新型石頭紙專利技術成熟及發展前景廣闊

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2021-09-22 17:30:54.000

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　　石頭紙產業的發展一直飽受爭議，一方面它的主要成分為碳酸鈣、二氧化鈦、滑石粉組成的混合物，這些無機礦物粉體來源廣泛，可循環利用，擺脫了紙張對木材資源的依賴，減少了傳統造紙過程中對森林資源和水資源的消耗，說它是環保材料并不為過;但另一方面無機礦物粉體需要大量的合成樹脂作為連接載體才能形成具有韌性的片材，其實質是一種高填充的改性塑料材料，生產過程中化學物質的處理和最終的廢棄物都會對環境造成一定的損害。也正是如此，石頭紙雖然早在上世紀60年代就已經出現，但直到80年代才被運用于一些產品生產，但高于50%劑量的樹脂添加使得成本居高不下，同時相較于傳統纖維紙具有密度大、挺度較差，書寫性不佳等缺點，因此一直沒有得到較好的發展。

　　進入二十一世紀，石頭紙的研究項目得到了國家的大力扶持，其生產技術得到了大幅度提高，產品性質得到進一步提高，無機礦物粉體用量提高到80%以上，可降解樹脂的運用使得最終的產品廢棄物得以完全降解[1]，整個生產過程基本實現無“三廢”排放，符合低碳、節能、可持續發展的趨勢。石頭紙作為一種能夠替代纖維紙的環保產品越來越受到關注和肯定，其在環保問題上所受的非議聲也越來越小。下面通過國內最新公開的石頭紙專利介紹其技術的新進展。

　　一、產品性質的改良

　　公告號為CN202742735的專利申請介紹了一種食品級石頭紙，該石頭紙是由兩層材料復合而成，第一層為80%碳酸鈣(1250目以上的食品級碳酸鈣粉體)、15%高密度聚乙烯、5%復合改性劑(包括增韌劑、相容劑等)混合加工制成，第二層為復合在第一層上的低密度聚乙烯。使用過程中第一層材料作為包裝內紙直接接觸產品，不僅可用于包裝糖果、熟食;還可用于包裝牛奶、菜汁等。

　　公布號為CN102205550A的發明專利申請介紹了一種石頭瓦楞紙板，石頭紙面紙和石頭紙芯紙瞬間高溫熱熔復合后從高溫預熱輥上經過，使其粘合面達到熔融狀態，然后在復合輥的壓力作用下復合成瓦楞紙板。相較于傳統瓦楞紙板，石頭瓦楞紙板能夠在濕度較大的環境中長期使用，并具有良好的抗戳穿性能。

　　比如公開號為CN102690078A的石頭紙產品，其組成組份包括：超細CaCO355～70份、生物降解劑20～10份、聚丙烯10～25份、馬來酸酐接枝聚乙烯材料5～7份，低分子量烴類10份、熱氧化促進劑9份、環氧大豆油2份、催化劑0.1份。該產品在自然環境中經過6-9個月的時間可完全降解為基本無強度的碎片甚至粉末，符合國家GB/T 93451988《降解塑料的定義，標志和降解性能要求》的標準。

　　二、生產工藝的改進

　　石頭紙的生產工藝如下圖所示，首先要將石料破碎到足夠小并進行篩選以滿足粉料達到至少1500目的細度要求;然后對粉料經過改性處理與樹脂進行原料的混合造粒; 所造粒在擠壓機中經過單螺桿高速旋轉制成膠狀流體并擠成一定厚度片材，片材再經過輥輪的壓延和流延機拉伸后形成所需厚度的石頭紙張，在這一過程中剩余的邊料可以回收再利用;最后紙張進入涂布設備雙面涂布以使其具有較好的印刷特性后即可成品入庫。

　　目前石頭紙生產過程中所采用的塑料壓延四輥機只能壓制到0.8mm厚度的片材，而石頭紙的厚度僅為0.01mm，這種塑料壓延機顯然不能滿足需要。公布號為CN102373648A公開了一種專用于生產石頭紙的壓延機，包括輥輪、電機、傳動齒輪、輥輪的調距離裝置及電氣控制裝置，其中輥輪設置有10個，除了A、B兩個進料輥外，C-H輥輪都為兩兩配合的壓延輥輪，該設備采用五道壓延和兩道壓延加拉伸，有利于融化一些不易塑化的粉末顆粒，并具有良好的排泡能力，可形成0.8mm以下的厚度的基片，能夠更好地滿足石頭紙生產的需要。

　　公開號為CN102229188A的發明專利申請提供了一種三層結構輕質石頭紙的制造方法，該方法是將三層成分不同的原料投入到三臺擠出機中共同擠出紙膜后，對紙膜進行160℃～170℃的發泡處理，經過處理的石頭紙其內部具有空孔結構，從而達到減少石頭紙克重的目的，與相同厚度的石頭紙相比，輕質石頭紙的發泡層克重要小18%～35%，而空孔的存在使得石頭紙內部具有垂直的支撐結構，在一定程度上也提高了石頭紙的挺度。

　　三、石頭紙產業的經濟前景

　　石頭紙產業有利于自然資源匱乏的山區的經濟發展。相對于農作物的培植，石頭紙的生產并不需要豐富的林業或水產資源，尤其對一些農業生產資源匱乏但卻擁有豐富石灰石資源的山區，石頭紙項目能夠就地取材，生產周期短，單位耗能僅為傳統造紙工藝的三分之二，能夠很快創造產值。而在國際原油及木漿成本持續走高的趨勢下，石頭紙產品的成本優勢也將越來越大，較之傳統紙業的生產企業，石頭紙企業能夠實現更好的成本控制。

　　石頭紙產業有利于農村產業的結構調整和優化升級。近年來，國家大力提倡可持續發展，大力扶持綠色紙業，石頭紙產業符合國家環保項目的扶持政策，能夠直接解決農民的就業崗位。在我國首個石頭紙生產基地吉林省汪清縣，經濟發展主要依靠農業和礦產資源，石頭紙項目的落成后的第二年即實現銷售收入3.26億，對加快當地第二產業的發展，促進產業結構調整升級起到了積極地促進作用。

　　石頭造紙作為一種新興造紙技術，其技術成熟度、適應性、設備的可靠性及產品性能等多方面還不穩定。結合造紙業的發展現狀和市場的需求，傳統紙仍然是紙業需求的主流，但隨著對石頭紙生產技術和工藝設備的研究突破和技術成熟度的提高，石頭紙必然會有廣闊的前景。

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爭議中的石頭紙繼續前行

奇特的“石頭紙” 石頭能變成紙？

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