專利名稱：一種甘蔗渣和聚苯乙烯共混人造纖維制品的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及甘蔗渣與聚苯乙烯共混制造工業(yè)或民用纖維板制品的方法。
背景技術(shù)：
中國南方，特別是廣西、廣東、海南等省盛產(chǎn)甘蔗并用于制糖，其副產(chǎn)物甘蔗渣產(chǎn)量豐富，但得不到充分利用。如果將其用于制漿造紙，由于蔗渣中非纖維成份高，制漿時(shí)需耗更多化學(xué)藥品，造紙得率低，對(duì)環(huán)境污染大，因而很少被利用；用甘蔗渣代替燃煤燒鍋爐，又浪費(fèi)了寶貴的植物資源。為了提高甘蔗渣的使用價(jià)值，是當(dāng)前迫切解決的實(shí)際問題。利用甘蔗渣制造輕質(zhì)纖維板是甘蔗渣利用的重要途徑，常用的方法是直接采用蔗渣作為纖維板的板芯，如CN87214339所公開的一種利用甘蔗渣制造的輕質(zhì)蔗渣復(fù)合板，將經(jīng)過除髓及干燥處理的蔗渣熱壓作為復(fù)合板的板芯，由這種蔗渣板芯的缺點(diǎn)是所制成的復(fù)合板其機(jī)械強(qiáng)度和成型性較差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超聲化學(xué)處理的甘蔗渣與聚苯乙烯共混制造人造纖維制品的新方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下將甘蔗渣、聚苯乙烯粒料和石粉按重量百分比為甘蔗渣30～40％，聚苯乙烯30～40％，石粉為20～40％的比例均勻混合，再將混合料熱壓成型；所述的甘蔗渣原料經(jīng)過漂白、脫除糖及其它小分子的超聲化學(xué)預(yù)處理，其甘蔗渣粒子長(zhǎng)度0.1～0.5mm，所述的聚苯乙烯粒料的粒徑為0.5～3.0mm，所述的石粉為高嶺土、重質(zhì)或輕質(zhì)碳酸鈣、石膏粉等材料，粒徑為1～50μm。
所說的對(duì)甘蔗渣的超聲化學(xué)預(yù)處理工序是在超聲條件下對(duì)蔗渣進(jìn)行漂白、脫除糖及其它小分子的處理，過程如下按甘蔗渣投入量占蔗渣處理液的重量百分?jǐn)?shù)5.0～12.5％的比例將甘蔗渣投放入蔗渣處理液中，在20～80℃的溫度下，超聲處理15～150分鐘，再過濾干燥；所說的蔗渣處理液由催化劑、氧化劑、PH調(diào)節(jié)劑、消晶介質(zhì)控制劑和水調(diào)配而成，其中，催化劑為納米氧化鋅、納米銳鈦型二氧化鈦、雜多酸、多硫化物或蒽醌，占蔗渣處理液的重量百分?jǐn)?shù)為0.005％～0.05％；氧化劑為雙氧水、臭氧、過氧酸、次氯酸鈉或亞氯酸鈉等，以純品計(jì)占蔗渣處理液重量百分?jǐn)?shù)為0.5～5.0％；消晶介質(zhì)控制劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀或液氨等，占蔗渣處理液的重量百分?jǐn)?shù)為0.01～0.5％；反應(yīng)介質(zhì)pH調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉、磷酸、磷酸氫鈉、磷酸鈉或醋酸等，其用量以將蔗渣處理液的pH值調(diào)節(jié)到2～5或9～12之間為限；余量為水；各組分含量百分?jǐn)?shù)之和為100％。
在本發(fā)明蔗渣處理液的配制中，當(dāng)催化劑為納米氧化鋅或納米銳鈦型二氧化鈦時(shí)，用量占處理液重量百分?jǐn)?shù)為0.005～0.03％之間，當(dāng)催化劑為雜多酸、多硫化物或蒽醌時(shí)，用量占處理液重量百分?jǐn)?shù)為0.01～0.05％之間。
本發(fā)明在超聲條件下對(duì)蔗渣進(jìn)行漂白、脫除糖及其它小分子處理，處理后纖維素降解較少，木質(zhì)素和半纖維素部分降解。這樣可得到的處理蔗渣固體得率將大大提高，由于不穩(wěn)定小分子的去除使得在與其它材料進(jìn)行共混時(shí)的耐熱性提高和色澤更好。蔗渣超聲化學(xué)處理方法具有綠色、環(huán)保、高效、節(jié)能、過程可控等優(yōu)點(diǎn)，為工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。
所述的熱壓成型工序?yàn)樗龅幕旌狭显?0℃下恒溫，再在120℃熱壓機(jī)中施以2.5～5.0MPa壓力壓制成型，成型制品在60℃恒溫6～8h，進(jìn)行熱定型處理。
所述的聚苯乙烯可采用廢舊再生聚苯乙烯粒料；也可用工業(yè)品聚苯乙烯。
所述的廢舊再生聚苯乙烯粒料為回收的聚苯乙烯發(fā)泡包裝物經(jīng)過預(yù)處理后的物料，其預(yù)處理過程是將泡沫聚苯乙烯用加熱機(jī)熔融后，再造粒粉碎，粒度為0.5～3.0mm。經(jīng)處理后的聚苯乙烯已排去大量空氣，體積大為降低，在與甘蔗渣共混時(shí)能均勻分布，保證纖維板的機(jī)械強(qiáng)度。
在制作纖維板時(shí)加入的高嶺土、重質(zhì)或輕質(zhì)碳酸鈣、石膏粉等石粉材料，粒度為1～50μm，越細(xì)越好，使用前用60目標(biāo)準(zhǔn)篩去除粗顆粒和雜質(zhì)。該石粉材料的加入可增強(qiáng)纖維板的強(qiáng)度，填充纖維板中的細(xì)小空隙。
本發(fā)明的人造纖維制品(如板材)具體制備工藝是，將預(yù)處理的甘蔗渣、聚苯乙烯、石粉按發(fā)明技術(shù)方案所述的比例混合均勻，將混合物置于90℃烘房中恒溫，恒溫時(shí)也烘去甘蔗渣的部分水份，使水份≤2％，同時(shí)使聚苯乙烯處于待融化狀態(tài)。然后將混合料放入具有一定尺寸的模具槽內(nèi)，槽邊有夾層，用電阻絲或油浴保溫120℃，槽上有壓盒與壓榨機(jī)相連，可用帶螺桿的機(jī)械壓榨裝置或液壓裝置，壓力為2.5～5.0MPa，以4.5Mpa為好，分散的物料經(jīng)壓縮成板塊時(shí)，聚苯乙烯處于熔融狀態(tài)，同時(shí)將甘蔗渣與石粉粘合成整體。纖維板壓好后，可一層層疊放在一起，為防止層間粘合，可加入石粉阻隔，再移至60℃恒溫烘房恒溫放置6～8h，再移出，自然冷卻至室溫，即得纖維板成品。恒溫的目的是消除板中內(nèi)應(yīng)力，使之不變形。所得纖維板可打磨，粘貼防火板或直接上油漆制作家具。纖維板可用斧、刨、鋸、鉆、鑿等工具進(jìn)行加工。
本技術(shù)生產(chǎn)的甘蔗渣和聚苯乙烯纖維制品利用了糖廠廢料和包裝廢料，因而成本較低；甘蔗渣為綠色可再生資源；聚苯乙烯既是填充劑，又是粘合劑，它屬熱塑性塑料。因此，加工時(shí)無需加入溶劑，節(jié)約了成本，生產(chǎn)過程中無廢渣、廢水、廢氣排放，對(duì)環(huán)境無污染。添加的石粉填充纖維板的小空隙，又增加硬度，由于石粉粒度細(xì)，在纖維板加工時(shí)對(duì)刀具損傷少。生產(chǎn)的上述纖維制品最大量的為纖維板材，也可以為特定形狀的預(yù)制件，如對(duì)于一些量大定形的家具，用家具模型，直接壓制出家具或主要部件，以減少制作家具工序和成本；還可以在纖維板壓制前放入金屬網(wǎng)，以增加板材抗彎曲強(qiáng)度。用甘蔗渣和聚苯乙烯和高嶺土混合壓制出的纖維板測(cè)試表明，取長(zhǎng)120mm，寬75mm，厚25mm板材，重量約250g，在壓力測(cè)試機(jī)下，支距90mm，加力13.0kg未折斷。纖維板在濕度70％時(shí)，吸水率＜3％。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一配制蔗渣處理液，由催化劑、氧化劑、反應(yīng)介質(zhì)PH調(diào)節(jié)劑、消晶介質(zhì)控制劑和水組成。催化劑為納米銳鈦型二氧化鈦，用量占蔗渣處理液重量百分?jǐn)?shù)為0.007％；氧化劑為次氯酸鈉，用量占蔗渣處理液重量百分?jǐn)?shù)為1.3％之間；反應(yīng)介質(zhì)pH調(diào)節(jié)劑是碳酸鈉，用其調(diào)節(jié)蔗渣處理液的pH值到10；消晶介質(zhì)控制劑是氫氧化鈉，用量占處理液重量百分?jǐn)?shù)為0.07％；余量為水，各組分含量百分?jǐn)?shù)之和為100％；將甘蔗渣投入蔗渣處理液，甘蔗渣占處理液重量百分比為7.0％，在65℃下，28.5kHz超聲20min進(jìn)行超聲化學(xué)預(yù)處理，過濾干燥后備用。按重量百分比取經(jīng)超聲化學(xué)預(yù)處理的甘蔗渣40份(粒子長(zhǎng)度0.1～0.5mm)，再生聚苯乙烯粒料40份(平均粒徑2.0mm)和碳酸鈣20份(平均粒徑5μm)混合均勻后，置于90℃烘房中恒溫，再移至長(zhǎng)2.0M、寬1.0M的壓榨機(jī)槽內(nèi)，槽的四周有電阻絲保溫，使槽板溫度保持在120℃，以3.5MPa壓力將混合物壓成25mm厚的纖維板，保持壓力3分鐘，取出纖維板置于平板車上，上面可噴灑一層高嶺土作防粘層，再將壓出的纖維板一塊塊疊放在一起，在60℃烘房中烘7h熱定型，再將溫度降至室溫得纖維板。纖維板比重1.09，吸水率＜2％，抗彎強(qiáng)度13.5～14.5MPa。纖維板可加工、打磨、上油漆或粘貼防火面，做成家具或工業(yè)用板材。
實(shí)施例二配制蔗渣處理液，由催化劑、氧化劑、反應(yīng)介質(zhì)PH調(diào)節(jié)劑、消晶介質(zhì)控制劑和水組成。催化劑為四硫化鈉，用量占蔗渣處理液重量百分?jǐn)?shù)為0.02％；反應(yīng)介質(zhì)pH調(diào)節(jié)劑是碳酸氫鈉，用其調(diào)節(jié)蔗渣處理液的pH值到12；氧化劑為雙氧水，用量為純雙氧水占蔗渣處理液重量百分?jǐn)?shù)為2.27％；消晶介質(zhì)控制劑是氫氧化鉀，用量占蔗渣處理液重量百分?jǐn)?shù)為0.03％；余量為水，各組分含量百分?jǐn)?shù)之和為100％；將甘蔗渣投入蔗渣處理液，甘蔗渣占蔗渣處理液重量百分比為5.4％，在70℃下32.5kHz超聲40min進(jìn)行超聲化學(xué)預(yù)處理，過濾干燥后備用。按重量百分比取經(jīng)超聲化學(xué)預(yù)處理的甘蔗渣40份(粒子長(zhǎng)度0.1～0.5mm)，再生聚苯乙烯粒料35份(平均粒徑3.0mm)和高嶺土25份(平均粒徑35μm)混合均勻后，置于90℃烘房中恒溫，再移至長(zhǎng)2.0M、寬1.0M的壓榨機(jī)槽內(nèi)，槽的四周有電阻絲保溫，使槽板溫度保持在120℃，以4.5MPa壓力將混合物壓成25mm厚的纖維板，保持壓力3分鐘，取出纖維板置于平板車上，上面可噴灑一層高嶺土作防粘層，再將壓出的纖維板一塊塊疊放在一起，在60℃烘房中烘8h熱定型，再將溫度降至室溫得纖維板。纖維板比重1.11，吸水率＜2％，抗彎強(qiáng)度14.5～15.5MPa。纖維板可加工、打磨、上油漆或粘貼防火面，做成家具或工業(yè)用板材。
實(shí)施例三配制蔗渣處理液，由催化劑、氧化劑、反應(yīng)介質(zhì)PH調(diào)節(jié)劑、消晶介質(zhì)控制劑和水組成。催化劑為納米氧化鋅，用量占蔗渣處理液重量百分?jǐn)?shù)為0.008％；反應(yīng)介質(zhì)pH調(diào)節(jié)劑是磷酸，用其調(diào)節(jié)蔗渣處理液的pH值到4；氧化劑為過氧乙酸，用量占蔗渣處理液重量百分?jǐn)?shù)為1.15％；消晶介質(zhì)控制劑是液氨，用量占蔗渣處理液重量百分?jǐn)?shù)為0.08％；余量為水，各組分含量百分?jǐn)?shù)之和為100％；將甘蔗渣投入蔗渣處理液，甘蔗渣占蔗渣處理液重量百分比為8.2％，在50℃下32.5kHz和28.5kHz混頻超聲40min進(jìn)行超聲化學(xué)預(yù)處理，過濾干燥后備用。按重量百分比取經(jīng)超聲化學(xué)預(yù)處理的甘蔗渣35份(粒子長(zhǎng)度0.1～0.5mm)，再生聚苯乙烯粒料35份(平均粒徑2.5mm)和石膏粉30份(平均粒徑30μm)混合均勻后，置于90℃烘房中恒溫，再移至長(zhǎng)2.0M、寬1.0M的壓榨機(jī)槽內(nèi)，槽的四周有電阻絲保溫，使槽板溫度保持在120℃，以4.0MPa壓力將混合物壓成25mm厚的纖維板，保持壓力3分鐘，取出纖維板置于平板車上，上面可噴灑一層高嶺土作防粘層，再將壓出的纖維板一塊塊疊放在一起，在60℃烘房中烘6h熱定型，再將溫度降至室溫得纖維板。纖維板比重1.10，吸水率＜2％，抗彎強(qiáng)度15.5～16.5MPa。纖維板可加工、打磨、上油漆或粘貼防火面，做成家具或工業(yè)用板材。
實(shí)施例四根據(jù)實(shí)施例一的材料配比及工藝操作，可將混合料在一定形狀的模具上壓成具有某種形狀的制品，進(jìn)行組裝家具或其他工業(yè)板材，壓板前也可在物料內(nèi)放置金屬網(wǎng)以增加板材抗彎強(qiáng)度，本工藝適合工業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種甘蔗渣和聚苯乙烯共混人造纖維制品的制造方法，其特征在于將甘蔗渣、聚苯乙烯粒料和石粉按重量百分比為甘蔗渣30～40％，聚苯乙烯30～40％，石粉為20～40％的比例均勻混合，再將混合料熱壓成型；所述的甘蔗渣原料組分經(jīng)過漂白、脫除糖及其它小分子的超聲化學(xué)預(yù)處理，其甘蔗渣粒子長(zhǎng)度為0.1～0.5mm；所述的聚苯乙烯粒料的粒徑為0.5～3.0mm；所述的石粉為高嶺土、重質(zhì)或輕質(zhì)碳酸鈣、石膏粉材料，粒徑為1μm～50μm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甘蔗渣和聚苯乙烯共混人造纖維制品的制造方法，其特征在于對(duì)甘蔗渣原料組分的漂白、脫除糖及其它小分子的超聲化學(xué)預(yù)處理的工藝過程如下按甘蔗渣投入量占蔗渣處理液的重量百分?jǐn)?shù)5.0～12.5％的比例將甘蔗渣投放入蔗渣處理液中，在20～80℃的溫度下，超聲處理15～150分鐘，再過濾干燥；所說的蔗渣處理液由催化劑、氧化劑、PH調(diào)節(jié)劑、消晶介質(zhì)控制劑和水調(diào)配而成，其中，催化劑為納米氧化鋅、納米銳鈦型二氧化鈦、雜多酸、多硫化物或蒽醌，占蔗渣處理液的重量百分?jǐn)?shù)為0.005％～0.05％；氧化劑為雙氧水、臭氧、過氧酸、次氯酸鈉或亞氯酸鈉等，以純品計(jì)占蔗渣處理液重量百分?jǐn)?shù)為0.5～5.0％；消晶介質(zhì)控制劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀或液氨等，占蔗渣處理液的重量百分?jǐn)?shù)為0.01～0.5％；反應(yīng)介質(zhì)pH調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉、磷酸、磷酸氫鈉、磷酸鈉或醋酸等，其用量以將蔗渣處理液的pH值調(diào)節(jié)到2～5或9～12之間為限；余量為水；各組分含量百分?jǐn)?shù)之和為100％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述甘蔗渣和聚苯乙烯共混人造纖維制品的制造方法，其特征在于所述的聚苯乙烯采用廢舊再生聚苯乙烯粒料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述甘蔗渣和聚苯乙烯共混人造纖維制品的制造方法，其特征在于所述的廢舊再生聚苯乙烯粒料為回收的聚苯乙烯發(fā)泡包裝物料經(jīng)熔融造粒而成的粒料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述甘蔗渣和聚苯乙烯共混人造纖維制品的制造方法，其特征在于所述的熱壓成型工序?yàn)閷⑺龅幕旌狭显?0℃下恒溫，再在120℃熱壓機(jī)中施以2.5～5.0MPa壓力壓制成型，成型制品在60℃恒溫6～8h，進(jìn)行熱定型處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述甘蔗渣和聚苯乙烯共混人造纖維制品的制造方法，其特征在于還可在混合料中放置金屬網(wǎng)，再熱壓成型。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲化學(xué)處理甘蔗渣和聚苯乙烯共混人造纖維制品的制造方法。將甘蔗渣、聚苯乙烯粒料和石粉按按重量百分比為甘蔗渣30～40％，聚苯乙烯30～40％，石粉為20～40％的比例均勻混合，再將混合料熱壓成型得到人造纖維制品。所述的甘蔗渣經(jīng)過漂白、脫除糖及其它小分子的超聲化學(xué)處理，即將蔗渣在含有催化劑、氧化劑、反應(yīng)介質(zhì)pH調(diào)節(jié)劑、消晶介質(zhì)控制劑的蔗渣處理液中進(jìn)行超聲處理，所述的聚苯乙烯粒料可為回收的聚苯乙烯發(fā)泡包裝物料；所述的石粉為高嶺土、重質(zhì)或輕質(zhì)碳酸鈣、或石膏粉等材料。用本技術(shù)生產(chǎn)的甘蔗渣和聚苯乙烯纖維制品成本低，屬環(huán)保產(chǎn)品，生產(chǎn)過程中無廢渣、廢水、廢氣排放，對(duì)環(huán)境無污染。
文檔編號(hào)B27N3/08GK1631985SQ200410052248
公開日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2004年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月18日
發(fā)明者王東山, 黎國康, 黃勇 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所