專利名稱：自然降解棉短絨地膜及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的自然降解棉短絨地膜及其制備工藝涉及一種地膜制品。
背景技術(shù)：
塑料農(nóng)膜的廣泛應(yīng)用對提高農(nóng)作物產(chǎn)量、質(zhì)量，解決高寒地區(qū)提 前育苗、栽種，以及種植反季節(jié)性蔬菜、瓜果等起著非常重要的作用，由于 其自然降解時間長達(dá)200 — 300年，殘膜回收嚴(yán)重滯后，已給生態(tài)環(huán)境造成觸 目驚心的"白色污染"，土壤板結(jié)地力下降已成為普遍現(xiàn)象。另外，塑料農(nóng)膜 的大量使用，增加了有限且不可再生的石油資源的消耗。因此，近30年來國
內(nèi)外廣泛開展了可降解農(nóng)用薄膜的研究工作，已開發(fā)出淀粉添加型生物降解 地膜、光降解地膜、光/生物降解地膜、植物纖維地膜和液態(tài)噴灑膜等。其中 淀粉添加型生物降解地膜及光降解地膜采用的主要原料仍然是塑料和化纖，
無法完全根除"白色污染，，問題；植物纖維地膜主要是紙地膜，國內(nèi)以農(nóng)科院 麻類研究所研制的環(huán)保型麻地膜為代表，國外以日本等國利用植物纖維如針 葉木、闊葉木、麻、葦?shù)乳_發(fā)出一系列的紙地膜為代表，紙地膜存在抗風(fēng)雨 能力差、易破碎，不適宜機械鋪膜等問題?？山到庖簯B(tài)地膜以褐煤、風(fēng)化煤 或泥炭對造紙黑液等廢液進行改性，通過木質(zhì)素、纖維素和多糖在交聯(lián)劑的 作用下形成高分子，再與各種添加劑、硅肥、微量元素、農(nóng)藥和除草劑混合 制取獲得，這類地膜的保溫保墑效果較差。
據(jù)統(tǒng)計，我國每年產(chǎn)生的棉、麻等廢棄天然纖維超過50萬噸，并逐年增 加，這些廢棄物不僅危害環(huán)境，而且造成很大的資源浪費。如將這些廢棄天 然纖維制成農(nóng)用膜，則可以替代常規(guī)高分子農(nóng)膜使用總量的9%左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出 一種利用廢棄棉短絨等天然纖維制造的性
能指標(biāo)達(dá)到或接近塑料農(nóng)膜的自然降解棉短絨地膜制備工藝。
本發(fā)明的關(guān)鍵是優(yōu)選纖維成分、助劑及石蠟浸漬、表面施膠處理。廢棄 棉短絨來源豐富，是天然纖維中制造非織造布材料的首選，它不僅可完全自
然降解，而且不傷地力，對農(nóng)作物產(chǎn)質(zhì)量也無不良影響；麻纖維強度大，可 在一定程度上增加制品的干濕強度，而絲纖維具有一定的強度，且降解后的 絲膠蛋白可增加土壤肥力。在制漿過程一定的工藝條件下，通過加入濕強劑 聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂和纖維素酶，可顯著提高制品的濕強度及降解速度。 為進一步增加制品的濕強、拒水及透光性，本發(fā)明又采用了石蠟浸漬、表面 施膠處理工序，將濕法成網(wǎng)制備的非織造布紙基半成品，經(jīng)室溫下靜置、在 液體石蠟浸漬槽中浸漬，采用一浸一軋工藝進行軋液整理，液體石蠟極易滲 入到半成品中，將制成的半成品在室溫下再靜置，再在施膠液浸漬槽中浸漬， 釆用二浸二軋工藝進行軋液整理，就可使軋液快速縣附在半成品表面。將半
成品放置于烘箱內(nèi)預(yù)烘，使其充分黏合，然后高溫烘干定型。
本發(fā)明的制備工藝是將廢棄棉短絨、苧麻短纖、蠶絲下腳除塵除雜后 按8: 1: l的質(zhì)量比混合均勻，其中棉短絨為精梳落棉，長度為6mm,苧麻短纖及蠶絲下腳各切成10—30mm長度。將三者置于蒸煮鍋內(nèi)，分別加入三 原料總質(zhì)量12%、 0.5。/。的NaOH、蒽醌，按三原料總質(zhì)量與水的質(zhì)量比1: 5 的比例加水，升溫至160。，保持壓力在5kg/cm2,蒸煮3小時，采用硫酸鹽 制漿法制漿，將蒸煮后的漿料用紗布過濾，濾去漿液。將剩下的過濾物用水 沖洗干凈，過濾物加水制成濃度10% (對絕干漿的質(zhì)量分?jǐn)?shù))的漿液。取漿 液L5L，在打漿機中打至50。SR的打漿度，加入1.3% (對絕干漿的質(zhì)量分 數(shù))的聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂和3% (對絕干漿的質(zhì)量分?jǐn)?shù))的纖維素酶， 在紙漿打散器中分散均勻，然后用水稀釋至濃度0.4% (對絕干漿的質(zhì)量分 數(shù))，在水循環(huán)抄片器中抄制手抄片，抄片器流送速度控制在9一12m/min。 將手抄片在室溫10—33。。C,相對濕度30—60%的環(huán)境下晾置24小時，然后 將其在盛裝液體石蠟的浸漬槽中完全浸沒l一2分鐘，隨即撈出用毛刷對手抄 片進行平整整理。將制備的手抄片即非織造布紙基半成品在室溫10—33。。C, 相對濕度30—60%的環(huán)境下靜置24小時。在濃度為5%的2L明膠溶液中加 入環(huán)氧樹脂HD—842丙烯酸酯10g和滲透劑JFC—1 2g，配制成施膠液， 倒入浸漬槽。然后將靜置過的非織造布紙基半成品在漫漬槽中完全浸沒3—5 分鐘，隨即撈出用毛刷對其進行平整整理。之后，將非織造布紙基半成品放 置于烘箱內(nèi)，控制溫度在30—40。。C，預(yù)烘30分鐘，使施膠液充分滲透非織 造布紙基半成品，與之充分黏合。再升溫至80°C，焙烘3分鐘進行定型處理， 即制得面密度為30士5g/n^的自然降解棉短絨地膜。
本自然降解棉短絨地膜產(chǎn)品經(jīng)生態(tài)紡織教育部重點實驗室(江南大學(xué))
測試，達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)與聚乙烯吹塑農(nóng)用地膜國家標(biāo)準(zhǔn)對比如下
測試項目 測試結(jié)果 S家標(biāo)準(zhǔn)GB13735—92(不加耐候劑I類優(yōu)等)
克重(g/m2)33一
膜薄厚度(mm)0.110.02±0.003
抗拉強力(N)51.622.8
撕破強力(N)'33.7>1.5
斷裂伸長率(％)6.2$250
透光率(％)66一
完全降解時間(d)<80—
本制備工藝可使原料豐富成本低廉的廢棄棉短絨、苧麻及蠶絲下腳得到
有效利用，生產(chǎn)棉短絨地膜成本僅為干法無紡布方法的1/2—1/3，產(chǎn)品外觀 性能更接近塑膜，緊密度高，透明好，克重可達(dá)20—35g/m2，膜薄厚度為0.08 一0.20mm;通過優(yōu)選助劑、輔料和石蠟浸漬、表面施膠等工序處理后，棉短 絨地膜的抗拉強度可達(dá)到30—120N，撕破強度20—80N,頂破強力25—90N, 透光率50—70%，完全降解時間〈90d,大大減少"白色污染"。水分子基本無 法透過膜面滲入，拒水性較好，覆蓋效果與塑料膜接近。
具體實施例方式實施例將廢棄棉短絨、苧麻短纖、蠶絲下腳除塵除雜后按8: 1: l的 質(zhì)量比混合均勻，其中棉短絨為精梳落棉，長度為6mm,苧麻短纖及蠶絲下 腳各切成10—30mm長度。將三者置于ZTl—OO型電熱蒸煮鍋內(nèi)，分別加入 三原料總質(zhì)量的12%、 0.5。/。的NaOH、蒽醌，按三原料與水的質(zhì)量比l: 5的 比例加水，升溫至160°,保持壓力在5kg/cm2,蒸煮3小時，采用辟u酸鹽制 漿法制漿，將蒸煮后的漿料用紗布過濾，濾去漿液。將剩下的過濾物用水沖 洗干凈，擠壓，過濾物加水制成濃度10% (對絕干漿的質(zhì)量分?jǐn)?shù))的漿液。 取漿液1.5L,在PL11型立式打漿機中打至50°SR的打漿度，加入1.3%(對 絕干漿的質(zhì)量分?jǐn)?shù))的聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂和3% (對絕干漿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 的纖維素酶，在紙漿打散器中分散均勻，然后用水稀釋至濃度0.4% (對絕干 漿的質(zhì)量分?jǐn)?shù))，在PL6—00型水循環(huán)抄片器中抄制手抄片，抄片器流送速 度控制在9一12m/min。將手抄片在室溫10—33°°C ，相對濕度30—60%的環(huán) 境下晾置24小時，然后將其在盛裝液體石蠟的浸漬槽中完全浸沒l一2分鐘， 隨即撈出用毛刷對手抄片進行平整整理。將制備的手抄片即非織造布紙基半 成品在室溫10—33。。C，相對濕度30—60%的環(huán)境下靜置24小時。在濃度為 5%的2L明膠溶液中加入環(huán)氧樹脂HD—842丙烯酸酯10g和滲透劑JFC—1 2g，配制成施膠液，倒入浸漬槽。然后將靜置過的非織造布紙基半成品在浸 潰槽中完全浸沒3—5分鐘，隨即撈出用毛刷對其進行平整整理。之后，將非 織造布紙基半成品放置于烘箱內(nèi)，控制溫度在30—40。。C,預(yù)烘30分鐘，使 施膠液充分滲透非織造布紙基半成品，與之充分黏合。再升溫至80°C,焙烘 3分鐘進行定型處理，即制得面密度為30士5g/i^的自然降解棉短絨地膜。
權(quán)利要求
1、一種自然降解棉短絨地膜的制備工藝，其特征在于將廢棄棉短絨、苧麻短纖、蠶絲下腳除塵除雜后按8∶1∶1的質(zhì)量比混合均勻，其中棉短絨為精梳落棉，長度為6mm，苧麻短纖及蠶絲下腳各切成10-30mm長度，將三者置于蒸煮鍋內(nèi)，分別加入三原料總質(zhì)量12％、0.5％的NaOH、蒽醌，按三原料總質(zhì)量與水的質(zhì)量比1∶5的比例加水，升溫至160°，保持壓力在5kg/cm2，蒸煮3小時，采用硫酸鹽制漿法制漿，將蒸煮后的漿料用紗布過濾，濾去漿液，將剩下的過濾物用水沖洗干凈，過濾物加水制成濃度10％(對絕干漿的質(zhì)量分?jǐn)?shù))的漿液，取漿液1.5L，在打漿機中打至50°SR的打漿度，加入1.3％(對絕干漿的質(zhì)量分?jǐn)?shù))的聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂和3％(對絕干漿的質(zhì)量分?jǐn)?shù))的纖維素酶，在紙漿打散器中分散均勻，然后用水稀釋至濃度0.4％(對絕干漿的質(zhì)量分?jǐn)?shù))，在水循環(huán)抄片器中抄制手抄片，抄片器流送速度控制在9-12m/min，將手抄片在室溫10-33°℃，相對濕度30-60％的環(huán)境下晾置24小時，然后將其在盛裝液體石蠟的浸漬槽中完全浸沒1-2分鐘，隨即撈出用毛刷對手抄片進行平整整理，將制備的手抄片即非織造布紙基半成品在室溫10-33°℃，相對濕度30-60％的環(huán)境下靜置24小時，在濃度為5％的2L明膠溶液中加入環(huán)氧樹脂HD-842丙烯酸酯10g和滲透劑JFC-1 2g，配制成施膠液，倒入浸漬槽，然后將靜置過的非織造布紙基半成品在浸漬槽中完全浸沒3-5分鐘，隨即撈出用毛刷對其進行平整整理，之后，將非織造布紙基半成品放置于烘箱內(nèi)，控制溫度在30-40°℃，預(yù)烘30分鐘，使施膠液充分滲透非織造布紙基半成品，與之充分黏合，再升溫至80℃，焙烘3分鐘進行定型處理，即制得成品。
全文摘要
本發(fā)明的自然降解棉短絨地膜及其制備工藝屬于地膜領(lǐng)域。將棉短絨、苧麻短纖、蠶絲下腳除塵雜后按比例混合均勻、切短，置于蒸煮鍋內(nèi)，加入NaOH、蒽醌和水，升溫、保壓、蒸煮，采用硫酸鹽制漿法制漿，濾去漿液。過濾物沖洗干凈，加水制成漿液。取漿液打至50°SR打漿度，加入聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂和纖維素酶，在紙漿打散器中分散均勻，用水稀釋，在水循環(huán)抄片器中抄制手抄片。將手抄片在室溫下晾置，然后將其在液體石蠟浸漬槽中浸沒，隨即撈出用毛刷進行平整整理。將制備的手抄片即非織造布紙基半成品在室溫下靜置，在施膠液浸漬槽浸沒，隨即撈出用毛刷進行平整整理，之后，置于烘箱內(nèi)預(yù)烘，使施膠液充分滲透，與之充分黏合。再升溫焙烘進行定型處理，即制得自然降解棉短絨地膜。
文檔編號D21H13/00GK101629398SQ200910113359
公開日2010年1月20日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者偉 葉, 敏 吳, 紅 徐, 李群華, 軍 羅, 胡文軍, 葛明橋 申請人:江南大學(xué);新疆大學(xué)