CN104227819B

CN104227819B - 芦苇纤维刨花板的制备方法

Info

Publication number: CN104227819B
Application number: CN201410401588.1A
Authority: CN
Inventors: 牛琦; 纪良; 李英俊; 樊茂祥; 陈广捷; 张翔
Original assignee: DONGYING ZHENGHE WOOD INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: DONGYING ZHENGHE WOOD INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2014-08-15
Filing date: 2014-08-15
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2034-08-15
Also published as: CN104227819A

Abstract

一种芦苇纤维刨花板的制备方法，芦苇原料经圆锯机截断，制成一定尺寸的秆状芦苇，再用切苇机切料，一部分碎料经蒸煮软化制得芦苇纤维，另一部分经再碎处理制得芦苇细刨花，芦苇纤维和刨花分别施加不同的树脂胶黏剂，经干燥、风选、铺装成三层或多层结构板坯，经预压进入连续式平压热压机，压制生产出环保型芦苇纤维刨花板。本发明的优势在于通过分级铺装处理最大程度上降低了芦苇表面蜡质层对胶合性能的影响，通过本工艺制成的芦苇纤维刨花板生产成本适中，理化性能均达到国家相关标准要求，游离甲醛释放量达到E1级标准要求。本发明充分利用了湿地芦苇资源，扩大了人造板生产原料的来源，符合国家建设资源节约型、环境友好型社会的要求。

Description

芦苇纤维刨花板的制备方法

技术领域

本发明属于非木材植物人造板生产技术领域，具体涉及的是一种利用禾本植物—芦苇制造纤维刨花板的新型生产工艺。

背景技术

芦苇为禾本科多年生高大草本植物，广泛分布于世界各地，是世界广布的重要湿地物种，是形态上高度分化的草甸与湿地植被建群种，具有广泛的适应及形态变异，并有极高的生态学和社会经济学价值，我国芦苇资源丰富，分布广泛且集中，现在全国范围内有14个芦苇主产区（山东省为其中之一，山东省东营市有天然芦苇草场50万亩,年产优质芦苇亿万公斤以上），芦苇面积1.3×106hm²以上，芦苇的经济价值和生态学价值已经引起了我国科技工作者的重视，目前主要用其代替木材做造纸原料，被人们誉为“第一森林”。近年来，国内外许多学者和厂家开始研究利用芦苇作为原料生产人造板，并取得了一些研究成果。开发湿地芦苇人造板意义重大，可以缓解木材供需矛盾、保护森林资源和生态环境，同时又带动湿地芦苇产区的经济发展。

芦苇纤维较长，长宽比和壁厚腔径比均属优等纤维材料范围内，但其表皮存在蜡质层，该蜡质层含有非极性的含硅物质及脂肪类物质，使用传统的脲醛树脂胶对该蜡质层浸润性差，对芦苇人造板胶合性能不佳。

发明内容

为了克服芦苇的蜡质层对胶合性能的影响，本发明提供一种芦苇纤维刨花板的制备方法，其原理是将芦苇分别制成芦苇纤维和刨花，芦苇纤维刨花板板坯上下表层（纤维形态）和芯层（刨花形态）分别施加不同的树脂胶黏剂，经铺装成型机铺装成三层或多层结构板坯，经预压热压生产出高附加值的环保型芦苇纤维刨花板。

为了实现上述目的，本发明的技术方案包括以下步骤：

（1）、将芦苇原料经过切碎处理为芦苇碎料，然后经水洗除去表面的杂质；

（2）、将一部分水洗后的芦苇碎料输送到预蒸煮缸进行初步软化，然后再送至蒸煮缸里蒸煮，进一步软化，蒸煮缸内的蒸汽压力为0.10-0.20MPa，蒸煮时间3-5分钟；芦苇蒸煮充分后进入热磨机的磨室解纤得到芦苇纤维，同时往磨室中加入占绝干纤维质量1-1.5%的防水剂，磨室的压力低于蒸煮缸的压力0.01-0.02MPa；另一部分芦苇碎料进入再碎设备，做再碎打磨处理制得芦苇刨花；

（3）、将芦苇纤维施加占绝干纤维质量10%-12%的第一树脂和占第一树脂质量0.5%-1.0%的固化剂，芦苇刨花施加占绝干纤维质量6%-8%的第二树脂；所述的第一树脂为脲醛树脂（UF）、三聚氰胺脲醛树脂（MUF）或者酚醛改性三聚氰胺脲醛树脂（PMUF），所述的第二树脂为异氰酸酯（MDI）或者水性聚氨脂树脂（WPU）；

（4）、施胶后的芦苇纤维和芦苇碎料进入干燥设备分别进行干燥；其中干燥后的芦苇纤维经过分选除去粗纤维及杂质，干燥后的芦苇刨花经过分离除去粗大刨花；

（5）、干燥后的芦苇纤维和芦苇刨花进入铺装成型机进行三层或多层渐变结构板坯铺装，其中芦苇纤维作为表层，芦苇刨花作为芯层，表-芯-表三层质量比例为(1-1.5):(5.5-7):(1-1.5)；

（6）、经预压进入热压机热压得到芦苇纤维刨花板，并且在进入热压机之前对板坯的上、下表面喷洒1-2ml/m²的脱膜剂；热压时的温度为170℃-200℃，时间为6-8min，热压压力为3-5MPa。

为了达到更好的技术效果，上述方案进一步优选为：

所述步骤（1）中的切碎处理为：先用圆锯机截断，然后进入切苇机进行切料，所述的芦苇碎料经过齿筛式打磨机打磨处理制得刨花。

酚醛改性三聚氰胺脲醛树脂（PMUF）合成工艺：

a．在装有机械搅拌、温度控制仪、恒压滴液漏斗、冷凝回流装备的反应釜中加入计量准确的氢氧化钠溶液和苯酚，然后滴加计量准确的甲醛F1（甲醛总量的8%），控至温度缓慢升温至88℃~90℃保温，直至能在20℃水中出现雾点；

b.加入甲醛F2（甲醛总量的92%）、硼砂、水，待硼砂完全溶解后，反应釜内温度大不低于70℃时，缓慢加入三聚氰胺，三聚氰胺加入过程中控制反应釜温度不超过95℃；

c.三聚氰胺加入完毕后，85℃以上保温至溶液澄清，立即加入计量准确的一次尿素（尿素总量的40%），保持反应釜内温度85℃~88℃至30℃检测涂-4粘度16.0~16.5秒；

d．加入二次尿素（尿素总量的60%），控制反应温度65℃~70℃，至30℃检测涂-4杯粘度16.5~17秒结束；降温至40℃以后，调节pH=8.8~9.0结束；步骤中个原料配比如表1所示。

水性聚氨酯（WPU）合成工艺：

水性聚氨酯胶黏剂由水性聚氨酯预聚体与三聚氰胺改性脲醛树脂预缩液的混合制备而成，具体反应步骤：

1）亲水性聚氨酯预聚体的合成：

a.在装有机械搅拌、氮气、温度控制仪、恒压滴液漏斗、冷凝回流装备的反应釜中加入计量的聚醚多元醇(N220)、聚醚多元醇(N330)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，控制反应温度为50～60℃；

b.加入2，2-二羟甲基丙酸(DMPA)、一缩二乙二醇(DEG)，保温1.5～2h；

c.升温至65～75℃，加入三乙胺、二月桂酸二丁基锡，搅拌10～20min，并缓慢滴加一缩二乙二醇(PAPI)，在1.5h内滴加完毕；

d.每隔5～10min检测-NCO的浓度，待-NCO含量无变化时，调控体系pH为7.0～7.5，加入N-正丁基-3-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-558)，10min后加入N-N-双（三甲氧硅基）丙基胺(BTMSPA)，开始降温；

2）低分子量氨基树脂共混改性：

e.当温度降至40～50℃时，加入氨水，高速乳化25～35min；

f.在30～50min内加入MUF预缩液，继续搅拌25～35min，得到白色或淡灰色乳液。

步骤中各原料配比如表2所示。

所述步骤（4）中芦苇纤维采用一级气流干燥，干燥介质是烟气，烟气与空气混合进入干燥管道干燥纤维；干燥后的纤维通过分选机进行气流分选，粗纤维和较重的杂质分选后经管道输送进入热能工厂；芦苇刨花采用回转圆筒式干燥机干燥，干燥后的芦苇刨花进入旋风分离器，分离出粗大刨花。

所述步骤（4）中的铺装成型机可采用气流式铺装或机械-气流连用式铺装。

所述步骤（6）中选用的脱模剂为外脱模剂，其重量百分比组成为：乳化硅油60%-70%，石蜡10%-20%，去离子水10%-15%，乳化助剂烷基苯磺酸钠5%-10%。

所述步骤（6）中热压制成的芦苇纤维刨花板密度为0.70g/cm³-0.85g/cm³，厚度为8-10mm。

相比于现有技术，本发明具有以下优势：

（1）本发明是一种新型芦苇人造板—芦苇纤维刨花板的生产工艺，其优势在于在生产过程中，芦苇原料截断切苇、蒸煮软化后，进入热磨机热磨，制得芦苇纤维，最大程度上降低芦苇表面蜡层和灰分对胶合的影响。

（2）采用板坯表芯层分别施胶，表层为芦苇纤维施加树脂1，芯层为芦苇刨花施加树脂2，较国外秸秆人造板生产只异氰酸酯（MDI）降低了生产成本，同时做到了低甲醛释放。

（3）芦苇纤维和刨花经铺装成型机铺装成三层或多层结构的板坯，即在工艺上结合了纤维板和刨花板的分选铺装生产工艺，利于芦苇纤维的充分胶合，经预压热压制成芦苇纤维刨花板。

附图说明

图1是芦苇纤维刨花板的生产工艺流程图。

具体实施方式

为更好说明本发明的目的、技术特点及优势，通过以下具体实例进行具体说明。

一种芦苇纤维刨花板的制备方法，其步骤为：

（1）芦苇原料先用圆锯机截断，再进入切苇机的喂料链带，由切苇机进行切料，芦苇碎料经水洗除去尘土、粉尘等杂质。

（2）一部分水洗后的芦苇碎料通过泵输送到预蒸煮缸进行初步软化，然后再通过木塞螺旋送至蒸煮缸里蒸煮，进一步软化。蒸煮缸内的蒸汽压力为0.10-0.20MPa，蒸煮时间3-5分钟。芦苇蒸煮充分后进入热磨机的磨室解纤，同时往磨室中加入占绝干纤维质量1-1.5%的防水剂。磨室的压力低于蒸煮缸的压力约0.01-0.02MPa，通过压差提高纤维的研磨质量，制得形态良好的芦苇纤维，最大程度上降低芦苇表面蜡层和灰分对胶合的影响。另一部分芦苇碎料进入再碎设备—齿筛式打磨机，做再碎打磨处理制得细刨花。

（3）在本发明中，芦苇纤维刨花板的板坯采用表、芯层分别施胶，表芯层质量比例为(1-1.5):(5.5-7):(1-1.5)，制得的芦苇纤维作为板坯表层施加占绝干纤维质量10%-12%的树脂1和占树脂1的施胶量0.5%-1.0%的固化剂，芦苇碎料作为芯层施加占绝干纤维质量6%-8%的树脂2。树脂1为脲醛树脂、三聚氰胺树脂或者酚醛改性三聚氰胺树脂，树脂2为异氰酸酯或者水性聚氨脂树脂；

（4）施胶后的芦苇纤维和碎料进入干燥设备，纤维采用一级气流干燥，干燥介质是烟气，烟气与空气混合进入干燥管道干燥纤维；干燥后的纤维通过分选机进行气流分选，粗纤维和一些较重的杂质分选后经管道输送进入热能工厂。湿刨花采用回转圆筒式干燥机干燥；干燥后的芦苇纤维和刨花进入旋风分离器，分离粗大刨花。

（5）芦苇纤维和刨花进入铺装成型机，进行三层或多层结构板坯铺装，经预压进入热压机热压。热压时对连续热压机的上、下钢带表面喷洒1-2ml/m²左右的脱膜剂—外脱模技术，板坯热压形成纤维板。然后热压制成环保型芦苇纤维刨花板，热压时的温度为170℃-200℃，时间为6-8min，热压压力为3-5MPa。热压制成的芦苇纤维刨花板密度范围为0.70g/cm³-0.85g/cm³，厚度为8-10mm。

上述步骤中树脂1最好选择为酚醛改性三聚氰胺树脂（PMUF），其合成工艺为：

a.在装有机械搅拌、温度控制仪、恒压滴液漏斗、冷凝回流装备的反应釜中加入计量准确的氢氧化钠溶液和苯酚，然后滴加计量准确的甲醛F1（甲醛总量的8%），控至温度缓慢升温至88℃~90℃保温，直至能在20℃水中出现雾点；

d.加入二次尿素（尿素总量的60%），控制反应温度65℃~70℃，至30℃检测涂-4杯粘度16.5~17秒结束；降温至40℃以后，调节pH=8.8~9.0结束；步骤中个原料配比如表1所示。

上述步骤中树脂2最好选择为水性聚氨酯（WPU），其合成工艺为：

1）亲水性聚氨酯预聚体的合成：

2）低分子量氨基树脂共混改性：

e.当温度降至40～50℃时，加入氨水，高速乳化25～35min；

步骤中各原料配比如表2所示。

步骤（5）中选用的脱模剂为外脱模剂，其重量百分比组成为：乳化硅油60%-70%，石蜡10%-20%，去离子水10%-15%，乳化助剂烷基苯磺酸钠5%-10%。

本发明的优势在于通过分级铺装处理最大程度上降低了芦苇表面蜡质层对胶合性能的影响，通过本工艺制成的芦苇纤维刨花板生产成本适中，理化性能均达到国家相关标准要求，其中静曲强度达到35MPa，弹性模量达到3200MPa，内结合强度达到1.1MPa，穿孔萃取法测得甲醛释放量为5.2mg/100g，达到国家E1级标准要求。本发明充分利用了湿地芦苇资源，扩大了人造板生产原料的来源，符合国家建设资源节约型、环境友好型社会的要求。

Claims

1.一种芦苇纤维刨花板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（3）、将芦苇纤维施加占绝干纤维质量10%-12%的第一树脂和占第一树脂质量0.5%-1.0%的固化剂，芦苇刨花施加占绝干纤维质量6%-8%的第二树脂；所述的第一树脂为酚醛改性三聚氰胺树脂，所述的第二树脂为异氰酸酯或者水性聚氨脂树脂；

（4）、施胶后的芦苇纤维和芦苇刨花进入干燥设备分别进行干燥；其中干燥后的芦苇纤维经过分选除去粗纤维及杂质，干燥后的芦苇刨花经过分离除去粗大刨花；

（6）、经预压进入热压机热压得到芦苇纤维刨花板，并且在进入热压机之前对板坯的上、下表面喷洒1-2ml/m²的脱膜剂；热压时的温度为170℃-200℃，时间为6-8min，热压压力为3-5Mpa；

所述步骤（3）中的酚醛改性三聚氰胺树脂的合成工艺为：

a.在装有机械搅拌、温度控制仪、恒压滴液漏斗、冷凝回流装备的反应釜中加入计量准确的氢氧化钠溶液和苯酚，然后滴加占甲醛总量8%的甲醛，控至温度缓慢升温至88℃~90℃保温，直至能在20℃水中出现雾点；

b.加入占甲醛总量92%的甲醛、硼砂、水，待硼砂完全溶解后，反应釜内温度不低于70℃时，缓慢加入三聚氰胺，三聚氰胺加入过程中控制反应釜温度不超过95℃;

c.三聚氰胺加入完毕后，85℃以上保温至溶液澄清，立即加入占尿素总量的40%的尿素，保持反应釜内温度85℃~88℃，至30℃检测涂-4杯粘度16.0~16.5秒为止；

d.加入占尿素总量的60%的尿素，控制反应温度65℃~70℃，至30℃检测涂-4杯粘度16.5~17秒结束；降温至40℃以后，调节pH=8.8~9.0结束；

步骤中原料配比如下：

重量百分比36.8%的甲醛3000kg；

重量百分比99.8%的三聚氰胺2000kg；

重量百分比99.8%的苯酚240kg；

重量百分比98%的尿素1500kg；

重量百分比30%的氢氧化钠，用量为苯酚用量的17-20%；

水100kg；

硼砂25kg。

2.根据权利要求1所述的芦苇纤维刨花板的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的切碎处理为：先用圆锯机截断，然后进入切苇机进行切料，所述的芦苇碎料经过齿筛式打磨机打磨处理制得细刨花。

3.根据权利要求1所述的芦苇纤维刨花板的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中水性聚氨酯的合成工艺为：

1）亲水性聚氨酯预聚体的合成：

a.在装有机械搅拌、氮气、温度控制仪、恒压滴液漏斗、冷凝回流装备的反应釜中加入计量的聚醚多元醇N220、聚醚多元醇N330、甲苯二异氰酸酯TDI、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI，控制反应温度为50～60℃；

b.加入2，2-二羟甲基丙酸DMPA、一缩二乙二醇DEG，保温1.5～2h；

c.升温至65～75℃，加入三乙胺、二月桂酸二丁基锡，搅拌10～20min，并缓慢滴加多亚甲基多苯基多异氰酸酯PAPI，在1.5h内滴加完毕；

d.每隔5～10min检测-NCO的浓度，待-NCO含量无变化时，调控体系pH为7.0～7.5，加入N-正丁基-3-氨丙基三甲氧基硅烷KH-558，10min后加入N-N-双（三甲氧硅基）丙基胺BTMSPA，开始降温；

2）低分子量氨基树脂共混改性：

e.当温度降至40～50℃时，加入氨水，高速乳化25～35min；

f.在30～50min内加入MUF预缩液，继续搅拌25～35min，得到白色或淡灰色乳液；

步骤中各原料配比如下所示；

重量百分比99.5%的N220，重量8kg；

重量百分比99.5%的N330，重量4kg；

重量百分比99.6%的TDI，重量30kg；

重量百分比99.6%的MDI，重量20kg；

重量百分比99.6%的DEG，重量2kg；

重量百分比99.5%的DMPA，重量3kg；

重量百分比99%的二月桂酸二丁基锡，重量0.5kg；

重量百分比99.5%的三乙胺，重量1kg；

重量百分比99.9%的PAPI，重量10kg；

重量百分比98%的BTMSPA，重量1kg；

重量百分比98%的KH-558，重量0.5kg；

重量百分比45%的MUF，重量60kg；

重量百分比%的氨水，重量25kg。

4.根据权利要求1所述的芦苇纤维刨花板的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中芦苇纤维采用一级气流干燥，干燥介质是烟气，烟气与空气混合进入干燥管道干燥纤维；干燥后的纤维通过分选机进行气流分选，粗纤维和较重的杂质分选后经管道输送进入热能工厂；芦苇刨花采用回转圆筒式干燥机干燥，干燥后的芦苇刨花进入旋风分离器，分离出粗大刨花。

5.根据权利要求1所述的芦苇纤维刨花板的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中的铺装成型机可采用气流式铺装或机械-气流连用式铺装。

6.根据权利要求1所述的芦苇纤维刨花板的制备方法，其特征在于，所述步骤（6）中选用的脱模剂为外脱模剂，其重量百分比组成为：乳化硅油60%-70%，石蜡10%-20%，去离子水10%-15%，乳化助剂烷基苯磺酸钠5%-10%。

7.根据权利要求1-6任一所述的芦苇纤维刨花板的制备方法，其特征在于，所述步骤（6）中热压制成的芦苇纤维刨花板密度为0.70g/cm³-0.85g/cm³，厚度为8-10mm。