CN110080028B - 一种提高纸或纸板色牢度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高纸或纸板色牢度的方法，该方法具体工艺步骤如下：（1）微/纳米纤维素的制备：将木质纤维素进行磨浆、酶解、纳米化机械研磨处理，得到微/纳米纤维素。（2）微/纳米纤维素基染料制备：将制得的微/纳米纤维素进行染色标记，标记后的浆料经高压均质处理，得到微/纳米纤维素基染料涂料。（3）应用工艺：所得微/纳米纤维素基染料对纸张进行表面涂布，干燥制得高色牢度纸或纸板。本发明公开的微/纳米纤维素基染料，可有效提高纸或纸板的色牢度、平滑度以及抗张强度。

Description

一种提高纸或纸板色牢度的方法
技术领域
本发明属造纸工业领域，具体涉及一种提高纸或纸板色牢度的方法。
背景技术
目前，市场对彩色纸模包装制品的需求较大，对色彩、色匀度、色牢度及卫生安全性要求均较高，生产技术难度较大。在生产中，制备彩色纸或者纸板的染色方法很多，如表面染色法将染槽设在加工纸机烘缸的下面，原纸直接通过烘缸与涂布辊之间，进行染色，该方法易产生纸张色彩不均匀现象；浆内染色法是将染料或颜料溶解后加入浆料中进行染色，方法虽简单，染色均匀，但染料随白水流失大；浸渍染色法由于纸张溶解度低，仅在浅色作业时方可采用；喷淋染色法将染料溶液直接均匀喷洒在成型的纸幅上，该方法简单，留着率高，但纸两面有差异。涂布染色属于涂布加工纸范畴，可将染料负载在纳米纤维素基上，并与分散剂和水配成一定比例，在涂布工段，可用涂布辊对原纸进行涂布染色，该方法上色牢固，染料几乎零流失，过程绿色环保，是一种较为环保绿色的彩色纸/纸板的加工。
纳米纤维素微纤丝是一种从植物纤维中分离制备的可再生纳米级材料，具有较高的比表面积，对染料分子有极强的吸附固着能力。由染料与纳米纤维素制成的纳米纤维素基染料颗粒均匀，对原纸遮盖能力强。纳米纤维素与染料的结合比普通染料与纸张的结合更紧密，在涂布彩色纸/纸板中展现出巨大的潜在应用价值。
发明内容
本发明的目的是利用微/纳米纤维素较大的比表面积，使其与染料结合更牢固，同时利用微/纳米纤维素较小的尺寸这一特征，使得染色后的微/纳米纤维素与羧甲基纤维素混合配制的涂料更均匀稳定地分布在纸张表面，从而提高涂布纸的色牢度。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种提高纸或纸板色牢度的方法，包括以下步骤：
(1)微/纳米纤维素的制备：将木质纤维素进行磨浆处理，使纤维充分疏解之后进行酶解、纳米化机械研磨处理，得到微/纳米纤维素；
(2)微/纳米纤维素基染料的制备：将制得的微/纳米纤维素进行染色标记，染色标记后的浆料经过高压均质处理，得到微/纳米纤维素基染料；
(3)将微/纳米纤维素基染料、分散剂与水混合分散，得到造纸助剂；
(4)表面涂布：将造纸助剂用涂布辊均匀地涂在纸张表面，最后干燥。
优选的，步骤(1)中，所述纳米化机械研磨处理时，压力为0-60MPa，研磨30-50次；进一步优选压力为0-50MPa，研磨35-45次。
优选的，步骤(2)中，所述染料标记时温度为35-85℃，搅拌速度为50-950r/min，时间为1-48h；进一步优选搅拌速度为50-900r/min，时间为5-30h。
优选的，步骤(2)中，用于染色标记的染料相对微/纳米纤维素绝干浆的用量为30g/kg-300g/kg。
优选的，步骤(2)中，所述高压均质处理中均质机内部压力为70-250MPa，均质5次。
优选的，步骤(3)中，所述造纸助剂中总固体含量为0.5wt％-5.0wt％。
优选的，步骤(3)中，所述分散剂为羧甲基纤维素或阳离子淀粉。
优选的，所述微/纳米纤维素基染料与分散剂的质量比为10:0-3:7。
优选的，所述混合分散是在转速为450.0-950.0rps的分散机中分散搅拌。
优选的，步骤(3)中，所述用辊式涂布机进行表面涂布，涂布量为0.5-3.0g/m2。
优选的，步骤(3)中，所述干燥是置于90-120℃烘箱中干燥1-2min。
将以上所得微/纳米纤维素基染料用涂布辊均匀地涂在纸张表面，干燥后检测其L*a*b*值、平滑度和抗张强度。将涂布纸进行老化处理(光照强度为1.00W/m2、温度50℃，光照时间5-60min)后检测L*a*b*值，与未老化之前做对比，评估色牢度。所述老化处理5-60min后，涂布纸的色差值在1.0-3.0之间，普通染色纸的色差值在1.0-4.0之间。老化处理后，涂布纸的色差比普通染色纸的色差降低的最大值在18.6-32.2％之间。该涂布纸比原纸的平滑度提高了0.5-5.0倍，抗张强度提高了1.0％-45.0％。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明所制备的涂布纸比普通染色纸经老化处理后，色差值小，色牢度高。
(2)本发明制得的涂布纸一定程度增加了原纸张的平滑度以及抗张强度。
附图说明
图1为不同梯度相同L*a*b*值的涂布纸和普通染色纸在不同光照时间下色差值的变化图。
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的具体说明，但本发明的实施方式不限于此。
本发明对所用木质纤维素原料的种类、来源并没有特殊的限制，下面以直接大红染料和针叶木浆为例。
实施例1
(1)微/纳米纤维素的制备：将木质纤维素进行磨浆处理，使木质纤维充分疏解后进行酶解、纳米化机械处理，压力为10MPa，研磨40次，得到微/纳米纤维素。(2)微/纳米纤维素基染料的制备：将制得的微/纳米纤维素进行染色标记，染料的用量为100g/kg(相对绝干浆)，温度为50℃，搅拌速度为500r/min，时间为5h；标记好后的浆料经过高压均质处理，均质机内部压力为100MPa，均质5次。染色的微/纳米纤维素在转速为800.0rps的分散机中分散搅拌3min，配成固体含量为3.0wt％的微/纳米纤维素基染料。(3)涂布：将微/纳米纤维素基染料均匀地涂在纸张表面，并置于105℃烘箱中干燥1min后，取下纸张，检测L*a*b*值、平滑度和抗张强度。在涂布量为0.5g/m2时，涂布纸比原纸平滑度提高了0.5倍，抗张强度提高了1.0％。
将同种染料配成溶液，施涂在原纸上，并置于同样干燥条件下(105℃，1min)干燥后检测染色纸的L*a*b*值。挑选出与实施例1相近L*a*b*值的普通染色纸，进行老化处理(光照强度1.00W/m2、温度50℃，光照时间为5min)后，再次检测纸张的L*a*b*值。如图1中光照时间为5min处所示，涂布纸的色差值较普通染色纸的色差降低的最大值为25.9％。
实施例2
(1)微/纳米纤维素的制备：将木质纤维素进行磨浆处理，使木质纤维充分疏解后进行酶解、纳米化机械处理，压力为30MPa，研磨45次，得到微/纳米纤维素。(2)微/纳米纤维素基染料的制备：将制得的微/纳米纤维素进行染色标记，染料的用量为30g/kg(相对绝干浆)，温度为35℃，搅拌速度为50r/min，时间为12h；标记好后的浆料经过高压均质处理，均质机内部压力为250MPa，均质5次。染色的微/纳米纤维素与羧甲基纤维素按7:3的质量比例置于烧杯中，并在转速为450.0rps的分散机中分散搅拌3min。配方中控制微/纳米纤维素基染料的固体含量为0.5wt％，分散均匀即得到微/纳米纤维素基染料。(3)涂布：将微/纳米纤维素基染料均匀地涂在纸张表面，并置于105℃烘箱中干燥1min后，取下纸张，检测L*a*b*值、平滑度和抗张强度。在涂布量为2.0g/m2时，涂布纸比原纸平滑度提高了3.2倍，抗张强度提高了34.1％。
将同种染料配成溶液，施涂在原纸上，并置于同样干燥条件下(105℃，1min)干燥后检测染色纸的L*a*b*值。挑选出与实施例3相近L*a*b*值的普通染色纸，进行老化处理(光照强度1.00W/m2、温度50℃，光照时间为30min)后，再次检测纸张的L*a*b*值。如图1中光照时间为30min处所示，涂布纸的色差值较普通染色纸的色差降低的最大值为18.6％。
实施例3
(1)微/纳米纤维素的制备：将木质纤维素进行磨浆处理，使木质纤维充分疏解后进行酶解、纳米化机械处理，压力为50MPa，研磨35次，得到微/纳米纤维素。(2)微/纳米纤维素基染料的制备：将制得的微/纳米纤维素进行染色标记，染料的用量为300g/kg(相对绝干浆)，温度为85℃，搅拌速度为900r/min，时间为30h；标记好后的浆料经过高压均质处理，均质机内部压力为70MPa，均质5次。染色的微/纳米纤维素与羧甲基纤维素按3:7的质量比例置于烧杯中，并在转速为950.0rps的分散机中分散搅拌3min。配方中控制微/纳米纤维素基染料的固体含量为5.0wt％，分散均匀即得到微/纳米纤维素基染料。(3)涂布：将微/纳米纤维素基染料均匀地涂在纸张表面，并置于105℃烘箱中干燥1min后，取下纸张，检测L*a*b*值、平滑度和抗张强度。在涂布量为3.0g/m2时，涂布纸比原纸平滑度提高了5.0倍，抗张强度提高了45.0％。
将同种染料配成溶液，施涂在原纸上，并置于同样干燥条件下(105℃，1min)干燥后检测染色纸的L*a*b*值。挑选出与实施例5相近L*a*b*值的普通染色纸，进行老化处理(光照强度1.00W/m2、温度50℃，光照时间为60min)后，再次检测纸张的L*a*b*值。如图1中光照时间为60min处所示，涂布纸的色差值较普通染色纸的色差降低的最大值为32.2％。
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所述实施例的限制，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)

1.一种提高纸或纸板色牢度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)微/纳米纤维素的制备：将木质纤维素进行磨浆处理，使纤维充分疏解之后进行酶解、纳米化机械研磨处理，得到微/纳米纤维素；所述纳米化机械研磨处理时，压力为0-50MPa，研磨35-45次；
(2)微/纳米纤维素基染料的制备：将制得的微/纳米纤维素进行染色标记，染色标记后的浆料经过高压均质处理，得到微/纳米纤维素基染料；所述染料标记时温度为35-85℃，搅拌速度为50-900r/min，时间为5-30h；
(3)将微/纳米纤维素基染料、分散剂与水混合分散，得到造纸助剂；
(4)表面涂布：将造纸助剂用涂布辊均匀地涂布在纸张表面，最后干燥，所述干燥是置于90-120℃烘箱中干燥1-2min。
2.根据权利要求1所述的一种提高纸或纸板色牢度的方法，其特征在于：步骤(2)中，用于染色标记的染料相对微/纳米纤维素绝干浆的用量为30g/kg-300g/kg。
3.根据权利要求1所述的一种提高纸或纸板色牢度的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述高压均质处理中均质机内部压力为70-250MPa。
4.根据权利要求1所述的一种提高纸或纸板色牢度的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述造纸助剂中总固体含量为0.5wt％-5.0wt％。
5.根据权利要求1所述的一种提高纸或纸板色牢度的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述分散剂为羧甲基纤维素或阳离子淀粉。
6.根据权利要求1所述的一种提高纸或纸板色牢度的方法，其特征在于，所述微/纳米纤维素基染料与分散剂的质量比为10:0-3:7。
7.根据权利要求1所述的一种提高纸或纸板色牢度的方法，其特征在于：步骤(4)中，用辊式涂布机进行表面涂布，涂布量为0.5-3.0g/m2。
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