CN103147350B - 纸张及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种纸张，其纸张纤维细胞内含有干强剂，该干强剂为纳米级别的多糖或者分子量小于1000的多糖分解产物，其中纸张中干强剂的质量为纸张纤维绝干质量的0.01%-4%。本发明还提供上述纸张的制备方法。本发明利用小分子的干强剂进入到纤维细胞内部，对纤维细胞壁起到支撑作用，从而有效增加纤维的成纸强度；该干强剂不会对柔软剂的功效产生任何影响，克服了现有技术中强度与柔软度之间的相互抑制作用，从而可保证纸张强度的同时使纸张具有良好的柔软度。

Description

纸张及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种纸张及其制备方法。

背景技术

随着生活水平的不断提高，人们对生活用纸的质量要求也逐步提高。人们希望面巾纸、厨房用纸、擦手纸等具有良好的柔软性能，这样可以给予皮肤舒适的感觉，同时人们又希望此类纸巾具有一定的强度，以达到期望的使用目的。但是，对于用植物纤维制成的纸巾，强度和柔软度往往成反比关系，即强度增大意味着柔软度会降低；而柔软度提升时强度就会减小。目前业内人士已经提出了不少方法来解决该问题，解决方法主要是通过在造纸湿端添加干强剂和柔软剂，通过调控两种化药的不同配比和用量来做成不同抗张强度和柔软度的薄页纸。

目前干强剂通常采用聚丙烯酰胺树脂、羧甲基纤维树脂、淀粉类，而柔软剂通常采用阳离子季铵盐类树脂。干强剂是通过与纤维表面的羟基反应来达到增加强度效果的，较常使用的干强剂是阳离子型的，有时也会使用非离子型的。若干强剂是阳离子型的，则干强剂会与带负电荷的纤维发生电荷吸附作用，而柔软剂也主要是靠其分子链上的正电荷与纤维上的负电荷发生电荷吸附作用，由于柔软剂分子的结构是长链状，故而会对纤维之间以及纤维与干强剂之间的氢键结合起到阻隔的作用，这样就使得纤维之间或纤维与干强剂之间的氢键结合力减弱，所以柔软剂既相当于是氢键结合的抑制剂，同时又是纤维之间的解键剂。也就是说如果采用阳离子型的干强剂，那么其会和柔软剂相互竞争来与植物纤维结合。竞争的结果也许是两者都不能与植物纤维很好的结合，使得纸张的强度与柔软度两个指标均达不到要求。而如果干强剂是非离子型的，虽然它与柔软剂对纤维的吸附作用不会形成竞争，也就是说对于柔软性的影响不大，但是非离子型的干强剂提升强度的效果却远远没有阳离子型干强剂效果好。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种纸张，该纸张中含有的增加强度的物质不会与柔软剂相互抑制。

另外，还有必要提供一种制备上述纸张的方法。

一种纸张，其纸张纤维细胞内含有干强剂，该干强剂为纳米级别的多糖或者分子量小于1000的多糖分解产物，其中纸张中干强剂的质量为纸张纤维绝干质量的0.01%-4%。

一种纸张的制备方法，其包括如下步骤：

将经过制浆处理后的浆料或桨板配成纤维悬浮液；

向该纤维悬浮液中添加干强剂，该干强剂为纳米级别的多糖或者分子量小于1000的多糖分解产物，搅拌混合使干强剂分子进入浆料纤维细胞内部，该干强剂的添加量为浆料纤维绝干质量的0.01%-4%；

将以上添加了干强剂的纤维悬浮液成型制得纸张。

本发明的纸张的制备方法利用小分子的干强剂进入到纤维细胞内部，对纤维细胞壁起到支撑作用，从而有效增加纤维的成纸强度；该干强剂不会对柔软剂的功效产生任何影响，克服了现有技术中强度与柔软度之间的相互抑制作用，从而可保证纸张强度的同时使纸张具有良好的柔软度。

具体实施方式

一种纸张的制备方法，其包括如下步骤：

（1）将经过制浆处理后的浆料或桨板配成一定浓度的纤维悬浮液，该纤维悬浮液中纤维的质量百分浓度为5%-15%。

（2）向该纤维悬浮液中添加干强剂，该干强剂为纳米级别的多糖或者分子量小于1000的多糖分解产物，搅拌混合一定时间使糖分子进入浆料纤维细胞内部。干强剂的添加量为浆料纤维绝干质量的0.01%-4%，优选为浆料纤维绝干质量的0.1%-1%。该干强剂可以是植物纤维、淀粉或者壳聚糖通过物理方法切割打磨后的细小颗粒，如纳米级别的纤维、淀粉、壳聚糖等。该干强剂（分子量小于1000的多糖分解产物）也可以是植物纤维或者淀粉通过化学或者生物方法完全水解后的葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、果糖，也可以是部分分解产物，只要分子量小于1000（一般不超过5个糖苷键）即可。

由于植物细胞壁具有全透性，即植物细胞壁可允许离子、不超过5个糖苷键的低分子量糖分子和低分子量的蛋白质透过，而这些小分子主要是通过胞间连丝（贯穿细胞壁沟通相邻细胞的细胞质连线）进入到细胞壁内部的，成熟植物细胞的胞间连丝的直径一般为40-60nm左右，可以允许1000道尔顿(原子质量单位，碳12原子质量的1/12)以下的物质通过。本发明利用这一点将不超过5个糖苷键的糖分子通过胞间连丝运输到细胞壁内部。同时，有些物质分子量虽然大于1000，如纳米级别的淀粉、植物纤维、壳聚糖等，但是由于其分子粒径微小，小于胞间连丝的直径，也是可以通过胞间连丝进入细胞壁内部。由于植物细胞壁的主要成分是纤维素，纤维素是一种大分子的多糖，与本发明中进入到细胞壁内部的糖分子具有生物相容性，所以糖分子可以保留在植物细胞壁的内部。且由于植物细胞壁上的纤维呈网状结构分布，而且是多层网络相互重叠缠绕，所以外来加入的糖分子进入到细胞壁内部将很难从细胞壁里面再转移出来。

只要是细胞内部有空间，那么外部的这些小粒径的物质都是可以进入到细胞内部的。本发明中的搅拌是为了帮助这些细小的颗粒找到胞间连丝进入细胞内部。

（3）当上步骤使用的为纳米级别的淀粉颗粒时，优选可在淀粉颗粒通过胞间连丝进入到纤维细胞内部后进行升温处理，温度升高至淀粉的糊化温度。这样在细胞壁内部的淀粉会发生糊化，使得细胞内部的粘度急剧上升，同时淀粉会紧紧地粘在细胞壁内表面，对纤维细胞壁起到更强的支撑作用。该步骤能够更大程度地增加单个纤维细胞的强度。如果进行了此步骤，需要对此步骤处理后的浆料进行冷却处理，需要将其冷却到45℃以下然后才能进行后续步骤。此升温糊化和冷却的步骤为非必要步骤。

（4）优选的，还可以在干强剂进入浆料纤维细胞内部后向上述添加有干强剂的纤维悬浮液中添加大分子物质。该大分子物质具体可为聚丙烯酰胺、环氧氯丙烷、聚酰胺-表氯醇树酯、或双醛淀粉，优选为聚丙烯酰胺。该大分子物质的添加量为浆料纤维绝干质量的0.001%-0.1%，优选为浆料纤维绝干质量的0.01%-0.03%。

该大分子物质能够与细胞壁的羟基发生交联反应，从而本身缠绕在纤维细胞壁表面，从而使得细胞壁上的网状孔径变小，从而更加确保进入到植物细胞壁内部的小分子干强剂不再跑到细胞壁外。

此步骤亦为非必要步骤，可选择性进行或不进行。

（5）在干强剂进入浆料纤维细胞内部后，向上述添加有干强剂的纤维悬浮液中添加柔软剂，搅拌混合均匀。该柔软剂可为常规柔软剂，优选采用阳离子季铵盐类。柔软剂的添加量为常规添加量。

阳离子季铵盐类柔软剂通过电荷吸附作用与纤维结合在一起。由于在处理纸张强度时主要是利用了植物细胞壁内部的空间，没有利用植物纤维上的负电荷，所以植物纤维上的负电荷可以很好地与柔软剂结合，这样便可以提升植物纤维上电荷的利用率，也可较大大程度地提升纸张的柔软度。

（6）柔软剂添加结束后纤维悬浮液的浓度需要调整到0.01%-1.5%之间（抄造浓度），然后将以上纤维悬浮液成型制得本发明的纸张。具体的，可以通过通常的成型网脱水成型，压榨，烘干等常规步骤来成型得到本发明的纸张。

一种纸张，该纸张纤维的细胞内部含有干强剂，该干强剂为纳米级别的多糖或者分子量小于1000的多糖分解产物，其中纸张中干强剂的质量为纸张纤维绝干质量的0.01%-4%，优选为纸张纤维绝干质量的0.1%-1%。

该纸张中还可含有大分子物质，该大分子物质具体可为聚丙烯酰胺、环氧氯丙烷、聚酰胺-表氯醇树酯、或双醛淀粉，优选为聚丙烯酰胺。该大分子物质的添加量为纸张纤维绝干质量的0.001%-0.1%，优选为纸张纤维绝干质量的0.01%-0.03%。

该纸张中还可含有阳离子季铵盐类柔软剂。该纸张具有较高的强度和柔软度，纸张的几何平均拉力（GMT）达到1.2-2.2N.m/g，柔软度HF值（handfeel）达到50-90。

本发明的纸张的制备方法利用特殊的干强剂（纳米级别的多糖或者分子量小于1000的多糖分解产物）进入到纤维细胞内部，对纤维细胞壁起到支撑作用，从而有效增加纤维的成纸强度；该干强剂不会对柔软剂的功效产生任何影响，克服了现有技术中强度与柔软度之间的相互抑制作用，从而在保证纸张强度的同时使纸张具有良好的柔软度。此外，该方法不会造成化药的浪费，减少了对白水系统的污染。

本发明的纸巾不但具有很好的抗张强度，良好的柔软性能，同时由于在纤维细胞壁内部增加了多糖，多糖分子上含有很多羟基，所以本发明的纸张还具有良好的吸水性能。

下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

在质量浓度为5%的纤维悬浮液中加入纳米级别的淀粉颗粒，淀粉添加量为纤维绝干质量的0.5%，充分搅拌使得纳米级别的淀粉颗粒与纤维混合均匀，然后将温度调节至57℃，并维持2min，注意过程中需要不断搅拌，以此来保证受热均匀。等纤维细胞内部的纳米级别的淀粉完全糊化后，将浆料冷却至45℃。然后加入一定量水，并加入阳离子季铵盐，阳离子季铵盐的用量为纤维绝干质量的0.03%，充分搅拌使得阳离子季铵盐与纤维混合均匀，最后再加入一定量水，使得最终纤维悬浮液的质量浓度为0.5%。然后将以上纤维悬浮液通过双层头箱和成型网脱水成型，压榨，烘干，即可得到本发明的双层薄页纸，该薄页纸的基重为18g/m²，GMT值为1.5N.m/g，柔软度HF值为65。

实施例2

在质量浓度为5%的纤维悬浮液中加入纳米级别的植物纤维，植物纤维添加量为纤维绝干质量的0.02%，充分搅拌使得纳米级别的植物纤维颗粒与纤维混合均匀，然后将温度调节至57℃，并维持2min，注意过程中需要不断搅拌，以此来保证受热均匀。然后加入相对于纤维绝干质量0.02%的聚丙烯酰胺树脂，并搅拌均匀。然后加入一定量水，并加入阳离子季铵盐，阳离子季铵盐的用量为纤维绝干质量的2%，充分搅拌使得阳离子季铵盐与纤维混合均匀，最后再加入一定量水，使得最终纤维悬浮液的质量浓度为0.5%。然后将以上纤维悬浮液通过双层头箱和成型网脱水成型，压榨，烘干，即可得到本发明的双层薄页纸，该薄页纸的基重为18g/m²，GMT值为1.4N.m/g，柔软度HF值为75。

实施例3

在质量浓度为5%的纤维悬浮液中加入纳米级别的壳聚糖，壳聚糖添加量为纤维绝干质量的3.9%，充分搅拌使得纳米级别的壳聚糖颗粒与纤维混合均匀，然后将温度调节至57℃，并维持2min，注意过程中需要不断搅拌，以此来保证受热均匀。然后加入一定量水，并加入阳离子季铵盐，阳离子季铵盐的用量为纤维绝干质量的0.5%，充分搅拌使得阳离子季铵盐与纤维混合均匀，最后再加入一定量水，使得最终纤维悬浮液的质量浓度为0.5%。然后将以上纤维悬浮液通过双层头箱和成型网脱水成型，压榨，烘干，即可得到本发明的双层薄页纸，该薄页纸的基重为18g/m²，GMT值为1.7N.m/g，柔软度HF值为70。

另外，本领域技术人员还可在本发明权利要求公开的范围和精神内做其它形式和细节上的各种修改、添加和替换。当然，这些依据本发明精神所做的各种修改、添加和替换等变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种纸张，其特征在于：该纸张的纤维细胞内含有干强剂，该干强剂为淀粉或者壳聚糖通过物理方法切割打磨后的纳米级别的颗粒，其中纸张中干强剂的质量为纸张纤维绝干质量的0.01％-4％，该纸张中还含有阳离子季铵盐类柔软剂。

2.如权利要求1所述的纸张，其特征在于：干强剂的质量为纸张纤维绝干质量的0.1％-1％。

3.如权利要求1所述的纸张，其特征在于：该纸张中还含有大分子物质，该大分子物质为聚丙烯酰胺、环氧氯丙烷、聚酰胺-表氯醇树酯或双醛淀粉。

4.如权利要求3所述的纸张，其特征在于：该大分子物质的质量为纸张纤维绝干质量的0.001％-0.1％。

5.如权利要求4所述的纸张，其特征在于：该大分子物质的质量为纸张纤维绝干质量的0.01％-0.03％。

6.一种纸张的制备方法，其包括如下步骤：

将经过制浆处理后的浆料或桨板配成纤维悬浮液；

向该纤维悬浮液中添加干强剂，该干强剂为淀粉或者壳聚糖通过物理方法切割打磨后的纳米级别的颗粒，搅拌混合使干强剂分子进入浆料纤维细胞内部，该干强剂的添加量为浆料纤维绝干质量的0.01％-4％；

将以上添加了干强剂的纤维悬浮液成型制得纸张；

该方法还包括在纤维悬浮液脱水成型前向上述添加有干强剂的纤维悬浮液中添加阳离子季铵盐类柔软剂。

7.如权利要求6所述的纸张的制备方法，其特征在于：该干强剂为纳米级别的淀粉颗粒时，在淀粉颗粒进入到纤维细胞内部后需进行升温处理，温度升高至淀粉的糊化温度；然后冷却到45℃以下。

8.如权利要求6所述的纸张的制备方法，其特征在于：该干强剂的添加量为浆料纤维绝干质量的0.1％-1％。

9.如权利要求6所述的纸张的制备方法，其特征在于：该方法还包括在向上述添加有干强剂的纤维悬浮液中添加大分子物质，该大分子物质为聚丙烯酰胺、环氧氯丙烷、聚酰胺-表氯醇树酯或双醛淀粉，该大分子物质的添加量为浆料纤维绝干质量的0.001％-0.1％。

10.如权利要求9所述的纸张的制备方法，其特征在于：该大分子物质的添加量为浆料纤维绝干质量的0.01％-0.03％。

11.如权利要求6所述的纸张的制备方法，其特征在于：纤维悬浮液的浓度需要调整到0.01％-1.5％之间再进行脱水成型。

12.如权利要求6所述的纸张的制备方法，其特征在于：该纤维悬浮液中纤维的质量百分浓度为5％-15％。