[研究]胶粘剂用量与彩喷纸性能关系的探讨

[研究]胶粘剂用量与彩喷纸性能关系的探讨 胶粘剂用量与彩喷纸性能关系的探究 陈蕴智,郭丽娜 (天津科技大学,天津300222) 摘要:选用了特定的颜料和胶粘剂作为彩喷纸涂层的主要原料,讨论了胶粘剂的用量对彩喷纸白度、不透明 度、透气度和光泽度的影响,探讨了胶粘剂用量对打印图像的色密度、清晰度的影响。 关键词:涂布纸;胶粘剂;印刷性能 伴随着数码影像技术的发展,喷墨打印技术的应 用领域已越来越广。为了获得更逼真、更精美,能与 传统冲印效果相媲美的图片,必须采用涂布的彩喷墨 纸作为打印介质,才能达到预期的效果。 涂布彩喷纸采用的涂料,通常由颜料、胶粘剂和 阳离子添加剂3种组分组成[1]。每种组分对于涂料 的性能都有着重要的影响。不同的胶颜配比会产生 不同的涂层结构。对于每种颜料都有其最佳的胶粘 剂用量,胶粘剂用量的多少会直接影响彩喷纸的各项 性能[2]。 本文研究了不同的胶颜比对彩喷纸性能的影响, 配置了胶颜比不同的涂料,对涂布后的纸张性能的检 测,从而得到胶颜比对彩喷纸性能的影响规律。 1 实验 1.1 材料 二氧化硅(SiO2):山西天一纳米有限公司,型号 507E,平均粒径7μm,比表面积252.1 m2/g,孔容 1.7~1.8 mL/g,pH值5~7。胶粘剂:醇解度88%, 低粘度的PVA-1788。分散剂:六偏磷酸钠(Na- PO3),含量(以P2O5计)65%~70%,天津北方天医 化学试剂厂。消泡剂:天津大宇造纸厂自制。 原纸:Double A打印纸,定量80 g/m2,白度为 102.47%,不透明度为94.35%,pps粗糙度为5.51 μm,光泽度6.2%。 1.2 涂料的配制 颜料的分散:先将蒸馏水和分散剂一起加入到高 速搅拌机的容器中搅拌10 min,使分散剂在水中很好 地分散。再将二氧化硅缓慢地加入到正在搅拌的蒸 馏水中,待颜料完全润湿后提高搅拌速度,使颜料充 分地在水中分散。 胶粘剂的准备:配制质量分数为20%的胶粘剂 溶液。将聚乙烯醇粉末缓慢加入到25?左右的蒸馏 水中,搅拌15~20 min,待聚乙烯醇完全润胀后放到 水浴中逐渐升温至96?(升温的同时一直搅拌),保 温30~40 min,直至溶液均一透明。可以加入0.5% 的消泡剂(相对胶粘剂的用量)去除气泡。 涂料的配置:按照不同的胶颜比配置固含量为 24%的涂料。混合过程中先以低速搅拌一段时间,再 提高搅拌速度充分搅拌,使涂料成为均匀的分散体 系。因搅拌过程中会带入空气形成的气泡,一般会加 入0.5%的消泡剂。 涂料性质的测定:使用NDJ-79型旋转式粘度 计,选择合适的转子,测定涂料粘度。 1.3 涂布加工 在实验室条件下,在专业钢制涂布板上,用刮刀 手涂,进行单面一次涂布。涂布量控制在8~10 g/ m2左右。涂布后的纸张要放平、自然晾干。每涂布 一张纸,要对刮刀和涂布板进行清洗并擦干。使用实 验室多用途压光机对干燥后的涂布纸进行压光,温度 控制在70?左右,压力4 MPa。 1.4 成纸物理性能检测 对涂布纸的白度、不透明度、光泽度、吸收性、透 气度进行检测。 1.5 成纸打印性能检测 将选好的涂布纸在恒温恒湿条件下平衡24 h 后,利用EPSON STYLUS PHOTO 1270彩色喷墨 打印机进行打印性能测试样张打印。样张主要包括: 7个30 mm×60 mm的100%实地Y,M,C,K,R,G, B色块;白色背景上一行字号为12的黑色文本;白色 背景上直径为0.5 mm的Y,M,C,K 4色实地圆点; 宽度为0. 1 mm的Y,M,C,K横纵线条。 1) X-Rite Color Reflection反射式密度计测量打 印纸样上的实地色块密度和灰阶密度。 2)利用DiRactor TM pixra Pro 600ES显微镜 拍摄印刷品(0.1 mm黑线条,直径为0.7 mm的四色 墨点,文本字母e)的显微镜放大图片,放大40倍,利 用Image Pro Plus6.0软件处理,计算打印图像的清 晰度,主要包括墨点圆度、线条扩散程度和文本面积。 2 结果和讨论 2.1 涂料性能检测 胶粘剂用量对涂料粘度的影响见表1。 随着胶粘剂用量的增加,涂料的粘度急剧上升,尤其在胶颜 比达到30:100时,粘度更大,涂 料的流动性变差,不利于涂布。 2.2 成纸物理性能的检测 2.2.1 表面强度 胶粘剂用量对表面强度的影响见图1。 随着胶粘剂用量的增加,涂布纸的表面强度逐渐增加,这主 要是由于胶粘剂的增加,颜料粒子之间的粘结力也增 强,这使得压光对粒子的移动和定向排列倾向减 弱[3],因此涂布纸表面的强度上升。 2.2.2 白度、不透明度 胶粘剂用量对白度和不透明度的影响见图2, 可以看出,涂布纸的不透明度先下降后上升,白度逐渐 下降。这主要是由于胶粘剂用量的增加使得涂层的 孔隙结构发生了改变,这样光散射就发生变化[4],纸 张的白度和不透明度就相应地改变。 2.2.3 吸收性 胶粘剂用量对吸收性的影响见图3。随着胶粘 剂用量的增加,吸水性增长较快[6]。这主要是因为随 着胶粘剂的增加,涂料 的粘度升高幅度大,使得涂布 过程中涂布量较大,吸收性增强。 2.3 胶粘剂用量对彩喷纸色密度的影响 涂布纸样的各色密度随着涂料中胶粘剂用量的 增加而降低,见图4。可见,507E纸样对墨水的吸收性受胶粘剂用量影响很大[7],当胶粘剂用量达到一定 用量后,涂布纸的密度会有较大的降低。 2.4 胶粘剂用量对彩喷纸清晰度的影响 胶粘剂用量对喷墨打印清晰度的影响见表2。 可以看出,CMYK各色的墨点圆度变化不是很大,纵 向线条比横向线条扩散小,胶颜比不同时,颜料与胶 粘剂混合形成的涂层结构不同,其吸收性不同[8]。当 纸样的吸收性好时,线条的线宽和面积扩散较大;纸 样的吸收性较差时,线条的线宽和面积扩散较小。 3 结论 为了满足涂布纸张印刷性能,涂层首先应该具有 一定的强度,胶粘剂的加入保证了涂料的表面强度。 但是,增加胶粘剂的用量对好几个涂布性能有负面效 应。对于本实验所采用的507E来讲,随着PVA用 量的增加,涂布纸的白度逐渐降低,不透明度则先下 降后升高,吸收性显著增大,这主要是因为涂料的粘 度随着PVA的增加而大幅升高产生的,因此,认为 507E与PVA以15:100的比例混合配制涂料更好。 参考文献: [1] 颜进华,等.涂层的BET表面积对喷墨打印纸打印性能 的影响[J].中华纸业,2007,(11):31-33. [2] 郭义,冯明仕,等.丁苯胶乳用量对涂料及涂布纸性能的 影响[J].造纸化学品,2007,(2):44-46. [3] 刘烨,陈蕴智.不同PVA对涂布彩色喷墨打印性能的影 响[J].包装工程,2007,28(1):37-39. [4] 曹邦威.纸张颜料涂布与表面施胶.北京:中国轻工业出 版社,2001. [5] 谢天雁,叶惠莲.胶黏剂对涂层结构及涂布纸性能的影 响[J].中国造纸学报,1988,(11):3. [6] 滕銘辉,赵传山,赵媛斐.喷墨打印纸用涂料和涂层结构 分析[J].天津造纸,2008,(3):36-41.