CN101085532A - 无甲醛草纤维板制造工艺 - Google Patents

Abstract

无甲醛草纤维板制造工艺，其特征在于制造工艺步骤为：(1)草本植物茎叶切段粉碎、防腐与木素活化处理、气流烘干；(2)动植物蛋白质基无甲醛纤维板适用型耐水性木材胶粘剂制备；(3)进行施胶、气流闪蒸脱水；(4)气流铺装，冷压预制胚板；(5)胚板热压成型。本发明的优点是：(1)利用稻草、麦秆等替代日趋紧确的木材原料；(2)显著降低了纤维板生产过程中的能耗和环境代价；(3)利用动植物蛋白基木材胶粘剂替代木材中纤板生产中的脲醛胶以避免产品中游离甲醛释放；(4)热压过程中采用特制的排水垫板有效解决了产品鼓泡问题和脱模问题。

Description

无甲醛草纤维板制造工艺

技术领域

本发明涉及纤维板制造工艺，特别涉及无甲醛草纤维板制造工艺。

背景技术

近年来，我国中密度纤维板生产的发展突飞猛进，生产能力快速增长，已成为全球生产第一大国。从环保的角度来看，中密度纤维板的过度发展对我国的可持续发展正在形成巨大的威胁。例如，在一个地级市同时上马三个中小型的中密度纤维板厂，每年消耗木材14.4万立方米，需砍伐森林2700hm²以上，在正常的采伐指标下，开工率只有3成。无节制的中密度纤维板生产导致的过伐问题对环境的影响是严重的。为配合国家正在制定和实施天然林保护计划，彻底改变中密度纤维板生产对我国本来就严重缺乏的森林资源的破坏，以草代木是有效途径之一。稻草、麦秆等是可再生的植物茎纤维材料的代表，在国内外都倍受关注。我国每年产出稻草3亿吨，约有7500万吨可用于30亿平方米稻草板的生产。但事实是，大部分的稻草被无谓的燃烧掉，既污染环境，又影响交通；而用于还田效益也不高，因为只要稻茬就可保水稻土有机物平衡。所以农民要增收，稻草应该有更好的出路。

有资料显示，我国的中密度纤维板的质量存在严重问题，其中最主要的是甲醛严重超标问题。根据报道，我国中密度纤维板的约30％甲醛超标一倍以上。由于中密度纤维板基本上都用于室内环境下使用，游离甲醛的释放毒化室内环境，对人体形成一个长期的威胁。另外，一个中型的中密度纤维板厂每天产生废水3000吨，其中含有大量的有机物，氨态氮、挥发酚，甲醛等。因此，必须在人造板的生产过程中，尽快停止使用脲醛树脂。稻草已被广泛地应用于无胶墙体材料、异氰酸酯胶草纤维板的生产，但问题不少，至今未能大规模生产，前者生产设备高昂，产品应用仅限于非承重装修材料；后者所用异氰酸酯胶价格极高、热压过程产生大量剧毒性异氰酸酯蒸气、草板脱模困难，无法得到普及。

发明内容

本发明的目的是提供无甲醛草纤维板制造工艺，用稻草、麦秆等禾本科作物秸杆和耐水性蛋白基无甲醛草纤维板适用型木材胶粘剂制造草纤维板。

本发明是这样来实现的，其生产工艺步骤为：(1)草本植物茎叶预处理草本植物茎叶切段粉碎过10目筛，喷洒相当于草本植物茎叶自身重量30-50％的草纤维防腐与木质素活化同步处理剂，气流烘干；(2)根据生产需要配制动植物蛋白质基无甲醛纤维板适用型耐水性木材胶粘剂；(3)向步骤(1)防腐与木质素活化处理后的草本植物纤维中施加动植物蛋白质基无甲醛纤维板适用型耐水性木材胶粘剂，气流闪蒸脱水至含水率不高于12％；(4)步骤(3)带胶脱水草本植物纤维通过气流铺装，预压制成胚板；(5)胚板热压成型在特制的排水垫板上和相应的热压条件下完成产品的最后工序。

本发明中所指草本植物茎叶原料包括稻草、麦秆、玉米秆、甘蔗渣、高粱秆等各种禾本科作物以及芦苇等野生植物老化的茎叶；

本发明中所指草纤维防腐与木质素活化同步处理剂是由环境柔和的防腐剂硫酸铜或硫酸锌或两者一定比例混合的石灰水悬浊液，其配制方法是先将防腐剂1-5公斤，溶解于10-20公斤水中，再将生石灰2-20公斤溶化于80-90公斤水中，最后将防腐剂水溶液在搅拌中逐步加入到水溶液中，优化后的处理剂配方是硫酸铜1.25-1.75公斤，硫酸锌0.25-0.75公斤，生石灰4-6公斤；

本发明中所指动植物蛋白质基无甲醛纤维板适用型耐水性木材胶粘剂是由牛血粉、低温大豆粕、低温花生粕、牛奶酪蛋白、面筋蛋白、玉米谷朊蛋白中的一种或数种按照一定的比例的混合物，经过一个两步法的蛋白变性过程(参考本发明人的发明专利申请“用富含蛋白质的植物性原料制备无甲醛木材胶粘剂的新工艺”，申请号：200610124835.3)制成，所制成的胶粘剂中粗蛋白含量达到15％左右；

本发明中所指施加动植物蛋白质基无甲醛纤维板适用型耐水性木材胶粘剂的过程可以采用喷雾法或者搅拌混合法，但在大规模生产中提倡喷雾法，一般每吨草纤维中需要施加粗蛋白75-150公斤，优化参数是100-125公斤；

本发明中所指气流闪蒸脱水是在温度高达140℃-160℃的高速气流中在数秒内完成脱水过程。本发明中植物纤维分别在防腐与木质素活化处理后以及施胶后两次通过气流闪蒸脱水装置；

本发明中所指胚板预压系指冷压；

本发明中所指胚板热压成型中使用的特制的排水垫板，是一面涂布了聚四氟乙烯，另一面开有排气通道的铝镁合金板；

本发明中所指热压条件为热压温度140-180℃、热压压力0.5-5.0MPa、热压时间1-3分钟/毫米，经过优化的参数是160-175℃、1.25-2.5MPa、1.5-2分钟/毫米。

本发明的优点是：(1)利用稻草、麦秆等禾本科作物秸秆等数量大，收集方便的农业废弃物，替代日趋紧确的木材原料，保护森林，增加农民收入；(2)本发明采用环境柔和的工业原料把草纤维的防腐处理和纤维表面木质素活化同步完成，显著降低了纤维板生产过程中的能耗和环境代价；(3)利用动植物蛋白基木材胶粘剂替代木材中纤板生产中的脲醛胶以避免产品中游离甲醛释放，也解决了多异氰酸酯胶草纤维板生产中的生产成本过高、热压过程中有毒气体危害、脱膜困难等具体问题；(4)本发明在产品热压过程中采用特制的排水垫板有效解决了产品鼓泡问题，从而确保了草纤维板质量的稳定。

具体实施方式

实施例一：中密度稻草纤维板制造工艺

生产原料包括未霉变的稻草、低温脱脂去皮豆粕、烧碱、尿素、水、硫酸铜、硫酸锌、生石灰等。

步骤一、利用低温脱脂去皮豆粕循专利200610124835.3申请的方法制备大豆蛋白基无甲醛草纤维板适用型耐水性木材胶粘剂，粗蛋白含量12.5％以上；

步骤二、硫酸铜1.75公斤、硫酸锌0.25公斤，溶解在20公斤水中成为溶液I，生石灰溶化在80公斤水中成为溶液II，最后把溶液I搅拌混入溶液II中形成草纤维防腐与木质素活化剂；

步骤三、向1000公斤经粉碎并通过10目筛的稻草粉中喷雾施加草纤维防腐与木质素活化剂300公斤，气流脱水；

步骤四、向1000公斤步骤三产物中喷施100公斤步骤一产物，气流闪蒸脱水；

步骤五、步骤四产物经气流铺装机铺装、冷压制成胚板；

步骤六、步骤五胚板在165℃、1.25MPa条件下，热压10分钟，得到密度0.85，厚度1.0cm的中密度无甲醛稻草纤维板。

实施例二：中密度麦草纤维板制造工艺

生产原料包括未霉变的麦草、低温脱脂花生粕、烧碱、尿素、水、硫酸铜、硫酸锌、生石灰等。

步骤一、利用低温脱脂花生粕循专利200610124835.3申请的方法制备花生蛋白基无甲醛草纤维板适用型耐水性木材胶粘剂，粗蛋白含量15％以上；

步骤二、硫酸铜1.90公斤、硫酸锌0.10公斤，溶解在20公斤水中成为溶液I，生石灰溶化在80公斤水中成为溶液II，最后把溶液I搅拌混入溶液II中形成草纤维防腐与木质素活化剂；

步骤三、向1000公斤经粉碎并通过10目筛的稻草粉中喷雾施加草纤维防腐与木质素活化剂350公斤，气流脱水；

步骤四、向1000公斤步骤三产物中喷施90公斤步骤一产物，气流闪蒸脱水；

步骤五、步骤四产物经气流铺装机铺装、冷压制成胚板；

步骤六、步骤五胚板在170℃、1.5MPa条件下，热压12分钟，得到密度0.80，厚度1.2cm的中密度无甲醛稻草纤维板。

实施例三：高密度麦草纤维板制造工艺

生产原料包括未霉变的麦草、低温脱脂花生粕、牛血粉、烧碱、尿素、水、硫酸铜、硫酸锌、生石灰等。

步骤一、利用低温脱脂花生粕、牛血粉循专利200610124835.3申请的方法制备花生蛋白牛血粉基无甲醛草纤维板适用型耐水性木材胶粘剂，粗蛋白含量15％以上；

步骤二、硫酸铜1.50公斤、硫酸锌0.50公斤，溶解在20公斤水中成为溶液I，生石灰溶化在80公斤水中成为溶液II，最后把溶液I搅拌混入溶液II中形成草纤维防腐与木质素活化剂；

步骤三、向1000公斤经粉碎并通过10目筛的麦草粉中喷雾施加草纤维防腐与木质素活化剂250公斤，气流脱水；

步骤四、向1000公斤步骤三产物中喷施85公斤步骤一产物，气流闪蒸脱水；

步骤五、步骤四产物经气流铺装机铺装、冷压制成胚板；

步骤六、步骤五胚板在175℃、2.5MPa条件下，热压10分钟，得到密度1.05，厚度1.0cm的高密度无甲醛麦草纤维板。

实施例四：高密度稻草纤维板的制造工艺

生产原料包括未霉变的稻草、低温脱脂大豆粕、玉米谷朊蛋白粉、烧碱、尿素、水、硫酸铜、硫酸锌、生石灰等。

步骤一、利用低温脱脂大豆粕、玉米谷朊蛋白粉循专利200610124835.3申请的方法制备低温脱脂大豆粕、玉米谷朊蛋白粉基无甲醛草纤维板适用型耐水性木材胶粘剂，粗蛋白含量15％以上；

步骤二、硫酸铜2.0公斤、硫酸锌0.10公斤，溶解在20公斤水中成为溶液I，生石灰溶化在80公斤水中成为溶液II，最后把溶液I搅拌混入溶液II中形成草纤维防腐与木质素活化剂；

步骤三、向1000公斤经粉碎并通过10目筛的稻草粉中喷雾施加草纤维防腐与木质素活化剂285公斤，气流脱水；

步骤四、向1000公斤步骤三产物中喷施100公斤步骤一产物，气流闪蒸脱水；

步骤五、步骤四产物经气流铺装机铺装、冷压制成胚板；

步骤六、步骤五胚板在170℃、2.25MPa条件下，热压10分钟，得到密度1.10，厚度1.0cm的高密度无甲醛稻草纤维板。

实施例五：中密度稻草麦草混合中密度纤维板的制造工艺

生产原料包括未霉变的稻草和麦草、低温脱脂大豆粕、小麦面筋蛋白粉、烧碱、尿素、水、硫酸铜、硫酸锌、生石灰等。

步骤一、利用低温脱脂大豆粕、小麦面筋蛋白粉循专利200610124835.3申请的方法制备低温脱脂大豆粕小麦面筋蛋白粉基无甲醛草纤维板适用型耐水性木材胶粘剂，粗蛋白含量15％以上；

步骤二、硫酸铜1.8公斤、硫酸锌0.20公斤，溶解在20公斤水中成为溶液I，生石灰溶化在80公斤水中成为溶液II，最后把溶液I搅拌混入溶液II中形成草纤维防腐与木质素活化剂；

步骤三、向500公斤经粉碎并通过10目筛的稻草粉和500公斤经粉碎并通过10目筛的麦草粉中喷雾施加草纤维防腐与木质素活化剂350公斤，气流脱水；

步骤四、向1000公斤步骤三产物中喷施110公斤步骤一产物，气流闪蒸脱水；

步骤五、步骤四产物经气流铺装机铺装、冷压制成胚板；

步骤六、步骤五胚板在180℃、2.0MPa条件下，热压10分钟，得到密度1.10，厚度1.05cm的高密度无甲醛稻麦草纤维板。

Claims (9)

1、无甲醛草纤维板制造工艺，其特征在于制造工艺步骤为：(1)草本植物茎叶切段粉碎过10目筛，喷洒相当于草本植物茎叶自身重量30-50％的草纤维防腐与木质素活化同步处理剂，气流烘干；(2)根据生产需要配制动植物蛋白质基无甲醛纤维板适用型耐水性木材胶粘剂；(3)采用喷雾法或搅拌法对防腐与木质素活化处理后的草本植物纤维中施加动植物蛋白质基无甲醛纤维板适用型耐水性木材胶粘剂，气流闪蒸脱水至含水率不高于12％；(4)带胶脱水草本植物纤维通过气流铺装，冷压预制胚板；(5)胚板在特制的排水垫板上和相应的热压成型条件下热压成型。

2、根据权利要求1所述的无甲醛草纤维板制造工艺，其特征是草本植物茎叶原料包括稻草、麦秆、玉米秆、甘蔗渣、高粱秆。

3、根据权利要求1所述的无甲醛草纤维板制造工艺，其特征是动植物蛋白质基无甲醛纤维板适用型耐水性木材胶粘剂是由牛血粉、低温大豆粕、低温花生粕、牛奶酪蛋白、面筋蛋白、玉米谷朊蛋白中的一种或数种按照一定的比例的混合物，经过一个两步法的蛋白变性过程制成，所制成的胶粘剂中粗蛋白含量达到15％左右。

4、根据权利要求1所述的无甲醛草纤维板制造工艺，其特征是草纤维防腐与木质素活化同步处理剂是由防腐剂硫酸铜或硫酸锌或两者一定比例混合的石灰水悬浊液，其配制方法是先将防腐剂1-5公斤，溶解于10-20公斤水中，再将生石灰2-20公斤溶化于80-90公斤水中，最后将防腐剂水溶液在搅拌中逐步加入到水溶液中，优化后的处理剂配方是硫酸铜1.25-1.75公斤，硫酸锌0.25-0.75公斤，生石灰4-6公斤。

5、根据权利要求1所述的无甲醛草纤维板制造工艺，其特征是施加动植物蛋白质基无甲醛纤维板适用型耐水性木材胶粘剂的方法可以采用喷雾法或者搅拌混合法，每吨草纤维中需要施加粗蛋白75-150公斤，优化参数是100-125公斤。

6、根据权利要求1所述的无甲醛草纤维板制造工艺，其特征是气流闪蒸脱水是在温度高达140℃-160℃的高速气流中在数秒内完成脱水过程。

7、根据权利要求1所述的无甲醛草纤维板制造工艺，其特征是胚板预制，采用气流铺装、冷压预制法，压力范围4-8MPa，常用5-6MPa。

8、根据权利要求1所述的无甲醛草纤维板制造工艺，其特征是胚板热压成型中使用的特制的排水垫板，是一面涂布了聚四氟乙烯，另一面开有排气通道的铝镁合金板。

9、根据权利要求1所述的无甲醛草纤维板制造工艺，其特征是热压条件为热压温度140-180℃、热压压力0.5-5.0MPa、热压时间1-3分钟/毫米，经过优化的参数是160-175℃、1.25-2.5MPa、1.5-2分钟/毫米。