具有低卷曲度的单面涂布纸及其制备方法技术

本发明专利技术涉及具有低卷曲度的单面涂布纸及其制备方法，其包括基层、基层第一表面上的第一涂层和基层第二表面上的第二涂层，所述基层的基重范围介于30gsm～300gsm之间；所述第一涂层包括粘合材料和矿物颗粒，所述第二涂层实质上不含有矿物颗粒且涂覆包括冷水可溶性淀粉、聚乙烯醇和交联剂的涂料；其中，所述聚乙烯醇具有至少为85％的醇解度；其中，所述第一涂层和第二涂层干燥后获得的纸的湿度小于等于5％，并且纸张的端点卷曲因子小于8mm，或者平均卷曲因子小于4mm。本发明专利技术的单层涂布纸在不同的湿度环境下能有效抗卷曲。

【技术实现步骤摘要】
具有低卷曲度的单面涂布纸及其制备方法
本专利技术涉及具有低卷曲度的单面涂布纸及其制备方法。
技术介绍
对造纸的挑战之一在于由于纤维素纸纤维是吸湿材料，能够从潮湿的空气或其他来源吸收水分，从而改变了纸张的物理性能。当纤维吸收水分时，它们倾向于膨胀，或者当它们干燥时，它们倾向于收缩，并且纤维的膨胀或收缩可导致不平衡的应力，这可能不利地影响纸幅的平整度或尺寸稳定性。由于纸幅结构的异质性，初始平坦纸幅由于水分变化的反应可能导致纸张卷曲。卷曲在涂布纸中尤其成为问题，由于纸幅一面上的涂层通常不同于施加到纸幅另一面的涂层(如果有的话)，施加涂层的不均匀导致并放大了纸幅异质性。此外，纸幅中的水分分布可能是不均匀的，例如一侧比另一侧更潮湿，这样多次可能导致从一侧到另一侧的应力差，从而能够使得尺寸稳定的原纸产生卷曲或其它不平整。当干的纸暴露于高湿度空气，例如湿度超过60％，超过70％湿度，超过80％湿度，或超过90％湿度，例如60％至90％湿度，或从65％到95％湿度或从60％至85％湿度的空气中时，卷曲可能尤其成为问题，测试通常在约40％、50％、60％、70％、80％或90％下进行，其中该含量中“约”表示+/-2％的范围。当空气变得非常干燥并且相对湿度RH显著降低到例如20％至35％、或25％至30％、或小于30％、或小于25％、或小于15％时，卷曲也是一个问题。在早期的工作中，我们发现中国生产的产品在运往美国中会产生卷曲不良，问题的部分原因是美国的空气湿度低于中国，特别在冬季。因此，在中国表现良好，如湿度50％RH或更高的纸张在美国更干燥的、更冷的环境中会卷曲不良。实验测试表面，依据传统策略在较低的，如30％RH相对湿度下对纸张涂层进行的调整仍然产生卷曲不良的问题。因此，需要开发一种针对防止卷曲不良改进的方法和抗卷曲的纸张用的涂料。早期的研究表明，不同的湿度水平在实验中需要被考虑到，因为有些情况下，纸张在一定的湿度水平下卷曲良好，而升高或降低湿度水平可能产生卷曲不良。如本文所使用的，当纸在两侧具有一个或多个不同的涂层时，纸的“顶侧”通常是指具有最高成本的涂层一侧，或者在没有明确的成本信息的情况下，具有最高质量的一侧(例如，基于平滑性、可印刷性、光泽度等性能)，并且通常用于打印或对终端的用户可见，而本文所使用的“背面”可以是未涂覆或涂覆有较低成本的涂层，因为相比较与顶面，目的上看不见或看上去不显著。由于纸幅的异质性，纸幅平面相比较纸的顶面和背面之间，也具有显著的情况，纸幅中的水分含量的变化反应可能导致在各个位置向上或向下折皱，从而导致不一致、不均匀、褶皱的情形。许多纸制品，在涂布纸中，包括打印纸、热敏记录纸和压敏记录纸面临尺寸稳定性的挑战。纸幅中的卷曲、褶皱和相关的尺寸稳定性问题可能会干扰造纸机上的纸幅的加工，导致例如增加的纸张断裂或其他问题，并且可能导致成品不可接受，或由于其较差的外观降低了价值，可能较差的打印性能，或者由于变形的纸幅可能不正确地卡住或进给，从而在具有自动进纸的复印机和其它系统中具有较差的性能。过去处理具有卷曲倾向的原纸是一个困难的任务，需要在造纸机操作甚至纸浆准备中进行许多调整。减少卷曲的常规步骤包括：使用较少的长纤维，降低纸浆的精炼度，调节喷射到丝的速度比以降低MD/CD拉伸强度比(MD机器方向，CD交叉方向)，向原纸添加淀粉，控制在压光机或其他位置纸幅的干燥程度，改变干燥器织物张力，调节脱水元件的校准。替换毛毡和网部等。在涂层之前，当原纸看起来尺寸稳定时，处理卷曲的涂布原纸可能是特别具有挑战性的，并且可能会进行各种各样的努力尝试，例如在背面涂覆类似于顶面涂层的涂层(例如，使用颜料等，大大增加了产品的成本)。但是，当原纸在涂覆之前已经具有卷曲问题时，通常的方法是关注于修改原纸和造纸机的操作以减少原纸的卷曲。因此，需要改进配方并改进方法来降低涂布纸幅中的卷曲或其它形式的尺寸不稳定性。
技术实现思路
申请人惊奇地发现，若使用包括冷水可溶性淀粉，交联剂和高水解度的聚乙烯醇所形成背涂涂料，并依一适当范围的涂层干基重配比，可较佳的控制并预防单面涂布纸在不同湿度条件下的卷曲现象。本专利技术揭露了一种具有低卷曲度的单面涂布纸，包括原纸基层、以及涂覆在基层第一表面上的第一涂层和另一表面上的第二涂层；其中，所述基层的基重范围为30gsm～300gsm，所述第一涂层包括粘合材料和矿物颗粒，所述第二涂层实质上不含有矿物颗粒，且由包括冷水可溶性淀粉、交联剂和聚乙烯醇的涂料涂覆而成；所述第一涂层和第二涂层经干燥后湿度小于等于5％，并且纸张的端点卷曲因子小于8mm或是平均卷曲因子小于4mm。所述冷水可溶性淀粉或淀粉衍生物主要是指采用物理或化学的方法，将原淀粉进行变性处理而得到的一种应用时无需加热蒸煮，可在10～30℃的冷水中溶解成糊的变性淀粉，一般具有在40℃和45％固含量下至少为2000里泊的布鲁克费尔德(Brookfield)粘度。所述交联剂可选自乙二醛、改性乙二醛、三聚氰胺甲醛和锆化合物。所述聚乙烯醇具有至少为85％的醇解度，而醇解度介于90～99.9％之间是较佳的。本专利技术一些实施方式中，所述涂料中包括70～95wt％所述冷水可溶性淀粉，1～10wt％所述交联剂和4～29wt％所述聚乙烯醇。本专利技术一些实施方式中，所述第二涂层实质上不含有矿物颗粒是指矿物颗粒低于该涂层干基重的1％。第二涂层的涂料干基重与第一涂层粘合材料的干基重的重量比介于50～200％之间，所述第二涂层中冷水可溶性淀粉的干基重与第一涂层中粘合材料干基重的重量比介于10～180％之间本专利技术一些实施方式中，在所述第一涂层上有至少一层光油，其中第二涂层的涂料干基重与第一涂层中粘合材料加上光油层的干基重的重量比介于50～160％之间。本专利技术的另一个方面提供了上述单面涂布纸的制备方法，包括，(a)选用基重范围为30gsm～300gsm的基层；(b)在基层的第一表面上涂覆包括粘合材料和矿物颗粒的浆料，形成第一涂层；(c)在基层第二表面上涂覆包括冷水可溶性淀粉、交联剂和聚乙烯醇混合形成的涂料，形成第二涂层。本专利技术一些实施方式中，第二涂层的涂料是直接将所述冷水可溶性淀粉在温度10～30℃的水中搅拌调制成淀粉糊状物，再加入所述聚乙烯醇，然后再加入所述交联剂。本专利技术一些实施方式中，所述涂料调制完成后，需先稀释到固含量5～30％再进行涂覆。本专利技术一些实施方式中，所述第一涂层上涂覆有至少一层光油，其中第二涂层的涂料干基重与第一涂层中粘合材料加上光油层的干基重的重量比介于50～200％之间。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实例。附图说明为了理解本专利技术并且观察如何实际操作，现在将通过参考附图的非限制性实施例来描述实施方式。图1是采用片状颗粒颜料18的C1S纸10的横截面，在基底12上部基于矿物基的第一涂层14，在所述基板12的下侧有无矿物颗粒的涂层16。在所述含矿物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有低卷曲度的单面涂布纸，包括基层、基层第一表面上的第一涂层和基层第二表面上的第二涂层，其特征在于：/n所述基层的基重范围介于30gsm～300gsm之间；/n所述第一涂层包括粘合材料和矿物颗粒，所述第二涂层实质上不含有矿物颗粒，且由包括冷水可溶性淀粉、聚乙烯醇和交联剂的涂料涂覆而成；/n其中，所述聚乙烯醇具有至少为85％的醇解度；/n其中，所述第一涂层和第二涂层经干燥后的湿度小于等于5％，并且纸张的端点卷曲因子小于8mm。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有低卷曲度的单面涂布纸，包括基层、基层第一表面上的第一涂层和基层第二表面上的第二涂层，其特征在于：
所述基层的基重范围介于30gsm～300gsm之间；
所述第一涂层包括粘合材料和矿物颗粒，所述第二涂层实质上不含有矿物颗粒，且由包括冷水可溶性淀粉、聚乙烯醇和交联剂的涂料涂覆而成；
其中，所述聚乙烯醇具有至少为85％的醇解度；
其中，所述第一涂层和第二涂层经干燥后的湿度小于等于5％，并且纸张的端点卷曲因子小于8mm。


2.按权利要求1所述的单面涂布纸，其特征在于，所述涂料包括70～95wt％的所述冷水可溶性淀粉，4～29wt％的所述聚乙烯醇和1～10wt％的所述交联剂。


3.按权利要求1所述的单面涂布纸，其特征在于，所述冷水可溶性淀粉包括玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、豌豆淀粉、绿豆淀粉、橡子淀粉和芭蕉芋淀粉中的一种或多种，以及所述各种淀粉的衍生物。


4.按权利要求1所述的单面涂布纸，其特征在于，所述交联剂包括甲醛、乙二醛、戊二醛、丁二醛、双醛淀粉、双醛纤维素、三聚氰胺甲醛树脂、京尼平、环氧氯丙烷、硼砂、氨基树脂、环酰胺、羧酸锆和丙酸锆中的一种或多种。


5.按权利要求1所述的单面涂布纸，其特征在于，所述纸张的平均卷曲因子小于4mm。


6.按权利要求1所述的单面涂布纸，其特征在于，所述第二涂层的涂料干基重与第一涂层粘合材料的干基重的重量比介于50～200％之间。


7.按权利要求1所述的单面涂布纸，其特征在于，所述第二涂层中冷水可溶性淀粉的...

【专利技术属性】
技术研发人员：玛莎·帕特里克·怀尔德，朱叶峰，陶卫峰，吴国泉，
申请(专利权)人：金光纸业中国投资有限公司，金东纸业江苏股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31