本发明涉及造纸加工技术领域,特别涉及一种超感纸的制备方法。
背景技术：
现在传统的大宗印刷纸主要品种为胶版纸、铜版纸和轻型纸。
胶版纸是最传统的印刷纸，纸质细腻，白度高、紧度大、不透明度高，由于表面进行了重度施胶处理，抗水性强、尺寸稳定、印刷效果较佳。
铜版纸是在原纸上经过涂布处理，涂饰一层涂料，再经过超级压光处理，因此，纸质均匀紧密，光泽度高，油墨吸收性好，大量用于挂历、贴画、书籍封面、插图、美术图书、画册等印刷品。
轻型纸质轻松厚，色泽柔和，不含荧光增白剂，给人一种自然古朴的感觉，降低了阅读的视觉疲劳。
伴随着人们审美的不断提高，对印刷品的要求也越来越高。胶版纸由于未经过涂布处理，印刷光泽度、色彩还原性以及图像立体感远远不及铜版纸。而铜版纸由于进行了两道甚至三道涂布，并经过压光处理，纸质密度大，光泽度高，手感重且易引起视觉疲劳。轻型纸由于纸页松厚，纤维空隙大，印刷过程中小网点在纸面难以立足，对油墨及润版液吸收性强，导致油墨使用量大、图片清晰度低、层次感差，而且易引起糊版等问题。
由此，超感纸便进入了大家的视线。超感纸是由行业内提出的一种新兴的高档印刷用纸。该纸最大特点在于印刷后墨点处呈现油墨光泽，而在未印刷部分保留纸页原生纤维感，呈现无光泽状态，因此采用该纸制作的印刷品色彩还原度高，图像有立体感，且不易引起视觉疲劳。其次，超感纸还有松厚度高，不透明度高，纸张挺硬等特点。因此，超感纸是现在比较高档的一种印刷用纸，也是未来印刷用纸的发展方向。
现有技术中也有对超感纸生产工艺方法进行研究的记载。如cn101250835a公开了一种涂布超感纸的生产方法。该方法采用100%纤维原料制备超感原纸，以钛白粉、瓷土作为涂布颜料，丁苯胶乳和淀粉共混液作为胶黏剂，采用一道气刀涂布进行表面涂布处理。单面涂布量为15g/m2，涂布车速为150m/min。cn101581059a公开了一种绒面超感纸的生产方法，在涂料中添加绒毛剂，采用棍式上料、气刀一次涂布成型，单面涂布量为10-15g/m2。cn101581058公开了一种涂布轻型超感纸的生产方法，该方法以轻型纸为涂布原纸，采用气刀涂布制备超感纸，涂布量为15g/m2，涂布车速为150m/min。
现有方法生产的超感纸均采用气刀涂布。气刀涂布的特点在于涂布后涂层在原纸上随型附着，最大限度地显现了原纸的纤维感。而气刀涂布由于受涂布方式的限制，在高涂布速度下运行，涂布头的进风量会成几何倍数增加，能耗过大；同时易引起涂料雾化现象，影响涂布进程。因此，通行的气刀涂布运行车速一般都会低于200m/min。而低车速会降低产能，增加人工、设备折旧等均摊成本，影响效益。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术超感纸生产过程中存在的气刀涂布运行车速低、生产效率低、运行成本高的问题，本发明提供了一种在保证超感纸品质前提下，提高涂布运行车速，降低成本的超感纸制备方法。
本发明是通过以下步骤得到的：
本发明技术方案为：制备一种高剪切速率下，流变粘度低、纤维亲和性好的超感纸用涂料，并采用沟纹刮棒涂布方式将涂料施涂于超感原纸上，然后干燥卷取制备超感纸。
涂料配方（以绝干重量计）：
涂料包括三部分，分别为颜料、胶黏剂和涂料助剂；
颜料为碳酸钙、高岭土、二氧化硅粉体、二氧化钛粉体中的一种或者几种。颜料占整个涂料重量的65-80%；
胶黏剂为羧基丁苯胶乳、生物胶乳、丙烯酸乳液、苯丙乳液中的一种或者几种。胶黏剂占整个涂料重量的18-30%；
涂料助剂为保水剂、粘度控制剂、润滑剂、分散剂、抗水剂、naoh、杀菌剂等，各组分根据具体需要调节，总量占整个涂料重量的2-5%。
超感原纸关键指标如下：
定量差≤1.5g/m2，横幅定量差≤1.5g/m2，cobb≤23g/m2，值尘埃度（0.2-1.0m2）≤8个/m2，抗张指数≥65n·m/g，表面强度≥2m。
优选颜料中各原料重量份数如下：
碳酸钙30-50份，高岭土25-35份，二氧化硅0-10份，钛白粉10-25份。
优选胶黏剂中各原料重量份数如下：
羧基丁苯胶乳8-20份，生物胶乳5-10份，水性丙烯酸乳液2-7份，苯丙乳液5份。
优选涂料助剂中各原料重量份数如下：
分散剂0.3-04份，润滑剂2份，粘度控制剂0.15-0.2份，保水剂0.15-0.2份，氢氧化钠0.2份，消泡剂0.05份，杀菌剂0.05份。
本发明关键是涂料流变性的控制。在涂布过程中，沟纹刮棒与纸面形成的相对剪切速率下，涂料会表现出粘弹性。粘性过高的涂料，流平能力低，涂后易呈现纵向条纹。粘度低的涂料，固含量低，遮盖能力差，涂后达不到应有的印刷效果。所以，该工艺关键是涂料性能与刮棒合理配合，才能达到涂布效果。
本发明中所选的颜料各组份为涂布级颜料，粒径主要分布在2um以内，白度在90%以上的矿物颜料。
本发明中所选胶黏剂为具有较强流变性能的胶黏剂。为保留超感纸纸面原生纤维感，所选胶黏剂必须具备良好的流动性。胶乳类和乳液类胶黏剂固含量高，流动性好，成膜性及交联能力强，是作为涂布胶黏剂的首选。但是，乳液类胶黏剂与水和纤维的亲和能力差，导致胶黏剂迁移过快。所以，本涂料配方添加生物胶乳来弥补上述不足。
生物胶乳是对淀粉进行结构和基团改性，将直链淀粉和直链淀粉结构重组，变成立体团簇型空间结构，同时，对末端进行接枝改性处理，使其具备锁水和亲油的双重性能。生物胶乳的立体结构在涂布过程中受到高前切力作用下，具有储能能力，在剪切力消失后，能够随型回弹，进而保证了涂料的流变性，提高了涂布后涂层的随型效果。
本发明中所选用的涂布方式为沟纹刮棒涂布方式。刮棒型号为φ13.65沟纹刮棒。
本发明的涂布工艺为：
涂布车速：400-800m/min，
单面涂布量：8-12.5g/m2，
涂料参数：固含量40-45%粘度：60-80mpa.s（40℃）。
本发明的有益效果：
（1）本发明提供了一种超感纸的生产方法。该方法通过对涂料配方的调整及涂布方式的改进，能够将超感纸涂布车速提高至500-800m/min，大大分摊了人工和设备折旧等成本，提高了生产效益；
（2）本发明生产的超感纸印刷着墨点光泽度高，整个纸面呈现原生纤维感，古朴典雅，可作为高档印刷品用纸；
（3）本发明提供的超感纸生产方法工艺简单易行，设备投资小，生产过程无污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明：
本发明所选原纸为超感纸用涂布原纸，为了保证涂布过程的顺利进行，所选原纸指标如下。
注：所列指标为最低指标，仅为满足涂布过机要求。如对成纸指标有其他要求，原纸需进行相应调整，以满足最终指标要求。
本发明所选颜料为涂布用矿物颜料，粒径主要分布在2um以内，白度要≥90%，在使用前需要进行高速分散处理，高速分散要求转子的线速度达到17m/s，分散时间为15-30min，且要在两小时内使用，如颜料分散后超过两小时，再次使用前需重新进行高速分散。
本发明所选胶黏剂均为流变性较好的胶黏剂，包括乳液类和生物胶乳。该类型胶黏剂具有自身的结构和性能特点，高速剪切作用会导致其失去本身特性，在涂料制备时，尽量保证合理的搅拌速度。同时，某些强电荷物质也有可能导致胶黏剂破乳失效。因此，在涂料配制过程中，涂布助剂的选择需注意不要引起冲突，导致涂料配制失败。
本发明所用涂布助剂仅为保证涂布过程的顺利完成及成纸的基本性能指标，各助剂的选择与使用量受到涂布机型、原纸指标、车间环境等各方面影响，需根据具体情况而定。如杀菌剂的使用，北方要比南方用量小，冬天要比夏天用量小；消泡剂要根据水质情况和在涂料制备过程中添加物料的性质等影响因素适量添加等等，本段以上内容均为行业公知技术，在此不再详述。
第一组实施例
以生产120g/m2超感纸为例，选用涂布机关键参数为：
平衡车速：850m/min
设计车速：800m/min
工作车速：750m/min
卷纸宽度：1760mm
涂布方式：绕线计量棒（刮棒型号：φ13.65mm）
原纸选择定量为95g/m2的超感原纸，其关键指标如下：
表1原纸指标
涂布配方如下表：（以下均为绝干重量，单位为kg）
表2涂料制备及涂布
（注：运行车速指该涂布配方下，以当前车速运行，每个八小时班次断纸次数不超过2次。最大车速指该涂布配方下，试机过程中运行过得最高车速。）
表3成纸指标
第二组实施例
以生产90g/m2超感纸为例，选用涂布机关键参数为：
平衡车速：850m/min
设计车速：800m/min
工作车速：750m/min
卷纸宽度：1760mm
涂布方式：沟纹刮棒（刮棒型号：φ13.65mm）
原纸选择定量为72g/m2的超感原纸，其关键指标如下：
表4原纸指标
涂布配方如下表：（以下均为绝干重量，单位为kg）
表5涂料制备及涂布
（注：运行车速指该涂布配方下，以当前车速运行，每个八小时班次断纸次数不超过2次。最大车速指该涂布配方下，试机过程中运行过得最高车速。）
表6成纸指标
以上分别为90g/m2和120g/m2两种不同定量的超感纸，每种定量选取了三个典型涂布配方，共六个实施例。
实例1配方中，颜料占70%，胶黏剂占27%，涂布助剂占3%，该配方胶黏剂用量大，颜料主体是碳酸钙，流变性好，相对粘度低，加入10份的生物胶乳，既能保证涂层与原纸的亲和性，又可增加涂层表面强度，过机性能好，运行车速高。
实例2中，配比30%的高岭土，导致粘度上升，胶黏剂用量为18%，同时生物胶乳用量降为8份，在整个胶黏剂的比重增加，该配方成纸表面强度稍低，纸面手感平滑温润，车速仍可达到600m/min。
实例3中，颜料占75%，其中有30%碳酸钙、25%高岭土和20%钛白粉，胶黏剂用量22%，该配方遮盖力好，不透明度高，粘度较大，涂布车速相对低。
实例4未使用生物胶乳，颜料主要为50份碳酸钙、35份高岭土和15份钛白粉，胶黏剂用量为20份羧基丁苯胶乳和4份水性丙烯酸乳液，该配方胶黏剂粘度和运行车速都还可以，但是成纸的纤维感较差，主要原因是在沟纹刮棒涂布过程中，没有生物胶乳的情况下，涂料流平性较好，涂料都填充到纸页表面的孔洞里，将原纸空隙填平而未能更多的包覆到纤维表面，导致纸页纤维感降低。
实例4、实例5和实例6涂布量比实例1、实例2、实例3低，干燥压力小，车速应该更高，但是由于原纸定量低，相对抗拉能力降低，车速过高易引起过涂布头断纸，基本运行车速也在600m/min左右。
同时，以上6个实例，其运行车速在600m/min左右，与现有的气刀涂布技术提高了3-4倍，在相同的人员配制下，产能也提高了三倍左右，大幅度降低了吨纸的人工、设备折旧等均摊成本。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受实施例的限制，其它任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、组合、替代、简化均应为等效替换方式，都包含在本发明的保护范围之内。