1、,主要内容,一、涂布纸概况 二、涂料组分 三、涂料性能 四、涂料配制工艺 五、纸张涂布技术 六、涂布原纸的质量要求,South China University of Technology,一、涂布纸概况,South China University of Technology,什么叫涂布纸？以适当流变性的物质，取纸作为基材，借人工或 机械经涂布、干燥（压光）而成的产品，叫做涂布纸。纸张涂布的目的：目的是在由纤维形成的凹凸不 平和有较大孔隙的普通纸的表面上，覆盖一层由细微 粒子组成的对油墨有良好吸收性的涂料，以便得到具 有良好的均匀性和平滑度的纸面。通过涂布还可以提 高纸张的光泽度，改善纸张的
2、稳定性和不透明度，提 高产品的档次。,一、涂布纸概况,涂布纸的用途：涂布纸分级及其具体用途用量没有详细的统计， 主要集中在一些高档杂志、插图、画报、年历、商 业广告插页、商品宣传册、书封面、高级商标、商 品包装等；其中杂志和产品目录（产品介绍或宣传） 印刷仍是其最主要的用途，两者的消费量超过了 50。在这当中最大的用量又是杂志印刷，其消费 量占了32。,South China University of Technology,一、涂布纸概况,中国涂布纸的历史及现状：中国的涂布纸最先发展源于铜版纸，相当于国际 上高涂布量、高定量纸，生产历史只有二十多年。二 十世纪80年代末期先后以上海江南、湖北
3、襄樊为代表 的企业通过引进国外涂布整饰设备生产铜版纸，其企 业生产规模年产量不足2万吨，且质量难与进口高档铜版纸竞争。到1995年中国虽具有年产40多万吨的能力，而当年的进口量却达到了44万吨，到2002年底国内已有年产近200万吨的生产能力 。涂布白板纸也得到了空前的发展，就广东省来说，产量从2003年的34万吨/年增加到2005年的110万吨/年，预计到2010年达到160万吨。,一、涂布纸概况,涂布纸的结构：涂布纸是由涂料层和涂布原纸组成。涂料层由 颜料、胶粘剂和添加剂等组成。,涂料层,涂料层,涂布原纸,二、涂料组分,涂料组成：纸张涂布的涂料是由颜料、胶粘剂、添加剂、水等组成。其中在涂料
4、中最重要的是颜料，颜料可以是一种或几种的组合，在干涂料中颜料的份额约占70%85%（质量分数）；其次是胶粘剂，胶粘剂的主要用途，是将颜料粒子粘结到原纸上且将其互相粘结在一起，涂料中胶粘剂的用量约为颜料量的10%25% （质量分数）；添加剂的作用主要是协助颜料分散、调节pH值、润滑、增白、杀菌等。,South China University of Technology,二、涂料组分-颜 料,纸张涂布用的颜料基本物性要求（从六个方面）： 1、白度、折射率要高，能给予纸有好的遮盖力； 2、粒径分布适当，2 m以下的颗粒占70%100%为好； 3、比表面积适当，耗用胶黏剂要少，以922m2/g为好；
5、 4、在水中的分散性好，易于分散，分散液粘度低，可 制得高固含量的涂料分散液； 5、与涂料中其它成份如胶粘剂、添加剂的相容性好， 化学性能稳定； 6、机械磨耗小，质量稳定、来源丰富、价格低廉。,二、涂料组分-颜 料,颜料： 颜料最常用的是高岭土（瓷土）和碳酸钙，其次是硫酸钡 、钛白粉、氢氧化铝、滑石粉 、缎白、塑料颜料等。 高岭土：涂布用高岭土似六角片状结构，六角片状结构高岭土涂布于原纸后，对光有较高的反射率，能得到非常高的平滑度和光泽度，易使涂料具有触变性；但有的高岭土粒子具有管状和菱形六面体结构，没有上述优点，不适于用涂布颜料。 碳酸钙：碳酸钙分为重质碳酸钙（天然碳酸钙）和轻质碳酸钙（沉淀
6、碳酸钙）。,South China University of Technology,二、涂料组分-颜 料,轻质碳酸钙与高岭土比较，白度较高，油墨接受性好；碳酸钙用涂料，光泽度没有高岭土好，粘度也较大，要耗用较多的胶粘剂，水分也易被干燥。 硫酸钡：有两个品种：一是由天然重晶石制得，因其粒度大，白度低，很少用于涂料中；涂布用的硫酸钡是用盐酸处理碳酸钡矿石生成氯化钡，再用硫酸钠处理氯化钡制得白色膏状沉淀物，硫酸钡的特点是白度比瓷土高，能产生很高的整饰度，即平滑、柔软及光亮等性状，它能耐酸和碱，对光和其它化学药剂稳定性好，与涂料中其它成分的适应性好，但它的吸油墨能力不很好，价格和高岭土差不多。除照相
7、纸用其制钡地层外，通常不单独使用。,South China University of Technology,二、涂料组分-颜 料,钛白粉：即二氧化钛（TiO2）是钛铁矿经处理而制得，有三种形态：金红石、锐钛矿和板钛矿等。涂布纸一般使用金红石和锐钛矿型钛白粉。二氧化钛的遮盖力很强，在涂料中加入10%20%，可制得不透明度和白度很高的涂布纸，尤其是对低定量涂布纸效果更好。 氢氧化铝：粒子形状是六角形片状，涂布用的粒度在0.55m，平均粒径为1 m，氢氧化铝分散性良好，用氢氧化铝可改善涂布纸的白度不透明度、光泽度、平滑度以及吸油墨性能。,South China University of Tech
8、nology,二、涂料组分-颜 料,South China University of Technology,滑石粉：滑石粉在原纸抄造中一般作为填料加入浆 料中，其白度为80%90%，相对密度2.72.8，折射率 1.57，粒子能全部通过325目筛，滑石粉耐酸耐碱，不 透光性强，具有特殊的油滑细腻的感觉，它的粒子结 构为纤维状或鳞片状晶体，滑石粉的吸墨性很好。滑 石粉加在颜料中，可以减少涂布辊和压光辊子的磨损， 用量占颜料总量的3%左右。,South China University of Technology,二、涂料组分-颜 料,缎白：缎白是一种呈针状的白色颜料，它是用消石灰（又称熟石灰）
9、和精制硫酸铝生成的硫酸铝钙，在国外称“沙丁白”。缎白的特点是白度高、涂层光泽度和平滑度特别好，使用缎白能改善涂层的吸油墨性从而提高涂布纸的印刷性能。缎白的缺点：胶粘剂用量比高岭土需增加3倍以上，缎白在水中分散较困难，有效的分散剂较难选择，现在多使用聚丙烯酸钠。由于缎白制备时采用过量的消石灰，因而它含有过量的钙离子，加入高岭土会使悬浮液变稠以至沉淀，所以在混合前，先在缎白中加入干酪素胶粘液，一作保护胶体，以提高悬浮液的稳定性，二作分散剂。,二、涂料组分-颜 料,塑料颜料：又称合成树脂颜料，粒度为0.5m，呈 均匀球形粒子，相对密度为1.05，折射率为1.59， 白度比高岭土稍高，在同容积比下，涂
10、料的流动性 能比高岭土好，粒子的球形结构使涂层具有多孔性， 而其热塑性可提高压光后的光泽度，它的低磨损性， 可延长刮刀涂布设备的寿命。上述颜料中，高岭土、碳酸钙应用最为广泛，尤 其是涂布白板的应用上。硫酸钡、缎白目前只用于特 殊纸中，塑料颜料、氢氧化铝等颜料意在作为钛白粉 的补充，以降低涂料成本。,二、涂料组分-颜 料,各种颜料优缺点对比,二、涂料组分胶粘剂,胶粘剂胶粘剂在涂料中是继颜料之后的最大量的组分， 在涂料中不管采用什么胶粘剂，其目的都是为了（1） 将颜料粒子粘结到原纸上；（2）使颜料粒子互相粘 结；（3）部分地填满颜料粒子之间的空隙；（4）覆 盖微孔结构，影响涂料的粘度与保水性。 选
11、用胶粘剂的原则（1）价格因素；（2）对涂料性 能（流变性等）的影响；（3）对涂层性能（强度）的 影响；（4）对现有设备的适应性；（5）对涂层其它 性能（透气度、光学性能和吸墨性等）的影响。,二、涂料组分胶粘剂,涂布胶粘剂应具备的性能： 1、能使颜料颗粒间和颜料与基纸间有较好的粘结力，且不影响涂布纸其它性能，如白度、不透明度、吸墨性等； 2、本身色浅、不含杂质，与其它胶粘剂和其它涂料成份有一定的相容性，不影响颜料的性质； 3、对涂料能给予一定的胶体保护作用； 4、能提供给涂料较好的工艺施涂性、流动性、保水性和成膜性，能达到高固含量、低粘度和好的流动性； 5、良好的机械与化学耐久性能，无毒和不易起
12、泡； 6、对涂布纸表面性能有一定的贡献，如光泽度、平滑度、抗水性、油墨吸收性等。,二、涂料组分胶粘剂,用于纸张涂料的胶粘剂有：干酪素 、聚乙烯醇（PVA） 、丁苯胶乳 、羧基丁苯胶乳 、丙烯酸胶乳 、氧化淀粉、羧甲基纤维素（CMC）等。 1、干酪素：干酪素有粘结力强、成膜性好、抗水性好、流动性适中、色浅不影响涂料色泽以及可作为多种不 稳定颜料的稳定剂。干酪素的脂肪含量应控制在2.5% 以下，否则易在涂布纸上产生油斑。分散好的干酪素 对颜料有自然分散作用，制成的涂料保水性好，有好 的保水性，可以减少“掉粉”现象。干酪素的耐水性较 好，缺点是有气味、易产生泡沫、易变质而使粘度降 低削弱粘结力。,二
13、、涂料组分胶粘剂,2、聚乙烯醇（PVA）：聚乙烯醇的外观为白色至淡黄色纸屑或粉末状物，涂布用的聚乙烯醇其水解度为98%，聚乙烯醇易溶于水，无毒无臭，有较高的粘结力，它的粘结强度是胶乳的2倍，干酪素的3倍；在涂料配方中胶粘剂用量比干酪素低40%50%，其成膜性优良，胶膜透明柔软，保水性好，不易发霉，耐油脂，但抗水性很低。聚乙烯醇胶粘剂制成的涂料液因其流动性差而不用于刮刀涂布。聚乙烯醇对高岭土悬浮液有凝聚作用，是因为瓷土粒子表面吸附聚乙烯醇分子后干扰高岭土表面电荷的稳定性所致。聚乙烯醇的聚合度越高，凝聚现象越严重。,South China University of Technology,二、涂料
14、组分胶粘剂,3、丁苯胶乳：丁苯胶乳为白色或淡黄色液体，苯乙烯的用量在55%60%时，颜料的胶粘力最大。在60%以下时，湿耐磨擦强度最高，苯乙烯的比例越高，纸的光泽度越好，在高光泽纸中，涂料所用丁苯胶乳中苯乙烯比例达80%。苯乙烯的含量逐步减少时，其弹性、手感粘滞性和粘结力也逐步降低，而硬度提高。丁苯胶乳的主要特点是粘结力强，有较好的热塑压光性，成膜性好，胶膜具有良好的耐破、抗张、抗水强度和光泽度。但pH值小于6时，会凝聚，丁苯胶乳缺点是容易产生凝聚和产生泡沫以及涂布纸贮存日久后其涂层表面有泛黄的现象。,South China University of Technology,二、涂料组分胶粘剂
15、,4、羧基丁苯胶乳：是丁二烯（配比一般为35%40%）和苯乙烯配比一般为60%65%（包括羧酸）两种单体中，加进第三种单体（羧酸）如丙烯酸（用量一般为单体的1%4%），将它们置于酸性乳液中共聚而成。由于羧基丁苯胶乳具有活性基团羧基，使其具有“活性”，胶乳的聚合物粒子与纤维之间存在“润湿作用”。羧基丁苯胶乳具有优良的胶乳稳定性、对涂料的粘度影响小，能制得固体含量高、流动性好的涂料，羧基丁苯胶乳的成膜性好，制得的印刷涂料纸具有高的平滑度和光泽度。采用羧基丁苯胶乳与其它胶粘剂并用时涂布纸纸面光泽度、平滑度、印后油墨光泽度及涂层强度均比未羧化的丁苯胶乳优良。羧基丁苯胶乳缺点是涂布纸贮存日久后其涂层表面
16、有泛黄的现象。,South China University of Technology,二、涂料组分胶粘剂,5、丙烯酸胶乳：丙烯酸胶乳用于纸张涂布及涂层中的特点：有良好的机械稳定性，不易起泡，适用的粘结力，无粘辊和破孔现象，较高的光泽度性质，良好的耐湿磨性，与其它水溶性胶粘剂相容性好，配成涂料的低切变粘度和高切变性合适。丙烯酸胶乳分为纯丙烯酸和改性丙烯酸两大类，纯丙烯酸90%以上为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，这类聚合物胶乳价格昂贵，主要用于高级印刷纸张的涂布。应用较广泛的是改性丙烯酸胶乳。上述胶粘剂中较常用于涂布白板纸涂布的有胶乳、PVA和改性淀粉等。,South China Universit
17、y of Technology,涂料添加剂：添加剂是涂料中的辅助成分，用于 改善涂料或涂层的性能，以满足配料或涂布时的各 种特性要求。主要有分散剂、润滑剂、抗水剂、粘 度调节和保水剂、消泡剂、防腐剂和增白剂等。,二、涂料组分添加剂,二、涂料组分添加剂,分散剂：主要分散剂种类见下表：,二、涂料组分添加剂,分散剂的作用：使用分散剂后才能使颜料获得稳定 的分散状态，颜料在分散过程中被破碎，表面积增加 ，颜料粒子之间就有了更多的表面积彼此起作用，表现 在分散体中的粘度迅速增加，加入分散剂后，稳定了分 散体中的去絮凝粒子，并阻止它们的相互作用。分散剂的加入点：分散剂在颜料分散过程开始或在 颜料加入前即加
18、入到水中。 分散剂的用量：分散剂用量低时，颜料分散体的粘度 非常高，随着分散剂用量的增加，粘度迅速下降，最佳 粘度点就是最佳分散剂用量，颜料分散体在粘度最小时 稳定性最大。过量的分散剂会使粘度上升，是因为加入 的分散剂不能再吸附在颜料的表面上，增加了它的电解 质浓度和降低了稳定性。,二、涂料组分添加剂,常用的分散剂类型：最常用的分散剂是聚丙烯酸盐，它特别能耐受高pH值、高温或高剪切力。聚磷酸盐以前用的较多的分散剂，但聚磷酸盐作为分散剂的分散体贮存时稳定性较差，它们很容易水解成没有去絮凝能力的正磷酸盐，使得分散体的粘度增加。颜料分散剂的电荷一般为阴离子，阳离子分散剂很少被用在涂布颜料中。 高浓涂
19、料分散剂选择：对不同分散剂进行分散性能的机理与实验分析，认为在高浓涂料中聚丙烯酸钠盐为代表的有机分散剂的分散作用大大优于以六偏磷酸钠为代表的无机分散剂。,二、涂料组分添加剂,South China University of Technology,保水剂:羧甲基纤维素(CMC)是应用较广的保水剂， 同时又是辅助胶粘剂。CMC的特性： 1、是好的涂料保水剂，其保水值和粘度随CMC用量 的增加而增加； 2、可在较广pH值范围内形成粘度稳定的溶液； 3、有较好的粘结力和成膜性，能改善流变性，给成纸 以高的印刷光泽和油墨吸收性； 4、有良好的分散性，对增白剂有较高的保留率； 5、遇钙离子不沉淀，但会引
20、起涂料降粘，遇铅、铁、 钡等离子会产生沉淀。,二、涂料组分添加剂,抗水剂:常用的抗水剂可分为： 1、架桥反应型：一般用甲醛及其衍生物，如甲醛、 乙二醛、脲醛和三聚氰胺甲醛树脂等； 2、不溶化反应型：一般用Zn、Al、Ca、Fe等二、 三价金属盐，如硫酸铝、消石灰等； 3、憎水型：一般用石蜡乳液等； 4、抗水性物质型：一般用合成树脂胶乳，如丁苯 胶乳、丙烯酸胶乳等。,South China University of Technology,South China University of Technology,二、涂料组分添加剂,消泡剂:分为两大类，一类是防止泡沫产生而加入的抑泡剂，另一种是泡
21、沫产生后加入的消泡剂。国内常用的消泡剂有丁醇、辛醇、仲辛醇，丁醇、辛醇消泡效果比仲辛醇要好，但都不是最佳消泡剂，它们多混合使用，用量为颜料量的1%2%；新型消泡剂有变性聚硅及其复合物，它们能有效抑制含有大量胶乳的涂料所产生的泡沫，用量约为0.1%0.3%（对涂料量）。必须严格控制加入量，过多会给涂布纸带来鱼眼、油点以及条痕等纸病。,South China University of Technology,二、涂料组分添加剂,润滑剂：润滑剂用于涂料中，是通过减少机器与涂料之间的磨擦以及通过减少原纸与涂布装置之间的磨擦，改善涂料的运行性能。 作用：1、改进纸张涂料的流平性和润滑性；2、赋予纸张涂层
22、以平滑和光泽；3、增加可塑性，防止龟裂，改善涂布纸的印刷适应性；4、在超级压光时防止粘辊，在切纸和印刷时防止掉粉；5、降低涂料组分压光时的磨擦因素，提高涂层的平滑性。用于涂料的润滑剂主要品种有硬脂酸钙、蜡乳剂等，用量一般为干颜料量的1%1.25%，可在涂料混合时或颜料分散后加入。,二、涂料组分添加剂,防腐剂：防腐剂是防止或阻止涂料中的微生物或 细菌生长的添加剂。防腐剂的使用：1、在涂料制 备后加入；2、其用量一般为涂料总固含量的0.01% 0.05%；3、避免一次使用两种防腐剂；4、防腐剂 避免与皮肤和眼睛接触。防腐剂有酚、醛类化学物，季胺盐类化学物， 硝基类化学物等。 增白剂：增白剂能补偿干
23、酪素和高岭土等存在的 蓝色吸收，使涂布纸面有全面的反射而增白。荧光 增白剂用量一般为颜料量的0.2%0.5%。增白剂的代 用品染料（玫瑰精B、酸性湖蓝A），用量0.1%0.3% （对涂料量）。,三、涂料性能,衡量涂料性能的指标：涂料的流变性、涂料的保水性、涂料的固含量、涂料的颜料体积比、涂料的pH值等。涂料的流变性：涂料的流变性就是涂料的流动特性，它对涂布加工过程中涂料如何均匀涂布于纸面上并获得良好的涂层具有决定性的影响，是涂料的重要指标。涂料的流变性的流变性与涂料的固含量、粘度、颜料种类，胶粘剂种类、用量以及保水剂、分散剂种类与用量等因素有关。,三、涂料性能,不同涂布方式选择涂料的流动特性不
24、同：气刀涂布应采用牛顿型流体涂料，在涂布后涂 料会自动流平，涂层表面不会出现痕迹。辊式涂布的涂料要求有较高的屈服点，在涂布 辊的碾压剪切作用下有较好的流动性，形成平整表 面。高速的刮刀涂布要求涂料为假塑性流动，这样 在高剪切速度下涂料表现出来剪切稀化，使其在刮 刀与纸面上有良好的流动作用。,South China University of Technology,三、涂料性能,涂料的保水性：是衡量涂料保持自身水分能力的一项质量指标，其反应涂料中水分向原纸渗透以及胶粘剂向表面迁移的程度。影响涂料保水性的因素主要是颜料的种类和粒度以及胶粘剂的种类和用量。 涂料的保水性对涂布过程的影响：保水性好，可
25、使涂料在气、刮刀剪切作用下有好的流平性、可涂性，并能消除刮痕；还可控制涂料中水分向原纸的转移速率和干燥时水分的蒸发速率；控制胶粘剂迁移。,South China University of Technology,三、涂料性能,涂料的保水性对涂布纸性质的影响：涂料的保水好，胶粘剂就可均匀与涂料的其它组分混合，涂层干燥前胶粘剂向涂层表面迁移和向原纸中渗透现象不明显，涂料组分在涂层中分布较均匀，可得理想的平滑度、光泽度及均匀的涂层结构；并可以改善胶粘剂用量、表面强度和油墨吸收性，减少掉粉掉毛。,三、涂料性能,涂料的固含量：是指涂料中主要成分的绝干总量与涂料液总质量的百分比。该指标是涂料的最基本的质量
26、指标，其值大小，直接影响涂料粘度、流变性和影响能耗和涂布纸质量。涂料的固含量一般为25%70%，通常把25%50%的固含量视为低固含量，50%70%的固含量视为高固含量。对同一颜料来说，高固含量涂料具有较高的粘度并可获较大的保水性，减少了水和胶粘剂的迁移而获得较好的涂层表面强度，高固含量对于实际生产中的节能降耗也十分重要，涂料浓度每提高1%，蒸发水量减少34%。但过高的固含量会造成涂料粘度过高、流变性差而影响涂布作业。,三、涂料性能,涂料的颜料体积比：是指涂料中颜料体积对涂 料总体积的比，它是影响涂料流动特性的主要因素 之一。颜料体积比越大，意味着颜料粒子间的影响 越大，对涂料流动性的影响也就
27、越大。颜料体积比 比涂料的固含量更确切地影响涂料的流变性，因为 固含量受颜料密度影响，密度大的颜料制成涂料的 固含量高，但粘度不一定高，而体积比则排除了密 度的影响。 涂料的pH值：涂料的pH值一般控制在89范围， 这样涂料的粘度比较适中，流动性和稳定性也较好 ，如果涂料的pH值较低，会使涂料中蛋白质胶粘剂 粘液粘度增大，导致涂料稳定性、流动性变差。,三、涂料性能,涂布白板纸涂料参考配方：,三、涂料性能,问题一：涂料应具有哪些特性？用于涂布纸的涂料，必须具备良好的涂布适应性 和适印性。涂布适应性是指能很好地进行涂布，并形 成均匀平滑的涂布层。为满足这一要求，涂料中的各 种成分必须是充分均匀分散
28、的，且涂料浓度、粘度和 流动性要与涂布机的形式相适应；适印性是指涂层对 油墨的接受性，适印性好，才能呈现良好的印刷效果。,三、涂料性能,问题二：涂料应符合哪些要求？涂料与原纸结合后，（1）要达到印刷要求的表 面强度，印刷时不致造成掉粉；（2）具有良好的油 墨接受性，使油墨能均匀地转移到涂层表面；（3） 平滑度好，在超级压光机上易使涂布层发生轻微延伸 而使平滑度显著提高；（4）具有较高的白度并能呈 现高光泽；（5）不透明度高，在光学性质方面能隐 藏或弥补原纸的缺陷。另外、涂布纸的等级的不同， 对涂料的要求也不尽相同，等级越高，要求也越高。,三、涂料性能,问题三：涂料中胶粘剂的作用是什么？胶粘剂在
29、涂料中的作用是使颜料粒子间相互粘结， 使涂层与原纸牢固粘结，否则，印刷时会发生故障。胶 粘剂还可调节印刷油墨的吸收，以取得油墨凝固和油墨 光泽的平衡，同时还起到保护胶体的作用，控制涂料的 稳定性和流动性。如果是颜料粒子之间粘结不牢，则会 发生掉粉、掉毛现象；如果涂层与原纸之间粘结不牢， 则会在印刷中产生拉毛现象；胶粘剂还会影响涂布纸的 油墨接受性和光泽度等质量指标。胶粘剂的用量一般约 占颜料的10%25%左右。胶粘剂对涂布印刷纸的表面强 度起着决定性的作用。,三、涂料性能,问题四：涂料中颜料的作用是什么？颜料是涂料的主要成分，约占70%-85%，它是决 定涂布纸油墨接受性、平滑度、光泽度、白度
30、和不透 明度等主要印刷性能的基本成分。颜料的作用是为了 填充、覆盖原纸凹凸不平的表面，提高纸的白度和不 透明度，改善纸面的平滑性和光泽度，使纸页表面具 有均匀良好的油墨吸收性，最后获得良好的印刷效果。,三、涂料性能,问题五：设计性能良好的涂布配方，需要着重考虑 哪些因素？ （1）产品的定位； （2）涂布成成品后的最终使用要求； （3）涂布原纸的特牲； （4）涂布设备与涂布方式； （5）涂料配制的设备能力。,三、涂料性能,问题六：“高浓低粘”的涂料应选用哪种类型的胶粘剂？高浓涂料：涂料的固含量为50%70%视为高浓涂料；低粘：是指涂料应具有剪切稀化的流变性，在较高剪 切速度下有较低的粘度。实验证
31、明，羧基丁苯胶乳作为胶粘剂的涂料其粘度 最小，氧化淀粉和聚乙烯醇作胶粘剂的涂料其粘度差别 不大，氧化淀粉作胶粘剂的粘度稍低于聚乙烯醇作胶粘 剂的粘度。由此可见，聚乙烯醇不适合作为高浓涂料的 胶粘剂，在胶粘剂的体系中应选用羧基丁苯胶乳作高固 含量涂料的胶粘剂，以满足涂料高浓低粘的要求。在实际生产中，则可以考虑在羧基丁苯胶乳中适当 加入少量的氧化淀粉，在不明显降低粘度的情况下，可 降低生产成本。,四、涂料配制工艺,涂料制备工段：是一个涂料各组分的混合、涂料的泵送、贮存、计量和筛选过程的综合体。 涂料制备工段的基本要求： 1、安全可靠性：涂料制备工段必须保证每天的正常运行，不然的话将直接影响涂布机的
32、生产效率； 2、可重复性：必须做到每次和每批都有相同的质量指标； 3、精确度：必须做到计量上精确性，所有化学药品用量的波动，将影响涂布纸的质量； 4、灵活性：能做到短时间内从一个涂料配方转变成另一个配方； 5、低损耗：在断纸、换品种或开停机期间涂料的损失必须最少； 6、低维修：所需的维护工作必须最小。,四、涂料配制工艺,制定涂料配方的方法：一般是根据涂布纸品种、颜料供应情况和品种，胶粘剂的质量及涂布设备等多方面因素，先制订出配方草案，进行小型涂布试验，经系统检测分析并对草案提出修正，最后得出一个比较符合要求的涂料配方。涂料配方必需考虑两个主要参数：固含量和粘度。生产上希望制取高固含量低粘度的涂
33、料，以利于降低干燥负荷，提高纸张的外观质量，改善涂层匀度和强度。,四、涂料配制工艺,涂料的制备涂料的制备主要分为颜料分散液的制备、胶粘剂 胶液的制备和涂料的混合三个过程。涂料制备方法有以下三种： 1、颜料分散液、胶粘剂胶液分别制备，然后用涂料 混合器把上述物料以及其它添加剂混合调制而成。,涂料混合罐,颜料分散罐,胶粘剂溶解罐,颜料,胶粘剂,添加剂,涂料,四、涂料配制工艺,涂料的制备 2、颜料分散液单独先制备好，再在涂料混合罐中 直接加入胶粘剂进行混合，或先胶粘剂制成溶液， 再在涂料混合罐中直接加入颜料进行混合。,颜料分散罐,涂料混合罐,涂料,颜料,胶粘剂,添加剂,涂料混合罐,胶粘剂溶解罐,涂料
34、,胶粘剂,颜料,胶粘剂,四、涂料配制工艺,涂料的制备 3、颜料分散液，胶粘剂的溶解和它们的混合同时在混合设备内进行。,涂料混合罐,颜料,添加剂,胶粘剂,涂料,以上三种涂料制备方法用得最广泛的是第一种方法。,四、涂料配制工艺,典型涂料制备及上料流程：,涂料混合罐,过滤筛,涂料贮存罐,过滤筛,涂布机上料槽,胶粘剂溶解罐,颜料分散罐,颜料,胶粘剂,添加剂,回 流,贮存罐,贮存罐,上料辊,接料槽,泵,气、刮刀,过滤筛,多余料,计量,计量,计量,四、涂料配制工艺,涂料制备过程： 1、颜料的高速分散 （1）在颜料高速分散罐中加入一定量的水； （2）加入分散剂、抑泡剂、烧碱或氨水调节颜料 的pH值； （3）
35、启动高速分散机慢速搅拌； （4）加入颜料； （5）提高高速分散机速度高速分散颜料； （6）高速分散时间一般在10min20 min； （7）将分散好的颜料液转移到涂料贮存罐； （8）将涂料贮存罐的颜料液转移到涂料混合罐。,四、涂料配制工艺,涂料制备过程： 2、胶粘剂的溶解 （1）在胶粘剂溶解罐中加入一定量的水； （2）将称好的胶粘剂（干酪素、变性淀粉、PVA等）加入到胶粘剂溶解罐； （3）按工艺要求升温； （4）按工艺要求保温； （5）保温结束后将胶粘剂过滤并转移至贮存罐； （6）浆贮存罐的胶粘剂转移至涂料混合罐。,四、涂料配制工艺,涂料制备过程： 3、涂料的混合 （1）在涂料混合罐中加入一定
36、量的水； （2）开启涂料混合罐搅拌器； （3）将分散好的颜料分散液转移至涂料混合罐； （4）将溶解好的胶粘剂、胶乳等加至涂料混合罐； （5）加入添加剂（如荧光增白剂、润滑剂、粘度调节剂、抗水剂、防腐剂等）； （6）加水调节涂料的固含量以及调节涂料的pH值； （7）将配好的涂料过滤后转移至涂料贮存罐。,四、涂料配制工艺,涂料制备设备 1、颜料分散设备：高速分散机，分散盘是锯齿形状 的；分散盘的直径为分散容器直径的20%40%。 2、涂料混合设备：涂料混合设备要适合于对液体有充 分搅拌与混合作用的发挥，因此罐内的液位要尽量接 近于混合罐的直径，最低的液位应该是罐体直径的1/3 高度，如果混合罐较高
37、，需采用多级搅拌器。混合设 备的罐底有平底、斜底、锥底和碟底四种形式。 3、涂料贮存设备：涂料在贮存槽内必须均质存放，不 充许有沉降现象；在槽体容积超过15m3时，搅拌叶是桨 形的，槽体直径与高度比约0.40.45，如贮存粘度较高 的涂料，则槽体直径与高度比约0.70.8。,四、涂料配制工艺,4、胶粘剂溶解罐：蒸汽夹套溶解罐。 5、涂料的筛选设备：筛选可用多段法，开始用粗目 筛，最后用细目筛。 （1）粗筛：用于分离大块木条、纸片、工具等，它 们筛目直径为110cm； （2）筐式过滤筛：筛目直径为1501000m ； （3）敞开式振动筛：筛目直径为50300m ； （4）压力振动筛（带水反冲洗）
38、：筛目直径为50300m 。,四、涂料配制工艺,6、涂料的泵送设备： （1）离心泵：适宜于低固含量与低粘度涂料的输送； （2）齿轮泵：可用于输送粘稠液体或膏状物体，一般 用于涂布助剂的输送； （3）计量泵：有柱塞式、隔膜泵和皮碗泵三种，适合 于输送所有的流体介质； （4）螺杆泵：特别适合于高粘度、含有固体颗粒或高 固含量介质的输送；具有连续输送、压力稳定、搅动 小、不会破坏被输送介质的固有结构、流量可通过调 节转速进行调节等优点。 （5）皮管泵：适宜于输送胶乳及助剂。,五、纸张涂布工艺,什么是涂布机？涂布机是将涂料均匀地涂于原纸上，并对涂布纸 进行干燥的设备。涂布机由放卷装置、涂布系统、上 料
39、系统、涂料回流系统、干燥系统、整饰装置和收卷 装置等组成。一个完整的涂布生产线由（1）涂料配制、贮存系 统；（2）涂布系统（含放卷、涂料上料、涂布、涂料 计量、涂料回流、干燥、整饰、压光、收卷）；（3） 涂布纸完成系统（含分切、复卷、计量、打包等）组 成。,五、纸张涂布工艺,涂布机的分类：涂布作业按涂布机与造纸机的关系分为机内式和 机外式，按涂布次数分为单层涂布和双层涂布。机内 式涂布是在造纸机上装有涂布机，使造纸与涂布连续 进行；机外式涂布是涂布机与造纸机各自独立。用于 涂布作业的涂布机主要有辊式涂布机、气刀涂布机和 刮刀涂布机三种。,五、纸张涂布工艺,机内涂布与机外涂布的特点：机内涂布的优
40、点是设备紧凑，产量较高，与涂布机涂布相比，降低了生产成本。缺点是抄纸的浆料的配比、定量、抄宽、涂布量等，不宜频繁变动，不利于品种的调整，同时抄纸部分和涂布部分的断头会互相影响。机外涂布的优点是涂布不受抄纸部分的影响，产品的适应性较强，质量较易控制，缺点是涂布成本相对较高。,五、纸张涂布工艺,涂布头的组合：根据涂布加工要求，涂布分为单面涂布和双面涂 布两种。单面涂布指的是只在纸的一面进行涂布加工 ，双面涂布指的是在纸的两面都进行的涂布。对单面 和双面涂布又都有一次和两次涂布之分。两次涂布中 ，第一次涂布称之为底涂，第二次涂布称之为面涂。 两次涂布适用于涂布量要求较高的纸板或质量要求较 高的涂布纸
41、品种的涂布。另外为了降低生产成本，节 约能源，也常常选用两次涂布的方式，因为两次涂布 的底涂料可以采用廉价的颜料。,五、纸张涂布工艺,纸张涂布的涂布方式：纸张涂布的涂布方式有气刀涂布、辊式涂布、刮刀涂布、计量棒式涂布、刀式涂布等。其中最常用的涂布方式是：气刀涂布、辊式涂布、刮刀涂布。下面主要介绍最常用的涂布机：气刀涂布、辊式涂布、刮刀涂布的主要工艺。,五、纸张涂布工艺,气刀涂布：气刀涂布机诞生于20世纪30年代。它的基本原 理是由上料系统给涂布原纸涂上过量的涂料，然后 让气刀将过剩的涂料吹去。,气刀,上料,压辊,上料辊,匀料辊,背辊,上料槽,气料分离器,回流,原纸,1、气刀涂布示意图,五、纸张
42、涂布工艺,2、气刀涂布典型的工艺参数： （1）刀距： 37mm （2）刀缝宽： 0.41.0mm （3）角度： 9001100 （4）风压： 0.0040.035MPa(约4003500mmH2O) （5）涂料固含量： 20%43% （6）涂料粘度： 50500mPa.s 3、气刀涂布的优点：产品适应性较好，涂层质量较高，涂布量可以在 较大范围内调节，操作管理比较简单。 4、气刀涂布的缺点：不能进行高固含量（固含量小于43%）涂布，对原纸 的湿强度有较高的要求，干燥部的负荷也较大，原纸的 平滑度不能太低。气刀易于受到干涂料的局部堵塞，以 致引起涂层痕迹。,五、纸张涂布工艺,5、气刀涂布的特点：
43、气刀涂布能在车速每分钟几米至600米的情况下 操作，但通常的涂布速度范围在120320mm/min，涂 布量高至35g/m2,低至3g/m2都可以。气刀涂布的涂层 只附着于原纸的表面，而对纸的平整度无改善作用。 因此进行二次涂布时，通常先进行计量棒或刮刀涂布 ，填平纸面后，再由气刀作表面涂布。 6、气刀涂布的上料计量系统：有三种基本形式：单辊 、双辊和三辊。其中单辊适用于涂布机车速在250m/ Min以下，双辊适用于涂布机车速在200m/Min以上，三 辊适用于高速涂布机（600m/Min以上）。,五、纸张涂布工艺,7、气刀的供气系统：气刀的供气系统由风机、空气过滤器、空气冷 却器、管路及气压
44、和气流调节器组成。 8、气刀涂布的上料槽：上料槽的关键是要有一个可使 涂料作循环流动的结构，要防止涂料槽中的涂料发生 死角以及出现湍流而使涂料产生泡沫。 9、气刀涂布机排气和回收系统：气刀涂布机由于操作 上的因素，在涂料中混有大量的空气，因此必须设置 具有档板的气液分离槽，将大量的空气从回流的涂料 中分离出来。,五、纸张涂布工艺,10、气刀涂布机的涂料循环系统：从气刀涂布回流 的涂料，其固含量要比供料槽的新鲜涂料的固含量 高，因此在供料系统中必须有一个可以调节固含量 的装置，否则在涂布作业过程中，涂料的固含量将 逐渐增高。 11、气刀涂布机涂布量的控制：如要降低纸张涂布 量，可以按下列方法达到
45、： （1）增加空气压力；（2）降低车速；（3）降低 涂料粘度；（4）降低涂料浓度；（5）缩小气刀喷 嘴缝隙；（6）缩小气刀喷嘴口与背辊上纸幅间的 距离。,五、纸张涂布工艺,辊式涂布：辊式涂布指的是涂布头中的上料系统和计量系 统均由辊筒来完成。辊式涂布的涂布量一般在815 g/m2，涂料固含量一般在50%62%，粘度一般在1000 10000mPa.s。 辊式涂布头按其结构和涂布原理可分为四大类： （1）压榨辊式涂布头； （2）逆转辊式涂布头； （3）传递辊式涂布头； （4）凹版辊式涂布头。,五、纸张涂布工艺,1、压榨辊式涂布头：通过调整两辊间隙来控制纸 幅上的涂布量。当涂料通过两辊的辊隙时，理
46、论上 纸幅大约只能吸收通过辊间涂料的50%，其余的涂料 则仍留在涂布辊上。但在实际操作中，转移到原纸 上涂料量的多少与涂料和纸幅的相对亲和性、纸的 吸收性、涂料的润湿性、纸和涂布辊的相对速度及 辊间的压力等因素所决定。压榨辊式涂布头又分为：两辊式和三辊式涂布 头。两辊式涂布头又分为水平辊式、垂直辊式和倾 斜辊式三种。压榨辊式涂布多用于低粘度的涂料和 纸的表面施胶。,五、纸张涂布工艺,2、逆转辊式涂布头：指的是计量和整饰辊的旋转 方向与涂布辊的传动方向相反。逆转辊式涂布头有 两种供料方式：一是顶部或侧面的辊间涂料池供料 ，另一种是涂料盘供料。逆转辊式涂布头上料辊的 转向与纸的运行方向相反；计量辊
47、的转速应根据纸 页的线速度和涂料的流变性合理确定。上料辊和计 量辊之间的间隙一般为0.250.64mm，两辊的线速 度比可以保特在3：110：1的范围内，涂料的粘度 越大，其速比也就越大。,3、传递辊式涂布头：指的是涂料是通过各辊转移 传递到涂布辊的涂布方式。传递辊式涂布的涂布量 是由分布辊和计量辊间的间隙及调整计量辊与相邻 辊筒的相对速度来控制的。传递辊式涂布优点是涂 料的固含量较高，干燥能耗低，涂层比较均匀；缺 点是涂布头的占地面积大，涂布量较低，不适用于 低固含量的涂料。传递辊式涂布大多用于机内涂布 ，主要用于生产低定量的书刊、广告和其它印刷涂 布等。,五、纸张涂布工艺,五、纸张涂布工艺
48、,4、凹版辊式涂布头：凹版辊式涂布的原理是凹版 印刷与胶版印刷相组合的一种涂布方法，因此又称 为胶版凹版辊式涂布机。凹版辊式涂布机的特点是 使用凹面辊对涂布量进行计量。凹版辊式涂布机的 优点是涂布速度高，涂料粘度适应性好（1016000 mPa.s），涂料固含量高，干燥能耗低，涂布量准确 和对涂料的适应性好等。缺点是对涂料的粘度和流 变性的要求较高。凹版辊式涂布机可用机内涂布， 也可用于机外涂布，常用于生产防水纸、票证纸、 图案装饰纸等。,五、纸张涂布工艺,刮刀涂布刮刀涂布机是20世纪50年代出现的。刮刀涂布 机的工作原理是：利用上料辊或喷泉式上料系统向 原纸上转移足够多的涂料，然后利用刮刀进行计量 和整饰。刮刀涂布机的优点：（1）涂层表面不受原纸粗 糙度的影响，平滑度较高；（2）涂层有较高的平整 度；（3）对涂料粘度较高的适应性；（4）可以使 用高固含量的涂料；（5）干燥效率高、车速高等。,刮刀涂布机的缺点：（1）由于涂料中颜料的磨 损性，刮刀的寿命比较短；（2）对涂料的粘度和流 变性有严格的要求；（3）刮刀涂布不适于机内涂布。刮刀涂布机的分类：根据上料设备、刮刀类型和 刮刀安装位置的不同，刮刀涂布头可分为（1）硬刃 刮刀涂布机；（2）拖刀式刮刀涂布机；（3）软刃刮 刀涂布机；（4）喷泉式刮刀涂布机；（5）短驻留刮 刀涂布机；（6）比尔刮刀涂布机等；,
