一种可降解的植物原料无纺布生产用制造方法
文献发布时间：2023-06-19 13:45:04
技术领域
本发明涉及一种无纺布生产工艺，具体是一种可降解的植物原料无纺布生产用制造方法。
背景技术
无纺布是由定向的或随机的纤维而构成，是新一代环保材料，具有防潮、透气、柔韧、质轻、不助燃、容易分解、无毒无刺激性、色彩丰富、价格低廉、可循环再用等特点。
无纺布制袋与塑料袋相比，无纺布购物袋可重复使用10次以上，废弃后对环境的污染度也只有塑料袋的10％。此外，无纺布还具有棉质的感觉，和棉织品相比，无纺布更容易加工成形。
但是目前现有的无纺布多大不能降解，部分可降解的无纺布中可降解的材料占比较小，原材料成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可降解的植物原料无纺布生产用制造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可降解的植物原料无纺布生产用制造方法，包括如下步骤：
步骤一，植物原料准备，按照10：15：5:30:1：1:2的比例称取植物纤维、增塑剂、豆壳、秸秆粉、助溶剂、偶联剂、以及离子液；
步骤二，原料预处理，将植物纤维和秸秆粉相互混合成主原料，向混合均匀的主原料中加入离子水，主原料和离子水的比例为40：1-2，在加热环境下搅拌溶解；
步骤三，辅料破碎，将豆壳放入到粉碎机中粉碎至180目过筛，并向粉碎后的豆壳中加入增塑剂，其中，增塑剂在加入之前搅拌3-5分钟，搅拌温度为75摄氏度；
步骤四，充分混合，将步骤三和步骤二中所得的原料放入混合机中并加入偶联剂，搅拌至植物纤维和豆壳完全溶解且呈粘稠状；
步骤五，纺丝制布，对步骤四中所得的粘稠状材料刮膜纺丝，将膜和丝固化后放入助溶剂中浸泡熟化得到成品无纺布。
作为本发明进一步的方案：所述离子水为1-乙基-3-甲基咪唑阳离子和1-丁基-3-甲基咪唑阴离子的混合液；所述助溶剂为葡糖糖酸内酯。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤一中，植物纤维为天然纤维，具体是棉纤维与化学纤维粘胶纤维以及聚乳酸PLA纤维的混合纤维，所述偶联剂为硼酸脂偶联剂或硅烷偶联剂或二者的混合物。
作为本发明再进一步的方案：所述增塑剂为马来酸酐、乙二醇、柠檬酸酯、甘油、聚乙二醇、聚丙二醇、三乙酸甘油酯、硬脂酸、单硬脂酸甘油脂中的任意一种或任意二种以上的混合，任意二种以上混合时为任意配比。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤二中的植物纤维和秸秆粉在混合前用乙酸、丙酮、以及1，4-二氧六环的组合物进行临界处理，处理的温度为165-325摄氏度之间，且处理时间为50-140分钟。
作为本发明再进一步的方案：在所述步骤四中加入适量的消泡剂，所述消泡剂为聚乙二醇醚、二甲基硅油中的任意一种或二种的混合物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过上述方法制造的无纺布可以促进植物纤维和豆壳粉及秸秆粉溶解并膨胀，在高温下自动脱水，配合增塑剂挤出原材料中吸收的大量水分，提高纤维的加工性能，提高成品中纤维的含量，使植物材料作为主材料，比重增加，降低生产成本，提高废弃农作物的经济价值，变废为宝。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种可降解的植物原料无纺布生产用制造方法，包括如下步骤：
步骤一，植物原料准备，按照10：15：5:30:1：1:2的比例称取植物纤维、增塑剂、豆壳、秸秆粉、助溶剂、偶联剂、以及离子液；
步骤二，原料预处理，将植物纤维和秸秆粉相互混合成主原料，向混合均匀的主原料中加入离子水，主原料和离子水的比例为40：1-2，在加热环境下搅拌溶解；
步骤三，辅料破碎，将豆壳放入到粉碎机中粉碎至180目过筛，并向粉碎后的豆壳中加入增塑剂，其中，增塑剂在加入之前搅拌3-5分钟，搅拌温度为75摄氏度；
步骤四，充分混合，将步骤三和步骤二中所得的原料放入混合机中并加入偶联剂，搅拌至植物纤维和豆壳完全溶解且呈粘稠状；
步骤五，纺丝制布，对步骤四中所得的粘稠状材料刮膜纺丝，将膜和丝固化后放入助溶剂中浸泡熟化得到成品无纺布。
在本发明实施例中，通过上述方法制造的无纺布可以促进植物纤维和豆壳粉及秸秆粉溶解并膨胀，在高温下自动脱水，配合增塑剂挤出原材料中吸收的大量水分，提高纤维的加工性能，提高成品中纤维的含量，使植物材料作为主材料，比重增加，降低生产成本，提高废弃农作物的经济价值，变废为宝。
实施例2
一种可降解的植物原料无纺布生产用制造方法，包括如下步骤：
步骤一，植物原料准备，按照10：15：5:30:1：1:2的比例称取植物纤维、增塑剂、豆壳、秸秆粉、助溶剂、偶联剂、以及离子液；
步骤二，原料预处理，将植物纤维和秸秆粉相互混合成主原料，向混合均匀的主原料中加入离子水，主原料和离子水的比例为40：1-2，在加热环境下搅拌溶解；
步骤三，辅料破碎，将豆壳放入到粉碎机中粉碎至180目过筛，并向粉碎后的豆壳中加入增塑剂，其中，增塑剂在加入之前搅拌3-5分钟，搅拌温度为75摄氏度；
步骤四，充分混合，将步骤三和步骤二中所得的原料放入混合机中并加入偶联剂，搅拌至植物纤维和豆壳完全溶解且呈粘稠状；
步骤五，纺丝制布，对步骤四中所得的粘稠状材料刮膜纺丝，将膜和丝固化后放入助溶剂中浸泡熟化得到成品无纺布；
其中，所述离子水为1-乙基-3-甲基咪唑阳离子和1-丁基-3-甲基咪唑阴离子的混合液；所述助溶剂为葡糖糖酸内酯。
在本发明实施例中，利用葡萄糖酸内脂加水溶解生成葡萄糖酸，葡萄糖酸对无纺布中的蛋白质发生酸凝固作用，而葡萄糖酸内脂的分解比较缓慢，因此，使凝聚作用反应均匀一致，效率高，故做出的无纺布细腻，析水好。
实施例3
一种可降解的植物原料无纺布生产用制造方法，包括如下步骤：
步骤一，植物原料准备，按照10：15：5:30:1：1:2的比例称取植物纤维、增塑剂、豆壳、秸秆粉、助溶剂、偶联剂、以及离子液；
步骤二，原料预处理，将植物纤维和秸秆粉相互混合成主原料，向混合均匀的主原料中加入离子水，主原料和离子水的比例为40：1-2，在加热环境下搅拌溶解；
步骤三，辅料破碎，将豆壳放入到粉碎机中粉碎至180目过筛，并向粉碎后的豆壳中加入增塑剂，其中，增塑剂在加入之前搅拌3-5分钟，搅拌温度为75摄氏度；
步骤四，充分混合，将步骤三和步骤二中所得的原料放入混合机中并加入偶联剂，搅拌至植物纤维和豆壳完全溶解且呈粘稠状；
步骤五，纺丝制布，对步骤四中所得的粘稠状材料刮膜纺丝，将膜和丝固化后放入助溶剂中浸泡熟化得到成品无纺布；
所述步骤一中，植物纤维为天然纤维，具体是棉纤维与化学纤维粘胶纤维以及聚乳酸PLA纤维的混合纤维，所述偶联剂为硼酸脂偶联剂或硅烷偶联剂或二者的混合物；
由于采用了上述偶联剂，利用偶联剂分子中一端基团经水解后与无机物表面有好的亲和性，另一端基团与胶黏剂有好的相容性，进而粘合不同的材料；偶联剂的黏度较小，表面张力较低，容易渗入被粘物表面微细空隙中，提高粘接强度。
实施例4
一种可降解的植物原料无纺布生产用制造方法，包括如下步骤：
步骤一，植物原料准备，按照10：15：5:30:1：1:2的比例称取植物纤维、增塑剂、豆壳、秸秆粉、助溶剂、偶联剂、以及离子液；
步骤二，原料预处理，将植物纤维和秸秆粉相互混合成主原料，向混合均匀的主原料中加入离子水，主原料和离子水的比例为40：1-2，在加热环境下搅拌溶解；
步骤三，辅料破碎，将豆壳放入到粉碎机中粉碎至180目过筛，并向粉碎后的豆壳中加入增塑剂，其中，增塑剂在加入之前搅拌3-5分钟，搅拌温度为75摄氏度；
步骤四，充分混合，将步骤三和步骤二中所得的原料放入混合机中并加入偶联剂，搅拌至植物纤维和豆壳完全溶解且呈粘稠状；
步骤五，纺丝制布，对步骤四中所得的粘稠状材料刮膜纺丝，将膜和丝固化后放入助溶剂中浸泡熟化得到成品无纺布；
所述增塑剂为马来酸酐、乙二醇、柠檬酸酯、甘油、聚乙二醇、聚丙二醇、三乙酸甘油酯、硬脂酸、单硬脂酸甘油脂中的任意一种或任意二种以上的混合，任意二种以上混合时为任意配比；
由于增塑剂的作用，使得不同纤维分子之间的次价健被减弱，从而增加了分子链的移动性，降低了分子链的结晶性，使无纺布成品的硬度、模量、软化温度和脆化温度下降，而伸长率、曲挠性和柔韧性提高。
实施例5
一种可降解的植物原料无纺布生产用制造方法，包括如下步骤：
步骤一，植物原料准备，按照10：15：5:30:1：1:2的比例称取植物纤维、增塑剂、豆壳、秸秆粉、助溶剂、偶联剂、以及离子液；
步骤二，原料预处理，将植物纤维和秸秆粉相互混合成主原料，向混合均匀的主原料中加入离子水，主原料和离子水的比例为40：1-2，在加热环境下搅拌溶解；
步骤三，辅料破碎，将豆壳放入到粉碎机中粉碎至180目过筛，并向粉碎后的豆壳中加入增塑剂，其中，增塑剂在加入之前搅拌3-5分钟，搅拌温度为75摄氏度；
步骤四，充分混合，将步骤三和步骤二中所得的原料放入混合机中并加入偶联剂，搅拌至植物纤维和豆壳完全溶解且呈粘稠状；
步骤五，纺丝制布，对步骤四中所得的粘稠状材料刮膜纺丝，将膜和丝固化后放入助溶剂中浸泡熟化得到成品无纺布；
所述步骤二中的植物纤维和秸秆粉在混合前用乙酸、丙酮、以及1，4-二氧六环的组合物进行临界处理，处理的温度为165-325摄氏度之间，且处理时间为50-140分钟。
实施例6
一种可降解的植物原料无纺布生产用制造方法，包括如下步骤：
步骤一，植物原料准备，按照10：15：5:30:1：1:2的比例称取植物纤维、增塑剂、豆壳、秸秆粉、助溶剂、偶联剂、以及离子液；
步骤二，原料预处理，将植物纤维和秸秆粉相互混合成主原料，向混合均匀的主原料中加入离子水，主原料和离子水的比例为40：1-2，在加热环境下搅拌溶解；
步骤三，辅料破碎，将豆壳放入到粉碎机中粉碎至180目过筛，并向粉碎后的豆壳中加入增塑剂，其中，增塑剂在加入之前搅拌3-5分钟，搅拌温度为75摄氏度；
步骤四，充分混合，将步骤三和步骤二中所得的原料放入混合机中并加入偶联剂，搅拌至植物纤维和豆壳完全溶解且呈粘稠状；
步骤五，纺丝制布，对步骤四中所得的粘稠状材料刮膜纺丝，将膜和丝固化后放入助溶剂中浸泡熟化得到成品无纺布；
在所述步骤四中加入适量的消泡剂，所述消泡剂为聚乙二醇醚、二甲基硅油中的任意一种或二种的混合物；
通过消泡剂的加入可在刮膜纺丝前除去大量的泡沫，防止泡沫在刮膜纺丝时破裂导致成品无纺布中存在大量凸凹不均的间隙，影响成品的表面平滑度和耐受度。
对比例1
一种可降解的植物原料无纺布生产用制造方法，包括如下步骤：
步骤一，植物原料准备，按照10：15：5:30:1：1:2的比例称取植物纤维、增塑剂、豆壳、秸秆粉、助溶剂、偶联剂、以及纯净水；
步骤二，原料预处理，将植物纤维和秸秆粉相互混合成主原料，向混合均匀的主原料中加入纯净水，主原料和纯净水的比例为40：1-2，在加热环境下搅拌溶解；
步骤三，辅料破碎，将豆壳放入到粉碎机中粉碎至180目过筛，并向粉碎后的豆壳中加入增塑剂，其中，增塑剂在加入之前搅拌3-5分钟，搅拌温度为75摄氏度；
步骤四，充分混合，将步骤三和步骤二中所得的原料放入混合机中并加入偶联剂，搅拌至植物纤维和豆壳完全溶解且呈粘稠状；
步骤五，纺丝制布，对步骤四中所得的粘稠状材料刮膜纺丝，将膜和丝固化后放入助溶剂中浸泡熟化得到成品无纺布。
对比例2
一种可降解的植物原料无纺布生产用制造方法，包括如下步骤：
步骤一，植物原料准备，按照10：5:30:1：1:2的比例称取植物纤维、豆壳、秸秆粉、助溶剂、偶联剂、以及离子液；
步骤二，原料预处理，将植物纤维和秸秆粉相互混合成主原料，向混合均匀的主原料中加入离子水，主原料和离子水的比例为40：1-2，在加热环境下搅拌溶解；
步骤三，辅料破碎，将豆壳放入到粉碎机中粉碎至180目过筛；
步骤四，充分混合，将步骤三和步骤二中所得的原料放入混合机中并加入偶联剂，搅拌至植物纤维和豆壳完全溶解且呈粘稠状；
步骤五，纺丝制布，对步骤四中所得的粘稠状材料刮膜纺丝，将膜和丝固化后放入助溶剂中浸泡熟化得到成品无纺布。
对比例3
一种可降解的植物原料无纺布生产用制造方法，包括如下步骤：
步骤一，植物原料准备，按照10：15：5:30:1:2的比例称取植物纤维、增塑剂、豆壳、秸秆粉、偶联剂、以及离子液；
步骤二，原料预处理，将植物纤维和秸秆粉相互混合成主原料，向混合均匀的主原料中加入离子水，主原料和离子水的比例为40：1-2，在加热环境下搅拌溶解；
步骤三，辅料破碎，将豆壳放入到粉碎机中粉碎至180目过筛，并向粉碎后的豆壳中加入增塑剂，其中，增塑剂在加入之前搅拌3-5分钟，搅拌温度为75摄氏度；
步骤四，充分混合，将步骤三和步骤二中所得的原料放入混合机中并加入偶联剂，搅拌至植物纤维和豆壳完全溶解且呈粘稠状；
步骤五，纺丝制布，对步骤四中所得的粘稠状材料刮膜纺丝，熟化得到成品无纺布。
检测本发明实施例得到的可降解的植物原料无纺布的拉伸强度(横向、纵向)、断裂伸长率(横向、纵向)、撕裂强度指标如表1：
表1
从表1中可以看出通过本发明提供的加工方法所制造出的可降解无纺布显然具有拉伸强度更强，断裂伸长率更大，撕裂所需力也更大，因此相较于现有技术，明显更优，适宜大范围推广。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。