CN112064399A - 一种高加填圣经纸的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及造纸技术领域，针对圣经纸中填充料留着率低的问题，提出一种高加填圣经纸的制备方法。包括：（1）打浆：将原料浆料、改性填料及助剂进行混合打浆，配制成混合浆料；（2）制备原纸：将所述混合浆料依次经过碱溶液浸泡、网部脱水、压榨、前干燥得到原料纸；（3）施胶：进入表面施胶处理工序，采用高加填施胶剂对步骤（2）所述的原料纸进行表面施胶，得到经过表面施胶处理后的纸页；（4）后处理：经过表面施胶处理后的纸页，进行后干燥、压光整饰，并收卷得到成品。本发明通过对填料表面改性、引入高流动性施胶乳液及改进纸张制备工艺，最终制备得到整体性好、填料分散均匀、填料留着率高及不透明度高的圣经纸。

Description

一种高加填圣经纸的制备方法
技术领域
本发明涉及造纸技术领域，尤其是涉及一种高加填圣经纸的制备方法。
背景技术
圣经纸是供胶版印刷圣经、字典、袖珍手册、工具书等书籍的高档印刷纸，其突出特点是纸张薄、定量低，但不透明度较高。钛白等填料由于具有高折射率、细粒度和高白度，能赋予纸张良好的不透明度，因此广泛用作圣经纸的填料。但钛白粉价格昂贵，且因其粒径小，保留率低，造成高不透明度圣经纸生产成本偏高。如何以最简单的方式提高钛白粉的利用率，成为降低高不透明度圣经纸生产成本的关键途径。
专利号CN201410004030.X，专利名称“低定量高不透明度圣经纸及其生产方法和用途”，本发明公开了一种低定量高不透明度圣经纸及其生产方法和用途，生产方法按如下加工步骤：a、商品浆板打浆磨浆；b、化学助剂添加:浆内施胶为烷基烯酮二聚体或链烯基琥珀酸干，用量为0.4-1.0％(重量)；表面胶用量为0.8-1.5％(重量)，表面胶由淀粉、聚乙烯醇、石蜡、松香胶混合而成或由淀粉、羧甲基纤维素、聚乙烯醇混合而成；填料：第一填料选用滑石粉、高岭土或碳酸钙，用量位10-20％(重量)，第二填料钛白粉选用锐钛型，用量为2-4％(重量)；漂白粉：用量为0.1-0.2％(重量)；c、脱水成型、干燥处理；d、压光整饰处理；e、卷取包装。本发明的有益效果：本发明生产的一种低定量高不透明度圣经纸，定量可低至20g/m2，PPI可达2000，不透明度73-80％。
其不足之处在于，虽然填充了较多含量的滑石粉和钛白粉，但是简单的物理填充容易导致填充后填料脱出，留着率低。
发明内容
本发明是为了克服圣经纸中填充料留着率低的问题，提供了一种高加填圣经纸的制备方法，通过对填料表面改性、引入高流动性施胶乳液及改进纸张制备工艺，最终制备得到整体性好、填料分散均匀、填料留着率高及不透明度高的圣经纸。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高加填圣经纸的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)打浆：将原料浆料、改性填料及助剂进行混合打浆，配制成混合浆料；
(2)制备原纸：将所述混合浆料依次经过碱溶液浸泡、网部脱水、压榨、前干燥得到原料纸；
(3)施胶：进入表面施胶处理工序，采用高加填施胶剂对步骤(2)所述的原料纸进行表面施胶，得到经过表面施胶处理后的纸页；
(4)后处理：经过表面施胶处理后的纸页，进行后干燥、压光整饰，并收卷得到成品。
本发明旨在制备一种高加填圣经纸，首先通过对填料进行表面改性，提升填料的结合能力与填充稳定性；其次准确把握填料加入的时机，在打浆过程中加入填料，使得填料更容易分散到纤维的表面与纤维结合，提升了填料的均匀性与留着率；再次提供分散性与流变性能好的施胶乳液，固化后交联程度高，使得施胶乳液与填料之间、表面施胶层与原纸层之间都具有较好的交联结合度，最终制备得到整体性好、填料分散均匀、填料留着率及不透明度高的圣经纸。
作为优选，步骤(1)中原料浆料包括25-35％漂白硫酸针叶木浆和65-75％漂白硫酸阔叶浆，打浆浓度4.0-5.0％，打浆后漂白硫酸盐针叶木浆打浆度为65-75°SR，湿重为4-7g；漂白硫酸盐阔叶木浆打浆度为35-40°SR，湿重为3-5g。
作为优选，步骤(1)助剂及其用量分别为：脱气剂，吨纸用量在0.5-0.8kg；阳离子淀粉、吨纸用量在8-10kg；消泡剂，吨纸用量在0.3-0.4kg。
作为优选，步骤(1)所述改性填料为异氰酸酯基改性二氧化钛，其制备方法为：将二氧化钛分散到乙醇中，加入氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应0.8-1h得到氨基修饰的二氧化钛；再次将氨基修饰的二氧化钛分散到N,N-二甲基甲酰胺中，加入六亚甲基二异氰酸酯，60-70℃下搅拌反3-4h，得到改性填料。
作为优选，所述二氧化钛、氨丙基三乙氧基硅烷及六亚甲基二异氰酸酯的摩尔量比为1：1-1.2：1-1.2。
对二氧化钛进行改性：先在二氧化钛表面引入修饰的氨基，再在氨基上枝接反应活性较高的异氰酸酯基。因为二氧化钛本身与纤维之间仅仅是简单的物理填充，没有特定的化学键结合，本发明通过对二氧化钛改性来引入能够与纤维表面的羟基等活性基团反应的二异氰酸酯基，来促进改性填料与原纸纤维之间的结合度与提升留着率；另外，改性二氧化钛还能够与施胶剂成分进行混合，在施胶层成膜的过程中彼此产生更多的反应活性点与结合位点，防止表层的填料脱落，同时施胶层与原纸之间的结合也更加紧密，提高纸张的整体紧密度与质量，使得所制备的圣经纸具有更好的不透明度与表面光泽度。
作为优选，步骤(2)中碱溶液为氢氧化钠或氨水。
在打浆的过程中加入改性填料，改性填料会与纤维充分的接触，更容易吸附到纤维表面，而填料本身粒径较小，在水中不易分散，碱溶液的浸泡有助于改性填料更进一步均匀地分散并吸附在纤维表面，使得改性填料与纤维结合更加紧密，从而获得最佳的填料分散度与保留率。
作为优选，步骤(3)中，所述高加填施胶剂的制备步骤包括：
A、制备羟基丙烯酸乳液：在容器中依次加入种子甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酸丁酯，质量比为1：1.4-2，升温至65-70℃，加入第一核层单体保温并搅拌30-40min，得到核层种子乳液，滴加第二核层单体持续时间为1-1.5h，滴加完毕后保温0.8-lh，形成乳液核相；继续滴加壳原料己甲苯二异氰酸酯三聚体及聚乙二醇单甲醚的混合溶液，其质量比为1：1.5-1.8，滴加完毕后保温1.8-2h，降至室温后调整乳液PH值至7.0-8.0之间，过滤得到核壳型羟基丙烯酸乳液；
B、制成高加填施胶剂：将核壳型羟基丙烯酸乳液和所述改性填料以摩尔比1：0.2-0.4进行混合，搅拌20-30min，得到高加填施胶剂。
作为优选，步骤A中种子、第一核层单体、第二核层单体及壳原料的质量比为2-4：1.5-3：1-1.5：3-5。
作为优选，步骤A中第一核层单体包括单体质量的15-20％及质量比为1：1-1.5的甲基丙烯酸缩水甘油酯和十二烷基硫酸钠；第二核层单体包括单体质量的80-85％及质量比为0.8：1-1.2的乳化剂SE-10N和过硫酸铵；所述单体由苯乙烯、丙烯酸羟乙酯按照质量比1：1-1.2混合而成。
所述高加填施胶剂包括核壳型羟基丙烯酸乳液和改性填料，在表面施胶剂成膜的过程中，二者的活性基团能够发生交联反应，形成稳定性高的整体。施胶剂中羟基丙烯酸酯乳液合成中运用自由基反应机理、乳液聚合机理以及核壳型乳液聚合机理进行核壳乳液聚合，通过依次加入核原料、第一核层单体、第二核层单体及壳原料，并在上述反应条件下反应，在聚合物分子中引入环氧基和羧基交联基团，提高施胶剂的交联密度，同时也增加了乳液与改性填料的结合位点，使得乳液中的羟基、羧基等活性基团能够与改性填料表面的异氰酸基相结合；所以二者在乳液中具有更好的相似相容性，使得最终形成的膜结构整体性更好，致密度更高。运用羟基和异氰酸酯基团的反应，还能降低大分子产物分子的结晶程度，降低产物粘度，提高羟基丙烯酸乳液在水中的分散性能与流动性，对原纸表面的施胶过程具有较好的适应性，及时分散均布并成膜于圣经纸原纸表面，制备得到表面平整度及光滑度更高的圣经纸。
作为优选，步骤(4)压光整饰条件为：加热温度100-110℃，压力90-100kN/m。
压光整饰过程能够更进一步的提高圣经纸表面的平整度与圣经纸内部的紧密压实程度。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)提供了一种高加填圣经纸的制备方法，通过对填料表面改性、引入高流动性施胶乳液及改进纸张制备工艺，最终制备得到整体性好、填料分散均匀、填料留着率高及不透明度高、高致密度、耐候性能好及低热收缩率低的圣经纸；
(2)首先通过对填料进行表面改性，提升填料的结合能力与填充稳定性；其次准确把握填料加入的时机，在打浆过程中加入填料，使得填料更容易分散到纤维的表面与纤维结合，采用碱溶液对浆料浸泡进一步促进填料在浆料纤维中的分布，提升填料的均匀性与留着率；
(3)提供分散性与流变性能好的施胶乳液，固化后交联程度高，使得施胶乳液与填料之间、表面施胶层与原纸层之间都具有较好的交联结合度，制备得到整体性好、填料分散均匀、填料留着率及不透明度高的圣经纸。
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，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
总实施例
一种高加填圣经纸的制备方法，包括如下制备步骤：
(I)制备改性填料异氰酸酯基改性二氧化钛：将二氧化钛分散到乙醇中，加入氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应0.8-1h得到氨基修饰的二氧化钛；再次将氨基修饰的二氧化钛分散到N,N-二甲基甲酰胺中，加入六亚甲基二异氰酸酯，60-70℃下搅拌反3-4h，得到改性填料；二氧化钛、氨丙基三乙氧基硅烷及六亚甲基二异氰酸酯的摩尔量比为1：1-1.2：1-1.2。
(II)打浆：将原料浆料、改性填料及助剂进行混合打浆，配制成混合浆料；原料浆料包括25-35％漂白硫酸针叶木浆和65-75％漂白硫酸阔叶浆，打浆浓度4.0-5.0％，打浆后漂白硫酸盐针叶木浆打浆度为65-75°SR，湿重为4-7g；漂白硫酸盐阔叶木浆打浆度为35-40°SR，湿重为3-5g；助剂及其用量分别为：脱气剂，吨纸用量在0.5-0.8kg；阳离子淀粉、吨纸用量在8-10kg；消泡剂，吨纸用量在0.3-0.4kg。
(III)制备原纸：将所述混合浆料依次经过碱溶液(碱溶液为氢氧化钠或氨水)浸泡、网部脱水、压榨、前干燥得到原料纸；
(IV)高加填施胶剂的制备：A、制备羟基丙烯酸乳液：在容器中依次加入质量比为1：1.4-2的种子甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯和丙烯酸丁酯，升温至65-70℃，加入第一核层单体保温并搅拌30-40min，得到核层种子乳液，滴加第二核层单体持续时间为1-1.5h，滴加完毕后保温0.8-lh，形成乳液核相；继续滴加壳原料己甲苯二异氰酸酯三聚体及聚乙二醇单甲醚的混合溶液，其质量比为1：1.5-1.8，滴加完毕后保温1.8-2h，降至室温后调整乳液PH值至7.0-8.0之间，过滤得到核壳型羟基丙烯酸乳液；种子、第一核层单体、第二核层单体及壳原料的质量比为2-4：1.5-3：1-1.5：3-5；第一核层单体包括单体质量的15-20％及质量比为1：1-1.5的甲基丙烯酸缩水甘油酯和十二烷基硫酸钠；第二核层单体包括单体质量的80-85％及质量比为0.8：1-1.2的乳化剂和过硫酸铵；所述单体由苯乙烯、丙烯酸羟乙酯按照质量比1：1-1.2混合而成
B、制成高加填施胶剂：将核壳型羟基丙烯酸乳液和所述改性填料以摩尔比1：0.2-0.4进行混合，搅拌20-30min，得到高加填施胶剂。
(V)施胶：进入表面施胶处理工序，采用高加填施胶剂对步骤(III)所述的原料纸进行表面施胶，得到经过表面施胶处理后的纸页；所述高加填施胶剂的制备步骤包括：
(VI)后处理：经过表面施胶处理后的纸页，进行后干燥，100-110℃、90-100kN/m条件下压光整饰，并收卷得到成品。
实施例1
一种高加填圣经纸的制备方法，包括如下制备步骤：
(I)制备改性填料异氰酸酯基改性二氧化钛：将二氧化钛分散到乙醇中，加入氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应0.9h得到氨基修饰的二氧化钛；再次将氨基修饰的二氧化钛分散到N,N-二甲基甲酰胺中，加入六亚甲基二异氰酸酯，65℃下搅拌反3.5h，得到改性填料；二氧化钛、氨丙基三乙氧基硅烷及六亚甲基二异氰酸酯的摩尔量比为1：1.1：1.1。
(II)打浆：将原料浆料、改性填料及助剂进行混合打浆，配制成混合浆料；原料浆料包括30％漂白硫酸针叶木浆和70％漂白硫酸阔叶浆，打浆浓度4.5％，打浆后漂白硫酸盐针叶木浆打浆度为70°SR，湿重为5.5g；漂白硫酸盐阔叶木浆打浆度为38°SR，湿重为4g；助剂及其用量分别为：脱气剂，吨纸用量在0.65kg；阳离子淀粉、吨纸用量在9kg；消泡剂，吨纸用量在0.35kg。
(III)制备原纸：将所述混合浆料依次经过氢氧化钠浸泡、网部脱水、压榨、前干燥得到原料纸；
(IV)高加填施胶剂的制备：A、制备羟基丙烯酸乳液：在容器中依次加入质量比为1：1.7的种子甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯和丙烯酸丁酯，升温至68℃，加入第一核层单体保温并搅拌35min，得到核层种子乳液，滴加第二核层单体持续时间为1.2h，滴加完毕后保温0.9h，形成乳液核相；继续滴加壳原料己甲苯二异氰酸酯三聚体及聚乙二醇单甲醚的混合溶液，其质量比为1：1.7，滴加完毕后保温1.9h，降至室温后调整乳液PH值至7.5之间，过滤得到核壳型羟基丙烯酸乳液；种子、第一核层单体、第二核层单体及壳原料的质量比为3：2.5：1.2：4；第一核层单体包括单体质量的18％及质量比为1：1.2的甲基丙烯酸缩水甘油酯和十二烷基硫酸钠；第二核层单体包括单体质量的82％及质量比为0.8：1.1的乳化剂和过硫酸铵；所述单体由苯乙烯、丙烯酸羟乙酯按照质量比1：1.1混合而成；
B、制成高加填施胶剂：将核壳型羟基丙烯酸乳液和所述改性填料以摩尔比1：0.2-0.4进行混合，搅拌25min，得到高加填施胶剂。
(V)施胶：进入表面施胶处理工序，采用高加填施胶剂对步骤(III)所述的原料纸进行表面施胶，得到经过表面施胶处理后的纸页；
(VI)后处理：经过表面施胶处理后的纸页，进行后干燥，105℃、95kN/m条件下压光整饰，并收卷得到成品。
实施例2
一种高加填圣经纸的制备方法，包括如下制备步骤：
(I)制备改性填料异氰酸酯基改性二氧化钛：将二氧化钛分散到乙醇中，加入氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应0.8h得到氨基修饰的二氧化钛；再次将氨基修饰的二氧化钛分散到N,N-二甲基甲酰胺中，加入六亚甲基二异氰酸酯，60℃下搅拌反3h，得到改性填料；二氧化钛、氨丙基三乙氧基硅烷及六亚甲基二异氰酸酯的摩尔量比为1：1.2：1。
(II)打浆：将原料浆料、改性填料及助剂进行混合打浆，配制成混合浆料；原料浆料包括25％漂白硫酸针叶木浆和75％漂白硫酸阔叶浆，打浆浓度4.0％，打浆后漂白硫酸盐针叶木浆打浆度为65°SR，湿重为4g；漂白硫酸盐阔叶木浆打浆度为35°SR，湿重为3g；助剂及其用量分别为：脱气剂，吨纸用量在0.5kg；阳离子淀粉、吨纸用量在8kg；消泡剂，吨纸用量在0.4kg。
(III)制备原纸：将所述混合浆料依次经过氢氧化钠浸泡、网部脱水、压榨、前干燥得到原料纸；
(IV)高加填施胶剂的制备：A、制备羟基丙烯酸乳液：在容器中依次加入质量比为1：1.4的种子甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯和丙烯酸丁酯，升温至65℃，加入第一核层单体保温并搅拌40min，得到核层种子乳液，滴加第二核层单体持续时间为1h，滴加完毕后保温lh，形成乳液核相；继续滴加壳原料己甲苯二异氰酸酯三聚体及聚乙二醇单甲醚的混合溶液，其质量比为1：1.5，滴加完毕后保温2h，降至室温后调整乳液PH值至7.0之间，过滤得到核壳型羟基丙烯酸乳液；种子、第一核层单体、第二核层单体及壳原料的质量比为2：3：1：5；第一核层单体包括单体质量的15％及质量比为1：1的甲基丙烯酸缩水甘油酯和十二烷基硫酸钠；第二核层单体包括单体质量的80％及质量比为0.8：1的乳化剂和过硫酸铵；所述单体由苯乙烯、丙烯酸羟乙酯按照质量比1：1混合而成；
B、制成高加填施胶剂：将核壳型羟基丙烯酸乳液和所述改性填料以摩尔比1：0.2进行混合，搅拌20min，得到高加填施胶剂。
(V)施胶：进入表面施胶处理工序，采用高加填施胶剂对步骤(III)所述的原料纸进行表面施胶，得到经过表面施胶处理后的纸页；
(VI)后处理：经过表面施胶处理后的纸页，进行后干燥，100℃、100kN/m条件下压光整饰，并收卷得到成品。
实施例3
一种高加填圣经纸的制备方法，包括如下制备步骤：
(I)制备改性填料异氰酸酯基改性二氧化钛：将二氧化钛分散到乙醇中，加入氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应0.85h得到氨基修饰的二氧化钛；再次将氨基修饰的二氧化钛分散到N,N-二甲基甲酰胺中，加入六亚甲基二异氰酸酯，62℃下搅拌反3.2h，得到改性填料；二氧化钛、氨丙基三乙氧基硅烷及六亚甲基二异氰酸酯的摩尔量比为1：1.05：1。
(II)打浆：将原料浆料、改性填料及助剂进行混合打浆，配制成混合浆料；原料浆料包括32％漂白硫酸针叶木浆和68％漂白硫酸阔叶浆，打浆浓度4.2％，打浆后漂白硫酸盐针叶木浆打浆度为68°SR，湿重为5.5g；漂白硫酸盐阔叶木浆打浆度为36°SR，湿重为3.2g；助剂及其用量分别为：脱气剂，吨纸用量在0.55kg；阳离子淀粉、吨纸用量在8.2kg；消泡剂，吨纸用量在0.35kg。
(III)制备原纸：将所述混合浆料依次经过氨水浸泡、网部脱水、压榨、前干燥得到原料纸；
(IV)高加填施胶剂的制备：A、制备羟基丙烯酸乳液：在容器中依次加入质量比为1：1.6的种子甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯和丙烯酸丁酯，升温至66℃，加入第一核层单体保温并搅拌32min，得到核层种子乳液，滴加第二核层单体持续时间为1.1h，滴加完毕后保温0.85h，形成乳液核相；继续滴加壳原料己甲苯二异氰酸酯三聚体及聚乙二醇单甲醚的混合溶液，其质量比为1：1.65，滴加完毕后保温1.85h，降至室温后调整乳液PH值至7.2之间，过滤得到核壳型羟基丙烯酸乳液；种子、第一核层单体、第二核层单体及壳原料的质量比为2.3：1.8：1.1：3.2；第一核层单体包括单体质量的16％及质量比为1：1.1的甲基丙烯酸缩水甘油酯和十二烷基硫酸钠；第二核层单体包括单体质量的81％及质量比为0.8：1.05的乳化剂和过硫酸铵；所述单体由苯乙烯、丙烯酸羟乙酯按照质量比1：1.05混合而成；
B、制成高加填施胶剂：将核壳型羟基丙烯酸乳液和所述改性填料以摩尔比1：0.25进行混合，搅拌22min，得到高加填施胶剂。
(V)施胶：进入表面施胶处理工序，采用高加填施胶剂对步骤(III)所述的原料纸进行表面施胶，得到经过表面施胶处理后的纸页；
(VI)后处理：经过表面施胶处理后的纸页，进行后干燥，102℃、98kN/m条件下压光整饰，并收卷得到成品。
实施例4
一种高加填圣经纸的制备方法，包括如下制备步骤：
(I)制备改性填料异氰酸酯基改性二氧化钛：将二氧化钛分散到乙醇中，加入氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应0.95h得到氨基修饰的二氧化钛；再次将氨基修饰的二氧化钛分散到N,N-二甲基甲酰胺中，加入六亚甲基二异氰酸酯，68℃下搅拌反3.8h，得到改性填料；二氧化钛、氨丙基三乙氧基硅烷及六亚甲基二异氰酸酯的摩尔量比为1：1.1：1.15。
(II)打浆：将原料浆料、改性填料及助剂进行混合打浆，配制成混合浆料；原料浆料包括32％漂白硫酸针叶木浆和78％漂白硫酸阔叶浆，打浆浓度4.8％，打浆后漂白硫酸盐针叶木浆打浆度为72°SR，湿重为6.5g；漂白硫酸盐阔叶木浆打浆度为38°SR，湿重为4.5g；助剂及其用量分别为：脱气剂，吨纸用量在0.7kg；阳离子淀粉、吨纸用量在9.5kg；消泡剂，吨纸用量在0.38kg。
(III)制备原纸：将所述混合浆料依次经过氢氧化钠浸泡、网部脱水、压榨、前干燥得到原料纸；
(IV)高加填施胶剂的制备：A、制备羟基丙烯酸乳液：在容器中依次加入质量比为1：1.9的种子甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯和丙烯酸丁酯，升温至68℃，加入第一核层单体保温并搅拌38min，得到核层种子乳液，滴加第二核层单体持续时间为1.4h，滴加完毕后保温0.9h，形成乳液核相；继续滴加壳原料己甲苯二异氰酸酯三聚体及聚乙二醇单甲醚的混合溶液，其质量比为1：1.7，滴加完毕后保温1.8h，降至室温后调整乳液PH值至7.8之间，过滤得到核壳型羟基丙烯酸乳液；种子、第一核层单体、第二核层单体及壳原料的质量比为3.8：2.4：1.4：4.5；第一核层单体包括单体质量的18％及质量比为1：1.4的甲基丙烯酸缩水甘油酯和十二烷基硫酸钠；第二核层单体包括单体质量的82％及质量比为0.8：1.2的乳化剂和过硫酸铵；所述单体由苯乙烯、丙烯酸羟乙酯按照质量比1：1.15混合而成；
B、制成高加填施胶剂：将核壳型羟基丙烯酸乳液和所述改性填料以摩尔比1：0.35进行混合，搅拌27min，得到高加填施胶剂。
(V)施胶：进入表面施胶处理工序，采用高加填施胶剂对步骤(III)所述的原料纸进行表面施胶，得到经过表面施胶处理后的纸页；
(VI)后处理：经过表面施胶处理后的纸页，进行后干燥，108℃、92kN/m条件下压光整饰，并收卷得到成品。
实施例5
一种高加填圣经纸的制备方法，包括如下制备步骤：
(I)制备改性填料异氰酸酯基改性二氧化钛：将二氧化钛分散到乙醇中，加入氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应1h得到氨基修饰的二氧化钛；再次将氨基修饰的二氧化钛分散到N,N-二甲基甲酰胺中，加入六亚甲基二异氰酸酯，70℃下搅拌反4h，得到改性填料；二氧化钛、氨丙基三乙氧基硅烷及六亚甲基二异氰酸酯的摩尔量比为1：1：1.2。
(II)打浆：将原料浆料、改性填料及助剂进行混合打浆，配制成混合浆料；原料浆料包括35％漂白硫酸针叶木浆和65％漂白硫酸阔叶浆，打浆浓度5.0％，打浆后漂白硫酸盐针叶木浆打浆度为65°SR，湿重为7g；漂白硫酸盐阔叶木浆打浆度为35°SR，湿重为5g；助剂及其用量分别为：脱气剂，吨纸用量在0.5kg；阳离子淀粉、吨纸用量在10kg；消泡剂，吨纸用量在0.4kg。
(III)制备原纸：将所述混合浆料依次经过氨水浸泡、网部脱水、压榨、前干燥得到原料纸；
(IV)高加填施胶剂的制备：A、制备羟基丙烯酸乳液：在容器中依次加入质量比为1：2的种子甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯和丙烯酸丁酯，升温至70℃，加入第一核层单体保温并搅拌40min，得到核层种子乳液，滴加第二核层单体持续时间为1.5h，滴加完毕后保温lh，形成乳液核相；继续滴加壳原料己甲苯二异氰酸酯三聚体及聚乙二醇单甲醚的混合溶液，其质量比为1：1.8，滴加完毕后保温2h，降至室温后调整乳液PH值至8.0之间，过滤得到核壳型羟基丙烯酸乳液；种子、第一核层单体、第二核层单体及壳原料的质量比为4：1.5：1.5：3；第一核层单体包括单体质量的20％及质量比为1：1.5的甲基丙烯酸缩水甘油酯和十二烷基硫酸钠；第二核层单体包括单体质量的85％及质量比为0.8：1.2的乳化剂和过硫酸铵；所述单体由苯乙烯、丙烯酸羟乙酯按照质量比1：1.2混合而成；
B、制成高加填施胶剂：将核壳型羟基丙烯酸乳液和所述改性填料以摩尔比1：0.4进行混合，搅拌30min，得到高加填施胶剂。
(V)施胶：进入表面施胶处理工序，采用高加填施胶剂对步骤(III)所述的原料纸进行表面施胶，得到经过表面施胶处理后的纸页；所述高加填施胶剂的制备步骤包括：
(VI)后处理：经过表面施胶处理后的纸页，进行后干燥，110℃、90kN/m条件下压光整饰，并收卷得到成品。
对比例1(未改性二氧化钛填料)
与实施例1的区别在于，一种高加填圣经纸的制备方法，包括如下制备步骤：
(I)打浆：将原料浆料、填料二氧化钛及助剂进行混合打浆，配制成混合浆料；原料浆料包括30％漂白硫酸针叶木浆和70％漂白硫酸阔叶浆，打浆浓度4.5％，打浆后漂白硫酸盐针叶木浆打浆度为70°SR，湿重为5.5g；漂白硫酸盐阔叶木浆打浆度为38°SR，湿重为4g；助剂及其用量分别为：脱气剂，吨纸用量在0.65kg；阳离子淀粉、吨纸用量在9kg；消泡剂，吨纸用量在0.35kg。
(II)制备原纸：将所述混合浆料依次经过氢氧化钠浸泡、网部脱水、压榨、前干燥得到原料纸；
(III)高加填施胶剂的制备：A、制备羟基丙烯酸乳液：在容器中依次加入质量比为1：1.7的种子甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯和丙烯酸丁酯，升温至68℃，加入第一核层单体保温并搅拌35min，得到核层种子乳液，滴加第二核层单体持续时间为1.2h，滴加完毕后保温0.9h，形成乳液核相；继续滴加壳原料己甲苯二异氰酸酯三聚体及聚乙二醇单甲醚的混合溶液，其质量比为1：1.7，滴加完毕后保温1.9h，降至室温后调整乳液PH值至7.5之间，过滤得到核壳型羟基丙烯酸乳液；种子、第一核层单体、第二核层单体及壳原料的质量比为3：2.5：1.2：4；第一核层单体包括单体质量的18％及质量比为1：1.2的甲基丙烯酸缩水甘油酯和十二烷基硫酸钠；第二核层单体包括单体质量的82％及质量比为0.8：1.1的乳化剂和过硫酸铵；所述单体由苯乙烯、丙烯酸羟乙酯按照质量比1：1.1混合而成；
B、制成高加填施胶剂：将核壳型羟基丙烯酸乳液和所述填料二氧化钛以摩尔比1：0.2-0.4进行混合，搅拌25min，得到高加填施胶剂。
(IV)施胶：进入表面施胶处理工序，采用高加填施胶剂对步骤(III)所述的原料纸进行表面施胶，得到经过表面施胶处理后的纸页；
(V)后处理：经过表面施胶处理后的纸页，进行后干燥，105℃、95kN/m条件下压光整饰，并收卷得到成品。
对比例2(将羟基丙烯酸乳液替换为KAD施胶剂)
与实施例1的区别在于，一种高加填圣经纸的制备方法，包括如下制备步骤：
(I)制备改性填料异氰酸酯基改性二氧化钛：将二氧化钛分散到乙醇中，加入氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应0.9h得到氨基修饰的二氧化钛；再次将氨基修饰的二氧化钛分散到N,N-二甲基甲酰胺中，加入六亚甲基二异氰酸酯，65℃下搅拌反3.5h，得到改性填料；二氧化钛、氨丙基三乙氧基硅烷及六亚甲基二异氰酸酯的摩尔量比为1：1.1：1.1。
(II)打浆：将原料浆料、改性填料及助剂进行混合打浆，配制成混合浆料；原料浆料包括30％漂白硫酸针叶木浆和70％漂白硫酸阔叶浆，打浆浓度4.5％，打浆后漂白硫酸盐针叶木浆打浆度为70°SR，湿重为5.5g；漂白硫酸盐阔叶木浆打浆度为38°SR，湿重为4g；助剂及其用量分别为：脱气剂，吨纸用量在0.65kg；阳离子淀粉、吨纸用量在9kg；消泡剂，吨纸用量在0.35kg。
(III)制备原纸：将所述混合浆料依次经过氢氧化钠浸泡、网部脱水、压榨、前干燥得到原料纸；
(IV)施胶剂的制备：将KAD施胶液和所述改性填料以摩尔比1：0.2-0.4进行混合，搅拌25min，得到高加填施胶剂。
(V)施胶：进入表面施胶处理工序，采用高加填施胶剂对步骤(III)所述的原料纸进行表面施胶，得到经过表面施胶处理后的纸页；
(VI)后处理：经过表面施胶处理后的纸页，进行后干燥，105℃、95kN/m条件下压光整饰，并收卷得到成品。
对比例3(仅在二氧化钛填料表面修饰氨基)
与实施例1的区别在于，一种高加填圣经纸的制备方法，包括如下制备步骤：
(I)制备改性填料氨基改性二氧化钛：将二氧化钛分散到乙醇中，加入氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应0.9h得到氨基修饰的二氧化钛，得到改性填料；二氧化钛、氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔量比为1：1.1。
(II)打浆：将原料浆料、改性填料及助剂进行混合打浆，配制成混合浆料；原料浆料包括30％漂白硫酸针叶木浆和70％漂白硫酸阔叶浆，打浆浓度4.5％，打浆后漂白硫酸盐针叶木浆打浆度为70°SR，湿重为5.5g；漂白硫酸盐阔叶木浆打浆度为38°SR，湿重为4g；助剂及其用量分别为：脱气剂，吨纸用量在0.65kg；阳离子淀粉、吨纸用量在9kg；消泡剂，吨纸用量在0.35kg。
(III)制备原纸：将所述混合浆料依次经过氢氧化钠浸泡、网部脱水、压榨、前干燥得到原料纸；
(IV)高加填施胶剂的制备：A、制备羟基丙烯酸乳液：在容器中依次加入质量比为1：1.7的种子甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯和丙烯酸丁酯，升温至68℃，加入第一核层单体保温并搅拌35min，得到核层种子乳液，滴加第二核层单体持续时间为1.2h，滴加完毕后保温0.9h，形成乳液核相；继续滴加壳原料己甲苯二异氰酸酯三聚体及聚乙二醇单甲醚的混合溶液，其质量比为1：1.7，滴加完毕后保温1.9h，降至室温后调整乳液PH值至7.5之间，过滤得到核壳型羟基丙烯酸乳液；种子、第一核层单体、第二核层单体及壳原料的质量比为3：2.5：1.2：4；第一核层单体包括单体质量的18％及质量比为1：1.2的甲基丙烯酸缩水甘油酯和十二烷基硫酸钠；第二核层单体包括单体质量的82％及质量比为0.8：1.1的乳化剂和过硫酸铵；所述单体由苯乙烯、丙烯酸羟乙酯按照质量比1：1.1混合而成；
B、制成高加填施胶剂：将核壳型羟基丙烯酸乳液和所述改性填料以摩尔比1：0.2-0.4进行混合，搅拌25min，得到高加填施胶剂。
(V)施胶：进入表面施胶处理工序，采用高加填施胶剂对步骤(III)所述的原料纸进行表面施胶，得到经过表面施胶处理后的纸页；
(VI)后处理：经过表面施胶处理后的纸页，进行后干燥，105℃、95kN/m条件下压光整饰，并收卷得到成品。
对比例4(制备原纸的过程中未采用碱溶液浸泡，改为去离子水浸泡)
与实施例1的区别在于，一种高加填圣经纸的制备方法，包括如下制备步骤：
(I)制备改性填料异氰酸酯基改性二氧化钛：将二氧化钛分散到乙醇中，加入氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应0.9h得到氨基修饰的二氧化钛；再次将氨基修饰的二氧化钛分散到N,N-二甲基甲酰胺中，加入六亚甲基二异氰酸酯，65℃下搅拌反3.5h，得到改性填料；二氧化钛、氨丙基三乙氧基硅烷及六亚甲基二异氰酸酯的摩尔量比为1：1.1：1.1。
(II)打浆：将原料浆料、改性填料及助剂进行混合打浆，配制成混合浆料；原料浆料包括30％漂白硫酸针叶木浆和70％漂白硫酸阔叶浆，打浆浓度4.5％，打浆后漂白硫酸盐针叶木浆打浆度为70°SR，湿重为5.5g；漂白硫酸盐阔叶木浆打浆度为38°SR，湿重为4g；助剂及其用量分别为：脱气剂，吨纸用量在0.65kg；阳离子淀粉、吨纸用量在9kg；消泡剂，吨纸用量在0.35kg。
(III)制备原纸：将所述混合浆料依次经过去离子水浸泡、网部脱水、压榨、前干燥得到原料纸；
(IV)高加填施胶剂的制备：A、制备羟基丙烯酸乳液：在容器中依次加入质量比为1：1.7的种子甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯和丙烯酸丁酯，升温至68℃，加入第一核层单体保温并搅拌35min，得到核层种子乳液，滴加第二核层单体持续时间为1.2h，滴加完毕后保温0.9h，形成乳液核相；继续滴加壳原料己甲苯二异氰酸酯三聚体及聚乙二醇单甲醚的混合溶液，其质量比为1：1.7，滴加完毕后保温1.9h，降至室温后调整乳液PH值至7.5之间，过滤得到核壳型羟基丙烯酸乳液；种子、第一核层单体、第二核层单体及壳原料的质量比为3：2.5：1.2：4；第一核层单体包括单体质量的18％及质量比为1：1.2的甲基丙烯酸缩水甘油酯和十二烷基硫酸钠；第二核层单体包括单体质量的82％及质量比为0.8：1.1的乳化剂和过硫酸铵；所述单体由苯乙烯、丙烯酸羟乙酯按照质量比1：1.1混合而成；
B、制成高加填施胶剂：将核壳型羟基丙烯酸乳液和所述改性填料以摩尔比1：0.2-0.4进行混合，搅拌25min，得到高加填施胶剂。
(V)施胶：进入表面施胶处理工序，采用高加填施胶剂对步骤(III)所述的原料纸进行表面施胶，得到经过表面施胶处理后的纸页；
(VI)后处理：经过表面施胶处理后的纸页，进行后干燥，105℃、95kN/m条件下压光整饰，并收卷得到成品。
对比例5(制备羟基丙烯酸乳液的过程中未添加第二核层单体)
与实施例1的区别在于，一种高加填圣经纸的制备方法，包括如下制备步骤：
(I)制备改性填料异氰酸酯基改性二氧化钛：将二氧化钛分散到乙醇中，加入氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应0.9h得到氨基修饰的二氧化钛；再次将氨基修饰的二氧化钛分散到N,N-二甲基甲酰胺中，加入六亚甲基二异氰酸酯，65℃下搅拌反3.5h，得到改性填料；二氧化钛、氨丙基三乙氧基硅烷及六亚甲基二异氰酸酯的摩尔量比为1：1.1：1.1。
(II)打浆：将原料浆料、改性填料及助剂进行混合打浆，配制成混合浆料；原料浆料包括30％漂白硫酸针叶木浆和70％漂白硫酸阔叶浆，打浆浓度4.5％，打浆后漂白硫酸盐针叶木浆打浆度为70°SR，湿重为5.5g；漂白硫酸盐阔叶木浆打浆度为38°SR，湿重为4g；助剂及其用量分别为：脱气剂，吨纸用量在0.65kg；阳离子淀粉、吨纸用量在9kg；消泡剂，吨纸用量在0.35kg。
(III)制备原纸：将所述混合浆料依次经过氢氧化钠浸泡、网部脱水、压榨、前干燥得到原料纸；
(IV)高加填施胶剂的制备：A、制备羟基丙烯酸乳液：在容器中依次加入质量比为1：1.7的种子甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯和丙烯酸丁酯，升温至68℃，加入第一核层单体保温并搅拌35min，得到核层种子乳液；继续滴加壳原料己甲苯二异氰酸酯三聚体及聚乙二醇单甲醚的混合溶液，其质量比为1：1.7，滴加完毕后保温1.9h，降至室温后调整乳液PH值至7.5之间，过滤得到核壳型羟基丙烯酸乳液；种子、第一核层单体及壳原料的质量比为3：2.5：4；第一核层单体包括单体质量的18％及质量比为1：1.2的甲基丙烯酸缩水甘油酯和十二烷基硫酸钠；所述单体由苯乙烯、丙烯酸羟乙酯按照质量比1：1.1混合而成；
B、制成高加填施胶剂：将核壳型羟基丙烯酸乳液和所述改性填料以摩尔比1：0.2-0.4进行混合，搅拌25min，得到高加填施胶剂。
(V)施胶：进入表面施胶处理工序，采用高加填施胶剂对步骤(III)所述的原料纸进行表面施胶，得到经过表面施胶处理后的纸页；
(VI)后处理：经过表面施胶处理后的纸页，进行后干燥，105℃、95kN/m条件下压光整饰，并收卷得到成品。
表1高加填圣经纸的各性能指标
Figure BDA0002623111410000141
结论：实施例1-5可知，在本发明制备配方及工艺范围内，通过对填料表面改性、引入高流动性施胶乳液及改进纸张制备工艺，最终制备得到整体性好、填料分散均匀、填料留着率高及不透明度高、高致密度、耐候性能好及低热收缩率低的圣经纸。
对比例1与实施例1的区别在于，未改性二氧化钛填料；表面未进行任何修饰的二氧化钛填料与圣经纸原纸和施胶剂之间仅仅是简单的物理结合，在纸张成型后，填料容易脱出，导致圣经纸整体的结合度变差，其抗拉伸性能和表面光滑度都降低。
对比例2与实施例1的区别在于，将羟基丙烯酸乳液替换为KAD施胶剂；本发明中具有多层核壳结构的羟基丙烯酸乳液具有较好的流动性及成膜性能，同时又能在交联的同时与本发明改性填料表面的异氰酸基反应，形成更强的化学键结合一体结构，更换为KAD施胶剂之后，会降低施胶剂的表面流动性与一体结合性，进而降低圣经纸的各项性能。
对比例3与实施例1的区别在于，仅在二氧化钛填料表面修饰氨基；异氰酸基相对于氨基具有更多的双键结构，能够提供更多的反应活性位点，所以仅有氨基的二氧化钛填料与施胶乳液的结合能力不及表面同时由异氰酸基和氨基修饰的二氧化钛填料，因此导致填料与施胶剂乳液的结合能力降低，进而降低圣经纸的综合性能。
对比例4与实施例1的区别在于，制备原纸的过程中未采用碱溶液浸泡，改为去离子水浸泡；改性填料会与纤维充分的接触，更容易吸附到纤维表面，而填料本身粒径较小，在水中不易分散，碱溶液的浸泡有助于改性填料更进一步均匀地分散并吸附在纤维表面，使得改性填料与纤维结合更加紧密，从而获得最佳的填料分散度与保留率，未采用碱溶液浸泡，便降低了圣经纸的结合的填充均匀性。
对比例5与实施例1的区别在于，制备羟基丙烯酸乳液的过程中未添加第二核层单体；第二核层单体中除了反应单体苯乙烯和丙烯酸羟乙酯外，还含有乳化剂和过硫酸铵，没有乳化剂会降低羟基丙烯酸乳液整体的乳化分散性能，降低其在溶液中分布的均匀性，进而降低圣经纸整体的力学性能，过硫酸铵作为聚合反应引发剂，能够促进单体之间的聚合交联，因此未加入第二核层单体会影响羟基丙烯酸乳液的整体性能，降低圣经纸的综合性能。
以上所述的实施例只是本发明的几种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种高加填圣经纸的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
（1）打浆：将原料浆料、改性填料及助剂进行混合打浆，配制成混合浆料；
（2）制备原纸：将所述混合浆料依次经过碱溶液浸泡、网部脱水、压榨、前干燥得到原料纸；
（3）施胶：进入表面施胶处理工序，采用高加填施胶剂对步骤（2）所述的原料纸进行表面施胶，得到经过表面施胶处理后的纸页；
（4）后处理：经过表面施胶处理后的纸页，进行后干燥、压光整饰，并收卷得到成品。
2.如权利要求1所述的一种高加填圣经纸的制备方法，其特征在于，步骤（1）中原料浆料包括25-35%漂白硫酸针叶木浆和65-75%漂白硫酸阔叶浆，打浆浓度4.0-5.0%，打浆后漂白硫酸盐针叶木浆打浆度为65-75oSR，湿重为4-7g；漂白硫酸盐阔叶木浆打浆度为35-40oSR，湿重为3-5g。
3.如权利要求1所述的一种高加填圣经纸的制备方法，其特征在于，步骤（1）助剂及其用量分别为：脱气剂，吨纸用量在0.5-0.8kg；阳离子淀粉、吨纸用量在8-10kg；消泡剂，吨纸用量在0.3-0.4kg。
4.如权利要求1所述的一种高加填圣经纸的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述改性填料为异氰酸酯基改性二氧化钛，其制备方法为：将二氧化钛分散到乙醇中，加入氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应0.8-1h得到氨基修饰的二氧化钛；再次将氨基修饰的二氧化钛分散到N,N-二甲基甲酰胺中，加入六亚甲基二异氰酸酯，60-70℃下搅拌反3-4h，得到改性填料。
5.如权利要求4所述的一种高加填圣经纸的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛、氨丙基三乙氧基硅烷及六亚甲基二异氰酸酯的摩尔量比为1：1-1.2：1-1.2。
6.如权利要求1所述的一种高加填圣经纸的制备方法，其特征在于，步骤（2）中碱溶液为氢氧化钠或氨水。
7.如权利要求1所述的一种高加填圣经纸的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述高加填施胶剂的制备步骤包括：
A、制备羟基丙烯酸乳液：在容器中依次加入种子甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酸丁酯，质量比为1：1.4-2，升温至65-70℃，加入第一核层单体保温并搅拌30-40min，得到核层种子乳液，滴加第二核层单体持续时间为1-1.5h，滴加完毕后保温0.8-lh，形成乳液核相；继续滴加壳原料己甲苯二异氰酸酯三聚体及聚乙二醇单甲醚的混合溶液，其质量比为1：1.5-1.8，滴加完毕后保温1.8-2h，降至室温后调整乳液PH值至7.0-8.0之间，过滤得到核壳型羟基丙烯酸乳液；
B、制成高加填施胶剂：将核壳型羟基丙烯酸乳液和所述改性填料以摩尔比1：0.2-0.4进行混合，搅拌20-30min，得到高加填施胶剂。
8.根据权利要求7所述的一种高加填圣经纸的制备方法，其特征在于，步骤A中种子、第一核层单体、第二核层单体及壳原料的质量比为2-4：1.5-3：1-1.5：3-5。
9.根据权利要求7所述的一种高加填圣经纸的制备方法，其特征在于，步骤A中第一核层单体包括单体质量的15-20%及质量比为1：1-1.5的甲基丙烯酸缩水甘油酯和十二烷基硫酸钠；第二核层单体包括单体质量的80-85%及质量比为0.8：1-1.2的乳化剂和过硫酸铵；所述单体由苯乙烯、丙烯酸羟乙酯按照质量比1：1-1.2混合而成。
10.根据权利要求1所述的一种高加填圣经纸的制备方法，其特征是，步骤（4）压光整饰条件为：加热温度100-110℃，压力90-100 kN/m。
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