制造纤维素模塑件的方法及其植物组分提取装置制造方法及图纸

一种制造纤维素模塑件的方法，包括：在１５０℃～２５０℃、２０～２９ＭＰａ下汽蒸玉米芯粉；采用过滤设备过滤经汽蒸的玉米芯粉以获得固体；和模塑固体。一种植物组分提取装置，包括：原料加工设备，包括用于提供植物原料的原料供应部分和用于在１５０℃～３５０℃、５～３０ＭＰａ下对提供的植物原料分别加热、加压的原料加压部分；热水供应设备，包括稳压装置和加热器，并提供在２８～３０ＭＰａ下加压的３００℃～３５０℃的亚临界水；和热水反应设备，通过使经加热、加压的植物原料与由热水供应设备提供的亚临界水混合而进行汽蒸处理。一种制造乙酸纤维素的方法，包括：在１５０℃～３５０℃、１５～２９ＭＰａ下汽蒸一种选自甘蔗渣、洋麻、芦苇和稻草的材料；采用过滤设备过滤经汽蒸的材料以获得固体；和通过向固体中加入乙酸酐和硫酸而使其脱水和乙酰化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造纤维素模塑件的方法，该模塑件可生物降解并由玉米芯粉制备；植物组分提取装置，该装置从植物中提取有用的组分如纤维素，特别地，该装置可简单地进行提取和分离有用的组分，而不须用试剂分解木质素的过程；以及乙酸纤维素的制造方法，乙酸纤维素用作可生物降解的塑料并由甘蔗渣、洋麻、芦苇或稻草而制备。
技术介绍
可生物降解的塑料像任何通常的塑料一样在使用时显示优异的功能，但在使用之后由自然环境中(例如，土壤中)的微生物快速地分解，并最终变成地球的有机组分、水和二氧化碳。并且它在关于目前废料等问题上正在引起人们的注意。已经公开了各种可生物降解的塑料产品。这样产品的例子包括聚乳酸，它是用乳酸杆菌使玉米、马铃薯等的淀粉发酵获得乳酸，再由乳酸脱水和聚合而生产的。这样的产品用于农业多层膜、堆肥袋等。然而，原材料的价格和产品的加工成本较高，并且考虑到未来的食品状况这些产品未必是合理的。可生物降解塑料的另一个例子是聚己内酯，尽管它在作为塑料的物理性能和可生物降解性方面是可以令人满意的，但聚己内酯也很昂贵使得难以用作农用材料等，并且其用途仅限于医疗材料等。此外，一种仅通过捏合玉米淀粉与聚乙烯而获得的塑料也被作为可生物降解的塑料来销售。然而，这种塑料从词语的真正意义上来说并不是可生物降解的塑料，这是由于尽管其衍生自天然物质的组分，如淀粉，是可以生物降解的，而聚乙烯并不发生任何变化(分解)，这已经是清楚的了。因此，尽管这种产品价格低，但它正被逐出市场。因此，迄今已知的可生物降解的塑料的普及是缓慢的，原因是其不令人满意的性能，或制造中所需的复杂工艺以及其昂贵的价格。然而，为了全球环境的保护，未来对可生物降解塑料产品的需求预期将不断地增加，因此，需要开发具有更高性能和更低成本的产品。在这些情况下，主要由植物中大量含有的纤维素，或其衍生物组成的可生物降解塑料的研究正在进行。然而，和其它可生物降解塑料的情况一样，该可生物降解塑料的高制造成本是一个问题。玉米芯粉，通过干燥和粉碎玉米芯获得，用作生长蘑菇的真菌床、豆类植物的磨料(an abrasive for pulse)、动物的筑巢材料等，但极少用作工业材料。产生的玉米芯的更大部分是作为废料丢弃了。焚化是废料处理的主要方法，因此，在废物处理中存在许多问题，包括环境的恶化。因此，进行玉米芯有效利用的研究。如上所述，将玉米芯当作废料而丢弃。然而，玉米芯的主要部分由纤维素(木素纤维素和半纤维素)组成。当玉米芯用作制造主要由纤维素或其衍生物组成的可生物降解塑料的原材料时，原材料的成本是零，这是由于几乎不需要任何劳动来收集原材料，并且迄今为止农业生产者为了废料处理而承受的费用也不用再担负了。因此认为，与其它可生物降解塑料相比，由玉米芯制备的可生物降解塑料是非常有价格竞争力的。然而，尽管具有所提及的特征，却没有开发由玉米芯制备的主要由纤维素或其衍生物组成的任何可生物降解的塑料。其可能的原因是由于难以从木素纤维素中分离木质素而使酯化等的成本很高，而玉米芯主要由木素纤维素组成。为制造主要由纤维素或其衍生物组成的可生物降解塑料，就必须从木素纤维素中分离木质素以获得纤维素(高质量的纸浆)，如在以下文章所述“由汽蒸处理以及喷爆和粉碎处理获得的木材组分的全面使用和经济效率(Overall Use and Economical Efficiency of Wood Component Obtained bySteaming Treatment and Blasting and Crushing Treatment)”(在线)，林业及森林产品研究所(Forestry and Forest Products Research Institute)，木材化学工程部(Wood Chemical Engineering Section)(2003年3月13日检索)，因特网<URLhttp//cs.ffpri.affrc.go.jp/fbd/kenmori/mori-26.html和http//cs.ffpri.affrc.go.jp/fdb/kenmori/mori-26.html>。然而，从木素纤维素中分离木质素要求许多步骤，即在石磨中研磨玉米芯，用碱煮沸并施加亚硫酸处理。除玉米芯以外，植物种子如向日葵籽、当作甘蔗垃圾的甘蔗渣、洋麻、芦苇和稻草也有望成为制造高质量纤维素的原材料。即，农业-工业废料，如稻草和在压榨甘蔗以从其中提取汁液之后获得的甘蔗渣，及少用作工业材料，并且大部分这样的废料都被丢弃了。焚烧是废料处理的主要方法，因此废料处理中存在许多问题，包括环境的恶化。因此，进行利用这样废料的研究。甘蔗渣、稻草等的主要部分由纤维素(木素纤维素和半纤维素)组成。因此，当它们用作制造主要由纤维素或其衍生物组成的可生物降解塑料的原材料时，如以上的情况，原材料的成本是零，这是由于几乎不需要任何劳动用于收集原材料，并且迄今为止农业生产者为废料处理而承受的费用也不用再担负。因此认为，与其它可生物降解的塑料相比，由甘蔗渣、稻草等制备的可生物降解塑料是非常有价格竞争力的。此外，生长在水边的大多数芦苇和一种纤维性植物洋麻，也由纤维素组成。因此，当它们用作制造主要由纤维素或其衍生物组成的可生物降解塑料的原材料时，可以提供具有高度价格竞争力的可生物降解塑料。然而，尽管具有上述特征，却没有开发出由上述甘蔗渣、洋麻、芦苇或稻草(以下它们总称为“甘蔗渣等”)制备的主要由纤维素或其衍生物组成的任何可生物降解的塑料。如以上的情况，其可能的原因是由于难以从木素纤维素中分离木质素而使酯化等的成本很高，而甘蔗渣等主要由木素纤维素组成。为由甘蔗渣等制造主要由纤维素或其衍生物组成的可生物降解的塑料，要求从木素纤维素中分离木质素以获得纤维素(高质量的纸浆)。然而，从木素纤维素中分离木质素需要许多步骤，即在石磨中研磨甘蔗渣等，用碱煮沸并施加亚硫酸处理。此外，如上所述，汽蒸法和采用溶剂的提取方法是从植物中提取如纤维素的有用组分的通常的方法。然而，如上所述，考虑到木质素分离的过程中需要许多步骤并需使用试剂如硫化钠，因而耗费大量的时间和劳动，使分离的成本很高，因此这些方法作为分离和纯化纤维素的提取方法是不适当的。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种制造纤维素模塑件的方法，该方法可采用简单和便宜的方式，通过使用迄今仍被丢弃的玉米芯粉作为原材料，获得可生物降解的纤维素模塑件。本专利技术的第二个目的是提供一种植物组分提取装置，该装置可采用简单、连续和快速的方式分离和提取植物组分，如作为可生物降解塑料的主要组分的纤维素，而并不使用试剂或许多步骤。本专利技术的第三个目的是提供一种用甘蔗渣、洋麻、芦苇或稻草作为原材料，在低成本下制造用于生产可生物降解塑料的乙酸纤维素的方法。本专利技术的第一方面是一种制造纤维素模塑件的方法，该方法包括在150～250℃的温度和20～29MPa的压力下汽蒸玉米芯粉；采用过滤设备过滤经汽蒸的玉米芯粉以获得固体；和模塑固体。本专利技术的第二方面是一种植物组分提取装置，包括原料加工设备，其中分别包括用于加入植物原料的原料供应部分，和用于在150～350℃的温度和5～30MPa的压力下对加入的植物原料进行加热和加压的原料加压部分；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造纤维素模塑件的方法，该方法包括：在１５０～２５０℃的温度和２０～２９ＭＰａ的压力下汽蒸玉米芯粉；采用过滤设备过滤汽蒸的玉米芯粉以获得固体；和模塑固体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松尾俊一，高村孝次，
申请(专利权)人：赛尔江株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]