专利名称：一种甘蔗渣和聚苯乙烯共混人造纤维制品的制造方法
技术领域：
本发明涉及甘蔗渣与聚苯乙烯共混制造工业或民用纤维板制品的方法。
背景技术：
中国南方，特别是广西、广东、海南等省盛产甘蔗并用于制糖，其副产物甘蔗渣产量丰富，但得不到充分利用。如果将其用于制浆造纸，由于蔗渣中非纤维成份高，制浆时需耗更多化学药品，造纸得率低，对环境污染大，因而很少被利用；用甘蔗渣代替燃煤烧锅炉，又浪费了宝贵的植物资源。为了提高甘蔗渣的使用价值，是当前迫切解决的实际问题。利用甘蔗渣制造轻质纤维板是甘蔗渣利用的重要途径，常用的方法是直接采用蔗渣作为纤维板的板芯，如CN87214339所公开的一种利用甘蔗渣制造的轻质蔗渣复合板，将经过除髓及干燥处理的蔗渣热压作为复合板的板芯，由这种蔗渣板芯的缺点是所制成的复合板其机械强度和成型性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种超声化学处理的甘蔗渣与聚苯乙烯共混制造人造纤维制品的新方法。
本发明所采用的技术方案如下将甘蔗渣、聚苯乙烯粒料和石粉按重量百分比为甘蔗渣30～40％，聚苯乙烯30～40％，石粉为20～40％的比例均匀混合，再将混合料热压成型；所述的甘蔗渣原料经过漂白、脱除糖及其它小分子的超声化学预处理，其甘蔗渣粒子长度0.1～0.5mm，所述的聚苯乙烯粒料的粒径为0.5～3.0mm，所述的石粉为高岭土、重质或轻质碳酸钙、石膏粉等材料，粒径为1～50μm。
所说的对甘蔗渣的超声化学预处理工序是在超声条件下对蔗渣进行漂白、脱除糖及其它小分子的处理，过程如下按甘蔗渣投入量占蔗渣处理液的重量百分数5.0～12.5％的比例将甘蔗渣投放入蔗渣处理液中，在20～80℃的温度下，超声处理15～150分钟，再过滤干燥；所说的蔗渣处理液由催化剂、氧化剂、PH调节剂、消晶介质控制剂和水调配而成，其中，催化剂为纳米氧化锌、纳米锐钛型二氧化钛、杂多酸、多硫化物或蒽醌，占蔗渣处理液的重量百分数为0.005％～0.05％；氧化剂为双氧水、臭氧、过氧酸、次氯酸钠或亚氯酸钠等，以纯品计占蔗渣处理液重量百分数为0.5～5.0％；消晶介质控制剂为氢氧化钠、氢氧化钾或液氨等，占蔗渣处理液的重量百分数为0.01～0.5％；反应介质pH调节剂为碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸、磷酸氢钠、磷酸钠或醋酸等，其用量以将蔗渣处理液的pH值调节到2～5或9～12之间为限；余量为水；各组分含量百分数之和为100％。
在本发明蔗渣处理液的配制中，当催化剂为纳米氧化锌或纳米锐钛型二氧化钛时，用量占处理液重量百分数为0.005～0.03％之间，当催化剂为杂多酸、多硫化物或蒽醌时，用量占处理液重量百分数为0.01～0.05％之间。
本发明在超声条件下对蔗渣进行漂白、脱除糖及其它小分子处理，处理后纤维素降解较少，木质素和半纤维素部分降解。这样可得到的处理蔗渣固体得率将大大提高，由于不稳定小分子的去除使得在与其它材料进行共混时的耐热性提高和色泽更好。蔗渣超声化学处理方法具有绿色、环保、高效、节能、过程可控等优点，为工业化生产奠定了基础。
所述的热压成型工序为所述的混合料在90℃下恒温，再在120℃热压机中施以2.5～5.0MPa压力压制成型，成型制品在60℃恒温6～8h，进行热定型处理。
所述的聚苯乙烯可采用废旧再生聚苯乙烯粒料；也可用工业品聚苯乙烯。
所述的废旧再生聚苯乙烯粒料为回收的聚苯乙烯发泡包装物经过预处理后的物料，其预处理过程是将泡沫聚苯乙烯用加热机熔融后，再造粒粉碎，粒度为0.5～3.0mm。经处理后的聚苯乙烯已排去大量空气，体积大为降低，在与甘蔗渣共混时能均匀分布，保证纤维板的机械强度。
在制作纤维板时加入的高岭土、重质或轻质碳酸钙、石膏粉等石粉材料，粒度为1～50μm，越细越好，使用前用60目标准筛去除粗颗粒和杂质。该石粉材料的加入可增强纤维板的强度，填充纤维板中的细小空隙。
本发明的人造纤维制品(如板材)具体制备工艺是，将预处理的甘蔗渣、聚苯乙烯、石粉按发明技术方案所述的比例混合均匀，将混合物置于90℃烘房中恒温，恒温时也烘去甘蔗渣的部分水份，使水份≤2％，同时使聚苯乙烯处于待融化状态。然后将混合料放入具有一定尺寸的模具槽内，槽边有夹层，用电阻丝或油浴保温120℃，槽上有压盒与压榨机相连，可用带螺杆的机械压榨装置或液压装置，压力为2.5～5.0MPa，以4.5Mpa为好，分散的物料经压缩成板块时，聚苯乙烯处于熔融状态，同时将甘蔗渣与石粉粘合成整体。纤维板压好后，可一层层叠放在一起，为防止层间粘合，可加入石粉阻隔，再移至60℃恒温烘房恒温放置6～8h，再移出，自然冷却至室温，即得纤维板成品。恒温的目的是消除板中内应力，使之不变形。所得纤维板可打磨，粘贴防火板或直接上油漆制作家具。纤维板可用斧、刨、锯、钻、凿等工具进行加工。
本技术生产的甘蔗渣和聚苯乙烯纤维制品利用了糖厂废料和包装废料，因而成本较低；甘蔗渣为绿色可再生资源；聚苯乙烯既是填充剂，又是粘合剂，它属热塑性塑料。因此，加工时无需加入溶剂，节约了成本，生产过程中无废渣、废水、废气排放，对环境无污染。添加的石粉填充纤维板的小空隙，又增加硬度，由于石粉粒度细，在纤维板加工时对刀具损伤少。生产的上述纤维制品最大量的为纤维板材，也可以为特定形状的预制件，如对于一些量大定形的家具，用家具模型，直接压制出家具或主要部件，以减少制作家具工序和成本；还可以在纤维板压制前放入金属网，以增加板材抗弯曲强度。用甘蔗渣和聚苯乙烯和高岭土混合压制出的纤维板测试表明，取长120mm，宽75mm，厚25mm板材，重量约250g，在压力测试机下，支距90mm，加力13.0kg未折断。纤维板在湿度70％时，吸水率＜3％。
具体实施例方式
实施例一配制蔗渣处理液，由催化剂、氧化剂、反应介质PH调节剂、消晶介质控制剂和水组成。催化剂为纳米锐钛型二氧化钛，用量占蔗渣处理液重量百分数为0.007％；氧化剂为次氯酸钠，用量占蔗渣处理液重量百分数为1.3％之间；反应介质pH调节剂是碳酸钠，用其调节蔗渣处理液的pH值到10；消晶介质控制剂是氢氧化钠，用量占处理液重量百分数为0.07％；余量为水，各组分含量百分数之和为100％；将甘蔗渣投入蔗渣处理液，甘蔗渣占处理液重量百分比为7.0％，在65℃下，28.5kHz超声20min进行超声化学预处理，过滤干燥后备用。按重量百分比取经超声化学预处理的甘蔗渣40份(粒子长度0.1～0.5mm)，再生聚苯乙烯粒料40份(平均粒径2.0mm)和碳酸钙20份(平均粒径5μm)混合均匀后，置于90℃烘房中恒温，再移至长2.0M、宽1.0M的压榨机槽内，槽的四周有电阻丝保温，使槽板温度保持在120℃，以3.5MPa压力将混合物压成25mm厚的纤维板，保持压力3分钟，取出纤维板置于平板车上，上面可喷洒一层高岭土作防粘层，再将压出的纤维板一块块叠放在一起，在60℃烘房中烘7h热定型，再将温度降至室温得纤维板。纤维板比重1.09，吸水率＜2％，抗弯强度13.5～14.5MPa。纤维板可加工、打磨、上油漆或粘贴防火面，做成家具或工业用板材。
实施例二配制蔗渣处理液，由催化剂、氧化剂、反应介质PH调节剂、消晶介质控制剂和水组成。催化剂为四硫化钠，用量占蔗渣处理液重量百分数为0.02％；反应介质pH调节剂是碳酸氢钠，用其调节蔗渣处理液的pH值到12；氧化剂为双氧水，用量为纯双氧水占蔗渣处理液重量百分数为2.27％；消晶介质控制剂是氢氧化钾，用量占蔗渣处理液重量百分数为0.03％；余量为水，各组分含量百分数之和为100％；将甘蔗渣投入蔗渣处理液，甘蔗渣占蔗渣处理液重量百分比为5.4％，在70℃下32.5kHz超声40min进行超声化学预处理，过滤干燥后备用。按重量百分比取经超声化学预处理的甘蔗渣40份(粒子长度0.1～0.5mm)，再生聚苯乙烯粒料35份(平均粒径3.0mm)和高岭土25份(平均粒径35μm)混合均匀后，置于90℃烘房中恒温，再移至长2.0M、宽1.0M的压榨机槽内，槽的四周有电阻丝保温，使槽板温度保持在120℃，以4.5MPa压力将混合物压成25mm厚的纤维板，保持压力3分钟，取出纤维板置于平板车上，上面可喷洒一层高岭土作防粘层，再将压出的纤维板一块块叠放在一起，在60℃烘房中烘8h热定型，再将温度降至室温得纤维板。纤维板比重1.11，吸水率＜2％，抗弯强度14.5～15.5MPa。纤维板可加工、打磨、上油漆或粘贴防火面，做成家具或工业用板材。
实施例三配制蔗渣处理液，由催化剂、氧化剂、反应介质PH调节剂、消晶介质控制剂和水组成。催化剂为纳米氧化锌，用量占蔗渣处理液重量百分数为0.008％；反应介质pH调节剂是磷酸，用其调节蔗渣处理液的pH值到4；氧化剂为过氧乙酸，用量占蔗渣处理液重量百分数为1.15％；消晶介质控制剂是液氨，用量占蔗渣处理液重量百分数为0.08％；余量为水，各组分含量百分数之和为100％；将甘蔗渣投入蔗渣处理液，甘蔗渣占蔗渣处理液重量百分比为8.2％，在50℃下32.5kHz和28.5kHz混频超声40min进行超声化学预处理，过滤干燥后备用。按重量百分比取经超声化学预处理的甘蔗渣35份(粒子长度0.1～0.5mm)，再生聚苯乙烯粒料35份(平均粒径2.5mm)和石膏粉30份(平均粒径30μm)混合均匀后，置于90℃烘房中恒温，再移至长2.0M、宽1.0M的压榨机槽内，槽的四周有电阻丝保温，使槽板温度保持在120℃，以4.0MPa压力将混合物压成25mm厚的纤维板，保持压力3分钟，取出纤维板置于平板车上，上面可喷洒一层高岭土作防粘层，再将压出的纤维板一块块叠放在一起，在60℃烘房中烘6h热定型，再将温度降至室温得纤维板。纤维板比重1.10，吸水率＜2％，抗弯强度15.5～16.5MPa。纤维板可加工、打磨、上油漆或粘贴防火面，做成家具或工业用板材。
实施例四根据实施例一的材料配比及工艺操作，可将混合料在一定形状的模具上压成具有某种形状的制品，进行组装家具或其他工业板材，压板前也可在物料内放置金属网以增加板材抗弯强度，本工艺适合工业化的大规模生产。
权利要求
1.一种甘蔗渣和聚苯乙烯共混人造纤维制品的制造方法，其特征在于将甘蔗渣、聚苯乙烯粒料和石粉按重量百分比为甘蔗渣30～40％，聚苯乙烯30～40％，石粉为20～40％的比例均匀混合，再将混合料热压成型；所述的甘蔗渣原料组分经过漂白、脱除糖及其它小分子的超声化学预处理，其甘蔗渣粒子长度为0.1～0.5mm；所述的聚苯乙烯粒料的粒径为0.5～3.0mm；所述的石粉为高岭土、重质或轻质碳酸钙、石膏粉材料，粒径为1μm～50μm。
2.根据权利要求1所述的甘蔗渣和聚苯乙烯共混人造纤维制品的制造方法，其特征在于对甘蔗渣原料组分的漂白、脱除糖及其它小分子的超声化学预处理的工艺过程如下按甘蔗渣投入量占蔗渣处理液的重量百分数5.0～12.5％的比例将甘蔗渣投放入蔗渣处理液中，在20～80℃的温度下，超声处理15～150分钟，再过滤干燥；所说的蔗渣处理液由催化剂、氧化剂、PH调节剂、消晶介质控制剂和水调配而成，其中，催化剂为纳米氧化锌、纳米锐钛型二氧化钛、杂多酸、多硫化物或蒽醌，占蔗渣处理液的重量百分数为0.005％～0.05％；氧化剂为双氧水、臭氧、过氧酸、次氯酸钠或亚氯酸钠等，以纯品计占蔗渣处理液重量百分数为0.5～5.0％；消晶介质控制剂为氢氧化钠、氢氧化钾或液氨等，占蔗渣处理液的重量百分数为0.01～0.5％；反应介质pH调节剂为碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸、磷酸氢钠、磷酸钠或醋酸等，其用量以将蔗渣处理液的pH值调节到2～5或9～12之间为限；余量为水；各组分含量百分数之和为100％。
3.根据权利要求1所述甘蔗渣和聚苯乙烯共混人造纤维制品的制造方法，其特征在于所述的聚苯乙烯采用废旧再生聚苯乙烯粒料。
4.根据权利要求3所述甘蔗渣和聚苯乙烯共混人造纤维制品的制造方法，其特征在于所述的废旧再生聚苯乙烯粒料为回收的聚苯乙烯发泡包装物料经熔融造粒而成的粒料。
5.根据权利要求1所述甘蔗渣和聚苯乙烯共混人造纤维制品的制造方法，其特征在于所述的热压成型工序为将所述的混合料在90℃下恒温，再在120℃热压机中施以2.5～5.0MPa压力压制成型，成型制品在60℃恒温6～8h，进行热定型处理。
6.根据权利要求1所述甘蔗渣和聚苯乙烯共混人造纤维制品的制造方法，其特征在于还可在混合料中放置金属网，再热压成型。
全文摘要
本发明提供一种超声化学处理甘蔗渣和聚苯乙烯共混人造纤维制品的制造方法。将甘蔗渣、聚苯乙烯粒料和石粉按按重量百分比为甘蔗渣30～40％，聚苯乙烯30～40％，石粉为20～40％的比例均匀混合，再将混合料热压成型得到人造纤维制品。所述的甘蔗渣经过漂白、脱除糖及其它小分子的超声化学处理，即将蔗渣在含有催化剂、氧化剂、反应介质pH调节剂、消晶介质控制剂的蔗渣处理液中进行超声处理，所述的聚苯乙烯粒料可为回收的聚苯乙烯发泡包装物料；所述的石粉为高岭土、重质或轻质碳酸钙、或石膏粉等材料。用本技术生产的甘蔗渣和聚苯乙烯纤维制品成本低，属环保产品，生产过程中无废渣、废水、废气排放，对环境无污染。
文档编号B27N3/08GK1631985SQ200410052248
公开日2005年6月29日 申请日期2004年11月18日 优先权日2004年11月18日
发明者王东山, 黎国康, 黄勇 申请人:中国科学院广州化学研究所