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点石成“纸”——石头纸漫话 更新时间:2018-06-21 17:59:10 作者:admin

相传,晋朝旌阳县有一县令叫许逊,他法术高明,被人们称为许真君。有一年,由于收成不好,农民缴不起赋税。许逊便叫大家挑来石头,然后施展法术,只见他手指一挥,石头立马变成了金子,老百姓得以抵扣拖欠的赋税。从此,人们都希望自己也有一个能点石成金的“金手指”。诚然,点石成金只是美好的传说,点石为纸倒已成了事实。下面就来谈谈石头如何变成“石头纸”的。

石头纸,顾名思义,是用石头制作的纸张。当然这是通俗的理解,实际上,石头纸是以石灰石中的碳酸钙等无机粉体为主要原料,以聚乙烯或聚丙烯等有机树脂以及助剂为辅料,形成的共混物经密炼、挤出等特殊工艺加工制得的一种新型纸张。通常,碳酸钙等无机粉体的比例为70~80%(粒径为1000目左右,约合13微米,要求更高的需达到纳米级),有机树脂的比例为15~30%。这种纸中碳酸钙含量远远高于有机树脂,顾俗称石头纸,也叫石科纸。

可见,石头纸完全不同于传统意义上以棉、麻、木材等植物纤维制得的纸。自从东汉蔡伦发明造纸术以来,数千年来一直是植物纤维纸一统天下,直至20世纪50年代左右,美国杜邦等公司开始研制以有机树脂取代植物纤维为主的纸张,名曰合成纸,又称化工薄膜纸、塑料纸等。日本出于对木材来源不足的担忧以及降低有机树脂库存,也加大合成纸开发力度并在70年代率先进行了商品化生产。我国70年代也研制过合成纸,彼时叫“钙塑纸”,不过未大规模应用。本人曾撰文介绍的塑料钞票,其塑料基材也算一种特种合成纸吧。20世纪末,我国台湾地区企业开发了碳酸钙含量达80%的石头纸,并实现了商业化生产,国内近十来年才开始开发和引进石头纸生产技术。

现代造纸工艺包括制浆、调制、抄造、加工等主要步骤。相比而言,石头纸的生产则完全大不同,与塑料加工更为接近。石头纸生产工艺主要有四种,分别是压延法、流延法、双向拉伸法和吹膜法。压延法即原料共混、密炼后,挤出造粒,再通过压延机成型,分切后得成品;流延法与压延法前面工序一致,只是后端使用流延机成型,属于单向拉伸,纸张纵横方向性能不一,可用于生产各种厚度的纸张;双向拉伸法工序与前两者也基本一致,只是后端换成双向拉伸机,制得的纸张纵横方面性能相同,用于要求精美的画册或广告等;吹膜法则后端则以吹膜机吹膜成型,一般主要以三层共挤吹膜较多。以压延法为例,其生产工艺如下图所示:

石头纸压延法生产工艺示意图

与传统造纸技术相比,石头纸生产不需要消耗木材。传统造纸技术导致了大量木材的消耗以及森林的过度采伐,2016年我国2/3的工业木材都用在造纸上,木材供应不足也成了造纸业发展面临的一大瓶颈。石头纸以地球储备丰富的石灰石资源作为原料,不失为缓解木材匮乏的一个重要途径。“三废”排放多、对环境污染大也是传统造纸技术的一大诟病,石头纸生产由于不需要水、更不需要漂白。因此,没有废水的排放,相比传统造纸则更为环保。而且生产中仅需消耗电能,能耗也大大降低,单位能耗仅为传统造纸工艺的2 /3。

那石头纸本身有哪些优点呢?其一,石头纸由于含一定树脂组分可以防潮、防水,抗张力、撕裂度和耐折度也强过普通纸,特别适用于潮湿环境下使用;其二石头纸没有植物纤维,表面光滑平整,书写的时候不容易晕墨,印刷时更加节省油墨;其三石头纸主要为粉体结构,在野外暴露的环境中3到6个月就可自动风化,如果焚烧的话,也容易燃烧,不产生黑烟;其四,石头纸生产中无需漂白,也无重金属残留、荧光剂等风险,相对比较安全。正是由于石头纸具有这些优点,其问世以来,在新闻出版、包装、广告、文化用纸、地图、装饰壁纸等方面得到了较好的应用。

石头纸做的壁纸

不过,石头纸也存在一些缺点制约了它的进一步推广应用。首先,就是石头纸光照下易粉化,不能长期储存,不适宜作为文件档案用纸;其次,石头纸由于含大量碳酸钙,制得的纸张密度会比较大,也具有一定厚度,加上高温易变形,难以适应高速印刷;再次,由于技术所限,目前市面上的石头纸仅有A1~A4等小幅面纸张,大幅宽幅产品仍缺乏,限制了其使用范围。

记得2010年全国两会上,国内某企业生产的石头纸产品惊艳登场,引发了媒体的追捧,随后全国各地纷纷掀起了上马石头纸项目的热潮。但是喧嚣的背后,石头纸的项目一直不乏争议,是环保的噱头还是资本的炒作?是创新还是骗局?一时众说纷纭。如今七年过去了,公开报道显示,目前辽宁、山西、云南、江西等地许多企业都在生产石头纸,部分产品还远销国外,也有一些新的石头纸项目准备投产。比较引人注目的是在山西,该省企业利用煤矿开采的附属品煤矸石作为原料制造石头纸,真正做到了盘活资源、变废为宝,为当地产业转型探出了一条新路。

2010年全国两会工作人员展示的石头纸

前不久,某科技公司推出一款智能笔记本产品,搭配可擦笔,售价还不菲。该产品纸张光亮,宣称可重复擦写10次以上,书写完可即时拍照上传到APP储存成为数字笔记。其所用的纸张就是石头纸,算是石头纸搭上了互联网的快车吧。

石头纸作为造纸领域的一项新技术,甚至被誉为“重大技术革新”,理应大力扶持,但由于其原料石灰石为不可再生资源,废纸的回收尚不规范,所含的有机树脂能否处理完全等诸多方面尚存在疑问,所以其发展的路上一直有着不同的声音。在笔者看来,石头纸尚在起步发展阶段,虽然存在许多问题待解,但石头纸有其独特之处,在一些特殊环境下应用优势明显,应当深入研究开发,把它作为植物纤维纸的有益补充。或许若干年后,石头纸将真正成为人人称叹的节能减排、环保安全示范产品。

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