一種低密度石頭紙及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低密度石頭紙及其制備方法。所述石頭紙的密度為0.7~0.9g/cm3。所述制備方法包括母粒制備、擠出、拉伸及電暈處理工序，將按配方比混勻的專用母粒原料和發(fā)泡母粒原料分別擠出造粒，再將制得的專用母粒、發(fā)泡母粒、聚丙烯樹脂、消泡劑按表層及中層各自的配方比混合后，經(jīng)由擠出裝置三層流道在模頭?？谔帞D出成上中下三層疊加組合物，冷卻定型后導入拉伸裝置，在110~180℃預熱并施以2~10的倍率進行縱向和橫向拉伸，再次冷卻定型后導入電暈處理裝置，以20~120kw的高周波電暈處理，即得目標低密度石頭紙。采用所述制備方法生產(chǎn)的石頭紙密度低，厚度薄，物理力學性質(zhì)優(yōu)良，適用于文化用品、包裝運輸、建筑裝修等各種領(lǐng)域，且生產(chǎn)成本低，環(huán)境協(xié)調(diào)性好。
【專利說明】一種低密度石頭紙及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石頭紙制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種低密度石頭紙及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 紙張是人們工作、學習、生活不可或缺的重要用品。傳統(tǒng)的造紙方法由于過度采伐 樹木造成全球森林資源匱乏，對環(huán)境形成難以解決的污染和生態(tài)環(huán)境的負面影響，已引起 全人類的高度關(guān)注。石頭紙是以無機粉體為主要原料，加入合成樹脂和塑料助劑，采用先進 的工藝技術(shù)生產(chǎn)而成。當前，國內(nèi)石頭紙的制備方法主要有：壓延法、流延法、吹膜法，因采 用的生產(chǎn)工藝不同，生產(chǎn)出的石頭紙產(chǎn)品也性能各異。
[0003] 1、壓延法 壓延法的生產(chǎn)工藝包括配料、混料、密煉、擠出生產(chǎn)成專用料，再經(jīng)擠出、壓延、拉伸、冷 卻、表面處理、分切，即為石頭紙產(chǎn)品。該工藝一般用于生產(chǎn)厚0.2mm以上的石頭紙產(chǎn)品，生 產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，紙張表面光滑，適用于印刷高級樣品及書籍封面等產(chǎn)品。它的缺點 是工藝復雜，產(chǎn)品密度大，通常在1. 3kg/cm3以上，設(shè)備價格貴。
[0004] 2、流延法 其生產(chǎn)工藝的特點是模頭擠出速度與流延輥的旋轉(zhuǎn)存在一定的速度差，在模頭擠出的 彎月面與冷卻輥之間形成了單向拉伸，根據(jù)產(chǎn)品要求不同，石頭紙厚度可進行調(diào)節(jié)。缺點是 產(chǎn)品密度較大1.lkg/cm3,產(chǎn)品的分子結(jié)構(gòu)分布具有單項性，縱向、橫向物理性能具有差異 性。
[0005] 3、吹膜法 該生產(chǎn)工藝采用內(nèi)冷裝置，模泡直徑和厚度在線檢測及閉環(huán)控制系統(tǒng)，產(chǎn)品的縱向、橫 向拉伸可進行一定范圍的調(diào)節(jié)，保證了產(chǎn)品的厚薄均勻一致，物理性能穩(wěn)定。其優(yōu)點是工藝 簡單，產(chǎn)品厚薄均勻，設(shè)備投資小。缺點是樹脂含量高，導致生產(chǎn)成本高，紙張的寬度和厚度 有一定限制，密度為1.2kg/cm3左右。
[0006] 以上制備工藝生產(chǎn)的石頭紙產(chǎn)品均具有密度大的不足，造成實際生產(chǎn)的紙張數(shù)量 減少，導致生產(chǎn)成本偏高，用上述工藝生產(chǎn)的紙張，性價比低，只能應用于一些特殊的領(lǐng)域， 如防水、防潮等領(lǐng)域?；谝陨戏治?，有必要進一步改良石頭紙的原料、配方組合及其制備 工藝，以滿足多方面的使用要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本發(fā)明的第一目的在于提供一種低密度石頭紙；本發(fā)明的第二目的在于提供所述 低密度石頭紙的制備方法。
[0008] 本發(fā)明的第一目的是這樣實現(xiàn)的，所述低密度石頭紙的密度為0. 7~0. 9g/cm3。
[0009] 本發(fā)明的第二目的是這樣實現(xiàn)的，所述低密度石頭紙的制備方法，包括母粒制備、 擠出、拉伸及電暈處理工序，具體包括： A、母粒制備：包括專用母粒制備和發(fā)泡母粒制備，所述專用母粒的原料配比按以下重 量比計：無機礦物粉6(T85份、合成樹脂1(T35份、抗氧化劑0. 2~0. 5份、抗靜電劑0. 2~0. 5 份、偶聯(lián)劑1~2份、潤滑劑1~5份；所述專用母粒的制備工藝如下：將無機礦物粉加熱后，依 次加入偶聯(lián)劑、潤滑劑、合成樹脂、抗氧化劑和抗靜電劑，混合攪拌至絲團狀，冷卻，混煉，擠 出成條狀，再切成顆粒，得專用母粒。
[0010] 所述發(fā)泡母粒的原料配比按以下重量比計：低密度聚乙烯75?90份、乙烯-醋酸乙 烯酯共聚物4飛份、偶氮二甲酰胺5~15份、硬脂酸或硬脂酸鹽0. 5~1. 5份；所述發(fā)泡母粒的 制備工藝如下：將偶氮二甲酰胺與硬脂酸或硬脂酸鹽高速混合l(Tl5min，再加入低密度聚 乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物先高速混合2(T30min，再低速混合5?10min，得到預混料， 將預混料擠出造粒，得到發(fā)泡母粒。
[0011] B、擠出：包括上下層擠出和中層擠出，所述上下層擠出的工藝如下：將按重量計 的專用母粒3(T50份、聚丙烯樹脂45飛5份及消泡劑(T5份送入干燥裝置干燥混勻，使混合 料的含水率< 〇. 3%，再使混合料分別經(jīng)過擠出裝置上下兩層流道在模頭?？谔帞D出。
[0012] 所述中層擠出的工藝如下：將按重量計的專用母粒100份、聚丙烯樹脂(T20份、發(fā) 泡母粒(T10份及消泡劑(T5份送入干燥裝置干燥混勻，使混合料的含水率< 0. 3%，再使混 合料經(jīng)過擠出裝置中層流道在模頭模口處擠出。
[0013] 將經(jīng)由擠出裝置三層流道在模頭?？谔帞D出的上中下三層疊加組合物冷卻定型。
[0014] C、拉伸：將冷卻定型后的三層疊加組合物導入拉伸裝置，在licnscrc預熱后，施 以2~10的倍率進行縱向和橫向雙向拉伸，再次冷卻定型。
[0015] D、電暈處理：將經(jīng)過雙向拉伸并冷卻定型后的三層疊加組合物導入電暈處理裝 置，以2(Tl20kw的高周波電暈處理，即得目標低密度石頭紙。
[0016] 本發(fā)明所述的制備方法具有以下有益效果： 1、通過提高原料配比中的無機礦物粉含量，減少合成樹種用量，降低了石頭紙的生產(chǎn) 成本，經(jīng)濟效益顯著。
[0017] 2、經(jīng)過縱向、橫向拉伸后，石頭紙的分子鏈取向均勻，降低了石頭紙物理力學性能 的各向異性。
[0018] 3、采用惰性發(fā)泡材料作為填料，經(jīng)過微發(fā)泡及雙向拉伸，合成樹脂與無機礦物粉 因材料性能差異及界面相容性等原因，產(chǎn)生了豐富的微孔，俗稱"海島現(xiàn)象"。降低了石頭紙 的密度和生產(chǎn)成本，成品紙的密度僅為〇. 7~0. 9g/cm3,厚度為0. 08~0. 25mm，亦使石頭紙的 物理性能、外觀、著色性、吸濕性等均有明顯改善。
[0019] 4、采用本發(fā)明所述方法制備的石頭紙安全環(huán)保，用途廣泛，適用于文化用品、包裝 運輸、建筑裝修等各種領(lǐng)域。
[0020] 5、本發(fā)明所述制備方法生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)中不會產(chǎn)生廢水等污染，環(huán)境協(xié)調(diào)性好， 設(shè)備通用性強，便于推廣應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明所述低密度石頭紙的制備方法的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面對本發(fā)明作進一步的說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明 教導所作的任何變換或替換，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0023] 本發(fā)明所述低密度石頭紙的密度為0. 7?0. 9g/cm3。
[0024] 所述低密度石頭紙為上層-中層-下層三層結(jié)構(gòu)，中層夾于上、下兩個表層之間， 所述上層：中層：下層的厚度比為2. 5?15:7(T95:2. 5?15。
[0025] 所述低密度石頭紙的上層：中層：下層的厚度比優(yōu)選為5:90:5。
[0026] 所述低密度石頭紙的厚度為0? 08~0. 25mm。
[0027] 本發(fā)明所述低密度石頭紙的制備方法，包括母粒制備、擠出、拉伸及電暈處理工 序，具體包括： 所述的母粒制備工序包括專用母粒制備和發(fā)泡母粒制備，所述專用母粒的原料配比按 以下重量比計：無機礦物粉60~85份、合成樹脂1(T35份、抗氧化劑0. 2~0. 5份、抗靜電劑 0. 2、. 5份、偶聯(lián)劑1~2份、潤滑劑1飛份；所述專用母粒的制備工藝如下：將無機礦物粉加 熱后，依次加入偶聯(lián)劑、潤滑劑、合成樹脂、抗氧化劑和抗靜電劑，混合攪拌至絲團狀，冷卻， 混煉，擠出成條狀，再切成顆粒，得專用母粒。
[0028] 所述發(fā)泡母粒的原料配比按以下重量比計：低密度聚乙烯75?90份、乙烯-醋酸乙 烯酯共聚物4飛份、偶氮二甲酰胺5~15份、硬脂酸或硬脂酸鹽0. 5~1. 5份；所述發(fā)泡母粒的 制備工藝如下：將偶氮二甲酰胺與硬脂酸或硬脂酸鹽高速混合l(Tl5min，再加入低密度聚 乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物先高速混合2(T30min，再低速混合5?10min，得到預混料， 將預混料擠出造粒，得到發(fā)泡母粒。
[0029] 所述的擠出工序包括上下層擠出和中層擠出，所述上下層擠出的工藝如下：將按 重量計的專用母粒3(T50份、聚丙烯樹脂45飛5份及消泡劑(T5份送入干燥裝置干燥混勻， 使混合料的含水率< 〇. 3%，再使混合料分別經(jīng)過擠出裝置上下兩層流道在模頭模口處擠 出。
[0030] 所述中層擠出的工藝如下：將按重量計的專用母粒100份、聚丙烯樹脂(T20份、發(fā) 泡母粒(T10份及消泡劑(T5份送入干燥裝置干燥混勻，使混合料的含水率< 0. 3%，再使混 合料經(jīng)過擠出裝置中層流道在模頭?？谔帞D出。
[0031] 將經(jīng)由擠出裝置三層流道在模頭?？谔帞D出的上中下三層疊加組合物冷卻定型。
[0032] 所述的拉伸工序是指將冷卻定型后的三層疊加組合物導入拉伸裝置，在 1KT180°C預熱后，施以2~10的倍率進行縱向和橫向雙向拉伸，再次冷卻定型。
[0033] 所述的電暈處理工序是指將經(jīng)過雙向拉伸并冷卻定型后的三層疊加組合物導入 電暈處理裝置，以2(Tl20kw的高周波電暈處理，即得目標低密度石頭紙。
[0034] 母粒制備工序所述的無機礦物粉優(yōu)選為重質(zhì)碳酸鈣粉，所述的合成樹脂優(yōu)選為熔 融指數(shù)在5~10之間的通用型共聚聚丙烯樹脂。
[0035] 所述的重質(zhì)碳酸鈣粉的目粒度為1200~1300目。
[0036] 所述的抗氧化劑為1010、DLTP或1076中的任一種。
[0037] 所述的抗靜電劑為129、320或SAS93中的任一種。
[0038] 所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH570、鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201或鋁酸酯偶聯(lián)劑 DL-411中的任一種。
[0039] 所述的潤滑劑為PE蠟、PP蠟或EVA蠟中的任一種。
[0040] 所述的硬脂酸鹽為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鋇中的任一種。
[0041] 母粒制備工序所述的將無機礦物粉加熱，加熱溫度為i〇(Ti2(rc。
[0042] 母粒制備工序所述的高速混合是指150(T2500r/min，所述的低速混合是指 30(T600r/min。
[0043] 擠出工序所述的上下層擠出工藝中，聚丙烯樹脂優(yōu)選為熔融指數(shù)在5~10之間的 聚丙烯樹脂，所述的消泡劑優(yōu)選為氧化鈣消泡劑；所述的中層擠出工藝中，聚丙烯樹脂優(yōu)選 為熔融指數(shù)在3. (T3. 5之間的聚丙烯樹脂，所述的消泡劑優(yōu)選為氧化鈣消泡劑。
[0044] 擠出工序所述的擠出機的工作溫度為18(T260°C。
[0045] 擠出工序所述的三層疊加組合物的厚度為0. 15?0. 35mm。
[0046] 拉伸工序所述的縱向拉伸是指將冷卻定型后的三層疊加組合物導入縱向拉伸裝 置，在ll(Tl5(rC預熱后，施以2飛的倍率進行拉伸，然后冷卻定型；所述的橫向拉伸是指將 經(jīng)過縱向拉伸并冷卻定型后的三層疊加組合物導入橫向拉伸裝置，在14(T18(TC預熱后，施 以5~10的倍率進行拉伸，然后冷卻定型； 擠出工序及拉伸工序所述的冷卻定型的溫度為2(T30°C。
[0047] 實施例1 --厚度0.l〇mm，無機礦物粉含量60%，質(zhì)量70g的文化用石頭紙制備 (1)母粒制備：包括專用母粒制備和發(fā)泡母粒制備。專用母粒的原料配比按以下重量 比計：1250目的重質(zhì)碳酸鈣粉80份、共聚聚丙烯樹脂17. 5份、抗氧化劑1010 0. 2份、抗靜 電劑129 0. 2份、偶聯(lián)劑KH570 1份、潤滑劑PE蠟1. 1份。于100°C下將重質(zhì)碳酸鈣粉加熱 后，依次加入偶聯(lián)劑、潤滑劑、合成樹脂、抗氧化劑和抗靜電劑，混合攪拌至絲團狀，冷卻后 經(jīng)混煉裝置混煉，經(jīng)擠出裝置擠出成條狀，再切成顆粒，得專用母粒。
[0048] 發(fā)泡母粒的原料配比按以下重量比計：低密度聚乙烯LDPE90份、乙烯-醋酸乙烯 酯共聚物5份、偶氮二甲酰胺5份、硬脂酸鋅0. 5份。將偶氮二甲酰胺與硬脂酸鹽以2000r/ min高速混合12min，再加入低密度聚乙烯LDPE和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物先以2000r/min 高速混合25min，再以450r/min低速混合8min，得到預混料，將預混料經(jīng)擠出裝置擠出造 粒，得到發(fā)泡母粒。
[0049] (2)擠出：包括上下層擠出和中層擠出。將按重量計的專用母粒30份、聚丙烯樹 脂65份及氧化鈣消泡劑5份送入干燥裝置干燥混勻，使混合料的含水率< 0. 3%，再使混合 料分別經(jīng)過18(T20(TC的擠出裝置上下兩層流道在模頭?？谔帞D出。同時，將按重量計的專 用母粒100份、聚丙烯樹脂20份、發(fā)泡母粒10份及氧化鈣消泡劑5份送入干燥裝置干燥混 勻，使混合料的含水率< 〇. 3%，再使混合料經(jīng)過18(T20(TC的擠出裝置中層流道在模頭模 口處擠出。將經(jīng)由擠出裝置三層流道在模頭?？谔帞D出的0. 15mm厚，上中下三層厚度比為 5:90:5的三層疊加組合物在25°C冷卻定型。
[0050] (3)拉伸：將冷卻定型后的三層疊加組合物導入縱向拉伸裝置，在1KT120°C預熱 后，施以4倍的倍率進行拉伸，在25°C冷卻定型后，再導入橫向拉伸裝置，在14(T155°C預熱 后，施以8倍的倍率進行拉伸，再在25°C冷卻定型。
[0051] (4)電暈處理：將經(jīng)過雙向拉伸、冷卻定型及經(jīng)過自動測厚裝置自動測厚的三層疊 加組合物導入電暈處理裝置，以2(T50kw的高周波電暈處理，得到所述的厚度0. 10mm，無機 礦物粉含量60%，質(zhì)量70g的文化用石頭紙，利用卷取裝置卷取收卷入庫即可。
[0052] 本實施例制備的石頭紙的物理性能如表1所示。
[0053] 表1實施例1制備的石頭紙的物理性能
【權(quán)利要求】
1. 一種低密度石頭紙，其特征在于所述低密度石頭紙的密度為0. 7~0. 9g/cm3。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低密度石頭紙，其特征在于所述低密度石頭紙為上層-中 層-下層三層結(jié)構(gòu)，中層夾于上、下兩個表層之間，所述上層：中層：下層的厚度比為 2.5?15:70?95:2. 5?15。
3. -種權(quán)利要求1~2任一項所述的低密度石頭紙的制備方法，其特征在于包括母粒制 備、擠出、拉伸及電暈處理工序，具體包括： A、 母粒制備：包括專用母粒制備和發(fā)泡母粒制備，所述專用母粒的原料配比按以下重 量比計：無機礦物粉60~85份、合成樹脂KT35份、抗氧化劑0. 2~0. 5份、抗靜電劑0. 2~0. 5 份、偶聯(lián)劑1~2份、潤滑劑1~5份；所述專用母粒的制備工藝如下：將無機礦物粉加熱后，依 次加入偶聯(lián)劑、潤滑劑、合成樹脂、抗氧化劑和抗靜電劑，混合攪拌至絲團狀，冷卻，混煉，擠 出成條狀，再切成顆粒，得專用母粒； 所述發(fā)泡母粒的原料配比按以下重量比計：低密度聚乙烯75?90份、乙烯-醋酸乙烯酯 共聚物4飛份、偶氮二甲酰胺5~15份、硬脂酸或硬脂酸鹽0. 5~1. 5份；所述發(fā)泡母粒的制備 工藝如下：將偶氮二甲酰胺與硬脂酸或硬脂酸鹽高速混合l(Tl5min，再加入低密度聚乙烯 和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物先高速混合2(T30min，再低速混合5~10min，得到預混料，將預 混料擠出造粒，得到發(fā)泡母粒； B、 擠出：包括上下層擠出和中層擠出，所述上下層擠出的工藝如下：將按重量計的專 用母粒3(T50份、聚丙烯樹脂45飛5份及消泡劑(T5份送入干燥裝置干燥混勻，使混合料的 含水率< 0. 3%，再使混合料分別經(jīng)過擠出裝置上下兩層流道在模頭?？谔帞D出； 所述中層擠出的工藝如下：將按重量計的專用母粒100份、聚丙烯樹脂(T20份、發(fā)泡母 粒(T10份及消泡劑〇飛份送入干燥裝置干燥混勻，使混合料的含水率< 0. 3%，再使混合料 經(jīng)過擠出裝置中層流道在模頭模口處擠出； 將經(jīng)由擠出裝置三層流道在模頭模口處擠出的上中下三層疊加組合物冷卻定型； C、 拉伸：將冷卻定型后的三層疊加組合物導入拉伸裝置，在lUTlSOt：預熱后，施以 2~10的倍率進行縱向和橫向雙向拉伸，再次冷卻定型； D、 電暈處理：將經(jīng)過雙向拉伸并冷卻定型后的三層疊加組合物導入電暈處理裝置，以 2(Tl20kw的高周波電暈處理，即得目標低密度石頭紙。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于工序A所述的無機礦物粉為重質(zhì)碳酸 鈣粉，所述的合成樹脂為熔融指數(shù)在5~10之間的通用型共聚聚丙烯樹脂。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于工序A所述的高速混合是指 150(T2500r/min，所述的低速混合是指 30(T600r/min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于工序B所述的上下層擠出工藝中，聚丙 烯樹脂為熔融指數(shù)在5~10之間的聚丙烯樹脂，所述的消泡劑為氧化鈣消泡劑；所述的中層 擠出工藝中，聚丙烯樹脂為熔融指數(shù)在3. (T3. 5之間的聚丙烯樹脂，所述的消泡劑為氧化 鈣消泡劑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于工序B所述的擠出機的工作溫度為 180?260。。。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于工序B所述的三層疊加組合物的厚度 為 0? 15?0? 35mm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于工序C所述的縱向拉伸是指將冷卻 定型后的三層疊加組合物導入縱向拉伸裝置，在lKn50°C預熱后，施以2、的倍率進行拉 伸，然后冷卻定型；所述的橫向拉伸是指將經(jīng)過縱向拉伸并冷卻定型后的三層疊加組合物 導入橫向拉伸裝置，在14(T18(TC預熱后，施以5~10的倍率進行拉伸，然后冷卻定型。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于工序B及工序C所述的冷卻定型的溫 度為20?3(TC。
【文檔編號】B32B27/06GK104441870SQ201410702842
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月29日
【發(fā)明者】劉瑞銘, 趙華玲 申請人:昆明鋼鐵控股有限公司