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涂料相关知识学习资料第一部分造纸涂料的组成及其指标一.涂料的组成部分1.白色颜料
2、胶黏剂
3、助剂
4、水二.涂料的指标及相关性能1.固含量涂料中固形物的含量,以百分比为单位即涂料的绝干量/涂料的总湿量*100%高的涂料固含量干燥速度快,保水性好,具有高的光泽度2.粘度涂料流动的难易程度,用cps或mpas表示低剪切粘度(检测仪器NDJ-1型旋转型粘度计或数显粘度计)反映涂料的流变性性能,高剪切粘度反映涂料抗剪切的性能3.PH值涂料酸碱度的一种表示方法,涂料在碱性条件下控制其流动性好,系统稳定成纸表面PH值控制在
9.0-
9.5范围内油墨的干燥速度快(油墨吸收性好)4.涂料的温度涂料的温度恒定,涂料的粘度稳定性好,利于涂布操作5.涂料的保水性保持涂料中的水分不被原纸吸收的能力保水性好的涂料,可以减少涂料中胶黏剂的迁移,改善涂布适性,胶黏剂向原纸内部迁移少,还有利于提高涂布成纸的表面强度等注⑴.涂料检测的几大指标有粘度、固含量、PH值、温度、保水性检测仪器粘度NDJ-1型旋转型粘度计或数显粘度计,单位用cps或mpas表示,成品涂料粘度指标一般为1000-1300mpas(25℃)其粘度指标根据不同的造纸车速、不同的涂布方式(刮刀涂布、气刀涂布、计量棒涂布)有较大的差别PH值数显酸度计或试纸固含量涂料的总绝干量/涂料总湿量×100%,所用仪器为干燥圆瓷皿、干燥箱、电子称方法将圆瓷皿烘干至恒重,称其重量,并作好记录;取适量湿涂料均匀地放在圆瓷皿内,并称其总重量,算出湿涂料的重量,并做好记录湿涂料的质量一般为1-2g;将盛有湿涂料的圆瓷皿放入干燥箱内烘干至恒重,用钳子将圆瓷皿取出,迅速称其重量,计算出涂料的绝干量注干燥箱的温度一般设置在105℃.烘干每种化工时间有所区别杭州部分厂家在做涂料的固含量时,有些不规范,他们不使用圆瓷皿,而为了方便或节约成本使用人工叠成的小纸盒,因为圆瓷皿是易损件而且不容易清洗,使用一次性纸盒可以比较方便,但其检测结果相对不同的化工其准确度较差温度常规的温度计保水性简易方法可使用试纸,将PH值试纸平铺在涂料液的表面(必须除去表面的气泡),并计时,待试纸完全变色后,所用总时间即为该涂料的保水值,以S计算;渗透法检测使用渗透仪⑵.现在涂料的发展趋势为低粘度高固含量第二部分涂布颜料1.涂布的目的1.改善纸或纸板的印刷性能2.赋予纸张良好的光学性能(白度、光泽度、不透明度等)3.提高产品的附加值2.颜料的种类高岭土、重质碳酸钙、轻钙、有机颜料、钛白粉、缎白、滑石粉、氢氧化铝、硫酸钡等3.白色颜料的作用及其性能1.白色颜料的作用填充纸幅空隙和覆盖纤维,平整纸张表面,使之变成匀整和吸收均匀的印刷表面,并改进纸板的外观2.高岭土的结构及性能高岭土俗称白土,也叫瓷土其结构为水合硅酸铝,化学结构式为AL2O
3.2SiO
2.2H2O六面体片状结构分类A.非含水土—煅烧土B.含水土a、标准土b.剥片土物化性质外观为白色或微黄色,粉末状或膏状白度在85%以上,白度的影响因素为铁的含量比重
2.58g/cm3左右,折射率
1.57左右3.高岭土的使用原则
1、常规土获得光泽度、遮盖率及平滑度;
2、剥片土优异的光泽度及良好的遮盖性;
3、煅烧土优异的遮盖性及良好的油墨接受性各种高岭土其流变性能比较标准土剥片土煅烧土4.煅烧土的分类煅烧瓷土是由片状瓷土高温煅烧而成可分为
1、部分煅烧土,650—800℃脱除结晶水,形成小孔
2、完全煅烧土,1000—1050℃高温煅烧后,结晶水脱除,形成许多不透的小孔,增加表__,故对油墨接受性好5.煅烧瓷土的作用a.在较低的涂料固含量时,可提高涂料的不流动性,一般涂料涂布后渗入纤维夹层,干燥后形成凹坑,而煅烧土干燥后不会收缩,可避免形成凹坑b.可改变印刷适性c.油墨的吸收性好,印刷网点失落少6纸张对油墨吸收性的影响因素a涂料胶粘剂的种类和用量b.颜料的种类,具有高的颜料容积的涂布颜料,会具有高的KN值c.定向性好和填充密度高的颜料会降低油墨吸收性7.碳酸钙的分类及其使用特点碳酸钙可分为轻钙(PCC)和重钙__C.其优点为
1、白度高,晶形好,粒径细,--2um能达到95%,
2、有利于提高固含量(一般为70%左右)
3、油墨的吸收性好
4、胶黏剂的用量少,涂布拉毛强度高
5、对涂布纸光泽度影响较大,-2um比例30%光泽度明显下降,-2um95%时对光泽度没有影响碳酸钙容易沉淀,但-2um粒径比例95%时,不易沉淀8.碳酸钙的作用
1、提高白度(白度高于高岭土)
2、提高不透明度(即遮盖性)
3、稳定纸面的PH值4、改善印刷干燥性5、相对较高的拉毛强度,但粒径粗时会影响光泽度9.重质碳酸钙与轻钙的区别种类性能重质碳酸钙轻质碳酸钙流变性低的粘度,流动性好流变性较差保水性低高PH值稳定稳定光学性能提高白度,降低不透明度提高白度,提高不透明度胶黏剂用量低稍高
10.有机颜料(亦称塑性颜料)乳白色泛绿光液体,其主要成分为聚苯乙烯、苯乙烯、丙烯酸酯共聚物,其主要优点为具有__的光泽度、印刷适性好缺点为固含量低,而且__比较昂贵,使用成本高目前生产塑性颜料的厂家和型号有陶氏___-756;__SG-88;罗门哈斯HP-438(空心球)11.缎白其是一种现用现制备的白色颜料,具有高的光泽度、高的白度缎白的制备过程对配制专用设备、反应时间、温度及配比有严格的要求
1、缎白的制备过程a.无铁AL2(SO4)3的溶解b.CaOH2的分散c.混合反应d.分散
2.物理性质外观白色浆液结构形状针状(反应过程成菜花状)白度94%以上粒径-2um,平均粒径
0.5um左右横截面
0.1-
0.2umPH值11-
13.5比表__18-30m2/g.
3.缎白的优点a.SW具有大量的空隙体积,可提高涂层的遮盖,改善印刷适性b.具有高的白度及光泽度,与瓷土配合使用可获得较好的光泽度与遮盖、平滑度及白度c.与大多数涂料组份的相容性好
4.缎白的缺点a.固含量低,一般配比为10-20%,不易多用,不适应高速涂布b.因其比表__相对其他颜料较大,固其需要消耗较多数量的胶黏剂,是高岭土用量的3倍四.影响颜料分散效果的因素1.分散强度高速分散机的转速,叶片类型及直径大小分散强度不足时,难以用延长时间来弥补2.分散时间和温度,分散强度足够时,若要达到良好的分散目的,必须保证足够的分散时间,通常用分散液的温度来衡量3.分散液的浓度,分散液必须具有适当的浓度,太高浓度或太低浓度都不易分散,不能达到良好的分散浓度太高时,设备运转困难,容易损伤设备浓度太低时,颜料颗粒间的碰撞几率小,受到设备的剪切力小,分散效果差,不能满足分散的要求4.分散剂的种类及其用量5.颜料的种类及其在涂料分散液中的配比6.分散液的PH值的大小,一般为
8.5-
9.5分散效果最佳第三部分胶黏剂一.胶黏剂的作用1.粘结颜料粒子与粒子之间,颜料粒子与原纸之间,提供涂层足够的强度2.作为颜料的载体3.控制印刷油墨的吸收性二.涂料对胶黏剂的要求理想的胶黏剂,其应具备如下特征⑴良好的粘结能力;⑵良好的保水性能;⑶易溶于水;⑷与涂料中其它组份有良好的兼容性;⑸易于装卸;⑹对涂料的粘度有较小或所希望的影响;⑺机械稳定性和化学稳定性好;⑻良好的光学性能;⑼良好的物理性能;⑽__性气味性小,且无害于人体健康;⑾起泡性小;⑿抗细菌能力强;⒀__较便宜,容易获得三.胶黏剂的分类涂料胶黏剂可分为天然胶黏剂(淀粉、大豆蛋白、干酪素等)与合成胶黏剂(PVA、胶乳、辅助胶黏剂CMC、液体保水剂等)1.淀粉
1、原淀粉—喷雾淀粉
2、变性淀粉A.阳离子淀粉B.两性淀粉C.多元淀粉D.阴离子淀粉a.氧化淀粉(加氧化剂)b.磷酸酯淀粉c.羧甲基淀粉CMS2.丁苯胶乳该产品为丁二烯与苯乙烯的聚合物丁二烯为软单体,粘结强度高;苯乙烯为硬单体,清澈透明刚性好,具有较好的光泽一般厂家生产的丁苯胶乳的机械稳定性和化学稳定性较差,必须进行羧基化一般软硬单体的配比为
11.25,经过羧基化的胶乳,其稳定性好,亲水性强平均粒径
0.13-
0.20um特征泛__色,粒径偏小;泛红黄色,其粒径偏大丁苯胶乳检验标准及结果检验项目技术标准检验结果外观乳白色带__液体固含量50±2%粘度≤300mpsPH值
6.5-
8.5机械稳定性≤
0.03%化学稳定性≤
0.003%以上为丁苯胶乳的检测项目及技术标准,以供参考目前大型的生产厂家与型号有__巴斯夫胶乳
3708、516等;陶氏胶乳DL-930;宁波LG胶乳LG-783,LG-780等第四部分涂料助剂涂料助剂是涂料中非常重要的组成部分,__的涂料助剂与合理的应用工艺能大大改善涂料的流变性、抗剪切性能、涂布适应性、涂布成品纸的印刷适性等按其功能其可分为分散剂、润滑剂、抗水剂(耐水化剂)、保水剂、流变改进剂、增白剂、消泡剂、杀菌剂、调色剂等1.分散剂
1、分散剂的种类分散剂可分为无机分散剂和有机分散剂无机分散剂有焦磷酸钠、偏磷酸钠等,其具有瞬间分散效果好,但分散液经较长时间的储存后其粘度的稳定性不好,容易增稠或分层,不利于涂布质量的稳定性;有机分散剂有聚丙烯酸类、聚羧酸类等,该分散剂也称长效分散剂,分散液的粘度稳定性好,涂布适性好,而且用量小,使用成本低等特点
2、分散剂的作用与功能化学分散剂用于增湿颜料粒子,调节颜料粒子表面的电荷,使颜料颗粒表面带相同的电荷,达到颗粒间的排斥作用,防止颜料颗粒的絮凝,降低粘度,有利于颜料液的分散
3、分散剂的分散原理a.分散剂是一种高分子电解质,在溶液中电离成正负离子b.其阴离子强烈地吸附在颜料粒子的表面,使颜料溶液中存有过量的阳离子,形成双电层2.保水剂(C6H10O5)n型号有-5G,-10,-20等保水剂的作用与功能
1、减少胶黏剂向原纸及涂层表面的迁移;
2、改善涂料的流变性;
3、纯胶乳配方中增白剂的载体目前的生产厂家和型号有江阴CMC-10;苏州CMC-10;湖北达雅CMC;张家港CMC-5G,-10,-20;弘博化工CMC-10,-20;江门CMC-10;九洲化工液体保水剂NCC-HASE1022等
3.抗水剂(也称耐水化剂)
1、抗水剂的种类a.三聚氰胺甲醛树脂(MF)b.脲醛树脂(UF)c.乙二醛d.碳酸锆盐类(熟化速度快)e.聚酰胺聚脲树脂(PAPU)
2、抗水剂的主要作用减少颜料、胶黏剂干燥成膜后对水的敏感性,改善印刷适性,提高涂布纸的抗湿摩擦性能,提高拉毛强度,在胶版印刷中的压力迁引或再湿水作用下,防止涂层掉毛掉粉无甲醛抗水剂固化迅速,不需要熟化期,涂布成纸下机后就具有抗湿摩擦效果,其使用效果是氨基树脂抗水剂的两倍
4.润滑剂润滑剂的作用
1、提高涂料的流变性,改善涂布适性;
2、使颜料颗粒相对有序一致性地排列,相应提高涂布纸的平滑度;
3、延长涂布刮刀的使用寿命,节约涂布成本
4、提高涂布纸在印刷时的抗粉尘现象,改善印刷适性,减少掉毛掉粉
5、防止涂布纸在超级压光、施水压榨处的粘辊现象润滑剂的种类
1、硬脂酸钙乳液—粒径不均匀时易沉淀,产生涂布条痕;
2、石蜡乳液—不常用
3、改性硅酮高分子类—新型润滑剂,性价比合理,相对用量小,使用效果好
5.增白剂使具有相当白度的涂布纸提高白度原理能将紫外光转变为紫色的或蓝色的可见光反射出来,产生光学的增白作用VBL胺基氏黄酸FBP-L胺基二苯乙烯类
6.杀菌剂(防腐剂)功能防止或阻止因微生物细菌引起的涂料变质现象种类异噻唑啉酮类;三氟化氰类;CIT/MIT、BNP复合物
7.消泡剂(泡沫控制剂)泡沫分散在液体中的气体(指空气)1.泡沫形成的原因A、涂料成分中很多组分易形成气泡,如淀粉、胶乳、硬脂酸钙润滑剂等B、快速强烈搅拌,易将表面气泡带到涂料液体内,尤其在涂料振动筛处C、在液相、气相界面的表面活性剂,倾向于较低的表面张力,促使形成气泡2.消泡的过程a.消泡剂与泡沫表面接触接触b.消泡剂在泡沫表面扩散扩散c.进入泡沫层进入或置换d.泡沫表面张力被破坏消泡
3、消泡剂的种类乳化硅油类(双元消泡、抑泡);聚醚型脂肪酸酯类等
8.染料(亦称调色增白剂)
1、染料的作用调整纸张的视觉白度(色相),实际上并不提高白度同样白度的涂布成纸,从视觉上会感到兰白比黄白更显白
2、种类颜料级无机金属颜料,耐晒,不易反黄,如青莲、卡士龙、显白剂染料级有机合成,如兰浆技术工程师韩玉2011-10-11。