彩色喷墨打印纸涂料配方工艺技术的

彩色喷墨打印纸涂料配方工艺技术的 杭州化工２０１３年９月 ２０１３．４３（３） 彩色喷墨打印纸涂料配方工艺技术的研究 蒋益伟 （杭州纸友科技有限公司，浙江杭州３１００１８） 摘 要：介绍了彩喷纸涂料中的化学品的应用情况，根据研究自制高阳离子淀粉接枝共聚粘合剂， 同时选择合适的涂料流变改良剂、涂料保真剂等化学品，制备不合改性聚乙烯醇和二氧化硅的彩喷纸涂料，应用效果较好，同时涂料的成本有较大幅度的下降。关键词：彩喷纸；彩喷纸涂料；淀粉接枝共聚 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－２２１７．２０１３．０３．００９ ＋ 迄今为止，高档喷墨打印纸涂布配方中的颜料都使用单一的二氧化硅组分，或者二氧化硅组分占绝大多数，因为二氧化硅颜料具有光吸收性能和分散性较低的特点，所以即使油墨渗入涂层较深，油墨的色彩密度仍然较好。但这种二氧化硅颜料的价格较高，为降低造纸企业成本，许多科技工作者尝试在涂布配方中部分或全部用普通颜料替代二氧化硅颜料．但试验都失败了．因为这些颜料过高的光吸收率削弱了这些油墨的色彩密度…。 传统的颜料涂层由于其很高的分散系数．固定后的颜料光吸收能力降低．将造成喷墨图像不清晰。为了克服这些困难，必须减少油墨渗透到涂层内部的比例．另一方面必须保证涂层对水分有较高的吸收率．应当使用反应性组分（能与涂料中的成分起反应的组分），如在涂料中配有一部分阳离子有机聚合物或阳离子无机聚合物，这些组分能与油墨中阴离子的墨汁组分迅速反应，从而固定在这些不可溶的聚合物组分上。如果这些油墨中的水分能迅速渗透到纸页内部的话，那么面涂层对油墨的化学和物理的吸附将给图像带来很好的色彩密度、图像的保真度和涂层较快干燥速度。根据目前国内外在彩色喷墨打印纸涂料关键化学品和涂布配方技术领域的研究进展，同时结合我国国情，我们采用“不含胶体二氧化硅和聚乙烯醇的毛细微孔型彩色喷墨打印纸低定量涂布配方技术”的研究基本思路，利用自身开发的“彩色喷墨打印纸淀粉基涂布粘合剂”、“彩色喷墨打印纸涂料流变改良剂”以及“彩色喷墨打印纸图像保 收稿Ｅｔ期：２０１３—０６—０５ 真剂”等三大类技术产品，开发了一系列适合用于不同涂布机型、不同打印要求的彩色喷墨打印纸涂布配方。 １彩色喷墨打印纸化学品的涂料配方工艺技术种类的选择 １．１颜料的选择 根据要求颜料在胶粘剂、固着剂等化学品的支持下，在涂布表层。建立一个具有毛细微孔通道的由大量海绵状微球体组合而成的光滑而致密的结构，保证很好地提供表面涂层的油墨固着性和水的快速通过性［２］。 该配方是为低定量涂布工艺而设计的颜料。建议使用煅烧高岭土。另外对颜料粒径的选择是颜料选择的关键，我们要求选择至少两种粒径规格的颜料相互配合使用。例如利用气刀涂布时使用６００目的煅烧高岭土９０份．使用５００目的煅烧高岭土１０份，６００目的煅烧高岭土能够保证涂布层的整饰性．而５００目的煅烧高岭土能够在高目数的高岭土间隙有效地形成毛细微孑Ｌ，而不至于破坏涂层整体效果。１．２胶粘剂的选择 使用具有良好粘结强度和阳性涂料分散性能的胶粘剂．可以显著提高涂料固含量［３｜，降低涂层厚度。如果使用的胶粘剂的阳离子聚合链段的化学基大多数在胶粘剂的表面，则涂层表面的反应性阳离子基团数量将保持在较高水平上，最终选用的产品为高阳离子性接枝共聚淀粉溶液作为胶粘剂。 万方数据 第３期 １．３涂料流变改良剂的选择 蒋益伟：彩色喷墨打印纸涂料配方工艺技术的研究 ３１ 色喷墨打印相片纸的涂布加工。而计量式薄膜涂布机、门辊涂布机是目前最常用的彩色喷墨打印纸在线涂布装置（见图１），尤其是计量棒式施胶，可以在较高粘度条件下使用，由于它们都是通过控制涂布膜层的厚度和流变性来控制涂布量，因而它们的涂层非常均匀，上涂量也可以控制在很小的范围内，最适宜低定量彩色喷墨打印纸的生产。目前国内这种机型主要分布在江苏几个大型外资造纸企业集团，订且生产能力都非常大，目前还只是生产静电复印纸或多功能办公用纸，低定量涂布的彩色喷墨打印纸市场目前还处在培育阶段。国内造纸企业目前主要利用施胶压榨机进行静电复印纸的生产，要提升到多功能办公用纸级别．还存在渗墨、色彩还原力浅等缺陷。利用刮刀及气刀进行纸张涂布的，这就要求涂料的浓度较高，但目前国内外的彩喷纸涂料的固含量在２０％～３０％左右，显然不能满足要求。理论上来说，应用国内施胶压榨机进行微量彩喷涂料涂布是可行的，但必须将涂料粘度下降到施胶压榨机可以承受的范围内．同时又必须保证必要的粘结强度，这是我们在研究开发时出现的一个新的、符合中国特有国情的、重要的课题。 如果使用干粉状煅烧高岭土，则必须使用阳离子涂料流变改良剂，它是一种中等分子量的聚一ｌ一双甲胺醛一２一羟基氯丙烷。这种阳离子涂料流变改良剂能够作为阳离子分散剂而直接溶解到水里．然后加入干粉煅烧高岭土，同时保持剧烈搅拌。保证产品性能。１．４彩喷涂料保真剂的选择 使用中等分子量的高阳离子电荷的聚合物作为彩喷纸涂料保真剂，这种保真剂可以进一步降低涂层定量．同时由于其聚合结构中特有的内酰胺基团能够与配方中阳离子流变改良剂中的羟基基团形成一种络合结构，使得整个聚合体系能够提供涂层表面强有力的染料吸收能力［４］。 这种阳离子聚合体系即使在低定量涂布的情 况下（１．５—３ｇ／ｍｚ）．也能提供较高的涂层色彩密 度，以及水份的快速穿透能力。１．５其它辅助化学品的选择 根据客户需要，可以在涂料中加人一些辅助化学品，如提高湿拉毛强度的交联剂化学品（如锆酸盐，ＵＦ或ＭＦ一类树脂、涂料消泡剂），另外还可以加入一些荧光增白剂、增香剂、杀菌剂、铵聚合物液体等产品。 表面处理方式 ＳｉｚｅＰｒｅｓｓ 压榨施胶 ２彩色喷墨打印纸化学品在涂料配方工 艺中的应用 ２．１主要特点 丫 Ｌ 门辊式施胶 ＧａｔｅＲ０｜ 丫 彩色喷墨打印纸涂布技术是一门实践性很强的工程技术，它需要根据不同涂布机型。不同上涂量要求．不同客户应用要求设计专门的涂料化学品配比，同时还要考虑涂料粘度、含固量、压光整饰程度等，因此任何一个涂布配方的确定都需要彩色喷墨打印纸涂料研发人员深入涂布机一线了解每一个涂布细节，并与生产工程师充分交换意见，在此基础上，开展一系列复配试验，最后才能确定。 ２．２涂布工艺的选择 刮刀涂布和气刀涂布都属于机外涂布形式．也就是需要将原纸先生产出来复卷后，再进入涂布机进行二次涂布加工，这样涂布成本就会比较高，因此这种涂布机主要用于一些特种高光泽彩 图ｌ ＼、／ 冷薄膜旌胶、 ＦｉｌｍＰｒｅｓｓ ◆已 不同涂布方式需要使用不同的涂布配方 ２．３试验方案 原纸类型：１５０ｇ／ｍ２彩喷原纸涂料制备转速：２０００转／分涂布机类型：Ｋ涂布机 干燥方式：热风干燥 试验使用的彩喷纸涂料配方见表ｌ、表２、表３。 Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏａｔｅｒ２０２计量棒式 万方数据 ３２ 杭州化工 ２０１３年９月 ２０１３．４３（３） 表１“改性聚乙烯醇一二氧化硅一分散剂一 固色剂”体系彩喷涂料 表２“淀粉接枝共聚粘合剂一二氧化硅一 多元多效固色剂”体系彩喷涂料 表３“淀粉接枝共聚粘合剂一煅烧高岭土 一分散剂一固色剂”体系彩喷涂料 ２．４试验结果及评价 以市购日本王子制纸公司进口的彩色喷墨打印纸作为打印质量参比样，各纸样的测试数据见表４Ｅ５１。 万方数据 表４纸样的测试数据 测试数据可以看出．进ＶＩ的彩色喷墨打印纸在各方面的效果要略好于本次试验自制的彩喷纸。在不改变颜料的情况下，利用淀粉接枝共聚粘合剂代替改性聚乙烯醇的纸样，在表面强度、打印的色彩密度、油墨吸收方面要略低于传统改性聚乙烯醇一二氧化硅的涂料体系。利用淀粉共聚粘合剂一煅烧高岭土配制的彩喷纸涂料涂于原纸后，表面强度、打印的色彩密度方面与传统改性聚乙烯醇一二氧化硅的涂料体系基本相当。只是在油墨吸收方面略低一些．但也完全能满足高打印质量的彩色喷墨打印纸的质量。 ３ 总结 利用自制的淀粉接枝共聚粘合剂代替改性聚 乙烯醇．煅烧高岭土代替二氧化硅，制备彩喷纸涂料．原纸涂布后打印测试效果与使用改性聚乙烯醇和二氧化硅体系基本相当，涂料的成本降低一半以上．具有较好的应用前景。 参考文献 ［１］闫志强，骆光林．浅谈彩喷纸涂料配方［Ｊ］．今日印刷， ２００５，２３（７）：７１－７３． ［２］杨征，陈夫山．颜料体系对涂布彩喷纸性能的影响［Ｊ］． 天津造纸，２００７，２８（３）：２—５． ［３］陈蕴智，郭丽娜．胶粘剂用量与彩喷纸性能关系的研究 ［Ｊ］．包装工程，２０１０，３１（１）：１０２－１０４． ［４］李智斌，刘金刚．新型阳离子固着剂的特性及其在彩喷 纸中的应用［Ｊ］．纸和造纸，２０１０，２９（１１）：４１州． ［５］邢明霞．淀粉型彩喷纸专用粘合剂的应用［Ｊ］．杭州化 工，２０１１，４１（２）：２７—２９．