專利名稱：路用木質(zhì)纖維制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維穩(wěn)定劑的制備方法，具體講是一種路用木質(zhì)纖維的制備方法。
SMA技術(shù)從本世紀(jì)60年代問(wèn)世于德國(guó)以來(lái)，由于其優(yōu)越的性能，而得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，纖維穩(wěn)定劑在瀝青混合料中不可替代的作用也逐漸被人們所認(rèn)識(shí)并且得到肯定，由此纖維種類也從最初的礦物纖維、有機(jī)聚合物纖維發(fā)展到目前主流的木質(zhì)素纖維。德國(guó)JRSTM公司是一家利用本國(guó)優(yōu)質(zhì)的原木從事各種用途木質(zhì)素纖維生產(chǎn)的公司，曾利用瀝青作為成粒助劑開發(fā)出VIATOP系列產(chǎn)品，其中VIATOP Superior直接將木質(zhì)素纖維、瀝青、改性劑EVA混合壓成粒狀，從而極大地提高了產(chǎn)品的性能。美國(guó)FIBERANDTM公司曾利用廢棄的銅板紙，先將其充分粉碎成為紙漿，再添加高嶺土進(jìn)行復(fù)合，最終制成產(chǎn)品Road-Cel，其產(chǎn)品在美國(guó)占有75％的市場(chǎng)份額。
目前國(guó)內(nèi)已知有吉林省公路局寶恒科技發(fā)展有限公司研制的松散狀路用木質(zhì)素纖維，但松散狀路用木質(zhì)素纖維存在著容易吸潮，對(duì)包裝過(guò)程中的密封要求高，施工過(guò)程中不便于向?yàn)r青混合料中添加等缺陷。盡管如此，無(wú)論是國(guó)外或國(guó)內(nèi)，關(guān)于路用木質(zhì)素纖維的制備方法，均無(wú)文獻(xiàn)公開報(bào)導(dǎo)。
本發(fā)明路用木質(zhì)纖維的制備方法是，以廢棄的新聞紙為原料，經(jīng)凈化、除雜、浸泡，在攪拌下打成纖維漿液，纖維漿液濃度控制為3％-5％(重量)，將改性后的高嶺土超細(xì)粉與纖維漿液共同投入復(fù)合器，高嶺土超細(xì)粉添加量為纖維量的11％-23％(重量)，在常溫、常壓攪拌轉(zhuǎn)速為3000r/m-5000r/m條件下進(jìn)行復(fù)合，復(fù)合時(shí)間控制為10min-20min，其復(fù)合后的纖維經(jīng)脫水、干燥、打散制成松散狀木質(zhì)纖維；將固體瀝青用溶劑油溶解并配制成瀝青溶液，再與松散狀木質(zhì)纖維共同進(jìn)入拌合釜中，瀝青溶液與松散纖維重量配比為1∶1.1-1∶1.3，在攪拌條件下進(jìn)行10min-20min混合，混合后的纖維控制溫度為70℃-100℃條件下，使溶劑油揮發(fā)，冷卻后以備循環(huán)利用，纖維經(jīng)造粒機(jī)使之?dāng)D壓成型，冷卻后獲得顆粒狀路用木質(zhì)纖維。
高嶺土超細(xì)粉進(jìn)行改性，是由高嶺土超細(xì)粉與鈦酸酯偶聯(lián)劑311-7在控制溫度為30℃-40℃，時(shí)間為45min-60min，鈦酸酯偶聯(lián)劑添加量為高嶺土質(zhì)量的2％-4％(重量)條件下進(jìn)行混合而成。改性后高嶺土超細(xì)粉的活化指數(shù)＞80％。
原料新聞紙經(jīng)過(guò)凈化、除雜、浸泡后，在攪拌的情況下，打成纖維漿液。
瀝青溶液是由優(yōu)質(zhì)路用瀝青做低溫處理并粉碎，再將粉碎瀝青溶于橡膠工業(yè)用溶劑油(石油化工產(chǎn)品)配制而成，其濃度為25％-35％(重量)。
上面所述的復(fù)合后的纖維產(chǎn)品，是在控制溫度為100℃-140℃條件下進(jìn)行干燥，然后打散制成松散狀木質(zhì)纖維，外觀為灰白色，灰分含量為12％-19％(重量)，PH值6.5-7.5，熱損失值＜1％，吸油值4-8，在空氣相對(duì)濕度為70％條件下，纖維吸水率＜5％。
本發(fā)明最為顯著的優(yōu)點(diǎn)是a.在原料選擇上，摒棄了傳統(tǒng)的礦物纖維，有機(jī)聚合物纖維，采用天然可再生的木質(zhì)素纖維來(lái)穩(wěn)定瀝青混合料，木質(zhì)素纖維具有更高的吸油值，更大的比表面積，使用安全無(wú)害。
b.松散狀木質(zhì)纖維的制取，由于采用了改性的高嶺土超細(xì)粉與木質(zhì)纖維復(fù)合，從而增加了纖維中的灰分含量，提高纖維在工程中使用性能。用掃描電鏡觀察松散狀纖維的微觀形貌，通過(guò)儀器分析得出高嶺土已被均勻的涂附于纖維表面，松散狀木質(zhì)纖維外觀為灰白色，纖維平均長(zhǎng)度為0.476mm，灰分含量為12％-19％，PH值6.5-7.5，熱損失值＜1％，吸油值4-8，在空氣相對(duì)濕度70％的條件下，纖維吸水率＜5％，其各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品水平。
c.顆粒狀路用木質(zhì)纖維制備的技術(shù)關(guān)鍵在于松散狀木質(zhì)纖維與路用瀝青的拌和問(wèn)題。瀝青由石油中的重組分構(gòu)成，在常溫常壓下粘稠，缺乏流動(dòng)性與分散性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)與纖維的拌和。本發(fā)明制備方法解決了上述問(wèn)題，采用溶劑油先將瀝青溶解，配制成瀝青溶液，進(jìn)而又利用木質(zhì)纖維的吸油性使瀝青均勻地包裹在纖維表面，同時(shí)又利用溶劑油的易揮發(fā)性將其回收循環(huán)使用，方法簡(jiǎn)單，工業(yè)上可行。
d.在原料選擇上，采用了天然可再生的木質(zhì)素纖維，改性高嶺土的配制原料以及瀝青溶液配制的溶劑均選用市場(chǎng)已有的產(chǎn)品，其主要的制備工藝條件緩和。為此本發(fā)明路用木質(zhì)纖維的整套制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，在制備及其使用過(guò)程中均能達(dá)到對(duì)人及外界環(huán)境的無(wú)毒無(wú)害，是完全的環(huán)保產(chǎn)品。
e.本發(fā)明路用木質(zhì)纖維其各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際上同類產(chǎn)品的水平，特別適用于SMA等瀝青用量相對(duì)較多的路面中，可以有效地防止瀝青混合料在拌和、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、攤鋪過(guò)程中瀝青離析、滴漏現(xiàn)象的發(fā)生，使瀝青混合料表現(xiàn)出良好的性能。
圖示中，原料是以廢紙作為纖維原料，一般純木質(zhì)素纖維含量為92-95％，經(jīng)過(guò)凈化、除雜質(zhì)，在制漿設(shè)備中進(jìn)行浸泡、打漿，漿液濃度控制為3％-5％(重量)。高嶺土超細(xì)粉選用涂布高嶺土(工業(yè)產(chǎn)品)，進(jìn)入改性設(shè)備，改性劑選用鈦酸酯偶聯(lián)劑311-7(市場(chǎng)售的化工產(chǎn)品)，其加入量為高嶺土超細(xì)粉的2％-4％(重量)，控制改性溫度為30℃-40℃，時(shí)間為45min-60min；配制好的纖維漿液與改性后的高嶺土超細(xì)粉進(jìn)入復(fù)合設(shè)備，高嶺土超細(xì)粉添加量為纖維量的11％-23％(重量)，在高速攪拌、常溫、常壓下進(jìn)行10min-20min的復(fù)合，復(fù)合后的纖維放入脫水器進(jìn)行脫水，進(jìn)而投進(jìn)干燥器，在100℃-140℃的溫度下進(jìn)行干燥，干燥后的纖維用打散設(shè)備打散成松散狀木質(zhì)纖維；優(yōu)質(zhì)路用瀝青做低溫處理，碾碎投入瀝青溶解容器，同時(shí)加橡膠工業(yè)用溶劑油(石油化工產(chǎn)品)，使其配制成25％-35％(重量)的瀝青溶液，將松散狀木質(zhì)纖維與瀝青溶液投入拌和設(shè)備中攪拌10min-20min，使瀝青與纖維混合均勻并充分進(jìn)入到纖維中，對(duì)拌和后的纖維進(jìn)行升溫，控制溫度70℃-100℃，使溶劑油揮發(fā)，進(jìn)入冷凝器冷卻，進(jìn)而循環(huán)利用。最后將脫除溶劑油的纖維送入擠壓成型器進(jìn)行造粒、冷卻獲取最終顆粒狀路用木質(zhì)纖維。
選用廢棄的新聞紙作為纖維原料，纖維素含量93.4％，灰分含量6.6％。稱取新聞紙3.6Kg在水中浸泡1個(gè)小時(shí)，用打漿設(shè)備將其制成纖維漿，漿體濃度為3％，將纖維漿倒入復(fù)合設(shè)備，向復(fù)合設(shè)備內(nèi)加入改性后的涂布高嶺土，開動(dòng)乳化機(jī)，控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為3000r/min，計(jì)時(shí)10min后，復(fù)合結(jié)束，將復(fù)合后的漿體倒入濾袋過(guò)濾，過(guò)濾后纖維由于彼此纏繞而成塊狀，把塊狀纖維放入馬氟爐烘干4個(gè)小時(shí)，烘干溫度為100C。將干燥后的纖維用打散設(shè)備打散成松散狀路用木質(zhì)纖維4Kg。用掃描電鏡對(duì)松散狀路用木質(zhì)纖維產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明高嶺土被均勻的涂附于纖維表面，采用圖象分析技術(shù)測(cè)量纖維平均長(zhǎng)度為0.532mm，其他各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)為，灰分含量13.2％，pH值6.9，熱損失值0.67％，吸油值6.7，在空氣相對(duì)濕度70％的條件下，纖維吸水率4.32％，上述指標(biāo)檢測(cè)均參照國(guó)外同類產(chǎn)品檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
取優(yōu)質(zhì)路用瀝青1kg，對(duì)其進(jìn)行-6℃低溫處理使之變脆，用鋼磙把瀝青碾成碎塊放入6L的容器內(nèi)，加入2.67kg橡膠工業(yè)用溶劑油，通過(guò)攪拌使瀝青溶解并配制成27％(重量)的瀝青溶液。將前面制得的松散狀路用木質(zhì)纖維4kg放入拌和釜并將瀝青溶液倒入其中，攪拌10分鐘，直到瀝青均勻的分布在松散纖維中，此時(shí)纖維呈黑褐色。給拌和釜加熱，溫度控制在70℃，使瀝青溶劑充分揮發(fā)80min，揮發(fā)出的油氣通過(guò)煙道收集至冷凝器循環(huán)利用。將拌和好的纖維送入多功能造粒機(jī)的進(jìn)料倉(cāng)，開動(dòng)造粒機(jī)使纖維擠壓成顆粒狀，待冷卻后纖維顆粒為最終產(chǎn)品。松散狀纖維含量81％，顆粒長(zhǎng)度范圍8-15mm，顆粒直徑6mm。例2取涂布高嶺土0.57Kg加入到高速加熱混合機(jī)中，設(shè)定溫度為35℃，開動(dòng)機(jī)器5分鐘后，把鈦酸酯偶聯(lián)劑311-7加入到混合缸中，鈦酸酯偶聯(lián)劑的添加量為17g，改性50min后關(guān)閉機(jī)器，取出改性后的涂布高嶺土，測(cè)定活化指數(shù)為87％。
選用廢棄的新聞紙作為纖維原料，纖維素含量93.4％，灰分含量6.6％。稱取新聞紙3.43Kg在水中浸泡1個(gè)小時(shí)，用打漿設(shè)備將其制成纖維漿，漿體濃度為4％，將纖維漿倒入復(fù)合設(shè)備，向復(fù)合設(shè)備內(nèi)加入改性后的涂布高嶺土，開動(dòng)乳化機(jī)，控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為4000r/min，計(jì)時(shí)15min后，反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)后漿體倒入濾袋過(guò)濾，過(guò)濾后纖維由于彼此纏繞而成塊狀，把塊狀纖維放入馬氟爐烘干4個(gè)小時(shí)，烘干溫度為120℃。將干燥后的纖維用打散設(shè)備打散成松散狀路用木質(zhì)纖維4Kg。用掃描電鏡對(duì)松散狀路用木質(zhì)纖維產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明高嶺土被均勻的涂附于纖維表面，采用圖象分析技術(shù)測(cè)量纖維平均長(zhǎng)度為0.482mm，其他各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)為，灰分含量15.8％，pH值6.8，熱損失值0.52％，吸油值7.2，在空氣相對(duì)濕度70％的條件下，纖維吸水率3.78％，上述指標(biāo)檢測(cè)均參照國(guó)外同類產(chǎn)品檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
取優(yōu)質(zhì)路用瀝青1kg，對(duì)其進(jìn)行-6℃低溫處理使之變脆，用鋼磙把瀝青碾成碎塊放入6L的容器內(nèi)，加入2.33kg橡膠工業(yè)用溶劑油，通過(guò)攪拌使瀝青溶解并配制成30％(重量)的瀝青溶液。將前面制得的松散狀路用木質(zhì)纖維4kg放入拌和釜并將瀝青溶液倒入其中，攪拌15分鐘，直到瀝青均勻的分布在松散纖維中，此時(shí)纖維呈黑褐色。給拌和釜加熱，溫度控制在85℃，使瀝青溶劑充分揮發(fā)60min，揮發(fā)出的油氣通過(guò)煙道收集至冷凝器循環(huán)利用。將拌和好的纖維送入多功能造粒機(jī)的進(jìn)料倉(cāng)，開動(dòng)造粒機(jī)使纖維擠壓成顆粒狀，待冷卻后纖維顆粒為最終產(chǎn)品。松散狀纖維含量80％，顆粒長(zhǎng)度范圍8-15mm，顆粒直徑6mm。例3取涂布高嶺土0.73Kg加入到高速加熱混合機(jī)中，設(shè)定溫度為40℃，開動(dòng)機(jī)器5分鐘后，把鈦酸酯偶聯(lián)劑311-7加入到混合缸中，鈦酸酯偶聯(lián)劑的添加量為29g，改性60min后關(guān)閉機(jī)器，取出改性后的高嶺土超細(xì)粉，測(cè)定活化指數(shù)為85％。
選用廢棄的新聞紙作為纖維原料，纖維素含量93.4％，灰分含量6.6％。稱取新聞紙3.27Kg在水中浸泡1個(gè)小時(shí)，用打漿設(shè)備將其制成纖維漿，漿體濃度為5％，將纖維漿倒入復(fù)合設(shè)備，向復(fù)合設(shè)備內(nèi)加入改性后的涂布高嶺土，開動(dòng)乳化機(jī)，控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為5000r/min，計(jì)時(shí)20min后，反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)后漿體倒入濾袋過(guò)濾，過(guò)濾后纖維由于彼此纏繞而成塊狀，把塊狀纖維放入馬氟爐烘干4個(gè)小時(shí)，烘干溫度為140℃。將干燥后的纖維用打散設(shè)備打散成松散狀路用木質(zhì)纖維4Kg。用掃描電鏡對(duì)松散狀路用木質(zhì)纖維產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明高嶺土被均勻的涂附于纖維表面，采用圖象分析技術(shù)測(cè)量纖維平均長(zhǎng)度為0.426mm，其他各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)為，灰分含量18.8％，pH值6.8，熱損失值0.58％，吸油值6.9，在空氣相對(duì)濕度70％的條件下，纖維吸水率4.12％，上述指標(biāo)檢測(cè)均參照國(guó)外同類產(chǎn)品檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
取優(yōu)質(zhì)路用瀝青1kg，對(duì)其進(jìn)行-6℃低溫處理使之變脆，用鋼磙把瀝青碾成碎塊放入6L的容器內(nèi)，加入2kg橡膠工業(yè)用溶劑油，通過(guò)攪拌使瀝青溶解并配制成33％(重量)的瀝青溶液。將前面制得的松散狀路用木質(zhì)纖維4kg放入拌和釜并將瀝青溶液倒入其中，攪拌20分鐘，直到瀝青均勻的分布在松散纖維中，此時(shí)纖維呈黑褐色。給拌和釜加熱，溫度控制在100℃，使瀝青溶劑充分揮發(fā)40min，揮發(fā)出的油氣通過(guò)煙道收集至冷凝器循環(huán)利用。將拌和好的纖維送入多功能造粒機(jī)的進(jìn)料倉(cāng)，開動(dòng)造粒機(jī)使纖維擠壓成顆粒狀，待冷卻后纖維顆粒為最終產(chǎn)品。松散狀纖維含量81％，顆粒長(zhǎng)度范圍10-18mm，顆粒直徑8mm。
權(quán)利要求
1.一種路用木質(zhì)纖維的制備方法，包括以廢棄紙、高嶺土為原料，廢棄紙經(jīng)過(guò)預(yù)處理打成漿液，其特征在于廢棄紙選用新聞紙，經(jīng)過(guò)凈化、除雜、浸泡后，在攪拌下打成纖維漿液，纖維漿液重量濃度控制為3％-5％，用鈦酸酯偶聯(lián)劑311-7將高嶺土超細(xì)粉進(jìn)行改性后與纖維漿液一起投入復(fù)合器，改性高嶺土超細(xì)粉的添加量為纖維投入重量的11％-23％，在常溫、常壓、攪拌條件下進(jìn)行復(fù)合，控制復(fù)合時(shí)間為10min-20min，復(fù)合后的纖維經(jīng)脫水、干燥、打散制成松散狀木質(zhì)纖維；將固體瀝青配制成瀝青溶液，并與松散狀木質(zhì)纖維投入拌和釜中，其重量配比為1∶1.1-1∶1.3，在常溫、常壓、攪拌條件下進(jìn)行10min-20min混合，混合后的纖維在拌和釜中加熱至70℃-100℃，使溶劑油揮發(fā)，經(jīng)冷卻，進(jìn)行循環(huán)利用，最后纖維經(jīng)過(guò)造粒機(jī)擠壓成型、冷卻獲得顆粒狀路用木質(zhì)纖維產(chǎn)品。
2.按照權(quán)利要求1所述的路用木質(zhì)纖維的制備方法，其特征在于改性高嶺土是由高嶺土超細(xì)粉與鈦酸酯偶聯(lián)劑311-7，在控制溫度為30℃-40℃，時(shí)間為45min-60min，鈦酸酯偶聯(lián)劑添加量為高嶺土重量2％-4％的條件下混合制成。
3.按照權(quán)利要求1所述的路用木質(zhì)纖維的制備方法，其特征在于改性后的高嶺土超細(xì)粉的活化指數(shù)＞80％。
4.按照權(quán)利要求1所述的路用木質(zhì)纖維的制備方法，其特征在于所述的改性高嶺土超細(xì)粉與纖維漿液的復(fù)合是在控制攪拌轉(zhuǎn)速為3000r/m-5000r/m的條件下進(jìn)行。
5.按照權(quán)利要求1所述的路用木質(zhì)纖維的制備方法，其特征在于瀝青溶液是由優(yōu)質(zhì)路用瀝青，在-6℃條件下低溫處理、粉碎后溶于橡膠工業(yè)用溶劑油配制而成，其重量濃度為25％-35％。
6.按照權(quán)利要求1所述的路用木質(zhì)纖維的制備方法，其特征在于復(fù)合后的纖維產(chǎn)品的干燥溫度控制在100℃-140℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種路用木質(zhì)纖維的制備方法，選用廢棄的新聞紙為原料，經(jīng)過(guò)凈化、除雜、浸泡、打漿后與改性后的高嶺土超細(xì)粉在常溫常壓條件下進(jìn)行復(fù)合，高嶺土添加量為纖維量的11％－23％(重量)，復(fù)合后的纖維產(chǎn)品經(jīng)脫水、干燥、打散制成松散狀木質(zhì)纖維，然后再與配制好的瀝青溶液，在常溫、常壓、攪拌條件下進(jìn)行混合，混合后的纖維在控制溫度為70℃－100℃條件下，使溶劑油揮發(fā)，冷卻后以備循環(huán)利用，纖維再經(jīng)造粒機(jī)擠壓成型，經(jīng)過(guò)冷卻獲得顆粒狀路用木質(zhì)纖維產(chǎn)品，其各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品水平，特別適用于SMA等瀝青用量相對(duì)較多的路面，能有效地防止瀝青混合料在拌和、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、攤鋪過(guò)程中瀝青離析、滴漏現(xiàn)象發(fā)生，使瀝青混合料表現(xiàn)出更好的性能。
文檔編號(hào)C08J5/04GK1405372SQ0213278
公開日2003年3月26日 申請(qǐng)日期2002年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月20日
發(fā)明者韓躍新, 陳曉龍, 李啟亮, 于福家, 王澤紅, 袁志濤, 印萬(wàn)忠 申請(qǐng)人:東北大學(xué)