CN103496028A - 一种蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法，它包括黄蜀葵根、茎纤维的解离，板坯成型和无胶轻质纤维板的胶合。本发明提供的蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法，工艺设计合理，可操作性强，根据黄蜀葵的根、茎、叶的理化性质，通过大量实验优选出两段式蒸汽爆碎处理工艺和封闭喷蒸热压工艺，整个制备工艺生产效率高，成本低，制备得到的黄蜀葵纤维板绿色环保，实用性强，可满足人们对绿色环保高档板材的需求，变废为宝，具有重要的经济价值和社会效益。

Description

一种蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法

技术领域

本发明涉及一种纤维板的制备方法，具体涉及一种蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法。

背景技术

目前国内的纤维板生产主要是用木材的边角余料、枝桠材，或者用稻草、麦秸、棉杆、甘蔗渣等原料来生产，传统方法是通过高温高湿热磨成纤维浆， 或加一定化工原料蒸煮成纤维浆，然后以水为载体进行成型（干法生产则将湿纤维浆经干燥后气流成型），再经热压成型。其中，湿法工艺存在大量污水难于处理，干法生产耗能大，设备投资大，且传统板材粘合通常使用三醛胶（脲醛、酚醛、三聚氰胺甲醛树脂），存在长期游离甲醛释放的问题，目前已有异氰酸酯胶-草纤维板的生产技术，但受制于所用异氰酸酯胶价格高昂、热压过程中异氰酸酯蒸汽毒性很大等问题而无法得到普及；再由于国家禁止采伐森林的环保要求，原料大大受到限制，且我国森林资源主要集中在东北和西南地区。而人造板生产厂家主要集中在中东部地区，这些区域经济发达，人们对健康、环保型优质板材需求量大，现主要通过种植速生林来提供生产原料，成本较高且资源量不足，已成为限制我国人造板工业的发展的瓶颈。

黄蜀葵（Abelmoschus manihot (L.) Medic）为锦葵科秋葵属植物，广泛分布于热带和亚热带地区，在我国主产于华东、中南、西南等地区。现在江苏、安徽、江西等地栽培量较大。国内以黄蜀葵花为原料开发的中药有江苏苏中药业集团股份有限公司的“黄葵胶囊”、江西沿海药业有限公司的“黄蜀葵花总黄酮胶囊”等。为保证制药原料供应，国内黄蜀葵种植面积逐年扩大，且产地相对较为集中，便于综合利用。目前，仅苏中药业在江苏泰州、盐城等地种植黄蜀葵的面积就超过10000 亩。但目前黄蜀葵的利用仅是摘取其花瓣与雄蕊做原料。据测算，黄蜀葵根、茎、叶等非药用部位占其植株总生物量的90%，年产量达到约15000 吨，其在产区被做柴火，经济附加值低，有的地区甚至当垃圾废弃掉，造成较大的环境污染，亟待寻求崭新的合理利用途径。

发明内容

发明目的：本发明的目的是解决现有技术的不足，以黄蜀葵根、茎等非药用资源为原料，变废为宝，提供一种健康、环保的黄蜀葵纤维板的制备方法。本发明通过理化试验研究表明，黄蜀葵全株富含胶质，根中可达14~20 %，茎中为7~12 %，叶中为5~9 %，其平均含胶量与普通纤维板施胶量相当。黄蜀葵胶有着增稠、胶凝的功能，其主要成分为多糖，由阿拉伯糖、半乳糖、鼠李糖聚合而成，并且黄蜀葵根、茎、叶中纤维的含量约为30%~45%，且其纤维柔韧，含纤维素25%，纤维长8~14mm，是良好的纤维资源植物。本发明通过优化工艺使其自粘结而成，是一种天然无污染环保型的纤维板，黄蜀葵废弃物原料产地集中，价格低廉，可有效提高黄蜀葵非传统药用资源的利用效率。具有重要的经济价值和社会价值。

技术方案：为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：

一种蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：  

a、秸秆解纤：

将清洗去杂的黄蜀葵根、茎原料切制成长度为20~30mm的段状单元，使含水量保持在50~60%，再将黄蜀葵根、茎单元放入蒸爆处理器中，采用两段式蒸汽爆碎处理工艺，即先将黄蜀葵根、茎单元在较低蒸汽压下预处理5~8min，然后在较高蒸汽压下处理2~5min，再突然打开阀门释放压力排料，获得解离纤维，备用； 

b、板坯成型：

取步骤a制备得到的黄蜀葵解离纤维，对黄蜀葵解离纤维进行施蜡处理，然后加入加防腐剂，经干燥至含水率为15~25%后铺装成型，经预压后获得板坯；

c、无胶胶合：

取步骤b制备得到的板坯，采用封闭喷蒸热压工艺制造无胶轻质纤维板，其中蒸汽压力为0.6~1.0Mpa，喷蒸时间为10~30s，喷蒸后封闭板坯四周，以保存热量和水分，热压温度为180~190℃，热压时间为4~15min。

作为优选方案，以上所述的蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法，步骤a所述的两段式蒸汽爆碎处理工艺具体为：将黄蜀葵根、茎单元在0.5~1.0Mpa低蒸汽压下预处理5~8min，然后在1.5~2.0高蒸汽压下处理2~5min。本发明根据黄蜀葵根茎含有的天然化学成分如大量胶质的理化性质，利用高温高压水蒸汽蒸煮爆碎解离黄蜀葵废弃物原料，并通过大量实验筛选，采用二段式蒸汽爆碎处理工艺，根据黄蜀葵根、茎的结构特征，优选出了二段式蒸汽爆碎处理工艺的最佳参数（将黄蜀葵根、茎单元在0.5~1.0Mpa低蒸汽压下预处理5~8min，然后在1.5~2.0高蒸汽压下处理2~5min），实验结果表明，采用本发明优选的二段式蒸汽爆碎处理工艺既可保证解离后纤维的形态，又有利于提高产品的强度，相较于常规的热磨法制备纤维，制备得到的纤维更完整，强度更好，并且可有效降低生产能耗，取得了很好的技术效果。

作为优选方案，以上所述的蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法，步骤b施蜡处理方法为向黄蜀葵解离纤维中加入重量百分比为1.0~1.5%的52号石蜡，使石蜡均匀涂覆在黄蜀葵解离纤维表面。

作为优选方案，以上所述的蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法，步骤b所述的防腐剂为硼砂，加入量为施蜡处理后的黄蜀葵解离纤维重量的0.2~0.3%，提升纤维板的防腐性能，延长使用寿命。

作为优选方案，以上所述的蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法，步骤c制备得到的黄蜀葵纤维板的密度为0.4~0.7g/cm3，厚度为8~30mm。本发明采用封闭喷热压工艺，可制得8~30 mm不同厚度的轻质纤维板材，可解决现有常规干法无胶热压工艺只能制造高密度薄板的技术难题，取得了很好的技术效果。

作为优选方案，以上所述的蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法，步骤c所述的蒸汽压力为0.8~1.0Mpa，喷蒸时间为10~20s，喷蒸后封闭板坯四周，以保存热量和水分，热压温度为180~190℃，热压时间为5~10min。本发明研究表明，黄蜀葵的根、茎、叶中纤维素的含量约为30~45 %，且其纤维较长，是良好的纤维资源植物；同时本发明研究表明，黄蜀葵的根、茎、叶植株富含胶质，其主要成分为多糖，主要由阿拉伯糖、半乳糖、鼠李糖聚合而成，是一种亲水胶体，具有粘度高、乳化性强、保湿性和悬浮稳定性较好等特点，根中含量可达14~20 %，茎中为7~12 %，叶中为5~9 %，含量较高。本发明根据这一理化性质特点，采用高温高压水蒸汽蒸煮爆碎解离黄蜀葵废弃物原料，使其所含天然胶粘性物质分离活化，在本发明优选的制备温度、压力和水分作用下利用胶质转换，不添加任何有毒化学助剂（包括胶黏剂、活化剂或催化剂），即可实现黄蜀葵纤维的自胶合，使产品在生产和使用过程中都不存在环境污染问题，成为真正符合健康、环保要求的高品质纤维板材，相比现有技术需添加大量的三醛胶（脲醛、酚醛、三聚氰胺甲醛树脂）等方法，具有更加优越的效果。

有益效果：本发明提供的蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法具有如下优点：

1、本发明提供的蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法，工艺设计合理，可操作性强，根据黄蜀葵的根、茎、叶的理化性质，通过大量实验优选出两段式蒸汽爆碎处理工艺和封闭喷蒸热压工艺，整个制备工艺，生产效率高，成本低，制备得到的黄蜀葵纤维板绿色环保，实用性强，可满足人们对绿色环保高档板材的需求。

2、本发明以黄蜀葵非药用部位为原料研制纤维板，变废为宝，可使黄蜀葵资源得到充分的利用与开发，使原先被舍弃的黄蜀葵根、茎、叶得到充分利用，可有效解决黄蜀葵药材废弃物资源利用率低，环境污染的状况，具有重要的经济效益和社会效益。另外本发明提出黄蜀葵纤维板的制造方法，可有效节约木材，同时为药材初加工废弃物的合理利用提供一种崭新的途径。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1  密度为0.4g/cm³，厚度为30mm黄蜀葵自胶合轻质纤维板的制备

具体包括以下步骤：

a、秸秆解纤：

将清洗去杂的黄蜀葵根、茎原料切制成长度为20mm的段状单元，使含水量保持在55%，再将黄蜀葵根、茎单元放入蒸爆处理器中，采用两段式蒸汽爆碎处理工艺，即先将黄蜀葵根、茎单元在1.0Mpa的饱和水蒸气预处理5min，然后在1.9Mpa的饱和水蒸气处理2min，再突然打开阀门释放压力排料，获得解离纤维，备用； 

b、板坯成型：

取步骤a制备得到的黄蜀葵解离纤维，对黄蜀葵解离纤维进行施蜡处理（1.5%W/W，52号石蜡），然后加入防腐剂（0.2%W/W，硼砂），经干燥至含水率为25%后铺装成型，经预压后获得板坯；

c、无胶胶合：

取步骤b制备得到的板坯送入喷蒸热压工机，采用封闭喷蒸热压工艺制造无胶轻质纤维板，其中蒸汽压力为1.0Mpa，喷蒸时间为10s，喷蒸后封闭板坯四周，以保存热量和水分，热压温度为180℃，热压时间为15min。

实施例2  密度为0.6g/cm³，厚度为8mm黄蜀葵自胶合轻质纤维板的制备

具体包括以下步骤：

a、秸秆解纤：

将清洗去杂的黄蜀葵根、茎原料切制成长度为30mm的段状单元，使含水量保持在50%，再将黄蜀葵根、茎单元放入蒸爆处理器中，采用两段式蒸汽爆碎处理工艺，即先将黄蜀葵根、茎单元在0.6Mpa的饱和水蒸气预处理8min，然后在1.5Mpa的饱和水蒸气处理5min，再突然打开阀门释放压力排料，获得解离纤维，备用； 

b、板坯成型：

取步骤a制备得到的黄蜀葵解离纤维，对黄蜀葵解离纤维进行施蜡处理（1.0%W/W，52号石蜡），然后加入防腐剂（0.3%W/W，硼砂），经干燥至含水率为15%后铺装成型，经预压后获得板坯；

c、无胶胶合：

取步骤b制备得到的板坯送入喷蒸热压工机，采用封闭喷蒸热压工艺制造无胶轻质纤维板，其中蒸汽压力为0.6Mpa，喷蒸时间为30s，喷蒸后封闭板坯四周，以保存热量和水分，热压温度为190℃，热压时间为4min。

 

实施例3  密度为0.7g/cm³，厚度为10mm黄蜀葵自胶合轻质纤维板的制备

具体包括以下步骤：

a、秸秆解纤：

将清洗去杂的黄蜀葵根、茎原料切制成长度为20mm的段状单元，使含水量保持在60%，再将黄蜀葵根、茎单元放入蒸爆处理器中，采用两段式蒸汽爆碎处理工艺，即先将黄蜀葵根、茎单元在0.8Mpa的饱和水蒸气预处理7min，然后在1.7Mpa的饱和水蒸气处理3min，再突然打开阀门释放压力排料，获得解离纤维，备用； 

b、板坯成型：

取步骤a制备得到的黄蜀葵解离纤维，对黄蜀葵解离纤维进行施蜡处理（1.2%W/W，52号石蜡），然后加入防腐剂（0.2%W/W，硼砂），经干燥至含水率为20%后铺装成型，经预压后获得板坯；

c、无胶胶合：

取步骤b制备得到的板坯送入喷蒸热压工机，采用封闭喷蒸热压工艺制造无胶轻质纤维板，其中蒸汽压力为0.8Mpa，喷蒸时间为20s，喷蒸后封闭板坯四周，以保存热量和水分，热压温度为180℃，热压时间为10min。

 

实施例4  密度为0.7g/cm³，厚度为10mm黄蜀葵自胶合轻质纤维板的制备

具体包括以下步骤：

a、秸秆解纤：

将清洗去杂的黄蜀葵根、茎原料切制成长度为20mm的段状单元，使含水量保持在60%，再将黄蜀葵根、茎单元放入蒸爆处理器中，采用两段式蒸汽爆碎处理工艺，即先将黄蜀葵根、茎单元在0.9Mpa的饱和水蒸气预处理6min，然后在1.8Mpa的饱和水蒸气处理3min，再突然打开阀门释放压力排料，获得解离纤维，备用； 

b、板坯成型：

取步骤a制备得到的黄蜀葵解离纤维，对黄蜀葵解离纤维进行施蜡处理（1.0%W/W，52号石蜡），然后加入防腐剂（0.2%W/W，硼砂），经干燥至含水率为15%后铺装成型，经预压后获得板坯；

c、无胶胶合：

取步骤b制备得到的板坯送入喷蒸热压工机，采用封闭喷蒸热压工艺制造无胶轻质纤维板，其中蒸汽压力为0.8Mpa，喷蒸时间为20s，喷蒸后封闭板坯四周，以保存热量和水分，热压温度为190℃，热压时间为5min。

 

实施例5  密度为0.5g/cm³，厚度为20mm黄蜀葵自胶合轻质纤维板的制备

具体包括以下步骤：

a、秸秆解纤：

将清洗去杂的黄蜀葵根、茎原料切制成长度为25mm的段状单元，使含水量保持在50%，再将黄蜀葵根、茎单元放入蒸爆处理器中，采用两段式蒸汽爆碎处理工艺，即先将黄蜀葵根、茎单元在1.0Mpa的饱和水蒸气预处理5min，然后在2.0Mpa的饱和水蒸气处理2min，再突然打开阀门释放压力排料，获得解离纤维，备用； 

b、板坯成型：

取步骤a制备得到的黄蜀葵解离纤维，对黄蜀葵解离纤维进行施蜡处理（1.0%W/W，52号石蜡），然后加入防腐剂（0.2%W/W，硼砂），经干燥至含水率为15%后铺装成型，经预压后获得板坯；

c、无胶胶合：

取步骤b制备得到的板坯送入喷蒸热压工机，采用封闭喷蒸热压工艺制造无胶轻质纤维板，其中蒸汽压力为0.8Mpa，喷蒸时间为20s，喷蒸后封闭板坯四周，以保存热量和水分，热压温度为180℃，热压时间为15min。

实施例6   密度为0.6g/cm³，厚度为20mm黄蜀葵自胶合轻质纤维板的制备

具体包括以下步骤：

a、秸秆解纤：

将清洗去杂的黄蜀葵根、茎原料切制成长度为20mm的段状单元，使含水量保持在55%，再将黄蜀葵根、茎单元放入蒸爆处理器中，采用两段式蒸汽爆碎处理工艺，即先将黄蜀葵根、茎单元在1.0Mpa的饱和水蒸气预处理5min，然后在1.9Mpa的饱和水蒸气处理3min，再突然打开阀门释放压力排料，获得解离纤维，备用； 

b、板坯成型：

取步骤a制备得到的黄蜀葵解离纤维，对黄蜀葵解离纤维进行施蜡处理（1.0%W/W，52号石蜡），然后加入防腐剂（0.2%W/W，硼砂），经干燥至含水率为15%后铺装成型，经预压后获得板坯；

c、无胶胶合：

取步骤b制备得到的板坯送入喷蒸热压工机，采用封闭喷蒸热压工艺制造无胶轻质纤维板，其中蒸汽压力为1.0Mpa，喷蒸时间为15s，喷蒸后封闭板坯四周，以保存热量和水分，热压温度为180℃，热压时间为15min。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：  

a、秸秆解纤：

将清洗去杂的黄蜀葵根、茎原料切制成长度为20~30mm的段状单元，含水量保持在50~60%，再将黄蜀葵根、茎单元放入蒸爆处理器中，采用两段式蒸汽爆碎处理工艺，即先将黄蜀葵根、茎单元在较低蒸汽压下预处理5~8min，然后在较高蒸汽压下处理2~5min，再突然打开阀门释放压力排料，获得解离纤维，备用；

b、板坯成型：

取步骤a制备得到的黄蜀葵解离纤维，对黄蜀葵解离纤维进行施蜡处理，然后加入加防腐剂，经干燥至含水率为15~25%后铺装成型，经预压后获得板坯；

c、无胶胶合：

取步骤b制备得到的板坯，采用封闭喷蒸热压工艺制造无胶轻质纤维板，其中蒸汽压力为0.6~1.0Mpa，喷蒸时间为10~30s，喷蒸后封闭板坯四周，以保存热量和水分，热压温度为180~190℃，热压时间为4~15min。

2.根据权利要求1所述的蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法，其特征在于，步骤a所述的两段式蒸汽爆碎处理工艺具体为：将黄蜀葵根、茎单元在0.5~1.0Mpa低蒸汽压下预处理5~8min，然后在1.5~2.0高蒸汽压下处理2~5min。

3.根据权利要求1所述的蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法，其特征在于，步骤b施蜡处理方法为向黄蜀葵解离纤维中加入重量百分比为1.0~1.5%的52号石蜡，使石蜡均匀涂覆在黄蜀葵解离纤维表面。

4.根据权利要求1至3任一项所述的蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法，其特征在于，步骤b所述的防腐剂为硼砂，加入量为施蜡处理后的黄蜀葵解离纤维重量的0.2~0.3%。

5.根据权利要求4所述的蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法，其特征在于，步骤c制备得到的黄蜀葵纤维板的密度为0.4~0.7g/cm³，厚度为8~30mm。

6.根据权利要求5所述的蒸爆解纤自胶结黄蜀葵纤维板的制备方法，其特征在于，步骤c所述的蒸汽压力为0.8~1.0Mpa，喷蒸时间为10~20s，喷蒸后封闭板坯四周，以保存热量和水分，热压温度为180~190℃，热压时间为5~10min。