CN108708220A - 一种双波长荧光防伪手工纸及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于防伪技术领域，具体为一种双波长荧光防伪手工纸及其生产方法。本发明是将双波长荧光防伪再生纤维素纤维进行原纤化，产生超细纤维，之后与手工纸浆纤维混合共同打浆，抄造成双波长荧光防伪手工纸。与单荧光防伪技术相比，本发明中双荧光技术的防伪效果更强，不易仿制；与聚丙烯、聚酯纤维相比，本发明中再生纤维素纤维与纸张纤维具有非常优异的相容性，可经原纤化和打浆处理增大比表面积、暴露更多羟基，即可通过氢键与纸浆纤维很好结合，无需额外添加助剂。本发明防伪手工纸防伪效果强，生产工艺简单、可操作性好。

Description

一种双波长荧光防伪手工纸及其生产方法

技术领域

本发明属于防伪技术领域，具体涉及一种双波长荧光防伪手工纸及其生产方法。

背景技术

随着人们对产权保护和品牌意识的增强，防伪技术在证件、货币及国家安全等领域中发挥的作用越来越重要。防伪纸的种类很多，有水印防伪纸、夹线防伪纸、有色纤维防伪纸、荧光彩纤防伪纸等。这些纸张所采用的防伪技术是通过纸张纤维在局部形成明暗不同的水印防伪、或在纸张中夹带安全线，或通过添加彩色或荧光纤维到纸张的内部达到防伪的目的。

但上述几种防伪纸的缺点也比较明显，水印防伪技术是在纸机网部放置水印辊，仿造较容易，因此该方法的防伪效果较差。夹线防伪技术对防伪线的强度有一定要求，强度太低会在生产过程中断线；而且夹线要夹在纸页当中，而非浮于表面，故若在手工纸抄造中采用该技术，则极为复杂，不但降低生产效率，质量也难以控制。有色纤维、荧光纤维防伪技术的关键点是保证彩纤在纸页上能够均匀分布，并保证防伪纤维密度达到要求。但是，一般彩色纤维和荧光纤维选择的纤维原料是聚丙烯、聚酯等热塑性纤维，会漂浮在水面上，不但留着率不高，成纸后极易掉落，而且极易吸附于造纸设备上，难以清理，给造纸系统稳定性造成隐患。因此，为了混合均匀、提高留着率，需要对纸浆系统加入额外的助剂。然而，这种做法破坏了手工纸抄造系统的稳定性，无法保持传统手工纸的原有制作工艺。

因此，开发一种难仿制的强效荧光防伪手工纸，即是对传统手工纸的保护，也是对我国非物质文化遗产的支持。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种防伪效果优越、生产工艺简单的带有双波长荧光防伪手工纸及其生产方法。

本发明提供的带有双波长荧光防伪手工纸，是将载有双波长荧光纳米材料的再生纤维素纤维进行原纤化处理，使纤维素纤维表面分裂出微纤，增大比表面积，然后与手工纸浆纤维混合，共同打浆、抄纸而得到。与单荧光防伪技术相比，本发明中双荧光技术的防伪效果更强，不易仿制；与聚丙烯、聚酯纤维相比，本发明中再生纤维素纤维与纸张纤维具有非常优异的相容性，可经原纤化和打浆处理增大比表面积、暴露更多羟基，即可通过氢键与纸浆纤维很好结合，无需额外添加助剂。

本发明提供的双波长荧光防伪手工纸的生产方法，具体步骤为：

（1）将载有双波长荧光纳米材料的再生纤维素纤维进行原纤化处理；

（2）将经上述原纤化处理的再生纤维素纤维与手工纸浆纤维混合，共同打浆，得到混合混合纸浆；

（3）所得混合纸浆按传统手工造纸工序，制备得到双波长荧光防伪手工纸。这里，传统手工造纸工序包括：捞纸、压榨、焙纸、揭纸工序等。

其中，所述双波长荧光纳米材料为：紫外短波荧光纳米材料：Y₂O₃: Eu³⁺，紫外长波荧光纳米材料：BaMgAl₁₀O₁₇：Eu²⁺,Mn²⁺，红外上转换荧光纳米材料：NaYF₄: Yb³⁺,Er³⁺中的任意两种组合。

本发明中，所述再生纤维素纤维是纤维素在NMMO溶剂中溶解后再生纺丝制得，具体是在含水的N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）有机溶剂中，将纤维素直接溶解，经湿法纺制得再生纤维素纤维，再生纤维素纤维的长度为0.2-10mm。其溶剂经过滤、纯化后回收率可接近100%，而且其商品使用后可生化降解，不会对环境造成污染。该再生纤维素纤维具有高结晶、高取向的内部结构，纤维内部原纤结构单元之间的连接较弱，而原纤自身却高度结晶和取向，使得其具有容易原纤化的特性，纤维表面易分裂出细小纤维绒或原纤，使得纤维的比表面积大大提高，有利于该纤维与手工纸浆纤维的接触，对二者的结合有促进作用。

本发明中，将原纤化的再生纤维素纤维与手工纸浆纤维混合后共同打浆，能够使这些纤维进一步分丝帚化，暴露出更多的羟基，从而使荧光纤维素纤维和纸浆纤维在无需额外助剂的情况下，通过氢键结合即可成纸。

与聚丙烯、聚酯纤维相比，再生纤维素纤维与手工纸纤维化学组成相近，具有非常好的相容性，能够通过氢键结合成纸，而且不会掉落。聚丙烯、聚酯纤维则与手工纸浆纤维化学组成差异较大，在浆料混合、上网抄造过程中会浮于表面，且吸附于装置壁上，很难处理。一方面，在成纸后聚丙烯、聚酯纤维浮于纸张表面，极易掉落，无法满足防伪目的；另一方面，吸附于造纸装置壁上的纤维会对整个造纸体系产生不确定的影响，危害极大。欲将聚丙烯、聚酯纤维留在纸浆体系内、并保持体系稳定，必须添加额外的助剂，然而，这破坏了手工纸原有的传统工艺。手工纸的工序和抄造方法至今已有数百上千年，即使流传至今，传统工艺的一个重要特征是不添加现代的造纸化学品。只有保持原有的工序和方法，手工纸才能保持其自身的千年文化。故选用再生纤维素纤维的优势在于无需助剂，即可与手工纸浆纤维通过氢键成纸，保持手工纸原有的工艺，传承手工纸文化。

本发明中，所述经原纤化处理，是指将载有双波长荧光纳米材料的再生纤维素纤维浸入氢氧化钠水溶液中，氢氧化钠浓度1-5wt%，优选2.5-3.0wt%；浸渍时间为5-25min，优选15-20min；再经超声处理，超声时间为1-10min，优选4-6min，得到原纤化的荧光再生纤维素纤维。

超声波能够在液态介质中均匀地产生作用力，当超声波作用于液体时会产生大量微小气泡(称作空化核或空化泡)，空化泡在超声场作用下振动、生长并不断聚集声场能量，当能量达到某个阈值时，空化泡会急剧溃灭，这一过程就是空化现象。超声波的空化作用能够猛烈冲击处于液态介质中的再生纤维素纤维，破坏其内部原纤间比较弱的连接，纤维上分裂出一些细小纤维，使产品呈现超细纤维的特性，产生均匀的超细化效果，增加了比表面积，有利于纤维素纤维与手工纸浆纤维的结合。

本发明中，所述将载有双波长荧光纳米材料的再生纤维素纤维经原纤化处理后，再与手工纸浆纤维混合后打浆，打浆浓度2.0-7.0%，打浆叩解度为40-45°SR。

本发明中，所述荧光纳米材料与再生纤维素纤维的质量比为1:5-1:20。

本发明中，所述手工纸浆为皮浆、麻浆、竹浆、草浆中的任意两种组合。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

本发明提供的双波长荧光防伪手工纸的生产方法，与单荧光防伪技术相比，本发明中双波长荧光防伪技术具有更强的防伪效果；与一般的聚丙烯、聚酯荧光纤维相比，本发明中使用的再生纤维素纤维，经原纤化和打浆处理后，比较面积更大、暴露的氢键更多，与纸张纤维具有非常优异的相容性，即可通过氢键使再生纤维素纤维与纸浆纤维很好结合，生产过程无需添加额外助留助滤剂。故本发明防伪效果更强、工艺简单、可操作性好，对传统手工纸的原有生产系统不产生影响。

附图说明

图1为双波长荧光防伪手工纸纸样。

图2为双波长荧光防伪手工纸在254nm的紫外光激发下的照片。

图3为双波长荧光防伪手工纸在980nm激光光斑的激发下的照片。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

选择紫外短波荧光纳米材料：Y₂O₃: Eu³⁺，红外上转换荧光纳米材料：NaYF₄: Yb³⁺,Er³⁺，二者与纤维素浆板的质量比为1:10，经纤维素溶解再生工艺制备荧光再生纤维素纤维，将该纤维切短至3mm。称取该荧光纤维0.5g，浸入3.0wt%氢氧化钠水溶液中15min，然后超声作用5min，得到原纤化的荧光再生纤维素纤维。将得到的荧光纤维与手工纸浆（质量比为2:8的竹浆和麻浆）混合，在打浆浓度4.0%条件下，使打浆叩解度达到42°SR，随后进行捞纸、压榨、焙纸、揭纸工序，获得双波长荧光防伪手工纸。双波长荧光防伪手工纸纸样，及其在254nm的紫外光和980nm激光光斑的激发下的照片分别见图1、图2和图3。

实施例2

选择紫外长波荧光纳米材料：BaMgAl₁₀O₁₇：Eu²⁺,Mn²⁺，红外上转换荧光纳米材料：NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺，二者与纤维素浆板的质量比为1:20，经纤维素溶解再生工艺制备荧光再生纤维素纤维，将该纤维切短至10mm。称取该荧光纤维0.1g，浸入5wt%氢氧化钠水溶液中25min，然后超声作用1min，得到原纤化的荧光再生纤维素纤维。将得到的荧光纤维与手工纸浆（质量比为5:5的麻浆和草浆）混合，在打浆浓度2.0%条件下，使打浆叩解度达到45°SR，随后进行捞纸、压榨、焙纸、揭纸工序，获得双波长荧光防伪手工纸。

实施例3

选择紫外短波荧光纳米材料：Y₂O₃: Eu³⁺，紫外长波荧光纳米材料：BaMgAl₁₀O₁₇：Eu²⁺,Mn²⁺，二者与纤维素浆板的质量比为1:5，经纤维素溶解再生工艺制备荧光再生纤维素纤维，将该纤维切短至0.2mm。称取该荧光纤维0.2g，浸入1wt%氢氧化钠水溶液中5min，然后超声作用10min，得到原纤化的荧光再生纤维素纤维。将得到的荧光纤维与手工纸浆（质量比为3:7的皮浆和竹浆）混合，在打浆浓度7.0%条件下，使打浆叩解度达到40°SR，随后进行捞纸、压榨、焙纸、揭纸工序，获得双波长荧光防伪手工纸。

实施例2、3所制备的双波长荧光防伪手工纸，与实施例1所制备的双波长荧光防伪手工纸，具有相似（如图1、图2和图3所示）的形貌和特性。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双波长荧光防伪手工纸的生产方法，其特征在于，具体步骤为：

（1）将载有双波长荧光纳米材料的再生纤维素纤维进行原纤化处理；

（2）将经上述原纤化处理的再生纤维素纤维与手工纸浆纤维混合，共同打浆，得到混合混合纸浆；

（3）所得混合纸浆按传统手工造纸工序，制备得到双波长荧光防伪手工纸；这里，传统手工造纸工序包括：捞纸、压榨、焙纸、揭纸工序；

所述双波长荧光纳米材料为：紫外短波荧光纳米材料：Y₂O₃: Eu³⁺，紫外长波荧光纳米材料：BaMgAl₁₀O₁₇：Eu²⁺,Mn²⁺，红外上转换荧光纳米材料：NaYF₄: Yb³⁺,Er³⁺中的任意两种组合。

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述经原纤化处理，是指将载有双波长荧光纳米材料的再生纤维素纤维浸入氢氧化钠水溶液中，氢氧化钠浓度1-5wt%；浸渍时间为5-25min；再经超声处理，超声时间为1-10min，得到原纤化的荧光再生纤维素纤维。

3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述再生纤维素纤维是纤维素在N-甲基吗啉-N-氧化物有机溶剂中溶解后再生纺丝制得：在含水的N-甲基吗啉-N-氧化物有机溶剂中，将纤维素直接溶解，经湿法纺制得再生纤维素纤维；再生纤维素纤维的长度为0.2-10mm。

4.根据权利要求1、2或3所述的生产方法，其特征在于，所述荧光纳米材料与再生纤维素纤维的质量比为1:5-1:20。

5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述将经上述原纤化处理的再生纤维素纤维与手工纸浆纤维混合，共同打浆，打浆浓度为2.0-7.0%，打浆叩解度为40-45°SR。

6.根据权利要求1、2、3或5所述的生产方法，其特征在于，所述手工纸浆为皮浆、麻浆、竹浆、草浆中的任意两种组合。

7.由权利要求1-6之一所述的生产方法得到的双波长荧光防伪手工纸。