一種環保合成紙的制備方法技術

本發明專利技術公開一種環保合成紙的制備方法，包括母粒制備步驟與流延成膜步驟；母粒制備步驟包括：選取碳酸鈣粉與一號樹脂，在碳酸鈣粉中添加偶聯劑進行預混，使偶聯劑充分包覆碳酸鈣微粒的表面，然后添加一號樹脂與流動改性劑并再一次進行預混，接著擠出造粒，碳酸鈣粉、一號樹脂、偶聯劑及流動改性劑之間的重量份配比為70～90∶10～30∶1～3∶1～3；流延成膜步驟包括：在碳酸鈣母粒中添加二號樹脂與助劑進行預混，接著進行擠出流延，形成紙膜，碳酸鈣母粒、聚丙烯及助劑之間的重量份配比為50～75∶25～50∶10～20。本發明專利技術以碳酸鈣和高分子材料為原料，替代傳統的造紙原料，改變了傳統造紙工藝，進而達到節約資源與保護環境的目的。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及環保合成紙的制備方法，特別涉及一種以碳酸鈣為主要原料制備環保 合成紙的方法。
技術介紹
傳統造紙業用水多、污染重，造成了水資源污染及森林資源的破壞。如何解決污染 問題與節省森林資源，是至今國內乃至國際造紙界廣泛關注的重大課題。為了解決造紙行 業的可持續性發展問題，只有尋求全新的造紙原料，并徹底改變傳統造紙工藝，才能根除傳 統造紙方式所帶來的環境污染和資源破壞現象，并能滿足人們對各類紙張的需求。
技術實現思路
本專利技術的任務在于提供，該方法以碳酸鈣和高分子材 料為原料，能夠替代傳統的造紙原料，改變造紙工藝，進而達到節約資源與保護環境的目 的。其技術解決方案是，包括母粒制備步驟與流延成膜步驟；上述母粒制備 步驟包括選取碳酸鈣粉與一號樹脂，在碳酸鈣粉中添加偶聯劑進行預混，使偶聯劑充分 包覆碳酸鈣微粒的表面，然后添加一號樹脂與流動改性劑并再一次進行預混，接著擠出造 粒即獲得碳酸鈣母粒，上述碳酸鈣粉、一號樹脂、偶聯劑及流動改性劑之間的重量份配比為 70 90 10 30 1 3 1 3 ；上述流延成膜步驟包括在上述碳酸鈣母粒中添加 二號樹脂與樹脂助劑進行預混，接著進行擠出流延，牽伸形成紙膜，上述碳酸鈣母粒、二號 樹脂及樹脂助劑之間的重量份配比為50 75 25 50 10 20。上述碳酸鈣粉的粒度為600 800目，由輕質碳酸鈣與重質碳酸鈣配成，其中輕質 碳酸鈣與重質碳酸鈣的重量份配比為10 30 70 90;上述偶聯劑為硼酸酯。上述一號樹脂為聚乙烯，二號樹脂為聚丙烯。上述碳酸鈣粉、聚乙烯、偶聯劑及流動改性劑之間的重量份配比為 80 20 2 2。上述擠出流延采用共擠機組，該共擠機組采用三層共擠流延的方式擠出，設定共 擠機組的各段溫度為230°C -240°C -250°C -250°C -260°C, 口模溫度為240°C。上述制備方法還包括涂布步驟，涂布步驟包括將聚乙烯醇溶于水作粘合劑，將淀 粉與鈦白粉分散其中，待混合均勻后，在上述紙膜上進行涂布。本專利技術具有以下有益技術效果1、本專利技術以碳酸鈣和高分子材料為原料，替代傳統的造紙原料，改變了傳統造紙 工藝，進而達到節約資源與保護環境的目的。2、采取粒度為600 800目的碳酸鈣粉，以及碳酸鈣粉由輕質碳酸鈣與重質碳酸 鈣配成的技術方式，既解決了小粒徑填料難分散的問題，也大大提高了大粒徑填料合成紙性能的均勻性，能夠優化原紙的內部結構，大幅提高其綜合性能。3、本專利技術制得的合成紙，具有較理想的微孔結構，其微孔尺寸在0. 1 0. 5微米之 間，大小較為均勻，在保證紙張良好的機械性能的同時，能大幅提高其印刷性能，具有良好 的可書寫性與可印刷性。4、本專利技術中，共擠機組采用三層共擠流延方式，用以取代目前國際上通行的工藝 復雜的雙軸向拉伸成膜方式，在保證成膜質量的基礎上，又能提高生產效率，降低生產成 本，對合成紙技術的應用推廣具有特別重要的意義。附圖說明下面結合附圖與具體實施方式對本專利技術作進一步說明圖1示出了本專利技術中在添加不同含量的偶聯劑情形下，碳酸鈣/聚乙烯合成體系 粘度與剪切速率之間的關系。具體實施例方式，包括母粒制備步驟、流延成膜步驟及涂布步驟。關于上述母粒制備步驟選取碳酸鈣粉與一號樹脂，一號樹脂優選聚乙烯，碳酸鈣粉的粒度為700目，該碳 酸鈣粉由輕質碳酸鈣與重質碳酸鈣配成，其中輕質碳酸鈣與重質碳酸鈣的重量份配比為 10 90或20 80。將上述碳酸鈣粉在120°C溫度條件下進行干燥后，添加偶聯劑，偶聯劑 選用硼酸酯，碳酸鈣粉與偶聯劑的重量份配比為80 2，然后投加到高速預混機預混，混合 0. 5小時，使得偶聯劑充分包覆碳酸鈣微粒的表面。然后添加聚乙烯與流動改性劑，流動改 性劑選用聚乙烯蠟，碳酸鈣粉、聚乙烯及流動改性劑之間的重量份配比為80 20 2，投加 到高速預混機進行預混，混合15分鐘，將混合好的原料送入雙螺桿擠出機，進行擠出造粒 即獲得碳酸鈣母粒。為了更好地保證均勻塑化，擠出機從進料到出料各段溫度從160°C至 190°C依次遞增，實現熱切造粒。上述碳酸鈣母粒是制備合成紙的主要原料，在制備碳酸鈣母粒的過程中，預先用 適量的小分子表面改性劑即上述偶聯劑如硼酸酯(SB-181)對碳酸鈣微粒進行表面處理， 當偶聯劑的用量為1至3份時，能很好地實現碳酸鈣微粒在高分子材料中均勻地分布。表 1記載的是申請人在實驗中得出的在偶聯劑添加量不同時碳酸鈣/聚乙烯合成體系的熔 融指數，測試溫度為190°C，壓力為2. 16KG ；從表1中可以看出，隨著偶聯劑的增加，合成體 系的熔融指數增大，加工流動性能得到提高；在偶聯劑用量達到2份時，熔融指數達到最大 值；如果繼續提高偶聯劑的用量，熔融指數基本不再變化；這說明在該體系中，偶聯劑添加 量為2份時即能實現最佳的偶聯效果。結合掃描電鏡的檢驗結果也可以發現，上述碳酸鈣 微粒均勻分散的母料，其加工性能也能達到最佳狀態。圖1是通過毛細管流變儀得到的加 入偶聯劑體系的粘度與剪切速率之間關系的曲線，測試溫度為190°C，相對于沒加偶聯劑的 體系，偶聯劑使用量為1份和1. 5份時，對體系粘度的影響不大；但當偶聯劑使用量為2份 和3份時，在同一剪切速率下，表現粘度明顯降低，加工性能得到了改善，在較小的剪切速 率下，偶聯劑使用量為3份時，體系的粘度較小，加工性能最好，但當剪切速率繼續升高時， 二者的粘度基本相當，若考慮到成本及性能的綜合要求，最優選的使用量為2份。通過使用偶聯劑對碳酸鈣粉進行表面化處理，能夠實現高填充時的均勻分散，進而獲得的碳酸鈣母 粒的結構均勻好，性能優良，為后續合成紙材料的制備打下了基礎。此外，對碳酸鈣粉的粒 徑(粒度)進行了合理的選擇，在實驗中發現粒徑過小會出現分散困難，粒徑太大，合成材 料的性能會嚴重下降；如表2所示，通過表2可以看出，不同粒徑的碳酸鈣粉加入聚乙烯中， 在填充量相同的情況下，性能有很大的區別；總體來說，隨著粒徑的減小，性能逐漸提高， 但1000目以上的碳酸鈣粉分散效果差，總體力學性能比800目的碳酸鈣粉差，因此選擇出 600 800目的碳酸鈣粉。在實驗中還發現上述碳酸鈣粉如果采取的是在重質碳酸鈣中添 加少量輕質碳酸鈣的方式，體系的總體性能會得到進一步提高，如表3所示，在重質碳酸鈣 粉中加入占總質量10%左右的輕質碳酸鈣粉時，體系的性能將得到大幅提高；究其原因在 于輕質碳酸鈣粉的粒徑較小，雖然單獨使用時分散困難，但與重質碳酸鈣粉復配，則能夠很 好地填補重質碳酸鈣微粒之間的微小空隙，減少材料的內部缺陷，進而提高材料的綜合性 能。關于流延成膜步驟選取上述碳酸鈣母粒及二號樹脂與樹脂助劑，二號樹脂優選聚丙烯，樹脂助 劑選用白色母與干燥劑，上述碳酸鈣母粒、聚丙烯及樹脂助劑之間的重量份配比為 54 30 16，樹脂助劑中白色母與干燥劑的重量份配比為10 6，加入高速預混機中，混 合1分鐘后，加入共擠機組，共擠機組采用三層共擠流延的方式擠出，為保證平穩輸出，設 定共擠機組的各段溫度為230°C -240°C -250°C -250°C -260°C, 口模溫度為240°C。調節共 擠出機組轉速、牽伸與收卷的速度，獲得紙膜(又可稱為原紙)。關于涂布步驟將聚乙烯醇溶于水作粘合劑，將淀本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種環保合成紙的制備方法，包括母粒制備步驟與流延成膜步驟；其特征在于所述母粒制備步驟包括：選取碳酸鈣粉與一號樹脂，在碳酸鈣粉中添加偶聯劑進行預混，使偶聯劑充分包覆碳酸鈣微粒的表面，然后添加一號樹脂與流動改性劑并再一次進行預混，接著擠出造粒即獲得碳酸鈣母粒，上述碳酸鈣粉、一號樹脂、偶聯劑及流動改性劑之間的重量份配比為７０～９０∶１０～３０∶１～３∶１～３；上述流延成膜步驟包括：在上述碳酸鈣母粒中添加二號樹脂與樹脂助劑進行預混，接著進行擠出流延，牽引拉伸形成紙膜，上述碳酸鈣母粒、二號樹脂及樹脂助劑之間的重量份配比為５０～７５∶２５～５０∶１０～２０。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊殿寬，趙麗芬，許廣銀，
申請(專利權)人：楊殿寬，
類型：發明
國別省市：37