WO2011060652A1 - 竹纤维材料 - Google Patents

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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63—Inorganic compounds
    • D21H17/67—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
    • D21H17/68—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments siliceous, e.g. clays

Definitions

  • the invention relates to a bamboo product material, in particular to a bamboo fiber material.
  • bamboo is also an important resource for replacing wood. It is generally used to make furniture. It is also used in small quantities in building materials, craft decorations and daily necessities. Deeper development and utilization are still under study.
  • bamboo fiber is the basic raw material, and the technology of making bamboo fiber sheets instead of wood has been basically mature.
  • the current common method is to use chemical methods to make fine bamboo fiber, but the product contains melamine, while melamine releases toxic substances at high temperatures and is not degradable; therefore, it is made of bamboo fiber.
  • the product is not an ideal environmentally friendly product. Summary of the invention
  • a bamboo fiber material which is obtained by the following steps:
  • high temperature cooking the original bamboo is cooked at 100 ° C for 2 to 5 hours, softening treatment
  • Crushing treatment mechanically grinding the raw bamboo after softening treatment, and selecting bamboo powder with a particle size of 20 - 300 mesh;
  • bamboo powder activation Add bamboo oil with a weight content of 2 ⁇ 5%, the temperature is 15 ⁇ 25 °C, stir for 30 minutes, then get bamboo fiber;
  • step (3) adding the bamboo fiber obtained in the step (2), and the natural resin rubber powder and edible starch, the temperature is 18-20 ° C, stirring for 2 to 5 minutes; finally adding titanium white powder, stirring evenly, that is, bamboo Fiber material.
  • the parts by weight of the raw materials used in the steps (3) and (4) are as follows:
  • the parts by weight of the raw materials are as follows: Bamboo fiber 55
  • the bamboo powder is activated, and the added bamboo oil has a weight content of 3%.
  • the bamboo powder is activated in the step (2), and the stirring speed is 900 to 1200 rpm.
  • the amount of water added in the step (3) is three times that of the first three.
  • the temperature in the step (3) is controlled at 18 °C.
  • the stirring speed in the step (3) is 900 rpm.
  • the stirring time in the step (4) is 2 minutes.
  • the bamboo fiber material of the invention is made of natural bamboo as the main raw material, and utilizes the natural advantage that the bamboo itself has antibacterial, antiseptic, non-toxic, no side effects, and is added with edible starch, salt, Titanium dioxide and other ingredients, all kinds of raw materials are green materials, so they do not contain volatile chemicals.
  • bamboo fiber material of the invention By using the bamboo fiber material of the invention, it can be widely produced into various types of degradable containers, such as food containers, non-food containers and the like, as well as various electrical enclosures, such as air conditioners, televisions, small appliance casings, including automobile interiors, and easy-to-layer laminates. , loading boards, etc. detailed description
  • Example 1 A bamboo fiber material is obtained by the following steps:
  • high temperature cooking the original bamboo is cooked at 100 ° C for 2 hours, softening treatment
  • Crushing treatment mechanically grinding the raw bamboo after softening treatment, and selecting bamboo powder with a particle size of 20 - 300 mesh;
  • bamboo powder activation add bamboo oil with a weight of 5%, the temperature is 15 °C, stirring for 30 minutes, the speed is 900rpm, that is, the bamboo fiber;
  • bamboo oil, water repellent and salt are mixed, and the mixture is added with 5 times weight of water, stirred for 5 minutes, and the temperature is controlled at 20 °C;
  • step (2) add the bamboo fiber obtained in step (2), and the natural resin rubber powder and edible starch at a temperature of 18 ° C and stir for 5 minutes; finally add titanium white powder and stir evenly to obtain bamboo fiber material.
  • the weight fractions of the raw materials used in the steps (and (4) are as follows:
  • Example 2 A bamboo fiber material is obtained by the following steps:
  • Crushing treatment mechanically grinding the raw bamboo after softening treatment, and selecting bamboo powder with a particle size of 20 - 300 mesh;
  • bamboo powder activation Add 2% by weight of bamboo oil, the temperature is 25 ° C, stirring for 30 minutes, the speed is 1200 rpm, that is, the bamboo fiber;
  • step (2) add the bamboo fiber obtained in step (2), and the natural resin rubber powder and edible starch, the temperature is 20 ° C, stir for 2 minutes; finally add titanium white powder, stir evenly, that is, bamboo fiber material
  • step (3) adds the bamboo fiber obtained in step (2), and the natural resin rubber powder and edible starch, the temperature is 20 ° C, stir for 2 minutes; finally add titanium white powder, stir evenly, that is, bamboo fiber material
  • the weight fractions of the raw materials used in the steps (and (4) are as follows:
  • Example 3 A bamboo fiber material is obtained by the following steps:
  • Crushing treatment mechanically grinding the raw bamboo after softening treatment, and selecting bamboo powder with a particle size of 20 - 300 mesh;
  • bamboo powder activation add bamboo oil with a weight of 3%, the temperature is 20 ° C, stirring for 30 minutes, the speed is 1000 rpm, that is, the bamboo fiber;
  • step (2) add the bamboo fiber obtained in step (2), and the natural resin rubber powder and edible starch, the temperature is 19 ° C, stir for 2 minutes; finally add titanium white powder, stir evenly, that is, bamboo fiber material
  • step (3) adds the bamboo fiber obtained in step (2), and the natural resin rubber powder and edible starch, the temperature is 19 ° C, stir for 2 minutes; finally add titanium white powder, stir evenly, that is, bamboo fiber material
  • the weight fractions of the raw materials used in the steps (and (4) are as follows:
  • Test item result (mg/dm 2 ) maximum allowable value (mg/dm 2 )
  • Example 3 0.1 30 According to the above detection results of pentachlorophenol, formaldehyde and melamine, it is apparent that the bamboo fiber material of the present invention is far lower than the specifications of such products (in which the content of pentachlorophenol is far below the allowable value, formaldehyde The content is also close to 50% of the allowable value, and the content of melamine is much smaller than the allowable value), indicating that the bamboo fiber material of the present invention is non-toxic and does not contain volatile chemicals.
  • the bamboo fiber material product of the invention is used for various containers and electrical enclosures, and can be used as an alternative to plastics; and can also be widely made into various types of degradable containers, such as food containers, non-food containers, and various electrical enclosures, such as air conditioners, televisions. Small appliance casings, including automotive interiors, simple laminates, loading pallets, etc.
  • the bamboo fiber material of the invention is made of natural raw materials, and is subjected to a process such as milling processing to form a finished bamboo fiber, including a food or a non-food container, and the product standard conforms to the national food appliance packaging hygiene standard (the Department of Food and Food) Correction of Order No. 0940405538) and Inspection Method for Container Packaging of Food Appliances (Approved CNS11820 by the Department of Food and Agriculture No. 0939315623).
  • the three colors of natural color, color and decals prepared by using the bamboo fiber material of the invention all meet the following standards: uniform material, no color difference, no stain on the surface, no deformation of the product; decals of applique products are not wrinkled, no bubbles and surface cracks, The decal product has clear pattern, good gloss, symmetrical product thickness, no black impurities remaining in the polished part; physical and mechanical properties test also meets national standards, tested by dishwasher, low temperature resistance (It can be kept for 1 hour at -20 °C), no discoloration, no cracking, no drop at 80cm height at normal temperature

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Description

竹纤维材料
本申请要求于 2009 年 11 月 23 日提交中国专利局、 申请号为 200910221974.1、 发明名称为"竹纤维材料"的中国专利申请的优先权， 其全部 内容通过引用结合在本申请中。 技术械
本发明涉及一种竹制品材料， 特别是涉及一种竹纤维材料。 背景技术
由于随着社会的快速发展， 对自然环境中的木材需求量日益增加， 而木材 的生长周期相比消耗而言， 是比较漫长的。 于是目前人们对生存环境的恶化越 来越关注， 逐步对木材的砍伐进行了限制， 并提高木材的利用率， 同时开发利 用其它资源替代木材资源， 如刨花板、 粗木粒板、 微粒板、 农作物杆茎制成的 纤维板、 高分子有机物、 金属等产品， 在建筑行业、 家具制造业、 包装材料等 行业中已经得到广泛地应用。
竹类也是替代木材的一种重要资源，其一般是用来制作家具，还有在建材、 工艺装饰品和日常生活用具方面也有少量使用，更深层次的开发利用尚在研究 之中。 现在用作建材方面， 已经可以制作层压板， 是以竹纤维为基本原料， 制 作竹纤维板材代替木材的技术也已经基本成熟。 然而， 竹纤维的提取制作尚在 初级阶段， 目前通用方法是使用化学方法来制作细竹纤维， 但是产品中含有三 聚氰胺， 而三聚氰胺在高温下释放毒性物质， 并且不可降解； 所以现有用竹纤 维制作的产品不是理想的环保产品。 发明内容
不含危害化学物的竹纤维材料， 以天然的竹原料为主要材质， 为安全绿色 环保材料。 为解决上述技术问题， 本发明提供的技术方案为： 一种竹纤维材料， 经由 下述步骤制得：
(1)、 竹油的制备： 采用成熟三年以上的原竹经高温干燥处理， 收集挥发的 气体， 冷凝得到的液体；
(2)、 竹纤维制备过程：
①、 选材： 成熟三年以上的原竹；
②、 高温蒸煮： 将原竹在 100°C蒸煮 2~5小时， 进行软化处理；
③、 破碎处理： 对软化处理后的原竹进行机械研磨处理， 选取粒径在 20 - 300目的竹粉；
④、 竹粉活化： 添加重量含量为 2 ~ 5%的竹油， 温度为 15~25°C, 搅 拌 30分钟， 即得到竹纤维；
(3)、 将竹油、 防水剂和食盐混合， 加入该混合物 2~5倍重量的水， 搅拌 5 ~ 10分钟， 控温为 15~20°C;
(4)、 再加入步骤 (2)制得的竹纤维， 以及天然树脂胶粉和食用淀粉， 温度为 18~20°C, 搅拌 2~5分钟； 最后加入钛白粉， 搅拌均匀， 即得竹纤维材料。
优选的， 步骤 (3)和 (4)中所用到的原料重量份数分别如下：
竹纤维 45~65
天然树脂胶粉 20-30
食用淀粉 10-20
钛白粉 1 ~3
竹油 1 ~3
防水剂 1 ~3
食盐 1 ~5。
优选的， 所述原料的重量份数分别如下: 竹纤维 55
天然树脂胶粉 25
食用淀粉 15
钛白粉 2
竹油 1
防水剂 1
令 pi讣 1。
优选的， 所述步骤 (2)中竹粉活化， 添加竹油的重量含量为 3%。
优选的， 所述步骤 (2)中竹粉活化， 搅拌转速为 900 ~ 1200rpm。
优选的， 所述步骤 (3)中加水量为前三者的混合量的 3倍。
优选的， 所述步骤 (3)中温度控制在 18 °C。
优选的， 所述步骤 (3)中搅拌转速为 900rpm。
优选的， 所述步骤 (4)中搅拌时间为 2分钟。
与现有技术相比，本发明的竹纤维材料是采用天然竹子为主要原料制作而 成的， 利用了竹子本身具有抗菌、 防腐、 无毒、 无副作用的天然优势， 并加入 食用淀粉、 食盐、 钛白粉等成分， 各种原料均为绿色环保材料， 所以不含有挥 发性的化学物质。
使用本发明竹纤维材料， 可广泛制作成可降解的各类容器， 如食物容器、 非食物容器等以及各类电器外壳，如空调、 电视、 小家电外壳， 包括汽车内饰、 筒易层板、 装货板架等。 具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和 解释性， 不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
实施例 1 一种竹纤维材料， 经由下述步骤制得：
(1)、 竹油的制备： 采用成熟三年以上的原竹经高温干燥处理， 收集挥发的 气体， 冷凝得到的液体；
(2)、 竹纤维的制备过程：
Figure imgf000005_0001
②、 高温蒸煮： 将原竹在 100°C蒸煮 2小时， 进行软化处理；
③、 破碎处理： 对软化处理后的原竹进行机械研磨处理， 选取粒径在 20 - 300目的竹粉；
④、 竹粉活化： 添加重量含量为 5%的竹油， 温度为 15 °C , 搅拌 30分 钟， 转速为 900rpm， 即得到竹纤维；
(3)、 按各种原料的重量份数配比， 将竹油、 防水剂和食盐混合， 加入该混 合物 5倍重量的水， 搅拌 5分钟， 控温为 20 °C ;
(4)、 再按配比加入步骤 (2)制得的竹纤维， 以及天然树脂胶粉和食用淀粉， 温度为 18 °C , 搅拌 5分钟； 最后加入钛白粉， 搅拌均匀， 即得竹纤维材料； 其中， 步骤 ( 和 (4)中所用到的原料重量份数分别如下：
竹纤维 45
天然树脂胶粉 30
食用淀粉 10
钛白粉 3
竹油 1
有机硅防水剂 3
令 pi 1。 实施例 2 一种竹纤维材料， 经由下述步骤制得：
(1)、 竹油的制备： 采用成熟三年以上的原竹经高温干燥处理， 收集挥发的 气体， 冷凝得到的液体；
(2)、 竹纤维的制备过程：
Figure imgf000006_0001
②、 高温蒸煮： 将原竹在 100°C蒸煮 5小时， 进行软化处理；
③、 破碎处理： 对软化处理后的原竹进行机械研磨处理， 选取粒径在 20 - 300目的竹粉；
④、 竹粉活化： 添加重量含量为 2%的竹油， 温度为 25°C , 搅拌 30分 钟， 转速为 1200rpm， 即得到竹纤维；
(3)、 按各种原料的重量份数配比， 将竹油、 防水剂和食盐混合， 加入该混 合物 2倍重量的水， 搅拌 10分钟， 转速为 lOOOrpm, 控温为 15 °C ;
(4)、 再按配比加入步骤 (2)制得的竹纤维， 以及天然树脂胶粉和食用淀粉， 温度为 20°C , 搅拌 2分钟； 最后加入钛白粉， 搅拌均匀， 即得竹纤维材料； 其中， 步骤 ( 和 (4)中所用到的原料重量份数分别如下：
竹纤维 65
天然树脂胶粉 20
食用淀粉 20
钛白粉 1
竹油 3
防水油膏 1
令 pi 5。 实施例 3 一种竹纤维材料， 经由下述步骤制得：
(1)、 竹油的制备： 采用成熟三年以上的原竹经高温干燥处理， 收集挥发的 气体， 冷凝得到的液体；
(2)、 竹纤维的制备过程：
Figure imgf000007_0001
②、 高温蒸煮： 将原竹在 100 °C蒸煮 4小时， 进行软化处理；
③、 破碎处理： 对软化处理后的原竹进行机械研磨处理， 选取粒径在 20 - 300目的竹粉；
④、 竹粉活化： 添加重量含量为 3%的竹油， 温度为 20°C , 搅拌 30分 钟， 转速为 1000rpm， 即得到竹纤维；
(3)、 按各种原料的重量份数配比， 将竹油、 防水剂和食盐混合， 加入该混 合物 3倍重量的水， 搅拌 8分钟， 转速为 900rpm, 控温为 18°C ;
(4)、 再按配比加入步骤 (2)制得的竹纤维， 以及天然树脂胶粉和食用淀粉， 温度为 19°C , 搅拌 2分钟； 最后加入钛白粉， 搅拌均匀， 即得竹纤维材料； 其中， 步骤 ( 和 (4)中所用到的原料重量份数分别如下：
竹纤维 55
天然树脂胶粉 25
食用淀粉 15
钛白粉 2
竹油 1
聚氨酯 1
食盐 1 产品检验实施例 1、 五氯苯酚的含量测定
1.1 按照美国 FDA方法测定上述实施例制备得到的竹纤维材料中五 氯苯酚的含量；
1.2 按照 FDA 21 CFR 178.3800的规定，采用 GC-ECD方法进行检测； 1.3 检测结果， 如下表：
Figure imgf000008_0001
甲醛的含量测定
2.1 按照德国 BS EN 1541 ： 2001的规定，采用 UV Vis分光光度测定
2.2 结杲， 如下表:
检测项目 结果 (mg/dm2) 最大允许值 (mg/dm2)
实施例 1 0.6 1
实施例 2 0.5 1
实施例 3 0.7 1
3、 三聚氰胺特殊迁移量的测定
3.1 按照欧洲 EN13130-1 : 2004 选择模拟液和迁移实验条件， 采用 HPLC-MS测定法：
3.2 结果， 如下表： 检测项目 结果 (mg/kg) 最大允许值 (mg/kg)
实施例 1 0.2 30
实施例 2 0.1 30
实施例 3 0.1 30 根据上述五氯苯酚、 甲醛和三聚氰胺的检测结果， 明显观察到本发明的竹 纤维材料远低于此类产品的规定（其中五氯苯酚的含量远远低于允许值， 甲醛 含量也接近允许值的 50% , 而三聚氰胺的含量远小于允许值）， 说明本发明竹 纤维材料无毒， 不含有挥发性的化学物质。 本发明的竹纤维材料产品用于各种容器、 电器外壳， 可替代塑料； 还可广 泛制作成可降解的各类容器， 如食物容器、 非食物容器等以及各类电器外壳， 如空调、 电视、 小家电外壳， 包括汽车内饰、 简易层板、 装货板架等。
各类容器或电器外壳的制造方法： 1、 搅拌好的竹纤维材料粉放入等量容 积的模具， 上下模具的温度差为 3% , 经过等量挤压流动成型， 产生产品的初 坯； 2、 初坯表面打磨抛光处理根据不同产品的需要。
本发明的竹纤维材料以天然原料为材料，经过磨粉加工等程序模压成型最 后制成竹纤维成品， 含食物或非食物容器等， 产品标准符合国家食品器具包装 卫生标准 （卫署食字第 0940405538号令修正 )及食品器具容器包装检验方法 (署授食字第 0939315623公告修正 CNS11820 )。
使用本发明竹纤维材料制备的本色、 彩色、 贴花三类产品均达以下标准： 走料均匀， 无色差， 表面无污点， 产品不变形； 贴花产品贴花贴纸不起皱， 无 气泡及表面裂纹， 贴花产品图案清晰， 光泽度好， 产品厚度对称， 抛光部分无 黑杂质残留； 经物理机械性能测试亦符合国家标准， 经洗碗机测试， 耐低温 ( -20°C下可保持 1小时）， 不变色， 无破裂， 在常温下 80cm高度上跌落无破
以上仅是本发明的优选实施方式，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， 还可以做出若干改进和润饰， 这些 改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

权 利 要 求
1、 一种竹纤维材料， 经由下述步骤制得：
(1)、 竹油的制备： 采用成熟三年以上的原竹经高温干燥处理， 收集挥发的 气体， 冷凝得到的液体；
(¾、 竹纤维制备过程：
①、 选材： 成熟三年以上的原竹；
②、 高温蒸煮： 将原竹在 100°C蒸煮 2~5小时， 进行软化处理；
③、 破碎处理： 对软化处理后的原竹进行机械研磨处理， 选取粒径在 20 - 300目的竹粉；
④、 竹粉活化： 添加重量含量为 2 ~ 5%的竹油， 温度为 15~25°C, 搅 拌 30分钟， 即得到竹纤维；
(3)、 将竹油、 防水剂和食盐混合， 加入该混合物 2~5倍重量的水， 搅拌 5 ~ 10分钟， 控温为 15~20°C;
(4)、 再加入步骤 (2)制得的竹纤维， 以及天然树脂胶粉和食用淀粉， 温度为 18~20°C, 搅拌 2~5分钟； 最后加入钛白粉， 搅拌均匀， 即得竹纤维材料。
2、 根据权利要求 1所述的竹纤维材料， 其特征在于： 步骤 (3)和 (4)中所用 到的原料重量份数分别如下：
竹纤维 45 - 65
天然树脂胶粉 20- 30
食用淀粉 10- 20
钛白粉 1 - -3
竹油 1 - -3
防水剂 1 - -3
令 1 ' -5。
3、 根据权利要求 2所述的竹纤维材料， 其特征在于： 所述原料的重量份 数分别如下：
竹纤维
天然树脂胶粉
食用淀粉
钛白粉
竹油
防水剂
食盐
4、 根据权利要求 1所述的竹纤维材料， 其特征在于： 所述步骤 (2)中竹粉 活化， 添加竹油的重量含量为 3%。
5、 根据权利要求 1所述的竹纤维材料， 其特征在于： 所述步骤 (2)中竹粉 活化， 搅拌转速为 900 ~ 1200rpm。
6、 根据权利要求 1所述的竹纤维材料， 其特征在于： 所述步骤 (3)中加水 量为前三者的混合重量的 3倍。
7、 根据权利要求 1所述的竹纤维材料， 其特征在于： 所述步骤 (¾中温度 控制在 18°C。
8、 根据权利要求 1所述的竹纤维材料， 其特征在于： 所述步骤 (¾中搅拌 转速为 900rpm。
9、根据权利要求 1所述的竹纤维材料， 其特征在于： 所述步骤 (4)中搅拌时 间为 2分钟。
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