CN111622014A - 仿结构色镭射纸的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种仿结构色镭射纸的生产方法，通过真空蒸发镀膜方式，将结构色纳米材料气化后附着在原纸上，冷凝并形成一成薄膜层，实现镭射效果。具体包括以下步骤：1）制备结构色纳米材料；2）在原纸表面涂布一层丙烯酸涂层，在原纸背面涂布PVA涂层；3）在真空镀膜设备中放入纸张，并在蒸发舟加入结构色纳米材料；4）启动真空镀膜设备，使结构色纳米材料气化并附着在纸张上，形成镭射层。本发明通过研究测试采用高折射率的材料，利用光波干涉相长原理，形成一种高反射率的涂层，替代铝层，达到同样的反射效果，而且没有金属颜色，形成另一种特殊效果镭射纸张。

Description

仿结构色镭射纸的生产方法
技术领域
本发明涉及镭射纸生产领域，具体的是仿结构色镭射纸的生产方法。
背景技术
目前镭射纸主要有直接镀铝法（纸面镀铝）和转移镀铝（膜面镀铝）。无论哪种镀铝纸，均需依附铝层，通过铝层的结合，让纸张与镭射涂层结合在一起。同时因为铝层，其产品可防潮、保湿、可降解。但是随着包装纸用量的逐年攀升，铝消耗越来越大，又不可再回收利用，资源终归越来越少。近几年不少包装纸生产企业以及膜材生产商都在积极探索，无铝镭射膜（纸）的生产研究，积极响应国家绿色生产和节能降耗的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种复合纸生产的自加热输送辊，通过研究测试采用高折射率的材料，利用光波干涉相长原理，形成一种高反射率的涂层，替代铝层，达到同样的反射效果，而且没有金属颜色，形成另一种特殊效果镭射纸张。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种仿结构色镭射纸的生产方法，通过真空蒸发镀膜方式，将结构色纳米材料气化后附着在原纸上，冷凝并形成一成薄膜层，实现镭射效果。
仿结构色镭射纸的生产方法包括以下步骤：
1）制备结构色纳米材料；
2）在原纸表面涂布一层丙烯酸涂层，在原纸背面涂布PVA涂层；
3）在真空镀膜设备中放入纸张，并在蒸发舟加入结构色纳米材料；
4）启动真空镀膜设备，使结构色纳米材料气化并附着在纸张上，形成镭射层。
结构色纳米材料的制备具体包括以下步骤：
1）采用水解缩聚正硅酸乙酯合成单分散的Sio2微球；
2）将Sio2微球、氯化锌和硫粉以5:3:2的比例加入含有四氢呋喃容器中；
3）超声振荡混合液，直至Sio2微球均匀分散在溶液中；
4）向振荡后的混合液中滴加分散在四氢呋喃中的硼氢化钠混合液，并进行搅拌；
5）将搅拌后所产生的SiO2@ZnS核壳微球进行升温烘干；
6）将烘干后的SiO2@ZnS核壳微球进行退火处理；
7）保温2-3h后，得到结构色纳米材料；
8）将所得到的的结构色纳米材料加入氢氟酸溶液中，得到硫化锌空心球。
优选的方案中，所述的步骤中2）中，按照设定比例添加完Sio2微球、氯化锌和硫粉后，再向混合溶液中加入1%的氯化锰掺杂剂。
优选的方案中，所述的步骤中4）中，所加入的含有硼氢化钠的四氢呋喃混合液中的硼氢化钠含量为2%。
优选的方案中，所述的步骤5）中，SiO2@ZnS核壳微球烘干温度为80-85℃。
优选的方案中，所述的步骤6）中，SiO2@ZnS核壳微球的退火处理分别在140℃、220℃和300℃氩气保护条件下进行，退火温度由140℃以10℃/min的速率提升至300℃。
优选的方案中，所述仿结构色镭射纸的生产方法的步骤2）中，所述的原纸上的涂料含水率控制在6.0-7.0%。
优选的方案中，所述仿结构色镭射纸的生产方法的步骤4）中，结构色纳米材料气化后附着在纸张上所形成的镭射层厚度控制在350-450μm。
优选的方案中，所述的步骤4）中，结构色纳米材料的气化温度控制在1200℃-1500℃。
本发明所提供的一种仿结构色镭射纸的生产方法，通过采用上述生产方法,具有以下有益效果：
（1）镭射纸中无需设置铝层，节约了产品生产成本，响应了国家绿色生产和节能降耗的要求；
（2）通过气化结构色纳米材料的方法，制成的薄膜纯度高、质量好，厚度能够实现精确控制，且成膜速度快、效率高，用掩膜可获得清晰图形，薄膜的生长机理比较单纯；
（3）超声振荡能够有效提升ZnS在SiO2表面的沉积几率，消除局部浓度不均匀问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明在实施过程中的结构示意图。
图中：真空镀膜设备1，原纸2，丙烯酸涂层3，PVA涂层4，结构色纳米材料5。
具体实施方式
实施例1：
一种仿结构色镭射纸的生产方法，通过真空蒸发镀膜方式，将结构色纳米材料5气化后附着在纸张上，冷凝并形成一成薄膜层，实现镭射效果。
优选的方案中，具体包括以下步骤：
1）制备结构色纳米材料5；
2）在原纸2表面涂布一层丙烯酸涂层3，在原纸背面涂布PVA涂层4；
3）在真空镀膜设备1中放入纸张，并在蒸发舟加入结构色纳米材料5；
4）启动真空镀膜设备1，使结构色纳米材料气化并附着在纸张上，形成镭射层。
实施例2：
如图1中，在实施例1的基础上，结构色纳米材料的制备具体包括以下步骤：
1）采用水解缩聚正硅酸乙酯合成单分散的Sio2微球；
2）将Sio2微球、氯化锌和硫粉以5:3:2的比例加入含有四氢呋喃容器中；
3）超声振荡混合液，直至Sio2微球均匀分散在溶液中；
4）向振荡后的混合液中滴加分散在四氢呋喃中的硼氢化钠混合液，并进行搅拌；
5）将搅拌后所产生的SiO2@ZnS核壳微球进行升温烘干；
6）将烘干后的SiO2@ZnS核壳微球进行退火处理；
7）保温2-3h后，得到结构色纳米材料5；
在上述操作完成之后，将所得到的的结构色纳米材料5加入氢氟酸溶液中，得到硫化锌空心球，实施例1中的步骤4），实际为将硫化锌空心球加入蒸发舟内。
优选的方案中，所述的步骤中2）中，按照设定比例添加完Sio2微球、氯化锌和硫粉后，再向混合溶液中加入1%的氯化锰掺杂剂。
优选的方案中，所述的步骤中4）中，所加入的含有硼氢化钠的四氢呋喃混合液中的硼氢化钠含量为2%。
优选的方案中，所述的步骤5）中，SiO2@ZnS核壳微球烘干温度为80-85℃。
优选的方案中，所述的步骤6）中，SiO2@ZnS核壳微球的退火处理分别在140℃、220℃和300℃氩气保护条件下进行，退火温度由140℃以10℃/min的速率提升至300℃。
实施例3：
在实施例1的基础上，所述的步骤2）中，所述的原纸2上的涂料含水率控制在6.0-7.0%。
优选的方案中，所述的步骤4）中，结构色纳米材料5气化后附着在纸张上所形成的镭射层厚度控制在350-450μm。
优选的方案中，所述的步骤4）中，结构色纳米材料5的气化温度控制在1200℃-1500℃。
在实施例2中，步骤3）所采用的超声振荡可实现材料合成中介观均匀混合，提高反应速率，刺激反应进行，在超声振荡下，液体不断形成气泡，气泡长大破裂，在气泡爆炸的瞬间产生局部的热点，其温度可高达5000℃，压强可达1000个大气压。这些极端条件可以驱动化学反应，在ZnS沉积到SiO2微球表面的过程中起着重要作用，具体可分为几个方面：
①溶液中不断产生和破裂的气泡内部的高温和高压造成有机溶剂产生自由基-OH和-H；
②SiO2微球表面存在不饱和悬挂键和不同键合状态的羟基，其分子状态呈现出一种三维网状结构。超声作用不但能打断SiO2微球表面的-Si-OH键，而且还能打断SiO2微球表面-Si-O-Si键，使得SiO2表面活性比在不同水浴搅拌反应下显著增强。表面的悬挂键与Zn2+结合，然后与S2-反应在SiO2表面形成ZnS核心，ZnS核心不断长大，最后形成均匀的ZnS壳层；
③超声作用促进了SiO2在反应溶液中剧烈运动，使得SiO2在溶液中均匀分散，消除局部浓度不均匀，更有利于ZnS在SiO2表面沉积，同时提高了ZnS在SiO2表面的沉积几率。
步骤中2）中，向混合液中进一步添加氯化锰掺杂剂，可有效降低硫化锌微球的粒径。硫化锌颗粒为立方锌矿结构的硫化锌多晶体，呈规则的球形，颗粒尺寸均匀，随着锰离子初始浓度的增加，出现颗粒细化的现象。掺杂锰离子后，硫化锌颗粒的直径由1.6-2.0μm降低到0.8-1.3μm。
采用本申请所提出的生产方法，直径0.8-1.3μm纳米微球在直镀蒸发舟中，经过连续高温作用下蒸发、气化，均匀地附着在纸张上，冷凝成一层极薄的膜层；经过直镀的纸张，在横纹镭射光柱模压镍板模压，得到横纹光柱镭射纸张。
最终得到的镭射纸张经检验具有以下技术指标：
1、光线反射率75%—83%；
2、水份：6.0-7.0%；
3、耐折度：正折180º 1次，反折180º 1次无铝层爆裂，无涂层爆裂；
4、挺度：横向80-110mN，纵向140-180mN；
5、膜面亮度L≥80 cd/㎡，△L≤3.0cd/㎡；
6、涂层厚度350-450μm；
7、表面达因≥36达因；
8、安全卫生指标低于国家标准。

Claims (10)

1.一种仿结构色镭射纸的生产方法，其特征是：通过真空蒸发镀膜方式，将结构色纳米材料（5）气化后附着在纸张上，冷凝并形成一成薄膜层，实现镭射效果。
2.根据权利要求1所述的一种仿结构色镭射纸的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
1）制备结构色纳米材料（5）；
2）在原纸（2）表面涂布一层丙烯酸涂层（3），在原纸（2）背面涂布PVA涂料（4）；
3）在真空镀膜设备（1）中放入纸张，并在蒸发舟加入结构色纳米材料（5）；
4）启动真空镀膜设备（1），使结构色纳米材料（5）气化并附着在纸张上，形成镭射层。
3.根据权利要求2所述的一种仿结构色镭射纸的生产方法，其特征在于所述的步骤1）具体包括以下步骤：
1）采用水解缩聚正硅酸乙酯合成单分散的Sio2微球；
2）将Sio2微球、氯化锌和硫粉以5:3:2的比例加入含有四氢呋喃容器中；
3）超声振荡混合液，直至Sio2微球均匀分散在溶液中；
4）向振荡后的混合液中滴加分散在四氢呋喃中的硼氢化钠混合液，并进行搅拌；
5）将搅拌后所产生的SiO2@ZnS核壳微球进行升温烘干；
6）将烘干后的SiO2@ZnS核壳微球进行退火处理；
7）保温2-3h后，得到结构色纳米材料（5）；
8）将所得到的的结构色纳米材料（5）加入氢氟酸溶液中，得到硫化锌空心球。
4.根据权利要求3所述的一种仿结构色镭射纸的生产方法，其特征在于：所述的步骤中2）中，按照设定比例添加完Sio2微球、氯化锌和硫粉后，再向混合溶液中加入1%的氯化锰掺杂剂。
5.根据权利要求3所述的一种仿结构色镭射纸的生产方法，其特征在于：所述的步骤中4）中，所加入的含有硼氢化钠的四氢呋喃混合液中的硼氢化钠含量为2%。
6.根据权利要求3所述的一种仿结构色镭射纸的生产方法，其特征在于：所述的步骤5）中，SiO2@ZnS核壳微球烘干温度为80-85℃。
7.根据权利要求3所述的一种仿结构色镭射纸的生产方法，其特征在于：所述的步骤6）中，SiO2@ZnS核壳微球的退火处理分别在140℃、220℃和300℃氩气保护条件下进行，退火温度由140℃以10℃/min的速率提升至300℃。
8.根据权利要求2所述的一种仿结构色镭射纸的生产方法，其特征在于：所述的步骤2）中，所述的原纸（2）上的涂料含水率控制在6.0-7.0%。
9.根据权利要求2所述的一种仿结构色镭射纸的生产方法，其特征在于：所述的步骤4）中，结构色纳米材料（5）气化后附着在纸张上所形成的镭射层厚度控制在350-450μm。
10.根据权利要求2所述的一种仿结构色镭射纸的生产方法，其特征在于：所述的步骤4）中，结构色纳米材料（5）的气化温度控制在1200℃-1500℃。
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