專利名稱：一種實用玉米稈板材及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種實用玉米稈板材及其制備方法，詳細來說，涉及一種實用的玉米稈板材，該板材是使用半自動或多段式的自動熱壓裝置，在預定的模制條件下通過模制原材料而成。其中，在玉米稈和粘合劑或硅酸鹽的混合物原材料中含有一種固化劑。
背景技術：
本發(fā)明的實用玉米稈板材是一種具有優(yōu)異彎曲強度和良好密度的玉米稈復合板材料，并且由于其在壓力和擠壓下易于模制成型，因此能夠將該玉米稈復合板材料加工成各種形狀和木刻印版，小塊材料、復合板、結構材料和板巖的所需標準。由于玉米稈可作為無限的資源加以利用，且不會為了得到木制品和復合板對森林產生負面影響，特別是其重量輕、易于進行模制和切割加工，并且也可用作添加顏色的應用品，所以，實用玉米稈板材是環(huán)保的、可大規(guī)模生產的、同時也是經濟的。
玉米是一種在全世界廣泛分布的年生植物，大約有1.5-2.5米高。玉米的玉米穗可作為一種水果，其作為食用植物或動物食用植物被廣泛種植。
在收割玉米的玉米穗以后，就會產生玉米的副產品即玉米稈。在過去，玉米稈僅僅用作農場肥料，或者一部分用作家畜飼料，和一種食物添加材料。然而，最近有許多對用其生產例如酒精的各種替代能量源以及制備紙漿等各種領域的研究。
人們對玉米稈在建筑材料領域的應用也進行了研究，并對將玉米稈添加到內部裝飾材料或外部裝飾材料中進行了部分測試。
但是，如果玉米稈用作內部或外部材料的話，那么對主要的組成“玉米稈”來說，就會非常需要一種特定的粘合劑，否則，作為板材或內部/外部裝飾材料的最終產物將沒有實用價值，這是因為鑒于其基本性能，玉米稈的模制方法和模制條件是非常復雜的。因此，盡管玉米稈有無窮的再利用價值，但是應用卻很少，所以要努力研制一種用作建筑材料的玉米稈。

發(fā)明內容
技術問題為了解決上述問題，本發(fā)明的目的之一是提供一種實用板材，該板材能夠通過尋求一種粘合劑或硅酸鹽以及一種最適合玉米稈的固化劑，再將它們以特定混合比例加入到含有纖維素的玉米稈為主的組成中，從而研制出一種環(huán)保的玉米稈板材，因此，該實用板材能夠減少環(huán)境污染，并可將其用作新的建筑材料。
本發(fā)明的另一目的是提供一種實用玉米稈板材的制備方法。由于粘合劑和固化劑與玉米稈進行混合，并在適合的條件下進行模制，所以該方法中的實用玉米稈板材具有易模制性能和優(yōu)良的機械性能。
最佳方式下文將對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式作詳細說明。
本發(fā)明提供一種實用玉米稈板材，該板材是使用半自動或多段式的自動熱壓設備，在預定的模制條件下通過模制原材料而成。其中，在玉米稈和粘合劑或硅酸鹽的混合物原材料中含有一種固化劑。
也就是說，在基于6-10重量份的玉米稈和0.2-2重量份的粘合劑或硅酸鹽的混合物總重量下，本發(fā)明的實用玉米板材含有1-10重量份的固化劑。其中，該實用玉米板材是在半自動或多段式的自動熱壓設備中經模制原材料而成，其模制溫度為120-210℃，模制壓力為10-30000kgf/cm2，模制時間為0.5-20分鐘。
其中，如果玉米稈的含量少于6重量份，那么玉米稈的添加效果較差，而且難以具有理想的機械性能。而如果玉米稈含量超過10重量份，那么由于其具有非常高的含量，所以難以把它模制成產品。
本發(fā)明的實用板材通過選擇了一種屬于年生植物，并且是無限資源的玉米稈為材料，其優(yōu)勢在于具有非常高的經濟價值，這是因為該實用板材的制備方法與制備MDF(中等密度纖維板)等的方法相同，只不過是粉碎的玉米稈或機械紙漿化的纖維性玉米材料，代替了木屑和木頭碎料等常規(guī)材料來用作組成材料。
特別地，因為玉米稈由纖維素，例如木質纖維素所組成，所以玉米稈的化學結構是親水性的。因此，在此可以使用各種粘合劑對它們進行粘合，其中，粘合劑可以選自以下一組，包括三聚氰胺甲醛膠，尿素甲醛膠，苯酚甲醛膠，尿素混合型甲醛膠，苯酚尿素混合型甲醛膠，尿素三聚氰胺甲醛膠，聚丙烯酸月桂酯，聚-2-乙基己基丙烯酸酯，乙烯丙烯酸樹脂，乙烯乙酸樹脂，膠，EVA(乙烯乙酸乙烯共聚物)樹脂等等，每種都易與有機芳香族化合物和纖維素的-OH基相結合。
在此使用的固化劑可以包括氫氧化氨、氯化氨、氯化鎂、氯化鋁、磷酸氨等。
本發(fā)明中，如果從玉米稈中特意地除去木質素，那么其產品將具有優(yōu)良的機械性能，比如當采用常規(guī)的MDF(中等密度纖維板)生產過程，在180℃左右蒸汽熱處理原材料，然后借助機械紙漿化工藝加工模制即可獲得高強度。
為了在一特定場合下具有耐燃性，阻燃性和吸收電磁波的性能，一種混合板的制備方法包括在基于6-10重量份的玉米稈中添加2-10重量份的一種含磷酸阻燃劑，例如磷酸三乙酯等；或一種含鹵化物阻燃劑，例如溴三丙烯基磷酸脂等；或一種含硫阻燃劑，例如氨基磺酸等；或一種無機阻燃劑，例如硼酸氨、磷酸、硅酸鈉、碳酸鈣、氧化鈦等；或一種屏蔽電磁波的組成，例如堿金屬鹽、堿土金屬鹽、石墨、活性碳、碳纖維等等。而且，由粘合樹脂構成的玉米稈板材或玉米稈復合板也可以通過將硬脂酸和聚烯烴，例如PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)等，相熔融并彼此共聚加以制備。
根據本發(fā)明，原材料以各種形狀進行使用，或者也可用作具有所需標準的木材替代品，或者以桌子、椅子、柜子、家具、復合板、薄板、原木材、建筑材料、園藝材料、道路設施、農業(yè)和漁業(yè)設備以及石板材的形狀加以利用，并且該原材料會隨隔音材料而發(fā)生改變。
而且，根據所需的性能，在適當的加工條件下，如切割、研磨、混合、加熱和冷卻等，該合成物可以被賦予各種物理性能。特別是模制產品具有一定的木質感，而且根本沒有脆性，因此，在加工場所可以方便地進行手工鋸、木材機械加工、刨削、釘接、螺釘釘接、沖壓、類似木板的裝配以及操作等。
特別地，本發(fā)明的實用板材是一種玉米稈復合板材料，其彎曲強度為300-750kgf/cm2，密度為0.5-0.8g/cm3。其中，該實用板材具有建筑材料的一些性能，例如耐寒性、隔音性能、硬度、阻燃性、吸收電磁波性能等。
本發(fā)明最佳實施方式下文將參照優(yōu)選實施例詳細闡述本發(fā)明。
實施例17Kg粉碎成合適大小的玉米稈與1kg的尿素樹脂相混合，然后再加入80g的氯化氨固化劑以制備原材料。獲得的原材料在150℃的溫度和10kgf/cm2的壓力下模制10分鐘即可制得玉米稈板材?？梢缘弥?，該制備的玉米稈板材的彎曲強度為300kgf/cm2，密度為0.6g/cm3。
實施例27.5Kg粉碎成合適大小的玉米稈與1.5kg的三聚氰胺樹脂相混合，然后再加入135g的氯化氨固化劑以制備原材料。獲得的原材料在160℃的溫度和50kgf/cm2的壓力下模制6分鐘制得玉米稈板材?？梢缘弥?，該制備的玉米稈板材的彎曲強度為320kgf/cm2，密度為0.65g/cm3。
實施例38Kg粉碎成合適大小的玉米稈與1.0kg的苯酚樹脂相混合，然后再加入180g的氯化鎂固化劑以制備原材料。獲得的原材料在180℃的溫度和100kgf/cm2的壓力下模制4分鐘制得玉米稈板材。可以得知，該制備的玉米稈板材的彎曲強度為340kgf/cm2，密度為0.7g/cm3。
實施例49Kg粉碎成合適大小的玉米稈與1.5kg的由尿素樹脂和苯酚樹脂組成的樹脂材料相混合，然后再加入262.5g的氯化氨固化劑以制備原材料。獲得的原材料在200℃的溫度和11噸/cm2的壓力下模制2分鐘制得玉米稈板材?？梢缘弥撝苽涞挠衩锥挵宀牡膹澢鷱姸葹?70kgf/cm2，密度為0.75g/cm3。
實施例510Kg粉碎成合適大小的玉米稈與2kg的尿素樹脂相混合，然后再加入360g的氯化氨固化劑以制備原材料。獲得的原材料在210℃的溫度和12噸/cm2的壓力下模制2分鐘制得玉米稈板材?？梢缘弥撝苽涞挠衩锥挵宀牡膹澢鷱姸葹?00kgf/cm2，密度為0.8g/cm3。
實施例610Kg碎成合適大小的玉米稈與2kg的由尿素樹脂和三聚氰胺樹脂組成的樹脂材料相混合，然后再加入360g的氯化氨固化劑以制備原材料。獲得的原材料在210℃的溫度和30噸/cm2的壓力下模制1分鐘制得玉米稈板材?？梢缘弥?，該制備的玉米稈板材的彎曲強度為400kgf/cm2，密度為0.8g/cm3。
實施例7使用實施例6中制備的原材料，但是實用玉米稈板材的制備卻采用常規(guī)的MDF生產方法進行原材料的制備和模制。該MDF生產方法由以下過程組成粉碎玉米稈、熟化、機械紙漿化、添加樹脂、流態(tài)化干燥、料斗存儲、空氣過濾、無光模制成型、熱壓機沖壓、冷卻、切割等。這時，可以得知，所制備的玉米稈板材的彎曲強度為390kgf/cm2，密度為0.78g/cm3。
實施例8基于100wt.％的玉米稈，將15wt.％的硅酸鈉(Na2SiO3·10H2O)代替樹脂粘合劑與4wt.％的碳材料相混合并加入到實施例6制備的材料中，然后在130℃的模制溫度和1-30噸/cm2的模制壓力下模制2-7分鐘。再測量制得的玉米稈板材的機械性能，例如密度、濕量、導熱率、強度、絕熱性、浮塵吸收性能等等。結果可以看出，該制備的玉米稈板材具有比木材板或中等密度纖維板更好的強度和絕熱性能、以及作為建筑材料非常優(yōu)良的物理性能。
實施例9作為添加劑，在實施方式6的制備材料中也可以添加3wt.％的一種含磷酸阻燃劑(磷酸三乙酯)；或一種含鹵化物阻燃劑(溴三烯丙基磷酸脂)；或一種含硫阻燃劑(氨基磺酸)；或一種無機阻燃劑(硼酸氨)或一種屏蔽電磁波的組成(堿金屬鹽)，與8wt.％的玉米稈相混合并在140℃的模制溫度和1-30噸/cm2的模制壓力下模制2-7分鐘來制備一種可用于特定目的的板材。
本發(fā)明中，預定的樹脂粘合劑和固化劑可以與粉碎的玉米稈結合使用來制備原材料，然后制成的原材料在120-210℃的溫度和10-30,000kgf/cm2的模制壓力下模制0.5-20分鐘來制備各種玉米稈板材，正如實施方式中所闡述的，制備的玉米稈板材的彎曲強度為300-750kgf/cm2，密度為0.4-0.85g/cm3因此，本發(fā)明的玉米稈板材可用作木材、中密度纖維板(MDF)，粒度板和層板膠合木(GLT)等的替代品。
同時，雖然本發(fā)明中的粘合劑含量是有限制的，但是必要的話，可以隨著樹脂含量的增加來提高原材料的密度。
在本發(fā)明的實用板材及其制備方法中，產品發(fā)展引起的相關化學設備的設計、發(fā)明者所保有的生產技術的實踐經驗以及所制備的一種具有價格競爭優(yōu)勢和需求優(yōu)勢的新環(huán)保材料都是非常環(huán)保的。由于玉米稈在應用中可以自由地制成木材、合成塑料、結構材料等的各種常規(guī)形狀，因此，研發(fā)一種使用本發(fā)明的玉米稈實用材料的方法屬于一種新的可替代生產技術。由于環(huán)境保護和資原再利用的需要，并且可代替對環(huán)境有害的材料，例如MDF和塑料板等，以及其可被半永久地再循環(huán)利用，因此，本發(fā)明的玉米稈在國家的基礎設施工業(yè)中的競爭力有所增強，且具有優(yōu)勢。
尤其是本發(fā)明的方法可以廣泛地擴展到全世界，因為它優(yōu)勢在于其組成具有與紙漿相同的纖維素結構；且具有防止生物破壞和環(huán)境污染的絕對優(yōu)勢，以及其另一優(yōu)勢是天然森林可因為本發(fā)明而免除為了使用木材的砍伐，從而得到保護。
工業(yè)實用性如上所述，本發(fā)明的實用玉米稈板材及其制備方法對采用半自動或多段式自動熱壓裝置，在預定的模制條件下對原材料進行模制來獲得復合板材料是有用的。其中，原材料在玉米稈和粘合劑或硅酸鹽的混合物中含有一種固化劑。其中，該實用玉米稈板材具有優(yōu)異的彎曲強度和優(yōu)良的密度，并且由于其在壓力和擠壓下易于模制成型，因此能夠將該玉米稈復合板材料加工成各種形狀和木刻印版，小塊材料、復合板、結構材料和板巖的理想標準。由于玉米稈可用作無限的資源，不會為了得到木材和復合板而對森林產生負面影響，特別是其重量輕、易于進行模制和切割加工，而且可用作添加顏色的應用品，所以，實用的玉米稈板是環(huán)保的、可大規(guī)模生產的、同時也是經濟的。
盡管本發(fā)明顯示和表述了一些實施例，但是本領域技術人員很容易理解，對實施例所作的各種修改和變化都不脫離本發(fā)明的原理和精神、以及權利要求和其相應所定義的本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種實用玉米稈板材，在100重量份的混合物中含有1-10重量份的固化劑，所述混合物為6-10重量份的玉米稈和0.2-2重量份的粘合劑或硅酸鹽。
2.根據權利要求1所述的實用玉米稈板材，其特征在于，所述粘合劑至少一種是選自以下組中的粘合劑，該組粘合劑包括三聚氰胺甲醛膠，尿素甲醛膠，苯酚甲醛膠，尿素混合型甲醛膠，苯酚尿素混合型甲醛膠，尿素三聚氰胺甲醛膠，聚丙烯酸月桂酯，聚-2-乙基己基丙烯酸酯，乙烯丙烯酸樹脂，乙烯乙酸樹脂，膠，EVA樹脂。
3.根據權利要求1所述的實用玉米稈板材，其特征在于，所述固化劑至少一種是選自以下組，該組包括氫氧化氨、氯化氨、氯化鎂、氯化鋁、磷酸氨。
4.一種如權利要求1所述的實用玉米稈板材的制備方法，其特征包括以下步驟將粉碎的玉米稈和粘合劑或硅酸鹽相混合；在所得的混合物中添加固化劑以制備原材料；和在半自動或多段式的自動熱壓裝置中對原材料進行模制，其中模制溫度為120-210℃，模制壓力為10-30,000kgf/cm2，模制時間為0.5-20分鐘。
5.一種如權利要求1所述的實用玉米稈板材的制備方法，包括以下步驟將玉米稈粉碎并與粘合劑或硅酸鹽相混合；和在所得的混合物中添加固化劑以制備原材料；其特征在于，實用玉米稈板材的制備采用常規(guī)的MDF生產方法，該MDF方法由以下過程組成碾碎玉米稈、熟化、機械紙漿化、添加樹脂、流態(tài)化干燥、料斗存儲、空氣過濾、無光模制成型、熱壓機沖壓、冷卻、切割等。
6.一種實用玉米稈板材，在基于6-10重量份的玉米稈中含有2-10重量份的一種含磷酸阻燃劑，例如磷酸三乙酯等；或一種含鹵化物阻燃劑，例如溴三烯丙基磷酸脂等；或一種含硫阻燃劑，例如氨基磺酸等；或一種無機阻燃劑，例如硼酸氨、磷酸、硅酸鈉、碳酸鈣、氧化鈦等；或一種屏蔽電磁波的組成物，例如堿金屬鹽、堿土金屬鹽、石墨、活性碳、碳纖維等等。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實用玉米稈板材及其制備方法。本發(fā)明的實用玉米稈板材在混合物總重量中含有1－10重量份的固化劑，其中混合物是6－10重量份的玉米稈和0.2－2重量份的粘合劑或硅酸鹽。該實用玉米稈板材使用半自動或多段式的自動熱壓設備，經模制原材料而成，模制溫度為120－210℃，模制壓力為10－30,000kgf/cm
文檔編號B27N3/08GK1942295SQ200680000027
公開日2007年4月4日 申請日期2006年3月23日 優(yōu)先權日2005年12月13日
發(fā)明者柳海日 申請人:柳海日, 洪赫