一种办公用纸及其制造方法
【专利摘要】本公开涉及一种包括纸基和经过表面施胶处理的办公用纸及其制造方法，所述纸基包含无机填料，填料包括无机材料，无机填料粒径小于5μm的粒径的量为95％，粒度分布跨度ΔD＝(D90-D10)/D50(I)小于2.2，更优选小于1.5，尤其是小于0.8。所述无机材料颗粒优选为碳酸钙颗粒，所述碳酸钙例如是通过干湿法研磨得到的碳酸钙。
【专利说明】一种办公用纸及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及造纸行业，具体涉及一种用于纸产品，尤其是办公用纸，例如高清影印的高档办公用纸，以及其制造方法。
【背景技术】
[0002]文化用纸是当前用纸量增长最快的纸种，在纸业市场中具有举足轻重的地位。复印纸在整个文化用纸市场中占有相当大的比重，它是使用、消耗量最大的一种办公用耗料，它是复印质量的最终体现者，同时它的优劣直接影响到办公效率和质量。市场上的复印纸质量参差不齐，产品同质化严重，市场竞争激烈，近年来市场对高品质复印纸的需求量日益增长。与传统普通复印纸相比，高档复印纸涵盖多功能用途、高平滑度、不透明度高、挺度更好、复印效果更清晰、纸面外观质量更优。
[0003]而现有办公用纸在使用中也存在缺点，因而存在着进一步改善打印质量的需求。但是，造成工艺涉及很多步骤和大量的化学品，对于其中各个工艺要素和化学品的作用和机理的研究还不很充分，因此，从现有技术中难以找到改善纸张质量的途径。本发明人在长期的研究中发现了现有技术存在的一些问题，从而有针对性地提出了一系列解决方案，改善了纸张的质量。
[0004]例如，在现有技术中，填料是纸基中的常用添加剂。本发明人发现现有的抄造技术采用的碳酸钙填料，其粒径大小、粒径分布不理想，加上其高填量，对办公设备产生了明显的磨损。对此，本发明通过选择适当的填料改善了上述磨损问题。此外，本发明人还通过改善纸张中的添加剂和新型无机金属离子进一步赋予纸张在控制油墨干燥速度、色彩还原等方面更优良的性能。
【发明内容】
[0005]在本发明的第一方面中，提供一种包括纸基和表面施胶的办公用纸，其中，所述纸基包含填料，所述填料为无机材料颗粒，在所述无机材料颗粒中，小于5 μ m的粒径的量为95%，粒度分布跨度AD= (D90-D10)/D50(I)为小于2.2，更优选小于1.5。在一个实施方案中，所述无机材料颗粒的粒度分布跨度AD小于0.8。所述无机材料颗粒可以从常规填料中选择，例如可以从硅酸盐矿物(例如高岭土、硅藻土)、碳酸钙、氧化铝、滑石粉、二氧化钛、或其组合中选择。在一个优选实施方案中，所述填料为碳酸钙颗粒，所述碳酸钙例如是通过干湿法研磨得到的碳酸钙。
[0006]在上述方面的一个实施方案中，所述无机材料颗粒小于2μπι的粒径含量为60%以上，小于Iym的粒径含量为25-30%，优选所述填料占成品干重的10%至20%。
[0007]提过改善填料颗粒的特性，本发明的技术方案较好地解决了办公用纸使用过程中掉毛、调粉现象，降低复印、打印过程中队打印耗材磨损程度，同时提高了办公用纸的色彩还原能力。
[0008]在本发明的第二方面中，提供一种纸产品尤其是(高档)办公用纸，其包括纸基和所述纸基表面的表面施胶涂层，还可以任选包括位于所述纸基和所述表面施胶涂层之间的打底层，其特征在于:所述涂层中包含精细无机非金属粒子和任选的有机粒子，其中精细无机粒子占该涂层干重的15-20%。
[0009]在一个实施方案中，该表面施胶涂层还包含酶转化淀粉，表面施胶剂，增强型增白剂等。在又一个实施方案中，所述办公用纸的纸基优选包括前述第一方面所述的填料，所述涂层还包括金属阳离子盐和任选的添加剂，所述精细无机非金属粒子的平均粒径小于5微米，或者小于3微米，或者是小于2微米，表面积高于50m2/g (根据BET法测得的)，或者表面积大于80m2/g或者大于100m2/g或者大于130m2/g,或者为150-450m2/g,所述精细无机非金属粒子例如可选自高岭土、粘土、多孔二氧化硅、多孔碳酸钙、细粒粉煤灰等。
[0010]在上述方面的一个优选实施方案中，所述无机非金属粒子含有强阳离子性物质，在喷墨打印过程中，能迅速吸附油墨粒子中的阴离子，提高固定油墨的能力，进一步改善了纸张的打印质量。
[0011]在上述方面的一个实施方案中，办公用纸涂层中包含金属阳离子的盐，所述金属阳离子的盐是水溶性的，其含量为以最终产品的总重量计的约0.6%至1.0%，所述金属阳离子盐选自下述独立的各组或其组合:1) 一价金属阳离子的盐例如钠离子、钾离子的盐酸盐或硫酸盐、硝酸盐、乙酸盐；2) 二价金属阳离子例如氯化钙、氯化镁、溴化钙、溴化镁、硝酸钙、硝酸镁、乙酸钙和乙酸镁；3)更高价的金属阳离子例如铝离子的盐酸盐或硫酸盐、硝酸盐、乙酸盐。
[0012]前述实施方案的办公用纸，其中，所述阳离子聚合物为水溶性的包含盐形式的阳离聚合物，能与含硫磺酸基团阴离子荧光增白剂任何比例相溶。
[0013]在一个实施方案中，所述涂层按照干重计算占成品纸的重量比在约4% _5%，尤其是约4.5%。该涂层能够赋予纸张更快的油墨干燥速度，减缓或消除渗色现象。此外，该涂层对于提高纸张对于黑色油墨有突出的效果
[0014]在现有技术中为得到高档办公用纸，在造纸工艺中，对干燥后的纸张通过表面施胶和压光等工序进行表面处理。CN1265625指出，相比于以往在造纸过程通常在表面施胶剂中加入一价金属盐例如氯化钠或者三价金属盐例如含铝的盐，在施胶剂中添加二价金属盐能够显著改善纸张的打印质量。本发明人通过研究出人意料地发现，不同于现有技术，通过本发明上述方面的技术方案，采用一价金属盐或者三价金属盐也能够明显改善纸张在静电性能、控制油墨干燥速度以及色彩还原等方面的性能，使得所获得纸张优于按照现有技术制造的纸张。
[0015]在本发明一个实施方案中，在前述方面涂层纸中，所述纸基中的长纤维与短纤维的比例为 10-30:70-90，优选 10-15:85_90，尤其是 10:90。
[0016]在又一个方面中，提供一种纸产品尤其是(高档)办公用纸，包括纸基、表面施胶涂层和位于所述纸基和所述表面施胶涂层之间的打底层，所述打底层包含精细无机粒子的组合物和粘合剂。所述表面施胶涂层可以采用前述方面中的表面施胶涂层。
[0017]在一个实施方案中，所述打底层包含精细无机粒子的组合物和粘合剂，所述组合物包含的精细无机非金属粒子的平均粒径小于5微米，尤其是小于3微米，还尤其是小于2微米，表面积高于50m2/g。在一个优选实施方案中,所述该粘合剂以较低的含量存在,尤其是所述粘合剂按照干重计算占涂层的3-15 %，尤其是5-9 %。[0018]在本发明的另一方面，提供一种制造办公用纸的方法，包括:
[0019]配浆步骤，在该配浆步骤中，浆料按下述长纤维与短纤维的比例进行配浆:10-30:70-90，优选 10-15:85-90，尤其是 10:90。
[0020]在一个实施方案中，所述的方法还包括打浆步骤，通过所述打浆步骤使得打浆处理后长纤维浆的游离度为300-400CFS，短纤维浆的游离度为280-380CFS。
[0021]上述方法的一个实施方案包含下述步骤:
[0022]浆料碎解、打浆、配浆、上网、压榨脱水、纸页前干燥、表面处理、纸页后干燥、软压光处理和纸页卷取。
[0023]本发明前述方面的办公用纸，所述纸为约70g/m2至约120g/m2定量的平张、卷筒或经过分切加工成为A4、A3等规格最终产品。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]下面通过参照说明附图进一步具体描述本发明的一些方面或具体实施方案。但是，本发明可以有其它实施方案，因此不应将附图的具体内容理解为是对本发明的限制。
[0025]图1是本发明第一方面的纸基制造方法一个具体例子的示意图。
【具体实施方式】
[0026]在现有的造纸生产过程中，对纸张的翘曲，印刷适应性评估标准不全或针对性不强。为此目的，本发明的一个实施方案提供了一种用于高清影印的办公用纸，其包括原纸、形成于原纸表面的表面施胶涂层(为了方便，在本文中“原纸”也成为“纸基”)。
[0027]一、纸基(原纸)
[0028]在本发明中，“纸基”是指在表面施胶之前形成的纸基材，以及在表面施胶后形成的涂层纸中基材，表面施胶层位于该基材上。因此，“纸基”是能够或已经被本发明组合物处理材料。
[0029]浆料的选择及处理
[0030]虽然本发明适用于多种浆料，但是优选使用漂白化学木浆，尤其是100%不含机械浆的化学全木浆，优选漂白化学针叶木浆、漂白阔叶木硫酸盐化学浆。
[0031]纸浆按制造方法分为化学浆(包括烧碱法纸浆、硫酸盐法纸浆、亚硫酸盐法纸浆等)、机械浆(包括磨石磨木浆、盘磨机械浆、热磨机械浆等)和化学机械浆3大类。
[0032]机械木浆亦称磨木浆，是利用机械方法磨解纤维原料制成的纸浆。它在造纸工业中占有重要的地位。它的生产成本低，生产过程简单，成纸的吸墨性强，不透明度高，纸张软而平滑。但由于纤维短，非纤维素组份含量高，所以成纸强度低。另外由于木材中的木素和其他非纤维素绝大部分未被除去，用其生产的纸张易变黄发脆，不能长期保存。
[0033]硫酸盐木浆是采用氢氧化钠和硫化钠混合液为蒸煮剂。在蒸煮过程中，因为药液作用比较和缓，纤维未受强烈侵蚀，故强韧有力，所制成的纸，其耐折、耐破和撕裂强度极好。它一般可分为漂白和未漂两种。未漂硫酸盐木浆可供制造牛皮纸、纸袋纸、牛皮箱板纸及一般的包装纸和纸板等。漂白硫酸盐木浆可供制造高级印刷纸、画报纸、胶版纸和书写纸
坐寸ο
[0034]因此，本发明中使用100%不含机械浆的漂白化学木浆，白度高、强度好，有利于生产的高档文化纸的色相稳定、匀度高。
[0035]在后面将详细描述的本发明造纸方法的一个实施方案中，将高强度，高白度的长、短纤维硫酸盐按约5%的浓度碎解。浆料在4%的浓度下经过高浓除渣器处理，去除浆料中重质的杂质。
[0036]碎解后的浆料以约4%的浓度打浆，打浆后长纤维浆游离度控制在300-400CFS，短纤维浆游离度控制在约280-380CFS。
[0037]打浆后，将浆料按长纤:短纤维比例按照:10-30:70-90，优选10-15:85_90，尤其是10:90的比例配浆，配浆后浆料经除渣器、除气，缝筛处理除去杂质后上网。本发明人发现通过适用选择木浆纤维的种类和比例，可以获得有利的技术效果。在本发明中下述术语的含义如下:
[0038]“纸浆纤维”包括长纤维和短纤维。在一个实施方案中，纸浆通过一定筛目的筛网后得到的筛上部分为长纤维，筛下部分为短纤维。在本发明的一个方面中，长纤维是指长度大于200微米的纤维；短纤维是指长度小于等于200微米的纤维。在本发明中，通过选择适当长纤维和短纤维比例，出人意料地发现当长纤维与短纤维的比例为10-30:70-90，优选10-15:85-90，尤其是10:90时，提高了颗粒填料的驻留，改善了成品纸的强度和翘曲，此外还可以降低对打印机的磨耗。
[0039]“浆料”是指包含纸浆和水，固体物质为约5%。
[0040]纸基中的填料
[0041]加入填料可以提高纸张的不透明度和亮度，改进纸张的平滑度和均匀状态，增加纸张的柔软性，降低纸张的吸湿性和变形程度，同时还有利于降低生产成本。而碳酸钙由于其价格低廉，且同样能提高纸张的不透明度、增加纸张的吸油墨性能，作为造纸填料具有一定的成本优势。随着酸性造纸向中性造纸转变，重质碳酸钙日益成为中国造纸工业提高纸张质量、降低造纸成本的重要原材料。
[0042]重质碳酸钙也简称为“重钙”，通常用作填料，广泛用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、电缆、建筑用品、食品、医药、纺织等行业，作填充剂起到增加产品的体积，降低生产成本。重质碳酸钙的加工方法主要有干法研磨和湿法研磨两种。其中湿法研磨用于生产造纸涂布级超细重钙浆料，2 μ m以下粒径可以达到50级(指小于2 μ m的颗粒重量占总重量的百分比)及以上。现有超细重质碳酸钙通常采用湿法生产，即先将方解石磨成一定细度的粉末，再将其在水中加入一定量的分散剂进行湿法研磨、脱水、干燥、粉碎而得。
[0043]在本发明的一些实施方案中，填料包括干湿法研磨的碳酸钙(GCC)，例如，成分中粒径小于5微米的含量占95%，小于2微米的含量占25-30%，ISO白度为94%以上，其中碳酸钙含量大于98%。可使用天然方解石、大理岩、石灰石、白垩为原料，经干法粉碎，湿法超细研磨、化学稳定性处理、干燥工艺来制造造纸填料级碳酸钙。干湿法研磨的碳酸钙可以通过以下工艺得到:将采掘出来的天然碳酸钙矿石送入研磨设备进行干法研磨，将得到了干法研磨后的粉末进行筛选，然后送入湿法研磨设备进行湿法研磨。在湿法研磨时，可以任选加入分散剂进行二次湿法研磨。将如此得到的粉末筛选后沉淀处理，干燥后得到碳酸钙粉末。适于本发明的干湿法研磨的碳酸钙也可以从市场上购得。
[0044]在本发明的一些优选实施方案中，所述填料包括碳酸钙，所述碳酸钙是通过干-湿法研磨得到的，并且小于5μπι的粒径含量为95%，粒度分布跨度AD= (D90-D10)/D50(I)为小于2.2，更优选小于1.5。在一个实施方案中，所述粒度分布跨度AD甚至小于0.8。在一个实施方案中,所述碳酸I丐小于2 μ m的粒径含量为60%以上,小于I μ m的粒径含量为25-30%，优选所述碳酸钙填料的量明显少于常规用量，例如碳酸钙填料占纸基干重的10%至20%。通过选择适当的碳酸钙填料，尤其针对粒度分布跨度、含量、粒径等多参量的选择，本发明人发现包含如此选择的碳酸钙填料的成品纸能够显著降低打印设备磨耗。
[0045]在一个实施方案中，碳酸钙填料的用量为例如240kg/吨纸。
[0046]由于所使用的GCC填料具有白度高、粒径小、粒径分布窄的特点，同时加填量控制在较低水平，因此可大幅度减少打印、复印过程中纸张的掉毛、调粉现象，同时可减轻对打印设备的磨损。
[0047]另外，造纸浆料中还任选添加有其他化学添加剂，所述化学添加剂为造纸浆料中常规使用的各种添加剂，具体包括淀粉、增白剂、ASA、藻土、消泡剂、杀菌剂、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、荧光增白剂、颜料中的一种或一种以上。
[0048]二、表面施胶涂层
[0049]在一些实施方案中，本发明的办公用纸包括纸基和位于纸基表面上的涂层。
[0050]在一些实施方案中，所述表面施胶涂层中至少包含非金属无机粒子的组合物。与常规涂覆层相比，本发明人发现可以显著提高油墨吸收性能。
[0051]所述表面涂层还可包括增白剂，施胶剂，酶转化淀粉在内的一种或多种添加剂。在本发明的一些实施方案中，可以选择本领域中常规的增白剂，施胶剂，酶转化淀粉以及其它添加剂。
[0052]在一个实施方案中，该非金属无机粒子以干重计算占涂层的15-20%，尤其是18%,该非金属粒子干燥后还能够促进固定油墨，改善成品纸的转印特性，从而整体上提高打印质量。
[0053]所述涂层中精细无机粒子的组合物可以占该涂层干重的至少约15-20%重量，至少占比20%。在一些实施方案中，所述涂层还包含阳离子无机物，所述阳离子无机物具有良好水溶性，并且任选与阴离子荧光增白剂的组合。所述精细无机非金属粒子的平均粒径小于5微米，尤其是小于3微米，还尤其是小于2微米，表面积高于50m2/g (根据BET法测得的)，优选表面积大于80m2/g或者大于100m2/g或者大于130m2/g,甚至还可以为150_450m2/g，所述吸附性无机粒子可选自高岭土、粘土、多孔二氧化硅、多孔碳酸钙、细粒粉煤灰等。
[0054]在一个实施方案中，所述涂层还包含按涂层干重计占5-20重量％的包覆有阳离子聚合物或未包覆阳离子聚合物的无机颗粒填料，所述阳离子聚合物为水溶性的包含季铵基团的阳离子交联聚合物，能与含硫磺酸基团阴离子荧光增白剂的任何比例相溶。该阳离子聚合物，可以通过市场采购获得，例如BASF是其中可能的供应商。
[0055]在现有技术中，在包括无机物质的纸张中采用荧光增白时，往往效果不佳。在造纸领域，纸浆纤维往往带有负电荷，因此通常加入一些阳离子物质，如线性聚阳离子聚合物，以提供絮凝、助留、脱水等特定性能。但是由于在阴离子物质和阳离子物质之间的相互作用，阳离子物质可能对阴离子荧光增白剂产生不利的结果。在含水介质中，阳离子聚合物的加入还可能不利于无机填料在整个浆液中的均匀分布。本发明的技术方案能够避免上述问题，从而能够更好地适用于包括荧光增白剂的体系。
[0056]三、施胶剂[0057]纸张中采用施胶剂和/或进行表面处理，主要是为了防止水或油墨的过度渗透、洇纸或扩散。在造纸工业已公知多种不同类型的非反应性施胶剂和反应性施胶剂。
[0058]本发明中为应用反应性施胶剂，可以是一种ASA施胶剂。对于传统的酸性PH造纸，通常使用非反应型分散松香施胶剂形式的非反应性施胶剂。
[0059]应用于本发明的反应型施胶剂ASA是适应于高比例(漂白硫酸盐全木浆使用量达80%以上)采用化学木浆的抄纸生产线。该施胶剂不溶于水，使用前需现场乳化，通过控制乳化淀粉粘度，浓度，温度，循环次数等参数，优化硫酸铝，柠檬酸等用量，控制其主要粒径在1.2-1.5微米以内。
[0060]CN1265625A中提及了非反应性施胶剂可以是选自阳离子聚合物乳液、两性聚合物乳液及其混合物的一种聚合物乳液。具体地，聚合物乳液中的聚合物是用至少一种选择下述化合物的单体制得的:苯乙烯、α -甲基苯乙烯、有一个碳原子数为1-13的酯取代基的丙烯酸酯、有一个碳原子数为1-13的酯取代基的甲基丙烯酸酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、醋酸乙烯酯、乙烯和丁二烯；并且选择性地还含有酸值小于大约80的丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、马来酸酐的酯或它们的混合物。本发明通过引用全文并入本文。
[0061]本发明中使用的施胶剂还可以是另外一种反应型施胶剂。所述反应性施胶剂可选自烷基乙烯酮二聚体(AKDs)、链烯基乙烯酮二聚体、2-氧杂环烯基酮二聚体。市售烷基乙烯酮二聚体施胶剂经常由软脂酸和/或硬脂酸制得，例如Hercon和Aquapel施胶剂(两者都来自于赫克里士公司)链烯基乙烯酮二聚体施胶剂也可购得，例如Precis施胶剂(赫克力士公司)。
[0062]本发明使用的施胶剂组合物可以通过在造纸和涂层领域已为人熟知的几种不同常规方法中的任一种涂布到纸的表面。施胶剂通常加入到浆料以内，使用量约为0.7-1.2kg/1 纸。
[0063]可溶性金属盐
[0064]在本发明一些实施方案中，在表面施胶涂层中可以包含水溶性金属盐,例如可有利地使用二价水溶性金属盐作为表面处理剂。本发明中有效的(非限定性的)二价金属盐是氯化钙、氯化镁、溴化镁、溴化钙、氯化钡、硝酸钙、硝酸镁、硝酸钡、乙酸钙、乙酸镁和乙酸钡。优选氯化钙和氯化镁，这是由于它们对喷墨打印效果产生最大的改进并且有比较有效的价格性能比。
[0065]本发明的二价金属盐的浓度以最终干燥纸张的总重量计0.8% -1.0%，优选为约
0.8%。
[0066]表面施胶剂中二价水溶性金属盐的使用，可以很好地提高喷墨打印效果，加快水性油墨的干燥速度，降低了成纸边缘粗糙度，赋予纸张更快的干燥速度，更清晰的影印效果。同时，作为一种无机物，含有二价水溶性金属盐的表面施胶剂同时能赋予纸张良好的防静电功能。
[0067]在某些仅包含面涂层的实施方案中，二价金属盐在提高喷墨打印质量方面优于一价金属盐如氯化钠或氯化钾。其原因并不完全清楚，估计是由于电荷密度的差异造成。
[0068]另外，在本发明的至少一些实施方案中，所述金属阳离子的盐还能够述独立地选自:1) 一价金属阳离子的盐例如钠离子、钾离子的盐酸盐或硫酸盐、硝酸盐、乙酸盐；2) 二价金属阳离子例如氯化钙、氯化镁、溴化钙、溴化镁、硝酸钙、硝酸镁、乙酸钙和乙酸镁；3)更高价的金属阳离子例如铝离子的的盐酸盐或硫酸盐、硝酸盐、乙酸盐。
[0069]四、打底层
[0070]在本发明的纸产品中，还可以包括任选的打底层。在本发明的一个方面中，提供一种纸产品尤其是(高档)办公用纸，其包括纸基和所述纸基表面施胶涂层和位于所述纸基和所述表面施胶涂层之间的打底层，或者仅包括纸基和所述打底层。
[0071]在一个实施方案中，提供一种涂层纸，其包括纸基和所述打底层或者由纸基和所述打底层组成，其特征在于:所述打底层包含精细无机粒子的组合物和粘合剂。在一个优选实施方案中，所述该粘合剂以较低的含量存在，尤其是所述粘合剂按照干重计算占涂层的3-15%，尤其是 5-9%。
[0072]在上述方面的又一个优选实施方案中，所述粘合剂包含至少50 %的无机粘合剂例如水玻璃和任选的常规粘合剂。有利的是所述无机粘合剂例如水玻璃既起到粘合剂作用，在干燥后还能够提高固定油墨的作用，进一步改善了纸张的打印质量。
[0073]在上述方面的一个实施方案中，精细无机粒子的组合物占该打底层干重的至少约30重量％，尤其是至少约50重量％，尤其是至少约85重量％，更尤其是至少约91重量％。在一个优选实施方案中，精细无机粒子的组合物包含吸附性无机粒子，所述吸附性无机粒子的平均粒径小于约5微米、尤其小于约3微米、更尤其小于约2微米，表面积高于50m2/g (根据BET法测得的)，尤其高于80m2/g、更尤其高于100m2/g。
[0074]在一个实施方案中，所述打底层和所述表面施胶涂层按照干重计算的重量比在约
1:0.3-2，尤其是约1:0.3-0.8，更尤其是约1:0.3-0.5。与更厚的表面施胶涂层相比，能够更好地控制油墨干燥速度，消除渗色现象。此外，涂层纸还能够同时适应多种油墨，这一点是非常出人意料的。与利用干燥处理剂的现有技术相比，更薄的表面施胶涂层允许更快地固定油墨。在表面处理剂效果不佳时，涂层中的无机吸附性粒子还提供额外的干燥能力，从而使得通过表面涂层的空隙渗入打底层中油墨快速干燥。在一个实施方案中，通过调整所述打底层和所述表面施胶涂层各自的施用量，使它们的总干重大致等同于不合打底层的实施方案中表面施胶涂层干重的150%以内。
[0075]在一个实施方案中，所述打底层至少包含精细无机粒子的组合物和粘合剂。出人意料地，与常规涂覆层相比，本发明人发现可以显著降低粘合剂的用量。在一个实施方案中，所述粘合剂可以主要包含无机粘合剂，例如水玻璃。在一个优选实施方案中，按照干重计算，所述粘合剂包含至少50%的水玻璃和任选的常规粘合剂。水玻璃在粘合剂中还可以占至少60 %，70 %，尤其是80-90 %，甚至在一些情形中为基本上100 %。在本发明中，水玻璃即通式为(Na20) *x(Si02)的可溶性硅酸盐。尤其有利的是，使用水玻璃替代有机粘合剂后能够带来环境方面的好处。此外，在一些实施方案中，水玻璃还能够良好地到粘合剂作用，并且与碳酸盐填料相容，在干燥后还能够促进固定油墨，改善成品纸的转印特性，从而整体上提高打印质量。所述粘结剂还可包含常规的有机粘结剂，例如胶乳粘合剂或基于PVA的粘合剂。特别是苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈、羧化苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-丙烯酸、苯乙烯-丁二烯-丙烯酸胶乳、淀粉、聚丙烯酸盐、聚乙烯醇、酱油、干酪素、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素或其混合物。在一些应用中，考虑到这些有机粘结剂较难降解，优选减少其用量。
[0076]在一些实施方案中，所述打底层中精细无机粒子的组合物可以占该涂层干重的至少约30重量％，有利的是至少50%，尤其是至少65%。所述精细无机粒子的组合物包括吸附性无机粒子，所述吸附性无机粒子的平均粒径小于约5微米，表面积高于50m2/g(根据BET法测得的)。在一个实施方案中，所述精细无机粒子的组合物包括(按干重量计):15至99 %的所述吸附性无机粒子，其平均粒径小于2微米，表面积高于100m2/g (根据BET法测得的)，优选表面积大于300m2/g，甚至还可以为450-600m2/g，所述吸附性无机粒子可选自高岭土、粘土、多孔二氧化硅、多孔碳酸钙、细粒粉煤灰等；小于75%的填料，粒径为0.1-5微米的无机颗粒，所述填料可以从常规填料中选择，例如可以是二氧化硅、高岭土、碳酸钙、氧化铝、硅酸盐、粉煤灰，表面积通常低于30m2/g (根据BET法测得的)。所述无机颗粒填料任选包覆有阳离子聚合物。
[0077]所述阳离子聚合物为水溶性的包含盐形式的季铵基团的阳离子交联聚合物，并且任选与阴离子荧光增白剂的组合，该阳离子聚合物包含盐形式的季铵基团，可在导致至少部分交联的条件下，通过环氧氯丙烷或环氧氯丙烷衍生物或前体与胺的反应获得，和其中阴离子荧光增白剂对聚合物的摩尔比使得总聚合物的阳离子电荷数高于总阴离子荧光增白剂的阴离子电荷数。优选的荧光增白剂的例子:二氨基芪、双芪基(也称作双苯乙烯基联苯)或1，3- 二苯基-吡唑啉系列物。
[0078]此外，还可以设想，构成本发明又一个方面的纸产品仅包括纸基和打底层，而不包括表面施胶涂层。
[0079]本发明的办公用纸，为约70g/m2至约120g/m2定量的平张、卷筒或经过分切加工成为A4、A3等规格最终产品。本发明的纸可以用于喷墨、激光打印或者用于照相复印的高档复印纸。
[0080]成品纸的质量
[0081]与传统的复印纸质量控制体系相比，本发明引入翘曲，油墨干燥速度，边缘粗糙度等印刷适应性评价标准，改进了造纸工艺，改善了成品纸的品质，满足纸张高品质的要求。
[0082]仪器及设备:施胶棒、移液枪、密度计、影像分析仪、喷墨打印机、高速复印机、游标卡尺等。
[0083]下述与打印质量有关的打印性能通过打印机实际打印的累积结果来评价，具体结果与纸基、表面涂层、造纸工艺以及打印机类型相关。
[0084]翘曲是指纸张表面较大部位呈现中间翘起，两面凹下，或中间凹下，两边向上卷起的凸凹不平的纸病。本发明采用翘曲度来表征纸张翘曲的程度。翘曲分为纵向翘曲和横向翘曲。测试用A4纸样长边方向，纸张以横向方向为轴心产生的卷曲，定义为纵向翘曲。A4纸张的短边方向，纸张以⑶方向(即横方向)为轴心产生的卷曲，定义为⑶方向卷曲。翘曲数据为“ + ”:复印测试后纸张向顶(Top)面翘曲，则数据为正值，横向翘曲。翘曲数据为
复印测试后纸张向底(Bottom)面翘曲，则数据为负值。测试步骤如下:取20张具有代表性的A4纸样进行复印测试，测试包括复印前纸翘曲和复印后翘曲，复印后翘曲有4个测试程序:单面测试，复印面在顶面；单面测试，复印面在底面；双面测试，第一复印面在顶面；双面测试，第一复印面在底面，取10张复印前的纸，用大拇指和食指夹住纸样MD/CD向(机器方向/横向)的正中间拿纸样的卷曲趋势与标准翘曲度作比较，取最接近的翘曲程度，其标准翘曲度的数值，即为该测试结果。该检测评价方法的更详细内容，可参考xero公司提供的标准检测方法。[0085]边缘粗糙度(有时称作毛须):边缘的粗糙外观与平滑外观之比，这是由于油墨从打印区域不均匀地扩散造成的，即喷墨打印机打印的纸张上线条边缘不规则形状的总和，测试步骤如下:切取A4大小的试样一张，将被测试样被测面朝下置于打印机纸盘中，打开标准版测试程序，打印，将打印好的被测试样放在桌面上凉干，使用PIAS II影像分析仪对测试纸样分析统计结果。
[0086]墨滴面积的测试步骤如下:切取A4大小的试样一张，将试样平放在规定的工作台面上，用透明胶纸将试样顶部固定，用微型移液枪准确移取2μ I墨水，擦干净针头外壁多余墨水，垂直滴在被测试样上，同一试样上不少于6滴，待墨水自然凉干后，用游标卡尺测量墨滴扩散后的最大直径，计算得出墨滴面积。
[0087]黑色油墨密度的测试步骤如下，切取Α4大小的试样一张，将试样平放在规定的工作台面上，用透明胶纸将试样顶部固定，用微型移液枪准确移取200μ1墨水，均匀的分布在透明胶纸上，长约5cm，双手平行持施胶棒快速的拉下，将墨水从上至下敷在被测试样上；待墨水自然凉干后，校准密度计后，用密度计测试墨迹区域的上、中、下三个不同区域的油墨密度，取平均值计量测试结果。
[0088]本发明的纸由于采用了高白度的长、短纤维浆漂白化学进口木浆，保证了成纸强度高，挺度高，并且使用的干湿法混合研磨的超细重质填料，其粒径分布窄，均匀，粒径小，因此保证了成纸匀度高、松厚度高，并且由于填料用量控制在较低水平，因此大幅度减少了打印、复印中的纸张掉毛、调粉的现象，同时大大减轻了对打印设备的磨损。尤其在表面施胶涂层中加入的二价水溶性金属盐能够赋予纸张更快的干燥速度，更清晰的影印效果。
[0089]造纸方法
[0090]在一个实施方案中，还提供了一种制造用于高清影印的高档办公用纸的方法，包括:
[0091]使用长纤维(硫酸盐)浆、短纤维(硫酸盐)浆作为原浆，对上述两种浆料进行打浆处理，以使得长纤维浆的游离度为300-400CFS，短纤维浆的游离度为280-380CFS，然后按长纤维与短纤维的比例为10-20 =90-100进行配浆；将包括淀粉、重质碳酸钙填料、辅料与上述浆料混合构成原纸纸浆，将所述原纸纸浆经过上网、压榨脱水及纸页前干燥，得到原纸；然后在纸页上施加表面施胶涂层，然后进行纸页后干燥、软压光处理，最后卷取成为成品，所述方法的特征在于:原浆中不使用机械浆，其中所述表面施胶层包含二价水溶性金属盐。
[0092]以下给出制造本发明的用于高清影印的高档办公用纸的一个具体操作方案，包括如下步骤:
[0093]浆料碎解及出渣。将进口的高强度，高白度的长、短纤维硫酸盐按约5%的浓度碎解。浆料在4%的浓度下经过高浓除渣器处理，去除浆料中重质的杂质。其中，可以使用使用印尼或山东日照浆厂特殊订制的高强度阔叶漂白硫酸盐化学木浆。
[0094]打浆。碎解后的浆料以约4%的浓度打浆，打浆后长纤维浆游离度控制在300-400CFS,短纤维浆游离度控制在约280-380CFS。
[0095]配浆及浆料净化。将浆料按长纤:短纤维比例按照10-20:90-100的比例配衆，配浆后浆料经除渣器、除气，缝筛处理除去杂质后上网。
[0096]上网。浓度1.0-2.0%浆料经过流浆箱上网，经成形辊、加载单位、真空室、高真空箱脱水，经脱水后纸页干度15-25%。
[0097]压榨脱水。纸页经过二道靴压后纸页干度约为47-55%。
[0098]纸页前干燥。纸页通过单排烘缸干燥后干度为90-97%。
[0099]纸页表面处理。使用计量施胶技术对纸页表面处理，对基纸施加表面涂层。
[0100]纸页后干燥。通过后干燥将表面处理后的纸页中的水分去除。
[0101]纸页软压光处理。利用可控中高辊对纸页进行软压光处理。软压光加载压力为20-50KN/m.[0102]10)纸页卷取。软压光处理后纸页经卷取即为成品。
[0103]采用上述方法制造本发明实施例的纸，其中采用湿部化学组合物对纸浆进行处理，所述湿部化学品的组成如下:
[0104]重质碳酸钙(GCC) 15?20%、湿部阳离子淀粉5_15kg/t，增白剂(OBA):2_12kg/t,颜料:0-200g/t, ASA:0.8-1.5kg/t，CPAM:0.2-0.5kg/t，藻 土:2_3kg/t，消泡剂:0.2-0.4kg/t，杀菌剂:0.2-1.5kg/t，
[0105]然后在生成的纸基上用表面施胶剂进行表面处理，所述表面施胶剂包括:原淀粉35-60kg/t，淀粉酶:0.02-0.lkg/t ;表面施胶剂:2-4kg/t，表面盐:2_10kg/t。
[0106]为了更清楚地体现本发明的优点，下面通过实施例来对本发明进行具体说明，但本发明并不限于所给出具体实施例。
[0107]实施例1-7
[0108]根据前述的造纸方法，按照如附图1所示工艺制造高档办公用纸，使用山东日照浆厂特殊订制的高强度阔叶漂白硫酸盐化学木浆，其中长、短纤维比例参见表I。实施例使用的具体化学品的给出如下:
[0109]湿部化学品的组成如下:纸基中碳酸钙填料的来源和含量具体参见表1、湿部阳离子淀粉(进口)10kg/t，增白剂(二苯乙烯三嗪衍生物，含有4个硫磺基团，国产):5kg/t，颜料(紫色颜料及绿颜料，国产):100g/t，ASA(烯基琥珀酸酐，进口):0.9kg/t，CPAM(阳离子聚丙烯酰胺，进口):0.3kg/t,藻土:2kg/t,消泡剂:0.3kg/t,杀菌剂(单氯胺类聚合物，国产):0.8kg/t。
[0110]表面施胶处理使用涂料包括:原淀粉(木薯原淀粉，进口)45kg/t，淀粉酶(国产):0.06kg/t;表面施胶剂(阳离子高分子聚合体，国产):4kg/t，表面盐(具体参见表I):9kg/t。
[0111]对得到的成品纸进行测试，其中打印机耗材磨耗评价采用HP超高速打印机(LaserJet P4515n)打印50万张后，目测或光学显微镜查看打印机送纸棍表面的磨损情况。
[0112]表1:实施例
[0113]
【权利要求】
1.一种包括纸基的经表面施胶的办公用纸，所述纸基包含填料，所述填料包括无机材料颗粒，在所述无机材料颗粒中，小于5μηι的粒径的量为95%,粒度分布跨度AD =(D90-D10) /D50 (I)小于2.2，更优选小于1.5，尤其是小于0.8，所述无机材料颗粒优选为碳酸钙颗粒，所述碳酸钙例如包含通过干湿法研磨得到的碳酸钙。
2.前述权利要求1所述的办公用纸，其中，所述无机材料颗粒中小于2μ m的粒径含量为60%以上，小于1 μ m的粒径含量为25-30%，优选所述填料占成品干重的10%至20%。
3.—种纸产品尤其是办公用纸，其包括纸基和表面施胶涂层和任选的位于所述纸基和所述表面施胶涂层之间的打底层，其特征在于:所述涂层中包含精细无机非金属粒子和任选的有机粒子，其中精细无机非金属粒子占该涂层干重的15-20%。
4.前述权利要求3所述的办公用纸，其中所述纸基优选包括如权利要求1或2所述的填料，所述涂层还包括金属阳离子盐和任选的添加剂，所述精细无机非金属粒子的平均粒径小于5微米，或者小于3微米，或者是小于2微米，表面积高于50m2/g (根据BET法测得的)，或者表面积大于80m2/g或者大于100m2/g或者大于130m2/g,或者为150-450m2/g,所述精细无机非金属粒子例如可选自高岭土、粘土、多孔二氧化硅、多孔碳酸钙、细粒粉煤灰等。
5.前述权利要求3或4所述的办公用纸，涂层按干重计算占成品纸的重量比在约4-5%，尤其是约5-5.5%。
6.前述权利要求4或5所述的办公用纸，其中所述金属阳离子为水溶性，其含量为以最终干燥纸张的总重量计的约0.6-1.0%，所述金属阳离子盐选自下述独立的各组或其组合:I) 一价金属阳离子的盐例如钠离子、钾离子的盐酸盐或硫酸盐、硝酸盐、乙酸盐；2) 二价金属阳离子例如氯化钙、氯化镁、溴化钙、溴化镁、硝酸钙、硝酸镁、乙酸钙和乙酸镁；3)更高价的金属阳离子例如铝离子的的盐酸盐或硫酸盐、硝酸盐、乙酸盐。
7.前述权利要求6的办公用纸，其中，所述涂层还包含按涂层干重计占5-20重量％的包覆有阳离子聚合物或未包覆阳离子聚合物的无机颗粒填料，所述阳离子聚合物为水溶性的包含季铵基团的阳离子交联聚合物，能与含硫磺酸基团阴离子荧光增白剂相溶。
8.前述权利要求1-7任一项所述的办公用纸，其中，所述纸基中，长纤维与短纤维的比例为 10-30:70-90，优选 10-15:85_90，尤其是 10:90。
9.权利要求1-8任一项所述的办公用纸，包括纸基和与纸基直接接触的打底层，所述打底层包含精细无机粒子的组合物和粘合剂，其中所述组合物包含的精细无机非金属粒子的平均粒径小于5微米，尤其是小于3微米，还尤其是小于2微米，表面积高于50m2/g(根据BET法测得的)，或者表面积大于80m2/g或者大于100m2/g或者大于130m2/g，或者为150-450m2/g，所述精细无机非金属粒子可选自高岭土、粘土、多孔二氧化硅、多孔碳酸钙、细粒粉煤灰等，所述精细无机非金属粒子的含量占所述涂层干重的约5-40%，尤其是6-25%，更尤其是9-18 %。
10.一种办公用纸，包括纸基和打底层或仅由纸基和打底层构成，所述打底层包含精细无机粒子的组合物和粘合剂，其中所述组合物包含的精细无机非金属粒子的平均粒径小于5微米，尤其是小于3微米，还尤其是小于2微米，表面积高于50m2/g (根据BET法测得的)，或者表面积大于80m2/g或者大于100m2/g或者大于130m2/g,或者为150-450m2/g,所述精细无机非金属粒子可选自高岭土、粘土、多孔二氧化硅、多孔碳酸钙、细粒粉煤灰等，所述精细无机非金属粒子的含量占所述涂层干重的约至少约30重量％。
11.一种制造办公用纸的方法，包括: 包括配浆步骤，在该配浆步骤中，浆料按下述长纤维与短纤维的比例进行配浆:10-30:70-90，优选 10-15:85-90，尤其是 10:90。
12.权利要求10所述的方法，还包括打浆步骤，通过所述打浆步骤使得打浆处理后长纤维浆的游离度为300-400CFS，短纤维浆的游离度为280-380CFS。
13.权利要求11或12所述的方法，包括按所述顺序的下述步骤: 浆料碎解、打浆、配浆、上网、压榨脱水、纸页前干燥、表面处理、纸页后干燥、软压光处理和纸页卷取，优选所述纸为约70g/m2至约120g/m2定量的平张、卷筒或经过分切加工成最终产品。
【文档编号】D21H17/68GK103628352SQ201310618651
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】甘定能, 刘继春, 李情兰, 许正茂 申请人:亚太森博(广东)纸业有限公司