一種秸稈刨花板及其製備方法與流程
2023-07-27 08:56:16 1
本發明屬於刨花板製備技術領域，涉及一種秸稈刨花板及其製備方法。
背景技術：
我國是農業大國，每年產生的農作物秸稈量均在7億t左右，其中玉米、高粱、棉花等秸稈數量約2億t，麥秸和稻草約4億t，可供收集利用的總量在6億t以上。我國的秸稈利用率較低，大量的秸稈被焚燒，既汙染環境，又浪費了寶貴的可再生利用資源，如果利用稻秸和麥秸的總量的5％，便可製造約2000萬m3的人造板，可代替6000萬m3木材，相當於2003年我國刨花板、中密度纖板和細木工板產量的總和，如果能用秸稈代替木材生產刨花板，將既能滿足社會市場需要，保護森林和節約木材，同時還能為農民帶來不小的經濟收入，促進當地經濟的發展。
木質人造板行業經常使用的是成本低廉的脲醛樹脂膠和酚醛樹脂膠，採取噴膠的方式施加到刨花上。但是，由於麥草和稻草等秸稈表面覆蓋有蠟狀物質，還富含大量的矽物質，阻礙了膠黏劑的滲透和與纖維的膠合反應，使用常規的脲醛樹脂膠和酚醛樹脂膠在等同於木質刨花板的施膠量下無法粘接出合格秸稈刨花板(性能差，表現為密度為0.64～0.66g/cm3，抗彎強度為8.01～8.45MPa，彈性模量為1.58～1.69GPa，內結合強度為0.025～0.028MPa，2h吸水厚度膨脹率為34.42％～34.50％)，或者必須施加大量的膠黏劑才能達到標準要求，這樣就增大了製造成本。目前，製造秸稈刨花板使用的是價格昂貴的異氰酸酯(MDI)膠粘劑，製造出的秸稈刨花板成本遠高於木質刨花板；另外，MDI還存在粘金屬墊板和初黏度低不利於板坯運輸的缺點，阻礙了秸稈人造板的推廣，在國內始終沒有正常運轉的秸稈人造板廠。
CN 101693381 B公開了一種浸漬施膠秸稈刨花板的製備方法，包括以下步驟：將酚醛膠粘劑或膠-偶聯劑混合溶液均勻噴灑在秸稈碎料上至完全浸溼，然後在室溫下遮蓋放置2h，再置於烘箱內，在55～85℃下烘乾至含水率為10％～14％，然後鋪裝在模具裡形成板坯；二、將板坯的上、下表面各覆蓋一張鋼板，然後在1～3MPa的壓力下預壓10～20min；三、在預壓後板坯上下鋼板之間放置墊塊，然後置於熱壓機中，在170～175℃下加壓到1.5～3MPa，保持9～12min後卸壓，即得浸漬施膠秸稈刨花板。該刨花板的性能好，其密度為0.65～0.72g/cm3，抗彎強度為11.71～12.99MPa，彈性模量為2.08～2.31GPa，內結合強度為0.033～0.07MPa，2h吸水厚度膨脹率為26.72～30.14％。但是其抗彎強度和內結合強度仍相對較差，不能滿足實際應用的需求。
技術實現要素：
針對現有技術中存在的上述問題，本發明目的在於提供一種秸稈刨花板及其製備方法，本發明所述方法製備得到的刨花板具有優異的機械強度，其抗彎強度在20MPa以上，內結合強度在0.2～0.3MPa。
為達上述目的，本發明採用以下技術方案：
第一方面，本發明提供一種秸稈刨花板的製備方法，所述方法按以下步驟進行：
一、將酚醛膠粘劑或膠偶聯劑混合溶液均勻噴灑在秸稈碎料上至完全浸溼，然後在15～35℃條件下遮蓋放置2h，再置於烘箱內，在55～85℃下烘乾至含水率為10％～14％，然後鋪裝在模具裡形成板坯；
二、將板坯的上、下表面各覆蓋一張鋼板，然後在1～3MPa的壓力下預壓10～20min；
三、將預壓後板坯預30℃～40℃乾燥至含水率5％以下；
四、向乾燥後的板坯表面均勻覆蓋一層厚度為1mm～3mm的木質素磺酸鈉，在溼度為80％～100％、溫度為60℃～65℃的溼空氣中吸溼至含水率達到6％～8％；
五、在吸溼後板坯上下鋼板之間放置墊塊，然後置於熱壓機中，在185～190℃下加壓到5～7MPa，保持10min後卸壓，即得秸稈刨花板；
優選地，步驟一中酚醛膠粘劑為固含量45％～50％的酚醛膠用5倍的水稀釋後所得；步驟一中膠偶聯劑混合溶液為固含量45％～50％的酚醛膠用5倍的水稀釋，再加入佔秸稈碎料重量1％～9％的矽烷偶聯劑所得，矽烷偶聯劑為KH550。
本發明步驟三中，含水率在5％以下，含水率例如可為5％、4.5％、4％、3.5％、3％、2％、1％或0.5％等。
本發明步驟四中，覆蓋的一層木質素磺酸鈉的厚度為1mm～3mm，例如可為1mm、1.5mm、1.8mm、2.1mm、2.4mm、2.7mm或3mm等。
本發明步驟四中，溼空氣的溼度為80％～100％，例如可為80％、85％、90％、92％、95％、97％或100％等。
本發明步驟四中，溼空氣的溫度為60℃～65℃，例如可為60℃、61℃、62℃、63℃、64℃或65℃等。
本發明步驟四中，吸溼至含水率達到6％～8％，例如可為6％、6.5％、7％、7.5％、7.8％或8％等。
優選地，步驟一中秸稈碎料為10～30目的麥草碎料或稻草碎料，優選為破碎成20目的麥草碎料或稻草碎料。
優選地，步驟一中在60～80℃下烘乾至含水率為11％～13％，優選為12％。
優選地，步驟二中在2MPa的壓力下預壓15min。
優選地，步驟三中在35℃乾燥至含水率為3.5％。
優選地，步驟四中覆蓋的木質素磺酸鈉的厚度為2mm，吸溼至含水率達到8％。
優選地，步驟五中在190℃下加壓到5MPa，保持10min後卸壓。
第二方面，本發明提供如第一方面所述方法製備得到的秸稈刨花板。
本發明中秸稈經過浸漬處理後，獲得足夠的潤溼時間，其表面上的蠟質成分可被破壞，表面的潤溼性能得到改善，有利於膠釘和化學鍵的形成，秸稈碎料的全部表面都能與膠接觸，結合面積增加，提高膠合強度，而且，本發明中通過在合適採用合適溫度和溼度的溼空氣對覆蓋有木質素磺酸鈉的板坯進行處理、控制含水率在合適的條件並配合所方法中的其他工藝參數，可以進一步改善板坯的表面結合性和相容性，進一步提高結合強度，並能降低得到的產品的吸水膨脹率。
本發明中秸稈刨花板的性能好(抗彎強度在20MPa以上，內結合強度為0.2～0.3MPa，2h吸水厚度膨脹率在15％以下)。本發明中秸稈刨花板，有效的利用農作物秸稈為原料，且生產成本降低，適用於工業化生產。
具體實施方式
下面通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。
實施例1
本實施方式秸稈刨花板的製備方法按以下步驟進行：
一、將酚醛膠粘劑或膠偶聯劑混合溶液均勻噴灑在秸稈碎料上至完全浸溼，然後在室溫下遮蓋放置2h，再置於烘箱內，在55～85℃下烘乾至含水率為10％～14％，然後鋪裝在模具裡形成板坯；
二、將板坯的上、下表面各覆蓋一張鋼板，然後在1～3MPa的壓力下預壓10～20min；
三、將預壓後板坯於40℃乾燥至含水率5％；
四、向乾燥後的板坯表面均勻覆蓋一層厚度為1mm的木質素磺酸鈉，在溼度為80％、溫度為65℃的溼空氣中吸溼至含水率達到6％；
五、在吸溼後板坯上下鋼板之間放置墊塊，然後置於熱壓機中，在185℃下加壓到7MPa，保持10min後卸壓，即得秸稈刨花板。
其中步驟一中酚醛膠粘劑為固含量45％～50％的酚醛膠用5倍的水稀釋後所得；步驟一中膠偶聯劑混合溶液為固含量45％～50％的酚醛膠用5倍的水稀釋，再加入佔秸稈碎料重量1％～9％的矽烷偶聯劑所得，矽烷偶聯劑為KH550；步驟一中秸稈碎料為10～30目的麥草碎料或稻草碎料。
本實施方式中所得秸稈刨花板冷卻後鋸齊四邊。
本實施方式步驟一中將酚醛膠粘劑或膠偶聯劑混合溶液均勻噴灑在秸稈碎料上至完全浸溼，但不要有液體流出，避免浪費。
本實施方式步驟一中板坯要厚度均勻。
本實施方式步驟二中鋼板的面積大於預壓後板坯的面積。
本實施方式步驟三中卸壓需緩慢進行。
本實施方式步驟三中放置墊塊為了控制板材的厚度，達到保持板材厚度均勻的目的；放置墊塊2塊。
本實施例得到的刨花板的性能測試數據見表1。
實施例2
本實施方式秸稈刨花板的製備方法按以下步驟進行：
一、將酚醛膠粘劑或膠偶聯劑混合溶液均勻噴灑在秸稈碎料上至完全浸溼，然後在室溫下遮蓋放置2h，再置於烘箱內，在55～85℃下烘乾至含水率為10％～14％，然後鋪裝在模具裡形成板坯；
二、將板坯的上、下表面各覆蓋一張鋼板，然後在1～3MPa的壓力下預壓10～20min；
三、將預壓後板坯於30℃乾燥至含水率2％；
四、向乾燥後的板坯表面均勻覆蓋一層厚度為3mm的木質素磺酸鈉，在溼度為100％、溫度為60℃的溼空氣中吸溼至含水率達到8％；
五、在吸溼後板坯上下鋼板之間放置墊塊，然後置於熱壓機中，在190℃下加壓到5MPa，保持10min後卸壓，即得秸稈刨花板。
其中步驟一中酚醛膠粘劑為固含量45％～50％的酚醛膠用5倍的水稀釋後所得；步驟一中膠偶聯劑混合溶液為固含量45％～50％的酚醛膠用5倍的水稀釋，再加入佔秸稈碎料重量1％～9％的矽烷偶聯劑所得，矽烷偶聯劑為KH550；步驟一中秸稈碎料為10～30目的麥草碎料或稻草碎料。
本實施例得到的刨花板的性能測試數據見表1。
實施例3
本實施方式秸稈刨花板的製備方法按以下步驟進行：
一、將酚醛膠粘劑或膠偶聯劑混合溶液均勻噴灑在秸稈碎料上至完全浸溼，然後在室溫下遮蓋放置2h，再置於烘箱內，在55～85℃下烘乾至含水率為10％～14％，然後鋪裝在模具裡形成板坯；
二、將板坯的上、下表面各覆蓋一張鋼板，然後在1～3MPa的壓力下預壓10～20min；
三、將預壓後板坯於35℃乾燥至含水率3.5％；
四、向乾燥後的板坯表面均勻覆蓋一層厚度為2mm的木質素磺酸鈉，在溼度為100％、溫度為62℃的溼空氣中吸溼至含水率達到8％；
五、在吸溼後板坯上下鋼板之間放置墊塊，然後置於熱壓機中，在190℃下加壓到6MPa，保持10min後卸壓，即得秸稈刨花板。
其中步驟一中酚醛膠粘劑為固含量45％～50％的酚醛膠用5倍的水稀釋後所得；步驟一中膠偶聯劑混合溶液為固含量45％～50％的酚醛膠用5倍的水稀釋，再加入佔秸稈碎料重量1％～9％的矽烷偶聯劑所得，矽烷偶聯劑為KH550；步驟一中秸稈碎料為10～30目的麥草碎料或稻草碎料。
本實施例得到的刨花板的性能測試數據見表1。
實施例4
本實施方式秸稈刨花板的製備方法按以下步驟進行：
一、將酚醛膠粘劑或膠偶聯劑混合溶液均勻噴灑在秸稈碎料上至完全浸溼，然後在室溫下遮蓋放置2h，再置於烘箱內，在55～85℃下烘乾至含水率為10％～14％，然後鋪裝在模具裡形成板坯；
二、將板坯的上、下表面各覆蓋一張鋼板，然後在1～3MPa的壓力下預壓10～20min；
三、將預壓後板坯於38℃乾燥至含水率1％；
四、向乾燥後的板坯表面均勻覆蓋一層厚度為2.5mm的木質素磺酸鈉，在溼度為90％、溫度為63℃的溼空氣中吸溼至含水率達到7％；
五、在吸溼後板坯上下鋼板之間放置墊塊，然後置於熱壓機中，在188℃下加壓到6MPa，保持10min後卸壓，即得秸稈刨花板。
其中步驟一中酚醛膠粘劑為固含量45％～50％的酚醛膠用5倍的水稀釋後所得；步驟一中膠偶聯劑混合溶液為固含量45％～50％的酚醛膠用5倍的水稀釋，再加入佔秸稈碎料重量1％～9％的矽烷偶聯劑所得，矽烷偶聯劑為KH550；步驟一中秸稈碎料為10～30目的麥草碎料或稻草碎料。
本實施例得到的刨花板的性能測試數據見表1。
實施例5
本實施方式秸稈刨花板的製備方法按以下步驟進行：
一、將酚醛膠粘劑混合溶液均勻噴灑在秸稈碎料上至完全浸溼，然後在室溫下遮蓋放置2h，再置於烘箱內，在65℃下烘乾至含水率為12％，然後鋪裝在模具裡形成板坯；
二、將板坯的上、下表面各覆蓋一張鋼板，然後在2MPa的壓力下預壓10min；
三、將預壓後板坯於35℃乾燥至含水率4.5％；
四、向乾燥後的板坯表面均勻覆蓋一層厚度為1.5mm的木質素磺酸鈉，在溼度為85％、溫度為60℃的溼空氣中吸溼至含水率達到6.5％；
五、在預壓後板坯上下鋼板之間放置墊塊，然後置於熱壓機中，在190℃下加壓到5.5MPa，保持10min後卸壓，即得秸稈刨花板；
其中步驟一中酚醛膠粘劑為固含量45％的酚醛膠用5倍的水稀釋後所得；步驟一中秸稈碎料為20目的麥草碎料。
本實施例得到的刨花板的性能測試數據見表1。
對比例1
除不進行步驟三和步驟四外，其他製備方法和條件與實施例1相同。
本對比例得到的刨花板的性能測試數據見表1。
本發明實施例1-5和對比例1所得秸稈刨花板，與現有噴膠方式製造的秸稈刨花板相比較(相同施膠量)，經檢測結果如表1所示，本發明各個實施中所得秸稈刨花板的性能良好。
表1
申請人聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細方法，但本發明並不局限於上述詳細方法，即不意味著本發明必須依賴上述詳細方法才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護範圍和公開範圍之內。