涂料及應用該涂料的涂布紙的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種造紙領域使用的涂料，其含有納米微纖化纖維素、顏料、膠乳、輔助助劑和水，該納米微纖化纖維素是將纖維素類原料解纖而得到的長度為100-2000nm，直徑為3-200nm的纖維素的單微原纖維；該涂料中各物質的絕干質量份數為：納米微纖化纖維素為0.02-10份，顏料為75-95份，膠乳為5-15份，輔助助劑為0.35-10份。本發(fā)明還提供一種應用上述涂料制得的涂布紙。本發(fā)明所述的涂料涂布于紙張表面，能夠有效提升涂布紙的耐折性能，從而降低在紙張上施加厚重涂層引起開裂及涂層在原紙表面發(fā)生剝落、起泡、撕裂、脫落的風險。
【專利說明】涂料及應用該涂料的涂布紙
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種造紙領域使用的涂料及應用該涂料制得的涂布紙。
【背景技術】
[0002]在造紙領域，為了賦予紙張某些特殊的性能，通常在原紙的單面或者兩面涂布涂 料并干燥形成涂層。然而，現有涂料涂布存在以下問題:(I)涂層涂布過于厚重，涂層容易 開裂導致產品不能使用；(2)涂層的抗剝落強度或者其他強度不佳，導致涂層容易在原紙 表面發(fā)生剝落、起泡、撕裂、脫落等問題。

【發(fā)明內容】

[0003]有鑒于此，有必要提供一種有效解決上述問題的涂料。
[0004]另外，還有必要提供一種應用上述涂料制得的涂布紙。
[0005]一種涂料，其含有納米微纖化纖維素、顏料、膠乳、輔助助劑和水，該納米微纖化纖 維素是將纖維素類原料解纖而得到的長度為100-2000nm，直徑為3_200nm的纖維素的單 微原纖維；該涂料中各物質的絕干質量份數為:納米微纖化纖維素為0.02-10份，顏料為 75-95份，膠乳為5-15份，輔助助劑為0.35-10份。
[0006]一種應用上述涂料涂布制得的涂布紙，該涂布紙包括原紙及形成于原紙表面的涂 布層，該涂布層為單層或多層，該涂布層中含有納米微纖化纖維素，該納米微纖化纖維素是 將纖維素類原料解纖而得到的長度為100-2000nm，直徑為3_200nm的纖維素的單微原纖 維。
[0007]本發(fā)明所述含有納米微纖化纖維素的涂料涂布于紙張表面，能夠有效提升涂布紙 的耐折性能，從而降低在紙張上施加厚重涂層引起開裂的風險，同時也降低了涂層在原紙 表面發(fā)生剝落、起泡、撕裂、脫落的風險；此外所述含有納米微纖化纖維素的涂料涂布于紙 張表面還能有效減小涂布紙的粗糙度，使涂布紙表面更平滑，能夠滿足中高檔印刷需求及 高檔的食品及化妝品包裝紙的要求。
【具體實施方式】
[0008]纖維素是由D-吡喃葡萄糖環(huán)經P -1, 4苷鍵組成的直鏈多糖。本發(fā)明所述納米微 纖化纖維素(Nano fibrillated Cellulose,NFC),是將纖維素類原料解纖而得到的長度為 100-2000nm，直徑為3_200nm的纖維素的單微原纖維。本發(fā)明中，質量百分濃度為1%的NFC 分散液的粘度為50-300CPS。
[0009]在業(yè)界，NFC也可稱為納米纖維素(nanoc ellulose)、納米原纖化纖維素 (nanofibrilIar cellulose)、納米纖絲纖維素、纖維素納米纖維、納米尺度原纖化纖維素、 微纖絲纖維素(microfibrillar cellulose)、纖維素納米纖絲(CNF)或微原纖化纖維素 (microfibrillated cellulose, MFC)。
[0010]該NFC可通過TEMPO催化氧化法制備的，但不限于該方法制備。該NFC還可通過以下方法制備:生物酶法、機械勻質法、球磨法、高壓勻質化方法。制備過程中，纖維素的葡萄 糖鏈C6位的羥基(-0H)能夠被選擇性的氧化成羧基(-COOH)，少量被氧化成醛基(-CHO)， 從而與涂料或紙幅中一些官能團發(fā)生交聯反應，改善紙張的品質。NFC柔韌性高，具有較長 的長徑比，尺寸較小，分子上具有羥基、羧基和醛基，可以穩(wěn)定分散在涂料中，在水性涂料中 具有良好的相容性，且不會引起涂料顆粒的絮凝；同時由于納米微纖化纖維素NFC良好的 成膜性能，在其他同等條件下，成紙的一些品質得到有益的提升。
[0011]所述NFC使用TEMPO催化氧化法制備，該方法包括如下步驟:
[0012](I)取BKP漿(化學漂白漿，不含木質素)進行打漿處理，直到其游離度小于 200mlo
[0013](2)取絕干質量為6g的打漿后的漿料，加入氫氧化鈉(NaOH)溶液(質量百分濃度 為4%)調節(jié)漿料的pH為9，再分別加入絕干質量為IOmg的Tempo (2，2，6，6-四甲基哌啶氮 氧自由基)水溶液(質量百分濃度為0.1%)和IOOmg的催化劑溴化鈉(NaBr)溶液(質量 百分濃度為1%)。
[0014](3)然后緩慢加入90ml的氧化劑次氯酸鈉溶液(質量百分濃度為10%)，開始攪 拌，調節(jié)攪拌轉速為800RPM。
[0015](4)繼續(xù)保持攪拌，向漿料中加入NaOH溶液(質量百分濃度為4%)調節(jié)漿料的pH 為10-10.5之間，常溫繼續(xù)攪拌5小時。
[0016](5)加入少量乙醇終止氧化反應，緩慢加入鹽酸溶液(質量百分濃度為4%)調節(jié)漿 料的PH為7，制得纖維懸浮液。
[0017](6)將該纖維懸浮液經過一次或多次離心除去溶液中的鹽類，并使用去離子水洗 滌沉淀物。
[0018](7)使用頻率為20kHz，功率為25W的超聲波處理所述懸浮液35分鐘，得到一種半 透明或全透明狀的膠狀懸浮液，即為NFC的水分散液。
[0019]一種應用上述NFC的涂料，該涂料含有NFC、顏料、膠乳、輔助助劑和水，其中該涂 料中各物質的絕干質量份數為=NFC為0.02-10份，顏料為75-95份，膠乳為5_15份，輔助 助劑為0.35-10份。該涂料還可添加有堿，所述堿的加入量以使涂料的pH為8-10.5?？梢?理解的，根據實際情況需要，該涂料中亦可不添加堿。該涂料的固含量為25%-75%。
[0020]所述顏料選自研磨碳酸鈣(GCC)、沉淀碳酸鈣(PCC)、高嶺土、滑石粉一種或一種 以上。所述顏料優(yōu)選65%的顏料粒徑小于2 ii m ;更優(yōu)選95%的顏料粒徑小于2 y m。
[0021]所述膠乳可為丁苯膠乳、丙苯膠乳、甲基丙烯酸甲酯丁苯膠乳、苯乙烯丙烯酸樹脂 與丙烯酸乳液、聚氨酯乳液等常規(guī)的紙張涂料的膠乳。
[0022]所述輔助助劑為常規(guī)的紙張涂料的輔助添加劑，具體可選擇性的添加涂布淀粉、 耐水化劑、潤滑劑、消泡劑、分散劑、流變改質劑，熒光增白劑和染料中的一種或一種以上。 以輔助添加劑總共為0.35-10質量份，其中各組分的質量份數為涂布淀粉0-7份，耐水化劑
0.15-1份，潤滑劑0.25-1份，消泡劑0.05-0.5份，分散劑0.05-0.5份，流變改質劑0_1份， 熒光增白劑0-3份，染料0-1.5份。此外，這些輔助助劑的具體成份為紙張涂料慣用之成份。
[0023]所述堿用以調整涂料的pH值，優(yōu)選為氫氧化鈉或氫氧化鉀，但不限于該兩種堿。
[0024]上述涂料的制備方法，取75-95重量份的顏料、0.1-1重量份的堿、0.35-10重量份 的輔助助劑、5-15重量份的膠乳、0.02-10重量份的NFC以及適量的水，混合均勻，即制得所述含有NFC的造紙用的涂料。該涂料的固含量為25%-75%，pH值為8-10.5。所述涂料的制 備也可按一定次序添加所述原料，具體可按以下步驟進行:
[0025]取75-95重量份的顏料加水，放入混料槽充分分散20分鐘；
[0026]緩慢加入0.1-1重量份的堿，調節(jié)體系的pH為8.5-10 ；
[0027]加入0.35-10重量份的輔助助劑；
[0028]加入5-15重量份的膠乳；
[0029]加入0.02-10重量份的NFC ；
[0030]加入適量水(或不加)調節(jié)固含量，高速分散后，獲得一種含有NFC的造紙用的涂 料。
[0031]上述涂料的制備可在混料槽中進行，以2000rpm以上的速率進行分散。
[0032]本發(fā)明將NFC添加于涂料中，具有很多有益效果:
[0033](a) NFC具有較長的長徑比，具有柔韌性，添加NFC可提高涂層的抗耐折能力，從而 降低原紙中纖維的含量，并可降低在紙張上施加厚重涂層引起開裂的風險。
[0034](b)較少用量的NFC可改變涂料的粘度、高剪切粘度，可作為涂料的流變改質劑、 成膜助劑。
[0035](c)NFC是一種復雜的聚多糖類物質，它的分子上具有的羧基和醛基可用來發(fā)揮交 聯、輔助粘合劑的作用，從而增強涂料的性能。
[0036](d)用量較多時，NFC可替代一部分合成膠乳，具有一定的經濟價值和環(huán)保價值；
[0037](e) NFC是一種纖維，其表面呈陰性，能夠吸附涂料中的一些陽性的粒子，有利于顏 料的分散。
[0038]一種應用所述涂料涂布制得的涂布紙，其包括原紙及形成于原紙表面的涂布層， 該涂布層可為單層或多層。該涂布紙具有較高的抗耐折能力。
[0039]本發(fā)明所述含有NFC的涂料涂布于紙張表面，能夠有效提升涂布紙的耐折性能， 從而降低在紙張上施加厚重涂層引起開裂的風險，同時也降低了涂層在原紙表面發(fā)生剝 落、起泡、撕裂、脫落的風險；此外所述含有NFC的涂料涂布于紙張表面還能有效減小涂布 紙的粗糙度，使涂布紙表面更平滑，能夠滿足中高檔印刷需求及高檔的食品及化妝品包裝 紙的要求。
[0040]下面通過具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
[0041]實施例1
[0042]本實施例在預涂層添加0.1份NFC，面涂層添加0.02份NFC。
[0043]制備預涂涂料:取75份GCC，加入NaOH調節(jié)涂料pH為9.5，添加7.5份膠乳，0.1 份NFC ;繼續(xù)添加7.6份輔助助劑，該輔助助劑包括7份涂布淀粉、0.05份分散劑，0.05份 潤滑劑，0.1份消泡劑和0.4份耐水化劑，加水調節(jié)涂料固含量為64% ;高速分散20分鐘后 制得預涂涂料。
[0044]制備面涂涂料:取90份顏料，包括85份GCC及5份高嶺土 ；pH通過添加NaOH調 節(jié)到9左右；添加10份膠乳，0.02份NFC ;繼續(xù)添加2.25份輔助助劑，該輔助助劑包括0.2 份分散劑、I份潤滑劑、0.05份消泡劑和I份耐水化劑；調節(jié)涂料固含量為75%，高速分散20 分鐘后制得面涂涂料。
[0045]涂布制備涂布紙:取一種未涂布紙張，其克重為69g/m2 ;取預涂涂料進行涂布紙預涂布，涂布量為13g/m2 ;然后再取上述面涂涂料，在預涂層表面進行一次面涂，涂布量為 12g/m2 ;最后將成紙進行壓光整飾，制得涂布紙。
[0046]對比例I
[0047]參照實施例1的方法步驟、工藝參數制備預涂涂料、面涂涂料并涂布制備涂布紙， 但該預涂涂料和面涂涂料均不添加NFC。
[0048]實施例1和對比例I所制得的涂料和涂布紙進行性能測試，性能測試結果如表一所示。
[0049]表一
[0050]
【權利要求】
1.一種涂料，其含有顏料、膠乳、輔助助劑和水，其特征在于:該涂料還含有納米微纖 化纖維素，該納米微纖化纖維素是將纖維素類原料解纖而得到的長度為100-2000nm，直徑 為3-200nm的纖維素的單微原纖維；該涂料中各物質的絕干質量份數為:納米微纖化纖維 素為0.02-10份，顏料為75-95份，膠乳為5-15份，輔助助劑為0.35-10份。
2.如權利要求1所述的涂料，其特征在于:該納米微纖化纖維素的分子上具有羥基、羧 基和基。
3.如權利要求1所述的涂料，其特征在于:質量百分濃度為1%的納米微纖化纖維素分 散液的粘度為50-300cps。
4.如權利要求1所述的涂料，其特征在于:顏料選自研磨碳酸鈣、沉淀碳酸鈣、高嶺土、 滑石粉一種或一種以上。
5.如權利要求1所述的涂料，其特征在于:所述顏料中65%的顏料的粒徑小于2u m。
6.如權利要求5所述的涂料，其特征在于:所述顏料中95%的顏料的粒徑小于2u m。
7.如權利要求1所述的涂料，其特征在于:所述輔助助劑選自涂布淀粉、耐水化劑、潤 滑劑、消泡劑、分散劑、流變改質劑，熒光增白劑和染料中的一種或一種以上。
8.如權利要求7所述的涂料，其特征在于:以輔助添加劑總共為0.35-10質量份，其 中各組分的質量份數為涂布淀粉0-7份，耐水化劑0.15-1份，潤滑劑0.25-1份，消泡劑0.05-0.5份，分散劑0.05-0.5份，流變改質劑0_1份，熒光增白劑0_3份，染料0-1.5份。
9.如權利要求1所述的涂料，其特征在于:該涂料的固含量為25%-75%。
10.如權利要求1所述的涂料，其特征在于:所述膠乳為丁苯膠乳、丙苯膠乳、甲基丙烯 酸甲酯丁苯膠乳、苯乙烯丙烯酸樹脂與丙烯酸乳液的混合物、或聚氨酯乳液。
11.如權利要求1所述的涂料，其特征在于:該涂料還含有堿，所述堿的加入量使涂料 的 pH 為 8-10.5。
12.如權利要求11所述的涂料，其特征在于:所述堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
13.一種應用權利要求1-12中任意一項所述涂料涂布制得的涂布紙，該涂布紙包括 原紙及形成于原紙表面的涂布層，該涂布層為單層或多層，該涂布層中含有納米微纖化纖 維素，該納米微纖化纖維素是將纖維素類原料解纖而得到的長度為100-2000nm，直徑為 3-200nm的纖維素的單微原纖維。
【文檔編號】D21H19/62GK103590283SQ201210288758
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月14日 優(yōu)先權日:2012年8月14日
【發(fā)明者】秦昀昌, 封衍 申請人:金東紙業(yè)（江蘇）股份有限公司