CN106675424A - 一种生物质合成树脂及其利用生物质合成树脂作为胶粘剂生产椰棕床垫的方法 - Google Patents

一种生物质合成树脂及其利用生物质合成树脂作为胶粘剂生产椰棕床垫的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物质合成树脂及其利用生物质合成树脂作为胶粘剂生产椰棕床垫的方法。该生物质合成树脂主要以蛋白粉、变性淀粉和改性纤维素为主要原料，将扩链剂配制成溶液，加入主要原料在常温下反应，接着加热进行反应，反应后冷却，依次加入交联剂、增黏剂和无机填料搅拌反应，得到产品生物质合成树脂。以树脂作为胶粘剂生产椰棕床垫时，首先将原料成捆椰棕处理成椰棕纤维，依次通过椰丝梳理机梳理、铺网机编成帘子；采用喷雾施胶系统对帘子施胶和折叠，得到椰棕坯料，接着依次经过预压成型、热压成型和后期处理，得到产品椰棕床垫。本发明生物质合成树脂胶粘剂本身基本不含甲醛和有机挥发物，避免了在使用过程中对人体健康造成的危害。

Description

一种生物质合成树脂及其利用生物质合成树脂作为胶粘剂生 产椰棕床垫的方法
技术领域
本发明属于家居床上用品加工技术领域，具体涉及一种生物质合成树脂及其利用生物质合成树脂作为胶粘剂生产椰棕床垫的方法。
背景技术
目前，在棕床垫加工生产中采用的主要原料为山棕和椰棕。山棕主要生长于我国西南地区，经过多年生长后的棕纤维才适合床垫的制作，每棵棕每年只能收割数片棕片和棕板，经过数道复杂预处理工序后的纤维材料才能作为棕床垫原料。椰棕是以椰壳为原料，提取其中的纤维丝作为棕床垫原料。山棕具有纤维长、耐虫蛀、强度高、韧性较好等优点，可以采用编织和胶粘等方法来加工棕床垫。椰棕纤维较短、含糖量较高、韧性较差，在制作棕床垫时只能采用胶粘的工艺。
由于山棕原料短缺、市场上对棕床垫的需求量大等原因，规模化的棕床垫生产厂家多采用东南亚和我国海南地区出产的较为廉价的椰棕作为生产原料。生产工艺包括先将椰棕初步编织成帘子，再进行喷胶和平板热压成型等步骤。在胶粘剂的选择上，除了高档的软棕床垫采用天然乳胶作为胶粘剂，大多数棕床垫在制作过程中大量使用合成树脂作为胶粘剂。
脲醛树脂由于具有粘度低、纤维附着性好、固化温度低、固化时间短等工艺特性，在造纸、纺织到木材加工等多个工业领域得到广泛应用。脲醛树脂适宜进行喷射施胶和热压时间短的工艺优点在棕床垫生产加工中得到充分开发利用，从而成为最适宜用来粘接椰棕床垫的合成胶粘剂，也是目前在椰棕床垫加工中使用量最大的胶粘剂。
脲醛树脂的主要缺点体现在环保方面。为了保证粘接强度，在实际生产中往往采用摩尔比较大的脲醛树脂，导致胶粘剂中游离甲醛含量超标。脲醛树脂在固化过程中形成的羟甲基和醚键，随着胶层的老化容易发生断裂，从而不断释放出游离甲醛。近年来多次出现国产中低端棕床垫检出产品中游离甲醛释放量远超国家标准的情况。
棕床垫在城市居民的家居用品中日益普及，产品品质与睡眠安全质量密切相关。人们在睡眠时身体的抵抗能力下降，容易受到空气中游离甲醛等家装污染物的影响。随着近年来国家标准中环保指标的提高和人们健康意识的普及，家装污染受到全社会的广泛关注。在椰棕床垫加工中采用无公害胶粘剂取代脲醛树脂已经成为关系到棕床垫产业健康发展的重大课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种生物质合成树脂及其利用生物质合成树脂作为胶粘剂生产椰棕床垫的方法。本发明是以基础生物质为原料制备的生物质合成树脂胶粘剂，其本身基本不含甲醛和有机挥发物，避免了在使用过程中对人体健康造成的危害。
为了解决上述问题，本发明采取的技术方案是：
本发明提供一种生物质合成树脂，所述生物质合成树脂是通过以下方法制备而成：
a、以重量份表示，所述生物质合成树脂由原料蛋白粉40～60份，变性淀粉30～40份和改性纤维素5～10份组成；
或者，以重量份表示，所述生物质合成树脂由原料蛋白粉40～60份，变性淀粉20～30份，植物多糖5～15份和改性纤维素5～10份组成；
b、将6～30重量份的扩链剂配制成质量百分浓度为3～25%的水溶液；
c、在步骤b所得的水溶液中加入按照步骤a所述的生物质合成树脂原料配比比例配制的各种原料，然后在常温条件下反应30～60分钟；
d、将步骤c所得的常温反应产物加热至50～90℃，在此温度条件下反应30～60分钟；反应完成后，所得反应物降至30～40℃；
e、在步骤d所得反应产物中加入交联剂5～10重量份、増黏剂0.1～0.5重量份和无机填料5～10重量份，搅拌反应30～60分钟，得到产品生物质合成树脂。
根据上述的生物质合成树脂，步骤a中所述蛋白粉为脱脂大豆蛋白粉、脱脂花生粉、脱脂棉籽粉、菜籽饼粕粉、豌豆蛋白粉、小麦蛋白粉和干酪素粉中的至少一种；所述蛋白粉中蛋白质含量≥50wt%，粒度要求150目筛网通过率大于95%。
根据上述的生物质合成树脂，步骤a中所述变性淀粉为氧化小麦淀粉、氧化玉米淀粉、氧化木薯淀粉、酯化马铃薯淀粉、酯化玉米淀粉、酯化木薯淀粉、接枝玉米淀粉、交联玉米淀粉和氧化交联复合改性玉米淀粉中的至少一种。
根据上述的生物质合成树脂，步骤a中所述植物多糖为大豆多糖、阿拉伯树胶、瓜儿豆胶、魔芋甘露聚糖和果胶中的至少一种。
根据上述的生物质合成树脂，步骤a中所述改性纤维素为纤维素硫酸酯、醋酸丁酯纤维素、纤维素黄原酸酯、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基纤维素和羧甲基纤维素中的至少一种。
根据上述的生物质合成树脂，步骤b中所述扩链剂为尿素、硫脲、十二烷基硫酸钠、乙二硫醇、1，3-丙二硫醇、十二烷基苯磺酸钠、N-丁基硫代磷酰三胺、苯基磷酰二胺和丙二醇中的至少一种。
根据上述的生物质合成树脂，步骤e中所述交联剂为丙烯酰胺、丙烯酸丁酯、硫酸铝、乙酸锌、聚酰胺环氧氯丙烷、硼酸和钾明矾中的至少一种；所述増黏剂为丙烯酸改性松香酯乳液、萜烯树脂乳液、水性丙烯酸酯乳液、水性环氧树脂乳液和端羧基液体丁腈橡胶乳液中的至少一种；所述无机填料为蒙脱土、膨润土、高岭土和凹凸棒土中的至少一种。
另外，提供一种利用上述生物质合成树脂作为胶粘剂生产椰棕床垫的方法，所述生产方法包括以下步骤：
a、首先将成捆的椰棕经过开松机和给棉机处理，处理后得到椰棕纤维原料，将得到的椰棕纤维通过椰丝纤维梳理机进行梳理，梳理后的椰棕纤维采用铺网机编成帘子，备用；
b、以上述制备的生物质合成树脂作为胶粘剂，采用喷雾施胶系统对步骤a得到的椰棕帘子表面进行施胶和折叠；折叠达到床垫设计厚度后，定长切断，该步骤反复进行，直至组成一定厚度的椰棕坯料；
c、将步骤b得到的椰棕坯料送入冷压机进行预压成型，预压时间为0.5～1小时；
d、将步骤c预压成型的坯料分层进入多层平板热压机中进行热压定型，热压温度为120～140℃，热压时间为60～70s/mm；
e、热压定型后的棕垫再经过裁边、包裹外垫和缝制常规工序处理后，制成成品椰棕床垫。
根据上述的生产椰棕床垫的方法，步骤b中所述采用喷雾施胶系统对步骤a得到的椰棕帘子表面进行施胶和折叠，施胶过程中控制生物质合成树脂胶粘剂的施胶量为340～380g/m2。
本发明的积极有益效果：
1、以本发明产品生物质合成树脂作为椰棕纤维棕床垫制备过程中的胶粘剂，在降低粘度、提高固含量、提高胶合性能等方面均有明显改善。目前，现有大豆基胶黏剂粘度多在10000～50000mPa.s，固含量在40%以下，所以不能直接进行喷雾施胶。而本发明制备的生物质树脂胶黏剂粘度小于1000mPa.s，固含量达到45～55%，喷射于椰棕纤维表面时粘接性能好、冷压强度和胶合强度高，能达到国标GB/T 26706-2011《软体家具棕纤维弹性床垫》中规定的芯料物理性能。
2、本发明在不改变原有椰棕床垫总体生产工艺布局的基础上，只需添加个别辅助设备就可实现在棕床垫生产中的顺利施胶，即顺利采用喷雾施胶系统将本发明产品生物质合成树脂胶粘剂应用到椰棕床垫的生产过程中。
3、以本发明产品生物质合成树脂作为胶粘剂生产的棕床垫中没有游离甲醛和其他挥发性有机物的危害，使生物基树脂成为替代脲醛树脂的理想胶黏剂。
具体实施方式：
以下结合实施例进一步阐述本发明，但并不限制本发明的内容。
实施例1：
本发明生物质合成树脂，该生物质合成树脂是通过以下方法制备而成：
a、以重量份表示，所述生物质合成树脂由原料30份脱脂大豆蛋白粉、20份豌豆蛋白粉、35份氧化玉米淀粉和8份纤维素硫酸酯组成；
b、称取尿素10重量份和N-丁基硫代磷酰三胺0.1重量份溶于100重量份水中，配制成扩链剂溶液；
c、在步骤b配制得到的扩链剂溶液中搅拌加入按照步骤a所述的生物质合成树脂配比比例配制的各种原料，然后在常温条件下搅拌反应40分钟；
d、将步骤c所得的常温反应产物加热至60℃，在此温度条件下反应50分钟；反应完成后，所得反应物降至35℃；
e、在步骤d所得反应产物中加入6重量份丙烯酰胺、0.4重量份丙烯酸改性松香酯乳液和10重量份膨润土，搅拌反应35分钟，得到产品生物质合成树脂。
实施例2：
本发明生物质合成树脂，该生物质合成树脂是通过以下方法制备而成：
a、以重量份表示，所述生物质合成树脂由原料30份脱脂花生粉、30份菜籽饼粕粉、20份酯化马铃薯淀粉、20份酯化玉米淀粉和10份纤维素黄原酸酯组成；
b、称取硫脲15重量份溶于100重量份水中，配制成扩链剂溶液；
c、在步骤b配制得到的扩链剂溶液中搅拌加入按照步骤a所述的生物质合成树脂配比比例配制的各种原料，然后在常温条件下搅拌反应35分钟；
d、将步骤c所得的常温反应产物加热至80℃，在此温度条件下反应30分钟；反应完成后，所得反应物降至30℃；
e、在步骤d所得反应产物中加入10重量份聚酰胺环氧氯丙烷、0.5重量份水性环氧树脂乳液和5重量份凹凸棒土，搅拌反应40分钟，得到产品生物质合成树脂。
实施例3：
本发明生物质合成树脂，该生物质合成树脂是通过以下方法制备而成：
a、以重量份表示，所述生物质合成树脂由原料25份脱脂棉籽粉、10份小麦蛋白粉、5份干酪素粉、35份酯化木薯淀粉和5份羟丙基甲基纤维素组成；
b、称取十二烷基硫酸钠6重量份溶于100重量份水中，配制成扩链剂溶液；
c、在步骤b配制得到的扩链剂溶液中搅拌加入按照步骤a所述的生物质合成树脂配比比例配制的各种原料，然后在常温条件下搅拌反应50分钟；
d、将步骤c所得的常温反应产物加热至85℃，在此温度条件下反应35分钟；反应完成后，所得反应物降至40℃；
e、在步骤d所得反应产物中加入5重量份硼酸、0.3重量份水性丙烯酸酯乳液和8重量份蒙脱土，搅拌反应30分钟，得到产品生物质合成树脂。
实施例4：
本发明生物质合成树脂，该生物质合成树脂是通过以下方法制备而成：
a、以重量份表示，所述生物质合成树脂由原料30份脱脂大豆蛋白粉、20份脱脂花生粉、30份酯化马铃薯淀粉、5份阿拉伯树胶粉和10份纤维素黄原酸酯组成；
b、称取十二烷基苯磺酸钠6重量份溶于100重量份水中，配制成扩链剂溶液；
c、在步骤b配制得到的扩链剂溶液中搅拌加入按照步骤a所述的生物质合成树脂配比比例配制的各种原料，然后在常温条件下搅拌反应60分钟；
d、将步骤c所得的常温反应产物加热至75℃，在此温度条件下反应30分钟；反应完成后，所得反应物降至30℃；
e、在步骤d所得反应产物中加入5重量份乙酸锌、0.4重量份丙烯酸改性松香酯乳液和7重量份高岭土，搅拌反应40分钟，得到产品生物质合成树脂。
实施例5：
本发明生物质合成树脂，该生物质合成树脂是通过以下方法制备而成：
a、以重量份表示，所述生物质合成树脂由原料25份脱脂大豆蛋白粉、20份小麦蛋白粉、25份酯化玉米淀粉、10份大豆多糖和6份羧甲基纤维素组成；
b、称取乙二硫醇8重量份溶于100重量份水中，配制成扩链剂溶液；
c、在步骤b配制得到的扩链剂溶液中搅拌加入按照步骤a所述的生物质合成树脂配比比例配制的各种原料，然后在常温条件下搅拌反应45分钟；
d、将步骤c所得的常温反应产物加热至80℃，在此温度条件下反应35分钟；反应完成后，所得反应物降至30℃；
e、在步骤d所得反应产物中加入7重量份丙烯酸丁酯、0.3重量份水性丙烯酸酯乳液和9重量份膨润土，搅拌反应50分钟，得到产品生物质合成树脂。
实施例6：
本发明利用实施例1所述生物质合成树脂作为胶粘剂生产椰棕床垫的方法，该生产方法的详细步骤如下：
a、首先将成捆的椰棕经过开松机和给棉机处理，处理后得到椰棕纤维原料，将得到的椰棕纤维通过椰丝纤维梳理机进行梳理，梳理后的椰棕纤维采用铺网机编成帘子，备用；
b、以实施例1制备的生物质合成树脂作为胶粘剂，采用喷雾施胶系统对步骤a得到的椰棕帘子表面进行施胶和折叠（施胶过程中控制生物质合成树脂胶粘剂的施胶量为350g/m2）；折叠达到床垫设计厚度后，定长切断，该步骤反复进行，直至组成一定厚度的椰棕坯料；
c、将步骤b得到的椰棕坯料送入冷压机进行预压成型，预压时间为0.5小时；
d、将步骤c预压成型的坯料分层进入多层平板热压机中进行热压定型，热压温度为125℃，热压时间为65s/mm；
e、热压定型后的棕垫再经过裁边、包裹外垫和缝制常规工序处理后，制成成品椰棕床垫。
实施例7：
本发明利用实施例2所述生物质合成树脂作为胶粘剂生产椰棕床垫的方法，该生产方法的详细步骤与实施例6基本相同，不同之处在于：
步骤b中：施胶过程中控制生物质合成树脂胶粘剂的施胶量为360g/m2；
步骤c中：预压时间为1.0小时；
步骤d中：热压温度为120℃，热压时间为70s/mm。
实施例8：
本发明利用实施例3所述生物质合成树脂作为胶粘剂生产椰棕床垫的方法，该生产方法的详细步骤与实施例6基本相同，不同之处在于：
步骤b中：施胶过程中控制生物质合成树脂胶粘剂的施胶量为340g/m2；
步骤c中：预压时间为0.6小时；
步骤d中：热压温度为140℃，热压时间为60s/mm。
实施例9：
本发明利用实施例4所述生物质合成树脂作为胶粘剂生产椰棕床垫的方法，该生产方法的详细步骤与实施例6基本相同，不同之处在于：
步骤b中：施胶过程中控制生物质合成树脂胶粘剂的施胶量为370g/m2；
步骤c中：预压时间为0.5小时；
步骤d中：热压温度为130℃，热压时间为65s/mm。
实施例10：
本发明利用实施例5所述生物质合成树脂作为胶粘剂生产椰棕床垫的方法，该生产方法的详细步骤与实施例6基本相同，不同之处在于：
步骤b中：施胶过程中控制生物质合成树脂胶粘剂的施胶量为355g/m2；
步骤c中：预压时间为0.8小时；
步骤d中：热压温度为125℃，热压时间为70s/mm。
对本发明实施例6-10所生产的椰棕床垫进行了详见的性能检测，检测数据详见表1。
。

Claims (9)

1.一种生物质合成树脂，其特征在于，所述生物质合成树脂是通过以下方法制备而成：
a、以重量份表示，所述生物质合成树脂由原料蛋白粉40～60份，变性淀粉30～40份和改性纤维素5～10份组成；
或者，以重量份表示，所述生物质合成树脂由原料蛋白粉40～60份，变性淀粉20～30份，植物多糖5～15份和改性纤维素5～10份组成；
b、将6～30重量份的扩链剂配制成质量百分浓度为3～25%的水溶液；
c、在步骤b所得的水溶液中加入按照步骤a所述的生物质合成树脂原料配比比例配制的各种原料，然后在常温条件下反应30～60分钟；
d、将步骤c所得的常温反应产物加热至50～90℃，在此温度条件下反应30～60分钟；反应完成后，所得反应物降至30～40℃；
e、在步骤d所得反应产物中加入交联剂5～10重量份、増黏剂0.1～0.5重量份和无机填料5～10重量份，搅拌反应30～60分钟，得到产品生物质合成树脂。
2.根据权利要求1所述的生物质合成树脂，其特征在于：步骤a中所述蛋白粉为脱脂大豆蛋白粉、脱脂花生粉、脱脂棉籽粉、菜籽饼粕粉、豌豆蛋白粉、小麦蛋白粉和干酪素粉中的至少一种；所述蛋白粉中蛋白质含量≥50wt%，粒度要求150目筛网通过率大于95%。
3.根据权利要求1所述的生物质合成树脂，其特征在于：步骤a中所述变性淀粉为氧化小麦淀粉、氧化玉米淀粉、氧化木薯淀粉、酯化马铃薯淀粉、酯化玉米淀粉、酯化木薯淀粉、接枝玉米淀粉、交联玉米淀粉和氧化交联复合改性玉米淀粉中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的生物质合成树脂，其特征在于：步骤a中所述植物多糖为大豆多糖、阿拉伯树胶、瓜儿豆胶、魔芋甘露聚糖和果胶中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的生物质合成树脂，其特征在于：步骤a中所述改性纤维素为纤维素硫酸酯、醋酸丁酯纤维素、纤维素黄原酸酯、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基纤维素和羧甲基纤维素中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的生物质合成树脂，其特征在于：步骤b中所述扩链剂为尿素、硫脲、十二烷基硫酸钠、乙二硫醇、1，3-丙二硫醇、十二烷基苯磺酸钠、N-丁基硫代磷酰三胺、苯基磷酰二胺和丙二醇中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的生物质合成树脂，其特征在于：步骤e中所述交联剂为丙烯酰胺、丙烯酸丁酯、硫酸铝、乙酸锌、聚酰胺环氧氯丙烷、硼酸和钾明矾中的至少一种；所述増黏剂为丙烯酸改性松香酯乳液、萜烯树脂乳液、水性丙烯酸酯乳液、水性环氧树脂乳液和端羧基液体丁腈橡胶乳液中的至少一种；所述无机填料为蒙脱土、膨润土、高岭土和凹凸棒土中的至少一种。
8.一种利用权利要求1所述生物质合成树脂作为胶粘剂生产椰棕床垫的方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：
a、首先将成捆的椰棕经过开松机和给棉机处理，处理后得到椰棕纤维原料，将得到的椰棕纤维通过椰丝纤维梳理机进行梳理，梳理后的椰棕纤维采用铺网机编成帘子，备用；
b、以权利要求1制备的生物质合成树脂作为胶粘剂，采用喷雾施胶系统对步骤a得到的椰棕帘子表面进行施胶和折叠；折叠达到床垫设计厚度后，定长切断，该步骤反复进行，直至组成一定厚度的椰棕坯料；
c、将步骤b得到的椰棕坯料送入冷压机进行预压成型，预压时间为0.5～1小时；
d、将步骤c预压成型的坯料分层进入多层平板热压机中进行热压定型，热压温度为120～140℃，热压时间为60～70s/mm；
e、热压定型后的棕垫再经过裁边、包裹外垫和缝制常规工序处理后，制成成品椰棕床垫。
9.根据权利要求8所述的生产椰棕床垫的方法，其特征在于：步骤b中所述采用喷雾施胶系统对步骤a得到的椰棕帘子表面进行施胶和折叠，施胶过程中控制生物质合成树脂胶粘剂的施胶量为340～380g/m2。
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