涂料制備課件

第三章涂料的制備涂料是涂布加工紙的重要組成部分，涂料的制備，是涂布紙生產(chǎn)中的一個重要步驟，它對涂料的性質(zhì)和質(zhì)量有直接的影響，并最終關(guān)系到涂布紙的質(zhì)量和涂布操作。近年來，發(fā)達(dá)國家泥漿狀顏料商品的出現(xiàn)引起了涂料制備流程的較大變革。例如，美國涂布紙工廠使用的涂布顏料，70%以上是預(yù)分散的泥漿狀產(chǎn)品。盡管如此，以干狀發(fā)貨的顏料的數(shù)量仍然相當(dāng)大，尤其在我國，基本上是干粉顏料，因此，以下僅討論以干狀顏料制備涂料的方法及有關(guān)問題。涂料制備系統(tǒng)由白料制備、膠粘劑制備、化學(xué)品添加劑制備、涂料混合、供料等工序組成。其中，膠粘劑制備包含施膠壓榨的膠液及涂布機(jī)背面施膠膠液的制備，以方便操作和統(tǒng)一管理（1）白料制備：瓷土或碳酸鈣等白料被從化工品庫吊上來放料進(jìn)入錐底料倉，經(jīng)可計(jì)量的水平喂料螺旋進(jìn)分散槽，高速攪拌分散后放入中間槽，泵送通過顏料篩經(jīng)中間倉再由泵送去貯存。五個25m3的貯存槽可貯存五種不同品種及質(zhì)量的顏料，各自用計(jì)量泵送涂料混合槽。（2）膠粘劑制備：槽車或桶裝的膠乳卸料進(jìn)貯存槽，兩個貯存槽可分別貯存不同性質(zhì)的膠乳，然后用計(jì)量泵送涂料混合槽。其他膠料如淀粉、PVA或CMC通過同一臺熬膠鍋熬制或溶解，然后分別自流進(jìn)兩臺膠粘劑貯存槽，再用四臺計(jì)量泵分別送往施膠壓榨及背涂供料站和涂料混合槽。（3）添加劑制備：

液狀的添加劑卸料至貯存槽，然后用計(jì)量泵添加。粉狀的添加劑，如染料及增白劑，卸料進(jìn)帶攪拌器的溶解槽，加水溶解后用計(jì)量泵送涂料混合槽。第一節(jié)涂料的配方

因?yàn)轭伭贤苛霞夹g(shù)的進(jìn)步，涂料配方成分也越來越合理。通過對可用的顏料、膠粘劑和化學(xué)助劑的廣泛選擇，結(jié)合不同涂布體系的運(yùn)用，可設(shè)計(jì)和拼組出各種紙張涂料配方，從而生產(chǎn)出各種特殊性能要求的涂布紙。確定涂料的配方應(yīng)注意以下三個問題：一）涂料本身的穩(wěn)定性，要求所制備的涂料穩(wěn)定，放置一定時間而不變質(zhì)。二）要滿足涂布作業(yè)的要求，即所制備的涂料既要有適當(dāng)?shù)墓毯?，即所制備的涂料，能在紙面上形成?qiáng)度較高、白度較大、油墨吸收性好的涂層。三）同時還要保證涂層與原紙良好的結(jié)合等。表3-1涂料配方

銅版紙膠印涂布紙凸印涂布紙凹印涂布紙虎皮黃水松紙

作用氣刀氣刀拖刀式刮刀氣刀輥式瓷土70（kg）85（份）80（份）--顏料碳酸鈣-520（80份）(83kg)顏料硫酸鋇20---成分涂布機(jī)-顏料鍛白1010---顏料多磷酸鈉0.450.30.31-分散劑丁苯膠乳67---膠粘劑成分涂布機(jī)紙種氨水2100ml1.8-適量-pH調(diào)節(jié)劑碳酸鈉0.450.1---干酪素溶解氫氧化鈉0.50.3~0.5---干酪素溶解消泡劑適量適量-0.8~1.2--涂布淀粉--適量--膠粘劑防腐劑適量-少量0.2--硬酯酸鋅適量--2-潤滑增光甘油---312.9潤滑劑縮丁醛----14.2防腐劑二丁酯----6.25消泡劑醇溶性樹脂（折干）----18膠粘劑固含量/%3835~4035~4030~3530-第二節(jié)涂料的制備方法

涂料的配比一般是顏料占75%-90%，膠粘劑占10%-25%，因產(chǎn)品的用途、涂料的性質(zhì)及涂布設(shè)備的不同而不同。就涂料的濃度來說，也因涂布機(jī)的型式、涂布速度和涂料的組成而分為低濃、中濃和高濃涂料等。低濃涂料的濃度在30%以下，中濃涂料的濃度為30-50%，適用于氣、刮刀涂布機(jī)等低速涂布機(jī)使用，高速涂布機(jī)適合用高濃度（50%-70%）、低粘度的涂料。圖3-1。涂料的連續(xù)制備工藝流程

一、涂料配制的工藝流程涂料的配制流程，因顏料、膠粘劑和配制量的不同而不同，一般是由顏料的分散、膠粘劑的溶解、添加劑的準(zhǔn)備和涂料混合配制四個步驟組成的。二、顏料分散液的制備

為保證得到性能良好的涂料和生產(chǎn)出滿意的涂布紙，使顏料得到充分分散十分重要。分散顏料有多種方法，無論哪種方法均涉及到添加化學(xué)分散劑和選用能提供足夠的能量輸入以破壞任何在于干狀顏料中的粒子群的混合設(shè)備?；瘜W(xué)分散劑用于增濕顏料粒子（排斥顏料粒子間的空氣），調(diào)節(jié)顏料粒子的表面電荷，防止絮凝，降低粘度。顏料分散液的制備分兩種：一是購入的顏料已按涂布用顏料的要求經(jīng)過了加工，這可以反涂料混合器當(dāng)作分散器，直接制備顏料分散液。另一種情況是購入的顏料未經(jīng)加工，這需要按涂料用顏料的要求在廠內(nèi)先進(jìn)行加工，然后才能用于制備顏料分散液，這是我國較普遍的情況。顏料分散液制備的三個主要步驟：1）合理的進(jìn)行選料；2）確定涂料組成配比；3）確定加料程序和選好設(shè)備。表3-2顏料分散液的配比顏料名稱配比1#（份）配比2#（份）配比3#（份）配比4#（份）配比5#（份）瓷土608585-顏料硫酸鋇25---顏料鈦白--5-5顏料碳酸鈣15151085顏料六偏磷酸鈉1.00.40.8~1.01~2.0分散劑焦磷酸鈉-0.2~0.3--分散劑硬脂酸鹽0.5~2.00.5~2.00.5~2.00.5~2.0潤滑、增光多菌靈0.150.150.150.15防腐劑水66.766.766.7100-固含量/%60606050-注：硬脂酸鹽也可用辛醇、平平加單獨(dú)分散，然后在配料時直接加入涂料中。

攪拌溶解常溫?cái)嚢璺稚嚢璺稚?/p>

攪拌分散

攪拌分散

攪拌分散60～120mm

水+六偏磷酸鈉+硫酸鋇+硬脂酸鹽

+碳酸鈣+瓷土+多菌靈砂磨3～5次（流量6～12kg/min

過濾（100目篩）貯存池（有攪拌器）測固含量等顏料分散液（待用）顏料分散液配制的加料程序如下：圖3-7。Optimixer分散器

圖3-8Deliteur分散器

圖3-9。KadyMill分散器

圖3-10。顏料分散過程

圖3-11。連續(xù)涂料分散過程

三、膠粘劑溶液的制備

1.聚乙烯醇溶液的制備

聚乙烯醇的溶解方法：高聚合度聚乙烯醇溶解先按其要求的濃度將所需冷水放入攪拌器內(nèi)，開動攪拌器，將聚乙烯均勻地加入水中，浸泡5-10min后，用蒸汽加熱。繼續(xù)攪拌升溫至90-98℃，直到全部溶解為止，所需時間約為30-60min。完全溶解后的膠液要立即使用或降溫加助劑。使用前不能停止攪拌，否則膠液表面結(jié)膜，影響質(zhì)量。低聚合度聚乙烯醇的溶解方法在攪拌器中放入冷水，在攪拌下將聚乙烯醇徐徐加入水中，繼續(xù)攪拌至膠質(zhì)團(tuán)粒全部分散后再升溫至70-80℃。直到全部溶解即成。2.涂布淀粉膠液的制備

圖3-12。淀粉間隙糊化系統(tǒng).圖3-13。淀粉連續(xù)糊化系統(tǒng)

聚乙烯醇膠液的粘度與溫度和濃度有直接關(guān)系。在相同溫度下，膠液的粘度隨其濃度的增加而增大；在相同濃度下，膠液的粘度隨溫度的升高而降低。四、涂料的混合

涂料的投料程序：先將顏料分散液加入混合器，開動攪拌器，在高速攪拌下加入消泡劑，并添加膠粘劑溶液、加調(diào)色用色料、加合成膠乳等順序逐次加入混合器中。最后加入水調(diào)整，稀釋到要求的濃度。在充分混合后，經(jīng)180-200目篩過濾，除去雜質(zhì)，即可供涂布使用。制備好的涂料，一般應(yīng)在3-4h內(nèi)用完，不能放置地久，以防其變質(zhì)。圖3-14。涂料混合器第三節(jié)涂料的質(zhì)量指標(biāo)

調(diào)制的涂料應(yīng)有如下三個要求：一、涂料應(yīng)有適當(dāng)?shù)恼扯龋瑥亩羞m當(dāng)?shù)牧鲃有?，以保證涂于紙面上的涂料能很快流平，使涂層均勻而平整；二、涂料要有適當(dāng)?shù)臐B透性，使涂層與原紙有良好結(jié)合，并且還要有能適當(dāng)抑制涂料中膠粘劑的遷移，保證涂層自身結(jié)合強(qiáng)度的特性；三、涂料的穩(wěn)定性要好，沒有泡沫，以利于涂布作業(yè)等。牛頓型流體：即相鄰流層間的剪切速度和所受剪切應(yīng)力的大小成正比。塑性流體：由于懸浮系中粒子的相互作用，可形成能抵御外力作用的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。因此只有當(dāng)剪切應(yīng)力大到超過某一極限時，才能破壞這種內(nèi)部結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生流動，但流動特性仍為線性。假塑性流體：通過原點(diǎn)無屈服點(diǎn)，且隨著剪切力的提高，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不斷破壞，故粘度越來越低。塑性觸變型流體：它有屈服點(diǎn)，當(dāng)流動開始后，流體的粘度隨著其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不斷破壞而降低（稱為表觀粘度）。脹流性流體：這種流體的粘度是隨著剪切應(yīng)力一起增加。其原因?yàn)槎阂皇菐缀涡?yīng)，即在靜止時，懸浮粒子因重力的作用，相互交錯排列，形成緊密的充填狀態(tài)，而外力作用會破壞這種狀態(tài)，使粒子棱角相觸，間隙增大，體積膨脹，運(yùn)動時摩擦加劇，因此粘度增加；二是粒子的凝聚作用，即在流體力學(xué)的剪切力和壓縮力的作用下，粒子產(chǎn)生凝聚，故粘度增加。涂料的流動特性主要由下列因素決定，即涂料固體物的容積、溫度、顏料種類（粒徑、形狀和水化程度等）、膠粘劑的種類及用量、粒子的凝聚程度（與分散劑用量有關(guān)）等。在一般情況下，涂料的固含量高，粘度和屈服點(diǎn)都高。涂料的流變特性取決于所采用的顏料、膠粘劑和助劑的性質(zhì)、用量及它們之間的適應(yīng)性。通常以其他條件不變的情況下，膠粘劑的用量高，涂料的粘度也高；膠粘劑與顏料之間的適應(yīng)性差，涂料的粘度也增高。涂布設(shè)備的型式應(yīng)根據(jù)涂料的流變性而定毛刷涂布機(jī)：應(yīng)采用牛頓型或稍帶脹流型涂料，以便經(jīng)毛刷涂布后，涂料能自動流平，使毛刷痕跡消除。氣刀涂布機(jī)：應(yīng)采用牛