CN111593600A

CN111593600A - 棉杆纤维无纺布的湿式制备方法

Info

Publication number: CN111593600A
Application number: CN202010473039.0A
Authority: CN
Inventors: 赵刚; 潘志刚; 徐敬文
Original assignee: Xinjiang Uygur Autonomous Region Industrial Economy And Informatization Research Institute
Current assignee: Xinjiang Uygur Autonomous Region Industrial Economy And Informatization Research Institute
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2020-08-28

Abstract

本发明涉及无纺布加工方法技术领域，是一种棉杆纤维无纺布的湿式制备方法，其包括棉杆纤维制备、浆料制备、抄造三个加工步骤，本发明以农业废弃物棉花秸秆的整体为原料，来生产天然纤维，即棉杆纤维，然后用低熔点聚乳酸纤维（PLA）与棉杆纤维进行混合加工，低熔点聚乳酸纤维（PLA）在加工过程中熔化并与棉杆纤维固结在一起，最终得到形如纸张状且柔韧的棉杆纤维无纺布成品，是一种价格低廉、用途广泛的天然无纺布，节约了资源、降低了环境污染、变废为宝，具有巨大的经济效益和社会效益。

Description

棉杆纤维无纺布的湿式制备方法

技术领域

本发明涉及无纺布加工方法的技术领域，是一种棉杆纤维无纺布的湿式制备方法。

背景技术

随着国家经济的发展、社会的进步、国民环保意识的增强，国家也越来越提倡企业与个人发展优质的生态产品，鼓励发展绿色生产工艺、推广使用环保产品。棉花秸秆是棉副产品中最多的一种东西，一般作为无用物而废弃，为了充分利用农业废弃资源以减少环境污染，也是为了弥补我国天然纤维资源的短缺，本发明的申请人经过多年研究，开发出一种利用棉花秸秆产出棉杆纤维，再以棉杆纤维为主料生产无纺布的方法，最后以此种新型无纺布为基础开发相关系列下游延伸产品，目前利用棉花秸秆生产纤维，再以此生产无纺布的方法，大多数仍处在探索阶段，加工技术还不成熟、环境污染大、生产成本高。

发明内容

本发明提供了一种棉杆纤维无纺布的湿式制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有技术无法利用农业废弃物棉花秸秆进行无纺布生产，进而造成资源浪费、环境污染的问题。

本申请的目的是这样实现的：棉杆纤维无纺布的湿式制备方法包括以下步骤：

（1）棉杆纤维制备：

将收集来的棉花秸秆整体送入到秸秆揉丝机内揉搓，使棉花秸秆成丝状纤维，然后将丝状纤维依次输送到风选机与振动筛中以去除轻重杂质，揉搓与除杂作业重复往返多次，将最后一次除杂作业后的丝状纤维输送到秸秆膨化机内进行多次膨化，最后得到柔韧易曲折、直径为25-85μm、长度为10-20mm的棉杆纤维成品备用；

（2）浆料制备：

将步骤1中的棉杆纤维与线密度为1.8-2.2D、长度为8-11mm的低熔点聚乳酸纤维（PLA）直接投入到混合浆池中，由棉杆纤维与低熔点聚乳酸纤维（PLA）构成的混合纤维中，棉杆纤维占混合纤维总质量的65-85wt％，向混合浆池内边注水边搅拌，在搅拌过程中，加入消泡剂溶液，得到浓度为1-3wt％的浆料，接着再向浆料中加入分散剂溶液，最终将搅拌均匀的浆料泵入到抄前浆池中，得到浓度为0.1-0.35wt％的上网浆料备用；

（3）抄造：

利用步骤2中的上网浆料与现有技术中的造纸机进行相应的抄造工艺，为避免造纸机在烘缸干燥阶段产生粘缸现象，需在烘缸表面事先喷洒剥离剂溶液，一个造纸机上有若干个烘缸，经造纸机压榨部挤压后的湿布页在经过第一个烘缸的热烘后，需利用施胶机喷涂表面施胶剂以提高布页的表面性能，再进行后续烘缸的烘干作业以及抄造过程中的其它加工工序，以此最终形成棉杆纤维无纺布成品。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：进一步的，步骤2中的消泡剂溶液是浓度为1.5-2.5wt％的聚醚类、高碳醇、改性聚硅氧烷消泡剂溶液里其中的一种。

进一步的，步骤2中的分散剂溶液是浓度为0.15-0.25wt％的聚氧化乙烯溶液。

进一步的，步骤3中的剥离剂溶液是浓度为0.3-0.7wt％的矿物油溶液。

进一步的，步骤3中的表面施胶剂是浓度为12-15wt％的聚乙烯醇溶液。

本发明的生产工艺简单、可控、容易实现，对环境的污染也小，是以农业废弃物棉花秸秆的整体为原料，来生产天然纤维，即棉杆纤维，然后用低熔点聚乳酸纤维（PLA）与棉杆纤维进行混合加工，低熔点聚乳酸纤维（PLA）在加工过程中熔化并与棉杆纤维粘结在一起，最终得到形如纸张状且柔韧的棉杆纤维无纺布成品，是一种价格低廉、用途广泛的天然无纺布，本发明节约了资源、降低了环境污染、变废为宝，具有巨大的经济效益和社会效益。

附图说明

本申请的具体结构由以下的附图和实施例给出：

附图1是棉杆纤维无纺布的湿式制备方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

本申请不受下述实施例的限制，可根据本申请的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

本发明是棉杆纤维无纺布的湿式制备方法，如附图1所示，制备流程为：棉杆纤维制备→浆料制备→抄造，其具体的加工过程如下：

（1）棉杆纤维制备：事先调整好秸秆揉丝机上锤片的数量，以控制出机丝状纤维的长度与揉搓效果，将收集来的棉花秸秆整体送入到秸秆揉丝机内进行揉搓，以破坏了棉花秸秆表面的硬质茎节并对棉花秸秆进行压扁、纵切、挤丝、揉碎，使棉花秸秆成丝状纤维，然后将丝状纤维依次输送到风选机与振动筛中以去除轻重杂质，揉搓与除杂作业重复往返多次，将最后一次除杂作业后的丝状纤维输送到秸秆膨化机内进行多次膨化（加湿、高温高压、释压膨化），以破坏棉花秸秆表面蜡质膜，使棉花秸秆细胞壁断裂，促进纤维素、半纤维素、木质素等复杂结构的崩解，最后得到柔韧易曲折、直径为25-85μm、长度为10-20mm的棉杆纤维成品备用；

（2）浆料制备：将步骤1中的棉杆秆纤维与线密度为1.8-2.2D、长度为8-11mm的低熔点聚乳酸纤维（PLA）直接投入到混合浆池中，由秸秆纤维与低熔点聚乳酸纤维（PLA）构成的混合纤维中，棉杆纤维占混合纤维总质量的65-85wt％，向混合浆池内边注水边搅拌，在搅拌过程中，为避免泡沫的过分产生，加入消泡剂溶液，消泡剂溶液是浓度为1.5-2.5wt％的聚醚类、高碳醇、改性聚硅氧烷消泡剂溶液里其中的一种，得到浓度为1-3wt％的浆料，接着再向浆料中加入分散剂溶液，以减少棉杆纤维与低熔点聚乳酸纤维（PLA）之间的相互粘连，使之更加均匀地分布在溶液中，分散剂溶液是浓度为0.15-0.25wt％的聚氧化乙烯溶液，最终将搅拌均匀的浆料泵入到抄前浆池中，得到浓度为0.1-0.35wt％的上网浆料备用；

（3）抄造：利用步骤2中的上网浆与现有技术中的造纸机进行相应的抄造工艺，为避免造纸机在烘缸干燥阶段产生粘缸现象，需在烘缸表面事先喷洒剥离剂溶液，剥离剂溶液是浓度为0.3-0.7wt％的矿物油溶液，一个造纸机上有若干个烘缸，经造纸机压榨部挤压后的湿布页在经过第一个烘缸的热烘后，需利用施胶机喷涂表面施胶剂以提高布页的表面性能，表面施胶剂是浓度为12-15wt％的聚乙烯醇溶液，使布面的油墨固着性、平滑度、光泽度、耐老化性、耐折度、耐水性得以显著提高，再进行后续烘缸的烘干作业以及抄造过程中的其它加工工序，以此最终形成棉杆纤维无纺布成品，抄造过程中的烘缸烘干其目的是让湿布页充分干燥的同时，也是为了确保低熔点聚乳酸纤维（PLA）完全熔化并与棉杆纤维充分粘结在一起，以形成兼具一定强度与韧性的棉杆纤维无纺布。

上述抄造过程中的造纸机可以是圆网造纸机，如造纸机为幅宽1575m、车速为5-15m/min的双圆网三缸造纸机，通过调整车速来控制无纺布定量在150-500g/m，也可以是长网造纸机，造纸机干燥部的烘缸个数至少为两个。

造纸机为现有公知的技术，是完成抄造工艺的主要硬件设备，造纸机的结构形式有很多，一般由成形部（主要部件为成形网）、压榨部（主要部件为压辊）、干燥部（主要部件为烘缸）、表面整饰部（主要部件为施胶机、压光机）、卷取部（主要部件为卷纸机）、分切复卷部（主要部件为切割机、复卷机）等构成，因此对应的抄造工艺一般包括网部、压榨部、干燥、施胶、压光、卷取、分切复卷，本发明最终的棉杆纤维无纺布成品，主要用于毡类、保温铺垫类、包裹类布，从它的用途也可看出，这类布也无需精织细造，只要能满足使用需求，粗糙一点也没关系，因此抄造工艺中的某些工序可以根据实际需求，进行适当调整，如省去压光工序也是可以的，生产过程中的有些技术指标也只需控制在一定范围内即可，如棉杆纤维成品的直径与长度分别控制在25-85μm、10-20mm，低熔点聚乳酸纤维（PLA）控制在线密度为1.8-2.2D、长度为8-11mm即可，无需控制的特别精确。

本发明与现有技术相比，区别在于：（1）原材料不同，现有技术利用的是棉杆皮来制作纤维，而本发明采用的是整棵棉花秸秆来制作纤维；（2）纤维加工与无纺布的制备原理完全不同，现有技术在生产棉杆皮纤维时，采用的是化学方法，在处理棉杆皮的过程中运用了大量的化学制剂，如硫酸、氢氧化钠等，在制备无纺布的过程中，又采用了具有潜在致癌风险的滑石粉，最后棉杆皮纤维通过混配、梳理、铺网、刺固制成无纺布成品，大量使用化学制剂对水、人体、环境的污染性大，且附加环保设施的投入也较高，而本发明在生产棉杆纤维时，采用的是机械制备方法，无化学污染，因此更加绿色、环保、安全，生产成本低，本发明制备无纺布的过程与造纸过程有些类似，但具体的技术方案与成型原理是不同的，本发明在抄造过程中，是利用烘缸熔化低熔点聚乳酸纤维（PLA），然后使熔化了的低熔点聚乳酸纤维（PLA）与棉杆纤维粘结在一起，并最终得到非织造物，即棉杆纤维无纺布成品。

实施例1：

如附图1所示，本发明是棉杆纤维无纺布的湿式制备方法，将收集来的棉花秸秆整体送入到秸秆揉丝机、风选机、振动筛、秸秆膨化机内进行相应处理，最终得到直径为25-85μm、长度为10-20mm的棉杆纤维备用；将制备好的棉杆秆纤维与线密度为1.8-2.2D、长度为8-11mm的低熔点聚乳酸纤维（PLA）投入到混合浆池中混合，棉杆纤维占混合纤维总质量的65wt％，向混合浆池内边注水边搅拌，并加入消泡剂溶液，消泡剂溶液是浓度为1.5wt％的改性聚硅氧烷溶液，得到浓度为1.0wt％的浆料，接着再向浆料中加入分散剂溶液，分散剂溶液是浓度为0.15wt％的聚氧化乙烯溶液，最终得到浓度为0.1wt％的上网浆料备用；利用制备好的上网浆料与现有技术中的双圆网三缸造纸机进行相应的抄造工艺，车速为5m/min，无纺布定量在150g/m，为避免双圆网三缸造纸机在烘缸干燥阶段产生粘缸现象，需在烘缸表面事先喷洒剥离剂溶液，剥离剂溶液的用量与混合纤维总重量的比为0.3:100，剥离剂溶液是浓度为0.3wt％的矿物油溶液，双网三缸造纸机上有三个烘缸，经双网三缸造纸机压榨部挤压后的湿布页在经过第一烘缸后，需利用施胶机喷涂表面施胶剂，表面施胶剂的用量与混合纤维总重量的比为1:100，表面施胶剂为浓度为12wt％的聚乙烯醇溶液，施胶后的布页再依次经过第二烘缸、第三烘缸进行干燥以及抄造过程中的其它加工流程，如卷取、分切、复卷，即可得到客户所需大小的成品棉杆纤维无纺布，该成品棉杆纤维无纺布的性能如下：横向抗张强度为2KPa,纵向撕裂度为0.1N。其中第一烘缸内的汽压为0.1MPa,温度为90℃，第二烘缸内的汽压为0.05MPa,温度为85℃，第三烘缸内的汽压为0.01MPa,温度为55℃。

实施例2：

如附图1所示，本发明是棉杆纤维无纺布的湿式制备方法，将收集来的棉花秸秆整体送入到秸秆揉丝机、风选机、振动筛、秸秆膨化机内进行相应处理，最终得到直径为25-85μm、长度为10-20mm的棉杆纤维备用；将制备好的棉杆秆纤维与线密度为1.8-2.2D、长度为8-11mm的低熔点聚乳酸纤维（PLA）投入到混合浆池中混合，棉杆纤维占混合纤维总质量的75wt％，向混合浆池内边注水边搅拌，并加入消泡剂溶液，消泡剂溶液是浓度为2.0wt％的改性聚硅氧烷溶液，得到浓度为2.0wt％的浆料，接着再向浆料中加入分散剂溶液，分散剂溶液是浓度为0.2wt％的聚氧化乙烯溶液，最终得到浓度为0.25wt％的上网浆料备用；利用制备好的上网浆料与现有技术中的双圆网三缸造纸机进行相应的抄造工艺，车速为7m/min，无纺布定量在250g/m，为避免双圆网三缸造纸机在烘缸干燥阶段产生粘缸现象，需在烘缸表面事先喷洒剥离剂溶液，剥离剂溶液的用量与混合纤维总重量的比为0.3:100，剥离剂溶液是浓度为0.5wt％的矿物油溶液，双网三缸造纸机上有三个烘缸，经双圆网三缸造纸机压榨部挤压后的湿布页在经过第一烘缸后，需利用施胶机喷涂表面施胶剂，表面施胶剂的用量与混合纤维总重量的比为1:100，表面施胶剂为浓度为13wt％的聚乙烯醇溶液，施胶后的布页再依次经过第二烘缸、第三烘缸进行干燥以及抄造过程中的其它加工流程，如卷取、分切、复卷，即可得到客户所需大小的成品棉杆纤维无纺布，该成品棉杆纤维无纺布的性能如下：横向抗张强度为2.85KPa,纵向撕裂度为0.14N。其中第一烘缸内的汽压为0.1MPa,温度为90℃，第二烘缸内的汽压为0.05MPa,温度为80℃，第三烘缸内的汽压为0.01MPa,温度为50℃。

实施例3：

如附图1所示，本发明是棉杆纤维无纺布的湿式制备方法，将收集来的棉花秸秆整体送入到秸秆揉丝机、风选机、振动筛、秸秆膨化机内进行相应处理，最终得到直径为25-85μm、长度为10-20mm的棉杆纤维备用；将制备好的棉杆秆纤维与线密度为1.8-2.2D、长度为8-11mm的低熔点聚乳酸纤维（PLA）投入到混合浆池中混合，棉杆纤维占混合纤维总质量的85wt％，向混合浆池内边注水边搅拌，并加入消泡剂溶液，消泡剂溶液是浓度为2.5wt％的改性聚硅氧烷溶液，得到浓度为3.0wt％的浆料，接着再向浆料中加入分散剂溶液，分散剂溶液是浓度为0.25wt％的聚氧化乙烯溶液，最终得到浓度为0.35wt％的上网浆料备用；利用制备好的上网浆料与现有技术中的双圆网三缸造纸机进行相应的抄造工艺，车速为15m/min，无纺布定量在500g/m，为避免双圆网三缸造纸机在烘缸干燥阶段产生粘缸现象，需在烘缸表面事先喷洒剥离剂溶液，剥离剂溶液的用量与混合纤维总重量的比为0.3:100，剥离剂溶液是浓度为0.7wt％的矿物油溶液，双网三缸造纸机上有三个烘缸，经双圆网三缸造纸机压榨部挤压后的湿布页在经过第一烘缸后，需利用施胶机喷涂表面施胶剂，表面施胶剂的用量与混合纤维总重量的比为1:100，表面施胶剂为浓度为15wt％的聚乙烯醇溶液，施胶后的布页再依次经过第二烘缸、第三烘缸进行干燥以及抄造过程中的其它加工流程，如卷取、分切、复卷，即可得到客户所需大小的成品棉杆纤维无纺布，该成品棉杆纤维无纺布的性能如下：横向抗张强度为2.43KPa,纵向撕裂度为0.12N。其中第一烘缸内的汽压为0.1MPa,温度为96℃，第二烘缸内的汽压为0.05MPa,温度为80℃，第三烘缸内的汽压为0.01MPa,温度为50℃。

上述说明仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定。凡是属于本申请的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之列。

Claims

1.一种棉杆纤维无纺布的湿式制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）棉杆纤维制备：

（2）浆料制备：

（3）抄造：

2.根据权利要求1所述的棉杆纤维无纺布的湿式制备方法，其特征在于步骤2中的消泡剂溶液是浓度为1.5-2.5wt％的聚醚类、高碳醇、改性聚硅氧烷消泡剂溶液里其中的一种。

3.根据权利要求1所述的棉杆纤维无纺布的湿式制备方法，其特征在于步骤2中的分散剂溶液是浓度为0.15-0.25wt％的聚氧化乙烯溶液。

4.根据权利要求1所述的棉杆纤维无纺布的湿式制备方法，其特征在于步骤3中的剥离剂溶液是浓度为0.3-0.7wt％的矿物油溶液。

5.根据权利要求1所述的棉杆纤维无纺布的湿式制备方法，其特征在于步骤3中的表面施胶剂是浓度为12-15wt％的聚乙烯醇溶液。