涂布纸的涂层结构对印刷适性的影响

    涂布纸的结构对于涂布纸的性能起着重要的作用，而涂布纸的性能又对最终的印刷性能有很大的影响。

     纸张涂布的目的就是为了使纸张获得一个较好的外观和良好的印刷适性。涂布可以改进纸张的一些表面强度、白度、平滑度、不透明度、吸墨性等性能，但最终我们所要达到的目的是获得一个较好的印刷适性，使印在纸上的印刷产品的质量达到我们的要求。这些性能与涂层结构都有很大的联系。

     涂层的形成过程很复杂，一般就是计算需要的涂料量，涂抹到原纸上，涂料中的水分向原纸渗透和蒸发，形成三维粒子堆砌结构，再就是干燥阶段，引起涂层变形，然后通过压光进一步压紧涂层。因此，涂层结构中主要的成分就是颜料和胶黏剂以及少量的添加剂。而颜料对涂层的影响是最重要的。

     颜料对涂层结构的影响

     颜料是涂层结构中主要的成分，这里主要指的是白色颜料，它的体积占到涂层结构的70％ 以上。目前国内用的最多的颜料是高岭土、碳酸钙、钛白粉。这些颜料的晶形和粒径分布不同，会使涂层结构有很大的差异。

     1．颜料种类的不同对印刷适性的影响

     高岭土的使用应该是比较广泛的，它有很好的流动性和可操作性，形成涂层的平滑度高，而且它的价格比较实惠，使用效果好，粒子形状为六角片状，可以较好的覆盖原纸表面。但因为其固含量较低且剪切黏度较高，使其用量被限制在20％ 以内。

     煅烧后的高岭土具有一个充满空隙的结构，可得到最佳的光散射能力和不透明度，并能增加涂层的弹性，能赋予涂布纸较高的白度和光泽度，但是它能增加涂层的黏度和硬度，使磨损增加，因此不单独使用。

     无定形碳酸钙的涂层虽然平滑度、光泽度差一些，但亮度高，油墨吸收性好。不规则的粒子形态，还赋予碳酸钙非常好的流变性。适当加工的轻钙则弥补了研磨碳酸钙的一些缺点，具有更高的白度、散射系数和纯度，低的磨耗值和窄的粒度分布，使形成的涂层有细小的微孔结构和高的油墨吸收性，提高涂布纸的松厚度．光泽度和不透明度，改善了印刷适印性。由于碳酸钙粒子的疏松多孔性，涂层结构有较大孔隙率，易产生较开放的涂层表面。

     二氧化钛在白色颜料中具有最高的折射率，在涂料中使用能大幅度提高涂层的遮盖力。

     2．颜料的组合对涂层性能的影响

     适当的颜料组合能够获得最佳的涂层性能因为这些颜料不仅是可共存的，而且可互相作用提高和补充彼此的性能。在实现高性能涂层的最佳颜料组合中，可能所选颜料本身的性能并不是最好的，但作为涂层中的一部分却起着关键作用。细高岭~JJD．,k碳酸钙的配方就是其中一例．尽管细高岭土本身性能不是最佳的，但作为碳酸钙涂料最佳系统中的一部分，细高岭土能提供良好的涂层性能。传统的细粒子高岭土印刷光泽较差，细粒子高岭土单独作为颜料时虽可提高纸页光泽度，但却使△光泽度降低。这是由于这种颜料产生细小微孔的缘故。同样，细的研磨碳酸钙本身光泽和印刷光泽都很低，可是把性能较差的研磨碳酸钙和产生细孔的细粒子高岭土混合使用却能提高△光泽度。两种颜料混合后，以某种形式互相补充形成了性能优越的涂层。特别是窄粒度分布的高岭土和碳酸钙混合，为大范围控制涂层的孔隙尺寸提供了可能。使其获得最佳的孔隙体积，保持涂层平滑和光学性能，同时，达到理想的印刷适性。

     胶黏剂种类对涂层结构的影响

     1．胶黏剂种类对涂层结构的影响

     胶黏剂种类对涂布制纸性能有一定的影响，不同的胶黏剂对涂层有不同的影响，参见表1：

     天然胶黏剂(如淀粉、干酪素等)比合成胶黏剂(胶乳、PVA)产生较开放的涂层表面 较大的涂层空隙体积，使涂布纸的透气度、K&N值较大。PVA和胶乳因成膜性强，与颜料粒子问的相互作用强，形成的涂层空隙体积小，表面封闭，涂布纸的透气度小，K&N值低。与胶乳相比，水溶性胶黏剂(淀粉、干酪素、PVA)产生较粗糙的微观表面、较低的光泽度和较大的K&N值。其印刷光泽度也比胶乳的低。

     2．胶黏剂迁移对涂层结构的影响

     胶黏剂的迁移能够造成涂层内部结构分布的不均匀。迁移可以在两个方向上发生，即向原纸内部迁移和向涂层表面的迁移。施涂和干燥是涂布过程中两个非常重要的阶段，也是胶黏剂发生迁移的两个阶段。而目前对于施涂阶段胶黏剂迁移的报道还不多，结果也有待讨论。干燥过程中．由于涂料和原纸中大量的水分被蒸发．水的移动就使得胶黏剂的迁移受到很大影响。当干燥强烈时．涂层中的水分被迅速蒸发．涂层中的胶黏剂向原纸内部迁移较少。

     涂料表面胶黏剂浓度相对较高．使得涂层的微孔体积减少．微孔变小．印刷光泽度降低。反之．干燥过于温和时胶黏剂向原纸内部迁移较多．涂层表面胶黏剂浓度过低，微孔变大．使得印刷时吸墨性过大，且表面强度低，光泽差。因此．适当地控制胶黏剂迁移是提高纸张表面强度和光泽度的关键。

     3．胶黏剂含量对印刷性能的影响

     胶黏剂含量与涂层白度光泽度关系经研究如图：

     涂料中的助剂对涂层结构的影响

     沉淀碳酸钙等一些颜料粒子较难分散．易产生粒子絮聚。而且由于很多颜料的粒径较小．易受分子作用力等吸引力的影响而二次絮聚。因此．必须使用分散剂并保证分散的效果和稳定性．以避免絮聚的粒子影响涂层结构和纸张的光学性能。许多合成的水溶性聚合物可用作增稠剂．

     通过与颜料的相互作用来提高涂料的保水性能。国外有专家通过对四种聚合增稠剂的研究认为：聚合增稠剂对颜料粒子的吸附力越大，产生的有效增稠作用越大．而吸附作用取决于聚合物的成分和颜料的表面结构。增稠剂对瓷土的吸附力要大于碳酸钙，而且增稠剂的加入能使涂布纸表面更加平滑均一。CMC(羧甲基纤维素)凭借其优良的保水性可以有效地减少胶黏剂的迁移，改善涂层的覆盖性，提高涂层强度．而且可减少涂层的孔隙率．容易产生较松厚和开放的涂层。

     在涂布纸的涂层构成中，每一个方面对与涂布纸的各种性能都会有或多或少的影响．我们要想改进印刷适性，就需要综合考虑颜料、胶黏剂、助剂及涂布方式等方面的因素。在此基础上选择最优的一个组合．使涂布纸满足所要求的印刷性能。