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无碳复写纸涂料组分及其涂料制备

来源:未知 作者:admin 时间:2019-09-25 点击:
导读:无碳复写纸涂料含上纸( CB 纸) 、下纸( CF 纸) 涂料。CB 涂料组分主要为微胶囊、间隔剂、羧基丁苯胶乳、改性淀粉等; CF 涂料主要组分为酚醛树脂、羧基丁苯胶乳、改性淀粉和少量分散剂、羧甲基纤维素钠、抑泡剂、润滑剂等添加剂。介绍了无碳复写纸CB、CF涂料组
无碳复写纸涂料组分及其涂料制备
刘映尧 陈港 唐爱民 张宏伟 王钦雯
( 华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州510640)

0 前言
无碳复写纸分为上页纸或称CB 纸( Coated Back Paper) ,中页纸或称CFB 纸( Coated Front & Back Paper) 和下页纸或称CF 纸( Coated Front Paper) 。上页纸( CB 纸) 的正面不涂布,背面涂CB 涂料; 中页纸( CFB 纸) 的正面涂CF 涂料,背面涂CB 涂料;下页纸( CF 纸) 的正面涂CF 涂料,背面不涂布。无碳复写纸涂料含CB 涂料和CF 涂料。其中CFB 纸的CB 涂料与上纸的CB 涂料不完全相同,主要区别在于微胶囊用量的不同。而CFB 纸的CF涂料与下纸CF 涂料一般采用相同的CF 涂料,这主要是为了防止在生产过程中发生混淆,方便生产管理。CB 涂料主要由发色剂微胶囊、间隔剂、胶粘剂、添加剂和水等组成; CF 涂料主要由颜料、显色剂、胶粘剂、添加剂和水等组成。
接下来,将对无碳复写纸CB、CF 涂料常用组分及其涂料配制做详细的剖析,为无碳复写纸生产厂家提供理论指导和解决问题的思路。

1 CB 涂料常用组分及其性能要求
CB 涂料主要由发色剂微胶囊、间隔剂、胶粘剂、添加剂和水等组成。
1. 1 微胶囊
微胶囊是CB 涂料最重要的成分,无碳复写纸显色好不好与微胶囊的质量和用量关系最大。
微胶囊的固含量一般在40%~50%,主要由无色染料油、壁材和乳化剂组成。微胶囊质量主要影响无碳复写纸的显色效果、耐光性、污染性等。微胶囊的粒径一般控制在10μm 以下,且5~6μm 粒径的微胶囊应占多数,粒径过大的微胶囊容易破,纸的污染性大,严重时会影响其正常使用,但粒径过小也不好,粒径过小的微胶囊强度大,会降低显色效果。在CB 涂料中,微胶囊用量约占涂料总量的50%~60%( 绝干比) 。
1. 2 间隔剂
在CB 涂料中使用间隔剂是为了防止微胶囊在配料和涂布过程中受外力影响而过早破裂。目前在CB 涂料中用得最多的间隔剂是小麦淀粉。间隔剂主要的质量指标是粒径的大小,一般要求粒径在15~25μm 范围的间隔剂应占60~80%,粒径不能大于40μm。间隔剂的用量一般是微胶囊用量的30%~50%( 绝干比) ,微胶囊粒径越大或者是微胶囊强度越弱,需要的间隔剂用量也就越多。
1. 3 胶粘剂
CB 涂料采用的胶粘剂一般有两种,一种是羧基丁苯胶乳,一种是改性淀粉,也有少数生产厂家使用聚乙烯醇( PVA) 与改性淀粉搭配。其中羧基丁苯胶乳的用量一般为3%~4% ( 对涂料、绝干比) ,改性淀粉的用量一般为10%~12%( 对涂料、绝干比) 。
1. 4 添加剂
CB 涂料采用的添加剂有分散剂、羧甲基纤维素钠( CMC) 和防腐剂等。分散剂为聚丙烯酸钠,用量一般为0. 2%~0. 3% ( 对涂料、绝干比) ,羧甲基纤维素钠( CMC) 用量一般为0. 5%~1. 5% ( 对涂料、绝干比) ,可根据涂料粘度要求进行调整。防腐剂用量一般为0. 5%( 对淀粉、绝干比) 。

2 CF 涂料常用组分及其性能要求
CF 涂料主要由颜料、显色剂、胶粘剂、添加剂和水等组成。
2. 1 颜料
无碳复写纸使用涂布颜料的目的是为了填充和覆盖原纸凹凸不平的表面,提高纸的白度和不透明度,改善纸面的平滑性和光泽度,使纸页表面具有均匀良好的油墨吸收性,最后获得良好的印刷效果。CF 涂料主要使用的颜料为高岭土和碳酸钙。
2. 1. 1 高岭土
CF 涂料所用高岭土一般为六角片状,其中粒径小于2μm 的高岭土含量应达到70%( 数量比) 以上。高岭土用量一般占颜料总量的50%~70%。
2. 1. 2 碳酸钙CF 涂料所用碳酸钙一般为轻质碳酸钙,粒径在0. 1~1μm,碳酸钙可提高纸的不透明度、白度和油墨吸收性。碳酸钙用量一般占颜料总量的30%~50%。
2. 2 显色剂
CF 涂料采用的显色剂主要为酚醛树脂,同时加入少量的水杨酸锌搭配使用,搭配水杨酸锌主要是为了提高无碳纸的显色速度,尤其是低温时的显色速度。显色剂的用量一般占涂料总量的11%~13%( 绝干比) ,而酚醛树脂与水杨酸锌的加入比例一般为10: 1( 绝干比) ,水杨酸锌的加入量不能太多,否则会加重纸的污染性。
2. 3 胶粘剂
CF 涂料采用的胶粘剂一般有两种,一种是羧基丁苯胶乳,一种是改性淀粉。其中羧基丁苯胶乳的用量一般为4%~5% ( 对涂料、绝干比) ,改性淀粉的用量一般为12%~14%( 对涂料、绝干比) 。
2. 4 添加剂
CF 涂料采用的添加剂有分散剂、羧甲基纤维素钠、抑泡剂、润滑剂、防腐剂和烧碱等。另外生产色纸时,在涂料中加入的色料有红粉、黄粉、翠蓝和翠绿等颜料,对应生产的无碳复写纸颜色为红色、黄色、蓝色和绿色。
分散剂为聚丙烯酸钠,用量一般为0. 2%~0. 3%( 对颜料、绝干比) ; 羧甲基纤维素钠( CMC) 用量一般为1. 0%~1. 5% ( 对颜料、绝干比) ,根据涂料粘度要求进行调整; 抑泡剂用量一般为0. 02%~0. 05%( 对颜料、绝干比) ; 润滑剂为硬脂酸钙,用量一般为1. 0%~1. 5%( 对颜料、绝干比) ; 防腐剂用量一般为0. 5%( 对淀粉、绝干比) ; 烧碱主要用来调节涂料的pH 值。

3 涂料制备
3. 1 改性淀粉的糊化工艺
( 1) 糊化浓度: 一般在10%~20%之间;
( 2) 糊化要求:
① 先在糊化罐中加入一定量的水,启动搅拌器;
② 加入计量好的改性淀粉,并将改性淀粉分散均匀;
③ 通入蒸汽加热至85~90℃,关闭蒸汽阀门,继续保温10~15 分钟;
④ 保温结束后,打开糊化罐隔层冷却水阀门,待糊化液温度冷却至常温后,关闭冷却水阀门;
⑤ 防腐剂用一定量的水稀释后加入到糊化液,继续搅拌3~5 分钟,最后将糊化液过滤后放置糊化液贮存罐中待用。
3. 2 羧甲基纤维素钠( CMC) 溶解工艺
( 1) 溶解浓度: 一般为10%左右;
( 2) 溶解要求:
① 先在溶解罐中加入一定量的水,启动搅拌器;
② 在搅拌情况下均匀撒放CMC,在CMC 加入后继续搅拌10 小时以上,使CMC 和水完全融合、充分溶化,最后将CMC 溶解液过滤后放置CMC 溶解液贮存罐中待用。
3. 3 CB 涂料的制备
( 1) 在CB 涂料配料罐中加入一定量的水、分散好的间隔剂和分散剂,启动搅拌器搅拌5 分钟;
( 2) 在CB 涂料配料罐中按顺序加入计量好的淀粉糊、微胶囊、羧基丁苯胶乳、CMC,继续搅拌10~15 分钟;
( 3) 将上述配制好的CB 涂料过滤后放置CB 涂料贮存罐。
3. 4 CF 涂料的制备
3. 4. 1 颜料的分散CF 涂料使用的颜料一般为高岭土和轻质碳酸钙,两种颜料性质不同,达到工艺要求的分散时间也不一样,高岭土比轻质碳酸钙容易分散,条件允许的情况下两种颜料最好分别分散,但目前多数生产厂家的做法通常是将两种颜料一起分散。颜料分散工艺如下:
( 1) 在CF 涂料分散罐中先加入一定量的水、抑泡剂、分散剂,启动搅拌器搅拌2~3 分钟;
( 2) 分别加入碳酸钙和高岭土( 颜料分散液的浓度一般为55%~60%) ;
( 3) 提高搅拌速度,继续高速搅拌至少70 分钟待用。
3. 4. 2 CF 涂料各组分的混合
( 1) 将分散好的颜料混合液转移至CF 涂料混合罐中。
( 2) CF 涂料混合罐中加入剩余水、淀粉糊、显色剂、羧基丁苯胶乳、CMC 溶解液和润滑剂;
( 3) 启动CF 涂料混合罐搅拌器,高速搅拌10~15 分钟后加入烧碱调pH 值;
( 4) 将配制好的CF 涂料过滤后放置CF 贮料罐中。

4 涂料性能
4. 1 CB 涂料性能
( 1) 固含量18%~23%;
( 2) 粘度: 13. 0~17cp;
( 3) pH 值: 7. 5~8. 0。
4. 2 CF 涂料性能
( 1) 固含量23%~26%;
( 2) 粘度: 25~35cp;
( 3) pH 值: 8. 0~8. 5。

5 涂料制备过程需注意的问题
5. 1 配料过程( 颜料分散、各组分混合) 必须开启分散罐、配料罐的隔层冷却水。
5. 2 生产色纸时涂料的配制,色料的加入:
( 1) 如果色料是粉剂( 固体) ,则应将色料用水溶解后加至颜料高速分散罐中与颜料一起高速分散;
( 2) 如果色料是液体,则色料用水稀释后在涂料混合罐中加入。
5. 3 如条件允许的情况下,建议高岭土与轻质碳酸钙分开分散。
5. 4 涂料过滤设备目前厂家多数采用圆型振动筛。
5. 5 一般CF 涂料的pH 值控制在8. 0~8. 5,这样涂料的粘度比较适中,流动性和稳定性较好; 另外无碳复写纸的质量也较好。
5. 6 间隔剂在加入CB 涂料配料罐前必须先进行预分散,预分散浓度一般为20%,采用高速分散器进行分散,在间隔剂预分散时也可加入适量的分散剂。
5. 7 在CB 和CF 涂料中使用改性淀粉,是由于淀粉保水性好且不会形成薄膜,使涂层处于开放状态,对提高无碳复写纸的显色效果有一定的帮助。
5. 8 涂料流送一般采用螺杆泵,也有少部分生产厂家使用隔膜泵。
5. 9 在CF 涂料中抑泡剂不能过量加入,否则容易造成涂布纸产生鱼眼( 白点) ,尤其是生产彩色无碳复写纸时。

6 其它需说明的问题
6. 1 本文中的涂料制备工艺制备的涂料适合的涂布方式是气刀涂布。
6. 2 CB 涂料制备工艺的关键是必须保证间隔剂的充分分散。
6. 3 CF 涂料制备工艺的关键是颜料( 高岭土、碳酸钙) 应得到充分分散。

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