TW201641288A - 聚乳酸環保紙及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供了一種聚乳酸環保紙，包括上層的聚乳酸聚合物原料、中層的造紙母粒和下層的聚乳酸聚合物原料的三層複合結構，該三層的厚度比例為1：8：1，該造紙母粒包括如下質量百分比的組份：澱粉原料30%；聚乳酸聚合物原料20%；碳酸鈣原料50%。本發明提供的聚乳酸環保紙及其製備方法不須砍樹、不用石化產品、不製造空汙、也不產生污水，它是利用年年可再生的植物原料和取之不斷的碳酸鈣和天然助劑，經聚合後，再使用專用生產設備所生產出來的。採用本發明之方法所生產出來的聚乳酸環保紙是一種天然無毒、無重金屬、無塑化劑、可100%為生物所分解的環保材料，它可供應各行各業所用，達到既環保又不浪費資源的目的。

Description

聚乳酸環保紙及其製造方法

本發明涉及一種環保紙及其製造方法，尤其是一種聚乳酸環保紙及其製造方法。

現有的造紙技術中，造紙的原料主要是植物纖維，如木材、稻草、麥草、玉米桿、甘蔗渣、蘆葦、麻、竹等。紙的生產大體上可分為兩個過程，即製漿和造紙。1、製漿：在原料中加入一些化學藥品(如石灰或燒鹼等)進行蒸煮；或者將原料直接用機械打碎、研磨；然後洗滌，去除不必要成分，保留纖維，製成漿料。需要漂白的，再加入藥劑進行漂白。2、造紙：把漿料用網格撈起，脫水壓榨乾燥，最後整理成紙。

因此，傳統的造紙工業是一個產量大、用水多、污染嚴重的輕工業。如：造紙工業中的廢水若未經有效處理而排入江河中，廢水中的有機物質會發酵、氧化、分解，消耗水中的氧氣，使魚類、貝類等水生生物缺氧致死；一些細小的纖維懸浮在水中，也容易堵塞魚鰓，造成魚類死亡；廢水中的樹皮屑、木屑、草屑、腐草、腐漿等容易沉入水底，淤塞河床，而且在緩慢發酵中，不斷產生毒、臭氣；廢水中還有一些不容易發酵、分解的物質，懸浮在水中，吸收光線，減少陽光透入河水，妨礙水生植物的光合作用；另外廢水還會帶有一些致癌、致畸生、致突變的有毒、有害 物質。此外，造紙工業排放的一些固體廢物，如腐爛漿料、漿渣、樹皮、碎木片、草根、煤灰渣等，會佔用場地、發酵變質、放出臭氣，下雨時，還會流出有毒臭水，污染地面水和地下水源。同時，在造紙生產過程中，鍋爐燃煤產生的廢氣和煙塵以及機械的雜音也會影響工作人員和附近居民的健康。

本發明的目的在於提供一種不需砍樹、不用石化產品、不製造空汙、不產生污水，利用年年可再生產的植物原料和取之不斷的碳酸鈣和天然助劑，經聚合後再使用專用之生產設備所生產出來的聚乳酸環保紙及其製備方法。採用該方法所生產出來的聚乳酸環保紙是一種天然無毒、無重金屬、無塑化劑、可100%為生物分解的環保材料，能夠供應各行各業所用，而達到既環保又不浪費資源的目的。

本發明提供了一種聚乳酸環保紙，包括：上層聚乳酸聚合物原料、中層造紙母粒和下層聚乳酸聚合物原料的三層複合結構，該三層複合結構的厚度比例為1：8：1，該造紙母粒包括如下質量百分比的組份：澱粉原料：30%；聚乳酸聚合物原料：20%；碳酸鈣原料：50%。

所述聚乳酸環保紙的製備方法，包括如下步驟：

步驟一、將顆粒狀的澱粉原料加上製好的聚乳酸聚合物原料和碳酸鈣原料按質量百分比為30%：20%：50%的比例放入密煉機中，以攝氏130度的高溫，經90分鐘密煉製造成為造紙母粒。

步驟二、使用三層共擠的方式將造紙母粒擠進流延機，其中上、下層使用聚乳酸聚合物原料做為覆蓋膜層，中層用大量的造紙母粒， 上、下層與中層同時進入流延機中，上層聚乳酸聚合物原料、中層造紙母粒和下層聚乳酸聚合物原料的厚度比例為1：8：1；再以攝氏180度的溫度流延成膜狀，然後經半冷卻後，再由數十支滾輪做漸進式直向拉伸，而後再進入大排式烘箱，以攝氏80~110度的溫度，慢慢做橫向拉伸，出來後再使用數十支滾輪做連績式冷卻和定型、壓平，製成圓卷式的環保紙。

步驟三、將做好的環保紙再進入靜電消除機，將存在於紙張內的靜電除去，得到所需的聚乳酸環保紙。

所述顆粒狀的澱粉原料的製法如下：以工業用澱粉與甘油的比例按質量百分比為：工業用澱粉90%，甘油10%，將工業用澱粉加入甘油，經攝氏120~160度高溫蒸煮，以加熱方式催化，冷卻後，進入密煉機中，在攝氏110度的溫度下密煉一小時製成顆粒，經冷卻後，得到該顆粒狀的澱粉原料。

上述的澱粉原料有助於將來製成紙張時，在使用後達到快速裂解與生物分解的特殊功能。

所述聚乳酸聚合物原料的製法如下：

(1)將聚乳酸與添加劑按質量比1：0.05~0.3的比例加入反應槽混合後進行改質，其中該添加劑的組份為甘油、聚乳酸甘醇酸和甘草提取液，其等比例按質量比為7：2：1。

(2)將改質後的聚乳酸與填充料混合攪勻，再經造粒機造出可完全生物降解的聚乳酸聚合物顆粒，該改質後的聚乳酸與填充料的比例為按質量：改質後的聚乳酸40~80%，填充料20~60%。

其中該填充料的組份及比例按質量百分比為：直鏈澱粉 40~55%；碳酸鈣、雲母粉或高嶺土40~55%；甘油0.75~3%；乙二醇0.75~3%；環氧大豆油2~8%；山梨酸1~4%；尿素0.25~1%；偶聯劑0.01~0.015%；甲殼素0.01%；枯草菌0.01%。

上述的聚乳酸聚合物原料係作為本發明製造環保紙技術的主要原料之一，所述聚乳酸在經由甘油酯把聚乳酸之高分子結構斷鏈後，可將其分子結構調至所需的分子量，再將之結鏈，如此即可成為造紙所需的原料。本原料在聚乳酸環保紙的製造過程中，能使聚乳酸環保紙更有延展、拉伸之功能和達到生物分解之功效。

所述碳酸鈣原料的製法如下：首先，將碳酸鈣磨成細度為800目~1000目後，加入天然沙拉油、聚乳酸和硬脂酸滑劑，放入密煉機中用攝氏150度的高溫加以密煉，之後再進入螺杵機中製成顆粒狀的碳酸鈣原料；其中各原料的用量按質量百分比為：碳酸鈣82%，天然沙拉油5%，聚乳酸10%，硬脂酸滑劑3%。

上述碳酸鈣原料的功效是能使本產品在製成紙張後，更好書寫並取得更好的手感。

與現有的普通紙張相比，本發明所製備的聚乳酸環保紙中，由於上下有薄層的聚乳酸，相當於一般紙杯中的淋膜(但傳統的淋膜為一層PE材質)，所以具有與淋膜相同的功能，本產品做成水杯後一樣不漏水。但是，本發明環保紙製成的紙杯卻沒有使用塑膠的問題，也就是說，沒有塑化劑的問題。同時，由於本發明所述的環保紙張，經雙軸拉伸後，密度減低，如此就和原木紙漿所製成之紙的密度不相上下。其次，本發明的產品用於書寫時，不但具有原木紙漿做成之紙張的手感，而且書寫後浸泡於水 中，然後擦乾，其字體不僅不會被水所侵蝕和溶解，也不會模糊不清。再者，本發明的產品以鉛筆書寫時，橡皮擦也可擦掉。此外，本發明所述的環保紙張在使用時，如遇有水或油，也不會溶出任何毒素、重金屬及塑化劑，所以是一種真正的環保紙張。

下面經由具體的實施例來進一步介紹本發明所述的聚乳酸環保紙。

一、原料的取得與用法：

(一)澱粉原料：首先，澱粉是採用工業用澱粉(質量百分比占90%)加入甘油(質量百分比占10%)後，高溫(攝氏120度~160度)蒸煮、催化(不加催化劑，以加熱方式催化)，再冷卻後，再進入密煉機，在攝氏110度的溫度下密煉一小時後再製成顆粒，經冷卻後再等下一階段。此材料有助於將來製成紙張時，在使用之後，達到快速裂解與生物分解的特殊功能。

(二)聚乳酸聚合物原料：用甘油酯把聚乳酸之高分子結構斷鏈，將聚乳酸之分子結構調至所需的分子量後，再將之結鏈，即可成為所需的原料。本原料在產品之製造過程中，能使其更有延展、拉伸之功能和達到生物分解之功效。

所述聚乳酸聚合物原料的製法如下：

(1)將聚乳酸與添加劑按質量比1：0.05~0.3的比例加入反應槽混合後進行改質，其中該添加劑的組份為甘油、聚乳酸甘醇酸和甘草提取液，其等比例按質量比為7：2：1。

(2)將改質後的聚乳酸與填充料混合攪勻，再經造粒機造出可完全生物降解的聚乳酸聚合物顆粒，該改質後的聚乳酸與填充料的比例為按質量：改質後的聚乳酸40~80%，填充料20~60%。

其中該填充料的組份及比例按質量百分比為：直鏈澱粉40~55%；碳酸鈣、雲母粉或高嶺土40~55%；甘油0.75~3%；乙二醇0.75~3%；環氧大豆油2~8%；山梨酸1~4%；尿素0.25~1%；偶聯劑0.01~0.015%；甲殼素0.01%；枯草菌0.01%。

(三)碳酸鈣原料：為無機物，是無毒、無重金屬、無塑化劑的天然礦物質，使用後回歸自然大地。此材料之功效為能使本產品在製成紙張後，更好書寫並取得更好的手感。

碳酸鈣原料之製法如下：首先，碳酸鈣(質量百分比為82%)磨成所需的細度(800目~1000目)，加入天然沙拉油(質量百分比為5%)和少許的聚乳酸(質量百分比為10%)和硬脂酸滑劑(質量百分比為3%)後，放入密煉機中，用攝氏150度的高溫加以密練，而後再入螺杵機中製成顆粒備用。

二、所述聚乳酸環保紙的製備方法：

步驟一、用製成顆粒之澱粉原料(質量百分比為30%)加上製好的聚乳酸聚合物原料(質量百分比為20%)和碳酸鈣原料(質量百分比為50%)，放入密練機中，以攝氏130度之高溫，經90分鐘密練製造成為造紙母粒。

步驟二、使用三層共擠之以雙螺杵為基礎的流延機，上、下層使用製好的聚乳酸聚合物原料做為覆蓋膜層，中層使用大量的造紙母粒(上層聚乳酸聚合物原料、中層造紙母粒、下層聚乳酸聚合物原料的厚度比 例為1：8：1)，同時進入流延機，以攝氏180度的高溫流延成膜狀，然後，經半冷卻，再由數十支滾輪做漸進式直向拉伸，而後再進入大排式烘箱，以攝氏80~110度的溫度，慢慢做橫向拉伸，出來後，再利用數十支滾輪做連績式冷卻和定型、壓平，最後成為圓卷式的環保紙張。環保紙張的厚度可根據其用途，於拉伸過程中做控制。環保紙張的密度也會因經過上述機器的雙軸拉伸，而和一般紙張的密度不相上下。

步驟三、將做好的環保紙張再送入另一部機器(靜電消除機)中，此機器的用途，是將存在於紙張內之靜電除去，以便後續使用於印刷或染色之時，紙張不受靜電的影響，至此環保紙張即已製造完成。

Claims (5)

1. 一種聚乳酸環保紙，包括：上層聚乳酸聚合物原料、中層造紙母粒和下層聚乳酸聚合物原料的三層複合結構，該三層複合結構的厚度比例為1：8：1，該造紙母粒包括如下質量百分比的組份：澱粉原料30%；聚乳酸聚合物原料20%；碳酸鈣原料50%。
2. 一種聚乳酸環保紙的製備方法，包括如下步驟：一、將顆粒狀的澱粉原料加上製好的聚乳酸聚合物原料和碳酸鈣原料按質量百分比為30%：20%：50%的比例放入密煉機中，以攝氏130度的高溫，經90分鐘密煉製造成為造紙母粒；二、使用三層共擠的方式將造紙母粒擠進流延機，其中上、下層使用聚乳酸聚合物原料做為覆蓋膜層，中層使用大量的造紙母粒，上、下層與中層同時進入流延機中，上層聚乳酸聚合物原料、中層造紙母粒和下層聚乳酸聚合物原料的厚度比例為1：8：1；再以攝氏180度的溫度流延成膜狀，經半冷卻後，再由數十支滾輪做漸進式直向拉伸，再進入大排式烘箱，以攝氏80~110度的溫度，慢慢做橫向拉伸，然後再使用數十支滾輪做連績式冷卻和定型、壓平，並製成圓卷式的環保紙；步驟三、將做好的環保紙再送入靜電消除機中，將存在於紙張內的靜電除去，即得到所需的聚乳酸環保紙。
3. 如請求項2所述之聚乳酸環保紙的製備方法，其中該顆粒狀的澱粉原料的製法如下：將工業用澱粉加入甘油中(工業用澱粉與甘油的比例按質量百分比為：工業用澱粉90%，甘油10%)，經攝氏120~160度高溫蒸煮，以加熱方式催化，冷卻後，進入密煉機中，在攝氏110度的溫度下， 密煉一小時製成顆粒，經冷卻後，得到該顆粒狀的澱粉原料。
4. 如請求項2所述之聚乳酸環保紙的製備方法，其中該聚乳酸聚合物原料的製法如下：(1)將聚乳酸與添加劑按質量比1：0.05~0.3的比例加入反應槽中混合後進行改質，其中該添加劑的組份為甘油、聚乳酸甘醇酸和甘草提取液，其等的比例按質量比為7：2：1；(2)將改質後的聚乳酸與填充料混合攪勻，再經造粒機造出可完全生物降解的聚乳酸聚合物顆粒，該改質後的聚乳酸與填充料的比例為按質量百分比，改質後的聚乳酸為40~80%，填充料為20~60%，其中該填充料的組份及比例按質量百分比為：直鏈澱粉40~55%；碳酸鈣、雲母粉或高嶺土40~55%；甘油0.75~3%；乙二醇0.75~3%；環氧大豆油2~8%；山梨酸1~4%；尿素0.25~1%；偶聯劑0.01~0.015%；甲殼素0.01%；枯草菌0.01%。
5. 如請求項2所述之聚乳酸環保紙的製備方法，其中該碳酸鈣原料的製法如下：首先，將碳酸鈣磨成細度為800目~1000目後，加入天然沙拉油、 聚乳酸和硬脂酸滑劑，放入密煉機中用攝氏150度的高溫加以密煉，之後再進入螺杵機中製成顆粒狀的碳酸鈣原料；其中各原料的用量按質量百分比為：碳酸鈣82%，天然沙拉油5%，聚乳酸10%，硬脂酸滑劑3%。