一种烟用包装纸的制备方法与流程

本发明涉及烟用纸的制备，尤其涉及一种烟用包装纸的制备方法。

背景技术：

1、目前烟用包装中部分高端规格和高速设备均选用进口原纸，运行效果良好。但为了提升供应链柔性，保障生产稳定性，降低生产成本，维护品牌价值度为目标，烟标进口/国产白卡纸供应渠道备份技术验证工作亟需展开。

2、白卡纸是指完全用漂白化学制浆制造并充分施胶的单层或多层结合的纸，一般定量在150g/㎡以上。这种卡纸的特征是：平滑度高、挺度好、整洁的外观和良好的匀度，可用于名片、菜单或类似的产品。

3、由于白卡纸是由多层纸通过胶粘剂粘合得到的，多层纸之间可能存在缝隙、具有层间结合力不足的问题。公开号为cn111676737a 的专利文件公开了这样一种白卡纸的生产工艺，所述白卡纸包括面层、芯层和底层三层结构，所述白卡纸的生产工艺包括以下步骤：步骤s1：制备面层：面层采用打浆后面层浆料，送到面网进行抄造；步骤s2：制备芯层：芯层采用打浆后芯层浆料和增强剂，送到芯网进行抄造；步骤s3：制备底层：底层采用打浆后底层浆料，送到底网进行抄造；步骤s4：制备白卡纸：面层的底面、芯层的两面及底层的顶面分别施涂粘合剂，依次叠放整齐后经辊压后烘干即得所需白卡纸；按照重量份数计，所述增强剂包括以下组分和配比：10-20份淀粉，10-15份羟苯基甘氨酰胺，5-10份羟丙基聚二甲基硅氧烷。其采用普通胶粘剂将三层纸粘合，并在芯层内增加增强剂以提高内聚力和层间结合力，但增强剂多于芯层上发挥作用，对芯层与面层、芯层与底层之间的层间结合力还待优化，此外面层和底层的内聚力也待优化。

技术实现思路

1、本发明要解决上述问题，提供一种烟用包装纸的制备方法。

2、本发明解决问题的技术方案是，提供一种烟用包装纸的制备方法，包括以下步骤：

3、（1）将纸浆与液氮混合，得到混合体系；

4、（2）取一部分混合体系，将混合体系和第一改性剂分别通过射流的方式通入同一容器中，然后加热至20-30℃，得到单数层浆料，将单数层浆料进行抄造，制得单数层纸；所述第一改性剂包括甲基丙烯酸甲酯单体；

5、（3）取另一部分混合体系，将混合体系和第二改性剂分别通过射流的方式通入同一容器中，然后控制温度至5-10℃，得到双数层浆料，将双数层浆料进行抄造，制得双数层纸；所述第二改性剂包括发射波长为280-400nm的水溶性纳米荧光材料、热膨胀粒子和光敏剂；

6、（4）于单数层纸或/和双数层纸上涂覆胶粘剂后，将单数层纸和双数层纸交替叠合，然后置于层压装置中压紧，并同时置于所述水溶性纳米荧光材料的激发波长下照射。

7、本技术中，首先将纸浆与液氮混合，在超低温条件下，纸浆纤维表明出现微纤化现象，且出现一些坑穴，使纤维摩擦因素增大，不仅使得纤维之间的结合力增加，而且有助于后续吸附改性剂。但纸浆与液氮的混合时间不易过长，否则影响纸浆纤维的力学性能，在混合得到混合体系后优选立即进行步骤（2）（3）。

8、其次在分别制备单数层浆料和双数层浆料时，均是通过射流的方式将混合体系与改性剂混合，以提高改性剂在纸浆中的分散均匀度。具体为：在纸浆与液氮一同喷射出时，混合体系的射流在蒸汽膜的包裹下形成液体核心，在很短的距离内，形成低温液柱。同时，改性剂也喷射出并与混合体系接触，由于两者之间存在较大的温差，低温液柱表面会发生膜态沸腾。在不断演化过程中，混合体系被快速加热，达到过热极限，引起剧烈的沸腾相变，湍流加强。该快速相变过程会在较短的时间内发生，热作用（沸腾引起的扰动）和机械作用会使得低温液柱撕裂破碎，引发核态沸腾，混合体系和改性剂混合形成泡沫体系，提高了混合体系和改性剂的混合效果。

9、最后将单数层浆料和双数层浆料分别抄制为层纸后叠合层压时，由于前述液氮的低温，热膨胀粒子收缩，然后在叠合层压时，通过层压热引发热膨胀粒子热膨胀而体积增大，一方面膨胀填充乃至挤压双数层纸自身纤维之间的间隙，提高双数层纸内聚力；另一方面膨胀填充乃至挤压单数层纸和双数层纸之间的缝隙，以达到提高层间结合力的效果。层压同时还在水溶性纳米荧光材料的激发波长下照射，水溶性纳米荧光材料受到激发光的激发从而发射280-400nm的波长，使得被水溶性纳米荧光材料包围且收不到外部提供的紫外光照射的热膨胀粒子和光敏剂受到紫外光的辐照，与甲基丙烯酸羟乙酯单体接枝，提高单数层纸和双数层纸之间的层间结合力；同时甲基丙烯酸羟乙酯单体自身也能在紫外光照下聚合，从而提高单数层纸的内聚力。

10、步骤（2）和步骤（3）中，作为本发明的优选，所述混合体系的射流方向与第一改性剂或第二改性剂的射流方向之间呈锐角或直角，优选为直角，以提高两者之间的接触面积和撞击效果。

11、为了进一步提高分散效果，作为本发明的优选，所述容器中均设有扰流器。混合体系的射流进口和第一改性剂或第二改性剂的射流进口均设置在扰流器的前方。扰流器的形状大小不受限制，优选为锥形扰流器或螺旋扰流器。上述混合体系和改性剂在射流过程中撞击到扰流器时，可使得射流破碎加剧，提高分散效果。

12、上述过程中，混合体系和第一改性剂或第二改性剂的用量不受限制，但混合体系和第一改性剂或第二改性剂的的用量比对扰动效果存在一定影响，过量的液氮会导致流体结冰，过少的液氮会降低湍流扰动的程度，均影响最终的撕裂分散效果。作为本发明的优选，所述第一改性剂或第二改性剂的射流流量均为所述混合体系的射流流量的90-110倍。作为本发明的优选，所述混合体系的射流流量为0.1-0.2m3/h。

13、步骤（2）中，单数层浆料包括任意普通纸浆和第一改性剂，纸浆优选为化学木浆。单数层浆料中甲基丙烯酸羟乙酯单体的用量应当受到限制，过高可能影响纤维之间的结合，过低无法发挥上述作用，作为本发明的优选，所述单数层浆料中所述甲基丙烯酸羟乙酯单体的质量分数为5-10%。而第一改性剂的射流流量又较高，因此在使用时，优选将甲基丙烯酸羟乙酯单体加入水中混溶后再射流通入容器中。

14、步骤（3）中，双数层浆料包括任意普通纸浆和第二改性剂，纸浆也优选为化学木浆。第二改性剂的用量应当受到限制，过高影响纤维之间的结合，过低无法发挥上述作用，作为本发明的优选，所述双数层浆料中所述第二改性剂的质量分数为5-10%。同样地，由于第二改性剂的射流流量较高，在使用时，优选将第二改性剂加入水中；同时基于在水中的溶解问题，可以适当加入乳化剂。

15、水溶性纳米荧光材料选用能发出280-400nm波长的材料，作为本发明的优选，所述水溶性纳米荧光材料包括水溶性cdse/zns量子点、水溶性cds/zns量子点、水溶性inp/zns量子点、水溶性znse/zns量子点中的一种或几种。作为本发明的优选，所述水溶性纳米荧光材料的激发波长为200-380nm。

16、热膨胀粒子选用热膨胀系数较高以及能与甲基丙烯酸羟乙酯单体接枝的材料，作为本发明的优选，所述热膨胀粒子包括环氧树脂粒子、聚氨酯树脂粒子、聚酰胺树脂粒子中的一种或几种。环氧树脂的热膨胀系数大致为65×10-6℃-1，聚氨酯树脂的热膨胀系数大致为180×10-6℃-1，聚酰胺树脂的热膨胀系数大致为（110-150）×10-6℃-1。

17、为了提高接枝效果，作为本发明的优选，将热膨胀粒子进行空气等离子处理后再制备为包覆材料，以在表面形成过氧化基团。

18、热膨胀粒子的粒径应当受到限制，过大可能反而导致间隙增加，过小可能导致膨胀填充挤压效果不明显，作为本发明的优选，所述热膨胀粒子的粒径为10-20nm。

19、光敏剂的选择不受限制，作为本发明的优选，所述光敏剂选用二苯甲酮。

20、步骤（4）中，制备包装纸时，单数层纸和双数层纸的用量不受限制，可以将一张单数层纸和一张双数层纸叠合在一起，也可以在一张双数层纸的两面分别叠合一张单数层纸，也可以在此基础上在单数层纸的另一面再次叠合双数层纸，只要保证单数层纸和双数层纸交替设置即可。

21、层压时压力、温度和时长也不受限制，只要保证层压温度不低于室温即可。作为本发明的优选，层压时，层压时间为60s-240s，层压温度为40℃-100℃，层压压力为0.01mpa-0.03mpa。

22、胶粘剂的选择不受限制，为了进一步提高层间结合力，作为本发明的优选，所述胶粘剂中包括聚乙烯醇。聚乙烯醇可增强原纸的抗张强度、耐破度和撕裂度。

23、为了进一步提高层间结合力，作为本发明的优选，所述第一改性剂中还包括羟丙基聚二甲基硅氧烷、二月桂酸二丁基锡以及交联剂。羟丙基聚二甲基硅氧烷可以与聚乙烯醇形成互穿网络，具体为：在交联剂和锡催化剂的作用下，基于羟丙基聚二甲基硅氧烷与交联剂之间的缩合反应，形成交联的网络，同时聚乙烯醇呈线性分散于pdms网络中，从而进一步提高层间结合力。

24、作为本发明的优选，所述单数层浆料中所述羟丙基聚二甲基硅氧烷的质量分数为2-5%。

25、同时，基于上述得到的聚甲基丙烯酸羟乙酯以及羟丙基聚二甲基硅氧烷，作为本发明的优选，所述第一改性剂中还包括淀粉和羟苯基甘氨酰胺。

26、羟苯基甘氨酰胺和羟丙基聚二甲基硅氧烷复合活性物质可与淀粉相互作用，提高单数层浆料中长分子链的比例，并且羟苯基甘氨酰胺和羟丙基聚二甲基硅氧烷均含有较多-o原子和-h，能分别与纸纤维分子的-oh和-oh上的-h和原子结合形成氢键，有效提高纸纤维的连接作用力，提高纤维之间的机械交织程度，有效提高层纸的内聚力，并且通过氢键作用力，提高层纸与其他层之间的层间结合力。聚甲基丙烯酸羟乙酯能使纤维间及纤维与淀粉、羟苯基甘氨酰胺和羟丙基聚二甲基硅氧烷之间的结合位点增加，从而进一步提高层纸的内聚力和层间结合力。

27、作为本发明的优选，所述淀粉、羟苯基甘氨酰胺、羟丙基聚二甲基硅氧烷的质量比为（10-20）：（10-15）：（5-10）。

28、本发明的有益效果：

29、本技术中，利用热膨胀粒子的热胀冷缩特性、利用热膨胀粒子与甲基丙烯酸羟乙酯单体紫外光照接枝、利用甲基丙烯酸羟乙酯单体紫外光照聚合，同时配合利用液氮与改性剂之间的快速剧烈相变和湍流过程提高上述组分在纸浆中的分散性，综合实现内结合强度的提高。