本发明属于卷烟纸生产技术领域，具体涉及一种防油成形纸及其制备方法。
背景技术：
成形纸属于工业用薄型特种纸类，是香烟用的辅助材料，主要应用于烟草行业香烟过滤嘴中包裹丝束，然后通过接装纸将烟支和滤棒粘接即成为过滤嘴香烟，成形纸的主要作用有：包裹丝束、过滤稀释主流烟气、改善烟支抽吸口味、减少香烟对人体的危害。成形纸对香烟的降焦减害中发挥重要作用，但是，成形纸在降低香烟主流烟气中有害物质的同时，也降低了香烟原本的吸味，使吸烟者的满足感下降。因此，为改善香烟的吸味，各卷烟厂研发了胶囊包裹香精香料技术。胶囊包裹技术，就是在香烟滤嘴棒中添加包裹独特香味的香精香料胶囊，消费者在吸烟的过程中，通过揉捏过滤嘴棒将胶囊捏破，使得胶囊中油性的香精香料成分释放出来，进而提高香烟的吸味。然而，油性的香精香料成分容易浸透成形纸，并向成形纸外扩散，导致滤嘴棒污染，因此，开发能防油的成形纸就成为胶囊包裹香精香料技术成功应用的关键。
中国专利cn201610381740.3公开一种防油成形纸生产工艺，该工艺包括将重量配比为80～90:10～20的漂白硫酸盐针叶木浆和漂白硫酸盐阔叶木浆加入到水力碎浆机；经水力碎浆机混合碎解后倒入未叩解池，浸泡两小时后进行双盘磨打浆，打浆浓度控制在4.0~4.5％；分两次成浆，浆料倒入成浆池；将取代度为0.033，熬制浓度为5％的木薯阳离子淀粉，以及用五倍水稀释后的ppe湿强剂同成浆池的浆料一起倒入配浆池；配浆池的浆料经冲浆池稀释至浓度0.5～1.5％，再经上网成形、压榨脱水、干燥、喷洒防油剂、过表胶；本发明工艺通过防油剂的添加，生产的防油成形纸能有效防止过滤嘴中的油性香精香料的渗出，防油剂氟碳基团在纸页表面形成垂直紧密的网状排列而具有低的表面能使油类难以润湿。中国专利cn201610380512.4公开一种防油高透成形纸生产工艺，该工艺包括将重量百分含量为30~40％漂白硫酸盐针叶木浆、30~40％漂白硫酸盐木浆、20~40％漂白硫酸盐阔叶木浆加入到水力碎浆机中碎解；碎解后浸泡20~40min再进行打浆，打浆浓度控制在2.0~2.5％，分两次成浆，浆料倒入成浆池；将一定量ppe湿强剂用五倍水稀释后，同成浆池的浆料一起倒入配浆池；配浆池的浆料稀释至浓度为0.08~0.1％，经上网成形、压榨脱水、干燥、喷洒防油剂、过表胶；本发明工艺生产的防油高透成形纸能有效防止过滤嘴中的油性香精香料的渗出，利用防油剂中含氟聚合物乳液在处理纸张时，乳液成膜，氟碳基团在纸页表面形成垂直紧密的网状排列而具有低的表面能使油类难以润湿。
上述两个专利都是通过在造纸纤维表面喷洒含氟聚合物乳液作为防油剂，含氟聚合物乳液通过降低造纸纤维的表面能使油类难以在造纸纤维表面润湿，进而起到防油作用。然而，含氟聚合物防油剂在生产过程中不可避免的会产生pfos和pfoa有害物质，这类含氟有害物质具有持久的环境稳定性和高的生物累积性，属于持久性有机物污染物，对环境具有严重毒害作用，因此，开发无氟的防油成形纸将具有广阔的应用前景。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种防油成形纸及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种防油成形纸的制备方法，包括以下步骤：
（1）将造纸纤维依次经过碎解、添加填料、疏解、打浆、配浆、抄造、上网成形、压榨、前道烘干处理；
（2）向纸幅表面均匀喷洒纳米二氧化硅分散液，所述纳米二氧化硅分散液中二氧化硅的含量为28~32%，二氧化硅的平均粒径为10~20nm；
（3）对纸幅表面进行表面施胶，表面施胶液中含有聚乙烯醇、丙烯酸树脂和石蜡油，所述表面施胶液中聚乙烯醇的含量为8~12wt%，丙烯酸树脂的含量为5~8wt%，石蜡油的含量为3~6wt%；
（4）将纸幅进行后道烘干、卷取、分切即得到所述防油成形纸。
优选地，所述纳米二氧化硅分散液呈碱性，所述纳米二氧化硅分散液的用量为15~25kg/t纸。
优选地，所述表面施胶液中聚乙烯醇的用量为15~25kg/t纸，丙烯酸树脂的用量为10~15kg/t纸，石蜡油的用量为5~12kg/t纸。
优选地，所述造纸纤维为针叶木纤维与阔叶木纤维的混合物。
优选地，所述针叶木纤维与所述阔叶木纤维的质量比为（80~90）：（10~20）。
优选地，所述造纸纤维浆料的质量百分比浓度为2~3%。
优选地，所述疏解和所述打浆的打浆度为70~80°sr，湿重≥3g。
优选地，所述配浆中加入了pae或ppe湿强剂。
本发明还提供一种防油成形纸，所述防油成形纸是按上述所述的一种防油成形纸的制备方法制备。
优选地，所述防油成形纸对正十二烷的接触角大于90°。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的一种防油成形纸的制备方法在成形纸的制备过程中，通过在前道烘干处理后，向纸幅表面均匀喷洒纳米二氧化硅分散液改变成形纸表面的粗糙程度，使得成形纸表面的粗糙度达到纳米级水平；进一步地，本发明的一种防油成形纸的制备方法通过表面施胶时向成形纸内添加聚乙烯醇、丙烯酸树脂和石蜡油，进而可降低成形纸表面的界面张力，即本发明的一种防油成形纸的制备方法通过同时改变成形纸的表面粗糙度和降低成形纸的表面张力来使得成形纸具有防油效果。
本发明的一种防油成形纸具有良好的防止油脂渗透的作用，适用于含有胶囊香精香料卷烟的包装纸材料。
本发明的附加优点、目的以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。
本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明实施例提供一种防油成形纸的制备方法，包括以下步骤：
（1）将造纸纤维依次经过碎解、添加填料、疏解、打浆、配浆、抄造、上网成形、压榨、前道烘干处理；
（2）向纸幅表面均匀喷洒纳米二氧化硅分散液，纳米二氧化硅分散液中二氧化硅的含量为28~32%，二氧化硅的平均粒径为10~20nm；
（3）对纸幅表面进行表面施胶，表面施胶液中含有聚乙烯醇、丙烯酸树脂和石蜡油，表面施胶液中聚乙烯醇的含量为8~12wt%，丙烯酸树脂的含量为5~8wt%，石蜡油的含量为3~6wt%；
（4）将纸幅进行后道烘干、卷取、分切即得到所述防油成形纸。
造纸纤维由于其本身的多孔性以及纤维与纤维之间的空隙，使得成形纸内部存在许多毛细管，这些毛细管很容易被油脂润湿。目前，针对卷烟成形纸防油性能的研究多集中在防油剂的添加或改善上，即通过在成形纸的制备过程中，通过向成形纸上施加不同类型的防油剂来达到防油的目的。防油剂的防油作用主要是通过降低成形纸的表面张力，即表面能来实现的。目前，我国常用的防油剂就是含氟类防油剂，而含氟类防油剂中夹带的pfos和pfoa属于持久性有机污染物，在生态环境中很难被降解，且有生物累积性和多种毒性，会影响人体健康，并对环境造成污染，因此，本发明旨在提供一种不含氟的防油纸。
另一方面，成形纸的表面防油性不仅取决于成形纸表面能的高低，还取决于成形纸表面的粗糙程度，即成形纸表面防油性大小是这两方面共同作用的结果，因此，本发明旨在提供一种同时改变成形纸的表面能及成形纸的表面粗糙度的方法，以使得制备出的成形纸具有优异的防油性能。
具体地，本发明的一种防油成形纸的制备方法在成形纸的制备过程中，通过在前道烘干处理后，向纸幅表面均匀喷洒纳米二氧化硅分散液改变成形纸表面的粗糙程度，使得成形纸表面的粗糙度达到纳米级水平；进一步地，本发明的一种防油成形纸的制备方法通过表面施胶时向成形纸内添加聚乙烯醇、丙烯酸树脂和石蜡油，进而可降低成形纸表面的界面张力，即本发明的一种防油成形纸的制备方法通过同时改变成形纸的表面粗糙度和降低成形纸的表面张力来使得成形纸具有防油效果。
其中，在本发明优选实施例中，步骤（1）中造纸纤维为针叶木纤维与阔叶木纤维的混合物。进一步地，针叶木纤维与阔叶木纤维的质量比为（80~90）：（10~20）。通过提高造纸纤维中针叶木纤维的含量，可以制得表面结构更致密的成形纸，使得成形纸具有更好的防油效果。优选地，造纸纤维浆料的质量百分比浓度为2~3%。优选地，疏解和打浆的打浆度为70~80°sr，湿重≥3g。高的打浆度也有利于制得表面结构更致密的成形纸，使得成形纸具有更好的防油效果。优选地，配浆中加入了pae或ppe湿强剂，通过添加湿强剂可以提高成形纸的抗张强度。
优选地，步骤（2）中使用的纳米二氧化硅分散液呈碱性，纳米二氧化硅分散液的用量为15~25kg/t纸。碱性的纳米二氧化硅分散液与纸浆的碱性环境相适配，且对造纸设备腐蚀性低，使用安全性高。
优选地，步骤（3）中表面施胶液中聚乙烯醇的用量为15~25kg/t纸，丙烯酸树脂的用量为10~15kg/t纸，石蜡油的用量为5~12kg/t纸。通过控制表面施胶液中聚乙烯醇、丙烯酸树脂和石蜡油的用量，可以制备出具有优良防油效果的成形纸。
以下结合具体实施例做进一步说明。
实施例1
本发明实施例1提供一种防油成形纸及其制备方法，包括以下步骤：
（1）将质量比为80:20的针叶木纤维与阔叶木纤维放入水力碎浆机进行碎解；添加25%的轻质碳酸钙填料，之后进行疏解和打浆，磨浆浓度控制为4%，打浆度控制为70~80°sr，湿重≥3.5g，打浆完成后倒入成浆池；配浆时加入pae湿强剂，湿强剂用量为8kg/t纸；造纸纤维浆料的质量百分比浓度为2.5%，将配好的浆料稀释至浓度为1%进行抄造、上网成形、压榨和前道烘干处理；
（2）向纸幅表面均匀喷洒碱性纳米二氧化硅分散液，纳米二氧化硅分散液中二氧化硅的含量为30%，二氧化硅的平均粒径为10nm；纳米二氧化硅分散液的用量为18kg/t纸；
（3）对纸幅表面进行表面施胶，表面施胶液中含有聚乙烯醇、丙烯酸树脂和石蜡油，表面施胶液中聚乙烯醇的含量为8wt%，丙烯酸树脂的含量为7wt%，石蜡油的含量为3.5wt%；表面施胶液中聚乙烯醇的用量为15kg/t纸，丙烯酸树脂的用量为12kg/t纸，石蜡油的用量为6kg/t纸；
（4）将纸幅进行后道烘干、卷取、分切即得到防油成形纸。
实施例2
本发明实施例2提供一种防油成形纸及其制备方法，包括以下步骤：
（1）将质量比为80:20的针叶木纤维与阔叶木纤维放入水力碎浆机进行碎解；添加25%的轻质碳酸钙填料，之后进行疏解和打浆，磨浆浓度控制为4%，打浆度控制为70~80°sr，湿重≥4g，打浆完成后倒入成浆池；配浆时加入ppe湿强剂，湿强剂用量为8kg/t纸；造纸纤维浆料的质量百分比浓度为3%，将配好的浆料稀释至浓度为1%进行抄造、上网成形、压榨和前道烘干处理；
（2）向纸幅表面均匀喷洒碱性纳米二氧化硅分散液，纳米二氧化硅分散液中二氧化硅的含量为28%，二氧化硅的平均粒径为16nm；纳米二氧化硅分散液的用量为20kg/t纸；
（3）对纸幅表面进行表面施胶，表面施胶液中含有聚乙烯醇、丙烯酸树脂和石蜡油，表面施胶液中聚乙烯醇的含量为10wt%，丙烯酸树脂的含量为5wt%，石蜡油的含量为5wt%；表面施胶液中聚乙烯醇的用量为20kg/t纸，丙烯酸树脂的用量为10kg/t纸，石蜡油的用量为10kg/t纸；
（4）将纸幅进行后道烘干、卷取、分切即得到防油成形纸。
实施例3
本发明实施例3提供一种防油成形纸及其制备方法，包括以下步骤：
（1）将质量比为90:10的针叶木纤维与阔叶木纤维放入水力碎浆机进行碎解；添加25%的轻质碳酸钙填料，之后进行疏解和打浆，磨浆浓度控制为4%，打浆度控制为70~80°sr，湿重≥4g，打浆完成后倒入成浆池；配浆时加入ppe湿强剂，湿强剂用量为8kg/t纸；造纸纤维浆料的质量百分比浓度为2.8%，将配好的浆料稀释至浓度为1%进行抄造、上网成形、压榨和前道烘干处理；
（2）向纸幅表面均匀喷洒碱性纳米二氧化硅分散液，纳米二氧化硅分散液中二氧化硅的含量为32%，二氧化硅的平均粒径为20nm；纳米二氧化硅分散液的用量为23kg/t纸；
（3）对纸幅表面进行表面施胶，表面施胶液中含有聚乙烯醇、丙烯酸树脂和石蜡油，表面施胶液中聚乙烯醇的含量为12wt%，丙烯酸树脂的含量为6wt%，石蜡油的含量为4wt%；表面施胶液中聚乙烯醇的用量为25kg/t纸，丙烯酸树脂的用量为12kg/t纸，石蜡油的用量为8kg/t纸；
（4）将纸幅进行后道烘干、卷取、分切即得到防油成形纸。
对本发明实施例1~实施例3制备的防油成形纸进行防油等级测试，测试过程如下：
（1）取本发明实施例1制备的防油成形纸，裁剪成8份50mm*150mm规格纸样，将纸样整理成平面状，测试面不能用手接触；
（2）测试面向上，在高25mm处向8份纸样上分别滴下一滴已知等级的杜邦标准测试油（等级从1~8，如表1所示），15s后，利用清洁的卫生纸清除剩下的测试油，立即观察油滴背面纸样是否发生渗透；
（3）防油结果以没有被渗透的纸样的测试油等级作为该纸样的防油等级；
（4）采用同样的方法分别对本发明实施例2、实施例3制备的防油成形纸进行防油等级测试，测试结果如表2所示。
从表2中看到，本发明实施例1制备的防油纸的防油等级达到5级，实施例2、实施例3制备的防油纸的防油等级达到6级，表明本发明实施例制备的防油成形纸具有良好的防止油脂渗透的作用，适用于含有胶囊香精香料卷烟的包装纸材料。
采用视频接触角测量仪对本发明实施例1~实施例3制备的防油成形纸进行油脂润湿接触角测试，使用正十二烷和正十烷分别作为接触油脂，油脂用量为3ul，当油滴与成形纸表面接触后读数，在同一纸样不同位置测量5次，读数取平均值，测量结果如表3所示。
本发明的保护范围不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。