一种废纸纤维清洁生产发泡缓冲材料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于新材料开发领域，涉及一种发泡缓冲材料的生产方法，具体涉及一种 废纸纤维清洁生产发泡缓冲材料的方法。
【背景技术】
[0002] 家用电器及精密仪器等的缓冲包装材料通常使用塑料发泡制品。然而发泡塑料在 使用后不易被降解而对环境造成污染，已成为加剧世界环境危机的严重公害。目前世界各 国对环境问题的高度重视，越来越多的国家已立法禁止用发泡塑料作缓冲衬垫包装的商品 进口。开发新型可降解及可综合利用的、符合环保要求的绿色缓冲包装材料是非常必要的。 植物纤维原料是一廉价的可再生资源，可反复使用，且使用后会降解而不会产生污染问题， 且还可以再循环利用。利用植物纤维原料制备缓冲材料将能实现"绿色包装"。
[0003] 关于植物纤维发泡缓冲材料的研究及成果，CN1147978A专利采用了利用亚铵法处 理的植物纤维进行发泡，亚铵法产生的黑液难于处理，已属于淘汰之列，且无发泡材料的指 标。而CN 1884382A专利则用麻杆、高粱杆及玉米杆等经粉碎机粉碎成颗粒，然后加入发 泡剂等经微波进行发泡，该法使植物的杆粉碎机粉碎成颗粒及粉末，无法形成单根纤维而 影响了材料性能。CN1024087388专利利用麦草浆筛渣为原料采用天然粘合剂、无机发泡剂 等助剂，经捏合后微波或红外干燥、发泡，制备出具有较低的密度和较好的压缩强度的发泡 缓冲材料，然而由于其采用无机发泡剂使用量约5~20%，在材料发泡的同时，发泡剂变成了 NH 3、0)2和H 20,排放到空气中，对环境带来污染。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在的上述缺点，本发明提供了一种废纸纤维清洁生产发泡缓冲 材料的工艺，在现有工艺的的基础上，采取了发泡废气再利用的工艺。
[0005] 本发明是通过以下措施实现的： 一种废纸纤维清洁生产发泡缓冲材料的方法，其特征是包括以下步骤： (1) 废纸经分丝处理，分散形成单根纤维，过小3mm筛得到组分A ; (2) 将组分A与粘合剂、发泡剂、交联剂、润滑剂、固化剂和脱模剂充分混合，形成黏稠 状的均匀浆料，浆料固含量为30% ; (3) 将浆料注入模具中，在150?170°C发泡3?6分钟，收集发泡时产生的见13、0)2和 水蒸汽，降温至30?35°C，使气体冷凝，收集冷凝液，剩余气体用液体喷淋吸收順 3和C0 2， 得喷淋液，合并冷凝液和喷淋液得发泡剂回收液， 用于步骤（2)发泡剂； (4) 发泡完成后，降温至130°C干燥，干燥完成后脱模，即得发泡缓冲材料。
[0006] 步骤（2)所述的粘合剂用量为组分A绝干质量的20?30% ;粘合剂为小麦粉、聚乙 烯醇和谷元粉的混合物，其中小麦粉占粘合剂质量的79?89%，聚乙烯醇占粘合剂质量的 10?15%，谷元粉占粘合剂质量的1?6% ;所述的聚乙烯醇的型号为1788 ; 粘合剂使用时，可预先溶解于发泡剂溶液中。
[0007] 步骤（2)所述的发泡剂用量为组分A绝干质量的18~24% ;发泡剂为无机发泡剂， 具体为（順4)20)3和順 4110)3的水溶液，（順4)20)3、順 4110)3和水的质量比为1:2:45; 发泡剂可使用新鲜原料或使用步骤（3 )发泡剂回收液配制。
[0008] 步骤（2)所述的交联剂用量为组分A绝干质量的0. 5?2%，交联剂为硼砂；所述的 润滑剂用量为组分A绝干质量的0. 5?1%，润滑剂为硬脂酸单酯；所述的脱模剂用量为组 分A绝干质量的0. 05%，脱模剂为有机硅乳液。
[0009] 步骤（2)所述的固化剂用量为组分A绝干质量的0. 5?2%，固化剂为硫酸钙和氯 化铵的混合物，硫酸钙与氯化铵质量比为95 :5。
[0010] 步骤（3)所述的发泡温度优选170°C; 步骤（3)所述的降温方式采用水冷凝，优选逆流式两段水冷凝方式； 步骤（3)所述的喷淋用液体为水或发泡剂回收液，喷液量为6?12L/kg气体； 步骤（3 )所述的发泡剂回收液可循环用于喷淋吸收NHjP C0 2，当回收液中的（NH4) 2C03 和NH4HC03的总质量浓度达到6. 0%时，补充新的发泡剂至所需的用量，返回步骤（2)使用。 本发明一种废纸纤维清洁生产发泡缓冲材料的方法，其工艺见图1，其特点在于，增 加了发泡剂回收工艺，将发泡阶段产生的NH3、0)2和水蒸汽，采用两段水逆流冷却，形成冷 凝液，未形成液体的气体再用喷淋液吸收NH#P C0 2，合并冷凝液和喷淋液，得到含NH4) 2C03 和NH4HC03W水溶液，即发泡剂回收液，回收液中的（NH 4) 20)3和NH 4HC03达到一定浓度后， 补充新的发泡剂至所需的用量，加入粘合剂并溶解后加入到捏合机中，返回步骤（2)使用， NH 3、C02回收率可达90%以上，所述的发泡剂回收原理为： NH3 ? H20 - NH40H ; 2nh3 ?h2o+co2= (nh4) 2co3+h2o； (nh4) 2co3+co2+h2o=2nh4hc〇3〇
[0011] 本发明方法的另一特点在于，粘合剂中采用谷元粉，谷元粉较常用的植物淀粉在 粘性、弹性、延伸性、薄膜成型性和吸脂性方面具有优异性能，在浆料中可形成网络结构，保 证发泡过程更加顺利完善的进行，并使发泡缓冲材料性能得到提高。
[0012] 本发明一种废纸纤维清洁生产发泡缓冲材料的方法，其有益效果在于：采用两段 逆流水冷却，加一段喷淋吸收，可回收发泡产生NH#P C0 2有害气体，减少排放，回收的发泡 剂重新用于发泡缓冲材料的生产，可有效节约成本，实现发泡缓冲材料的清洁生产；选用谷 元粉等做粘合剂并与发泡剂等成分混合进行发泡生产，可制备较低表观密度和较高抗压强 度的发泡缓冲材料，取得了良好的经济和社会效益。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明工艺流程图。
【具体实施方式】
[0014] 为了更好的理解本发明，下面结合具体实例来进一步说明。
[0015] 实施例1 1)废纸经锤式分丝机处理，分散形成单根纤维，过小3mm筛得到组分A ; 2) 将组分A加入捏合机中，分别加入粘合剂、发泡剂、交联剂、润滑剂、固化剂和脱模剂 充分混合，形成黏稠状的均匀浆料，浆料固含量为30%; 粘合剂：小麦粉、聚乙烯醇和谷元粉，其中小麦粉占粘合剂质量的79%，聚乙烯醇占粘 合剂质量的15%，谷元粉占粘合剂质量的6%。，用量20% (对绝干组分A，下同）； 发泡剂：(順4)20)3:順 4110)3:水的质量为1:2:45，用量为18% ; 交联剂：硼砂，用量为1%; 润滑剂：硬脂酸单酯，用量为〇. 5% ; 固化剂：硫酸钙：氯化铵的质量比为95 :5,用量为0. 5% ; 脱模剂：有机硅乳液，用量为〇. 05% ; 3) 将浆料注入模具中，采用微波干燥机，在170°C发泡3分钟，收集发泡时产生的NH3、 〇)2和水蒸汽，两段逆流水冷凝，使气体冷凝降温至30?35°C，收集冷凝液，剩余气体用液 体喷淋吸收NH#P C02，喷液量6L/kg气体，得喷淋液，合并冷凝液和喷淋液得发泡剂回收液， 用于步骤2)发泡剂； 4) 发泡完成后，降温至130°C干燥，干燥完成后脱模，即得本实施例发泡缓冲材料，其指 标如表1所述。
[0016] 实施例2 1) 废纸经锤式分丝机处理，分散形成单根纤维，过小3mm筛得到组分A ; 2) 将组分A加入捏合机中，分别加入粘合剂、发泡剂、交联剂、润滑剂、固化剂和脱模剂 充分混合，形成黏稠状的均匀浆料，浆料固含量为30%; 粘合剂：小麦粉、聚乙烯醇和谷元粉，其中小麦粉占粘合剂质量的79%，聚乙烯醇占粘 合剂质量的15%，谷元粉占粘合剂质量的6%。，用量25%; 发泡剂：(順4)20)3:順4110) 3:水的质量为1:2:45，用量为21%; 交联剂：硼砂，用量为1.5%; 润滑剂：硬脂酸单酯，用量为1% ; 固化剂：硫酸钙：氯化铵的质量比为95 :5,用量为1%; 脱模剂：有机硅乳液，用量为〇. 05% ; 3) 将浆料注入模具中，采用红外干燥机，在160°C发泡4. 5分钟，收集发泡时产生的 NH3、0)2和水蒸汽，，两段逆流水冷凝，使气体冷凝降温至30~35°C，收集冷凝液，剩余气体用 液体喷淋吸收NH#P C0 2，喷液量12L/kg气体，得喷淋液，合并冷凝液和喷淋液得发泡剂回 收液，用于步骤2)发泡剂； 4) 发泡完成后，降温至130°C干燥，干燥完成后脱模，即得本实施例发泡缓冲材料，其指 标如表1所述。
[0017] 实施例3 1) 废纸经锤式分丝机处理，分散形成单根纤维，过小3mm筛得到组分A ; 2) 将组分A加入捏合机中，分别加入粘合剂、发泡剂、交联剂、润滑剂、固化剂和脱模剂 充分混合，形成黏稠状的均匀浆料，浆料固含量为30%; 粘合剂：小麦粉、聚乙烯醇和谷元粉，其中小麦粉占粘合剂质量的79%，聚乙烯醇占粘 合剂质量的15%，谷元粉占粘合剂质量的6%。，用量30%; 发泡剂：(順4)20)3:順4110) 3:水的质量为1:2:45，用量为24%; 交联剂：硼砂，用量为2%; 润滑剂：硬脂酸单酯，用量为1% ; 固化剂：硫酸钙：氯化铵的质量比为95 :5,用量为1. 5% ; 脱模剂：有机硅乳液，用量为〇. 05% ; 3) 将浆料注入模具中，采用微波干燥机，在150°C发泡6分钟，收集发泡时产生的NH3、 〇)2和水蒸汽，两段逆流水冷凝，使气体冷凝降温至30~35°C，收集冷凝液，剩余气体用液体