幾種涂布白板紙的主要生產(chǎn)工藝及歐美的有關技術(shù)

1、幾種涂布白板紙的主要生產(chǎn)工藝及歐美的有關技術(shù) 發(fā)布時間：2012-7-10 作者：鄭州復興紙業(yè)有限公司白板紙車間幾種涂布白板紙的主要生產(chǎn)工藝及歐美的有關技術(shù) 談永年 (中國制漿造紙工業(yè)研究所,北京, 100020) 摘 要 概述了 CRB、CUK和涂布SBS紙板的生產(chǎn)工藝、質(zhì)量要求及其影響因素，同時列舉了歐美這3 種涂布白板紙的有關技術(shù)。關鍵詞 白板紙 再生漿 ?？ò装寮?未漂硫酸鹽漿 漂白硫酸鹽漿 多長網(wǎng) 多次涂布涂布白板紙的主要產(chǎn)地北美和西歐，近年來發(fā)表的年報和年會資料中常使用CRB、CUK和涂布SBS等 名詞，如1996年公布的北美涂布白板紙產(chǎn)量1060萬t中，涂布SBS占54%,CRB

2、占27%, CUK占18%,鑄 涂紙板為1%;1996年公布的西歐涂布白板紙產(chǎn)量580萬t中,CRB占36%，涂布SBS占7%, CUK占3%, 鑄涂紙板為2%,而CRB和涂布SBS用于折疊卡紙的又共占34%, CUK和涂布SBS用于液體包裝紙的共 占18%。上述名詞中CRB (CoatingRecycled Paperboard)即涂布再生漿紙板,在西歐它還包括涂布掛面再 生漿紙板(CoatingWhite Lined Chipboard); CUK (Coating Un-bleached KraftBoard)即涂布未漂硫酸鹽漿 紙板;涂布SBS (Coated Solid Bleach

3、ed Sulfate Board)表示涂布全漂白硫酸鹽漿紙板。實際上北美的 CUK和涂布SBS有時為改善抄造性能和降低成本常摻用部分再生漿。北美和西歐地區(qū)國家按紙板的漿料 組成對涂布白板紙進行這樣的等級分類是很有意義的。首先它包容了絕大多數(shù)的涂布白板紙品種,更主要的 是同時將迄今流行的,成熟有效的涂布白板紙生產(chǎn)工藝、技術(shù)裝備進行了相應的歸類。正因為如此,上述這些 名詞現(xiàn)正漸漸被業(yè)內(nèi)人士熟識和認同。文中概述了 CRB、CUK和涂布SBS的主要生產(chǎn)工藝,同時比較了北美和西歐有關的技術(shù)特點。1 CRB 再生漿紙板主要由短纖維、游離填料、含污點的纖維和低亮度襯漿組成。面層漿配比、成形和表面處理是 生產(chǎn)

4、的關鍵。此外涂料組成、涂布方式和輔助設施對CRB產(chǎn)品的質(zhì)量也有重要影響。多次涂布和背涂的運 用能進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量,為 CRB 產(chǎn)品開拓新的市場。1?1 表面處理CRB 原紙板宏觀平滑度差,紙機濕部成形的缺陷,涂布難以完全遮蓋,涂料不可能光填充宏觀呈現(xiàn)的孔隙,因 此原紙板必須進行表面處理以提高涂布效能。適度施膠或在紙板表面進行成膜加工是有利的。施膠后,短纖 維、污染物及面襯和底襯漿層中的松散填料能被牢牢固著,防止涂布時掉粉掉毛。表面施膠也能 阻止涂布時水和膠粘劑向紙頁的遷移,減少膠粘劑用量。但過量的施膠會削弱涂層與紙頁的結(jié)合,會因膠粘劑 不能適量滲入紙頁皆富集在涂布紙面而降低油墨吸收。內(nèi)施膠可

5、與上述紙機干部的施膠聯(lián)用以改善涂料的 保留性。淀粉、羧甲基纖維素(CMC)和聚乙烯醇(PVA)是常用的表面施膠劑。再生漿紙板常用的表面施膠設 備是帶水槽的多輥壓光機。水槽的位置,水槽中施膠液的種類,溫度和粘度均能影響施膠效果。水槽設置越高 施膠整飾度亦高,表面更平滑;水槽設置較低,施膠表面孔隙較大,涂布時需提高涂布量。選用高位水槽的壓光 機施膠能改進微觀平滑度,但不利于紙頁緊度的降低。施膠后涂布前的紙頁水分和溫度是重要控制參數(shù)。水 分含量過高易產(chǎn)生條紋和亮斑;水分含量過低紙板外觀黯淡少亮澤,涂布時水分和膠粘劑會過多滲入紙頁使 涂布表面的膠粘劑用量不足,降低表面強度。原紙板的溫度對涂料和紙板表面

6、的相互作用有影響,為防止膠粘 劑遷移，涂布時紙板的溫度不應超過60C。1?2 涂布方式CRB 不論采用一次涂布或兩次涂布均應考慮產(chǎn)品印刷和后加工性能的要求。一次涂布時常用的是氣刀涂布 機。氣刀涂布是仿形涂布,涂布量均勻,覆蓋性好,能較有效地遮蓋低亮度襯漿、殘余墨跡和污斑。單面兩次 涂布較流行的是采用先刮棒后氣刀的組合涂布方式。兩次涂布可獲得表面平滑度更好的適于輪轉(zhuǎn)凹印 的較優(yōu)產(chǎn)品。兩次涂布有時也采用兩次刮棒涂布甚至再用刮刀進行面涂的組合涂布方式。1?3 涂料組成涂料組成對 CRB 的外觀和印刷性能有重要影響。涂布顏料的選用因涂布方式而異。一次涂布應選用覆蓋均 勻、不透明性好的細粒級顏料,使涂布

7、表面的油墨吸收,光澤度,整飾性和印刷適性一步到位。兩次涂布是由 刮棒涂底獲得平整的底涂層，選用的顏料可以是No?2瓷土和煅燒土使底涂層有較開放的結(jié)構(gòu)。氣刀用于面 層涂布，高折射率的TiO2常用作面涂顏料。涂布白板紙選用的膠粘劑應有足夠的膠粘強度和柔韌性。CRB 常用的膠粘劑是丁苯膠乳(SBR)，丙烯酸乙烯酯膠乳，聚醋酸乙烯酯膠乳(PVAC )和酪素膠。涂料組成中的助 劑各有特殊功能，它們的主要作用是保證涂布作業(yè)的運轉(zhuǎn)適性。CRB生產(chǎn)時由于組成漿料亮度低，涂料配方 中常添加微量色料調(diào)節(jié)產(chǎn)品色相。1?4 輔助設施 再生漿板由抄造、表面處理至涂布作業(yè)污染源較多。襯漿中不能篩除的污染物最后會帶入涂料系

8、統(tǒng)并隨刮 棒、氣刀刮下的涂料回流到涂料貯存槽,涂布頭因高溫、干結(jié)的涂料作為新污染物也會進入涂料系統(tǒng),累計污 染嚴重,要求涂料篩選系統(tǒng)有很高過濾效率,各道篩選應有定期排渣自動清洗的能力。多次涂布和背涂在CRB生產(chǎn)中的運用是今后的方向。有效地選用不同功能的底涂料和面涂料配方,適量提 高涂布量能更好地遮蓋原紙板亮度低等缺陷,可放寬對面襯漿的亮度要求。背涂可封閉紙板背面的污斑,阻止 它們轉(zhuǎn)移至面層,同時使背層的短纖維更好地固著。北美和西歐CRB的生產(chǎn)工藝技術(shù)見表1、表 2。S 1北美西歐CRB的鑒料組朋和抄造技術(shù)北莢西峨27,零 m27i細席曲層猥馬尼拉卡紙，滋冊34 7g/ nrFl笆不含 機械漿瓏

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11、的成形和表面性能對涂布產(chǎn)品質(zhì)量的影響更大oCUK原紙板宏觀和微觀表面都很粗糙，通過增加闊 葉木漿用量，摻用少量再生漿可部分改善表面粗糙度，選擇多層成形器、選用多艙式流漿箱的濕部成形是保證原紙板質(zhì)量的關鍵。一般而言,芯層或底層可含強度高的針葉木漿，面層則用高組分的闊葉木 漿。上述漿料組成的原紙板撕裂度、抗張強度好，厚度適宜,挺度好，可壓縮性好，孔隙度和表面處理后的平滑 度均適于印刷作業(yè)。2?1表面處理CUK原紙板亮度低，經(jīng)表面處理可提高涂布效果。表面處理通常在濕部或施膠壓榨或濕壓光時實施。濕部處 理包括在面層漿中加瓷土填料以改善原紙的亮度和色相;還包括控制面層漿的內(nèi)施膠量以利于施膠壓榨或 濕壓光

12、時施膠劑的留著和涂布時涂料的保持。施膠即是施膠劑的表面成膜加工，利于控制涂料留著，減少表面 沾污。表面處理時選用顏料化的施膠液能進一步改善表面亮度,減少表面斑紋的顯露，起預涂布作用。2?2涂布方式表面處理后的CUK原紙板與漂白漿的原紙板相比，在亮度和粗糙度方面仍有明顯不足,可以考慮采用多次涂 布方式使最后產(chǎn)品的光學性能和印刷質(zhì)量達到較高水平。多次涂布皆涂于原紙板的一面，有時雖用濕對濕的 涂布方式但通常每層涂布后都需干燥?，F(xiàn)以單面兩次涂布舉例說明。底涂目的是打底，填充表面 孔隙及低凹區(qū)以形成平整的、色調(diào)均勻的底涂面。要求底涂料必須是高固含量，有較高的粘度,很快能形成不 流動涂層,既能填平孔隙又能

13、固著定位而不沉陷，達到宏觀平整的目的。CUK原紙板亮度低、表面粗糙，而刮棒涂底首先考慮的是涂平，所以實際上涂層厚 度是不均一的,低凹處涂料多,凸起處涂料少,底涂后仍會顯露深淺不同斑紋。當?shù)淄苛吓c原紙板亮度色澤反 差大時,上述斑紋更顯而易見。因此底涂料應選用低亮度顏料,并控制色調(diào)和諧。面涂料的選擇 應首先考慮與底涂層的牢固結(jié)合,必須有高的亮度和不透明度以進一步改善涂面的平滑度。面涂方式因產(chǎn)品 用途而異,刮刀、刮棒和氣刀都可選用。采用三次涂布方式時第二次涂層可參照上述面涂料組成,第三次涂布 的涂料應側(cè)重亮度和光澤度的改進。CUK生產(chǎn)中常采用的有3種涂布方式。第1種是刮刀涂布機,輥式上 料或短駐留上

14、料系統(tǒng)結(jié)合硬刮刀或彎刮刀計量元件;第 2 種是刮棒涂布裝置,選用平滑的光棒或呈凹紋的鋼 絲刮棒為計量元件;第3種是氣刀涂布機,藉高速線性氣流吹刮出仿形涂層。刮刀和刮棒常用于底涂。刮刀涂 底平整性好,但底層深淺斑紋也最明顯,涂面易出現(xiàn)條痕和刮傷,硬刮刀更甚。刮棒涂布,條痕少 斑痕也較不明顯,但涂層平整性較刮刀遜色。氣刀涂布的優(yōu)點如前述厚度均一、覆蓋好,印刷效果好,缺點是 涂料固含量較低，涂布速度受制約，一般低于450m/min。多次涂布時面涂采用氣刀和刮棒的仍占多數(shù)。 2?3 涂料組成底涂料的顏料常由12種顏料組成。面涂料的顏料組成較復雜，一般都使用TiO2和類似的高白度顏料，如高 白度瓷土、煅

15、燒土或合成顏料。CUK常用的膠粘劑是粘結(jié)力強的合成膠乳或膠乳和酪素膠、CMC的復合 體系。CUK選用的助劑和其它涂布產(chǎn)品的涂料助劑相似。2?4 輔助設施涂布機的干燥系統(tǒng)一般不用于原紙板的干燥。 IR （紅外）干燥常用于涂層初始階段的預熱,以高的熱流通量使 涂層很快達到高溫,去除大量水分主要由熱風干燥器完成。熱風干燥或單獨使用或與烘缸并用,其優(yōu)點是與紙 頁不接觸避免表面沾污。 CUK 的表面整飾采用光澤壓光或刷光的方法。光澤壓光是兩輥單壓區(qū),與涂面接觸 的是高度拋光的熱輥,與背面接觸的是表面由塑膠包覆的,作業(yè)時能產(chǎn)生適度形變的輥子。線壓負荷為 80700kN/m，熱輥溫度范圍是93315C,塑膠

16、包覆輥表面硬度為530P&J。光澤壓光對紙板的松厚度和涂 層不透明度保持 好,能提高產(chǎn)品平滑度和光澤度。原紙板成形差時光澤壓光會產(chǎn)生亮斑,嚴重時會導致印刷時漏印。光澤壓光 時壓光機線速度及紙板厚度是壓區(qū)滯留時間的函數(shù)。紙板厚度偏高時壓區(qū)滯留時間增加,壓光機線速度降低 時壓區(qū)滯留時間也增加,對熱整飾效果有利。光澤壓光的表面整飾度也受涂布白板紙水分的影響,但這種影響 不如超級壓光機的明顯,刷光整飾更有利松厚度和不透明度的保持。在一定程度上刷光可補償涂面的不規(guī)則 性。它的缺點是刷子使用期短,成本高,并有在表面沉積碎屑,產(chǎn)生瑕疵的風險。刷光整飾要求涂布表面強度 高,此外采用刷光整飾的面層涂料中需追加潤

17、滑劑。北美和西歐CUK的生產(chǎn)工藝技術(shù)見表3及表4。表3北美西歐OJK的漿料組戍和抄造技術(shù)滌布眾36：細詞匚歡涂布)面層鬣7. Sg； iKrl 陶葉木務3飼0 rti2 7fl力 呦喘木色K tttfL2曲-31)%木Ji機械獎4出包拆熾糊和施膠劑CL K址爼范稠旳飛、530. 6 J生產(chǎn)主嬰賽胞武流赧箱，賈底阿龜機一機內(nèi)或機外刮榛或刮刀底徐刮JJ刮楝試-17J面徐表4北美西歐CI/K豹涂料主宴組戰(zhàn)北黃西厭原紙板亮度1 R煤-4A哄20斑r訂0%感布方式刮腿f刮刀/代ZF刮梯/ %刀F刮刀険布ff*山訕7S/8- 12/10- 15中1 1M卜LC頗料他】誅hn.2餐土100 l o, 3 壷

18、二顧料20- 30餡毘細匚曲眄乂越超CaC0- 10臺我頗料低階苯囚膜乳一 -2西歐廣泛采用軟壓和硬壓結(jié)合的壓光施膠方法，克服了濕壓帶來的運轉(zhuǎn)適性差的缺點。3?2涂布方式50年代后期刮刀涂布機開始用于涂布SBS生產(chǎn)。刮刀/刮刀的組合涂布方式使用日益廣泛。刮刀涂布促進 了當代涂布技術(shù)的不斷改進和完善，促使人們對涂布工藝有了較深刻的認識，包括:更加突出了涂布基材的 重要性;強化了對高固含量涂料的認識，對涂料流變特性和對涂料保水性及親水膠體的認識;促進了涂料 篩選系統(tǒng)的完善和高效自動清洗篩選技術(shù)的進步;推動了廢涂料回收再用技術(shù)和工藝的開發(fā)研制。刮刀涂 布不能容忍成形和表面性能差的涂布基材，刮刀涂布作

19、業(yè)中條痕和刮斑至今仍是較難解決的問題。盡管如此, 在生產(chǎn)高質(zhì)量的涂布SBS產(chǎn)品中，刮刀涂布仍發(fā)揮著十分重要的作用。涂布SBS產(chǎn)品于60年代初增長速 率最快，每年超過10%，至1996年北美、西歐的年增長率保持在2?0%2?5%。如此高的增長可歸功于涂布 SBS產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高及刮刀涂布技術(shù)的不斷完善和其本身的優(yōu)勢。3?3涂料組成設計涂布SBS底涂料組成時，選用的顏料應賦予涂層一定的微觀粗糙度，顏料粒徑及瓷土和CaCO3的比 例是重要參數(shù)，平均粒徑l?42?0um的粗CaCO3和No?2瓷土是底涂顏料的適宜選擇;顏料的亮度應與 原紙板的相適應;顏料與膠粘劑結(jié)合一起時能形成不至密較開放的結(jié)構(gòu);使

20、底涂層有適宜的孔隙;膠粘劑 的膠粘強度、膠乳粒徑及穩(wěn)定性是選擇的重要依據(jù);親水膠體能賦予涂料良好的流變性和保水性，保證刮刀 涂布的運轉(zhuǎn)適性。推薦的底涂料配方是:2040份粗CaCO3, 6080份No?2瓷土，1416份PVAC或SBR。涂布量810g/m2。底涂料配方的改進 趨勢是增加CaCO3用量。高含量CaCO3配方可提高涂料固含量，減少膠粘劑用量，賦予涂料更好的流變性, 改善涂布機運轉(zhuǎn)適性，改善涂面微觀孔隙度和降低涂料成本。設計面涂料組成時:不需選用高折射率的TiO2顏料，因原紙板亮度高。面涂的主體顏料可以是No?1瓷土, 如需獲得更高涂面亮度，可在面涂料中選用超細aCO3,用量以光澤

21、度不明顯降低為限。也可選用實芯或空芯 型的聚苯乙烯合成顏料進一步提高涂布SBS表面的光澤度，亮度，油墨一凡寧水保持和平滑度。面涂料首 選的膠粘劑通常是PVAC,它有良好的光熱穩(wěn)定性和孔隙性，常與合成顏料并用增加涂面光澤和油墨一凡寧 水保持。酪素膠有時也和合成顏料并用,可防止合成顏料在高溫熱風干燥或光澤壓光時不粘連。 SBR 也是較 常用的面涂料膠粘劑，常與酪素膠或PVAC共用以獲得光澤,凡寧水保持和表面強r度均佳的綜合效果。苯丙 膠乳是很有特性的膠粘劑,其光熱穩(wěn)定性好,膠粘強度高有良好的抗油滲性。苯丙膠乳價格較PVAC和SBR貴,但近年來的用量在持續(xù)增長。推薦的并在許多工廠實際使用 的涂布SB

22、S面涂料配方是:8590份No?1瓷土，510份超細CaCO3, 5份合成顏料，1719份PVAC和 13 份酪素膠。涂布量 810g/m2 。3?4 壓光整飾涂布SBS的壓光整飾主要是為了提高平滑度增加光澤度。近35年來涂布SBS產(chǎn)品已由常規(guī)的高密度級產(chǎn) 品轉(zhuǎn)為低密度級產(chǎn)品。這一轉(zhuǎn)變與壓光技術(shù)的改進相關連,由原來采用的多壓區(qū)硬壓光變?yōu)椴捎密泬簠^(qū)的光 澤壓光，保持了產(chǎn)品良好的松厚度。涂布SBS光澤壓光的生產(chǎn)工藝與前述CUK的相類似。北美和西歐涂布 SBS的生產(chǎn)工藝見表5及表6。結(jié)語CRB, CUK和涂布SBS由于紙板漿料組成不同,因此它們的生產(chǎn)工藝也不盡相同。涂布SBS表面性能好亮 度高，在折

23、疊卡紙的市場已保持了多年的優(yōu)勢。但是，近年來CRB通過原紙板的表面處理,CUK通過提高闊 葉木漿的用量，工藝上優(yōu)化了涂料配方，采用了預涂和多次涂布及整飾技術(shù),使它們和涂布SBS在印刷質(zhì)量和 后加工性能的差距逐步縮小。印刷技術(shù)的發(fā)展和價格因素的影響將使CRB、CUK成為涂布SBS的強勁競 爭對手。不同漿料組成的涂布白板紙，在配漿、抄造工藝和涂布技術(shù)方面,北美和西歐各有異同。北美生產(chǎn)涂布SBS和CUK不用機械漿而摻用少量再生漿，生產(chǎn) CRB時則用100%再生漿;西歐生產(chǎn)涂布SBS時全部用漂白漿，生產(chǎn)CRB有時用漂白漿掛面。西歐的紙板 抄造偏向用多長網(wǎng)成形,北美仍以單長網(wǎng)為主。涂料組成方面，西歐的用

24、CaCO3用量明顯偏高，膠粘劑用量 減 少，并且不用酪素膠因而降低了涂料成本。但最新資料表明在涂料配方的選用上，北美開始趨向歐化。此外， 歐美的涂布SBS生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品都完成了升級換代。所以總體上講，歐美在涂布白板紙生產(chǎn)技術(shù)方面的差 異已逐漸縮小。涂布白板紙是怎樣的生產(chǎn)制造工藝流程？涂布白板紙何為涂布白板紙 涂布白板紙屬于包裝紙板的范疇，它是在原紙板上涂布白色涂料后，經(jīng)整飾加工制成的 加工紙板。其定量一般在 200gm2 以上，厚度在 0.1mm 以上，主要用于單面彩色印刷后 制作包裝盒。涂布白板紙的性能特點涂布白板紙涂布面白度較高，平滑度、油墨吸收性和印刷光澤度都很好，紙板本身又具 有很好的挺度和耐折度，所以既能進行高質(zhì)量的彩色膠印及凹版印刷，又能滿足包裝的要求， 是制作中高檔商品包裝盒的優(yōu)質(zhì)材料。涂布白板紙的類型 涂布白板紙根據(jù)質(zhì)量水平不同分為 A、B、C 三等。選擇時，應考慮到產(chǎn)品類型、規(guī) 格和質(zhì)量等級等幾個方面。A 型白板紙：表面使用漂白化學木漿，芯層和