CN111705543B - 一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法，步骤为：（1）制浆：打浆后配浆得浆料，并向浆料中加入吨纸用量为250~300kg的烷基壳聚糖改性滑石粉，10~15kg的PAE湿强剂、5~10kg浆内胶和10~20kg AKD；（2）抄造：将浆料上网抄造后得到湿纸页；（3）压榨和前干燥：将湿纸页压榨和前干燥后得到前干燥后的纸页；（4）表面施胶；（5）干燥和压光。本发明在浆料中添加烷基壳聚糖改性滑石粉作为填料，填料表面的烷基壳聚糖可以与纤维形成氢键，使填料与纤维之间可以通过烷基壳聚糖连接，从而在降低原纸收缩率的同时，可以有效提高原纸的强度。

Description

一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法
技术领域
本发明涉及造纸技术领域，尤其是涉及一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法。
背景技术
无碳复写纸是一种隐色复写纸，具有直接复写，直接显色的功能，主要用于多联表格、票据、连续财票等。无碳复写纸一般是通过在原纸上涂覆两种涂层制成：含有显色剂的CF层和含有发色剂的CB层。发色剂是一种特殊的无色染料，已溶解于不挥发的载体油中，被3～7μm的微胶囊包封起来。用力书写和打印的冲击压力可将微胶囊压破，使无色染料溶液流出与显色剂接触，发生化学反应呈现有色图文，从而达到复写的目的。
例如，一种在中国专利文献上公开的“高不透明无碳复写纸及其生产工艺”，其公告号CN100500997C，该纸至少由二联组成，每联至少有三层，上联为三层，一层为原纸，原纸的正面涂有预涂层，原纸的背面涂有发色层；中间联为四层，原纸的正面涂有预涂层，预涂层的上面涂有显色层，原纸的背面涂有发色层；下联为三层，一层为原纸，原纸的正面涂有预涂层，预涂层上涂有显色层。
无碳复写纸由原纸经涂布加工而成，因此要想获得良好复写功能的无碳复写纸，需要原纸具有较高的干、湿抗张强度和白度，保证后续可以顺利进行涂布加工，防止涂布后产生掉粉掉毛现象；原纸还需要有较低的收缩率，防止干燥收缩产生的内应力引起部分微胶囊移位破裂，无色染料油流出而发色或降低显色效果。现有技术中一般通过添加填料来降低原纸的收缩率，但添加填料又会导致纤维间的结合力减弱，导致原纸强度降低，涂布后容易产生掉粉掉毛现象。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中一般通过添加填料来降低无碳复写纸原纸的收缩率，防止干燥收缩产生的内应力引起部分微胶囊移位破裂，降低显色效果；但添加填料又会导致纤维间的结合力减弱，导致原纸强度降低，涂布后容易产生掉粉掉毛现象的问题，提供一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法，在浆料中添加烷基壳聚糖改性滑石粉作为填料，填料表面的烷基壳聚糖可以与纤维形成氢键，使填料与纤维之间可以通过烷基壳聚糖连接，从而在降低原纸收缩率的同时，可以有效提高原纸的强度。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制浆：打浆后配浆得浆料，并向浆料中加入吨纸用量为250～300kg的烷基壳聚糖改性滑石粉，10～15kg的PAE湿强剂、5～10kg浆内胶和10～20kg AKD；
(2)抄造：将浆料上网抄造后得到湿纸页；
(3)压榨和前干燥：将湿纸页压榨和前干燥后得到前干燥后的纸页；
(4)表面施胶；
(5)干燥和压光：将表面施胶后的纸页干燥并压光后得到所述高白高强度无碳复写纸原纸。
本发明在浆料中添加烷基壳聚糖改性滑石粉作为填料，填料可以降低原纸的收缩率，从而防止干燥收缩产生的内应力引起部分微胶囊移位破裂，降低无碳复写纸显色效果。在壳聚糖分子链中引入疏水的烷基链形成的烷基壳聚糖是一种表面活性剂，对填料进行改性后可以增强填料的分散稳定性，避免填料团聚，并且填料表面的烷基壳聚糖分子链中的氨基质子化形成的-NH3 +可以与纤维形成氢键作用，使填料与纤维之间通过烷基壳聚糖连接，增强了填料与纤维之间的作用力，避免添加的填料粒子影响纤维之间的连接，从而有效提高了原纸的强度，防止涂布后制成的无碳复写纸产生掉粉掉毛现象。
传统的填料因粒子太小并且填料与纤维均带负电而相互排斥，因此填料粒子不易留着在成形的纸页上，而本发明中使用烷基壳聚糖改性填料，填料与纤维通过烷基壳聚糖连接后，因烷基壳聚糖表面呈阳离子性，带正电荷，因此具有助留作用，可以提高细小纤维和填料的留着率，从而提高原纸的白度和使用性能。同时烷基壳聚糖分子链中的烷基提高了填料的疏水性能，有利于提高原纸的防水防潮性能，避免无碳复写纸受潮影响表面涂层性能，从而影响复写效果。因此通过本发明中的方法制备出的无碳复写纸原纸强度高、白度高、收缩率低、表面吸收质量低，具有良好的使用性能。
作为优选，烷基壳聚糖改性滑石粉的制备方法为：
A)将壳聚糖加入醋酸溶液和无水乙醇的混合溶液中，搅拌20～30min得到壳聚糖溶液；
B)搅拌状态下向壳聚糖溶液中逐滴滴加辛醛的乙醇溶液，再加入NaBH3CN，继续搅拌反应20～30h；
C)用氢氧化钠溶液调节体系pH至7～8，搅拌反应1～2h后过滤，将产物清洗并真空干燥后得到烷基改性壳聚糖；
D)将烷基改性壳聚糖溶于醋酸溶液中得到质量分数为5～8％的烷基改性壳聚糖溶液，向溶液中加入滑石粉，搅拌反应8～10h后烘干得到所述烷基壳聚糖改性滑石粉。
作为优选，步骤A)中所述壳聚糖与混合溶液的质量体积比为1g：(10～20mL)，所述的醋酸溶液和无水乙醇的体积比为5：(4～5)，所述醋酸溶液的浓度为0.2～0.3mol/L。
作为优选，步骤B)中加入的辛醛的乙醇溶液中，辛醛与壳聚糖的摩尔比为1：(2～3)，加入的NaBH3CN与辛醛的摩尔比为(2～3)：1。
作为优选，步骤D)中所述醋酸溶液的浓度为0.2～0.3mol/L，所述滑石粉与烷基改性壳聚糖溶液的质量体积比为1g：(5～10mL)。
本发明先通过壳聚糖分子链中的部分氨基与辛醛反应形成席夫碱，然后在NaBH3CN的还原作用下得到长链烷基改性的壳聚糖；再利用烷基壳聚糖中剩余氨基在酸性条件下质子化形成的-NH3 +与滑石粉形成氢键作用连接，得到烷基壳聚糖改性滑石粉。
作为优选，步骤(1)中所述的浆料包括40～50％的漂白本色针叶木浆及50％～60％的漂白阔叶木浆。
作为优选，步骤(1)中所述浆料的打浆度为50～55oSR，湿重3～5g。
作为优选，步骤(1)中所述的PAE湿强剂固含量为12～15％，所述的浆内胶为阳离子淀粉。
作为优选，步骤(3)中压榨采用两道压榨，第一道压榨线压力0.4～0.5Mpa，第二道压榨线压力0.2～0.3Mpa。
作为优选，步骤(4)中的表面施胶量为3～5g/m2。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)在浆料中添加烷基壳聚糖改性滑石粉作为填料，可以降低原纸的收缩率，防止干燥收缩产生的内应力引起部分微胶囊移位破裂，降低无碳复写纸显色效果；并且使填料与纤维之间可以通过氢键连接，增强了填料与纤维之间的作用力，避免添加的填料粒子影响纤维之间的连接，从而有效提高了原纸的强度，防止涂布后制成的无碳复写纸产生掉粉掉毛现象；
(2)填料与纤维通过烷基壳聚糖连接后，因烷基壳聚糖表面呈阳离子性，带正电荷，因此具有助留作用，可以提高细小纤维和填料的留着率，从而提高原纸的白度和使用性能；
(3)烷基壳聚糖分子链中的烷基提高了填料的疏水性能，有利于提高原纸的防水防潮性能，避免无碳复写纸受潮影响表面涂层性能，从而影响复写效果。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。本发明中使用的原料均为本领域常用原料，可以从市场上购得；本发明中所使用的方法均为本领域的常用方法。
实施例1：
一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制浆：打浆后配浆得浆料，浆料包括45％的漂白本色针叶木浆及55％的漂白阔叶木浆，浆料的打浆度为53oSR，湿重4g；并向浆料中加入吨纸用量为280kg的烷基壳聚糖改性滑石粉，12kg的PAE湿强剂(固含量15％)、8kg阳离子淀粉和15kg AKD；
(2)抄造：将浆料上网抄造后得到湿纸页；
(3)压榨和前干燥：将湿纸页压榨和前干燥后得到前干燥后的纸页，压榨采用两道压榨，第一道压榨线压力0.45Mpa，第二道压榨线压力0.25Mpa；
(4)表面施胶：使用AKD表面施胶剂对纸页进行表面施胶，施胶量为4g/m2；
(5)干燥和压光：将表面施胶后的纸页干燥并压光后得到所述高白高强度无碳复写纸原纸。
烷基壳聚糖改性滑石粉的制备方法为：
A)将壳聚糖加入体积比为1:1的0.25mol/L醋酸溶液和无水乙醇的混合溶液中，搅拌25min得到壳聚糖溶液，壳聚糖与混合溶液的质量体积比为1g：15mL；
B)搅拌状态下向壳聚糖溶液中逐滴滴加辛醛的乙醇溶液，使辛醛与壳聚糖的摩尔比为1：3；再加入与辛醛的摩尔比为2:1的NaBH3CN，继续搅拌反应24h；
C)用氢氧化钠溶液调节体系pH至7.4，搅拌反应1.5h后过滤，将产物清洗并真空干燥后得到烷基改性壳聚糖；
D)将烷基改性壳聚糖溶于0.25mol/L醋酸溶液中得到质量分数为6％的烷基改性壳聚糖溶液，向溶液中加入滑石粉，滑石粉与烷基改性壳聚糖溶液的质量体积比为1g：8mL，搅拌反应9h后烘干得到烷基壳聚糖改性滑石粉。
实施例2：
一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制浆：打浆后配浆得浆料，浆料包括40％的漂白本色针叶木浆及60％的漂白阔叶木浆，浆料的打浆度为50oSR，湿重3g；并向浆料中加入吨纸用量为250kg的烷基壳聚糖改性滑石粉，10kg的PAE湿强剂(固含量15％)、5kg阳离子淀粉和10kg AKD；
(2)抄造：将浆料上网抄造后得到湿纸页；
(3)压榨和前干燥：将湿纸页压榨和前干燥后得到前干燥后的纸页，压榨采用两道压榨，第一道压榨线压力0.4Mpa，第二道压榨线压力0.3Mpa；
(4)表面施胶：使用AKD表面施胶剂对纸页进行表面施胶，施胶量为5g/m2；
(5)干燥和压光：将表面施胶后的纸页干燥并压光后得到所述高白高强度无碳复写纸原纸。
烷基壳聚糖改性滑石粉的制备方法为：
A)将壳聚糖加入体积比为5:4的0.2mol/L醋酸溶液和无水乙醇的混合溶液中，搅拌20min得到壳聚糖溶液，壳聚糖与混合溶液的质量体积比为1g：10mL；
B)搅拌状态下向壳聚糖溶液中逐滴滴加辛醛的乙醇溶液，使辛醛与壳聚糖的摩尔比为1：2；再加入与辛醛的摩尔比为3:1的NaBH3CN，继续搅拌反应20h；
C)用氢氧化钠溶液调节体系pH至7，搅拌反应1h后过滤，将产物清洗并真空干燥后得到烷基改性壳聚糖；
D)将烷基改性壳聚糖溶于0.2mol/L醋酸溶液中得到质量分数为5％的烷基改性壳聚糖溶液，向溶液中加入滑石粉，滑石粉与烷基改性壳聚糖溶液的质量体积比为1g：10mL，搅拌反应8h后烘干得到烷基壳聚糖改性滑石粉。
实施例3：
一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制浆：打浆后配浆得浆料，浆料包括50％的漂白本色针叶木浆及50％的漂白阔叶木浆，浆料的打浆度为55oSR，湿重5g；并向浆料中加入吨纸用量为300kg的烷基壳聚糖改性滑石粉，15kg的PAE湿强剂(固含量15％)、10kg阳离子淀粉和20kg AKD；
(2)抄造：将浆料上网抄造后得到湿纸页；
(3)压榨和前干燥：将湿纸页压榨和前干燥后得到前干燥后的纸页，压榨采用两道压榨，第一道压榨线压力0.5Mpa，第二道压榨线压力0.2Mpa；
(4)表面施胶：使用AKD表面施胶剂对纸页进行表面施胶，施胶量为3g/m2；
(5)干燥和压光：将表面施胶后的纸页干燥并压光后得到所述高白高强度无碳复写纸原纸。
烷基壳聚糖改性滑石粉的制备方法为：
A)将壳聚糖加入体积比为1:1的0.3mol/L醋酸溶液和无水乙醇的混合溶液中，搅拌30min得到壳聚糖溶液，壳聚糖与混合溶液的质量体积比为1g：20mL；
B)搅拌状态下向壳聚糖溶液中逐滴滴加辛醛的乙醇溶液，使辛醛与壳聚糖的摩尔比为1：3；再加入与辛醛的摩尔比为3:1的NaBH3CN，继续搅拌反应40h；
C)用氢氧化钠溶液调节体系pH至8，搅拌反应2h后过滤，将产物清洗并真空干燥后得到烷基改性壳聚糖；
D)将烷基改性壳聚糖溶于0.3mol/L醋酸溶液中得到质量分数为8％的烷基改性壳聚糖溶液，向溶液中加入滑石粉，滑石粉与烷基改性壳聚糖溶液的质量体积比为1g：5mL，搅拌反应10h后烘干得到烷基壳聚糖改性滑石粉。
对比例1：
一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制浆：打浆后配浆得浆料，浆料包括45％的漂白本色针叶木浆及55％的漂白阔叶木浆，浆料的打浆度为53oSR，湿重4g；并向浆料中加入吨纸用量为280kg的滑石粉，12kg的PAE湿强剂(固含量15％)、8kg阳离子淀粉和15kg AKD；
(2)抄造：将浆料上网抄造后得到湿纸页；
(3)压榨和前干燥：将湿纸页压榨和前干燥后得到前干燥后的纸页，压榨采用两道压榨，第一道压榨线压力0.45Mpa，第二道压榨线压力0.25Mpa；
(4)表面施胶：使用AKD表面施胶剂对纸页进行表面施胶，施胶量为4g/m2；
(5)干燥和压光：将表面施胶后的纸页干燥并压光后得到所述高白高强度无碳复写纸原纸。
对上述实施例和对比例中制得的无碳复写纸原纸的性能进行测试，结果如表1所示。
表1：无碳复写纸原纸性能测试结果。
项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
定量(g/m<sup>2</sup>) 40.13 40.08 40.33 40.15
紧度(g/m<sup>3</sup>) 0.83 0.83 0.84 0.83
纵向干抗张强度(kN/m) 3.5 3.3 3.4 2.5
纵向湿抗张强度(kN/m) 0.21 0.20 0.21 0.14
横向收缩率(％) 2.1 2.0 1.9 2.6
表面吸收质量(g/m<sup>2</sup>) 18 17 19 22
白度(％) 92 90 93 91
正面平滑度(s) 77 79 76 75
从表1中可以看出，实施例1～3中采用本发明中的方法制得的无碳复写纸原纸定量低、强度高，避免无碳复写纸出现掉毛掉粉现象；表面吸收量低，有利于无碳复写纸后续的涂布工序，减少涂料的用量；收缩率低，防止干燥收缩产生的内应力引起部分微胶囊移位破裂，降低无碳复写纸显色效果。而对比例1中使用不经改性的滑石粉作为填料，原纸的各项性能均有所下降，证明使用本发明中的烷基壳聚糖改性滑石粉作为填料，可以有效提高无碳复写纸的各项性能。

Claims (9)

1.一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
（1）制浆：打浆后配浆得浆料，并向浆料中加入吨纸用量为250~300kg的烷基壳聚糖改性滑石粉，10~15kg的PAE湿强剂、5~10kg浆内胶和10~20kg AKD；所述烷基壳聚糖改性滑石粉的制备方法为：
A）将壳聚糖加入醋酸溶液和无水乙醇的混合溶液中，搅拌20~30min得到壳聚糖溶液；
B）搅拌状态下向壳聚糖溶液中逐滴滴加辛醛的乙醇溶液，再加入NaBH3CN，继续搅拌反应20~30h；
C）用氢氧化钠溶液调节体系pH至7~8，搅拌反应1~2h后过滤，将产物清洗并真空干燥后得到烷基改性壳聚糖；
D）将烷基改性壳聚糖溶于醋酸溶液中得到质量分数为5~8%的烷基改性壳聚糖溶液，向溶液中加入滑石粉，搅拌反应8~10h后烘干得到所述烷基壳聚糖改性滑石粉；
（2）抄造：将浆料上网抄造后得到湿纸页；
（3）压榨和前干燥：将湿纸页压榨和前干燥后得到前干燥后的纸页；
（4）表面施胶；
（5）干燥和压光：将表面施胶后的纸页干燥并压光后得到所述高白高强度无碳复写纸原纸。
2.根据权利要求1所述的一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法，其特征是，步骤A）中所述壳聚糖与混合溶液的质量体积比为1g：（10~20mL），所述的醋酸溶液和无水乙醇的体积比为5：（4~5），所述醋酸溶液的浓度为0.2~0.3mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法，其特征是，步骤B）中加入的辛醛的乙醇溶液中，辛醛与壳聚糖的摩尔比为1：（2~3），加入的NaBH3CN与辛醛的摩尔比为（2~3）：1。
4.根据权利要求1所述的一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法，其特征是，步骤D）中所述醋酸溶液的浓度为0.2~0.3mol/L，所述滑石粉与烷基改性壳聚糖溶液的质量体积比为1g：（5~10mL）。
5.根据权利要求1所述的一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法，其特征是，步骤（1）中所述的浆料包括40~50%的漂白本色针叶木浆及50%~60%的漂白阔叶木浆。
6.根据权利要求1或5所述的一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法，其特征是，步骤（1）中所述浆料的打浆度为50~55oSR，湿重3~5g。
7.根据权利要求1所述的一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法，其特征是，步骤（1）中所述的PAE湿强剂固含量为12~15%，所述的浆内胶为阳离子淀粉。
8.根据权利要求1所述的一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法，其特征是，步骤（3）中压榨采用两道压榨，第一道压榨线压力0.4~0.5Mpa，第二道压榨线压力0.2~0.3Mpa。
9.根据权利要求1所述的一种高白高强度无碳复写纸原纸的制备方法，其特征是，步骤（4）中的表面施胶量为3~5g/m2。
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