一种柱状丝瓜络软化处理方法与流程

本发明涉及一种丝瓜络软化处理的方法，特别是用以作床垫填充材料的高密度、柱状丝瓜络的软化处理方法。

背景技术：
目前市场上的床垫主要有海绵床垫、乳胶床垫、弹簧床垫、棕榈床垫等，其中天然乳胶床垫的原材料有限，而合成乳胶床垫和海绵床垫的原材料都属于石油化工产品，是不可再生资源，且乳胶床垫、海绵床垫的透气性和散湿性较差，使用时间一长极易发生霉变或滋生细菌和其它微生物，不利于人体健康。弹簧床垫的透气性较好，但弹簧床芯必须以海绵、乳胶等软质填充材料为铺垫层来分散人体重力。因此，探寻不可再生资源的替代品，开发性能良好的植物纤维床垫将是未来床垫发展的趋势。天然植物纤维材料以其资源丰富，可再生，无毒，无污染、可降解等优势已广泛应用于人们日常生活的方方面面，如已有利用山棕丝、竹丝、棕榈丝等制造床垫填充材料的案例，但这种床垫填充材料一般需要利用胶黏剂将分散的植物纤维粘结起来，因此，开发出来的产品含有甲醛等有毒物质，不利于人体健康。而柱状丝瓜络床垫充分利用丝瓜络的空间网状结构，以无纺布或白布柱状袋装的形式，可实现植物纤维床垫填充材料的无胶填充与制备。同时，由于丝瓜络具有较好的吸湿性、散湿性、透气性、热稳定性等，经过处理后还具有较好的抑菌性，还有一定的药用价值，《本草纲目》记载丝瓜药性干寒，可以祛风活血、通络止痛，具有降血脂、预防缺血性心肌损伤和镇痛抗炎的功效，已有利用丝瓜络制作枕头、鞋垫和床垫的案例，但这种丝瓜络床垫一般是将丝瓜络做成纤维材料然后进行填充，破坏的丝瓜络天然的空间网状结构。CN104970620A公开了一种柱状丝瓜络床垫，其主要使用低密度(密度小于30kg/m3)软质丝瓜络作为填充材料，但这种丝瓜在全国的种植量较少，丝瓜络产量较低，无法满足床垫大批量生产的需求。除了低密度的软质丝瓜络，在我国江西、广东、河南、四川等地种植有量大产络高，丝瓜络密度大于30kg/m3的丝瓜，这种丝瓜产的丝瓜络材质较硬，纤维较粗，柔软感较差、回弹性差。由于这种硬质丝瓜络也具有很好地吸湿性、散湿性、透气性、热稳定性以及空间网状物理结构等，因此，如果可以进行软化处理，也可以成为优质的植物纤维床垫填充材料。目前碱处理、碱-尿素处理、烷基化改性处理、无甲醛型纤维交联处理等软化处理的方法仅能用于分离后的丝瓜络纤维，对于柱状丝瓜络，由于其内表层和芯层是丝瓜络纵向的主要支撑结构，这个部位的丝瓜络纤维，单根纤维较粗，且含有较多的“角质层”，利用上述软化处理的方法很难达到软化处理的目的，因此，无法获得弹性较好的“柱状丝瓜络小弹簧”，从而无法满足用于床垫填充的目的。

技术实现要素：
本发明的目的是提供一种柱状丝瓜络软化处理方法，该方法可以较好地达到柱状丝瓜络外表层、内表层和芯层纤维均得到软化处理的目的，同时还可以使柱状丝瓜络纵向更具有弹性，从而更好地满足床垫填充的目的，同时该方法软化处理的柱状丝瓜络可以更好地满足床垫使用舒适性、防止泛黄等需求。本发明解决技术问题采用如下方案：一种柱状丝瓜络软化处理方法，其特征在于包括如下步骤：S1、将丝瓜络截取为柱状；S2、柱状丝瓜络进行热压密实化处理；S3、对热压处理好的柱状丝瓜络进行碱和过氧化氢混合溶液浸泡处理；S4、将浸泡处理的柱状丝瓜络经水洗、干燥，得软化的柱状丝瓜络。作为优选，所述热压密实化处理条件为：热压温度50℃-90℃，时间2min-5min，压缩量50％-80％。作为优选，所述碱和过氧化氢混合溶液是指所述混合溶液中NaOH含量5％～10％，H2O2含量5％～10％。作为优选，所述浸泡处理条件为：浸泡温度70℃～90℃，浸泡时间40min～1.5h。作为优选，所述水洗是指：将浸泡处理好的柱状丝瓜络取出，挤出溶液，然后用水浸泡10min，再取出水洗。作为优选，所述干燥是指：将清洗好的柱状丝瓜络放入50℃烘箱中处理1h，然后陈放于恒温恒湿环境中，温度20±2℃，湿度为65±2％，陈放时间48h。作为优选，所述柱状丝瓜络高度为3cm-5cm。作为优选，所述步骤S1的丝瓜络的密度为30Kg/m3-65Kg/m3。与已有技术相比，本发明有益效果体现在：(1)目前碱处理、碱-尿素处理、烷基化改性处理、无甲醛型纤维交联处理等软化处理的方法仅能用于分离后的丝瓜络纤维，对于柱状丝瓜络，利用这些方法进行软化容易使丝瓜络柱体收缩变形，密度变大，颜色泛黄，而本发明所提供的柱状丝瓜络软化处理的方法克服了上述局限性，不仅可以很较好地保持柱状丝瓜络原有的形态，同时还可以有效防止丝瓜络发生泛黄。(2)由于柱状丝瓜络不同部位纤维上的“角质层”含量不同，因此利用传统的碱处理、碱-尿素处理、烷基化改性处理、无甲醛型纤维交联处理等软化方法很难实现柱状丝瓜络整体均匀软化的目的。另外，由于内表层和芯层是柱状丝瓜络纵向主要的支撑结构，该部位纤维上的“角质层”较厚，利用碱处理、碱-尿素处理、烷基化改性处理、无甲醛型纤维交联处理等软化方法无法有效去除这些部位的“角质层”，因此，也就无法实现柱状丝瓜络纵向软化，得到用以填充床垫的“柱状丝瓜络小弹簧”的目的。本发明所提供的方法可以较好的克服上述方法存在的局限性，通过热压密实化处理，使柱状丝瓜络内表层和芯层纤维上的“角质层”发生损伤，易于软化，同时溶液中一定比例的过氧化氢和适宜的温度又可以加速软化，从而达到柱状丝瓜络均匀软化和有效纵向软化的目的。(3)未经软化处理的硬质柱状丝瓜络，压缩过程呈现典型的三个阶段，即弹性变形阶段、平台屈服阶段和密实化阶段，且平台屈服阶段较长，而密实化后应力迅速增大，丝瓜络柱状体硬度变大。碱-醋酸处理法会使柱状丝瓜络收缩变形，密度变大，从而应力增大，即硬度增大，起不到软化的目的，而碱-尿素处理法虽然可以较大的去除柱状丝瓜络的平台屈服效应，压缩过程中应力相对较小，但同样也会使丝瓜络柱状体发生收缩变形，软化效果也不如本发明所提供的的方法。本发明所提供的柱状丝瓜络软化处理的方法可以有效去除硬质柱状丝瓜络平台屈服效应，增加柱状丝瓜络压力弹性，软化效果较其它方法也有显著的优势。附图说明图1是热压密实化压缩之前的柱状丝瓜络示意图。图2是热压密实化压缩之后的柱状丝瓜络示意图。图3是柱状丝瓜络的截面示意图。图4是不同处理的柱状丝瓜络的应力-应变曲线。图中，1热压密实化之前的柱状丝瓜络、11为柱状丝瓜络外表层、12为柱状丝瓜络夹层、13为柱状丝瓜络上的孔洞、14柱状丝瓜络的内表层、15柱状丝瓜络的芯层、2热压密实化之后的柱状丝瓜络。以下结合附图通过具体实施方式对本发明技术方案做进一步解释说明。具体实施方式高密度硬质丝瓜络是指密度在30Kg/m3-65Kg/m3的硬质较坚硬的丝瓜络，热压所用器械为平板硫化机(中国青岛亚东橡机械有限公司，青岛第三橡胶机械厂)，消泡剂的规格为GX-15(主要成分是硅油：Siliconeoil，分子式：C6H18OSi2)。氢氧化钠和过氧化氢是标准的化工溶剂，其质量浓度分别为96.0％，30％。碱-醋酸处理和碱-尿素处理所用试剂：氢氧化钠，醋酸，尿素，ZnSO4,H2SO4,Na2SO4是标准的化工溶剂，其质量浓度分别为96.0％，99.5％，99％，99.8％，98.08％，99％。实施例1：密度在30Kg/m3-45Kg/m3的柱状丝瓜的软化处理步骤1：选择丝瓜洗净晒干后，用木工推台锯将丝瓜络截去两头，中间部分切成3cm-5cm长的柱状丝瓜络，高度误差±0.2cm，并进行去籽处理。步骤2：通过风力筛选出柱状密度在30Kg/m3-45Kg/m3的硬质柱状丝瓜络作为软化处理原料，并对风力筛选的柱状丝瓜络按1％进行抽检。抽检时，密度测量的方法为：首先计算柱状丝瓜络上、下截面面积S1、S2(均为除去中间孔洞的面积，如图3所示)，求平均即得到S均，柱状丝瓜络体积V＝S均*h高。再用电子天平称取质量m，求出密度ρ＝m/V。所述柱状丝瓜络的上下截面积是以拍照或扫描的方式获得上、下截面图，然后利用PS等图形软件计算出相应的截面积。步骤3：对分选检验好的柱状丝瓜络通过平板硫化机进行热压密实化处理，热压温度50℃，时间2min，压缩量70％。所述压缩量是指，将所述的柱状丝瓜络按其高度方向垂直压缩的高度比例。步骤4：根据所需溶液体积，称取一定量的NaOH，溶于蒸馏水中，配制质量分数5％的NaOH溶液，然后加入一定质量的H2O2，使溶液中H2O2质量分数为5％；再加入少量的消泡剂，消泡剂的用量为混合溶液重量的0.1％。步骤5：将热压密实化处理好的柱状丝瓜络浸泡于配好的溶液中，对溶液进行加温70℃，保持恒温45min。步骤6：将浸泡处理好的柱状丝瓜络取出，挤出溶液至不滴水，然后用蒸馏水浸泡10min，再取出用蒸馏水清洗；步骤7：将清洗好的柱状丝瓜络放入50℃烘箱中处理1h，然后陈放于恒温恒湿环境中，温度20±2℃，湿度为65±2％，陈放时间48h，获得软化处理好的柱状丝瓜络。实施例2：密度在46Kg/m3-55Kg/m3的柱状丝瓜的软化处理步骤1：选择丝瓜洗净晒干后，用木工推台锯将丝瓜络截去两头，中间部分切成3cm-5cm长的柱状丝瓜络，高度误差±0.2cm，并进行去籽处理。步骤2：通过风力筛选出柱状密度在46Kg/m3-55Kg/m3的硬质柱状丝瓜络作为软化处理原料，并对风力筛选的柱状丝瓜络按1％进行抽检。抽检方法同实施例1步骤3：对分选检验好的柱状丝瓜络进行热压密实化处理，热压温度70℃，时间3min，压缩量60％。步骤4：根据所需溶液体积，配制质量分数均为7％的NaOH、H2O2混合溶液，并向该混合溶液中加入混合溶液重量0.1％的消泡剂。步骤5：将热压密实化处理好的柱状丝瓜络浸泡于配好的溶液中，对溶液进行加温80℃，保持恒温1h。步骤6：将浸泡处理好的柱状丝瓜络取出，挤出溶液至不滴水，然后用蒸馏水浸泡10min，再取出蒸馏水清洗。步骤7：将清洗好的柱状丝瓜络放入50℃烘箱中处理1h，然后陈放于恒温恒湿环境中，温度20±2℃，湿度为65±2％，陈放时间48h，获得软化处理好的柱状丝瓜络。通过该方法软化的柱状丝瓜络应力-应变曲线如图4所示；该柱状丝瓜络白度在48.15％±7.33％之间。实施例3：密度在46Kg/m3-55Kg/m3的柱状丝瓜的未软化处理步骤1：同实施例2。步骤2：同实施例2。步骤3：将柱状丝瓜络原料陈放于恒温恒湿环境中，温度20±2℃，湿度为65±2％，陈放时间48h，获得天然未软化处理的柱状丝瓜络。该未软化的柱状丝瓜络应力-应变曲线如图4所示。实施例4：密度在46Kg/m3-55Kg/m3的柱状丝瓜的碱-尿素软化处理步骤1：同实施例2。步骤2：同实施例2步骤3：根据所需溶液体积，配制碱-尿素混合溶液，其中，NaOH质量浓度18％，尿素质量浓度1.6％。步骤4：将柱状丝瓜络浸泡于配好的溶液中，对溶液进行加温80℃，保持恒温30min。步骤5：将浸泡处理好的柱状丝瓜络取出，挤出溶液至不滴水。步骤6：根据所需溶液体积，称取一定量的H2SO4，Na2SO4，ZnSO4，用蒸馏水将其溶解得混合溶液，混合液中H2SO4浓度为25g/L，Na2SO4浓度为90g/L，ZnSO4浓度为25g/L。步骤7：将步骤5得到的柱状丝瓜络浸泡于配好的步骤6混合溶液中，对溶液进行加温40℃，保持恒温8min。步骤8：将步骤7浸泡处理好的柱状丝瓜络取出，挤出溶液至不滴水，然后用蒸馏水浸泡10min，再取出用蒸馏水清洗。步骤9：将清洗好的柱状丝瓜络放入50℃烘箱中处理1h，然后陈放于恒温恒湿环境中，温度20±2℃，湿度为65±2％，陈放时间48h，获得碱-尿素软化处理好的柱状丝瓜络。通过该方法软化的柱状丝瓜络应力-应变曲线如图4所示；该柱状丝瓜络白度在19.87.15％±6.16％之间。实施例5：密度在46Kg/m3-55Kg/m3的柱状丝瓜的碱-醋酸软化处理步骤1：同实施例2步骤2：同实施例2步骤3：根据所需溶液体积，配制质量分数10％的NaOH溶液。步骤4：将柱状丝瓜络浸泡于配好的溶液中，对溶液进行加温40℃，保持恒温30min。步骤5：根据所需溶液体积，配制质量浓度20％醋酸溶液。步骤6：将NaOH处理好的柱状丝瓜络浸泡于配好的醋酸溶液中，对溶液进行加温40℃，保持恒温30min。步骤7：将步骤6浸泡处理好的柱状丝瓜络取出，挤出溶液至不滴水，然后用蒸馏水浸泡10min，再取出用蒸馏水清洗。步骤8：将清洗好的柱状丝瓜络放入50℃烘箱中处理1h，然后陈放于恒温恒湿环境中，温度20±2℃，湿度为65±2％，陈放时间48h，获得碱-醋酸软化处理好的柱状丝瓜络。通过该方法软化的柱状丝瓜络应力-应变曲线如图4所示，该柱状丝瓜络白度在21.37％±7.63％之间。