專利名稱：一種再生生物質/廢塑料鉛筆的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種再生生物質/廢塑料鉛筆的制備方法，具體涉及一種甘蔗渣/廢塑料鉛筆的制備方法，屬輕工產品技術領域。
背景技術：
甘蔗渣是制糖工業(yè)的廢棄物，屬可再生生物質資源，數量大，價格低廉，另具有產地集中、成分單一、不需要分選處理、質量可控等特點。我國是僅次于巴西和印度的第三甘蔗種植大國，南方蔗區(qū)甘蔗渣的產量達700萬t/年。甘蔗渣的成分以纖維素、半纖維素及木質素為主。與作物秸稈相比，甘蔗渣的農藥殘留量很低，但其木質化程度高，正因為甘蔗渣的木質化程度高、蔗莖表皮存在硅化細胞，養(yǎng)分不協(xié)調等原因，甘蔗渣作為反芻動物飼料時，有機物消化率只有20 25%或更低，同樣的原因，甘蔗渣直接用作食用菌的栽培原料也受到限制。由于轉化利用技術手段落后，甘蔗渣被廢棄的現象較為普遍，這不僅造成了資源的浪費，而且還帶來了環(huán)境的污染。鉛筆是人們常用的一種文化學習用品。據報道，我國每年向世界市場提供60 70 億支的鉛筆，是世界第一大鉛筆出口國，而木桿鉛筆是鉛筆出口的主要品種，該出口量年消耗約20多萬立方米的木材。我國人均林木占有率遠低于世界平均水平，在世界排名位于第 107位，木桿鉛筆所用的木材主要是椴木，而我國椴木樹種較匱乏，優(yōu)質椴木生長周期長達 60 70年。因此，木桿鉛筆出口雖換取了外匯，但以優(yōu)質木材資源的大量輸出作為代價，這對我國森林資源和生態(tài)環(huán)境的發(fā)展無異于竭澤而漁。為保護森林資源和生態(tài)環(huán)境，積極開發(fā)木桿鉛筆的替代品生產，是鉛筆產業(yè)進一步發(fā)展的必然選擇，社會效益和經濟效益顯著， 市場應用前景非常廣闊。申請?zhí)枮镃N200710156987.6的專利，公開了一種廢紙代替木材制造鉛筆的方法，其步驟是將廢紙粉碎成粉狀，與脲醛樹脂膠粘劑混合制得，脲醛樹脂膠粘劑采用甲醛 70%、尿素、二氧化氫0.5%、氯化氨1.5% (質量比)混合，經60°C反應5h，再經脫水 20%制得，該專利沒有說明膠粘劑中游離甲醛的含量，并且即使脲醛樹脂游離甲醛的含量低，在鉛筆使用的過程中，固化的脲醛樹脂也會釋放出甲醛，這對使用者將產生污染；申請?zhí)枮镃N01232829. 4的專利，公開了一種在鉛筆芯外面卷多層廢報紙制備紙卷鉛筆的方法， 鉛芯和各紙層之間使用動物膠環(huán)保粘合劑和食用級木化添加劑粘合連接，該專利沒有公開膠粘劑具體的性質以及鉛筆桿的結合強度。

發(fā)明內容
本發(fā)明的技術任務是彌補現有技術的不足，提供一種再生生物質/廢塑料鉛筆的制備方法，該方法原料資源巨大，成本低廉；該制備工藝簡單，制備技術成熟可靠。本發(fā)明的技術方案如下本發(fā)明的一種再生生物質/廢塑料鉛筆的制備方法，按以下步驟完成(1)預處理廢塑料
將廢塑料篩分掉砂子、石子和金屬固體雜質，再磨碎成小于Icm2的片狀碎料，備用；(2)預處理甘蔗渣將甘蔗渣晾干，干燥至含水質量百分比小于15%，粉碎，過篩，收集粒徑小于40目的甘蔗渣粉，密封備用；(3)將干燥的甘蔗渣粉和片狀廢塑料碎料，加入到高速混合機中，再高壓噴入異氰酸酯膠粘劑，室溫攪拌共混lOmin，得噴膠共混料；(4)將噴膠共混料灌裝到鉛筆模壓機中，熱壓，進筆芯，冷壓，外表油漆裝飾；所述的廢塑料選自下列之一廢聚乙烯、廢聚丙烯和廢聚苯乙烯；所述的甘蔗渣粉和片狀廢塑料的質量比為100 10 40;所述的異氰酸酯膠粘劑選自下列之一 二苯基甲烷二異氰酸酯、多苯基多亞甲基多異氰酸酯和端異氰酸酯聚氨酯預聚物；所述的多苯基多亞甲基多異氰酸酯是由50%二苯基甲烷二異氰酸酯與50%官能度大于2以上的多異氰酸酯組成的混合物，官能度為2. 6 2. 7，黏度(25°C )為150 250mPa. s，高活性游離的異氰酸酯基的質量含量為31. 5%。所述的端異氰酸酯聚氨酯預聚物，按以下方法制得向反應釜中，加入甲苯二異氰酸酯和蓖麻油，甲苯二異氰酸酯和蓖麻油的質量比為100 30 50，加熱至70 85°C，保溫180min，測其高活性游離的異氰酸酯基質量百分比為20 觀<%，冷卻，出料；所述的二苯基甲烷二異氰酸酯、多苯基多亞甲基多異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯，均為市售工業(yè)級化工產品；所述的蓖麻油系工業(yè)級蓖麻油，羥值為16%ig KOH/g，水分含量低于質量百分比 0. 5%以下；所述的異氰酸酯膠粘劑占共混料質量的1 10%，進一步優(yōu)先的異氰酸酯膠粘劑占共混料質量的0. 5 3% ；所述的鉛筆模壓機由兩個同心管組成，內管為實心管，直徑比筆芯直徑大0. Imm, 外管為空心圓形或六角邊形，共混料灌裝到兩個同心管之間；步驟⑷所述的熱壓，溫度為140 150°C，壓力為4MPa，每毫米直徑的鉛筆熱壓時間為0. 6min，例如，制備直徑為8mm的鉛筆，則熱壓時間為4. 8min ；步驟(4)所述的筆芯，是指浸涂端異氰酸酯膠粘劑的筆芯；步驟(4)所述的進筆芯，是鉛筆模壓機實心管先出，筆芯沿同方向進。本發(fā)明制得的再生生物質/廢塑料鉛筆的制備方法，按中華人民共和國輕工業(yè)行業(yè)標準QB/T2774-2006檢測筆桿的結合牢度將制得的鉛筆浸入(30士幻°C的水面下lh，取出后反向擰動筆桿兩端，筆桿無開膠現象，達到了 QB/T2774-2006規(guī)定的筆桿結合牢度標準；另外，筆桿類似木材的自然外觀，可切削、卷削，符合人們的使用習慣。與現有技術相比較，本發(fā)明的再生生物質/廢塑料鉛筆的制備方法有以下顯著特占.
^ \\\ ·(1)本制備是以我國資源巨大的甘蔗渣和廢塑料替代木材制得，二者均為再生資源，原料資源巨大，價格低廉，所以，該產品的工業(yè)化，不僅為這兩種資源的再利用提供了新途徑，而且對我國環(huán)境保護具有重要的意義。
(2)本發(fā)明產品的制備，無甲醛等有害氣體以及廢液、廢渣產生，生產的產品不含甲醛，對環(huán)境以及鉛筆的使用者均無污染。(3)本發(fā)明的鉛筆筆桿結合牢度之所以達到QB/T2774-2006標準，是因為使用了異氰酸酯膠粘劑，該膠粘劑含高活性游離的異氰酸酯基，屬反應型膠粘劑，在熱壓的條件下，一方面與甘蔗渣粉表面的纖維素、半纖維素以及木質素羥基(-0H)反應生成氨基甲酸酯，使得甘蔗渣粉結構單元間產生化學鍵合，另一方面，異氰酸酯基還可以與水反應生成取代脲甚至二脲和三脲等結構，該結構與生成的氨基甲酸酯共同與甘蔗渣大分子中的纖維素等大分子形成氫鍵，使得原材料大分子之間進一步締合，使用的廢塑料屬熱塑性塑料，在熱壓時，熱熔的廢塑料對甘蔗渣形成滲透，導致筆桿固化后膠層韌性好，結合牢度強。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍不僅局限于實施例，該領域專業(yè)人員對本發(fā)明技術方案所作的改變，均應屬于本發(fā)明的保護范圍內。實施例1 3端異氰酸酯聚氨酯預聚物的制備向反應釜中，加入甲苯二異氰酸酯和蓖麻油，加熱至70 85°C，保溫180min，冷卻，出料；實施例1 3所用的原料及產品的性能測試見表1.表 1
實施甲苯二異氰蓖麻端異氰酸酯聚氨酯預聚物產品例酸酯油異氰酸酯基質量百分比標記1IOOkg30kg27. 4%端異氰酸酯聚氨酯預聚物12IOOkg40kg25. 7%端異氰酸酯聚氨酯預聚物23IOOkg50kg20. 1%端異氰酸酯聚氨酯預聚物3實施例4 31將廢塑料篩分掉砂子、石子和金屬固體雜質，再磨碎成小于Icm2的片狀碎料，備用；將甘蔗渣晾干，干燥至含水質量百分比小于15%，粉碎，過篩，收集粒徑小于40目的甘蔗渣粉，密封備用；將干燥的甘蔗渣粉和片狀廢塑料碎料，加入到高速混合機中，高壓噴入異氰酸酯膠粘劑，室溫攪拌共混lOmin，得噴膠共混料；將噴膠共混料灌裝到鉛筆模壓機中，熱壓，進筆芯，冷壓，外表油漆裝飾。各實施例詳細的原料及用量見表2表權利要求
1.一種再生生物質/廢塑料鉛筆的制備方法，其特征在于按以下步驟完成(1)預處理廢塑料將廢塑料篩分掉砂子、石子和金屬固體雜質，再磨碎成小于lcm2的片狀碎料，備用；其中，所述的廢塑料選自下列之一廢聚乙烯、廢聚丙烯和廢聚苯乙烯；(2)預處理甘蔗渣將甘蔗渣晾干，干燥至含水質量百分比小于15%，粉碎，過篩，收集粒徑小于40目的甘蔗渣粉，密封備用；(3)將干燥的甘蔗渣粉和片狀廢塑料碎料，加入到高速混合機中，再高壓噴入異氰酸酯膠粘劑，室溫攪拌共混lOmin，得噴膠共混料；其中，所述的甘蔗渣粉和片狀廢塑料的質量比為100 10 40;其中，所述的異氰酸酯膠粘劑選自下列之一 二苯基甲烷二異氰酸酯、 多苯基多亞甲基多異氰酸酯和端異氰酸酯聚氨酯預聚物；異氰酸酯膠粘劑占共混料質量的 1 10% ；(4)將噴膠共混料灌裝到鉛筆模壓機中，熱壓，進筆芯，冷壓，外表油漆裝飾；其中，所述的鉛筆模壓機由兩個同心管組成，內管為實心管，直徑比筆芯直徑大0. 1mm，外管為空心圓形或六角邊形，共混料灌裝到兩個同心管之間；所述的熱壓，溫度為140 150°C，壓力為 4MPa，每毫米直徑的鉛筆熱壓時間為0. 6min;所述的筆芯，是指浸涂端異氰酸酯膠粘劑的筆芯；所述的進筆芯，是鉛筆模壓機實心管先出，筆芯沿同方向進；
2.根據權利要求1所述的生生物質/廢塑料鉛筆的制備方法，其特征在于所述的端異氰酸酯聚氨酯預聚物，按以下方法制得向反應釜中，加入甲苯二異氰酸酯和蓖麻油，甲苯二異氰酸酯和蓖麻油的質量比為100 30 50，加熱至70 85°C，保溫180min，測其高活性游離的異氰酸酯基質量百分比為20 觀％，冷卻，出料。
3.根據權利要求1所述的再生生物質/廢塑料鉛筆的制備方法，其特征在于所述的異氰酸酯膠粘劑占共混料質量的0. 5 3%。
全文摘要
一種再生生物質/廢塑料鉛筆的制備方法，其特征在于該鉛筆的制備，將廢塑料篩分掉砂子、石子和金屬固體雜質，再磨碎；將甘蔗渣晾干，干燥，粉碎，過篩；將干燥的甘蔗渣粉和片狀廢塑料碎料，高速混合，再噴入異氰酸酯膠粘劑，攪拌共混；將噴膠共混料灌裝到鉛筆模壓機中，熱壓，進筆芯，冷壓，外表油漆裝飾。該方法制得的鉛筆，具有類似木材的自然外觀，筆桿結合牢度高，以甘蔗渣和廢塑料替代木材，我國原料資源巨大，價格低廉，對我國環(huán)境保護具有重要的意義。
文檔編號B43K19/00GK102248837SQ20111008312
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權日2011年4月2日
發(fā)明者匡芮 申請人:匡贊輝