CN104097247A

CN104097247A - 一种自清洁环保竹碎料板及其制备方法

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Publication number: CN104097247A
Application number: CN201410350482.3A
Authority: CN
Inventors: 杜春贵; 金春德; 王进; 李松; 武斌
Original assignee: Zhejiang A&F University ZAFU
Current assignee: Zhejiang A&F University ZAFU
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2034-07-23
Also published as: CN104097247B

Abstract

本发明公开了一种自清洁环保竹碎料板，由下述重量份的组分制备而成：竹碎料100份；添加剂10-15份；活化剂8-10份；胶黏剂0-5份；防水剂0.5-1.0份；吸附剂0.5-10份；净化剂0.2-0.5份。本发明还公开了该竹碎料板的制备方法。本发明采用废弃的木质燃料乙醇剩余物、并添加吸附剂、净化剂、防水剂等制造碎料板，制备的碎料板性能达到国家标准，避免或降低了传统胶黏剂的使用，大大减少了碎料板的甲醛释放量；同时，制备的碎料板由于具有吸附剂能很好地吸水室内污染气体，借助表面的净化剂实现自清洁作用，更适宜于建筑装饰装修使用。

Description

一种自清洁环保竹碎料板及其制备方法

技术领域

本发明属于人造板制造领域，具体涉及一种自清洁环保竹碎料板，本发明还涉及该竹碎料板的制备方法。

背景技术

竹材加工过程中会产生大量加工剩余物，据统计，在竹地板、竹材胶合板、竹凉席以及竹制日用品的生产中竹材的重量利用率低于40％，有60％以上的竹材在加工过程中变成加工剩余物，现大多数企业将此作为燃料，有些小型加工点则废弃，既严重浪费资源，又影响环境。利用竹材加工剩余物制造竹碎料板是实现竹材资源综合利用的一种有效手段。但目前该类产品90％以上生产企业均采用传统的脲醛树脂胶黏剂，所制造的竹碎料板在使用过程中会散发出游离甲醛而造成环境污染，危害人们健康。

公告号为CN 103317586的发明专利申请公开了中南林业科技大学徐剑莹、陈桂华的一种环保型无胶碎料板及其制备方法。该环保无胶碎料板采用蔗糖、柠檬酸、醋酸加水复合配方替代合成树脂胶黏剂，施加到碎料中，铺装成板坯，经过热压，可制造出物理力学性能符合施胶碎料板的国家标准的要求。公告号为CN 102672783的发明专利申请公开了申请人的一种漆酶处理干法竹刨花板生产方法及用该方法制得的刨花板。该竹刨花板采用漆酶处理木素磺酸铵、木素磺酸钠或木素磺酸钙等产生粘合作用并实现了干法工艺。授权公告号为CN101570033的发明专利公开了申请人的含吸附净化剂的植物茎杆碎料板及其生产方法。该方法采用脲醛胶或异氰酸酯胶作为粘结剂，添加了吸附剂、净化剂、防水剂等制造了一种具有吸附性强、净化空气功能的竹碎料板。

随着中国对石油进口依赖度加深、国际石油价格进入高价时代等大背景下，国内燃料乙醇产能扩大已经成为无法阻挡的趋势。纤维素原料是地球上最有潜力的乙醇生产原料，主要有农作物秸秆、森林采伐和木材加工剩余物、柴草、造纸厂和造糖厂含有纤维素的下脚料、生活垃圾的一部分等。木质纤维素是生产燃料乙醇来源最丰富、最廉价的原料，最具发展潜力。以木质纤维素原料生产燃料乙醇过程中伴随产生的废弃物主要是木质素类，很多木质原料在燃料乙醇生产过程中无法降解其中的木质素组分；其废弃物中还包括一些水解和发酵过程中没有被降解的纤维素、半纤维素成分；此外，还包括一些葡萄糖、木糖、阿拉伯糖等糖类化合物、有机酸、糠醛等副产物、挥发性脂肪酸、微生物自身合成的细胞组分等。现有的利用手段主要有：作为肥料施用于农业；五碳糖纯化回收；五碳糖生物转化制取氢气及其它形式清洁能源；木质素生物降解等。

从综合利用看，木质原料制造燃料乙醇产生的大量废弃剩余物的利用还有待进一步提升。添加木质燃料乙醇剩余物制造碎料板的相关研究尚未见到报道。

为改善木质原料制造燃料乙醇剩余物现没有得到较好的开发利用的状况，结合其自身木质素含量较高、原料来源广、成本低廉等优点，提出一种部分取代或完全取代施加传统脲醛胶或异氰酸酯胶等粘胶剂的方法，生产一种自清洁环保竹碎料板产品，无论是在理论研究还是在现实生产中意义重大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种可避免或降低传统胶黏剂的使用、减少甲醛释放量且性能达国家标准的环保竹碎料板。

本发明还提供该环保竹碎料板的制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：

将木质燃料乙醇剩余物与竹碎料充分混合，使得碎料表面粘附有颗粒较小的木质燃料乙醇剩余物。将漆酶液与缓冲液混合均匀后施加到竹碎料、木质燃料乙醇剩余物混合原料。将喷有漆酶液的原料放置在恒温房内恒温处理一段时间后取出。将胶黏剂、防水剂、吸附剂、净化剂等依次添加到活化好的原料中搅拌均匀。接着，将搅拌好的原料均匀铺装、预压、热压成型，经冷却、裁边、砂光、质检、包装等工序获得成品。

具体实现步骤如下：

a、原料准备：

竹碎料：碎料单元控制其厚度≤0.3mm，长度≤10mm，筛分值≤4，干燥至含水率为3-5％；

添加剂：木质燃料乙醇剩余物，粒径需控制在80目以下，含水率控制在3％以下；

活化剂：漆酶NS51003，由诺维信(中国)投资有限公司产；

胶黏剂：可以是脲醛胶或异氰酸酯胶中的一种；

缓冲溶液：磷酸二氢钠和柠檬酸配制的pH为3-4的溶液，也可以是其他缓冲体系配制成的pH为3-4的溶液；

防水剂：石蜡

吸附剂：选用的吸附剂为木炭、活性炭、竹炭、硅藻土、膨润土、凹凸棒土、沸石土中的一种或几种；其中竹炭粉粒径在1000-3000目，木炭、活性炭、硅藻土、膨润土、凹凸棒土、沸石土粒径为300-600目；

净化剂：二氧化钛光触媒粉，粒径为300-600目。

b、原料添加量

根据设定的板材规格、板材密度计算原料总重量，原料各组分按如下质量配比添加，其中竹碎料和添加剂按绝干重计，胶黏剂按固含量重计。由此，计算出竹碎料及其他各组分原料重量。

原料名称	份数	原料名称	份数
				竹碎料	100	胶黏剂	0-5
添加剂	10-15	防水剂	0.5-1.0
				活化剂	8-10	吸附剂	0.5-10
缓冲液	8-10	净化剂	0.2-0.5

c、将竹碎料与添加剂木质燃料乙醇剩余物混合并拌匀，木质燃料乙醇剩余物的用量为竹碎料绝干质量的10-15％；

d、活化剂漆酶液用量按每克绝干木质燃料乙醇剩余物需用相当于40-80个酶活单位的漆酶液量，本试验中相当于竹碎料质量的8-10％，缓冲液可以是磷酸二氢钠和柠檬酸体系，也可以是其他缓冲体系，pH为3-4；将活化剂与缓冲液按质量比1∶1混合均匀；将漆酶液与缓冲液的混合液通过喷洒方式加入竹碎料与木质燃料乙醇剩余物的混合料中，搅拌均匀；

e、将步骤d所得原料置于40-60℃水浴或恒温房处理0.5-2小时后，取出原料。

f、将步骤d所得原料施加一定量的胶黏剂，胶黏剂施加量相当于碎料绝干质量的0-5％，采用的胶黏剂可以是脲醛胶或者异氰酸酯胶，通过喷洒方式加入将原料混合均匀，施加量为0％即代表不施加胶黏剂处理，直接进入下一个步骤；

g、将步骤f所得原料施加一定量的防水剂石蜡，施加量相当于碎料绝干质量的0.5-1.0％，通过喷洒方式加入将原料混合均匀；

h、将步骤g所得原料施加一定量的吸附剂，选用的吸附剂为木炭、活性炭、竹炭、硅藻土、膨润土、凹凸棒土、沸石土中的一种或几种；其中竹炭粉粒径在1000-3000目，木炭、活性炭、硅藻土、膨润土、凹凸棒土、沸石土粒径为300-600目，施加量相当于碎料绝干质量的0.5-10％，将原料混合均匀；

i、将步骤h所得原料施加一定量的净化剂，选用的净化剂为二氧化钛光触媒粉，粒径为300-600目，施加量相当于碎料绝干质量的0.2-0.5％，将净化剂均匀施加在板坯料上部和底部。

j、将步骤i所得原料均匀铺装，预压、热压、后处理得到碎料板；预压压力1.0-1.5MPa，热压温度150-210℃，热压压力1.5-3.5MPa，预压时间20s/mm，热压时间30-90s/mm。板材经冷却、裁边、砂光、质检、包装等工序获得成品。

本发明的原理是：木质燃料乙醇剩余物含有较高的木质素，经漆酶活化处理使得其表面产生大量活性自由基，这类自由基随碎料板进入热压机在一定的温度和压力条件下相互之间发生类似酚醛缩聚反应，实现碎料单元之间的自身粘合，完全或者部分代替胶黏剂的作用。添加吸附剂使得竹碎料板利用吸附剂的吸附作用能更好地吸附室内污染气体，添加净化剂使得竹碎料板表面污染物及吸附的气体能够在净化剂的作用下净化分解，实现板材的自清洁功能。

本发明可实现木质燃料乙醇剩余物的有效回收和再利用，使木质燃料乙醇剩余物资源化，降低乱排乱堆乱扔造成的环境污染问题；同时，采用废弃的木质燃料乙醇剩余物、并添加吸附剂、净化剂、防水剂等制造碎料板，一方面，板材性能达到国家规定相关标准，避免或降低了传统胶黏剂的使用，有效降低了胶黏剂成本，大大减少了碎料板的甲醛释放量，使碎料板产品更加环保安全；另一方面，板材由于具有吸附剂能很好地吸水室内污染气体，借助表面的净化剂实现自清洁作用，对板材表面污染物予以净化，产品更加环保，更适宜于建筑装饰装修使用。

具体实施方式

实施例1

一种自清洁环保竹碎料板，制备方法如下：

1、竹碎料准备：

制备筛选出合格竹碎料，控制平均厚度≤0.3mm，长度≤10mm，筛分值≤4，含水率为4％；

2、木质燃料乙醇剩余物准备：

木质燃料乙醇剩余物经磨碎，使其粒径控制在80目以下，含水率控制在3％以下；

3、原料活化：

各原料配比如下表所示。根据板材规格和设定密度及各原料配比计算，称取竹碎料的质量，按竹碎料的绝干质量的10％添加木质燃料乙醇剩余物，充分拌匀使其混合均匀。按竹碎料的绝干质量的8％称取漆酶液，配制pH为3的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液，按质量比1∶1将二者混合。将漆酶-缓冲液混合液通过喷洒方式加入到竹碎料与木质燃料乙醇剩余物的混合物中，搅拌均匀后，置于50℃恒温房内反应1小时后取出；

原料名称	份数	原料名称	份数
				竹碎料	100	胶黏剂	2
添加剂	10	防水剂	0.5
				活化剂	8	吸附剂	5
缓冲液	8	净化剂	0.5

4、施加胶黏剂和防水剂

施加相当于碎料绝干质量的2％的脲醛胶通过喷洒方式加入将原料混合均匀；施加相当于碎料绝干质量的0.5％的防水剂石蜡，通过喷洒方式加入将原料混合均匀；

5、施加吸附剂和净化剂

施加相当于碎料绝干质量的5％的粒径在1000-3000目的竹炭粉，将原料混合均匀；施加相当于碎料绝干质量的0.5％的粒径为300-600目的二氧化钛光触媒粉，将净化剂均匀施加在板坯料上部和底部；

6、制板及后处理

将步骤5所得到的原料进行铺装、预压、热压、后处理，预压压力采用1.0MPa，热压温度180℃，热压压力2.0MPa，预压时间20s/mm，热压时间60s/mm。板材经冷却、裁边、砂光、质检、包装等工序获得成品。

本工艺胶黏剂施加量为2％，仅为普通刨花板施胶量12％的1/6。制造的竹碎料密度为0.83g/cm³；厚度为10.3mm；内结合强度为0.62MPa，静曲强度为16.4MPa，2小时吸水厚度膨胀率为7.8％，当舱内产品负荷量为0.5m²/m³时，对甲醛的净化量：0.9mg/m²·h。

实施例2

1、竹碎料准备：

制备筛选出合格竹碎料，控制平均厚度≤0.3mm，长度≤10mm，筛分值≤4，含水率为3％；

2、木质燃料乙醇剩余物准备：

3、原料活化：

各原料配比如下表所示。根据板材规格和设定密度及各原料配比计算，称取竹碎料的质量，按竹碎料的绝干质量的15％添加木质燃料乙醇剩余物，充分拌匀使其混合均匀。按竹碎料的绝干质量的10％称取漆酶液，配制pH为4的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液，按质量比1∶1将二者混合。将漆酶-缓冲液混合液通过喷洒方式加入到竹碎料与木质燃料乙醇剩余物的混合物中，搅拌均匀后，置于60℃恒温房内反应2小时后取出；

原料名称	份数	原料名称	份数
				竹碎料	100	胶黏剂	0
添加剂	15	防水剂	0.5
				活化剂	10	吸附剂	5
缓冲液	10	净化剂	0.5

4、施加防水剂

施加相当于碎料绝干质量的0.5％的防水剂石蜡，通过喷洒方式加入将原料混合均匀；

5、施加吸附剂和净化剂

施加相当于碎料绝干质量的5％的粒径在1000-3000目的硅藻土，将原料混合均匀；施加相当于碎料绝干质量的0.5％的粒径为300-600目的二氧化钛光触媒粉，将净化剂均匀施加在板坯料上部和底部；

6、制板及后处理

将步骤五所得到的原料进行铺装、预压、热压、后处理，预压压力采用1.0MPa，热压温度190℃，热压压力3.0MPa，预压时间20s/mm，热压时间60s/mm。板材经冷却、裁边、砂光、质检、包装等工序获得成品。

本工艺未施加胶黏剂，制造的竹碎料密度为0.78g/cm³；厚度为10.3mm；内结合强度为0.41MPa，静曲强度为13.6MPa，2小时吸水厚度膨胀率为8.3％，当舱内产品负荷量为0.5m²/m³时，对甲醛的净化量：1.0mg/m²·h。

实施例3

1、竹碎料准备：

2、木质燃料乙醇剩余物准备：

3、原料活化：

原料名称	份数	原料名称	份数
				竹碎料	100	胶黏剂	5
添加剂	10	防水剂	0.5
				活化剂	8	吸附剂	5
缓冲液	8	净化剂	0.5

4、施加胶黏剂和防水剂

施加相当于碎料绝干质量的5％的脲醛胶通过喷洒方式加入将原料混合均匀；施加相当于碎料绝干质量的0.5％的防水剂石蜡，通过喷洒方式加入将原料混合均匀；

5、施加吸附剂和净化剂

施加相当于碎料绝干质量的5％的粒径在1000-3000目的活性炭粉，将原料混合均匀；施加相当于碎料绝干质量的0.5％的粒径为300-600目的二氧化钛光触媒粉，将净化剂均匀施加在板坯料上部和底部；

6、制板及后处理

将步骤五所得到的原料进行铺装、预压、热压、后处理，预压压力采用1.0MPa，热压温度180℃，热压压力2.0MPa，预压时间20s/mm，热压时间70s/mm。板材经冷却、裁边、砂光、质检、包装等工序获得成品。

本工艺胶黏剂施加量为5％，制造的竹碎料密度为0.86g/cm³；厚度为10.3mm；内结合强度为0.86MPa，静曲强度为19.7MPa，2小时吸水厚度膨胀率为5.2％，当舱内产品负荷量为0.5m²/m³时，对甲醛的净化量：0.6mg/m²·h。

实施例4

1、竹碎料准备：

2、木质燃料乙醇剩余物准备：

3、原料活化：

各原料配比如下表所示。根据板材规格和设定密度及各原料配比计算，称取竹碎料的质量，按竹碎料的绝干质量的15％添加木质燃料乙醇剩余物，充分拌匀使其混合均匀。按竹碎料的绝干质量的10％称取漆酶液，配制pH为3的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液，按质量比1∶1将二者混合。将漆酶-缓冲液混合液通过喷洒方式加入到竹碎料与木质燃料乙醇剩余物的混合物中，搅拌均匀后，置于60℃恒温房内反应1.5小时后取出；

原料名称	份数	原料名称	份数
				竹碎料	100	胶黏剂	6
添加剂	15	防水剂	0.5

活化剂	10	吸附剂	0.5
				缓冲液	10	净化剂	0.2

4、施加胶黏剂和防水剂

施加相当于碎料绝干质量的6％的脲醛胶通过喷洒方式加入将原料混合均匀；施加相当于碎料绝干质量的0.5％的防水剂石蜡，通过喷洒方式加入将原料混合均匀；

5、施加吸附剂和净化剂

施加相当于碎料绝干质量的0.5％的粒径在1000-3000目的活性炭粉，将原料混合均匀；施加相当于碎料绝干质量的0.2％的粒径为300-600目的二氧化钛光触媒粉，将净化剂均匀施加在板坯料上部和底部；

6、制板及后处理

将步骤五所得到的原料进行铺装、预压、热压、后处理，预压压力采用1.0MPa，热压温度200℃，热压压力3.0MPa，预压时间20s/mm，热压时间60s/mm。板材经冷却、裁边、砂光、质检、包装等工序获得成品。

本工艺胶黏剂施加量为6％，制造的竹碎料密度为0.93g/cm³；厚度为12mm；内结合强度为0.79MPa，静曲强度为19.7MPa，2小时吸水厚度膨胀率为5.7％，当舱内产品负荷量为0.5m²/m³时，对甲醛的净化量：0.6mg/m²·h。

上述所述的实施案例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换。改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种自清洁环保竹碎料板，其特征在于，所述竹碎料板由下述重量份的组分制备而成：

竹碎料100份；添加剂10-15份；活化剂8-10份；胶黏剂0-5份；防水剂0.5-1.0份；吸附剂0.5-10份；净化剂0.2-0.5份；

其中，所述竹碎料的碎料单元控制其厚度≤0.3mm、长度≤10mm、筛分值≤4，且干燥至含水率为3-5％；

所述添加剂以绝干重计，添加剂为木质燃料乙醇剩余物，粒径控制在80目以下，含水率控制在3％以下；

所述胶黏剂以固含量重计。

2.如权利要求1所述的一种自清洁环保竹碎料板，其特征在于：所述活化剂为漆酶NS51003。

3.如权利要求1所述的一种自清洁环保竹碎料板，其特征在于：所述胶黏剂为脲醛胶或异氰酸酯胶。

4.如权利要求1所述的一种自清洁环保竹碎料板，其特征在于：所述缓冲溶液为磷酸二氢钠和柠檬酸配制的pH为3-4的溶液。

5.如权利要求1所述的一种自清洁环保竹碎料板，其特征在于：所述防水剂为石蜡。

6.如权利要求1所述的一种自清洁环保竹碎料板，其特征在于：所述吸附剂为木炭、活性炭、竹炭、硅藻土、膨润土、凹凸棒土、沸石土中的一种或几种，其中竹炭粉粒径在1000-3000目，木炭、活性炭、硅藻土、膨润土、凹凸棒土、沸石土粒径为300-600目。

7.如权利要求1所述的一种自清洁环保竹碎料板，其特征在于：所述净化剂为粒径为300-600目的二氧化钛光触媒粉。

8.一种自清洁环保竹碎料板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、竹碎料准备

(2)、木质燃料乙醇剩余物准备

(3)、原料活化

按原料配比称取竹碎料的质量，按竹碎料绝干质量的15％添加木质燃料乙醇剩余物，充分拌匀使其混合均匀；按竹碎料绝干质量的10％称取漆酶液，配制pH为4的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液，按质量比1∶1将二者混合；再将漆酶-缓冲液混合液通过喷洒方式加入到竹碎料与木质燃料乙醇剩余物的混合物中，搅拌均匀后，在水浴或恒温条件下40℃-60℃下处理0.5-2小时后取出；

(4)、施加防水剂

(5)、施加吸附剂和净化剂

(6)、制板及后处理

将步骤五所得到的原料进行铺装、预压、热压、后处理，预压压力采用为1.0-1.5MPa，热压温度150-210℃，热压压力1.5-3.5MPa，预压时间20s/mm，热压时间30-60s/mm；板材经冷却、裁边、砂光、质检、包装等工序获得成品。