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“環保、節能、特殊功能”的理念、利用濕法相轉化膜技術生產生物鈣基多功能紙。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。

關鍵詞

生物鈣基;多功能;制作;發展

中圖分類號： F426.83 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： 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，能耗高且功能較單一，無法滿足人們的需求。隨著全球環保意識的加強，普通纖維紙造成大量污染，加快了合成紙的發展，新的合成紙品種不斷出現， 擴大了合成紙的應用范圍[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、裝飾和工業包裝等。

1.2 研究意義

生物鈣基多功能紙結合目前造紙技術，充分考慮“環保、節能、特殊功能”的理念，利用濕法技術，適應了紙張發展多功能化、綠色化和環保化的發展需求，具有經濟、環保等十分顯著的效益。生物鈣基多功能紙在生產過程中只需要中、小型設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日期等標識且不容易被擦去，借鑒此現象和原理，采用雞蛋殼研磨為粉狀后，用此雞蛋粉作為吸墨的材料設計出一種特殊紙，后在研究過程中發現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℃時才能發生反應，耗能大，不環保;生物鈣基多功能紙則在80℃左右則可反應，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;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點

聚氨酯（PU）材料由于具有優良的耐磨、抗撕裂、抗曲撓性能，廣泛應用于橡膠、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植物造紙的較低，但是隨著科技的不斷發展，合成紙不斷更新換代，進行創新，必然成為科學發展的產物。

生物鈣基多功能紙利用“環保、節能、特殊功能”3E理念（見圖1），具有四個優點：

第一，具有選材合理性。因為生物所研磨成粉狀物質和聚氨酯材料具有可再生的性質，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℃時才能發生反應，生物鈣基多功能紙利用干燥、研磨、濕法相轉化膜技術等在制作過程中只需到達到80℃即可發生反應，能耗降低。

第三，價格低。由于在生產過程中沒有使用大型設備，降低了生產成本，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成本，提高了生產效率。

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

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，在對生物鈣基多功能紙和一般傳統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藥用品的載體。

5 結束語

2018年特種紙和紙板的生產量為320萬噸，消費量261萬噸，同時2009-2018年的生產量復合增長率為8.78%。在全國紙和紙板紙產量中發現，特種紙和紙板的生產量在逐年提升，所以生物鈣基多功能紙在經過一定的推廣之后一定會被認可并使用。生物鈣基多功能紙致力于新型合成紙的研發，在這過程中，對于技術和市場的風險是我們不容忽視的問題，我們應該不斷提高的技術能力，做出讓消費者滿意的產品。目前中國的生活用紙的正是發展的時期，多功能紙的不斷研發和發展就是在推動經濟的發展和合成紙特種紙的市場，同時在強大的競爭背景下，我們應該未雨綢繆，提前制定出各種突發情況的方法，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量的影響[J].印刷質量與標準化，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.聚酯系合成紙新產品——向食品、日用品的外裝商標用途展開[J].聚酯工業，2016，29（01）：9.