本发明涉及包含非纤维素纤维的纸，尤其是一种带有磁性信息防伪功能充皮纸的生产方法。
背景技术：
充皮纸作为一种高档的包装纸，被广泛的应用于一些珠宝首饰、高档手表、文具、高档烟酒、奢侈品的包装。充皮纸的表面都要涂布一层光油，使其有很好的充皮效果，这层光油有很好的耐油、耐水及耐溶剂性能，使用时一般是在充皮纸的表面进行烫金处理。
由于充皮纸表面涂布一层光油，因此要在充皮纸的表面实施防伪手段很难。目前，充皮纸表面施加的防伪方式大都是采用凹版印刷或丝网印刷的方法，在充皮纸表面印刷上无色荧光图文，在荧光灯的照射下出现荧光图文。或是印刷温变、光变图文，在温度变化或光照变化时，图文出现，形成防伪效果。现在这种方法已被大众所熟知，只要利用凹版或丝网版，采用荧光油墨、温变油墨、光变油墨在纸张表面进行印刷即可仿制，而荧光油墨、温变油墨、光变油墨在市面上很容易买到，因此这种防伪方式的防伪级别较低，很容易被仿造。
技术实现要素：
为了克服现有充皮纸的防伪只能在表面印刷防伪材料（荧光油墨、温变油墨、光变油墨等）、防伪级别低、容易被仿造的不足，本发明的目的在于提供一种带有磁性信息防伪功能充皮纸的生产方法。该生产方法是在充皮纸原纸生产时加入一种磁性信息防伪纤维材料，生产出一种带有磁性信息防伪材料的充皮原纸，再将带有磁性信息防伪的充皮原纸进行浸渍染色、浸渍胶乳、底涂、面涂、压纹、分卷，形成完整的带有磁性信息防伪功能的充皮纸。采用该生产方法生产出的带磁性信息防伪功能的充皮纸用市面上卖的磁性验钞仪在纸面上轻轻一划擦就能检测到语音信息。
在本发明的一个方面，提供了一种带有磁性信息防伪功能充皮纸的生产方法，所述的方法包括步骤：
（1）在熔融的涤纶纤维母料中加入粒径5-10μm的γ型fe2o3或fe3o4混合均匀后，在熔融状态下拉成涤纶纤维长丝，控制涤纶纤维长丝的粗度为3-10dtex，随后将涤纶长丝用切丝设备分切成2-6mm长的纤维短丝，将切后的涤纶纤维短丝在强磁场下进行磁化，使涤纶纤维带有磁性，形成磁性纤维，磁性纤维的饱和磁化强度为40-60emu/g；
（2）在磁性纤维中加入相对于绝干磁性纤维的量4.0-6.0%的表面活性剂，加入水搅拌均匀，处理5分钟后，在转速2000转/min以上的高速分散设备中，将磁性纤维分散成单根纤维，然后经脱水机将磁性纤维中的水分脱除，得到分散后的磁性纤维；
（3）将步骤2得到的分散后的磁性纤维与植物纤维木浆来混合、碎解、打浆处理、配料、浆料流送、经流浆箱上网、网部脱水成形、压榨脱水、烘缸干燥脱水、卷取制成带有磁性信息功能的充皮原纸，其中磁性纤维占植物纤维木浆绝干浆重量的0.5-1.0%；
（4）带磁性信息的充皮原纸依次进行浸渍染色、浸渍胶乳、底涂、面涂、压纹加工制作成带有磁性信息防伪功能的充皮纸。
在本发明优选的方面，在步骤1中，在熔融的涤纶纤维母料中加入粒径5-10μm的γ型fe2o3或fe3o4混合均匀后，在熔融状态下拉成涤纶纤维长丝，控制涤纶纤维长丝的粗度为5dtex，随后将涤纶长丝用切丝设备分切成4mm长的纤维短丝，将切后的涤纶纤维短丝在强磁场下进行磁化，使涤纶纤维带有磁性，形成磁性纤维，磁性纤维的饱和磁化强度为50emu/g。
在本发明优选的方面，在步骤1中，所述的熔融状态下拉成涤纶纤维长丝的步骤是低速拉伸丝。
在本发明优选的方面，在步骤2中，所述的表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠。
在本发明优选的方面，在步骤2中，在磁性纤维中加入相对于绝干磁性纤维的量4.5%的表面活性剂，加入水搅拌均匀，处理5分钟后，在转速2000转/min以上的高速分散设备中，将磁性纤维分散成单根纤维，然后经脱水机将磁性纤维中的水分脱除。
在本发明优选的方面，在步骤3中，所述的植物纤维木浆由40-45％针叶木浆，25-30%阔叶木浆，30％丝光化浆。
在本发明优选的方面，在步骤3中，磁性纤维与植物纤维木浆的混合步骤中，还向混合得到的木浆中加入植物纤维木浆总绝干重的1.0-2.5%的粒径为20-50微米的al2o3微粉和1.0-2.5%的粒径为10-30微米的zno微粉。
在本发明优选的方面，在步骤3中，磁性纤维与植物纤维木浆的混合步骤中，还向混合得到的木浆中加入植物纤维木浆总绝干重的5-8%的平均长度为3-5mm，平均直径为10-30微米的石英玻璃纤维。
在本发明优选的方面，在步骤4中，所述的浸渍染色的步骤包括将原纸浸渍染色成为黑色。
在本发明优选的方面，在步骤4中，所述的浸渍胶乳的步骤采用水性丙烯酸胶乳，玻璃化温度（tg）为8-10℃，浓度12%，浸渍量为20-25%，所述的水性丙烯酸胶乳是低玻璃化温度的水性丙烯酸胶乳。
在本发明优选的方面，在步骤4中，底涂采用两遍底涂，黑色底涂配方中白料的成分为100%的锐钛型钛白粉，增加底涂涂料的遮盖性能；每遍底涂涂布量为10-15g/m2，底涂总涂布量为20-30g/m2。
在本发明优选的方面，在步骤4中，面涂材料有高光的水性聚氨酯类材料和亚光的水性丙烯酸类材料，面涂涂布量8-10g/m2。
在本发明的其他方面，还包括以下的技术方案：带有磁性信息防伪功能充皮纸的生产方法，其特征是：
（1）磁性纤维的制作：磁性纤维是采用在熔融的涤纶纤维母料中加入粒径5-10μm的γ型fe2o3或fe3o4混合均匀后，在熔融状态下拉成涤纶纤维长丝，控制涤纶纤维长丝的粗度为5dtex，将涤纶长丝用切丝设备分切成4mm长的纤维短丝，将切后的涤纶纤维短丝在强磁场下进行磁化，使涤纶纤维带有磁性，形成磁性纤维，磁性纤维的饱和磁化强度为40-60emu/g，以便在检测时能够透过充皮纸底涂和面涂层仍然能够检测到磁性信号；因为磁性纤维中含有fe2o3或fe3o4成分，在切丝过程中磁性纤维会与切刀之间产生摩擦，从而产生大量热量，在切丝过程中要对切刀设备进行降温处理，防止纤维发热后切断端点粘结在一起；
（2）磁性纤维的处理：磁性纤维切成短纤维后，形成束状不易分开，解决方案是采用在磁性纤维中加入4.0-6.0%（对绝干磁性纤维的量）的表面活性剂，表面活性剂使用的是十二烷基苯磺酸钠，加入水搅拌均匀，处理5分钟后，在转速2000n/min以上的高速分散设备中，将磁性纤维分散成单根纤维，然后经脱水机将磁性纤维中的水分脱除，表面包覆一层亲水性基团，有利于磁性纤维在水中均匀的分散；
（3）磁性信息充皮原纸的抄造：采用植物纤维原料配比一定量的磁性纤维生产充皮原纸，其选用的纤维原料和重量配比为：针叶木浆40-45％，阔叶木浆25-30%，丝光化浆30％，磁性纤维0.5-1.0%（对前四种纤维绝干浆量）；木浆、丝光浆浆板经碎浆机碎解、打浆处理、配料、浆料流送、经流浆箱上网、网部脱水成形、压榨脱水、烘缸干燥脱水、卷取制成带有磁性信息功能的充皮原纸；
（4）磁性信息充皮纸的加工：带磁性信息的充皮原纸依次进行浸渍染色、浸渍胶乳、底涂、面涂、压纹加工制作成带有磁性信息防伪功能的充皮纸。
在本发明的其他技术方案中，还包括了以下的技术方案：
（1）磁性信息防伪充皮原纸的生产：采用的纤维原料配比为针叶木浆40-45％（绝干重量比），阔叶木浆25-30%（绝干重量比），丝光化浆30％（绝干重量比），针叶木浆+阔叶木浆+丝光化浆=100%（绝干重量比），磁性纤维0.5-1.0%（占前三种浆的绝干重量比）；木浆浆板和丝光化浆浆板经水力碎浆机碎解、打浆处理、配料、浆料流送、经流浆箱上网、网部脱水成形、压榨脱水、烘缸干燥脱水、压光卷取制成带有磁性信息防伪功能的充皮原纸；充皮原纸生产定量85-120g/m2，为保证磁性纤维在纸张中分布均匀，控制流浆箱浆料浓度为0.06-0.08%，保证浆料在抄纸网上的均匀分布，纸面每平方厘米中含有磁性纤维4-6根；配料时不加任何的施胶剂，保证纸张表面吸收重量在150g/m2以上，以保证后道浸渍工序，浸渍液能很好的浸透到纸张内部；
（2）染色与浸乳：带有磁性信息功能的充皮原纸先进行一道浸渍染色，将原纸浸染成黑色，经浸渍染色后，黑色能够将磁性纤维本身的颜色掩盖掉，从而使磁性纤维在纸张中具有了一种隐性防伪的功能；浸渍染色染料配比为：直接黑色染料db-g，直接红色染料4bs，直接黄色染料2gl按一定比例调配成需要的黑色浸渍染色液；浸渍染色染料浓度2.43%；浸渍胶乳采用水性丙烯酸胶乳，玻璃化温度（tg）为8-10℃，浓度12%，浸渍量为20-25%；采用低玻璃化温度的水性丙烯酸胶乳对纸张进行浸渍处理，使纸张具有很好的柔韧性；
（3）底涂：采用两遍底涂，增加底涂涂层的厚度，更好的掩盖凸起在纸张表面的磁性纤维，黑色底涂涂料配方为:白料100份，dic油墨有限公司的黑色色浆8501为60份，巴斯夫中国有限公司的羧基丁苯胶乳50份，底涂涂料固含量30-35%，白料的成分为100%的锐钛型钛白粉固含量58-60%；使用100%的钛白粉增加底涂料的遮盖性能，为使底涂有更好的遮盖性能，每遍底涂涂布量为10-15g/m2，底涂总涂布量为20-30g/m2；
（4）面涂及压纹：为赋予纸张表面皮一样的效果，含有磁性防伪纤维的原纸经浸渍染色、浸渍软质胶乳、两遍底涂后再进行表面的上光涂布，使之表面有皮一样的效果，面涂因对纸面光泽要求的不同，有高光、亚光等不同表面效果；面涂材料有高光的水性聚氨酯类材料和亚光的水性丙烯酸类材料，面涂涂布量8-10g/m2；面涂后的纸张再经压纹机对纸张表面进行压纹处理，可赋予纸张表面各种象皮一样的纹理；
（5）磁性信息防伪充皮纸的检验：使用深圳倍量电子有限公司的dp-323bc型磁性信息检测仪在充皮纸表面轻轻一划，即有“磁检正常”语音播出。
本发明的方法所生产制造的功能充皮纸具有良好的防伪效果和耐热性，可以广泛用于特殊证件等制品的制造中。
具体实施方式
除非另外地说明，以下的各个实施例中所使用的磁性纤维短丝是按照以下的方法制备的：在熔融的涤纶纤维母料中加入粒径5-10μm的γ型fe2o3或fe3o4混合均匀后，在熔融状态下拉成涤纶纤维长丝，控制涤纶纤维长丝的粗度为5dtex，随后将涤纶长丝用切丝设备分切成4mm长的纤维短丝，将切后的涤纶纤维短丝在强磁场下进行磁化，使涤纶纤维带有磁性，形成磁性纤维，磁性纤维的饱和磁化强度为50emu/g。所述的拉伸涤纶纤维长丝是按照低速拉伸的工艺来进行制备的。
实施例1
130g/m2黑色证件纹充皮纸的生产方法，其包括以下步骤：
1、磁性纤维的准备:称取8kg磁化后的4mm磁性纤维短丝，放入1m3的高速分散罐内，加入800kg水，再加入0.4kg的十二烷基苯磺酸钠表面活性剂，开动高速分散器，在2000n/min的转速下高速分散10min，使磁性纤维都分散成单根纤维状态，将用表面活性剂处理过的磁性纤维用滤网将水脱除，备用。
2、打浆：85g/m2磁性防伪充皮原纸的浆料配比：加拿大凯利普针叶木浆45%，日照森博阔叶木浆25%，丝光化浆30%。将称重好的木浆浆板经20m3水力碎浆机在5.0%的浓度下碎解，碎解好的针叶木浆、阔叶木浆和丝光浆进行混合打浆，打浆浓度5.0%，打浆叩解度为35osr。
3、配料：经过打浆处理后的混合浆料提乳配料罐，浆料浓度3.0%，数量33.3m3，均匀加入已处理好的磁性纤维8kg，搅拌5min，使磁性纤维与纸浆浆料均匀混合。在配料罐中加入pae湿强剂35kg。
4、磁性纤维防伪充皮原纸的生产：使用1760mm纸机生产，浆料经流送系统，将浆料浓度稀释到0.08%后，由流浆箱上网，唇板开口26mm，经网布脱水、压榨脱水、烘缸干燥、卷取，生产出磁性防伪充皮原纸，磁性防伪充皮原纸为卷筒纸，以备后道工序加工。纸机生产车速160m/min。
5、浸渍染色及浸渍胶乳：浸渍染色配方：黑色直接染料db-g88.2%,直接黄染料2gl1.3%,直接大红染料4bs10.5%。染料浓度2.43%，将上述配比、浓度的染料放到染料浸渍槽内，磁性纤维防伪充皮原纸经上述染料浸渍液浸渍染色，经挤压辊挤压，将浸入纸页内多余的染料挤出，再进入20米的热风干燥箱进行干燥，纸页干燥后卷取成已染成黑色的磁性纤维防伪充皮原纸，干燥温度140℃，浸渍染色车速35m/min。浸渍胶乳配方：丙烯酸胶乳100%，固含量40%，玻璃化温度tg值为10℃，加水稀释到12%的浓度,放入浸渍槽内，染成黑色的磁性纤维防伪充皮原纸经过浸渍槽，丙烯酸胶液浸透到纸页内部，出浸渍槽后经挤压辊将多余的胶料挤出，再进入20米的热风干燥箱进行干燥，干燥温度140℃，经干燥过的纸页卷取成已浸渍染色、浸渍胶乳的磁性纤维防伪充皮原纸，浸渍车速40m/min，浸渍量20%。
6、底涂：底涂采用气刀涂布，涂料配方为白料100份，在白料中加入黑色色浆8501量为62份，羧基丁苯胶乳sd516为48份。进行两次涂布，每次涂布量10g/m2,总涂布量为20g/m2。车速60m/min。
7、面涂：面涂也采用气刀涂布，涂料配方在7244型号的丙烯酸胶乳中加入3%的氮丙啶交联剂sc-100，加入1%的d-502润湿剂，加水稀释到粘度为15s（4号杯检测）。车速60m/min，涂布量8g/m2。
8、压纹：面涂后的充皮纸经过压纹机进行压纹处理，纹路为证件纹，压纹压力为8mpa，车速20m/min，得到130g/m2黑色证件纹充皮纸。
9、信号检测：使用深圳倍量电子有限公司的dp-323bc型磁性信息检测仪在得到的充皮纸表面轻轻一划有“磁检正常”的语音。
实施例2：
155g/m2红色针孔纹充皮纸的生产方法，其包括以下步骤：
1、磁性纤维的准备:称取8kg磁化后的4mm磁性纤维短丝，放入1m3的高速分散罐内，加入800kg水，再加入0.4kg的十二烷基苯磺酸钠表面活性剂，开动高速分散器，在2000n/min的转速下高速分散10min，使磁性纤维都分散成单根纤维状态，将用表面活性剂处理后的磁性纤维用滤网将水脱除，备用。
2、打浆：100g/m2磁性防伪充皮原纸的浆料配比：加拿大凯利普针叶木浆40%，日照森博阔叶木浆30%，丝光化浆30%。将称重好的木浆浆板经20m3水力碎浆机在5.0%的浓度下碎解，碎解好的针叶木浆、阔叶木浆和丝光浆进行混合打浆，打浆浓度5.0%，打浆叩解度为32-33osr。
3、配料：经过打浆处理后的混合浆料提乳配料罐，浆料浓度3.0%，数量33.3m3，均匀加入已处理好的磁性纤维8kg，搅拌5min，使磁性纤维与纸浆浆料均匀混合。在配料罐中加入pae湿强剂35kg。
4、磁性纤维防伪充皮原纸的生产：使用1760mm纸机生产，浆料经流送系统，将浆料浓度稀释到0.08%后，由流浆箱上网，唇板开口28mm，经网布脱水、压榨脱水、烘缸干燥、卷取，生产出磁性防伪充皮原纸，磁性防伪充皮原纸为卷筒纸，以备后道工序加工。纸机生产车速150m/min。
5、浸渍染色及浸渍胶乳：浸渍染色配方：黑色直接染料db-g88.2%,直接黄染料2gl1.3%,直接大红染料4bs10.5%。染料浓度2.43%，将上述配比、浓度的染料放到染料浸渍槽内，磁性纤维防伪充皮原纸经上述染料浸渍液浸渍染色，经挤压辊挤压，将浸入纸页内多余的染料挤出，再进入20米的热风干燥箱进行干燥，纸页干燥后卷取成已染成黑色的磁性纤维防伪充皮原纸，干燥温度140℃，浸渍染色车速35m/min。浸渍胶乳配方：水性丙烯酸胶乳100%，固含量40%，玻璃化温度tg值为10℃，加水稀释到12%的浓度,放入浸渍槽内，将染成黑色的磁性纤维防伪充皮原纸经过浸渍槽，丙烯酸胶液浸透到纸页内部，出浸渍槽后经挤压辊将多余的胶料挤出，再进入20米的热风干燥箱进行干燥，干燥温度140℃，经干燥过的纸页卷取成已浸渍染色、浸渍胶乳的磁性纤维防伪充皮原纸，浸渍车速40m/min，浸渍量20%。浸渍后磁性防伪充皮原纸定量为120g/m2。
6、底涂：底涂采用气刀涂布，涂料配方为白料100份，在白料中加入梅红色浆8118量为60份，大红色浆8115量为12份，黑色色浆0.28份，羧基丁苯胶乳sd516为55份。进行两次涂布，每次涂布量12.5g/m2,总涂布量为25g/m2。车速60m/min，底涂后纸张定量为145g/m2。要求底涂后无露底现象。
7、面涂：面涂也采用气刀涂布，涂料配方在adm-f206型号的水性聚氨酯树脂中加入2%的氮丙啶交联剂sc-100，加入1.2%的d-502润湿剂，加水稀释到粘度为18s（4号杯检测）。车速60m/min，涂布量10g/m2。
8、压纹：面涂后的充皮纸经过压纹机进行压纹处理，纹路为证件纹，压纹压力为7.0mpa，车速25m/min，得到155g/m2红色针孔纹充皮纸。
9、信号检测：使用深圳倍量电子有限公司的dp-323bc型磁性信息检测仪在得到的充皮纸表面轻轻一划有“磁检正常”的语音。
实施例3
本实施例和实施例1的区别在于，在步骤1中，所述的涤纶纤维长丝是按照全拉伸丝工艺制备的涤纶纤维长丝。使用深圳倍量电子有限公司的dp-323bc型磁性信息检测仪在充皮纸表面轻轻一划有“磁检正常”的语音。
实施例4
本实施例和实施例1的区别在于，在步骤3中，磁性纤维与植物纤维木浆的混合步骤中，还向混合得到的木浆中加入植物纤维木浆总绝干重的1.0%的粒径为20-50微米的al2o3微粉和2.5%的粒径为10-30微米的zno微粉。使用深圳倍量电子有限公司的dp-323bc型磁性信息检测仪在充皮纸表面轻轻一划有“磁检正常”的语音。
实施例5
本实施例和实施例1的区别在于，在步骤3中，磁性纤维与植物纤维木浆的混合步骤中，还向混合得到的木浆中加入植物纤维木浆总绝干重的2.5%的粒径为20-50微米的al2o3微粉和1.0%的粒径为10-30微米的zno微粉。使用深圳倍量电子有限公司的dp-323bc型磁性信息检测仪在充皮纸表面轻轻一划有“磁检正常”的语音。
实施例6
本实施例和实施例1的区别在于，在步骤3中，磁性纤维与植物纤维木浆的混合步骤中，还向混合得到的木浆中加入植物纤维木浆总绝干重的1.8%的粒径为30微米的al2o3微粉和2.0%的粒径为10微米的zno微粉。使用深圳倍量电子有限公司的dp-323bc型磁性信息检测仪在充皮纸表面轻轻一划有“磁检正常”的语音。
实施例7
在步骤3中，磁性纤维与植物纤维木浆的混合步骤中，还向混合得到的木浆中加入植物纤维木浆总绝干重的6.5%的平均长度为3-5mm，平均直径为10-30微米的石英玻璃纤维。使用深圳倍量电子有限公司的dp-323bc型磁性信息检测仪在充皮纸表面轻轻一划有“磁检正常”的语音。
实施例8
在步骤3中，磁性纤维与植物纤维木浆的混合步骤中，还向混合得到的木浆中加入植物纤维木浆总绝干重的6.5%的平均长度为3-5mm，平均直径为10-30微米的石英玻璃纤维、植物纤维木浆总绝干重的1.8%的粒径为30微米的al2o3微粉和2.0%的粒径为10微米的zno微粉。使用深圳倍量电子有限公司的dp-323bc型磁性信息检测仪在充皮纸表面轻轻一划有“磁检正常”的语音。
一、85摄氏度条件下的耐热试验
在本试验中，对实施例1-8的充皮纸在加热一段时间之后的磁检试验结果进行了试验。考虑到充皮纸包装物品可能在多种环境下经历较高的温度，其在复杂条件下保持原有的磁检特性是十分重要的。将以上各组的充皮纸剪下10cm见方的样块，并且在以下的条件下进行加热试验。每组的试验进行100个平行试验。也就是说，每种样块在每个试验条件下，使用100个样块来进行试验。加热完毕之后，仍然使用同样的检测设备进行读取试验，并且记录了各个试验组中仍然读取正常的样品的个数。
试验条件a：将待测充皮纸在85摄氏度下加热3小时。
试验条件b：将待测充皮纸在85摄氏度下加热6小时。
试验条件c：将待测充皮纸在85摄氏度下加热12小时。
表1：实施例1-8的充皮纸在实验条件a-c下的试验结果
从表1的数据可见，实施例1-8均在85摄氏度下加热3小时内表现出良好的耐热性，并且基本上表现出了较好的热稳定性。在实施例3中，所述的涤纶纤维长丝是按照全拉伸丝工艺制备的涤纶纤维长丝时，明显耐热程度有所下降了。在实施例4-6中，加入无机氧化物填充料的情况下耐热性能表现出有一定程度的上升。在实施例7中，玻璃纤维并没有使得耐热程度有所上升（甚至还有一定的下降趋势）。发明人惊奇地发现，在同时加入以上的填料的情况下，耐热性有明显的上升。
二、55摄氏度条件下的耐热试验
在本试验中，对实施例1-8的充皮纸在其他加热条件下进行了加热试验。
55摄氏度是极其炎热地区可能达到的气温，或者在有暖气的情况下地面可能达到的温度。如果储存柜位于该温度下较长时间，会导致其中的储存物发生磁性失效的话，毫无疑问会导致该充皮纸制品难以得到应用。
试验条件d：将待测充皮纸在55摄氏度下加热7天。
试验条件e：将待测充皮纸在55摄氏度下加热30天。
试验条件f：将待测充皮纸在55摄氏度下加热90天。
表2：实施例1-8的充皮纸在实验条件d-f下的试验结果
在表2的数据中明显可见，基本所有实施例（除了实施例3）在55摄氏度下保持7天都不会出现问题。在加热1月之后，实施例1-2出现了较为明显的磁性失效，实施例3几乎完全失效。在3个月之后，实施例1-2已经有很多无法读出，实施例3完全失效，而实施例4-6有尚可的表现。值得注意的是，实施例8基本没有磁性失效表现，这表明其耐热阈值高于55摄氏度，在该温度下充皮纸的磁性特性保持了基本不变。