CN106906696A - 一种光触媒轻型印刷纸及其制造方法 - Google Patents

一种光触媒轻型印刷纸及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光触媒轻型印刷纸的制造方法，是以轻型印刷纸作为原纸，采用锐钛型TiO2分散液作为光触媒对原纸正面进行喷涂；然后使用干燥机对喷涂后的纸进行干燥，干燥温度为90～100℃。本发明的光触媒通过喷涂的方式附着于原纸的表面，避免了现有做法中胶粘剂阻碍光触媒的问题，可以最大程度释放光触媒的功效，一方面在印刷过程中，分解排放到空气中的VOC，另一方面，原纸在印刷成书后，书页表面的光触媒可以发挥抗菌效果，细菌减少率高，降低了疾病的传播率。

Description

一种光触媒轻型印刷纸及其制造方法
技术领域
本发明涉及造纸技术领域，尤其涉及一种轻型印刷纸。
背景技术
近20年来印刷技术突飞猛进，目前传统印刷与数字印刷并存，正逐步进入数字印刷的新时代。目前在我国丝网印刷、凹版印刷等印刷过程中大量使用的溶剂型油墨，含有50％-60％的挥发性组分，印品干燥时，油墨所散发出来的挥发性组分的总含量为70％-80％。胶印过程中的酒精润版液也会排放有机挥发物；在各种印刷过程中的“飞墨”现象困扰了整个印刷过程。这是因为印刷机在高速转动时，墨辊间的墨膜被分裂、拉长，产生断片，在油墨的表面张力的作用下，这些断片收缩，形成众多球状的细小墨滴散落在空气中，即所谓的飞墨现象，对环境造成不利。欧美国家于90年代前后通过了与环保有关的挥发性有机溶剂(VOC)法律。(1)在作业车间外不应存在有溶剂的气味。(2)在作业车间内挥发性物质的浓度必须低于：VOC 50mg/m3，CO 100mg/m3,NO 100mg/m3。
我国新闻出版总署和环境保护部发布《绿色印刷手册》，《关于实施绿色印刷的公告》，公告明确了实施绿色印刷的指导思想、范围目标、组织管理、绿色印刷标准、绿色印刷认证、工作安排及配套保障措施等，对推进绿色印刷。
印刷品是由印刷油墨印出来的，印刷油墨中含有一种叫多氯联苯的物质，这种物质对人体有一定的危害，而且一般不会被氧化分解。旧的书报还因为经过许多人翻阅，会沾上各种病菌，病毒和寄生虫卵。
研制一种印刷品，它本身可以抗菌、杀菌，可以分解在印刷生产过程中排放到空气中的VOC，对印刷企业而言不仅可以改善工作环境，给印刷企业带来清新健康空气；对印刷品来说，不但可以承载知识，也可增加保存期，减少传播过程中带来的不卫生因素。
光触媒TiO2,受太阳光或灯光照射后可产生电子,空穴对,使其周围的氧气和水分子转化成极具活性的氢氧自由基(.OH-)和活性氧(.O2-)因而具有很强的氧化还原能力。它可氧化分解各种有机化合物和部分无机物,国外试验数据证明TiO2光触媒可以在24h内将金黄葡萄球菌和大肠杆菌全部杀死,并能在短时间内完全分解苯、甲醛、氨气等有害物质。TiO2作为催化剂本身并不直接参加反应,而且无毒无害，所以在理论上其杀菌功能具有永久性。经美国FDA认证的TiO2使用非常安全,可作为食品、药品添加剂,且TiO2光触媒杀菌能力强,是毒性大、耐热性差的有机类抗菌剂的理想替代品,越来越广泛重视。几年前日、韩、美已将光触媒已将光触媒技术转化成产品，我国近年来也有将光触媒技术应用到室内家具及墙体表面，另外用于油漆中，清华大学将光触媒涂于汽车内壁，起到杀菌的作用。
我们参与的团队也研究过光触媒涂布食品包装纸，我们试制的光触媒抗菌食品包装纸是通过涂布的工艺使TiO2纳米粉体附着在包装纸表面,从而使纸具有抗菌性,用于食品包装。
发明内容
本发明的目的在于研发一种纸品，它本身可以抗菌、杀菌还可以分解在印刷生产过程中排放到空气中的VOC，改善印刷企业的工作环境。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种光触媒轻型印刷纸的制造方法，其包括以下步骤：
以轻型印刷纸作为原纸，采用锐钛型TiO2分散液作为光触媒对原纸正面进行喷涂；
使用干燥机对喷涂后的纸进行干燥，干燥温度为90～100℃。
所述干燥机为照片上光干燥机，干燥机的干燥毛布选用透气度在8000-12000mL/min·cm2的干毯，速度为3分钟转一圈，调节好毛布的张力为10N/cm，保证纸张干燥后的松厚度在1.3cm3/g,纸张表面强度大于1.5m/s。
在光触媒喷涂前，在原纸背面喷涂雾化水，喷涂量为1.5g/m2。
所述轻型印刷纸的定量为60～100g/m2。
更优选地，所述轻型印刷纸的定量为80g/m2。
优选地，所述轻型印刷纸所采用的原料配比为：针叶木浆占15～35％，打浆度为18～20°SR；CTMP浆占45～65％，打浆度为18～20°SR；阔叶木浆占15～25％，打浆度为30°SR。
所述光触媒使用的是水溶性纳米TiO2分散液。
光触媒涂布量为2.0g/m2～3.0g/m2。
一种使用如上述的方法所制造的光触媒轻型印刷纸。
本发明所使用的是轻型纸，即轻型印刷纸，其质感和松厚度好，具有良好的吸水性，因此在喷唋光触媒后尺寸形稳性好，适合用于印刷纸。光触媒通过喷涂的方式附着于原纸的表面，避免了现有做法中胶粘剂阻碍光触媒的问题，可以最大程度释放光触媒的功效，一方面在印刷过程中，分解排放到空气中的VOC，另一方面，原纸在印刷成书后，书页表面的光触媒可以发挥抗菌效果，细菌减少率高，降低了疾病的传播率。
具体实施方式
本发明的工艺流程是先以轻型印刷纸作为原纸，采用锐钛型TiO2分散液作为光触媒对原纸正面进行喷涂；然后再使用干燥机对喷涂后的纸进行干燥，干燥温度为90～100℃。最后再将纸送到速印机上试印，再进行抗菌性能测定。
市面上目前轻型纸品种主要有60g/m2,70g/m2,80g/m2,100g/m2,共4种，本发明优选的是含有CMTP纸浆所制造的80g/m2轻型印刷纸。其主要原料配比为：针叶木浆占15～35％，优选30％，打浆度为18～20°SR；CTMP浆占45～65％，优选在50％以上，打浆度为18～20°SR；阔叶木浆占15～25％，优选20％，打浆度为30°SR。制造方法采用现有的长网纸机抄造方法即可，在此不作赘述。上述含CTMP纸浆所制造的轻型印刷纸可以采用如弘东纸业所生产的80g/m2高白轻型印刷纸，该高白轻型印刷纸的纸张厚度比同克重双胶纸高20％--30％。
以上述含有CMTP纸浆制造的轻型印刷纸作为试样C，不含有CMTP纸浆制造的80g/m2高白轻型印刷纸作为试样A及试样B，进行光触媒的喷涂。
涂抹操作中发现试样C比较松厚，涂布时与涂料吸附比较好，喷涂一次可达到要求的涂布量。而其他品种吸附性不佳，要喷涂2次及以上才能达到要求的涂布量2.5g/m2。而喷涂多次会纸张过湿，纸张强度下降，纸张易破；干燥2次以上会产生折皱，变形，不利于印刷。
TiO 2主要有三种晶型:金红石型(Rutile)、锐钛矿型(An-atase)和板钛矿型(Brookite),用来作为光触媒材料的TiO2多为锐钛矿型结晶或锐钛矿与金红石的混合结晶,其中锐钛矿型是最常使用的光触媒,其活性也最强。
我们在市场上选了3种光触媒，按莫氏硬度10分制标度，TiO2锐钛矿型硬度为5.5-6.0，在涂布过程中为了避免对纸张及设备磨损，采用锐钛矿型它活性强，杀菌功能比较好。从试验结构来看，锐钛矿型的水溶性纳米TiO2分散液效果最好。
涂布量不同，效果不同，成本不同。从试验结果看，涂布量为2.0-3.0g/m2，尤其是2.5g/m2时效果最好，且涂布成本合理。表2为光触媒样品及其成分表：
表2
如果选择需要添加胶粘剂的涂布方式加工，则光触媒被锁在胶粘剂之下，阻碍光触媒发挥效用。本发明采用喷涂方式，可以最大程度释放光触媒的功效。如果张纸在喷涂过程中有褶皱，会引起后续印刷的质量，因此在涂布前先将纸张进行水份平衡处理，在背面喷涂雾化的水，然后光触媒正面喷涂，消除正反水份差，使纸张更加平整。
干燥过程是关键，如果烘干过程，水份过干，纸张会发脆，失去纸张的强度，如果压力太大，纸张的松厚度下降，降低纸张的吸墨性，影响印刷质量。干燥机使用的是67型照片上光干燥机，将干燥温度调节到95℃左右，选择比较柔软的干燥毛布，它属于高透气度的干毯，透气度在10000mL/min·cm2的干毯,速度太快，纸张不干，速度太慢纸张过度干燥，速度调至每3分钟转一圈，效果理想，调节好毛布张力10N/cm，保证纸的松厚度在1.3cm3/g,纸张表面强度大于1.5m/s。
纸张制成后使用速印机进行单色黑色印刷，一般印刷品质量可分为定性质量标准和定量质量标准，这次小试定性地分析了印品质量，墨色表面深浅均匀一致，墨层具有一定的光泽，文字不缺笔断道，纸张外观无油迹，空白部分没脏墨。
抗菌纸抗菌性能的测试方法为AATCC 100-1999《织物材料中抗菌整理剂的评定》,送检，测试条件为日光灯照24h,日光灯功率为6W,光照距离25cm。测试微生物为金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)ATCC 6538和大肠埃希氏菌(Escherichia co-li)ATCC25922。
经检测，对金黄色葡萄球菌的抗菌效果，细菌减少百分率均在99.97％以上，对大肠杆菌的抗菌效果99.93％。采用光触媒(锐钛型)喷涂到轻型印刷纸上，杀菌有效，印刷质量良好。

Claims (9)

1.一种光触媒轻型印刷纸的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
以轻型印刷纸作为原纸，采用锐钛型TiO2分散液作为光触媒对原纸正面进行喷涂；
使用干燥机对喷涂后的纸进行干燥，干燥温度为90～100℃。
2.根据权利要求1所述的光触媒轻型印刷纸的制造方法，其特征在于：所述干燥机为照片上光干燥机，干燥机的干燥毛布选用透气度在8000-12000mL/min·cm2的干毯，速度为3分钟转一圈，调节好毛布的张力为10N/cm，保证纸张干燥后的松厚度在1.3cm3/g,纸张表面强度大于1.5m/s。
3.根据权利要求1所述的光触媒轻型印刷纸的制造方法，其特征在于：在光触媒喷涂前，在原纸背面喷涂雾化水，喷涂量为1.5g/m2。
4.根据权利要求1所述的光触媒轻型印刷纸的制造方法，其特征在于：所述轻型印刷纸的定量为60～100g/m2。
5.根据权利要求4所述的光触媒轻型印刷纸的制造方法，其特征在于：所述轻型印刷纸的定量为80g/m2。
6.根据权利要求4或5所述的光触媒轻型印刷纸的制造方法，其特征在于：所述轻型印刷纸所采用的原料配比为：针叶木浆占15～35％，打浆度为18～20°SR；CTMP浆占45～65％，打浆度为18～20°SR；阔叶木浆占15～25％，打浆度为30°SR。
7.根据权利要求1所述的光触媒轻型印刷纸的制造方法，其特征在于：所述光触媒使用的是水溶性纳米TiO2分散液。
8.根据权利要求1或7所述的光触媒轻型印刷纸的制造方法，其特征在于：光触媒涂布量为2.0g/m2～3.0g/m2。
9.一种使用如权利要求1～8任一所述的方法所制造的光触媒轻型印刷纸。
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