CN107042571A - 原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料，以农作物秸秆纤维材料为基体材料、以原竹为增强材料的复合材料。本发明的制备方法：先将农作物秸秆纤维与防火无机胶粘剂混合均匀；再将混胶后的农作物秸秆纤维和原竹铺装成以农作物秸秆纤维材料为基体材料、以原竹为增强材料的防火门材料板坯；将铺装好的防火门材料板坯送至热压机中热压定型，养护，干燥，齐边，砂光，即得到所述防火门材料。本发明的原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料中间层布置一定间隔的原竹，既降低了农作物秸秆防火材料的密度，还可以增加其弯曲强度和拉伸强度，减小其纵向吸水厚度膨胀率。

Description

原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料及其制备方法
技术领域
本发明属于植物基防火门材料制造领域，尤其涉及一种原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料及其制备方法。
背景技术
我国每年产生的可利用农作物秸秆资源超过10亿吨，其中相当一部分被焚烧掉，造成了资源浪费，还严重污染了环境。农作物秸秆可以用来制造轻质防火门用秸秆基无机复合材料。但是，采用农作物秸秆制造的秸秆纤维基无机复合材料密度和纵向吸水膨胀率大，静曲强度和弹性模量低，易变形，限制了其应用领域。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料，以农作物秸秆纤维材料为基体材料、以原竹为增强材料的复合材料。
上述的防火门材料，优选的，在农作物秸秆纤维材料中间设置有若干原竹。
上述的防火门材料，优选的，相邻原竹的粗细端颠倒放置。
上述的防火门材料，优选的，相邻原竹间的距离为40-70mm。设置一定的间隙，利于胶合，可以保证材料的强度。
上述的防火门材料，优选的，所述原竹的平均直径为20-30mm。
上述的防火门材料，优选的，所述农作物秸秆纤维材料是由农作物秸秆纤维与防火无机胶粘剂混合均匀后热压而成；所述农作物秸秆纤维材料重量占28-45份，无机胶粘剂重量占55-72份。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的防火门材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将农作物秸秆纤维运至连续式搅拌机中，将防火无机胶粘剂雾化后喷入连续式搅拌机中的农作物秸秆纤维中，通过连续搅拌机将农作物秸秆纤维与防火无机胶粘剂混合均匀；
(2)将步骤(1)混胶后的农作物秸秆纤维和原竹铺装成以农作物秸秆纤维材料为基体材料、以原竹为增强材料的防火门材料板坯；
(3)将铺装好的防火门材料板坯送至热压机中热压定型，养护，干燥，齐边，砂光，即得到所述防火门材料。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(2)中，防火门材料板坯的具体制作过程为：选择两台周期式机械铺装机，分别为左铺装机和右铺装机，两台铺装机的方向相反；将混胶后的农作物秸秆纤维送至周期式机械铺装机内，在周期式机械铺装机下方设置一条宽皮带运输机，钢垫板连续铺放在宽皮带运输机上，启动皮带运输机和左铺装机，左铺装机将其内部秸秆纤维铺装在垫板上作为防火门材料板坯的下表层，待垫板上连续铺满秸秆纤维时，暂停皮带运输机，人工将原竹段叠放到下表层上，原竹在下表层宽度方向上间隔为40-70mm，相邻原竹粗细端颠倒，以保证整个原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料密度的均匀性及优异的强度；再启动右铺装机和皮带运输机，右铺装机将其内部秸秆纤维连续铺装在下表层的原竹上，待下表层上连续铺满秸秆纤维时，暂停皮带运输机，完成防火门材料板坯的制备。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，农作物秸秆纤维的长3-10mm、宽1-3mm、厚0.8-1mm，含水率为8％-12％。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(3)中，热压温度为100-120℃，热压压力为3.0-4.4MPa，热压时间为60-70s/mm；养护的时间为1-2周；干燥的温度为90-100℃。
原竹中空，具有韧性好、弯曲强度高等特性，将原竹应用于农作物秸秆纤维基防火门材料既可以降低秸秆纤维基无机复合材料的整体密度，又可以增加其弯曲强度和拉伸强度，减小其纵向吸水厚度膨胀率。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料中间层布置一定间隔的原竹，既降低了农作物秸秆防火材料的密度，还可以增加其弯曲强度和拉伸强度，减小其纵向吸水厚度膨胀率。
(2)本发明的原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料与现有农作物秸秆基防火门材料相比，静曲强度增加80％以上，弹性模量增加120％以上，密度降低30％以上，纵向吸水厚度膨胀率降低92％以上。
(3)本发明的制备方法将原竹和原竹增强农作物秸秆纤维一体成型制成防火门材料，相对于层状结构的材料，其胶合强度更强，物理性能更优异。
(4)本发明的制备方法可以使材料结构完全对称，防火门材料物理力学性能得到改善，而且可以防止材料的变形。
附图说明
图1是本发明的原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料的结构示意图。
图2是本发明的机械铺装机成型过程示意图。
图例说明：1、原竹；2、农作物秸秆纤维；3、左铺装机；4、右铺装机；5、皮带运输机；6、垫板。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种本发明的原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料，以麦秸纤维材料为基体材料、以原竹为增强材料的复合材料；其结构示意图如图1所示，其是在农作物秸秆纤维2(本实施例中为麦秸纤维材料)中间设置有若干原竹1，相邻原竹的粗细端颠倒放置，相邻原竹间的距离为40mm，原竹的平均直径为20mm，麦秸纤维材料是由麦秸纤维与防火无机胶粘剂混合均匀后热压而成；麦秸纤维材料重量占31份，无机胶粘剂重量占69份。
本实施例的原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料，包括以下步骤：
(1)麦秸纤维制备：将含水率为20％左右的麦秸秆切断为15-24mm的麦秸秆段后送至锤式再碎机中加工成的长3-10mm、宽1-3mm、厚0.8-1mm的麦秸秆纤维，然后将麦秸秆纤维送至气流干燥机干燥至含水率为10％；
(2)混合搅拌和施胶：干燥后的麦秸秆纤维运至连续式搅拌机，将防火无机胶粘剂雾化后喷入连续式搅拌机中的麦秸秆纤维中，通过连续搅拌机将麦秸秆纤维与防火无机胶粘剂混合均匀；其中，麦秸秆纤维重量占31份，无机胶粘剂重量占69份；
(3)原竹准备：挑选平均直径20mm的通直原竹，通过圆锯机将其截成长度2150mm的竹段备用；
(4)铺装成型：施胶后的麦秸秆纤维通过两台周期式机械铺装机成型(如图2)，两台周期式机械铺装机分别为左铺装机3和右铺装机4，二者铺装方向相反；将混胶后的麦秸纤维送至左铺装机3和右铺装机4内，在左铺装机3和右铺装机4下方设置一条宽皮带运输机5，钢垫板6(规格为2200x1000x3mm)连续铺放在宽皮带运输机5上，启动皮带运输机5和左铺装机3，左铺装机3将其内部秸秆纤维铺装在垫板6上作为防火门材料板坯的下表层，待垫板6上连续铺满秸秆纤维时，暂停皮带运输机5，人工将原竹段叠放到下表层上，原竹在下表层宽度方向上间隔为40mm，相邻原竹粗细端颠倒，以保证整个原竹增强麦秸纤维基防火门材料密度的均匀性及优异的强度；再启动右铺装机4和皮带运输机5，右铺装机4将其内部秸秆纤维连续铺装在下表层的原竹上，待下表层上连续铺满秸秆纤维时，暂停皮带运输机5，完成防火门材料板坯的制备；
(5)热压定型：将铺装好的板坯送至热压机热压定型，热压温度为120℃，热压压力为4.0MPa，热压时间为70s/mm；
(6)养护与干燥：将从热压机出来半成品在常温下堆放，自然养护1-2周，再送至干燥窑中，在100℃的温度下干燥至含水率为10％；
(7)齐边与砂光：将干燥后的板材齐边锯裁成2100x900的幅面，然后送至宽带砂光机进行表面砂光处理，最后得到原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料成品。
将本实施例制备的原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料与不含原竹的秸秆纤维防火门材料的性能进行比较，结果如表1所示。
表1原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料与不含原竹的秸秆纤维防火门材料的性能
实施例2：
一种本发明的原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料，以稻草纤维材料为基体材料、以原竹为增强材料的复合材料；其结构示意图如图1所示，其是在农作物秸秆纤维2(本实施例中为稻草纤维材料)中间设置有若干原竹1，相邻原竹的粗细端颠倒放置，相邻原竹间的距离为50mm，原竹的平均直径为30mm，稻草纤维材料是由稻草纤维与防火无机胶粘剂混合均匀后热压而成；稻草纤维材料重量占28份，无机胶粘剂重量占72份。
本实施例的原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料，包括以下步骤：
(1)稻草纤维制备：将含水率为20％左右的稻草秆切断为15-24mm的稻草秆段后送至锤式再碎机中加工成的长3-10mm、宽1-3mm、厚0.8-1mm的稻草秆纤维，然后将稻草秆纤维送至气流干燥机干燥至含水率为10％；
(2)混合搅拌和施胶：干燥后的稻草秆纤维运至连续式搅拌机，将防火无机胶粘剂雾化后喷入连续式搅拌机中的稻草秆纤维中，通过连续搅拌机将稻草秆纤维与防火无机胶粘剂混合均匀；其中，稻草秆纤维重量占28份，无机胶粘剂重量占72份；
(3)原竹准备：挑选平均直径30mm的通直原竹，通过圆锯机将其截成长度2150mm的竹段备用；
(4)铺装成型：施胶后的稻草秆纤维通过两台周期式机械铺装机成型(如图2)，两台周期式机械铺装机分别为左铺装机3和右铺装机4，二者铺装方向相反；将混胶后的稻草纤维送至左铺装机3和右铺装机4内，在左铺装机3和右铺装机4下方设置一条宽皮带运输机5，钢垫板6(规格为2200x1000x3mm)连续铺放在宽皮带运输机5上，启动皮带运输机5和左铺装机3，左铺装机3将其内部秸秆纤维铺装在垫板6上作为防火门材料板坯的下表层，待垫板6上连续铺满秸秆纤维时，暂停皮带运输机5，人工将原竹段叠放到下表层上，原竹在下表层宽度方向上间隔为50mm，相邻原竹粗细端颠倒，以保证整个原竹增强稻草纤维基防火门材料密度的均匀性及优异的强度；再启动右铺装机4和皮带运输机5，右铺装机4将其内部秸秆纤维连续铺装在下表层的原竹上，待下表层上连续铺满秸秆纤维时，暂停皮带运输机5，完成防火门材料板坯的制备；
(5)热压定型：将铺装好的板坯送至热压机热压定型，热压温度为110℃，热压压力为3.5MPa，热压时间为65s/mm；
(6)养护与干燥：将从热压机出来半成品在常温下堆放，自然养护1-2周，再送至干燥窑中，在95℃的温度下干燥至含水率为10％；
(7)齐边与砂光：将干燥后的板材齐边锯裁成2100x900的幅面，然后送至宽带砂光机进行表面砂光处理，最后得到原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料成品。
将本实施例制备的原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料与不含原竹的秸秆纤维防火门材料的性能进行比较，结果如表2所示。
表2原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料与不含原竹的秸秆纤维防火门材料的性能
实施例3：
一种本发明的原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料，以棉秆纤维材料为基体材料、以原竹为增强材料的复合材料；其结构示意图如图1所示，其是在农作物秸秆纤维2(本实施例中为棉秆纤维材料)中间设置有若干原竹1，相邻原竹的粗细端颠倒放置，相邻原竹间的距离为70mm，原竹的平均直径为25mm，棉秆纤维材料是由棉秆纤维与防火无机胶粘剂混合均匀后热压而成；棉秆纤维材料重量占45份，无机胶粘剂重量占55份。
本实施例的原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料，包括以下步骤：
(1)棉秆纤维制备：将含水率为20％左右的棉秆秆切断为15-24mm的棉秆秆段后送至锤式再碎机中加工成的长3-10mm、宽1-3mm、厚0.8-1mm的棉秆秆纤维，然后将棉秆秆纤维送至气流干燥机干燥至含水率为10％；
(2)混合搅拌和施胶：干燥后的棉秆秆纤维运至连续式搅拌机，将防火无机胶粘剂雾化后喷入连续式搅拌机中的棉秆秆纤维中，通过连续搅拌机将棉秆秆纤维与防火无机胶粘剂混合均匀；其中，棉秆秆纤维重量占45份，无机胶粘剂重量占55份；
(3)原竹准备：挑选平均直径25mm的通直原竹，通过圆锯机将其截成长度2150mm的竹段备用；
(4)铺装成型：施胶后的棉秆秆纤维通过两台周期式机械铺装机成型(如图2)，两台周期式机械铺装机分别为左铺装机3和右铺装机4，二者铺装方向相反；将混胶后的棉秆纤维送至左铺装机3和右铺装机4内，在左铺装机3和右铺装机4下方设置一条宽皮带运输机5，钢垫板6(规格为2200x1000x3mm)连续铺放在宽皮带运输机5上，启动皮带运输机5和左铺装机3，左铺装机3将其内部秸秆纤维铺装在垫板6上作为防火门材料板坯的下表层，待垫板6上连续铺满秸秆纤维时，暂停皮带运输机5，人工将原竹段叠放到下表层上，原竹在下表层宽度方向上间隔为70mm，相邻原竹粗细端颠倒，以保证整个原竹增强棉秆纤维基防火门材料密度的均匀性及优异的强度；再启动右铺装机4和皮带运输机5，右铺装机4将其内部秸秆纤维连续铺装在下表层的原竹上，待下表层上连续铺满秸秆纤维时，暂停皮带运输机5，完成防火门材料板坯的制备；
(5)热压定型：将铺装好的板坯送至热压机热压定型，热压温度为115℃，热压压力为3.0MPa，热压时间为55s/mm；
(6)养护与干燥：将从热压机出来半成品在常温下堆放，自然养护1-2周，再送至干燥窑中，在90℃的温度下干燥至含水率为10％；
(7)齐边与砂光：将干燥后的板材齐边锯裁成2100x900的幅面，然后送至宽带砂光机进行表面砂光处理，最后得到原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料成品。
将本实施例制备的原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料与不含原竹的秸秆纤维防火门材料的性能进行比较，结果如表3所示。
表3原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料与不含原竹的秸秆纤维防火门材料的性能

Claims (10)

1.一种原竹增强农作物秸秆纤维基防火门材料，其特征在于，以农作物秸秆纤维材料为基体材料、以原竹为增强材料的复合材料。
2.如权利要求1所述的防火门材料，其特征在于，在农作物秸秆纤维材料中间设置有若干原竹。
3.如权利要求2所述的防火门材料，其特征在于，相邻原竹的粗细端颠倒放置。
4.如权利要求2所述的防火门材料，其特征在于，相邻原竹间的距离为40-70mm。
5.如权利要求2所述的防火门材料，其特征在于，所述原竹的平均直径为20-30mm。
6.如权利要求1-5任一项所述的防火门材料，其特征在于，所述农作物秸秆纤维材料是由农作物秸秆纤维与防火无机胶粘剂混合均匀后热压而成；所述农作物秸秆纤维材料重量占28-45份，无机胶粘剂重量占55-72份。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的防火门材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将农作物秸秆纤维运至连续式搅拌机中，将防火无机胶粘剂雾化后喷入连续式搅拌机中的农作物秸秆纤维中，通过连续搅拌机将农作物秸秆纤维与防火无机胶粘剂混合均匀；
(2)将步骤(1)混胶后的农作物秸秆纤维和原竹铺装成以农作物秸秆纤维材料为基体材料、以原竹为增强材料的防火门材料板坯；
(3)将铺装好的防火门材料板坯送至热压机中热压定型，养护，干燥，齐边，砂光，即得到所述防火门材料。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，防火门材料板坯的具体制作过程为：选择两台周期式机械铺装机，分别为左铺装机和右铺装机，两台铺装机的方向相反；将混胶后的秸秆纤维送至周期式机械铺装机内，在周期式机械铺装机下方设置一条宽皮带运输机，钢垫板连续铺放在宽皮带运输机上，启动皮带运输机和左铺装机，左铺装机将其内部秸秆纤维铺装在垫板上作为防火门材料板坯的下表层，待垫板上连续铺满秸秆纤维时，暂停皮带运输机，人工将原竹段叠放到下表层上，原竹在下表层宽度方向上间隔为40-70mm，相邻原竹粗细端颠倒；再启动右铺装机和皮带运输机，右铺装机将其内部秸秆纤维连续铺装在下表层的原竹上，待下表层上连续铺满秸秆纤维时，暂停皮带运输机，完成防火门材料板坯的制备。
9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，农作物秸秆纤维的长3-10mm、宽1-3mm、厚0.8-1mm，含水率为8％-12％。
10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，热压温度为100-120℃，热压压力为3.0-4.4MPa，热压时间为60-70s/mm；养护的时间为1-2周；干燥的温度为90-100℃。
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