CN102093632A - 一种环保合成纸的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种环保合成纸的制备方法，包括母粒制备步骤与流延成膜步骤；母粒制备步骤包括：选取碳酸钙粉与一号树脂，在碳酸钙粉中添加偶联剂进行预混，使偶联剂充分包覆碳酸钙微粒的表面，然后添加一号树脂与流动改性剂并再一次进行预混，接着挤出造粒，碳酸钙粉、一号树脂、偶联剂及流动改性剂之间的重量份配比为70～90∶10～30∶1～3∶1～3；流延成膜步骤包括：在碳酸钙母粒中添加二号树脂与助剂进行预混，接着进行挤出流延，形成纸膜，碳酸钙母粒、聚丙烯及助剂之间的重量份配比为50～75∶25～50∶10～20。本发明以碳酸钙和高分子材料为原料，替代传统的造纸原料，改变了传统造纸工艺，进而达到节约资源与保护环境的目的。

Description

一种环保合成纸的制备方法
技术领域
本发明涉及环保合成纸的制备方法，特别涉及一种以碳酸钙为主要原料制备环保合成纸的方法。
背景技术
传统造纸业用水多、污染重，造成了水资源污染及森林资源的破坏。如何解决污染问题与节省森林资源，是至今国内乃至国际造纸界广泛关注的重大课题。为了解决造纸行业的可持续性发展问题，只有寻求全新的造纸原料，并彻底改变传统造纸工艺，才能根除传统造纸方式所带来的环境污染和资源破坏现象，并能满足人们对各类纸张的需求。
发明内容
本发明的任务在于提供一种环保合成纸的制备方法，该方法以碳酸钙和高分子材料为原料，能够替代传统的造纸原料，改变造纸工艺，进而达到节约资源与保护环境的目的。
其技术解决方案是：
一种环保合成纸的制备方法，包括母粒制备步骤与流延成膜步骤；上述母粒制备步骤包括：选取碳酸钙粉与一号树脂，在碳酸钙粉中添加偶联剂进行预混，使偶联剂充分包覆碳酸钙微粒的表面，然后添加一号树脂与流动改性剂并再一次进行预混，接着挤出造粒即获得碳酸钙母粒，上述碳酸钙粉、一号树脂、偶联剂及流动改性剂之间的重量份配比为70～90∶10～30∶1～3∶1～3；上述流延成膜步骤包括：在上述碳酸钙母粒中添加二号树脂与树脂助剂进行预混，接着进行挤出流延，牵伸形成纸膜，上述碳酸钙母粒、二号树脂及树脂助剂之间的重量份配比为50～75∶25～50∶10～20。
上述碳酸钙粉的粒度为600～800目，由轻质碳酸钙与重质碳酸钙配成，其中轻质碳酸钙与重质碳酸钙的重量份配比为10～30∶70～90；上述偶联剂为硼酸酯。
上述一号树脂为聚乙烯，二号树脂为聚丙烯。
上述碳酸钙粉、聚乙烯、偶联剂及流动改性剂之间的重量份配比为80∶20∶2∶2。
上述挤出流延采用共挤机组，该共挤机组采用三层共挤流延的方式挤出，设定共挤机组的各段温度为230℃-240℃-250℃-250℃-260℃，口模温度为240℃。
上述制备方法还包括涂布步骤，涂布步骤包括：将聚乙烯醇溶于水作粘合剂，将淀粉与钛白粉分散其中，待混合均匀后，在上述纸膜上进行涂布。
本发明具有以下有益技术效果：
1、本发明以碳酸钙和高分子材料为原料，替代传统的造纸原料，改变了传统造纸工艺，进而达到节约资源与保护环境的目的。
2、采取粒度为600～800目的碳酸钙粉，以及碳酸钙粉由轻质碳酸钙与重质碳酸钙配成的技术方式，既解决了小粒径填料难分散的问题，也大大提高了大粒径填料合成纸性能的均匀性，能够优化原纸的内部结构，大幅提高其综合性能。
3、本发明制得的合成纸，具有较理想的微孔结构，其微孔尺寸在0.1～0.5微米之间，大小较为均匀，在保证纸张良好的机械性能的同时，能大幅提高其印刷性能，具有良好的可书写性与可印刷性。
4、本发明中，共挤机组采用三层共挤流延方式，用以取代目前国际上通行的工艺复杂的双轴向拉伸成膜方式，在保证成膜质量的基础上，又能提高生产效率，降低生产成本，对合成纸技术的应用推广具有特别重要的意义。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1示出了本发明中在添加不同含量的偶联剂情形下，碳酸钙/聚乙烯合成体系粘度与剪切速率之间的关系。
具体实施方式
一种环保合成纸的制备方法，包括母粒制备步骤、流延成膜步骤及涂布步骤。
关于上述母粒制备步骤：
选取碳酸钙粉与一号树脂，一号树脂优选聚乙烯，碳酸钙粉的粒度为700目，该碳酸钙粉由轻质碳酸钙与重质碳酸钙配成，其中轻质碳酸钙与重质碳酸钙的重量份配比为10∶90或20∶80。将上述碳酸钙粉在120℃温度条件下进行干燥后，添加偶联剂，偶联剂选用硼酸酯，碳酸钙粉与偶联剂的重量份配比为80∶2，然后投加到高速预混机预混，混合0.5小时，使得偶联剂充分包覆碳酸钙微粒的表面。然后添加聚乙烯与流动改性剂，流动改性剂选用聚乙烯蜡，碳酸钙粉、聚乙烯及流动改性剂之间的重量份配比为80∶20∶2，投加到高速预混机进行预混，混合15分钟，将混合好的原料送入双螺杆挤出机，进行挤出造粒即获得碳酸钙母粒。为了更好地保证均匀塑化，挤出机从进料到出料各段温度从160℃至190℃依次递增，实现热切造粒。
上述碳酸钙母粒是制备合成纸的主要原料，在制备碳酸钙母粒的过程中，预先用适量的小分子表面改性剂即上述偶联剂如硼酸酯(SB-181)对碳酸钙微粒进行表面处理，当偶联剂的用量为1至3份时，能很好地实现碳酸钙微粒在高分子材料中均匀地分布。表1记载的是申请人在实验中得出的在偶联剂添加量不同时碳酸钙/聚乙烯合成体系的熔融指数，测试温度为190℃，压力为2.16KG；从表1中可以看出，随着偶联剂的增加，合成体系的熔融指数增大，加工流动性能得到提高；在偶联剂用量达到2份时，熔融指数达到最大值；如果继续提高偶联剂的用量，熔融指数基本不再变化；这说明在该体系中，偶联剂添加量为2份时即能实现最佳的偶联效果。结合扫描电镜的检验结果也可以发现，上述碳酸钙微粒均匀分散的母料，其加工性能也能达到最佳状态。图1是通过毛细管流变仪得到的加入偶联剂体系的粘度与剪切速率之间关系的曲线，测试温度为190℃，相对于没加偶联剂的体系，偶联剂使用量为1份和1.5份时，对体系粘度的影响不大；但当偶联剂使用量为2份和3份时，在同一剪切速率下，表现粘度明显降低，加工性能得到了改善，在较小的剪切速率下，偶联剂使用量为3份时，体系的粘度较小，加工性能最好，但当剪切速率继续升高时，二者的粘度基本相当，若考虑到成本及性能的综合要求，最优选的使用量为2份。通过使用偶联剂对碳酸钙粉进行表面化处理，能够实现高填充时的均匀分散，进而获得的碳酸钙母粒的结构均匀好，性能优良，为后续合成纸材料的制备打下了基础。此外，对碳酸钙粉的粒径(粒度)进行了合理的选择，在实验中发现粒径过小会出现分散困难，粒径太大，合成材料的性能会严重下降；如表2所示，通过表2可以看出，不同粒径的碳酸钙粉加入聚乙烯中，在填充量相同的情况下，性能有很大的区别；总体来说，随着粒径的减小，性能逐渐提高，但1000目以上的碳酸钙粉分散效果差，总体力学性能比800目的碳酸钙粉差，因此选择出600～800目的碳酸钙粉。在实验中还发现上述碳酸钙粉如果采取的是在重质碳酸钙中添加少量轻质碳酸钙的方式，体系的总体性能会得到进一步提高，如表3所示，在重质碳酸钙粉中加入占总质量10％左右的轻质碳酸钙粉时，体系的性能将得到大幅提高；究其原因在于轻质碳酸钙粉的粒径较小，虽然单独使用时分散困难，但与重质碳酸钙粉复配，则能够很好地填补重质碳酸钙微粒之间的微小空隙，减少材料的内部缺陷，进而提高材料的综合性能。
关于流延成膜步骤：
选取上述碳酸钙母粒及二号树脂与树脂助剂，二号树脂优选聚丙烯，树脂助剂选用白色母与干燥剂，上述碳酸钙母粒、聚丙烯及树脂助剂之间的重量份配比为54∶30∶16，树脂助剂中白色母与干燥剂的重量份配比为10∶6，加入高速预混机中，混合1分钟后，加入共挤机组，共挤机组采用三层共挤流延的方式挤出，为保证平稳输出，设定共挤机组的各段温度为230℃-240℃-250℃-250℃-260℃，口模温度为240℃。调节共挤出机组转速、牵伸与收卷的速度，获得纸膜(又可称为原纸)。
关于涂布步骤：
将聚乙烯醇溶于水作粘合剂，将淀粉、钛白粉分散其中，搅拌5小时，待混合均匀后，对上述纸膜进行涂布，接着进行烘干，得到成品纸。有利于喷墨、喷绘或印刷等。
表1：偶联剂含量不同的聚乙烯/碳酸钙复合体系的熔融指数
Figure BSA00000353839500041
表2：不同粒径的碳酸钙填充聚乙烯复合材料的力学性能
表3：轻钙与重钙并用的聚乙烯复合材料的力学性能
Figure BSA00000353839500043
上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。
需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种环保合成纸的制备方法，包括母粒制备步骤与流延成膜步骤；其特征在于所述母粒制备步骤包括：选取碳酸钙粉与一号树脂，在碳酸钙粉中添加偶联剂进行预混，使偶联剂充分包覆碳酸钙微粒的表面，然后添加一号树脂与流动改性剂并再一次进行预混，接着挤出造粒即获得碳酸钙母粒，上述碳酸钙粉、一号树脂、偶联剂及流动改性剂之间的重量份配比为70～90∶10～30∶1～3∶1～3；上述流延成膜步骤包括：在上述碳酸钙母粒中添加二号树脂与树脂助剂进行预混，接着进行挤出流延，牵引拉伸形成纸膜，上述碳酸钙母粒、二号树脂及树脂助剂之间的重量份配比为50～75∶25～50∶10～20。
2.根据权利要求1所述的环保合成纸的制备方法，其特征在于：所述碳酸钙粉的粒度为600～800目，由轻质碳酸钙与重质碳酸钙配成，其中轻质碳酸钙与重质碳酸钙的重量份配比为10～30∶70～90；所述偶联剂为硼酸酯。
3.根据权利要求1所述的环保合成纸的制备方法，其特征在于：所述一号树脂为聚乙烯，二号树脂为聚丙烯。
4.根据权利要求3所述的环保合成纸的制备方法，其特征在于：所述碳酸钙粉、聚乙烯、偶联剂及流动改性剂之间的重量份配比为80∶20∶2∶2。
5.根据权利要求1所述的环保合成纸的制备方法，其特征在于：所述挤出流延采用共挤机组，该共挤机组采用三层共挤流延的方式挤出，设定共挤机组的各段温度为230℃-240℃-250℃-250℃-260℃，口模温度为240℃。
6.根据权利要求1所述的环保合成纸的制备方法，其特征在于还包括涂布步骤，涂布步骤包括：将聚乙烯醇溶于水作粘合剂，将淀粉与钛白粉分散其中，待混合均匀后，在上述纸膜上进行涂布。
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Assignee: Shenzhen stone Paper Co., Ltd.

Assignor: Yang Diankuan

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Denomination of invention: Method for preparing environmental-friendly synthetic paper

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License type: Exclusive License

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