利用木质纸质秸杆类废弃物制造农业穴盘的资源化技术

 

说明：

    1.本发明专利的技术基本框架成形于十多年以前的本人设立安化县乐安农村实用技术研究所时期，囿于当时的研究条件及专利维持费用，当时无法完成最后的专利申请，将技术方案搁置至前两年，才考虑挂靠在一企业名下，并由该企业作进一步完善后完成本次专利申请。

2.本专利专利号为201410122351X ，通过契约形式约定：专利权人为公司或者本人指定的第三人，实际收益归本人。

3.本专利权益者有意将本专利权转让，一切转让事宜由本人承办，欢迎联系本人，电话：13207481660，邮箱694531450@qq.com。

4.如果在2016年9月22日前完成专利权转让手续，在专利证书登记的专利权人将为专利受让者名字。

5.欢迎中介。

6.专利文献文本，可以向本人索取，也可以在中国专利局网站下载。因本人网站技术问题，下文某些表格可能显示不全。

7.下面公开的专利文献仅供参考，如果需要正式的授权文本，请联系本人。

特此说明。

吴跃飞律师

2016年8月3日

 

权利要求书

 

1. 一种利用木质废弃物制造农业穴盘的方法，这种农业穴盘由废弃固体木质废料粉、原淀粉、变性淀粉、硫酸钙晶须、滑石粉、脱模剂、硫酸铝、丙烯酸树脂、松香、聚烯烃衍生物、聚酰胺树脂组成，其特征在于经过如下工序：

第一步，制备主要原料，这种主要原料含有如下成份：

废弃固体木质废料粉100公斤，所述废弃固体木质废料粉的细度为10-1000目，含水率小于3%；所述废弃固体木质废料粉选自报废的木质家具、家具制造业中的边角余料、建筑及装饰工地上的木质废料；

原淀粉15-25公斤；

变性淀粉10-15公斤；

硫酸钙晶须10-18公斤；

滑石粉3-6公斤；

脱模剂0.5-3公斤；

硫酸铝2-3公斤，

将上述材料在高速混合机中搅拌12-20分钟后转入低速混合，待物料冷却到50℃，然后开始：

第二步，添加添加剂，前述第一步混合所得原料每100公斤另外添加含有下述成份的添加剂：

丙烯酸树脂1-2公斤；

松香3-4公斤；

聚烯烃衍生物3-4公斤；

聚酰胺树脂0.5-1公斤；

进行低速混合15-20分钟后出料，即制成预混料备用，或者直接进入：

第三步，穴盘成型。

2、一种利用木质废弃物制造农业穴盘的方法，这种农业穴盘由废弃固体木质废料粉、原淀粉、变性淀粉、硫酸钙晶须、滑石粉、脱模剂、硫酸铝、丙烯酸树脂、松香、聚烯烃衍生物、聚酰胺树脂组成，其特征在于经过如下工序：

第一步，制备主要原料，这种主要原料含有如下成份：

废弃固体木质废料粉100公斤，所述废弃固体木质废料粉细度为10-1000目，含水率小于3%；所述废弃固体木质废料粉选自报废的木质家具、家具制造业中的边角余料、建筑及装饰工地上的木质废料。

原淀粉16-18公斤；

变性淀粉11-12公斤；

硫酸钙晶须11-13公斤；

滑石粉2-3公斤；

脱模剂1-1.5公斤；

硫酸铝2公斤，

将上述原淀粉、变性淀粉、硫酸钙晶须、滑石粉与经沸腾炉干燥处理、控制水分在3％以下的废弃固体木质废料粉在高速混合机中以1200-1500转/分和90-110℃下强烈搅拌20分钟， 再用加入脱模剂和硫酸铝，转入低速搅拌并冷却到50℃后开始：

第二步，添加添加剂，前述第一步混合所得原料每100公斤另外添加含有下述成份的添加剂：

丙烯酸树脂1.5公斤；

松香3公斤；

聚烯烃衍生物3公斤；

聚酰胺树脂1公斤，

添加上述添加剂进行低速混合15-20分钟后出料，即制成预混料备用，或者直接进入：

第三步，穴盘成型。

 

说明书

 

技术领域

[0001]     本发明属于一种将固体废物转变为有用的领域（B09B 3/00），尤其是属于一种利用家具业中的木质废料制造用于农业育苗的穴盘的固体废物资源化领域。

[0002]  

背景技术

[0003] 家具制造厂，尤其那些木制家具制造厂，材料利用率均不足70%，都会遗留30%以上的边角余料，这些边角余料大部分需要当垃圾处理。现在整个社会在住房装修、搬迁、居民废旧家具更新过程中产生了大量的木制垃圾无法处理。据测算，每隔5至8年，不少建材家具产品便进入淘汰期。在消费者开始进行二次装修之时，这些原有的建材家具产品便成了最碍眼的垃圾。

[0004] 　　目前国内尚未对建材行业出台和家电以旧换新相似的政策，废旧建材家具产品多作为垃圾一弃了之。但是，收废品的嫌占地方根本不收，送人没人要，翻新不值，也不合用，丢弃也不合适，还有可能被罚款……总之，废旧建材家具已成了城市垃圾中一个需要处理的问题。

[0005] 　　这是为什么？ 这因为现在，原木的废旧建材家具有厂家回收，做实木颗粒板材，PVC板、铝合金还有人要，复合木地板则一点用都没有。废旧家具就是当垃圾处理，市内的垃圾场也不准倒，必须拉到郊区的垃圾填埋场，不能与生活垃圾混在一块。倒垃圾的人还要向垃圾场付处理费。不但卖不了钱，处理还要花不少钱。此外，非实木的木地板里面有很多胶，厂家回收重新加工后还要放胶，这样就会导致环保难以达标。厂家如果要做到达标，处理费用比使用新木材还高，成本计算上不划算。——对废旧家具在技术上处理的成本过高导致难以用于装饰行业。

[0006] 中国的家具、板材等木制品循环利用率极低，大部分废旧木材在使用一次后便作为建筑建材垃圾丢弃，能够回到生产再加工过程的仅占极少数。究其原因，是企业的生产工艺并未将此作为重要原料来源。不少企业界人士认为以当前的工艺，也很难将这些旧家具、旧木料进行行回炉再加工，拆卸、切割、分捡等等工艺都需要耗费大量的人力财力，而使用原木进行加工则可节约下上述成本。

[0007] 　　据了解，这些旧家具有30%左右会被粉碎后加工为木板，70%的无用部分将作为工业燃料用于锅炉燃烧，可是现在城市里的锅炉又绝大部分改造成油锅炉，这些原本可以用燃料的家具材料，又基本成了难以处理的城市垃圾。

[0008] 许多城市市民想把房子好好装修一下，但打听了不少地方，原来房间里挺好的旧家具和旧地板，就是没人回收。“不但如此，在与装修公司签合同时，还额外附加了一条，垃圾清运费，要几百元呢。虽是旧的，但木地板还都挺好的，怎么就没人要呢？”许多城市房屋修者都遇到了类似的情况，家具垃圾与一个需要面对的环境问题了。

[0009] 木家具制造厂遗留的废料及城市里的废旧木质家具因材料来源各异，成份更是天差地别，这个特性给利用这些固体废弃物带来了技术上的难度；还有一个问题就是，这些材料的甲醛含量各异，大部分都有可能超标（人造板制造及用人造板制造的家具因封边技术的密封度好，可以保证甲醛包裹其中不会释放，现因这些材料需要打碎重新利用，这些甲醛就会释放出来），除去这些甲醛在技术上及人力上均难以达到效益性能。

[0010] 综上所述，现在城市里的木质固体废料有极大开发与利用价值，并且废料来源还在逐年增长。

[0011] 不论是花卉还是蔬菜，穴盘育苗是现代园艺最根本的一项变革，为快捷和大批量生产提供了保证。穴盘已经成为工厂化使用穴盘苗的优点：节省种子用量，降低生产成本；出苗整齐，保持植物种苗生长的一致性；能与各种手动及自动播种机配套使用，便于集中管理，提高工作效率；移栽时不损伤根系，缓苗迅速，成活率高。

[0012] 穴盘的制造材料主要有聚苯乙烯聚苯泡膜；观赏植物育苗一般用聚苯乙烯盘，蔬菜育苗可用聚苯泡膜盘。这些材料制成的穴盘一般可以重复利用，但是这种重复利用的穴盘也面临着两个问题：一是因重复利用可能消毒不严而会导致种苗的根腐病；二是移栽时需要去掉穴盘，和重复使用时需要严格消毒，现时的劳动力成本上升这么快，去掉与消毒穴盘的人工成本与新购进穴盘使用已差别不大；这些不能降解的穴盘，最终还会给环境带来负担——这些特性为大规模应用一次性可降解穴盘奠定了市场基础。

[0013] 现有技术中有全部使用农作物秸秆、纸制造一次性穴盘，但这类穴盘也有一个缺点，即因胶粘剂配方及主料原因很容易导致穴盘还没有完成移栽工序，穴盘就破散了，最终影响移栽苗的成活率。有些可降解的塑料穴盘制品，虽然可以完全满足农业穴盘的使用要求，但也面临一个重要问题就是现时这种可降解塑料的成本很高，也限制了这种穴盘的大规模使用。还有就是废纸的来源远远没有木质废料那么广泛与成本低廉。

[0014] 因此，有必要发明一种可以综合利用城市废旧家具，及家具制造企业废料，和建筑木质废料制造农业育苗穴盘的技术，以实现木质废料垃圾资源化目的。

[0015]  

发明内容

[0016] 发明目的

本发明在于提供一种利用家具业以及建筑木质废料的有机固体废弃物制造农业穴盘的方法，以及相关的配套技术与产品，以实现废弃木质纸质秸秆类废弃物资源化目的。

[0017] 实现发明目的的技术方案

第一步，制备主要原料，这种主要原料含有如下成份：

废弃固体木质废料粉（细度10-1000目，含水率小于3%）100公斤；

原淀粉15-25公斤；

变性淀粉10-15公斤；

硫酸钙晶须10-18公斤；

滑石粉3-6公斤；

脱模剂0.5-3公斤；

硫酸铝2-3公斤。

[0018] 将上述材料在高速混合机中搅拌12-20分钟后转入低速混合，待物料冷却到50摄氏度（±10℃），然后开始：

第二步，添加添加剂，在前述第一步混合所得原料每100公斤另外添加含有下述成份的添加剂：

丙烯酸树脂1-2公斤；

松香3-4公斤；

聚烯烃衍生物3-4公斤；

聚酰胺树脂0.5-1公斤。

[0019] 进行低速混合15-20分钟后出料，即制成预混料备用，或者直接进入：

第三步，穴盘成型，一般是采用模压成型或注射成型，推荐采用模压成型。

[0020] 可以用纸质或/和秸秆类材料替代废弃固体木质废料粉，或者是它们的混和物。

[0021]  有益效果

1.本发明配方有一个最大的特点：可以适用于所有木质废弃物，解决了现有技术配方只能适用于材料较为单一的瓶颈问题，即解决了现有技术公开配方与方法一般只适应废纸类原料的缺陷，再者废纸的成本高于木质废料，采用本方法，可以少用纸质类原料。

[0022] 2. 本发明中的主要原料可以全部是工业垃圾原料，即家具业中的木质固体废弃物以及建筑类木质废弃物，是一种工业与生活垃圾再利用，可以将木质类废料资源化。

[0023] 3.现有技术中有利用农作物秸秆制造农业穴盘，但是这种技术处理技术流程较为繁杂，原料体积庞大，收集与运输原料成本很高，对制造的机械设备要求较高，再加上随着人工成本的飓升，使用农作物秸秆制造农业穴盘的成本远远高于利用城市中的废旧家具作为原料。

[0024] 4.本发明旨在利用木粉等植物材料的纤维存在大量天然孔隙与纳米粒子的高吸附性，经研究表明，利用硫酸钙的纳米粒子高吸附性这一特点，使纳米级粒子吸附入纤维孔隙与表面达到修饰纤维表面的目的，从而减少纤维的吸油性，经纳米级粒子修饰后的木粉等天然纤维材料在加工过程中受热作用时，能吸收纤维材料受热放出的木酸等酸性物质，由于纳米级粒子细小，能更多的吸收天然纤维受热放出的酸性物质。尤其是硫酸钙天然的高吸附性这种特性，从而提出高天然纤维的耐热性(在193℃下加工不炭化)，这样就可以保障不同原料来源，即使纤维性质有差异，也可以提高这些不同特性的纤维的耐热性可以维持在180-193摄氏度下不碳化。

[0025] 同时，纳米级硫酸钙的应用可以提高成品的冲击强度(与不加纳米级硫酸钙的对照比较可提高冲击强度可提高70％-80%)。尤其是，使用硫酸钙时，因其有天然的吸湿性能，可以让成品穴盘因维持有一定的水分，可以提高成品的韧性，降低其碎性，这也是本发明的一个显著进步性。

[0026] 5.本发明与现有技术相比具有成型加工性能好，因为各组份的细度较高，除了可以适用于模压工艺生产外，还可以适用于注射（挤压）成型。

[0027] 6．本发明与现有技术相比，挤出时的炭化临界值可以提高到193℃下加工不炭化，而不加纳米级碳酸钙或/和硫酸钙时180℃时就会变黑，这种性能的提高可以是提高产品强度的一个重要原因(从不加纳米钙的3.1KJ/m2，提高到加入纳米钙后的4.6KJ/m2)，使用淀粉胶结剂制造普通农业穴盘一个最大的缺点也就是产品较易碎，使用家具业中的木质废料替代纸质或农作物秸秆后，在原料上可以改善易碎的缺陷。

[0028] 7.本发明中的原料，大部分都会含有甲醛，甲醛这种成份含在农业穴盘中，即使含量再高，也不会对环境造成影响，当农业穴盘中的少量甲醛缓慢释放出来，还可以对育苗中经常发生的根腐病有一定辅助防治作用。这也是本发明可实现资源化目的的一个重要显著特点。按照国家农业试验的标准设计相关的对照实验结果表明，本发明的制品在育苗时因制品中含有甲醛对根腐病的辅助防治有统计学意义上的显著效果。

[0029] 8.本发明的原材料采用现在城市里大量存在的木质建筑材料垃圾及家具业木质废弃物，材料来源广泛，基本可以不用支付原料收购费用，每一个城市里每一年均会产生数量不小的木质家具垃圾或废料，在收购时即进行就地破碎及金属去除后可以有效提高仓储效率，与利用农作物秸秆作为原料比较，储运效率更高。

[0030] 9. 因硫酸钙晶须具有高强度、高模量、高韧性、高绝缘性、耐磨耗、耐高温、耐酸碱、抗腐蚀、红外线反射性良好、易于表面处理、易与聚合物复合、无毒等诸多优良的理化性能，当用其替代用于本发明比单用碳酸钙可以提高强度、模量、韧性、绝缘性、耐磨耗、耐高温、耐酸碱、抗腐蚀、红外线反射性良好、易于表面处理等性能的综合性能10%以上。

[0031] 10. 本发明配方可以广泛适用于农作物秸秆、其它植物茎叶根——这也是本发明所述配方的适应性广的一个重要特点。

[0032] 11.用本发明产品育苗，因主要材料采用的是天然成份，在育苗时，不会同塑料穴盘那样造成烧苗现象的出现。

[0033] 12.实验室生物降解对比实验效果

根据GB/T27850-2011《化学品快速生物降解性通则》和T21801—2008《化学品快速生物降解性呼吸计量法试验》所提示的测试方法进行测试。测试结果如下：

GB/T27850-2011《化学品快速生物降解性通则》和T21801—2008《化学品快速生物降解性呼吸计量法试验》是完全移植经济合作与发展组织（OECD）发布的《化学品测试导则  快速生物降解性 NO.301-1992》和《化学品测试导则 快速生物降解性：呼吸计量法试验 NO.301F-1992》成为中国标准的。所以，本测试方法是公认的优选测试方法。

[0034] 可生物降解，说明本发明制成的农业穴盘符合快速生物降解性特征，这也是本发明达到资源化目的的重要特征之一，也是实现发明目的的关键特征。

[0035] 因本发明的实施例中原料的不同来源，导致原料中含有甲醛量的差别，对试验结果有一定影响。

[0036] 13. 大田生物降解对比实验效果

在中国湖南长沙郊区菜田土壤中，时间为春季，分别放入本发明实施例1和实施例2所述方法制成的穴盘，并以普通塑料穴盘作为对比例，放入60天后取出稳重，公式生物降解率=[（原始重量-剩余重量）/（原始重量）]×100计算，得出如下结果：

从上表中可以看出本发明制成的穴盘有很强的降解性能。

[0037] 14.弯曲强度测试

取本发明实施例1和实施例2所述方法制成的穴盘作为受试品，设普通塑料盘作为对比例。在“育苗前”和“育苗后”（培养期30天）采每种样品来测量它们的机械强度。

[0038] 测试规则参照《GB/T9341-2008弯曲性能的测定》，结果如下：

 

从上述数据可以看出，本发明实施例的产品完全可以满足农业育苗的需要，即育苗前与育苗后前后的机械强度变化不显著。

[0039] 综上所述，本发明有显著的进步性。

[0040]  具体实施方式

实施例1

第一步，制备主要原料，这种主要原料含有如下成份：

废弃固体木质废料粉（细度10-1000目，含水率小于3%）100公斤；

原淀粉16-18公斤；

变性淀粉11-12公斤；

硫酸钙晶须11-13公斤；

滑石粉2-3公斤；

脱模剂1-1.5公斤；

硫酸铝2公斤。

[0041] 将上述原淀粉、变性淀粉、硫酸钙晶须、滑石粉与经沸腾炉干燥处理、控制水分在3％以下的废弃固体木质废料粉在高速混合机中以1200-1500转/分，和90-110℃下强烈搅拌20分钟， 再加入脱模剂和硫酸铝，转入低速搅拌并冷却到50摄氏度（±10℃）后开始：

第二步，添加添加剂，在前述第一步混合所得原料每100公斤另外添加含有下述成份的添加剂：

丙烯酸树脂1.5公斤；

松香3公斤；

聚烯烃衍生物3公斤；

聚酰胺树脂1公斤。

[0042] 添加上述添加剂进行低速混合15-20分钟后出料，即制成预混料备用，或者直接进入：

第三步，穴盘成型，一般是采用模压成型或注射成型，推荐采用模压成型。

[0043]  实施例2

使用农作物秸秆替代废弃固体木质废料，配料中另增加纳米级碳酸钙5-8公斤，其它同实施例1。

[0044] 附加说明

[0044]  1．本发明涉及到的硫酸钙为硫酸钙晶须，别名：石膏晶须，化学式为CaSO4，也可以是一种普通硫酸钙加工成纳米级细度的硫酸钙。

[0045]  2．如果采用模压法成型托盘，废弃木质材料粉细度建议取较粗的细度，如20目至100目，因为模压法无须通过注射喷射成型，对原料的细度要求可以降低，以节省粉碎费用；如果采用注射法成型托盘，建议细度300-1000目，以免物料堵塞喷嘴。

[0046] 3. 没有叙述的技术参照常规技术；本发明所示配方是可以变化的，也可以用其它物质替代，即本发明的产品中除了发明中公示的成份外，还可以有其它成份。

[0047] 4. 本发明中物料的含水率，根据工艺要求调整含水率。

[0048] 5．本发明所述的变性淀粉，优选黄糊精。

[0049] 6. 松香，适宜于使用其粉末。

[0050] 7. 本发明中所述的脱模剂可以是一种甘油或硅油，或者是这两者的混合物。

[0051] 8．本发明中的“秸杆”与“秸秆”同义。另外：本发明所述的木质废弃物包含报废的木质家具、家具制造业中边角废料、建筑及装饰工地上的木质废料，含各类密谋纤维板废料，尤其推荐使用家具制造业中的边角余料。