CN101486216A - 沙生灌木复合纤维板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沙生灌木复合纤维板，在沙生灌木中混合人工速生林木材，采用混合磨浆方法，制备而成的混合纤维，降低了沙生灌木中的皮含量，改善了沙生灌木纤维的质量，从而改善了纤维板的质量。本发明还提供沙生灌木复合纤维板的制造方法，其主要步骤包括(一)备料，(二)热磨，(三)施胶、干燥，(四)铺装，(五)热压，(六)裁边等工序，在备料工段中将长度大于10cm的沙生灌木的木片控制在5％之内，或者将沙生灌木切成长度为1.5－5.0cm的小段木棍，再与速生林木材的木片混合，解决了由于沙生灌木尚未切断的长条缠绕鼓式削片机的刀轮，堵塞鼓轮和筛网等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种以人工速生材和沙生灌木为主要原料制造的沙生灌木复合纤维板，尤其是一种包含沙柳、紫穗槐、杨木三种混合纤维制备的沙生灌木复合纤维板；本发明还提供该纤维板的制造方法。
背景技术
沙生灌木是广泛生长在我国干旱、半干旱地区的多年生灌丛植物，具有耐寒、耐旱、耐高温、耐沙埋、适应性强、生长快等特性。主要树种有沙柳、柠条、红柳、乌柳、杨柴、花棒、枸杞、紫穗槐等。根据这些沙生灌木的生物学特性，必需3～5年平茬复壮一次，如此，才可以正常生长，否则，就可能停止生长，甚至死亡。目前，我国有1.81亿吨生物量的灌木林，其中，蓄积量较大的有沙柳、柠条、旱柳、紫穗槐等树种，目前，这些资源尚未得到有效的利用。沙生灌木的纤维素含量较高，半纤维素和木素含量低于红松，密度较大，硬度适中，灰分和冷热水抽出物含量高于木材，低于麦草、稻草、葵花秆等非木质植物纤维原料，是制造人造板的极好原料。由于我国目前木材资源短缺，人造板工业用于生产纤维板的原料短缺，因此如果能够将这些沙生灌木利用于人造板生产，不仅会解决我国人造板工业木材资源短缺的问题，而且为沙生灌木的高效利用寻找了出路，激发农民种植和培育沙生灌木的积极性，对于治理沙漠，改善生态环境以及增加农民收入，促进农村剩余劳动再就业等具有积极的作用。
现有技术中制作纤维板主要使用木材加工成木纤维，再混入胶粘剂等添加剂，经过压制而成。如果能使用沙生灌木制作密度纤维板，就可以充分利用沙生灌木资源，节约宝贵的木材，是利国利民之举。
现有技术中公开有利用沙柳、红柳等制作中密度纤维板的生产方法，例如公开号为CN1509854和CN1253872两个中国发明专利申请。其中以沙柳或红柳为主要原料。
目前，造成沙生灌木尚未得到有效的利用主要是相关技术没有解决，其主要技术问题有：
(1)由于沙生灌木的嫩梢部分韧性大，在削片过程中通常混有长条状的木片，如沙柳和紫穗槐削片长度大于10cm的长条比例分别为6.33％和6.60％。这些没有切断的长条不仅缠绕鼓式削片机的刀轮，堵塞鼓轮和筛网，而且造成气力输送管道堵塞、风机叶轮被缠绕和木片料仓搭桥的问题，不能正常供料，严重影响生产。
(2)沙生灌木树皮含量高达20％以上，而对于生产纤维板所使用的原料中，树皮一般要求控制在10％以下(华毓坤，人造板工艺学，中国林业出版社，p20页)；
表1 沙柳、紫穗槐树皮含量的测定
因此，由于上述2个原因，单独利用沙生灌木在生产纤维板的产业化过程中还存在的许多问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种主要以人工速生材和沙生灌木为原料制造的纤维板。
本发明的另一个目的在于提供上述沙生灌木复合纤维板的制造方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明提供的沙生灌木复合纤维板，其中原料包含主料和辅料，其中主料是沙生灌木和速生人工林木材制备而成的纤维；辅料为胶粘剂、固化剂和防水剂。主料组成为：沙生灌木纤维占主料绝干重量的20-90％，人工速生材纤维占主料绝干重量的为10-80％。辅料中胶粘剂的固含量添加量为主料5-15％，固化剂为胶粘剂固体含量的0-3％，防水剂添加量为主料绝干重量的1-4％。其中胶粘剂为脲醛树脂或三聚氰胺改性脲醛树脂，防水剂为石蜡，固化剂为氯化铵。
所述沙生灌木具体的是沙柳、柠条、红柳、乌柳、杨柴、花棒、枸杞、紫穗槐中的一种或多种。所述的速生材为杨木、桦木、桉树中的一种或数种。
所述的主料最佳配比是由沙柳、紫穗槐和杨木3种纤维组成，其中：沙柳纤维占主料绝干重量的10-60％，紫穗槐占主料绝干重量的10-60％，杨木纤维占主料绝干重量的10-80％。
所述的沙生灌木复合纤维板的制造方法，其主要步骤包括(一)备料，(二)热磨，(三)施胶、干燥，(四)铺装，(五)热压，(六)裁边，其特征是：在热磨工段中将占主料绝干重量10-80％的人工速生材木片与占主料绝干重量20-90％的沙生灌木均匀混合，在热磨机中将上述的混合木片进行磨浆，形成速生人工林木材与沙生灌木混合纤维。
所述的热磨工段中，热压机的蒸汽压力为2-5kg/cm2。
所述的沙生灌木复合纤维板的制造方法，其特征是：在备料工段中将沙生灌木的含水率控制在10-30％之间，对其进行削片，并将长度大于10cm的木片控制在5％之内，或者将沙生灌木的含水率控制在10-30％之间，将其切成长度为1.5-5.0cm的小段木棍；将人工速生材含水率控制在10-3％之间，对其进行削片；将沙生灌木木片或木棍与人工速生材木片按权利要求4所提供的比例混合。
所述的沙生灌木复合纤维板的制造方法，其特征是：在施胶干燥工序中，采用施胶与干燥同步的方法，防水剂也在此时施加；施胶量为5-15％，固化剂添加量为胶粘剂固含量的0-3％，防水剂添加量为绝干纤维重量的0.5-4％；施胶后的纤维含水率干燥至8-12％。
所述的沙生灌木复合纤维板的制造方法，其特征是：在热压工序中，热压温度140-200℃，热压压力2.5-4MPa，热压时间为15-60s/mm。
本发明采取混合纤维即在沙生灌木中添加人工速生林木材，采用混合磨浆方法，降低了沙生灌木中的皮含量，改善了沙生灌木纤维的质量，从而改善了纤维板的质量，本发明通过在备料工段中将长度大于10cm的沙生灌木的木片控制在5％之内，或者将沙生灌木切成长度为1.5-5.0cm的小段木棍，再与速生林木材的木片混合，解决了由于沙生灌木尚未切断的长条缠绕鼓式削片机的刀轮，堵塞鼓轮和筛网，从而造成气力输送管道堵塞、风机叶轮被缠绕和木片料仓搭桥的问题
附图说明
图1一种沙生灌木复合纤维板的工艺流程图
图2一种沙生灌木复合纤维板的工艺流程图
具体实施方式
实施例1：沙生灌木强化地板基复合纤维板
以下结合附图1，以沙柳、紫穗槐和杨木3种木材为原料进一步说明本发明的具体特征及技术手段，具体的制造方法包括如下步骤：(一)备料，(二)热磨，(三)施胶、干燥，(四)铺装，(五)热压，(六)裁边，削片、热磨、施胶干燥和热压等主要工段中出现的原料含水率，热磨机的蒸汽压力、施胶量、固化剂的添加量、防水剂的添加量、热压温度、热压时间和热压压力等，经过系统的研究，得到下面具体的实施例。
本发明提供的沙生灌木复合纤维板，其中原料包含主料和辅料，其中主料由沙柳、紫穗槐和杨木3种纤维组成，其中：沙柳纤维占主料绝干重量的30％，紫穗槐占主料绝干重量的30％，杨木纤维占主料绝干重量的40％。辅料中胶粘剂为脲醛树脂胶黏剂，其施胶量即胶黏剂固体含量占主料绝干重量为5-15％，固化剂氯化铵的添加量为胶粘剂固体含量的0-3％，防水剂石蜡的添加量为主料绝干重量的1-4％。
(一)备料：
将沙柳、紫穗槐和杨木的含水率控制在12-15％之间，采用BX218鼓式削片机进行削片，其木片尺寸见表1。由于沙生灌木的树皮含量高达20％以上，树皮和嫩梢部分韧性大，切断困难，沙柳和紫穗槐木片长度大于10cm的长条比例分别为6.33％和6.60％。这些没有切断的长条不仅缠绕鼓式削片机的刀轮，堵塞鼓轮和筛网，而且造成气力输送管道堵塞、风机叶轮被缠绕和木片料仓搭桥，不能正常供料，严重影响生产。为了解决上述问题，本发明利用水的浮力和重力相结合的分选方法，对木片进行分选，结果见表2，从表2可以看出，经过分选后，沙柳和紫穗槐木片长度大于10cm的长条比例分别为3.56％和3.78％。经过分选后按沙柳木片占主料绝干重量的30％，紫穗槐木片占主料绝干重量的30％，杨木木片占主料绝干重量的40％称去木片，将木片混合均匀后备用。
表2 采用分选前后长条和合格削片各占百分数
(二)热磨：
对上述的混合木片、杨木木片、沙柳和紫穗槐木片进行磨浆，热磨机的蒸汽压力为3kg/cm2，对上述4种纤维经过烘干后，用标准筛分别对其进行筛分，各种纤维的筛分结果见表3。
表3 4种材料的纤维长度分布比例
从表3可以看出，由4种材料根据不同工艺分离出的4种纤维，纤维分离效果较好，4种纤维中均无>8目的粗纤维，<120目的纤维含量小于15％，均为理想的中、高密度纤维板用的纤维。从表3可以看出，由于材质不同，用相同工艺条件下，沙柳，紫穗槐、杨木和混合的4种纤维筛分值不同，混合的纤维形态分布较佳；紫穗槐的8-30目的纤维比例较高，含有部分纤维束，纤维分离度较差。
(三)施胶干燥
采用施胶与干燥同步的方法，防水剂也在此时施加；施胶量为12％，固化剂添加量为胶粘剂固含量的1.5％，防水剂添加量为绝干纤维重量的1.5％；施胶后的纤维含水率干燥至10％。
(四)铺装：
按照设定密度秤取施胶后干燥好的混合纤维，将其均匀地铺装长度为2500mm，
宽度为1500mm成型框内，移去成型框后形成的板坯。
(五)热压：
将上述的板坯送入热压机中，采用热压温度180℃，热压压力3MPa，热压时
间为30s/mm。
(六)裁边，形成一种纤维板产品。
按照LY/T 1611-2003地板基材用纤维板标准对上述制备的4种纤维纤维板的密度，静曲强度，弹性模量和吸水厚度膨胀进行测试，结果见表4。
表4 不同纤维对板材物理力学性能的影响
从表4可以看出；单独利用沙柳纤维制成的纤维板的内结合强度和静曲强度达不到地板基材用纤维板的内结合强度和静曲强度的标准要求，单独利用紫穗槐纤维制成纤维板的吸水厚度膨胀率也达不到地板基材纤维板吸水厚度膨胀的要求。混合料纤维和杨木纤维制造的纤维板的各项新能指标均可以达到国标要求，并且混合料优于杨木纤维。
实施例2 沙生灌木复合中密度纤维板
以下结合附图2，以柠条、紫穗槐和桦木3种木材为原料进一步说明本发明的具体特征及技术手段，具体的制造方法包括如下步骤：(一)备料，(二)热磨，(三)施胶、干燥，(四)铺装，(五)热压，(六)裁边下面具体的实施例。
本发明提供的沙生灌木复合纤维板，其中原料包含主料和辅料，其中主料由柠条、紫穗槐和桦木3种纤维组成，其中：柠条纤维占主料绝干重量的20％，紫穗槐占主料绝干重量的40％，桦木纤维占主料绝干重量的40％。辅料中胶粘剂为异氰酸酯胶黏剂，其施胶量即胶黏剂固体含量占主料绝干重量为5.0％，防水剂石蜡的添加量为主料绝干重量的2％。
本发明提供的一种沙生灌木复合纤维板的制造方法，其步骤为，
(一)备料：
将柠条、紫穗槐和桦木的含水率控制在12-15％之间。采用BX218鼓式削片机对桦木木材进行削片，将柠条和紫穗槐采用带锯将其切成长度为3cm的小段木棍。按柠条木棍占主料绝干重量的30％，紫穗槐木棍占主料绝干重量的30％，杨木木片占主料绝干重量的40％称去木片，将木片混合均匀后备用。
(二)热磨：
将按要求切断的沙生灌木木棍送入磨浆机中，热压机的蒸汽压力为2.0kg/cm2，在温度为160-170℃，蒸煮时间为5min后进行热磨。
表5 几种材料的纤维长度分布比例
从表5可以看出，由柠条、紫穗槐和桦木经过热磨后的纤维均无>8目的粗纤维，<120目的纤维含量小于15％，均为理想的中密度纤维板用的纤维。
(三)施胶干燥：
采用施胶与干燥同步的方法，防水剂也在此时施加；施胶量为5.0％，防水剂添加量为绝干纤维重量的2％；施胶后的纤维含水率干燥至12％。
(四)铺装：
按照设定密度秤取施胶后干燥好的混合纤维，将其均匀地铺装长度为2500mm，
宽度为1500mm成型框内，移去成型框后形成的板坯。
(五)热压：
将上述的板坯送入热压机中，采用热压温度120℃，热压压力2.5MPa，热压
时间为30s/mm。
(六)裁边，形成一种纤维板产品。
按照GB/T 11718-1999中密度纤维板标准对上述不同密度纤维板的密度，静曲强度，弹性模量和吸水厚度膨胀进行测试，结果见表4。
表6 3种密度沙生灌木中密度纤维板的物理力学性能
从表6可以看出，在不同的密度条件下，采用本发明提供的方法生产的沙生灌木中密度纤维板，其各项主要指标均达到或超过了GB/T11718-1999中密度纤维板的各项指标要求。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明作限制性理解。尽管参照上述较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这种修改或者等同替换并不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1、一种沙生灌木复合纤维板，其原料包含主料和辅料，其中主料是沙生灌木和速生人工林木材制备而成的混合纤维；辅料为胶粘剂、固化剂和防水剂。主料组成为：沙生灌木纤维占主料绝干重量的20-90％，人工速生材纤维占主料绝干重量的为10-80％。辅料中胶粘剂的固含量添加量为主料5-15％，固化剂为胶粘剂固体含量的0-3％，防水剂添加量为主料绝干重量的1-4％。其中胶粘剂为脲醛树脂、三聚氰胺改性脲醛树脂或异氰酸酯，防水剂为石蜡，固化剂为氯化铵。
2 根据权利要求1所述的沙生灌木复合纤维板，其特征是所述沙生灌木具体的是沙柳、紫穗槐、柠条、红柳、乌柳、杨柴、花棒、枸杞中一种或多种。所述的速生材为杨木、桦木、桉树中一种或数种。
3 根据权利要求1或2所述的沙生灌木纤维板，其特征是：主料由沙柳、紫穗槐和杨木3种纤维组成，其中：沙柳纤维占主料绝干重量的10-60％，紫穗槐占主料绝干重量的10-60％，杨木纤维占主料绝干重量的10-80％。
4 根据权利要求1所述的沙生灌木复合纤维板的制造方法，其主要步骤包括(一)备料，(二)热磨，(三)施胶、干燥，(四)铺装，(五)热压，(六)裁边，其特征是：在热磨工段中将占主料绝干重量10-80％的人工速生材木片与占主料绝干重量20-90％的沙生灌木均匀混合，在热磨机中将上述的混合木片进行磨浆，形成速生人工林木材与沙生灌木混合纤维。
5 根据权利要求4所述的热磨工段中，热压机的蒸汽压力为2-5kg/cm2。
6 根据权利要求4所述的沙生灌木复合纤维板的制造方法，其特征是：在备料工段中将沙生灌木的含水率控制在10-30％之间，对其进行削片，并将长度大于10cm的木片控制在5％之内，或者将沙生灌木的含水率控制在10-30％之间，将其切成长度为1.5-5.0cm的小段木棍；将人工速生材含水率控制在10-3％之间，对其进行削片；将沙生灌木木片或木棍与人工速生材木片按权利要求4所提供的比例混合。
7、根据权利要求4所述的沙生灌木复合纤维板的制造方法，其特征是：在施胶干燥工序中，采用施胶与干燥同步的方法，防水剂也在此时施加；施胶量为5-15％，固化剂添加量为胶粘剂固含量的0-3％，防水剂添加量为绝干纤维重量的0.5-4％；施胶后的纤维含水率干燥至8-12％。
8、根据权利要求4所述的沙生灌木复合纤维板的制造方法，其特征是：在热压工序中，热压温度140-200℃，热压压力2.5-4MPa，热压时间为15-60s/mm。
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