[发明专利]通过膜涂布来涂布纸张的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及纸张涂布领域，更具体地，涉及提供具有至少一层颜料的纸张的设备和方法，其利用膜涂布以得到适印性良好的表面。本发明还涉及一种涂布纸张，该涂布纸张包括纸张以及在该纸张上的一定量的纸张涂布组合物，在所述纸张涂布组合物中，水已经被减少或去除。

背景技术

涂布纸张的表面特性在纸张和印刷质量中发挥着重要的作用。如今，纸张产品必须被设计有最佳的表面性质以符合日益增加的性能需求。包括更大和更快的机器的技术进步需要更成本有效且环境友好的涂布方法和产品。

现行的涂布过程通常包括两个步骤：(i)将涂布介质(也被称为“涂布组合物”)涂覆在纸张或板上，该涂布介质含有颜料和粘合剂，以及(ii)将该涂布介质计量为所需的质量(或涂布重量)。如果在涂覆后，直接在纸张上完成计量，该过程被称为直接涂布或(槽式)刮刀涂布。然而，如果在将涂布介质转移到纸张或板之前，完成计量，则该过程被称为间接涂布或膜涂布。本发明仅仅涉及用于间接涂布/膜涂布的设备和方法。

在通过膜涂布来涂布纸张中，涂料的高固体含量是有益的(Glittenberg D.,Filmpressenstreichen–Was kann man von  erwarten.Wochenblatt für Papierfabrikation,2009,(18-19),p.:856-862)。通过用于制备涂布组合物的成分的干固体量来确定涂布组合物的最大固体量。膜涂布机上的涂布组合物的最大固体含量受限于能够制备的淀粉溶液的最大固体量、淀粉溶液的稳定性以及涂布组合物的流变性。

在利用膜涂布机涂覆期间，涂布层的固定对于运行能力也是重要的。在膜涂布过程期间中的固定受涂布组合物的保水性能的影响：一方面，如果保水性太低，涂布膜在涂覆期间将干式运行；另一方面，如果保水性太高，湿膜层将太厚而导致雾化。这就需要涂布组合物的平衡的保水性，该保水性可通过粘合剂体系，特别是淀粉粘合剂来强烈地确定。本领域技术人员已知的是：在涂布组合物的制备中使用淀粉将增加涂布组合物的保水性，尤其是在干固体量高时，从而减缓了固定速度并且产生更多的雾化。由于尤其当施加大于50％淀粉作为粘合剂时，增加速度，显著地增加了雾化。已经加入特定研发的合成聚合物来降低雾化趋势(Glittenberg D.,Becker A.,Voigt A.,Kramm A.,Van den Abbeele H.Elimination of Misting during high speed metered size press coating of starch containing coating colours with a new hyper-branched polymer,Professional paper making 2006,2,p.:50-55)。然而，这些聚合物的缺点是它们是油类合成物并且增加了涂布组合物的成本的事实。

为了得到用于膜涂布操作的干固体量高的涂料，需要具有干固体量高的淀粉溶液。淀粉溶液的最大固体量很大程度上由淀粉的来源确定。在膜涂布涂覆中，部分解聚的淀粉被用作涂布粘合剂。用于淀粉的传统的解聚方法是利用α-淀粉酶的氧化、糊精化(dextrination)或酶转化。在酶转化过程中，在溶解过程中利用α-淀粉酶降解天然淀粉的淀粉浆料。由于溶解期间浆料浓度和高的峰值粘度，最大固体含量被限制为30％至35％。此外，酶降解淀粉的淀粉溶液能够容易地表现出凝沉，并且因此更不适用于涂布应用。氧化淀粉和糊精是煮食淀粉。这些类型的淀粉可被溶解至35％至45％的最大干固体量。在该情况下，能够得到具有干固体量较高的涂布组合物。此外，这些类型的淀粉粘性更加稳定，并且因此通常适用于作为膜涂布机的着色涂布应用中的粘合剂。通过淀粉浆料浓度来确定最大干固体量，在淀粉浆料中，产品在溶解前可能是悬浮的。通常来说，对于马铃薯淀粉，最大干固体量高达40％，并且对于谷类淀粉，最大干固体量高达45％。然而，这些类型的淀粉在间歇蒸煮或喷射蒸煮过程中溶解。通常，使用新鲜蒸汽来蒸煮淀粉溶液，该新鲜蒸汽引入冷凝水，而冷凝水由于其将最终淀粉溶液的最大干固体量降低3％至4％而是有害的。由于a)淀粉溶液过多地稀释了涂布组合物，从而导致低的干固体量并且因此增加了雾化，以及b)当粘结剂组合物中的淀粉的质量增加时，由于增加了蠕变性，导致涂布重量和雾化过高，从而产生运行能力的问题，所以可被用作粘合剂的蒸煮变性淀粉的量是受限的。