生活用紙及其製造方法
2023-07-03 12:04:31 1
專利名稱：生活用紙及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種生活用紙及其製造方法。
背景技術：
紙是與人類生產活動息息相關的物品，其中生活用紙更甚之。隨著人們生活水平的提高，生活用紙的應用越來越廣泛，人們對生活用紙的功能性及其帶給使用者感官效果的要求也越來越嚴格。目前，為了迎合市場需求，越來越多的生活用紙採用印花、壓花等方式用於提升使用者的視覺及觸覺效果。印花主要是通過膠版印刷、噴塗等方式將染料塗覆到紙張表面，其僅僅能給使用者一種視覺感受，在觸覺效果上則無改善。壓花是近年來應用較為廣泛的技術，經過壓花的紙，其表面存在凹、凸相間的部分，在增加紙張厚度的同時，可以改善使用者的視覺及觸覺效果。但壓花是通過機械力作用於原紙表面的某一點，使紙內纖維產生形變，這將不同程度地影響紙張抗張強度。同時壓花輥由於長時間受壓力作用，在使用一定時間後即需更換，造成浪費，且當需要改變紙張表面圖案時，則需更換壓花輥，生產投資較大。目前，亦有在半乾起皺時，使紙張表面產生圖案，但採用這種方式在紙張表面形成的立體圖案往往不夠明顯；亦有用兩個輥筒對原紙進行擠壓，使紙張表面產生褶皺的同時產生立體圖案的幹起皺工藝，但是這也會對紙張的強度產生一定的影響。
發明內容
有鑑於此，有必要提供一種生活用紙及其製造方法以解決上述缺陷。一種生活用紙的製造方法，步驟包括
提供經起皺的生活用紙原紙；
利用計算機輔助設計出在生活用紙原紙上需形成的立體圖案的三維立體模型，並對該立體模型進行切片分層，獲得每層的成型信息；
提供符合需求的構成立體圖案的基體以及粘結劑；以及
將成型信息輸入三維列印設備，利用三維列印設備在生活用紙原紙上分層成型所述立體圖案。一種生活用紙，由上述的生活用紙的製造方法形成。一種生活用紙，包括原紙及形成在原紙上的立體圖案，該立體圖案由基體及粘結劑粘合至原紙的至少一個表面上形成，該基體相互之間以及基體與原紙之間通過粘結劑粘
口 ο本發明通過三維列印技術將基體材料粘結到生活用紙原紙表面以形成立體圖案，給使用者的立體效果更加顯著，相對於現有的壓花工藝而言，不影響原有生活用紙原紙的強度。同時還可以調節三維列印設備的噴頭設置位置以及行進路線以形成不同形狀的立體圖案，無需更換壓花、印花輥，可節省設備更換成本。
圖1是本發明一實施例的生活用紙的製造工藝示意圖。圖2是圖1中的II視角的生活用紙的結構示意圖。主要元件符號說明
生活用紙原紙10三維列印設備20電乾燥器30生活用紙40立體圖案50
如下具體實施方式
將結合上述附圖進一步說明本發明。
具體實施例方式本發明涉及一種表面具有立體圖案的生活用紙及其製造方法。本發明所涉及的具有立體圖案的生活用紙是對經起皺的生活用紙原紙進行進一步加工，並採用三維列印技術，將植物纖維粉末和粘結劑等噴射至原紙表面，形成具有立體圖案的生活用紙。使用者在使用時可以看到明顯的立體圖案，同時不會損害原有的生活用紙原紙的強度。本發明提供的生活用紙的表面有非常顯著的立體圖案，且可根據具體產品的要求，在這些立體圖案的全部構成要素或者部分構成要素上添加一種或者多種不同的顏色，給使用者同時帶來觸覺及視覺上的效果。立體圖案的構成要素主要由植物纖維粉末和粘結劑結合至生活用紙原紙的表面構成。本發明以植物纖維作為起皺生活用紙原紙的主要基材。植物纖維經過成型、乾燥及起皺(幹起皺或溼起皺)各工藝後，可製成生活用紙原紙。一般生活用紙原紙的基重介於15 40gsm之間。此生活用紙原紙經過三維列印，將快速成型材料粉末與粘結劑噴射於原紙表面並相互結合，形成一定形狀的立體圖案。三維列印技術是快速成型技術中的一種，採用分層加工、迭加成型的原理，成型出所需要的三維產品。其成型過程一般包括如下步驟。首先，利用計算機輔助設計出所需產品的三維立體模型，並對該立體模型進行切片分層，獲得每層的成型信息。其中建立立體模型，可以藉助特定軟體，將所需產品之具體參數輸入計算機之後形成。或者可以採用逆向工程，量出已有產品的尺寸參數並輸入計算機來建立立體模型。特定軟體可以採用Pro-E、Solidworks等業內熟悉的建模軟體。對於目前的三維印表機來講，大多是運行特定的文檔格式來進行加工，因此在將立體模型輸入三維印表機進行加工之前，需要對該立體模型進行切片分層，獲得運行所需的每層的成型信息，並生成合適的運行文檔。每層的成型信息包括用於體現層狀的形貌的幾何數據，例如該層的輪廓、邊界位置參數等。通常分層越薄、越多，生成產品時更精準，但費時較多。而分層越厚、越少，則階梯狀越明顯，生成的產品越粗糙。同時，提供符合需求的構成產品的成型材料。根據不同類型的快速成型方法,材料的狀態可不同，例如可以是呈液態或者固態粉末狀。然後，將成型信息輸入三維列印設備，利用三維列印設備分層成型，以最終得到所
需的立體產品。針對本發明而言，三維列印設備至少應包括輸送系統、存儲器、噴灑系統。噴灑系統具有多個可移動的噴頭以在不同位置噴出成型材料用於成型。通過調節各噴頭的移動路線及噴射量來控制立體圖案的形狀及立體圖案凸出於原紙表面的高度。首先，利用計算機輔助設計出所需立體圖案的三維立體模型，並對該立體模型進行切片分層，獲得每層的成型信息。同時，提供符合需求的構成立體圖案的基體以及粘結劑。然後將成型信息輸入三維列印設備，利用三維列印設備在生活用紙原紙上分層成型所述立體圖案，以最終得到所需的生活用紙。進一步地，還可以選擇性地對形成立體圖案後的生活用紙進行乾燥，以使生活用紙的水份含量符合要求。本發明可在生活用紙原紙的一面經過三維列印形成立體圖案，也可以在生活用紙原紙的兩面均經過三維列印形成立體圖案。如果生活用紙原紙的兩個相對表面均經過三維列印，其兩個相對表面上的立體圖案可以是錯落分布，也可以是在兩個相對表面的同一個位置。經三維列印形成了立體圖案之後的紙張可通過風乾、冷凍乾燥、超臨界乾燥、氣幹、電乾等工藝確保最終形成的生活用紙的含水量符合要求。本發明所提及的表面具有立體圖案的生活用紙成型方式中，三維列印形成立體圖案時，生活用紙原紙優選可相對三維列印設備靜止，例如可採用間歇式開卷或旋轉噴頭列印。本發明所提及的用於三維列印形成立體圖案的快速成型材料所用的基體材料來源可以是與生活用紙原紙相同的原料，例如植物纖維，還可以是熱熔纖維、無紡材料等其他材料，優選植物纖維。這些材料可為粉末狀，亦可以是纖維懸浮液，優選粉末狀。上述粉末狀成型材料的平均粒徑小於3mm,優選小於Imm,更優選小於O. 1mm。本發明所提及的用於三維列印快速成型的粘結劑可以選擇聚乙烯醇、丙烯酸類樹脂(如聚丙烯醯胺、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸酯等)，或者環氧基官能聚合物(如鹼性固化溼強度樹脂聚合的胺-表氯醇縮合產物，環氧基-改性的有機反應性矽酮、縮水甘油基醚、縮水甘油基酯和縮水甘油基胺樹脂，以及脂肪族或環脂肪族非縮水甘油基環氧基樹脂等)。優選還可向粘結劑中`添加柔軟劑(如聚二甲基矽氧烷、羥基矽油、環氧和聚醚改性矽油等有機矽類，硬脂酸三乙醇胺酯季銨鹽、DHTDMAC等季銨鹽類柔軟劑)，保溼劑(如1，3- 丁二醇、山梨醇、木糖醇、甘油、聚乙二醇、PCA-Na、神經醯胺、透明質酸、燕麥β -葡聚糖、乳酸、尿囊素、海藻糖、α-甘露聚糖、羥乙基碳醯胺、二甲基矽油、GTCC、乳木果油等)。同時，亦可根據產品需要添加表面活性劑(如烷基羧酸鹽類、烷基磺酸鹽類等陰離子型，季銨鹽類、烷基吡啶鹽、胺鹽等陽離子型，甜菜鹼等兩性型，聚氧乙烯、多元醇、氧化胺等非離子型表面活性劑)，染料(優選天然植物性染料)等。這些添加物可以同時添加亦可以添加其中一種或者多種。上述基體材料與粘結劑一起經過三維列印與生活用紙原紙結合，且這些基體材料與粘結劑構成生活用紙原紙表面的立體圖案。本發明中所提及的表面具有立體圖案的生活用紙，其立體圖案的形狀及具有的顏色可以根據產品最終要求決定並通過控制三維列印設備的噴頭的行徑路線以及噴射量得以實現。例如，對於染料這種添加物，可以通過設置單獨的存儲器並配備獨立的噴頭，使形成的立體圖案可以依據需要在其特定部位著色，或者在不同特定部位著色不同，或者整體立體圖案均具有顏色。 在一具體的實施例中，基體材料為桉木漿粉末，粒徑60Mm。粘結劑包含如下重量比成份聚丙烯醯胺，3% ;聚二甲基矽烷，2% ;尿囊素，3%，天然紅色素，O. 4% ;去離子水，餘量。其中聚二甲基矽烷作為柔軟劑；尿囊素作為保溼劑；天然紅色素作為染料。如圖1所示，將預設需要獲得的生活用紙上的立體圖案生成計算機可執行的三維列印層面信息，生活用紙原紙10經開卷後，經過三維列印設備20，對生活用紙原紙10的兩個相對表面同時進行列印成型。其中三維列印設備20中的部分噴頭噴射出桉木漿粉末，另一部分噴頭噴射粘結粉末與粉末、粉末與生活用紙原紙10所需的粘結劑。三維列印設備20根據獲得的層面信息，即可噴射出桉木漿粉末及粘結劑，如此反覆形成多層結構，即可在生活用紙原紙10兩個表面形成具有設定的圖案形狀、大小及高度的立體圖案50。之後再經過電乾燥器30，將剛形成立體圖案50的紙張乾燥至水分符合要求，再進行復卷即形成所需的生活用紙40。圖2所示為生活用紙40其中一個表面所形成的立體圖案50。上述實施例中的立體圖案50的形成形狀、排布方式以及所用原料僅示例性地說明本發明的製造方法，可以理解不應構成對本發明的限制。本發明藉由上述製造方法亦提供一種生活用紙，該生活用紙包括原紙及形成在原紙上的立體圖案，該立體圖案由基體及粘結劑粘合至原紙的至少一個表面上形成，該基體相互之間以及基體與原紙之間通過粘結劑粘合。其中原紙、基體、粘結劑的材料可參上述製造方法中的說明，原紙、基體、粘結劑的形成方式即由上述製造方法中所得，此不贅述。本發明通過三維列印技術將基體材料粘結到生活用紙原紙表面以形成立體圖案，給使用者的立體效果更加顯著，且不影響原有生活用紙原紙的強度。同時還可以調節三維列印設備的噴頭設置位置以及行進路線以形成不同形狀的立體圖案，無需更換壓花、印花輥，可降低成本。
權利要求
1.一種生活用紙的製造方法，步驟包括 提供經起皺的生活用紙原紙； 利用計算機輔助設計出在生活用紙原紙上需形成的立體圖案的三維立體模型，並對該立體模型進行切片分層，獲得每層的成型信息； 提供符合需求的構成立體圖案的基體以及粘結劑；以及 將成型信息輸入三維列印設備，利用三維列印設備在生活用紙原紙上分層成型所述立體圖案。
2.如權利要求1所述的生活用紙的製造方法，其特徵在於還包括對形成立體圖案後的生活用紙進行乾燥的步驟。
3.如權利要求1所述的生活用紙的製造方法，其特徵在於生活用紙原紙的一個表面上形成所述立體圖案。
4.如權利要求1所述的生活用紙的製造方法，其特徵在於生活用紙原紙的兩個表面上均形成所述立體圖案。
5.如權利要求1所述的生活用紙的製造方法，其特徵在於三維列印形成立體圖案時，生活用紙原紙相對三維列印設備靜止。
6.如權利要求1所述的生活用紙的製造方法，其特徵在於構成立體圖案的基體為植物纖維、熱熔纖維或者無紡材料。
7.如權利要求6所述的生活用紙的製造方法，其特徵在於構成立體圖案的基體呈粉末狀。
8.如權利要求1所述的生活用紙的製造方法，其特徵在於構成立體圖案的粘結劑為聚乙烯醇、丙烯酸類樹脂，或者環氧基官能聚合物。
9.如權利要求8所述的生活用紙的製造方法，其特徵在於所述粘結劑中還添加柔軟齊U、保溼劑、表面活性劑、染料中的一種或者多種。
10.如權利要求9所述的生活用紙的製造方法，其特徵在於所述三維列印設備為染料配備獨立的存儲器和噴頭以在立體圖案上的所需部位著色。
11.一種生活用紙，由權利要求1-10項中任意一項所述的生活用紙的製造方法形成。
12.—種生活用紙，包括原紙及形成在原紙上的立體圖案，其特徵在於該立體圖案由基體及粘結劑粘合至原紙的至少一個表面上形成，該基體相互之間以及基體與原紙之間通過粘結劑粘合。
全文摘要
一種生活用紙的製造方法，步驟包括提供經起皺的生活用紙原紙；利用計算機輔助設計出在生活用紙原紙上需形成的立體圖案的三維立體模型，並對該立體模型進行切片分層，獲得每層的成型信息；提供符合需求的構成立體圖案的基體以及粘結劑；以及將成型信息輸入三維列印設備，利用三維列印設備在生活用紙原紙上分層成型所述立體圖案。本發明還提供由上述製造方法形成的生活用紙。本發明通過三維列印技術將基體材料粘結到生活用紙原紙表面以形成立體圖案，給使用者的立體效果更加顯著，不影響原有生活用紙原紙的強度。同時還可以調節三維列印設備的噴頭設置位置以及行進路線以形成不同形狀的立體圖案，相對於壓花工藝而言，無需更換壓花輥，可節省設備更換成本。
文檔編號B31D1/04GK103029333SQ2012105303
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月11日 優先權日2012年12月11日
發明者高雅, 陳井春, 派屈克.陳, 張程 申請人:金紅葉紙業集團有限公司