发明内容
为了克服上述的技术问题,本发明的目的在于提供一种植物纤维环保材料及其制备方法,改善植物纤维在壁纸中的应用,增加麻类物质的纤维材料增加纤维的韧性,增加木材的纤维提高纤维素的含量,保持壁纸的韧性和聚合度,减少化工原料的使用,达到真正的环保。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种植物纤维环保材料,包括以下质量份材料,水稻秸秆0-60份、玉米秸秆0-60份、大豆秸秆0-60份、麦秸秆0-60份、木材10-20份、亚麻纤维20-30份、改性助剂10-15份、粘合剂10-15份、漂白剂5-10份,其中,改性助剂由硬脂酸钙、二氧化钛、钛酸四丁酯、二氰二氨、硼酸锌和硫酸钾组成,粘合剂由动物胶、淀粉、水溶性纤维衍生物、聚乙烯醇、水溶性树脂和合成树脂丙烯酸乳胶组成,漂白剂由液氯、次氯酸钠、过氧化氢和氨基磺酸组成;该植物纤维环保材料的制备方法包括以下步骤:
步骤一、植物纤维原料预处理:将收集的植物纤维原料在清洗池中冲洗,去除泥土和杂质,再将植物纤维放置在干燥箱中蒸发水分,干燥箱的温度为70-90℃,植物纤维达到含水量为零的绝干状态;
步骤二、植物纤维原料的粉碎:将干的植物纤维放在粉碎机上,植物纤维从上碾压辊和下碾压辊中间进入到粉碎腔中,上碾压辊和下碾压辊尾端开口大小和夹角大小通过液压缸粉碎的植物纤维传送到粉体腔中,通过异形盘的转动将植物纤维粉体传送到筛网上,异形盘同时带动筛网前后晃动将植物纤维粉体筛下;
步骤三、化学浆液:将粉碎的植物纤维置于容器中加水浸泡0.5小时,并且缓慢加热,在20分钟内从20℃加热到90℃,加热到50℃时加入改性助剂并不断搅拌,加热三小时时加入粘合剂并不断搅拌;
步骤四、洗涤和分离:将木浆和黑液进行三次分离,第一次分离将上层的木浆整体分离,第二次分离为中间层分离夹杂部分黑液,第三次分离为底层分离含有较多的黑液,夹杂的黑液处理后得到木浆的原料;
步骤五、木浆漂白:在木浆中放入漂白剂,漂白剂放入的顺序是液氯、次氯酸钠、过氧化氢、氨基磺酸组成,液氯、次氯酸钠、过氧化氢、氨基磺酸在注入的过程中搅拌速度为15转/分钟,液氯、次氯酸钠、过氧化氢、氨基磺酸注入的间隔时间为2分钟,漂白的亮度为60-70%,
步骤六、打浆和抄纸:将木浆在调浆箱中进行调制,木浆在调浆箱中除掉木浆中相对密度小而体积大的杂质,再流送上抄纸网上进行抄纸,调浆箱控制浆量和浓度,制得植物纤维环保材料。
作为本发明进一步的方案,所述步骤一中对冲洗过的植物纤维在干燥箱中蒸发水分之前在压力机上首先进行压干,压力机的压力为10MPa,植物纤维在干燥箱处理到水蒸气肉眼不可见时,再次在压力机上挤压,充分挤压碾碎坚硬部分,最后放置在干燥箱中绝干。
作为本发明进一步的方案,所述步骤三中改性助剂分三批加入到植物纤维中,第一批由硬脂酸钙和二氧化钛组成在植物纤维粉浸泡0.5小时时加入,第二批由钛酸四丁酯和二氰二氨组成在加入第一批改性助剂5分钟时加入,第三批由硼酸锌和硫酸钾组成在加入第二批改性助剂10分钟时加入,并且三批加入的改性助剂搅拌的速度为30转/分钟。
作为本发明进一步的方案,所述步骤四的分离分三个步骤完成,具体步骤如下:
S1、面浆制浆:将面浆和黑液准确分离后直接进入到步骤五中;
S2、衬浆制浆:衬浆在分离后首先经过粗筛,将浆液中的大颗粒和不溶于液体的物质筛除,在通过挤浆机将木浆挤出,挤出的木浆进行热分散处理,分散处理的木浆再进行脱墨处理,脱膜处理后进行除渣,最后进行精筛筛选细颗粒的木浆,此时的木浆进行浓缩即可进入到步骤五;
S3、芯底浆制浆:芯底浆在分离后首先经过粗筛和除渣的工序,除渣后再进行精筛制得木浆,木浆经过浓缩后进入到挤浆机,挤浆机输出的木浆进行热分散,最后将木浆进行磨浆后进入到步骤五中。
作为本发明进一步的方案,所述步骤五中液氯采用氯含量为99.6%的液氯,液氯在纸浆中的注入量为1毫升每1000浆液,液氯和钠作用生成次氯酸钠,并且将次氯酸钠注入到浆液中,次氯酸钠注入的比例为1:200,过氧化氢注入的比例为1:200,氨基磺酸注入的比例为1:200,漂白后用水稀释。
作为本发明进一步的方案,所述步骤六中抄纸上网纸浆浓度为0.6-1.2%,出伏辊时纸页干度度为15-20%,成形纸干度为90-95%。
作为本发明进一步的方案,所述粉碎机包括防脱盖、震动筛和粉碎腔,防脱盖铰接安装在震动筛的正上方,铰接位置在震动筛和防脱盖的一端,震动筛和防脱盖的两个侧面均安装有伸缩杆,伸缩杆用于防脱盖在震动筛上闭合和打开,震动筛的中心位置与伸缩杆垂直的方向上安装有旋转轴,旋转轴外接电机,旋转轴穿过震动筛的粉体腔,粉体腔中安装有两个异形盘,异形盘固定在旋转轴上,异形盘的圆形部分和筛网的边框相切,异形盘的凸出部分和筛网接触,上碾压辊和下碾压辊通过横杆安装在粉碎腔的内部,下碾压辊水平固定,上碾压辊在靠近震动筛的一侧开口小于另一侧,上碾压辊外侧安装有液压缸,液压缸用于调整上碾压辊和下碾压辊之间开口大小。
作为本发明进一步的方案,所述筛网选用100目的网眼。
本发明的有益效果:
1、该植物纤维环保材料通过对农用秸秆和亚麻纤维的混合使植物纤维在化学处理后具有较高的聚合度,增加壁纸原材料的韧性,通过增加木材的含量使植物纤维的纤维素的含量增加,避免纯秸秆纤维的纤维素含量偏低,需要增大消耗植物秸秆,使各植物纤维在达到壁纸使用要求的同时减少原材料的消耗。
2、压力机在压干水分的同时可以破坏植物中的黏合胶状物质,裂开的植物纤维可以更快更好的烘干,反复挤压的植物纤维使植物深层的水分被挤压,碾碎的茎秆可以加快水分的蒸发;分批加入改性助剂使木浆中的非纤维类的胶质和木质素等材质得到充分的分解,改性助剂本身的反应被避免,使改性助剂的性能得到充分的发挥。
3、本发明通过植物纤维的组合,利用亚麻纤维的强行韧性和木纤维的含量多的特点,使在利用秸秆作为纤维原料时,避免秸秆纤维的强度不够和通过量来补充纤维的缺点,节省原材料的同时有效利用各植物纤维的特点,达到环保的目的。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种植物纤维环保材料,请参阅图1-图4所示,包括以下质量份材料,水稻秸秆20份、玉米秸秆10份、大豆秸秆10份、麦秸秆20份、木材10份、亚麻纤维30份、改性助剂15份、粘合剂10-份、漂白剂份,其中,改性助剂由硬脂酸钙、二氧化钛、钛酸四丁酯、二氰二氨、硼酸锌和硫酸钾组成,粘合剂由动物胶、淀粉、水溶性纤维衍生物、聚乙烯醇、水溶性树脂和合成树脂丙烯酸乳胶组成,漂白剂由液氯、次氯酸钠、过氧化氢和氨基磺酸组成;该植物纤维环保材料的制备方法包括以下步骤:
步骤一、植物纤维原料预处理:将收集的植物纤维原料在清洗池中冲洗,去除泥土和杂质,再将植物纤维放置在干燥箱中蒸发水分,干燥箱的温度为70-90℃,植物纤维达到含水量为零的绝干状态;
步骤二、植物纤维原料的粉碎:将干的植物纤维放在粉碎机1上,植物纤维从上碾压辊5和下碾压辊6中间进入到粉碎腔4中,上碾压辊5和下碾压辊6尾端开口大小和夹角大小通过液压缸41粉碎的植物纤维传送到粉体腔32中,通过异形盘33的转动将植物纤维粉体传送到筛网7上,异形盘33同时带动筛网7前后晃动将植物纤维粉体筛下;
步骤三、化学浆液:将粉碎的植物纤维置于容器中加水浸泡0.5小时,并且缓慢加热,在20分钟内从20℃加热到90℃,加热到50℃时加入改性助剂并不断搅拌,加热三小时时加入粘合剂并不断搅拌;
步骤四、洗涤和分离:将木浆和黑液进行三次分离,第一次分离将上层的木浆整体分离,第二次分离为中间层分离夹杂部分黑液,第三次分离为底层分离含有较多的黑液,夹杂的黑液处理后得到木浆的原料;
步骤五、木浆漂白:在木浆中放入漂白剂,漂白剂放入的顺序是液氯、次氯酸钠、过氧化氢、氨基磺酸组成,液氯、次氯酸钠、过氧化氢、氨基磺酸在注入的过程中搅拌速度为15转/分钟,液氯、次氯酸钠、过氧化氢、氨基磺酸注入的间隔时间为2分钟,漂白的亮度为60-70%,
步骤六、打浆和抄纸:将木浆在调浆箱中进行调制,木浆在调浆箱中除掉木浆中相对密度小而体积大的杂质,再流送上抄纸网上进行抄纸,调浆箱控制浆量和浓度,制得植物纤维环保材料。农用秸秆和亚麻纤维的混合使植物纤维在化学处理后具有较高的聚合度,增加壁纸原材料的韧性,通过增加木材的含量使植物纤维的纤维素的含量增加,避免纯秸秆纤维的纤维素含量偏低,需要增大消耗植物秸秆,使各植物纤维在达到壁纸使用要求的同时减少原材料的消耗。
所述步骤一中对冲洗过的植物纤维在干燥箱中蒸发水分之前在压力机上首先进行压干,压力机的压力为10MPa,植物纤维在干燥箱处理到水蒸气肉眼不可见时,再次在压力机上挤压,充分挤压碾碎坚硬部分,最后放置在干燥箱中绝干;压力机在压干水分的同时可以破坏植物中的黏合胶状物质,裂开的植物纤维可以更快更好的烘干,反复挤压的植物纤维使植物深层的水分被挤压,碾碎的茎秆可以加快水分的蒸发。
所述步骤三中改性助剂分三批加入到植物纤维中,第一批由硬脂酸钙和二氧化钛组成在植物纤维粉浸泡0.5小时时加入,第二批由钛酸四丁酯和二氰二氨组成在加入第一批改性助剂5分钟时加入,第三批由硼酸锌和硫酸钾组成在加入第二批改性助剂10分钟时加入,并且三批加入的改性助剂搅拌的速度为30转/分钟,分批加入改性助剂使木浆中的非纤维类的胶质和木质素等材质得到充分的分解,改性助剂本身的反应被避免,使改性助剂的性能得到充分的发挥。
所述步骤四的分离分三个步骤完成,具体步骤如下:
S1、面浆制浆:将面浆和黑液准确分离后直接进入到步骤五中;
S2、衬浆制浆:衬浆在分离后首先经过粗筛,将浆液中的大颗粒和不溶于液体的物质筛除,在通过挤浆机将木浆挤出,挤出的木浆进行热分散处理,分散处理的木浆再进行脱墨处理,脱膜处理后进行除渣,最后进行精筛筛选细颗粒的木浆,此时的木浆进行浓缩即可进入到步骤五;
S3、芯底浆制浆:芯底浆在分离后首先经过粗筛和除渣的工序,除渣后再进行精筛制得木浆,木浆经过浓缩后进入到挤浆机,挤浆机输出的木浆进行热分散,最后将木浆进行磨浆后进入到步骤五中;
所述步骤五中液氯采用氯含量为99.6%的液氯,液氯在纸浆中的注入量为1毫升每1000浆液,液氯和钠作用生成次氯酸钠,并且将次氯酸钠注入到浆液中,次氯酸钠注入的比例为1:200,过氧化氢注入的比例为1:200,氨基磺酸注入的比例为1:200,漂白后用水稀释。
所述步骤六中抄纸上网纸浆浓度为0.6-1.2%,出伏辊时纸页干度度为15-20%,成形纸干度为90-95%。
所述粉碎机1包括防脱盖2、震动筛3和粉碎腔4,防脱盖2铰接安装在震动筛3的正上方,铰接位置在震动筛3和防脱盖2的一端,震动筛3和防脱盖2的两个侧面均安装有伸缩杆21,伸缩杆21用于防脱盖2在震动筛3上闭合和打开,震动筛3的中心位置与伸缩杆21垂直的方向上安装有旋转轴31,旋转轴31外接电机,旋转轴31穿过震动筛3的粉体腔32,粉体腔32中安装有两个异形盘33,异形盘33固定在旋转轴31上,异形盘33的圆形部分和筛网7的边框相切,异形盘33的凸出部分和筛网7接触,上碾压辊5和下碾压辊6通过横杆安装在粉碎腔4的内部,下碾压辊6水平固定,上碾压辊5在靠近震动筛3的一侧开口小于另一侧,上碾压辊5外侧安装有液压缸41,液压缸41用于调整上碾压辊5和下碾压辊6之间开口大小。
所述筛网7选用100目的网眼。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于其使用的秸秆全部为水稻秸秆,一种植物纤维环保材料,包括以下质量份材料,水稻秸秆60份、木材20份、亚麻纤维20份、改性助剂15份、粘合剂15份、漂白剂10份,其中,改性助剂由硬脂酸钙、二氧化钛、钛酸四丁酯、二氰二氨、硼酸锌和硫酸钾组成,粘合剂由动物胶、淀粉、水溶性纤维衍生物、聚乙烯醇、水溶性树脂和合成树脂丙烯酸乳胶组成,漂白剂由液氯、次氯酸钠、过氧化氢和氨基磺酸组成
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于其使用的秸秆全部为玉米秸秆,一种植物纤维环保材料,包括以下质量份材料,玉米秸秆60份、木材15份,亚麻纤维20份、改性助剂10份、粘合剂15份、漂白剂10份,其中,改性助剂由硬脂酸钙、二氧化钛、钛酸四丁酯、二氰二氨、硼酸锌和硫酸钾组成,粘合剂由动物胶、淀粉、水溶性纤维衍生物、聚乙烯醇、水溶性树脂和合成树脂丙烯酸乳胶组成,漂白剂由液氯、次氯酸钠、过氧化氢和氨基磺酸组成。
实施例4
实时例4与实施例1的区别在于其使用的秸秆全部为大豆秸秆,一种植物纤维环保材料,包括以下质量份材料,大豆秸秆60份、木材10份、亚麻纤维25份、改性助剂12份、粘合剂10份、漂白剂8份,其中,改性助剂由硬脂酸钙、二氧化钛、钛酸四丁酯、二氰二氨、硼酸锌和硫酸钾组成,粘合剂由动物胶、淀粉、水溶性纤维衍生物、聚乙烯醇、水溶性树脂和合成树脂丙烯酸乳胶组成,漂白剂由液氯、次氯酸钠、过氧化氢和氨基磺酸组成。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于其使用的秸秆全部为麦秸秆,一种植物纤维环保材料,请参阅图1-图4所示,包括以下质量份材料,麦秸秆60份、木材20份、亚麻纤维30份、改性助剂10份、粘合剂15份、漂白剂10份,其中,改性助剂由硬脂酸钙、二氧化钛、钛酸四丁酯、二氰二氨、硼酸锌和硫酸钾组成,粘合剂由动物胶、淀粉、水溶性纤维衍生物、聚乙烯醇、水溶性树脂和合成树脂丙烯酸乳胶组成,漂白剂由液氯、次氯酸钠、过氧化氢和氨基磺酸组成。
对比例1
市场上使用广泛的无纺合成纤维壁纸材料,其中合成纤维占总纤维量》5%,基本在10%左右。
根据国家对壁纸原材料的要求GB/T348442017,对壁纸原料的防霉性能、伸缩性和湿抗张强度进行对比实验,具体数据参见下表:
由上表可知,本申请的实施例1-5和对比例1均具有0级的防霉性;
纵向的伸缩性实施例1-5要略低于对比例1,横向的伸缩性对于实施例1-5纯植物纤维材料的国标标准为≤1.8%,本申请实施例达到了1.4%,横向伸缩性对于对比例1含有合成纤维的国家标准为≤1.5%,由此可见,添加了亚麻纤维的比值原材料的横向伸缩性已经接近合成纤维的国家标准;
纵向的湿抗张强度的国家标准是≥0.7kN/m,实施例1-5的湿抗张强度均≥1.0kN/m,但是距离合成纤维的≥1.3kN/m的强度略显劣势,横向的湿抗张强度的国家标准是≥0.5kN/m,实施例1-5的横向强度均≥0.8kN/m,并且和对比例1已经很接近。
综上所述,实施例1-5在混合添加植物纤维后通过亚麻纤维的强韧作用使其具有和无纺壁纸的原料有较为接近的性能,并且其为纯天然的植物材料,不含有有毒的化学物质,因此,该植物纤维的材料是一种实用的环保材料。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。