颜料体系对涂布彩喷纸性能的影响

颜料体系对涂布彩喷纸性能的影响 颜料体系对涂布彩喷纸性能的影响 乏e辛 国匝珂圈皿i:l 颤抖对涂布喷氟牲能均影 杨征陈夫山 (天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室,天津,300457) ----…---------…-…-…---- 摘要----…-----…---…-…-…--- 本文主要采用不同的二氧化硅颜料,并与轻质碳酸钙进行复配,研究比较不同颜料 体系对涂布彩喷纸的性能影响.结果表明,二氧化硅颜料的粒径越小,白度越高,涂布纸 的白度和平滑度越高,不透明度越低,透气度较小.与胶体二氧化硅相比,硅胶作为颜料 时涂布纸的油墨吸收性好.采用轻质碳酸钙与二氧化硅配用时.随着轻质碳酸钙配比的 增加,彩喷纸的白度和不透明度提高,平滑度有所增加,油墨吸收性好,轻质碳酸钙的最 佳配比在30%左右. 关键词:彩喷纸涂布颜料 彩色喷墨打印纸是印刷纸表面经过涂布 改性的深加工产物.既能吸收水性油墨又能 使墨滴不向周边扩散,从而完整地保持原有 的色彩和清晰度,保证良好的印刷质量ll_. 彩喷纸的性能主要取决于吸墨涂层的组 成和性能,涂层涂料主要由白色颜料,胶黏剂 和微量助剂等组成,其中,颜料是涂料中的主 要组成部分,占涂料总质量的70%或更多.颜 料主要是一些有吸墨性的多孑L性的白色矿物 颜料,或在涂层中形成多孔性结构的材料,用 来改善纸张对油墨的吸收性,增加涂布纸白 度和不透明度.涂布纸中选用颜料一般为白 度高,粒度适当,容易分散,稳定性较好的白 色颜料,彩喷纸中常用二氧化硅,二氧化钛, ? 收稿13期:2007—5—28 2 轻质碳酸钙,瓷土,合成硅酸盐以及高分子树 脂等.为了得到更好的应用效果.在使用中通 常将两种或两种以上的颜料进行复配.目前 认为二氧化硅性能较好,是一种最重要的白 色颜料.目前胶体二氧化硅和硅胶应用较为 广泛,尤其是硅胶,由于其内空隙率较高,耐 剪切性和耐研磨性好.比表面积大.表面可以 羟化形成不同取代基.吸附能力强.近年来被 认为是应用效果最佳的一种l2I3_ 碳酸钙也是造纸工业中常用的涂布颜料 之一,成本较低,可以有效提高涂料的固含量 和起到良好的降黏作用.轻质碳酸钙粒径较 小,粒径分布较窄,大小和形状容易控制,白 度高,遮盖力强,应用效果显着.但碳酸钙用 量较大,会影响纸页的光泽度和表面结合强 度,影响打印质量,因此.碳酸钙一般不单独 使用,经常与其他颜料配用. 本文采用不同粒径的二氧化硅颜料,并 配以不同配比的轻质碳酸钙PCC,与黏合剂 PVA进行涂料配制,通过对涂布纸的性能测 定,分析比较颜料对涂布纸张性能的影响. 1实验原料 1.1原纸:普通静电复印纸,70g/m,白度 89%IS0,不透明度91.2%IS0. 1.2颜料:见表一 表1颜料的主要性能 颜料种类粒径 硅胶A 硅胶B 胶体二氧化硅C 胶体二氧化硅D 轻质碳酸钙PCC 10—20nm 1o011111 4.5—5btm 6-7btm (<2m)%=98% 1.3胶黏剂:聚乙烯醇,水解度98% 2实验方法 2.1涂料配制 按照文献圈中方法进行颜料的分散和胶黏 剂的制备,然后在一定的比例下将颜料分散液 和胶黏剂混合均匀,并加入少量阳离子助剂.本 采用胶颜比例1:4,涂料固含量20%左右 2.2纸页的涂布加工 在专业钢制涂布板上,以刮棒进行单面一 次手工涂布,涂布量在10,12咖左右.成纸 ,幸级 目匝皿圈四 用吹风机吹干,然后压平,在实验室中进一步 自然干燥.然后恒温恒湿平衡处理24小时,在 4MPa压力和IO0~C温度条件下进行压光 2.3成纸性能测试 分别按照国家标准测定彩喷纸的主要物 理指标和印刷性能. 3结果与讨论 3.1不同二氧化硅颜料对彩喷纸性能的影响 利用不同二氧化硅颜料A,B,C,D,与胶 黏剂PVA配制涂料,对原纸进行涂布,对成 纸性能进行测试,比较二氧化硅颜料种类对 涂布彩喷纸性能的影响,结果如表2所示. 涂布后纸张的白度主要取决于原纸白度 和涂料白度,颜料白度决定涂料的白度.从而 影响涂布纸的白度.从表2结果可以看出,原 纸经涂布后纸张白度有所下降.并且,二氧化 硅颜料粒径越小,白度越高,涂布纸的白度越 高,不透明度越低,其中纳米级硅胶A作为颜 料时纸张白度最高,不透明度最低. 从表中还可以看出,与胶体二氧化硅相 比,用硅胶作为颜料时,彩喷纸平滑度较高, 透气度较低.并且对于同种类型的颜料.粒径 越小,纸页的平滑度越高,透气度越小.这是 由于粒径较小,涂层的填充性较好,涂层密度 较大,孔隙数量较少,孔隙体积减小,因此使 表2不同二氧化硅颜料对彩喷纸性能的影响 3 乏e辛 冒匝圈圈阻 得纸张的平滑度较高,透气性较小. 通常,原纸经涂布后纸张紧度增加.表2 结果显示,胶体二氧化硅颜料D粒径较大.比 重较大,纸页紧度较低.采用硅胶颜料时,纸页 紧度较高,粒径影响较小.对于彩色喷墨纸而 言,为了保证印刷涂层的吸墨性和印刷色彩的 鲜艳真实,要保证纸页具有一定的松厚度. 不同二氧化硅颜料对成纸的油墨吸收性 也有着较大的影响.油墨的吸收主要与涂层 结构有关.由于硅胶结构特殊.粒径较小,内 空隙较多.表面积较大,吸附能力强.所以油 墨吸收速度较快,油墨吸收性较好. 3.2轻质碳酸钙与二氧化硅混合颜料对涂 布彩喷纸性能的影响 本实验以二氧化硅颜料B和C为例.采 用轻质碳酸钙PCC与其进行配用.配用比例 对成纸性能的影响如图1,图4. 3.2.1对纸张白度的影响 从图1中明显看出.不论采用二氧化硅 B或C.随着碳酸钙配用量的逐渐增加.纸页 自度呈上升趋势:其中,与二氧化硅C配用时 变化趋势较为明显.因为颜料碳酸钙白度高, 与二氧化硅配用时可以提高纸张白度.粒径 较大的二氧化硅颜料本身白度较低,因此与 碳酸钙复配使用可以使得纸张自度增加较 多.从图1中还可以看出,两种混合颜料的碳 酸钙最佳配比均在30%左右. 3.2.2对不透明度的影响 采用碳酸钙与二氧化硅颜料进行复 配,对纸页的不透明度有一定的影响.如图 2所示. 从图2中明显看出,混合颜料体系中.随 4 着碳酸钙的配比逐渐增大,纸张的不透明度 提高,这是因为颜料碳酸钙本身遮盖力强,不 透明度高,因此采用碳酸钙部分代替二氧化 硅颜料时,纸张的不透明度提高. 3.2-3对平滑度的影响 图3结果表明.当碳酸钙与胶体二氧化硅 C配用时,随着碳酸钙配比的增加,成纸的平 滑度增加.当配比超过30%时.变化趋缓,平滑 度增加缓慢;当与硅胶B配用时,随着碳酸钙 配比的增加.成纸平滑度稍有上升,但随着配 比的进一步增加,纸页的平滑度保持平稳,甚 至稍有下降.这是由于颜料C粒子较粗大,与 碳酸钙配用能够更好地填平纸页纤维问空隙, 使得纸张平滑度提高;而硅胶B本身粒径较 小,填充和覆盖能力较强,纸页平滑度较高,因 此采用碳酸钙配用时平滑度变化不大. 3.2.4对油墨吸收性的影响 图4结果表明,混合颜料中,随着碳酸钙 配比的增加,油墨吸收速度(s)降低,即油墨 吸收较快,纸张的油墨吸收性提高.其中,与 粒径较大的颜料C配用时油墨吸收速度变化 较快,变化幅度较大. 3.2.5对印刷色密度的影响 根据图1,图4的分析,碳酸钙与二氧化 硅配用时,碳酸钙的配比在30%左右为佳,此 时纸张的各项性能均较好.因此,选用二氧化 硅颜料C与70%C/30%PCC体系进行涂布彩 喷纸的印刷性能研究,结果如表3所示. 从表3可以看出,采用30%碳酸钙与二氧 化硅配用时,印刷色密度有所降低,说明纸张 的吸墨涂层吸墨较快,纸面油墨和色彩的密度 较低,与油墨吸收速度的变化结果是一致的. ,辛 臣匝圈圈皿 O】02030D00】02030d050 碳睦钙配比/%碳酸钙配比/% 图1碳酸钙与二氧化硅颜料配用 对纸页白度的影响 l0 l4O l20 , l({fj H0 瞢_6O 4(】 20 图2碳酸钙与二氧化硅颜料配用对纸页 不透明度的影响 50 { 如 蠢35 函30 25 掣20 墅15 10 5 O 0020:t010500l020{O4(】0 艘竹配比%碳酸比% 图3碳酸钙与二氧化硅颜料配用 对纸张平滑度的影响 图4碳酸钙与二氧化硅颜料配用对纸张 油墨吸收性的影响 表3碳酸钙与二氧化硅颜料配用对纸张印刷色密度的影响 4结论 本文采用不同颜料体系进行涂料配方, 通过对涂布彩喷纸性能的测试,主要得出以 下结论: (1)原纸经过涂布后纸张白度下降,不透 明度有所上升,紧度有所增加.二氧化硅颜料 粒径越小,白度越高,涂布纸的白度和平滑度 越高,不透明度越低,透气度较小. (2)与胶体二氧化硅相比,硅胶的粒径较 小,油墨吸收速度快,油墨吸收性好. (3)采用PCC与二氧化硅配用,随着 PCC配比的增加.彩喷纸的白度和不透明度 提高.平滑度有所增加,油墨吸收性好,PCC 的最佳配比在30%左右. 参考文献: 『1]廉望荣.喷墨打印纸及其技术动向.西 南造纸,1999(3):10. 【2]丁钦英,陈光民.微孔型二氧化硅硅 胶在彩色喷墨打印纸中的应用技术U].影像 技术,2002(2):44~46. 【3]白杉,周洁,丁钦英.彩色喷墨打印纸 涂层技术研究[『】.湖北造纸,2003(]):13,16. 『4]刘艳新,赵传山.普通喷墨打印纸涂料 配方的研制U].造纸化学品,2004(3):13,18. 【5】王飞,郝晓秀,张正健等.彩色喷墨打 印纸制造工艺的初步研究U】.上海造纸,2005, 36(2):23~26. 5 9i76 8888 876 888 正甍