用于印刷纸上涂层组合物中的颜料制造技术

本发明专利技术公开了一种纸涂层颜料，它包括： （ａ）１０％－１００％重量的第一种纸涂层颜料，其颗粒大小分布为至少７５％重量的颗粒其等效球体直径小于２μｍ，且至少６０％重量的颗粒其等效球体直径小于１μｍ，等效球体直径主要小于１μｍ的大小部分的平均纵横比为２５或２５以上；以及 （ｂ）最高达９０％重量的第二种纸涂层颜料。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改进的高岭土质粘土颜料，它用于制造涂层纸时的涂层组合物中，这些纸特别适用于通过胶版印刷或转轮影印法进行印刷。在这里，术语“纸”是用于描述任何一种具有接受涂层组合物的一个表面的纤维卷材，并且包括板材。用于印刷的涂层纸可以由多种不同的涂覆方法进行。但是当要求以高速涂覆纸卷来制造涂层纸时，该涂层装置在该纸卷的尾随方向上通常配有一个刮刀，换句话说，在该刮刀的上游侧它与纸卷形成了一个锐角，该刮刀的目的是起“辅助机构”的作用，以除去多余的涂层组合物，以使在纸卷的整个宽度上产生光滑且均匀的所需涂层重量的涂层。特别常用的两种纸涂层装置是滚筒施料器(roll aplicator)式涂覆机和短暂停留式(short-dwell)涂覆机。在滚筒施料器式涂覆机中，未涂覆纸卷在两个滚筒的间隙中通过，其中一个滚筒部分浸入涂层组合物浴中，由此将涂层组合物转移到纸卷的一侧上，随后，该纸卷以涂层面朝外而绕到一承压滚筒上，该承压滚筒上优选地覆盖一层弹性材料套层，并且尾随刮刀对由该承压滚筒支承的纸卷具有以一定压力的偏压，该压力要求能获得合格的涂层重量。尾随刮刀一般装在距滚筒施料器下游的200mm至1000mm处。目前短暂停留式涂层装置的用途在不断增加，在这种涂层装置中，涂层组合物在少量正压下被喂入宽度仅几厘米的一个小室中，其一侧壁由在纸卷尾随方向上的刮刀形成，而另一侧壁则由纸卷形成，利用这种装置，在将涂层组合物施加到纸上并用尾随刮刀除去过量涂层之间仅停留非常短的时间。目前在纸涂层工业中有一种趋势要在更快的速度下运转涂覆机。当第一台尾随刮刀涂覆机在1955年引入时，纸卷的最高速度大约为600米/分，而在今天，工业涂覆机可以在1500米/分的纸卷速度下运转，而示范的涂覆机可以在2000米/分以上的速度下运转。由于涂覆机在较高的纸卷速度下操作，就出现了一个问题，即人们所熟知的涂层组合物的“渗漏”，或者说在刮刀的下游边缘形成“石笋”。这个问题表面为在刮刀边缘处形成涂层组合物的沉积，其形状类似石笋。这些沉积物势必将引起过量涂层组合物在纸卷上局部沉积而形成条痕或斑点，在这些地方涂层厚度超过人们所要求的，或者在局部地方涂层厚度低于人们所要求的，或者没有涂层，它表现为“刮痕”。涂层中的这些缺陷不仅难看，而且在条痕或斑点产生情况下会使位于刮刀下游的涂层装置的部件，例如高度砑光机滚筒受到损害。已经提出了一种理论以解释石笋的形成，认为在某种条件下，在刮刀处的涂层组合物会发生膜撕裂。通常，该涂层组合物以剪切流或塞流形式流经刮刀和纸卷的间隙，换句话说，组合物以接近纸卷的速度从刮刀边缘处分开或滑过。在某些情况下，刮刀边缘处的组合物膜的速度可以降到零，结果在纸卷和刮刀之间存在一个陡变的速度梯度，它将导致膜撕裂以及在刮刀的下游边缘处使涂层组合物产生堆积。如果过量涂层组合物能沿刮刀的上游表面较容易地流动，则刮刀边缘处涂层组合物膜的速度为零的情况就不太可能出现。已经发现能导致石笋形成的条件的产生是与涂层组合物的固体含量及性能、纸卷的速度、刮刀的角度以及所需的涂层重量有关。一般，当涂层组合物中的固体含量和/或纸卷的速度增加时或者当刮刀的角度降低时则会使石笋形成的可能性更大。可以看到，所有这三种变化都可能阻止过量涂层组合物在刮刀上游区域平滑流动，通过调节刮刀对移动纸卷所加偏压的压力可以控制涂层重量。通过装备一个接触刮刀的弹性材料管，在管内部在高压下充以流体，或者通过围绕一个位于该管相同位置的轴而挠曲刮刀都可以有利于实现这一点。一般说来，弹性材料管中的流体压力越大，或者该刮刀的挠曲越大，则刮刀对纸卷的偏压越强，当涂覆机使用时刮刀与纸卷之间开口的间隙则越小，涂层重量也将越轻。实践中发现在弹性管的情况下刮刀压力仅有一个相当窄的范围，举例来说可以是1～2巴，尽管这些参数可以根据某种给定的涂层操作的特定参数而变化。通常发现，如果压力超过某个上限值，例如2巴，则刮刀对纸卷的偏压太强以致使轻量纸卷发生断裂和/或刮刀发生过量磨损。然而如果压力低于某一下限值，例如1巴，则就难于保持恒定的均匀的涂层重量。为了达到相当高的涂层重量，如8g/m2，通常必须使用有高固体含量的组合物，但这样会增加石笋形成的危险性。通常发现在高纸卷速度下难于达到高涂层重量，并且也难于采用高固体含量的组合物而又不会导致石笋形成。影响石笋开始形成的条件的另一因素是水由涂层组合物中转移到纸卷中的程度。当涂层组合物通过滚筒施料器施加时，在涂层组合物上和在纸卷上运行的滚筒间隙中会施加一个压力脉冲，该压力脉冲的作用会引起水由涂层组合物中失去而进入纸卷中。对于纸卷上某个给定的小面积涂层来说，由施料点到刮刀通过所需的时间要比在短暂停留涂覆机中所用的时间长些，这样水就会有更多的机会从涂层组合物中吸收入纸卷中，从而可以使留在纸卷上的涂层组合物中的固体增加。然后第二次压力脉冲以类似方式施加在尾随刮刀处，由此引起进一步的失水。也有许多滚筒施料器涂覆机的用户向涂层组合物中加入一种增粘剂，该制剂可保证将合适涂层组合物量通过施料器滚筒由涂层组合物浴中转移到纸卷上。增粘剂通常是一种亲水聚合物，如淀粉或羧甲基纤维素钠。已经发现这些因素不管是单独的还是组合的都会使石笋更可能形成。虽然在短暂停留式涂覆机情况下短得多的时间有利于水从涂层组合物吸收入纸卷中，但在尾随刮刀处的压力脉冲仍存在，而且对失水有明显影响，而且已经发现其产生范围除了其它以外与涂层组合物中所含的颜料的性能有关。philip M.McGenity在文章“刮刀涂覆机的高速流动性”(“High speed runnabitity of blade Coaters”，Paper Technology，April1992，P14-18)中讨论了纸涂层颜料中颗粒大小及形状对在刮刀涂覆机中水由涂层组合物吸收入纸卷的程度的影响。P.A.C.Gane，P.M.McGenity和P.Watters在文章“影响涂层色彩高速流动性的因素”(“Factors influencing the runnabitity of coating colours at high speed”，TAPPI Journal，Vol.75，No.5，May 1992，P61-73)中进一步列举了颗粒形状的影响。根据本专利技术的第一个方面，提供了一种纸涂层颜料，它包括(a)10%-100%重量的第一种纸涂层颜料，其颗粒大小分布为至少75%重量的颗粒其等效球体直径小于2μm，和至少60%重量的颗粒其等效球体直径小于1μm，具有等效球体直径主要小于1μm的大小部分的平均颗粒纵横比为25或25以上;和(b)高达90%重量的第二种纸涂层颜料。优选地，具有等效球体直径主要小于1μm的大小部分的第一种纸涂层颜料其平均颗粒纵横比为30或30以上，更优选地是40或40以上。优选地，第一种纸涂层颜料至少占全部颜料重量的20%，更优选地是至少占全部颜料重量的40%。第一种纸涂层颜料(可以是颜料混合物)最好是高岭土质粘土，但也可以采用其它无机材料，例如滑石、磨细的天然碳酸钙、沉积的碳酸钙、天然硫酸钙，如石膏或合成硫酸钙，只要它们能满足上述纵横比的要求即可。第二种纸涂层颜料(可以是颜料混合物)可以是任何一种适用于纸涂层的颜料，例如高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纸涂层颜料，它包括：（ａ）１０％－１００％重量的第一种纸涂层颜料，其颗粒大小分布为至少７５％重量的颗粒的等效球体直径小于２μｍ，且至少６０％重量的颗粒的等效球体直径小于１μｍ，等效球体直径主要小于１μｍ的大小部分的平均颗粒纵横比为２ ５或２５以上；以及（ｂ）最多达９０％重量的第二种纸涂层颜料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里克AC甘恩，飞利浦M麦吉尼蒂，
申请(专利权)人：ECC国际有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]