一种低密度高张力的石头纸及其制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域,具体涉及一种低密度高张力的石头纸及其制备方法。
背景技术
现今,纸已经成为人们生活中必不可少的一部分,它作为最传统、历史最悠久的一种信息记录载体,又被广泛应用于包装材料、卫生材料、环保餐具等领域,而中国已经成为最大的纸制品消费国。随着经济的高速发展和人们生活水平的不断提高,人们对纸的过度使用和过度依赖,使得人们对纸的需求仍逐年增加,从而导致大量的树木被砍伐,加上纸张生产过程中伴随的“三废”污染问题,造成的综合环境问题亟待一种新的解决方案。
在这样的历史背景下,石头纸材料应运而生。石头纸主要是以20-30% 高分子聚合物填加70-80% 矿石粉制成。这种纸在整个生产过程无需用水,不需要添加强酸、强碱、漂白粉及众多有机氯化物,比传统造纸工艺省去了蒸煮、洗涤、漂白等几个重要的污染环节,从根本上杜绝了造纸过程中因产生“三废”而造成的污染问题;这种纸以价格低廉的矿石粉为主要原材料,成本较低;防水性好;防油防虫性好;耐撕裂性、耐折性好;阻燃性好;亲油墨性好,印刷牢度好;喷墨清晰度高。
石头纸是一种新型的石塑复合材料产品。石头纸既具有与传统纸张相同的白度和不透明度,又具有传统纸张所不具备的多项性能,如防水、防潮、防蛀、耐化学腐蚀、高的印刷清晰度、良好的机械性能、展平性能、表面平滑度和可降解性等多种特点。石头纸在国内属于发展中的产品,国内多采用吹膜技术、吹膜与压延相结合技术等,多为一层、二层、三层结构,普遍存在比重大、挺度差、印刷适应性不足等问题。因此,开发一种密度低、挺度高、印刷适应性好的石头纸是非常必要的。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种低密度高张力的石头纸;第二目的在于提供所述低密度高张力的石头纸的制备方法。
本发明的第一目的是这样实现的,所述低密度高张力的石头纸由基层和膜层,所述膜层设置于基层的两面。
本发明的第二目的是这样实现的,包括前处理、制备、冷却成型、拉伸、后处理步骤,具体包括:
A、前处理:按配方计重称量,混匀在60~120℃下干燥1~4h;
B、制备:分别在140~270℃下将各混合料熔融塑化挤入模头上层、中层、下层流道中得到膜层、基层、膜层,将得到的三个膜层再在180~260℃下经同一模头挤出得到三层叠加熔融状挤出物;
C、冷却成型:将制备得到的叠加熔融状挤出物通过15~40℃激冷辊冷却成型得到膜片;
D、拉伸:将冷却成型得到的膜片送入设定温度在115~140℃的纵向拉伸装置中,作预热、延伸、定型的1~5倍拉伸倍率的纵向拉伸得到目标物;
E、后处理:将目标物进行厚度测定,然后进行电晕处理,收卷。
本发明的石头纸,中间基层采用有机发泡剂(PBT)来降低密度保持挺度,上/下膜层利用EMMA和聚丙烯相容性好,本身就是极性材料,有利于表面张力保持较高。因此,本发明具有密度低,挺度高、表面张力保持高等特点,本发明三层共挤单向拉伸的PP石头纸制备工艺,工艺流程优化,适合自动化生产,高效稳定,浪费少,节约生产成本。
附图说明
图1是本发明结构示意图;
图中:1-基层,2-膜层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明,但不以任何方式对本发明加以限制,基于本发明教导所作的任何变换或替换,均属于本发明的保护范围。
本发明所述的低密度高张力的石头纸由基层和膜层,所述膜层设置于基层的两面。
所述的基层为有机发泡层或非发泡层。
所述的基层由重量百分比5~10%的聚丙烯树脂、0~10%的PBT母粒和80~95%的石头纸专用母粒构成。
所述的膜层为白色消光层和/或高光亮树脂层。
所述的白色消光层由重量百分比80~89%的聚丙烯树脂、10~15%的EMMA母粒和1~5%的TiO2母粒构成。
所述的高光亮树脂层由重量百分比85~90%的聚丙烯树脂和EMMA母粒。
本发明所述的低密度高张力的石头纸的制备方法,包括前处理、制备、冷却成型、拉伸、后处理步骤,具体包括:
A、前处理:按配方计重称量,混匀在60~120℃下干燥1~4h;
B、制备:分别在140~270℃下将各混合料熔融塑化挤入模头上层、中层、下层流道中得到膜层、基层、膜层,将得到的三个膜层再在180~260℃下经同一模头挤出得到三层叠加熔融状挤出物;
C、冷却成型:将制备得到的叠加熔融状挤出物通过15~40℃激冷辊冷却成型得到膜片;
D、拉伸:将冷却成型得到的膜片送入设定温度在115~140℃的纵向拉伸装置中,作预热、延伸、定型的1~5倍拉伸倍率的纵向拉伸得到目标物;
E、后处理:将目标物进行厚度测定,然后进行电晕处理,收卷。
B步骤所述的膜层、基层、膜层的分配比例为1~10:80~99:1~10。
所述的膜层、基层、膜层的最佳分配比例为7.5:85:7.5。
E步骤所述的电晕处理是用20~80W功率的高周波放电装置进行电晕处理。
实施例1
制备双面光亮三层共挤单向拉伸PP石头纸
第一步:对原料和母料进行干燥和混合
按上层、中间层、下层的配方要求,称量、计重、混均,在100℃进行3小时干燥处理待用。
第二步:三层共挤同一模头
1.上层为为高光亮树脂层。是由以下重量份的原料组成:聚丙烯树脂88%,EMMA母粒12%。将经混均、干燥后的混合料,分别由一台单螺杆挤出机(A机),在220℃下将混合料熔融塑化,挤入模头的上层(A层)的流道中;
2. 中间层为有机发泡层。是由以下重量份的原料组成:聚丙烯树脂8%, PBT母粒(有机发泡母粒)5%,石头纸专用母粒87%。将经混均、干燥后的混合料,分别由一台单螺杆挤出机(B机),在220℃下将混合料熔融塑化,挤入模头的中层(B层)的流道中;
3. 下层(C层)为高光亮树脂层。是由以下重量份的原料组成:聚丙烯树脂88%,EMMA母粒12%。将经混均、干燥后的混合料,分别由一台单螺杆挤出机(C机),在220℃下将混合料熔融塑化,挤入模头的下层(C层)的流道中;
4.石头纸上层/中间层/下层的分配比例为7.5:85:7.5。
第三步:同一模头三层共挤出
将第二步得到的三层共挤产物,经同一模头在240℃以三层共挤方式挤出,使之成为三层叠加熔融状挤出物;
第四步:冷却成型
将经同一模头三层叠加熔融状挤出物,通过30℃激冷辊冷却成型成膜片;
第五步:单向拉伸
将第四步得的膜片送入设定温度在120℃的纵向拉伸装置中,作预热、延伸、定型的3倍拉伸倍率的纵向拉伸;
第六步:自动测厚
将经过第五步得到的纸膜送入自动测厚装置,自动得出纸张的厚度。
第七步:将经自动测厚的石头纸,用60W功率的高周波放电装置进行电晕处理,再以收卷机收卷即可。
实施例2
制备一面光亮一面白色消光三层共挤单向拉伸PP石头纸
第一步:对原料和母料进行干燥和混合
按上层、中间层、下层的配方要求,称量、计重、混均,在100℃进行3小时干燥处理后备用。
第二步:三层共挤同一模头
1.上层为白色消光层。是由以下重量份的原料组成:聚丙烯树脂:85%,EMMA母粒12%,TiO2 母粒3%。将经混均、干燥后的混合料,分别由一台单螺杆挤出机(A机),在220℃下将混合料熔融塑化,挤入模头的上层(A层)的流道中;
2. 中间层为有机发泡层。是由以下重量份的原料组成:聚丙烯树脂8%, PBT母粒(有机发泡母粒)5%,石头纸专用母粒87%。将经混均、干燥后的混合料,分别由一台单螺杆挤出机(B机),在220℃下将混合料熔融塑化,挤入模头的中层(B层)的流道中;
3. 下层(C层)为高光亮树脂层。是由以下重量份的原料组成:聚丙烯树脂88%,EMMA母粒12%。将经混均、干燥后的混合料,分别由一台单螺杆挤出机(C机),在220℃下将混合料熔融塑化,挤入模头的下层(C层)的流道中;
4.石头纸上层/中间层/下层的分配比例为1:98:1。
第三步:同一模头三层共挤出
将第二步得到的三层共挤产物,经同一模头在220℃以三层共挤方式挤出,使之成为三层叠加熔融状挤出物;
第四步:冷却成型
将经同一模头三层叠加熔融状挤出物,通过30℃激冷辊冷却成型成膜片;
第五步:单向拉伸
将第四步得的膜片送入设定温度在130℃的纵向拉伸装置中,作预热、延伸、定型的3倍拉伸倍率的纵向拉伸;
第六步:自动测厚
将经过第五步得到的纸膜送入自动测厚装置,自动得出纸张的厚度。
第七步:将经自动测厚的石头纸,用50W功率的高周波放电装置进行电晕处理,再以收卷机收卷即可。
实施例3
制备双面光亮三层共挤单向拉伸PP石头纸
第一步:对原料和母料进行干燥和混合
按上层、中间层、下层的配方要求,称量、计重、混均,在60℃进行4小时干燥处理待用。
第二步:三层共挤同一模头
1.上层为高光亮树脂层。是由以下重量份的原料组成:聚丙烯树脂85%,EMMA母粒15%。将经混均、干燥后的混合料,分别由一台单螺杆挤出机(A机),在140℃下将混合料熔融塑化,挤入模头的上层(A层)的流道中;
2. 中间层为非发泡层。是由以下重量份的原料组成:聚丙烯树脂5%,石头纸专用母粒95%。将经混均、干燥后的混合料,分别由一台单螺杆挤出机(B机),在140℃下将混合料熔融塑化,挤入模头的中层(B层)的流道中;
3. 下层(C层)为高光亮树脂层。是由以下重量份的原料组成:聚丙烯树脂85%,EMMA母粒15%。将经混均、干燥后的混合料,分别由一台单螺杆挤出机(C机),在140℃下将混合料熔融塑化,挤入模头的下层(C层)的流道中;
4.石头纸上层/中间层/下层的分配比例为1:99:1。
第三步:同一模头三层共挤出
将第二步得到的三层共挤产物,经同一模头在180℃以三层共挤方式挤出,使之成为三层叠加熔融状挤出物;
第四步:冷却成型
将经同一模头三层叠加熔融状挤出物,通过15℃激冷辊冷却成型成膜片;
第五步:单向拉伸
将第四步得的膜片送入设定温度在115℃的纵向拉伸装置中,作预热、延伸、定型的1倍拉伸倍率的纵向拉伸;
第六步:自动测厚
将经过第五步得到的纸膜送入自动测厚装置,自动得出纸张的厚度。
第七步:将经自动测厚的石头纸,用20W功率的高周波放电装置进行电晕处理,再以收卷机收卷即可。
实施例4
制备双面光亮三层共挤单向拉伸PP石头纸
第一步:对原料和母料进行干燥和混合
按上层、中间层、下层的配方要求,称量、计重、混均,在120℃进行1小时干燥处理待用。
第二步:三层共挤同一模头
1.上层为为高光亮树脂层。是由以下重量份的原料组成:聚丙烯树脂90%,EMMA母粒10%。将经混均、干燥后的混合料,分别由一台单螺杆挤出机(A机),在270℃下将混合料熔融塑化,挤入模头的上层(A层)的流道中;
2. 中间层为有机发泡层。是由以下重量份的原料组成:聚丙烯树脂10%, PBT母粒(有机发泡母粒)10%,石头纸专用母粒80%。将经混均、干燥后的混合料,分别由一台单螺杆挤出机(B机),在270℃下将混合料熔融塑化,挤入模头的中层(B层)的流道中;
3. 下层(C层)为高光亮树脂层。是由以下重量份的原料组成:聚丙烯树脂90%,EMMA母粒10%。将经混均、干燥后的混合料,分别由一台单螺杆挤出机(C机),在270℃下将混合料熔融塑化,挤入模头的下层(C层)的流道中;
4.石头纸上层/中间层/下层的分配比例为10:80: 10。
第三步:同一模头三层共挤出
将第二步得到的三层共挤产物,经同一模头在260℃以三层共挤方式挤出,使之成为三层叠加熔融状挤出物;
第四步:冷却成型
将经同一模头三层叠加熔融状挤出物,通过40℃激冷辊冷却成型成膜片;
第五步:单向拉伸
将第四步得的膜片送入设定温度在140℃的纵向拉伸装置中,作预热、延伸、定型的5倍拉伸倍率的纵向拉伸;
第六步:自动测厚
将经过第五步得到的纸膜送入自动测厚装置,自动得出纸张的厚度。
第七步:将经自动测厚的石头纸,用80W功率的高周波放电装置进行电晕处理,再以收卷机收卷即可。
实施例5
制备一面光亮一面白色消光三层共挤单向拉伸PP石头纸
第一步:对原料和母料进行干燥和混合
按上层、中间层、下层的配方要求,称量、计重、混均,在60℃进行4小时干燥处理后备用。
第二步:三层共挤同一模头
1.上层为白色消光层。是由以下重量份的原料组成:聚丙烯树脂:80%,EMMA母粒10%,TiO2 母粒5%。将经混均、干燥后的混合料,分别由一台单螺杆挤出机(A机),在140℃下将混合料熔融塑化,挤入模头的上层(A层)的流道中;
2. 中间层为非发泡层。是由以下重量份的原料组成:聚丙烯树脂5%,石头纸专用母粒95%。将经混均、干燥后的混合料,分别由一台单螺杆挤出机(B机),在140℃下将混合料熔融塑化,挤入模头的中层(B层)的流道中;
3. 下层(C层)为高光亮树脂层。是由以下重量份的原料组成:聚丙烯树脂85%,EMMA母粒15%。将经混均、干燥后的混合料,分别由一台单螺杆挤出机(C机),在140℃下将混合料熔融塑化,挤入模头的下层(C层)的流道中;
4.石头纸上层/中间层/下层的分配比例为1:98:1。
第三步:同一模头三层共挤出
将第二步得到的三层共挤产物,经同一模头在180℃以三层共挤方式挤出,使之成为三层叠加熔融状挤出物;
第四步:冷却成型
将经同一模头三层叠加熔融状挤出物,通过15℃激冷辊冷却成型成膜片;
第五步:单向拉伸
将第四步得的膜片送入设定温度在115℃的纵向拉伸装置中,作预热、延伸、定型的1倍拉伸倍率的纵向拉伸;
第六步:自动测厚
将经过第五步得到的纸膜送入自动测厚装置,自动得出纸张的厚度。
第七步:将经自动测厚的石头纸,用20W功率的高周波放电装置进行电晕处理,再以收卷机收卷即可。
实施例6
制备一面光亮一面白色消光三层共挤单向拉伸PP石头纸
第一步:对原料和母料进行干燥和混合
按上层、中间层、下层的配方要求,称量、计重、混均,在120℃进行1小时干燥处理后备用。
第二步:三层共挤同一模头
1.上层为白色消光层。是由以下重量份的原料组成:聚丙烯树脂:89%,EMMA母粒10%,TiO2 母粒1%。将经混均、干燥后的混合料,分别由一台单螺杆挤出机(A机),在270℃下将混合料熔融塑化,挤入模头的上层(A层)的流道中;
2. 中间层为有机发泡层。是由以下重量份的原料组成:聚丙烯树脂10%, PBT母粒(有机发泡母粒)10%,石头纸专用母粒80%。将经混均、干燥后的混合料,分别由一台单螺杆挤出机(B机),在270℃下将混合料熔融塑化,挤入模头的中层(B层)的流道中;
3. 下层(C层)为高光亮树脂层。是由以下重量份的原料组成:聚丙烯树脂90%,EMMA母粒10%。将经混均、干燥后的混合料,分别由一台单螺杆挤出机(C机),在270℃下将混合料熔融塑化,挤入模头的下层(C层)的流道中;
4.石头纸上层/中间层/下层的分配比例为10:80:10。
第三步:同一模头三层共挤出
将第二步得到的三层共挤产物,经同一模头在260℃以三层共挤方式挤出,使之成为三层叠加熔融状挤出物;
第四步:冷却成型
将经同一模头三层叠加熔融状挤出物,通过40℃激冷辊冷却成型成膜片;
第五步:单向拉伸
将第四步得的膜片送入设定温度在140℃的纵向拉伸装置中,作预热、延伸、定型的5倍拉伸倍率的纵向拉伸;
第六步:自动测厚
将经过第五步得到的纸膜送入自动测厚装置,自动得出纸张的厚度。
第七步:将经自动测厚的石头纸,用80W功率的高周波放电装置进行电晕处理,再以收卷机收卷即可。
试验例1
通过试验检测,得出本发明石头纸与现有石头纸的对比试验数据
本发明石头纸与现有石头纸的试验数据对比表
项目 |
密度(g/cm3) |
润湿张力(mN/m) |
实施例1 |
0.97 |
40.3 |
实施例2 |
1.02 |
40.5 |
实施例3 |
1.48 |
38.1 |
实施例4 |
0.87 |
43.0 |
实施例5 |
1.47 |
38.4 |
实施例6 |
0.85 |
43.2 |
现有石头纸 |
1.65 |
36.7 |