石头纸制备总结

石头纸生产工艺总结
造纸原料：（根据台湾龙盟环保纸生产流程）
1.碳酸鈣（CaCO
3
）：平均粒径5μm（5/1000mm）大用量
2.碳酸鈣（CaCO
3
）：平均粒径3μm（3/1000mm）小用量
3.硬脂酸锌（Zinc Stearate）工业用滑剂
4.硬脂酸镁（Magnesium Stearate）工业用滑剂
5.聚乙烯（PE）：高密度聚乙烯、中密度聚乙烯或低密度聚乙烯。

双向拉伸法中
需使用高密度吹膜级PE，d＝0.95g/cm 3
，MI＝0.05g/10min。

6.聚丙烯（PP）：可用于压延法、流延法。

各组分含量：56%~80%天然无机矿粉（包括碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、高岭山、云母粉、氧化锌、白云石粉、硅酸钙、玻璃纤维、空心玻璃徽珠、硅石粉、白至粉、滑石粉、颜料、二氧化铁、二氧化硅、膨润土、白土、硅藻土及其混合物，其是经过锻烧或未经锻烧者）作主要原料，配合43%~18%聚乙烯（包括高密度聚乙烯、或者高密度聚乙烯与一种或一种以上的中密度聚乙烯、低密度聚乙烯及线性低密度聚乙烯的组合）及1%~2%的助剂。

石头纸生产工艺：
详细过程：（主要介绍前四项）
1.将原料、助剂、添加剂等按一定比例混合，混拌后计量投入混炼机。

2.改性：混炼机将配好的原料分散好。

混炼机一般选用密炼机（密闭式的
混炼机，相对于开炼机，其工作温度高，压力大，混合效果好）。

混炼
机制得条状料或板料，不适合直接投入挤出机。

3.造粒：使用造粒机，将条状或板状料制成粒料，即为纸料。

制成纸料既
方便运输又可以给平行的多条生产线（如生产不同用途的纸张时，所需
的机械设备和工艺都有所不同）提供原料，提高整个工厂的成产效率。

4.生产：将纸料投入挤出机，挤出机机身部分将纸料融化通过螺杆旋转在
模头部分产生压力将熔融纸料挤出，模头为T型模头，将管状物料流变
为薄膜物料流。

物料由模头挤出后，根据生产纸张类型不同牵引设备也
不同。

以下是不同的牵引方法：
首先是压延法。

即通过配料、混料、改性、挤出造料、压延。

压延法工艺的缺点是工艺复杂,一般用于生产0.1mm以上的环保纸产品，产品比重较大，设备价格昂贵，但产品表面光滑，适用于印刷高级样品及书籍封面等产品。

其次是流延法。

由流延机代替压延机，可以生产各种不同厚度的环保纸。

但环保纸内的分子链分布存在单向性，因此环保纸产品的纵向、横向、物理性能有较大的区别，这是流延环保纸的一大缺点。

再次是双向拉伸法。

据悉，台湾近年来推出了“双向拉伸珠光纸”，在双向拉伸过程中，基材塑料与填充料之间会形成一些小间隙，从而降低了环保纸的比重及成本。

由于这些小间隙对光的折射作用形成了珠光效果，所生产的环保纸有较好的外观，在包装、印刷、广告等领域得到了广泛的应用。

经过以上几种牵引拉伸方法后得到基纸，再经过后期处理即可得到各种用途的纸张。

下面介绍主要机械。

压延机：
图1. 压延机外观与工作示意图压延机是由两个或两个以上的辊筒，按一定形式排列，在一定温度下，将橡胶或塑料压制展延成一定厚度和表面形状的胶片，并可对纤维帘帆布或钢丝帘布进行挂胶的机械。

压延机按照辊筒数目可分为两辊、三辊、四辊和五辊压延机等；按照辊筒的排列方式又可分为“L”型、“T”型、“F”型、“Z”型和“S”
型等。

流延机：
工作示意图
图2. 流延机工作示意图
流延膜是通过熔体流涎骤冷生产的一种无拉伸、非定向的平挤薄膜，有单层流涎和多层共挤流涎两种方式。

双向拉伸法：
将T型口模换为O型口模，形成膜管，使膜管温度降低至80 ℃至120 ℃之间；在膜管内以缩空气充气，使膜管向外膨胀延伸，同时以拉伸装置进行膜管拉伸，达到横向纵向同时间内延伸的效果，制成具有双向组织强度的环保纸。

石头纸性能及用途：
不同的牵引拉伸方法制得的纸张性能不同，之前已有所介绍，下面是石头纸相对于传统纸张的一些性能特点。

•吸附性：石头纸对于油墨具备较强的亲和力和吸附性，在印刷时易着色，不易脱色；
•防水性：在石头纸上书写的字、色墨在水中浸泡不会掉色；
•柔韧性：具备很好的抗拉性和抗撕性，且具备良好的柔韧性；
•外观性：表面光洁、亮度好，分辨率高、三层结构组成；
•环保性：在野外暴露的环境中可自动风化、无污染；
•书写性：书写流利，易着色，书写感觉良好；
•印刷性：可通用于平版、凹版、凸网版等印刷。

用途：
1. 电信、移动通讯行业：电话单或信封；
2. 特快专递行业：特快专递信封；
3. 明信片印刷行业—用做环保明信片（生日卡、贺卡等）；
4. 服装和鞋业—用于包装盒和包装袋；
5. 环保袋制作行业—用于各种环保袋的制作；
6. 墙纸（壁纸）制造行业—用于制作环保墙纸（不吸水、不发霉、易压花和印刷漂亮）；
7. 替代铜版纸用于宣传品印刷（广告纸）；
8. 制作高档记事本（日记本）；
9. 用于水泥、化工原料等包装袋（不透水、不吸潮、牢固不易破）；
10. 用于机械设备和家具、线材等产品的缠绕外包装条；
11. 用于制作不干胶贴，或一次性餐具；
12. 用于食品、药品、化装品、玩具、礼品等包装盒。

本课题准备工作
此次实验室的研究并不需要完全照搬工业生产的方式。

本课题初期主要以实验为主，重点在于配方的研究方面，因此主要工作为研究配方是否合理可行，用到的测试设备为转矩流变仪。

转体流变仪：转矩流变仪是一种多功能、积木式流变测量仪，通过记录物料在混合过程中对转子或螺杆产生的反扭矩以及温度随时间的变化，可研究物料在
加工过程中的分散性能、流动行为及结构变化(交联、热稳定性等)，同时也可作为生产质量控制的有效手段。

图3所示的为转矩流变仪密闭式混合器的机构工作示意图。

在混合室内，转子相向旋转，对物料施加剪切，使物料在混合室内被强制混合；两个转子的速度不同，在其间隙中发生分散性混合。

图3. 密闭式混合器的示意图
图4所示的是典型的转矩随时间的变化曲线，它描述了聚合物在密炼过程中经历的热机械历史：高聚物被加入到混炼室中时，自由旋转的转子受到来自固体粒子或粉末的阻力，转矩急剧上升；当此阻力被克服后，转矩开始下降并在较短的时间内达到稳态；当粒子表面开始熔融并发生聚集时，转矩再次升高；在热的作用下，粒子的内核慢慢熔融，转矩随之下降；当粒子完全熔融后，物料成为易于流动的宏观连续的流体，转矩再次达到稳态；经过一定时间后，在热和力的作用下，随着交联或降解的发生，转矩会有较大幅度的升高或降低。

图4. 转矩随时间变化的典型曲线
当转矩达到稳态的时间一般为3~15min，配方合理可行的标志是温度和转矩都能达到稳态，熔体可拉伸成丝状。

此时记录下实验数据，根据这些数据，可以预设各实际生产设备的各项参数。

根据成功的配方，在生产试验样品的工艺流程中，本实验室具备或不具备的条件如下。

在以上实验环节中，实验室应该具备的有：
1. 原料、助剂、添加剂。

根据配方采购，已具备。

2. 改性。

有两种方法：一是采用双螺杆挤出机或者三螺杆挤出机；这套设备实验室不具备。

由于碳酸钙等固相含量较高，要想达到较好的塑化效果，必须采用。

3. 造粒。

这个环节可以省去，直接从改性到生产。

4. 生产。

一般需要流延机或压延机。

这两种设备均不具备，其各自特点在之前也已详细介绍。

这一环节是必不可少的
5. 产品性能检测。

根据所需要的性质进行相关的检测。

目前已有两种途径。

实验所需器材较多，并且实验经费有限，不宜直接购买，可已通过使用其他学校或公司实验设备并支付其实验费用的途径进行试验。

可以去北京化工大学英蓝实验室，其具备生产的能力，但由于之前没有实验石头纸的经验，不能够直接进行碳酸钙等矿物含量较高比如含量高达80%的实验，需要先从含量在50%左右的配方开始进行。

可以同广州市普同实验分析仪器有限公司合作，其已实验过碳酸钙含量在85%的石头纸的生产，具有成熟的实验条件和经验。

由于公司在广州，不便过去实验，可以通过我们进行提出配方（配方中碳酸钙等成分需要自己提供，聚合物部分对方可以解决）邮寄过去，有对付帮助生产，生产工艺可以选择多种，并将最后样品邮寄过来，最后我们自己对产品的进行性能测试。

（该公司与北理工珠海学院有合作关系，提出愿意帮助我们。

）。