CN106049173A - 一种可改善无碳复写纸低温显色速率的方法和涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可改善无碳复写纸低温显色速率的方法和涂料。本发明选用独特的pH调节剂，使涂料的显色能力和流变性都达到最佳状态，涂料的低温显色速率大大提高，泛色程度好，同时本发明涂料还能够较长时间维持稳定。

Description

一种可改善无碳复写纸低温显色速率的方法和涂料

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，具体涉及一种可改善无碳复写纸低温显色速率的方法和涂料。

背景技术

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。书写或打印时的冲击压力可将微胶囊压破，使染色前体流出与显色剂接触，发生化学反应呈现有色图文，从而达到复写的目的。

其发色原理为显色剂作为质子给予体，其可以将质子给予染色前体，使染色前体的电子激发态从紫外光区转到可见光区，从有色变为无色。

在寒冷地区，无碳复写纸大都存在着显色较慢的问题。针对该问题国内厂家也对原材料或涂料配方进行了优化，尤其对显色剂的研究颇多，王学义在《提高无碳复写纸低温显色性能的研究》，造纸化学品与应用，(2)，p24-25(2006)中提出优化工艺条件下反应合成的水杨酸锌树脂乳化过程中加入添加剂，得到显色剂乳液，其低温显色性能有显著提高。中国专利CN201110257626.7公开在显色剂乳液制备过程中或直接在CF涂料配制过程中加入锂化合物，可迅速地提高显色剂或CF涂料的低温和常温下的发色速度，但是加入金属盐处置不当可能会造成涂料絮凝。除了显色剂是无碳复写纸的重要成分外，微胶囊是另一主要成分，邹立宁在中华纸业，(08)，p47-48(2003)中描述可通过增大胶囊粒径，提升胶囊壁厚来提升低温发色性能，但增大胶囊粒径可能有泛色风险。

虽然以上专利或文献使低温发色性能有一定改善，但是仍难满足严寒地区发色的要求。因此如何提高无碳复写纸的低温显色性能仍是业内人士的难题。

发明内容

本发明的目的是为了现有技术的不足，提供一种可改善无碳复写纸低温发色速率的方法和涂料，可明显提升无碳复写纸的低温发色速率。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种改善无碳复写纸低温发色速率的方法，所述方法是配制无碳复写纸的CF涂料时，所用的pH调节剂是氨水、N-甲基乙醇胺、二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇的至少一种。

本发明还提供一种改善无碳复写纸低温发色速率的涂料，所述涂料包含有以下质量份的成分：

分散剂：0.1～1份；

颜料：50～100份；

淀粉：2～10份；

胶乳：5～20份；

显色剂：20～50份；

耐水化剂：0.1～2份；

界面活性剂：0.1～1份；

pH调节剂：0.1～2份；

其中，所述pH调节剂是氨水、N-甲基乙醇胺、二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇的至少一种。

所述分散剂是磺化琥珀酸盐、石蜡、硬脂酸钡、聚乙烯蜡中的至少一种。分散剂可使颜料在涂料中分散更加均匀。

所述填料是碳酸钙、滑石粉、白土、瓷土，云母粉或石英粉中的至少一种。

所述涂布淀粉是经过磷酸化或醋酸化处理的土豆淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉中的至少一种。

所述磷酸化处理是指通过焦磷酸盐与淀粉酯化反应，所述醋酸化处理是指通过醋酐与淀粉酯化反应。

所述胶乳是醋酸乙烯酯胶乳、苯丙胶乳、醋丙胶乳、丁苯胶乳、羧基丁苯胶乳中的至少一种。涂布淀粉和胶乳使颜料粒子间相互粘结，同时与原纸表面粘结形成牢固的涂层，作为颜料的介质赋予了涂料流变性，并起到保护胶体使涂料稳定的作用。

所述显色剂是活性白土、水杨酸锌、酚醛树脂中的至少一种。

所述耐水化剂是脲醛树脂、乙二醛、三聚氰胺甲醛树脂、聚酰胺聚脲环氧氯丙烷树脂、碳酸锆盐、聚胺聚环氧型树脂中的至少一种。耐水化剂使涂层具有良好的耐湿润摩擦性及抗水性，同时能够增强涂层的强度。

所述界面活性剂是烷基苯磺酸钠、烷基二苯醚磺酸盐、磺化琥珀酸盐、聚氧乙烯醚、乙炔乙二醇中的至少一种。界面活性剂降低涂料表面张力，改善幕帘的稳定性。

所述质量份的计量单位，可为本领域技术人员熟知的质量单位，比如克、千克、公斤、吨等。

本发明可改善无碳复写纸低温显色速率的涂料的制备和使用方法如下，按所述质量份成分比例混合分散剂、颜料、淀粉、胶乳、显色剂、耐水化剂、界面活性剂、pH调节剂，得到可改善无碳复写纸低温发色速率的涂料，然后将水加入所述涂料中得到混合浆料，控制混合浆料的固含量为20％-30％，然后通过幕帘涂布对无碳复写纸原纸进行施涂。

无碳复写纸中的显色剂主要有：粘土型(活性白土)、有机型(如酚醛树脂)、芳香族羧酸金属盐(如水杨酸锌)三类。这些显色剂都是作为质子给予体。而微胶囊中的染料前体，其是否显色都是由pH调控的。如首个被使用的染色前体：CVL(结晶紫内酯，crystal violetlactone)，在酸性条件下，中心碳的杂化模式从sp3转变为sp2，整个分子结构转变为平面芳香结构，其电子激发态从紫外光区转到为可见光区，即从无色变为有色。因此酸性条件有助于显色。

pH调节剂调节涂料的pH值，使其显色能力和流变性都达到最佳状态。而CF涂料的pH值对涂料贮存稳定性、粘度、涂膜性能等都有着较大的影响，一般要求在7.5～9.5。常用的pH调节剂为NaOH，其为强碱，用量低，无气味，pH稳定，但因其不挥发，会在涂料中形成钠盐，对涂层的耐水性会有一定影响；同时涂布后涂层呈弱碱性，会抑制显色剂与染色前体的反应，降低低温显色速率。

针对以上问题，需要选用能够有效调节pH，且安全可靠，在涂布完成后又不会影响涂层性能的pH调节剂。因此，pH调节剂最好是挥发性的。

目前车速较高的涂布机机上干燥系统的温度一般在170℃以上，而本发明选用的pH调节剂，如氨水、2-氨基-2-甲基-1-丙醇以及分子量较低的链烷醇胺(如二甲基乙醇胺、N-甲基乙醇胺等)，具有较高的蒸汽压与较低的沸点(见表1)，具有较强的挥发性。在涂布前，本发明涂料呈弱碱性，利于维持涂料的稳定。而在涂布过程中本发明涂料经过干燥系统后，pH调节剂挥发，最后的成纸涂层是呈酸性的，有助于质子与染色前体的反应，从而提高低温显色速率。

表1本发明pH调节剂与常见pH调节剂的性能比较

本发明选用独特的pH调节剂，使涂料的显色能力和流变性都达到最佳状态，涂料的低温显色速率大大提高，泛色程度好，同时本发明涂料还能够较长时间维持稳定。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。

实施例1，

一种可改善无碳复写纸低温显色速率的涂料，其原料组成及用量为：磺化琥珀酸盐：0.3份；瓷土：50份；沉淀碳酸钙：45份；磷酸化马铃薯淀粉：8份；丁苯胶乳：6份；水杨酸锌：40份；聚酰胺聚脲环氧氯丙烷：0.8份；琥珀酸酯磺酸盐0.3份，氨水1.2份。

按照上述配方顺序依次添加各原料，并高速分散，得到均匀的涂料。涂料固含量28％，粘度150cps，表面张力29mN/m。

将制备好的本发明涂料进行涂布，涂布后干燥，干燥完之后进行低温发色密度打印。

实施例2，

一种可改善无碳复写纸低温发色速率的涂料，原料组成及用量为：石蜡：0.5份；瓷土：65份；滑石粉：20份；醋酸化玉米淀粉：7份；苯丙胶乳：13份；酚醛树脂：45份；三聚氰胺甲醛树脂：1.6份；烷基苯磺酸钠：0.6份，N-甲基乙醇胺：1份。

按照上述配方顺序依次添加各原料，并高速分散，得到均匀的涂料。涂料固含量27％，粘度145cps，表面张力28.6mN/m。

实施例3，

一种可改善无碳复写纸低温发色速率的涂料，原料组成及用量为：硬脂酸钡：0.4份；碳酸钙：50份；磷酸化小麦淀粉：5份；醋丙胶乳：16份；活性白土：50份；乙二醛：0.3份；乙炔乙二醇：0.6份；二甲基乙醇胺：0.9份。

按照上述配方顺序依次添加各原料，并高速分散，得到均匀的涂料。涂料固含量28％，粘度160cps，表面张力29.5mN/m。

实施例4，

一种可改善无碳复写纸低温显色速率的涂料，原料组成及用量为：聚乙烯蜡：0.6份；白土：30份；碳酸钙：40份；醋酸化木薯淀粉：4份；羧基丁苯胶乳：15份；水杨酸锌酚醛树脂：26份；碳酸锆钾：1.4份；烷基二苯醚磺酸盐：0.3份，2-氨基-2甲基-1-丙醇：0.8份。

按照上述配方顺序依次添加各原料，并高速分散，得到均匀的涂料。涂料固含量28％，粘度160cps，表面张力28.2mN/m。

对比例，

一种低温显色速率较好的涂料，原料组成及用量为：聚乙烯蜡：0.6份；瓷土：55份；碳酸钙：45份；醋酸化木薯淀粉：6份；羧基丁苯胶乳：16份；水杨酸锌酚醛树脂：26份；碳酸锆钾：1.4份；烷基二苯醚磺酸盐：0.3份；氢氧化钠：0.8份。

按照上述配方顺序依次添加各原料，并高速分散，得到均匀的涂料。涂料固含量28％，粘度150cps，表面张力28.5mN/m。

将实施例和对比例的涂料涂在克重为42gsm的无碳复写纸原纸上进行涂布，涂布量为4.0-4.5gsm，经红外和热风干燥制备成成纸。配页测四联打印后的发色密度并进行比较，结果见表2。

表2打印密度及泛色程度对比

注：1：打印密度所用打印机型号为LQ-1600KIII，四联打印，打印完立即测试。

2：打印机所处温度为2～3℃。

由表中数据可以发现，实施例1～4的低温发色明显高于对比例。

本发明选用独特的pH调节剂，使涂料的显色能力和流变性都达到最佳状态，涂料的低温显色速率大大提高，泛色程度好，同时本发明涂料还能够较长时间维持稳定。

以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种可改善无碳复写纸低温显色速率的方法，其特征在于，所述方法是配制无碳复写纸的CF涂料时，所用的pH调节剂是氨水、N-甲基乙醇胺、二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的至少一种。

2.一种可改善无碳复写纸低温显色速率的涂料，其特征在于，所述涂料包含有以下质量份的成分：

分散剂：0.1～1份；

颜料：50～100份；

淀粉：2～10份；

胶乳：5～20份；

显色剂：20～50份；

耐水化剂：0.1～2份；

界面活性剂：0.1～1份；

pH调节剂：0.1～2份；

其中，所述pH调节剂是氨水、N-甲基乙醇胺、二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的至少一种。

3.如权利要求2所述的可改善无碳复写纸低温显色速率的涂料，其特征在于，所述分散剂是磺化琥珀酸盐、石蜡、硬脂酸钡、聚乙烯蜡中的至少一种。

4.如权利要求2所述的可改善无碳复写纸低温显色速率的涂料，其特征在于，所述颜料是碳酸钙、滑石粉、白土、瓷土，云母粉或石英粉中的至少一种。

5.如权利要求2所述的可改善无碳复写纸低温显色速率的涂料，其特征在于，所述涂布淀粉是经过磷酸化或醋酸化处理的土豆淀粉、 玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉中的至少一种。

6.如权利要求2所述的可改善无碳复写纸低温显色速率的涂料，其特征在于，所述胶乳是醋酸乙烯酯胶乳、苯丙胶乳、醋丙胶乳、丁苯胶乳、羧基丁苯胶乳中的至少一种。

7.如权利要求2所述的可改善无碳复写纸低温显色速率的涂料，其特征在于，所述显色剂是活性白土、水杨酸锌、酚醛树脂中的至少一种。

8.如权利要求2所述的可改善无碳复写纸低温显色速率的涂料，其特征在于，所述耐水化剂是脲醛树脂、乙二醛、三聚氰胺甲醛树脂、聚酰胺聚脲环氧氯丙烷树脂、碳酸锆盐、聚胺聚环氧型树脂中的至少一种。

9.如权利要求2所述的可改善无碳复写纸低温显色速率的涂料，其特征在于，所述界面活性剂是烷基苯磺酸钠、烷基二苯醚磺酸盐、磺化琥珀酸盐、聚氧乙烯醚、乙炔乙二醇中的至少一种。