碳酸鈣如何將石頭變成“石頭紙”？
石頭紙，顧名思義，是用石頭制作的紙張。當(dāng)然這是通俗的理解，實(shí)際上，石頭紙是以石灰石中的碳酸鈣等無(wú)機(jī)粉體為主要原料，以聚乙烯或聚丙烯等有機(jī)樹(shù)脂以及助劑為輔料，形成的共混物經(jīng)密煉、擠出等特殊工藝加工制得的一種新型紙張。通常，碳酸鈣等無(wú)機(jī)粉體的比例為70~80%（粒徑為1000目左右，約合13微米，要求更高的需達(dá)到納米級(jí)），有機(jī)樹(shù)脂的比例為15~30%。這種紙中碳酸鈣含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于有機(jī)樹(shù)脂，顧俗稱石頭紙，也叫石科紙。
可見(jiàn)，石頭紙完全不同于傳統(tǒng)意義上以棉、麻、木材等植物纖維制得的紙。自從東漢蔡倫發(fā)明造紙術(shù)以來(lái)，數(shù)千年來(lái)一直是植物纖維紙一統(tǒng)天下，直至20世紀(jì)50年代左右，美國(guó)杜邦等公司開(kāi)始研制以有機(jī)樹(shù)脂取代植物纖維為主的紙張，名曰合成紙，又稱化工薄膜紙、塑料紙等。日本出于對(duì)木材來(lái)源不足的擔(dān)憂以及降低有機(jī)樹(shù)脂庫(kù)存，也加大合成紙開(kāi)發(fā)力度并在70年代率先進(jìn)行了商品化生產(chǎn)。我國(guó)70年代也研制過(guò)合成紙，彼時(shí)叫“鈣塑紙”，不過(guò)未大規(guī)模應(yīng)用。20世紀(jì)末，我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)企業(yè)開(kāi)發(fā)了碳酸鈣含量達(dá)80%的石頭紙，并實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)近十來(lái)年才開(kāi)始開(kāi)發(fā)和引進(jìn)石頭紙生產(chǎn)技術(shù)。
現(xiàn)代造紙工藝包括制漿、調(diào)制、抄造、加工等主要步驟。相比而言，石頭紙的生產(chǎn)則完全大不同，與塑料加工更為接近。石頭紙生產(chǎn)工藝主要有四種，分別是壓延法、流延法、雙向拉伸法和吹膜法。壓延法即原料共混、密煉后，擠出造粒，再通過(guò)壓延機(jī)成型，分切后得成品；流延法與壓延法前面工序一致，只是后端使用流延機(jī)成型，屬于單向拉伸，紙張縱橫方向性能不一，可用于生產(chǎn)各種厚度的紙張；雙向拉伸法工序與前兩者也基本一致，只是后端換成雙向拉伸機(jī)，制得的紙張縱橫方面性能相同，用于要求精美的畫(huà)冊(cè)或廣告等；吹膜法則后端則以吹膜機(jī)吹膜成型，一般主要以三層共擠吹膜較多。以壓延法為例，其生產(chǎn)工藝如下圖所示：
與傳統(tǒng)造紙技術(shù)相比，石頭紙生產(chǎn)不需要消耗木材。傳統(tǒng)造紙技術(shù)導(dǎo)致了大量木材的消耗以及森林的過(guò)度采伐，2016年我國(guó)2/3的工業(yè)木材都用在造紙上，木材供應(yīng)不足也成了造紙業(yè)發(fā)展面臨的一大瓶頸。石頭紙以地球儲(chǔ)備豐富的石灰石資源作為原料，不失為緩解木材匱乏的一個(gè)重要途徑。“三廢”排放多、對(duì)環(huán)境污染大也是傳統(tǒng)造紙技術(shù)的一大詬病，石頭紙生產(chǎn)由于不需要水、更不需要漂白。因此，沒(méi)有廢水的排放，相比傳統(tǒng)造紙則更為環(huán)保。而且生產(chǎn)中僅需消耗電能，能耗也大大降低，單位能耗僅為傳統(tǒng)造紙工藝的2 /3。
那石頭紙本身有哪些優(yōu)點(diǎn)呢？其一，石頭紙由于含一定樹(shù)脂組分可以防潮、防水，抗張力、撕裂度和耐折度也強(qiáng)過(guò)普通紙，特別適用于潮濕環(huán)境下使用；其二石頭紙沒(méi)有植物纖維，表面光滑平整，書(shū)寫(xiě)的時(shí)候不容易暈?zāi)?，印刷時(shí)更加節(jié)省油墨；其三石頭紙主要為粉體結(jié)構(gòu)，在野外暴露的環(huán)境中3到6個(gè)月就可自動(dòng)風(fēng)化，如果焚燒的話，也容易燃燒，不產(chǎn)生黑煙；其四，石頭紙生產(chǎn)中無(wú)需漂白，也無(wú)重金屬殘留、熒光劑等風(fēng)險(xiǎn)，相對(duì)比較安全。正是由于石頭紙具有這些優(yōu)點(diǎn)，其問(wèn)世以來(lái)，在新聞出版、包裝、廣告、文化用紙、地圖、裝飾壁紙等方面得到了較好的應(yīng)用。
不過(guò)，石頭紙也存在一些缺點(diǎn)制約了它的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。首先，就是石頭紙光照下易粉化，不能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，不適宜作為文件檔案用紙；其次，石頭紙由于含大量碳酸鈣，制得的紙張密度會(huì)比較大，也具有一定厚度，加上高溫易變形，難以適應(yīng)高速印刷；再次，由于技術(shù)所限，目前市面上的石頭紙僅有A1~A4等小幅面紙張，大幅寬幅產(chǎn)品仍缺乏，限制了其使用范圍。
記得2010年全國(guó)兩會(huì)上，國(guó)內(nèi)某企業(yè)生產(chǎn)的石頭紙產(chǎn)品驚艷登場(chǎng)，引發(fā)了媒體的追捧，隨后全國(guó)各地紛紛掀起了上馬石頭紙項(xiàng)目的熱潮。但是喧囂的背后，石頭紙的項(xiàng)目一直不乏爭(zhēng)議，是環(huán)保的噱頭還是資本的炒作？是創(chuàng)新還是騙局？一時(shí)眾說(shuō)紛紜。如今七年過(guò)去了，公開(kāi)報(bào)道顯示，目前遼寧、山西、云南、江西等地許多企業(yè)都在生產(chǎn)石頭紙，部分產(chǎn)品還遠(yuǎn)銷國(guó)外，也有一些新的石頭紙項(xiàng)目準(zhǔn)備投產(chǎn)。比較引人注目的是在山西，該省企業(yè)利用煤礦開(kāi)采的附屬品煤矸石作為原料制造石頭紙，真正做到了盤(pán)活資源、變廢為寶，為當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型探出了一條新路。
前不久，某科技公司推出一款智能筆記本產(chǎn)品，搭配可擦筆，售價(jià)還不菲。該產(chǎn)品紙張光亮，宣稱可重復(fù)擦寫(xiě)10次以上，書(shū)寫(xiě)完可即時(shí)拍照上傳到APP儲(chǔ)存成為數(shù)字筆記。其所用的紙張就是石頭紙，算是石頭紙搭上了互聯(lián)網(wǎng)的快車(chē)吧。
石頭紙作為造紙領(lǐng)域的一項(xiàng)新技術(shù)，甚至被譽(yù)為“重大技術(shù)革新”，理應(yīng)大力扶持，但由于其原料石灰石為不可再生資源，廢紙的回收尚不規(guī)范，所含的有機(jī)樹(shù)脂能否處理完全等諸多方面尚存在疑問(wèn)，所以其發(fā)展的路上一直有著不同的聲音。在筆者看來(lái)，石頭紙尚在起步發(fā)展階段，雖然存在許多問(wèn)題待解，但石頭紙有其獨(dú)特之處，在一些特殊環(huán)境下應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，應(yīng)當(dāng)深入研究開(kāi)發(fā)，把它作為植物纖維紙的有益補(bǔ)充。或許若干年后，石頭紙將真正成為人人稱嘆的節(jié)能減排、環(huán)保安全示范產(chǎn)品。
來(lái)源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)
