[发明专利]一种低密度石头纸的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保石头纸，具体讲是一种低密度环保石头纸的制备方法。

 

背景技术

随着低碳经济、绿色经济的兴起，非金属矿物纸技术得到了快速的发展。非金属矿物纸（俗称石头纸）技术不但解决了高能耗、高污染的问题，而且在很大程度上减小了对植物纤维纸浆的依赖。石头纸具有纸张和塑料的双重特性，由于其优异的防水、防潮、耐撕裂等性能在包装领域得到了大量的应用。我国纸制品的2/3是用于包装领域，因此石头纸在包装领域的应用将极大地促进该技术的发展。

通常石头纸含有70%甚至更高的非金属矿物碳酸钙，由于碳酸钙性能优良价格低廉，因此使用碳酸钙作主要原材料有效的降低了纸张成本，保护了环境。与此同时碳酸钙的密度高达2.7-2.9g/cm³，因此石头纸存在密度大、手感沉的缺陷。为了降低石头纸密度，达到或接近传统植物纤维纸张的密度和疏松度，国内科研人员在这方面做了大量工作。

中国专利公开号为 CN101831835A公开了一种石头造纸方法，该方法在石头纸成型时，向挤出机内注入0.5%重量的丁烷与0.5%重量的成核剂，采用物理微发泡技术，降低石头纸密度。该技术在一定的范围内可以降低石头纸密度，但由于大量的无机粉体自身密度较高，所以密度降低有限。目前已有的通过拉伸、溶剂浸蚀、微发泡等技术降低石头纸的密度，只能在一定范围内降低石头纸密度。

中国专利公开号为CN102584105A公开了一种新型低密度合成纸及其制备工艺，该方法通过采用多孔材料如沸石、分子筛、膨化珍珠岩粉、膨化松脂岩粉、膨化黑耀岩粉等比重轻的材料来做石头纸；中国专利公开号为CN102154932A公开了一种比重小的石头纸，该石头纸是以比重轻的空心玻璃珠、粉煤灰为原料制备石头纸。以上专利技术选用多孔材料为主要原料降低石头纸密度，尽管选用的无机粉体密度较低，但该类材料吸附性强，吸油值高，在加工石头纸的过程中多孔材料吸附大量的润滑助剂，不但润滑助剂损耗量大，而且润滑助剂占据了多孔材料的孔洞，造成石头纸密度降低幅度有限，不能从根本上解决密度过大的问题。另外，上述多孔材料大都为深色，用于石头造纸对纸张外观颜色有一定的影响。

因此，为了从根本上降低石头纸的密度，又同时保证石头纸低成本、颜色纯白的特点，其最为关键的问题是降低石头纸中含量超过70%的碳酸钙的密度，而且要求碳酸钙是属于中空、闭孔、球形的状态，具有低密度、低吸油值、高流动性的特点。

发明内容                                           

本发明针对目前石头纸密度过大的缺陷，提供一种低密度石头纸的制备方法。其特征是低密度石头纸的具体制备步骤如下：

1) 将石灰CaO与水按照重量比1:5在消化器70℃条件下进行水合作用，得到的Ca（OH）₂石灰乳液，并通过超声功率为4000W的超声机进行分散5-10分钟；

2）在精制分散的Ca（OH）₂石灰乳中混入用量为石灰乳液重量0.02-0.05%的起泡剂，同时搅拌超声分散并通入氮气使石灰乳形成均匀纳米级的微泡；

3) 加入用量为石灰乳液重量0.05-0.1%的中空诱导剂，搅拌均匀，然后通入二氧化碳气源，发生碳酸钙合成反应；

4）在中空诱导剂作用下，发生碳酸钙合成反应并沉淀在由氮气形成的纳米级微泡表面，通过喷雾干燥得到低密度球形碳酸钙；

5）将步骤4)得到的低密度球形碳酸钙75-80重量份作为石头纸主要原材料，3-7重量份增白剂作为增白辅料，通过1-3重量份润滑助剂分散润滑处理、与10-20重量份高分子聚合物在单螺杆挤出（或同向双螺杆挤出机或密炼机）共混造粒，在吹塑机拉伸成型（或在压流延机拉伸成型）即可得到低密度石头纸。

在上述低密度石头纸的制备方法中，其中所说的起泡剂选用二聚乙二醇丁醚、月桂醇硫酸酯钠盐、月桂醇聚氧乙烯醚、油酰甲基牛磺酸盐、正辛醇、仲辛醇中的一种，起泡剂的异极性的表面特性致使其吸附在气—液界面，并降低石灰乳液浆料的表面张力，在气—液界面上呈定向吸附，形成水化膜，形成的气泡不易破裂，增强了气泡的弹性，提高了泡沫的稳定性。

在上述低密度石头纸的制备方法中，其中所说的氮气作为气泡内核，由于氮气的稳定性，只作为内核而不与石灰乳液反应。