用灘涂植物製造的刨花板及方法
2023-05-05 18:13:46 2
專利名稱：用灘涂植物製造的刨花板及方法
技術領域：
本發明涉及的是一種用灘涂植物為原料製造生產的刨花板及方法，屬於人造板製造領域。
背景技術：
目前，木材資源的匱乏，已成為制約我國木材加工發展的瓶頸，為了解決原材料供應問題，自20世紀90年代開始，以美國、加拿大和中國等人造板大國為代表，開始發展稻、麥秸杆人造板，但時至今日，上述產業仍然停留在小規模生產階段，主要阻礙在於稻麥秸杆使用的異氰酸酯(MDI)膠粘劑價格過於昂貴。
發明內容
本發明提出的是一種用灘涂植物製造的刨花板及方法，其目的是以原料為木質化程度低、纖維含量高、表層無蠟質的灘涂作物(狼尾草、海蓬子、香根草等)秸杆，使用價格低廉的UF膠粘劑製造刨花板，即可達到優良的物理力學性能，實現「以草代木」。本發明的技術解決方案:用灘涂植物製造刨花板的方法，包括如下步驟:
O原料的準備:收集灘涂植物，包括蓖麻杆、狼尾草、香根草；
2)原料性能:包括
a相對結晶度，請具體蓖麻杆的相對結晶度:莖杆66.68%，節64.49%，髓心63.08%，枝梢65.15% ;狼尾草相對結晶度:莖杆67.7%，節56.4%，髓心50.2%，枝梢55.7% ;香根草相對結晶度:莖杆62.7%，節69.1% ，髓心73.2%，枝梢60.0%
b化學成分，蓖麻杆化學成分質量百分比:灰分3.21，熱水抽出物11.4，苯醇抽提物
2.26，l%NaOH抽提物44.8，木質素含量15.48，纖維素含量70.46 ；
雜交狼尾草化學成分質量百分比:灰分2.26，冷水抽出物4.18，l%NaOH抽提物31.78，苯醇抽提物3.99，聚戊糖20.13，木素17.72，綜纖維素79.75 ；
香根草化學成分質量百分比:灰分12.56，冷水抽出物12.56，熱水抽出物15.63，l%NaOH抽提物40.92，苯醇抽提物4.35，聚戊糖20.22，木素19.34，綜纖維素71.92 ；c酸鹼性與緩衝容量的程度，
蓖麻杆不同部分PH:杆5.84，節子6.16，葉子5.29，芯部5.78，皮部5.35 ;緩衝容量:杆50.5，節子56.5，葉子51，芯部66，皮部104
狼尾草不同部分PH:杆4.67，節子4.85，葉子4.71，芯部5.03，皮部4.57 ;緩衝容量:杆55.0，節子59.7，葉子61.5，芯部，54.4，皮部13.6
香根草不同部分PH:杆4.76，節子4.71，葉子6.27，芯部4.36，皮部4.85 ;緩衝容量:杆1.59，節子1.70，葉子2.79，芯部1.92，皮部1.40 ；
d表面活性基團；利用傅立葉變換紅外光譜儀器測試灘涂植物不同部位和纖維的紅外光譜圖，用DSC觀察灘涂植物刨花、纖維的DSC曲線，探討灘涂植物不同部位及纖維的表面官能團差異以及基團變化情況；3)刨花的製備:先用切草機將灘涂植物切成20 40mm長的杆段；將灘涂植物杆段送入篩分工序，篩去雜質和塵土，然後投入粉碎機中粉碎，製成杆狀刨花，刨花的寬度、厚度為3 6mm,長度是厚度的4 5倍,折斷的火柴杆狀；
4)刨花乾燥:刨花乾燥至含水率3% 5%；
5)刨花分選:通過機械分選或氣流分選分選出合格刨花，並將灘涂植物粉塵去除；
6)單元貯存:將分選出的刨花儲存於鼓風乾燥箱中，以備用；
7)施膠:在拌膠機中施加膠粘劑和防水劑石蠟乳液，施加膠粘劑的固體物質與絕幹刨花的質量百分比10%，防水劑施加量為指固體防水劑佔絕幹刨花質量百分比為1%，所述的膠粘劑是脲醛樹脂膠黏劑UF:固體含量為52.5%,黏度19s，塗4 一杯，30°C，pH=7.8，石蠟乳液的重量濃度為30% ；
8)施膠後的刨花鋪裝:要求最終板材尺寸300mmX300mmX10mm，按照板坯壓縮量為1/2，進行鋪裝；鋪裝結構為三層結構板坯，三層結構中的表層和底層的厚度小於芯層的厚度；
9)板坯預壓:採用熱板預壓，上壓板溫度為75°C左右，下壓板溫度為80°C左右，壓力為1.0MPa，時間為2min左右；
10)熱壓:採用脲醛樹脂膠黏劑UF，其固體含量為52.5%,黏度19s，塗4 一杯，30°C，pH=7.8，施加膠粘劑的固體物質與絕幹刨花的質量百分比14%，石蠟乳液的質量濃度30%，添加量0.89Tl.0% (固體石蠟質量佔絕幹刨花質量的百分比，熱壓溫度160°C，熱壓時間50s/mm,目標密度 0.8g/cm3 ；
11)冷卻:在翻板冷卻裝置中進行冷卻，時間20 50min;裁邊:用裁邊機將毛邊板四個邊的疏鬆部分去除，堆垛48小時；砂光:用砂光機砂光去除表面預固化疏鬆層，提高表面質量等級；
12)分等、入庫，性能檢測。所述的刨花製備:原料的破碎，用雙鼓輪刨片機或破碎機將灘涂植物粗料進一步破碎成杆狀刨花或碎料，如果原料過幹，可以在破碎前適當噴施一些水調節原料含水率，以保證合格刨花製得率。其中原料的破碎工藝參數的設置、破碎設備的選取、破碎設備的刀具參數的選取都是根據所需刨花形態而定。所述的刨花乾燥工藝:採用與普通木質刨花生產中相同的乾燥機，將灘涂刨花乾燥至3% 5%，由於灘涂植物刨花與木質刨花相比，初含水率較低(小於20%)、厚度小，乾燥容易，因此可以選用乾燥能力較低的乾燥機。所述的鋪裝:一般採用具有三個鋪裝頭的機械式鋪裝機將拌過膠的灘涂刨花鋪成板坯，其中一個鋪裝頭鋪芯層，另兩個鋪裝頭鋪表層。根據板坯結構類型，通常表層使用含膠量略多的細刨花，保證成品板表面緻密和板面光潔平整，芯層則使用含膠量略少的粗刨花。一般芯層刨花佔刨花總量的2/1，上下表面的刨花各佔總量的1/8 1/4。所述的產品性能檢測包含:參照相關國家標準(GB / T 4897-2003)，按照在乾燥狀態下使用的家具及室內裝修用板要求檢測，包括:靜曲強度、彎曲彈性模量、內結合強度、表面結合強度、2h吸水厚度膨脹率、甲醛釋放量等。本發明的優點:採用灘涂植物為原材料，製造生產刨花板，既可高效綜合利用大量閒置的灘涂植物， 又可節省天然木材資源，同時可以取代市場上以異氰酸酯為膠黏劑的稻麥秸杆板，實現大規模的規模開發生產，為維護生態環境提供了一條可行性道路。用灘涂植物製造刨花板，可以採用價格低廉的脲醛樹脂膠，通過現有的刨花板設備即可完成所有的工序。如果不考慮灘涂植物杆的收集、儲存等問題，只考慮灘涂植物原料價格，其他情況都完全相同的情況下，灘涂植物刨花板的成本遠遠低於木質刨花板的成本，使灘涂植物刨花板大規模生產成為可行。通過用灘涂植物替代部分天然實木，減輕了國內市場對珍貴樹種天然木材的供求壓力，避免了亂砍亂伐現象，有利於促進天然林保護工程的實施，有利於促進我國林業和人造板行業的可持續發展。同時，本專利發明如果得到大規模推廣生產，可望大量減少從國外進口木材的數量，節省國家外匯開支。
附圖1是用灘涂植物製造的刨花板結構示意圖。
具體實施例方式
對照圖1，用灘涂植物製造的刨花板，其結構是三層結構，表層I和底層3的厚度小於芯層2的厚度；芯層的刨花佔刨花總量的2/1，表層、底層的刨花各佔總量的1/8 1/4 ；所述的刨花寬度、厚度為3 6mm，長度是厚度的4 5倍，形狀是折斷的火柴杆狀；刨花的含水率為3% 5% ;所述的刨花的固體物質與施加的膠粘劑的質量百分比為10%，絕幹刨花與防水劑石蠟乳液的質量百分比為1%，所述的膠粘劑是脲醛樹脂膠黏劑UF:其固體含量為52.5%,黏度19s，塗4 一杯，300C，pH=7.8，石蠟乳液的重量濃度為30%。實施例1
以蓖麻杆為原料製造刨花板，蓖麻杆:產於山東淄博，高度為4 5m，直徑為5 10cm，化學成分見表I。以脲醛樹脂膠為膠黏劑:脲醛樹脂膠粘劑(UF)，市購，粘度為50s (4號塗料杯)，El級，固含量為65%。固化劑:氯化銨(NH4Cl),分析純，添加量為脲醛樹脂膠固體含量的1%。採用與加工木材刨花相同的設備進行蓖麻杆刨花的製備，在實驗室採用手工鋪裝，板材的尺寸為300mm X 300mm X I Omm (長X寬X厚)。熱壓溫度150°C，熱壓時間30s/mm，施膠量12%，熱壓壓力315MPa，板材的性能均可滿足國家普通刨花板標準對室內裝飾和家具用材的要求。表I蓖麻杆與木質材料化學成分比較/%
權利要求
1.用灘涂植物製造刨花板的方法，其特徵是該方法包括如下步驟: 1)原料的準備:收集灘涂植物，包括蓖麻杆、狼尾草、香根草； 2)原料性能:包括 a相對結晶度； b化學成分； c酸鹼性與緩衝容量的程度； d表面活性基團； 3)刨花的製備:先用切草機將灘涂植物切成20 40mm長的杆段；將灘涂植物杆段送入篩分工序，篩去雜質和塵土，然後投入粉碎機中粉碎，製成杆狀刨花，刨花的寬度、厚度為3 6mm,長度是厚度的4 5倍,折斷的火柴杆狀； 4)刨花乾燥:刨花乾燥至含水率3% 5%； 5)刨花分選:通過機械分選或氣流分選分選出合格刨花，並將灘涂植物粉塵去除； 6)單元貯存:將分選出的刨花儲存於鼓風乾燥箱中，以備用； 7)施膠:在拌膠機中施加膠粘劑和防水劑石蠟乳液，施加膠粘劑的固體物質與絕幹刨花的質量百分比10%，防水劑施加量為指固體防水劑佔絕幹刨花質量百分比為1%，所述的膠粘劑是脲醛樹脂膠黏劑UF:固體含量為52.5%，黏度19s，塗4 一杯，30°C，pH=7.8，石蠟乳液的質量濃度為30% ； 8)施膠後的刨花鋪裝:要·求最終板材尺寸300mmX300mmX10mm，按照板坯壓縮量為1/2，進行鋪裝；鋪裝結構為三層結構板坯，三層結構中的表層和底層的厚度小於芯層的厚度； 9)板坯預壓:採用熱板預壓,上壓板溫度為75°C,下壓板溫度為80°C,壓力為1.0MPa,時間為2min ； 10)熱壓:採用脲醛樹脂膠黏劑UF，其固體含量為52.5%,黏度19s，塗4 一杯，30°C，pH=7.8，施加膠粘劑的固體物質與絕幹刨花的質量百分比14%，石蠟乳液的質量濃度是30%，添加量是0.8% 1.0% (固體石蠟質量佔絕幹刨花質量的百分比)，熱壓溫度160°C，熱壓時間50s/mm,目標密度0.8g/cm3 ； 11)冷卻:在翻板冷卻裝置中進行冷卻，時間20 50min;裁邊:用裁邊機將毛邊板四個邊的疏鬆部分去除，堆垛48小時；砂光:用砂光機砂光去除表面預固化疏鬆層，提高表面質量等級； 12)分等、入庫，性能檢測。
2.根據權利要求1所述的用灘涂植物製造刨花板的方法，其特徵是所述的a相對結晶度，蓖麻杆的相對結晶度:莖杆66.68%，節64.49%，髓心63.08%,枝梢65.15% ;狼尾草相對結晶度:莖杆67.7%，節56.4%，髓心50.2%，枝梢55.7% ;香根草相對結晶度:莖杆62.7%，節69.1%，髓心 73.2%，枝梢 60.0%。
3.根據權利要求1所述的用灘涂植物製造刨花板的方法，其特徵是所述的b化學成分，蓖麻杆化學成分質量百分比:灰分3.21，熱水抽出物11.4，苯醇抽提物2.26，l%NaOH抽提物44.8，木質素含量15.48，纖維素含量70.46 ;狼尾草化學成分質量百分比:灰分2.26，冷水抽出物4.18，l%NaOH抽提物31.78，苯醇抽提物3.99，聚戊糖20.13，木素17.72，綜纖維素79.75 ;香根草化學成分質量百分比:灰分12.56，冷水抽出物12.56，熱水抽出物15.63，l%NaOH抽提物40.92，苯醇抽提物4.35，聚戊糖20.22，木素19.34，綜纖維素71.92。
4.根據權利要求1所述的用灘涂植物製造刨花板的方法，其特徵是所述的c酸鹼性與緩衝容量的程度，蓖麻杆不同部分PH:杆5.84，節子6.16，葉子5.29，芯部5.78，皮部5.35 ；緩衝容量:杆50.5，節子56.5，葉子51，芯部66，皮部104 ;狼尾草不同部分PH:杆4.67，節子4.85，葉子4.71，芯部5.03，皮部4.57 ;緩衝容量:杆55.0,節子59.7，葉子61.5，芯部，54.4，皮部13.6 ;香根草不同部分PH:杆4.76，節子4.71，葉子6.27，芯部4.36，皮部4.85 ;緩衝容量:杆1.59，節子1.70，葉子2.79，芯部1.92，皮部1.40。
5.根據權利要求1所述的用灘涂植物製造刨花板的方法，其特徵是所述的d表面活性基團:利用傅立葉變換紅外光譜儀器測試灘涂植物不同部位和纖維的紅外光譜圖，用DSC觀察灘涂植物刨花、纖維的DSC曲線，探討灘涂植物不同部位及纖維的表面官能團差異以及基團變化情況。
6.根據權利要求1所述的用灘涂植物製造刨花板的方法，其特徵是所述的原料破碎，用雙鼓輪刨片機或破碎機將灘涂植物粗料進一步破碎成杆狀刨花或碎料，過幹原料在破碎前噴施一些水調節原料含水率小於20%,以保證合格刨花製得率。
7.根據權利要求1所述的用灘涂植物製造刨花板的方法，其特徵是所述的刨花乾燥工藝:採用與普通木質刨花生產中相同的乾燥機，將灘涂刨花乾燥至3% 5%。
8.根據權利要求1所述的用灘涂植物製造刨花板的方法，其特徵是所述的鋪裝:採用具有三個鋪裝頭的機械式鋪裝機將拌過膠的灘涂杆物刨花鋪成板坯，其中一個鋪裝頭鋪芯層，另兩個鋪裝頭鋪表層、底層，芯層刨花佔刨花總量的2/1，表層、底層的刨花各佔總量的1/8 1/4。
9.根據權利要求1所述的用灘涂植物製造刨花板的方法，其特徵是所述的產品性能檢測包含:參照相關國 家標準(GB / T 4897-2003)，按照在乾燥狀態下使用的家具及室內裝修用板要求檢測，包括:靜曲強度、彎曲彈性模量、內結合強度、表面結合強度、2h吸水厚度膨脹率、甲醛釋放量。
10.用灘涂植物製造的刨花板，其特徵是三層結構，表層和底層的厚度小於芯層的厚度；芯層的刨花佔刨花總量的2/1，表層、底層的刨花各佔總量的1/8 1/4 ;所述的刨花寬度、厚度為3 6mm，長度是厚度的4 5倍，形狀是折斷的火柴杆狀；刨花的含水率為3% 5% ;所述的刨花的固體物質與施加的膠粘劑的質量百分比為10%，絕幹刨花與防水劑石蠟乳液的質量百分比為1%，所述的膠粘劑是脲醛樹脂膠黏劑UF:其固體含量為52.5%，黏度19s，塗4 一杯，300C，pH=7.8，石蠟乳液的重量濃度為30%。
全文摘要
本發明是用灘涂植物製造的刨花板及方法，包括1)原料的準備、2)原料性能分析、3)刨花的製備、4)刨花乾燥、5)刨花分選、6)單元貯存、7)施膠、8)施膠後的刨花鋪裝、9)板坯預壓、10)熱壓、11)冷卻、12)分等、入庫，性能檢測。優點高效綜合利用大量閒置的灘涂植物，節省天然木材資源，取代市場上以異氰酸酯為膠黏劑的稻麥秸稈板，實現大規模的開發生產，採用價格低廉的脲醛樹脂膠，灘涂植物刨花板的成本低於木質刨花板的成本，通過用灘涂植物替代部分天然實木，減輕了國內市場對珍貴樹種天然木材的供求壓力，有利於促進天然林保護工程的實施，有利於促進我國林業和人造板行業的可持續發展。
文檔編號B27N3/02GK103240787SQ20131019430
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月23日 優先權日2013年5月23日
發明者周定國, 朱斌, 徐信武, 黃潤州, 李惠媛, 石晶, 黃思維, 龍海蓉, 陳淼, 朱雲鵬, 陳柏業 申請人:南京林業大學