CN105274897A - 一种喷墨数码印刷纸涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷墨数码印刷纸涂料的制备方法，该方法以沉淀碳酸钙、煅烧瓷土为主要原料，辅助性颜料为塑性颜料和纳米二氧化硅，涂布用胶黏剂为氧化淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素和丁苯胶乳。在高速分散机中均匀分散颜料制得颜料悬浮液，再加入经糊化处理的氧化淀粉和聚乙烯醇以及羧甲基纤维素胶黏液、丁苯胶乳，高速离散并添加降粘剂、润滑剂、塑性颜料，制得最终的涂料。这种涂料能基本覆盖原纸表面，涂层均匀致密，孔径适中，孔隙分布均匀。使用该涂料喷涂制得的喷墨数码印刷纸，比一般产品的白度高，印刷适性更好，印制出的印品相对反差大、清晰度高、饱和度高，色彩再现性强。可用传统涂布方法涂布，工艺简单，使用的原材料价格低廉，适合批量生产。

Description

一种喷墨数码印刷纸涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种纸张涂料的制备工艺，具体地说是一种喷墨数码印刷纸涂料的制备方法。

技术背景

数码印刷纸是数码印刷过程的承印物纸张，是将几种不同的白色颜料与胶粘剂和各种功能性助剂按一定比例复配后制成涂料，并将涂料涂在原纸的表面而制成的颜料涂布加工纸。数码印刷技术的基本原理与传统印刷存在着根本区别，因而对作为印刷承印物的数码印刷纸也提出了新要求。国际上对数码印刷纸提出了以下要求：①纸张表面呈白色，且表面平滑不粗糙；②纸张挺度高、洁净度好、不透明度高；③纸张亮度高、光泽度好；④纸张不易起泡；⑤采用轻涂法对原纸进行涂布；⑥纸张可正反面打印。

喷墨数码印刷纸的构成可分为两层：纸基、表面涂层。纸基的主要成分是由漂白浆与碳酸钙组成。表面涂层的作用是改进纸面的均一性，提高成品纸的适应性。对于喷墨数码印刷纸而言，表面涂层是高吸收性的白色颜料和亲水树脂的混合物。表面涂层的主要成分是颜料、胶粘剂和少量助剂等。

目前，国内对于打印耗材相关领域已经有了一定研究。

中国专利CN101446055A中公开了一种无光泽彩色喷墨打印纸涂料及制备方法。使用了改性膨润土取代部分二氧化硅，虽然降低了成本，但是膨润土的片状疏松结构使得孔隙增大，导致纸张的表面微观粗糙度增大。中国专利CN1769588A中公开了一种纳米级环保型彩色数码打印纸专用涂料，特征是使用了纳米二氧化钛作为颜料组分，但相应地，成本会提高。中国专利CN1995540A中公开了一种喷墨打印纸用涂料及其制备方法，该方法未使用固体颜料和填料，纸张强度性能有待进一步研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种较为经济的喷墨数码印刷涂料的制备方法，所用的原材料易得，价格低廉，涂布工艺简单，涂布效果好，纸张印刷适应性好。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明喷墨数码印刷纸涂料的制备方法，是按以下要求进行操作：

所需的原料包括主体颜料、胶黏剂和助剂，

所述主体颜料由以下按质量百分比配比的原料组成：沉淀碳酸钙(PCC)50％-70％、煅烧瓷土20％-40％、塑性颜料5％-10％、纳米二氧化硅(SiO2)0-5％；

所述胶黏剂由聚乙烯醇(PVA)、氧化淀粉、羧甲基纤维素(CMC)和丁苯胶乳组成，聚乙烯醇、氧化淀粉、羧甲基纤维素和丁苯胶乳的添加量分别为主体颜料质量的4％-10％、0-5％、1-5％、9％-14％；其中聚乙烯醇的预处理是：将质量浓度为20％的聚乙烯醇溶液在常温下放置12h后，在温度85-90℃下糊化55-60min；氧化淀粉的预处理是：将质量浓度为20％的氧化淀粉溶液在温度85-90℃下糊化30-40min；羧甲基纤维素采用质量浓度为20％的羧甲基纤维素胶黏液；

所述助剂由分散剂、消泡剂、润滑剂、降粘剂组成，分散剂、消泡剂、润滑剂、降粘剂的添加量分别为主体颜料质量的0-2％、0.1％-1％、0-2.5％、0-1％。

制备工艺为：

1)制备颜料悬浮液：在转速为500rpm以下将沉淀碳酸钙、煅烧瓷土、纳米二氧化硅放入高速分散机中与水混合搅拌，固含量控制在40％，然后以2000rpm的转速高速分散15min，并在搅拌过程中添加分散剂、消泡剂，得到颜料悬浮液；

2)将转速调为1500rpm后，在颜料悬浮液中先添加聚乙烯醇，再添加氧化淀粉、羧甲基纤维素和丁苯胶乳；后添加润滑剂、降粘剂；

3)最后再加入塑性颜料，充分搅拌分散15min后，使用150目网筛过滤即可。

所述降粘剂是质量浓度为5％的氢氧化钠溶液；消泡剂为DG62；润滑剂为聚乙烯蜡；分散剂为SN4211，塑性颜料为苯乙烯聚合物乳液。

本发明相较已有的技术，原料易得，价格低廉。而且细粒的煅烧瓷土以及塑性颜料的选择，这种涂料能基本覆盖原纸表面，涂层均匀致密，孔径适中，孔隙分布均匀。使得使用该涂料的喷墨印刷纸具有良好的印刷适性，纸张白度高，色彩再现性好，清晰度高，色偏小，色效率高，能够满足喷墨数码印刷要求。可用传统涂布方法涂布，工艺简单，使用的原材料价格低廉，适合批量生产。

附图说明

图1为本发明的喷墨数码印刷纸涂料的制备工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明方法作进一步的描述：

本发明采用以下步骤制得数码喷墨印刷纸涂料：

(1)颜料分散液的制备。将水加入高速分散机，在低速搅拌下缓慢加入称好的颜料(沉淀碳酸钙、煅烧瓷土、纳米二氧化硅)，而后高速分散15min，分散机的转速保持在2000rpm，均匀分散的颜料悬浮液一经制成，要良好贮存，防止杂质和灰尘混入而造成污染。在分散颜料分散液的过程中，分别按配方剂量添加分散剂、消泡剂等。

(2)胶粘液的制备。氧化淀粉的糊化：配制浓度20％的氧化淀粉溶液，在温度85-90℃下糊化30-40min；聚乙烯醇的糊化：配置浓度20％的聚乙烯醇溶液，在常温下放置约12h，然后在温度85-90℃下糊化约55-60min；之后再配置浓度20％的羧甲基纤维素胶黏液。

(3)涂料的调配。将转速调节为1500rpm，向配制好的颜料分散液中分别按配方剂量加入糊化聚乙烯醇，而后加入氧化淀粉糊、羧甲基纤维素胶黏液和丁苯胶乳。在添加胶黏剂之后，分别在高速分散机中分别按配方剂量添加降粘剂和润滑剂，在涂料配置最后阶段加入塑性颜料，充分搅拌分散15min。涂料制备完毕后，使用150目筛过滤，储存备用，一般在配好后应在3-4h之内用完，以保证涂料新鲜。

本发明所述降粘剂是质量浓度为5％的氢氧化钠溶液；消泡剂为DG62；润滑剂为聚乙烯蜡；分散剂为SN4211，塑性颜料为苯乙烯聚合物乳液。

实施例1：

将250ml水加入高速分散机，在450rpm的低速搅拌下缓慢加入沉淀碳酸钙50g、煅烧瓷土40g，使涂料固含量为40％，而后高速分散15min，高速分散机的转速保持在2000rpm，在分散颜料分散液的过程中，添加消泡剂(DG62)0.8g。

配制浓度20％的氧化淀粉溶液，在温度90℃下糊化30min；配置浓度20％的聚乙烯醇，在常温下放置约12h，然后在温度88℃下糊化约57min；之后再配置浓度20％的羧甲基纤维素胶黏液。

将高速分散机的转速调节为1500rpm，向配制好的颜料分散液中加入4g糊化聚乙烯醇溶液，而后加入1g羧甲基纤维素胶黏液和13g丁苯胶乳。在涂料配置最后阶段加入塑性颜料苯乙烯聚合物乳液10g，充分搅拌分散15min。涂料制备完毕后，使用150目筛过滤，储存。涂料粘度值在3500cPa·s左右，白度90％ISO，涂料pH值为8.5，表面粗糙度6.1μm。

实施例2：

将250ml的水加入高速分散机，在450rpm的低速搅拌下缓慢加入沉淀碳酸钙55g、煅烧瓷土35g、纳米二氧化硅1.5g，使涂料固含量为40％，而后高速分散15min，高速分散机的转速保持在2000rpm，在分散颜料分散液的过程中，添加分散剂(SN4211)1.2g、消泡剂(DG62)0.6g。

配制浓度20％的氧化淀粉溶液，在温度88℃下糊化34min；配置浓度20％的聚乙烯醇溶液，在常温下放置约12h，然后在温度85℃下糊化约60min；之后再配置浓度20％的羧甲基纤维素胶黏液。

将高速分散机的转速调节为1500rpm，向配制好的颜料分散液中加入4.5g糊化聚乙烯醇，而后加入1g氧化淀粉糊、2g羧甲基纤维素胶黏液和11g丁苯胶乳。在添加上述胶黏剂之后，分别在高速分散机中分别添加0.05g降粘剂(质量浓度5％的氢氧化钠溶液)和1.5g润滑剂聚乙烯蜡，在涂料配置最后阶段加入塑性颜料苯乙烯聚合物乳液8.5g，充分搅拌分散15min。涂料制备完毕后，使用150目筛过滤，储存。涂料粘度值在6500cPa·s左右，白度90％ISO，涂料pH值为8.5，表面粗糙度5.8μm。

实施例3：

将310ml的水加入高速分散机，在450rpm的低速搅拌下缓慢加入沉淀碳酸钙60g、煅烧瓷土30g、纳米二氧化硅2g，并控制涂料固含量为40％，而后高速分散15min，高速分散机的转速保持在2000rpm，在分散颜料分散液的过程中，添加分散剂(SN4211)0.4g、消泡剂(DG62)0.2g。

配制浓度20％的氧化淀粉溶液，在温度85℃下糊化40min；配置浓度20％的聚乙烯醇溶液，在常温下放置约12h，然后在温度85℃下糊化约60min；之后再配置浓度20％的羧甲基纤维素胶黏液。

将高速分散机的转速调节为1500rpm，向配制好的颜料分散液中加入6g糊化聚乙烯醇，而后加入2g氧化淀粉糊、2.5g羧甲基纤维素胶黏液和10g丁苯胶乳。在添加上述胶黏剂之后，在高速分散机中分别添加0.1g降粘剂(质量浓度为5％的氢氧化钠溶液)和2g润滑剂聚乙烯蜡，在涂料配置最后阶段加入塑性颜料苯乙烯聚合物乳液8g，充分搅拌分散15min。涂料制备完毕后，使用150目筛过滤，储存。涂料粘度值在7000cPa·s左右，白度89％ISO，涂料pH值为8.5，表面粗糙度6.8μm。

实施例4：

将330ml的水加入高速分散机，在450rpm的低速搅拌下缓慢加入沉淀碳酸钙65g、煅烧瓷土25g、纳米二氧化硅3g，使涂料固含量为40％，而后高速分散15min，高速分散机的转速保持在2000rpm，在分散颜料分散液的过程中，添加分散剂(SN4211)0.2g、消泡剂(DG62)0.4g。

配制浓度20％的氧化淀粉溶液，在温度86℃下糊化36min；配置浓度20％的聚乙烯醇溶液，在常温下放置约12h，然后在温度90℃下糊化约55min；之后再配置浓度20％的羧甲基纤维素胶黏液。

将高速分散机的转速调节为1500rpm，向配制好的颜料分散液中加入8g糊化聚乙烯醇，而后加入3g氧化淀粉糊、3g羧甲基纤维素胶黏液和14g丁苯胶乳。在添加上述胶黏剂之后，分别在高速分散机中分别添加0.05g降粘剂(质量浓度为5％的氢氧化钠溶液)和1.5g润滑剂聚乙烯蜡，在涂料配置最后阶段加入塑性颜料苯乙烯聚合物乳液7g，充分搅拌分散15min。涂料制备完毕后，使用150目筛过滤，储存。涂料粘度值在4500cPa·s左右，白度90％ISO，涂料pH值为8.5，表面粗糙度6.3μm。

实施例5：

将350ml的水加入高速分散机，在450rpm的低速搅拌下缓慢加入沉淀碳酸钙70g、煅烧瓷土20g、纳米SiO₂5g，使涂料固含量为40％，而后高速分散15min，高速分散机的转速保持在2000rpm，在分散颜料分散液的过程中，添加分散剂(SN4211)2g、消泡剂(DG62)1g。

配制浓度20％的氧化淀粉溶液，在温度85℃下糊化40min；配置浓度20％的聚乙烯醇溶液，在常温下放置约12h，然后在温度87℃下糊化约58min；之后再配置浓度20％的羧甲基纤维素胶黏液。

将高速分散机的转速调节为1500rpm，向配制好的颜料分散液中加入10g糊化聚乙烯醇，而后加入5g氧化淀粉糊、5g羧甲基纤维素胶黏液和9g丁苯胶乳。在添加上述胶黏剂之后，分别在高速分散机中分别添加0.1g降粘剂(质量浓度5％的氢氧化钠溶液)和2.5g润滑剂聚乙烯蜡，在涂料配置最后阶段加入塑性颜料苯乙烯聚合物乳液5g，充分搅拌分散15min。涂料制备完毕后，使用150目筛过滤，储存。涂料粘度值在8500cPa·s左右，白度90％ISO，涂料pH值为8.5，表面粗糙度6.7μm。

本发明采用煅烧瓷土，在轻量涂布纸中涂层的体积、疏松度和光学性能等均显示出优越性，并改善涂布纸的光泽度、平滑度和纤维遮盖力；采用沉淀碳酸钙，具有优良的油墨吸收性，磨损率低，白度高，颗粒细；采用纳米二氧化硅，粒径较小，油墨吸收速度快，油墨吸收性好；采用苯乙烯聚合物乳液(塑性颜料)，能提高涂层光泽度。采用氧化淀粉，价格低、低浓度时流变性能优良。采用聚乙烯醇，黏结力强，成膜光泽度高；采用羧甲基纤维素，控制调节涂料流变性，增稠涂料，显著影响涂料胶体结合力和涂料结构；采用苯乙烯丁二烯聚合乳液(即丁苯胶乳)提高颜料结合强度，增加光泽度。

Claims (2)

1.一种喷墨数码印刷纸涂料的制备方法，其特征在于：

所需的原料包括主体颜料、胶黏剂和助剂，

所述主体颜料由以下按质量百分比配比的原料组成：沉淀碳酸钙50％-70％、煅烧瓷土

20％-40％、塑性颜料5％-10％、纳米二氧化硅0-5％；

所述胶黏剂由聚乙烯醇、氧化淀粉、羧甲基纤维素和丁苯胶乳组成，聚乙烯醇、氧化淀粉、羧甲基纤维素和丁苯胶乳的添加量分别为主体颜料质量的4％-10％、0-5％、1-5％、9％-14％；；其中聚乙烯醇的预处理是：将质量浓度为20％的聚乙烯醇溶液在常温下放置12h后，在温度85-90℃下糊化55-60min；氧化淀粉的预处理是：将质量浓度为20％的氧化淀粉溶液在温度85-90℃下糊化30-40min；羧甲基纤维素采用质量浓度为20％的羧甲基纤维素胶黏液；

所述助剂由分散剂、消泡剂、润滑剂、降粘剂组成，分散剂、消泡剂、润滑剂、降粘剂的添加量分别为主体颜料质量的0-2％、0.1％-1％、0-2.5％、0-1％；

制备工艺为：

1)制备颜料悬浮液：在转速为500rpm以下将沉淀碳酸钙、煅烧瓷土、纳米二氧化硅放入高速分散机中与水混合搅拌，固含量控制在40％，然后以2000rpm的转速高速分散15min，并在搅拌过程中添加分散剂、消泡剂，得到颜料悬浮液；

2)将转速调为1500rpm后，在颜料悬浮液中先添加聚乙烯醇，再添加氧化淀粉、羧甲基纤维素和丁苯胶乳；后添加润滑剂、降粘剂；

3)最后再加入塑性颜料，充分搅拌分散15min后，使用150目网筛过滤即可。

2.根据权利要求1所述的喷墨数码印刷纸涂料的制备方法，其特征在于，所述降粘剂是质量浓度为5％的氢氧化钠溶液；消泡剂为DG62；润滑剂为聚乙烯蜡；分散剂为SN4211，塑性颜料为苯乙烯聚合物乳液。