用回收废弃含植物纤维的原料制备3d打印材料的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及3D打印材料的制备方法，特别是用回收废弃含植物纤维的原料制备3D打印材料的方法。
【背景技术】
[0002]与传统的制浆造纸相比，利用废纸制浆，可以节约大量林木资源，保护生态，减轻污染，减少投资，降低能耗。因此，废纸已成为当今造纸工业重要的原料来源，而且所占比例越来越大。我们对废报纸、混合办公废纸、含有高光泽聚合物油墨的纸、激光打印和静电复印纸、旧纸箱、含有高光泽聚合物油墨的纸板等几类纸进行分类回收，用于制浆。
[0003]脱墨是废纸制浆中一个重要的环节。目前，废纸脱墨主要有洗涤法、浮选法、蒸汽爆破法、超声波法、溶剂脱墨法(吸附脱墨法)、生物酶解法以及两种或两种以上技术的协同作用能取得单一方法无法达到的效果的协同处理法。最常见的脱墨方法还是为获更佳的脱墨效果将浮选法和洗涤法结合使用的脱墨方法，既克服了洗涤法用水量大、纤维流失大、纸浆得率低(~ 75% )的缺点，又克服了浮选法纸浆白度较低、灰分含量高、设备也比洗涤法复杂、昂贵、动力消耗较大的缺点。但该工艺复杂耗时，使用了化学试剂，纤维损失大，纸浆得率低，纸品易返黄，废水污染严重等缺点。而生物酶解法具有取而代之的趋势，因为它克服了洗涤法和浮选法相结合使用的缺点。用于脱墨研宄的酶有脂肪酶、果胶酶、淀粉酶、半纤维素酶、纤维素酶和木素降解酶等，其中大多数使用纤维素酶和半纤维素酶。但是，由于废纸来源的广泛性和复杂性，单靠一种酶进行脱墨研宄并不能取得很好的效果，如今较先进的方法是将几种酶联合起来共同作用于单一或混合废纸，其效果要明显优于单一酶制剂。故在对废纸进行脱墨时，应对回收的废纸进行分类，针对不同种类的废弃植物纤维所用脱墨酶的用量有所差别。
[0004]3D打印技术在专业领域有另一个名称“快速成形技术”。其诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种全新制造技术。它集分层制造技术、机械工程、数控技术、CAD、激光技术、逆向工程技术、材料科学于一体，可以直接、快速、自动、精确地将设计电子模型转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种低成本而高效的实现手段。快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。根据美国材料与试验协会(ASTM) 2009年成立的添加制造技术子委员会F42公布的定义，“添加制造”技术是“一种与传统的材料去除加工方法相反的，基于三维数字模型的，通常采用逐层制造方式将材料结合起来的工艺，同义词包括添加成型、添加工艺、添加技术、添加分层制造、分层制造，以及无模成型”。2012年4月，英国《经济学人》刊文认为，3D打印技术将与其他数字化生产模式一起，推动第三次工业革命的实现。传统制造技术是“减材制造技术”，3D打印则是“增材制造技术”，它具有制造成本低、生产周期短等明显优势。3D打印制造技术可能从根本上改变全球供应链，彻底影响全球制造业的生产方式，并对当前我国产业发展和结构转型造成深刻影响。
[0005]回收废弃的含植物纤维的原料制备3D打印材料的方法的相关报道。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种用回收废弃含植物纤维的原料制备3D打印材料的方法，为3D打印材料提供一种新的原料，而且可以减少环境污染，变废为宝，提高经济效益和社会效益。
[0007]本发明以如下技术方案解决上述技术问题:
[0008]本发明用回收废弃含植物纤维的原料制备3D打印材料的方法，该方法用混合生物酶脱墨剂对废弃含植物纤维的原料进行碎浆、脱墨、漂白处理，再将制得的浆进行加填改性处理后，挤出制粉，即可直接用于3D打印的应用，所述混合生物酶脱墨剂由木聚糖酶、纤维素酶、漆酶以及聚乙二醇多聚体直接混合组成，对混合废纸类的原料，每Ig绝对干废纸，配用的木聚糖酶、纤维素酶、漆酶生物酶的用量依次分别为20IU、10IU、10IU ;对混合废纸板类的原料，每Ig绝对干废纸板，配用的木聚糖酶、纤维素酶、漆酶生物酶的用量依次分别为20IU、10IU、20IU ?’每Ig含植物纤维的原料需配置的聚乙二醇在混合生物酶脱墨剂中含量为1.5%?3%，并控制混合生物酶脱墨剂的pH在6。
[0009]所述木聚糖酶选用内切β -1, 4-D木聚糖酶；纤维素酶选用酸性纤维素酶；漆酶选用从生物化工市场购买而来的由白腐菌Flammulina velutipes通过培养合成；聚乙二醇选用聚乙二醇-4000 (PEG-4000)。
[0010]本发明方法的具体操作步骤如下:
[0011](I)将废弃含植物纤维原料除尘后分为混合废纸类和混合废纸板类两大类，并分别进行下述处理:先在高浓水力碎浆机锅体中加入适量50?55°C热水，接着加入混合生物酶脱墨剂、废纸并开机碎浆15?30分钟，在碎浆过程中，每次碎解时间为15?30s，停机20s再次启动，整个碎浆过程完成后再停机保温15?20分钟，再进行分离污泥、分离油墨，得到经碎浆、脱墨处理的浆料；
[0012](2)将上述浆料进行浮选、洗涤，洗涤干净后，选用外流的高浓离心除砂器对浆料进行净化，用高频振框式平筛进行高浓筛选，将筛选后的浆料用臭氧(O3)再次进行漂白至漂白浆颜色标准；
[0013](3)向漂白浆中添加相对纸浆绝干质量的30%的CaCO3填料，添加相对纸浆绝干质量的10%的玉米阳离子淀粉，添加相对纸浆绝干质量的30%的石蜡，混合均匀，然后用螺旋压榨浓缩机对浆料进行浓缩，浓缩至出浆浓度为30%?40% ;
[0014](4)将浓缩后的浆料置于双螺杆挤出机中挤压造粒，机头温度110_130°C，螺杆转速90-120r/min，冷却干燥成较坚硬的固体后，用粉碎机在室温下粉碎成粉末，粉碎时间0.5-lh，粉碎至细度达到60-100目；
[0015](5)将制得的粉末置于3D打印机的原料槽中用于3D打印制得成品。
[0016]所述步骤(I)中，停机保温后泥土沉淀，纸浆仍然漂浮，利用排污装置去除纸浆池中的泥土杂质；去除泥土杂质后，浆料静置I小时，使油性物质浮于纸浆池表面，利用抽取装置吸排油墨。
[0017]所述步骤(I)中，最佳碎浆时间为30分钟，停机保温时间15分钟。
[0018]所述步骤(I)中，热水的加入量为高浓水力碎浆机公称容积的70?80%。
[0019]所述步骤(3)中，需3D打印的成型件为单一颜色制品时，在浆料浓缩前加入染料。
[0020]所述步骤(4)中，粉碎最佳细度为80目。
[0021]所述步骤(I)中，在碎浆过程中每次碎解时间最佳为20s。
[0022]本发明方法通过采用一种新配方的混合酶，对废纸和纸板分别进行碎浆、脱墨处理以及漂白、除泥土等杂质处理，然后加入CaCO3填料、玉米阳离子淀粉、石蜡，将浓缩后的浆挤出冷却干燥后，制成粉末用于3D打印；同时，如果3D打印的成型件为单一颜色制品，可在浆料浓缩前加入染料，避免制件后再进行染色，节约时间，提高效率，有利于节约能源，保护环境，大大降低了 3D打印材料的成本，促进3D打印更广泛的应用。
【附图说明】
[0023]图1是本发明方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明书之后，本领域技术人员对本