DE102011110059B4

DE102011110059B4 - Verfahren zur Herstellung von wiederverwertbarem Steinpapier

Info

Publication number: DE102011110059B4
Application number: DE102011110059.1A
Authority: DE
Inventors: Chun-Teng Huang; Chun-Ming Huang
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2017-12-28
Anticipated expiration: 2031-08-13
Also published as: TWI460333B; BRPI1103976B1; GB2483335A; FR2964395B3; GB201113597D0; BRPI1103976A2; AU2011211331A1; GB2483335B; FR2964395A3; RU2476632C1; AU2011211331B2; DE102011110059A1; TW201211352A; BRPI1103976B8

Abstract

Verfahren zur Herstellung von wiederverwertbarem Steinpapier, das nach Gebrauch gesammelt und wiederverwendet werden kann, wobei das Steinpapier zwischen 60 und 85 Gewichtsprozent eines in der Natur vorkommenden Minerals in Pulverform, 15 bis 40 Gewichtsprozent eines Polymers und 1 bis 5 Gewichtsprozent Verarbeitungshilfsstoffe enthält, wobei die Bestandteile ohne vorherige Bearbeitung in eine Kalanderpapiermaschine (10) gegeben werden, die eine automatische Materialwiege- und Zuführeinrichtung (11), eine automatische Misch- und Rühreinrichtung (12), eine Walzanlage (13), eine Verdichtungsanlage (14), eine Fünfrollen-Kalandrieranlage (15), eine Kaltwalzanlage (16), eine automatische Papieraufrollung (17) und eine Schneidemaschine (18) enthält, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält: – Zuführung des benötigten Rohmaterials im richtigen Verhältnis zur Misch- und Rühreinrichtung (12) durch die Materialwiege- und Zuführeinrichtung (11), – Mischen und Verrühren des Materials in der Misch- und Rühreinrichtung (12), bis ein homogenes Mischprodukt erreicht ist, – Einbringen des homogenen Mischprodukts in die Walzanlage (13), wo es durchgeknetet und in beiden Richtungen zu einer konsistenten Form gestreckt wird, – Weiterverarbeitung in der Verdichtungsanlage (14) durch erneutes Mischen und Glätten zu mittlerer Härte und Zugkraft, – Walzen in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung auf der Fünfrollen – Kalandrierausrüstung (15) mit gleichzeitigem Strecken in Längs- und Querrichtung, – Strecken in einer Kaltwalzanlage (16) in Längs- und Querrichtung und gleichzeitiges kontinuierliches Walzen auf eine gewünschte Dicke.

Description

Hintergrund der Erfindung
(a) Bereich der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Steinpapier, welches nach dem Gebrauch gesammelt und dann wiederverwendet werden kann. Ein derartiges Papier besteht zu 60 bis 85 Gewichtsprozent aus einem pulverisierten natürlichen Mineral, zu 15% bis 40% aus einem Polymer (z. B. Polypropylen (PP), Polymilchsäure (PLA) und Polyethylen (PE)) und zu 1% bis 5% aus Hilfsstoffen. Die Herstellung erfolgt in einem kontinuierlichen Walzprozess. Es kann nach Gebrauch eingesammelt und wiederverwendet werden. Es verbrennt ohne Rauchentwicklung und gibt keine giftigen Gase ab. Die verbleibenden Mineralanteile können in die Natur zurückgegeben werden.
(b) Beschreibung des derzeitigen Standes der Technik
Herkömmliches synthetisches Papier wird nach Strecken in Längsrichtung anschließend direkt in Querrichtung gestreckt und hat daher gleichgültig ob ein- oder mehrschichtig auf der Oberfläche die Eigenschaften von in beiden Richtungen gestrecktem Material. Trotz seiner Vorteile hat es gegenüber Papier auf Holzbasis auch einige große Nachteile. Es ist z. B. schlecht faltbar und die Reißfestigkeit in Längs- und Querrichtung ist sehr verschieden. Synthetisches Papier auf Polymerbasis ist in der Umwelt nur schwer abbaubar und erhöht daher die Umweltbelastung. Da es in der Herstellung außerdem wesentlich teurer als Papier auf Holzbasis ist, setzt es sich im Markt nur schwer durch.
Aus der US 2005/0176321 A1 und der US 2006/0157195 A1 sind Laminate mit unterschiedlichem Schichtaufbau bekannt.
Die EP 0 773 094 A1 beschreibt ein synthetisches Papier und dessen Herstellung.
Die DE 698 20 852 T2 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Papiers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von wiederverwertbarem Steinpapier anzugeben, das nach Gebrauch eingesammelt und dann wiederverwertbar ist, wobei die Herstellung in einem kontinuierlichen Verfahren erfolgen soll.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weitergehende Ausbildungsformen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 Die für die Erfindung verwendete Kalandrierausrüstung
2 Schematische Darstellung der automatischen Materialwiege- und Zuführeinrichtung
3 Schematische Darstellung der Misch- und Rühranlage
4 Schematische Darstellung der Walzanlage
5 Schematische Darstellung der Verdichtungsanlage
6 Schematische Darstellung der Fünfrollen Kalandrieranlage
7 Schematische Darstellung der Kühl- und Formstabilisieranlage
8 Schematische Darstellung der automatischen Papieraufrollung
9 Schematische Darstellung der automatischen Schneidemaschine
10 Schematische Darstellung der automatischen Beschichtungsanlage für beidseitige Beschichtung
11 Schematische Darstellung der Richtmaschine
12 Schematische Darstellung der Vorderseitenbeschichtungsanlage
13 Schematische Darstellung der Trocknungsanlage
14 Schematische Darstellung der Rückseitenbeschichtungsanlage
15 Schematische Darstellung der Papieraufrollanlage
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführung
1 bis 9 zeigen ein Verfahren zur Herstellung von Steinpapier, das nach Gebrauch gesammelt und wiederverwendet werden kann. Es enthält zwischen 60% und 85% eines in der Natur vorkommenden Minerals in Pulverform, wie z. B. Kalziumkarbonat in seinen verschiedenen Erscheinungsformen, Flugasche, Kalziumsulfat, Bariumsulfat, Kaolin, Mica, Zinkoxid, Dolomit, Kalziumsilikat, Glasfaser, Hohlglasmikroperlen, Silex, Kreide, Talkum, Pigment, Titandioxid, Siliziumdioxid, Bentonit, Argil, Diatomit und anderes, 15% bis 40% eines Polymers (z. B. PP, PLA, PE, EVA) und 1% bis 5% an Hilfsstoffen. Als Hilfsstoffe können Koppler, Schmiermittel, Dispergatoren, Antistatika, Weichmacher, Aktivatoren, Beschleuniger, Anti-Alterungsstoffe, Brandverzögerer, Klebemittel, Zusätze zur Verbesserung der Temperaturbeständigkeit, Initiatoren, Polymerisationskatalysatoren, Emulgatoren, Zusätze zur Verbesserung der Lichtbeständigkeit und Entformer dienen. Koppler können Di(dioctylphosphat)ethylen oder β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan sein. Gelatine oder Methylcellulose kann als Schmiermittel und Octadecyldietanolamin kann als Antistatikum dienen.
Objekte für besagtes Steinpapier, einschließlich des Randmaterials können ohne Aufbereitung in die Kalanderpapiermaschine (10) eingebracht werden, ohne dass Abfälle entstehen. Zur Kalanderpapiermaschine (10) gehören eine automatische Materialwiege- und Zuführeinrichtung (11), eine Misch- und Rühreinrichtung (12), eine Walzanlage (13), eine Verdichtungsanlage (14), eine Fünfrollen Kalandrieranlage (15), eine Kaltwalzanlage (16), eine automatische Papieraufrollung (17) und eine Schneidemaschine (18).
Dort werden die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt:

1. Die Materialwiege- und Zuführeinrichtung (11) sorgt dafür, dass das benötigte Rohmaterial im richtigen Verhältnis in die Misch- und Rühreinrichtung (12) gelangt.
2. In der Misch- und Rühreinrichtung (12) wird das Material gemischt und verrührt bis ein homogenes Mischprodukt erreicht ist.
3. Das nun homogene Mischprodukt wird in die Walzanlage (13) eingebracht, wo es durchgeknetet und in beiden Richtungen zu einer konsistenten Form gestreckt wird.
4. Weiterverarbeitung in einer Verdichtungsanlage (14) durch erneutes Mischen und Glätten zu mittlerer Härte und Zugkraft.
5. Walzen auf einer Fünfrollen Kalandrierausrüstung (15) mit gleichzeitigem Strecken in Längs und Querrichtung.
6. In einer Kaltwalzanlage (16) in Längs- und Querrichtung strecken und gleichzeitig auf Dicke walzen.
7. Aufrollen auf einer automatischen Papieraufrollung.
8. Automatisches Schneiden zu Bögen auf einer Schneidemaschine (18).

Das so aus den oben angegebenen Grundstoffen erzeugte Papier kann je nach den verwendeten Hilfsstoffen durch die in der Natur vorhandenen Mikroorganismen zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut werden. Durch ultraviolettes Licht werden die langen Molekülketten ebenfalls aufgebrochen. Es ist auch ein Abbau durch Oxidation möglich. Das Papier kann daher nach dem Gebrauch wiederverwertet werden. Wegen des geringen PP Anteils ist auch Verbrennen möglich, ohne dass hohe Temperaturen, Rauch und giftige Abgase entstehen. Die Asche kann auf einer Deponie abgelagert werden, ohne dass mit sekundären Emissionen oder Grundwasserverunreinigung gerechnet werden muss. Eingesammeltes Steinpapier kann auch im richtigen Mengenverhältnis ohne vorherige Aufbereitung in den Prozess eingegeben werden.
Die für den fünften Schritt verwendete Fünfrollen Kalandrierausrüstung (15) arbeitet mit hoher Temperatur und hohem Druck, wobei die Temperatur an die verwendete Rezeptur angepasst ist. In der für den sechsten Schritt verwendeten Kaltwalzanlage wird die Dicke des Endprodukts eingestellt. Falls Rollenpapier gewünscht wird, kann der achte Verarbeitungsschritt entfallen.
Bei einem bevorzugten Rezept für das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte wiederverwertbare Steinpapier werden z. B. 73% Kalziumkarbonat, 17% Polypropylen, 7% Polyethylen mit niederer Dichte, 1% Koppler OL-T951, 1% Stearinsäure und 1% sonstige Hilfsstoffe eingesetzt. Die Summe der oben genannten Ingredienzien ergibt 100%. Sie werden nach Mischen und Drücken in die Kalanderpapiermaschine (10) eingebracht, die daraus wiederverwertbares Steinpapier von 0.1 mm Dicke macht.
Bei einem weiteren bevorzugten Rezept für das erfindungsgemäße wiederverwertbare Steinpapier werden z. B. 72% Talkumpulver, 17% Polypropylen, 8% Polyethylen mit niederer Dichte, 1% Koppler NDZ-101, 1% Stearinsäure und 1% sonstige Hilfsstoffe eingesetzt. Die Summe der oben genannten Ingredienzien ergibt 100%. Sie werden nach Mischen und Drücken in die Kalanderpapiermaschine (10) eingebracht, die daraus wiederverwertbares Steinpapier von 0.2 mm Dicke macht.
Bei einem dritten bevorzugten Rezept für das erfindungsgemäße wiederverwertbare Steinpapier werden z. B. 70% Nanopartikel von Kalziumkarbonat, 15% Polypropylen, 5% Polyethylen mit niederer Dichte, 5% eines Dispergators, 1% Stearinsäure und 4% sonstige Hilfsstoffe eingesetzt. Die Summe der oben genannten Ingredienzien ergibt 100%. Sie werden nach Mischen und Drücken in die Kalanderpapiermaschine (10) eingebracht, die daraus wiederverwertbares Steinpapier von 0.3 mm Dicke macht.
Je nach Dicke und Spezifikation kann nach der erfindungsgemäßen Methode hergestelltes wiederverwertbares Steinpapier für viele verschiedene Fertigprodukte, wie z. B. Monats- und Jahreskalender, Horoskope, Landkarten, Notizbücher, Gebrauchsanweisungen, Briefpapier, Bücher, Packpapier, Tragetüten und vieles andere eingesetzt werden. Für manche Produkte muss zuerst noch eine Oberflächenbehandlung des Steinpapiers vorgenommen werden.
10 bis 15 zeigen eine mögliche Oberflächenbeschichtung des nach der erfindungsgemäßen Methode hergestellten Steinpapiers.
Die Beschichtung kann sowohl mit einer Flüssigkeit auf Ölbasis, als auch mit einer Flüssigkeit auf Wasserbasis erfolgen. Falls eine Beschichtung auf Wasserbasis erfolgen soll, kann ein Kunstharz auf Acrylbasis, Isopropanol, Polyvinylalkohol, Argil, ein Antistatikmittel, 28%-ige Amoniaklösung, hochreines Wasser, Vinyl-acetat Ethylen oder anderes beigemischt werden. In einer Beschichtungsanlage (20) läuft das Steinpapier zuerst in eine automatische Richtmaschine (21) in der eine elektrostatische Entladung erfolgt, wobei sich zahllose kleine Öffnungen in der Papieroberfläche öffnen, die das Anhaften der Beschichtung verbessern. Die Beschichtung kann durch Heißauftrag, Flüssigsprühen, Flammauftrag, Ionisationssprühen, elektrostatisches Sprühen oder andere Methoden erfolgen. Zuerst erfolgt in der Vorderseitenbeschichtungsanlage (22) eine erste Beschichtung der Vorderseite, wonach die Beschichtung in einer Trocknungsanlage (23) getrocknet und anschließend in einer Rückseitenbeschichtungsanlage (24) durch eine Anzahl Sprühköpfe mit Sprühmengenkontrolle die Rückseitenbeschichtung aufgebracht wird. In einem weiteren Durchlauf durch die Trocknungsanlage (23) wird die Beschichtung durch Hitze schnell getrocknet, wobei sie ihren Glanz erhält. Falls eine matte Oberfläche gewünscht ist, wird diese durch erneutes Walzen mit einer speziellen Walze erzeugt. Zum Schluss wird das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Steinpapier auf einer Papieraufrollanlage aufgerollt.

Claims

Verfahren zur Herstellung von wiederverwertbarem Steinpapier, das nach Gebrauch gesammelt und wiederverwendet werden kann, wobei das Steinpapier zwischen 60 und 85 Gewichtsprozent eines in der Natur vorkommenden Minerals in Pulverform, 15 bis 40 Gewichtsprozent eines Polymers und 1 bis 5 Gewichtsprozent Verarbeitungshilfsstoffe enthält, wobei die Bestandteile ohne vorherige Bearbeitung in eine Kalanderpapiermaschine (10) gegeben werden, die eine automatische Materialwiege- und Zuführeinrichtung (11), eine automatische Misch- und Rühreinrichtung (12), eine Walzanlage (13), eine Verdichtungsanlage (14), eine Fünfrollen-Kalandrieranlage (15), eine Kaltwalzanlage (16), eine automatische Papieraufrollung (17) und eine Schneidemaschine (18) enthält, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält: – Zuführung des benötigten Rohmaterials im richtigen Verhältnis zur Misch- und Rühreinrichtung (12) durch die Materialwiege- und Zuführeinrichtung (11), – Mischen und Verrühren des Materials in der Misch- und Rühreinrichtung (12), bis ein homogenes Mischprodukt erreicht ist, – Einbringen des homogenen Mischprodukts in die Walzanlage (13), wo es durchgeknetet und in beiden Richtungen zu einer konsistenten Form gestreckt wird, – Weiterverarbeitung in der Verdichtungsanlage (14) durch erneutes Mischen und Glätten zu mittlerer Härte und Zugkraft, – Walzen in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung auf der Fünfrollen – Kalandrierausrüstung (15) mit gleichzeitigem Strecken in Längs- und Querrichtung, – Strecken in einer Kaltwalzanlage (16) in Längs- und Querrichtung und gleichzeitiges kontinuierliches Walzen auf eine gewünschte Dicke.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Polymer Polypropylen (PP), Polymilchsäure (PLA), Polyethylen (PE) oder deren Mischung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die gewünschte Dicke des Steinpapers durch die Dauer des Walzens in der Kaltwalzanlage (16) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Oberfläche des Steinpapiers in einem weiteren Schritt mit einer auf Öl basierenden Flüssigkeit beschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Oberfläche des Steinpapiers in einem weiteren Schritt mit einer auf Wasser basierenden Flüssigkeit beschichtet, und in einer automatischen Richtmaschine (21) gezogen und elektrisch entladen wird, wobei sich Mikroporen auf beiden Oberflächen des Steinpapiers öffnen, und die Beschichtung durch Heißauftrag, Flüssigsprühen, Flammauftrag, Ionisationssprühen oder elektrostatisches Sprühen erfolgt, wobei die Steinpapierbahn zuerst durch eine Vorderseitenbeschichtungsanlage (22) zur Beschichtung auf der Vorderseite gezogen wird, danach die Trocknung in einer Trocknungsanlage (23) erfolgt und anschließend in einer Rückseitenbeschichtungsanlage (24) die Rückseitenbeschichtung durch eine Anzahl Sprühköpfe mit Sprühmengenkontrolle erfolgtund in einem weiteren Durchlauf durch die Trocknungsanlage (23) die Beschichtung durch Hitze getrocknet wird.