一种石头纸基材母粒、石头纸及石头纸的制备方法与流程

1.本发明涉及石头造纸技术领域，尤其是一种石头纸基材母粒、石头纸及石头纸的制备方法。


背景技术：

2.石头纸又称为复合纸，以碳酸钙为主要原料，添加高分子树脂、助剂经过混合、密炼、造粒，然后经过压延、拉伸等技术制成。
3.在石头纸的制造过程不需要加水、不排放废气等，对环境无污染，由于传统造纸，且其成本低，符合国家提出的低碳、绿色环保的理念。
4.目前，石头纸技术不断提升，产品性能不断提高。由于石头纸具有纸张和塑料的双重特性，且成本低、强度好、可防水防潮，因此具有广泛的使用场合，例如在包装、印刷、电子即生物制药等领域均具有广泛的应用价值。
5.现有的石头纸制造方法多种多样，基本上通过在碳酸钙粉末中添加各种功能助剂形成母粒后经过不同造纸机器生产出石头纸。现有的石头纸母粒多是基于碳酸钙并辅以高分子助剂形成，在制粒时与树脂等高分子相容性不高，造成石头纸的性能不佳。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术的不足，本发明提出一种石头纸基材母粒、石头纸及石头纸的制备方法，目的在于解决现有石头纸组分复杂、相容性较低进而影响石头纸性能的问题。
7.为了解决上述的技术问题，本发明提出的基本技术方案之一为：
8.一方面提出一种石头纸基材母粒，按照重量份数计，含量如下：
9.纳米碳酸钙
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65份～85份；
10.二氧化硅
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15份～35份；
11.其中，所述纳米碳酸钙和二氧化硅为目数介于1050目至1500目之间的粉末。
12.进一步的，还包括有1-5份食品级色母。
13.进一步的，该石头纸基材母粒采用如下步骤制备：
14.步骤s1，将矿石投入破碎机进行初步破碎；
15.步骤s2，将初步破碎后的矿石投入重力筛选机中进行筛选，选取得到碳酸钙矿石颗粒和二氧化硅矿石颗粒；
16.步骤s3，将碳酸钙矿石颗粒和二氧化硅矿石颗粒分别投入至去污设备实现杂质清除；
17.步骤s4，将除杂质后的碳酸钙颗粒和二氧化硅颗粒分别投入不同的研磨机分别得到目数介于1050目至1500目之间的纳米碳酸钙粉末和二氧化硅粉末；
18.步骤s5，称量70份～80份的纳米碳酸钙和20份～30份的二氧化硅一并投入至高速搅拌机中进行充分搅拌得到混合物，搅拌时温度控制在80-120℃之间，并在转速为800-1200r之间搅拌40分钟至60分钟；
19.步骤s6，将混合物投入密炼设备进行无水密炼，密炼温控介于80-120摄氏度，密炼时间介于20-40分钟之间；
20.步骤s7，将密炼后的混合物投入造粒机挤出所述石头纸基材母粒。
21.进一步的，所述矿石为石灰岩、方解石、白云石、花岗岩、煤矸石、尾矿渣中的一种或几种。
22.进一步的，按照重量份数计组分如下：
23.纳米碳酸钙70份和二氧化硅30份；
24.或纳米碳酸钙80份和二氧化硅20份。
25.另外，本发明还提出一种石头纸，按照重量份数计，包括如下组分：
26.石头纸基材母料70份～80份；
27.树脂
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10份～15份；
28.助剂
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1份～5份；
29.其中，所述石头纸基材母粒为上述任意所述的一种石头纸基材母粒。
30.进一步的，所述树脂为聚乙烯或聚丙烯。
31.进一步的，该石头纸按照重量份数计包括如下组分：
32.石头纸基材母料
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80份；
33.树脂
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15份；
34.助剂
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5份。
35.最后，本发明还提出一种石头纸的制备方法，包括如下步骤：
36.(1)、将70份～80份的石头纸基材母料和1份～5份的助剂投入到高速混合机进行混合处理；
37.(2)、将10份～15份的树脂投入至(1)中的高速混合机搅拌均匀，得到包覆混合母粒；
38.(3)、将包覆混合母粒投入流延拉伸机中产出石头纸。
39.进一步的，还包括石头纸表面改性处理步骤，该步骤具体为在所述石头纸表面覆盖改性层，该改性层包括重量比为5:1的二氧化硅颜料和胶黏剂。
40.本发明的有益效果是：
41.本发明的技术方案提出了一种石头纸基材母粒、石头纸及石头纸的制备方法，所述石头纸基材母粒，按照重量份数计包括目数介于1050目至1500目之间的65份～85份纳米碳酸钙和15份～35份二氧化硅。具体制备石头纸时，先将70份～80份的石头纸基材母料和1份～5份的助剂投入到高速混合机进行混合处理，然后将10份～15份的树脂投入至高速混合机搅拌均匀，得到包覆混合母粒；最后将包覆混合母粒投入流延拉伸机中产出石头纸。本技术方案中，作为石头纸的原料母粒加入二氧化硅粉末，使得具有足够的表面积和空隙，能够有利于喷涂、打印等液体的流动，提高石头纸的使用性能，且有利于机械性能的提升。同时本发明的母粒和石头纸的组分简单，有利于简化制备工艺。本发明的石头纸可用于建筑材料、文具类、隔热材料等，例如书写、瓦楞纸、隔膜纸、商标纸等。
具体实施方式
42.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例
仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.本发明的技术方案提出了一方面提出一种石头纸基材母粒，按照重量份数计，包括65份～85份纳米碳酸钙和15份～35份二氧化硅；其中，所述纳米碳酸钙和二氧化硅为目数介于1050目至1500目之间的粉末。
44.相比于传统的石头纸母粒，本发明的石头纸基材母粒含有大量的目数介于1050目至1500目之间的二氧化硅，使得具有制成后的石头纸具有足够的表面积和空隙，能够有利于喷涂、打印等液体的流动，提高石头纸的使用性能，且有利于机械性能的提升。
45.另外为了制备不同颜色的母粒进而生产具有不同颜色的石头纸，在一些实施例还包括有1-5份食品级色母。即本发明的石头纸基材母粒除了含有纳米碳酸钙和二氧化硅之外还含有食品级色母，以此满足不同的颜色要求。
46.具体的，本发明中该石头纸基材母粒采用如下步骤制备：
47.步骤s1，将矿石投入破碎机进行初步破碎；所述矿石为石灰岩、方解石、白云石、花岗岩、煤矸石、尾矿渣中的一种或几种。即可以采用不同的矿石进行粉碎，得到需要的原始物料。具体进行初步破碎的时候通常采用破碎机来实现，例如是颚式破碎机、旋回式破碎机等。具体可以根据实际的矿石类型进行选定。经过初步破碎后的矿石得到特定尺寸需求的矿石颗粒。
48.步骤s2，将初步破碎后的矿石投入重力筛选机中进行筛选，选取得到碳酸钙矿石颗粒和二氧化硅矿石颗粒。即在本步骤中，将破碎后的矿石通过重力筛选机得到所需的矿石。本实施例中筛选得到碳酸钙矿石颗粒和二氧化硅矿石颗粒。
49.步骤s3，将碳酸钙矿石颗粒和二氧化硅矿石颗粒分别投入至去污设备实现杂质清除。本步骤旨在将对应矿石颗粒中的杂质去除。具体可以采用水洗等方法进行。实际去污时可采用现有技术中任意合适的现有方法实现。
50.步骤s4，将除杂质后的碳酸钙颗粒和二氧化硅颗粒分别投入不同的研磨机分别得到目数介于1050目至1500目之间的纳米碳酸钙粉末和二氧化硅粉末。本步骤的目的在于将碳酸钙和二氧化硅细化，方便加工，增加表面积，提高间隙率，增强强度，满足使用。其中，优选的，目数采用1250目。
51.步骤s5，称量65份～85份的纳米碳酸钙和15份～35份的二氧化硅一并投入至高速搅拌机中进行充分搅拌得到混合物，搅拌时温度控制在80-120℃之间，并在转速为800-1200r之间搅拌40分钟至60分钟。本步骤重在实现二氧化硅和纳米碳酸钙的充分混合，保证分散均匀。
52.步骤s6，将混合物投入密炼设备进行无水密炼，密炼温控介于80-120摄氏度，密炼时间介于20-40分钟之间。本步骤主要目的在于使得纳米碳酸钙和二氧化硅充分融合在一起。
53.步骤s7，将密炼后的混合物投入造粒机挤出所述石头纸基材母粒。本步骤通过造粒机实现拉伸、裁切实现造粒。具体应用中，根据实际需求，采用不同类型的造粒机。
54.本方案的石头纸母粒主要包括纳米碳酸钙和二氧化硅，较之传统的石头纸母粒，本实施例含有15至35份的二氧化硅，二氧化硅与纳米碳酸钙的比重大致介于17.6％至
53.8％之间，含量较高。本实施例的石头纸母粒制备的石头纸具有足够的间隙，便于书写，且足有足够的机械强度，且易降解，对环境友好。同时该石头纸母粒可以制备成多种不同的纸张，例如用作纸箱用纸、商标纸、喷绘纸、宣纸等；也可在添加一些常用添加剂情况下被制备成建筑材料用纸、文具类用纸、绝缘材料用纸、隔热用纸等。
55.优选的，在本技术方案中，按照重量份数计组分可以是纳米碳酸钙70份和二氧化硅30份；或纳米碳酸钙80份和二氧化硅20份。该两种实施例得到的石头纸母粒可以作为通用型的母粒，可以用于制备多种类型纸的原料。
56.另外，本发明还提出一种石头纸，按照重量份数计，包括石头纸基材母料70份～80份；树脂10份～15份；助剂1份～5份；其中，所述石头纸基材母粒为上述任意所述的一种石头纸基材母粒。所述树脂为聚乙烯或聚丙烯。所述助剂可以是胶黏剂。具体助剂可以根据不同的纸张使用用途选定。
57.在一个具体的实施例中，石头纸按照重量份数计包括如下组分：石头纸基材母料80份、树脂15份、助剂5份。
58.最后本发明还提出一种石头纸的制备方法，包括如下步骤：
59.(1)、将70份～80份的石头纸基材母料和1份～5份的助剂投入到高速混合机进行混合处理；
60.(2)、将10份～15份的树脂投入至(1)中的高速混合机搅拌均匀，得到包覆混合母粒；
61.(3)、将包覆混合母粒投入流延拉伸机中产出石头纸。
62.上述方法得到的石头纸形成包覆型结构，即石头纸基材母粒在经过与助剂的充分混合后，在石头纸基材母粒外表面形成助剂层结构，之后再与树脂混合，使得石头纸基材母粒与树脂结合紧密，即通过助剂使得石头纸基材母料和树脂能够紧密结合在一起。本方法得到的石头纸基材母粒为包覆型层结构，最里面为石头纸基材母粒，中间层为助剂，最外层为树脂。通过该种方法得到的石头纸母粒能够强化界面相容性问题，强化了界面相容性。
63.另外通过该方法能够分别添加不同的功能性助剂，起到阻燃、防老化、易降解等目的。例如加入二氧化钛、硫酸钡、氢氧化铝等，以达到不同的作用。
64.通过上述方法得到的石头纸还可以进行石头纸表面改性步骤，具体该步骤具体为在所述石头纸表面覆盖改性层，该改性层包括重量比为5:1的二氧化硅颜料和胶黏剂。通过该方法得到的石头纸具有足够的平滑度。
65.其中，所述胶黏剂可以是聚乙烯醇，如pva-1799。所述二氧化硅可以是沉淀二氧化硅和胶体二氧化硅中的一种或两种。当采用两种组分时，沉淀二氧化硅和胶体二氧化硅的比值可以是7:3或6:4。
66.实施例1：
67.石头纸基材母料的组分按重量份数计为：纳米碳酸钙70份，二氧化硅30份。
68.石头纸的组分按照重量份数计为：石头纸基材木料70份、树脂15份、助剂5份。
69.将70份的石头纸基材母料和5份的助剂投入到高速混合机进行混合处理；然后将10份～15份的树脂投入至中的高速混合机搅拌均匀，得到包覆混合母粒；最后将包覆混合母粒投入流延拉伸机中产出厚度为3mm的白色的石头纸。
70.经过检测，得到以下检测数据：
71.1、根据fda 21cfr 177.1520，烯烃类聚合物检测结果如下：
[0072][0073]
2、对各种有害元素、有害成分进行检测，具体检测结果如下：
[0074]
2.1检测依据：
[0075][0076]
2.2检测结果
[0077]
备注：对于检测铅、镉、汞的样品已完全溶解。
[0078]-n.d＝未检出(晓宇方法检出限)
[0079]-mg/kg＝ppm＝百万分之一
[0080]
测试项目结果方法检出限铅(pb)n.d.2mg/kg镉(cd)n.d.2mg/kg汞(hg)n.d.2mg/kg六价铬(cr(vi))n.d.8mg/kg
[0081]
[0082][0083][0084]
3、力学性能检测结果如下：
[0085][0086]
根据检测，本实施例制备得到的石头纸的有害物质远远小于标准值，能够满足被用于食用领域的要求；且其机械力学性能较之传统纸张更好。
[0087]
另外，经过采用5:1的二氧化硅颜料和胶黏剂进行涂布后得到的石头纸具有足够的平滑度。其中，二氧化硅包括沉淀二氧化硅和胶体二氧化硅，其比值可以是7:3；胶黏剂为pva-1799。根据测试，经过采用本实施例涂布的石头纸具有优异的平滑度。主要得益于表面改性层中二氧化硅的合理配比，同时也由于石头纸本身采用纳米碳酸钙和二氧化硅的合理配比组分使得具有平整的表面。
[0088]
具体测试数据如下：
[0089]
涂料配方白度(％)平滑度(s)光泽度(60
°
)
实施例1(不涂布)81.21822.7实施例1(经过涂布)82.011562.9得力128g/m2彩喷纸90.54392.6
[0090]
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。