CN102505579B - 一种植物纤维缓冲材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种植物纤维缓冲材料的制备方法，以植物纤维为起始原料，采用湿法成型工艺，依次经过加水疏解、放入模具、脱水成型、干燥整饰等步骤直接制备而成，采用本发明的制备方法，制备得到的植物纤维缓冲材料，避免了交联剂、粘结剂等外加原料的引入，不仅大大降低了成本，而且做到了完全的绿色环保，同时产品密度仅有0.1～0.2g/cm3，缓冲系数经测试约在3.0～5.0之间，是一种非常良好的EPS的替代材料。

Description

一种植物纤维缓冲材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种植物纤维缓冲材料的制备方法。
背景技术
在缓冲包装领域中，聚苯乙烯(EPS)类发泡缓冲包装材料，由于具有质轻、隔热、隔音、缓冲性能好、价格低廉等优点，在日用品包装、交通运输业、军工业、航天工业等领域得到广泛应用。但是，EPS是一种高分子化合物，其废弃物埋入土中200-300年长期不降解、不腐烂、劣化土质，如将其焚烧，则会产生十余种有害气体而污染大气。因此，有必要开发新型缓冲包装材料取代EPS。植物纤维缓冲包装材料是环境友好型绿色产品，被普遍认为是EPS包装材料的理想替代品。
植物纤维缓冲材料的制备方法有这样一些文献报道：
1.EP-A-0418151公开了由粘胶丝制成的纤维素海绵，这种方法是先将木纤维溶解在氢氧化钠和二硫化碳溶液中制成黄原酸盐，同时也可以添加进一些增强材料，然后加入芒硝混合，将此海绵布原料涂敷到支撑物上，最后此纤维素在加热的碱凝固浴中进行再生，将其中的晶体洗掉之后就得到纤维素海绵布。这种方法不仅技术复杂成本高，而且会对环境造成不利影响。
2.在CN98811769中公开了一种纤维素基海绵布及其制备方法。该方法是将纤维素溶解在叔胺N-氧化物(NMMO)中，再添加成孔剂、纤维增强剂制得原料，其中该原料经过一个喷嘴涂敷到支撑带上并传送到纺丝浴中，使纤维素沉淀和固化，从而得到纤维海绵布，该海绵布还含有至少一种增塑剂。
3.在CN1182442A中公开了一种纤维素海绵和它的制备方法。该方法是将纤维素在一种含水叔胺氧化物(NMMO)中的溶液与成孔剂(硫酸钠)和发泡剂(偶氮二甲酰胺)混合，接着使其处于引起发泡剂分解及纤维素溶液发泡的条件，尔后使发泡的纤维素溶液与水接触使纤维素沉淀从而制得纤维素海绵。
4.CN1201729报道了一种发泡纤维素缓冲绝热材料的制造方法。将纤维素或废纸在水中进行敲解，脱水，使其水分重量含量约为25％，该物料与粘结剂和发泡剂共混合成预混物，再于50～100℃下对预混物进行预热，并充注到模具中，进行微波照射使混合物均匀发泡，干燥制成发泡的纤维素发泡体。该方法需要加入较多量的粘结剂和发泡剂，成本太高。
5.CN1250066报道了一种秸秆纤维发泡减震缓冲包装材料及其生产方法。该包装材料采用农作物秸秆粉碎物和粘接剂作为原料，添加交联剂、催化剂和发泡剂，经混合、交联反应、发泡、浇注、烘烤定型、自然干燥，即可制成减震缓冲包装材料。该方法仍然采用了粘结剂等材料，且产品本身缓冲性能较差。
6.CN101898399A报道了一种用稻草纤维制备复合包装缓冲材料的工艺。该工艺以稻草纤维为原料，经前处理、切碎、表面预处理后，向经表面处理后的混合纤维中按重量比2～5∶6～9加入聚合物，并加入适量的防霉剂、发泡剂混匀，加入到模具，成型脱模、干燥。该产品的聚合物加入量较大，成本较高。
7.CN101747638A报道了一种轻质植物纤维发泡缓冲包装材料及其制备方法。该发明以植物纤维、淀粉、轻质碳酸钙、滑石粉、GFC-098植物纤维改性剂、有机硅脱模剂、复合稳泡剂、水为原料，物料混合一起均匀后加入适量的水调整成糊状料，投入热压成型的模具中在高温高压条件下压制成型。该工艺同样具有产品性能较差、成本较高的缺点。
综上，现有的各种制备方法都存在各种各样的缺陷，或者是原料不易获取，或者是所用原料成本较为昂贵，或者是操作工艺繁琐，或者是产品缓冲性能差，密度较高等缺陷。现有的技术路线在在环境友好性和成本方面都需要改进。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种操作简单、成本低、性能优异的植物纤维缓冲材料的制备方法。
本发明为达到上述目的，是通过这样的技术方案来实现的：
本发明是一种植物纤维缓冲材料的制备方法，以植物纤维为起始原料，采用湿法成型工艺，依次经过加水疏解、放入模具、脱水成型、干燥整饰等步骤直接制备而成，具体制备步骤如下：
(1)加水疏解：将植物纤维浆板加入碎浆机中，加水进行疏解，温度为室温，疏解时间3～30min，加水稀释搅拌至浓度为2％～5％，得到纤维纸浆；
(2)模具成型：将步骤(1)中所得的纤维纸浆产物搅拌均匀后加入模具中，自然沥水，沥水完全后，加温脱水，使制品初步定型；
(3)干燥整饰：将模具中的制品脱模后，采用烘道对制品进行脱水烘干，使表层和内层水分脱去，从而使制品形状稳定，进而进行整饰得到成品。
作为一种改进，本发明所述的植物纤维是针叶木纤维、阔叶木纤维或禾草纤维。
作为一种改进，本发明所述的植物纤维是针叶木纤维。
作为一种改进，本发明所述步骤(1)中疏解后得到的纸浆其打浆度为15-35°SR。
作为一种改进，本发明所述的打浆度为20～25°SR。
作为一种改进，本发明所述步骤(2)中模具成型中，采用自然沥水和加温脱水，不进行压榨脱水。
本发明的制备方法，是以植物纤维为起始原料，采用湿法成型工艺，依次经过加水疏解、放入模具、脱水成型、干燥整饰等步骤直接制备而成。步骤(1)中采用针叶木纤维、阔叶木纤维、禾草纤维作为原料，加水疏解，控制打浆度，既能很好的沥水，又能形成较佳的交织网状结构。此时浆浓约为2-5％，而打浆度为15-35°SR，最佳为20～25°SR。纤维此时在溶液中形成明显的球状团聚形态。将步骤(1)中所得的纤维纸浆产物搅拌均匀后加入模具中，自然沥水，沥水完全后，加温脱水，稍加压使制品初步定型。步骤(2)中成型中，采用自然沥水和加温脱水，不进行压榨脱水。沥水完全后制品已经除去大部分水分，而产品由于不进行压榨，仍然具有蓬松结构。在进一步的加温脱水中，由于水分的大量高速汽化，确保了纤维制品材料的缓冲多孔结构的形成。待产品基本定型后，将模具中的产物脱模，采用烘道对制品进行脱水烘干，使表层和内层水分脱去，从而使制品形状稳定。进而进行整饰得到成品。
本发明的有益效果如下：
采用本发明的制备方法，制备得到的植物纤维缓冲材料，避免了交联剂、粘结剂等外加原料的引入，不仅大大降低了成本，而且做到了完全的绿色环保，同时产品密度仅有0.1～0.2g/cm3，缓冲系数经测试约在3.0～5.0之间，是一种非常良好的EPS的替代材料。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但本发明的范围并不局限于实施例。
实施例1
(1)加水疏解：将阔叶木浆板加入碎浆机中，加水进行疏解，温度为室温，疏解时间3min。加水稀释搅拌至浓度为2％，得到纤维纸浆。疏解后得到的纸浆其打浆度为15°SR；
(2)模具成型：将步骤(1)中所得的纤维纸浆产物搅拌均匀后加入模具中，自然沥水，沥水完全后，加温脱水，使制品初步定型；
(3)干燥整饰：将模具中的产物脱模后，采用烘道对制品进行脱水烘干，使表层和内层水分脱去，从而使制品形状稳定。进而进行整饰得到成品。所得产品密度0.1378g/cm3，缓冲系数为3.7。
实施例2
(1)加水疏解：将针叶木浆板加入碎浆机中，加水进行疏解，温度为室温，疏解时间10min。加水稀释搅拌至浓度为3％，得到纤维纸浆。疏解后得到的纸浆其打浆度为25°SR；
(2)模具成型：将步骤(1)中所得的纤维纸浆产物搅拌均匀后加入模具中，自然沥水，沥水完全后，加温脱水，使制品初步定型；
(3)干燥整饰：将模具中的产物脱模后，采用烘道对制品进行脱水烘干，使表层和内层水分脱去，从而使制品形状稳定。进而进行整饰得到成品。产品密度为0.1216g/cm3，缓冲系数为3.0。
实施例3
(1)加水疏解：将草浆板加入碎浆机中，加水进行疏解，温度为室温，疏解时间30min。加水稀释搅拌至浓度为5％，得到纤维纸浆。疏解后得到的纸浆其打浆度为35°SR；
(2)模具成型：将步骤(1)中所得的纤维纸浆产物搅拌均匀后加入模具中，自然沥水，沥水完全后，加温脱水，使制品初步定型；
(3)干燥整饰：将模具中的产物脱模后，采用烘道对制品进行脱水烘干，使表层和内层水分脱去，从而使制品形状稳定。进而进行整饰得到成品。产品密度为0.1433g/cm3，缓冲系数为4.8。
以上列举的仅是本发明的部分具体实施例，显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种植物纤维缓冲材料的制备方法，其特征在于，以植物纤维为起始原料，采用湿法成型工艺，依次经过加水疏解、放入模具、脱水成型、干燥整饰等步骤直接制备而成，具体制备步骤如下：
(1)加水疏解：将植物纤维浆板加入碎浆机中，加水进行疏解，温度为室温，疏解时间3～30min，加水稀释搅拌至浓度为2％～5％，得到纤维纸浆；
(2)模具成型：将步骤(1)中所得的纤维纸浆产物搅拌均匀后加入模具中，自然沥水，沥水完全后，加温脱水，使制品初步定型；
(3)干燥整饰：将模具中的制品脱模后，采用烘道对制品进行脱水烘干，使表层和内层水分脱去，从而使制品形状稳定，进而进行整饰得到成品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的植物纤维是针叶木纤维、阔叶木纤维或禾草纤维。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的植物纤维是针叶木纤维。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中疏解后得到的纸浆其打浆度为15-35°SR。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述的打浆度为20～25°SR。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中模具成型中，采用自然沥水和加温脱水，不进行压榨脱水。
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