CN101670604B - 利用农作物秸秆制作板材的加工工艺 - Google Patents

Abstract

利用农作物秸秆制作板材的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：a、备料，对农作物秸秆进行加工处理，制备所需的原料，将原料与胶粘剂进行均匀混合；b、铺装，将混合后的原料进行铺装，形成待热压的板坯；c、热压制板，所述热压制板使板坯定型成为所需板材，对板坯进行的热压过程分为压缩、成型和回火处理三个阶段，其中，在成型阶段中的成型温度设定值低于在压缩阶段中的压缩温度设定值，在回火处理阶段中的回火温度设定值处于成型温度设定值与压缩温度设定值之间；d、后期处理，对热压后的板材进行后期处理，得到成品。因此，本发明无传统的蒸汽释放阶段工艺设计，能解决板材制作过程中的分层、爆板和鼓泡问题，并节省时间、提高成品率和加工效率。

Description

利用农作物秸秆制作板材的加工工艺

技术领域：

本发明涉及农作物秸秆制作板材方法中的加工工艺，尤其是涉及一种热压过程中变温可控的加工工艺。

背景技术：

随着木材资源的匮乏和环境保护的要求，以木材为原料的板材价格越来越昂贵，且各国相继出台一系列的保护森林资源的法律法规，因此寻找新型材料的板材来替代木质人造板材成为板材市场图生存、求发展的当然之选。而农作物秸秆以其作为农业生产的副产品、产量大，且纤维素和木素含量较高，而成为替代木质人造板材的首选材料，这样不但可以“价廉物美、变废为宝”，而且可以减少秸秆焚烧、减少森林砍伐、避免室内甲醛污染、提高人民生活质量。到目前为止，国内已经建成年生产23万立方米农作物秸秆板材的生产能力，国外大约有年生产200万立方米的生产能力。但是，因为农作物秸秆因其固有的特性，例如纤维短、非纤维细胞多、碎料难以压缩、导热系数低于木材等因素，造成对农作物板材的加工难度远远大于木质人造板材的加工难度，从而造成目前加工出来的农作物秸秆板材不但成本高而且只能是低端的碎料板，尚不能制造出优质、高端的中高密度板材。根据目前的技术，以农作物秸秆作为原料制作板材的工艺步骤一般包括：原料分类，原料初处理，刨花制备(原料粉碎)，拌胶，铺装，热压，前处理和成品处理。其中，影响制成品板材质量的因素有很多，但是发展到现在，加工工艺中的热压工艺已经成为制约农作物秸秆板材质量的一个瓶颈。参见图1，目前采用的热压工艺，大致可以分为三个阶段，分别为板坯压缩阶段A、PMDI(异氰酸酯胶)反应固化阶段B和低压排汽阶段D。如中国专利号为CN200410065859.7、CN200610045348.8、CN200710020632.4、CN200710135199.9号专利记载的加工方法中，热压工艺均是采用上述的三阶段法。但是，该热压工艺存在很多缺陷：一是排汽时间长，因为农作物秸秆的导热系数小，无论是热压还是排汽，只能通过水蒸汽进行，排汽时间约为整个加工工艺的三分之一，从而导致生产效率低；二是板坯在排汽过程中往往会出现“炸板”或产生鼓泡，由于板坯芯层水份过量导致蒸汽过量，若排汽通道不畅或排汽速度过快，极易产生这一现象，尤其在生产密度较高的板材时更为明显，从而导致产品合格率下降、成本提高。在目前的实际生产过程中，人们为了提高农作物秸秆板材的成品率，往往采用在降低制板原料的含水率的同时增加施胶量。但采用这种方法生产出来的板材含水率低，导致产品翘曲变形严重、热压过程时间长、其它理化性能差等缺陷。农作物秸秆板生产的关键是能否很好地解决农作物秸秆板材生产过程中含水率、施胶量以及产品质量和生产成本之间的关系；三是难以克服密度瓶颈，造成难以克服强度瓶颈。如上所述，因为含水率和排汽问题的存在，导致不能生产出合格的中高密度及厚的(18mm及以上)农作物秸秆板材，从而农作物秸杆板材难以突破密度极限导致板材理化性能指标差，即使做出中高密度板材则因为成本太高而没有任何市场竞争力。从而限制了中高密度和厚农作物秸秆板材的生产，造成目前农作物秸秆板材只能用于一些低端场合。

发明内容：

本发明需要解决的技术问题就是为了克服上述现有技术的缺陷，对农作物秸秆制板方法中关键的热压工艺步骤进行了新的设计，从而克服了现有加工工艺的缺陷、缩短整个加工时间、降低成本、提高了产品质量。

按照本发明提供的利用农作物秸秆制作板材的加工工艺，包括以下步骤：a、备料，对农作物秸秆进行加工处理，制备所需的原料，将原料与胶粘剂进行均匀混合；b、铺装，将混合后的原料进行铺装，形成待热压的板坯；c、热压制板，所述热压制板使板坯定型成为所需板材，对板坯进行的热压过程分为压缩、成型和回火处理三个阶段，其中，在成型阶段中的成型温度设定值低于在压缩阶段中的压缩温度设定值，在回火处理阶段中的回火温度设定值处于成型温度设定值与压缩温度设定值之间；d、后期处理，对热压后的板材进行后期处理，得到成品。

按照本发明提供的利用农作物秸秆制作板材的加工工艺更具体说还具有如下技术特征：

在步骤a中，制备的原料的含水率在7％—17％，胶粘剂的施胶量为绝干原料的2％—20％。

在步骤a中，制备的原料的含水率在7％—17％，采用PMDI胶粘剂的施胶量为绝干原料的2％—8％。

在步骤c中，热压后的板材的含水率在4％—13％。

在所述压缩阶段中所采用的压缩温度设定值使压机的热压板的热量向板坯传递，板坯表层原料中的水分汽化向板坯芯层传递，从而加热板坯芯层，使板坯芯层温度达到胶粘剂所需的固化温度；在所述成型阶段中所采用的成型温度设定值使板坯的热量向压机的热压板传递，从而使板坯表层温度降低；在所述回火处理阶段中所采用的回火温度设定值使压机的热压板的热量再次向板坯表层传递。

所述压缩阶段的压缩温度设定值为170℃～240℃，并给压机的热压板施加压力，使压板闭合压缩板坯，板坯被压缩至设定的厚度，至所述板坯芯层温度达到设定值后切换至所述的成型阶段。

所述成型阶段的成型温度设定值为80℃～160℃，该阶段施加给所述压机的热压板的压力设定值小于所述压缩阶段施加给所述压机的热压板的压力设定值，当所述板坯的芯层反应固化后，切换至所述回火处理阶段。

所述回火处理阶段的回火温度的设定值为130℃～180℃，在该阶段施加给所述压机的热压板的压力再次升高，达到整个热压周期工艺所设定时间、板材芯层蒸汽压力小于所述板材内结合强度时打开所述压机。

所述成型温度设定值与所述压缩温度设定值之间的温差在10℃—150℃。

从所述压缩温度设定值到所述成型温度设定值的降温时间为10秒-150秒。

在所述压缩阶段中施加于板坯上的压力设定值为2.0MPa—4.0MPa。

在所述成型阶段中施加于板坯上的压力设定值为0.5MPa—2.2MPa。

在所述回火处理阶段中施加于板坯上的压力设定值为0.6MPa—2.5MPa。

基于所制作板材的厚度，一个热压周期时间的设定值按10～25秒/毫米计算。

在说明有益效果之前，先将这种加工工艺改变带来的传热方式的变化作为原理进行说明。

当板坯进入压机时，热压板就开始将热能通过板坯表层直接传递给板坯。由于原料的物理特性，这些传热过程根据板坯的厚薄需要不同的加热速率。在热量传导过程中，由于板坯的表层与压机热压板和金属垫板接触，因此其表层很快被加热。尽管板表层很快可达到热压板的温度，但是植物纤维的本身导热效果很差，热压板的热量不可能渗入板坯的芯层。板坯的芯层因此保持进入压机前的温度。另一方面，在快速加热表层的过程中，由于原料本身所含的水变为水蒸汽且因热的表层与冷的芯层之间的温度差，蒸汽朝板坯的中间移动而致使芯层加热。在表层快速、充分被加热的同时，芯层的加热是滞后和有限的。

由上得知，板坯芯层的加热主要是依靠原料中存在的水分，原料的含水率因此对加工工艺极为重要，特别是生产厚板时显得尤为重要。但增加原料中的含水率有有利的一面，也有不利的一面。更高的含水率意味着当板坯表层被快速加热时会产生更多的蒸汽，这就能使蒸汽较快地传至板坯的中心从而缩短了芯层的加热时间，这对生产厚板特别重要。但由于此时板坯的表层处于高温高压状态下，蒸汽不能通过板坯的表面释放，而是在压力循环过程中通过板坯的边沿释放。由此，板坯中心的蒸汽压力迅速开始上升而达到一很高的压力。此时，如果打开压机，那么板材要么分层，要么爆板或鼓泡。属于其中的任何一种情况，所制成的板都是报废品。

因此，蒸汽在开始时是有助于加工工艺，但接近压力循环末端时蒸汽对加工工艺来讲就是一个障碍。以前的通常做法，在压机打开之前，释放掉尽可能多的蒸汽。这通过在压力循环末端加入一个“蒸汽释放阶段”来达到，这个阶段的特殊目的是在压机打开之前将板内的蒸汽压力释放。实际上，这是通过释放压机中的板材内几乎全部蒸汽压力，但在此过程中要维持刚好足够的压力确保压机没有打开。这种方法使得板材能缓慢地释放水蒸汽并且帮助板中心的蒸汽通过板材的边沿释放。在目前实际生产过程中，排汽阶段通常需要很长的时间，就小麦秸秆板而言，排汽阶段至少占到整个热压周期的1/3左右。另外，由于在蒸汽释放阶段将板材中的大部分蒸汽释放，致使最终产品中的含水率低下，影响产品质量。为了消除上述缺陷，往往要对热压后的板材进行喷水或者置于一定湿度和温度的环境中养生，以此来提高板材的含水率。

基于上述讨论，本发明的主要有益效果如下：

1、本发明采用压缩、成型和回火三个处理阶段，在这三个阶段中，所采用的温度是不同的，在成型阶段，使成型温度设定值低于压缩温度设定值，致使在此阶段压机的热压板温度低于板坯表层的温度，使板坯表层的热量向压机的热压板传递，从而使板坯表层温度降低。因此，本发明在压缩阶段将板坯的表层迅速加热，使板坯中的水变成蒸汽并向板坯芯层流动，从而将热量传递到芯层，迅速达到胶粘剂所需的固化温度。此时，切换至成型阶段，在此阶段压机的热压板温度低于板坯表层的温度，使板坯表层的热量向压机的热压板传递，从而使板坯表层温度降低，降低了板坯芯层的蒸汽压力，并使板坯芯层的蒸汽压力小于板坯内结合强度。因此，本发明无传统的蒸汽释放阶段工艺设计，能解决板材制作过程中的爆板和鼓泡问题，并节省时间、提高成品率和加工效率。

2、本发明无传统制板工艺的蒸汽释放阶段工艺设计，并不是通过排放蒸气来释放板坯芯层蒸气压力，因此，热压后的板材仍然具有较高的含水率，从而克服了中高密度板的含水率问题，消除了含水率对中高密度板和厚度板所带来的制约，提高成品板材含水率的同时加工出合格的中高密度板和/或厚度板，使得农作物秸秆板材真正可以替代中高端优质木质人造板材。

3、本发明的回火阶段类似于金属加工中的回火处理，使板材的应力分布更加均匀，减小板材的变形，可以提高成品精度和合格率。

4、本发明采用压缩和成型而无蒸汽释放阶段工艺设计，可以提高加热速度并大大降低整个加工工艺的时间，还可以减少胶粘剂的使用量、节约成本。

附图说明：

图1是现有技术中加工工艺的压力和温度与时间之间的曲线趋势图。

图2是本发明的加工工艺中的压力和温度与时间之间的曲线趋势图。

图3是本发明的压缩阶段中板坯的结构及热传导方向示意图。

图4是本发明的成型阶段中板坯的结构及热传导方向示意图。

图5是本发明的回火处理阶段中板坯的结构及热传导方向示意图。

具体实施方式：

本发明将上述热压工艺应用到利用农作物秸秆制作板材的加工方法中，包括以下步骤：

a、备料，对农作物秸秆进行加工处理，制备所需的原料，将原料与胶粘剂进行均匀混合；

b、铺装，将混合后的原料进行铺装，形成待热压的板坯；

c、热压制板，所述热压制板使板坯定型成为所需板材，对板坯进行的热压过程分为压缩、成型和回火处理三个阶段，其中，在成型阶段中的成型温度设定值低于在压缩阶段中的压缩温度设定值，在回火处理阶段中的回火温度设定值处于成型温度设定值与压缩温度设定值之间；

d、后期处理，对热压后的板材进行后期处理，得到成品。

在步骤a中，制备的原料的含水率在7％—17％，胶粘剂的施胶量为绝干原料的2％—20％。其中，异氰酸脂(PMDI)胶粘剂的施胶量为绝干原料的2％—8％。在步骤c中，热压后的板材的含水率在4％—13％。本发明的热压工艺原料可以采用含水率在7％—17％之间任意数值，而无需像传统工艺那样要考虑原料的含水率，为缩短排汽时间而将原料的含水率控制在最低标准。本发明无排汽段工艺设计，无需过多考虑原料的含水率，可以使用不同的含水率原料，生产出不同含水率的板材。因此，本发明生产的板材的含水率是可控的，根据产品对含水率的要求生产出本身所具有的相应含水率的板材。

本发明的上述加工方法适合于中高密度板材，尤其适合农作物秸秆厚板的生产，解决了中高密度农作物秸秆厚板现在生产过程中主要存在的问题，使农作物秸秆作为原料生产中高密度厚板成为可能，并且相对成本降低。

参见图2，在本发明给出的热压工艺，对板坯进行的热压过程分为压缩、成型和回火处理三个阶段，其中，在成型阶段中的成型温度设定值低于在压缩阶段中的压缩温度设定值，在回火处理阶段中的回火温度设定值处于成型温度设定值与压缩温度设定值之间。本发明的热压工艺摒弃了传统工艺中的排汽阶段，通过低温成型阶段减小板坯芯层聚集的蒸汽压力，克服了农作物作为原料制作板材所受到的密度瓶颈和强度瓶颈。解决了热压后板材含水率过低导致板材质量下降的问题。

其中，附图2中各标记说明及相关参数范围如下：

整个热压周期的时间根据制板用的农作物秸秆原料、原料含水率、施胶量以及所制造的秸秆板密度、板厚等不同而不同，一个热压周期时间根据板厚按10～25秒/毫米之间的一工艺设定值计算，这一数值即为热压板的热压速率。

图2中的P1、P2、P3、P4为一个热压周期中不同阶段面压力设定值(单位压力设定值)，同样根据制板用的农作物秸秆原料、原料含水率、施胶量以及所制造的秸秆板密度等不同而不同，其中，压缩阶段施加于板坯上的最高压力设定值P1范围为：2.0～4.0MPa。在所述成型阶段中施加于板坯上的压力设定值范围为0.5MPa—2.2MPa。在所述回火处理阶段中施加于板坯上的压力设定值范围为0.6MPa—2.5MPa。

图2中的T1、T2、T3为一个热压周期中不同阶段压机的热压板温度，压机的热压板温度即为每个阶段时所需温度。其中，T1为压缩阶段压机的热压板温度设定值，即压缩温度设定值，范围：170℃～240℃；T2为成型阶段压机的热压板温度设定值，即成型温度设定值，范围：80℃～160℃；T3为回火处理阶段热压周期结束时压机的热压板温度设定值，即回火温度设定值，范围：130℃～180℃。

这里所说的压缩温度设定值是指为压制板坯使板坯表层快速加热并使表层料中的水分汽化向芯层传递从而加热板坯芯层，使芯层温度达到胶粘剂进行固化所需的温度，在压缩过程中，温度是要控制在一定范围内的。若温度太高，则会碳化板坯，影响板材质量。但若温度太低，则会延长板坯的加热时间，影响整个热压工艺的时间。所说的成型温度设定值是指要低于高温压缩阶段时的温度，使得压机的热压板与板坯表层的热量传递方向发生改变，板材不再从压机的热压板吸收热量，从而降低板材芯层蒸汽压力，但此时芯层的温度也要满足胶粘剂固化要求。因此，这里所说的压缩温度设定值和成型温度设定值是根据不同的材料特性和胶粘剂特性进行设定，但总的思路是要保证在压缩阶段温度要满足压缩和加热的需求，在成型阶段要满足压机的热压板与板坯表层中的热量传递方向发生改变，并能够使芯层中的蒸汽压力降低。在回火处理阶段回火温度设定值是处于成型温度设定值与压缩温度设定值之间的一段变化温度。

本发明所采用的各参数设定值是指在整个热压工艺过程中，各个阶段的工艺要求参数。各温度设定值和压力设定值与压机的实际值有可能存在误差，误差的大小主要取决于设备的精度。但总得来说，这个误差范围并不会非常大。从压机中读取的各个设定值与工艺要求的设定值基本一致。在本发明中，由于压机中热压板的温度和压力上升或下降需要一定的时间，且即使达到设定值，也会受到其他因素的影响，使得设定值发生波动。因此，本发明中压缩阶段和成型阶段中的所称的设定值是指在此阶段中温度和压力达到一定的稳态，并持续一定时间。当然，有时为了更好的达到压缩和成型的目的，在压缩阶段会设定多个设定值，使得压缩阶段的温度设定值的曲线成阶梯状。同理，在成型阶段也会设定多个设定值，使得成型阶段的温度设定值的曲线成阶梯状。

参见图3、图4和图5，图中的箭头表示蒸汽的走向，即表示热量传递的方向。本发明由于进行了上述压缩温度设定值和成型温度设定值设定，使得在整个热压工艺过程中，保证在所述压缩阶段中所采用的压缩温度设定值使压机的热压板9的热量向板坯8表层传递，板坯8表层原料中的水分汽化向板坯芯层传递，从而加热板坯芯层，使板坯芯层温度达到胶粘剂所需的固化温度；在所述成型阶段中所采用的成型温度设定值使板坯8表层的热量向压机的热压板9传递，从而使板坯8表层温度降低；在所述回火处理阶段中所采用的回火温度设定值使压机的热压板9的热量再次向板坯8表层传递。通过改变热量在不同阶段的传递方向，从而使板材芯层蒸汽压力降低，而无需将其彻底排出。因此，本发明不仅可以有效的解决板坯芯层中存在的蒸汽压力集中的问题，而且，使得热压后的板材具有较高的含水率，从而无需再为提高板材含水率进行后期加工处理。这种成型本身所具有的含水率要远比后期添加的水分要好，板材质量明显得到改善。

本发明的整个热压工艺是在热压机上完成的，下面结合压机具体说明本发明的热压工艺的每个阶段。

本发明的所述压缩阶段根据制板用的农作物秸秆原料、原料含水率、施胶量以及所制造的秸秆板密度、厚度等因素的不同，控制压机的热压板温度在170℃～240℃之间的工艺温度设定值，并给所述压机的热压板施加压力，使压板闭合压缩板坯，板坯被压缩至设定的厚度，至所述板坯芯层温度达到设定值后切换至所述的成型阶段。本发明在所述压缩阶段中施加于板坯上的压力设定值为2.0MPa—4.0MPa之间的工艺设定值。在此压缩阶段板坯的表层会在初期迅速被加热，使其含有的水分迅速被加热变成蒸汽，表层的温度会高于芯层的温度，使得蒸汽向芯层运动，从而将热量传递到芯层中，对芯层进行加热。

本发明的所述成型阶段根据制板用的农作物秸秆原料、原料含水率、施胶量以及所制造的秸秆板密度、厚度等因素的不同，控制所述压机的热压板温度在80℃～160℃之间的工艺温度设定值，该阶段施加给所述压机的热压板的压力设定值小于所述压缩阶段施加给所述压机的热压板的压力设定值，当所述板坯的芯层反应固化后，切换至所述回火处理阶段。在所述成型阶段中施加于板坯上的压力设定值为0.5MPa～2.2MPa之间的工艺设定值。在此低温成型阶段要降低压机的热压板温度，使得板坯表层的热量向压机的热压板传递，板坯芯层的蒸汽压力小于胶粘剂的固化强度，即小于板材内结合强度，使得蒸汽压力不会对板材造成损害。在此阶段中，本发明的所述成型温度设定值与所述压缩温度设定值之间的温差在10℃—150℃。最好是在20℃—100℃，这样更加利于板材中的热量传递方向发生改变。从所述压缩温度设定值到所述成型温度设定值的降温时间为10秒-150秒。

本发明的所述回火处理阶段根据制板用的农作物秸秆原料、原料含水率、施胶量以及所制造的秸秆板密度、厚度等因素的不同，控制当热压周期结束时所述压机的热压板温度在130℃～180℃之间的工艺温度设定值，在该阶段施加给所述压机的热压板的压力再次升高，达到整个热压周期工艺所设定时间、板材芯层蒸汽压力小于所述板材内结合强度时打开所述压机，完成整个热压工艺。在所述回火处理阶段中施加于板坯上的压力设定值为0.6MPa—2.5MPa之间的工艺设定值。所述回火处理阶段类似于金属加工中的回火处理，使得板材的应力分布更加均匀，提高板材的质量。同时，所述回火处理阶段后期可以将压机的热压板温度升高，并在下一个热压周期开始前达到压缩阶段温度，从而充分提高生产效率。

本发明利用上述工艺制造的成品中高密度板材的含水率在4％—13％，所述板材的密度为600～950Kg/m³。所述板材的厚度为10mm—50mm。本发明的加工方法可以适用于多种农作物秸秆，同样，也适用于经济作物的剩余物。由本发明加工方法加工出来的板材与木质人造板材的性能相当，可以完全替代现有的木质人造板材。

下面结合上述热压工艺和加工方法，具体给出几种农作物秸秆制作成板材的详细过程。

实施例1：

(1)备料：

小麦秸秆(产地：安徽滁州)经锤式粉碎机粉碎，粉碎机双筛网直径分别为6mm、6mm，粉碎后的原料经风选装置去除茎节和麦粒等杂质，用于制板的小麦秸秆粉碎料的含水率为12.5％。在搅拌机中，将异氰酸脂(PMDI)胶粘剂雾化与小麦秸秆粉碎料均匀混合。所用胶粘剂为HuntsmanSuprasec5005，施胶量为小麦秸秆粉碎料绝干重量的3.5％。

(2)铺装预压：

制造20mm厚度的均质结构小麦秸秆板，取1.2mm砂光余量，即经压机生产出来的未砂光板设定板厚为21.2mm，设定未砂光板的密度为820Kg/m³。依据这些参数，将施胶后的原料均匀铺装在金属垫板上，垫板经脱膜涂层处理，并在其上表面喷洒脱膜剂，以防止粘板。然后将铺好的料坯进行预压，并在预压后的料坯表面喷洒脱膜剂。

(3)热压制板：

将预压好的料坯送入双循环热压系统的压机进行制板。热压工艺过程分为压缩、成型和回火处理三个阶段。基本热压工艺参数如下：

热压时间：400秒，热压速率：400s/21.2mm＝18.9s/mm

制板压力设定值(面压力设定值)：P1：3.0MPa；P2：1.5MPa；P3：0.6MPa；P4：1.5MPa。

压机的热压板温度设定值：其中压缩阶段的压缩温度设定值T1为185℃；成型阶段的成型温度设定值T2为120℃；回火处理阶段的回火温度设定值T3为120℃—170℃，即从120℃上升到170℃的一段温度。在此，成型阶段的成型温度设定值T2与压缩阶段的压缩温度设定值T1之间的温差为65℃。从所述压缩温度设定值到所述成型温度设定值的降温时间为40秒。

(4)后期处理：

将经压机热压成型的板材进行裁边、冷却，堆垛48小时后进行砂光、定厚、分类等。

依据国家标准GB/T4897-2003刨花板国家标准测试均质小麦秸秆板的各项性能指标，其具体性能指标如下：

板厚：20mm；密度：780Kg/m³；静曲强度：24MPa；

弯曲弹性模量：2796MPa；内结合强度：0.55MPa；

表面结合强度：1.3MPa；握螺钉力：板面1180N，板边760N2h吸水厚度膨胀率：3％；含水率：9％；板内平均密度偏差：-4％～+3％

实施例2：

(1)备料：

小麦秸秆(产地：江苏连云港灌南县)经锤式粉碎机进行第一次粉碎，粉碎机双筛网直径分别为8mm、6mm，粉碎后的原料经风选装置去除茎节和麦粒等杂质，取其中的60％作为制板的芯层原料。将粉碎料的40％再经锤式粉碎机(筛网直径分别为3mm、3mm)进行粉碎，作为制板的表层料。用于制板的表层料的含水率为14.5％，用于制板的芯层料的含水率为10％。将表层料和芯层料分开施胶，在搅拌机机中，将异氰酸脂(PMDI)胶粘剂雾化与表层料均匀混合后，再将芯层料均匀施胶。所用胶粘剂为Hunt sman Suprasec5005，表层施胶量为小麦秸秆表层料绝干重量的3.5％，芯层施胶量为小麦秸秆芯层料绝干总量的3％。

(2)铺装预压：

制造18mm厚度的三层结构小麦秸秆板，取1.2mm砂光余量，即经压机生产出来的未砂光板设定板厚为19.2mm，设定未砂光板的密度为780Kg/m³。表层料占铺装料坯总重量的35％，芯层料占铺装料坯总重量的65％，依据这些参数，将施胶后的表层、芯层原料分三层均匀铺装在金属垫板上，料坯铺装工序：将占料坯总重量17.5％的表层料均匀铺装在金属垫板上，然后将占料坯总重量65％的芯层料均匀铺装，最后将占料坯总重量17.5％的表层料均匀铺装，完成料坯的铺装。垫板经脱膜涂层处理，并在其上表面喷洒脱膜剂，以防止粘板。将铺好的料坯进行预压，并在预压后的料坯表面喷洒脱膜剂。

(3)热压制板：

将预压好的料坯送入双循环热压系统的压机进行制板。热压工艺过程分为压缩、成型和回火处理三个阶段。基本热压工艺参数如下：

热压时间：350秒；热压速率：350s/19.2mm＝18.2s/mm

制板压力设定值(面压力设定值)：P1：2.6MPa；P2：1.8MPa；P3：0.7MPa；P4：1.0MPa。

压机的热压板温度设定值：压缩阶段的压缩温度设定值T1为210℃；成型阶段的成型温度设定值T2为110℃；回火处理阶段的回火温度设定值T3为110℃—175℃，即从110℃上升到175℃的一段温度。在此，成型阶段的成型温度设定值T2与压缩阶段的压缩温度设定值T1之间的温差为100℃。从所述压缩温度设定值到所述成型温度设定值的降温时间为100秒。

(4)后期处理：

将经压机热压成型的板材进行裁边、冷却，堆垛48小时后进行砂光、定厚、分类等。

依据国家标准GB/T4897-2003刨花板国家标准测试三层结构小麦秸秆板的各项性能指标，其具体性能指标如下：

板厚：18mm；密度：740Kg/m³；静曲强度：21MPa；弯曲弹性模量：2647MPa；内结合强度：0.45MPa；表面结合强度：1.4MPa；握螺钉力：板面1260N，板边890N；2h吸水厚度膨胀率：3％；含水率：10％；板内平均密度偏差：-4％～+4％

实施例3：

(1)备料：

玉米秸秆皮(产地：黑龙江哈尔滨)经锤式粉碎机进行第一次粉碎，粉碎机双筛网直径分别为10mm、10mm，粉碎后的原料取其中的60％作为制板的芯层原料。将粉碎料的40％再经锤式粉碎机(筛网直径分别为3mm、4mm)进行粉碎，作为制板的表层料。用于制板的表层料的含水率为15.5％，用于制板的芯层料的含水率为11％。将表层料和芯层料分开施胶，在搅拌机机中，将异氰酸脂(PMDI)胶粘剂雾化与表层料均匀混合后，再将芯层料均匀施胶。所用胶粘剂为Huntsman Suprasec5005，表层施胶量为表层料绝干重量的3％，芯层施胶量为芯层料绝干总量的2.5％。

(2)铺装预压：

制造18mm厚度的三层结构玉米秸秆板，取1.2mm砂光余量，即经压机生产出来的未砂光板设定板厚为19.2mm，设定未砂光板的密度为780Kg/m³。表层料占铺装料坯总重量的35％，芯层料占铺装料坯总重量的65％，依据这些参数，将施胶后的表层、芯层原料分三层均匀铺装在金属垫板上，料坯铺装工序：将占料坯总重量17.5％的表层料均匀铺装在金属垫板上，然后将占料坯总重量65％的芯层料均匀铺装，最后将占料坯总重量17.5％的表层料均匀铺装，完成料坯的铺装。垫板经脱膜涂层处理，并在其上表面喷洒脱膜剂，以防止粘板。将铺好的料坯进行预压，并在预压后的料坯表面喷洒脱膜剂。

(3)热压制板：

将预压好的料坯送入双循环热压系统的压机进行制板。热压工艺过程分为压缩、成型和回火处理三个阶段。基本热压工艺参数如下：

热压时间：330秒；热压速率：330s/19.2mm＝17.2s/mm

制板压力设定值(面压力设定值)：P1：2.6MPa；P2：1.7MPa；P3：0.7MPa；P4：1.0MPa。

压机的热压板温度设定值：压缩阶段的压缩温度设定值T1为190℃；成型阶段的成型温度设定值T2为140℃；回火处理阶段的回火温度设定值T3为140℃—180℃，即从140℃上升到180℃的一段温度。在此，成型阶段的成型温度设定值T2与压缩阶段的压缩温度设定值T1之间的温差为50℃。从所述压缩温度设定值到所述成型温度设定值的降温时间为30秒。

(4)后期处理：

将经压机热压成型的板材进行裁边、冷却，堆垛48小时后进行砂光、定厚、分类等。

依据国家标准GB/T4897-2003刨花板国家标准测试三层结构玉米秸秆板的各项性能指标，其具体性能指标如下：

板厚：18mm；密度：738Kg/m³；静曲强度：23MPa；弯曲弹性模量：3036MPa；内结合强度：0.50MPa；表面结合强度：1.5MPa；握螺钉力：板面1140N，板边886N；2h吸水厚度膨胀率：5％；含水率：11％

板内平均密度偏差：-5％～+6％

实施例4：

(1)备料：

水稻秸秆(产地：上海南汇)经锤式粉碎机粉碎，粉碎机双筛网直径分别为8mm、8mm，粉碎后的原料经风选装置去除茎节和谷粒等杂质，并筛去大约10％的灰分。用于制板的水稻秸秆粉碎料的含水率为13.5％。在搅拌机机中，将异氰酸脂(PMDI)胶粘剂雾化与水稻秸秆粉碎料均匀混合。所用胶粘剂为Huntsman Suprasec5005，施胶量为水稻秸秆粉碎料绝干重量的4.5％。

(2)铺装预压：

制造18mm厚度的均质结构水稻秸秆板，取1.2mm砂光余量，即经压机生产出来的未砂光板设定板厚为19.2mm，设定未砂光板的密度为920Kg/m³。依据这些参数，将施胶后的原料均匀铺装在金属垫板上，垫板经脱膜涂层处理，并在其上表面喷洒脱膜剂，以防止粘板。然后将铺好的料坯进行预压，并在预压后的料坯表面喷洒脱膜剂。

(3)热压制板：

将预压好的料坯送入双循环热压系统的压机进行制板。热压工艺过程分为压缩、成型和回火处理三个阶段。基本热压工艺参数如下：

热压时间：365秒；热压速率：365s/19.2mm＝19.0s/mm

制板压力设定值(面压力设定值)：P1：3.2MPa；P2：2.2MPa；P3：0.9MPa；P4：1.2MPa。

压机的热压板温度设定值：压缩阶段的压缩温度设定值T1为200℃；成型阶段的成型温度设定值T2为120℃；回火处理阶段的回火温度设定值T3为120℃—175℃，即从120℃上升到175℃的一段温度。在此，成型阶段的成型温度设定值T2与压缩阶段的压缩温度设定值T1之间的温差为80℃。从所述压缩温度设定值到所述成型温度设定值的降温时间为65秒。

(4)后期处理：

将经压机热压成型的板材进行裁边、冷却，堆垛48小时后进行砂光、定厚、分类等。

依据国家标准GB/T4897-2003刨花板国家标准测试均质水稻秸秆板的各项性能指标，其具体性能指标如下：

板厚：18mm；密度：890Kg/m³；静曲强度：23MPa；弯曲弹性模量：3145MPa；内结合强度：0.60MPa；表面结合强度：1.1MPa；握螺钉力：板面1340N，板边1060N；2h吸水厚度膨胀率：5％；含水率：8％

板内平均密度偏差：-5％～+5％。

Claims (14)

1.利用农作物秸秆制作板材的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

a、备料，对农作物秸秆进行加工处理，制备所需的原料，将原料与胶粘剂进行均匀混合；

b、铺装，将混合后的原料进行铺装，形成待热压的板坯；

c、热压制板，所述热压制板使板坯定型成为所需板材，对板坯进行的热压过程分为压缩、成型和回火处理三个阶段，所述压缩阶段的压缩温度设定值为170℃～240℃，所述成型阶段的成型温度设定值为80℃～160℃，所述回火处理阶段的回火温度的设定值为130℃～180℃，其中，在成型阶段中的成型温度设定值低于在压缩阶段中的压缩温度设定值，在回火处理阶段中的回火温度设定值处于成型温度设定值与压缩温度设定值之间；

d、后期处理，对热压后的板材进行后期处理，得到成品。

2.如权利要求1所述的加工工艺，其特征在于：在步骤a中，制备的原料的含水率在7％-17％，胶粘剂的施胶量为绝干原料的2％-20％。

3.如权利要求1所述的加工工艺，其特征在于：在步骤a中，制备的原料的含水率在7％-17％，采用PMDI胶粘剂的施胶量为绝干原料的2％-8％。

4.如权利要求1所述的加工工艺，其特征在于：在步骤c中，热压后的板材的含水率在4％-13％。

5.如权利要求1所述的加工工艺，其特征在于：在所述压缩阶段中所采用的压缩温度设定值使压机的热压板的热量向板坯传递，板坯表层原料中的水分汽化向板坯芯层传递，从而加热板坯芯层，使板坯芯层温度达到胶粘剂所需的固化温度；在所述成型阶段中所采用的成型温度设定值使板坯的热量向压机的热压板传递，从而使板坯表层温度降低；在所述回火处理阶段中所采用的回火温度设定值使压机的热压板的热量再次向板坯表层传递。

6.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于：所述压缩阶段的压缩温度设定值为170℃～240℃，并给压机的热压板施加压力，使压板闭合压缩板坯，板坯被压缩至设定的厚度，至所述板坯芯层温度达到设定值后切换至所述的成型阶段。

7.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于：所述成型阶段的成型温度设定值为80℃～160℃，该阶段施加给所述压机的热压板的压力设定值小于所述压缩阶段施加给所述压机的热压板的压力设定值，当所述板坯的芯层反应固化后，切换至所述回火处理阶段。

8.根据权利要求7所述的加工工艺，其特征在于：所述回火处理阶段的回火温度的设定值为130℃～180℃，在该阶段施加给所述压机的热压板的压力再次升高，达到整个热压周期工艺所设定时间、板材芯层蒸汽压力小于所述板材内结合强度时打开所述压机。

9.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于：所述成型温度设定值与所述压缩温度设定值之间的温差在10℃-150℃。

10.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于：从所述压缩温度设定值到所述成型温度设定值的降温时间为10秒-150秒。

11.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于：在所述压缩阶段中施加于板坯上的压力设定值为2.0MPa-4.0MPa。

12.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于：在所述成型阶段中施加于板坯上的压力设定值为0.5MPa-2.2MPa。

13.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于：在所述回火处理阶段中施加于板坯上的压力设定值为0.6MPa-2.5MPa。

14.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于：基于所制作板材的厚度，一个热压周期时间的设定值按10～25秒/毫米计算。

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