CN102408738A

CN102408738A - 一种麦草浆筛渣生产发泡缓冲材料的方法

Info

Publication number: CN102408738A
Application number: CN2011102483900A
Authority: CN
Inventors: 王代启; 赵传山; 吴朝军; 于冬梅
Original assignee: Shandong Institute of Light Industry
Current assignee: Shandong Institute of Light Industry
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2031-08-26
Also published as: CN102408738B

Abstract

本发明公开了一种麦草浆筛渣生产发泡缓冲材料的方法，包括：麦草浆筛渣加入磨浆机中进行打浆，将筛渣中的纤维束分散成单根纤维；将打浆后的浆料筛除大于2.2mm的纤维束，然后浓缩至干度为35～42%，得组分A；将组分A与粘合剂、发泡剂、交联剂、润滑剂及脱模剂混合均匀，注入模具中，在150～180℃下进行发泡；发泡完成、材料定型后，将温度降至120～140℃进行干燥，干燥后脱模即得发泡缓冲材料。本发明方法简单，将制浆所得的筛渣充分利用，解决了造纸生产中的废料问题，所得发泡材料具有较低的表观密度、较高的抗压强度，易于降解，减少了环境污染，具有较好的经济和社会效益。

Description

一种麦草浆筛渣生产发泡缓冲材料的方法

技术领域

本发明涉及一种麦草浆筛渣的综合利用方法，具体涉及一种麦草浆筛渣生产发泡缓冲材料的方法。

背景技术

植物纤维原料是一廉价的可再生资源，可反复使用，且使用后会降解而不会产生污染问题，且还可以再循环利用。我国是非木材纤维原料制浆大国，年产非木材纤维浆料（主要是麦草浆）约1700多万吨，需要原料约4200多万吨，按浆渣率2%(对原料)计算，制浆过程中产生的浆渣约84万吨。这些浆渣主要是未蒸解的纤维束及草节，杂细胞含量较高，即使再回蒸，其强度也较低，因而只有烧掉或排掉。因此有效利用这些浆渣，使其变废为宝，将具有重大意义。

在当前包装所用的缓冲材料中，主要采用聚苯乙烯及其它发泡聚合物，这类发泡塑料具有良好的吸振、缓冲性能，重量轻、易加工，但是，发泡塑料不能回收，污染环境是其突出的缺点。纤维素纤维缓冲包装材料具有很好的生物可降解性、环境协调性，它能完全降解腐烂，入土可作肥料，正好克服了化工发泡塑料的缺点。关于植物纤维发泡缓冲材料的研究及成果，CN1147978A专利采用了利用亚铵法处理的植物纤维进行发泡，亚铵法产生的黑液难于处理，已属于淘汰之列，且无发泡材料的指标。而CN 1884382A专利则用麻杆、高粱杆及玉米杆等经粉碎机粉碎成颗粒，然后加入发泡剂等经微波进行发泡，该法使植物的杆粉粉碎成颗粒及粉末，无法形成单根纤维而影响了材料性能。

发明内容

针对制浆产生的浆渣产量大、不能充分利用及化学发泡塑料难于降解的问题，本发明提供了一种浆渣的利用方法，即利用麦草浆筛渣生产发泡缓冲材料的方法，该方法以麦草浆筛渣为原料，有效回收利用了筛渣，所得的发泡缓冲材料可降解，不会污染环境。

本发明是通过以下措施实现的：

一种麦草浆筛渣生产发泡缓冲材料的方法，其特征是包括以下步骤：

（1）麦草浆筛渣加入磨浆机中进行打浆，使筛渣中的纤维束分散成单根纤维；

（2）将打浆后的浆料筛除大于2.2mm的纤维束，然后浓缩至干度为35～42%，得组分A；

（3）将组分A与粘合剂、发泡剂、交联剂、润滑剂及脱模剂混合均匀，注入模具中，在150～180℃下进行发泡；

（4）发泡完成、材料定型后，将温度降至120～140℃进行干燥，干燥后脱模即得发泡缓冲材料。

进一步的，步骤（1）中，打浆浓度为12～15%。

进一步的，步骤（2）中，浆料通过压力筛筛除纤维束，压力筛筛板孔径φ为1.8～2.2mm。

进一步的，步骤（3）中，粘合剂为改性淀粉，优选玉米羧甲基淀粉,取代度：0.1～0.2，交联剂为硼砂，润滑剂为硬脂酸单甘油酯，脱模剂为有机硅乳液。

进一步的，步骤（3）中，粘合剂用量为组分A绝干质量的15～30%，交联剂用量为组分A绝干质量的0.5～2%，润滑剂用量为组分A绝干质量的0.5～2%，脱模剂用量为组分A绝干质量的0.05～0.1%。

进一步的，发泡剂用量为组分A绝干质量的6～20%，所述发泡剂为NaHCO₃、(NH₄)₂ CO₃和NH₄H CO₃的混合物，其中NaHCO₃为组分A绝干质量的0～2%，(NH₄)₂CO₃为组分A绝干质量的2～6%， NH₄HCO₃为组分A绝干质量的4～12%。

本发明提供了一种制浆中产生的浆渣的回收利用方法，为造纸企业实现了节能减排，其工艺流程见图1，包括两部分：其一是麦草浆渣的分丝处理，利用磨浆机将浆渣分散成单根纤维，再用筛浆机筛除过大尺寸的纤维束，然后脱水即为组分A，所得组分A不需干燥可直接进入第二部分进行发泡；其二是组分A的发泡，将组分A加入捏合机中分别加入粘合剂、发泡剂、交联剂、润滑剂及脱模剂，经充分混合后，注入模具中，加热发泡，待发泡材料定型后，继续加热至发泡材料干燥，然后脱模即得到发泡缓冲材料成品。

本发明的创新点是以筛渣为原料，即解决了环境污染问题，又为造纸厂筛渣处理提供了一个有效途径。在处理时，将筛渣中的纤维束进行了分丝处理，成为了短小的纤维，提高了产品的性能，而且，得到的组分A可直接用于发泡，而无须将其进行干燥，简化了操作，为工业化大生产提供了便利。在发泡时，首选经过量实验及钻研对粘合剂、发泡剂、交联剂、润滑剂、脱模剂等助剂及它们的加入量进行选择，然后控制合适的发泡时间，使发泡顺利进行，最终得到发泡缓冲材料，其性能都得到了很好的提高。

综上所述，本发明将麦草浆筛渣经磨浆分丝、筛选及浓缩脱水后不需干燥，直接加入发泡所需的粘合剂、发泡剂等成分进行发泡，方法简单，所得发泡材料具有较低的表观密度、较高的抗压强度，生产成本低，无液体或固体废料产生，废气主要是CO₂、NH₄和H₂O,可冷却回收，不会对环境造成不利影响。本方法将制浆所得的筛渣充分利用，作为制备发泡缓冲材料的原料，一方面使资源循环利用，解决造纸生产中的废料问题，另一方面得到的缓冲材料易于降解，减少了环境污染，将能替代发泡塑料作为缓冲材料，取得较好的经济和社会效益。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实例来进一步说明，应该明确的是，下述实施例仅起到解释的作用，并不对本发明进行限定。如无特别说明，在加入粘合剂、发泡剂、交联剂、润滑剂及脱模剂进行发泡时，它们的加入量均以组分A的绝干质量计。

实施例1

采用山东某造纸厂的麦草浆筛渣生产发泡缓冲材料，步骤如下：

1）麦草浆筛渣经螺旋输送机送至中浓磨浆机，采用轻刀打浆，打浆浓度12~15%；

2）打好的浆料经压力筛筛选，筛板的孔径为φ1.8～2.2mm, 筛选后浆的浓度在1.0～2.0%之间；

3）筛后浆料经螺旋挤浆机浓缩至干度38%，即得到组分A；

4）将组分A加入捏合机中，分别依次加入玉米羧甲基淀粉（取代度：0.1～0.2）粘合剂，NaHCO₃、(NH₄)₂CO₃和NH₄HCO₃混合发泡剂，硼砂、硬脂酸单甘油酯及有机硅乳液，充分混合均匀，得到组分B,组分B的固含量为30wt%，控制温度为常温，将组分B浇注至模具中；所用玉米羧甲基淀粉用量为组分A的20%，发泡剂的用量为组分A的12%，其中，NaHCO₃、(NH₄)₂CO₃和NH₄HCO₃分别为组分A绝干质量的1.5%，3.5%和7%，硬脂酸单甘油酯的用量为组分A的1%，硼砂的用量为组分A的1%，有机硅乳液的用量为组分A的0.05%；

5）在微波或红外干燥机进行发泡，发泡温度为：170℃，待组分B中发泡剂分解为气体组分B体积膨胀并定型后，降温至120℃继续干燥，脱模即得到发泡缓冲材料，其各项检测指标如表1所示。

实施例2

1）采用的麦草浆筛及打浆、筛选和浓缩方法同实施例1，

2）将组分A加入捏合机中，分别依次加入玉米羧甲基淀粉（取代度：0.1～0.2）粘合剂，NaHCO₃、(NH₄)₂CO₃和NH₄HCO₃混合发泡剂，硼砂、硬脂酸单甘油酯及有机硅乳液，充分混合均匀，得到组分B，组分B的固含量为30wt%，控制温度为常温，将组分B浇注至模具中；所用玉米羧甲基淀粉用量为组分A的20%，发泡剂的用量为组分A的12%，其中，NaHCO₃、(NH₄)₂CO₃和NH₄HCO₃分别为组分A绝干质量的1.5%，3.5%和7%，硬脂酸单甘油酯的用量为组分A的1%，硼砂的用量为组分A的1%，有机硅乳液的用量为组分A的0.05%；

3）在微波或红外干燥机进行发泡，发泡温度为：150℃，待组分B中发泡剂分解为气体组分B体积膨胀并定型后，降温至120℃继续干燥，脱模即得到发泡缓冲材料，其各项检测指标如表1所示。

实施例3

1）采用的麦草浆筛及打浆、筛选和浓缩方法同实施例1，

2）将组分A加入捏合机中，分别依次加入玉米羧甲基淀粉（取代度：0.1～0.2）粘合剂，NaHCO₃、(NH₄)₂CO₃和NH₄HCO₃混合发泡剂，硼砂、硬脂酸单甘油酯及有机硅乳液，充分混合均匀，得到组分B,组分B的固含量为30wt%，控制温度为常温，将组分B浇注至模具中；所用玉米羧甲基淀粉用量为组分A的20%，发泡剂的用量为组分A的12%，其中，NaHCO₃、(NH₄)₂CO₃和NH₄HCO₃分别为组分A绝干质量的1.5%，3.5%和7%，硬脂酸单甘油酯的用量为组分A的1%，硼砂的用量为组分A的1%，有机硅乳液的用量为组分A的0.05%；

3）在微波或红外干燥机进行发泡，发泡温度为：180℃，待组分B中发泡剂分解为气体组分B体积膨胀并定型后，降温至120℃继续干燥，脱模即得到发泡缓冲材料，其各项检测指标如表1所示。

实施例4

1）采用的麦草浆筛及打浆、筛选和浓缩方法同实施例1，得到组分A的干度35%。

2）将组分A加入捏合机中，分别依次加入玉米羧甲基淀粉（取代度：0.1～0.2）粘合剂，NaHCO₃、(NH₄)₂CO₃和NH₄HCO₃混合发泡剂，硼砂、硬脂酸单甘油酯及有机硅乳液，充分混合均匀，得到组分B,组分B的固含量为28wt%，控制温度为常温，将组分B浇注至模具中；所用玉米羧甲基淀粉用量为组分A的15%，发泡剂的用量为组分A的6%，其中，NaHCO₃、(NH₄)₂CO₃和NH₄HCO₃分别为组分A绝干质量的0%，2%和4%，硬脂酸单甘油酯的用量为组分A的0.5%，硼砂的用量为组分A的0.5%，有机硅乳液的用量为组分A的0.05%；

3）在微波或红外干燥机进行发泡，发泡温度为：170℃，待组分B中发泡剂分解为气体组分B体积膨胀并定型后，降温至120℃继续干燥，脱模即得到发泡缓冲材料，其各项检测指标如表1所示。

实施例5

1）采用的麦草浆筛及打浆、筛选和浓缩方法同实施例1，得到组分A的干度42%

2）将组分A加入捏合机中，分别依次加入玉米羧甲基淀粉（取代度：0.1～0.2）粘合剂，NaHCO₃、(NH₄)₂CO₃和NH₄HCO₃混合发泡剂，硼砂、硬脂酸单甘油酯及有机硅乳液，充分混合均匀，得到组分B，组分B的固含量为35wt%，控制温度为常温，将组分B浇注至模具中；所用玉米羧甲基淀粉用量为组分A的30%，发泡剂的用量为组分A的20%，其中，NaHCO₃、(NH₄)₂CO₃和NH₄HCO₃分别为组分A绝干质量的2%，6%和12%，硬脂酸单甘油酯的用量为组分A的2%，硼砂的用量为组分A的2%，有机硅乳液的用量为组分A的0.05%；

实施例6

采用实施例5的方法制备发泡缓冲材料，不同的是，脱模剂有机硅乳液的用量为组分A的0.1%，所得产品各项指标与实施例5相似。

实施例7

采用实施例5的方法制备发泡缓冲材料，不同的是，B体积膨胀并定型后，降温至140℃继续干燥，所得产品各项指标与实施例5相似。

Figure 2011102483900100002DEST_PATH_IMAGE001

表1中的各项数据显示，实施例1生产的发泡材料的密度最低，实施例5次之，实施例3再次之，实施例2和实施例4的的密度稍高，以实施例1效果最佳。麦草浆筛渣发泡缓冲材料具有较低的密度和较好的压缩强度，达到了包装用发泡缓冲材料的要求，本发明使麦草浆筛渣得到了有效利用，从而变废为宝，一方面为造纸企业实现了节能减排，另一方面能替代一些型号的发泡塑料，具有广阔的市场前景。

Claims

1.一种麦草浆筛渣生产发泡缓冲材料的方法，其特征是包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤（1）中，打浆浓度为12～15%。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤（2）中，浆料通过压力筛筛除纤维束，压力筛筛板孔径φ为1.8～2.2mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤（3）中，粘合剂为改性淀粉，交联剂为硼砂，润滑剂为硬脂酸单甘油酯，脱模剂为有机硅乳液。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是：步骤（3）中，所述改性淀粉为玉米羧甲基淀粉,取代度：0.1～0.2。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤（3）中，粘合剂用量为组分A绝干质量的15～30%，交联剂用量为组分A绝干质量的0.5～2%，润滑剂用量为组分A绝干质量的0.5～2%，脱模剂用量为组分A绝干质量的0.05～0.1%。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤（3）中，发泡剂用量为组分A绝干质量的6～20%，所述发泡剂为NaHCO₃、(NH₄)₂ CO₃和NH₄H CO₃的混合物，其中NaHCO₃为组分A绝干质量的0～2%，(NH₄)₂CO₃为组分A绝干质量的2～6%， NH₄HCO₃为组分A绝干质量的4～12%。