專利名稱：植物纖維阻沙固沙網的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種植物纖維阻沙固沙網及其制備方法。
背景技術：
土地沙化與荒漠化是我國當前面臨的最為嚴重的生態問題之一，隨著經濟的發展、資源開發和軍事工業的需要，在沙漠中需要修建鐵路、公路、礦井、衛星發射場、以及各類生活建筑和設施，而肆虐的風沙若不加以阻擋和固定，將會掩埋鐵路、公路和建筑物，嚴重影響生產、生活安全。以往防沙固沙產品主要為“草方格”和“塑料網”。“草方格”在包蘭鐵路使用成功，但由于存在原材料、運輸、施工、壽命等諸多問題，使用成本較高，無法標準化生產和安裝，已難以為繼；塑料材質的“經編網”、“遮陽網”作為“草方格”的替代產品也被用到阻沙固沙，但塑料網存在不可降解、污染土壤、耐候性差、使用壽命短、阻力大、風蝕嚴重等致命缺陷，始終不能成為阻沙固沙的主要產品。為此，本領域急需一種新的草方格替代產品，該產品具有可降解、耐氣候、壽命長、風阻小等技術優勢。
實用新型內容本實用新型利用天然植物纖維尤其是廢棄的植物纖維，通過卷曲、梳棉、成網及噴膠工藝，制成多孔立體網狀結構的植物纖維阻沙固沙網。本實用新型一方面提供一種植物纖維阻沙固沙網，它包含植物纖維和粘合劑，其中，植物纖維與粘合劑的重量比例為60 80:40 20，所述植物纖維阻沙固沙網的表面為多孔立體網狀結構，植物纖維相互交聯纏繞、立體均勻無序分布，粘合劑包覆在纖維表面，纖維交點處通過粘合劑粘結，產生粘結強度。在一個優選實施方式中，所述植物纖維選自木質素含量較高的植物纖維或用植物纖維編織成的植物纖維繩。優選地，所述植物纖維選自椰殼纖維、棕櫚絲、麻纖維、竹纖維中的一種，或它們的組合。在本實用新型中，所述植物纖維的長度為50 250mm，優選100 200mm，最優選150mm。所述纖維繩的直徑為15 35mm,優選20 30mm,最優選25mm。在一個優選實施方式中，所述粘合劑為天然乳膠或天然乳膠與化學膠配制成的混合膠。優選地，所述天然乳膠與化學膠的固體重量比例為100 65:0 35。在本實用新型中，所述化學膠為聚氨酯膠(PU膠)或丙烯酸膠。其中，所述天然乳膠或混合膠的含固量為25 80%，優選30 60%，最優選40 50%。在本實用新型中，所述植物纖維阻沙固沙網的重量為180 300g/ m2，厚度為2 6mm ;每秒6米風速時壓力損失< IOOPa,拉伸強度> 80N/50mm。本實用新型另一方面提供一種制備所述植物纖維阻沙固沙網的方法，所述方法包括(I)纖維卷曲；[0011](2)開松；(3)輸棉喂棉；(4)針筒梳棉；(5)成網；(6)配制粘合劑；(7)噴膠；(8)烘干固化；(9)整燙；(10)分切成卷。在優選實施方式中，所述纖維卷曲采用卷曲機進行，植物纖維繩采用解繩機解開后可得到具有卷曲度且分散的纖維，不需要卷曲和開松處理。所述成網通過針筒梳棉成網。在配置粘合劑的步驟中，所述粘合劑是天然乳膠或天然乳膠與化學膠配制成的混合膠。在優選實施方式中，所述噴膠方式包括一次上膠或二次上膠。其中，所述一次上膠所噴的粘合劑為天然乳膠或天然乳膠與化學膠配制成的混合膠。在所述二次上膠中，第一次噴的粘合劑為天然乳膠，第二次噴的粘合劑為天然乳膠或化學膠(例如，PU膠或丙烯酸膠)。優選的，在所述一次上膠中，經過一次噴膠的纖網，直接烘干固化，或經過預烘干后再烘干固化；在所述二次上膠中，經過第一次噴膠并進行預烘干后再進行第二次噴膠，然后烘干固化。在優選實施方式中，所述烘干固化的溫度為80 140°C，優選110°C，總固化時間為I 5分鐘,優選2 4分鐘。在優選實施方式中，所述整燙的溫度為80 120°C。又一方面，本實用新型提供所述植物纖維阻沙固沙網在沙漠地區的重要交通設施、重點工程以及城鎮、村莊、草原的風沙防治中應用。優選的，所述重要交通設施包括鐵路、公路等，所述重點工程包括油田、礦山、電站、名勝古跡等。本實用新型植物纖維阻沙固沙網與現有技術和產品相比，有以下優點和有益效果( I)減風、阻沙性能優異該阻沙固沙網能有效降低將沙漠風速，改變風沙流場，有效阻止近地表風沙流動、減少上層風沙搬運，起到良好的減風、阻沙、固沙作用。(2)抗風蝕能力強塑料網中使用最多“遮陽網”因采用塑料扁絲材料、經編工藝制造，網孔嚴重不均、阻力很大，極易被風蝕而破壞或失效。本實用新型采用植物纖維制造、立體多孔組織，在相同的風速下，其阻力不到“遮陽網”的1/3，有效避免了風蝕。(3)使用壽命長在沙漠地區惡劣的環境，“草方格”一般只能用2 3年，而一般的塑料材料只能用半年，且污染環境。本實用新型以植物纖維為原料，不但環保無污染，且具有良好的環境穩定性，正常使用壽命可達5年以上，可在沙漠野外長期使用。(4)可自然生物降解與“遮陽網”等塑料固沙產品相比，本實用新型以植物纖維為原料，其多孔性結構能有效保持網格內的水分和養料，促進植物生長，而且廢棄后在土壤中可生物降解，成為沙土中的有機質，增加沙土營養，有利于植被恢復。(5)材料來源廣泛以椰殼纖維、棕櫚絲等植物纖維為主要原料，主要來自廢棄的植物纖維，不僅不需消耗資源，還可變廢為寶，減少廢棄物污染、提高再生資源利用率。(6)加工安裝方便采用工業化的方式規模化生產植物纖維阻沙固沙網，可實現大規模、標準化施工及安裝。本實用新型植物纖維阻沙固沙網可作為專利號ZL 200510028164.6 (名為《阻沙網格及其用途》)，專利號ZL200520043799. 9 (名為《阻沙網板、尖樁》)和專利申請號201110281543.1 (名為《防沙網固定組件》)中使用的阻沙固沙網材料。在使用中，所述植物纖維阻沙固沙網與尖樁組合形成樁式阻沙固沙網格，可應用于沙漠地區的鐵路、公路等重要交通設施，油田、礦山、電站、名勝古跡等重點工程，以及城鎮、村莊、草原的風沙防治，能起到良好的阻沙固沙作用。
圖1為植物纖維阻沙固沙網的顯微鏡示意圖。圖2為植物纖維阻沙固沙網的工藝流程圖。圖3為植物纖維阻沙固沙網流場特征試驗的布置圖。圖4為植物纖維阻沙固沙網流場特征試驗的測試點分布圖。圖5為植物纖維阻沙固沙網附近水平流場特征圖。
具體實施方式
本實用新型的植物纖維阻沙固沙網，它包含植物纖維和粘合劑，植物纖維與粘合劑重量比例為60 80:40 20，其表面為立體多孔網狀結構。本實用新型植物纖維阻沙固沙網，其制備工藝包括(I)纖維卷曲，(2)開松，(3)輸棉喂棉，(4)針筒梳棉，(5)成網，(6)配制粘合劑，(7)噴膠，(8)烘干固化，(9)整燙，(10)分切成卷。在一個優選實施例中，纖維可選用椰殼纖維、棕櫚絲、麻纖維、竹纖維等木質素含量較高的植物纖維、或它們的組合、或用植物纖維編織成的繩子，優選椰殼纖維、椰繩。椰殼纖維是從椰子殼中提取的植物纖維，椰殼纖維主要由纖維素和木質素組成，尤其是木質素含量較高，纖維的剛性和韌性較好、且環境穩定性較高，用其制成的阻沙固沙網耐光耐熱性好、壽命長，且可自然生物降解、增加土壤養分。在另一個優選實施方式中，纖維長度為50 250mm,更優選100 200mm,最優選IOOmm0纖維長度長，對提高阻沙固沙網的強度有利，主要表現為纖維之間的抱合力增大，纏結點增多，纏結效果增強，纖維強度的利用程度提高。通過噴膠工藝，還表現為粘合點增加，粘合力增強，阻沙固沙網的強度增加。但纖維長度過大，會影響纖維開松、梳理、成網的效
果O在另一個優選實施方式中，纖維繩直徑為15 35mm,優選20 30mm,最優選25_。纖維繩由多股線通過加捻加工制成，直徑太大，解繩較困難，直徑太小，產量太低。在另一個優選實施方式中，植物纖維的纖維卷曲采用卷曲機，可形成具有一定卷曲度的纖維，從而提高纖維間的纏繞抱合力，并提高產品經緯方向的均一度。植物纖維繩采用解繩機解開后可得到具有卷曲度且分散的纖維，不需要卷曲和開松處理。開松將卷曲后成塊或成團的纖維均勻打散，以提高輸棉和成網均勻度[0047]輸棉氣流將均勻散開的纖維通過管道送到儲棉給棉裝置，儲棉箱中的纖維通過轉動的錫林對輥送到梳理輥前，完成輸棉。輸棉主要為了保證棉箱儲存纖維的分布均勻度和送棉均勻度，并能調節送棉的速度，以調節成網重量規格。在另一個優選實施方式中，成網方式為針筒梳棉成網。針筒梳棉由梳棉輥完成,梳棉輥呈圓柱狀,圓柱的直徑為400 800mm，輥的表面均勻分布有鋼針，梳棉輥以200 600轉/分鐘的速度高速旋轉，將輸送來的纖維快速均勻梳理成連續的小團纖維。梳理輥的速度、鋼針的長短、鋼針的間距是影響纖維均勻地梳成連續小團的關鍵。成網梳理出的連續小團纖維均勻落在移動的網簾上形成基網，基網重量為150 250g/ m2。在另一個優選實施方式中，噴膠用粘合劑為天然乳膠或天然乳膠與化學膠配制后的混合膠，化學膠可為PU膠或丙烯酸膠。按照固體重量計算，天然乳膠與化學膠配置比例為100 65:0 35，天然乳膠或混合膠的含固量為25 80%，優選30 60%，最優選40 50%。利用天然乳膠的粘性來保證產品的粘合和厚度，PU膠或丙烯酸膠主要用來提高產品的粘合強度。配置粘合劑的方法為首先根據天然乳膠、化學膠的含固量計算出配水比例，然后將所需分量的天然乳膠和/或化學膠放入容器中，其放置順序沒有特殊要求，最后將所需分量的清水緩緩倒入混合膠中，并攪拌均勻。在另一個優選實施方式中，噴膠可分為一次上膠或者二次上膠。一次上膠所噴的膠為天然乳膠或天然乳膠與化學膠配制后的混合膠，天然乳膠或者混合膠的含固量為25 80%。二次上膠所噴的膠，第一遍噴天然乳膠，第二遍可以繼續噴天然乳膠或噴化學膠，即PU膠或丙烯酸膠。第一遍噴完后，經預烘、輥壓控制厚度后，再噴第二遍膠，經烘干固化，以增加網的強度。第一遍上膠量為15 30%、膠含固量為25 80%，第二遍上膠量為5 25%、膠含固量配制為25 80%。將配置好的粘合劑通過橫向往復運動的噴頭均勻噴灑到纖網中，上膠量占產品的重量比例為20 40%。為了使粘合劑滲入纖網內部，在噴頭的下方增加吸風裝置，加強粘合劑對纖網的滲透。噴灑粘合劑的纖網必須經過烘燥固化，粘合劑才能對纖網起粘合加固作用。采用熱風穿透對流式烘箱，讓熱空氣經過風機的抽吸作用把熱量傳遞給纖網，并蒸發掉纖網中存在的水分。經過一次噴膠的纖網，直接進入烘箱烘干固化，或經過預烘干后，纖網通過對輥輥壓，使纖網達到要求的厚度，再烘干固化。烘箱溫度為80 140°C、總固化時間為I 5分鐘。經過二次噴膠的纖網，首先將噴完第一遍膠的纖網進入預烘箱預烘，在預烘后天然乳膠尚未完全固化，將纖網通過一對調整好間隙的壓輥輥壓，使纖網達到要求的厚度，然后再噴第二遍膠，噴完膠后纖網再進入烘箱固化。其中預烘箱、烘箱溫度為80 140°C、總固化時間為I 5分鐘。在再一個優選實施方式中，整燙溫度為80 120°C。[0061]纖網烘干后輸送到整燙機中進行整燙，整燙機采用二根高溫壓輥，壓輥表面溫度為80 120°C，二輥表面之間的距離設定為2 5mm，纖網經過二輥的整燙，可將纖維網表面燙光，并最終獲得厚度為2 6mm的纖網。對已成形的植物纖維纖網，在切邊成卷機上按客戶要求分切成所需的幅寬和長度，并成卷。實施以上工藝流程后，可以獲得本實用新型涉及的植物纖維阻沙固沙網，產品重量為180 300g/ m2，厚度為2 6mm，每秒6米濾速時壓力損失彡lOOPa，拉伸強度^ 80N/50mm。本實用新型植物纖維阻沙固沙網可以應用于沙漠地區的鐵路、公路等重要交通設施，油田、礦山、電站、名勝古跡等重點工程，以及城鎮、村莊、草原的風沙防治，能起到良好的阻沙固沙作用。實施例1按照如下步驟制備本實用新型第一實施方式的植物纖維阻沙固沙網。( I)纖維卷曲選擇椰殼纖維為原料，纖維長度為50mm，將纖維開松并放入卷曲機中進行卷曲處理。(2)開松將卷曲的椰殼纖維放入開松機開松，使大塊、成團的糾結纖維松解變成小塊，同時清理原料中殘余的非纖維塊狀物 和雜質。(3)輸棉喂棉采用氣流將開松好的纖維通過輸棉管道輸送到儲棉箱，并通過喂棉輥均勻輸送到梳理輥前。(4)梳棉圓柱形、直徑為400mm、在輥面均布鋼針的梳棉輥，以600轉/分鐘的速度高速旋轉，輥上的鋼針將均勻送來的纖維快速均勻梳理成連續的小團纖維。(5)成網梳理出的連續小團纖維均勻落在移動的網簾上形成基網，基網重量150g/ m2。(6)配制粘合劑工作液以天然乳膠和I3U膠為粘合劑，天然乳膠含固量60%、PU膠含固量為30%，天然乳膠、PU膠、清水的重量配制比例為4:2:1，配制時將清水緩緩倒入混合粘合劑中，并攪拌均勻，配置成的混合膠含固量為43%。(7)噴膠通過橫向往復運動的噴頭將粘合劑均勻噴灑到纖網中，噴灑量約116g/m2。(8)預烘將已噴膠的纖維網送入預烘箱預烘，預烘溫度110°C、預烘時間30秒。(9)輥壓預烘后的纖網通過對輥輥壓，對輥間距3mm。(10)烘干固化將輥壓后的纖網送入烘箱烘干固化，固化溫度110°C、固化時間90秒。[0087](11)整燙將整燙機的二根壓輥溫度設定為80°C，二輥表面之間的距離設定為3mm，整燙后的纖網厚度為3mm，表面光滑，平整。(12)分切成卷在切邊成卷機上按客戶要求分切成所需的幅寬和長度，并用紙芯筒成卷。通過以上工藝流程制得的植物纖維阻沙固沙網，植物纖維與粘合劑的重量比為75:25，產品重量為200g/m2，厚度為3mm，每秒6米風速時壓力損失40Pa，拉伸強度為90N/50mm。實施例2按照如下步驟制備本實用新型第二實施方式的植物纖維阻沙固沙網。( I)纖維卷曲選擇棕櫚絲為原料，纖維長度為250mm，將纖維開松并放入卷曲機中進行卷曲處理。(2)開松將卷曲的棕櫚絲放入開松機開松，使大塊、成團的糾結纖維松解變成小塊，同時清理原料中殘余的非纖維塊狀物和雜質。(3)輸棉喂棉采用氣流將開松好的纖維通過輸棉管道輸送到儲棉箱，并通過喂棉輥均勻輸送到梳理輥前。(4)梳棉圓柱形、直徑為600mm、在輥面均布鋼針的梳棉輥，以400轉/分鐘的速度高速旋轉，輥上的鋼針將均勻送來的纖維快速均勻梳理成連續的小團纖維。(5)成網梳理出的連續小團纖維均勻落在移動的網簾上形成基網，基網重量180g/ m2。(6)配制粘合劑工作液以天然乳膠粘合劑，天然乳膠含固量60%，天然乳膠、清水的重量配制比例為2:1，配制時將清水緩緩倒入混合粘合劑中，并攪拌均勻，配置成的混合膠含固量為40%。(7)噴膠通過橫向往復運動的噴頭將粘合劑均勻噴灑到纖網中，噴灑量為300g/m2。(8)烘干固化將已噴膠的纖維網送入烘箱烘干固化，固化溫度140°C、固化時間4分鐘。(9)整燙將整燙機的二根壓輥溫度設定為90°C，二輥表面之間的距離設定為5mm，整燙后的纖網厚度為6mm，表面光滑，平整。(10)分切成卷在切邊成卷機上按客戶要求分切成所需的幅寬和長度，并用紙芯筒成卷。通過以上工藝流程制得的植物纖維阻沙固沙網，植物纖維與粘合劑的重量比為60:40，產品重量為300g/ m2，厚度為6mm，每秒6米風速時壓力損失lOOPa，拉伸強度為110N/50mm。[0115]實施例3按照如下步驟制備本實用新型第三實施方式的植物纖維阻沙固沙網。(I)纖維卷曲選擇用椰殼纖維制成的椰繩為原料，椰繩直徑為30mm，將椰繩放入解繩機解開，可獲得卷曲的椰纖維。(2)開松經過解繩的椰纖維為分散的椰纖維。(3)輸棉喂棉在氣流作用下將分散的椰纖維通過輸棉管道輸送到儲棉箱，并通過喂棉輥均勻輸送到梳理輥前。(4)梳棉圓柱形、直徑為800mm、在輥面均布鋼針的梳棉輥，以200轉/分鐘的速度高速旋轉，輥上的鋼針將均勻送來的纖維快速均勻梳理成連續的相互纏繞的小團纖維。(5)成網梳理出的連續小團纖維均勻落在移動的網簾上形成基網，基網重量200g/ IIf。(6)第一遍配膠、噴膠以天然乳膠為粘合劑，天然乳膠含固量60%，天然乳膠、清水的重量配制比例為3:1，配制時將清水緩緩倒入天然乳劑中，并攪拌均勻，配置成的混合膠含固量為45%。通過橫向往復運動的噴頭將粘合劑均勻噴灑到纖網中，第一遍噴灑量約55. 56g/m2。(7)預烘將已噴膠的纖維網送入預烘箱預烘，預烘溫度100°C、預烘時間I分鐘。(8)輥壓預烘后的纖網通過對輥輥壓，對輥間距4mm。(9)第二遍配膠、噴膠采用甲基丙烯酸甲酯粘合劑，含固量45%，甲基丙烯酸甲酯粘合劑、清水的重量配制比例為5:4，配制時將清水緩緩倒入甲基丙烯酸甲酯粘合劑中，并攪拌均勻，配置成的混合膠含固量為25%。通過橫向往復運動的噴頭將粘合劑均勻噴灑到纖網中，噴灑量為IOOg/m2。(10)烘干固化將第二遍已噴膠的纖維網送入烘箱烘干固化，固化溫度140°C、固化時間2分鐘。(9)整燙將整燙機的二根壓輥溫度設定為120°C，二輥表面之間的距離設定為4mm，整燙后的纖網厚度為4_，表面光滑，平整。(10)分切成卷在切邊成卷機上按客戶要求分切成所需的幅寬和長度，并用紙芯筒成卷。通過以上工藝流程制得的植物纖維阻沙固沙網，植物纖維與粘合劑的重量比為80:20，產品重量為250g/ m2，厚度為4mm，每秒6米風速時壓力損失65Pa，拉伸強度為125N/50mm。應用實施例[0143]將本實用新型制得的植物纖維阻沙固沙網應用于沙漠環境。一、所用的試驗設備和試驗方法說明如下:1.植物纖維阻沙固沙網流場特征試驗。試驗儀器:風洞，畢托管，移測架。試驗條件:溫度:6_12°C，濕度:28%_35%，測試風速:6m/s。試驗布置如圖3所示。為避開壁面附面層，植物纖維網被固定在離地面30cm的高度，迎風向水平展開，測量面為沿風向垂直于纖維網中心的豎直平面。測試點分布如圖4所示。共有13 X 15個測試點，13條豎線與15條橫向的交叉點對應為阻沙網風速的測試點。2.普通塑料阻沙網與植物纖維阻沙固沙網抗老化性能對比試驗。
·[0151]按GB/T 16422.3《塑料實驗室光源暴露試驗方法第3部分:熒光紫外燈》標準，在紫外燈加速老化試驗箱中，用UVB管(313nm)熒光紫外燈，60°C /8h光照、50°C /4h冷凝，循環試驗2400h,每240h測試拉伸強度,拉伸強度試樣寬度50mm、測試夾距50mm、拉伸速度100mm/miη η二、試驗結果1.植物纖維阻沙固沙網附近水平流場特征如圖5所示，0-8代表風速。2.普通塑料阻沙網和植物纖維阻沙固沙網熒光紫外燈加速試驗數據表。
權利要求1.一種植物纖維阻沙固沙網，它包含:植物纖維和粘合劑，其中，所述阻沙固沙網的表面為多孔立體網狀結構。
2.如權利要求1所述的植物纖維阻沙固沙網，其特征在于，所述植物纖維選自木質素含量較高的植物纖維或用植物纖維編織成的植物纖維繩。
3.如權利要求1所述的植物纖維阻沙固沙網，其特征在于，所述植物纖維選自椰殼纖維、棕櫚絲、麻纖維、竹纖維中的一種，或它們的組合。
4.如權利要求1-3任一項所述的植物纖維阻沙固沙網，其特征在于，所述植物纖維的長度為50 250mm。
5.如權利要求2所述的植物纖維阻沙固沙網，其特征在于，所述纖維繩的直徑為15 35mm。
6.如權利要求1-3任一項所述的植物纖維阻沙固沙網，其特征在于，所述粘合劑為天然乳膠或天然乳膠與化學膠配制成的混合膠。
7.如權利要求6所述的植物纖維阻沙固沙網，其特征在于，所述天然乳膠與化學膠的固體重量比例為100 65:0 35。
8.如權利要求6所述的植物纖維阻沙固沙網，其特征在于，所述化學膠為聚氨酯膠(PU膠)或丙烯酸膠。
9.如權利要求6所述的植物纖維阻沙固沙網，其特征在于，所述天然乳膠或混合膠的含固量為25 80%。
10.如權利要求1-3任一項所述的植物纖維阻沙固沙網，其特征在于，所述植物纖維阻沙固沙網的重量為180 300g/m2，厚度為2 6mm ;每秒6米風速時壓力損失彡IOOPaJi伸強度彡80N/50mm。
專利摘要本實用新型提供一種植物纖維阻沙固沙網，它包含植物纖維和粘合劑，其中，植物纖維與粘合劑的重量比例為60～80:40～20。所述植物纖維阻沙固沙網的表面為多孔立體網狀結構。該植物纖維阻沙固沙網可用于沙漠地區的公路和鐵路兩側、以及礦井、建筑等的周圍，使它們不受風沙的侵害，保證道路的暢通和生產、居住的安全，具有減風阻沙性能優異、抗風蝕能力強、使用壽命長、可降解、材料來源廣泛、加工安裝方便等優點。
文檔編號D04H1/4266GK202913198SQ20122028792
公開日2013年5月1日 申請日期2012年6月18日 優先權日2012年6月18日
發明者丁宏廣, 洪賢良, 張士忠, 屈建軍, 路青虎, 尹亞雄, 蔣富強, 景云峰, 肖艷斌 申請人:浙江金海環境技術股份有限公司