涂布白卡纸涂料配方对复合牢度的影响.docx

涂布白卡纸涂料配方对复合牢度的影响仇如全余军生卢诗强俞宏明杨丽(珠海经济特区红塔仁恒纸业有限公司 ,广东 珠海 519070 )摘 要 :通过对涂布白卡纸涂料配方的部分原料种类及用量的调整 ,提高卡纸的复合 (转移 )牢度 ,以使得复合后的涂布白卡纸可以满足后期印刷时对复合 (转移 )膜牢度的要求 。关键词 : 复合牢度 ;透气度 ;涂层强度 ; pa pu 抗水剂文章编号 : 1671 - 4571 ( 2009) 0620041 204中图分类号 : ts762. 2文献标识码 : a透气度 。经过 20072008年期间对多个客户的复合 (转 移 )生产过程的跟踪 , 发现客户复合 (转移 ) 过程中 出现膜撕开后膜背面有白色粉末且用手试表面时 , 表面没有不干胶感觉 ,同时纸页涂布面也没有不干 胶感觉的时候 ,大部分纸张的透气度都不高 。为此 ,通过提高原纸透气度及涂层透气度的办法 ,将成纸的透气度做了相应调整后 , 涂布白卡纸的复合 (转 移 )效果有所好转 。在进行了大量的跟踪后 发 现 ,当成纸正面透气度在 0. 3ml /m in 以下时 , 复合 (转 移 )过程比较容易出现复合牢度不够的问题 ; 当成 纸正面透气度在 0. 5 0. 7ml /m in 期间时 , 大部分客户的复合 (转移 )可以满足牢度的要求 ; 当成纸透气度在 0. 8ml /m in以上时 ,绝大部分客户都能满足 复合牢度要求 。提高透气度的办法可以通过使用某些原料而使 涂层更蓬松 ,可以适当的增加涂层的孔隙度 ,加大复 合胶水对涂层的渗透 。具体的方法如在涂料中加入 煅烧土 。一定份数 (如 5 10 份 ) 的煅烧土的加入 可以达到以上的目的 。但煅烧土增加后 ,涂料成本 会上升 ,直接印刷时 油 墨渗 透的 速 度也 会加 快 , 同 时 ,煅烧土加入量太大时 ,涂布头容易发生刮刀口翻 料 、刮刀痕 、窜条印等纸病 。为此 ,在涂料中添加煅 烧土时一定要注意控制好加入量及对涂布过程作出适当的调整 。1 概 述基于复合 (转移 ) 卡纸的美观及在一定程度上的防伪功能 ,目前在香烟等高档包装中 ,已越来越多 的采用或计划采用复合 (转移 ) 卡纸印刷包装 。这 种复合及印刷的过程通常分为两种方式 : 其一是由 特定的复 合 厂 家 对 高 档 涂 布 白 卡 纸 进 行 复 合 (转 移 )后 ,将已复合 (转移 )的产品运到印刷厂 ,再由印 刷厂进行后期的印刷 、切平张 、模切等工序 ; 另一种 是采用联机复合 、剥离 、印刷 、切平张的方式 。在实 际复合过程中 , 较容 易发 生 的是 复合 牢 度的 问题 。 复合厂现场通过手工拉开复合膜层 ,观察膜层与纸 面的粘结情况 (转移膜在生产过程中往往通过手工 用特定胶带快速拽拉膜面以对 复合 牢度 做 初步 判 断 ) 。检验方法是复合 (转移 )后对已复合 (转移 )的 纸材的膜层通过如电子剥离试验机等剥离设备测试 复合膜的牢度 ,若测试的数据发生了明显下降 ,表明 复合牢度降低 。根据生产实践的跟踪及分析 ,复合 (转移 )过程 的复合牢度与涂布白卡纸的涂料相关指标主要体现 在白卡纸的成纸透气度 、干拉毛的掉粉速度以及涂 层的湿强度等方面 。2 纸张透气度对复合牢度的影响复合 (转移 ) 的过程就是通过胶水对涂层以及纸张纤维的渗透及粘粘 ,使复合膜中的 pet (bo pp ) 膜或转移膜中的铝箔层粘合在纸上 。排除复合厂的 生产工艺因素外 ,与纸张有关的因素首先是成纸的3 涂层的干拉毛强度测试中的掉粉问题当成纸透气度满足以上所提到的正常范围或以作者简介 : 仇如全 ,男 ,高级工程师 ,主要从事涂布加工纸的生产技术与管理 。41pap e r sc ience & techno logy 2009 vo l. 28 no. 6上 ,而复合 (转 移 ) 过 程 中 复 合 牢 度 依 然 不 能 满 足时 ,可以从涂层的干强度方面考虑 。因为如果涂层 的干强度不够的话 ,铝箔通过胶水的作用 ,会直接将 涂层撕裂 ,这样将导致复合卡纸出现复合牢度不够 , 膜层撕开后 ,膜的背面出现白色粉末状物质 ,且纸页涂布面也没有不干胶的感觉 。 涂层干强度对复合牢度的影响根据不同复合厂家所使用的工艺不一而需求不一 。但在 4m / s速度 下做干拉毛时 ,应达到 2. 5 以上才可以基本适合复 合强度的要求 。若条件许可 ,则应保证在 3. 0 以上 方可控制在较不容易出问题的范围 。而涂层强度的增加 ,最直接的方法就是增加涂 料配方中的胶乳份数 。在保持涂料中的瓷土 : 碳酸 钙比例及粒径不变的情况下 ,适当的提高胶乳的份 数 ,可以明显发现涂层强度增加 。但胶乳份数的增 加 ,由于胶乳的成膜性能 ,也会导致涂层透气度的下降 。具体增加应当以少量增加使用户满足复合需求 同时成本不会发生明显变化且透气度也不会明显下 降为宜 。提高抗水剂份数后的纸要好一些 (两者拉撕均没有掉铝现象 ) ,但是手蘸水搓纸面时发现 ,提高抗水剂 份数的纸更容易手发白 。此次试验似乎证明了乙二 醛抗水剂的份数在工艺允许范围内增加对涂层湿强 度的贡献不明显 ,甚至有下降的可能 ,但整体复合牢度有上升的趋势 。 于是我们对生产所使用的涂料原料和工艺配方分析 ,发现出现复合牢度不良期间 ,涂料配方中润滑 剂都是使用 a 型号的 , 而另一段时间 , 没有复合牢 度问题期间多数使用的是 b 型号的润滑剂 ,基于此 统计结果 ,我们对涂料润滑剂做了品种更换试验 ,把a 型号的换成 b 型号的 ,加入份数不做改变 ,抗水剂 还是乙二醛 ,底 、面涂料配方加入量分别为到 0. 6 /0. 8 份 。对于改变润滑剂品种前后的纸分别作了手 工转移和复合测试 , 105 烘后 45 s,测试结果为 : 使 用 b 型润滑剂纸样和使用 a 型润滑剂的纸样做转移 , 3m 胶带拉撕没有问题 ,也没有掉铝的现象 ;两种 纸样做复合 ,撕开后基本都是白花花的一片 ,复合效 果差 ,两者没有什么区别 。在以上 基 础 上 , 我 们 将 抗 水 剂 由 乙 二 醛 改 为pa pu ,安排上机试验 。试验时用的是 b 型号的润滑 剂 ,底 、面涂配方中的抗水剂加入量分别为 0. 7 /0. 9份 。为了更全面做平行对比 , 我们对使用 0. 2 /0. 6份乙二醛抗水剂的纸张 (纸样 a ) ,使用 0. 6 /0. 8 份 乙二醛抗水剂的纸张 (纸样 b ) 、乙二醛抗水剂加入 份数提高到 1. 35 和 0. 8 的纸张 (纸样 c ) 和 pa pu抗水剂 0. 7 /0. 9份的纸样 (纸样 d )作了手工复合和 转移测试 ,同时使用了两种不同的胶乳分别为珠海 某转移厂用的胶乳和东莞某复合厂用的复合胶乳 , 也是 105 烘后 45 s做测试 。测试结果如表 1 ,表 2。4 涂料配方组分中的抗水剂等助剂对复合牢度的影响如果成纸透气度较高 ,且涂层干强度也很好 ,但仍然存在复合牢度不够的现象是 ,则应关注涂层的 湿强度是否满足 。因为在复合的整个过程中 ,胶水 中存在着一半左右的水份或溶剂 。如果涂层的湿强度不够时 ,胶乳中的水或溶剂会导致涂层的强度明 显下降 ,从而使涂层受到严重的破坏 ,最终导致了复 合牢度不够的问题 。为了解决复合卡原纸的湿强度等问题 ,我们在 实验室对涂料配方做了对比性的实验 ,对抗水剂品种和份数 、润滑剂等组分做相应调整 。成纸做了手 工复合检测以及到复合厂做复合牢度测试 。4. 1 试验过程及结果在涂布实验室 ,对 210 g /m2 低白度涂布白卡纸 原纸进行两次涂 布 , 其 中底 涂使 用光 棒 , 涂 布量 约7 g /m2 ,面涂使用 2 号棒 , 涂布量约为 12 g /m2 。底 / 面低白度涂料配方中均使用乙二醛抗水剂 ,加入量 分别为 0. 2 /0. 6 份以及 0. 6 /0. 8 份 ,使用的润滑剂 为 48 %的硬脂酸钠 ,使用羧基丁苯橡胶乳液 。涂布 后的对比纸张做手工转移测试 (使用珠海某复合厂复合用胶乳 ) , 105 烘后 45 s,用 3m 胶带拉撕测试 ,表 1转移 /复合测试结果胶水纸样转移 /复合测试结果纸样 b纸样 d 纸样 a 纸样 b 纸样 a 纸样 b 纸样 c 纸样 d 纸样 c 纸样 d转移转移 复合 复合 复合 复合 复合 复合 复合 复合差差 差 差 好 好 好 好 差 差pc - 308pc - 308虎彩虎彩pc - 30842 1994-2014 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 造纸科学与技术 2009 年 第 28 卷 第 6期表 22种抗水剂测试结果天 ,在其它条件不变的基础 上 , 抗水 剂 改为 pa pu ,配方加入份数分别为 0. 7 /0. 9。连续生产到曾投诉 复合牢度的复合厂 ,复合效果良好 ,未发生牢度不够 的问题 。4. 3 pa pu 与 a zc对比由于目前亚洲市场上的抗水剂以 pa pu 为主 , 而欧洲 市 场 在 抗 水 剂 的 使 用 方 面 以 碳 酸 锆 盐 类 (a zc )为主 ,为此 ,考虑到市场的变化和要求 ,我们 也对比了两种抗水剂在涂料配方上的应用对涂布白 卡纸在复合牢度上的影响 。碳酸锆铵 (氧基碳酸锆 ) 的英文名为 : ammon i2乙二醛抗水剂(面 0. 8 ,底 0. 6 )pu pa 抗水剂(面 0. 9 ,底 0. 7 )项目 /编号印刷光泽度 / %k&n / % 干拉毛 /m s - 1 油墨转移量 / %湿排斥 / %湿拉毛 / %9119. 52. 8991. 511- 2. 59119. 13. 56928. 7- 0. 7备注干拉毛检测用进口黏度油墨 , 4m / s加速度从测印刷全项结果分析可以看出 ,用 pu pa 抗水剂的纸要比乙二醛抗水剂的纸的干湿拉毛强度大 很多 。4. 2 试生产及结果 1 um zircon ium ca rbona te,简称 a zc。其分子式为 : zro ( co3 ) 2 (nh4 ) 2 nh2 o其分子结构为 :在以上试验的 基础 上 , 为 了更 好的 比 较pu pa抗水剂配方纸样的复合情况 ,我们分别把一件复合牢度不好的纸样和几个对比纸样送到珠海南屏复合 厂做复合测试 ,该复合厂使用的是汽巴胶水 ,复合测 试结果如表 3所示 。表 3pu pa 抗水剂配方纸样复合结果胶带拉力/ kn m - 1样品序号弯曲分层起泡 /n反应机理 : a zc 与涂料中的羧基 (胶乳中的羧基 )反应形成共价键 , 与羟基 (淀粉 与 pva 中的 羟 基 )起反应形成较弱的氢键 。此反应是在干燥段氨被蒸发与水被除去时发生 。使用情况 :在生产过程中 , pa pu 抗水剂的固含量为 50 % 左右 ,加入量一般控制在 0. 5 0. 9 份 (绝干对涂料 颜料绝干 ) 。而 a zc 固含量约为 20 %左右 ,但使用 时不考虑固含量 ,全部作为有效成分加入 ,且加入量 约为 0. 20. 4 份 (相对涂料颜料绝干 ) , 因此在考 虑成本因素时 ,即使 a zc销售价格高于 pa pu ,但按 以上过程计算 ,相应成本却低于 pa pu。在涂料配方中其它组分不变的情况下 ,采用乙 二醛 、pa pu 及 a zc对比后 ,成纸的相应指标如表 4 所示 。样品描述手工拉开外观1230. 120. 110. 126. 395. 886. 4使用 a 润滑剂 ,乙二醛抗水剂 ,抗水剂加入份数 :底涂 0. 6 ,面涂 0. 8膜背面光亮 ,纸 张 表 面 有不干胶效果12340. 120. 110. 130. 126. 075. 626. 626. 04使用 b 润滑剂 ,乙二醛抗水剂 ,抗水剂加入份数 :底涂 0. 6 ,面涂 0. 8膜背面光亮 ,纸 张 表 面 有不干胶效果1230. 110. 110. 115. 825. 695. 95使 用 b 润 滑 剂 ,pa pu 抗 水 剂 , 抗 水剂加入份数 :底涂 0.7 ,面涂 0. 9某 用 户 投 诉 复 合 牢 度有问题的纸 ,使用 a 润滑剂 , 乙二醛抗 水剂 ,抗水剂加入份 数 : 底 涂 0. 2 , 面 涂膜背面光亮 ,纸 张 表 面 有不干胶效果1230. 120. 110. 126. 085. 896. 17膜背面光亮 ,纸 张 表 面 有不干胶效果40. 126. 29 0. 6 表 4抗水剂 pa pu 与 a zc效果比较注 :上述最后一个纸样现场复合测试没有问题 ,但是在实验室放置几个小时后 ,卷筒外面复合纸撕开后还是差 ,复合膜上白花花一片 ,可 能与温度湿度有关 。指标apa pubpa pua zc定量 / gm2厚度 /m pps /m 平滑度 / s 光泽度 / % 透气度2252810. 751062600. 262242810. 78858602242780. 741105600. 42在以上到复合厂做生产测试的基础上 ,另外在sb s涂布卡上作了调整胶乳试验 ,提高底涂胶乳调 到份数 0. 5份 ,降低面涂胶乳调 0. 5份 ,抗水剂使用 乙二醛 ,底 、面涂配方加入量分别为 0. 6 /0. 8 份 ,试 验料上机后切了一套纸到另一用户处做复合测试 , 测试结果良好 ,但是在湿度大的情况下变差 。第二从以上试验结果看出 ,抗水剂的变化对透气度有一定程度的影响 ,同时 ,对成纸平滑度也有一定的43 1994-2014 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. pap e r sc ience & techno logy 2009 vo l. 28 no. 6影响 。但对纸面光泽度及 pps不构成影响 。经过对以上纸样进行复合 (转移 )后发现 ,使用 了 a zc的纸张复合牢度明显不如 pa pu。据分析 , 应为两种抗水剂的作用原理不同 ,从而使复合过程 中 ,复合胶水对涂层 (以至于最后对纸张纤维的粘接 )不同 ,导致使用 a zc 的效果明显差于 pa pu 抗 水剂 。在这里 ,复合牢度与纸张透气度没有直接关 系 。复合转移测试 ,以及分别到一家转移厂及一家复合厂进行的复合测试结果分析 ,我们认为复合卡纸对 复合牢度的关系与以下几个因素有关 : 涂料配方中 的抗水剂类型及加入量 、纸张涂层强度 (干湿拉毛 强度 ) 、涂 层 的 透 气 度 、复 合 所 用 的 胶 水 种 类 及 浓度 、复合车间环境的温度湿度 、复合纸贮存环境的温 度湿度 。参 考 文 献5 结 论 1 仇如全 , 陆剑武 , 刘昌林. 碳酸锆铵抗水剂在涂布白卡纸中的应用 j . 造纸科学与技术 , 2008 , 27 ( 1 ) : 60 - 61根据以上对复合与成纸物理性能 、涂层性质及涂料配方的跟踪与分析 ,通过几次试验及多次手工effec t of c oa t in g form u la t ion on the c om poun dfa stn e ss of c oa ted w h ite fo ld in g boa rdq iu r uquanyu j unsheng l u s h iq ianyu h ongm ingyang l i( zhuha i s. e. z. hongta r eheng pap e r co. l td. zhuha i 519070, guangdong, ch ina)a b stra c t: the compound ( tran sfe r) fa stne ss of coa ted wh ite fo ld ing boa rd wa s imp roved by ad ju sting the coa tingfo rm u la tion ( typ e and do sage of som e raw m a te ria ls) , wh ich can sa tisfy the requ irem en t of compoundfa stne ss of the coa ted wh ite fo ld ing boa rd du ring p rin ting.key word s: compound fa stne ss; a ir p e rm eab ility; strength of coa ting film; pa pu wa te r2re sistan t( tran sfe r)(上接第 72 页 )a pp l ica t ion an d c ha ra c ter ist ic s of tran sfer2type c oa ted pa perc hen gangfang z h iq iang w en a i( sta te key l abo ra to