本發(fā)明涉及一種制作模塑制品的工藝，具體涉及一種利用植物秸稈制作原生態(tài)植物纖維模塑制品的工藝。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)的發(fā)展，大量含氟物質(zhì)升入大氣層，使人類賴以生存的臭氧層遭到大面積的破壞，在南極和北極已經(jīng)形成了幾千公里的臭氧層空洞，給地球的生態(tài)環(huán)境造成了極大的危害。為此，聯(lián)合國環(huán)保署召開了世界性的環(huán)保會議，于1998年通過了保護臭氧層的“維也納公約”和關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的“蒙特利爾議定書”，明確規(guī)定了世界各國要逐漸少用直至禁用破壞臭氧層的含氟物質(zhì)。

近年來，三大包裝材料之一的塑料制品(特別是發(fā)泡聚苯乙烯EPS)的諸多弊端日顯嚴重，已經(jīng)成為人皆惡之的“白色污染”。這些塑料制品的廢棄物的處理給環(huán)境帶來了嚴重的污染，例如：燃燒會破壞地球的大氣臭氧層；堆埋因不能降解會破壞地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

改用可降解的環(huán)保包裝材料，消除“白色污染”，改善人類的生活環(huán)境，已成為國際及國內(nèi)明文規(guī)定的要求。

現(xiàn)有的可降解的環(huán)保包裝材料大致有以下四類：

一、紙漿模塑：用紙漿經(jīng)模塑而成，需先生產(chǎn)紙漿，生產(chǎn)過程不僅會排放廢液，帶來黑色污染，而且生產(chǎn)成本較高，缺乏市場競爭能力。

二、采用全淀粉作為原料的材料：生產(chǎn)過程無污染，產(chǎn)品美觀、衛(wèi)生，是理想的環(huán)保餐飲用具，但是原料價格高，設(shè)備投資大，難有市場前景。

三、可分解塑料制品：廢棄后，可分解成碎片，但不能繼續(xù)降解為無害物質(zhì)，碎片在土壤中積累，仍可導致土地板結(jié)，影響作物生長。

四、植物纖維制品：植物纖維無毒，廢棄物燃燒不產(chǎn)生有毒有害氣體，灰燼進入土壤還可作肥料，直接埋入地下可受微生物降解成無害物質(zhì)，并且原料來源豐富且廉價，是極有前途的制品。

現(xiàn)有的植物纖維制品，一般均由植物纖維、膠黏劑、防水劑在高溫下經(jīng)壓制而成，大致有以下三種：

一、原始配方中不含防水膠，用濕法生產(chǎn)毛坯，植物纖維與膠黏劑混合后壓制成型，再涂上防水層，最后烘干成為最終產(chǎn)品。不足之處：涂層和烘干設(shè)備資金投入大，成本高，工藝復雜，生產(chǎn)周期長，能耗高，需要大的生產(chǎn)場地。

二、原料選用價格較高的進口樹脂做黏合劑，用量占原料總重30％以上，不加防水膠，在160℃高溫、100噸壓力下干壓成型，老化時間40秒以上，每次只能壓制60克的快餐面盒1只，所得產(chǎn)品脆、硬，極易破碎。

三、在原料中加入大量(占總重25％)價格較高的防水膠，用濕法高溫中壓工藝成型，一次可生產(chǎn)60克的快餐盒4只，但在壓制過程中，因原料水分多，需多次放氣，老化時間每次超過1分鐘，成型后需要烘干，能耗大，且防水性差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用植物秸稈制作原生態(tài)植物纖維模塑制品的工藝，該制作工藝不僅路線簡潔，生產(chǎn)周期短，能耗小，成本低，對生產(chǎn)場地無要求，而且制作出來的植物纖維模塑制品韌性好，結(jié)實，不易破碎，并且植物秸稈形狀清晰可見。

為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種利用植物秸稈制作原生態(tài)植物纖維模塑制品的工藝，包括以下步驟：

Step1：向植物秸稈中噴灑生物酶制劑和軟化藥劑，攪拌均勻，然后自然堆放獲得成熟漿；

Step2：將成熟漿制成成品漿；

Step3：利用吸漿網(wǎng)模將成品漿成型，然后脫模、烘干，最后熱定型、沖壓切邊、殺菌消毒；

其特征在于，

在Step1中，通過調(diào)整生物酶制劑和軟化藥劑的使用量，控制成熟漿的pH值為7±1，同時控制成熟漿僅脫掉5％木質(zhì)素、保留95％木質(zhì)素；

在Step2中，先對成熟漿進行洗滌和篩選，然后打成粗漿，直接獲得成品漿，無需添加膠黏劑。

前述的工藝，其特征在于，在Step1中，前述植物秸稈選自小麥秸稈、大麥秸稈、燕麥秸稈、水稻秸稈、玉米秸稈、高粱秸稈和棉花秸稈中的任意一種。

前述的工藝，其特征在于，在Step1中，前述生物酶制劑為木質(zhì)素酶、漆酶和木聚糖酶AU-PE89復合生物酶。

前述的工藝，其特征在于，前述軟化藥劑為NaOH和浸透劑的組合物，前述浸透劑為異辛醇聚氧乙烯醚或乙醇。

本發(fā)明的有益之處在于：

(一)制作工藝

1、工藝路線短，工藝簡潔，生產(chǎn)周期短，成本低

本發(fā)明的工藝因只需脫掉5％木質(zhì)素，生物酶制劑和NaOH的用量大幅減少，成熟漿的pH值降低在7左右，所以成熟漿經(jīng)洗滌、篩選、打漿三步后直接成為成品漿；以往的工藝因需要100％脫木質(zhì)素，生物酶制劑和NaOH的用量大，所以獲得的成熟漿的pH值在14以上，在獲得成品漿的過程中需要做堿回收處理。故與以往的工藝相比，本發(fā)明的工藝路線更短，操作更簡潔，生產(chǎn)周期也更短，成本也更低。

通過同時使用生物酶制劑、NaOH和浸透劑，獲得了成熟漿，再對成熟漿進行打漿，以半生物、半化學、半機械的方式實現(xiàn)了在常溫常壓下將纖維素與木質(zhì)素分離，并且保留了纖維素的完整性，浸透劑能夠促進NaOH和生物酶制劑快速、充分滲透到秸稈內(nèi)部，加快了木質(zhì)素和纖維素之間的分解分離，縮短了生產(chǎn)周期。

2、無污染

由于本發(fā)明的工藝只脫掉了5％木質(zhì)素，所以成品漿的洗滌水含有少量的木質(zhì)素，洗滌水呈黃色，不再是“黑液”，這些黃色的洗滌水經(jīng)過絮凝、吸附、過濾、澄清等處理后，獲得固體物——木質(zhì)素，這些木質(zhì)素可循環(huán)使用，用來做木質(zhì)素生物肥、木質(zhì)素磺酸鈉等，杜絕了對環(huán)境的污染，是一個清潔生產(chǎn)項目。

3、能耗低

制漿工藝路線短，只有噴藥和打漿用電，資金投入降低，能耗減少，而且也不需要大的生產(chǎn)場地。

4、用水量不大

由于生產(chǎn)線用水是封閉循環(huán)使用的，只是在產(chǎn)品烘干時產(chǎn)生水蒸汽揮發(fā)至空間，生產(chǎn)過程中不需補充用水，因此用水量不大。

(二)制作得到的模塑制品

1、韌性好，結(jié)實，不易破碎；

2、廢棄后可降解；

3、植物秸稈形狀清晰可見。

附圖說明

圖1是采用本發(fā)明的工藝制作得到的原生態(tài)植物纖維模塑制品-成品盤。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。

一、準備原料

小麥秸稈、NaOH、生物酶制劑、浸透劑。

二、制作過程

1、軟化獲得成熟漿

向小麥秸稈中噴灑少量生物酶制劑和軟化藥劑，攪拌均勻，然后自然堆放，獲得成熟漿(仍是一根根較長的小麥秸稈)。在此過程中，我們需要通過調(diào)整生物酶制劑和軟化藥劑的使用量(減少使用量)，來控制成熟漿的pH值為7±1，同時控制成熟漿僅脫掉5％木質(zhì)素、保留95％木質(zhì)素。

在本實施例中，生物酶制劑選用的是木質(zhì)素酶、漆酶和木聚糖酶AU-PE89復合生物酶，軟化藥劑選用的是NaOH和浸透劑的組合物，其中，浸透劑選用的是異辛醇聚氧乙烯醚(也可以選用乙醇)。

植物的成分有木質(zhì)素，木質(zhì)素主要位于纖維素與纖維之間，是一種廣泛存在于植物體中的無定形的、分子結(jié)構(gòu)中含有氧代苯丙醇或其衍生物結(jié)構(gòu)單元的芳香性高聚物。

在自然界中，木質(zhì)素的儲量僅次于纖維素，而且每年都以500億噸的速度再生。制漿造紙工業(yè)每年要從植物中分離出大約1.4億噸纖維素，同時得到5000萬噸左右的木質(zhì)素副產(chǎn)品，但迄今為止，超過95％的木質(zhì)素仍以“黑液”直接排入江河或濃縮后燒掉，很少得到有效利用。

本發(fā)明的制作工藝，設(shè)計了“微脫木質(zhì)素”方案，我們?nèi)赃x用NaOH來脫木質(zhì)素，但是與現(xiàn)有工藝100％脫木質(zhì)素相比，我們僅脫掉植物5％的木質(zhì)素，剩余的95％的木質(zhì)素均被保留下來，木質(zhì)素及其衍生物具有多種功能，其中的一個功能就是可作為“植物膠”使用，本發(fā)明的制作工藝恰到好處的運用了這一功能，故整個制作過程中無需再添加膠黏劑，既減少了原料投入，又縮短了工藝路線和生產(chǎn)周期，有效降低了成本。

秸稈表面存在著角質(zhì)蠟狀膜(蠟層)，這種蠟層一般由脂溶性的脂肪酸、烷烴、脂肪醇、醛類、酮類和酯類組成，其存在阻礙了微生物、化學藥劑等進入秸稈內(nèi)部。所以在對秸稈進行軟化處理時，我們添加了一定量的滲透劑——異辛醇聚氧乙烯醚。

異辛醇聚氧乙烯醚：脂肪醇與環(huán)氧乙烷的縮合物，屬于非離子型表面活性劑，微黃色至無色液體，pH值5.0-7.0(1％水溶液)，滲透力≤5秒(4g/L)，溶于水，耐強酸、強堿、次氯酸鹽等，具有良好的滲透性能，對各種纖維無親和力，可促進NaOH和生物酶制劑快速、充分滲透到秸稈的內(nèi)部。

通過試驗我們發(fā)現(xiàn)：選用乙醇作為滲透劑也是可以獲得較好的促進滲透的效果的。

乙醇：有機溶劑，無毒，可以溶解秸稈中的脂肪酸、烷烴、脂肪醇、醛類、酮類和酯類等有機可溶物，這些有機可溶物是蠟層的主要成分，蠟層被溶解后，NaOH和生物酶制劑可快速、充分滲透到秸稈的內(nèi)部。

2、制成成品漿

對成熟漿進行洗滌和篩選，然后利用打漿機把成熟漿打成粗漿，打粗漿的時間不宜過長(例如控制在1min以內(nèi))，能夠?qū)⒁桓^長的小麥秸稈打成大部分的長度為5cm-6cm的短秸稈即可，如此直接獲得成品漿，無需再添加膠黏劑。

木質(zhì)素及其衍生物具有多種功能，其中的一個功能就是可作為“植物膠”使用，因為本發(fā)明的工藝只脫去了5％木質(zhì)素，保留了95％木質(zhì)素，所以整個制作過程無需再添加膠黏劑。

3、成型

利用吸漿網(wǎng)模將成品漿成型，然后脫模、烘干，最后熱定型、沖壓切邊、殺菌消毒。

最終制作得到的成品盤的外觀如圖1所示。縱觀整個成品盤，制作原料-小麥秸稈(長度較短)清洗可見。

在整個制作過程中，只使用了少量的軟化藥劑(主要成分為NaOH+異辛醇聚氧乙烯醚/乙醇，其中的NaOH會與秸稈木質(zhì)素發(fā)生化學反應-酸堿中和反應，異辛醇聚氧乙烯醚/乙醇會逐漸揮發(fā))和少量的生物酶制劑(與秸稈木質(zhì)素發(fā)生生物反應)，對原材料-小麥秸稈的處理主要是物理處理(洗滌)，因秸稈屬酸性物質(zhì)，反應結(jié)束后，軟化藥劑中的NaOH基本完全反應掉了，異辛醇聚氧乙烯醚/乙醇基本揮發(fā)掉了，生物酶制劑基本上也不存在了，所以整個制作過程不會對環(huán)境造成污染。

可見，從使用的原材料開始，到整個制作過程結(jié)束，本發(fā)明的制作工藝環(huán)保意識十分強。

三、關(guān)于原材料以及生物酶制劑和軟化藥劑的使用量的說明

1、關(guān)于原材料

植物秸稈除了選用小麥秸稈以外，還可以選用大麥秸稈、燕麥秸稈、水稻秸稈、玉米秸稈、高粱秸稈和棉花秸稈等富含纖維的秸稈。

2、關(guān)于生物酶制劑和軟化藥劑的使用量

不同作物秸稈的主要化學成分不盡相同，例如：

針對不同的作物秸稈，生物酶制劑和軟化藥劑的使用量需要做適當調(diào)整，無論是何種作物秸稈，調(diào)整所遵循的原則都是一致的，即：生物酶制劑和軟化藥劑的使用量僅能夠脫掉5％木質(zhì)素，保留95％木質(zhì)素，并將成熟漿的pH值控制在7±1。

依據(jù)這一原則，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過常規(guī)的實驗手段即可獲得生物酶制劑和軟化藥劑的具體的使用量。

因此，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，生物酶制劑和軟化藥劑的具體的使用量未給出，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員依據(jù)我們給出的原則是可以毫無疑義的獲得生物酶制劑和軟化藥劑的具體的使用量的。

四、產(chǎn)品特點

本發(fā)明中的秸稈原生態(tài)植物纖維模塑制品，是以可再生、可回收、可降解的植物秸稈作基礎(chǔ)材料，采用半生物、半化學、半機械的獨特工藝，在常溫、常壓自然環(huán)境中，利用秸稈所含纖維素遇水自熱反應原理，制成的一種無污染科技型綠色產(chǎn)品，其生產(chǎn)過程和使用過程均無任何污染，可廣泛用于食(藥)品盛放、電器包裝、種植育苗、醫(yī)用器皿、工藝品底坯和易碎品襯墊包裝等領(lǐng)域。

采用本發(fā)明的工藝制作而成的秸稈原生態(tài)植物纖維模塑制品具有如下一些獨特的特點：

1、產(chǎn)品強度大，可塑性和緩沖性能好，質(zhì)量輕，回收費用低，可反復使用，保護性、互換性和裝潢性能好，透氣性好，對生鮮產(chǎn)品的包裝有獨到的好處。

2、完全可替代發(fā)泡塑料制品，可有效消除“白色污染”。

3、廢棄后可降解，降解時間僅需100天，制品環(huán)保性好。

4、植物秸稈形狀清晰可見。

五、市場前景分析

1、環(huán)保性

本發(fā)明的秸稈原生態(tài)植物纖維模塑制品，以植物秸稈為原料，經(jīng)過現(xiàn)代工藝進行制漿，通過特制的模具進行脫水成型，經(jīng)烘干、熱處理、整形等系列工藝程序制成。纖維模塑制品100天可降解，完全可替代發(fā)泡塑料制品，可有效消除“白色污染”，制品環(huán)保性好。

纖維模塑制品是世界環(huán)保部門推薦的環(huán)保產(chǎn)品，在其生產(chǎn)過程中對環(huán)保工作十分重視，就其三廢問題對環(huán)保的影響，在整個生產(chǎn)過程中，從使用的原材料開始，到整個生產(chǎn)過程終結(jié)為止，其環(huán)保意識十分強。

原料為植物秸稈，而在生產(chǎn)加工過程中主要是物理處理(洗滌)，只使用少量的軟化藥劑和生物酶，軟化藥劑和生物酶會與木質(zhì)素發(fā)生反應，反應結(jié)束后，軟化藥劑和生物酶基本被消耗掉了，所以整個生產(chǎn)加工過程不會造成環(huán)境的污染。

生產(chǎn)線用水是封閉循環(huán)使用的，只是在產(chǎn)品烘干時產(chǎn)生水蒸汽揮發(fā)至空間，生產(chǎn)過程中不需補充用水，因此用水量不大。

2、成本經(jīng)濟

纖維模塑技術(shù)經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展創(chuàng)新，設(shè)備性能不斷改進，生產(chǎn)工藝逐步成熟，產(chǎn)品生產(chǎn)成本驅(qū)于穩(wěn)定。目前國內(nèi)紙托制品的生產(chǎn)成本已基本與泡沫塑料制品持平，有些紙托制品成本已明顯低于泡沫塑料制品。紙托制品替代泡沫塑料防震制品，在使用性能、生產(chǎn)成本上均具備了可行性，加上其環(huán)保方面的優(yōu)勢，紙漿模塑制品替代泡沫塑料制品已成為必然的趨勢。

六、小結(jié)

由此可見，本發(fā)明的制作工藝具有如下一些獨特的優(yōu)點：

1、工藝技術(shù)簡單實用，生產(chǎn)過程中無污染，符合清潔生產(chǎn)的要求。另外，生產(chǎn)線各工序中除自控系統(tǒng)管理對人員素質(zhì)要求較高外，其余均為熟練技術(shù)，經(jīng)過短期培訓便能掌握運用，再加上其設(shè)備的國產(chǎn)化程度很高，十分利于該項目的普及推廣，這對于迅速發(fā)揮秸稈纖維模塑制品的環(huán)保優(yōu)勢來說也是一個便捷條件。

2、原料來源廣，造價低。它主要是用一年生草本植物纖維，原材料可以因地制宜，就地取材，取之不盡，用之不竭。

3、產(chǎn)品強度大，可塑性和緩沖性能好，質(zhì)量輕，回收費用低，可反復使用，保護性、互換性和裝簧性能好，透氣性好，對生鮮產(chǎn)品的包裝有獨到的好處。

4、從生產(chǎn)到使用再到廢棄物處理，對環(huán)境無污染，生產(chǎn)過程中水消耗量少，無廢水排放，減少環(huán)境污染。

5、產(chǎn)品具有良好的吸水性、疏水性和隔熱性，完全可替代發(fā)泡塑料制品，有效消除“白色污染”。

6、可實現(xiàn)高速、自動化大批量生產(chǎn)。

綜上所述，由于秸稈原生態(tài)植物纖維模塑制品具有原料來源充足，生產(chǎn)使用過程無公害，適用范圍廣，造價低，重量輕，強度大，可塑性、緩沖性、互換性、裝潢性能較好，并可反復使用和回收再生產(chǎn)等特點，因而具有強大的生命力和廣闊的應用前景，秸稈原生態(tài)植物纖維模塑制品替代泡沫塑料制品勢必成為必然的趨勢，本發(fā)明的制備工藝符合我國市場發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。

需要說明的是，上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。