CN103232719B

CN103232719B - 一种烟花筒体材料及其制备方法

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Publication number: CN103232719B
Application number: CN201310158701.3A
Authority: CN
Inventors: 周英牡
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2033-05-02
Also published as: CN103232719A

Abstract

本发明公开了一种烟花筒体材料，由下述质量百分比的组分制得：植物纤维20～55%；增强纤维0～15%；纤维处理剂1～5%；气硬性材料25～39%；催化剂0.1～2%；填料5～25%；润滑剂0%～2%；凝水剂0%～2%；增韧剂5%～15%；发泡剂0%～5%；稳定剂为以上配方总质量的2%～15%。还公开了上述烟花筒体材料的制备方法。本技术方案能够完全替代传统的烟花外筒生产方式，加工可操作性强，成型快速，易于规模化稳定生产；同时，原材料丰富、容易获取、成本也较低；并且，生产的烟花筒体能够达到合格的力学强度，物理化学稳定性好，无环境污染，可自然降解。

Description

一种烟花筒体材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种烟花筒体材料及其制备方法。

背景技术

传统的烟花外筒是以手工制作为主，主要原材料是纸张。其制作方法是：裁纸、上胶、滚筒、修边、干燥、捆筒、封端、钻孔、插引线等。目前，这种传统的生产方法仍是烟花外筒的最主要的生产方式。以上方式的缺点在于工序多、加工效率低、生产时间长，同时需要耗费大量的纸张和胶水。

为克服传统烟花外筒的效率低下，行业内人士开发了很多新的制造方法，但终因生产效率、强度、环保、能耗等问题无法大规模生产替代传统的烟花筒体。例如：

公开号为CN1595045A的专利文献公开了一种带底的烟花外筒及其制造方法，其使用茎秆纤维、玻纤、半水硫酸钙、轻质填充料、高标水泥及粘合剂（含水）为主要成分，经搅拌混合均匀后得到混合物。再将该混合物注入到型模中，采用模芯旋转式一次性整体压制成型，并经自然干燥得到成品。该方法在工序上进行了优化，效率得到了提高。但是其混合物制备过程含水量大，定型时间较长，并且高标水泥对茎秆纤维有腐蚀作用，造成产品的强度稳定性差，质量波动性大。往高标水泥中添加植物纤维的比例不能太高，质量比超过30%后，产品的强度就会大幅下降，由于水泥含量高，固化后在自然状态下水解困难，降解周期很长，比重也较高，增加了运输成本。因而，无法大规模生产。

公开号为CN1818533A的专利文献公开了一种花炮壳体的制作方法，其使用含水纸浆、淀粉、滑石粉、碳酸钙等均匀混合后，再通过注模、加压、加热的方法来制备花炮筒体。该方法的缺陷是需要加热的时间长、温度高，高温使材料碳化后降解性下降，加热时间长导致出模时间长，生产效率仍然不高，能耗也大。加热后内部的水气难以排出，导致产品稳定性差、强度低。除少数体积小、壁厚较厚的产品外，其他产品都无法实现规模化稳定生产。

公开号为CN102432248A的专利文献公开了一种环保烟花材料组合物，使用纤维碎屑、粘结剂、催化剂、水硬性材料、增光剂、填充料等与水混合均匀后，充模，放置10-120分钟后，脱模，干燥。该方法是在CN1595045A公布的方法基础上进一步细化确定了各材料成分的比例，并在类别上做了扩充。但是，该方法并不能避免CN1595045A方法的弱点，即没有避免对植物纤维的损害，难以保证产品的稳定性，使用水硬性材料作为凝胶，植物纤维难以提高，所以比重高、可降解性差，也无法满足烟花外壳的要求。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种烟花筒体材料及其制备方法，能够完全替代传统的烟花外筒生产方式，加工可操作性强，成型快速，易于规模化稳定生产；同时，原材料丰富、容易获取、成本也较低；并且，生产的烟花筒体能够达到合格的力学强度，物理化学稳定性好，无环境污染，可自然降解。

为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种烟花筒体材料，由下述质量百分比的组分制得：

植物纤维20～55%；

增强纤维0～15%；

纤维处理剂1～5%；

气硬性材料25～39%；

催化剂0.1～2%；

填料5～25%；

润滑剂0%～2%；

凝水剂0%～2%；

增韧剂5%～15%；

发泡剂0%～5%；

稳定剂为以上配方总质量的2%～15%。

所述的植物纤维是木纤维、竹纤维、麻纤维、棉纤维、废纸浆、秸秆纤维中的一种或多种的混合物；所述的增强纤维是丙纶纤维、涤纶纤维、氨纶纤维、锦纶纤维、黏胶纤维、玻璃纤维、石棉纤维、海泡石纤维、硅灰石纤维中的一种或多种的混合物；所述的纤维处理剂为硫酸铝、水玻璃、硬脂酸盐、PE蜡、石蜡、白油、芳烃杂环化合物中的一种或多种的混合物；所述的增韧剂为改性淀粉、改性纤维素、聚乙烯醇、动物胶、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙聚乙烯醇缩醛、聚醋酸乙烯中的一种或多种的混合物；所述的气硬性材料是轻烧粉、生石灰、高强石膏中的一种或多种的混合物；所述的稳定剂是乙二醇、丙二醇、丙三醇的一种或多种的混合物；所述的固化时间调节剂柠檬酸、酒精、硫酸钙中的一种或多种的混合物；所述的填料是小于60目的碳酸钙、滑石粉、蒙拓土、凹凸棒、珍珠岩、粉煤灰、空心玻璃微珠中的一种或多种的混合物；所述的润滑剂为硬脂酸、油酸中的一种或多种的混合物；所述的凝水剂为聚丙烯酸、硅胶、硼砂、磷酸中的一种或多种的混合物；所述的发泡剂为聚氨酯复合发泡剂。

上述烟花筒体材料的制备方法，包括如下步骤：

1）将气硬性材料按照水灰比1：2～2：1进行配比制备成气硬性凝胶；

2）将增韧剂配制成胶体；

3）将纤维处理剂溶液喷洒处理植物纤维和增强纤维，并搅拌均匀；

4）向气硬性凝胶中加入处理好的植物纤维和增强纤维，充分搅拌，然后依次加入稳定剂、增韧剂、填料、润滑剂、催化剂、凝水剂、发泡剂，混合搅拌均匀；

5）将混合好的混合物装入模具中成型；

6）自然放置2～10分钟后，开模取出产品；

7）将产品自然干燥或者烘干。

作为优选，所述步骤1）中，气硬性材料为轻烧粉，轻烧粉加入氯化镁溶液作为调和剂，并按照水灰比为9：10～6：5进行配比制备成气硬性凝胶。这样可提高产品强度10%-30%。

作为优选，所述步骤4）中，整个混合过程控制在30分钟内。这样可以提高胶体的流动性，提高产品的整体强度。

本发明由于采用了以上的技术方案，具有下述有益效果：

1、本发明所制成的烟花外筒，原材料来源广泛，工艺步骤少，成型方式简单，具有很好的成本优势，易于规模化生产；

2、本发明的制备方法中，无需采用高温，节约了能源；

3、本发明的制备方法，成型时间短，整个成型工艺过程耗时最少，极大地提高了烟花外筒的成型效率；

4、本发明中组合物所制成的烟花外筒，强度及刚性较现有技术高，产品稳定性好，每个筒发射的火药量可减少20%以上，仍能到达相同的高度，降低了成本，又提高了烟花产品的安全性；

5、本发明中的组合物所制成的烟花外筒可在自然环境中经雨水淋泡后可在短时间内完全降解。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

实施例1：

一种烟花筒体材料，由下述质量百分比的组分制得：

植物纤维20～55%；

增强纤维0～15%；

纤维处理剂1～5%；

气硬性材料25～39%；

催化剂0.1～2%；

填料5～25%；

润滑剂0%～2%；

凝水剂0%～2%；

增韧剂5%～15%；

发泡剂0%～5%；

稳定剂为以上配方总质量的2%～15%。

上述烟花筒体材料的制备方法，包括如下步骤：

2）将增韧剂配制成胶体；

4）向气硬性凝胶中加入处理好的植物纤维和增强纤维，充分搅拌，然后依次加入稳定剂、增韧剂、填料、润滑剂、催化剂、凝水剂、发泡剂，混合搅拌均匀；整个混合过程控制在30分钟内。

5）将混合好的混合物装入模具中成型；充模方式可以采用震动、挤压、压注、注射中的一种或两种。

6）自然放置2～10分钟后，开模取出产品；开模方式优选采用震动、旋转、逐步脱模。

7）将产品自然干燥或者烘干。优选吹风干燥，将产品在干燥通风出放置七天，即可出厂。

实施例2：

将原料按照质量分数进行配比：废纸浆纤维（不含水）40份，丙纶纤维5份，生石灰5份，轻烧粉30份（含调和剂重量），珍珠岩10份，改性淀粉5份，纤维处理剂2份、催化剂0.5份、润滑剂0.5份、凝水剂1份、发泡剂1份，稳定剂添加质量为上述组分总质量的5%。

按照实施例1的制备方法制造，经配制成胶体、混合、注模、成型、养护，即得到成品。

实施例3：

将原料按照质量分数进行配比，废纸浆纤维（不含水）55份，玻璃纤维5份，轻烧粉30份（含调和剂重量），动物胶5份，纤维处理剂1份、催化剂1份、润滑剂1份、凝水剂1.5份、发泡剂0.5份，稳定剂添加质量为上述组分总质量的10%。

实施例4:

将原料按照质量分数进行配比，秸秆纤维（不含水）30份，高强石膏5份，轻烧粉35份（含调和剂重量），滑石粉10份，改性纤维素15份，纤维处理剂1份、催化剂1份、润滑剂0.5份、凝水剂1.5份、发泡剂合1份，稳定剂添加质量为上述组分总质量的3%。

实施例5：

将原料按照质量分数进行配比，纸纤维（不含水）15份，棉纤维15份，海泡石纤维15份，轻烧粉35份（含调和剂重量），聚乙烯醇10份，纤维处理剂1.5份、催化剂1份、润滑剂1份、凝水剂1份、发泡剂合0.5份，稳定剂添加质量为上述组分总质量的10%。

实施例6：

将原料按照质量分数进行配比，废纸纤维（不含水）20份，轻烧粉35份（含调和剂重量），空心玻璃微珠25份，聚醋酸乙烯10份，纤维处理剂2份、催化剂1份、润滑剂0.5份、凝水剂1份、发泡剂合0.5份，稳定剂添加质量为上述组分总质量的5%。

实施例7：

将原料按照质量分数进行配比，木纤维（不含水）30份，轻烧粉25份（含调和剂重量），滑石粉15份，聚乙烯醇10份，改性淀粉5份，纤维处理剂1.5份、催化剂1份、润滑剂0.5份、凝水剂1.5份、发泡剂合0.5份，稳定剂添加质量为上述组分总质量的5%。

对比例1（传统方法）：

以纸张和淀粉糊作为原材料，其制作方法是：裁纸、上胶、滚筒、修边、干燥、捆筒、封端、钻孔、插引线。

对比例2（CN1595045A）：

使用茎秆纤维、玻纤、半水硫酸钙、轻质填充料、高标水泥及聚乙烯醇（含水）为主要成分，经搅拌混合均匀后得到混合物。再将该混合物注入到型模中，采用模芯旋转式一次性整体压制成型，并经自然干燥得到成品。

对比例3（CN1818533A）：

使用含水纸浆、淀粉、滑石粉、碳酸钙等均匀混合后，使用加压、加热的方法来制备花炮筒体。

对比例4（CN102432248A）：

使用纤维碎屑、粘结剂、催化剂、水硬性材料、增光剂、填充料等与水混合均匀后，充模，放置10-120分钟后，脱模，干燥。

下面通过制备一个直径1.5寸管、高190mm、可发60响的组合礼花盆为例，说明本发明的优势。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种烟花筒体材料，由下述质量百分比的组分制得：

植物纤维40～55％，该植物纤维为不含水的废纸浆纤维；

增强纤维5～15％，该增强纤维为丙纶纤维；

纤维处理剂2～5％；

气硬性材料35～39％，该气硬性材料为生石灰和含调和剂的轻烧粉的混合物，生石灰和含调和剂的轻烧粉的质量配比为1:6；

催化剂0.5～2％；

填料10～25％，该填料为珍珠岩；

润滑剂0.5％～2％；

凝水剂1％～2％；

增韧剂5％～15％，该增韧剂为改性淀粉；

发泡剂1％～5％；

稳定剂为以上配方总质量的5％～15％，该稳定剂是乙二醇、丙二醇、丙三醇中的一种或多种的混合物；

具体制备步骤如下：

1)将气硬性材料按照水灰比1：2～2：1进行配比制备成气硬性凝胶；

2)将增韧剂配制成胶体；

3)将纤维处理剂溶液喷洒处理植物纤维和增强纤维，并搅拌均匀；

4)向气硬性凝胶中加入处理好的植物纤维和增强纤维，充分搅拌，然后依次加入稳定剂、增韧剂、填料、润滑剂、催化剂、凝水剂、发泡剂，混合搅拌均匀，整个混合过程控制在30分钟内；

5)将混合好的混合物装入模具中成型；

6)自然放置2～10分钟后，开模取出产品；

7)将产品自然干燥或者烘干。

2.一种烟花筒体材料，由下述质量份数的组分制得：

植物纤维20份，该植物纤维为不含水的废纸纤维；

纤维处理剂2份；

气硬性材料35份，该气硬性材料为含调和剂的轻烧粉；

催化剂1份；

填料25份，该填料为空心玻璃微珠；

润滑剂0.5份；

凝水剂1份；

增韧剂10份，该增韧剂为聚醋酸乙烯；

发泡剂0.5份；

稳定剂为以上配方总质量的5％，该稳定剂是乙二醇、丙二醇、丙三醇中的一种或多种的混合物；

具体制备步骤如下：

2)将增韧剂配制成胶体；

3)将纤维处理剂溶液喷洒处理植物纤维，并搅拌均匀；

4)向气硬性凝胶中加入处理好的植物纤维，充分搅拌，然后依次加入稳定剂、增韧剂、填料、润滑剂、催化剂、凝水剂、发泡剂，混合搅拌均匀，整个混合过程控制在30分钟内；

5)将混合好的混合物装入模具中成型；

6)自然放置2～10分钟后，开模取出产品；

7)将产品自然干燥或者烘干。

3.一种烟花筒体材料，由下述质量份数的组分制得：

植物纤维30份，该植物纤维为不含水的木纤维；

纤维处理剂1.5份；

气硬性材料25份，该气硬性材料为含调和剂的轻烧粉；

催化剂1份；

填料15份，该填料为滑石粉；

润滑剂0.5份；

凝水剂1.5份；

增韧剂15份，该增韧剂为聚乙烯醇和改性淀粉的混合物，聚乙烯醇和改性淀粉的质量配比为2:1；

发泡剂0.5份；

稳定剂为以上配方总质量的5％；所述的稳定剂是乙二醇、丙二醇、丙三醇中的一种或多种的混合物；

具体制备步骤如下：

2)将增韧剂配制成胶体；

3)将纤维处理剂溶液喷洒处理植物纤维，并搅拌均匀；

5)将混合好的混合物装入模具中成型；

6)自然放置2～10分钟后，开模取出产品；

7)将产品自然干燥或者烘干。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种烟花筒体材料，其特征在于，所述的纤维处理剂为硫酸铝、水玻璃、硬脂酸盐、PE蜡、石蜡、白油、芳烃杂环化合物中的一种或多种的混合物；所述的催化剂为柠檬酸、酒精、硫酸钙中的一种或多种的混合物；所述的润滑剂为硬脂酸、油酸中的一种或多种的混合物；所述的凝水剂为聚丙烯酸、硅胶、硼砂、磷酸中的一种或多种的混合物；所述的发泡剂为聚氨酯复合发泡剂。

5.根据权利要求2或3所述的一种烟花筒体材料，其特征在于，制备步骤1)中，轻烧粉加入氯化镁溶液作为调和剂，并按照水灰比为9：10～6：5进行配比制备成气硬性凝胶。