CN109518525A - 一种水溶性氧化锌胶印版纸及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种水溶性氧化锌胶印版纸及其制造方法，先对原纸进行防水防油底涂处理；再对防水防油底涂层进行电晕处理，以增加防水防油底涂层的极性，从而提高与水溶性面涂感光面层的结合能力；再涂布水溶性氧化锌面涂层，最后背涂平衡层。其中防水防油底涂层为15％聚丙烯酸乳液涂布处理，感光面涂层为水溶性氧化锌涂料层，平衡层为2.5％聚乙烯醇涂布层；电晕处理条件是15‑30KHz。三层涂料都为水溶性涂料，制备和使用中不污染环境，制备工艺简捷先进；所制纸制印版印刷份数3000印以上，不透水、不裂版、不脏版，纵横变形小。

Description

一种水溶性氧化锌胶印版纸及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种水溶性氧化锌胶印版纸及其制造方法，属于纸张涂布技术领域。
背景技术
目前印刷行业小型胶印机已大量普及，印刷业对其制版的材料的需求量越来越大。用胶印机进行印刷，采用图文地区亲油、空白地区亲水的原理来进行印刷。在上胶印机前，先用水性润版液充分润湿印版后再上机印刷；在印刷过程中也不断有油墨和水性润版液补充到印版上；因此对材料的质量要求也越来越高，要求每个印版印刷份数3000份以上，印版不脏版、裂版、透水，纵横变形小。由于每个印版的印刷份数要求达3000印以上，印版在有水、墨的辊间要不断地剥离近40min，故首先印版的涂层要有足够的牢度，不至于在不断的接触、剥离中破损；此外，印版的涂层要有较强的抗水性，否则润版液的水渍会穿透涂层渗透到纸里面，引起纸张湿变形，从而导致图文字迹变形，影响印品质量；还有，印版的涂层要有较强的抗油墨溶剂渗透的能力，否则图文部分在不断的油墨供给中会有油墨渗透进原纸，引起线条不实、脏版等问题。因此，胶印版纸的涂层要结合牢固、抗水、抗溶剂优良。为达到此目的，可以考虑将面涂感光层做到抗水、抗溶剂优良，但这种方法必须加大面涂层中胶黏剂的用量，这将导致面涂层亲水不够，在印刷过程中会导致空白地方吸收水分不够而吸收油墨从而导致脏版。故可以采用底涂水性防水防油涂料、面涂亲水亲油合适的感光层来达到要求。但是这种底涂防水防油处理层对水性面涂层涂料的亲和能力不够，会导致涂层间的结合能力不强，在长时间的印刷过程中，会导致面涂层从底涂层上剥离而脱落。故改善防水防油底涂层的亲水能力成为了水溶性氧化锌胶印版纸制备的技术重点和难点。
目前市场上在售或有专利报导的用于小批量胶版印刷的纸基印版有三种类型：一种是采用甲醇或乙醇溶解的聚乙烯醇缩丁醛溶剂型涂料来对原纸进行底涂和反面涂布，再面涂以氧化锌为颜料、丙烯酸树脂和甲基硅树脂为胶黏剂、二甲苯或混苯为溶剂的溶剂型感光涂料，单面制版，这种面涂层涂料为溶剂型，其对防水防油的底涂层的润湿覆盖性能比较强，故面涂层与底涂层间的结合能力较强，如文献“双增感氧化锌胶印版纸及其制备方法”，专利号 CN1202502A；另一种是纸张两面都涂布以瓷土为主要颜料、聚乙烯醇为胶黏剂的水性涂料的水性版纸，可双面制版，如文献“水溶性树脂胶印版纸及其制造方法”，专利申请号 200910187345.1；第三种氧化锌水润版纸的底层为高岭土与PVA的亲水涂层，感光层为以氧化锌为主要颜料的水溶性涂料，背面涂层是以石蜡和苯丙乳液为抗水剂、添加少量碳酸钙的防水涂层，如文献“氧化锌水润版纸及其制造方法”，专利号CN1621615A。
上述第一种溶剂型氧化锌胶印版纸的可印刷份数达3000印，印版纵横变形小，印品的图文字迹变形小，可以进行一些档次较高的印品印刷，但底涂和反面涂、感光面涂涂料配制中采用甲醇或乙醇、二甲苯或混苯作为溶剂，不但成本较高，而且危害操作人员的健康，同时对周边环境造成污染；第二种水性版纸在制版后，得放在水池中浸泡约半小时以保证版纸充分被水浸泡透，否则印刷中出现脏版问题，但是由于水性版纸抗水性能较差，可印刷份数只有约1500印，印版横向变形很大，印品的图文字迹变形也大，印刷档次较低；第三种氧化锌水润版纸由于其预处理底层的抗水、抗溶剂性能不佳，再加之背涂层涂布量大，导致整个印版的厚度和挺度增加，韧性不够，因此印版有透水、脏版、印刷线条不实和裂版等问题，而且背涂层涂料配方复杂，加工繁琐。
此外，还有处于公开期的专利：“一种聚丙烯胶片胶印版及其制造方法”，专利申请号： 201610329036.3，该聚丙烯胶片胶印版虽然印刷份数比较多，但是存在的主要问题是印刷后的印版为不可降解的塑料，对环境污染较大。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种水溶性氧化锌胶印版纸及其制造方法。
本发明采用如下技术方案：胶印版原纸正面为底涂层、感光面涂层，背面为平衡层。先对氧化锌版原纸的正面进行防水防油底涂；再对防水防油底涂层进行电晕处理，以增加防水防油层的极性，从而提高与水溶性面涂感光层的结合能力；再在经过电晕处理的底涂面上涂布水溶性感光面层，最后背涂平衡层。其中防水防油底涂层为15％聚丙烯酸乳液预处理，感光面层为水溶性氧化锌涂料层，背面平衡层为2.5％聚乙烯醇涂布层。
1、防水防油底涂层
由于氧化锌胶印版纸的涂料层要求抗水、抗溶剂优良，故采用15％聚丙烯酸乳液底涂是为了增加基纸的抗水抗溶剂性能，其中底涂涂布量2.5-3.5g/m2，底涂面的Cobb值≤12g/m2，用95％乙醇滴在正面10s不渗透到背面；该聚丙烯酸乳液防水防溶剂性优良，Tg为+12℃，原液粘度600CP。
2、感光面涂层
(1)感光面涂层的水溶性氧化锌涂料的配方
(2)水溶性氧化锌涂料的制备方法
首先按照50％的分散浓度将氧化锌、高岭土和分散剂逐步投入高速搅拌罐的水中，高速搅拌1-2小时，经充分搅拌使颜料分散均匀，再经过160目的筛网过滤；同时按照10％的浓度将聚乙烯醇加入水浴锅的温水中，边搅拌边将水温升至95℃左右溶解40-60min，使聚乙烯醇完全溶解完，最后补充进蒸发的水分；最后将聚丙烯酸乳液和溶解好的聚乙烯醇溶液加入分散好的颜料中，并根据颜料在总涂料的固含量为22-25％以及涂料4号杯粘度控制在 15-25s的要求补充进适量的水，搅拌均匀，过160目筛后备用。
(3)水溶性氧化锌涂料层的涂布
涂料的4号杯粘度控制在15-25s，用0.8mm的钢丝刮棒涂布，涂布车速10-15m/min，涂布干燥温度曲线50℃→100℃→120℃→60℃，涂布量为10-13g/m2。
3、电晕处理
电晕处理设备安装在刮棒涂布头前面20-30cm的地方，对正面的预处理层进行电晕处理后，紧接着正面涂布水溶性氧化锌感光面涂层涂料；电晕处理的条件为：处理频率15-30KHz；电晕处理后效果：纸张正面的Cobb值≥18g/m2，用95％乙醇滴在正面5s不渗透到背面。
4、背涂平衡层
背涂平衡层采用2.5％聚乙烯醇2099涂布，涂布量0.5-1.0g/m2。
本发明的优点是：(1)三层涂料都为水溶性涂料，制备和使用中不污染环境。(2)加强底涂层的防水防油处理，能减少面涂层胶黏剂的用量，避免印版空白部分脏版，能避免印版背面透水、纵横变形大、油墨渗透到印版背面引起脏版等问题。本申请专利所选型号的聚丙烯酸乳液的防水防油性能优良，通过控制合适的涂布量，能使基纸的防水防油性能满足后续加工和使用要求。(3)电晕处理一般用于塑料行业，以增加塑料薄膜对水性油墨、胶粘剂等的粘附作用。本专利的电晕处理用于纸张面层涂布前面的预处理，具有创新性和实用性。由于聚丙烯酸防水防油底涂层的极性较小，对水溶性氧化锌面涂层的附着能力有限，通过采用电晕处理，能有效增加聚丙烯酸底涂层的极性，增强底涂层与面涂层的结合能力，防止面涂层在长时间的印刷过程中剥落，引起图文漏字和脏版。(4)制备工艺简捷先进。首先，底涂层所用的聚丙烯酸为水溶性商品胶乳，原液稀释后可以直接使用，不需要配制复杂的涂料，而且涂布量低，成本相对较低；其次，背涂涂料所用的聚乙烯醇与面涂感光层涂料中的聚乙烯醇为同一型号，可以同时加热溶解，比较简便，而且只用2.5％聚乙烯醇背涂，不需配制复杂的涂料，操作简便，涂布量低，整体的印版厚度较小，韧性较好；此外，采用电晕的方法对防水防油的高分子树脂层进行处理，不但可以有效改善防水防油高分子树脂层与水溶性氧化锌面层涂料的亲和力，提高涂层间的结合力，而且设备所占空间小，投资也小，是一种简便先进的方法。(5)所制纸制印版印刷份数3000印以上，不透水、不裂版、不脏版，纵横变形小。
具体实施方式
下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
实施例1：具体的制备方法及步骤如下：
(1)防水防油底涂层涂布
将Tg为+12℃，原液粘度600CP的聚丙烯酸乳液原液稀释成15％的浓度，用15％的聚丙烯酸乳液对氧化锌胶印版原纸的正面进行底涂，涂布车速15-20m/min，涂布干燥温度曲线50℃→100℃→110℃→60℃，涂布量3.0-3.5g/m2；底涂面的Cobb值为10.1g/m2，用95％乙醇滴在正面10s不渗透到背面。
(2)水溶性氧化锌感光面涂涂料配制
氧化锌颜料的分散：在高速分散罐中加入100kg自来水，低速开动搅拌机，依次加入40kg 氧化锌粉、60kg高岭土粉，过程中根据分散情况加入0.35kg分散剂，待颜料全部加入后，将搅拌机开到600转/分钟，高速分散1.5小时；分散好的颜料经过160目的筛网过滤备用。
10％聚乙烯醇的熬制：取90kg自来水放入水浴锅中，边搅拌边加入10kg聚乙烯醇固体 (型号2099)，加温至95℃，继续搅拌，盖上盖子保温搅拌45min，使聚乙烯醇完全溶解，最后补充进蒸发的水分，备用。
水溶性氧化锌涂料的配制：称取150kg分散好且过滤的氧化锌颜料，边搅拌边加入16.3kg 固含量为46％的聚丙烯酸胶乳原液(Tg 30℃)，再边搅拌边加入60kg浓度为10％的聚乙烯醇溶液，补充90kg自来水，搅拌均匀，用160目筛过滤备用。氧化锌和高岭土两种颜料在总涂料中的含量为23.7％，过滤后的涂料4号杯粘度为22s。
(3)电晕处理
将防水防油预处理后的底涂面朝向电晕机的工作面进行电晕处理，电晕处理条件：22KHz；电晕处理后效果：电晕后的底涂面的Cobb值19.5g/m2，用95％乙醇滴在正面5s不渗透到纸背面。
(4)水溶性氧化锌感光面涂层涂布
在经过电晕处理的防水防油底涂层上涂布配制好且过完筛的水溶性氧化锌涂料，用 0.8mm的钢丝刮棒涂布，涂布车速10-13m/min，涂布干燥温度曲线50℃→100℃→120℃→ 60℃，涂布量为12-13g/m2，成纸的下机含水量为5-6.5％。
(5)背面平衡层涂布
取水溶性氧化锌涂料配制过程中剩余的10％浓度的聚乙烯醇溶液40kg，稀释成2.5％的浓度，对进行了面涂感光层后的纸版的背面进行涂布，涂布车速15-20m/min，涂布干燥温度曲线50℃→100℃→110℃→60℃，涂布量0.8-1.0g/m2。背涂后卷筒纸进行分切，分切的成纸平整性良好。
实施例2：具体的制备方法及步骤如下：
(1)防水防油底涂层涂布
将Tg为+12℃，原液粘度600CP的聚丙烯酸乳液原液稀释成15％的浓度，用15％的聚丙烯酸乳液对氧化锌胶印版原纸的正面进行底涂，涂布车速18-22m/min，涂布干燥温度曲线50℃→100℃→110℃→60℃，涂布量2.7-3.2g/m2；底涂面的Cobb值为10.6g/m2，用95％乙醇滴在正面10s不渗透到背面。
(2)水溶性氧化锌感光面涂涂料配制
氧化锌颜料的分散：在高速分散罐中加入100kg自来水，低速开动搅拌机，依次加入50kg 氧化锌粉、50kg高岭土粉，过程中根据分散情况加入0.40kg分散剂，待颜料全部加入后，将搅拌机开到600转/分钟，高速分散1.5小时；分散好的颜料经过160目的筛网过滤备用。
10％聚乙烯醇的熬制：取90kg自来水放入水浴锅中，边搅拌边加入10kg聚乙烯醇固体 (型号2099)，加温至95℃，继续搅拌，盖上盖子保温搅拌45min，使聚乙烯醇完全溶解，最后补充进蒸发的水分，备用。
水溶性氧化锌涂料的配制：称取150kg分散好且过滤的氧化锌颜料，边搅拌边加入17.9kg 固含量为46％的聚丙烯酸胶乳原液(Tg 30℃)，再边搅拌边加入60kg浓度为10％的聚乙烯醇溶液，补充90kg自来水，搅拌均匀，用160目筛过滤备用。氧化锌和高岭土两种颜料在总涂料中的含量为23.6％，过滤后的涂料4号杯粘度为21s。
(3)电晕处理
将防水防油预处理后的底涂面朝向电晕机的工作面进行电晕处理，电晕处理条件：20KHz；电晕处理后效果：电晕后的底涂面的Cobb值20.2g/m2，用95％乙醇滴在正面5s不渗透到纸背面。
(4)水溶性氧化锌感光面涂层涂布
在经过电晕处理的防水防油底涂层上涂布配制好且过完筛的水溶性氧化锌涂料，用 0.8mm的钢丝刮棒涂布，涂布车速12-15m/min，涂布干燥温度曲线50℃→100℃→120℃→ 60℃，涂布量为11-12g/m2，成纸的下机含水量为5-6.5％。
(5)背面平衡层涂布
取水溶性氧化锌涂料配制过程中剩余的10％浓度的聚乙烯醇溶液40kg，稀释成2.5％的浓度，对进行了面涂感光层后的纸版的背面进行涂布，涂布车速18-22m/min，涂布干燥温度曲线50℃→100℃→110℃→60℃，涂布量0.7-0.9g/m2。背涂后卷筒纸进行分切，分切的成纸平整性良好。
实施例3：具体的制备方法及步骤如下：
(1)防水防油底涂层涂布
将Tg为+12℃，原液粘度600CP的聚丙烯酸乳液原液稀释成15％的浓度，用15％的聚丙烯酸乳液对氧化锌胶印版原纸的正面进行底涂，涂布车速20-25m/min，涂布干燥温度曲线50℃→100℃→110℃→60℃，涂布量2.5-3.0g/m2；底涂面的Cobb值为11.2g/m2，用95％乙醇滴在正面10s不渗透到背面。
(2)水溶性氧化锌感光面涂涂料配制
氧化锌颜料的分散：在高速分散罐中加入100kg自来水，低速开动搅拌机，依次加入60kg 氧化锌粉、40kg高岭土粉，过程中根据分散情况加入0.45kg分散剂，待颜料全部加入后，将搅拌机开到600转/分钟，高速分散1.5小时；分散好的颜料经过160目的筛网过滤备用。
10％聚乙烯醇的熬制：取90kg自来水放入水浴锅中，边搅拌边加入10kg聚乙烯醇固体 (型号2099)，加温至95℃，继续搅拌，盖上盖子保温搅拌45min，使聚乙烯醇完全溶解，最后补充进蒸发的水分，备用。
水溶性氧化锌涂料的配制：称取150kg分散好且过滤的氧化锌颜料，边搅拌边加入19.6kg 固含量为46％的聚丙烯酸胶乳原液(Tg 30℃)，再边搅拌边加入60kg浓度为10％的聚乙烯醇溶液，补充90kg自来水，搅拌均匀，用160目筛过滤备用。氧化锌和高岭土两种颜料在总涂料中的含量为23.5％，过滤后的涂料4号杯粘度为20s。
(3)电晕处理
将防水防油预处理后的底涂面朝向电晕机的工作面进行电晕处理，电晕处理条件：20KHz；电晕处理后效果：电晕后的底涂面的Cobb值20.5g/m2，用95％乙醇滴在正面5s不渗透到纸背面。
(4)水溶性氧化锌感光面涂层涂布
在经过电晕处理的防水防油底涂层上涂布配制好且过完筛的水溶性氧化锌涂料，用 0.8mm的钢丝刮棒涂布，涂布车速13-15m/min，涂布干燥温度曲线50℃→100℃→120℃→ 60℃，涂布量为11-12g/m2，成纸的下机含水量为5-6.5％。
(5)背面平衡层涂布
取水溶性氧化锌涂料配制过程中剩余的10％浓度的聚乙烯醇溶液40kg，稀释成2.5％的浓度，对进行了面涂感光层后的纸版的背面进行涂布，涂布车速20-25m/min，涂布干燥温度曲线50℃→100℃→110℃→60℃，涂布量0.5-0.8g/m2。背涂后卷筒纸进行分切，分切的成纸平整性良好。
采用上述实施例制备的水溶性氧化锌胶印版纸的印刷份数3500份，印版使用后不透水、不透油墨、不裂版，不脏版，纵横湿变形小，印品字迹清晰，字体大小稳定。

Claims (5)

1.一种水溶性氧化锌胶印版纸及其制造方法，其特征是：纸基正面为防水防油底涂层、感光面涂层，背面为平衡层；其中防水防油底涂层为15％聚丙烯酸乳液涂布，感光面涂层为水溶性氧化锌涂料层，平衡层为2.5％聚乙烯醇涂布层；其制造方法是：先对原纸正面进行防水防油底涂，底涂层干燥后，再对防水防油底涂层进行电晕处理，紧接着在底涂层上涂布水溶性氧化锌感光面层，最后背涂平衡层。
2.如权利要求1的一种水溶性氧化锌胶印版纸的制备方法，其特征是：采用15％聚丙烯酸乳液对原纸的正面进行防水防油底涂，涂布车速15-25m/min，涂布干燥温度曲线50℃→100℃→110℃→60℃，涂布量2.5-3.5g/m2，底涂面的Cobb值≤12g/m2，用95％乙醇滴在正面10s不渗透到背面；该聚丙烯酸乳液防水防溶剂性优良，Tg为+12℃，原液粘度600CP。
3.如权利要求1的一种水溶性氧化锌胶印版纸，其特征是：
(1)感光面涂层的水溶性氧化锌涂料的配方及涂料技术指标
(2)水溶性氧化锌涂料的制备方法
首先按照50％的分散浓度将氧化锌、高岭土和分散剂逐步投入高速搅拌罐的水中，高速搅拌1-2小时，经充分搅拌使颜料分散均匀，再经过160目的筛网过滤；同时按照10％的浓度将聚乙烯醇加入水浴锅的温水中，边搅拌边将水温升至95℃左右溶解40-60min，使聚乙烯醇完全溶解完，最后补充进蒸发的水分；最后将聚丙烯酸乳液和溶解好的聚乙烯醇溶液加入分散好的颜料中，并根据颜料在总涂料的固含量为22-25％以及涂料4号杯粘度控制在15-25s的要求补充进适量的水，搅拌均匀，过160目筛后备用；
(3)水溶性氧化锌涂料层的涂布
用0.8mm的钢丝刮棒涂布，涂布车速10-15m/min，涂布干燥温度曲线50℃→100℃→120℃→60℃，涂布量为10-13g/m2。
4.如权利要求1的一种水溶性氧化锌胶印版纸的制造方法，其特征是：电晕处理设备安装在刮棒涂布机前面20-30cm的地方；电晕处理的条件为：处理频率15-30KHz；电晕处理后效果：电晕后的底涂面的Cobb值≥18g/m2，用95％乙醇滴在底涂面5s不渗透到背面。
5.如权利要求1的一种水溶性氧化锌胶印版纸的制造方法，其特征是：背面用2.5％聚乙烯醇(型号2099)涂布，涂布车速15-25m/min，涂布干燥温度曲线50℃→100℃→110℃→60℃，涂布量0.5-1.0g/m2；卷筒成品纸分切成小张后平整性良好。
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