CN104909680B - 一种磷石膏硫酸钙纸制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磷石膏硫酸钙纸制备方法，其特征在于，采用以下配比的原料：70‑75质量份的无水磷石膏份、20‑25质量份的聚乙烯和/或聚丙烯、胶合剂3‑5质量份；经混合、密炼、流延和压延制得。本发明的磷石膏硫酸钙纸制备方法，可以规模化生产以实现对工业副产废弃物磷石膏的批量处理；可以避免普通造纸法造成的树木砍伐和环境破坏污染；同时自身具有工艺简单，成本低廉，制得纸张质量优良的特点。
Description
技术领域
本发明涉及工业废弃产物磷石膏再利用领域，尤其涉及一种磷石膏硫酸钙纸制备方法。
背景技术
工业副产石膏是指工业生产中因化学反应生成的以硫酸钙为主要成分的副产品或废渣，也称化学石膏或工业废石膏。主要包括脱硫石膏、磷石膏、柠檬酸石膏、氟石膏、盐石膏、味精石膏、铜石膏、钛石膏等，其中脱硫石膏和磷石膏的产生量约占全部工业副产石膏总量的85%。
2009年，我国工业副产石膏产生量约1.18亿吨，综合利用率仅为38%。其中，磷石膏约5000万吨，综合利用率约20%。目前工业副产石膏累积堆存量已超过3亿吨，其中，磷石膏2亿吨以上。工业副产磷石膏大量堆存，既占用土地，又浪费资源，含有的酸性及其他有害物质容易对周边环境造成污染，已经成为制约我国燃煤机组烟气脱硫和磷肥企业可持续发展的重要因素。
故研究各种磷石膏再利用的技术，成为本领域人员研究的方向。
普通的纸一般是采用树木为原料制成，其生产过程中会造成树木砍伐，环境污染等问题，人们均在寻求更好地替代物。而石头纸正是一种介于纸张和塑料之间的新型材料，既可替代传统的部分功能性纸张、专业性纸张，又能替代传统的大部分塑料包装物。且具有成本低、可控性降解的特点，能够为使用者节省大量的成本，且不会产生污染。从替代传统部分纸张角度看，它能为社会节省大量的林木资源，又能减少造纸过程中产生的二次污染；从替代传统部分塑料包装物角度看，它能为国家节省大量的战略资源石油（每使用1吨可节省石油2.3吨），产品使用后能够降解，不会造成二次白色污染。环保新材料石头纸产业取材十分广泛，产品升级、技术提升、应用领域扩大的空间十分广阔，是一个生命力极强的朝阳产业。
现有的石头纸生产时，有压延法、流延法、吹膜法以及双向拉伸法等工艺。但这些工艺生产的石头纸基本上均是以碳酸钙为主要原料；其不适宜磷石膏硫酸钙原料的石头纸生产。
我国申请号201210355022.0的专利曾公开了一种石头纸及其制备方法，其采用了碳酸钙为主材原料，主要以传统的压延法工艺进行造纸，而传统的压延法是根据碳酸钙原料的特点而设计，不适合硫酸钙原料的使用，同时该专利方法存在工艺复杂，成本高昂且制得的纸张质量较差的缺陷。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，怎样提供一种工艺简单，成本低廉，制得纸张质量好的磷石膏硫酸钙纸制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案：
一种磷石膏硫酸钙纸制备方法，其特征在于，采用以下配比的原料：70-75质量份的无水磷石膏份、20-25质量份的聚乙烯和/或聚丙烯、胶合剂3-5左右质量份；经混合、密炼、流延和压延制得。
本方案中，胶合剂具体是指聚酰亚胺1-2质量份、PS/PMMA改性剂0.7-1质量份、MF分散剂1-1.5质量份、溴+锑阻燃剂0.3-0.5质量份。其中，聚酰亚胺可以提高阻燃性能和弹性，利于纸张流延压延成形，提高成形质量；PS/PMMA改性剂主要由树脂PS和PMMA构成，为现有产品材料，可以提高纸张透明度和韧度，也利于纸张的流延压延成形；MF分散剂为现有产品材料，其可以很好地消除密炼过程中的泡沫，提高流延时的流动性；溴+锑阻燃剂为现有产品材料，其也可以提高制得纸张的阻燃性能和挺度。所以胶合剂虽然比例较小，但能够使得纸张制造的工艺过程得到优化，利于密炼、流延和压延的进行，同时能够改善制得纸张在透明度、韧度、挺度、弹性和阻燃性及防水性等方面的综合性能。这样本方案具有材料简单，制造工艺简单的特点，其采用了磷石膏份作为主材，解决了工业副产磷石膏堆积造成污染的问题。
本方法具体包括以下步骤：
a、将磷石膏经高温煅烧去除杂质和结晶水得到无水磷石膏，再细磨为粉末并过2000-3000目筛；
b、以a步骤得到的磷石膏粉为主材，加入辅材聚乙烯和/或聚丙烯以及胶合剂，混合后送入密炼机热熔密炼；
c、将密炼机密炼后从出口流出的流体导至一倾斜设置的流延平台上流延；
d、将流延平台流延形成的纸膜牵引至压辊组进行压延。
这样，磷石膏采用高温煅烧后得到的无水磷石膏，确保整个过程中不加人任何水成分，细磨过2000-3000目筛，加入的聚乙烯和/或聚丙烯为颗粒状加入，同时加入了胶合剂改性；确保后续工艺的顺畅进行和制得纸张的性能。工艺采用了密炼流延和压延相结合，物料经密炼机熔化密炼后呈流体状流出到流延平台上，经流延平台铺开流延形成初步的纸板，然后再将纸板牵引进入压辊组压延成形，使其制备过程更加简单快捷且符合硫酸钙的特点，保证生产出纸张的质量。
其中作为优化，a步骤煅烧过程中采用内壁具有扬料板的滚筒送料，滚筒中部顺向设置高温气体输送管道进行加温的方式彻底去除结晶水。
这样优化后，可以更好地确保对磷石膏结晶水的去除效果。
作为优化，d步骤中，所述压辊组包括多对并列设置的压辊，每对压辊均水平设置且各自和动力机构相连并能够相对旋转，第一对压辊位于流延平台下方且夹缝位置和纸膜流出的方向正对，后续各对压辊高低错位排列使得纸膜在压辊中行进路线呈弯曲的波浪形；每对压辊的缝隙由第一对压辊顺纸膜前进方向依次递减，每对压辊的转速由第一对压辊顺纸膜前进方向依次递增。
这样优化后，在压辊组进行压延过程中，由于采用了特殊的压辊组结构，在纸膜被逐步挤压的同时具有了逐步牵引拉伸的效果，逐步稳定地实现对纸膜的挤压拉伸，使其平稳均匀地变薄，确保最终成形出质量优良的纸张，拉伸、挤压和牵引保持连续完成，工艺简单且快速高效，质量稳定。
综上所述，本发明的磷石膏硫酸钙纸制备方法，可以规模化生产以实现对工业副产废弃物磷石膏的批量处理；可以避免普通造纸法造成的树木砍伐和环境破坏污染；同时自身具有工艺简单，成本低廉，制得纸张质量优良的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
具体实施时，本磷石膏硫酸钙纸制备方法，采用以下配比的原料：70-75质量份的无水磷石膏份、20-25质量份的聚乙烯和/或聚丙烯、胶合剂3-5质量份；经混合、密炼、流延和压延制得。其中胶合剂具体是指聚酰亚胺1-2质量份、PS/PMMA改性剂0.7-1质量份、MF分散剂1-1.5质量份、溴+锑阻燃剂0.3-0.5质量份。
本方法具体包括以下步骤：
a、将磷石膏经高温煅烧去除杂质和结晶水得到无水磷石膏，再细磨为粉末并过2000-3000目筛；煅烧过程中采用内壁具有扬料板的滚筒送料，滚筒中部顺向设置高温气体输送管道进行加温的方式彻底去除结晶水。
b、以a步骤得到的磷石膏粉为主材，加入辅材聚乙烯和/或聚丙烯以及胶合剂，混合后送入密炼机热熔密炼；
c、将密炼机密炼后从出口流出的流体导至一倾斜设置的流延平台上流延；
d、将流延平台流延形成的纸膜牵引至压辊组进行压延，所述压辊组包括多对并列设置的压辊，每对压辊均水平设置且各自和动力机构相连并能够相对旋转，第一对压辊位于流延平台下方且夹缝位置和纸膜流出的方向正对，后续各对压辊高低错位排列使得纸膜在压辊中行进路线呈弯曲的波浪形；每对压辊的缝隙由第一对压辊顺纸膜前进方向依次递减，每对压辊的转速由第一对压辊顺纸膜前进方向依次递增。
具体实施时，第一次流延成形出的纸膜可以采用引料带牵引至压辊组内进行压延，后续流程中靠纸膜自身牵引形成连续生产。
上述方法生产出的磷石膏硫酸钙纸，其整个工艺流程是针对硫酸钙的特点而针对性涉及，不但工艺简单，而且能够提高制得石头纸的产品性能，经检测其机械性能大于纤维纸性能，同时具有良好的防水，防火性能。
另外，具体实施时，本方法制得的磷石膏硫酸钙纸，可以作为基材，再通过涂布处理、多层膜处理或者光面处理等各种后续工序处理，进一步加工处理为具有各种性能的特殊纸张，提高利用范围。
故本发明具有以下特点：1：无需树木为原材料，避免树木砍伐造成环境破坏；以磷石膏为主材，解决了工艺副产磷石膏堆积造成环境污染的问题，材料成本异常便宜；同时整个生产工艺环节干净卫生，不会造成任何环境污染。2、整个生产过程不需要添加一滴水，节约了宝贵的水资源。3、整个工艺流程简单快捷，实施成本低廉，利于大规模推广应用。4、整个工艺方法为针对硫酸钙特点设计，制得的石头纸质量高于普通的石头纸。5、制得的石头纸和油墨具备较强的亲和力以及吸附性，在印刷时易着色，不易脱色。6、制得的石头纸具有良好的防水性：在石头纸上书写的字、色墨在水中浸泡不会掉色； 同时具备良好的柔韧性、抗拉性和抗撕性。7、石头纸外观性：表面光洁、亮度好，分辨率高。8、制得的石头纸自身环保性好：在野外暴露的环境中可自动风化、无污染。9、制得的石头纸书写性：书写流利，易着色，书写感觉良好。
Claims (4)
1.一种磷石膏硫酸钙纸制备方法，其特征在于，采用以下配比的原料：70-75质量份的无水磷石膏份、20-25质量份的聚乙烯和/或聚丙烯、胶合剂3-5质量份；经混合、密炼、流延和压延制得；胶合剂由聚酰亚胺1-2质量份、PS/PMMA改性剂0.7-1质量份、MF分散剂1-1.5质量份以及溴+锑阻燃剂0.3-0.5质量份得到；其中聚酰亚胺用于提高纸张流延压延成形纸张的阻燃性能和弹性，PS/PMMA改性剂用于提高纸张透明度和韧性，MF分散剂用于提高流延时的流动性，溴+锑阻燃剂用于提高制得纸张的阻燃性能和挺度。
2.如权利要求1所述的磷石膏硫酸钙纸制备方法，其特征在于具体包括以下步骤：
a、将磷石膏经高温煅烧去除杂质和结晶水得到无水磷石膏，再细磨为粉末并过2000-3000目筛；
b、以a步骤得到的磷石膏粉为主材，加入辅材聚乙烯和/或聚丙烯以及胶合剂，混合后送入密炼机热熔密炼；
c、将密炼机密炼后从出口流出的流体导至一倾斜设置的流延平台上流延；
d、将流延平台流延形成的纸膜牵引至压辊组进行压延。
3.如权利要求2所述的磷石膏硫酸钙纸制备方法，其特征在于，a步骤煅烧过程中采用内壁具有扬料板的滚筒送料，滚筒中部顺向设置高温气体输送管道进行加温的方式彻底去除结晶水。
4.如权利要求2所述的磷石膏硫酸钙纸制备方法，其特征在于，d步骤中，所述压辊组包括多对并列设置的压辊，每对压辊均水平设置且各自和动力机构相连并能够相对旋转，第一对压辊位于流延平台下方且夹缝位置和纸膜流出的方向正对，后续各对压辊高低错位排列使得纸膜在压辊中行进路线呈弯曲的波浪形；每对压辊的缝隙由第一对压辊顺纸膜前进方向依次递减，每对压辊的转速由第一对压辊顺纸膜前进方向依次递增。
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