专利名称：中等白度的原纸涂布的高白度涂布纸及涂布方法及所用涂料的制作方法
技术领域：
本发明属于制浆造纸领域，尤其是一种中等白度的原纸涂布的高白度涂布纸及涂布方法及所用涂料。
背景技术：
高档优质涂布纸一般选用高白度(国际上一般称为高亮度)涂布原纸生产。例如， 在生产白度满足国家优质铜版纸要求(GB/T 7974-2002白度高于86% )的优质铜版纸时， 其原纸白度(即亮度)通常与铜版纸类似，一般在85%左右，有时甚至高达95%，所用浆料主要为漂白化学浆，其白度一般不低于88%。这种原纸具有很好的强度和光学性能，但成本也较高。造纸工业的废水污染物主要来源于蒸煮和漂白两个工段，蒸煮和漂白主要是为了脱木素以得到高白度的纸浆。白度越高，漂白越困难，特别是在高白度时，每提高一个白度就需要大量增加化学品的用量，大大增加了高白度纸浆的成本。涂布纸的白度不但依赖于涂布原纸，还依赖于涂层的白度和涂布量。对于中涂纸和重涂纸如两层和多层涂布纸，底涂对原纸的遮盖力使得涂料对涂布纸白度的影响比原纸更加显著。但是，涂布量过高(如石头纸)可能使纸张变脆。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种成本低、力学性能好的中等白度的原纸涂布的高白度涂布纸及涂布方法及所用涂料，涂布出的涂布纸具有较高的松厚度、力学强度、涂层覆盖均勻、表面平滑度高以及印刷适性好等优点。本发明实现目的的技术方案如下—种中等白度的原纸涂布的高白度涂布纸的涂布方法，涂布原纸的白度在55 83%，经过涂布后涂布纸的白度86-120%。而且，所述涂布的步骤如下(1)配抄涂布原纸备用，或原纸经施胶或轻度压光后备用；(2)采用底涂涂料实施底涂，双面或单面涂布，每面涂布量为7 15g/m2 ；(3)采用面涂涂料实施面涂，双面或单面涂布，每面涂布量为7 15g/m2 ；(4)将经过两次涂布的纸，进行压光或处理，得到高白度涂布纸，所述底涂涂料包括如下成分及重量份数如下重质碳酸钙 10 90份； 高岭土10 80份；淀粉5 20份； 胶乳胶粘剂 0 12份；二氧化钛0 10份，所述面涂涂料的包括如下成分及重量份数如下荧光增白剂 0.3 2.0份； 重质碳酸钙 10 90份；
高岭土10 80份；胶乳胶粘剂 8 20份；聚乙烯醇或羧甲基纤维素钠0 1.5份。而且，所述原纸由漂白针叶木化学浆、漂白阔叶木化学浆、中等白度的漂白化学浆、BCTMP、APMP和PRC-APMP、半化学浆、脱墨再生浆、非木浆一种或一种以上配抄的，白度在55% 83%之间。而且，在步骤(2)和步骤⑶之间进行中涂，中层涂料的成分包括10-90份碳酸钙、 10-80份高岭土、0-10份二氧化钛、5-20份淀粉、0-12胶乳，中涂的涂布量为7 15g/m2。一种高白度涂布纸，采用上述的中等白度的原纸生产的高白度涂布纸的涂布方法制备得到的高白度涂布纸，高白度涂布纸的白度86-120 %。一种中等白度的原纸涂布的高白度涂布纸的涂料，包括底涂涂料和面涂涂料，所述底涂涂料包括如下成分及重量份数如下重质碳酸钙 30 80份； 高岭土20 70份；淀粉5 15份； 胶乳胶粘剂 0 10份；二氧化钛0 10份，所述面涂涂料的包括如下成分及重量份数如下荧光增白剂 0.5 2.0份； 重质碳酸钙 30 80份；高岭土20 70份；胶乳胶粘剂 10 20份；聚乙烯醇或羧甲基纤维素钠0 1. 5份。而且，所述底涂涂料和面涂涂料的固含量为55-68%。而且，所述胶乳胶粘剂为丁苯胶乳或苯丙胶乳或羧基丁苯胶乳或丙烯酸类乳胶。而且，所述底涂涂料和面涂涂料中还包括造纸用助剂分散剂、消泡剂、润滑剂、保水剂、杀菌剂、交联剂、抗水剂、增稠剂，增韧剂。而且，所述面涂涂料中还包括染料蓝色染料0 0. 005份，紫色染料0 0. 005份。本发明的优点和积极效果如下1、本发明提供的方法大大降低了生产常规高档涂布纸如铜版纸与涂布白卡纸所用原纸的白度，涂布方式不变，利用原纸的力学性能和涂层的适印性能及涂层之间的协同增白作用，抑制原纸的返黄，并使涂布纸的白度提高到86%以上，其白度稳定性与常规高岭土碳酸钙颜料涂布的纯化学浆涂布纸相当，满足国家标准对高档铜版纸的要求。2、本发明使高白度涂布纸的原纸能够更广泛地选用各种中等白度的环境友好、资源节约型浆料配抄，所用原纸的白度在55% 83%之间，大大低于常见的铜版原纸的白度 (一般高于85% )，原纸经过单面或者双面两层双涂或三层涂布后得到白度不低于86%的高白度涂布纸，有利于促进制浆造纸工业低碳制造技术的发展、本方法生产的涂布纸可以在印刷包装领域取代铜版纸、涂布白卡纸等传统高白度纸张。3、本发明使用中等白度的原纸生产高白度涂布纸，使原纸的浆料选用范围由传统的高白度漂白针叶木和阔叶木化学浆、BCTMP浆扩展到中等白度的高得率浆如APMP、 PRC-APMP、脱墨再生浆、半化学浆、低污染漂白的中等白度化学浆和非木浆等，有效减少漂白化学品的用量和漂白能耗，降低废水处理负荷，降低生产成本。4、本发明生产的涂布纸的涂层具有很好的屏蔽紫外线的性能，能抑制原纸中木素的返黄，可增加高得率浆在原纸中的含量，从而节约木材资源，降低原料成本。5、本发明中的方法在底涂中使用淀粉取代部分或全部昂贵的胶乳胶粘剂，进一步降低了原料成本，颜料采用造纸厂常用的颜料如碳酸钙、高岭土和钛白粉等即可，涂布方法为常见的双涂或三层涂布工艺，生产工艺简单易行，涂布纸具有较高的松厚度和力学强度， 涂层覆盖均勻，表面平滑度高，印刷适性好，可在印刷包装领域取代铜版纸、白卡纸等传统高档纸张。 6、本发明将TiO2与荧光增白剂(OBA)巧妙地分层使用，TiO2添加在底涂中以遮盖原纸的底色并部分增加白度，而OBA则添加在面涂中通过吸收紫外线发出可见光实现抑制原纸的返黄，并且大幅度提高涂布纸的可测白度和视觉白度。7、本发明在含OBA的涂层中添加PVA或CMC作为保水剂以减少迁移，同时PVA还是OBA的一种优良载体，可提高OBA增白效果和光学稳定性。因为OBA是水溶性的，随着水分蒸发和渗透会向表面和底涂迁移，向表面的少量迁移是有利的，而向底涂的迁移使OBA 混于TiO2中并远离涂层表面，其增白效果会降低。8、本发明在满足涂层强度的同时，在底涂和中涂涂层中使用了廉价淀粉替代胶乳作为胶黏剂，既环保又降低成本，还可增加涂布纸的白度。淀粉取代胶乳的比例为淀粉胶乳=1. 3-2 1，本专利实施例中经常以1. 5份淀粉取代1份胶乳，同时在含淀粉的涂层中加入抗水剂，以阻止淀粉向原纸中的迁移，还可阻止OBA向原纸和底涂涂层的迁移。9、本发明在面涂涂料中添加微量蓝色染料和紫色染料以调节涂布纸的色调，研究中发现，在生产相同白度的涂布纸时，微量染料的使用即可调节涂布纸的色调还可降低OBA 的用量。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明的技术内容做进一步说明；下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。以下实施例中所有原料均为市售产品，均属于造纸用化学品，除特殊说明外，标明功能的成分均具有造纸领域的普遍性，不具有特殊性，为本领域公知技术，没有列出详细信息，但均不会影响本发明的实施性。以下实施例涉及白度均为GB/T 7974-2002中定义的白度，检测方法同国标中的记载，无特殊含义。实施例1中等白度的原纸生产的高白度涂布纸的方法及所使用的涂料，成分及步骤如(1) 一种中等白度(约74% )的原纸，其浆料组成及重量配比为碱性过氧化氢机械浆(PRC-APMP):30%，白度 69% (GB/T 7974-2002，下同)；漂白针叶木化学浆(NBKP) 30 %，白度88 % ；漂白阔叶木化学浆(LBKP) :40%，白度85% ；所抄造的原纸定量为100士2g/m2，白度为74%，压光后备用。(2)借助涂布装置实施底涂，双面涂布，每面涂布量为9 12g/m2。涂料配方如下 (涂料固含量约60%，其余为水(下同)pH在8. 5左右)重质碳酸钙70份，55级；高岭土 30份，90%以上小于2微米(质量分数，下同)；
羧基丁苯胶乳9份；淀粉10份，涂布级；抗水剂0. 5份，聚酰胺聚脲树脂；二氧化钛5份，微米级，金红石型；其他辅料分散剂(聚丙烯酸钠)，0. 2份，消泡剂(聚乙二醇)0. 02份，润滑剂(硬脂酸钙)，0.5份。
(3)借助涂布装置实施面涂，双面涂布，每面涂布量为11 14g/m2。该涂料配方如下(涂料固含量约60%，pH在8. 5左右)重质碳酸钙80份，98级；细粒高岭土 20份，92%以上小于2微米；羧基丁苯胶乳15份；荧光增白剂1份，四磺酸型液体增白剂，(4S/6S型均可)；聚乙烯醇PVA 1份，聚合度300 500 ；蓝色染料(涂布纸级)0· 004份；紫色染料(涂布纸级)0· 003份；其他辅料分散剂(聚丙烯酸钠)，0. 2份；消泡剂(聚乙二醇)0. 02份；抗水剂 (聚酰胺聚脲树脂)，0. 5份；润滑剂(硬脂酸钙)，0. 5份。(4)将经过两次涂布的纸，进行压光处理，得到白度约91%左右，涂层覆盖均勻的高白度高档涂布纸。(5)涂层对原纸中PRC-APMP的返黄抑制效果将上述涂布纸在自制的紫外光老化箱中照射老化6小时，各种涂布纸的光学性能如下表1不同涂布纸光学性能的对比
原纸例1所述例1所述100%化学浆(白
(白度74%)(白度74%)度81%)
涂料例1涂料常规高岭土碳常规高岭土碳酸钙涂料酸钙涂料原纸返黄值0.331.090.22 涂布纸老化前白度(％) 91.3580.3484.27 涂布纸老化后白度(％) 85.9376.8283.24实施例2中等白度的原纸生产的高白度涂布纸的方法及所使用的涂料，成分及步骤如(1)原纸(白度为80. 5% )的浆料组成及重量配比为机械浆(PRC-APMP):20%，白度 74% ；针叶木化学浆30%，白度89% ；阔叶木化学浆50 %，白度89 % ；所抄造的原纸定量为100士2g/m2，白度为80. 5% (蒸馏水抄片)，压光后备用。(2)借助涂布装置涂底涂涂料，双面涂布，每面涂布量为9 12g/m2。该涂料配方如下(涂料固含量60%左右，pH在8. 5左右)重质碳酸钙70份，55级；高岭土 30份，90%以上小于2微米；羧基丁苯胶乳8份；淀粉9份，涂布级；抗水剂0. 5份；聚酰胺聚脲树脂二氧化钛5份，微米级，金红石型；其他辅料分散剂(聚丙烯酸钠)，0. 2份；消泡剂(聚乙二醇)，0. 03份；润滑剂 (硬脂酸钙)，0.5份。(3)借助涂布装置涂面涂涂料，双面涂布，每面涂布量为12 15g/m2。该涂料配方如下(涂料固含量60%左右，pH调到8. 5)重质碳酸钙80份，98级浆钙；细粒高岭土 20份，92%以上小于2微米；羧基丁苯胶乳15份；荧光增白剂1份，四磺酸型液体增白剂；羧甲基纤维素钠CMC 1份；蓝色染料0. 0030份，紫色染料0. 0025份，其他辅料分散剂(聚丙烯酸钠)，0. 2份；消泡剂(聚乙二醇)，0. 03份；抗水剂 (聚酰胺聚脲树脂)，0. 5份；润滑剂(硬脂酸钙)，0. 5份。(4)将经过两次涂布的纸，进行压光处理，得到白度93%左右，成本相对较低，涂层覆盖均勻的铜版纸。实施例3中等白度的原纸生产的高白度涂布纸的方法及所使用的涂料，成分及步骤如(1) 一种中低白度的原纸(白度约61% )，其浆料为针叶木化学浆，白度62%。浆料由白度0 %的未漂白针叶木化学浆，经双氧水漂白后得到。所抄造的原纸定量为70士2g/m2，白度为61%，压光后备用。(2)借助涂布装置涂底涂涂料，双面涂布，每面涂布量为12 15g/m2。该涂料配方如下(涂料固含量60%左右，pH在8. 5左右)重质碳酸钙60份，55级浆钙；高岭土 40份，90%以上小于2微米；羧基丁苯胶乳8份；淀粉9份，低粘度，涂布级；抗水剂0. 5份，聚酰胺聚脲树脂；其他辅料分散剂(聚丙烯酸钠)，0. 3份；消泡剂(聚乙二醇)，0. 02份；润滑剂 (硬脂酸钙)，0.5份。(3)借助涂布装置施涂面涂涂料，双面涂布，每面涂布量为12 15g/m2。该涂料配方如下(涂料固含量60%左右，pH调到8. 5)重质碳酸钙80份，98级浆钙；
细粒高岭土 20份，92%以上小于2微米；羧基丁苯胶乳15份； 荧光增白剂1份，四磺酸型液体增白剂；聚乙烯醇PVA 0. 8份，聚合度300 500 ；其他辅料分散剂(聚丙烯酸钠)，0. 5份；消泡剂(聚乙二醇)，0. 02份；抗水剂 (聚酰胺聚脲树脂)，0. 3份；润滑剂(硬脂酸钙)，0. 5份。(4)经过两次涂布得到的涂布纸白度约为89%，纸张强度高，涂层覆盖均勻，印刷适性好。上述实施例均为双涂涂布纸，不需要中层涂布。如果对涂布纸的白度和白度稳定性要求很高的涂布纸可以在中层涂料中添加2份-10份的金红石型二氧化钛。中层涂料中可以采用碳酸钙、高岭土、二氧化钛、荧光增白剂、淀粉、胶乳等常用涂布纸颜料与胶粘剂按照不同比例混合形成。具体成分如中层涂料的成分为20-80份碳酸钙、20-70份高岭土、 0-10份金红石型二氧化钛、5-20份淀粉、0-12胶乳等常用涂布纸颜料与胶粘剂，中涂的涂布量为7 15g/m2。上述实施例1-3中的底涂或面涂涂料中除包含上述功能组份和常用涂布纸颜料如高岭土、碳酸钙等与合成或天然高分子胶粘剂外，还可添加0-1. 5份的增韧剂如聚乙二醇以降低厚涂层的脆性，及其他常用涂料助剂，如分散剂、消泡剂、润滑剂、保水剂、杀菌剂、 交联剂、抗水剂等。所用各种涂料中底涂涂料的涂布量为7 15g/m2，中涂的涂布量为7 15g/m2，面涂涂料的涂布量为7 15g/m2。可根据产品技术指标确定涂布次数。根据涂布次数适当调整每层涂布量，单面总涂布量在15 45g/m2。本发明的原理如下本发明提供一种用中等白度(国际上一般称为亮度)的原纸，低成本生产的高白度高档涂布纸及其生产技术。本专利以白度约83%作为中等白度原纸的最高白度，是因为传统上由漂白针叶木化学浆(20-40% )、漂白阔叶木化学浆(40-80% )、BCTMP浆(0-20% ) 及填料配抄的铜版原纸的白度一般在85%左右。但是，如果涂布原纸的白度过低，例如以未漂白针叶木化学浆抄造的牛皮卡纸作为涂布原纸，则撕开涂布纸后露出的未漂白纤维可能使人认为该涂布纸的档次较低。综合考虑多种因素和实施例3实验数据，本专利定义中等白度原纸的白度在55% 83%之间，大大低于常见的高白度铜版原纸的白度(一般高于 85%)。中等白度的原纸经过单面或者双面两层双涂或三层涂布后得到白度不低于86%的高档涂布纸。选用的原纸可由漂白针叶木和阔叶木化学浆、高得率浆包括APMP、PRC-APMP、 BCTMP、低污染漂白的中等白度的化学浆、或者其他浆料如脱墨再生浆和非木浆配抄而成。一般来说，在同一纸页中TiO2和OBA不可混用，因为OBA的增白原理是通过吸收紫外线发出可见光实现的，而TiO2对于紫外线的竞争吸收会大大降低OBA的增白效率。本发明将二者巧妙地分层使用，TiO2添加在底涂中以遮盖原纸的底色并部分增加白度，而OBA 则添加在面涂中通过吸收紫外线发出可见光实现抑制原纸的返黄，并且大幅度提高涂布纸的白度。根据本发明，所使用的OBA是水溶性的，随着水分蒸发和渗透会向表面和底涂迁移。向表面的少量迁移是有利的，而向底涂的迁移使OBA混于TiO2中，其增白效果会降低。为此，我们在含OBA的涂层中添加PVA或CMC作为保水剂以减少迁移，同时PVA还是OBA的一种优良载体，可提高OBA增白效果和光学稳定性。根据本发明，底涂涂料中可以使用较廉价的颜料(如55级碳酸钙)和廉价的环保型淀粉取代部分或全部胶乳胶粘剂以降低原料成本。本发 明在满足涂层强度的同时，在底涂和中涂涂层中使用了廉价的淀粉替代胶乳作为胶黏剂，既环保又降低成本，还可增加涂布纸的白度。淀粉取代胶乳的比例为1. 3-2份淀粉取代1份胶乳。同时在含淀粉的涂层中加入抗水剂，以阻止淀粉向原纸中的迁移，还可阻止OBA向原纸和底涂涂层的迁移。本发明在面涂涂料中可以添加微量蓝色染料和紫色染料以调节涂布纸的色调。研究中发现，在生产相同白度的涂布纸时，微量染料的使用即可调节涂布纸的色调还可降低 OBA的用量。
权利要求
1.一种中等白度的原纸涂布的高白度涂布纸的涂布方法，其特征在于涂布原纸的白度在55 83%，经过涂布后涂布纸的白度86-120%。
2.根据权利要求1所述的中等白度的原纸涂布的高白度涂布纸的涂布方法，其特征在于所述涂布的步骤如下(1)配抄涂布原纸备用，或原纸经施胶或轻度压光后备用；(2)采用底涂涂料实施底涂，双面或单面涂布，每面涂布量为7 15g/m2；(3)采用面涂涂料实施面涂，双面或单面涂布，每面涂布量为7 15g/m2；(4)将经过两次涂布的纸，进行压光或处理，得到高白度涂布纸， 所述底涂涂料包括如下成分及重量份数如下重质碳酸钙 10 90份；高岭土10 80份；淀粉5 20份；胶乳胶粘剂 0 12份；二氧化钛 0 10份，所述面涂涂料的包括如下成分及重量份数如下荧光增白剂 0.3 2.0份； 重质碳酸钙 10 90份；高岭土10 80份； 胶乳胶粘剂 8 20份；聚乙烯醇或羧甲基纤维素钠0 1. 5份。
3.根据权利要求1或2所述的中等白度的原纸涂布的高白度涂布纸的涂布方法，其特征在于所述原纸由漂白针叶木化学浆、漂白阔叶木化学浆、中等白度的漂白化学浆、 BCTMP, APMP和PRC-APMP、半化学浆和脱墨再生浆、非木浆一种或一种以上配抄的，白度在 55% 83%之间。
4.根据权利要求1所述的中等白度的原纸涂布的高白度涂布纸的涂布方法，其特征在于在步骤(2)和步骤(3)之间进行中涂，中层涂料的成分包括10-90份碳酸钙、10-80份高岭土、0-10份二氧化钛、5-20份淀粉、0-12胶乳胶粘剂，中涂的涂布量为7 15g/m2。
5.一种高白度涂布纸，其特征在于采用权利要求1-4任一权利要求所述的中等白度的原纸生产的高白度涂布纸的涂布方法制备得到的高白度涂布纸，高白度涂布纸的白度 86-120% ο
6.一种中等白度的原纸涂布的高白度涂布纸的涂料，包括底涂涂料和面涂涂料，其特征在于所述底涂涂料包括如下成分及重量份数重质碳酸钙 10 90份； 高岭土10 80份；淀粉5 20份； 胶乳胶粘剂 0 12份；二氧化钛 0 10份，所述面涂涂料的包括如下成分及重量份数荧光增白剂 0.3 2.0份； 重质碳酸钙 10 90份；高岭土10 80份； 胶乳胶粘剂 8 20份；聚乙烯醇或羧甲基纤维素钠0 1. 5份。
7.根据权利要求6所述的中等白度的原纸涂布的高白度涂布纸的涂料，其特征在于 所述底涂涂料和面涂涂料的固含量为55-68%。
8.根据权利要求6所述的中等白度的原纸涂布的高白度涂布纸的涂料，其特征在于所述胶乳胶粘剂为丁苯胶乳或苯丙胶乳或聚丙烯酸类乳胶。
9.根据权利要求6所述的中等白度的原纸涂布的高白度涂布纸的涂料，其特征在于 所述底涂涂料和面涂涂料中还包括造纸用助剂分散剂、消泡剂、润滑剂、保水剂、杀菌剂、 交联剂、抗水剂、增稠剂，增韧剂。
10.根据权利要求6所述的中等白度的原纸涂布的高白度涂布纸的涂料，其特征在于 所述面涂涂料中还包括染料蓝色染料0 0. 005份，紫色染料0 0. 005份。
全文摘要
本发明涉及一种中等白度的原纸涂布的高白度涂布纸及涂布方法及所用涂料，其主要特征在于大大降低了生产常规高档涂布纸如铜版纸与涂布白卡纸所用原纸的白度。涂布方式采用造纸厂常用的单面或双面两层(双涂)或多层涂布方法。利用原纸的力学性能和涂层的适印性能及涂层之间的协同增白作用，抑制原纸的返黄，并使涂布纸的白度提高到86％以上，满足国家标准对高档铜版纸的要求。本发明使高档涂布纸的原纸能够更广泛地选用各种中等白度的环境友好资源节约型浆料配抄，有利于促进制浆造纸工业低碳制造技术的发展。新发明的涂布纸可以在印刷包装领域取代铜版纸、涂布白卡纸等传统高档纸张。
文档编号D21H19/82GK102199897SQ2011101271
公开日2011年9月28日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者李星龙, 臧永华, 许英 申请人:天津科技大学