生物钙基多功能纸研究

刘佳佳　刘韧

摘 要

目前合成纸主要采用碳酸钙、聚乙烯等原材料制作，能耗较高，功能單一，无法满足人们对于纸张的高要求，进一步探索纸张的制作，采用“环保、节能、特殊功能”的理念、利用湿法相转化膜技术生产生物钙基多功能纸。本文从研究背景、意义和原理等方面介绍了生物钙基多功能纸的制作过程，为纸张的制作研究提供了新思路。

关键词

生物钙基;多功能;制作;发展

中图分类号： F426.83                      文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.005

1 引言

1.1 研究背景

合成纸常采用聚乙烯、聚丙烯等高分子材料，这些高分子材料需在高温下才能反应，能耗高且功能较单一，无法满足人们的需求。随着全球环保意识的加强，普通纤维纸造成大量污染，加快了合成纸的发展，新的合成纸品种不断出现， 扩大了合成纸的应用范围[1]。两会曾提出第二代纸张“合成纸”——石头纸，主要利用碳酸钙为原材料，木材使用量为零，“废水、废气、废渣”排放量极低，好评如潮，并且指出未来合成纸“石头纸”的应用范围极其广泛，不仅可用于垃圾袋、桌布等一次性用品，甚至可以用于印刷、装饰和工业包装等。

1.2 研究意义

生物钙基多功能纸结合目前造纸技术，充分考虑“环保、节能、特殊功能”的理念，利用湿法技术，适应了纸张发展多功能化、绿色化和环保化的发展需求，具有经济、环保等十分显著的效益。生物钙基多功能纸在生产过程中只需要中、小型设备对其进行加工即可，操作方便;其不仅能够较好地书写和印刷，同时在废水处理等方面进行使用，功能显著，利用率高，具有十分显著的应用前景。

2 生物钙基多功能纸的制作原理

由于纸张的吸墨性体现纸张对油墨的吸收能力，该性能取决于纸浆造纸工艺等很多因素[2]，观察到市面上很多鸡蛋壳上都印有生产日期等标识且不容易被擦去，借鉴此现象和原理，采用鸡蛋壳研磨为粉状后，用此鸡蛋粉作为吸墨的材料设计出一种特殊纸，后在研究过程中发现将贝壳制成贝壳粉后具有同样的效果，因此以此作为原材料，生物钙基多功能纸由此产生。

生物钙基多功能纸的制作材料见表1。

表1 生物钙基多功能纸的制作材料

以聚乙烯、聚丙烯等高分子材料为原材料的合成纸需要在高温达到180℃时才能发生反应，耗能大，不环保;生物钙基多功能纸则在80℃左右则可反应，多功能纸研制过程如下：第一，选取适量的鸡蛋或贝壳，清洗干净后置于干燥箱中干燥后，取出干燥后的鸡蛋或贝壳用研磨机将其磨成粉状固体混合物;第二，将粉状固体混合物（第一步中的产物）中的壳膜去除，得到含有蛋壳粉或贝壳粉的粗制粉状物质;第三，将蛋壳粉或贝壳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，静置一段时间后去泡;第四，通过湿法相转化膜方法，然后将固液混合物固化后置于干燥箱干燥;第五，待完全干燥后进行表面处理，按照需求将膜裁剪，得到生物钙基多功能纸。

3 生物钙基多功能纸的优点

聚氨酯（PU）材料由于具有优良的耐磨、抗撕裂、抗曲挠性能，广泛应用于橡胶、皮革、胶粘剂及涂料等方面[3]。虽然目前合成纸的使用较传统植物造纸的较低，但是随着科技的不断发展，合成纸不断更新换代，进行创新，必然成为科学发展的产物。

生物钙基多功能纸利用“环保、节能、特殊功能”3E理念（见图1），具有四个优点：

第一，具有选材合理性。因为生物所研磨成粉状物质和聚氨酯材料具有可再生的性质，与以往的难降解形成鲜明的对比，将这些作为碳酸钙的代替品，减少了对于大自然的污染，具有良好的可降解性。

第二，技术耗能低。使用以聚乙烯、聚丙烯等高分子材料为原材料的合成纸在180℃时才能发生反应，生物钙基多功能纸利用干燥、研磨、湿法相转化膜技术等在制作过程中只需到达到80℃即可发生反应，能耗降低。

第三，价格低。由于在生产过程中没有使用大型设备，降低了生产成本，且鸡蛋壳、贝壳在日常生活中较为寻常，所以大大降低了生产成本，提高了生产效率。

第四，保护环境。高分子材料无毒无害无污染，并且在使用后可回收循环再使用，相比聚乙烯等为原材料而言，更加环保。

图1 3E理念

4 生物钙基多功能纸的功能

合成纸，作为具备印刷性和加工性及白度和不透明性等纸的基本特性，又兼有合成树脂优良的耐断裂性和耐水性等的合成树脂，广泛使用[4]，生物钙基多功能纸也同时具有以下功能。第一，书写和印刷功能。书写和印刷是纸的基本功能，同时也是纸张检测的重要性能指标，在对生物钙基多功能纸和一般传统纸相比较书写更加流利、墨迹更加清晰，打印后墨迹也较清晰，符合打印的要求。第二，防水功能。生物钙基多功能纸中含有降解性聚氨酯材料，具有较强的防水功能，所以生物钙基纸也具有较好的防水功能，且纸上的墨迹不易褪去。第三，载体功能。生物钙基所制成的生物钙粉本身就具有良好的吸附能力，同时可以用于部分医药用品的载体。

5 结束语

2018年特种纸和纸板的生产量为320万吨，消费量261万吨，同时2009-2018年的生产量复合增长率为8.78%。在全国纸和纸板纸产量中发现，特种纸和纸板的生产量在逐年提升，所以生物钙基多功能纸在经过一定的推广之后一定会被认可并使用。生物钙基多功能纸致力于新型合成纸的研发，在这过程中，对于技术和市场的风险是我们不容忽视的问题，我们应该不断提高的技术能力，做出让消费者满意的产品。目前中国的生活用纸的正是发展的时期，多功能纸的不断研发和发展就是在推动经济的发展和合成纸特种纸的市场，同时在强大的竞争背景下，我们应该未雨绸缪，提前制定出各种突发情况的方法，并不断完善销售策略，同时加大生物钙基多功能纸的宣传，让更多的人了解多功能纸，让大家不断信任并选择生物钙基多功能纸！

参考文献

[1]刘鹏，王志杰，陈永常.合成纸简述[J].黑龙江造纸，2009，37（03）：44-46.

[2]陈航航.纸张平滑度和吸墨性对印刷品质量的影响[J].印刷质量与标准化，2008（05）：22-26.

[3]周晓谦，王阳，杜鹃，郑国阔，鲁云婷.聚氨酯无机杂化材料研究进展及应用前景[J].化工新型材料，2011，39（08）：4-6+77.

[4]王德诚.聚酯系合成纸新产品——向食品、日用品的外装商标用途展开[J].聚酯工业，2016，29（01）：9.