SWP浆在彩烙纸中的应用

作者：周大仕  于彦凤  单秋萍  李甲年

彩烙纸是一种特殊的艺术用纸，采用漂白化学木浆和SWP浆混合抄造而成，其色彩丰富、纸质平整、挺阔，并具有热烙后变色的独有特性，其主要使用原理：采用经雕蚀的铜或锌制图案版，用烫金机热烙纸的表面，使温度达到SWP浆的熔融温度以上。热烙部分，纸内SWP纤维熔解，颜色随之变深，纸面显现凹或凸的深色图案印和文字印，即展现印刷及烙刻的效果。烫压后图案层次分明、立体感强，给人以高贵、典雅的感受。这种纸主要用于高档产品的包装，如礼盒包装、高档酒盒包装、畅销书的封面、贺卡、装饰画等，其热烙后变色的特性主要来自于SWP纤维。

1、SWP浆的性质和作用机理

SWP浆是一种聚烯烃类、多分歧状的化学纤维，其经过亲水性处理，具有良好的水中分散性，能够与各种合成纤维、植物纤维浆料很好地混合，可以在普通长、圆网纸机上进行抄造。SWP浆纤维与针叶木浆纤维的图谱如图1所示。

其主要特性如下：

（1）SWP浆纤维本身的多分歧性，使得SWP浆具有很高的比表面积，能够在抄造过程中有效捕捉细小纤维，提高浆料留着率。

（2）纤维本身的聚烯烃性质，使得混合浆料具有较好的脱水干燥性能。

（3）SWP浆纤维形状和大小分布与精磨后的普通木浆相似，故SWP浆不需精磨，精磨或打浆的SWP浆粕只会降低纤维长度，破坏造纸性能。

（4）SWP浆的ZETA电位表现为极强的负电性，ZETA电位大约为-36mV左右，而木浆的ZETA电位一般为-25mV左右。根据同性电荷相互排斥的原理，SWP浆在抄造过程中，与木浆纤维具有很好的分散性，不容易絮聚，因而可以改善成纸匀度，提高纸张的抄造性能。

（5）SWP浆纤维熔点较低，一般在100～135℃之间。混抄SWP纤维的纸制品容易压花及深挤加工，与普通的纸制品相比，可以表现出更加有立体感的设计。

鉴于SWP浆的以上特性，可广泛应用于造纸工业中，利用它的低熔点和压花加工适应性，将其应用在彩烙纸中并关注其应用效果。

2、SWP浆的选择

SWP浆根据纤维长度、游离度和熔点、水分的不同，可以加工出很多牌号，需根据成纸质量要求选择适合的牌号进行抄造生产。彩烙纸成纸定量为60～100g/m2，要求成纸匀度良好，并具备一定的机械强度来满足压花加工的需要，为此选择A和B两种牌号的合成纤维搭配使用来满足以上质量要求。

SWP-A纤维长度0.9mm，游离度580ml，绝干水分63%，熔点135℃，赋予纸张良好的均匀度；SWP-B纤维长度1.2mm，游离度340ml，绝干水分64%，熔点135℃，赋予纸张良好的纤维间结合力。

A与B按1∶1搭配与化学木浆纤维混合抄造，就能生产出匀度良好、机械强度优良的彩烙纸。

3、SWP浆的使用

3.1 SWP浆的分散

SWP浆具有亲水性，其多岐状的纤维结构，已经具备了植物纤维分丝帚化的效果，故不需要经过打浆处理，以防止纤维被切断、扭曲，影响纤维性能并造成浆块。只需将其均匀分散在水中即可，因此，生产中最适合对SWP浆进行分散的设备是水力碎浆机。

SWP浆作为化学纤维，虽然做过亲水性处理，但与植物纤维原料相比，其在水中分散会相对困难一些。试验表明，当离解水温在 50～7O℃范围内时，SWP浆易于分散均匀，离解参数和时间因水力碎浆机型号、功率而定。既要使SWP浆充分分散，又不能因过度水力剪切，使纤维分散后重新扭曲缠绕到一起。

以我厂2m3水力碎浆机为例，离解浓度2%～4%，电机功率为45kW，一般碎浆时间为2～3h。分散终点，取少量浆料，放入盛有1000ml水的量杯中，用玻璃棒搅拌，看有无未分散开的浆块、大纤维束等，如纤维分散均匀，则表示达到分散终点，可提入配料罐进行配料。若分散效果不好，则需要继续分散，直至达到要求为准。

3.2 SWP浆的抄造

SWP浆的主要成分为聚乙烯，其纤维比重一般为0.97～0.98g/cm3,虽然纤维比重略小于1，但经过良好分散的SWP浆料与植物纤维混合后，在水中具有良好的分散性能，既不上浮也不下沉，因此抄造性能良好。SWP浆料虽然具有与磨浆后的植物纤维原料类似的结构，但由于其滤水速度比同样游离度的植物纤维快，可能影响成纸匀度。为解决这一问题，在浆料进入流浆箱前，加入了适量的PEO分散剂，来延缓浆料在网部的滤水，成纸匀度得到明显改善。

3.3 含SWP浆纸幅的干燥

含SWP浆的纸张，在干燥时，干燥温度应尽量控制在其熔点以下20℃，以防止在干燥过程中，SWP浆纤维熔融，黏在干毯、烘缸表面，造成抄造障碍，影响成纸质量。彩烙纸选择的SWP浆的熔点为135℃，故烘缸烘干温度应控制在115℃以下。

3.4 含SWP浆纸张的热处理温度和效果

在SWP浆配比一定的情况下，将含SWP浆的成纸烙印温度从135℃提高至180℃，随着烙印温度的提高，熔融的SWP纤维数量增多，热烙部分颜色逐步变深，图案的立体感逐步增强，但当温度提高至180℃时，由于温度太高，造成图案旁边的SWP纤维在温度的作用下也发生熔融，致使图案边缘模糊不清，图案立体感和图案质量明显下降。因此，含SWP浆的纸张，烙印温度应控制在150～160℃之间，其加工适性和图案立体感均达到最佳。不同温度下的烙印效果见图2。

4、SWP浆对成纸性能的影响

将SWP浆应用在彩烙纸上，主要利用其低温熔融的特性，在温度和压力的作用下，经过压花加工，可以得到立体感和艺术感非常强的加工效果，为摸索SWP浆不同用量对成纸质量指标和加工性能的影响，分别将不同比例的SWP浆应用在橙色彩烙纸中。

由表1可以看出，随着SWP浆用量的提高，成纸松厚度提高，裂断长降低，施胶性能改善，烫印前后色差增大。体现在压花加工性能上，就是随着用量的提高，成纸可压缩性能提高，压花深度可以增加，压花和非压花处，颜色对比度提高，图案立体感增强，更能增加纸张的艺术效果，但SWP浆用量从15%提高至20%后，烫印前后色差提高不明显。从成本和艺术效果综合考虑，生产彩烙纸时，将SWP浆的用量确定为15%。

按以上浆料配比生产的各种颜色的彩烙纸，投放市场后，得到了广大客户的广泛青睐，由于其独特的加工性能，能产生一种印刷不能替代的烙印效果，是其他艺术纸无法企及的，因此，必将会有非常好的前景和生命周期。

5、结论

（1）SWP浆是一种聚烯烃类的化学纤维，其经过亲水化处理，因此在水中具有良好的分散性，其多岐状的纤维结构，已经具备了植物纤维分丝帚化的效果，故不需要经过打浆处理，可以直接分散后进行抄造。

（2）彩烙纸的主要指标为成纸匀度、机械强度和压花加工适应性，SWP-A纤维较短，可改善成纸匀度；SWP-B纤维较长，可提高成纸机械强度，A与B可按1∶1搭配与植物纤维混合抄造来生产彩烙纸。

（3）SWP浆聚烯烃的性质，决定了其滤水速度比植物纤维要快，抄造过程中，需加入适量PEO分散剂来延缓脱水，提高纤维交织的均匀程度。

（4）含有SWP浆的纸张在干燥时，干燥温度一般低于纤维熔点20℃以下，彩烙纸所用SWP浆纤维熔点为135℃，干燥温度应不高于115℃，防止SWP浆在高温下熔融，粘附在烘缸、干毯等表面，造成抄造障碍，影响产品质量。

（5）随着SWP浆用量的提高，成纸松厚度增加，裂断长降低，施胶性能改善，烫印前后色差增加，说明成纸压花加工适应性提高，压花图案立体感增强，从经济性和质量要求综合考虑，SWP浆用量确定为15%。

（6）随着烫印温度的提高，烫印图案立体感增强，但当烫印温度提高至180℃时，由于温度太高，图案边缘的SWP纤维也会在温度的作用下发生熔融，造成图案边缘模糊不清，大大降低了图案的立体感和清晰度，故对熔点为135℃的SWP浆来说，最适宜的烫印温度为150～160℃。