一种低成本植物纤维膜及其制备方法与流程

本发明涉及植物纤维膜技术领域，尤其涉及一种低成本植物纤维膜及其制备方法。

背景技术：

长期使用塑料地膜带来的“白色污染”肆虐着大地，给农业生产和环境带来巨大的危害，各国科学家都在寻求解决之道，研究方向主要有降解塑料地膜。目前已经研究出光降解、生物、光-生物双降解的塑料膜等、植物纤维地膜麻地膜、纸地膜等、高分子聚合物地膜，如聚乳酸膜等，但是这些技术各有缺陷，或是降解不彻底、或是分解成塑料微粒富集带来二次污染、或是抗风雨能力差、或是成本高等等。

其中，麻地膜是利用苎麻的落麻等麻类植物纤维为骨架，通过开松、梳理、成网、浸渍、定型等一系列工艺后制成的膜状无纺型材料。除了具有塑料地膜的一切优点之外，还有可降解、培肥地力等特效。

现有的麻地膜生产技术要求纤维原料不超过5cm，并且需要使用环保浆料固结。纤维太长在气流成网时容易堵塞；但是由于原料纤维中长纤维含量过低，纤维最长也就5cm，铺成的纤网强力低，导致纤网通过浸浆池困难，必须控制纤网传送速度，严重影响生产效率，同时产品制成率也较低。而且秸秆类低成本纤维原料无法使用，导致目前麻地膜成本较高，价格较贵，难以大范围推广使用。

另外，苎麻落麻等原料批次不同，纤维质量和长纤维含量不一样，生产出的产品强力、降解周期等质量指标也不一样，产品质量的稳定性差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种低成本植物纤维膜及其制备方法，制备的植物纤维膜成本较低，且具有较高的质量稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了一种低成本植物纤维膜的制备方法，包括以下步骤：

a)将长纤维原料开松后以牵引铺网的方式制成长纤维网；

b)将短纤维原料开松后以气流成网的方式制成短纤维网；

c)使所述短纤维网和所述长纤维网重叠形成双层复合纤维网；

d)对所述双层复合纤维网进行饱和浸渍、烘干固结处理，得到植物纤维膜。

优选的，所述长纤维原料的长度为大于20cm；

所述短纤维原料中，纤维长度均小于1cm。

优选的，所述长纤维网的单位面积质量为8～15g/m²。

其中，当所述长纤维网的材质为苎麻纤维时，其单位面积质量为8g/m²左右。

当所述长纤维网的材质为黄红麻纤维时，其单位面积质量为15g/m²左右。

所述双层复合纤维网的单位面积质量为45～80g/m²。

优选的，所述制备方法包括以下步骤：

a)提供生产设备，包括长纤维成网组件、短纤维成网组件、浸渍机、烘干固结装置；

b)采用长纤维成网组件将长纤维原料开松后以牵引铺网的方式制成长纤维网；

采用短纤维成网组件将短纤维原料开松后以气流成网的方式制成短纤维网，并将所述短纤维网输送到所述长纤维网处，使所述短纤维网和所述长纤维网两者重叠形成双层复合纤维网；

采用浸渍机对所述双层复合纤维网饱和浸渍；

采用烘干固结装置使经过饱和浸渍的所述双层复合纤维网烘干固结。

优选的，所述长纤维成网组件包括：

第一喂料机，所述第一喂料机用于向第一开松机喂料；

储麻箱，所述储麻箱用于储存经开松后的长纤维麻料；

牵引铺网装置，所述牵引铺网装置用于将所述储麻箱输出的开松后的长纤维麻料加工成长纤维网；

第一传送带，所述第一传送带布置在所述牵引铺网装置和所述浸渍机之间，用于输送所述牵引铺网装置加工而成的长纤维网；

其中，所述短纤维成网组件能将所述短纤维网输送到所述第一传送带处以使所述短纤维网与所述长纤维网重叠形成双层复合纤维网，所述第一传送带能将所述双层复合纤维网输送至所述浸渍机处。

优选的，所述长纤维成网组件还包括第一气流管道和第二传送带；所述第一气流管道用于将所述第一开松机开松后的长纤维麻料输送至所述储麻箱中；所述第二传送带用于将所述储麻箱输出的开松后的长纤维麻料输送至所述牵引铺网装置。

优选的，所述牵引铺网装置包括梳理机、交叉铺网机和牵伸罗拉装置；所述梳理机用于对长纤维麻料进行梳理，剥麻成网；所述交叉铺网机使剥麻成网的长纤维物料交叉铺网；所述牵伸罗拉装置将交叉成网的长纤维物料牵伸成长纤维网。

优选的，烘干固结处理后还包括：表面防水整理、冷扎、切边成卷。

本发明提供了一种上述制备方法制备的低成本植物纤维膜，为长纤维网和短纤维网经复合形成的复合植物纤维网。

与现有技术相比，本发明提供了一种低成本植物纤维膜的制备方法，包括以下步骤：a)将长纤维原料开松后以牵引铺网的方式制成长纤维网；b)将短纤维原料开松后以气流成网的方式制成短纤维网；c)使所述短纤维网和所述长纤维网重叠形成双层复合纤维网；d)对所述双层复合纤维网进行饱和浸渍、烘干固结处理，得到植物纤维膜。

本发明中，长纤维和短纤维分别通过不同技术独立铺网形成复合纤网，通过复合成膜工艺的设计，解决了现有技术长纤维不能上机，秸秆纤维、麻绒等短纤不能使用，产品质量不稳定等技术问题；低成本短纤的大量使用，降低了植物纤维农用膜的透气性，增强了保温效果；提高了植物纤维农用膜生产效率和产品制成率，通过秸秆纤维、麻绒等低成本废弃纤维的填充使用，可大幅度降低生产成本。

附图说明

图1为本发明提供的制备方法的流程图；

图2为本发明采用的植物纤维膜生产设备的结构示意图；

其中，图1中：

第二喂料机101；第二开松机102；第二气流管道103；气流成网机104；第一喂料机105；第一开松机106；储麻箱107；牵引铺网装置108；第一传送带109；浸渍机110；第四传送带111；烘干固结装置112；

图3为生产植物纤维复合膜的工艺路线。

具体实施方式

本发明提供了一种低成本植物纤维膜的制备方法，包括以下步骤：

a)将长纤维原料开松后以牵引铺网的方式制成长纤维网；

b)将短纤维原料开松后以气流成网的方式制成短纤维网；

c)使所述短纤维网和所述长纤维网重叠形成双层复合纤维网；

d)对所述双层复合纤维网进行饱和浸渍、烘干固结处理，得到植物纤维膜。

本发明将长纤维原料和短纤维原料分开喂料、开松、铺网，铺网时长纤维首先通过牵引铺成纤网做骨架，短纤维直接传送到气流成网机通过气流成网与传送带上的长纤维网形成复合纤网。

本发明中，所述长纤维可以是本领域技术人员熟知的植物纤维，优选麻类纤维，进一步优选苎麻纤维、黄麻纤维和红麻纤维中的一种或多种。

本发明优选的，所述长纤维是脱胶干净的纤维。

所述长纤维原料的长度优选为大于20cm。

本发明中，长纤维不通过气流成网机，纤维长度不再受限，强力不会受损，成网后可获得更强的纵向拉力，可承受更快的传送速度，通过浸浆槽、传送纤网不易断裂，因此可显著提高生产效率和产品制成率。

本发明中，所述短纤维主要用作填充材料，可以是本领域技术人员熟知的植物纤维，优选麻类纤维，进一步优选为苎麻纤维、黄麻纤维，经开松、梳理、纺织产生的下脚料、废弃料或廉价的植物纤维，优选秸秆纤维等。

本发明优选的，所述短纤维原料中，纤维长度均小于1cm。

本发明优选的，所述长纤维网的单位面积质量为8～15g/m²；所述双层复合纤维网的单位面积质量为45～80g/m²。

当所述长纤维为苎麻材料时，得到的长纤维网的单位面积质量优选为8±2g/m²；所述双层复合纤维网的单位面积质量优选为45±3g/m²，幅宽优选为1200±50mm，厚度优选≤0.3mm，抗拉强力优选≥500n，撕破强力优选≥50n，顶破强力优选≥60n，渗透系数优选(1～9)×(10^-3～10^-5)cm/s。

当所述长纤维为黄麻材料时，得到的长纤维网的单位面积质量优选为15±2g/m²；所述双层复合纤维网的单位面积质量优选为55±3g/m²，幅宽优选1200±50mm，厚度优选≤0.4mm，抗拉强力优选≥400n，撕破强力优选≥30n，顶破强力优选≥40n，渗透系数优选(1～9)×(10^-3～10^-5)cm/s。

本发明提供了上述植物纤维膜的生产设备，包括长纤维成网组件、短纤维成网组件、浸渍机、烘干固结装置。

本发明采用上述生产设备，其不仅设有短纤维成网组件，还设有长纤维成网组件，能利用短纤维原料和长纤维原料生产成强度高的双层复合纤维网，该双层复合纤维网通过浸渍机的难度小，无需放慢传送速度，能提高生产效率，也提高植物纤维膜产品的成品率。

所述生产设备的结构示意图如图1所示，本发明实施例提供一种农用植物纤维膜的生产设备，包括长纤维成网组件、短纤维成网组件、浸渍机110和烘干固结装置112，长纤维成网组件用于将长纤维原料开松后以牵引铺网的方式制成长纤维网；短纤维成网组件用于将短纤维原料开松后以气流成网的方式制成短纤维网，并将短纤维网输送到长纤维网处，使短纤维网和长纤维网两者重叠形成双层复合纤维网；浸渍机110用于对双层复合纤维网饱和浸渍；烘干固结装置112用于使经过饱和浸渍的双层复合纤维网烘干固结。

上述农用植物纤维膜的生产设备不仅设有短纤维成网组件，还设有长纤维成网组件，能利用短纤维原料和长纤维原料生产成双层复合纤维网，相比于现有设备利用短纤维原料生产而成的纤网，该双层复合纤维网强度更高，通过浸渍机110的难度小，无需放慢双层复合纤维网的传送速度，能提高生产效率，也提高农用植物纤维膜产品的成品率。

具体的，上述实施例提供的农用植物纤维膜的生产设备中，长纤维成网组件包括：

第一喂料机105，第一喂料机105用于向第一开松机106喂料；

储麻箱107，储麻箱107用于储存经开松后的长纤维麻料；储麻箱107具备储存长纤维麻料和气动给麻的功能；

牵引铺网装置108，牵引铺网装置108用于将储麻箱107的给麻加工成长纤维网；

第一传送带109，第一传送带109布置在牵引铺网装置108和浸渍机110之间，用于输送牵引铺网装置108加工而成的长纤维网；

其中，短纤维成网组件能将短纤维网输送到第一传送带109处以使短纤维网与长纤维网重叠形成双层复合纤维网，第一传送带109能将双层复合纤维网输送至浸渍机110处。

上述生产设备中，长纤维成网组件还包括第一气流管道和第二传送带；第一气流管道用于将第一开松机106开松后的长纤维麻料输送至储麻箱107中；第二传送带用于将储麻箱107的给麻输送至牵引铺网装置108。

牵引铺网装置108包括梳理机、交叉铺网机和牵伸罗拉装置；梳理机用于对长纤维麻料进行梳理，剥麻成网；交叉铺网机使剥麻成网的长纤维物料交叉铺网，牵伸罗拉装置将交叉成网的长纤维物料牵伸成长纤维网。储麻箱107的给麻到达牵引铺网装置108处，具体由梳理机、交叉铺网机和牵伸罗拉装置依次处理。

上述生产设备中，短纤维成网组件包括：

第二喂料机101，第二喂料机101用于向第二开松机102喂料；

第二气流管道103，第二气流管道103用于将开松后的短纤维物料输送至气流成网机104以加工成短纤维网；

第三传送带(图中未示出)，第三传送带用于输送短纤维网至长纤维网处。

具体的，上述生产设备中，第二开松机102为两台，两台第二开松机102为依次布置的粗开松机和精开松机。由于短纤维可能含有较多杂质、粉尘，使用粗开松机和精开松机依次进行两次开松能提高开松效果。第一开松机106设置为一台，具体为精开松机。

上述气流成网机104为杂乱提升罗拉式气流成网机，且其处于半封闭的除尘空间中，能防止粉尘扩散。浸渍机110包括浸渍槽、抽滤装置和浆料回收循环装置；烘干固结装置112安装在抽滤装置后。烘干固结装置112包括烘筒型预烘燥机和烘筒型烘干定型机。上述生产设备还包括第四传送带111，第四传送带111用于将饱和浸渍后的双层复合纤维网输送至烘干固结装置112。

应用上述实施例提供的生产设备时，长纤维原料和短纤维原料分开喂料、开松、铺网，铺网时长纤维原料首先通过牵引铺成长纤维网做骨架，短纤维直接传送到气流成网机104通过气流杂乱铺网后与第一传送带109上的长纤维网形成双层复合纤维网。长纤维原料不通过气流成网机104，而是以牵引铺网的方式形成8-10克/平方米的纤网骨架，与现有技术相比，长纤维原料不通过气流成网机104，纤维长度不再受限，强力不会受损，成网后可获得更强的纵向拉力，可承受更快的传送速度，通过浸浆槽时，以及传送时不易断裂，因此可显著提高生产效率和产品制成率。短纤维独立喂料、开松，通过气流杂乱成网后实现均匀的铺在长纤维网上，形成45-80克/平米的双层复合纤维网，双层复合纤维网中长纤维纤网提供拉力，因此双层复合纤维网不易拉断，通过浆料粘合、烘干固结、整理轧光形成农用植物纤维膜产品，产品定量更大，气密性更好，因此保温效果更强。

本发明采用的上述生产设备采用长纤维网和短纤维网复合成网工艺，长纤维可以直接使用形成骨架纤维网并提供纵向拉力，短纤维只作为填充料加入不需要强力，打破了现有技术对纤维原料的局限性，各类长纤维和秸秆类短纤维都可应用；且该生产设备生产过程中只要保证长纤维原料的稳定性，生产出的产品各项质量指标就不会产生太大的波动，而长纤维标准规范，因此产品质量稳定有保障；同时，长纤维网提供的拉力比短纤维强得多，可承受更快的传送速度不断裂，因此可大幅度提高产品生产效率和产品制成率；大量短纤维的使用可大幅度降低原材料成本，并且生产效率和成品率的提高亦有利于降低生产成本。最终制备得到的植物纤维膜价格亲民，适合大规模推广应用。

具体的，本发明提供的低成本植物纤维膜的制备方法，包括以下步骤：

a)提供生产设备，包括长纤维成网组件、短纤维成网组件、浸渍机、烘干固结装置；

b)采用长纤维成网组件将长纤维原料开松后以牵引铺网的方式制成长纤维网；

采用短纤维成网组件将短纤维原料开松后以气流成网的方式制成短纤维网，并将所述短纤维网输送到所述长纤维网处，使所述短纤维网和所述长纤维网两者重叠形成双层复合纤维网；

采用浸渍机对所述双层复合纤维网饱和浸渍；

采用烘干固结装置使经过饱和浸渍的所述双层复合纤维网烘干固结。

本发明优选的，烘干固结处理后还包括：表面防水整理、冷扎、切边成卷等常规后处理工艺。

本发明中，通过气流杂乱均匀的在长纤维纤网上铺网，形成45～80克/平米的复合纤网，因为有长纤维纤网提供拉力，因此复合纤网不易拉断，通过浆料粘合、烘干固结、整理轧光形成产品，与现有技术相比，本发明生产的植物纤维膜产品定量更大，气密性更好，因此保温效果更强。

本发明提供了上述制备方法制备的低成本植物纤维膜，为长纤维网和短纤维网经复合形成的复合植物纤维网。

本发明制备的低成本植物纤维膜主要应用于农用地膜。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的低成本植物纤维膜及其制备方法进行详细描述。

实施例1

采用图2所示的设备生产植物纤维复合膜，工艺路线如图3所示。

各步骤工艺条件如表1所示：

表1实施例1各步骤工艺参数汇总

表2新型麻膜样品检测数据

表3苎麻落麻纤维麻地膜生产取样检测数据表

(检测方法：以公知的纺织品非织造布试验方法gb/t24218检测)

上述落麻纤维麻地膜以苎麻纺织复梳落麻纤维为原料，长度基本小于5cm，经开松、气流成网、防水整理、冷扎制备得到，工艺参数同表1。

检测结果表明，新型植物纤维膜纵向强力大幅度提高，比原产品提高200～300n/米，顶破强力比原产品小幅度提高。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

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