一种纸张用涂料及印刷用涂布纸的制作方法

本发明涉及造纸涂料及涂布纸加工，特别是涉及一种纸张用涂料及印刷用涂布纸。

背景技术：

1、涂布纸是以原纸为基材，在其表面涂覆一层或多层涂料，经干燥、压光等工序制得的一类高档印刷用纸，广泛应用于书刊、画册、商标、包装等领域。涂布纸的质量在很大程度上取决于涂料的配方组成，尤其是颜料体系的构成。传统涂布纸的颜料体系通常采用两种或多种颜料的复配方案，常见的颜料包括重质碳酸钙、轻质碳酸钙、高岭土、煅烧高岭土、滑石粉、二氧化钛等。通过不同颜料的复配，可以在遮盖性、白度、光泽度、油墨吸收性、平滑度等性能之间取得平衡。其中，高岭土以其良好的片状结构能够赋予涂层较高的光泽度和平滑度，轻质碳酸钙和煅烧高岭土则因其多孔结构能够提高涂层的松厚度和油墨吸收性。然而，多颜料复配体系存在以下问题：一是轻质碳酸钙和煅烧高岭土的价格明显高于重质碳酸钙，显著增加了涂布纸的生产成本；二是轻质碳酸钙的分散性较差，需要更高的分散剂用量，且其碱性强，对涂料的化学稳定性和胶粘剂体系提出了更高要求；三是多种颜料之间的配伍性和协同效应难以精确控制，容易导致批次间的质量波动。

2、重质碳酸钙是涂布纸中使用最广泛、成本最低的白色颜料之一。与轻质碳酸钙相比，重质碳酸钙具有分散性好、胶粘剂需求量低、涂料流变性优异等显著优点。然而，单一采用重质碳酸钙作为颜料制备涂布纸时，由于常规重钙产品的粒径分布较窄、粒子形貌以棱角状或不规则状为主，涂层的堆积结构往往过于致密，导致涂层的孔隙率低、油墨吸收性差、油墨干燥速度慢，在高速印刷中容易出现油墨蹭脏、印刷斑点等问题，严重限制了全重钙涂料体系在印刷用涂布纸领域的应用。cn102108653a公开了一种涂布纸涂料，其颜料采用重质碳酸钙与轻质碳酸钙的复配体系，其中轻质碳酸钙的用量为颜料总量的20%～40%，通过引入轻钙来改善涂层的松厚度和油墨吸收性，该方案虽然在一定程度上改善了涂层性能，但仍未摆脱对轻质碳酸钙的依赖，成本降低幅度有限，且轻钙带来的分散性和涂料稳定性问题依然存在。cn103590283b公开了一种高松厚度涂布纸的制备方法，其颜料体系采用重钙、高岭土和煅烧高岭土的三元复配方案，通过煅烧高岭土的多孔结构来提高松厚度，该方案同样存在原料成本高、配方复杂的问题。

3、因此，如何在完全摒弃轻钙、高岭土等高价颜料的前提下，仅采用重质碳酸钙作为单一颜料，通过粒径级配和粒子形貌的优化组合，配合特定的分散剂与胶粘剂体系，获得涂布运行性良好、涂层松厚度高、油墨吸收性优异且印刷质量满足使用要求的涂料，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种纸张用涂料及印刷用涂布纸，它具有涂布运行性好、涂层松厚度高、油墨吸收均匀且原料成本显著降低等优点。

2、本发明提供的技术方案如下：

3、一种纸张用涂料，按绝干重量份计包括如下组分：

4、重质碳酸钙100份，

5、分散剂0.15～0.5份，

6、胶粘剂8～16份，

7、润滑剂0.3～1.0份，

8、消泡剂0.05～0.2份；

9、ph调节剂适量，调节纸张用涂料的ph值为8.0～9.5；

10、水适量，调节纸张用涂料的固含量为60%～70%；

11、所述重质碳酸钙包括第一重质碳酸钙和第二重质碳酸钙，

12、所述第一重质碳酸钙的粒径d50为1.5～3.5μm，d98≤15μm，粒子形貌为棱角状或偏立方体状，

13、所述第二重质碳酸钙的粒径d50为0.4～0.9μm，d98≤5μm，粒子形貌为类球形或圆形度≥0.75的颗粒，

14、所述第一重质碳酸钙与第二重质碳酸钙的绝干重量比为60:40～85:15。

15、优选地，所述第一重质碳酸钙的粒径d50为2.0～3.0μm，d98≤12μm；

16、所述第二重质碳酸钙的粒径d50为0.5～0.7μm，d98≤4μm；

17、所述第一重质碳酸钙与第二重质碳酸钙的绝干重量比为70:30～80:20。

18、优选地，所述第二重质碳酸钙为经湿法研磨、分级获得的超细重质碳酸钙（第一重质碳酸钙为现有市面上在售常见的材料，没有制备手段的要求），其bet比表面积为6～12m²/g。

19、优选地，所述涂布组合物的固含量为64%～68%，ph值为8.5～9.2。

20、优选地，所述胶粘剂由丁苯胶乳和聚乙烯醇复配组成；

21、所述丁苯胶乳的用量为7～14份；

22、所述聚乙烯醇的用量为1～3份。

23、优选地，所述丁苯胶乳的凝胶含量为60%～85%，

24、玻璃化转变温度为-10℃～10℃。

25、优选地，所述丁苯胶乳的凝胶含量为70%～80%，

26、玻璃化转变温度为-5℃～5℃。

27、优选地，所述聚乙烯醇的醇解度为87%～89%，

28、聚合度为1700～2400。

29、优选地，所述分散剂为聚丙烯酸钠盐或聚羧酸盐类物质，其重均分子量为2000～8000。

30、优选地，所述分散剂为聚丙烯酸钠盐，其重均分子量为3000～6000。

31、优选地，所述润滑剂为硬脂酸钙或硬脂酸钠，

32、所述消泡剂为聚醚类或矿物油类消泡剂，

33、所述ph调节剂为氢氧化钠或氨水。

34、一种印刷用涂布纸，采用上述所述的纸张用涂料，并包括如下步骤：将所述纸张用涂料涂覆于原纸的单面或双面，每面涂布量为8～15g/m²，经干燥后进行压光处理，即得印刷用涂布纸。

35、优选地，所述压光处理的工艺条件为：

36、线压力30～80kn/m，

37、压光辊温度40～60℃；

38、所述原纸的定量为50～120g/m2。

39、本发明通过对重质碳酸钙的粒径级配和粒子形貌进行精心设计，实现了全重钙颜料涂层微观堆积结构的优化：第一重质碳酸钙粒径较大（d50为1.5～3.5μm），粒子形貌为棱角状或偏立方体状，在涂层中主要起骨架支撑作用，赋予涂层较高的松厚度和良好的遮盖性；第二重质碳酸钙粒径较小（d50为0.4～0.9μm），粒子形貌为类球形或高圆形度颗粒，能够填充在较大颗粒之间形成的空隙中，但不完全填满，从而在涂层内部形成均匀分布的微细孔隙结构。通过将第一重质碳酸钙与第二重质碳酸钙的比例控制在60:40～85:15的范围内，能够在大颗粒骨架和小颗粒填充之间取得最佳平衡。当小颗粒比例过低（低于15份）时，涂层中大孔过多，虽松厚度较高但表面平滑度差；当小颗粒比例过高（高于40份）时，填充过度，涂层趋于致密，松厚度和油墨吸收性反而下降。

40、在胶粘剂方面，本发明选用特定凝胶含量和玻璃化转变温度的丁苯胶乳与特定醇解度和聚合度的聚乙烯醇复配。丁苯胶乳提供涂层的主体粘结强度和柔韧性，聚乙烯醇则作为辅助胶粘剂和保水剂，改善涂料的保水性和流平性。通过控制胶粘剂的总量和两种胶粘剂的比例，确保在较低胶粘剂用量下即可获得足够的涂层强度，避免过量胶粘剂填充孔隙导致油墨吸收性降低。

41、此外，超细第二重质碳酸钙由于bet比表面积较高（6～12m²/g），能够吸附和固定部分胶粘剂，形成局部富胶粘剂区域，进一步增强涂层的结合强度，同时保持整体涂层的多孔结构。

42、本发明相对于现有技术存在如下优点：

43、1、本发明的纸张用涂料以重质碳酸钙作为单一颜料，完全摒弃了轻质碳酸钙、高岭土、煅烧高岭土等高价颜料，原料来源广泛，成本显著降低，与常规重钙-高岭土复配体系相比，颜料成本可降低10%～20%；

44、2、本发明的纸张用涂料通过对重质碳酸钙特定粒径级配和粒子形貌的组合（第一重质碳酸钙和第二重质碳酸钙），克服了全重钙体系涂层易致密化、油墨吸收性差的技术偏见，制得的涂布纸松厚度高（可达1.10～1.35cm³/g），油墨吸收性优异（k&n值20%～35%），印刷斑点少，油墨干燥速度快；

45、3、本发明的纸张用涂料分散稳定性好，低剪切粘度适中（800～1800mpa·s），保水性优良，涂布运行性稳定，适合高速刮刀涂布或计量施胶压榨涂布；

46、4、本发明的印刷用涂布纸的平滑度和光泽度虽略低于含高岭土体系，但仍在可接受范围内（可达到印刷用涂布纸的使用标准），能够满足多数商业印刷的品质要求，特别适用于对松厚度和吸墨性有较高要求的书籍纸、轻涂纸、复印纸等品种。