一種新型無(wú)水硫酸鈣合成紙及其生產(chǎn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種新型無(wú)水硫酸鈣合成紙及其生產(chǎn)方法，合成紙的組成包括聚烯烴共混物20～50ｗｔ％、無(wú)水硫酸鈣微粉40～60ｗｔ％、各種助劑3～10ｗｔ％，經(jīng)過(guò)配料、混料、在線密煉、擠出造粒、開(kāi)煉至流延機(jī)生產(chǎn)出無(wú)水硫酸鈣合成紙；充分利用工業(yè)副產(chǎn)石膏，變廢為寶，利于環(huán)境保護(hù)；增加一種紙品種，減少木纖維、天然滑石、高嶺土的資源的消耗，保護(hù)生態(tài)、環(huán)境；造紙成本低、產(chǎn)值高經(jīng)濟(jì)效益極好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種新型無(wú)水硫酸鈣合成紙及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機(jī)和無(wú)機(jī)復(fù)合材料生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及有機(jī)-無(wú)機(jī)合成紙制備技術(shù)，尤其涉及一種新型無(wú)水硫酸鈣合成紙及其生產(chǎn)方法。
技術(shù)背景
[0002]造紙工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活息息相關(guān)，是國(guó)際公認(rèn)的“永不衰竭”的工業(yè)。造紙又是中國(guó)的四大發(fā)明之一，是國(guó)人的自豪。但在改革開(kāi)放三十多年的今天，不得不面對(duì)這樣一個(gè)尷尬的現(xiàn)實(shí):傳統(tǒng)造紙業(yè)一直背負(fù)著“嚴(yán)重污染環(huán)境”的惡名。
[0003]隨著全球環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，人類(lèi)意識(shí)到不斷砍伐森林，將造成生態(tài)嚴(yán)重的破壞，因而開(kāi)發(fā)出了全新的合成紙。這種紙不用木材和植物纖維，100%沒(méi)有污染。合成紙具有傳統(tǒng)紙的一般性質(zhì)，又有傳統(tǒng)紙不可比擬的物理性能和高抗張強(qiáng)度、高撕裂度、高耐破度、高透氣性、優(yōu)良的印刷性能等，正日益受到人們的重視并開(kāi)始在各行各業(yè)使用，是造紙工業(yè)的一大革命。合成紙?jiān)趪?guó)際上已有四十年的發(fā)展史，主要在美國(guó)、日本、加拿大等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)合成紙起步較晚，市場(chǎng)開(kāi)拓不足，技術(shù)仍有待進(jìn)一步完善。
[0004]合成紙的主要原料是合成樹(shù)脂，通常采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等一般價(jià)格便宜的樹(shù)脂。輔助原料包括填充料、顏料和其他添加劑。合成紙用的無(wú)機(jī)填充料有碳酸鈣、硫酸鋇、粘土、滑石、二氧化鈦、硅酸、硅藻土等。為使合成紙具有〃紙的性質(zhì)〃，即在白度，不透明性、印刷適應(yīng)性和書(shū)寫(xiě)性等方面達(dá)到要求，這對(duì)無(wú)機(jī)物填料的白度、粒徑、折射率、遮光能力、穩(wěn)定性等指標(biāo)都很重要，同時(shí)還要考慮價(jià)格因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為合成紙?zhí)峁┮环N優(yōu)質(zhì)的低成本的來(lái)源廣的無(wú)機(jī)填充材料-無(wú)水硫酸鈣。無(wú)水硫酸鈣是由天然的雪花石膏、纖維石膏和硝基化學(xué)石膏經(jīng)400°~600°C煅燒成的無(wú)水硫酸鈣，顆粒粒徑I~25 μ m，白度在85%以上，遮光能力強(qiáng)，性能穩(wěn)定，資源豐富，價(jià)格低廉。目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)合成紙的專(zhuān)利和生產(chǎn)中均未發(fā)現(xiàn)使用無(wú)水硫酸鈣的報(bào)道。
[0006]本發(fā)明的另一目的是選擇適合本發(fā)明的添加劑，有機(jī)合成材料選用聚烯烴共混物，無(wú)機(jī)填充材料選用無(wú)水硫酸鈣，這兩種材料沒(méi)有相容性，其兩者界面的粘連性好壞就決定了合成紙性能的好壞。
[0007]新型改性的TAS-2A分散潤(rùn)滑劑系在乙撐雙脂肪酸酰胺的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，引入極性基團(tuán)，亦可稱(chēng)之謂錨固基團(tuán)，該基團(tuán)對(duì)填料無(wú)水硫酸鈣顆粒有較牢固的結(jié)合性。主鏈分子是溶劑化鏈段親油基團(tuán)，與聚烯烴共混物有一定的相溶性，與偶聯(lián)劑配合使用時(shí)，則TAS-2A在材料顆粒、偶聯(lián)劑與基體合成樹(shù)脂之間形成相溶劑層，可以在無(wú)水硫酸鈣顆粒表面形成一定的保護(hù)層，當(dāng)含有分散基團(tuán)的填料顆粒因范德華力相互作用時(shí)，由于吸附層間的空間障礙，而使顆粒相互排斥，從而實(shí)現(xiàn)填料顆粒在樹(shù)脂中的穩(wěn)定分散。TAS-2A為有規(guī)共聚物，其結(jié)構(gòu)如錨固基團(tuán)處于中央的BAB型嵌段共聚物，錨固基團(tuán)處于分散劑分子鏈的同一側(cè)，吸附形狀類(lèi)似于尾形吸附，對(duì)于空間阻的影響較大，避免了架橋絮凝，起到良好的分散劑作用。經(jīng)過(guò)加入TAS-2A的合成樹(shù)脂的熔體指數(shù)大大提高，因此又是良好的潤(rùn)滑劑。
[0008]本發(fā)明選擇了另一個(gè)適合本發(fā)明的添加劑:(A-172)硅烷偶聯(lián)劑，該偶聯(lián)劑為乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷，是一種雙功能分子硅烷，具有乙烯基有機(jī)反應(yīng)基團(tuán)和2-甲氧基、乙氧基無(wú)機(jī)反應(yīng)性基團(tuán)，提高了無(wú)機(jī)填充料和有機(jī)合成樹(shù)脂的相容性，分散性也更好，機(jī)械強(qiáng)度也有較大提高。
[0009]本發(fā)明的生產(chǎn)方法選擇了流延法(機(jī))成膜工藝，其他壓延法、吹膜法、雙向拉伸法也可以選擇，其合成紙母料粒制備方法基本一樣，但成膜設(shè)備不同。
[0010]本發(fā)明采用薄膜合成紙的內(nèi)部紙狀法來(lái)生產(chǎn)，表面沒(méi)有處理工藝，所以對(duì)母粒質(zhì)量要求較嚴(yán)。
[0011]本發(fā)明的合成紙母粒制備流程如下:(1).合成紙組成中的所有原材料首先在80°~120°C條件下分別干燥2~3小時(shí)后備用，無(wú)水硫酸鈣在105°~120°C條件下烘干2小時(shí)，聚乙烯、聚丙烯、所用添加劑在80°~90°C條件下干燥3小時(shí)；(2).將無(wú)水硫酸鈣微粉100份和1.0~3.0%的新型潤(rùn)滑分散劑TAS-2A、1.0~3.0%的(A-172)偶聯(lián)劑在有加熱裝置的高速混料機(jī)中于80°~IOOtlC下預(yù)混3~5分鐘，使偶聯(lián)劑、分散劑充分包覆無(wú)水硫酸鈣微粒表面，在繼續(xù)攪拌升溫到120°C條件下加入3~5%的EVA樹(shù)脂和O~5%聚乙烯蠟(PEff)繼續(xù)攪拌3~5分鐘；(3).取上述混合均勻的微粉料50~70份以及20~30份聚丙烯、O~20份低密度聚乙烯和(PP+LDPE)的O~0.3%復(fù)合抗氧化劑(1010: 168=1: 2)，所有計(jì)量后的物料一起加入到雙螺桿擠出機(jī)中密煉、塑化擠出造粒，料粒冷卻干燥后即得到合成紙母料，設(shè)定擠出機(jī)組各段溫度為120°C — 140°C — 160°C — 180°C。
[0012]合成紙發(fā)展至今，主要生產(chǎn)方法有壓延法、流延法、吹膜法、雙向拉伸法等。壓延法用的擠出機(jī)，一次完成，連續(xù)進(jìn)行，效率高、質(zhì)量好，但設(shè)備價(jià)格昂貴；流延法合成紙的混料、密煉、混煉等工藝與壓延相似，只是由流延機(jī)代替壓延機(jī)，流延法的特點(diǎn)是模頭擠出速度與流延輥的旋轉(zhuǎn)存在較大的速度差，速度差不一樣，生產(chǎn)出的合成紙厚度也不一樣，在模頭擠出的彎月面和冷輥之間形成了單向拉伸，流延法可以生產(chǎn)各種不同厚度的合成紙。但合成紙內(nèi)的分子鏈分布存在單向性，因此合成紙產(chǎn)品的縱向、橫向、物理性能有較大的區(qū)別，這是流延合成紙的一大缺點(diǎn)，但紙質(zhì)剛性、韌性較好，設(shè)備價(jià)格便宜，所以本發(fā)明采用流延法。將合成紙母粒加到流延機(jī)中，進(jìn)行熔融混煉，然后將熔融的料液從T型模頭的縫口中擠出，形成薄膜，再經(jīng)冷卻、電暈處理、卷紙即為無(wú)水硫酸鈣合成紙，設(shè)定流延機(jī)組各段溫度為160°c — 180°C — 200°C — 220°C，流延法可以生產(chǎn)各種不同厚度的合成紙。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果為:1、充分利用工業(yè)副產(chǎn)石膏，變廢為寶，利于環(huán)境保護(hù)；2、增加一種紙品種，減少木纖維、天然滑石、高嶺土的資源的消耗，保護(hù)生態(tài)、環(huán)境；3、造紙成本低、產(chǎn)值高經(jīng)濟(jì)效益極好。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1
由天然的雪花石膏、纖維石膏和硝基化學(xué)石膏經(jīng)600°C煅燒成的無(wú)水硫酸鈣，顆粒粒徑I~25 μ m，稱(chēng)取600°C煅燒成的無(wú)水硫酸鈣微粉100kg、分散劑(TAS-2A ) 2kg、(A-172)偶聯(lián)劑IKG加到高速混料機(jī)中于IOOciC下預(yù)混3分鐘；攪拌機(jī)升溫到120°C時(shí)加入EVA樹(shù)脂2KG繼續(xù)攪拌4分鐘；再稱(chēng)取聚丙烯(PP) 80KG、低密度聚乙烯(LDPE) 20KG、抗氧化劑(1010)0.05KG、抗氧化劑(168)0.1KG。所有計(jì)量后的物料和高速混料機(jī)中混合料一起加入到雙螺桿擠出機(jī)中密煉、塑化擠出造粒。最后將合成紙母料加到流延機(jī)中，進(jìn)行熔融混煉，然后將熔融的料液從T型模頭的縫口中擠出，形成薄膜，再經(jīng)冷卻、電暈處理、卷紙即為無(wú)水硫酸韓合成紙。該紙白度87%、紙厚度0.1Imm,單位面積重量86.2g/m2。
[0015] 實(shí)施例2
由天然的雪花石膏、纖維石膏和硝基化學(xué)石膏經(jīng)500°C煅燒成的無(wú)水硫酸鈣，顆粒粒徑1~25 μ m，稱(chēng)取500°C煅燒成的無(wú)水硫酸鈣微粉100kg、分散劑(TAS-2A ) 1.5kg、(A-172)偶聯(lián)劑2KG加到高速混料機(jī)中于90°C下預(yù)混3分鐘；攪拌機(jī)升溫到120°C時(shí)加入EVA樹(shù)脂5KG、聚乙烯蠟(PEW) 2KG繼續(xù)攪拌3分鐘；再稱(chēng)取聚丙烯(PP) 80KG和高速混料機(jī)中混合料一起加入到雙螺桿擠出機(jī)中密煉、塑化擠出造粒。最后將合成紙母料加到流延機(jī)中，進(jìn)行熔融混煉，然后將熔融的料液從T型模頭的縫口中擠出，形成薄膜，再經(jīng)冷卻、電暈處理、卷紙即為無(wú)水硫酸鈣合成紙。該紙白度88%、紙厚度0.12mm,單位面積重量92.0g/m2。
【權(quán)利要求】
1.一種新型無(wú)水硫酸鈣合成紙，其特征在于:合成紙的組成包括聚烯烴共混物20~50w t %、無(wú)水硫酸韓微粉40~60 w t %、各種助劑3~10 w t 經(jīng)過(guò)配料、混料、在線密煉、擠出造粒、開(kāi)煉至流延機(jī)生產(chǎn)出無(wú)水硫酸鈣合成紙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述合成紙，其特征在于:合成紙組成中的聚烯烴為聚丙烯和(高、中、低密度)聚乙烯；無(wú)水硫酸鈣微粉是由天然的雪花石膏、纖維石膏和工業(yè)副產(chǎn)石膏制的，其中:硝基磷石膏、檸檬酸石膏、中和含硫酸廢水排出的脫硫石膏；經(jīng)400°~600°C煅燒成的無(wú)水硫酸鈣，顆粒粒徑I~25 μ m ;助劑中有偶聯(lián)劑、增韌劑、抗氧化劑為塑化劑和分散潤(rùn)滑劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述合成紙，其特征在于:偶聯(lián)劑為乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、硼酸酯、鋁酸酯中的一種或兩種；增韌劑為乙烯醋酸乙烯酯(EVA樹(shù)脂)；分散潤(rùn)滑劑為新型改性的乙撐雙脂肪酸酰胺TAS-2A或/和聚乙烯蠟(PEW);復(fù)合抗氧化劑為主抗氧化劑1010 (酚類(lèi))和輔抗氧化劑168 (亞磷酸酯)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述合成紙的生產(chǎn)方法為流延法成膜工藝，其步驟有；第一步、合成紙組成中的所有原材料首先在80°~120°C條件下分別干燥2~3小時(shí)后備用；第二步、將無(wú)水硫酸鈣微粉100份和1.0~3.0%的新型潤(rùn)滑分散劑TAS-2AU.0~3.0%的(A-172)偶聯(lián)劑在有加熱裝置的高摻量混料、密煉機(jī)中于80~100度下預(yù)混3~7分鐘，使偶聯(lián)劑、分散劑充分包覆無(wú)水硫酸鈣微粒表面，在繼續(xù)攪拌升溫到120°C條件下加入3~5%的EVA樹(shù)脂和O~5%聚乙烯錯(cuò)(PEW)繼續(xù)攪拌3~5分鐘；第三步、取上述混合均勻的微粉料50~70份以及20~30份聚丙烯、O~20份低密度聚乙烯和(PP+LDPE)的O~0.3%復(fù)合抗氧化劑(1010: 168=1: 2)，所有計(jì)量后的物料一起加入到雙螺桿擠出機(jī)中密煉、塑化擠出造粒 ，料粒冷卻干燥后即得到合成紙母料，設(shè)定擠出機(jī)組各段溫度為120°C — 140°C — 160°C — 180°C ;第四步、合成紙母粒經(jīng)流延機(jī)進(jìn)行熔融混煉，然后將熔融的料液從T型模頭的縫口中擠出，形成薄膜即無(wú)水硫酸鈣合成紙，設(shè)定流延機(jī)組各段溫度為160°C — 180°C — 200°C — 220°C ;流延法可以生產(chǎn)各種不同厚度的合成紙。
【文檔編號(hào)】C08L23/06GK103951888SQ201410161048
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】唐紹林, 萬(wàn)建東, 唐修仁, 丁大武, 唐永波, 謝波, 朱旭, 楊丹 申請(qǐng)人:江蘇一夫科技股份有限公司