CN109371733A - 一种热烫变色彩色纸及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热烫变色彩色纸及其生产方法，其包括以下步骤：（1）提供木浆；（2）在水力碎浆机中加入水并且通入水蒸气，随后加入SWP浆并且搅拌；（3）将直接染料制成溶液，并且搅拌均匀；（4）将步骤1得到的混合纸浆中依次加入步骤3所述的染料、硫酸铝、阳离子淀粉和PAE，并进行搅拌，随后加入步骤2得到的SWP浆，循环均匀；（5）浆步骤4中得到的混合纸浆制成纸张，并且干燥和卷取。本发明的热烫变色彩色纸在纸面直接烙烫变色，不用使用烫金膜，节约了烫金成本，且操作简便，并且纸张具有较好的热印刷效果，可以广泛用于礼品和包装用纸的生产。

Description

一种热烫变色彩色纸及其生产方法
技术领域
本发明涉及添加至纸浆的非纤维材料，其特征在于其功能或性质，尤其是一种热烫变色彩色纸及其生产方法。
背景技术
我们知道，印刷包装设计时，除采用胶版印刷、凹版印刷、柔性版印刷、丝网印刷、数字印刷的方式把设计好的图文印刷到纸张的表面外，还有一种被大家广泛使用的一种方式，就是烫金。通过烫金，同样可以在纸面上烫出各种颜色。但是，烫金前需用根据设计图案来雕刻烫金版，烫金时将各种颜色烫金膜上的电化铝通过烫版转移到纸张的表面，烫金膜价格高，烫金成本高。
发明内容
为了克服现有技术中采用烫金膜实现烫金存在烫金成本高的不足，本发明的目的在于提供一种热烫变色彩色纸及其生产方法。本发明的技术特点是在抄纸时在纸浆中加入一定比例的SWP纤维，该SWP纤维属于多岐化的聚乙烯PE纤维，在彩色纸染色时这种纤维不着色，在彩色纸表面能形成白色的不同状态的自然分布，热烫时只需用雕刻好烫金版，烫版温度加热到120℃以上，烫版图案压下的部分纸张颜色变深，产生明显的烫变图案。这种采用烫版在纸面直接烙烫变色的方法，不用使用烫金膜，节约了烫金成本，且操作简便，并且纸张表面也可以进行胶版印刷、丝网印刷、柔性版印刷等其他方式的印刷。
在本发明的一个方面，提供了一种热烫变色彩色纸的生产方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
（1）提供木浆，所述的木浆以总绝干纤维重量计，包括40-60 wt.%的针叶木浆，45-35wt.%的阔叶木浆；
（2）在水力碎浆机中加入水并且通入水蒸气达到25-35摄氏度，随后加入SWP浆并且搅拌1小时并缓慢通以水蒸气，达到70-85摄氏度，保温搅拌2-4小时，所述的SWP浆包含以总绝干纤维重量计5-15wt.%的SWP纤维；
（3）将直接染料制备成80-85摄氏度，浓度为0.5-1.5%的溶液，并且搅拌均匀；
（4）将步骤1得到的混合纸浆中依次加入步骤3所述的染料、固色剂、硫酸铝、阳离子淀粉和PAE，并进行搅拌，随后加入步骤2得到的SWP浆，循环均匀；
（5）将步骤4中得到的混合纸浆制成纸张，并且干燥和卷取。
在本发明优选的方面，在步骤1中，所述的木浆以总绝干纤维重量计，包括50 wt.%的针叶木浆（对总纤维量）和35-45 wt.%的阔叶木浆。
在本发明优选的方面，在步骤2中，在水力碎浆机中加入水并且通入水蒸气达到30摄氏度，随后加入SWP浆并且搅拌1小时并缓慢通以水蒸气，达到80摄氏度，保温搅拌3小时。
在本发明优选的方面，在步骤2中，所述的SWP浆中包含以重量计37.5%的熔点为120℃的SWP纤维。
在本发明优选的方面，在步骤3中，将直接染料制备成80-85℃，浓度为1%的溶液，并且搅拌均匀。
在本发明优选的方面，在步骤4中，在配料池中，加入针、阔叶混合浆，随后加入步骤3的染料并且搅拌20min，随后加入Al2(SO4)3并且搅拌5min，随后加入阳离子淀粉并且搅拌5min，随后加入湿强剂PAE并且搅拌搅拌5min，随后加入SWP浆并且搅拌10min循环均匀后备用。
在本发明优选的方面，在步骤4中，在加入SWP浆后，将该混合纸浆在55-75℃下循环至少5分钟。在优选的方面，循环5-20分钟。
在本发明优选的方面，在步骤4中，在将该混合纸浆循环的过程中，循环管路上包括10-20目的筛板，并且混合纸浆通过该筛板的速度为3-6 m/s。
在本发明优选的方面，在步骤5中，还包括将步骤4得到的纸浆抄得的湿纸页和不加SWP浆的纸浆抄得的湿纸页两者结合在一起并且压榨、干燥的步骤。
在本发明的其他方面，还公开了按照以上的方法制备得到的热烫变色彩色纸。
在本发明的其他方面，提供了以下的技术方案：
热烫变色彩色纸的生产在于使用针叶木浆和阔叶木浆中加入SWP纤维，SWP纤维与针叶木浆、阔叶木浆不同，SWP纤维的熔点低，在120摄氏度以上温度下SWP纤维可形成熔溶状态，因此纸面在烫金版压烫时白色的SWP纤维熔化，从而使纸张压烫处颜色变深；另外因其多岐化结构纤维之间有很强的交织强度，SWP纤维分散的好坏，直接影响到SWP纤维在纸张中的分布；所述SWP纤维为日本三井株式会社生产的一种纤维材料，具体步骤如下：
1、浆料配比：针叶木浆50%（对总纤维量）、阔叶木浆45-35%（对总纤维量）、SWP纤维5-15%（对总纤维量）；经试验上述配比的浆料抄造出的纸张SWP纤维在纸张表面的分布状态为最佳状态；SWP纤维用量（对总纤维量）在低于5%的情况下，SWP纤维在纸张内分布量少，经烫版烫后颜色变化不明显；当SWP纤维用量（对总纤维量）高于15%时，纸张经烫版烫后颜色变化明显，因此无需再提高SWP纤维的用量；
2、SWP纤维的分散：商品SWP浆中至少含有62.5%的水分，在这种状态下SWP 的多岐化分枝产生相互交织，使用前需将SWP纤维进行彻底的分散；SWP浆的分散工艺流程：水力碎浆机→加水→通汽→30℃→加SWP浆→搅拌1小时→缓慢通汽→80℃→保温搅拌3小时→备用；
3、染料制备：于反应釜内加水，通气升温至釜内水温80-85℃，加入称重好的粉状直接染料，浓度为3.0%,用水将反应釜内壁粘附的染料冲净,搅拌20分钟后,循环10分钟,在染料已完全溶解后，放入储存罐（计量罐）内稀释，稀释后的染料浓度为1.5%，开动搅拌使之混和均匀，并不停搅拌备用；液体染料在使用时将液体染料稀释到1.5%的浓度下使用；
4、配料方案：配料池→针、阔叶混合浆→染料→固色剂（搅拌20min）→Al2（SO4）3（搅拌5min）→阳离子淀粉（搅拌5min）→湿强剂PAE（搅拌5min）→SWP浆（搅拌10min）循环均匀后备用；
5、纸张的抄造流程：配料罐→抄前罐→高位箱→冲浆泵→网前箱→网部脱水→压榨脱水→烘缸干燥→表面施胶→烘缸干燥→卷取；在冲浆泵前连续添加施胶剂AKD，表面施胶采用氧化淀粉与PVA（聚乙烯醇）配比使用。
本发明还包括了先采用本发明方法生产一张定量20-80g/m2的一张低定量含SWP纤维的纸张，和一张定量在80g/m2以上，不加SWP纤维的纯色纸张，然后在机外复合成一面为含SWP纤维一面不含SWP纤维的纸张。
在本发明中，在烫金版温度在120℃以上时，对纸面进行压烫，SWP纤维变熔溶状态，压烫部分颜色变深，而产生明显的烫变图案。本发明提出的SWP用量为最佳经济用量，涵盖了使用SWP纤维的所用比例的情况。本发明的热烫变色彩色纸在纸面直接烙烫变色，不用使用烫金膜，节约了烫金成本，且操作简便，并且纸张表面也可以进行胶版印刷、丝网印刷、柔性版印刷等其他方式的印刷，具有较好的热印刷效果，可以广泛用于礼品和包装用纸的生产。
附图说明
图1是本发明的热烫变色彩色纸的烫后变色效果图。
具体实施方式
除非另外地说明，在步骤2中，所述的SWP浆中包含以重量计37.5%的熔点为120℃的SWP纤维，其余为水。
实施例1
140g/m2草绿色热烫变色彩色纸的生产方法，其采用1575mm长网纸机生产，纸机车速50m/min，并包括以下步骤：
1、浆料配比及打浆：针叶浆50%，阔叶浆36%，SWP浆14%。
针叶木浆与阔叶木浆进行混合打浆，打浆叩解度24±1ºSR，湿重5.0-6.0g。
2、染料的溶解：称取染料直接耐晒橙2GL 8677g，直接耐晒黑DB-G 3792g，直接蓝BRL 2966g，于反应釜内加水500L，通气升温至釜内水温80-85℃，开动搅拌，加入染料,用少许水将反应釜内壁粘附的染料冲净,搅拌20分钟后,循环10分钟,确认染料已完全溶解后，放入储存罐（计量罐）内，开动搅拌并加水500L 使之混和均匀，并不停搅拌备用。
3、SWP浆的分散：2M3碎浆机→加水→通汽→35℃→加SWP浆273kg→搅拌1小时→缓慢通汽→80℃→保温(搅拌3小时)→配料罐
4、配料：配料罐 + 加针、阔叶混合浆 +染料（循环20min）+ 固色剂（循环10min） + Al2(SO4)3（循环5min）+阳离子淀粉（循环5min）+ 湿强剂PAE（循环5min） + SWP浆（循环10min），循环均匀后泵提到抄前罐，备用；
配料罐每罐装浆量：750kg（25M3,浓度3.0%）
阳离子淀粉加入量：13kg
固色剂加入量：7.5kg
Al2(SO4)3加入量:13kg
湿强剂PAE加入量:10.2kg
5、纸机抄造：配料罐→抄前罐→高位箱→冲浆泵→网前箱→网部脱水→压榨脱水→烘缸干燥→表面施胶→烘缸干燥→卷取。
纸机抄造过程中在冲浆泵前加施胶剂AKD，AKD的加入量为2.0%（为AKD原液对绝干浆量）。表面施胶：氧化淀粉：PVA=5:2，表面胶液浓度5.5%。
实施例2
120g/m2咖啡色热烫变色彩色纸的生产方法，其采用1575mm长网纸机生产，纸机车速60m/min，并包括以下步骤：
1、浆料配比及打浆：针叶浆50%，阔叶浆38%，SWP浆12%。
针叶木浆与阔叶木浆进行混合打浆，打浆叩解度24±1ºSR，湿重5.0-6.0g。
2、染料的溶解：称取染料直接耐酸大红4BS 1400g，直接蓝BRL 1318g，直接耐晒橙2GL 9858g，于反应釜内加水400L，通气升温至釜内水温80-85℃，开动搅拌，加入染料,用少许水将反应釜内壁粘附的染料冲净,搅拌20分钟后,循环10分钟,确认染料已完全溶解后，放入储存罐（计量罐）内，开动搅拌并加水400L 使之混和均匀，并不停搅拌备用。
3、SWP浆的分散：2M3碎浆机→加水→通汽→35℃→加SWP浆273kg→搅拌1小时→缓慢通汽→80℃→保温(搅拌3小时)→配料罐。
4、配料：配料罐 + 加针、阔叶混合浆 +染料（循环20min）+ 固色剂（循环10min） +Al2(SO4)3（循环5min）+阳离子淀粉（循环5min）+ 湿强剂PAE（循环5min） + SWP浆（循环10min），循环均匀后泵提到抄前罐，备用；
配料罐每罐装浆量：750kg（25M3,浓度3.0%）
阳离子淀粉加入量：13kg
固色剂加入量：7.5kg
Al2(SO4)3加入量:13kg
湿强剂PAE加入量:10.2kg
5、纸机抄造：配料罐→抄前罐→高位箱→冲浆泵→网前箱→网部脱水→压榨脱水→烘缸干燥→表面施胶→烘缸干燥→卷取。
纸机抄造过程中在冲浆泵前加施胶剂AKD，AKD的加入量为2.0%（为AKD原液对绝干浆量）。表面施胶：氧化淀粉：PVA=5:2，表面胶液浓度5.5%。
实施例3
100g/m2紫红色热烫变色彩色纸的生产方法，其采用1575mm长网纸机生产，纸机车速70m/min，并包括以下步骤：
1、浆料配比及打浆：针叶浆50%，阔叶浆36%，SWP浆14%。
针叶木浆与阔叶木浆进行混合打浆，打浆叩解度24±1ºSR，湿重5.0-6.0g。
2、染料的溶解：称取染料直接耐酸大红4BS 11786g，直接蓝BRL 2624g，直接耐晒黑DB-G 2280g，于反应釜内加水550L，通气升温至釜内水温80-85℃，开动搅拌，加入染料,用少许水将反应釜内壁粘附的染料冲净,搅拌20分钟后,循环10分钟,确认染料已完全溶解后，放入储存罐（计量罐）内，开动搅拌并加水550L 使之混和均匀，并不停搅拌备用。
3、SWP浆的分散：2M3碎浆机→加水→通汽→35℃→加SWP浆273kg→搅拌1小时→缓慢通汽→80℃→保温(搅拌3小时)→配料罐。
4、配料：配料罐 + 加针、阔叶混合浆 +染料（循环20min）+ 固色剂（循环10min） +Al2(SO4)3（循环5min）+阳离子淀粉（循环5min）+ 湿强剂PAE（循环5min） + SWP浆（循环10min），循环均匀后泵提到抄前罐，备用；
配料罐每罐装浆量：750kg（25M3,浓度3.0%）
阳离子淀粉加入量：13kg
固色剂加入量：7.5kg
Al2(SO4)3加入量:13kg
湿强剂PAE加入量:10.2kg
5、纸机抄造：配料罐→抄前罐→高位箱→冲浆泵→网前箱→网部脱水→压榨脱水→烘缸干燥→表面施胶→烘缸干燥→卷取。
纸机抄造过程中在冲浆泵前加施胶剂AKD，AKD的加入量为2.0%（为AKD原液对绝干浆量）。表面施胶：氧化淀粉：PVA=5:2，表面胶液浓度5.5%。
对比例1
在本对比例中，和实施例1的区别在于，在步骤2中，所述的SWP浆换用以重量计15%的聚酯纤维，其熔点为255-260℃。
对比例2
在本对比例中，和实施例1的区别在于，在步骤2中，所述的SWP浆换用以重量计15%的粘胶纤维，其熔点为235℃。
对比例3
在本对比例中，和实施例1的区别在于，在步骤2中，所述的SWP浆换用以重量计15%的维尼龙（PVA）纤维，其熔点为230-240℃。
对比例4
在本对比例中，和实施例1的区别在于，在步骤2中，所述的SWP浆换用以重量计15%的玻璃纤维，其熔点为500-700℃。
对比例5
在本对比例中，和实施例1的区别在于，在步骤2中，所述的SWP浆用以总绝干纤维重量计，3%的使用量。
对比例6
在本对比例中，和实施例1的区别在于，在步骤2中，所述的SWP浆用以总绝干纤维重量计，25%的使用量。
对比例7
在本对比例中，和实施例1的区别在于，在步骤2中，所述的SWP浆用以总绝干纤维重量计，50%的使用量。
对比例8
在本对比例中，和实施例1的区别在于，在步骤2中，所述的SWP浆用以总绝干纤维重量计，80%的使用量。
实施例4
实施例1、2、3的纸张使用带有“KAILI”图文的烫金版在150摄氏度温度下压烫，纸张表面变色效果如图1所示。
一、纸张加热烫变实验
在本实验中，对实施例1-3和对比例1-4的各组纸张进行了温度变化的金属印章的测量实验。
实验中，取一块5*5cm大小1.5mm厚的方形铜板，粘贴在烫金机的上加热板上，调整到不同的温度，并且将烫金机上的铜板在实施例1-3和对比例1-4的各组纸张上按压停留3-5秒，随后抬起烫金机上压板，观察方形铜板在纸面热烫部分颜色变化。
在本实验中，对实施例1-3和对比例1-4的各组纸张进行了加热实验。将加热到120、150、180摄氏度的金属印章按压在实施例1-3和对比例1-4的各组纸张上，发现实施例1-3带来了较好的变色效果，而对比例1-4则未发现颜色变深现象。对比试验情况如下表1：
表1：实施例1-3和对比例1-4的各组纸张在加热条件下的变色实验。
从上表中发现，纸张中添加不同的纤维会得到不同的烫变效果，使用SWP纤维纤维的纸张都有明显的烫变效果，而使用其他的纤维则没有烫变效果。
二、SWP不同用量纸张热变效果的实验
对比例5-8中，和实施例1中采用了不同的SWP纤维的用量，对实施例1、对比例5-8中不同SWP用量抄成的纸张进行150摄氏度温度下的压烫试验，以及纸张表面强度的比较，试验结果如下表2：
表2：实施例1-3和对比例5-8
从上述实验结果看，SWP纤维的用量是影响纸张热变的主要因素，SWP纤维用量在15%以上时，纸张都会有好的烫变效果，而随着SWP用量的增加，纸张的表面强度有明显的下降，会影响纸张表面的功能。SWP纤维量在5%以下时，则达不到很好的烫变效果。
实施例5
在本实施例中，在加入SWP纤维之后，按照以下的条件来进行循环：
试验1：在循环管路上包括15目的筛板，并且纸浆通过该筛板的速度为4.5m/s。
试验2：在循环管路上包括5目的筛板，并且纸浆通过该筛板的速度为4.5m/s。
试验3：在循环管路上包括40目的筛板，并且纸浆通过该筛板的速度为4.5m/s。
并且所有的试验设计为使得纸浆每20秒通过该筛板一次。
试验发现，试验3中容易出现一定程度的堵塞，而试验1和2都比较通畅。
将各组的混合纸浆分别按照实施例1的方法制备成纸张，并且将实施例5中试验1-3的产品和实施例1的产品分别按照实施例4的方法进行表面烫处理。在表面烫处理之后，对各个产品在相同的光照条件下牌照，并且以ADOBE Photoshop软件将以上的图像均在相同条件下处理成灰度图像，并且对非烫区域和烫后线条的中间位置分别取10个点并且记录其灰度值（0-255）。并且将各组的试验结果记录在表3中。
表3：实施例1和实施例5（1）-（3）中的烫处理区域和非烫处理区域的灰度值。
实施例1 实施例5（1） 实施例5（2） 实施例5（3）
烫处理区域 115.0±41.1 122.4±11.5 120.7±31.4 116.8±17.1
非烫处理区域 24.7±6.4 21.5±4.4 26.0±5.9 23.8±5.7
从表3的数据中可以看到，实施例1中烫处理区域具有变化较大的灰度值，换言之经过烫处理之后，各处的颜色并不均匀，这是由于在纸浆中纤维的分布存在不均匀性导致的。在实施例5（1）-（3）中，可以看到非烫处理区域的灰度深度和实施例1相比，其变化不大，这表明该筛板工序并不影响非烫状态下的纸张颜色。在烫处理区域中，可见在试验1和试验3中都有明显的灰度值不确定度下降，这表明纤维分布变得均匀。而在实施例5的试验2中，采用5目的筛子时灰度值的不确定度变化趋势不大。与此同时还可以看到的是网眼不是越小越好，在网眼更小时不仅出现了堵塞的情况，还使得灰度值的不确定度提升，表明其不均匀程度反而有所上升。发明人认为这是由于堵塞现象导致混合不均匀和不彻底导致的。

Claims (10)

1.一种热烫变色彩色纸的生产方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
（1）提供木浆，所述的木浆以总绝干纤维重量计，包括40-60 wt.%的针叶木浆，45-35wt.%的阔叶木浆；
（2）在水力碎浆机中加入水并且通入水蒸气达到25-35摄氏度，随后加入SWP浆并且搅拌1小时并缓慢通以水蒸气，达到70-85摄氏度，保温搅拌2-4小时，所述的SWP浆包含以总绝干纤维重量计5-15wt.%的SWP纤维；
（3）将直接染料制备成80-85摄氏度，浓度为0.5-1.5%的溶液，并且搅拌均匀；
（4）将步骤1得到的混合纸浆中依次加入步骤3所述的染料、固色剂、硫酸铝、阳离子淀粉和PAE，并进行搅拌，随后加入步骤2得到的SWP浆，循环均匀；
（5）将步骤4中得到的混合纸浆制成纸张，并且干燥和卷取。
2.根据权利要求1所述的热烫变色彩色纸的生产方法，其特征在于：在步骤1中，所述的木浆以总绝干纤维重量计，包括50 wt.%的针叶木浆和35-45 wt.%的阔叶木浆。
3.根据权利要求1所述的热烫变色彩色纸的生产方法，其特征在于：在步骤2中，在水力碎浆机中加入水并且通入水蒸气达到30摄氏度，随后加入SWP浆并且搅拌1小时并缓慢通以水蒸气，达到80摄氏度，保温搅拌3小时。
4.根据权利要求1所述的热烫变色彩色纸的生产方法，其特征在于：在步骤2中，所述的SWP浆中包含以重量计37.5%的熔点为120℃的SWP纤维。
5.根据权利要求1所述的热烫变色彩色纸的生产方法，其特征在于：在步骤4中，在配料池中，加入针、阔叶混合浆，随后加入步骤3的染料并且搅拌20min，随后加入Al2(SO4)3并且搅拌5min，随后加入阳离子淀粉并且搅拌搅拌5min，随后加入湿强剂PAE并且搅拌搅拌5min，随后加入SWP浆并且搅拌搅拌10min循环均匀后备用。
6.根据权利要求1所述的热烫变色彩色纸的生产方法，其特征在于：在步骤4中，在加入SWP浆后，将该混合纸浆在55-75℃下循环至少5分钟。
7.根据权利要求6所述的热烫变色彩色纸的生产方法，其特征在于：在步骤4中，在加入SWP浆后，将该混合纸浆在55-75℃下循环5-20分钟。
8.根据权利要求6所述的热烫变色彩色纸的生产方法，其特征在于：在步骤4中，在将该混合纸浆循环的过程中，循环管路上包括10-20目的筛板，并且混合纸浆通过该筛板的速度为3-6 m/s。
9.根据权利要求1所述的热烫变色彩色纸的生产方法，其特征在于：在步骤5中，还包括将步骤4得到的纸浆抄得的湿纸页和不加SWP浆的纸浆抄得的湿纸页两者结合在一起并且压榨、干燥的步骤。
10.按照权利要求1-8中任一项所述的方法制备得到的热烫变色彩色纸。
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Pledgor: Shandong Kaili Special Paper Co.,Ltd.

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