CN102898670A - 一种可生物降解的环保纸及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于造纸领域，涉及一种以非木浆、非纸浆为原料的环保纸，特别涉及一种可生物降解的环保纸及其制备方法。本发明的环保纸所用的原料是采用具有生物降解性的天然高分子材料淀粉，这种淀粉可是非食用淀粉。还要加入无机填料粉，及加入粘合剂、偶联剂、润滑剂、增塑剂等助剂，经过螺杆挤出机造粒，然后使用吹膜设备、压延设备或者流延设备制备成薄膜。经过涂布机，在制备出的薄膜上涂布一层涂布液，再经过干燥、压平，制备得到由薄膜，及在所述的薄膜上由涂覆的涂布液经干燥后得到的涂层构成的本发明的环保纸。这种环保纸具有良好的生物降解性，和良好的使用性能。

Description

一种可生物降解的环保纸及其制备方法

技术领域

本发明属于造纸领域，涉及一种以非木浆、非纸浆为原料的环保纸，特别涉及一种可生物降解的环保纸及其制备方法。

背景技术

目前，国内外所使用的书写用纸、复制用纸、卫生用纸、生活用纸、装饰用纸等，多使用木浆、纸浆为原料的生产纸，这样就消耗料了大量的树木等自然资源。而且，造纸过程中消耗了大量的水，还产生了大量的污水对环境造成污染。所以，人们都在寻找新的材料代替纸浆生产纸用品，以解决资源问题和环境污染问题。

在寻找新的材料代替纸浆生产纸用品的过程中，人们逐渐把目光注意到塑料纸(有人称为石头纸，也可能是因为石头粉占主要成分的缘故)上，所谓塑料纸就是在聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯等塑料中加入50～80wt％的碳酸钙(也可以是一种含碳酸钙的石头磨的粉，或轻质碳酸钙——化学反应得到的)、钛白粉、二氧化硅、白土等矿石粉或者化学反应的粉末中的一种或几种。也有的加入发酵粉，以便在使用后可生物降解，减少对环境的影响。但是，这种在聚烯烃中加入0.3～0.5wt％的发酵粉，对于解决聚烯烃的降解是远远不够的，聚烯烃的降解在这种发酵粉的作用下还是很难降解的。这样的塑料纸(或者叫所谓的可生物降解纸)不但不会降解，还会造成对环境的再次污染。所以，开发一种真正的可生物降解的纸，是当务之急，也是社会发展的需要。

新世纪将要面临两大问题，一是资源问题(能源问题)；二是环境污染问题。由于石油资源的大量开采和石油产品消耗量的迅速增加，造成石油资源日趋枯竭(有报道说大约还有四十年的可开采时间)，环境污染日渐严重。特别是人们大量的使用难以降解的塑料，造成的“白色污染”令人触目惊心。***推行的“CDM计划(即清洁发展技术计划)”，目的是在世界范围内减少废物排放和降低环境污染。因此，寻找可持续发展的新资源，探索和研究环境友好材料，成为目前人类生存发展的一个重要课题。淀粉、纤维素等天然高分子材料，是靠植物的光合作用获得的，资源极其丰富，广泛存在于植物的果实、杆茎当中，并具有可持续发展性，且在自然环境中易降解，是解决上述问题的理想材料。天然高分子材料具有良好的生物降解性和资源可持续性，因此，开展生物降解材料的研究和应用，已引起世界各国政府的高度重视。

塑料作为包装材料在进入我国的短短二十几年里，塑料制品的产量已跃成为世界第四位。我国1991年到1995年的环保投资为800亿元，1996年至2000年达4500亿元，严重制约了我国的经济发展。塑料包装制品的难以降解性，其“白色污染”的严重危害性已经给社会和环境造成了难以估量的损失，如不加以控制和制止，将会给我们的子孙后代、给我们生活的地球带来极大的不良影响。这方面的问题已经引起了世界各国政府的重视，并积极采取措施加以制止，并寻求新的替代品，以解决环境污染的问题。而目前生产塑料纸的企业一方面解决了纸浆造纸的资源问题和污染问题，而另一方面也在大量的产生污染源。

作为塑料纸，在今天的刚刚开始阶段，就应该采取积极的措施，避免像塑料包装一样造成将来大量的污染。同时，应该积极的使用可生物降解材料和制品代替塑料，生产各种用纸。

本发明提出的可生物降解的环保纸，可使用非食用淀粉，如木薯淀粉、陈旧淀粉(已变质无营养)和无机矿石粉等为原料，一方面解决了造纸对资源的影响问题和造成环境的污染问题；另一方面也解决了塑料的“白色污染”问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种不会对资源造成影响，不会对环境造成污染的可生物降解的环保纸，这种环保纸可完全生物降解。

本发明的目的之二是提供一种可生物降解的环保纸的制备方法。

本发明的可生物降解的环保纸是将如下组分的原料按照比例加入到高速搅拌机中混合均匀，经螺杆挤出机挤出造粒，使用吹膜设备、压延设备或者流延设备制备成薄膜，经涂布机，在薄膜上涂布一层涂布液，然后干燥、压平即可制备得到所述的可生物降解的环保纸。

本发明的可生物降解的环保纸是由薄膜，及在所述的薄膜上由涂覆的涂布液经干燥后得到的涂层构成；其中：

所述的薄膜的组成及组分含量为：

所述的涂布液的组成及组分含量为：

聚丙烯酸酯乳液、聚氨酯乳液或它们的混合物  30～75wt％

无机填料粉                                20～40wt％

水                                        余量

所述的薄膜中的无机填料粉的粒径为800～2000目。所述的薄膜中的无机填料粉选自碳酸钙粉、氢氧化镁粉、钛白粉、氢氧化镁矿石粉和硅酸盐矿石粉等中的一种或几种。

所述的涂布液中的无机填料粉的粒径为800～2000目。所述的涂布液中的无机填料粉选自轻质碳酸钙、滑石粉和钛白粉中的一种或几种。

所述的淀粉可为非食用的工业用淀粉；其是玉米淀粉、木薯淀粉或它们的混合物。

所述的粘合剂是聚乙烯醇(PVA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或它们的混合物。

所述的增塑剂选自山梨醇、丙三醇和邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种。

所述的润滑剂是液体石蜡、聚乙烯蜡或它们的混合物。

所述的偶联剂是硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂。

所述的硅烷偶联剂选自KH550、KH560和KH570中的一种或几种。

所述的聚氨酯乳液、聚丙烯酸酯乳液或它们的混合物中的固含量在40～50％之间。

本发明的可生物降解的环保纸的制备方法：将20～40wt％的淀粉(工业淀粉)、50～70wt％的无机填料粉、1～4wt％的粘合剂、1～4wt％的增塑剂、0.5～1wt％的润滑剂和0.5～1wt％的偶联剂加入到高速搅拌机中混合均匀，然后经螺杆挤出机(单螺杆挤出机或者双螺杆挤出机)挤出造粒，将造粒后的粒料在吹膜设备、压延设备或流延设备上制备成薄膜，将制备成的薄膜经过涂布机，在薄膜的表面上涂布一层涂布液，经过进一步的干燥、压平制备得到所述的可生物降解的环保纸。所得的可生物降解的环保纸可进一步进行切割等工艺，制备成为各种规格的成品。

所述的薄膜中的无机填料粉的粒径为800～2000目。所述的薄膜中的无机填料粉选自碳酸钙粉、氢氧化镁粉、钛白粉、氢氧化镁矿石粉和硅酸盐矿石粉等中的一种或几种。

所述的涂布液的组成及组分含量为：

聚丙烯酸酯乳液、聚氨酯乳液或它们的混合物  30～75wt％

无机填料粉                                20～40wt％

水                                        余量

所述的涂布液中的无机填料粉的粒径为800～2000目。所述的涂布液中的无机填料粉选自轻质碳酸钙、滑石粉和钛白粉中的一种或几种。

所述的聚氨酯乳液、聚丙烯酸酯乳液或它们的混合物中的固含量在40～50％之间。

本发明是基于天然高分子材料的生物降解性原理，设计和制备出一种具有可生物降解性的环保纸。本发明的环保纸所用的原料是采用具有生物降解性的天然高分子材料淀粉，这种淀粉可是非食用淀粉。还要加入天然的无机填料粉，及加入粘合剂、偶联剂、润滑剂、增塑剂等助剂，经过螺杆挤出机造粒，然后使用吹膜设备、压延设备或者流延设备制备成薄膜。经过涂布机，在制备出的薄膜上涂布一层涂布液，再经过干燥、压平、分切，制备成大小不一的纸张。这种环保纸具有良好的生物降解性，和良好的使用性能。

具体实施方式

实施例1

将40wt％的玉米淀粉、54wt％的粒径为1000目的碳酸钙粉、1wt％的聚乙烯醇粘合剂、4wt％的增塑剂(3wt％山梨醇+1wt％聚邻苯二甲酸二辛酯)、0.5wt％的聚乙烯蜡和0.5wt％的硅烷偶联剂KH550加入到高速搅拌机中混合分散均匀，然后经螺杆挤出机挤出造粒，将造粒后的粒料在吹膜设备上制备成薄膜。

将吹成的薄膜经过涂布机，在薄膜的表面上涂布一层涂布液，然后经过干燥、压平，制备得到可生物降解的环保纸。根据对纸张的要求，所得的可生物降解的环保纸可进一步进行切割等工艺，制备成为各种规格的成品纸张。

所述的涂布液是将10wt％的商品化的聚丙烯酸酯乳液和40wt％的商品化的聚氨酯乳液(聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液中的固含量的总量为45wt％)、及40wt％的无机填料粉(粒径为800目的轻质碳酸钙20wt％，粒径为2000目的滑石粉18wt％，粒径为2000目的钛白粉2wt％)与余量的水混合制备得到。

实施例2

将20wt％的玉米淀粉、70wt％的粒径为2000目的碳酸钙、4wt％的聚乙烯醇粘合剂、4wt％的增塑剂(3wt％丙三醇+1wt％聚邻苯二甲酸二甲酯)、1wt％的液体石蜡和1wt％的硅烷偶联剂KH560加入到高速搅拌机中混合分散均匀，然后经螺杆挤出机挤出造粒，将造粒后的粒料在吹膜设备上制备成薄膜。

将吹成的薄膜经过涂布机，在薄膜的表面上涂布一层涂布液，然后经过干燥、压平，制备得到可生物降解的环保纸。根据对纸张的要求，所得的可生物降解的环保纸可进一步进行切割等工艺，制备成为各种规格的成品纸张。

所述的涂布液是将40wt％的商品化的聚丙烯酸酯乳液和10wt％的商品化的聚氨酯乳液(聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液中的固含量的总量为45wt％)、及20wt％的无机填料粉(粒径为800目的轻质碳酸钙10wt％，粒径为2000目的滑石粉10wt％)与余量的水混合制备得到。

实施例3

将30wt％的木薯淀粉、63.5wt％的粒径为1200目的碳酸钙粉、1wt％的乙烯-醋酸乙烯共聚物粘合剂、4wt％的增塑剂(3wt％山梨醇+1wt％丙三醇)、1wt％的液体石蜡和0.5wt％的硅烷偶联剂KH570加入到高速搅拌机中混合分散均匀，然后经螺杆挤出机挤出造粒，将造粒后的粒料在流延膜设备上制备成薄膜。

将吹成的薄膜经过涂布机，在薄膜的表面上涂布一层涂布液，然后经过干燥、压平，制备得到可生物降解的环保纸。根据对纸张的要求，所得的可生物降解的环保纸可进一步进行切割等工艺，制备成为各种规格的成品纸张。

所述的涂布液是将30wt％的商品化的聚丙烯酸酯乳液和20wt％的商品化的聚氨酯乳液(聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液中的固含量的总量为45wt％)、及40wt％的无机填料粉(粒径为2000目的轻质碳酸钙20wt％，粒径为800目的滑石粉19wt％，粒径为2000目的钛白粉1wt％)与余量的水混合制备得到。

实施例4

将20wt％的玉米淀粉、10wt％的木薯淀粉、64wt％的粒径为2000目的氢氧化镁粉、1wt％的EVA粘合剂、4wt％的增塑剂(1wt％山梨醇+3wt％丙三醇)、0.5wt％的聚乙烯蜡和0.5wt％的硅烷偶联剂KH570加入到高速搅拌机中混合分散均匀，然后经螺杆挤出机挤出造粒，将造粒后的粒料在流延膜设备上制备成薄膜。

将吹成的薄膜经过涂布机，在薄膜的表面上涂布一层涂布液，然后经过干燥、压平，制备得到可生物降解的环保纸。根据对纸张的要求，所得的可生物降解的环保纸可进一步进行切割等工艺，制备成为各种规格的成品纸张。

所述的涂布液是将60wt％的商品化的聚丙烯酸酯乳液(聚丙烯酸酯乳液中的固含量为40wt％)、30wt％的粒径为800目的轻质碳酸钙粉和余量的水混合制备得到。

实施例5

将40wt％的玉米淀粉、53wt％的粒径为2000目的氢氧化镁矿石粉、3wt％的聚乙烯醇粘合剂、3wt％的丙三醇增塑剂、0.5wt％的聚乙烯蜡和0.5wt％的钛酸酯偶联剂加入到高速搅拌机中混合分散均匀，然后经螺杆挤出机挤出造粒，将造粒后的粒料在压延膜设备上制备成薄膜。

将吹成的薄膜经过涂布机，在薄膜的表面上涂布一层涂布液，然后经过干燥、压平，制备得到可生物降解的环保纸。根据对纸张的要求，所得的可生物降解的环保纸可进一步进行切割等工艺，制备成为各种规格的成品纸张。

所述的涂布液是将75wt％的商品化的聚氨酯乳液(聚氨酯乳液中的固含量为50wt％)、20wt％的商品化的无机填料粉(粒径为800目的轻质碳酸钙10wt％，粒径为2000目的滑石粉9wt％，粒径为800目的钛白粉1wt％)和余量的水混合制备得到。

实施例6

将40wt％的玉米淀粉、50.5wt％的粒径为2000目的硅酸盐矿石粉、4wt％的聚乙烯醇粘合剂、4wt％的增塑剂(2wt％山梨醇+2wt％聚邻苯二甲酸二辛酯)、1wt％的液体石蜡和0.5wt％的硅烷偶联剂KH560加入到高速搅拌机中混合分散均匀，然后经螺杆挤出机挤出造粒，将造粒后的粒料在压延膜设备上制备成薄膜。

将吹成的薄膜经过涂布机，在薄膜的表面上涂布一层涂布液，然后经过干燥、压平，制备得到可生物降解的环保纸。根据对纸张的要求，所得的可生物降解的环保纸可进一步进行切割等工艺，制备成为各种规格的成品纸张。

所述的涂布液是将30wt％的商品化的聚丙烯酸酯乳液和20wt％的商品化的聚氨酯乳液(聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液中的固含量的总量为45wt％)、及40wt％的无机填料粉(粒径为800目的轻质碳酸钙20wt％，粒径为2000目的滑石粉20wt％)与余量的水混合制备得到。

实施例7

将30wt％的玉米淀粉、60wt％的粒径为2000目的碳酸钙粉、3.5wt％的粒径为2000目的氢氧化镁粉、4wt％的聚乙烯醇粘合剂、1wt％的增塑剂(0.5wt％山梨醇+0.5wt％聚邻苯二甲酸二辛酯)、0.5wt％的聚乙烯蜡和1wt％的硅烷偶联剂KH550加入到高速搅拌机中混合分散均匀，然后经螺杆挤出机挤出造粒，将造粒后的粒料在流延膜设备上制备成薄膜。

将吹成的薄膜经过涂布机，在薄膜的表面上涂布一层涂布液，然后经过干燥、压平，制备得到可生物降解的环保纸。根据对纸张的要求，所得的可生物降解的环保纸可进一步进行切割等工艺，制备成为各种规格的成品纸张。

所述的涂布液是将10wt％的商品化的聚丙烯酸酯乳液和40wt％的商品化的聚氨酯乳液(聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液中的固含量的总量为45wt％)、及40wt％的无机填料粉(粒径为800目的轻质碳酸钙粉20wt％，粒径为2000目的滑石粉20wt％)与余量的水混合制备得到。

实施例8

将30wt％的玉米淀粉、40wt％的粒径为2000目的碳酸钙粉、21.5wt％的粒径为800目的钛白粉、3wt％的EVA粘合剂、4wt％的增塑剂(3wt％山梨醇+1wt％聚邻苯二甲酸二辛酯)、0.5wt％的液体石蜡、0.5wt％的钛酸酯偶联剂和0.5wt％的硅烷偶联剂KH560加入到高速搅拌机中混合分散均匀，然后经螺杆挤出机挤出造粒，将造粒后的粒料在吹膜设备上制备成薄膜。

将吹成的薄膜经过涂布机，在薄膜的表面上涂布一层涂布液，然后经过干燥、压平，制备得到可生物降解的环保纸。根据对纸张的要求，所得的可生物降解的环保纸可进一步进行切割等工艺，制备成为各种规格的成品纸张。

所述的涂布液是将30wt％的商品化的聚丙烯酸酯乳液和30wt％的商品化的聚氨酯乳液(聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液中的固含量的总量为40wt％)、及30wt％的无机填料粉(粒径为800目的轻质碳酸钙粉29wt％，粒径为2000目的钛白粉1wt％)与余量的水混合制备得到。

Claims (10)

1.一种可生物降解的环保纸，其特征是，所述的可生物降解的环保纸是由薄膜，及在所述的薄膜上由涂覆的涂布液经干燥后得到的涂层构成；其中：

所述的薄膜的组成及组分含量为：

所述的薄膜中的无机填料粉选自碳酸钙粉、氢氧化镁粉、钛白粉、氢氧化镁矿石粉和硅酸盐矿石粉中的一种或几种；

所述的涂布液的组成及组分含量为：

聚丙烯酸酯乳液、聚氨酯乳液或它们的混合物30～75wt％

无机填料粉                               20～40wt％

水                                       余量

所述的涂布液中的无机填料粉选自轻质碳酸钙、滑石粉和钛白粉中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的可生物降解的环保纸，其特征是：所述的薄膜中的无机填料粉的粒径为800～2000目；所述的涂布液中的无机填料粉的粒径为800～2000目。

3.根据权利要求1所述的可生物降解的环保纸，其特征是：所述的淀粉是玉米淀粉、木薯淀粉或它们的混合物。

4.根据权利要求1所述的可生物降解的环保纸，其特征是：所述的粘合剂是聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物或它们的混合物。

5.根据权利要求1所述的可生物降解的环保纸，其特征是：所述的增塑剂选自山梨醇、丙三醇和邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的可生物降解的环保纸，其特征是：所述的润滑剂是液体石蜡、聚乙烯蜡或它们的混合物。

7.根据权利要求1所述的可生物降解的环保纸，其特征是：所述的偶联剂是硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂。

8.根据权利要求7所述的可生物降解的环保纸，其特征是：所述的硅烷偶联剂选自KH550、KH560和KH570中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的可生物降解的环保纸，其特征是：所述的聚氨酯乳液、聚丙烯酸酯乳液或它们的混合物中的固含量在40～50％之间。

10.一种根据权利要求1～9任意一项所述的可生物降解的环保纸的制备方法，其特征是：将20～40wt％的淀粉、50～70wt％的无机填料粉、1～4wt％的粘合剂、1～4wt％的增塑剂、0.5～1wt％的润滑剂和0.5～1wt％的偶联剂加入到搅拌机中混合均匀，然后经螺杆挤出机挤出造粒，将造粒后的粒料在吹膜设备、压延设备或流延设备上制备成薄膜，将制备成的薄膜经过涂布机，在薄膜的表面上涂布一层涂布液，干燥、压平制备得到所述的可生物降解的环保纸；

所述的薄膜中的无机填料粉选自碳酸钙粉、氢氧化镁粉、钛白粉、氢氧化镁矿石粉和硅酸盐矿石粉中的一种或几种；

所述的涂布液的组成及组分含量为：

聚丙烯酸酯乳液、聚氨酯乳液或它们的混合物    30～75wt％

无机填料粉                                  20～40wt％

水                                          余量

所述的涂布液中的无机填料粉选自轻质碳酸钙、滑石粉和钛白粉中的一种或几种。