本發(fā)明屬于造紙技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石頭紙的制備方法。
背景技術(shù)：
紙張，是印刷復(fù)制中最為重要的一種傳統(tǒng)承印材料，目前，用于包裝、文化、廣告資訊、簡(jiǎn)報(bào)、畫冊(cè)、臺(tái)歷掛歷及工業(yè)特殊使用的紙張全部是采用木材、蘆葦、稻草和蔗渣等原生植物纖維和廢紙等再生纖維為原料。然而，由于過度采伐樹木造成了全球森林資源匱乏，同時(shí)對(duì)環(huán)境造成了難以解決的污染，目前，該問題已引起人們的高度關(guān)注。
石頭紙是以無機(jī)石粉為主要原料，加入少量的熱塑性高分子材料和助劑，通過密煉機(jī)或者螺桿擠出機(jī)熱塑混煉，再經(jīng)吹塑或者壓延而制得的環(huán)保型紙張產(chǎn)品。這種工藝使石頭紙不僅在外觀上與普通紙張相似，同時(shí)還是兼具塑料和紙張?zhí)卣鞯亩喙δ懿牧?，具有機(jī)械強(qiáng)度高、撕裂強(qiáng)度大、遮光性優(yōu)良、抗紫外線、經(jīng)久耐用以及經(jīng)濟(jì)環(huán)保等特點(diǎn)。石頭成分代替部分塑料，可以降低聚乙烯和聚丙烯等石化產(chǎn)品含量，增加塑料的降解程度。且石頭紙?jiān)谏a(chǎn)過程中不使用傳統(tǒng)的植物纖維紙漿，也沒有廢水和廢氣的排放，可節(jié)約大量的森林資源，同時(shí)可減少環(huán)境污染，尤其是作為包裝材料使用可減少白色污染。因此，用環(huán)保石頭紙?zhí)娲烊恢参锢w維造紙是目前紙業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)和方向。
當(dāng)前，石頭紙的制備方法主要有：壓延法、流延法、吹膜法，制得的石頭紙實(shí)用性較好，但在生產(chǎn)中也存在一些不足，主要問題是紙張防水防腐性能不佳，導(dǎo)致紙張使用壽命較短，同時(shí)密度大、手感沉，導(dǎo)致使用效果較差。因此，亟待開發(fā)一種防水、防腐性能好且工藝穩(wěn)定性高的輕質(zhì)石頭紙。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對(duì)現(xiàn)有的石頭紙防水性能不佳，導(dǎo)致紙張使用壽命較短，同時(shí)存在密度大、手感沉的缺陷，提供了一種石頭紙的制備方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
（1）取25～35g油菜花粉、600～700ml無水乙醇和150～200ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%氯化鈣溶液混合后，進(jìn)行超聲分散25～30min，得到分散液；
（2）量取400～500ml分散液加入到燒瓶中，邊攪拌邊向燒瓶中滴加100～120ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%碳酸鈉溶液，滴加完畢后，在70～80℃反應(yīng)3～4h，反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物進(jìn)行離心分離，得到沉淀物，將沉淀物于溫度為600～700℃燒結(jié)4～5h，得到空心填料；
（3）稱取1～2kg玄武巖纖維經(jīng)粉碎、過篩，得到過篩物，取400～500g過篩物、200～300g空心填料、500～600g阿拉伯樹膠和2～3l水混合后，得到發(fā)酵底物，將發(fā)酵底物和枯草芽孢桿菌菌種混合后，密封發(fā)酵，待發(fā)酵結(jié)束，將發(fā)酵產(chǎn)物經(jīng)高溫滅菌、過濾、水洗和干燥，得到干燥物，取300～400g干燥物和500～600ml桐油混合后，浸泡3～4天，過濾，得到改性混合物；
（4）按重量份數(shù)計(jì)，取60～70份改性混合物、20～30份聚乙烯樹脂顆粒、1～3份茶多酚、0.3～0.5份十二烷基苯磺酸鈉和3～5份偶氮二甲酰胺，于溫度為70～80℃條件下混煉5～10min，得到混料，將混料經(jīng)擠出造粒、壓延成型、切割、修邊，即可得到石頭紙。
步驟（1）中所述的超聲分散的溫度為45～55℃，頻率為30～40khz。
步驟（2）中所述的燒結(jié)的溫度為600～650℃。
步驟（3）中所述的發(fā)酵底物與枯草芽孢桿菌菌種的質(zhì)量比為10:1。
步驟（3）中所述的發(fā)酵的溫度為30～40℃，發(fā)酵時(shí)間為6～8天。
步驟（3）中所述的壓延成型的溫度為60～70℃。
本發(fā)明的有益效果是：
（1）本發(fā)明利用油菜花粉含氨基酸、蛋白質(zhì)和粒徑均勻的特點(diǎn)，將油菜花粉作為模板制備空心碳酸鈣，油菜花粉中的氨基酸和蛋白質(zhì)可絡(luò)合鈣離子，然后與碳酸根反應(yīng)，在油菜花粉表面形成碳酸鈣膜，再經(jīng)燒結(jié)除去油菜花粉，即可得到空心碳酸鈣，因?yàn)樘妓徕}的分解溫度為700℃，而油菜花粉的分解溫度為550℃，因此選擇溫度為600～650℃，即可加快油菜花粉的分解，又可避免碳酸鈣的分解，以空心碳酸鈣作為填料可降低石頭紙的密度，解決手感沉的缺點(diǎn)；
（2）本發(fā)明將空心碳酸鈣、玄武巖和樹膠等混合后發(fā)酵，在微生物作用下，可使玄武巖纖維表面布滿微孔，進(jìn)一步降低石頭紙的密度，再經(jīng)含有疏水酯基的桐油改性，在提高碳酸鈣和玄武巖纖維防水性的同時(shí)，還可以提高其防腐性能，增加石頭紙的使用壽命。
具體實(shí)施方式
取25～35g油菜花粉加入到盛有600～700ml無水乙醇的燒杯中，再向燒杯中加入150～200ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%氯化鈣溶液，攪拌混合1～3min后，將燒杯移入超聲波振蕩儀中，于溫度為45～55℃，頻率為30～40khz條件下超聲分散25～30min，得到分散液，量取400～500ml分散液加入到帶有溫度計(jì)的三口燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為70～80℃，并在磁力攪拌狀態(tài)下向燒瓶中滴加100～120ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%碳酸鈉溶液，控制滴加速率為3～5ml/min，待滴加完畢后，保溫?cái)嚢璺磻?yīng)3～4h，待反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物置于離心機(jī)中，以3000～3500r/min的轉(zhuǎn)速離心分離5～10min，得到沉淀物，并將沉淀物置于燒結(jié)爐中，控制燒結(jié)爐溫度為600～650℃，保溫?zé)Y(jié)4～5h，待燒結(jié)產(chǎn)物隨爐冷卻至室溫后，得到空心填料，再稱取1～2kg玄武巖纖維加入到粉碎機(jī)中粉碎，過80～100目篩，得到過篩物，取400～500g過篩物、200～300g空心填料和500～600g阿拉伯樹膠加入到盛有2～3l水的燒杯中，攪拌混合3～5min，得到發(fā)酵底物，將發(fā)酵底物置于發(fā)酵罐中，再向發(fā)酵罐中加入發(fā)酵底物質(zhì)量10%的枯草芽孢桿菌菌種，混合1～3min后，于溫度為30～40℃條件下，密封發(fā)酵6～8天，待發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵產(chǎn)物置于高溫滅菌箱中，于溫度為125～135℃條件下高溫滅菌15～20min，再將滅菌后的物料過濾，得到濾渣，將濾渣用水洗滌3～5次后置于烘箱中，于溫度為85～95℃條件下干燥60～90min，得到干燥物，取300～400g干燥物加入到盛有500～600ml桐油的燒杯中，浸泡處理3～4天后過濾，得到濾餅，即改性混合物，再按重量份數(shù)計(jì)，取60～70份改性混合物、20～30份聚乙烯樹脂顆粒、1～3份茶多酚、0.3～0.5份十二烷基苯磺酸鈉和3～5份偶氮二甲酰胺加入到混煉機(jī)中，于溫度為70～80℃條件下混煉5～10min，得到混料，最后將混料移入雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，得到擠出料，將擠出料置于壓延機(jī)中，于溫度為60～70℃條件下壓延成型，再切割、修邊，即可得到石頭紙。
實(shí)例1
取25g油菜花粉加入到盛有600ml無水乙醇的燒杯中，再向燒杯中加入150ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%氯化鈣溶液，攪拌混合1min后，將燒杯移入超聲波振蕩儀中，于溫度為45℃，頻率為30khz條件下超聲分散25min，得到分散液，量取400ml分散液加入到帶有溫度計(jì)的三口燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為70℃，并在磁力攪拌狀態(tài)下向燒瓶中滴加100ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%碳酸鈉溶液，控制滴加速率為3ml/min，待滴加完畢后，保溫?cái)嚢璺磻?yīng)3h，待反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物置于離心機(jī)中，以3000r/min的轉(zhuǎn)速離心分離5min，得到沉淀物，并將沉淀物置于燒結(jié)爐中，控制燒結(jié)爐溫度為600℃，保溫?zé)Y(jié)4h，待燒結(jié)產(chǎn)物隨爐冷卻至室溫后，得到空心填料，再稱取1kg玄武巖纖維加入到粉碎機(jī)中粉碎，過80目篩，得到過篩物，取400g過篩物、200g空心填料和500g阿拉伯樹膠加入到盛有2l水的燒杯中，攪拌混合3min，得到發(fā)酵底物，將發(fā)酵底物置于發(fā)酵罐中，再向發(fā)酵罐中加入發(fā)酵底物質(zhì)量10%的枯草芽孢桿菌菌種，混合1min后，于溫度為30℃條件下，密封發(fā)酵6天，待發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵產(chǎn)物置于高溫滅菌箱中，于溫度為125℃條件下高溫滅菌15min，再將滅菌后的物料過濾，得到濾渣，將濾渣用水洗滌3次后置于烘箱中，于溫度為85℃條件下干燥60min，得到干燥物，取300g干燥物加入到盛有500ml桐油的燒杯中，浸泡處理3天后過濾，得到濾餅，即改性混合物，再按重量份數(shù)計(jì)，取60份改性混合物、20份聚乙烯樹脂顆粒、1份茶多酚、0.3份十二烷基苯磺酸鈉和3份偶氮二甲酰胺加入到混煉機(jī)中，于溫度為70℃條件下混煉5min，得到混料，最后將混料移入雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，得到擠出料，將擠出料置于壓延機(jī)中，于溫度為60℃條件下壓延成型，再切割、修邊，即可得到石頭紙。
實(shí)例2
取30g油菜花粉加入到盛有650ml無水乙醇的燒杯中，再向燒杯中加入175ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%氯化鈣溶液，攪拌混合2min后，將燒杯移入超聲波振蕩儀中，于溫度為50℃，頻率為35khz條件下超聲分散28min，得到分散液，量取450ml分散液加入到帶有溫度計(jì)的三口燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為75℃，并在磁力攪拌狀態(tài)下向燒瓶中滴加110ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%碳酸鈉溶液，控制滴加速率為4ml/min，待滴加完畢后，保溫?cái)嚢璺磻?yīng)3h，待反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物置于離心機(jī)中，以3250r/min的轉(zhuǎn)速離心分離8min，得到沉淀物，并將沉淀物置于燒結(jié)爐中，控制燒結(jié)爐溫度為625℃，保溫?zé)Y(jié)4h，待燒結(jié)產(chǎn)物隨爐冷卻至室溫后，得到空心填料，再稱取1kg玄武巖纖維加入到粉碎機(jī)中粉碎，過90目篩，得到過篩物，取450g過篩物、250g空心填料和550g阿拉伯樹膠加入到盛有2l水的燒杯中，攪拌混合4min，得到發(fā)酵底物，將發(fā)酵底物置于發(fā)酵罐中，再向發(fā)酵罐中加入發(fā)酵底物質(zhì)量10%的枯草芽孢桿菌菌種，混合2min后，于溫度為35℃條件下，密封發(fā)酵7天，待發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵產(chǎn)物置于高溫滅菌箱中，于溫度為130℃條件下高溫滅菌18min，再將滅菌后的物料過濾，得到濾渣，將濾渣用水洗滌4次后置于烘箱中，于溫度為90℃條件下干燥75min，得到干燥物，取350g干燥物加入到盛有550ml桐油的燒杯中，浸泡處理3天后過濾，得到濾餅，即改性混合物，再按重量份數(shù)計(jì)，取65份改性混合物、25份聚乙烯樹脂顆粒、2份茶多酚、0.4份十二烷基苯磺酸鈉和4份偶氮二甲酰胺加入到混煉機(jī)中，于溫度為75℃條件下混煉8min，得到混料，最后將混料移入雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，得到擠出料，將擠出料置于壓延機(jī)中，于溫度為65℃條件下壓延成型，再切割、修邊，即可得到石頭紙。
實(shí)例3
取35g油菜花粉加入到盛有700ml無水乙醇的燒杯中，再向燒杯中加入200ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%氯化鈣溶液，攪拌混合3min后，將燒杯移入超聲波振蕩儀中，于溫度為55℃，頻率為40khz條件下超聲分散30min，得到分散液，量取500ml分散液加入到帶有溫度計(jì)的三口燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為80℃，并在磁力攪拌狀態(tài)下向燒瓶中滴加120ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%碳酸鈉溶液，控制滴加速率為5ml/min，待滴加完畢后，保溫?cái)嚢璺磻?yīng)4h，待反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物置于離心機(jī)中，以3500r/min的轉(zhuǎn)速離心分離10min，得到沉淀物，并將沉淀物置于燒結(jié)爐中，控制燒結(jié)爐溫度為650℃，保溫?zé)Y(jié)5h，待燒結(jié)產(chǎn)物隨爐冷卻至室溫后，得到空心填料，再稱取2kg玄武巖纖維加入到粉碎機(jī)中粉碎，過100目篩，得到過篩物，取500g過篩物、300g空心填料和600g阿拉伯樹膠加入到盛有3l水的燒杯中，攪拌混合5min，得到發(fā)酵底物，將發(fā)酵底物置于發(fā)酵罐中，再向發(fā)酵罐中加入發(fā)酵底物質(zhì)量10%的枯草芽孢桿菌菌種，混合3min后，于溫度為40℃條件下，密封發(fā)酵8天，待發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵產(chǎn)物置于高溫滅菌箱中，于溫度為135℃條件下高溫滅菌20min，再將滅菌后的物料過濾，得到濾渣，將濾渣用水洗滌5次后置于烘箱中，于溫度為95℃條件下干燥90min，得到干燥物，取400g干燥物加入到盛有600ml桐油的燒杯中，浸泡處理4天后過濾，得到濾餅，即改性混合物，再按重量份數(shù)計(jì)，取70份改性混合物、30份聚乙烯樹脂顆粒、3份茶多酚、0.5份十二烷基苯磺酸鈉和5份偶氮二甲酰胺加入到混煉機(jī)中，于溫度為80℃條件下混煉10min，得到混料，最后將混料移入雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，得到擠出料，將擠出料置于壓延機(jī)中，于溫度為70℃條件下壓延成型，再切割、修邊，即可得到石頭紙。
對(duì)實(shí)例1～3制備的石頭紙和市售石頭紙進(jìn)行性能測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果如下：
如上表所述，本發(fā)明制得的石頭紙密度小、質(zhì)地輕，同時(shí)具有優(yōu)良的防水防腐性能和較高的機(jī)械強(qiáng)度，有效延長(zhǎng)了紙張的使用壽命，作為貼面材料使用時(shí)，紙張使用壽命可達(dá)25～30年。