗水复合物选自羧甲基纤维素、聚酰胺聚脲树脂、碳酸锆钾、烷基烯酮二聚物及其衍生物、苯乙烯/丙烯酸酯聚合物、苯乙烯/亚克力共聚体中的至少一种。
在该步骤中，抗水复合物加入上述弱碱性的混合浆液后，搅拌并反应2-3h。
可以理解的，该第一颜料的制备过程中，第一颜料反应体系始终保持搅拌状态。
分别取一定量的改性颜料、胶粘剂，湿强剂，分散剂、消泡剂、润滑剂和水，在高速搅拌的条件下将它们混合形成第一涂布液和第二涂布液。
第一涂布液中各组分的重量份数为：第一颜料0-100份、第二颜料0-100份、胶粘剂10-20份，湿强剂0.5-2份，分散剂0.1-2份、消泡剂0.1-2份及润滑剂0.1-2份。
优选的，该第二涂布液中含有第一颜料50-100份，第二颜料0-50份。
更优选的，该第二涂布液中含有第一颜料80份，第二颜料20份。
第二涂布液中各组分的重量份数为：第一颜料20-100份、第二颜料0-80份、胶粘剂10-20份，湿强剂0.5-2份，分散剂0.1-2份、消泡剂0.1-2份及润滑剂0.1-2份。
优选的，该第二涂布液中含有第一颜料20-50份，第二颜料50-100份。
更优选的，该第二涂布液中含有第一颜料20份，第二颜料80份。
(3)在该原纸表面涂布第一涂布液并干燥形成底涂层。将第一涂布液涂于原纸表面，涂布量为10-18g/m2。经干燥，第一涂布液中的水分挥发，形成固体的底涂层。
优选的，该底涂层涂布量为18g/m2。
(4)在该底涂层表面涂布第二涂布液并干燥形成面涂层。将第二涂布液涂于底涂层表面，涂布量为20-28g/m2。经干燥，第二涂布液中的水分挥发，形成固体的面涂层。
优选的，该面涂层涂布量为25g/m2。
下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明。
第一涂布液与第二涂布液的颜料配方见表一：
注:制备1，2，3表示实施例1，2，3所制备的第一颜料。
表一
对比例
第一涂布液：该第二颜料使用常规颜料，该常规颜料使用普通碳酸钙，该胶粘剂、湿强剂、分散剂、消泡剂和润滑剂是单面铜版纸制造领域常规使用的物质，其中第二颜料、胶粘剂、湿强剂、分散剂、消泡剂和润滑剂的质量比为100：12：2：0.5：0.2：0.8。
使用第一涂布液形成底涂层，涂布量为18g/m2。
第二涂布液：与第一涂布液一致。
使用第二涂布液形成面涂层，涂布量为20g/m2。
实施例1
制备第一颜料：该颜料主剂使用重质碳酸钙，该表面活性剂使用硬脂酸，该pH调整剂使用氢氧化钠，该抗水复合物使用烷基烯酮二聚物及其衍生物与苯乙烯/丙烯酸酯聚合物的复合体，其中重质碳酸钙、硬脂酸、氢氧化钠、抗水复合物的质量比为100：1：0.15：2。
第一涂布液：该第一颜料使用实施例1所制备的第一颜料，该胶粘剂、湿强剂、分散剂、消泡剂和润滑剂是单面铜版纸制造领域常规使用的物质，其中第一颜料、胶粘剂、湿强剂、分散剂、消泡剂和润滑剂的质量比为100：12：2：0.5：0.2：0.8。
使用第一涂布液形成底涂层，涂布量为18g/m2。
第二涂布液：与第一涂布液一致。
使用第二涂布液形成面涂层，涂布量为20g/m2。
实施例2
制备第一颜料：该颜料主剂使用重质碳酸钙，该表面活性剂使用硬脂酸，该pH调整剂使用氢氧化钠，该抗水复合物使用烷基烯酮二聚物及其衍生物与苯乙烯/丙烯酸酯聚合物的复合体，其中重质碳酸钙、硬脂酸、氢氧化钠、抗水复合物的质量比为100：3：0.16：8。
第一涂布液：与实施例1一致。不同的是第一颜料为实施例2制备的第一颜料。
使用第一涂布液形成底涂层，涂布量为18g/m2。
第二涂布液：与实施例2制备的第一涂布液一致。
使用第二涂布液形成底涂层，涂布量为20g/m2。
实施例3
制备第一颜料：该颜料主剂使用重质碳酸钙，该表面活性剂使用硬脂酸，该pH调整剂使用氢氧化钠，该抗水复合物使用烷基烯酮二聚物及其衍生物与苯乙烯/丙烯酸酯聚合物的复合体，其中重质碳酸钙、硬脂酸、氢氧化钠、抗水复合物的质量比为100：8：0.17：12。
第一涂布液：与实施例1一致。不同的是第一颜料为实施例3制备的第一颜料。
使用第一涂布液形成底涂层，涂布量为18g/m2。
第二涂布液：与实施例3制备的第一涂布液一致。
使用第二涂布液形成底涂层，涂布量为20g/m2。
实施例4
制备第一颜料：与实施例2制备的第一颜料一致。
第一涂布液：该第一颜料使用实施例2所制备的第一颜料，该胶粘剂、湿强剂、分散剂、消泡剂和润滑剂是单面铜版纸制造领域常规使用的物质，其中第二颜料、胶粘剂、湿强剂、分散剂、消泡剂和润滑剂的质量比为100：12：2：0.5：0.2：0.8。
使用第一涂布液形成底涂层，涂布量为18g/m2。
第二涂布液：与实施例3制备的第二涂布液一致。
使用第二涂布液形成底涂层，涂布量为20g/m2。
实施例5
制备第一颜料：与实施例2制备的第一颜料一致。
第一涂布液：该第一颜料使用实施例2所制备的第一颜料，该第二颜料使用常规颜料，该常规颜料使用普通碳酸钙，该胶粘剂、湿强剂、分散剂、消泡剂和润滑剂是单面铜版纸制造领域常规使用的物质，其中第一颜料、第二颜料、胶粘剂、湿强剂、分散剂、消泡剂和润滑剂的质量比为80：20：12：2：0.5：0.2：0.8。
使用第一涂布液形成底涂层，涂布量为18g/m2。
第二涂布液：与实施例5制备的第一涂布液一致。
使用第二涂布液形成底涂层，涂布量为20g/m2。
实施例6
制备第一颜料：与实施例2制备的第一颜料一致。
第一涂布液：该颜料主剂使用重质碳酸钙，该胶粘剂、湿强剂、分散剂、消泡剂和润滑剂是单面铜版纸制造领域常规使用的物质，其中第一颜料、第二颜料、胶粘剂、湿强剂、分散剂、消泡剂和润滑剂的质量比为50：50：12：2：0.5：0.2：0.8。
使用第一涂布液形成底涂层，涂布量为18g/m2。
第二涂布液：与实施例5制备的第一涂布液一致。
使用第二涂布液形成底涂层，涂布量为20g/m2。
实施例7
制备第一颜料：与实施例2制备的第一颜料一致。
第一涂布液：该第一颜料使用实施例2所制备的第一颜料，该第二颜料使用常规颜料，该常规颜料使用普通碳酸钙，该胶粘剂、湿强剂、分散剂、消泡剂和润滑剂是单面铜版纸制造领域常规使用的物质，其中第一颜料、第二颜料、胶粘剂、湿强剂、分散剂、消泡剂和润滑剂的质量比为20：80：12：2：0.5：0.2：0.8。
使用第一涂布液形成底涂层，涂布量为18g/m2。
第二涂布液：与实施例5制备的第一涂布液一致。
使用第二涂布液形成底涂层，涂布量为20g/m2。
实施例8
制备第一颜料：与实施例2制备的第一颜料一致。
第一涂布液：该第一颜料使用实施例2所制备的第一颜料，该第二颜料使用常规颜料，该常规颜料使用普通碳酸钙，该胶粘剂、湿强剂、分散剂、消泡剂和润滑剂是单面铜版纸制造领域常规使用的物质，其中第一颜料、第二颜料、胶粘剂、湿强剂、分散剂、消泡剂和润滑剂的质量比为10：90：12：2：0.5：0.2：0.8。
使用第一涂布液形成底涂层，涂布量为18g/m2。
第二涂布液：与实施例5制备的第一涂布液一致。
使用第二涂布液形成底涂层，涂布量为20g/m2。
实施例9
制备第一颜料：与实施例2制备的第一颜料一致。
第一涂布液：与实施例5制备的第一涂布液一致。
使用第一涂布液形成底涂层，涂布量为18g/m2。
第二涂布液：与实施例6制备的第一涂布液一致。
使用第二涂布液形成底涂层，涂布量为20g/m2。
实施例10
制备第一颜料：与实施例2制备的第一颜料一致。
第一涂布液：与实施例5制备的第一涂布液一致。
使用第一涂布液形成底涂层，涂布量为18g/m2。
第二涂布液：与实施例7制备的第一涂布液一致。
使用第二涂布液形成底涂层，涂布量为20g/m2。
实施例11
制备第一颜料：与实施例2制备的第一颜料一致。
第一涂布液：与实施例7制备的第一涂布液一致。
使用第一涂布液形成底涂层，涂布量为18g/m2。
第二涂布液：与实施例7制备的第一涂布液一致。
使用第二涂布液形成底涂层，涂布量为20g/m2。
性能测试
将实施例和对比例所制得的单面铜版纸分别对光泽度、Cobb、水渗透及IGT进行测试，测试结果如下表所示。注：Cobb：表征纸和纸板表面吸水性能的物性指标，亦称为纸张表面吸收重量，一般重量越大表示纸张吸收性越强。水渗透：表征纸张抗水性能的物性指标，是指蒸馏水由纸张一表面穿透至另一表面所需的时间，数值越大代表抗水性能越强。IGT：表征纸张印刷强度的物性指标，是指以连续增加的速度印刷纸张表面，直至纸张表面开始出现拉毛时的印刷速度，数值越大代表纸张印刷强度越好。
表二
| 光泽度，％ | Cobb，g/m2 | 水渗透，sec | IGT | |
| 对比例 | 78 | 80 | 3 | 200 |
| 实施例1 | 74 | 40 | 190 | 210 |
| 实施例2 | 65 | 22 | 420 | 220 |
| 实施例3 | 68 | 20 | 500 | 240 |
| 实施例4 | 66 | 38 | 260 | 220 |
| 实施例5 | 70 | 20 | 370 | 223 |
| 实施例6 | 70 | 26 | 330 | 220 |
| 实施例7 | 71 | 30 | 300 | 220 |
| 实施例8 | 71 | 35 | 280 | 230 |
| 实施例9 | 73 | 23 | 350 | 220 |
| 实施例10 | 76 | 25 | 320 | 220 |
| 实施例11 | 76 | 40 | 230 | 235 |
对比例的单面铜版纸的水渗透和Cobb值分别为3及80，而实施例1-9的单面铜版纸的水渗透和Cobb值分别为190以上及40以下，这说明实施例单面铜版纸的抗水性能较对比例有了大幅提升。对比例的单面铜版纸的IGT为200，而实施例的单面铜版纸的IGT为210以上，这说明实施例单面铜版纸的印刷性能有所提高。实施例2的单面铜版纸的水渗透为420，而实施例4的单面铜版纸水渗透为260，这说明在底涂层添加有第一颜料的涂料预涂纸张，其抗水性能较未底涂含有第一颜料的涂料涂布的纸张有了大幅提升。实施例10,11的涂布纸其光泽度分别为76,76，相较于实施例1-3采用100%第一颜料作为改性颜料涂布的纸张其光泽度有所提升，且与现有涂布纸的光泽度基本相持平。因此，测试结果说明实施例单面铜版纸的抗水性能较对比例有了大幅度提升，且保持了涂布纸张的光泽度。
本发明可以根据纸张抗水性及光泽度的要求调配第一颜料与第二颜料的比例。如果纸张的兼顾光泽度和抗水性，可以将面涂少用一点抗水颜料，底涂和面涂所含第一颜料的比例优选为80/20；如果做特种纸品，对光泽度要求不高，但对抗水性要求高，可以将面涂多用一点抗水颜料，底涂和面涂所含第一颜料的比例优选为20/80。
另外，本领域技术人员依据本发明精神所做的各种修改、添加和替换等变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种单面铜版纸，其包括原纸及形成于原纸表面的底涂层及形成于底涂层表面的面涂层，其特征在于：该面涂层中含有改性颜料，该改性颜料的含量为100重量份，该改性颜料包括第一颜料，该第一颜料的含量为20-100份，该第一颜料包含颜料主剂、表面活性剂及抗水复合物，其中各物质的含量分别为：颜料主剂100重量份、表面活性剂1-8重量份以及抗水复合物2-12重量份。
2.如权利要求1所述的单面铜版纸，其特征在于：该改性颜料还包含第二颜料，该第二颜料为常规颜料，该常规颜料选自碳酸钙、二氧化硅、片状白土、重晶石粉、滑石粉、云母粉以及高岭土中的至少一种。
3.如权利要求1所述的单面铜版纸，其特征在于：该底涂层中含有改性颜料，该改性颜料的含量为100重量份，该改性颜料包括第一颜料，该第一颜料的含量为0-100份。
4.如权利要求1所述的单面铜版纸，其特征在于：该底涂层中含有第一颜料50-100份，第二颜料0-50份。
5.如权利要求1所述的单面铜版纸，其特征在于：该底涂层中含有第一颜料80份，第二颜料20份。
6.如权利要求1所述的单面铜版纸，其特征在于：该面涂层中含有第一颜料20-50份，第二颜料50-80份。
7.如权利要求1所述的单面铜版纸，其特征在于：该面涂层中含有第一颜料20份，第二颜料80份。
8.如权利要求1所述的单面铜版纸，其特征在于：该底涂层涂布量为10-18g/m2。
9.如权利要求1所述的单面铜版纸，其特征在于：该面涂层涂布量为20-28g/m2。
10.一种如权利要求1-9项中任意一项所述单面铜版纸的制备方法，其包括如下步骤：
提供初始的原纸；
配制第一涂布液；
在该原纸表面涂布第一涂布液并干燥形成底涂层；
在该底涂层表面涂布第二涂布液并干燥形成面涂层，该第二涂布液中含有第一颜料，该改性颜料的含量为100重量份，该改性颜料包括第一颜料，该第一颜料的含量为20-100份，该第一颜料包含颜料、表面活性剂及抗水复合物，其中各物质的含量分别为：颜料主剂100重量份、表面活性剂1-8重量份以及抗水复合物2-12重量份。
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