CN103981776B - 一种利用烟草废料生产低甲醛释放量中密度板及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用烟草废料生产低甲醛释放量中密度板的方法，它以烟杆、烟梗、烟末、废次烟叶等废料为原料，将烟杆干燥粉碎处理后和烟梗，烟末按一定比例混合，再与适量的普通木料粉混合，对常规中密度纤维板的生产工艺和生产线作改进和调整就能生产烟草废料复合中密度纤维板。由于烟草固体废弃物中的多酚类化合物和萜烯在草酸、乙酸做催化剂的条件下与甲醛发生化学反应生成酚醛树酯或萜烯酚醛树脂，从而让产品具有超低的甲醛释放量。因此，用本法制得的中密度纤维板除了具有普通中密度纤维板的性能外，最大的优点是具有超低的甲醛释放量。本制备方法的优点是降低了成本、节约了资源和获得性价比高的绿色环保中密度纤维板产品。

Description

一种利用烟草废料生产低甲醛释放量中密度板及制备方法

技术领域

本发明涉及烟草废料的工业再利用，具体涉及利用烟草废料为主要原料合成中密度纤维板的制造方法技术领域。

背景技术

我国是烟草种植大国和消费大国，其中香烟的消费税是我国财税收入的重要来源之一。在香烟的生产中会产生大量的烟梗副产品。这些烟梗资源集中，粒度均匀一致，一般在0.3至5.0cm之间。烟梗中富含蛋白质、糖类、木质素、纤维素、果胶质、烟碱等，是一种宝贵的生物资源。我国烟草加工中每年产生的烟梗副产物达数十万吨，如果不能有效利用，就会造成资源浪费。另外农民在烟草的种植中产生了大量的连根烟杆和废弃的劣质烟叶，这些废料的数量远比烟梗多。烟杆富含有木质素、纤维素和烟碱，劣质烟叶富含有大量的纤维素、烟碱、茄尼醇、绿原酸、多酚类化合物、类胡萝卜素、萘醌、萜烯、7种有机酸（乳酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、苹果酸、庚二酸和柠檬酸）、淀粉、蛋白质、脂肪酸、糖、果胶、碳水化合物、挥发油等等，也是一种宝贵的生物资源，如果弃之不用或处理不当（如放火烧掉），就会造成更大资源浪费和环境污染。可喜的是己有大量的发现专利针对烟草废料的综合利用。例如利用烟草固体废弃物生产活性炭、制造有机肥、制作培养基栽培猴头菇食用菌、生产烟用香料、糖和糖醇、烟草栽培用纸和酒精、合成畜禽饲料和昆虫饲料、制备成复合烟草、提取烟碱、绿原酸、半纤维素、纤维素和木质素、制作烟浸膏、烟草基质复合生物杀虫剂等等。此外，有专门用于加工烟草制品废料的设备可供用户选择。由此可见，烟草废弃物的综合利用倍受重视。综合利用烟草废弃物变废为宝的新发明还会不断涌现。

用各种木屑生产人造中密度纤维板，技术成熟，产品获得了消费者的认同并得到了广泛的应用。经文献检索未见把烟草在农业和工业生产中产生的废料作为主要原料生产中密度纤维板的相关报道。烟草产业是云南省的主要支柱产业之一，云南省烟草的废弃物相对集中，更有利于综合利用。云南省的森林资源十分丰富，中密度纤维板工业较发达。本发明的申请者充分利用这些优势，在常规木料屑中添加了不同含量的烟草固体废弃物料，成功地合成中密度纤维复合板。

发明内容

本发明的目的是利用烟草种植产生的农业废料和香烟生产中的工业废料生产为主要原料中密度人造纤维板及制备方法。

本发明利用烟草废料生产低甲醛释放量中密度板技术方案是：以重量百分比计，密度板中包括烟草固体废弃物占整个成分的1%～60%,脲醛树酯胶占20%～30%，石蜡占2.5‰～4.5‰,余量是普通木料。

一种利用烟草废料生产低甲醛释放量中密度板的制备方法，其特征在于以烟草固体废弃物为主要原料，将烟草废料经过预处理、并与一定量的普通木屑混合工艺后再按人造纤维板的合成方法制成中密度纤维板，具体工艺步骤：

（1）、配料：烟草固体废弃物占整个成分的1%～60%,脲醛树酯胶占20%～30%，石蜡占2.5‰～4.5‰,余量是普通木料；烟草固体废弃物为烟杆、烟梗、烟末、废次烟叶；

（2）、将自然风干即水分小于10%的烟杆用专用设备粉碎成5cm以下的细烟杆，将细烟杆、烟梗和烟末按6：3：1的比例混合，备用；

（3）按普通木料常规中密度纤维板生产工艺处理，先经预热蒸煮工艺处理之后的软细木料之中，再添加上述步骤（2）处理过的烟草废料，然后进行常规中密度纤维板生产中的热磨工艺处理，在热磨处理过程中，烟草废料成分与木料成分实现充分的均匀混合；

（4）热压温度范围控制在180℃～450℃，在该温度范围内烟草废料中的绿原酸热裂解成乙酸和苯酚的生成量会达到最大值，烟草废料中的多酚类化合物、萜烯和草酸的释放量也能达到最大值，这时在乙酸与草酸的催化作用下，粘贴液甲醛会直接与苯酚、多酚类化合物和萜烯直接发生化学反应生成酚醛树酯或萜烯酚醛树脂，从而减少了制成中密度纤维板中的甲醛含量。

所述烟草固体废弃物为烟草种植产生的农业废料和香烟生产中的工业废料，烟草种植产生的农业废料为烟杆和废次烟叶，香烟生产中的工业废料为烟梗、烟末。

本发明创新性在于：

（1）利用烟草种植产生的农业废料（烟杆和废次烟叶等）和香烟生产中的工业废料（包括烟梗、烟末）为主要原料生产中密度人造纤维板，该发明使烟草种植业产生的农业废料得到充分利用,能增加农民的收入,同时使烟梗、烟末等工业废料得到再利用，该发明用烟草废弃物部分替代木材，减小了木材的用量，达到了保护森林资源的目的，节约了资源。

（2）本发明改变了传统中密度纤维板的成分配方，添加了烟草固体废弃物（烟杆、烟梗、烟末和废次烟叶等）的成分，甚至以其为主要原料。其中烟草固体废弃物占整个成分的1%～60%,脲醛树酯胶占20%～30%，石蜡占2.5‰～4.5‰,余量是普通木料。

将自然风干（水分小于10%）的连废次烟叶的烟杆用专用设备粉碎成5mm以下细烟杆，对粉碎设备要求不高，只要粉碎成5cm以下的细杆，这时与工业废料烟梗的尺寸一致，便于细烟杆与烟梗的均匀混合。将细烟杆、烟梗和烟末按接近6：3：1的比例均匀混合。

（3）普通木料按常规中密度纤维板生产工艺处理，在经预热蒸煮工艺处理之后的软细木料之中按适当比例添加上述（2）处理过的烟草废料，然后进行热磨工艺处理。在热磨处理过程中，烟草废料成分与木料成分能实现充分的均匀混合，同时能进一步细化成微米级颗粒，纤维的长度缩短至3mm以下。

（4）用尿醛树酯胶做粘接剂，施胶的工艺与常规中密度纤维板相同，但热压的工艺参数作了较大的调整，热压温度范围控制在180～450℃，在该温度范围内烟草废料中的绿原酸热裂解成乙酸和苯酚的生成量达到最大值，烟草废料中的多酚类化合物、萜烯和草酸的释放量也达到最大值。这时在乙酸与草酸的催化作用下，甲醛直接与苯酚、多酚类化合物和萜烯直接发生化学反应生成酚醛树酯或萜烯酚醛树脂。热压过程是大幅度降低甲醛含量的过程。

（5）因为烟草固体废弃物中的多酚类化合物（如苯酚、间苯二酚、间甲酚、二甲酚、对叔丁基或对苯基酚）和萜烯做反应物，有机酸草酸、乙酸做催化剂，与释放的甲醛在100℃以下就能反应生成酚醛树酯或萜烯酚醛树脂，所以用本发明生产的烟草废料复合中密度纤维板在仓储和使用过程中缓慢释放的甲醛仍然可以与烟草废料成分中的多酚类物质发生化学反应，达到降低甲醛释放量的目的。

（6）本发明充分地利用了现有的中密度纤维板生产线，只在其中添加了烟杆废料的粉碎装置、混料装置和传输装置。因此，大幅度降低了生产成本。

（7）烟草废弃物中含有烟碱，烟碱是生物农药的主要成分，因此，烟草固体废弃物为主要成分做的中密度纤维板还有抗虫蛀的优点。

首先烟梗和烟杆的主要成分是半纤维素、纤维素和木质素，与常规木料的成分相似，因此从理论上讲用烟草固体废弃物部分取代常规木料，节约森林资源是可行的。其次烟草固体废弃物中的多酚类化合物（如苯酚、间苯二酚、间甲酚、二甲酚、对叔丁基或对苯基酚）和萜烯做反应物，有机酸草酸、乙酸做催化剂，与多余的甲醛在100℃以下就能反应生成酚醛树酯或萜烯酚醛树脂（温度越高反应速度越快），劣质烟叶中丰富的绿原酸在加工中会热裂解成苯酚和乙酸。因此从化学反应机理分析，由于烟梗、烟杆和劣质烟叶中存在多酚类化合物、绿原酸和有机酸（特别是草酸），它们有利于减小甲醛的释放量。再次烟草废弃物中含有烟碱，烟碱是生物农药的主要成分，因此，烟草固体废弃物为主要成分做的中密度纤维板还有抗虫蛀的优点。

实验测试表明该类烟草废料中密度纤维板的强度满足相应的国家标准，它们的甲醛释放量远优于同类国家标准。

具体实施方式

实施例1

本发明中密度纤维板的成分以重量百分比计，配方是：烟草固体废弃物占40%，脲醛树酯胶占25%，石蜡占4‰，余量是木料。

包括将烟草废料经预处理、并与一定量的普通木屑混合等工艺按人造纤维板的合成方法制成中密度纤维板，含有以下工艺步骤：

（1）配料：烟草固体废弃物有烟杆、烟梗、烟末和废次烟叶，其中烟草固体废弃物占整个成分的1%～60%,脲醛树酯胶占20%～30%，石蜡占2.5‰～4.5‰,余量是普通木料；

（2）将自然风干即水分小于10%的烟杆用专用设备粉碎成5cm以下细烟杆，将细烟杆、烟梗和烟末按6：3：1的比例混合备用；

（3）普通木料按常规中密度纤维板生产工艺处理，在经预热蒸煮工艺处理之后的软细木料之中按适当比例添加上述（2）处理过的烟草废料，然后进行热磨工艺处理，在热磨处理过程中，烟草废料成分与木料成分能实现充分的均匀混合；

（4）热压温度范围控制在180～450℃，在该温度范围内烟草废料中的绿原酸热裂解成乙酸和苯酚的生成量达到最大值，烟草废料中的多酚类化合物、萜烯和草酸的释放量也达到最大值，这时在乙酸与草酸的催化作用下，甲醛直接与苯酚、多酚类化合物和萜烯直接发生化学反应生成酚醛树酯或萜烯酚醛树脂。

用本发明方法生产出的产品规格是1220 mm×2440mm×15 mm。

检验依据是GB/T 11718-2009《中密度纤维板国家标准》和GB 18580-2001《室内装饰装修材料、人造板及其制品中甲醛释放限量》。

检测项目有甲醛释放量（用穿孔法测试）。检测结果如表1所示。产品的甲醛释放量符合相应国家标准的要求。

本发明将热压温度范围控制在180～450℃，在此温度范围内，烟草废料中的绿原酸热裂解成乙酸和苯酚的生成量能达到最大值，烟草废料中的多酚类化合物、萜烯和草酸的释放量也能达到最大值。这时在乙酸与草酸的催化作用下，甲醛直接与苯酚、多酚类化合物和萜烯直接发生化学反应生成酚醛树酯或萜烯酚醛树脂。该热压过程是大幅度降低甲醛含量的过程。从而让产品中含有的甲醛呈低含量，实现发明目的。

表1 40型烟草废料复合中密度纤维板的甲醛释放量检测结果

产品名称类型符号	干燥家具型中密度纤维板MDF-FN REG	规格型号	2440*1220*15mm	产品等级	合格
						生产单位	昆明风动新技术集团发展有限公司	样品实验生产日期	2013.10.22	产品批号	2013-1
检测单位	云南省产品质量监督检验研究院	检测日期	2013.12.22
						检测依据	GB/T 11718-2009 GB 18580-2001	报告日期	2014.01.20
序号	检测项目	单位	标准要求	检测结果	单项判定
						1	甲醛释放量	mg/100g	≤8	3.1	合格
2	含水率	%	3.0～13.0	6.8	合格

从表1检测结果可知，“甲醛释放量比国家标准降低了61%”。

实施例2

中密度纤维板的成分配方是烟草固体废弃物占50%，脲醛树酯胶占25%，石蜡占4‰，余量是木料。制备工艺过程与实施例1相同。

用本发明方法生产出的产品规格是1220 mm×2440mm×15 mm。

检验依据是GB/T 11718-2009《中密度纤维板国家标准》和GB 18580-2001《室内装饰装修材料、人造板及其制品中甲醛释放限量》。

检测项目有物理力学性能，其中包括分别在干燥、潮湿和高湿度状态下的静曲强度、弹性模量、内结合强度、表面结合强度、吸水厚度膨胀率和沸腾试验后内结合强度，检测项目还有甲醛释放量（用穿孔法测试）。检测结果如表2所示。

此外，产品的尺寸和外观质量检测等全部符合相应国家标准的要求。

表2 50型烟草废料复合中密度纤维板的物理性能及甲醛释放量检测结果

从表2检测结果可知，“甲醛释放量比国家标准降低了88%”。

Claims (2)

1.一种利用烟草废料生产低甲醛释放量中密度纤维板的制备方法，其特征在于以烟草固体废弃物为主要原料，将烟草固体废弃物经过预处理、并与一定量的普通木料混合工艺后再按人造纤维板的合成方法制成中密度纤维板，具体工艺步骤：

（1）、配料：烟草固体废弃物占整个成分的40%或50%,脲醛树酯胶占25%，石蜡占4.0‰,余量是普通木料；所述烟草固体废弃物为烟杆、烟梗、烟末、废次烟叶；

（2）、将自然风干即水分小于10%的烟杆用专用设备粉碎成5cm以下的细烟杆，将细烟杆、烟梗和烟末按6：3：1的比例混合，备用；

（3）、普通木料按常规中密度纤维板生产工艺处理，在经预热、蒸煮工艺处理之后的软细木料之中添加上述步骤（2）处理过的烟草固体废弃物，然后进行常规中密度纤维板生产中的热磨工艺处理，在热磨处理过程中，烟草固体废弃物成分与普通木料成分实现充分的均匀混合；

（4）、热压温度范围控制在180℃～450℃，在该温度范围内烟草固体废弃物中的绿原酸热裂解成乙酸和苯酚的生成量会达到最大值，烟草固体废弃物中的多酚类化合物、萜烯和草酸的释放量也能达到最大值，这时在乙酸与草酸的催化作用下，甲醛会直接与苯酚、多酚类化合物和萜烯直接发生化学反应生成酚醛树酯或萜烯酚醛树脂，从而减少制成中密度纤维板中的甲醛含量。

2.根据权利要求1所述的一种利用烟草废料生产低甲醛释放量中密度纤维板的制备方法，其特征在于：所述烟草固体废弃物为烟草种植产生的农业废料和香烟生产中的工业废料，烟草种植产生的农业废料为烟杆和废次烟叶，香烟生产中的工业废料为烟梗、烟末。