生物鈣基多功能紙研究

劉佳佳　劉韌

摘 要

目前合成紙主要采用碳酸鈣、聚乙烯等原材料制作，能耗較高，功能單一，無法滿足人們對于紙張的高要求，進一步探索紙張的制作，采用“環(huán)保、節(jié)能、特殊功能”的理念、利用濕法相轉(zhuǎn)化膜技術(shù)生產(chǎn)生物鈣基多功能紙。本文從研究背景、意義和原理等方面介紹了生物鈣基多功能紙的制作過程，為紙張的制作研究提供了新思路。

關(guān)鍵詞

生物鈣基;多功能;制作;發(fā)展

中圖分類號： F426.83 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.005

1 引言

1.1 研究背景

合成紙常采用聚乙烯、聚丙烯等高分子材料，這些高分子材料需在高溫下才能反應(yīng)，能耗高且功能較單一，無法滿足人們的需求。隨著全球環(huán)保意識的加強，普通纖維紙造成大量污染，加快了合成紙的發(fā)展，新的合成紙品種不斷出現(xiàn)， 擴大了合成紙的應(yīng)用范圍[1]。兩會曾提出第二代紙張“合成紙”——石頭紙，主要利用碳酸鈣為原材料，木材使用量為零，“廢水、廢氣、廢渣”排放量極低，好評如潮，并且指出未來合成紙“石頭紙”的應(yīng)用范圍極其廣泛，不僅可用于垃圾袋、桌布等一次性用品，甚至可以用于印刷、裝飾和工業(yè)包裝等。

1.2 研究意義

生物鈣基多功能紙結(jié)合目前造紙技術(shù)，充分考慮“環(huán)保、節(jié)能、特殊功能”的理念，利用濕法技術(shù)，適應(yīng)了紙張發(fā)展多功能化、綠色化和環(huán)?；陌l(fā)展需求，具有經(jīng)濟、環(huán)保等十分顯著的效益。生物鈣基多功能紙在生產(chǎn)過程中只需要中、小型設(shè)備對其進行加工即可，操作方便;其不僅能夠較好地書寫和印刷，同時在廢水處理等方面進行使用，功能顯著，利用率高，具有十分顯著的應(yīng)用前景。

2 生物鈣基多功能紙的制作原理

由于紙張的吸墨性體現(xiàn)紙張對油墨的吸收能力，該性能取決于紙漿造紙工藝等很多因素[2]，觀察到市面上很多雞蛋殼上都印有生產(chǎn)日期等標(biāo)識且不容易被擦去，借鑒此現(xiàn)象和原理，采用雞蛋殼研磨為粉狀后，用此雞蛋粉作為吸墨的材料設(shè)計出一種特殊紙，后在研究過程中發(fā)現(xiàn)將貝殼制成貝殼粉后具有同樣的效果，因此以此作為原材料，生物鈣基多功能紙由此產(chǎn)生。

生物鈣基多功能紙的制作材料見表1。

表1 生物鈣基多功能紙的制作材料

以聚乙烯、聚丙烯等高分子材料為原材料的合成紙需要在高溫達到180℃時才能發(fā)生反應(yīng)，耗能大，不環(huán)保;生物鈣基多功能紙則在80℃左右則可反應(yīng)，多功能紙研制過程如下：第一，選取適量的雞蛋或貝殼，清洗干凈后置于干燥箱中干燥后，取出干燥后的雞蛋或貝殼用研磨機將其磨成粉狀固體混合物;第二，將粉狀固體混合物（第一步中的產(chǎn)物）中的殼膜去除，得到含有蛋殼粉或貝殼粉的粗制粉狀物質(zhì);第三，將蛋殼粉或貝殼粉和聚氨酯得到的高分子溶液按照一定的比例混合，高速分散后得到固液混合物，靜置一段時間后去泡;第四，通過濕法相轉(zhuǎn)化膜方法，然后將固液混合物固化后置于干燥箱干燥;第五，待完全干燥后進行表面處理，按照需求將膜裁剪，得到生物鈣基多功能紙。

3 生物鈣基多功能紙的優(yōu)點

聚氨酯（PU）材料由于具有優(yōu)良的耐磨、抗撕裂、抗曲撓性能，廣泛應(yīng)用于橡膠、皮革、膠粘劑及涂料等方面[3]。雖然目前合成紙的使用較傳統(tǒng)植物造紙的較低，但是隨著科技的不斷發(fā)展，合成紙不斷更新?lián)Q代，進行創(chuàng)新，必然成為科學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物。

生物鈣基多功能紙利用“環(huán)保、節(jié)能、特殊功能”3E理念（見圖1），具有四個優(yōu)點：

第一，具有選材合理性。因為生物所研磨成粉狀物質(zhì)和聚氨酯材料具有可再生的性質(zhì)，與以往的難降解形成鮮明的對比，將這些作為碳酸鈣的代替品，減少了對于大自然的污染，具有良好的可降解性。

第二，技術(shù)耗能低。使用以聚乙烯、聚丙烯等高分子材料為原材料的合成紙在180℃時才能發(fā)生反應(yīng)，生物鈣基多功能紙利用干燥、研磨、濕法相轉(zhuǎn)化膜技術(shù)等在制作過程中只需到達到80℃即可發(fā)生反應(yīng)，能耗降低。

第三，價格低。由于在生產(chǎn)過程中沒有使用大型設(shè)備，降低了生產(chǎn)成本，且雞蛋殼、貝殼在日常生活中較為尋常，所以大大降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

第四，保護環(huán)境。高分子材料無毒無害無污染，并且在使用后可回收循環(huán)再使用，相比聚乙烯等為原材料而言，更加環(huán)保。

圖1 3E理念

4 生物鈣基多功能紙的功能

合成紙，作為具備印刷性和加工性及白度和不透明性等紙的基本特性，又兼有合成樹脂優(yōu)良的耐斷裂性和耐水性等的合成樹脂，廣泛使用[4]，生物鈣基多功能紙也同時具有以下功能。第一，書寫和印刷功能。書寫和印刷是紙的基本功能，同時也是紙張檢測的重要性能指標(biāo)，在對生物鈣基多功能紙和一般傳統(tǒng)紙相比較書寫更加流利、墨跡更加清晰，打印后墨跡也較清晰，符合打印的要求。第二，防水功能。生物鈣基多功能紙中含有降解性聚氨酯材料，具有較強的防水功能，所以生物鈣基紙也具有較好的防水功能，且紙上的墨跡不易褪去。第三，載體功能。生物鈣基所制成的生物鈣粉本身就具有良好的吸附能力，同時可以用于部分醫(yī)藥用品的載體。

5 結(jié)束語

2018年特種紙和紙板的生產(chǎn)量為320萬噸，消費量261萬噸，同時2009-2018年的生產(chǎn)量復(fù)合增長率為8.78%。在全國紙和紙板紙產(chǎn)量中發(fā)現(xiàn)，特種紙和紙板的生產(chǎn)量在逐年提升，所以生物鈣基多功能紙在經(jīng)過一定的推廣之后一定會被認(rèn)可并使用。生物鈣基多功能紙致力于新型合成紙的研發(fā)，在這過程中，對于技術(shù)和市場的風(fēng)險是我們不容忽視的問題，我們應(yīng)該不斷提高的技術(shù)能力，做出讓消費者滿意的產(chǎn)品。目前中國的生活用紙的正是發(fā)展的時期，多功能紙的不斷研發(fā)和發(fā)展就是在推動經(jīng)濟的發(fā)展和合成紙?zhí)胤N紙的市場，同時在強大的競爭背景下，我們應(yīng)該未雨綢繆，提前制定出各種突發(fā)情況的方法，并不斷完善銷售策略，同時加大生物鈣基多功能紙的宣傳，讓更多的人了解多功能紙，讓大家不斷信任并選擇生物鈣基多功能紙！

參考文獻

[1]劉鵬，王志杰，陳永常.合成紙簡述[J].黑龍江造紙，2009，37（03）：44-46.

[2]陳航航.紙張平滑度和吸墨性對印刷品質(zhì)量的影響[J].印刷質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化，2008（05）：22-26.

[3]周曉謙，王陽，杜鵑，鄭國闊，魯云婷.聚氨酯無機雜化材料研究進展及應(yīng)用前景[J].化工新型材料，2011，39（08）：4-6+77.

[4]王德誠.聚酯系合成紙新產(chǎn)品——向食品、日用品的外裝商標(biāo)用途展開[J].聚酯工業(yè)，2016，29（01）：9.