專利名稱：玉米秸稈和/或小麥秸稈復(fù)合板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以玉米和/或小麥秸稈為原料的復(fù)合人造板及其制造方法。
背景技術(shù)：
包括刨花板與纖維板的木材人造板都是以木材為原料，盡管可以利用木材邊角料，提高木材的利用率，但是最終是以消耗木材來(lái)維持其生產(chǎn)。隨著世界性森林資源的短缺，木材人造板的生產(chǎn)勢(shì)必受到限制。然而室內(nèi)裝修與家具制造業(yè)等對(duì)人造板的需求正在逐年增加。小麥和玉米為我國(guó)北方主要的農(nóng)作物品種，每年產(chǎn)生大量的秸稈。以前這些秸稈是農(nóng)村的主要燃料，隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)村的能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大改變，農(nóng)民不再以農(nóng)作物秸稈為主要燃料，而是在小麥和玉米收獲后就地焚燒秸稈。這樣不僅造成嚴(yán)重的大氣污染，而且影響交通正常運(yùn)轉(zhuǎn)，現(xiàn)在都是采用強(qiáng)迫命令的方法禁止農(nóng)民焚燒秸稈。給秸稈找到合理的出路，不僅能提高秸稈利用率，還可以減輕空氣污染程度。因此用農(nóng)作物秸稈代替木材生產(chǎn)人造板非常必要。但是不同農(nóng)作物的秸稈具有各自不同的結(jié)構(gòu)與成分，玉米秸稈、小麥秸稈和稻草中木質(zhì)素的含量分別為18.3％、22.4％和9.5％，半纖維素的含量分別為24.6％、25.5％、和21.1％，纖維素的含量分別為37.7％、40.4％和36.7％。另外無(wú)機(jī)物含量也不盡相同，那么將它們制造成板材的工藝方法也不盡相同。
目前木材刨花板大多以脲醛樹脂為膠粘劑，雖然有些產(chǎn)品能達(dá)到A類環(huán)保型刨花板的要求，但其中仍含有甲醛等有害物質(zhì)，在室內(nèi)使用仍存在對(duì)居民人身健康的潛在威脅。農(nóng)作物秸稈制作人造板，如果繼續(xù)使用脲醛樹脂膠粘劑，產(chǎn)品仍然有甲醛釋放量高的可能。加之農(nóng)作物秸稈的結(jié)構(gòu)與成分和木材不同，發(fā)明人曾用脲醛樹脂膠粘劑制作玉米秸稈和/或小麥秸稈復(fù)合板進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果板材的性能指標(biāo)不理想，達(dá)不到GB/T4897-1992《刨花板》的性能指標(biāo)。故此用新型膠粘劑替代脲醛樹脂膠，生產(chǎn)零甲醛或低甲醛農(nóng)作物秸稈人造板亦非常必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用玉米秸稈和/或小麥秸稈代替木材生產(chǎn)的密度低、強(qiáng)度高、吸水膨脹率低且游離甲醛很低的復(fù)合板及其制造方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為所述復(fù)合板由下列質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組成玉米秸稈0～98％，小麥秸稈0～98％，異氰酸酯膠粘劑2～8％，所述異氰酸酯膠粘劑由聚亞甲基聚苯異氰酸酯與異氰酸酯水溶性劑按照1∶1～1∶2.5的比例配制而成。
所述的玉米秸稈和/或小麥秸稈復(fù)合板的制造方法，包括玉米秸稈和/或小麥秸稈原料處理工藝、混料施膠工藝、鋪裝和熱壓工藝以及后處理工藝；1、秸稈原料處理工藝玉米秸稈和小麥秸稈的結(jié)構(gòu)和成分有所區(qū)別，結(jié)構(gòu)上玉米秸稈中葉、穗、穰等廢棄物所占比重較大，成分上它們的木質(zhì)素的含量分別為18.3％和22.4％，半纖維素的含量分別為24.6％和25.5％，纖維素的含量分別為37.7％和40.4％。另外玉米秸稈中二氧化硅含量較高。故此二者采用的處理工藝有區(qū)別。其中玉米秸稈原料處理工藝是用鍘草機(jī)將玉米秸稈切斷成20-50毫米的碎段，經(jīng)過(guò)第一道篩除去泥土、碎葉等雜質(zhì)；秸稈碎段在干燥機(jī)中于80-120℃溫度下干燥，含水率控制在5～15％；用粉碎機(jī)破碎，過(guò)第二道篩除去過(guò)細(xì)的葉、穰粉末；過(guò)第三道篩將粗大秸稈料分離出來(lái)再破碎。小麥秸稈原料處理工藝是用鍘草機(jī)將小麥秸稈切斷成15-40毫米的碎段，除去泥土、碎葉雜質(zhì)；用粉碎機(jī)破碎，過(guò)第二道篩去除粉末；在干燥機(jī)中于100-120℃溫度下干燥，使含水率控制在6～14％；2、混料施膠工藝本發(fā)明所用的膠粘劑為聚亞甲基聚苯異氰酸酯與異氰酸酯水溶性劑以1∶1～1∶2.5的比例混合而成，使其具有適宜的粘度，以適應(yīng)噴膠工藝，因?yàn)檎扯冗^(guò)大時(shí)噴膠工藝無(wú)法進(jìn)行；粘度過(guò)小時(shí)，板材原料的含水率會(huì)升高。由于聚亞甲基聚苯異氰酸酯的環(huán)鏈結(jié)構(gòu)使其在高溫固化迅速，不存在產(chǎn)品冷卻時(shí)膠粘劑的水解反應(yīng)，產(chǎn)品在儲(chǔ)存時(shí)不發(fā)生變形，混合膠粘劑與秸稈的木質(zhì)素、纖維素的膠結(jié)強(qiáng)度大，使用配制的異氰酸酯膠粘劑制作的玉米秸稈和/或小麥秸稈復(fù)合板的強(qiáng)度、模量等指標(biāo)有明顯提高；使用異氰酸酯膠粘劑制作板材理論上甲醛釋放量為0mg/100g，但由于秸稈中含有一定的糖份，玉米秸稈、小麥秸稈復(fù)合板可檢測(cè)出低甲醛釋放量，故采用無(wú)甲醛的異氰酸酯混合膠粘劑可使復(fù)合板材甲醛釋放量顯著降低；使用聚亞甲基聚苯異氰酸酯與異氰酸酯水溶性劑混合膠粘劑，不必再使用防水劑、固化劑等助劑，從而簡(jiǎn)化了制造工藝，降低了生產(chǎn)成本。
本發(fā)明是將秸稈原料按一定比例混勻后，將配制好的異氰酸酯膠粘劑噴涂到秸稈料的表面，采用噴涂施膠工藝可使膠粘劑液滴更細(xì)小、表面積更大，膠液更均勻地覆蓋到秸稈原料的表面，在秸稈料表面形成膠粘劑膜，從而提高板材的結(jié)合強(qiáng)度，噴涂膠粘劑時(shí)所用壓力為0.35-0.60Mpa；而且，采用噴膠法與現(xiàn)用的淋膠法相比，膠粘劑的用量可以適當(dāng)降低。
3、鋪裝和熱壓成型采用分級(jí)式鋪裝機(jī)鋪裝成板坯，根據(jù)復(fù)合板的厚度為8mm～32mm鋪裝不同厚度板坯，鋪裝時(shí)噴涂脫模劑，單層壓機(jī)可直接熱壓成型，多層壓機(jī)需要預(yù)壓工序；熱壓采用的溫度為140℃～180℃，熱壓時(shí)間為15s/mm～35s/mm，熱壓壓力為2.0MPa～3.5Mpa；4、板材后處理后處理工藝為鋸切和砂光，鋸切是用鋸切機(jī)按照幅面尺寸1220mm×2440～4880mm鋸邊定尺；最后用砂光機(jī)砂光除去表面松散層，直到規(guī)定的板厚度。
本發(fā)明將玉米秸稈和/或小麥秸稈作為原料制造人造復(fù)合板，可使玉米秸稈、小麥秸稈得以循環(huán)利用；此板材制造采用適于玉米秸稈和小麥秸稈的混合膠粘劑，此膠粘劑以聚亞甲基聚苯異氰酸酯與異氰酸酯水溶性劑按一定比例混合而成，采用此種混合膠粘劑制造板材，高溫固化快、膠結(jié)強(qiáng)度大、甲醛釋放量低，用于室內(nèi)裝修、家具制造等場(chǎng)合可減低室內(nèi)污染程度；采用噴涂施膠法制造的復(fù)合板材粘結(jié)劑均勻，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度、表面結(jié)合強(qiáng)度高，靜曲強(qiáng)度和彈性模量較高。因此本發(fā)明所述的玉米秸稈和/或小麥秸稈復(fù)合板，可替代現(xiàn)有脲醛樹脂為粘結(jié)劑的木材刨花板，可減少森林砍伐，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1用鍘草機(jī)將玉米秸稈切斷成25毫米的碎段，經(jīng)過(guò)第一道篩除去泥土、碎葉等雜質(zhì)；秸稈碎段在干燥機(jī)中于100℃溫度下干燥，使含水率在7.8％；用粉碎機(jī)破碎，過(guò)第二道篩除去過(guò)細(xì)的葉、穰粉末；過(guò)第三道篩將粗大秸稈料分離出來(lái)再破碎；選取質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為96％的處理后的玉米秸稈原料，然后將質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為4％的由聚亞甲基聚苯異氰酸酯與異氰酸酯水溶性劑以11.5的比例配制成的異氰酸酯膠粘劑噴涂到秸稈原料的表面，在秸稈原料表面形成膠粘劑膜，制作厚度為8mm的玉米秸稈板。熱壓工藝為熱壓溫度為170℃，熱壓時(shí)間為180s，熱壓壓力為3.0MPa。板材的性能如表1所示。
表18毫米厚玉米秸稈板材的性能

*注標(biāo)準(zhǔn)為GB/T4897.1-2003、GB/T4897.3-2003和GB18580-2001實(shí)施例2用鍘草機(jī)將小麥秸稈切斷成20毫米的碎段，除去泥土、碎葉雜質(zhì)；用粉碎機(jī)破碎，過(guò)第二道篩去除粉末；在干燥機(jī)中于110℃溫度下干燥，使含水率在7％；選取質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為97％的處理后的小麥秸稈原料，然后將質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3％的由聚亞甲基聚苯異氰酸酯與異氰酸酯水溶性劑按照1∶2.0的比例配制成的異氰酸酯膠粘劑噴涂到秸稈原料的表面，在秸稈原料表面形成膠粘劑膜，制作12mm厚的小麥秸稈板。熱壓工藝為熱壓溫度為175℃，熱壓時(shí)間為300s，熱壓壓力為3.0MPa。板材的性能如表2所示。
表212毫米厚小麥秸稈板材的性能

*注標(biāo)準(zhǔn)為GB/T4897.1-2003、GB/T4897.3-2003和GB18580-2001實(shí)施例3取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50％的處理后的小麥秸稈原料，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為44％的玉米秸稈原料，然后將質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為6％的由聚亞甲基聚苯異氰酸酯與異氰酸酯水溶性劑按照1∶1.2的比例配制成的異氰酸酯膠粘劑噴涂到秸稈原料的表面，在秸稈原料表面形成膠粘劑膜，制作厚度為16mm的復(fù)合板。熱壓工藝為熱壓溫度為175℃，熱壓時(shí)間為300s，熱壓壓力為2.5MPa。板材的性能如表3所示。
表316毫米厚小麥玉米秸稈復(fù)合板材的性能

*注標(biāo)準(zhǔn)為GB/T4897.1-2003、GB/T4897.3-2003和GB18580-200權(quán)利要求
1.玉米秸稈和/或小麥秸稈復(fù)合板，其特征在于所述復(fù)合板由下列質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組成玉米秸稈0～98％，小麥秸稈0～98％，異氰酸酯膠粘劑2～8％，所述異氰酸酯膠粘劑由聚亞甲基聚苯異氰酸酯與異氰酸酯水溶性劑按照1∶1～1∶2.5的比例配制而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米秸稈和/或小麥秸稈復(fù)合板的制造方法，其特征在于它包括以下工藝步驟(1)玉米秸稈和/或小麥秸稈原料處理工藝其中玉米秸稈原料處理工藝是用鍘草機(jī)將玉米秸稈切斷成20-50毫米的碎段，經(jīng)過(guò)第一道篩除去泥土、碎葉等雜質(zhì)；秸稈碎段在干燥機(jī)中于80-120℃溫度下干燥，使含水率在5％～15％；用粉碎機(jī)破碎，過(guò)第二道篩除去過(guò)細(xì)的葉、穰粉末；過(guò)第三道篩將粗大秸稈料分離出來(lái)再破碎；小麥秸稈原料處理工藝是用鍘草機(jī)將小麥秸稈切斷成15-40毫米的碎段，除去泥土、碎葉雜質(zhì)；用粉碎機(jī)破碎，過(guò)第二道篩去除粉末；在干燥機(jī)中于100-120℃溫度下干燥，使含水率在6％～14％；(2)混料施膠工藝將秸稈原料按一定比例混勻后，將由聚亞甲基聚苯異氰酸酯與異氰酸酯水溶性劑按照1∶1～1∶2.5的比例配制而成的異氰酸酯膠粘劑噴涂到秸稈料的表面，在秸稈料表面形成膠粘劑膜，噴涂膠粘劑時(shí)所用壓力為0.35-0.60Mpa；(3)鋪裝和熱壓工藝采用分級(jí)式鋪裝機(jī)鋪裝成板坯，根據(jù)復(fù)合板的厚度為8mm～32mm鋪裝不同厚度板坯，鋪裝時(shí)噴涂脫模劑，單層壓機(jī)可直接熱壓成型，多層壓機(jī)需要預(yù)壓工序；熱壓采用的溫度為140℃～180℃，熱壓時(shí)間為15s/mm～35s/mm，熱壓壓力為2.0MPa～3.5Mpa；(4)后處理工藝，后處理工藝為鋸切和砂光，鋸切是用鋸切機(jī)按照幅面尺寸1220mm×2440～4880mm鋸邊定尺；最后用砂光機(jī)砂光除去表面松散層，直到規(guī)定的板厚度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種玉米秸稈和/或小麥秸稈復(fù)合板及其制造方法，該方法包括玉米秸稈和/或小麥秸稈原料處理工藝、混料施膠工藝、鋪裝、預(yù)壓和熱壓工藝、后處理工藝。本發(fā)明將玉米秸稈和小麥秸稈作為原料制造人造復(fù)合板，可使玉米、小麥秸稈得以循環(huán)利用；采用由聚亞甲基聚苯異氰酸酯與異氰酸酯水溶性劑按照1∶1～1∶2.5的比例配制成的異氰酸酯膠粘劑制造板材，高溫固化快、膠結(jié)強(qiáng)度大、甲醛釋放量低，用于室內(nèi)裝修、家具制造等場(chǎng)合可減低室內(nèi)污染程度。因此本發(fā)明玉米秸稈和/或小麥秸稈復(fù)合板，替代現(xiàn)有脲醛樹脂為粘結(jié)劑的木材刨花板，可減少森林砍伐，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
文檔編號(hào)B27N3/08GK101058207SQ20071006195
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月24日
發(fā)明者丁占來(lái), 任德亮, 齊海波, 籍鳳秋 申請(qǐng)人:石家莊鐵道學(xué)院