CN108277692A - 一种环保纸及其制造工艺 - Google Patents

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徐琳祥
丁林贤
方克明
陈建荣
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Abstract

本发明提供一种环保纸及其制造工艺，该环保纸包括基纸层，基纸层包括煤矸石粉、助剂和PE，其中各组分的含量为：煤矸石粉68～75个重量份；PE15～20个重量份；助剂0.5～2个重量份；其中，PE包括LDPE或MDPE中的一种或两种。本发明的环保纸及其制造工艺，表面微孔极小且分布均匀，着墨性能好，印刷效果优良，能够再现印版的鲜明效果，耐水、耐油、耐化学品性能突出。

Description

一种环保纸及其制造工艺
技术领域
本发明涉及一种环保纸及其制造工艺。
背景技术
纸张是人们学习、工作、生活不可缺少的重要用品。传统的造纸，由于对森林的过度砍伐，造成全球森林资源的过度匮乏，造纸生产工艺对全球环境形成难以解决的污染和负面影响，已引起全人类的特殊关注。
环保纸又被称为“撕不破”的纸张，其中一个重要的分类为“石头纸”。石头纸在欧美和日本已有三十多年的历史，我国在十几年前开始对该技术进行研究，目前，由于对生态环境的日益重视，石头造纸技术已迎来高速发展时期。
截止到现在，国内已公布了以方解石、重晶石、白云石、透闪石、工业废渣、粉煤灰等多种石头类型为原料的产品和加工工艺技术，但这些加工工艺技术使用的成型模多以一字型模嘴制成片材，由中间片材先进行纵向拉伸，在结合表面片材进行横向拉伸，进而形成中间双向拉伸表面单向拉伸的多层石头纸，这样的纸张撕裂性能不均且折叠性差，使用范围受限。目前也出现了双向拉伸的膜吹法的制备工艺，但粉碎、混料、改性、挤出造料、拉膜等各个步骤没有精确的操作规程，导致生产的纸张出现质量不稳定、薄厚不均、抗拉能力低、重量超过预设等多种问题。
发明内容
本发明的目的是为解决以上问题，本发明提供一种薄厚均一、抗拉能力高、质量轻的环保纸及其制造工艺。本发明的技术方案是通过以下实现的。
根据本发明的一个方面，提供一种环保纸，包括基纸层，该基纸层包括煤矸石粉、助剂和PE，其中各组分的含量为：
煤矸石粉 68～75个重量份；
PE 15～20个重量份；
助剂 0.5～2个重量份。
其中，助剂包括发泡剂、润滑剂和稳定剂中的一种或多种。
其中，该环保纸还包括涂层，该涂层位于基纸层的表面，该涂层包括质量比为1:7.5～11.5 的乳胶和吸墨材料。
其中，吸墨材料为纳米二氧化硅和纳米氧化铝粉中的一种或两种。
根据本发明的另一个方面，提供一种环保纸的制造工艺，包括以下步骤：
(1)将煤矸石粉碎至800～2500目的煤矸石粉，并与助剂和PE分别供料至混炼机。
(2)用混炼机将助剂、PE和煤矸石粉混炼成熔融块状的混合物。
(3)将混合物放入造纸机，并依次经过位于造纸机内的压出机和环形模口，在压出机内，通过电加热的方式使混合物软化，当温度到达140～170℃时，用螺杆对混合物进行推挤并继续加热，至温度为190～210℃，混合物转化为熔融状态并进入环形模口，将膜口的温度降至 100～115℃，使得混合物冷凝成筒形的基纸纸膜，并被压出；
(4)在基纸纸膜内灌注空气，使基纸纸膜膨胀，同时使用夹轮夹持基纸纸膜的上端，将基纸纸膜以预定速度向上提拉，夹轮的两侧各设置有裁剪刀，使得基纸纸膜在向上提拉的过程中，被裁剪成基纸纸张。
(5)使用卷取机将环保纸张基纸卷成纸卷。
其中，步骤(4)包括：灌注空气的流量为205～235m3/min，向上提拉的预定速度为2～20m/min。
其中，步骤(3)包括：经由螺杆挤出并进入环形模口的物料量为1000～1500g/min。
其中，步骤(1)和步骤(2)之间还包括步骤(21)：使用挤压设备将混合料由熔融块状转化为颗粒状。
其中，步骤(2)和步骤(3)之间还包括步骤(31)：造纸机还设有冷却装置，被压出的基纸纸膜通过冷却装置被进一步降温至30～45℃。
本发明的环保纸及其制造工艺具有以下有益效果：
1.本发明以广泛存在的煤矸石粉为基本原料，成本低廉，制备工艺规范，可再现性强，简单易操作。
2.本发明的石头纸表面微孔极小且分布均匀，着墨性能好，印刷效果优良，能够再现印版的鲜明效果，耐水、耐油、耐化学品性能突出。
3.本发明的石头纸，抗张强度和抗冲击强度高，量轻且薄，克重可做到每平方米55克，厚度可做到0.15毫米。
具体实施方式
下面将参照实施例更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例1
环保纸X1，包括基纸层和涂层。其中，基纸层由68个重量份的煤矸石粉、15个重量份的LDPE和0.5个重量份的发泡剂(偶氮二甲酰胺)组成，涂层由0.05个重量份的乳胶和0.4个重量份的纳米二氧化硅组成。
其制备方法为：
将煤矸石粉碎至800目，并送入混炼机，同时将偶氮二甲酰胺和LDPE分别通过送料机送入混炼机中混炼，在混炼机中将温度加热至110℃，使偶氮二甲酰胺、LDPE和煤矸石被混炼成熔融块状的混合物。将熔融块状的混合物放入造纸机的密炼室，通过电加热的方式将密炼室升温，使块状的混合物继续软化并进入挤出室内，当挤出室温度到达140℃时，使用螺杆开始对混合物继续推挤，并在推挤的过程继续加热升温，当温度到达190℃，混合物完全转化为熔融的流体形态并进入至环形的模口，将模口的温度降至160℃，使流体冷凝成筒形的基纸纸膜，并被压出。压出的同时，模口中心处通有压缩空气，压缩空气以125L/min的流速灌入纸膜，使基纸纸膜膨胀，同时使用夹轮夹持基纸纸膜的上端，将基纸纸膜以2m/min 的预定速度向上提拉，夹轮的两侧各设置有裁剪刀，在纸膜被提拉并被空气冷却的同时，被裁剪成基纸纸张。在基质纸张的表面涂布乳胶和纳米二氧化硅的混合物形成涂层，然后喷墨得到成品纸张，最后用卷取机卷成纸卷。
经检测：环保纸X1的克重为66克/平方米，厚度为0.17毫米，纵向拉伸强度为320MPa、横向拉伸强度为300MPa，纵向断裂伸长率为305％，横向断裂伸长率为309％，纵向抗张强度为6300N/m，横向抗张强度为6150N/m。
实施例2
环保纸X2，包括基纸层和涂层。其中，基纸层由72个重量份的煤矸石粉、20个重量份的MDPE和1个重量份的发泡剂(偶氮二甲酰胺)和润滑剂(聚丙烯)组成，涂层由0.04个重量份的乳胶和0.3个重量份的纳米氧化铝组成。
其制备方法为：
将煤矸石粉碎至1200目，并送入混炼机，同时将偶氮二甲酰胺、聚丙烯和MDPE分别通过送料机送入混炼机中混炼，在混炼机中将温度加热至120℃，使偶氮二甲酰胺、聚丙烯、LDPE和煤矸石被混炼成熔融块状的混合物。将熔融块状的混合物放入造纸机的密炼室，通过电加热的方式将密炼室升温，使块状的混合物继续软化并进入挤出室内，当挤出室温度到达160℃时，使用螺杆开始对混合物继续推挤，并在推挤的过程继续加热升温，当温度到达200℃，混合物完全转化为熔融的流体形态并进入至环形的模口，将模口的温度降至165℃，使流体冷凝成筒形的基纸纸膜，并被压出。压出的同时，模口中心处通有压缩空气，压缩空气以140L/min的流速灌入纸膜，使基纸纸膜膨胀，同时使用夹轮夹持基纸纸膜的上端，将基纸纸膜以6m/min的预定速度向上提拉，夹轮的两侧各设置有裁剪刀，在纸膜被提拉并被空气冷却的同时，被裁剪成基纸纸张。在基质纸张的表面涂布乳胶和纳米氧化铝的混合物形成涂层，然后喷墨得到成品纸张，最后用卷取机卷成纸卷。
经检测：环保纸X1的克重为55克/平方米，厚度为0.15毫米，纵向拉伸强度为330MPa、横向拉伸强度为312MPa，纵向断裂伸长率为317％，横向断裂伸长率为315％，纵向抗张强度为6500N/m，横向抗张强度为6350N/m。
实施例3
环保纸X3，包括基纸层和涂层。其中，基纸层由75个重量份的煤矸石粉、7个重量份MDPE和12个重量份LDPE的混合物以及发泡剂(明矾)和稳定剂(聚乙烯蜡)共2个重量份组成，涂层由0.01个重量份的乳胶以及0.115个重量份的纳米氧化铝和纳米二氧化硅的混合物组成。
其制备方法为：
将煤矸石粉碎至2500目，并送入混炼机，同时将明矾和聚乙烯蜡以及MDPE和LDPE分别通过送料机送入混炼机中混炼，在混炼机中将温度加热至125℃，使明矾、聚乙烯蜡、LDPE、MDPE和煤矸石被混炼成熔融块状的混合物。将熔融块状的混合物放入造纸机的密炼室，通过电加热的方式将密炼室升温，使块状的混合物继续软化并进入挤出室内，当挤出室温度到达170℃时，使用螺杆开始对混合物继续推挤，并在推挤的过程继续加热升温，当温度到达210℃，混合物完全转化为熔融的流体形态并进入至环形的模口，将模口的温度降至175℃，使流体冷凝成筒形的基纸纸膜，并被压出。压出的同时，模口中心处通有压缩空气，压缩空气以235L/min的流速灌入纸膜，使基纸纸膜膨胀，同时使用夹轮夹持基纸纸膜的上端，将基纸纸膜以20m/min的预定速度向上提拉，夹轮的两侧各设置有裁剪刀，在纸膜被提拉并被空气冷却的同时，被裁剪成基纸纸张。在基质纸张的表面涂布乳胶和纳米氧化铝的混合物形成涂层，然后喷墨得到成品纸张，最后用卷取机卷成纸卷。
经检测：环保纸X1的克重为75克/平方米，厚度为0.24毫米，纵向拉伸强度为335MPa、横向拉伸强度为325MPa，纵向断裂伸长率为321％，横向断裂伸长率为314％，纵向抗张强度为6425N/m，横向抗张强度为6350N/m。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种环保纸，其特征在于，所述环保纸包括基纸层，所述基纸层包括煤矸石粉、助剂和PE，其中各组分的含量为：
煤矸石粉 68～75个重量份；
PE 15～20个重量份；
助剂 0.5～2个重量份；
其中，PE包括LDPE或MDPE中的一种或两种。
2.如权利要求1所述的环保纸，其特征在于，
所述助剂包括发泡剂、润滑剂和稳定剂中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的环保纸，其特征在于，
所述环保纸还包括涂层，所述涂层位于所述基纸层的表面，所述涂层包括质量比为1:7.5～11.5的乳胶和吸墨材料。
4.如权利要求3所述的环保纸，其特征在于，
所述吸墨材料为纳米二氧化硅和纳米氧化铝粉中的一种或两种。
5.一种如权利要求1～4所述的环保纸的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将煤矸石粉碎至800～2500目的煤矸石粉，并与助剂和PE分别供料至混炼机；
(2)用混炼机将助剂、PE和煤矸石粉混炼成熔融块状的混合物；
(3)将混合物放入造纸机，并依次经过位于造纸机内的压出机和环形模口，在压出机内，通过电加热的方式使混合物软化，当温度到达140～170℃时，用螺杆对混合物进行推挤并继续加热，至温度为190～210℃，混合物转化为完全的熔融流体状态并进入环形模口，将膜口的温度降至160～175℃，使得流体冷凝成筒形的基纸纸膜，并被压出；
(4)在基纸纸膜内灌注空气，使基纸纸膜膨胀，同时使用夹轮夹持基纸纸膜的上端，将基纸纸膜以预定速度向上提拉，夹轮的两侧各设置有裁剪刀，使得基纸纸膜在向上提拉的过程中，被裁剪成基纸纸张；
(5)使用卷取机将环保纸张基纸卷成纸卷。
6.如权利要求5所述的制造工艺，其特征在于，所述步骤(4)包括：
灌注空气的流量为125～235L/min，向上提拉的预定速度为2～20m/min。
7.如权利要求5所述的制造工艺，其特征在于，所述步骤(3)包括：
经由螺杆挤出并进入环形模口的物料量为1000～1500g/min。
8.如权利要求5所述的制造工艺，其特征在于，所述步骤(1)和步骤(2)之间还包括步骤(21)：
使用挤压设备将混合料由熔融块状转化为颗粒状。
9.如权利要求5所述的制造工艺，其特征在于，所述步骤(2)和所述步骤(3)之间还包括步骤(31)：
造纸机还设有冷却装置，被压出的基纸纸膜通过冷却装置被进一步降温至30～45℃。
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