CN109137598B - 一种透明纸及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透明纸及其生产方法，涉及造纸技术领域。所述透明纸生产方法包括如下步骤：1、浆料处理；2、纸页抄造；3、干燥成形。本发明通过对浆料的处理，使处理后的浆料在水中发生充分润胀、均匀水化，纤维直径增大，浆料变透明，同时浆料的滤水性能优良，满足常规造纸法抄造的条件。本发明制备的透明纸透明度最高可达90%，抗张强度高、阻隔性能好。
Description
技术领域
本发明涉及造纸技术领域，具体涉及一种透明纸及其生产方法。
背景技术
透明纸是生活中一类常见的特种纸，其历史可追溯至19世纪中叶，最早应用于建筑描图和艺术绘画或设计等领域。随着人们的生活水平和生产力的提高，透明纸具有广泛的用途，如玻璃纸、描图纸、仿羊皮纸、透明复写纸、透明复印纸和透明包装纸等。
纤维素是由葡萄糖重复单元聚合而成的天然高分子，其中有许多醚键、羟基、C-C键和C-H 键，这些键在可见光波长内不吸收光，因而纯纤维素是无色的。因此，在理论上来说，任何纤维素都可以通过合理的方法制备出透明纸。然而，我们见到的大多数纸张通常是不透明的，这是因为纸张的光学性能还与纸张的表面形貌、厚度、紧度、孔隙率以及纤维的尺寸密切相关。在普通纸张中，纤维随机排列形成具有微米级孔洞的纤维网络结构，因为纤维尺寸比光的波长大得多，入射光大部分被散射。纤维素和空气的折射率分别为1.5 和1.0，折射率的不同使得光在多孔结构的纸张内部发生折射。这些散射和折射使得大部分入射光线的角度发生偏移，最终没有通过纸张，从而导致普通纸张是不透明的。
目前，用来制备透明纸的方法有高打浆度辅以超压、浸渍法、部分溶解法、部分原纤化、TEMPO氧化处理、纳米纤维素制备透明纸和再生纤维素制备透明纸等方法。高强度打浆制备的透明纸具有强度差、尺寸稳定性差等缺点，同时该方法的打浆能耗较高，对纤维损伤较大，滤水性差。浸渍法制备的透明纸具有印刷性能差、纸张透明度不均匀等缺点[李小龙等. 造纸科学与技术，2014，33(3):15-19]。部分溶解法和部分原纤化法制备透明纸涉及纸张的后加工，工艺复杂，效率低，透明度提高有限，技术不成熟等缺点[Lu P B, et al.Carbohydrate Polymers, 2017, 174:330-336、Ou Y H, et al. Scientific Reports,2017, 7:1-8]。TEMPO氧化处理制备的透明纸具有返黄严重，热稳定性差等缺点，同时该方法使得纤维素降解严重，纤维碎片化，难以利用普通的造纸方法成型[陈港等. 大连工业大学学报，2017，36(3):175-179、陈港等. 华南理工大学学报（自然科学版），2013，41(10):7-12]。利用纳米纤维素制备透明纸的方法尚不成熟，且浆料的脱水极其困难[余森海等. 功能材料，2016,47(1):1259-1262]。利用再生纤维素制备透明纸的方法具有溶剂污染大，成纸强度低等缺点[方志强. 博士学位论文，华南理工大学，2014]。
因此，发明出一种透明纸及其生产方法，用于解决现有技术中，透明纸生产过程中浆料滤水性能差、生产效率低、工艺复杂、成纸强度差、透明度低、无法采用常规造纸工艺技术规模化制造等缺陷，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种透明纸及其生产方法。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
一种透明纸的生产方法，其包括以下步骤：
步骤一、浆料处理：将预处理液加入到浆料原料中进行预处理，得到预处理浆料；向预处理浆料中加入碱醇溶液加热高速搅拌反应，得到反应后浆料；将反应后浆料过滤洗涤；
步骤二、纸页抄造；
步骤三、干燥成形。
进一步的，步骤一中所述浆料原料包括针叶木浆、阔叶木浆、竹浆、蔗渣浆、棉浆、麻浆或废纸浆，浆料的打浆度为13~60°SR。
进一步的，以质量份计，所述预处理液中包含表面活性剂0~0.8份、卤化物5.6~7.5份、醇溶液91.7~94.4份，所述浆料原料中绝干浆与卤化物的质量比为1:0.3~0.8；所述预处理浆料的质量浓度为6.6~20%。
进一步的，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷、烷基磺酸盐中的一种或两种以上以上，所述卤化物为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，3-氯-2-羟基丙磺酸钠，一氯乙酸，二氯乙酸，三氯乙酸或氯乙酸钠中的一种或两种以上，所述醇溶液为甲醇、乙醇或异丙醇中的一种或两种以上。
进一步的，所述预处理采用高速搅拌，搅拌速度1500-3000r/min，搅拌时间为5-10min。
进一步的，所述碱醇溶液中溶质为甲醇钠、乙醇钠、乙醇钾、乙醇胺、叔丁醇钠、季铵碱、氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化锂中的一种或两种以上，溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇中的一种或两种以上，碱醇溶液的质量浓度为14.4%-30%。
进一步的，所述预处理浆料中卤化物与所述碱醇溶液中溶质的质量比为1:0.8-1.2，所述加热高速搅拌温度为40-80℃，搅拌速度为1500-3000r/min，搅拌时间为30-120min；反应后浆料质量浓度为5-15%。
进一步的，所述浆料过滤洗涤的次数为1-3次。
进一步的，步骤二中所述的纸页抄造包括浆料疏解，滤水成型和湿纸页转移过程，纸页的定量为30~280g/m2，疏解转速为8000~10000转，疏解时间为3~5min。
进一步的，步骤三中所述的干燥温度为80~120℃。
本发明还提供了由以上生产方法得到的透明纸，所生产的透明纸的透明度为65-90%。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：（1）本发明的制备方法是基于对纤维本身进行处理，使纤维遇水润胀、透明，干燥后纤维间结合紧密，制备的透明纸均匀性好，透明度高、抗张强度高、阻隔性好。（2）本发明提供的技术方案，可通过造纸法大规模制备透明纸，滤水和留着良好，不需要后续压光处理，对设备要求低。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。
实施例1
（1）向打浆度为13°SR的漂白阔叶木浆（1000g，以绝干浆计）中加入预处理液，预处理液包含脂肪醇聚氧乙烯醚0份，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵5.6份，异丙醇94.4份，绝干浆与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的质量比为1：0.8，在1500r/min转速下高速搅拌5min，得到浓度为6.6%的预处理浆料；向预处理浆料中加入质量浓度20%的氢氧化钠/异丙醇溶液，控制3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵与氢氧化钠的质量比为1:1.2，加热至80℃，搅拌30min，搅拌速度为1500r/min，得到浓度为5%的反应后浆料；将反应后浆料过滤洗涤3次。
（2）按定量130g/m2称取（1）中洗涤后浆料用疏解机在10000转下疏解5min，倒入纸页抄造器中滤水成型，并将得到的湿纸页转移下来。
（3）将（2）中转移下来的湿纸页置于105℃烘缸中干燥，得到透明纸，其透明度为90%，裂断长为11985m，透气度为0.265ml/min。
实施例2
（1）向打浆度为33°SR的漂白棉浆（1000g，以绝干浆计）中加入预处理液，预处理液包含烷基糖苷0.4份，3-氯-2-羟基丙磺酸钠7.0份，无水乙醇93.6份，绝干浆与3-氯-2-羟基丙磺酸钠的质量比为1：0.5，在2000r/min转速下高速搅拌8min，得到浓度为12%的预处理浆料；向预处理浆料中加入质量浓度30%的乙醇胺/无水乙醇溶液，控制3-氯-2-羟基丙磺酸钠与乙醇胺的质量比为1:1，加热至60℃，搅拌60min，搅拌速度为2000r/min，得到浓度为10%的反应后浆料；将反应后浆料过滤洗涤1次。
（2）按定量280g/m2称取（1）中洗涤后浆料用疏解机在8000转下疏解3min，倒入纸页抄造器中滤水成型，并将得到的湿纸页转移下来。
（3）将（2）中转移下来的湿纸页置于80℃烘缸中干燥，得到透明纸，其透明度为65%，裂断长为9867m，透气度为0.322ml/min。
实施例3
（1）向打浆度为60°SR的漂白针叶木浆（1000g，以绝干浆计）中加入预处理液，预处理液包含烷基磺酸盐0.8份，一氯乙酸7.5份，甲醇91.7份，绝干浆与一氯乙酸的质量比为1：0.3，在3000r/min转速下高速搅拌10min，得到浓度为20%的预处理浆料；向预处理浆料中加入质量浓度14.4%的乙醇钠/甲醇溶液，控制一氯乙酸与乙醇钠的质量比为1:0.8，加热至40℃，搅拌120min，搅拌速度为3000r/min，得到浓度为15%的反应后浆料；将反应后浆料过滤洗涤2次。
（2）按定量30g/m2称取（1）中洗涤后浆料用疏解机在9000转下疏解4min，倒入纸页抄造器中滤水成型，并将得到的湿纸页转移下来。
（3）将（2）中转移下来的湿纸页置于120℃烘缸中干燥，得到透明纸，其透明度为75%，裂断长为7687m，透气度为0.343ml/min。
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,其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、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)
1.一种透明纸的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、浆料处理：将预处理液加入到浆料原料中进行预处理，得到预处理浆料；向预处理浆料中加入碱醇溶液加热高速搅拌反应，得到反应后浆料；将反应后浆料过滤洗涤；
步骤二、纸页抄造；
步骤三、干燥成形；
以质量份计，所述预处理液中包含表面活性剂0~0.8份、卤化物5.6~7.5份、醇溶液91.7~94.4份，所述浆料原料中绝干浆与卤化物的质量比为1:0.3~0.8；所述预处理浆料的质量浓度为6.6~20%；
所述预处理采用高速搅拌，搅拌速度1500-3000r/min，搅拌时间为5-10min；
所述预处理浆料中卤化物与所述碱醇溶液中溶质的质量比为1:0.8-1.2，所述加热高速搅拌温度为40-80℃，搅拌速度为1500-3000r/min，搅拌时间为30-120min；反应后浆料质量浓度为5-15%。
2.根据权利要求1所述的一种透明纸的生产方法，其特征在于步骤一中所述浆料处理为：步骤一中所述浆料原料包括针叶木浆、阔叶木浆、竹浆、蔗渣浆、棉浆、麻浆或废纸浆，浆料的打浆度为13~60°SR。
3.根据权利要求1所述的一种透明纸的生产方法，其特征在于，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷、烷基磺酸盐中的一种或一种以上，所述卤化物为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，3-氯-2-羟基丙磺酸钠，一氯乙酸，二氯乙酸，三氯乙酸或氯乙酸钠中的一种或一种以上，所述醇溶液为甲醇、乙醇或异丙醇中的一种或一种以上；
所述碱醇溶液中溶质为甲醇钠、乙醇钠、乙醇钾、乙醇胺、叔丁醇钠、季铵碱、氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化锂中的一种或一种以上，溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇中的一种或一种以上，碱醇溶液的质量浓度为14.4%-30%。
4.根据权利要求1所述的一种透明纸的生产方法，其特征在于，所述浆料过滤洗涤的次数为1-3次。
5.根据权利要求1所述的一种透明纸的生产方法，其特征在于步骤二中所述的纸页抄造包括浆料疏解，滤水成型和湿纸页转移过程，纸页的定量为70~200g/m2，疏解转速为8000~10000转，疏解时间为3~5min。
6.根据权利要求1所述的一种透明纸的生产方法，其特征在于步骤三中所述的干燥温度为80~120℃。
7.由权利要求1~6任一项所述的一种透明纸的生产方法得到的透明纸，其特征在于，该透明纸的透明度为65-90%。
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