CN1012887B - 一年生植物纤维复合板材的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用一年生植物茎杆制造板材的工艺方法。它与传统方法的主要区别在于对原材料的分离工艺不同，本方法能有效地解决在加工中易失火和毛绒粘带问题，同时能大幅度降低设备投资。利用本发明方法生产的人造板材，性能优于纤维板是用途广泛的代木材料。

Description

本发明提供了一种利用一年生植物的茎杆制造复合板材的改进工艺。

以植物纤维为增强材料，以粘结剂为基体材料，经热压制造复合板材的方法国内外已不鲜见，国内已有利用棉花杆、稻草杆、甘蔗渣等植物纤维制造人造板的厂家，例如河南汲县、山东桓台县都有棉杆人造板厂。但是目前的生产方法大都沿用了传统的刨花板生产工艺，即采用“切断-刨片-锤碎-烟道    烘干-风选”的原材料分离工艺。这种工艺路线适用于利用木材为原料生产刨花板或纤维板，将它用于植物纤维复合板材的生产时就暴露出很多缺点，主要是

1.生产不安全，易失火。由于植物原料中易混入砂石等异物。在刨片机中与刨刀碰击打出火花容易引起失火。同时，烟道烘干时由于烟道管壁温度高，不仅易引起失火，同时也使生产费用增高。

2.毛绒粘带问题无法解决。对于皮与杆间带有绒的植物如棉杆、麻杆等，这种工艺无法解决生产中毛绒对板面质量的影响问题，不论采用气流式铺层机或机械式铺层机均带来不能克服的铺层困难，因为刨片工序不能使毛绒与木质素完全分离，毛绒随着原料进入拌胶工序，在铺装时往往结成团落在板面上，热压后又不能与板牢固结合，使板面上形成凹坑影响表面质量。

3.设备投资大，维护复杂，刨片机的刀片每过7小时就要更换，生产成本高。而且使用刨片机刨植物茎杆相当于杀鸡用牛刀，大材小用。由于以上问题不能解决，造成一家棉杆人造板厂被迫停产。另一 家经常救火。

本发明的目的是提供一种制造植物纤维复合板材的改进工艺，它适用于利用一年生植物纤维茎杆为原料的生产线，它完全克服了采取传统工艺时易失火和毛绒粘带问题，同时能大幅度降低设备投资，因而降低产品成本。

本发明的任务是通过对传统方法中拌胶工序以前的工艺路线进行改革而实现的。针对一年生植物茎杆这种原料的特点，新工艺路线是采用“切断-破碎-风送-烘干-筛选”的原材料分离工艺。与传统工艺相比，本发明取消了刨片工序，以切断-破碎”两道工序代替了过去的“切断-刨片-锤碎”三道工序，同时以“筛选”工序代替“风选”。下面结合附图进一步说明本发明工艺方法的详细内容及其优点。

图1是传统的刨花板生产工艺流程简图。

图2是本发明方法的工艺流程简图。

参见图2

1.切断工序。首先将原料即一年生植物的茎杆切成小段，其长度为10～25mm。这里可以用做原料的一年生植物很多，以茎杆类纤维为主的一年生植物都可以，比如稻草、麦杆、小米杆、高梁杆、麻杆、向日葵杆、玉米杆、棉花杆、烟杆、豆杆等。

当原料中混入过多砂石异物时，在截断后可增加一道粗筛工序排除除异物。

2.破碎工序。针对植物茎杆强度低、易破碎的特点，采用片状锤击式破碎机将已切成小段的茎杆打碎，直至使茎杆上的绒与木质部 分完全分离。破碎后原料的长细比最好是5～20之间，长2mm以下的碎粒部分约占30%左右。

3.风送：用风力通过管道把原料送入湿料仓储存。由于在风送管道的末端有旋风分离器，这时与木质部分分离的毛绒就被旋风力带走，从而与制板原料分开。

4.烘干：利用各种热源烘烤原料，使其含水率满足制板要求，传统的烘干方法是烟道烘干，即用燃烧后的烟气做热源，这种方法的热效率高。但用于一年生植物原料时，由于原料本身的含水率并不很高（一般不超过20%）。烘烤时如果温度控制不好很容易引起失火。为了确保生产安全，最好采用蒸气烘干法，用160℃～200℃的蒸汽做热源烘干原料，使原料的含水率小于5%。这种方法安全可靠省煤，适应原料的特点。

5.筛选工序。经烘干的原料输入一个筛子，它具有三层筛网，其网孔由大到小，第一层网孔为10～14mm见方，第二层网孔1.5～2.5mm见方，第三层网孔为50～70目。原料进入筛子后不能漏过第一层网孔的都是较大的碎片和长绒，它们被送回破碎工序再次加工;漏过第一层而未漏过第二层网孔的原料即为粗料，一般用做板的中间层，它们被送到粗料仓储存;未漏过第三层网孔的原料为细料，用做板的表面层，被送到细料仓储存;漏过第三层网孔的原料已是碎末和灰尘，一般不再使用。

从拌胶工序起，以后的工艺过程即铺装-预压-热压-切边，本发明的方法在这段工艺上与传统的工艺没有本质上的差别，在此就不再详叙了。

本发明的方法具有以下突出的优点：

1.从根本上解决了植物纤维采用传统工艺易失火的问题。由于没有刨片工序，消除了失火的主要根源。加上把烟道烘干改为蒸汽烘干，杜绝了失火的可能。

2.解决了毛绒粘带问题。这个问题是一年生植物纤维人造板生产中一直未解决的问题。传统工艺路线中毛绒很难从原料中清除，而本发明通过切断和破碎能有效地使毛绒与木质部分分离，在两次风送过程中即可将毛绒与原料分开，从而保证了制板质量。

3.能大幅度降低设备投资和能源消耗。设备投资可节省1/5。约30余万元，从而降低了成本。

在生产过程中，如果发现在拌胶工序后仍有少量的毛绒团出现，可以在拌胶工序后再加一次筛绒工序，网孔为25～35mm见方，即可把少量混入原料中的毛绒团彻底清除。

实施例

采用本发明的方法，分别以麻杆、棉杆、玉米杆、烟杆等一年生植物的茎杆为原料制造的植物纤维复合板材，其力学性能优于纤维板，有些指标接近木材，具有良好的可加工性，是用途广泛的代木材料。

实例1：

取已风干的麻杆3200克，经截断-破碎-烘干-筛选后，获得含水率为5%左右的粗细麻屑2900克，加入脲醛树脂375克（干），氯化铵6克，经热压，热压温度为150±5℃最大压力314N/Cm，时间10分钟，获得厚度为19mm的板材，经测试其物理力学特性为：

容重：（g/Cm）    0.67

含水率：（%）    7.25

静曲强度：（N/Cm）    1637

平面抗拉强度：（N/Cm）    34.9

厚度膨胀率：（%）    13.17

板材表面平整光滑，无绒团出现，经生产证明从未出现火灾。

实例2：

取风干后的棉杆1950克，经实例1的加工步骤，获棉杆屑1600克，加入脲醛树脂208克，氯化铵5克，热压温度160±5℃，最大压力372N/Cm时间6分钟，获得厚度为10mm的板材，经测试其物理力学特性为：

容重：（g/Cm）    0.71

含水率：（%）    6.27

静曲强度：（N/Cm）    1782.6

平面抗拉强度：（N/Cm）    37.24

厚度膨胀率：（%）    15.6

板材表面状况与实例1相同，亦不会出现火灾。

Claims (4)

1、植物纤维复合板材的制造方法，用一年生植物特别是棉杆、麻杆、烟杆、豆杆等带有皮毛绒的茎杆做增强材料，以粘结剂做基体材料经热压成形，其特征在于，采用“切断→用片状锤击式破碎机破碎，使茎杆上的毛绒与木质分离→风送→蒸汽烘干→三层筛选”的原材料分离工艺。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的蒸汽烘干工序中蒸汽温度为160～200℃，烘干后原料的含水率小于5%。

3、根据权利要求1至2其中之一所述的方法，其特征在于，所说的三层筛选工序是使烘干后的原料进入一个具有三层筛网的筛子，第一层筛子的网孔为10～14mm见方，第二层筛子的网孔为1.5～2.5mm见方，第三层筛子为50～70目，不能漏过第一层筛网的原料送回破碎工序再次破碎，不能漏过第二层筛网的原料送到粗料仓，不能漏过第三层筛网的原料送到细料仓。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对拌胶后的原料再进行一次筛绒，其网孔为25～35mm见方，即采用筛选→拌胶→筛选的两次筛选工艺。

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