專利名稱：厭氧發(fā)酵處理后的秸稈刨花制板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于人造板技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種利用厭氧發(fā)酵處理后的秸稈 刨花制板的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)的木質(zhì)資源極度匱乏，而草質(zhì)資源極為豐富，因此，在我國(guó)的紙漿造紙和人造 板領(lǐng)域，草類等非木材原料所占比重十分突出。目前，在人造板制造領(lǐng)域，稻草、麥秸、柳枝 稷、荻草、雜交狼尾草等草類非木材原料的利用均有報(bào)道，實(shí)驗(yàn)研究及工程應(yīng)用均證明了草 質(zhì)刨花板的可行性。與木質(zhì)刨花板制造不同，由于草本類原料的表面存在疏水性保護(hù)層 (主要為蠟狀物質(zhì)、二氧化硅和脂肪)，如果采用普通廉價(jià)的膠粘劑(如脲醛樹(shù)脂、酚醛樹(shù) 脂、三聚氰胺脲醛樹(shù)脂)進(jìn)行粘結(jié)時(shí)，疏水性保護(hù)層會(huì)降低膠粘劑和草本類原料的膠合性 能。因此，需要采用價(jià)格昂貴的異氰酸酯(如聚二苯甲烷二異氰酸酯)作為膠粘劑才能生 產(chǎn)出合格產(chǎn)品。通常，聚二苯甲烷二異氰酸酯的價(jià)格比脲醛樹(shù)脂膠的價(jià)格高7 10倍，顯 然，生產(chǎn)出的產(chǎn)品不具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。另一方面，與木質(zhì)原料不同，草本類原料的木質(zhì)素和纖 維素含量較低，粗蛋白、粗脂肪、浸出物(可溶性糖等)含量較高，而這三類物質(zhì)在熱壓過(guò)程 中容易發(fā)生降解，以上均會(huì)降低刨花板的物理力學(xué)性能。以稻草為例，克拉森木質(zhì)素、纖維 素、冷水浸出物、熱水浸出物分別為8. 93%,38. 04%、14. 86%、19. 74% ；而楊木的上述組分 分別為 17. 10%,43. 24%U. 38%,2. 46%。為了采用廉價(jià)的脲醛樹(shù)脂等膠粘劑生產(chǎn)出合格的刨花板，目前有研究報(bào)道，通過(guò) 對(duì)草本類原料進(jìn)行化學(xué)和酶預(yù)處理以提高原料的親水性以及原料與膠粘劑的結(jié)合能力。例 如，通過(guò)氧化劑(H2O2)或堿(NaOH)部分去除秸稈表面的蠟狀物質(zhì)和無(wú)機(jī)成分。然而，化學(xué) 處理不僅增加刨花板的生產(chǎn)成本，還會(huì)造成環(huán)境污染。酶預(yù)處理主要是利用纖維素酶、木聚 糖酶和脂肪酶等對(duì)草本類原料進(jìn)行預(yù)處理。酶預(yù)處理雖然能夠提高脲醛樹(shù)脂等廉價(jià)膠粘劑 粘結(jié)的秸稈刨花板的機(jī)械強(qiáng)度，但是高成本的酶制劑以及緩沖劑使得酶預(yù)處理成本較高。因此，尋找經(jīng)濟(jì)可行且環(huán)境友好的草本類原料預(yù)處理技術(shù)，對(duì)于生產(chǎn)低成本且質(zhì) 量合格的草質(zhì)刨花板具有重要的意義。實(shí)際上，酶預(yù)處理所用的纖維素酶、木聚糖酶和脂 肪酶均由微生物產(chǎn)生，如果采用厭氧發(fā)酵微生物進(jìn)行處理，不僅能夠破壞并降解草本原料 表面的疏水性保護(hù)層物質(zhì)，而且完整的厭氧發(fā)酵微生物群落能夠利用粗蛋白、粗脂肪、浸出 物、酶解產(chǎn)物產(chǎn)生沼氣。一方面，不僅改善草本類原料與脲醛樹(shù)脂等廉價(jià)膠粘劑之間的膠合 性能，而且提高木質(zhì)素和纖維素的相對(duì)含量，從而提高刨花板的物理力學(xué)性能；另一方面， 通過(guò)厭氧發(fā)酵微生物將粗蛋白、粗脂肪、浸出物、酶解產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為清潔能源(沼氣)，通過(guò)合 理利用可以在一定程度上彌補(bǔ)干燥和熱壓過(guò)程的能耗，降低生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種利用厭氧發(fā)酵處理后的 秸稈刨花制板的方法，以提高刨花板的物理力學(xué)性能。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)(1)厭氧發(fā)酵接種物制備取沼氣池厭氧活性污泥，經(jīng)過(guò)濾去除大顆粒物質(zhì)和沙 石后取濾液備用；(2)粉碎秸稈去除秸稈中的雜物后，將其粉碎成粒徑小于等于8目的秸稈刨花備 用；(3)厭氧發(fā)酵將制得的秸稈刨花和厭氧發(fā)酵接種物在厭氧反應(yīng)器中混勻后進(jìn)行 厭氧發(fā)酵處理，發(fā)酵過(guò)程中回收利用沼氣；(4)清洗發(fā)酵結(jié)束后從厭氧反應(yīng)器中取出秸稈刨花，首先用水清洗以去除沙、附 著物和溶解性物質(zhì)，隨后用濃度為0. 5% 的次氯酸鈉溶液清洗以消除異味；(5)脫水干燥進(jìn)行脫水干燥處理，保證干燥后秸稈刨花的含水率為3% 10% ；(6)拌膠將干燥后的秸稈刨花在拌膠機(jī)中與膠粘劑、固化劑、防水劑攪拌均勻， 其中膠粘劑的施加量為膠粘劑固體部分與干基秸稈刨花的質(zhì)量百分比10% 16%，固化 劑的施加量為膠粘劑固體部分的質(zhì)量百分比0. 5% 1. 5%，防水劑的施加量為干基秸稈 刨花的質(zhì)量百分比0. 2% 2% ；(7)鋪裝預(yù)壓采用鋪裝機(jī)進(jìn)行鋪裝，并經(jīng)預(yù)壓機(jī)預(yù)壓，預(yù)壓在常溫下進(jìn)行；(8)熱壓采用熱壓機(jī)壓制秸稈刨花板。完成熱壓后的秸稈刨花板在常溫下進(jìn)行冷卻、裁邊和砂光處理，冷卻在翻板冷卻 裝置中進(jìn)行，時(shí)間30 60min，裁邊用鋸機(jī)將產(chǎn)品加工成所需要的幅面尺寸，堆垛2 3天 后用砂光機(jī)進(jìn)行砂光處理并入庫(kù)存放。所述秸稈包括但不局限于稻草、麥秸、柳枝稷、荻草、雜交狼尾草、芒草等。本發(fā)明各步驟均可采用現(xiàn)有技術(shù)。如步驟(6)中采用的膠粘劑、固化劑、防水劑以 及拌膠過(guò)程均可采用現(xiàn)有制板工藝的成熟技術(shù)。步驟(3)中，接種物的添加比例為秸稈刨花質(zhì)量百分比的40% 80%，控制厭氧 發(fā)酵溫度為30°C 55°C，發(fā)酵時(shí)間15 30天。步驟(8)中，可采用如下參數(shù)熱壓溫度為150°C 200°C，熱壓時(shí)間為20 50s/ mm，熱壓最大壓力2. 5 3. 5Mpa。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)通過(guò)厭氧發(fā)酵處理，不僅改善了秸稈與廉價(jià)的膠粘劑(如脲醛樹(shù)脂、酚醛樹(shù) 脂、三聚氰胺脲醛樹(shù)脂)之間的膠合性能，還提高了木質(zhì)素和纖維素的相對(duì)含量，從而提高 刨花板的物理力學(xué)性能，使廉價(jià)的膠粘劑能夠生產(chǎn)出達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 4897-92)的合 格刨花板產(chǎn)品；(2)與化學(xué)預(yù)處理和酶預(yù)處理相比，厭氧發(fā)酵處理所需的接種物(厭氧發(fā)酵微生 物)容易獲得，沼氣池污泥、污水處理廠厭氧污泥、池塘底泥均可作為接種物，基本不需要 成本，因此預(yù)處理成本較低。(3)厭氧發(fā)酵處理能夠?qū)⒋值鞍?、粗脂肪、浸出?可溶性糖等)、酶解產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為 沼氣，生產(chǎn)出清潔能源，通過(guò)合理利用可以彌補(bǔ)干燥和熱壓過(guò)程的能耗，降低生產(chǎn)成本。


圖1是本發(fā)明厭氧發(fā)酵處理后的秸稈刨花制板的流程圖
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1以稻草為原料制備刨花板取沼氣池厭氧活性污泥用孔徑為8目的篩網(wǎng)過(guò)濾，將 濾液靜置30min取上層液體作為厭氧發(fā)酵接種物；人工分揀出稻草中的雜物，采用切草機(jī) 將秸稈加工成20mm的稻草單元，然后用粉碎機(jī)將其加工成碎料單元，粒徑小于等于8目的 碎料單元作為稻草刨花備用，大于8目的碎料單元進(jìn)行二次粉碎。將稻草刨花和厭氧發(fā)酵 接種物在厭氧反應(yīng)器中混勻后進(jìn)行厭氧發(fā)酵，接種物的添加比例為秸稈刨花的40% (以質(zhì) 量百分比計(jì))，控制厭氧發(fā)酵溫度為55°C，發(fā)酵時(shí)間30天，發(fā)酵過(guò)程中回收利用沼氣；待發(fā) 酵結(jié)束后從厭氧反應(yīng)器中取出稻草刨花，首先用自來(lái)水清洗以去除沙、附著物和溶解性物 質(zhì)，隨后用濃度為0. 5%的次氯酸鈉溶液清洗以消除異味；清洗后用脫水機(jī)進(jìn)行脫水，然后 用干燥機(jī)進(jìn)行干燥處理，保證干燥后秸稈刨花的含水率為3% ；將干燥后的稻草刨花在拌膠 機(jī)中與膠粘劑(脲醛樹(shù)脂膠)、固化劑(NH4Cl)、防水劑(石蠟乳液)攪拌均勻，其中脲醛樹(shù) 脂膠的施加量為10% (脲醛樹(shù)脂膠固體部分與干基稻草刨花的質(zhì)量百分比)，NH4Cl的施 加量為0. 5% (NH4Cl與脲醛樹(shù)脂膠固體部分的質(zhì)量百分比)，石蠟乳液的施加量為0. 2% (石蠟與干基稻草刨花的質(zhì)量百分比)；采用機(jī)械式鋪裝機(jī)將以上混合物進(jìn)行鋪裝，并用預(yù) 壓機(jī)在常溫下進(jìn)行預(yù)壓；隨后采用單層式熱壓機(jī)進(jìn)行壓制，熱壓溫度為150°C，熱壓時(shí)間為 20s/mm，熱壓最大壓力3. 5MPa ；完成熱壓后的秸稈刨花板在翻板冷卻裝置中進(jìn)行冷卻，時(shí) 間30min，冷卻后用鋸機(jī)將產(chǎn)品加工成幅面尺寸為1220mmX M40mm，堆垛2天后用砂光機(jī)進(jìn) 行砂光處理并入庫(kù)存放。實(shí)施例2以荻草為原料制備刨花板取沼氣池厭氧活性污泥，用孔徑為10目的篩網(wǎng)過(guò)濾， 將濾液靜置30min取上層液體作為厭氧發(fā)酵接種物；人工分揀出荻草中的雜物，采用切草 機(jī)將荻草加工成30mm的荻草單元，然后用粉碎機(jī)將其加工成碎料單元，粒徑小于等于8目 的碎料單元作為荻草刨花備用，大于8目的碎料單元進(jìn)行二次粉碎；將荻草刨花和厭氧發(fā) 酵接種物在厭氧反應(yīng)器中混勻后進(jìn)行厭氧發(fā)酵，接種物的添加比例為荻草刨花的60% (以 質(zhì)量計(jì))，控制厭氧發(fā)酵溫度為38°C，發(fā)酵時(shí)間15天，發(fā)酵過(guò)程中回收利用沼氣；待發(fā)酵結(jié) 束后從厭氧反應(yīng)器中取出荻草刨花，首先用自來(lái)水清洗以去除沙、附著物和溶解性物質(zhì)，隨 后用濃度為0.8%的次氯酸鈉溶液清洗以消除異味；清洗后用脫水機(jī)進(jìn)行脫水，然后用干 燥機(jī)進(jìn)行干燥處理，保證干燥后荻草刨花的含水率為6% ；將干燥后的荻草刨花在拌膠機(jī)中 與膠粘劑(酚醛樹(shù)脂膠)、固化劑(固化劑N，市售)、防水劑(石蠟乳液)攪拌均勻，其中 酚醛樹(shù)脂膠的施加量為14% (酚醛樹(shù)脂膠固體部分與干基荻草刨花的質(zhì)量百分比)，固化 劑N的施加量為(固化劑N與酚醛樹(shù)脂膠固體部分的質(zhì)量百分比)，石蠟乳液的施加量 為(石蠟與干基荻草刨花的質(zhì)量百分比)；采用氣流式鋪裝機(jī)將以上混合物進(jìn)行鋪裝， 并采用預(yù)壓機(jī)在常溫下進(jìn)行預(yù)壓；隨后采用多層式熱壓機(jī)進(jìn)行壓制，熱壓溫度為175°C，熱 壓時(shí)間為35s/mm，熱壓最大壓力3. OMPa ；完成熱壓后的秸稈刨花板在翻板冷卻裝置中進(jìn)行 冷卻，時(shí)間45min，冷卻后用鋸機(jī)將產(chǎn)品加工成幅面尺寸為IOOOmmX 2000mm，堆垛2天半后 用砂光機(jī)進(jìn)行砂光處理并入庫(kù)存放。
實(shí)施例3以雜交狼尾草為原料制備刨花板取沼氣池厭氧活性污泥，用孔徑為12目的篩網(wǎng) 過(guò)濾，將濾液靜置30min取上層液體作為厭氧發(fā)酵接種物；人工分揀出雜交狼尾草中的雜 物，采用切草機(jī)將雜交狼尾草加工成40mm的雜交狼尾草單元，然后用粉碎機(jī)將其加工成碎 料單元，粒徑小于等于8目的碎料單元作為雜交狼尾草刨花備用，大于8目的碎料單元進(jìn) 行二次粉碎；將雜交狼尾草刨花和厭氧發(fā)酵接種物在厭氧反應(yīng)器中混勻后進(jìn)行厭氧發(fā)酵， 接種物的添加比例為雜交狼尾草刨花的80% (以質(zhì)量計(jì))，控制厭氧發(fā)酵溫度為30°C，發(fā) 酵時(shí)間22天，發(fā)酵過(guò)程中回收利用沼氣；待發(fā)酵結(jié)束后從厭氧反應(yīng)器中取出雜交狼尾草刨 花，首先用自來(lái)水清洗以去除沙、附著物和溶解性物質(zhì)，隨后用濃度為的次氯酸鈉溶液 清洗以消除異味；清洗后用脫水機(jī)進(jìn)行脫水，然后用干燥機(jī)進(jìn)行干燥處理，保證干燥后秸稈 刨花的含水率為10%;將干燥后的秸稈刨花在拌膠機(jī)中與膠粘劑(三聚氰胺脲醛樹(shù)脂膠)、 固化劑((NH4)2S04)、防水劑(石蠟乳液)攪拌均勻，其中三聚氰胺脲醛樹(shù)脂膠的施加量為 16% (三聚氰胺脲醛樹(shù)脂膠固體部分與干基雜交狼尾草刨花的質(zhì)量百分比)，(NH4)2SO4W 施加量為1. 5% ((NH4)2SO4與三聚氰胺脲醛樹(shù)脂膠固體部分的質(zhì)量百分比)，石蠟乳液的施 加量為2% (石蠟與干基雜交狼尾草刨花的質(zhì)量百分比)；采用機(jī)械式鋪裝機(jī)將以上混合物 進(jìn)行鋪裝，并采用預(yù)壓機(jī)在常溫下進(jìn)行預(yù)壓；隨后采用單層式熱壓機(jī)進(jìn)行壓制，熱壓溫度為 200°C，熱壓時(shí)間為50s/mm，熱壓最大壓力2. 5MPa ；完成熱壓后的秸稈刨花板在翻板冷卻裝 置中進(jìn)行冷卻，時(shí)間60min，冷卻后用鋸機(jī)將產(chǎn)品加工成幅面尺寸為915mmX 1830mm，堆垛3 天后用砂光機(jī)進(jìn)行砂光處理并入庫(kù)存放。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限 于以上實(shí)施例子，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接 導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種厭氧發(fā)酵處理后的秸稈刨花制板的方法，其特征在于包括如下步驟(1)厭氧發(fā)酵接種物制備取沼氣池厭氧活性污泥，經(jīng)過(guò)濾去除大顆粒物質(zhì)和沙石后 取濾液備用；(2)粉碎秸稈去除秸稈中的雜物后，將其粉碎成粒徑小于等于8目的秸稈刨花備用；(3)厭氧發(fā)酵將制得的秸稈刨花和厭氧發(fā)酵接種物在厭氧反應(yīng)器中混勻后進(jìn)行厭氧 發(fā)酵處理，發(fā)酵過(guò)程中回收利用沼氣；(4)清洗發(fā)酵結(jié)束后從厭氧反應(yīng)器中取出秸稈刨花，首先用水清洗以去除沙、附著物 和溶解性物質(zhì)，隨后用濃度為0. 5% 的次氯酸鈉溶液清洗以消除異味；(5)脫水干燥進(jìn)行脫水干燥處理，保證干燥后秸稈刨花的含水率為3% 10%；(6)拌膠將干燥后的秸稈刨花在拌膠機(jī)中與膠粘劑、固化劑、防水劑攪拌均勻，其中 膠粘劑的施加量為膠粘劑固體部分與干基秸稈刨花的質(zhì)量百分比10% 16%，固化劑的 施加量為膠粘劑固體部分的質(zhì)量百分比0. 5% 1. 5%，防水劑的施加量為干基秸稈刨花 的質(zhì)量百分比0. 2% 2% ；(7)鋪裝預(yù)壓采用鋪裝機(jī)進(jìn)行鋪裝，并經(jīng)預(yù)壓機(jī)預(yù)壓，預(yù)壓在常溫下進(jìn)行；(8)熱壓采用熱壓機(jī)壓制秸稈刨花板。
2.如權(quán)利要求1所述的厭氧發(fā)酵處理后的秸稈刨花制板的方法，其特征在于所述步 驟⑶中，接種物的添加比例為秸稈刨花質(zhì)量百分比的40% 80%，控制厭氧發(fā)酵溫度為 30°C 55°C，發(fā)酵時(shí)間15 30天。
3.如權(quán)利要求1所述的厭氧發(fā)酵處理后的秸稈刨花制板的方法，其特征在于所述 步驟(8)中，熱壓溫度為150°C 200°C，熱壓時(shí)間為20 50s/mm，熱壓最大壓力2. 5 3. 5Mpa。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用厭氧發(fā)酵處理后的秸稈刨花制板的方法。取沼氣池厭氧活性污泥的濾液作為厭氧發(fā)酵接種物，將粉碎過(guò)的秸稈刨花和厭氧發(fā)酵接種物在厭氧反應(yīng)器中混勻后進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理，發(fā)酵結(jié)束后將秸稈刨花清洗后脫水干燥處理，并與膠粘劑、固化劑、防水劑攪拌均勻，鋪裝預(yù)壓后采用單層或多層式熱壓機(jī)壓制秸稈刨花板。本發(fā)明提高了刨花板的物理力學(xué)性能，使廉價(jià)的膠粘劑能夠生產(chǎn)出達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 4897-92)的合格刨花板產(chǎn)品。
文檔編號(hào)B27N3/08GK102085686SQ201010526418
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者呂鵬梅, 孔曉英, 孫永明, 莊新姝, 李 東, 李志兵, 李連華, 王忠銘, 甄峰, 袁振宏, 許敬亮, 馬隆龍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所