CN105359873A - 一种利用烟杆生产可降解育苗盘的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用烟杆生产可降解育苗盘的方法。以烟杆为原料，依次进行以下步骤：(1)、原料预处理；(2)、物理制浆；(3)、在步骤(2)所得的烟杆纤维筋中加水后进行进一步搓丝和磨碎后，直至烟杆纤维筋的长度为10～20mm，得纤维浆，所述水的用量是步骤(1)中的烟杆段干重的5％～10％；(4)、放入水温为40～60℃的热水中，并加入生物酶处理60-90分钟；(5)、机械浆与化学纸浆混合；(6)、生物质模塑加工；(7)、干燥。本发明以废弃的农作物—烟杆作为原料，具有原料成本低廉、产品用途广泛、工业化应用前景好等特点。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，涉及一种利用烟杆生产可降解育苗盘的方法。
背景技术
随着发展高效农业的需求和机械化育苗技术的普及，各类育苗穴盘的需求量越来越大。从目前应用情况来看，国内普遍采用塑料穴盘(如EPS穴盘)和非发泡塑料穴盘(如VFT穴盘)。现有所应用的塑料穴盘存在诸多缺陷，如塑料穴盘只能周转使用2至3次，因而并不适合于多次移栽种苗；同时由于每次周转种苗后，种苗入土需要一定时间的缓苗期，这就相应地延缓了进入蔬菜和花卉成熟期，而且种苗与化肥接触也易产生烧苗现象，导致种苗成活率无法进一步提高。更为严重的是，现有的塑料育苗盘特别是发泡育苗盘容易对环境造成污染，而且是非常难以降解的污染源，对环境的污染是长期的。
我国是世界第一烟草种植大国，据统计，2012年，全国种植烟草2118万亩，年均产量为273万吨，其中烟杆约150万吨。如此之多的烟杆，既不宜作燃料，也不宜还田作肥料，每年摘收完烟叶之后各地的烟杆即变成废料或弃于田间地头形成固体废弃物，或被晒干焚烧，造成大气污染，不仅浪费了资源也严重的污染了环境，而且不利于环境可持续发展。随着全球循环经济的大发展，社会和国家越来越多的追求生物质资源的可持续循环利用，循环经济成为了社会发展的重要发展方向。
发明类容
本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种利用烟杆生产环保育苗盘的方法。
本发明的目的可通过如下技术方案实现：
一种利用烟杆生产可降解育苗盘的方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：
当原料为新鲜的烟杆时，将原料切割成长度为1～15cm的烟杆段，得新鲜烟杆段；当原料为干燥处理后的烟杆时先将原料切割成长度为1～15cm的烟杆段，然后再放入水温为40～60℃的热水中，并加入生物酶处理60-90分钟，或者在质量浓度为5～30％的碱溶液中浸泡处理10～50分钟，得处理后烟杆段；
(2)物理制浆：
将步骤(1)所得的新鲜烟杆段进行机械磨浆与搓丝；直至所得的烟杆纤维筋的长度为0.5～50mm，优选20～40mm，有利于纤维成型与产品脱水；
或者在处理后烟杆段中加入水后进行机械磨浆与搓丝，直至所得的烟杆纤维筋的长度为0.5～50mm，优选20～40mm，有利于纤维成型与产品脱水，所述水的用量是步骤(1)中的秸秆干重的1％～5％；
(3)在步骤(2)所得的烟杆纤维筋中加水后进行进一步搓丝和磨碎后，直至烟杆纤维筋的长度为10～40mm，优选20～30mm，得纤维浆；所述水的用量是步骤(1)中的烟杆段干重的5％～10％；
(4)放入水温为40～60℃的热水中，并加入生物酶处理60-90分钟，所述生物酶为木聚糖酶、糖化酶。采用组合生物酶菌群，可将烟杆生物质中有效成分的纤维素、木质素、半纤维素、果胶、果糖等物质进行有效的分离、转化分解为各种有效成分及其他发物质，将纤维素分离、软化、保护，将木素进行变性、软化；以利于纤维生物质在后续混浆过程中更加有利。
(5)机械浆与化学纸浆混合：
步骤(4)所得的处理后纤维浆与常规化学浆或者废纸浆按照1:0.1～10的干重比混合；再加水疏浆，加水量使得浆料浓度达到0.1～5.0％，优选0.3～0.8％，得作为可降解育苗盘原料的混合浆。
(6)生物质模塑加工：
向步骤(5)混合浆液中加入各种化学助剂，然后经生物质模塑成型机按产品类别分别选择热压成型或湿压成型方法除去大部分水分，吸滤成型得到半成品；所述化学助剂选自干强剂、湿强剂、助流剂、助滤剂、消泡剂、施胶剂和防水剂中的一种或多种；热压成型条件为：加压30～2500kg/cm2，温度120～300℃；湿压成型条件为：0.5～5.0kg/cm3；
(6)干燥：
步骤(6)半成品经过在线烘干或10～25℃低温烘干或者风干，再经热压整型，得到可降解育苗盘成品；或不进行专门的烘干或风干，直接在运输过程中进行自然干燥，得到可降解育苗盘成品。
其中，所述的生物酶为木聚糖酶、糖化酶；所述的常规化学浆为商品甘蔗浆、原木浆板或原竹浆；废纸浆为废纸边、废纸板或废报纸制得的浆液。
步骤(6)中各化学助剂以混合浆液的干重计，其用量为：干强剂0.25～0.1wt％、湿强剂0.08～0.1wt％、助流剂0.2～0.6wt％、助滤剂0.15～0.6wt％、消泡剂0.1～0.3wt％、、施胶剂0.1～0.2wt％、防水剂2～5wt％。
所述的干强剂选自阴离子聚丙烯酰胺或改性淀粉中的任意一种或两种；所述的湿强剂选自PAE湿强剂或PPE湿强剂中的任意一种或两种；所述的助流剂选自聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺或聚氨酯中的任意一种或多种；所述的助滤剂选自聚乙烯亚胺、阳离子淀粉、聚酰胺或聚丙烯酰胺中的任意一种或多种；所述的消泡剂选自乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚或聚二甲基硅氧烷中的任意一种或多种；所述的施胶剂选自松香施胶剂、合成施胶剂或石蜡施胶剂中的任意一种或多种。
有益效果：
本发明利用烟杆生产环保育苗盘是因为烟杆中含有丰富的纤维，其纤维扁而宽、弹性好，有很好的可塑性。制作该类育苗盘时，能够有效减少加工的工艺时间15％以上、提高加工生产的工作效率20％以上。用烟杆生产可降解育苗盘既解决了塑料育苗盘对环境造成污染的问题，还解决了大量废弃烟杆的去向问题，且利用烟杆中含有一定量的烟碱化合物(含量在2.0％水平)，利用该原料生产的育苗盘具有一定防虫害效果，为幼苗的生长提供了一个良好的环境。
本发明具有以下优点：
(1)主原料烟杆的来源广泛，价格低廉；
(2)工艺流程绿色无污染，完全符合清洁生产的要求；
(3)对于产品来说，符合国际绿色材料的3R1D原则。
本发明以烟杆为原料，为环保育苗盘的生产工艺提供了理论依据，对烟草产业的发展及资源的综合开发利用具有积极的促进作用。
具体实施方式
使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
实施例1
(1)原料预处理：
当原料为新鲜的烟杆时，将原料切割成长度为1～15cm的烟杆段，得新鲜烟杆段；
(2)物理制浆：
将步骤(1)所得的新鲜烟杆段进行机械磨浆与搓丝；直至所得的烟杆纤维筋的长度为30～50mm；
(3)在步骤(2)所得的烟杆纤维筋中加水后进行进一步搓丝和磨碎后，直至烟杆纤维筋的长度为10～20mm，得纤维浆；所述水的用量是步骤(1)中的烟杆段干重的6％；
(4)放入水温为50℃的热水中，并加入生物酶处理60分钟，所述生物酶为木聚糖酶，添加量为0.01％。
(5)机械浆与化学纸浆混合：
步骤(4)所得的处理后纤维浆与黄皮废纸浆按照1:5的干重比混合；再加水疏浆，加水量使得浆料浓度达到2.0％，得作为可降解育苗盘原料的混合浆；
(6)生物质模塑加工：
向步骤(5)所得混合浆中加入PAE湿强剂0.1％、聚丙烯酰胺0.5％、聚乙烯亚胺0.4％、杭州远大化学助剂厂生产的FT-556防水剂3％。将其放入钢制磨具中，在加压250kg/cm2和温度130℃条件下，通过热压成型方法获得半成品；
(7)干燥：
步骤(6)制备的半成品经在线烘干，经热压整形得到可降解育苗盘成品。
实施例2
(1)原料预处理：
先将干燥处理后的烟杆原料切割成长度为1～15cm的烟杆段，然后再放入水温为560℃的热水中，并加入黄孢原毛革平菌处理60分钟，得处理后烟杆段；
(2)物理制浆：
在处理后烟杆段中加入水后进行机械磨浆与搓丝，直至所得的烟杆纤维筋的长度为0.5～50mm，所述水的用量是步骤(1)中的秸秆干重的5％；
(3)在步骤(2)所得的烟杆纤维筋中加水后进行进一步搓丝和磨碎后，直至烟杆纤维筋的长度为10～20mm，得纤维浆；所述水的用量是步骤(1)中的烟杆段干重的10％；
(4)放入水温为40℃的热水中，并加入生物酶处理90分钟，所述生物酶为糖化酶，添加量为0.02％。
(5)机械浆与化学纸浆混合：
步骤(4)所得的处理后纤维浆与草浆按照1:10的干重比混合；再加水疏浆，加水量使得浆料浓度达到3.0％，得作为可降解育苗盘原料的混合浆。
(6)生物质模塑加工：
向步骤(5)所得混合浆中加入阴离子聚丙烯酰胺0.9％、PPE湿强剂0.1％、聚氨酯0.6％、阳离子淀粉0.3％、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.1％，石蜡施胶剂0.2％，杭州远大化学助剂厂生产的FT-556防水剂3％。将其放入钢制磨具中，在2.0kg/cm3条件下，经压滤成型得半成品；
(7)干燥：
步骤(6)制备的半成品不进行专门的烘干，直接在运输过程中进行自然干燥，得到可降解育苗盘成品。
实施例3
(1)原料预处理：
先将干燥处理后的烟杆原料切割成长度为1～15cm的烟杆段，在质量浓度为25％的碱溶液中浸泡处理40分钟，得处理后烟杆段；
(2)物理制浆：
在处理后烟杆段中加入水后进行机械磨浆与搓丝，直至所得的烟杆纤维筋的长度为0.5～50mm，所述水的用量是步骤(1)中的烟杆干重的2％；
(3)在步骤(2)所得的烟杆纤维筋中加水后进行进一步搓丝和磨碎后，直至烟杆纤维筋的长度为10～20mm，得纤维浆；所述水的用量是步骤(1)中的烟杆段干重的4％；
(4)放入水温为60℃的热水中，并加入生物酶处理60分钟，所述生物酶为木聚糖酶，添加量为0.02％。
(5)机械浆与化学纸浆混合：
步骤(4)所得的处理后纤维浆与木浆按照1:7的干重比混合；再加水疏浆，加水量使得浆料浓度达到2.0％，得作为可降解育苗盘原料的混合浆。
(6)生物质模塑加工：
向步骤(5)所得混合浆中加入PAE湿强剂0.2％、聚丙烯酰胺0.6％、聚乙烯亚胺0.5％、杭州远大化学助剂厂生产的FT-556防水剂5％。。将其放入钢制磨具中，在加压300kg/cm2和温度150℃条件下，通过热压成型方法获得半成品。
(7)干燥：
步骤(6)制备的半成品经自然风干干燥，热压整形得到可降解育苗盘成品。
最后，还要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。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 (9)
1.一种利用烟杆生产可降解育苗盘的方法，其特征在于，包括以烟杆为原料，经过预处理后进行物理制浆直至所得的烟杆纤维筋的长度为0.5～50mm，加水进一步搓丝和磨碎后，直至烟杆纤维筋的长度为10～20mm得纤维浆；向纤维浆中加入生物酶处理，处理后纤维浆与常规化学浆或者废纸浆按照1:0.1～10的干重比混合；再加水疏浆，得作为可降解育苗盘原料的混合浆；混合浆经模塑成型机压模成型得可降解育苗盘半成品，半成品经干燥后得可降解育苗盘成品。
2.根据权利要求1所述的利用烟杆生产可降解育苗盘的方法，其特征在于，包括以下步骤
(1)原料预处理：
当原料为新鲜的烟杆时，将原料切割成长度为1～15cm的烟杆段，得新鲜烟杆段；当原料为干燥处理后的烟杆时，先将原料切割成长度为1～15cm的烟杆段，然后再放入水温为40～60℃的热水中，并加入生物酶处理60～90分钟，或者在质量浓度为5～30％的碱溶液中浸泡处理10～50分钟，得处理后烟杆段；
(2)物理制浆：
将步骤(1)所得的新鲜烟杆段进行机械磨浆与搓丝；直至所得的烟杆纤维筋的长度为0.5～50mm，优选20～40mm；
或者在处理后烟杆段中加入水后进行机械磨浆与搓丝，直至所得的烟杆纤维筋的长度为0.5～50mm，优选20～40mm，所述水的用量是步骤(1)中的秸秆干重的1％～5％；
(3)在步骤(2)所得的烟杆纤维筋中加水后进行进一步搓丝和磨碎后，直至烟杆纤维筋的长度为10～40mm，优选20～30mm，得纤维浆；所述水的用量是步骤(1)中的烟杆段干重的5％～10％；
(4)放入水温为40～60℃的热水中，并加入生物酶处理60-90分钟；
(5)机械浆与化学纸浆混合：
步骤(4)所得的处理后纤维浆与常规化学浆或者废纸浆按照1:0.1～10的干重比混合；再加水疏浆，加水量使得浆料浓度达到0.1～5.0％，优选0.3～0.8％，得作为可降解育苗盘原料的混合浆；
(6)生物质模塑加工：
向步骤(5)混合浆液中加入化学助剂，然后经生物质模塑成型机按产品类别分别选择热压成型或湿压成型方法除去大部分水分，吸滤成型得到半成品；所述化学助剂选自干强剂、湿强剂、助流剂、助滤剂、消泡剂、施胶剂或防水剂中的一种或多种；热压成型条件为：加压30～2500kg/cm2，温度120～300℃；湿压成型条件为：0.5～5.0kg/cm3；
(7)干燥：
步骤(6)半成品经过在线烘干或10～25℃低温烘干或者风干，再经热压整型，得到可降解育苗盘成品；或不进行专门的烘干或风干，直接在运输过程中进行自然干燥，得到可降解育苗盘成品。
3.根据权利要求2所述的利用烟杆制备可降解育苗盘的方法，其特征是：所述步骤(1)中将原料切割成长度为4～9cm的烟杆段。
4.根据权利要求2所述的利用烟杆制备可降解育苗盘的方法，其特征是：所述步骤(1)中所述生物酶为木聚糖酶、糖化酶；木聚糖酶、糖化酶的添加质量百分比是0.01％～0.02％。
5.根据权利要求2所述的利用烟杆制备可降解育苗盘的方法，其特征是：所述步骤(5)为步骤(4)所得的处理后浆液与常规化学浆或者废纸浆按照1:0.5～4的干重比混合。
6.根据权利要求2所述的利用烟杆制备可降解育苗盘的方法，其特征是：所述步骤(4)中所述生物酶为木聚糖酶、糖化酶；木聚糖酶、糖化酶的添加量为0.01％～0.02％。
7.根据权利要求2所述的利用烟杆制备可降解育苗盘的方法，其特征是：所述步骤(5)中的常规化学浆为甘蔗浆、原木浆板或原竹浆；废纸浆为废纸边、废纸板或废报纸制得的浆液。
8.根据权利要求2所述的利用烟杆制备可降解育苗盘的方法，其特征是：步骤(6)中各化学助剂以混合浆液的干重计，其用量为：干强剂0.25～0.1wt％、湿强剂0.08～0.1wt％、助流剂0.2～0.6wt％、助滤剂0.15～0.6wt％、消泡剂0.1～0.3wt％、、施胶剂0.1～0.2wt％、防水剂2～5wt％。
9.根据权利要求2或8所述的利用烟杆制备可降解育苗盘的方法，其特征是：步骤(6)中干强剂选自阴离子聚丙烯酰胺或改性淀粉中的任意一种或两种；湿强剂选自PAE湿强剂或PPE湿强剂中的任意一种或两种；助流剂选自聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺或聚氨酯中的任意一种或多种；助滤剂选自聚乙烯亚胺、阳离子淀粉、聚酰胺或聚丙烯酰胺中的任意一种或多种；消泡剂选自乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚或聚二甲基硅氧烷中的任意一种或多种；施胶剂选自松香施胶剂、合成施胶剂或石蜡施胶剂中的任意一种或多种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160302 |