CN105128116A - 一种无醛级高品质高密度纤维板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无醛级高品质高密度纤维板，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：农作物秸秆42-45、浓度为2%的氢氧化钠适量、硅烷偶联剂kh450？2-2.5、浓度为95%的乙醇66-70、木材边角料30-32、硅藻泥4-6、纳米电气石粉3-4、水性聚氨酯胶黏剂5-6、固体石蜡1.5-2、大豆蛋白胶2-3、吐温80？1-2、尿素2-3、水适量；本发明工艺在现有工艺的基础上进行创新，不仅能够降低生产成本、提高生产效率，而且能够提高纤维板质量稳定性，利用农作物麦草秸秆等废料，可以减少环境污染并提高产品的高附加值，例如释放负离子以及吸附作用，制备出高强度高品质无甲醛的环保型纤维板。
Description
技术领域
本发明涉及木质材料深加工技术领域，特别是一种无醛级高品质高密度纤维板及其制备方法。
背景技术
近年来，我国中、高密度纤维板业发展非常迅速，原来的硬质纤维板已逐步被中高密度纤维板所取代。中纤板企业对木材原料的依赖性很大，木材原料成本占到生产成本的45%左右，木材原料紧缺已经严重影响到了纤维板的生产。就中高密度纤维板生产的要求而言，为10年以上，竹子的再生周期也在3-5年，而农作物秸秆的再生周期为1年或者不到1年，从资源的利用效率来说，农作物的秸秆最有利。我国是农业大国，具有丰富的农作物秸秆资源，但是目前我国秸秆资源的利用率仅为33%，其余大部分秸秆被作为废弃物焚烧掉或是仅作为燃料，不仅造成了自然资源的浪费，而且加重环境污染。采用廉价的和可再生性强的农作物纤维代替木材原料，已经逐渐成为中、高密度纤维板发展的一个方向。但是以农作物为代表的草本植物纤维则短而细，在一定程度上限制了草纤维板的机械强度。草本植物茎秆有机溶剂抽出物的含量明显比木材原料的低，但主要成分是蜡质，伴以少量的高级脂肪酸、高级醇等，加上禾本科植物茎杆、叶片表皮细胞硅质化程度很高，秸秆表面的蜡质层和二氧化硅含量高，不利于胶黏剂的浸润，导致了传统的脲醛树脂对秸秆碎料的胶合不良。这就要求利用农作物秸秆等草本植物纤维制造高密度纤维板时，必须解决现有工艺中存在的传统胶黏剂胶合不良、耐水性差、强度差的缺陷。
酚醛树脂、脲醛树脂和三聚氰胺树脂胶黏剂是甲醛系列胶三种典型代表，使用三醛胶最突出的问题是游离甲醛释放。三醛胶系列人造板在生产及其产品使用的前3-15年中会不断释放出游离甲醛，严重危害人体健康。国内外对无甲醛密度板等人造板产品的需求日益高涨。生产实践中发现，水性聚氨酯胶黏剂等不含甲醛的胶黏剂应运而生，并且市场占有率越来越高，但是由于价格较高，利用其作为胶粘剂必然会带来密度纤维板的生产成本的增加，但是在采用农作物秸秆、木材边角料等原料的前提下能够节省一部分成分，这样既不会造成成本的增加，也会生产中安全环保的产品，值得在市场上推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种无醛级高品质高密度纤维板。首先利用氢氧化钠浸泡农作物秸秆，能够降低秸秆表层的蜡质层，制成灰分含量低的秸秆纤维，再将秸秆纤维与木纤维混合后用硅烷偶联剂处理，进一步的提高混合纤维的融合性、一致性，这样处理后的纤维与水性聚氨酯胶黏剂、防水剂能够紧密结合，不易分层，质量稳定均一，强度高，而且零甲醛释放。
为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：
一种无醛级高品质高密度纤维板，由下列重量份的原料制备制成：农作物秸秆42-45、浓度为2%的氢氧化钠适量、硅烷偶联剂kh4502-2.5、浓度为95%的乙醇66-70、木材边角料30-32、硅藻泥4-6、纳米电气石粉3-4、水性聚氨酯胶黏剂5-6、固体石蜡1.5-2、大豆蛋白胶2-3、吐温801-2、尿素2-3、水适量；
本发明所述一种无醛级高品质高密度纤维板，由以下具体步骤制成：
（1）将农作物秸秆清洗后放入烘箱中烘至含水量为20%-30%，冷去后将其切成3-4厘米的小段，然后加入3倍量的浓度为2%的氢氧化钠，以60转/分的速度搅拌2-3小时后过滤，取滤渣水洗至中性，得农作物秸秆纤维；
（2）将木材边角料送入木材削片机中切成不规则的小木片，在155-165℃条件下用饱和蒸汽（压力为0.75MPa）对木片进行蒸煮，待木片软化后送入热磨机中，在同样的温度下，1200-1400转/分的搅拌速度作用下，磨成木纤维，与步骤（1）得到的农作物秸秆纤维混合得到混合纤维；
（3）将硅藻泥干燥后粉碎过200目筛然后与纳米电气石粉混合，加入硅烷偶联剂kh450球磨40分钟后加入浓度为95%的乙醇中制成混悬液，在室温下搅拌30分钟，然后将混合纤维浸泡其中，20-30分钟后捞出，晾干后放在烘箱中，在85-95℃的条件下烘干30分钟，取出待其自然冷却后得到表面改性的混合纤维；
（4）首先将尿素熔融后与固体石蜡混合，冷却后加入溶于3倍量水的吐温80以及其余剩余成分制成混合浆料待用；将步骤（3）得到的表面改性的混合纤维经过混合搅拌器将纤维打散后加入一半量的混合浆料，充分搅拌均匀，然后将拌匀后的物料送入喷雾搅拌机中，继续喷入另一半混合浆料，即得热压前的混合纤维；
（5）将热压前的混合纤维均匀地铺装在满足工艺要求的板坯中，控制纤维板的厚度，在平板硫化机上先预压，然后经连续辊预压，得到预成型板坯，再将预成型板坯送入热压机进行热压成型（控制热压温度为180-210℃，成型压力为40kg/cm2，保压时间为3-4分钟）即得本发明产品。
本发明的有益效果是：本发明首先用碱处理农作物秸秆制成秸秆纤维，将木材边角料制成木纤维，然后用硅藻泥、纳米电气石粉以及硅烷偶联剂相互配合对混合纤维进行表面处理，能够消除纤维的表面的内应力，从而提高混合纤维的粘结强度以及增加了保健、吸附能附加功能；本发明将大豆蛋白胶与尿素混合后再与水性聚氨酯胶黏剂等共混制成处理浆料，一部分与混合纤维共混，一部分喷涂在混合纤维表面，这样的处理工艺能够使处理浆料很好的渗透到纤维与纤维之间，防水防潮效果显著，防止纤维板开裂、翘曲，延长使用寿命。
本发明工艺在现有工艺的基础上进行创新，不仅能够降低生产成本、提高生产效率，而且能够提高纤维板质量稳定性，利用农作物麦草秸杆等废料，可以减少环境污染并提高产品的高附加值，例如释放负离子以及吸附作用，制备出高强度高品质无甲醛的环保型纤维板。
具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
一种无醛级高品质高密度纤维板，由下列重量份（公斤）的原料制备制成：农作物秸秆42、浓度为2%的氢氧化钠适量、硅烷偶联剂kh4502、浓度为95%的乙醇66、木材边角料30、硅藻泥4、纳米电气石粉3、水性聚氨酯胶黏剂5、固体石蜡1.5、大豆蛋白胶2、吐温801、尿素2、水适量；
本发明所述一种无醛级高品质高密度纤维板，由以下具体步骤制成：
（1）将农作物秸秆清洗后放入烘箱中烘至含水量为20%-30%，冷去后将其切成3-4厘米的小段，然后加入3倍量的浓度为2%的氢氧化钠，以60转/分的速度搅拌2小时后过滤，取滤渣水洗至中性，得农作物秸秆纤维；
（2）将木材边角料送入木材削片机中切成不规则的小木片，在155-165℃条件下用饱和蒸汽（压力为0.75MPa）对木片进行蒸煮，待木片软化后送入热磨机中，在同样的温度下，1400转/分的搅拌速度作用下，磨成木纤维，与步骤（1）得到的农作物秸秆纤维混合得到混合纤维；
（3）将硅藻泥干燥后粉碎过200目筛然后与纳米电气石粉混合，加入硅烷偶联剂kh450球磨40分钟后加入浓度为95%的乙醇中制成混悬液，在室温下搅拌30分钟，然后将混合纤维浸泡其中，30分钟后捞出，晾干后放在烘箱中，在85-95℃的条件下烘干30分钟，取出待其自然冷却后得到表面改性的混合纤维；
（4）首先将尿素熔融后与固体石蜡混合，冷却后加入溶于3倍量水的吐温80以及其余剩余成分制成混合浆料待用；将步骤（3）得到的表面改性的混合纤维经过混合搅拌器将纤维打散后加入一半量的混合浆料，充分搅拌均匀，然后将拌匀后的物料送入喷雾搅拌机中，继续喷入另一半混合浆料，即得热压前的混合纤维；
（5）将热压前的混合纤维均匀地铺装在满足工艺要求的板坯中，控制纤维板的厚度，在平板硫化机上先预压，然后经连续辊预压，得到预成型板坯，再将预成型板坯送入热压机进行热压成型（控制热压温度为180-210℃，成型压力为40kg/cm2，保压时间为3分钟）即得本发明产品。
本发明厚度为12mm，热压后的产品在常温下冷却、锯截、存放2天后，经检测，本发明产品的性能测试结果满足：密度为0.94g/cm3，静曲强度为36.5MPa，内结合强度为0.885MPa，弹性模量为3390MPa，吸水厚度膨胀率为10.8%，甲醛释放量达到E0级环保标准。
Claims (2)
1.一种无醛级高品质高密度纤维板，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：农作物秸秆42-45、浓度为2%的氢氧化钠适量、硅烷偶联剂kh4502-2.5、浓度为95%的乙醇66-70、木材边角料30-32、硅藻泥4-6、纳米电气石粉3-4、水性聚氨酯胶黏剂5-6、固体石蜡1.5-2、大豆蛋白胶2-3、吐温801-2、尿素2-3、水适量。
2.根据权利要求1所述一种无醛级高品质高密度纤维板，其特征在于，由以下具体步骤制成：
（1）将农作物秸秆清洗后放入烘箱中烘至含水量为20%-30%，冷去后将其切成3-4厘米的小段，然后加入3倍量的浓度为2%的氢氧化钠，以60转/分的速度搅拌2-3小时后过滤，取滤渣水洗至中性，得农作物秸秆纤维；
（2）将木材边角料送入木材削片机中切成不规则的小木片，在155-165℃条件下用饱和蒸汽（压力为0.75MPa）对木片进行蒸煮，待木片软化后送入热磨机中，在同样的温度下，1200-1400转/分的搅拌速度作用下，磨成木纤维，与步骤（1）得到的农作物秸秆纤维混合得到混合纤维；
（3）将硅藻泥干燥后粉碎过200目筛然后与纳米电气石粉混合，加入硅烷偶联剂kh450球磨40分钟后加入浓度为95%的乙醇中制成混悬液，在室温下搅拌30分钟，然后将混合纤维浸泡其中，20-30分钟后捞出，晾干后放在烘箱中，在85-95℃的条件下烘干30分钟，取出待其自然冷却后得到表面改性的混合纤维；
（4）首先将尿素熔融后与固体石蜡混合，冷却后加入溶于3倍量水的吐温80以及其余剩余成分制成混合浆料待用；将步骤（3）得到的表面改性的混合纤维经过混合搅拌器将纤维打散后加入一半量的混合浆料，充分搅拌均匀，然后将拌匀后的物料送入喷雾搅拌机中，继续喷入另一半混合浆料，即得热压前的混合纤维；
（5）将热压前的混合纤维均匀地铺装在满足工艺要求的板坯中，控制纤维板的厚度，在平板硫化机上先预压，然后经连续辊预压，得到预成型板坯，再将预成型板坯送入热压机进行热压成型（控制热压温度为180-210℃，成型压力为40kg/cm2，保压时间为3-4分钟）即得本发明产品。
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