高车速多层涂布之涂料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高车速多层涂布之涂料，该涂料配方主要包括预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料；所述涂料配方包括重质碳酸钙、高岭土、胶乳、涂布淀粉和增稠剂；其中各组份重量份数：重质碳酸钙70～100份、高岭土0～30份、胶乳5～12份、涂布淀粉5～8份、增稠剂0.1～0.5份。本发明以两层预涂加上一层中涂和面涂或预涂、中涂和面涂各一层的涂布方式对纸张进行机上涂布。底涂采用计量施胶涂布，涂布量较低；中/面涂采用刮刀涂布，涂布量相对较高。该配方有效减少涂料在涂布时产生之阻力；并改善涂布纸平滑度和光泽度。本发明应用在机上涂布，可有效提高涂布量，改善成纸表面性质，使吨纸成本大幅降低，提高产品竞争力。
【专利说明】高车速多层涂布之涂料
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明属于铜版纸生产【技术领域】，具体涉及高车速多层涂布之涂料。
【背景技术】
[0003]纸浆成本约占造纸业总体生产成本的60至70%左右。随纸浆价格涨幅，对企业的盈利空间会带来极大的负面影响。相对于铜版纸而言，涂料中的无机盐类成分，如碳酸钙、高岭土等价格远远低于纸浆，若能在生产过程中使用较多的涂料提高成纸涂布量，将可有效降低生产成本，并改善产品的印刷适性提高企业竞争能力。
[0004]在上述背景下，为了确保涂布机的运行性和得到更好的涂布纸品质，必须针对不同的涂布方式进行涂料配比优化，使涂布机在施涂过程不会加快刮刀的磨损，减少产生刮刀背流、涂布不均、刮线、刮痕等问题。透过优化涂料配比可以改善随涂布量提高造成纸面孔隙度不足的问题，进而提高油墨吸收性。提高涂布量可有效提高纸面平滑度、光泽度，以降低后续压光所需的能源损耗和厚度损失。
[0005]因此，高车速多层涂布之涂料的技术关键是确保各涂料在各层施涂过程中有较为正常的流变性能、保水度，确保在高车速下正常运行，并藉由不同粒径大小之颜料来改善涂布量过高之途层孔隙度不足问题，提高纸面平滑度和光泽度。各层涂料并搭配不同胶黏剂比例，改善涂布层与层之间的结合力，提高纸张表面强度。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供高车速多层涂布之涂料，该涂料配方满足了高车速下进行多层涂布的工艺，底涂采用计量施胶压榨涂布，涂布量相对较低；中/面涂采用刮刀涂布，涂布量相对较高。此涂料配方透过应用不同种类颜料和胶黏剂比例来满足不同涂布机所需要的涂料流变性条件，如低剪切力黏度、超高剪切力黏度和保水度等。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种高车速多层涂布之涂料，其特征是:该涂料配方主要包括预涂涂料、
中涂涂料和面涂涂料；所述预涂涂料配方包括重质碳酸钙、涂布淀粉和胶乳；固含量在58?66% ;粘度300cps?800cps ；pH8.5?9.5 ;其中各组份重量份数:重质碳酸钙100份、涂布淀粉5?10份、胶乳5?8份；所述中涂涂料配方包括重质碳酸钙、涂布淀粉、胶乳和增稠剂;固含量在66?70% ;粘度700cps?1500cps ；ρΗ 8.5?9.5 ;其中各组份重量份数:重质碳酸钙100份、涂布淀粉4?6份、胶乳7?9份、增稠剂0.1?0.5份；所述面涂涂料配方包括碳酸钙、高岭土、胶乳和增稠剂；固含量在68?72% ;粘度1400cps?2600cps ；pH 8.5?9.5 ;其中各组份重量份数:重质碳酸钙O?70份、高岭土 O?30份、胶乳8?12份、增稠剂0.1?0.5份；
预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料所述的重质碳酸钙，预涂涂料中至少50%颗粒小于2Mm，至少30%颗粒小于IMm ;中涂涂料中至少65%颗粒小于2Mm,至少40%颗粒小于IMm ;面涂涂料中至少98%颗粒小于2Mm,至少80%颗粒小于IMm,面涂涂料所述的高岭土至少99%颗粒小于2Mm,至少90%颗粒小于lMm。
[0008]预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料所述胶乳为苯乙烯-丁二烯种类，各种涂料粒径和Tg点如下所示,预涂涂料使用的胶乳为IlOnm?160nm, Tg点-6?9°C ;中涂涂料使用的胶乳为10nm?150nm，Tg点-6?9°C ;面涂涂料使用的胶乳为90nm?130nm，Tg点10 ?20?。
[0009]所述涂布淀粉为使用玉米或木薯淀粉进行酸化、氧化、酯化或以酶进行转化降粘后的低粘度淀粉，固含量80?100%，重量份数为5?8。
[0010]所述增稠剂为合成类聚丙烯酸系聚合物，固含量20?40%，重量份数为0.01?0.5 ;羧甲基纤维素CMC，固含量80?100%，重量份数为0.1?0.6 ;羧甲基淀粉CMS，固含量80?100%,重量份数为0.1?0.6。
[0011]预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料固含量和相关流变性质范围分别为:预涂涂料固含量58?66%,涂料低剪切黏度采用Brookfield DV-1I+ Viscometer测试为300cps?800cps,最佳为 400cps ?600cps,涂料超高剪切黏度米用 ACAV A2 H1-shear Viscometer测试，剪切速率16 Ι/s下为25cps?45cps,最佳为30cps?40cps, pH为8.5?9.5,最佳为8.5?9.0 ;中涂涂料固含量66?70%，低剪切黏度为700cps?1500cps，最佳为800cps?lOOOcps,超高剪切黏度在剪切速率16 Ι/s下为35cps?50cps,最佳为40cps?45cps, pH为8.5?9.5，最佳为8.5?9.0 ;面涂涂料固含量68?72%，低剪切黏度为1400cps?2600cps,最佳为1600cps?1800cps,超高剪切黏度在剪切速率16 Ι/s下为40cps ?55cps,最佳为 45cps ?50cps, pH 为 8.5 ?9.5,最佳为 8.5 ?9.0。
[0012]预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料配方还包括分散剂、消泡剂、耐水化剂和润滑剂，其中分散剂是指:主要类型为聚丙烯酸盐、多聚磷酸盐，重量份数为0.05?0.2 ;消泡剂是指:主要类型为磷酸酯类、硅化合物，重量份数为0.05?0.3 ;耐水化剂是指:主要类型为聚酰胺聚脲PAPU型，重量份数为O?1.0 ;润滑剂是指:主要类型为硬酯酸类，重量份数为O?1.0。上述三种涂料以不同颜料和胶黏剂比例，来满足各种涂布方式所要求的流变性。以两层预涂加上一层中涂和面涂或预涂、中涂和面涂各一层的涂布方式。应用在机上涂布，可有效提高涂布量，在幅宽为10.96m的纸机上进行机上涂布，预涂采用计量施胶压榨涂布，单面涂布量6?14g/m2时，中/面涂采用刮刀涂布，单面涂布量分别为中涂10?18g/m2，面涂8?16g/m2时，涂布车速可以在1100?1500m/min正常运行。在纸机上应用本发明后，可降低吨纸成本并提高成纸质量。
[0013]本发明的有益效果是:克服了现有技术的缺点，实现了高车速多层涂布之涂料发展需求，能够以较高的车速进行机上涂布，满足不同涂布方式所需的涂料流变性能，能有效降低涂料之高剪切黏度，减少涂料产生之阻力，提高成纸涂布量，大幅降低吨纸成本，并提高成纸表面性质，如平滑度和光泽度，使产品具有一定竞争力。
【具体实施方式】
[0014]下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0015]实施例1: 一种高车速多层涂布之涂料，其特征是:该涂料配方主要包括预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料；所述预涂涂料配方包括重质碳酸钙、涂布淀粉和胶乳；固含量在58% ；pH8.5 ;其中各组份重量份数:重质碳酸钙100份、涂布淀粉5份、胶乳5份；所述中涂涂料配方包括重质碳酸钙、涂布淀粉、胶乳和增稠剂；固含量在66% ；pH 8.5 ;其中各组份重量份数:重质碳酸钙100份、涂布淀粉4份、胶乳7份、增稠剂0.1份；所述面涂涂料配方包括重质碳酸钙、胶乳和增稠剂；固含量在68% ；pH 8.5 ;其中各组份重量份数:重质碳酸钙100份、胶乳10份、增稠剂0.3份；所述增稠剂为羧甲基纤维素，固含量90%，重量份数为0.1。
[0016]预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料所述的重质碳酸钙，预涂涂料中55%颗粒小于2Mm，35%颗粒小于IMm ;中涂涂料中65%颗粒小于2Mm，40%颗粒小于IMm ;面涂涂料中98%颗粒小于2Mm, 80%颗粒小于lMm。
[0017]预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料所述胶乳的粒径，预涂涂料使用的胶乳为llOnm，Tg点-6°C ;中涂涂料使用的胶乳为lOOnm，Tg点_6°C ;面涂涂料使用的胶乳为90nm，Tg点10。。。
[0018]预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料固含量和相关流变性质范围分别为:预涂涂料固含量58%，涂料低剪切黏度采用Brookfield DV-1I+ Viscometer测试为300cps，涂料超高剪切黏度米用 ACAV A2 H1-shear Viscometer 测试，剪切速率 16 Ι/s 下为 25cps, pH 为 8.5 ;中涂涂料固含量66%，低剪切黏度为700cps，最佳为800cps，超高剪切黏度在剪切速率16Ι/s下为35cps，pH为8.5 ;面涂涂料固含量68%，低剪切黏度为1400cps，超高剪切黏度在剪切速率16 Ι/s下为40cps，pH为8.5。
[0019]预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料配方还包括分散剂、消泡剂、耐水化剂和润滑剂，其中分散剂是指:聚丙烯酸盐，重量份数为0.05 ;消泡剂是指:硅化合物，重量份数为0.05 ；耐水化剂是指:聚酰胺聚脲PAPU型，重量份数为0.2 ;润滑剂是指:硬酯酸类，重量份数为0.2。
[0020]实施例2:
一种高车速多层涂布之涂料，其特征是:该涂料配方主要包括预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料；所述预涂涂料配方包括重质碳酸钙、涂布淀粉和胶乳；固含量在62% ；pH 8.9 ;其中各组份重量份数:重质碳酸钙100份、涂布淀粉8份、胶乳7份；所述中涂涂料配方包括重质碳酸钙、涂布淀粉、胶乳和增稠剂；固含量在68% ；pH 8.9 ;其中各组份重量份数:重质碳酸钙100份、涂布淀粉5份、胶乳8份、增稠剂0.3份；所述面涂涂料配方包括重质碳酸钙、高岭土、胶乳和增稠剂；固含量在70% ；pH 8.8 ;其中各组份重量份数:重质碳酸钙80份、高岭土 20份、胶乳10份、增稠剂0.2份；所述增稠剂为合成类聚丙烯酸系聚合物，固含量30%。
[0021]预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料所述的重质碳酸钙，预涂涂料中55%颗粒小于2Mm，33%颗粒小于IMm ;中涂涂料中65%颗粒小于2Mm，45%颗粒小于IMm ;面涂涂料中98.5%颗粒小于2Mm,83%颗粒小于lMm。面涂涂料中所述的高岭土 99%颗粒小于2Mm,90%颗粒小于IWn0
[0022]预涂涂料使用的胶乳为150nm，Tg点_9°C ;中涂涂料使用的胶乳为150nm，Tg点-9V ;面涂涂料使用的胶乳为llOnm，Tg点15°C。
[0023]预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料固含量和相关流变性质范围分别为:预涂涂料固含量61%，涂料低剪切黏度采用Brookfield DV-1I+ Viscometer测试为500cps，涂料超高剪切黏度采用ACAV A2 H1-shear Viscometer测试，剪切速率16 Ι/s下为35cpspH为8.7 ;中涂涂料固含量68%，低剪切黏度为900cps，超高剪切黏度在剪切速率16 Ι/s下为42cps，pH为8.7 ;面涂涂料固含量70%，低剪切黏度为1700cps，超高剪切黏度在剪切速率16 1/s下为 47cps，pH 为 8.7。
[0024]预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料配方还包括分散剂、消泡剂、耐水化剂和润滑剂，其中分散剂是指:聚丙烯酸盐，重量份数为0.1 ;消泡剂是指:磷酸酯类，重量份数为0.2 ；耐水化剂是指:聚酰胺聚脲PAPU型，重量份数为0.5 ;润滑剂是指:硬酯酸类，重量份数为0.5。
[0025]实施例3:
一种高车速多层涂布之涂料，其特征是:该涂料配方主要包括预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料；所述预涂涂料配方包括重质碳酸钙、涂布淀粉和胶乳；固含量在66% ；pH9.0 ;其中各组份重量份数:重质碳酸钙100份、涂布淀粉8份、胶乳8份；所述中涂涂料配方包括重质碳酸钙、涂布淀粉、胶乳和增稠剂；固含量在70% ；pH9.0 ;其中各组份重量份数:重质碳酸钙100份、涂布淀粉6份、胶乳9份、增稠剂0.5份；所述面涂涂料配方包括重质碳酸钙、胶乳和增稠剂；固含量在72% ；pH9.5 ;其中各组份重量份数:重质碳酸钙90份、高岭土 10份、胶乳12份、增稠剂0.5份；所述增稠剂为合成类聚丙烯酸系聚合物，固含量40%，重量份数为0.5 ;羧甲基纤维素CMC，固含量100%，重量份数为0.6 ;羧甲基淀粉CMS，固含量100%，重量份数为0.6。
[0026]预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料所述的重质碳酸钙，预涂涂料中60%颗粒小于2Mffl，36%颗粒小于IMm ;中涂涂料中65%颗粒小于2Mm，50%颗粒小于IMm ;面涂涂料中98%颗粒小于2Mm, 80%颗粒小于lMm。面涂涂料中所述的高岭土 99%颗粒小于2Mm, 90%颗粒小于IWn0
[0027]预涂涂料使用的胶乳为150nm，Tg点_9°C ;中涂涂料使用的胶乳为150nm，Tg点-9V ;面涂涂料使用的胶乳为llOnm，Tg点15°C。
[0028]预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料固含量和相关流变性质范围分别为:预涂涂料固含量66%，涂料低剪切黏度采用Brookfield DV-1I+ Viscometer测试为800cps，涂料超高剪切黏度采用ACAV A2 H1-shear Viscometer测试，剪切速率16 Ι/s下为45cps，pH为9.0 ;中涂涂料固含量70%，低剪切黏度为1200cps，超高剪切黏度在剪切速率16 Ι/s下为50cps, pH为9.0 ;面涂涂料固含量72%，低剪切黏度为2000cps，超高剪切黏度在剪切速率16 Ι/s 下为 55cps, pH 为 9.0。
[0029]预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料配方还包括分散剂、消泡剂、耐水化剂和润滑剂，其中分散剂是指:聚丙烯酸盐，重量份数为0.1 ;消泡剂是指:磷酸酯类，重量份数为0.05 ；耐水化剂是指:聚酰胺聚脲PAPU型，重量份数为0.4 ;润滑剂是指:硬酯酸类，重量份数为0.4。
【权利要求】
1.一种高车速多层涂布之涂料，其特征是:该涂料配方主要包括预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料；所述预涂涂料配方包括重质碳酸钙、涂布淀粉和胶乳；固含量在58?66% ;粘度300cps?800cps ;pH8.5?9.5 ;其中各组份重量份数:重质碳酸钙100份、涂布淀粉5?8份、胶乳5?8份；所述中涂涂料配方包括重质碳酸钙、涂布淀粉、胶乳和增稠剂；固含量在66?70% ;粘度700cps?1500cps ；ρΗ 8.5?9.5 ;其中各组份重量份数:重质碳酸钙100份、涂布淀粉4?6份、胶乳7?9份、增稠剂0.1?0.5份；所述面涂涂料配方包括重质碳酸钙、高岭土、胶乳和增稠剂；固含量在68?72% ;粘度1400cps?2600cps ；pH 8.5?9.5 ;其中各组份重量份数:重质碳酸钙0?70份、高岭土 0?30份、胶乳8?12份、增稠剂0.1?0.5份；所述增稠剂包含合成类聚丙烯酸系聚合物，固含量20?40%，重量份数为0.01?0.5 ;羧甲基纤维素CMC，固含量80?100%，重量份数为0.1?0.6 ;羧甲基淀粉CMS，固含量80?100%，重量份数为0.1?0.6。
2.根据权利要求1所述的高车速多层涂布之涂料，其特征是:预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料所述的重质碳酸钙,预涂涂料中至少50%颗粒小于2Mm，至少30%颗粒小于lMm ；中涂涂料中至少65%颗粒小于2Mm,至少40%颗粒小于lMm ;面涂涂料中至少98%颗粒小于2Mm,至少80%颗粒小于lMm ;面涂涂料所述的高岭土至少99%颗粒小于2Mm,至少90%颗粒小于lMm。
3.根据权利要求1所述的高车速多层涂布之涂料，其特征是:预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料所述胶乳的粒径，预涂涂料使用的胶乳为llOnm?160nm, Tg点-6?9°C ;中涂涂料使用的胶乳为lOOnm?150nm, Tg点-6?9°C ;面涂涂料使用的胶乳为90nm?130nm, Tg点 10 ?20。。。
4.根据权利要求1所述的高车速多层涂布之涂料，其特征是:预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料固含量和相关流变性质范围分别为:预涂涂料固含量58?66%，涂料低剪切黏度采用Brookfield DV-1I+ Viscometer测试为300cps?800cps,涂料超高剪切黏度采用ACAVA2 H1-shear Viscometer 测试，剪切速率 106 Ι/s 下为 25cps ?45cps, pH 为 8.5 ?9.5 ;中涂涂料固含量66?70%，低剪切黏度为700cps?1500cps，超高剪切黏度在剪切速率106 Ι/s下为35cps?50cps，pH为8.5?9.5 ;面涂涂料固含量68?72%，低剪切黏度为1400cps?2600cps,超高剪切黏度在剪切速率106 Ι/s下为40cps?55cps, pH为8.5?9.0 ο
5.根据权利要求1所述的高车速多层涂布之涂料，其特征是:预涂涂料低剪切黏度采用 Brookfield DV-1I+ Viscometer 测试为 400cps-600cps,涂料超高剪切黏度采用 ACAV A2H1-shear Viscometer 测试，剪切速率 106 1/s 下最佳为 30cps ?40cps，pH为 8.5 ?9.0 ;中涂涂料低剪切黏度为为800cps?lOOOcps，超高剪切黏度在剪切速率106 Ι/s下为40cps?45cps，pH为8.5?9.0 ;面涂涂料低剪切黏度为1600cps?1800cps，超高剪切黏度在剪切速率 106 Ι/s 下为 45cps ?50cps, pH 为 8.5 ?9.0。
6.根据权利要求1至4之一所述的高车速多层涂布之涂料，其特征是:预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料配方还包括分散剂、消泡剂、耐水化剂和润滑剂，其中分散剂是指:主要类型为聚丙烯酸盐、多聚磷酸盐，重量份数为0.05?0.2 ;消泡剂是指:主要类型为磷酸酯类、硅化合物，重量份数为0.05?0.3 ;耐水化剂是指:主要类型为聚酰胺聚脲PAPU型，重量份数为0?1.0 ;润滑剂是指:主要类型为硬酯酸类，重量份数为0?1.0。
【文档编号】D21H19/38GK104313939SQ201410418953
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2014年8月25日
【发明者】翁浥程 申请人:海南金海浆纸业有限公司