一種含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于制漿造紙領(lǐng)域，尤其涉及一種含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料的制備方法，其特征在于：組成成分及質(zhì)量份數(shù)包括：高嶺土：10-50％，碳酸鈣：30-80％，生物基膠粘劑：1-15％，石化膠乳：≤10％，涂布淀粉：≤8％，輔助助劑：1-10％。生物基膠粘劑為淀粉基生物膠乳或者改性膠原蛋白。本發(fā)明得到的涂料固含量高、粘度低、保水性能好、生產(chǎn)成本低。使用本發(fā)明的涂料生產(chǎn)出的低定量涂布紙具有高的印刷表面強(qiáng)度，IGT印刷適性儀檢測可以達(dá)到2.5m/s以上；并且白度高、光澤度和印刷光澤度良好。本發(fā)明涂料中使用了可再生、資源豐富的生物基膠粘劑，有利于減少不可再生石油資源的消耗及低定量涂布紙生產(chǎn)中的碳排放量，對環(huán)境友好，是非常環(huán)保的涂料。
【專利說明】一種含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于制漿造紙領(lǐng)域，尤其涉及一種含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]低定量涂布紙是近十幾年來發(fā)展很快的一類紙張，具有涂布量低、不透明度和平滑度高、印刷質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于期刊、雜志、書籍、廣告、宣傳冊、商品目錄、畫片、商標(biāo)、報刊插頁等的印刷。低定量涂布紙涂料常用的膠粘劑是合成膠乳和涂布淀粉，如專利00110853.0中提到一種高檔低定量涂布紙的生產(chǎn)方法，其涂料中使用的膠粘劑為高硬度丁苯膠乳，用量為11-13% (相對于顏料質(zhì)量)；專利200510032188.9公開了一種輕量(低定量)涂布紙的制造方法，其涂料中使用羧基丁苯膠乳作為主膠粘劑、改性淀粉作為輔助膠粘劑，其中羧基丁苯膠乳用量為11-14%、改性淀粉用量為5-8% (均相對于顏料質(zhì)量)。
[0003]低定量涂布紙涂料用的合成膠乳(如丁苯膠乳、羧基丁苯膠乳)由苯乙烯、丁二烯、丙烯酸等石油基單體聚合而成，具有粘度低、成膜性好、成紙光澤度高、表面強(qiáng)度高等特點(diǎn)。但石油是不可再生的化石資源，隨著人類的大量開采而日趨枯竭，導(dǎo)致單體和合成膠乳的價格不斷提高，增加了低定量涂布紙廠家的生產(chǎn)成本，限制了低定量涂布紙行業(yè)的發(fā)展。涂布淀粉是玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉等經(jīng)過氧化、酶轉(zhuǎn)化、醚化、酯化等改性而得，原料來源廣泛、可再生，價格較低，涂料具有較好的保水性和粘彈性。但是由于涂布淀粉的成膜性差，導(dǎo)致低定量涂布紙的光澤度低 ；而且涂布淀粉自身的粘度比較高，因此在涂料配方中的加入量不能很高、也不能制備固含量高的涂料，否則會影響涂料在涂布機(jī)施涂和管道輸送過程中的運(yùn)行性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。
[0005]一種含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料，其特征在于:
[0006]本發(fā)明所述的含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料，以水作為介質(zhì)，組成成分和質(zhì)量份數(shù)為:
[0007]高嶺土:10-50%,
[0008]碳酸鈣:30-80%,
[0009]生物基膠粘劑:1_15%，
[0010]石化膠乳:≤10%，
[0011]涂布丨疋粉:≤8*%，
[0012]輔助助劑:1-10%。
[0013]所述高嶺土中所包含的粒徑小于2 μ m的粒子含量不少于85%。
[0014]所述碳酸鈣為漿狀或者固體的重質(zhì)碳酸鈣，其所包含的粒徑小于2μπι的粒子含量不低于90%。
[0015]所述生物基膠粘劑為淀粉基生物膠乳、改性膠原蛋白的一種或者兩者的混合。
[0016]所述淀粉基生物膠乳的制備方法是:
[0017]將淀粉原料與水混合升溫至45?75°C，保溫5_50min，加入塑性轉(zhuǎn)化劑，保溫10-30min，加入交聯(lián)改性劑，保溫10_120min，得到淀粉基生物膠乳，其固含量為40-60% ；
[0018]所述淀粉基生物膠乳的原料質(zhì)量比為:
[0019]淀粉原料:120-150g，
[0020]水:110-140g，
[0021]塑性轉(zhuǎn)化劑:10_45g，
[0022]交聯(lián)改性劑:10_45g。
[0023]所述淀粉基生物膠乳的淀粉原料為可溶性淀粉或者糊精；所述塑性轉(zhuǎn)化劑為甘油、乙二醇、檸檬酸酯或者鄰苯二甲酸酯；所述交聯(lián)劑為乙二醛、戊二醛或者環(huán)氧氯丙烷。
[0024]所述改性膠原蛋白來源于動物皮或制革邊料、制革廢棄料，經(jīng)過聚氨酯改性或者交聯(lián)改性，為固體或者水溶液。
[0025]所述生物基膠粘劑為淀粉基生物膠乳與改性膠原蛋白混合物時,兩者可以分別交聯(lián)改性后添加到涂料體系中，也可以先將添加塑性轉(zhuǎn)化劑的淀粉與膠原蛋白混合、共同交聯(lián)改性后添加到涂料體系中。
[0026]所述生物基膠粘劑為淀粉基生物膠乳與改性膠原蛋白混合物、且添加塑性轉(zhuǎn)化劑的淀粉與膠原蛋白混合后共同交聯(lián)改性時，所使用的交聯(lián)改性劑為乙二醛或者戊二醛。
[0027]所述輔助助劑包括分散劑、增稠劑、熒光增白劑、消泡劑、潤滑劑、抗水劑、殺菌劑、堿，用量均為0.1?1.5%。
[0028]所述分散劑為聚丙烯酸鹽類分散劑，所述增稠劑為羧甲基纖維素、羧甲基淀粉或者堿潤脹性增稠劑。
[0029]所述熒光增白劑、消泡劑、潤滑劑、抗水劑、殺菌劑為低定量涂布紙涂料用工業(yè)級
女口
廣叩ο
[0030]所述含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料的制備方法為機(jī)械攪拌混合法，將高嶺土、碳酸鈣、分散劑加入到水中，高速攪拌制成顏料預(yù)分散液，加入生物基膠粘劑、石化膠乳、涂布淀粉及增稠劑、熒光增白劑、消泡劑、潤滑劑、抗水劑、殺菌劑、堿，攪拌混合均勻得到所述含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料。
[0031]本發(fā)明所述的含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料的固含量為45-67%，pH值為8.0-9.5，低剪切粘度<3000cp，靜態(tài)保水值<130g/m2。
[0032]本發(fā)明所述的含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料所生產(chǎn)的低定量涂布紙的印刷表面強(qiáng)度>2.5m/s,白度>92%，光澤度>35%，印刷光澤度>55%。
[0033]本發(fā)明將生物基膠粘劑引入到低定量涂布紙的涂料，其突出之處在于:
[0034]1、減少涂料中石化膠乳的用量，有利于低定量涂布紙生產(chǎn)廠家降低涂料和成紙生產(chǎn)成本；
[0035]2、涂料中石油基合成膠乳的用量減少，有利于節(jié)省化石資源的消耗，并且可減少低定量涂布紙生產(chǎn)廠家的碳排放量，有利于環(huán)境保護(hù)；
[0036]3、使用本發(fā)明的涂料具有固含量高、粘度低、保水性能好的特點(diǎn)；[0037]4、使用本發(fā)明的涂料生產(chǎn)的低定量涂布紙具有高的印刷表面強(qiáng)度和白度，光澤度和印刷光澤度性能良好；
[0038]5、擴(kuò)展了改性膠原蛋白的應(yīng)用范圍，為動物皮、制革邊料和制革廢棄料的回收利用提供了一種新的途徑。
[0039]綜述所述，根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)出來的含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料，固含量高、粘度低、保水性能好，并且生產(chǎn)成本低，有利于提高低定量涂布紙生產(chǎn)廠家的利潤。使用本發(fā)明的涂料生產(chǎn)出的低定量涂布紙具有良好的性能，以可再生生物基膠粘劑替代石油衍生物，減少了低定量涂布紙生產(chǎn)過程中的碳排放量，非常有利于環(huán)境保護(hù)。
【具體實(shí)施方式】
[0040]以下結(jié)合實(shí)施例和試驗(yàn)數(shù)據(jù)對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明，但是不以實(shí)施例為限。
[0041]實(shí)施例1:
[0042]涂料配方為:
[0043]高嶺土: 11%，碳酸鈣:70%，生物基膠粘劑:2%，石化膠乳:8%，涂布淀粉:5%，輔助助劑:4%。
[0044]高嶺土中粒徑小于2 μ m的粒子含量為90.3%。
[0045]漿狀碳酸鈣中粒徑小于2 μ m的粒子含量為98.5%。 [0046]生物基膠粘劑為淀粉基生物膠乳，其制備方法是:將128g淀粉糊精與115g水混合，升溫至50±2°C,保溫45min,然后加入鄰苯二甲酸酯17.5g,保溫30min,加入環(huán)氧氯丙烷35g，保溫70min，得到淀粉基生物膠乳，其固含量為52.6%。
[0047]輔助助劑中，分散劑的用量為0.43%，羧甲基纖維素的用量為0.7%，熒光增白劑1.1%，消泡劑用量為0.27%，潤滑劑用量為0.45 %，抗水劑用量為0.35%、殺菌劑用量為
0.3%、堿用量為0.4%。
[0048]涂料的制備方法為:將高嶺土、碳酸鈣、分散劑加入到水中，高速攪拌得到顏料預(yù)分散液，加入淀粉基生物膠乳、石化膠乳、涂布淀粉糊化液及羧甲基纖維素、熒光增白劑、消泡劑、潤滑劑、抗水劑、殺菌劑、堿，攪拌混合均勻。
[0049]涂料的固含量為60.7%，pH值為8.5，粘度為1700cp，保水值為59g/m2。
[0050]將該涂料配方施涂于低定量涂布原紙上，涂布量為11.3g/m2 ;經(jīng)過兩道軟壓光，壓光壓力為1.51^，溫度為701:;采用國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測涂布紙的指標(biāo)，其印刷表面強(qiáng)度為
2.7m/s，白度93.5%，光澤度43%,印刷光澤度61 %。
[0051]實(shí)施例2:
[0052]涂料配方為:
[0053]高嶺土:25%，碳酸鈣:55%，生物基膠粘劑:6%，石化膠乳:4%，涂布淀粉:5%，輔助助劑:5%。
[0054]高嶺土中粒徑小于2 μ m的粒子含量為86.5%。
[0055]碳酸鈣粉末中粒徑小于2 μ m的粒子含量為95.3%。
[0056]生物基膠粘劑為淀粉基生物膠乳，其制備方法是:將142g可溶性淀粉與138g水混合，升溫至73±2°C,保溫5min,然后加入檸檬酸酯43g,保溫15min,加入乙二醒45g,保溫15min，得到淀粉基生物膠乳，其固含量為46.9%。
[0057]涂料中，分散劑的用量為1.2%，羧甲基淀粉的用量為0.2%，熒光增白劑0.8%，消泡劑用量為0.4%，潤滑劑用量為0.4%，抗水劑用量為0.8%、殺菌劑用量為0.65%、堿用量為0.55%。
[0058]涂料的制備方法為:將高嶺土、碳酸鈣、分散劑加入到水中，高速攪拌得到顏料預(yù)分散液，加入淀粉基生物膠乳、石化膠乳、涂布淀粉糊化液及羧甲基淀粉、熒光增白劑、消泡劑、潤滑劑、抗水劑、殺菌劑、堿，攪拌混合均勻。
[0059]涂料的固含量為57.7%，pH值為8.2，粘度為1510cp，保水值為71g/m2。
[0060]將該涂料配方施涂于低定量涂布原紙上，涂布量為10.lg/m2 ;經(jīng)過兩道軟壓光，壓光壓力為1.51^，溫度為701:;采用國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測涂布紙的指標(biāo)，其印刷表面強(qiáng)度為
3.lm/s,白度92.3%，光澤度45%，印刷光澤度64% 0
[0061]實(shí)施例3:
[0062]涂料配方為:
[0063]高嶺土:45%，碳酸鈣:35%，生物基膠粘劑:13%，輔助助劑:7%。
[0064]高嶺土中粒徑小于2 μ m的粒子含量為85.1 %。
[0065]碳酸鈣粉末中粒徑小于2 μ m的粒子含量為92.9%。
[0066]生物基膠粘劑為從制革廢棄料中提取的膠原蛋白經(jīng)過聚氨酯改性的水溶液，固含量為50.1% ο
[0067]輔助助劑中，分散劑的用量為1.4%，羧甲基纖維素的用量為0.9%，熒光增白劑0.7 %，消泡劑用量為0.8%，潤滑劑用量為0.6%，抗水劑用量為0.9 %、殺菌劑用量為
1.0%、堿用量為0.7%。
[0068]涂料的制備方法為:將高嶺土、碳酸鈣、分散劑加入到水中，高速攪拌得到顏料預(yù)分散液，加入聚氨酯改性膠原蛋白溶液及羧甲基纖維素、熒光增白劑、消泡劑、潤滑劑、抗水劑、殺菌劑、堿，攪拌混合均勻。
[0069]涂料的固含量為63.3%，pH值為9.0，粘度為2905cp，保水值為67g/m2。
[0070]將該涂料配方施涂于低定量涂布原紙上，涂布量為12.7g/m2:經(jīng)過兩道軟壓光，壓光壓力為1.51^，溫度為701:;采用國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測涂布紙的指標(biāo)，其印刷表面強(qiáng)度為
2.6m/s，白度92.1%，光澤度43%，印刷光澤度60%。
[0071]實(shí)施例4:
[0072]涂料配方為:
[0073]高嶺土: 16%，碳酸鈣:67%，生物基膠粘劑:7%，石化膠乳:5%，涂布淀粉:2%，輔助助劑:3%。
[0074]高嶺土中粒徑小于2μπι的粒子含量為92.0%。
[0075]漿狀碳酸鈣中粒徑小于2 μ m的粒子含量為98.5%。
[0076]生物基膠粘劑為淀粉基生物膠乳和改性膠原蛋白的混合，其中淀粉基生物膠乳用量為4%，膠原蛋白用量為3%;淀粉基生物膠乳的制備方法是:將135g可溶性淀粉與120g水混合，升溫至60±2°C，保溫25min，然后加入甘油29g，保溫25min，加入戊二醛30g，保溫20min，得到淀粉基生物膠乳，其固含量為55.1 %。
[0077] 涂料中，分散劑的用量為0.3%，堿潤脹型增稠劑的用量為0.2%，熒光增白劑0.7%，消泡劑用量為0.25%，潤滑劑用量為0.35%，抗水劑用量為0.3%、殺菌劑用量為0.3%、堿用量為0.6%。
[0078]涂料的制備方法為:將高嶺土、碳酸鈣、分散劑加入到水中，高速攪拌得到顏料預(yù)分散液，加入淀粉基生物膠乳、改性膠原蛋白、石化膠乳、涂布淀粉糊化液及堿潤脹型增稠劑、熒光增白劑、消泡劑、潤滑劑、抗水劑、殺菌劑、堿，攪拌混合均勻。
[0079]涂料的固含量為65.3%，pH值為9.1，粘度為2620cp，保水值為63g/m2。
[0080]將該涂料配方施涂于低定量涂布原紙上，涂布量為12.4g/m2 ;經(jīng)過兩道軟壓光，壓光壓力為1.51^，溫度為701:;采用國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測涂布紙的指標(biāo)，其印刷表面強(qiáng)度為
3.3m/s，白度93.5 %，光澤度46 %，印刷光澤度63 %。
[0081]實(shí)施例5:
[0082]涂料配方為:
[0083]高嶺土:30%，碳酸鈣:50%，生物基膠粘劑:9%，石化膠乳:2%，涂布淀粉:5%，輔助助劑:4%。
[0084]高嶺土中粒徑小于2 μ m的粒子含量為87.5%。
[0085]漿狀碳酸鈣中粒徑小于2 μ m的粒子含量為95.6%。
[0086]生物基膠粘劑為淀粉基生物膠乳和改性膠原蛋白的混合，其中淀粉基生物膠乳用量為6%，膠原蛋白用量為3% ;生物基膠粘劑的制備方法是:將115g可溶性淀粉與120g水混合，升溫至55±2°C，保溫35min，然后加入鄰苯二甲酸酯25g，保溫28min，與60g膠原蛋白粉混合，加入戊二醛35g，保溫lOOmin，得到淀粉基生物膠乳與改性膠原蛋白混合膠粘劑，其固含量為57.6%。
[0087]涂料中，分散劑的用量為0.4%，羧甲基纖維素的用量為0.2%，熒光增白劑0.8%，消泡劑用量為0.45%，潤滑劑用量為0.45%，抗水劑用量為0.6%、殺菌劑用量為
0.6%、堿用量為0.5%。
[0088]涂料的制備方法為:將高嶺土、碳酸鈣、分散劑加入到水中，高速攪拌得到顏料預(yù)分散液，加入生物基膠粘劑、石化膠乳、涂布淀粉糊化液及羧甲基纖維素、熒光增白劑、消泡劑、潤滑劑、抗水劑、殺菌劑、堿，攪拌混合均勻。
[0089]料的固含量為49.3%，pH值為8.6，粘度為2190cp，保水值為99g/m2。
[0090]將該涂料配方施涂于低定量涂布原紙上，涂布量為9.7g/m2 ;經(jīng)過兩道軟壓光，壓光壓力為1.51^，溫度為701:;采用國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測涂布紙的指標(biāo)，其印刷表面強(qiáng)度為
2.9m/s，白度92.5%，光澤度39%，印刷光澤度57%。
【權(quán)利要求】
1.一種含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料，其特征在于:以水作為介質(zhì)，組成成分及質(zhì)量份數(shù)為: 高嶺土: 10-50%， 碳酸鈣:30-80%， 生物基膠粘劑:1-15%， 石化膠乳10%, 涂布淀粉8%， 輔助助劑:1-10%0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料，其特征在于:所述的生物基膠粘劑為淀粉基生物膠乳、改性膠原蛋白的一種或者兩者的混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料，其特征在于:所述的淀粉基生物膠乳的制備方法是: 將淀粉原料與水混合升溫至45?75 °C，保溫5-50min，加入塑性轉(zhuǎn)化劑，保溫10-30min，加入交聯(lián)改性劑，保溫10_120min，得到淀粉基生物膠乳，其固含量為40?60%;其組分的質(zhì)量比為: 淀粉原料:120-150g， 水:110-140g, 塑性轉(zhuǎn)化劑:10-45g, 交聯(lián)改性劑:10-45g。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料，其特征在于:所述淀粉基生物膠乳的淀粉原料為可溶性淀粉或者糊精。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料，其特征在于:所述改性膠原蛋白來源于動物皮或制革邊料、制革廢棄料，經(jīng)過聚氨酯改性或者交聯(lián)改性，為固體或者水溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料，其特征在于:所述生物基膠粘劑為淀粉基生物膠乳與改性膠原蛋白混合物時，兩者可以分別交聯(lián)改性后添加到涂料體系中，也可以先將添加塑性轉(zhuǎn)化劑的淀粉與膠原蛋白混合、共同交聯(lián)改性后添加到涂料體系中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2和6所述的含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料，其特征在于:所述生物基膠粘劑為淀粉基生物膠乳與改性膠原蛋白混合物、且添加塑性轉(zhuǎn)化劑的淀粉與膠原蛋白混合后共同交聯(lián)改性時，所使用的交聯(lián)改性劑為乙二醛或者戊二醛。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料，其特征在于:所述輔助助劑包括分散劑、增稠劑、熒光增白劑、消泡劑、潤滑劑、抗水劑、殺菌劑、堿，用量均為0.1?1.5%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料，其特征在于:所述涂料的固形物含量為45-67%，pH值為8.0-9.5。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含生物基膠粘劑的低定量涂布紙用涂料，其特征在于:所生產(chǎn)的低定量涂布紙的印刷表面強(qiáng)度可以達(dá)到2.5m/s以上。
【文檔編號】D21H19/38GK103993501SQ201410154250
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】杜艷芬, 劉金剛, 王比松, 許澤紅 申請人:中國制漿造紙研究院