浅议石头纸的特性、生产现状及发展前景

湖南造纸

作者简介：阳铁建（1971-），女，学士，讲师，已发表论文6篇，主要从事无机化学教学与研究工作。

颜鑫（1967-），男，硕士，教授，主要从事化工工艺与纳米碳酸钙生产研究工作。

工艺与技术石头纸是社会上的一个通俗叫法或者是一种商业名称，并不是传统意义上的植物纤维（木浆）纸，也不是薄膜塑胶（合成）纸，而是利用高分子界面化学原理和高分子改性等特点,将石灰石等矿物质研磨成超

细粉末(细度为800~1250目，

掺用量高达75%），加上高分子树脂（如聚乙烯、聚丙烯，占25%左右)和其他少量助剂（如石蜡、硬脂酸、铝酸酯偶联剂等）混炼、挤

出、造料、成膜或压延成型、涂布、必要的二次涂饰等工序制成的一种新型“纸品”。事实上，石头纸实质上是一种高填充的改性塑料材料。用中国塑料加工工业协会改性塑料专业委员会副理事长兼秘书长刘英俊教授的说法：“无论是从学术角度还是技术角度，这种高填充的改性塑料材料称之为‘石塑纸’才是恰如其分的说法”。

石头纸早在上世纪80年代就已开始出现在社会生活中，其理论基础和生产工艺思路早已成型，并不是21世纪的新创举、新发明。当时的台塑大王旗下的南亚公司就具有每年5万吨的生产能力，产品有“撕不烂”的名片、饭票等[1]。但当时碳酸钙的填充量仅为50%左右，虽然性能和外观都不错，但无论从价格上还是使用效果上都无法与纤维纸竞争，因此一直没有得到大的发展。

在节能减排和发展低碳经济的大背景下，随着碳酸钙填充比例达到75%以上，石头纸生产技术日趋成熟。石头纸从2010年在全国两会亮相至今引起了社会各界的广泛关注，成为了众多媒体报道的热门话题。但也有不少行业专家对此不以为然，石头纸的发展前景究竟如何？下面分别从石头纸的特性、适用范围、节能减排的巨大优势、可持续发展方面的明显缺点、先天不足和生产现状，探讨了石头纸的发展前景。1石头纸优异的特性和良好的适用范围

1.1石头纸的优异特性

⑴具有良好的物理性能：石头纸既具有与传统纸张相同的白度和不透明度，又具有传统纸张所不具备的多项性能，如防水、防潮、防蛀、耐化学腐蚀、高的印

刷清晰度、

良好的机械性能、展平性能、表面平滑度和可降解性等多种特点。

⑵具有良好的安全性能：石头纸的主体为碳酸钙等无机物，树脂和各种助剂也是无毒性的，对接触的物品没有不良影响。同时，石头纸不吸水、霉菌也难以附着于纸面，而且其废纸的处理也很安全，不会造成土壤污染。

⑶良好的印刷和书写性能：石头纸可用一般的普通油墨印刷，也可采用柔版、凹版、胶版和丝网等其它印刷方式印刷，还可用铅笔、圆珠笔直接书写[1]。

以目前应用最多的彩色喷墨打印石头纸相纸为例[2]，与传统同类产品相比具有以下优异特性：①该相纸是由超细碳酸钙粉涂布到树脂基材上而制成，这些超微颗粒使纸张表面具有无数个小孔利于牢牢地吸墨、避免存在晕墨现象。

②由于石头纸纸面无纤维，平整光滑，所以喷墨打印后清晰度高。

③该相纸表面碳酸钙不会与墨发生化学反应，避免了偏色、脱色现象的发生。

④传统彩色喷墨打印纸容易在表面晕墨，墨层甚至会渗到背面，石头纸则无此弊端。在同等清晰度的要求下，石头纸中碳酸钙微粒和树脂分子与植物纤维相比几乎不会渗透油墨，因而会节省一半左右的墨量，大大地降低了打印成本。

⑤石头纸不会被空气氧化，不会变色泛黄，更适合于珍贵照片的保存。

⑥石头纸相纸与传统彩色喷墨打印相纸相比，其

浅议石头纸的特性、生产现状及发展前景

阳铁建颜鑫湖南化工职业技术学院化工系湖南株洲（412004）

摘

要：介绍了石头纸所具有的良好的物理性能、安全性能和印刷书写特性以及石头纸在文化用纸、工业用纸、包装用纸、资讯用纸及特殊用纸五大类纸制品方面具有良好的适用范围，同时阐明了与传统的植物纤维纸相比石头纸在节能减排方面具有的巨大优势，在可持续发展方面具有明显缺点和先天不足。石头纸项目目前“蓬勃发展”的现状也让人担忧这一新兴产品的发展前景。

关键词：石头纸；特性；碳酸钙；树脂；生产现状；发展前景

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2012年第4期工艺与技术

售价仅为后者的1/3左右，将显著降低相纸用户的成本。

1.2良好的适用范围

通过多种新技术的应用，石头纸产品具有普通纸所不具备的诸多新特性：如强度大、防雾、防油、防虫、伸长率长、耐潮湿、耐腐蚀、耐撕、耐折等，因此比普通纸张具有更广的用途。其制成的各种包装袋、饲料袋、水泥袋、服装袋、雨衣、台布、墙纸、特种纸制品等，具有价格低、承重高、防水、防尘、防蛀等多重特性，兼具多种包装物的综合优势。因此，其适用范围从理论上说，石头纸似乎可以替代大部分传统纸，包括文化用纸、工业用纸、包装用纸、资讯用纸及特殊用纸等五大类。如用于印刷漂亮的挂历、张贴画、书籍的封面、插图、美术图书、画册、儿童书籍、各种精美装潢的包装、纸质手提包、标贴、商标等；以及用于精美印刷的高级海报、地图、笔记本、产品说明书、教科书、杂志等[1]。此外，还有水下作业用纸、野外作业用纸、井下作业用纸、军事野战用纸等特殊用纸。

2石头纸在节能减排方面的巨大优势和明显缺点

2.1石头纸在节能减排和成本方面的巨大优势

⑴具有巨大的原料成本优势。传统造纸要消耗大量木材，而石头纸是以地壳内最为丰富的矿产资源碳酸钙为主要原料，而碳酸钙主要来源于方解石、大理石、石灰石等矿石，而这些矿石在我国存储极为丰富，价钱相当便宜，其超细粉体的成本不到木浆纤维成本的1/10；而来源于石油的树脂高分子材料仅占约25%，在石油价格不是很高的时候（如原油价格低于每桶100美元），石头纸的整体成本明显低于植物纤维纸。2011年我国PE均价为11800元/t左右，800~1250目的超细重钙粉均价为400元/t左右，助剂均价为12000元/t左右，助剂填充量为超细重钙粉的2%，每吨石头纸的原料成本估算：

11800×25%+400×75%+12000×75%×2%=3430元/t

以强度较高的木浆纸为例，2011年我国进口木浆均价为6000元/t左右，购入造纸专用超细重钙粉均价为400元/t，假设其填充比例为25%，并且不添加其它任何助剂，则每吨纤维纸的原料成本估算如下：

6000×75%+400×25%=4600元/t

可见，在不包括生产成本的前提下，木浆纤维纸张的原料成本比石头高出约25%。

⑵具有明显的环保优势与环境成本。石头造纸整个生产过程无需用水，不需要添加大量的强酸、强碱、漂白粉及众多的有机氯化物，比传统造纸工艺省去了蒸煮、洗涤、漂白、干燥等几个重要的污染环节，根本上解决了传统造纸工业产生“三废”造成的环境污染问题。按照“地球卫士”石头纸科技股份有限公司年产5400kt石头纸的计划，每年可节约864万m3木材,相当于减少砍伐1010km2的森林。同时还可以减少CO2排放1976万t，节约标准煤146.5万t，减少SO2排放50万t。此外，废旧石头纸品的回收方面，石头纸送进焚化炉焚烧，不会产生黑烟，而余下的无机矿粉亦可回归自然；在阳光照射下3个月可降解，或埋在地下1年可以降解，降解后为石头粉末［4］。

⑶具有明显的节能优势。石头纸生产线生产场地仅为同吨位的纤维纸的1/5左右，吨产品能耗明显低于木浆造纸或再生纸。

2.2石头纸的明显缺点和先天不足

⑴原料的不可再生问题。所用主要原料是碳酸钙，虽然自然界贮量巨大，但毕竟是不可再生资源。石头纸另一种原料是25%左右的合成树脂，而合成树脂来自石油，需要3t石油才能合成1t树脂，石油更是贮量有限、不可再生的宝贵能源资源。而传统造纸所用的植物纤维可以是作物秸秆、芦苇和速生丰产林等，秸秆是作物废料再利用，芦苇是草本植物可以无穷无尽生长，而速生丰产林如杨树和桉树等属于经济林，其种植、养护和砍伐已经逐步商业化和市场化，只要合理规划形成种植、养护、砍伐、再种植的良性循环，基本不会对环境造成明显影响。因此，从可持续发展的观点看，石头纸也不可能全部替代传统纸。

⑵废纸的回收利用问题。传统植物纤维纸张是可以循环回收利用的，这种高填料的石头纸回收利用的难度比普通塑料薄膜更大。通常采用燃烧方法，由于石头纸的燃烧热值低使其回收的价值也很低，燃烧处理过程中释放毒性成分而影响大气环境。如果这种废弃的石头纸混入传统废纸中，现有造纸厂的废纸处理系统会将其视为不能离解的塑料薄膜而作为混杂物加以排除，对造纸厂来说，既造成经济损失，也增加了处理这种废物的困难［3］。

⑶生产技术的局限性。生产技术方面，现在石头

石头纸木浆造纸回收废纸造纸电（kWh/t）920110123

燃油（kg/t）09582

煤（kg/t）0216520

综合能耗比值 1.0 1.23 2.08

材料

能耗

表1石头纸与纤维纸生产能耗比较

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