CN104804448B - 芦苇木塑复合材料的工厂化生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及芦苇木塑复合材料的工厂化生产方法，包括：采用蒸汽爆破法或螺旋挤压微碳化法将芦苇原料制成纤维化芦苇粉；将纤维化芦苇粉、塑料基体和助剂置混料机中混合均匀；将物料先在造粒机中造粒后再挤出成型，或者，将物料直接挤出成型。本发明步骤简单，便于实施，所得芦苇木塑复合材料具有优良的物理性能；适用于针对湖泊、河道、水库等水体和湿地芦苇进行就近、高价值和环境友好型的资源化利用；有利于满足木塑产品市场的巨量需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种芦苇木塑复合材料的工厂化生产方法，是对芦苇高价值资源化的技术手段，属于环保和资源化技术领域。
背景技术
芦苇湿地具有重要的生态价值，同时其中的芦苇具有重要的经济价值。芦苇因其产量高、纤维质量好而成为造纸制浆等的重要原料，然而造纸厂大多远离芦苇原料产地，这样一方面造成了造纸厂缺乏优质纤维的芦苇原料，另一方面造成了芦苇因无人收割腐烂或被焚烧的巨大资源浪费。因此，迫切需要找到能就地消纳、高价值资源化利用芦苇的新途径。
申请人经研究后认为，将芦苇纤维填充塑料基体而制得木塑复合材料应当是利用芦苇资源的新途径之一。即采用以芦苇为主要填料并配合塑料基体和助剂经过加工而制作成密度高、强度大、吸水率小、实用性广的芦苇木塑产品(Wood Plastic Composites，WPC)。申请人预计，该项技术即将成为芦苇优质资源利用的一个新途径。
如本领域技术人员所知，生产木塑过程中无需排放废水和废气，且WPC制品可100％回收利用，有利于保护环境。从2001年到2010年，我国木塑复合材料用量年平均增速高至30％，目前我国的木塑产量已经达到50万吨，但仍不能满足需求，市场缺口较大，发展前景广阔。
申请人在研究过程中发现，申请号CN201080036123.0，申请公布号CN102487606A，名称《芦苇复合材料、复合材料制造方法及以此生产的建筑材料》的中国发明专利申请公开了采用芦苇杆和热可塑性聚合物制成的芦苇木塑复合材料制造方法。然而，该制造方法的独特之处仅在于其原料采用除去节部分的芦苇杆，同时并未明确采用何种添加剂配方组合，很难让人确信仅凭其公开的技术内容即能制得达到其记载物理性能的复合材料。同时，原料仅采用除去节部分的芦苇杆，而不用芦苇节、叶片、芦苇花等部分，会直接导致成本上升和产生残余垃圾的问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种芦苇木塑复合材料的工厂化生产方法，可制得物理性能优良的木塑复合材料，使芦苇获得高价值资源化利用。
为了达到以上目的，本发明的技术方案如下：
芦苇木塑复合材料的工厂化生产方法，其特征是，包括以下步骤：
第一步、芦苇纤维化：
采用蒸汽爆破法或螺旋挤压微碳化法将芦苇原料制成纤维化芦苇粉；
所述蒸汽爆破法包括：将芦苇原料投入蒸煮爆破器，通入蒸汽使蒸煮爆破器内保持预设蒸汽压力；采用预设稳压时间和预设爆破时间，对芦苇原料实施蒸煮爆破；将爆破产物干燥后进行微粉碎，所得颗粒直径小于0.42mm或所得颗粒目数大于60目；之后，将所得颗粒干燥至水分重量百分比小于9％，即得纤维化芦苇粉；
所述螺旋挤压微碳化法包括：先将芦苇进行切割或粉碎，再将芦苇投入螺旋挤压机，采用预设挤出温度制得直径小于0.42mm或目数大于60目、且微碳化的纤维化芦苇粉；
第二步、原料混合：
将第一步所得纤维化芦苇粉、塑料基体和助剂置混料机中混合均匀；
其中，纤维化芦苇粉的重量比为30－70％，余量为塑料基体和助剂；
塑料基体和助剂由以下组分按重量份构成：聚氯乙烯100份，改性剂1－25份，稳定剂3－6份，润滑剂1－4份，无机填料0－25份，着色剂0－8份；
第三步、挤出成型：
将第二步所得物料先在造粒机中造粒后再挤出成型，或者，将第二步所得物料直接挤出成型；
造粒时，先加热使第二步所得物料呈熔融状态同时搅拌均匀，再将物料挤出制成块状料，并在冷却后经破碎机加工制成粒料；
挤出成型时，将第二步所得物料或造粒所得粒料投入挤出成型机中，经加热熔融后挤出成型，并经冷却定型后即得成品。
本发明进一步完善的技术方案如下：
优选地，第一步的蒸汽爆破法中，预设蒸汽压力为1.2－5.0MPa，预设稳压时间为8－60分钟，预设爆破时间为0.00875－0.1秒。
优选地，第一步的蒸汽爆破法中，采用收割的芦苇作为原料，或采用经提取所剩的芦苇残渣作为原料。
优选地，第一步的螺旋挤压微碳化法中，预设挤出温度为150℃－265℃。
优选地，第二步中，改性剂为氯化聚乙烯CPE、丙烯酸酯类共聚物ACR；稳定剂为复合铅盐稳定剂；润滑剂为硬脂酸、单甘脂、聚乙烯蜡；无机填料为碳酸钙。
优选地，第二步中，混料机的转速为50－100r/min，混合时间为至少8min。
优选地，第二步中，塑料基体和助剂由以下组分按重量份构成：聚氯乙烯100份；复合铅盐稳定剂4份；改性剂氯化聚乙烯CPE11份和丙烯酸酯类共聚物ACR2份；无机填料碳酸钙25份；润滑剂硬脂酸0.5份、单甘脂0.5份、聚乙烯蜡0.2份；着色剂0－6份。
优选地，第二步中，塑料基体和助剂由以下组分按重量份构成：聚氯乙烯100份；复合铅盐稳定剂4份；改性剂氯化聚乙烯CPE8份和丙烯酸酯类共聚物ACR2份；润滑剂硬脂酸0.5份、单甘脂0.5份、聚乙烯蜡0.2份；着色剂0－6份。
优选地，第三步中，造粒时，块状料的长度为10－20mm，粒料的长度为3－5mm。
优选地，第三步中，冷却定型采用循环冷却水槽进行喷淋冷却定型。
本发明步骤简单，便于实施，所得芦苇木塑复合材料具有优良的物理性能；适用于针对湖泊、河道、水库等水体和湿地芦苇进行就近、高价值和环境友好型的资源化利用，且可以实现对芦苇全植株(包括茎秆、节、叶片、芦苇花等)的充分利用；有利于满足木塑产品市场的巨量需求。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例的主体流程示意图。
具体实施方式
实施例
如图1所示，本实施例芦苇木塑复合材料的工厂化生产方法包括：
第一步、芦苇纤维化：采用蒸汽爆破法或螺旋挤压微碳化法将芦苇原料制成纤维化芦苇粉。
所述蒸汽爆破法包括：将芦苇原料投入蒸煮爆破器，通入蒸汽使蒸煮爆破器内保持预设蒸汽压力；采用预设稳压时间和预设爆破时间，对芦苇原料实施蒸煮爆破；将爆破产物干燥后进行微粉碎，所得颗粒直径小于0.42mm或所得颗粒目数大于60目；之后，将所得颗粒干燥至水分重量百分比小于9％，即得纤维化芦苇粉。其中，预设蒸汽压力为1.2－5.0MPa，预设稳压时间为8－60分钟，预设爆破时间为0.00875－0.1秒；既可采用收割的芦苇作为原料，也可采用经提取所剩的芦苇残渣作为原料。
所述螺旋挤压微碳化法包括：先将芦苇进行切割或粉碎，再将芦苇投入螺旋挤压机，采用预设挤出温度制得直径小于0.42mm或目数大于60目、且微碳化的纤维化芦苇粉；其中，预设挤出温度为150℃－265℃。螺旋挤压微碳化法无须烘干处理物料。
第二步、原料混合：将第一步所得纤维化芦苇粉、塑料基体和助剂置混料机中混合均匀。
其中，纤维化芦苇粉的重量比为30－70％，余量为塑料基体和助剂；塑料基体和助剂由以下组分按重量份构成：聚氯乙烯100份，改性剂1－25份，稳定剂3－6份，润滑剂1－4份，无机填料0－25份，着色剂0－8份。其中，改性剂为氯化聚乙烯CPE、丙烯酸酯类共聚物ACR；稳定剂为复合铅盐稳定剂；润滑剂为硬脂酸、单甘脂、聚乙烯蜡；无机填料为碳酸钙。混料机的转速为50－100r/min，混合时间为至少8min。
第三步、挤出成型：将第二步所得物料先在造粒机中造粒后再挤出成型，或者，将第二步所得物料直接挤出成型。
造粒时，先加热使第二步所得物料呈熔融状态同时搅拌均匀，再将物料挤出制成块状料，并在冷却后经破碎机加工制成粒料；其中，块状料的长度为10－20mm，粒料的长度为3－5mm。
挤出成型时，将第二步所得物料或造粒所得粒料投入挤出成型机中，经加热熔融后挤出成型，并经冷却定型后即得成品。其中，冷却定型采用循环冷却水槽进行喷淋冷却定型。
具体实施案例中，采用的塑料基体和助剂具体组成如下：
采用上述塑料基体和助剂与纤维化芦苇粉进行制造，并按照GBT 24137－2009《木塑装饰板》检测弯曲强度和弯曲模量，结果如下：
此外，申请人按照申请公布号CN102487606A的中国发明专利申请记载，采用除去节部分的芦苇杆，按其记载的方法进行粉碎、干燥、精炼、压榨，同时仅采用聚氯乙烯而不采用任何助剂，进行高温熔融混合和挤出成型后，所得产品的弯曲强度和弯曲模量均无法达到GBT 24137－2009《木塑装饰板》的要求。
由以上结果可知，本实施例方法能制得物理性能优良、符合GBT 24137－2009《木塑装饰板》要求的芦苇木塑复合材料，且步骤简单，便于实施。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (7)
1.芦苇木塑复合材料的工厂化生产方法，其特征是，包括以下步骤：
第一步、芦苇纤维化：
采用蒸汽爆破法或螺旋挤压微碳化法将芦苇原料制成纤维化芦苇粉；
所述蒸汽爆破法包括：将芦苇原料投入蒸煮爆破器，通入蒸汽使蒸煮爆破器内保持预设蒸汽压力；采用预设稳压时间和预设爆破时间，对芦苇原料实施蒸煮爆破；将爆破产物干燥后进行微粉碎，所得颗粒直径小于0.42mm；之后，将所得颗粒干燥至水分重量百分比小于9％，即得纤维化芦苇粉；预设蒸汽压力为1.2-5.0MPa，预设稳压时间为8-60分钟，预设爆破时间为0.00875-0.1秒；
所述螺旋挤压微碳化法包括：先将芦苇进行切割或粉碎，再将芦苇投入螺旋挤压机，采用预设挤出温度制得直径小于0.42mm、且微碳化的纤维化芦苇粉；预设挤出温度为150℃-265℃；
第二步、原料混合：
将第一步所得纤维化芦苇粉、塑料基体和助剂置混料机中混合均匀；
其中，纤维化芦苇粉的重量比为30-70％，余量为塑料基体和助剂；
塑料基体和助剂由以下组分按重量份构成：聚氯乙烯100份，改性剂1-25份，稳定剂3-6份，润滑剂1-4份，无机填料0-25份，着色剂0-8份；
改性剂为氯化聚乙烯CPE和丙烯酸酯类共聚物ACR；稳定剂为复合铅盐稳定剂；润滑剂为硬脂酸、单甘脂以及聚乙烯蜡；无机填料为碳酸钙；
第三步、挤出成型：
将第二步所得物料先在造粒机中造粒后再挤出成型，或者，将第二步所得物料直接挤出成型；
造粒时，先加热使第二步所得物料呈熔融状态同时搅拌均匀，再将物料挤出制成块状料，并在冷却后经破碎机加工制成粒料；
挤出成型时，将第二步所得物料或造粒所得粒料投入挤出成型机中，经加热熔融后挤出成型，并经冷却定型后即得成品。
2.根据权利要求1所述芦苇木塑复合材料的工厂化生产方法，其特征是，第一步的蒸汽爆破法中，采用收割的芦苇作为原料，或采用经提取所剩的芦苇残渣作为原料。
3.根据权利要求1或2所述芦苇木塑复合材料的工厂化生产方法，其特征是，第二步中，混料机的转速为50-100r/min，混合时间为至少8min。
4.根据权利要求1或2所述芦苇木塑复合材料的工厂化生产方法，其特征是，第二步中，塑料基体和助剂由以下组分按重量份构成：聚氯乙烯100份；复合铅盐稳定剂4份；改性剂氯化聚乙烯CPE 11份和丙烯酸酯类共聚物ACR 2份；无机填料碳酸钙25份；润滑剂硬脂酸0.5份、单甘脂0.5份、聚乙烯蜡0.2份；着色剂0-6份。
5.根据权利要求1或2所述芦苇木塑复合材料的工厂化生产方法，其特征是，第二步中，塑料基体和助剂由以下组分按重量份构成：聚氯乙烯100份；复合铅盐稳定剂4份；改性剂氯化聚乙烯CPE 8份和丙烯酸酯类共聚物ACR 2份；润滑剂硬脂酸0.5份、单甘脂0.5份、聚乙烯蜡0.2份；着色剂0-6份。
6.根据权利要求1或2所述芦苇木塑复合材料的工厂化生产方法，其特征是，第三步中，造粒时，块状料的长度为10-20mm，粒料的长度为3-5mm。
7.根据权利要求1或2所述芦苇木塑复合材料的工厂化生产方法，其特征是，第三步中，冷却定型采用循环冷却水槽进行喷淋冷却定型。
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