专利名称：一种不含植物纤维改性聚烯烃纸的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纸，特别是涉及一种不含植物纤维的改性聚烯烃纸，可用 于文化用纸、工业用纸、包装用纸、家庭用纸及特殊用纸。
背景技术：
目前我国用于工业、文化、包装、家庭及特殊使用的纸张全部是采用木材、 芦苇、稻草或蔗渣为原料。随着经济的快速发展和人民文化水平的不断提高， 纸张的适用范围越来越广，使用量越来越大，对纸张的性能和质量也提出了更 高的要求。而造纸所需的原料天然植物纤维，特别是木材和芦苇都在日益匮乏，
每生产一吨纸需要用3.7吨木片，相当於砍伐生长期在20~40年的大树20株， 同时使用淡水300吨左右，排放大量的废水和300多种已确定的有害废气，有 些小厂的排放物其中包括二恶英、哥罗芳和大量的有机氯化物，二恶英、哥罗 芳是致癌物质，有机氯化物可破坏臭氧层的结构，损害其过滤太阳紫外线的功 能，这些都对环境及人类造成了极大的伤害。这一现象引起了国家政府的高度 重视，2007-2008就有相当一批传统造纸企业因为污染严重而被关闭或停产改 造。我国人口众多，森林和水资源都非常有限，森林覆盖率仅为16%，低于世 界平均水平的28%，人均水量只有世界平均水平的15%，由于水资源和森林资 源的严重短缺，满足不了造纸工业的对原料的需求，因此每年我国都要进口大 量的纸、纸板、纸浆和废纸，约占我国纸板消费量的66%。环境污染、资源匮 乏、大量迸口诸多原因成为造纸工业和材料工业寻求新的造纸原料和工艺技术 强大动力和迫切任务。
人们沿用了 2000多年的植物纤维造纸存在的主要问题是(1)浪费大量的 森林和水资源；(2)排放大量的有机氯化物和有毒气体，污染环境，破坏生态 平衡和危及人身安全；(3)吸水率高，不防水防潮，限制了使用范围；(4)耗 墨量大，成本高，纸张价格高；(5)工艺复杂，耗能高。
发明内容
本发明的目的是，在于克服现有技术的不足，提供了一种非植物纤维制造 的保护环境、节省资源、无毒无害、防水防潮、防霉防菌、抗折叠、防蛀、循 环利用、成本低、印刷性能好及能够快速降解的改性聚烯烃纸。采用的技术方案是-
一种不含植物纤维的改性聚烯烃纸，其技术要点在于由三层非植物纤维基
体复合构成。第一层由乙烯——丙烯酸改性共聚物EAA、茂金属高密度聚乙烯 mHDPE和活化超细无机粉体混合制备成的改性原材料。乙烯——丙烯酸改性共 聚物EAA具有良好的吸墨性能，茂金属高密度聚乙烯mHDPE具有良好的柔性。 第二层由活化超细无机粉体、马来酸酐和高密度聚乙烯原材料混合制备成。第 三层由乙烯——丙烯共聚物EAA、茂金属高密度聚乙烯mHDPE和活化超细无 机粉体混合改性制备成型。
上述活性活化超细无机粉体粒度为1000—5000目。
无机粉体活化是采用铝酸酯F-2型好，其分子式为(C3H70)XAL(OCORl) m (OCOR2) n (OAB) y，处理方法先将活化超细无机粉体在高速混合机内 搅拌预热干燥至110-130°C，除去水分后分批或一次投入0.9%的铝酸酯偶联剂， 高速搅拌约5分钟(检测活化度)后出料，迅速冷却即制备成活化后的活化超 细无机粉体材料。
根据用户需要上述每一层添加具有不同功能的助剂，其总量为0~3%。 第一层和第三层非植物纤维基体是由乙烯——丙烯酸改性共聚物EAA、茂 金属高密度聚乙烯mHDPE和活化超细无机粉体制备成，其重量百分比为乙烯 ——丙烯酸改性共聚物EAA为20~30%、茂金属高密度聚乙烯mHDPE为 45—60%、活化超细无机粉体为20^25%。
第一层和第三层非植物纤维纸张基体分别占纸重量的8—10%。 乙烯——丙烯酸改性共聚物EAA带有众多的极性基团，特别是吸墨性好， 因此，在纸的第一层和第三层加入EAA使本发明的不含植物纤维改性聚烯烃纸 具有良好的书写性能和印刷性能，茂金属高密度聚乙烯mHDPE柔性好。因此， 在纸的第一层和第三层加入mHDPE提高了本发明的不含植物纤维改性聚烃纸 的韧性，折叠痕印小。因此可作为文化用纸、工业用纸、包装用纸、家庭用纸 及特殊用纸使用。
第二层是由活化超细无机粉体、马来酸酐和高密度聚乙烯原材料制备成， 其配料以重量百分比计为活化超细无机粉体为60_90%，马来酸酐为2—5%、 高密度聚乙烯材料为8^35%。第二层占纸张总重量的80~84%。
上述各层根据使用目的需要可加入相应助剂，分别占对应基体层总量的 0—3%。
上述活化超细无机粉体，为粉煤灰、粘土、陶土、重钙、轻钙、滑石粉、珍珠岩粉、镁砂粉或硅石粉等中的一种或几种，粒度为1000—5000目。
上述助剂可选用润滑剂、偶合剂或抗静电剂其中包括铝酸酯F-2型好，铝 酸酯F-1其分子式为(C3H70) XAL (OCOR1) m (OCOR2) n (OAB) y，抗
静电剂是十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)，用量在1.2%润滑剂为低分子聚 乙烯，其分子式为-(CH2 — CH2)-用量为1-2%、硬脂酸等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是 一种不含植物纤维改性聚烯烃纸
的原料配方不采用传统的造纸原料——天然植物纤维，而是以聚烯烃、乙烯一
丙烯酸改性聚合物EAA和马来酸酐、高密聚乙烯茂金属mHDPE等高分子聚合物 为基体，填充大量活化超细无机粉体材料而制成的新型环保纸张。产品具有以 下特点
1、 之所以称之为改性聚烯烃纸，是因为其具有和纤维纸张一样的外观，白 度、不透明、强度和刚性都强于纤维纸张。它还具有区别于传统纤维纸的特点， 耐化学腐蚀、耐水防潮，不产生变形，尺寸稳定性好。
2、 具有较很好的耐折叠性、刚性、纵向和横向撕裂强度均好于植物纤维纸、 表面展平性好、具有良好的书写性、清晰的印刷性能，节省油墨。
3、 生产工艺简单，保护森林资源，节能节水，减少有机氯化物和有害气体 的排放，无废弃物，保护环境。
4、 无菌无毒，具有很好的生物惰性，可广泛用于食品、药品包装，扩大了 纸张的使用范围。
本发明的原理为任何一种高分子材料都不可能同时兼有产品所要求的多
种性能特点，只有采取独特的结构设计和独特的工艺配方设计，组成最佳交叉 复合结构材料，充分利用每一层薄膜所具有的特点，使每一层的材料发挥其各 自功能，并将各种材料所具备的不同优点集中在一起，采取互补的方法以达到 实用功能。本发明在合理选择多种高分子材料性质的基础上，根据一种聚烯烃 纸张的技术指标要求，按照高分子材料的相近相容原理和高分子材料的构效关 系，对聚烯烃其进行改性和接枝，研究高分子结构与性能，增加高分子链上羧 基、羰基和羟基等活性基团，使纸的表面具有一定的亲和性，提高纸张的吸墨 性，改善印刷性能，设计并合成适合本项目各种功能的无毒高分子材料改性剂 和成核剂，提高活化后活化超细无机粉体与聚烯烃高分子材料的相容性，改善 纸张的强度和耐折性，改善纸张的防水性和柔韧性。制备出综合性能及使用功 能都具有植物纤维纸张无法比拟的聚烯烃纸张。
本申请人采用世界上先进的茂金属高密度聚乙烯高分子材料和聚烯烃高分子材料以及带有大量活性基团的乙烯-丙烯酸改性共聚物EAA、马来酸酐改性 剂，通过具有隔热功能的三层共挤梯形机头进行挤出、基材压延成行、采用拉 伸装置进行拉伸、压花处理、冷却、电晕处理、收巻等先进生产工艺和技术， 制造出经济、环保、无毒、韧性好、耐折性好、不透明、耐化学腐蚀、耐水防 潮、拉伸强度和撕裂强度好的环保型聚烯烃纸。可取代人类沿用了 2000多年的 部分植物纤维纸张。
一种不含植物纤维改性聚烯烃纸的制备方法，包括下述工艺步骤
1、 将高密度聚乙烯HDPE20。/。，高密聚乙烯茂金属mHDPE50。/。，乙烯一丙 烯酸改性聚合物EAA27%， 1.2抗静电剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)， 1.8% 低分子聚乙烯等原料放入高速混合机进行混料。
2、 将混合均匀的原料投入双螺杆挤出机，使非极性的聚烯烃树脂和带有多 种官能团的乙烯一丙烯酸改性聚合物进行接枝改性后挤出造粒成改性母料，该 母料具有一定的极性，因此提高了纸张的吸墨性，使材料有了较好的印刷性能。
3、 称取80%改性母料，加入20%的活化超细无机粉体，混合后作为第一层 和第三层的原料，投入第一挤出机和第三挤出机。
4、 称取15。/。高密度聚乙烯HDPE，加入81%的活化超细无机粉体材料，加 入4%的马来酸酐进行共混造粒，作为第二层原料，投入第二挤出机。
5、 采用第一挤出机、第二挤出机、第三挤出机进行三层复合共挤出工艺， 挤出后通过梯形机头成型为片材。再经过由多辊组成的基材成型装置进行成型， 成型装置配有凤刀和辊恒温冷却系统，自动升降，辊距根据产品要求设定自动 调节。
6、 采用多辊拉伸装置，多点拉伸技术进行拉伸，多点拉伸可确保产品横向 收縮率低，纵向拉伸可根据产品性能要求选择拉伸倍数，拉伸装置由20多只由 加热辊筒组成，采用双级变频电机传动。
7、 拉伸后经热定型装置处理后，具有产品尺寸稳定性好，表面光洁度和印 刷性能好等特点。
8、 拉伸后的聚烯烃纸经过通有冷水的两联辊进行冷却。冷却后再经电晕处 理机进行电晕处理，电晕处理后可提高制品的表面张力改善印刷性能。
9、 最后纸张通过牵引机进行牵引、巻曲后出来不含植物纤维的聚烯烃纸张
广叩o
图1是本发明的一种实施例的结构示意图。图2是制备不含有机纤维的改性聚烯烃纸的一种实施例的工艺流程图。
具体实施例方式
实施例一
一种不含植物纤维改性聚烯烃纸，由第一基体层1、第二基体层2和第三基 体层3复合构成。
第一基体层1和第三基体层3是分别由乙烯——丙烯酸改性共聚物 EAA30。/。、茂金属高密度密聚乙烯48。/。、粒度为5000目的活化超细无机粉体20% 和助剂为抗静电剂十二烷基二甲基甜菜碱2%制备成。
在第一基体层1和第三基体层3中间的第二基体层2是由粒度为3500目的 活化超细无机粉体60%，马来酸酑5%、高密度聚乙烯33制备成，且第一基体 层1，第二基体层2和第三基体层3复合成一整体结构。第一基体层1和第3基 体层3分别占纸总重量的8%，第二基体层2占纸总重量的84%。
实施例二
一种不含植物纤维改性聚烯烃纸，是由第一基体层1、第二基体层2和第三 基体层3复合成一整体构成。
第一基体层1和第三基体层3分别由乙烯——丙烯酸改性共聚物EAA20%， 茂金属高密度聚乙烯59%、 3000~5000目的活化超精细无机粉体20%和助剂为 抗静电剂十二烷基二甲基甜菜碱1%制备成。
第二基体层2是由粒度为1000—1500目的活化超细无机粉体，即滑石粉 70%、马来酸酐5%和高密度聚乙烯25%制备成。上述百分比为重量百分比。第 一和第三基体层分别占纸总重量的10%，第二基体层占纸总重量的80%。
实施例三
一种不含植物纤维改性聚烯烃纸，是由第一基体层1、第二基体层2和第三 基体层3复合成一整体构成。
第一基体层1和第三基体层3分别由乙烯——丙烯酸改性共聚物EAA 25%, 茂金属高密度聚乙烯mHDPE 49.5%、粒度为3000—5000目的超细无机体滑石 粉23%和助剂为铝酸酯2.5%制备成。
第二基体层2是由粒度为1000—1500目的超细无机体滑石粉70%、马醚酸 4%、高密度聚乙烯24%和助剂为低分子聚乙烯2%制备成。
上述百分比为重量百分比。第一基体层1和第三基体层3分别占纸总重量 的9%，第二基体层占纸总重量的82%。
权利要求
1、一种不含植物纤维改性聚烯烃纸，是由不含植物纤维基体层(1)、不含植物纤维基体层(2)和不含植物纤维基体层(3)复合成一整体构成，不含植物纤维基体层(2)位于不含植物纤维基体层(1)和(3)之间，其特征在于不含植物纤维基体层(1)和植物纤维基体层(3)分别由乙稀-丙烯酸改性共聚物EAA 20—30％、茂金属高密度聚乙烯mHDPE 45—60％、活化超细无机粉体20—25％制备成；不含植物纤维基体层(2)是由活化超细无机粉体60—90％、马来酸酐2—5％、高密度聚乙烯8—35％制备成，上述百分比为重量百分比，活化超细无机粉体粒度为1000—5000目。
2、 根据权利要求1所述的一种不含植物纤维改性聚烯烃纸，其特征在于所述的不含植物纤维基体层(1)和(3)分别占纸总重量的8—10%;不含植物纤维基体层(2)纸总重量的80—84%。
3、 根据权利要求1所述的一种不含植物纤维改性聚烯烃纸，其特征在于根据应用需要加入助剂，助剂选用润滑剂、偶合剂或抗静电剂其中包括铝酸酯F-2型好，铝酸酯F-1其分子式为(C3H70)XAL(OCORl)m(OCOR2)n(OAB)y,抗静电剂是十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)，用量在1.2%润滑剂为低分子聚乙烯，其分子式为-(CH2 — CH2)-用量为1-2%、硬脂酸，所述基体层填加的注剂分别占对应基体层重量的0_3%。
4、 根据权利要求1所述的一种不含植物纤维改性聚烯烃纸，其特征在于所述的活化超细无机粉体，为粉煤灰、粘土、陶土、重钙、轻钙、滑石粉、珍珠岩粉、镁砂粉或硅石粉等中的一种或几种，粒度为1000—5000目。
全文摘要
一种不含植物纤维改性聚烯烃纸，是由不含植物纤维基体层1、不含植物纤维基体层2和不含植物纤维基体层3复合成一整体构成，基体层1和3分别由乙稀-丙烯酸改性共聚物EAA 20-30％、茂金属高密度聚乙烯mHDPE 45-60％、活化超细无机粉体20-25％制备成，基体层2是由活化超细无机粉体60-90％、马来酸酐2-5％、高密度聚乙烯8-35％制备成。主要优点是吸墨性好，柔软。因此不仅可用作工业用纸、包装用纸、家庭用纸，而且可作文化用纸，扩大了使用范围。具有较高的折叠性、刚性、纵向和横向撕裂强度均好于植物纤维纸、表面展平性好、具有良好的书写性、清晰的印刷性能，节省油墨。生产工艺简单，保护森林资源，节能节水，减少有机氯化物和有害气体的排放，无废弃物，保护环境。
文档编号B32B27/08GK101462387SQ2008101909
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年12月31日
发明者旭 宋, 李玉荣, 佳 陈 申请人:旭 宋