CN102179856B - 一种高强度刨花板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度刨花板及其制造方法。将工业大麻秆粉碎成刨花，然后添加2%～14%的胶粘剂，再经热压后制成。还可以进一步掺混普通木材刨花，得到大麻秆/木材复合刨花板。本发明首创性地利用工业大麻秆强度高、多孔、密度低的特点来制造刨花板，与同类木质刨花板产品相比，该产品具有密度低、强度高、承重性能好的特性。该技术的实施不仅能显著节约木材资源、保护生态环境，而且变废为宝，为工业大麻的应用提供了新的途径。有助于推动工业大麻产业的进一步发展，具有良好的社会效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明属于人造板加工技术领域，具体涉及一种应用工业大麻秆制备得到的高强度刨花板。同时，本发明还涉及该高强度刨花板的制造方法。
背景技术
大麻为木质草本植物，属被子植物门，木兰纲，金缕梅亚纲，荨麻目，大麻科，大麻属，学名为Cannabis sativa L.，俗名汉麻、火麻、寒麻、线麻、花麻等，其品种有150个左右。1988年颁布的《联合国禁止非法贩运麻醉药品和精神药物公约》明确规定：大麻植株中含四氢大麻酚(THC)<0.3%的，已经不具备提取THC毒性成分价值，无直接作为毒品吸食的价值，这种专供工业用途的大麻品种——工业用大麻，可以进行规模化种植与工业化利用。目前工业大麻被广泛利用的有其韧皮纤维部分和籽部，主要用于纺织工业和食品工业；而工业大麻秆是其废弃物，目前尚没有得到合理利用，被就地焚烧。我国是世界上工业大麻主要种植国之一，2009年仅云南省的工业大麻的种植面积就达10万亩，生长期3～6个月，每亩地可产大麻秆1.5～2吨。此外，大麻皮和大麻籽在军用、民用工业中的广泛应用，受到了党中央的高度关注，刺激着大麻种植业的快速发展，预计2015年全国的工业大麻秆的种植面积将会达到1000万亩。届时将产生1500～2000万吨的大麻秆，若能利用这些大麻秆中的一半来制造人造板，就可生产750～1000万m3的人造板（约为我国2006年人造板生产总量的10%～13%），每年可节约森林资源1000～1400万亩，还可减少大麻秆焚烧造成的环境污染。不仅是废物利用，还可以发挥工业大麻秆的性能优势，提高刨花板的产品性能。具有明显的生态效益和经济效益。
工业大麻秆的表皮强度高，且麻秆密度低，在0.25g/cm3左右，仅有木材密度的1/3～1/2（指常用于人造板制造的木材原料）。如何针对工业大麻秆的材料特性，利用现有的人造板制造设备，通过适当的工艺革新制备出性能优良的刨花板，在现有技术中尚未见有相关报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种应用工业大麻秆原料制备得到的高强度刨花板，拓展工业大麻的应用途径、保护生态环境、推动工业大麻产业的进一步发展。
本发明的目的还在于提供一种制备所述高强度刨花板的方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
除非另有说明，本发明所采用的百分数均为重量百分数。
一种高强度刨花板，其特征在于：将工业大麻秆粉碎成刨花，然后添加2%～14%的胶粘剂，再经热压后制成。
进一步的，在工业大麻秆刨花中添加普通木材刨花，并将两种刨花混合均匀，普通木材刨花的添加比例为混合物的20%～80%，然后添加2%～14%的胶粘剂，再经热压后制成。
其中，所述的胶粘剂选自脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺改性脲醛树脂、异氰酸酯或天然高分子聚合物中的一种。
所述的天然高分子聚合物优选豆胶或淀粉胶。
所述的热压选自平压法、模压法、挤压法、喷蒸热压、高频热压或真空热压中的一种。
制备所述高强度刨花板的方法，包括以下步骤：
（1）刨花制备：调节工业大麻秆含水率至30～50%，然后破碎成长度3～8mm，宽度2～4mm，厚度2～4mm的刨花；经筛选除去尺寸不合格的刨花后，备用；
调节木材含水率至30～50%，然后破碎成长度3～8mm，宽度2～4mm，厚度2～4mm的木质刨花；经筛选除去尺寸不合格的刨花，备用；
（2）原料干燥：在温度140～180℃条件下将工业大麻秆刨花干燥至含水率为3～5%，备用；
在温度120～160℃条件下将木质刨花干燥至含水率为3～5%，并与工业大麻秆刨花混合均匀后，备用，混合比例为木质刨花占混合物的20%～80%；
（3）原料施胶：对干燥好的刨花施胶，施胶量为刨花重量的2～14%，并控制施胶后的刨花含水率为8～10%；
（4）板材铺装：将施胶后的刨花进行铺装，并用0.2～1.0MPa的压力对板坯进行预压；
（5）板材热压：在热压温度180～220℃，热压压力2.5～5.0MPa条件下对预压后的板坯热压20～40s/mm，设定板材密度为 0.45～0.85 g/cm3；
（6）板材后处理：将完成热压的板材置于温度25℃、湿度60%条件下恒温恒湿48h，即得到所需的高强度刨花板。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：首创性地利用工业大麻秆强度高、多孔、密度低的特点来制造刨花板，与同类木质刨花板产品相比，该产品具有密度低、强度高、承重性能好的特性，可用于制备家具、墙体、木门、包装箱等领域。该技术的实施不仅能显著节约木材资源、保护生态环境，而且变废为宝，为工业大麻的应用提供了新的途径，有助于推动工业大麻产业的进一步发展，具有良好的社会效益和经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但实施例并不是对本发明技术方案的限定。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应该涵盖在本发明的保护范围内。
实施例1 制备纯工业大麻秆刨花板
以工业大麻秆废弃物作为板材原料。经测定，工业大麻秆原料含水率为15～18%，对原料进行增湿处理，控制其含水率为40%。用削片机将原料制成长度为5～10mm的碎料，再使用双鼓轮刨片机对原料进一步粉碎，得到长度3～8mm，宽度2～4mm，厚度2～4mm的刨花，并利用震动筛除去过大的刨花。使用单通道干燥机在140℃条件下对工业大麻秆刨花进行干燥，干燥至含水率为3～5%。使用喷雾式喷胶机向干燥后的工业大麻秆刨花中施加脲醛树脂胶黏剂，胶黏剂的固体含量为60～65%，施胶量为工业大麻秆刨花绝干重的8%，同时添加固体含量为20%的石蜡乳液，添加量为工业大麻秆刨花绝干重的1.6%。控制施胶后的刨花含水率为8～10%。利用气流式铺装机将板坯铺装成三层结构的刨花板，再用0.8MPa的压力对板坯进行预压。在热压温度180℃，热压时间30s/mm，热压压力4.5MPa，板材密度0.75g/cm3的条件下，利用多层热压机进行板材压制。将板材冷却至室温，利用纵横锯机进行锯截，制成尺寸为2440mmX1220mm的板材，将锯制好的板材置于温度25℃，湿度60%的条件下进行调质处理，处理时间为48h，即得到所需的纯工业大麻秆刨花板。对成品板材进行砂光定厚并按饰面人造板的标准来进行测定；测试结果见表1所示。
实施例2
重复实施例1，有以下不同点：刨花施胶量10%，测试结果见表1所示。
实施例3
重复实施例1，有以下不同点：刨花施胶量12%，测试结果见表1所示。
实施例4
重复实施例1，有以下不同点：刨花施胶量14%，测试结果见表1所示。
实施例5
重复实施例1，有以下不同点：刨花施胶量12%，预压压力0.2MPa，热压压力2.5MPa，板材密度0.45 g/cm3，测试结果见表1所示。
实施例6
重复实施例1，有以下不同点：刨花施胶量12%，预压压力1.0MPa，热压压力5.0MPa，板材密度0.85 g/cm3，测试结果见表1所示。
实施例7
重复实施例1，有以下不同点：选用异氰酸酯为胶黏剂，施胶量2%，预压压力1.0MPa，热压温度200℃，热压时间30s/mm，热压压力5.0MPa，测试结果见表1所示。
实施例8
重复实施例1，有以下不同点：选用淀粉胶为胶黏剂，施胶量14%，测试结果见表1所示。
实施例9
重复实施例1，有以下不同点：选用酚醛树脂为胶黏剂，施胶量6%，热压温度220℃，热压时间40s/mm，测试结果见表1所示。
由表1可知，随着施胶量的增加板材的各项性能都呈现出变好的趋势，均可满足国家刨花板标准对普通刨花板的要求。当脲醛树脂胶黏剂的施胶量高于8%时，或使用异氰酸酯、酚醛树脂胶黏剂时，板材的各项性能均可满足国家刨花板对室内装修与家具用材的标准要求。
实施例10 制备工业大麻秆/木材复合刨花板
以工业大麻秆废弃物和松木作为板材原料。经测定，工业大麻秆原料含水率为15～18%，对原料进行增湿处理，控制其含水率为40%。用削片机将工业大麻秆原料制成长度为5～10mm的碎料，再使用双鼓轮刨片机对原料进一步粉碎，得到长度3～8mm，宽度2～4mm，厚度2～4mm的工业大麻秆刨花，并利用震动筛除去过大的刨花。经测定，松木含水率为10～12%，对其进行增湿处理，控制其含水率为40%。利用削片机对松木进行削片，再利用双鼓轮刨片机将松木破碎成长度3～8mm，宽度2～4mm，厚度2～4mm的刨花，并利用震动筛除去过大的刨花。利用单通道干燥机在140℃条件下将工业大麻秆刨花干燥至含水率3～5%。利用单通道干燥机在120℃条件下将松木刨花干燥至含水率3～5%。将干燥好的工业大麻秆刨花和松木刨花按照1：4的重量比进行混合。使用喷雾式拌胶机将固含量为60～65%的脲醛树脂胶施加在刨花表面；施胶量为刨花绝干重的12%，保证板坯含水率为8～10%。利用机械式铺装机将板坯铺装成均质结构的刨花板，再用0.6MPa的压力对板材进行预压。在热压温度180℃，热压时间30s/mm，热压压力4.0MPa，板材密度0.75g/cm3的条件下，利用多层热压机进行板材压制。将板材冷却至室温，利用纵横锯机进行锯截，制成尺寸为2440mmX1220mm的板材，将锯制好的板材置于温度25℃，湿度60%的条件下进行调质处理，处理时间为48h，即得到所需的工业大麻秆/木材复合刨花板。对成品板材进行砂光定厚并按饰面人造板的标准来进行测定；测试结果见表2所示。
实施例11
重复实施例10，有以下不同点：以桉树作为木质原料，工业大麻秆刨花与木质刨花的重量比为2:3，预压压力为0.2MPa，热压压力3.0MPa，测试结果见表2所示。
实施例12
重复实施例10，有以下不同点：以杨木作为木质原料，工业大麻秆刨花与木质刨花的重量比为1:1，预压压力为0.4MPa，热压压力3.5MPa，测试结果见表2所示。
实施例13
重复实施例10，有以下不同点：以杉树作为木质原料，工业大麻秆刨花与木质刨花的重量比为3:2，预压压力为0.7MPa，热压压力4.5MPa，测试结果见表2所示。
实施例14
重复实施例10，有以下不同点：以杂木作为木质原料，工业大麻秆刨花与木质刨花的重量比为4:1，预压压力为0.8MPa，热压压力5.0MPa，测试结果见表2所示。
实施例15
刨花原料全部为松木，预压压力为0.2MPa，热压压力2.8MPa。所得纯木质刨花板作为对照，与实施例10～14所得复合刨花板进行对比，对比结果见表2所示。
由表2可得，向木质原料中添加部分工业大麻秆后可显著的提高板材的各项性能，并可达到国家刨花板标准对室内装修与家具用材的要求。可见利用本技术不仅可以制造出一种成本低、强度高的刨花板，还可以利用工业大麻秆来对木质材料进行增强，制备出一种高强度的工业大麻秆/木材复合刨花板。
Claims (8)
1.一种高强度刨花板的制造方法，其特征在于：将工业大麻秆粉碎成刨花，然后添加2%～14%的胶粘剂，再经热压后制成；具体包括以下步骤：
（1）刨花制备：调节工业大麻秆含水率至30～50%，然后破碎成长度3～8mm，宽度2～4mm，厚度2～4mm的刨花；经筛选除去尺寸不合格的刨花后，备用；
（2）原料干燥：在温度140～180℃条件下将工业大麻秆刨花干燥至含水率为3～5%，备用；
（3）原料施胶：对干燥好的刨花施胶，施胶量为刨花重量的2～14%，并控制施胶后的刨花含水率为8～10%；
（4）板材铺装：将施胶后的刨花进行铺装，并用0.2～1.0MPa的压力对板坯进行预压；
（5）板材热压：在热压温度180～220℃，热压压力2.5～5.0MPa条件下对预压后的板坯热压20～40s/mm，设定板材密度为 0.45～0.85g/cm3；
（6）板材后处理：将完成热压的板材置于温度25℃、湿度60%条件下恒温恒湿48h，即得到所需的高强度刨花板。
2.根据权利要求1所述的高强度刨花板的制造方法，其特征在于：所述的热压选自平压法、模压法、挤压法、喷蒸热压、高频热压或真空热压中的一种。
3.根据权利要求1所述的高强度刨花板的制造方法，其特征在于：所述的胶粘剂选自脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺改性脲醛树脂、异氰酸酯或天然高分子聚合物中的一种。
4.根据权利要求3所述的高强度刨花板的制造方法，其特征在于：所述的天然高分子聚合物为豆胶或淀粉胶。
5.一种高强度刨花板的制造方法，其特征在于：将普通木材刨花与工业大麻秆刨花混合均匀，普通木材刨花的添加比例为混合物的20%～80%，然后添加占混合物2%～14%的胶粘剂，再经热压后制成；具体包括以下步骤：
（1）刨花制备：调节工业大麻秆含水率至30～50%，然后破碎成长度3～8mm，宽度2～4mm，厚度2～4mm的刨花；经筛选除去尺寸不合格的刨花后，备用；调节木材含水率至30～50%，然后破碎成长度3～8mm，宽度2～4mm，厚度2～4mm的木质刨花；经筛选除去尺寸不合格的刨花，备用；
（2）原料干燥：在温度140～180℃条件下将工业大麻秆刨花干燥至含水率为3～5%，备用；在温度120～160℃条件下将木质刨花干燥至含水率为3～5%；将干燥好的木质刨花与工业大麻秆刨花混合均匀，混合比例为木质刨花占混合物的20%～80%；
（3）原料施胶：对混匀的刨花施胶，施胶量为刨花重量的2～14%，并控制施胶后的刨花含水率为8～10%；
（4）板材铺装：将施胶后的刨花进行铺装，并用0.2～1.0MPa的压力对板坯进行预压；
（5）板材热压：在热压温度180～220℃，热压压力2.5～5.0MPa条件下对预压后的板坯热压20～40s/mm，设定板材密度为 0.45～0.85g/cm3；
（6）板材后处理：将完成热压的板材置于温度25℃、湿度60%条件下恒温恒湿48h，即得到所需的高强度刨花板。
6.根据权利要求5所述的高强度刨花板的制造方法，其特征在于：所述的热压选自平压法、模压法、挤压法、喷蒸热压、高频热压或真空热压中的一种。
7.根据权利要求5所述的高强度刨花板的制造方法，其特征在于：所述的胶粘剂选自脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺改性脲醛树脂、异氰酸酯或天然高分子聚合物中的一种。
8.根据权利要求7所述的高强度刨花板的制造方法，其特征在于：所述的天然高分子聚合物为豆胶或淀粉胶。
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