专利名称：一种可再生的生物质剩余物制备铅笔的方法
技术领域：
本发明涉及一种可再生的生物质剩余物制备铅笔的方法，具体涉及一种甘蔗渣制备铅笔的方法，属轻工产品技术领域。
背景技术：
甘蔗渣是制糖工业的废弃物，属可再生生物质资源，数量大，价格低廉，另具有产地集中、成分单一、不需要分选处理、质量可控等特点。我国是仅次于巴西和印度的第三甘蔗种植大国，南方蔗区甘蔗渣的产量达700万t/年。甘蔗渣的成分以纤维素、半纤维素及木质素为主。与作物秸秆相比，甘蔗渣的农药残留量很低，但其木质化程度高，正因为甘蔗渣的木质化程度高、蔗茎表皮存在硅化细胞，养分不协调等原因，甘蔗渣作为反刍动物饲料时，有机物消化率只有20 25%或更低，同样的原因，甘蔗渣直接用作食用菌的栽培原料也受到限制。由于转化利用技术手段落后，甘蔗渣被废弃的现象较为普遍，这不仅造成了资源的浪费，而且还带来了环境的污染。铅笔是人们常用的一种文化学习用品。据报道，我国每年向世界市场提供60 70 亿支的铅笔，是世界第一大铅笔出口国，而木杆铅笔是铅笔出口的主要品种，该出口量年消耗约20多万立方米的木材。我国人均林木占有率远低于世界平均水平，在世界排名位于第 107位，木杆铅笔所用的木材主要是椴木，而我国椴木树种较匮乏，优质椴木生长周期长达 60 70年。因此，木杆铅笔出口虽换取了外汇，但以优质木材资源的大量输出作为代价，这对我国森林资源和生态环境的发展无异于竭泽而渔。为保护森林资源和生态环境，积极开发木杆铅笔的替代品生产，是铅笔产业进一步发展的必然选择，社会效益和经济效益显著， 市场应用前景非常广阔。申请号为CN200710156987.6的专利，公开了一种废纸代替木材制造铅笔的方法，其步骤是将废纸粉碎成粉状，与脲醛树脂胶粘剂混合制得，脲醛树脂胶粘剂采用甲醛 70 %、尿素28 %、二氧化氢0. 5 %、氯化氨1. 5 %质量比)混合，经60 V反应5h，再经脱水 20%制得，该专利没有说明胶粘剂中游离甲醛的含量，并且即使脲醛树脂游离甲醛的含量低，在铅笔使用的过程中，固化的脲醛树脂也会释放出甲醛，这对使用者将产生污染；申请号为CN01232829. 4的专利，公开了一种在铅笔芯外面卷多层废报纸制备纸卷铅笔的方法， 铅芯和各纸层之间使用动物胶环保粘合剂和食用级木化添加剂粘合连接，该专利没有公开胶粘剂具体的性质以及铅笔杆的结合强度。
发明内容
本发明的技术任务是弥补现有技术的不足，提供一种可再生的生物质剩余物制备铅笔的方法，即一种甘蔗渣制备铅笔的方法，原料资源巨大，成本低廉；该制备工艺简单，制备技术成熟可靠。本发明的技术方案如下本发明的一种可再生的生物质剩余物制备铅笔的方法，按以下步骤完成
1)预处理甘蔗渣将甘蔗渣晾干，干燥至含水质量百分比小于15%，粉碎，过筛，收集粒径小于20目的甘蔗渣粉，密封备用；2)将干燥的甘蔗渣粉加入到高速混合机中，高压喷入异氰酸酯胶粘剂，室温搅拌共混lOmin，得喷胶甘蔗渣粉； 3)将喷胶甘蔗渣粉灌装到铅笔模压机中，热压，进笔芯，冷压，外表油漆装饰。所述的异氰酸酯胶粘剂占甘蔗渣粉绝干质量的0. 5 10%，进一步优先的异氰酸酯胶粘剂占甘蔗渣粉绝干质量的1 4% ；所述的异氰酸酯胶粘剂选自下列之一 二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯和端异氰酸酯聚氨酯预聚物；所述的多苯基多亚甲基多异氰酸酯是由50%二苯基甲烷二异氰酸酯与50%官能度大于2以上的多异氰酸酯组成的混合物，官能度为2. 6 2. 7，黏度25V )为150 250mPa. s，异氰酸酯基的质量含量为31. 5%。所述的端异氰酸酯聚氨酯预聚物，按以下方法制得向反应釜中，加入甲苯二异氰酸酯和蓖麻油，甲苯二异氰酸酯和蓖麻油的质量比为100 30 50，加热至70 85°C，保温180min，测其高活性游离的异氰酸酯基质量百分比为20 观<%，冷却，出料得端异氰酸酯聚氨酯预聚物；所述的二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯，均为市售工业级化工产品；所述的蓖麻油系工业级蓖麻油，羟值为16%ig KOH/g，水分含量低于质量百分比 0. 5%以下；所述的铅笔模压机由两个同心管组成，内管为实心管，直径比笔芯直径大0. Imm, 外管为空心圆形或六角边形，喷胶甘蔗渣粉灌装到两个同心管之间；步骤幻所述的热压，温度为140 150°C，压力为4MPa，每毫米直径的铅笔热压时间为0. 6min，例如，制备直径为8mm的铅笔，则热压时间为4. 8min ；步骤3)所述的笔芯，是指浸涂异氰酸酯胶粘剂的笔芯；步骤3)所述的进笔芯，是铅笔模压机实心管先出，笔芯沿同方向进。本发明制得的可再生的生物质剩余物铅笔，按中华人民共和国轻工业行业标准 QB/T2774-2006检测笔杆的结合牢度将制得的铅笔浸入30士幻°〇的水面下lh，取出后反向拧动笔杆两端，笔杆无开胶现象，达到了 QB/T2774-2006规定的笔杆结合牢度标准 ’另外，笔杆类似木材的自然外观，可切削、卷削，符合人们的使用习惯。与现有技术相比较，本发明的新型铅笔的制备方法具有以下显著特点1)本铅笔的制备方法，是以我国资源巨大的甘蔗渣替代木材制得，胶粘剂以蓖麻油为原料制得，二者均属再生资源，原料资源巨大，价格低廉，所以，该产品的工业化不仅为这两种资源的再利用提供了新途径，而且对我国环境保护具有重要的意义。(2)本发明产品的制备，无甲醛等有害气体以及废液、废渣产生，生产的产品不含甲醛，对环境以及铅笔的使用者均无污染。(3)本发明的铅笔笔杆结合牢度，之所以达到QB/T2774-2006标准，是因为使用了异氰酸酯胶粘剂，该胶粘剂含高活性游离的异氰酸酯基，属反应型胶粘剂，在热压的条件下，一方面与甘蔗渣粉表面的纤维素、半纤维素以及木质素羟基(-0H)反应生成氨基甲酸酯，使得甘蔗渣粉结构单元间产生化学键合，另一方面，异氰酸酯基还可以与水反应生成取代脲甚至二脲和三脲等结构，该结构与生成的氨基甲酸酯共同与甘蔗渣大分子中的纤维素等大分子形成氢键，使得原材料大分子之间进一步缔合，导致笔杆固化后胶层韧性好，结合牢度强。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅局限于实施例，该领域专业人员对本发明技术方案所作的改变，均应属于本发明的保护范围内。实施例1将甘蔗渣晾干，干燥至含水质量百分比小于15%，粉碎，过筛，收集粒径小于20目的甘蔗渣粉，密封备用；将干燥的甘蔗渣粉加入到高速混合机中，高压喷入二苯基甲烷二异氰酸酯，室温搅拌共混lOmin，得喷胶甘蔗渣粉；其中，二苯基甲烷二异氰酸酯占甘蔗渣粉绝干质量的 1% ； 将喷胶甘蔗渣粉灌装到铅笔模压机中，热压，进笔芯，冷压，外表油漆装饰。实施例2二苯基甲烷二异氰酸酯占甘蔗渣粉绝干质量的4%，其它同实施例1。实施例3二苯基甲烷二异氰酸酯占甘蔗渣粉绝干质量的2. 5%，其它同实施例1。实施例4将甘蔗渣晾干，干燥至含水质量百分比小于15%，粉碎，过筛，收集粒径小于20目的甘蔗渣粉，密封备用；将干燥的甘蔗渣粉加入到高速混合机中，高压喷入多苯基多亚甲基多异氰酸酯， 室温搅拌共混lOmin，得喷胶甘蔗渣粉；其中，多苯基多亚甲基多异氰酸酯占甘蔗渣粉绝干质量的；将喷胶甘蔗渣粉灌装到铅笔模压机中，热压，进笔芯，冷压，外表油漆装饰。实施例5 多苯基多亚甲基多异氰酸酯占甘蔗渣粉绝干质量的4%，其它同实施例4。实施例6多苯基多亚甲基多异氰酸酯占甘蔗渣粉绝干质量的2. 5%，其它同实施例4。实施例7向反应釜中，加入甲苯二异氰酸酯和蓖麻油，甲苯二异氰酸酯和蓖麻油的质量比为100 30，加热至70 85°C，保温180min，测其高活性游离的异氰酸酯基质量百分比为 27. 6%，冷却，出料得端异氰酸酯聚氨酯预聚物；将甘蔗渣晾干，干燥至含水质量百分比小于15%，粉碎，过筛，收集粒径小于20目的甘蔗渣粉，密封备用；将干燥的甘蔗渣粉加入到高速混合机中，高压喷入端异氰酸酯聚氨酯预聚物，室温搅拌共混lOmin，得喷胶甘蔗渣粉；其中，端异氰酸酯聚氨酯预聚物占甘蔗渣粉绝干质量的；实施例8甲苯二异氰酸酯和蓖麻油的质量比为100 40，其它同实施例7 ；测其高活性游离的异氰酸酯基质量百分比为3%。实施例9甲苯二异氰酸酯和蓖麻油的质量比为100 50，其它同实施例7;测其高活性游离的异氰酸酯基质量百分比为20. 2%。实施例1 9制得的铅笔，按中华人民共和国轻工业行业标准QB/T2774-2006检测笔杆的结合牢度，笔杆无开胶现象，达到了 QB/T2774-2006规定的笔杆结合牢度标准。
权利要求
1.一种可再生的生物质剩余物制备铅笔的方法，其特征在于按以下步骤完成(1)预处理甘蔗渣将甘蔗渣晾干，干燥至含水质量百分比小于15%，粉碎，过筛，收集粒径小于20目的甘蔗渣粉，密封备用；(2)将干燥的甘蔗渣粉加入到高速混合机中，高压喷入异氰酸酯胶粘剂，室温搅拌共混 lOmin，得喷胶甘蔗渣粉；(3)将喷胶甘蔗渣粉灌装到铅笔模压机中，热压，进笔芯，冷压，外表油漆装饰。
2.根据权利要求1所述的可再生的生物质剩余物制备铅笔的方法，其特征在于所述的异氰酸酯胶粘剂占甘蔗渣粉绝干质量的0. 5 10%。
3.根据权利要求1所述的可再生的生物质剩余物制备铅笔的方法，其特征在于所述的异氰酸酯胶粘剂占甘蔗渣粉绝干质量的1 4%。
4.根据权利要求1所述的可再生的生物质剩余物制备铅笔的方法，其特征在于所述的所述的异氰酸酯胶粘剂选自下列之一 二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲-基多异氰酸酯和端异氰酸酯聚氨酯预聚物。
5.根据权利要求4所述的可再生的生物质剩余物制备铅笔的方法，其特征在于所述的所述的端异氰酸酯聚氨酯预聚物，按以下方法制得向反应釜中，加入甲苯二异氰酸酯和蓖麻油，甲苯二异氰酸酯和蓖麻油的质量比为100 30 50，加热至70 85°C，保温180min， 测其高活性游离的异氰酸酯基质量百分比为20 观％，冷却，出料得端异氰酸酯聚氨酯预聚物。
6.根据权利要求1所述的可再生的生物质剩余物制备铅笔的方法，其特征在于步骤 (3)所述的铅笔模压机由两个同心管组成，内管为实心管，直径比笔芯直径大0. 1mm，外管为空心圆形或六角边形，喷胶甘蔗渣粉灌装到两个同心管之间。
7.根据权利要求1所述的可再生的生物质剩余物制备铅笔的方法，其特征在于步骤 (3)所述的热压，温度为140 150°C，压力为4MPa，每毫米直径的铅笔热压时间为0. 6min。
8.根据权利要求1所述的可再生的生物质剩余物制备铅笔的方法，其特征在于步骤 (3)所述的笔芯，是指浸涂异氰酸酯胶粘剂的笔芯。
9.根据权利要求1所述的可再生的生物质剩余物制备铅笔的方法，其特征在于步骤 (3)所述的进笔芯，是铅笔模压机实心管先出，笔芯沿同方向进。
全文摘要
一种可再生的生物质剩余物制备铅笔的方法，其特征在于该铅笔的制备，将甘蔗渣干燥，粉碎为小于20目的甘蔗渣粉；将干燥的甘蔗渣粉和异氰酸酯胶粘剂共混，将混合料热压，进笔芯，冷压制得。该方法制得的铅笔，以甘蔗渣替代木材，我国原料资源巨大，价格低廉，具有类似木材的自然外观；以异氰酸酯为胶粘剂，笔杆结合牢度高。
文档编号B43K19/16GK102248838SQ201110083170
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月2日 优先权日2011年4月2日
发明者匡芮 申请人:匡赞辉