棉签棒原纸及其制造方法与流程

本发明涉及造纸技术领域，尤其涉及一种棉签棒原纸及其制造方法。

背景技术：

棉签又称为擦拭棒，是一种无尘擦拭耗材。其品种按应用领域可分为电子、医疗、家用以及工业上的其他领域，其材质和形状多样，能够适应各种溶剂的擦拭。

传统的棉签棒都是用塑料或木棒，但随着各个国家对环保的日益重视及相应的法律法规要求，塑料或木棒的使用受到限制，而纸无毒无害易降解，代替塑料或木棒已是势在必行，棉签棒原纸也就应运而生。

棉签棒原纸通常要求是干净、卫生、成纸表面无杂质、不掉粉、不掉毛，即要求具有较高的平滑度，且棉签棒经分切与搓杆后要求硬而挺，不能软，即具有较高的挺度和强度。目前国内有采用牛皮纸来作为棉签原纸使用，但其通常存在厚度低、挺度低、紧度大、成纸较软等缺点，很难生产出高质量的棉签棒，从而限制了原纸于棉签棒领域中的使用。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种棉签棒原纸及其制造方法，其通过对原料和制造方法的改进，可得到一种高挺度、高强度、高平滑度的棉签棒原纸。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种棉签棒原纸，制备原料包括纤维原料和挺度剂，所述纤维原料包括针叶木浆、阔叶木浆和漂白化学机械浆，且三者的重量比为50:30～40:10～20。

本发明棉签棒原纸的制备原料中采用重量比为50:30～40:10～20的针叶木浆、阔叶木浆和漂白化学机械浆混合作为纤维原料，针叶木浆采用的是长纤维木质材料，其具有较高的机械强度，阔叶木浆采用的是短纤维木质材料，其可以提高成纸的匀度和平滑度，采用高含量的针叶木浆可使制成的成纸满足正常使用的机械强度要求，而辅以阔叶木浆可以在不降低成纸机械强度的基础上再提高匀度和平滑度。相对于针叶木浆和阔叶木浆，漂白化学机械浆由于含有大量的木质素，通常具有较高的松厚度，木质素的存在能降低纤维的润胀能力，增加成纸的挺度，且成纸经压光后平滑度也会更好，通过控制其含量为10～20％，在不影响成纸机械强度和匀度的前提下，还能有效的提高成纸的挺度和平滑度。再辅以挺度剂，挺度剂是具有丰富的“鞭毛”包裹在刚性内核外的一种柔韧兼具的大分子，通过挺度剂中刚性分子中的官能基团，与纤维的羟基形成氢键结合而形成互穿网络，当受到拉力时，纤维通过氢键作用，将拉力转移到网络结构上，由于网络结构具有一定的延展性，而不至于断裂；当受到压力时，通过氢键使得力量转移到位于纤维网络中的刚性分子上，刚性分子的弹性支持网络体系，不至于压溃，借助于挺度剂可以提高纤维的结合强度，进而改善成纸的挺度和强度。本发明通过选择一定比例的针叶木浆、阔叶木浆和漂白化学机械浆三者木浆作为纤维原料，并加入挺度剂可使制成的棉签棒原纸的裂断长为6.0～7.0km，纵向挺度为1.5～2.5mn·m，纵向挺度:横向挺度为2.5～3:1，平滑度正面可达15～25s，反面为5～10s，其性能指标完全达到作为棉签棒面纸使用的标准。

本发明的第二方面提供了一种棉签棒原纸的制造方法，包括依次的如下步骤：

(1)原料选择

选取重量比为50:30～40:10～20的针叶木浆、阔叶木浆和漂白化学机械浆；

(2)生物酶预处理

将所述针叶木浆、所述阔叶木浆和所述漂白化学机械浆分别采用生物酶进行预处理；

(3)打浆

将预处理后的所述针叶木浆和所述阔叶木浆进行混合打浆，且打浆度为18～25°sr，将预处理后的所述漂白化学机械浆打浆到30～45°sr；

(4)筛选和纸机成形

将经筛选处理后的所述针叶木浆、所述阔叶木浆和所述漂白化学机械浆进行混合，并加入挺度剂经反应成形；

(5)压榨、干燥和压光。

本发明将针叶木浆、阔叶木浆和漂白化学机械浆分别采用生物酶进行预处理，生物酶处理纸浆可增加纤维表面的羟基数量，提高纤维与挺度剂结合的程度，从而改善纸浆的抗张强度。通过将针叶木浆和阔叶木浆进行混合打浆，可有效的提高成纸的强度、匀度和平整度，虽然会导致挺度有所下降，但是加入打浆度为30～45°sr的漂白化学机械浆，其具有较高的挺度能有效克服前述两者挺度下降的问题。且于纸机成形过程中加入挺度剂可使制成的成纸具有高挺度、高强度、高光滑度及匀度的特点。

具体实施方式

本发明的棉签棒原纸的制备原料包括纤维原料和挺度剂，纤维原料包括针叶木浆、阔叶木浆和漂白化学机械浆，且三者的重量比为50:30～40:10～20。三者的重量比可但不限于为50:30:20、50:38:12、50:35:15、50:40:10、50:32:18。针叶木浆通常由尾松、落叶松、红松、云杉等木材制成的纸浆，可采用硫酸盐法或机械法制备。阔叶木浆通常由桦木、杨木、椴木、桉木、枫木等木材制成的纸浆，可采用硫酸盐法或机械法制备。

较佳的，漂白化学机械浆的松厚度大于2.6cm³/g，比漂白化学浆的松厚度1.3cm³/g左右高出一倍左右，其具有的木质素更多，更有利于提高成纸的挺度。

较佳的，漂白化学机械浆为漂白化学热磨机械浆(bctmp)，进一步的可为针叶木漂白化学热磨机械浆和/或阔叶木漂白化学热磨机械浆。针叶木漂白化学热磨机械浆优选为云杉bctmp，其具有优良的松厚度和吸收性。阔叶木漂白化学热磨机械浆优选为桦木或杨木bctmp，其不仅具有非常高的松厚度和挺度，还具有高强度的特性。

较佳的，所述挺度剂占所述制备原料总重量的0.6～2.0％。更进一步的，挺度剂选自淀粉、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和乙二醛混合物、两性聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、淀粉与丙烯酰胺接枝共聚物、共聚乳液型增强剂(包括阴离子和阳离子型，如聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂和苯乙烯接枝物)、柠檬酸和硅酸钠中的至少一种。采用0.6～2.0％的挺度剂，可使挺度提高15～30％，耐破指数提高16～20％。

较佳的，定量为60～80g/m²，更进一步优选为65g/m²、70g/m²。且在棉签棒原纸的定量为60～80g/m²时，其裂断长为6.0～7.0km，纵向挺度为1.5～2.5mn·m，纵向挺度:横向挺度为2.5～3:1。

本发明棉签棒原纸的制造方法，包括依次的如下步骤：

(1)原料选择

选取重量比为50:30～40:10～20的针叶木浆、阔叶木浆和漂白化学机械浆；

(2)生物酶预处理

将针叶木浆、阔叶木浆和漂白化学机械浆分别采用生物酶进行预处理；

(3)打浆

将预处理后的针叶木浆和阔叶木浆进行混合打浆，且打浆度为18～25°sr，将预处理后的漂白化学机械浆打浆到30～45°sr；

(4)筛选和纸机成形

将经筛选处理后的针叶木浆、阔叶木浆和漂白化学机械浆进行混合，并加入挺度剂经反应成形；

(5)压榨、干燥和压光。

其中，步骤(1)原料选择中，选取重量比为50:30～40:10～20的针叶木浆、阔叶木浆和漂白化学机械浆，可在不影响成纸机械强度和匀度的前提下，还能有效的提高成纸的挺度和平滑度。

步骤(2)生物酶预处理中，生物酶为纤维素酶、果胶酶、半纤维素酶、漆酶、蛋白酶和木聚糖酶中的至少一种。生物酶预处理步骤中，针叶木浆和阔叶木浆的浓度各自独立为3～6％，处理温度各自独立为40～55℃，处理时间各自独立为45～60min。生物酶预处理步骤中，漂白化学机械浆的浓度为3～6％，处理温度为40～55℃，处理时间为1～2h。生物酶处理纸浆时可先将生物酶制成生物酶溶液，生物酶处理可增加纤维表面的羟基数量，提高纤维与挺度剂结合的程度，从而改善纸浆的抗张强度，其裂断长可增加8.3～12.2％，耐破指数提高了12.6～17.6％，撕裂指数提高了15.8～23.3％。

步骤(3)打浆中，随着打浆度的提高，成纸的弹性模量逐渐提高，成纸的结合力也提高，但是反过来说，其抗弯、挺度则下降。采用针、阔叶木浆混合打浆，打浆度为18～25°sr，可使抄造的产品强度大、匀度好、挺度及平滑度高。并且再添加打浆度为30～45°sr的漂白化学机械浆后，成纸的纵向挺度能增加高达66％，故将漂白化学机械浆与针、阔叶混合浆配抄可以使成纸同时具有较低的紧度和较高的强度，使成纸手感较厚较挺。

步骤(4)筛选和纸机成形中，筛选通常为将打浆后的纸浆经稀释后，借助筛选设备筛选出杂质和未解离的纤维束，以保持品质和保护设备。纸机成形通常在造纸机成形网上进行，使加入挺度剂的纸料在成形网上均匀的分布和交织并脱水而形成湿纸幅。

步骤(5)压榨、干燥和压光中，压榨、干燥和压光可采用目前行业通用的方式，其中，压榨的主要作用是降低孔隙度，从而降低成纸的透气性和吸水高度，提高紧度，成纸的透气性和紧度都随压榨压力的加大和压榨时问的延长而呈快速增长趋势，而成纸的物理强度能得到提高。在生产中使用光泽压榨，可提高成纸的光泽度和平滑度。纸页在干燥过程中不仅蒸发水分，提高机械强度，还会影响纸张的紧度、吸收性、透气性、平滑度和施胶度等性质，这些性质的改变，与干燥方式和工艺密切相关。快速升温的高温强化干燥，将会增加纸张的松软性、气孔率、吸收性和透气度，减少纸的紧度、透明度和机械强度。干燥部的牵引力、干网的松紧对成纸的裂断长、耐破度、伸长率、紧度、吸水性、透气度有影响，干网的张力也不宜过高，以获得较高的透气度和较低的紧度。压光通常采用软压光的方式，软压光由软辊和加热辊构成一个或多个高温压力压区，加压时软辊辊面发生弹性变形，纸页在此受到压力和加热的双重作用，加热使纸页表面的纤维软化、变形，易于压光和提高平滑度，软辊的弹性变形导致压区面积增大而压力减小，使纸张的松厚度和强度损失小，而整饰效果比硬压光更好，此外软压光对纸页的局部定量变化适应性较好，可以大大提高纸页的微观平滑度。对于本发明的棉签棒原纸而言，采用一面进行压光即可，压光后平滑度正面可达15～25s，反面为5～10s。

为更好地说明本发明的目的、技术方案和有益效果，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。需说明的是，下述实施所述方法是对本发明做的进一步解释说明，不应当作为对本发明的限制。

实施例1

棉签棒原纸的制备原料包括纤维原料和挺度剂，纤维原料包括云杉硫酸盐法针叶木浆、枫木硫酸盐法阔叶木浆和松厚度为2.6cm³/g的云杉针叶木漂白化学热磨机械浆，且三者的重量比为50:30:20。挺度剂为占制备原料总重量0.6％的聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂和苯乙烯接枝物，其纸张定量为65g/m²。

此棉签棒的制造方法，包括依次的如下步骤：

(1)原料选择

选取重量比为50:30:20的针叶木浆、阔叶木浆和漂白化学机械浆；

(2)生物酶预处理

将针叶木浆、阔叶木浆和漂白化学机械浆分别采用生物酶进行预处理，

其中，针叶木浆的生物酶预处理中，针叶木浆的浓度为3％，处理温度为40℃，处理时间为45min，生物酶为果胶酶。阔叶木浆的生物酶预处理中，阔叶木浆的浓度为4％，处理温度为55℃，处理时间为45min，生物酶为木聚糖酶。漂白化学机械浆的生物酶预处理中，漂白化学机械浆的浓度为6％，处理温度为45℃，处理时间为100min，生物酶为蛋白酶；

(3)打浆

将预处理后的针叶木浆和阔叶木浆进行混合打浆，且打浆度为20°sr，将预处理后的漂白化学机械浆打浆到35°sr；

(4)筛选和纸机成形

将经筛选处理后的针叶木浆、阔叶木浆和漂白化学机械浆进行混合，并加入挺度剂于网前箱中经反应成形；

(5)压榨、干燥和压光

压榨采用四辊三压区+正压压榨的生产工艺，各压区的线压力为：一压区40kn/m、二压区60kn/m、三压区90kn/m、四压区110kn/m，干燥由常温逐渐升温到100℃的多个烘缸干燥和伸性处理，伸性装置安装在纸机干燥中部，伸性烘缸的表面温度为110～115℃，纸页在伸性烘缸的收缩比为5.2～5.8％，最后经过冷缸进行冷却，采用双压区软压光机进行压光。

采用此原料配方和方法得到的棉签棒原纸的裂断长6.65km，纸张纵向挺度为1.5mn·m，纵向挺度:横向挺度为2.5:1，平滑度正面可达20s，反面为7s，耐破指数≥4.95kpa·m²/g，撕裂指数≥10.9mn·m²/g。

实施例2

棉签棒原纸的制备原料包括纤维原料和挺度剂，纤维原料包括云杉硫酸盐法针叶木浆、枫木硫酸盐法阔叶木浆和松厚度为2.6cm³/g的云杉针叶木漂白化学热磨机械浆，且三者的重量比为50:30:20。挺度剂为占制备原料总重量2.0％的聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂和苯乙烯接枝物，其纸张定量为65g/m²。

制造方式同实施例1，采用此原料配方和方法得到的棉签棒原纸的裂断长6.7km，纸张纵向挺度为2.5mn·m，纵向挺度:横向挺度为3:1，平滑度正面可达25s，反面为10s，耐破指数≥5.58kpa·m²/g，撕裂指数≥11.3mn·m²/g。

实施例3

棉签棒原纸的制备原料包括纤维原料和挺度剂，纤维原料包括云杉硫酸盐法针叶木浆、枫木硫酸盐法阔叶木浆和松厚度为2.6cm³/g的云杉针叶木漂白化学热磨机械浆，且三者的重量比为50:40:10。挺度剂为占制备原料总重量2.0％的聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂和苯乙烯接枝物，其纸张定量为70g/m²。

制造方式同实施例1，采用此原料配方和方法得到的棉签棒原纸的裂断长7.0km，纸张纵向挺度为1.605mn·m，纵向挺度:横向挺度为2.8:1，平滑度正面可达25s，反面为10s，耐破指数≥5.39kpa·m²/g，撕裂指数≥11.5mn·m²/g。

实施例4

棉签棒原纸的制备原料包括纤维原料和挺度剂，纤维原料包括云杉硫酸盐法针叶木浆、桦木硫酸盐法阔叶木浆和松厚度为2.6cm³/g的桦木阔叶木漂白化学热磨机械浆，且三者的重量比为50:30:20。挺度剂为占制备原料总重量1.0％的聚丙烯酰胺和乙二醛同等重量的混合物，其纸张定量为80g/m²。

制造方式同实施例1，采用此原料配方和方法得到的棉签棒原纸的裂断长6.5km，纸张纵向挺度为2.2mn·m，纵向挺度:横向挺度为2.7:1，平滑度正面可达21s，反面为7.5s，耐破指数≥5.11kpa·m²/g，撕裂指数≥10.8mn·m²/g。

对比例1

棉签棒原纸的制备原料包括纤维原料，纤维原料包括云杉硫酸盐法针叶木浆、枫木硫酸盐法阔叶木浆和松厚度为2.6cm³/g的云杉针叶木漂白化学热磨机械浆，且三者的重量比为50:30:20，其纸张定量为65g/m²。

制造方式除了步骤4中不加入挺度剂，其余部分同实施例1，采用此原料配方和方法得到的棉签棒原纸的裂断长6.0km，纸张纵向挺度为1.275mn·m，纵向挺度:横向挺度为2.5:1，平滑度正面可达15s，反面为5s，耐破指数≥4.15kpa·m²/g，撕裂指数≥10.5mn·m²/g。

对比例2

棉签棒原纸的制备原料包括纤维原料和挺度剂，纤维原料包括云杉硫酸盐法针叶木浆和枫木硫酸盐法阔叶木浆，且两者的重量比为60:40。挺度剂为占制备原料总重量0.6％的聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂和苯乙烯接枝物，其纸张定量为65g/m²。

制造方式同实施例1，采用此原料配方和方法得到的棉签棒原纸的裂断长6.43km，纸张纵向挺度为0.862mn·m，纵向挺度:横向挺度为2.4:1，平滑度正面可达14s，反面为4s，耐破指数≥4.65kpa·m²/g，撕裂指数≥11.1mn·m²/g。

比较实施例1～4和对比例1～2可知，通过本发明的制备原料配方得到的棉签棒原纸的裂断长、挺度、耐破指数、撕裂指数均好于对比例1～2，这是由于本发明通过选择一定比例的针叶木浆、阔叶木浆和漂白化学机械浆三者木浆作为纤维原料，并加入挺度剂可在不影响成纸的机械强度和匀度的前提下，还能有效的提高成纸的挺度和平滑度。

补充说明的是，本发明的裂断长可参照《gb/t12914-2018纸和纸板抗张强度的测定恒速拉伸法(20mm/min)》标准进行测试，纸张挺度参照《gb/t22364-2018纸和纸板弯曲挺度的测定》标准进行测试，平滑度参照《gb/t456-2002纸和纸板平滑度的测定》标准进行测试，耐破指数参照《gb/t6545-1998瓦楞纸板耐破强度的测定法》标准进行测试，撕裂指数参照《gb/t455-2002纸和纸板撕裂度的测定》进行测试。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，其作用是方便本领域的技术人员理解并据以实施，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

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