CN107382259A - 一种无机稻草复合碎料板的制备方法 - Google Patents

一种无机稻草复合碎料板的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无机稻草复合碎料板的制备方法，属于人造板技术领域。本发明首先将壳聚糖，谷朊粉和水搅拌混合后，静置溶胀，再加热升温，恒温搅拌溶解，待自然冷却至室温后，加入无机胶黏剂搅拌混合，得粘稠浆液，再将稻草碎料和稻壳碎料搅拌混合，得混合碎料；将粘稠浆液雾化后，喷洒于混合碎料中，待喷洒结束，继续搅拌混合，得湿料，将湿料铺装成板坯后进行热压处理后，经高压蒸汽养护和自然养护后干燥，出料即可。所述的无机胶黏剂是由硅酸二钙，硅酸三钙，铝酸三钙，氯化镁等组成。本发明制备的碎料板机械强度高，可作为承重结构部件。

Description

一种无机稻草复合碎料板的制备方法
技术领域
本发明涉及一种无机稻草复合碎料板的制备方法，属于人造板技术领域。
背景技术
目前，我国人造板材产量已经位居世界第一，其中碎料板、纤维板与胶合板并列为人造板产品中的“三大板”。碎料板是以木碎料为主原料，树脂、防水剂为辅料，在高温、高压条件下压制而成的人造板。与胶合板材相比，碎料板生产主要以小径材、间伐材、枝桠材为原材料，具有材料来源广泛、资源利用率高等特点。
目前，碎料板已被广泛应用于家具制造、室内装修等方面，但碎料板由小单元的碎料构成，具有强度低，特别是抗弯强度低、韧性低等缺陷。因此，在家具制造和室内装修中，木质碎料板在承重结构部件的制造方面受到了极大地限制。在实际生产中，虽然可以通过增加厚度来弥补碎料板抗弯强度低、韧性低的缺陷，但却直接导致了目前碎料板家具制品异常笨重的问题，这不仅浪费了大量的木质资源，而且增加了运输成本，还给人们生活带来了不便。
因此，亟待开发一种抗弯强度高，韧性好等综合性能优异的碎料板。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对传统的碎料板机械强度低，在承重结构部件的使用方面受到了极大限制的问题，提供了一种无机稻草复合碎料板的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）按重量份数计，依次取3～5份壳聚糖，2～4份谷朊粉，90～100份水，搅拌混合10～15min后，静置溶胀2～4h，再加热升温至90～95℃，恒温搅拌溶解20～40min，待自然冷却至室温，再加入水质量0.6～0.8倍的无机胶黏剂，继续搅拌混合30～45min，得粘稠浆液；
（2）按重量份数计，依次取60～80份稻草碎料，20～30份稻壳碎料，加入拌胶机内，搅拌混合2～4h，得混合碎料；
（3）将粘稠浆液通过空气压缩机雾化后，边搅拌边喷洒于拌胶机中，喷洒量为混合碎料质量0.8～1.0倍，待喷洒结束，继续搅拌混合10～15min，得湿料；
（4）将湿料经人工铺装成板坯后送入热压机，热压处理后，高压蒸汽养护24～36h，再经自然养护14～20天，随后于烘箱中干燥，出料，即得无机稻草复合碎料板。
步骤（1）所述的无机胶黏剂是由以下重量份数的原料组成：10～20份硅酸二钙，10～20份硅酸三钙，10～15份铝酸三钙，8～10份氯化镁，10～15份硫酸镁，8～10份氧化镁和10～20份硅酸钠。
步骤（2）所述的稻草碎料是由以下重量份数的原料混合而成：20～30份目数为10～20目稻草，20～30份目数为30～40目稻草，30～50份目数为50～80目稻草。
所述的稻草碎料为预处理稻草碎料，预处理步骤如下：将稻草碎料与沼液按质量比为8:1～10:1混合后，均匀平铺于温室中，恒温恒湿静置15～30天，再经高压蒸汽灭菌15～30min，随后干燥，得预处理稻草碎料。
步骤（2）所述的稻壳碎料是由以下重量份数的原料混合而成：10～30份目数为60～80目的稻壳粉，20～40份目数为90～120目的稻壳粉，30～40份目数为140～200目的稻壳粉。
步骤（4）所述的热压处理条件为：热压时间为15～30min，热压温度为80～100℃，热压压力为2.5～3.5MPa。
步骤（4）所述的高压蒸汽养护条件为：养护温度为180～200℃，养护压力为1.3～1.6MPa。
步骤（4）所述的干燥条件为：于温度为80～100℃条件下，干燥至含水率低于10%。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明通过使用不同目数的稻草和稻壳复配，使产品堆积密度提升，覆盖填充于稻草和稻壳孔隙中的无机胶黏剂接触点增多，加速并促进了无机胶黏剂在养护过程中的水化反应，同时利用热压、高压蒸汽养护和自然养护相结合，使胶凝材料生成量增加，从而使产品力学性能提高，热稳定性增加；
（2）本发明通过加入稻壳粉，利用稻壳粉外表面覆盖的光滑角质化的二氧化硅膜层，形成一种非极性的表层结构，在产品加工过程中能起到一定的润滑作用，使所得产品相比于传统工艺制备的产品更密实，结构更紧密，机械强度更高；
（3）本发明将稻草与沼液混合进行预处理，利用沼液中所含的丰富微生物，对稻草表面的植物蜡质成分发生一定程度的降解，避免植物蜡质成分对板材产品后期胶合的干扰，同时使稻草表面活化，活性基团增加，有利于稻草纤维相互之间的胶合，减少胶黏剂的用量，保证产品的机械强度。
具体实施方式
按重量份数计，在烧杯中依次加入3～5份壳聚糖，2～4份谷朊粉，90～100份水，用玻璃棒搅拌混合10～15min后，于室温条件下静置溶胀2～4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为90～95℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌溶解20～40min，再将烧杯移出，静置自然冷却至室温，再向烧杯中加入水质量0.6～0.8倍的无机胶黏剂，用玻璃棒搅拌混合30～45min，得粘稠浆液；按重量份数计，依次取20～30份目数为10～20目稻草，20～30份目数为30～40目稻草，30～50份目数为50～80目稻草，于混料机中搅拌混合30～45min，得稻草碎料，再将所得稻草碎料与沼液按质量比为8:1～10:1混合后，均匀平铺于温室中，于温度为28～32℃，空气相对湿度为75～80%条件下，恒温恒湿静置15～30天，再将静置后的稻草碎料转入高压蒸汽灭菌锅，于温度为121℃条件下，灭菌处理15～30min，再将灭菌后的稻草碎料移入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得预处理稻草碎料；随后按重量份数计，依次取10～30份目数为60～80目的稻壳粉，20～40份目数为90～120目的稻壳粉，30～40份目数为140～200目的稻壳粉，于混料机中搅拌混合30～45min，得稻壳碎料；再按重量份数计，在拌胶机中依次加入60～80份预处理稻草碎料，20～30份稻壳碎料，以500～600r/min转速搅拌混合2～4h，得混合碎料，再将粘稠浆液通过空气压缩机雾化，并将雾化后的粘稠浆液在搅拌状态下，喷洒于拌胶机中，喷洒量为混合碎料质量0.8～1.0倍，待喷洒结束，继续搅拌混合10～15min，得湿料；将湿料经人工铺装成板坯后送入热压机，于温度为80～100℃，压力为2.5～3.5MPa条件下热压处理15～30min，再将热压后的板坯移入蒸压釜，于温度为180～200℃，压力为1.3～1.6MPa条件下，高压蒸汽养护24～36h，再将高压蒸汽养护后的板坯自然养护14～20天，随后于烘箱中干燥至含水率低于10%，出料，即得无机稻草复合碎料板。所述的无机胶黏剂是由以下重量份数的原料组成：10～20份硅酸二钙，10～20份硅酸三钙，10～15份铝酸三钙，8～10份氯化镁，10～15份硫酸镁，8～10份氧化镁和10～20份硅酸钠。
实例1
按重量份数计，在烧杯中依次加入5份壳聚糖，4份谷朊粉，100份水，用玻璃棒搅拌混合15min后，于室温条件下静置溶胀4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌溶解40min，再将烧杯移出，静置自然冷却至室温，再向烧杯中加入水质量0.8倍的无机胶黏剂，用玻璃棒搅拌混合45min，得粘稠浆液；按重量份数计，依次取30份目数为10～20目稻草，30份目数为30～40目稻草，50份目数为50～80目稻草，于混料机中搅拌混合45min，得稻草碎料，再将所得稻草碎料与沼液按质量比为10:1混合后，均匀平铺于温室中，于温度为32℃，空气相对湿度为80%条件下，恒温恒湿静置30天，再将静置后的稻草碎料转入高压蒸汽灭菌锅，于温度为121℃条件下，灭菌处理30min，再将灭菌后的稻草碎料移入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得预处理稻草碎料；随后按重量份数计，依次取30份目数为60～80目的稻壳粉，40份目数为90～120目的稻壳粉，40份目数为140～200目的稻壳粉，于混料机中搅拌混合45min，得稻壳碎料；再按重量份数计，在拌胶机中依次加入80份预处理稻草碎料，30份稻壳碎料，以600r/min转速搅拌混合4h，得混合碎料，再将粘稠浆液通过空气压缩机雾化，并将雾化后的粘稠浆液在搅拌状态下，喷洒于拌胶机中，喷洒量为混合碎料质量1.0倍，待喷洒结束，继续搅拌混合15min，得湿料；将湿料经人工铺装成板坯后送入热压机，于温度为100℃，压力为3.5MPa条件下热压处理30min，再将热压后的板坯移入蒸压釜，于温度为200℃，压力为1.6MPa条件下，高压蒸汽养护36h，再将高压蒸汽养护后的板坯自然养护20天，随后于烘箱中干燥至含水率为9%，出料，即得无机稻草复合碎料板。所述的无机胶黏剂是由以下重量份数的原料组成：20份硅酸二钙，20份硅酸三钙，15份铝酸三钙，10份氯化镁，15份硫酸镁，10份氧化镁和20份硅酸钠。
实例2
按重量份数计，在烧杯中依次加入3份壳聚糖，2份谷朊粉，90份水，用玻璃棒搅拌混合10min后，于室温条件下静置溶胀2h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为90℃，转速为300r/min条件下，恒温搅拌溶解20min，再将烧杯移出，静置自然冷却至室温，再向烧杯中加入水质量0.6倍的无机胶黏剂，用玻璃棒搅拌混合30min，得粘稠浆液；按重量份数计，依次取20份目数为10～20目稻草，20份目数为30～40目稻草，30份目数为50～80目稻草，于混料机中搅拌混合30min，得稻草碎料，再将所得稻草碎料与沼液按质量比为8:1混合后，均匀平铺于温室中，于温度为28℃，空气相对湿度为75%条件下，恒温恒湿静置15天，再将静置后的稻草碎料转入高压蒸汽灭菌锅，于温度为121℃条件下，灭菌处理15min，再将灭菌后的稻草碎料移入烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，得预处理稻草碎料；随后按重量份数计，依次取10份目数为60～80目的稻壳粉，20份目数为90～120目的稻壳粉，30份目数为140～200目的稻壳粉，于混料机中搅拌混合30min，得稻壳碎料；再按重量份数计，在拌胶机中依次加入60份预处理稻草碎料，20份稻壳碎料，以500r/min转速搅拌混合2h，得混合碎料，再将粘稠浆液通过空气压缩机雾化，并将雾化后的粘稠浆液在搅拌状态下，喷洒于拌胶机中，喷洒量为混合碎料质量0.8倍，待喷洒结束，继续搅拌混合10min，得湿料；将湿料经人工铺装成板坯后送入热压机，于温度为80℃，压力为2.5MPa条件下热压处理15min，再将热压后的板坯移入蒸压釜，于温度为180℃，压力为1.3MPa条件下，高压蒸汽养护24h，再将高压蒸汽养护后的板坯自然养护14天，随后于烘箱中干燥至含水率为8%，出料，即得无机稻草复合碎料板。所述的无机胶黏剂是由以下重量份数的原料组成：10份硅酸二钙，10份硅酸三钙，10份铝酸三钙，8份氯化镁，10份硫酸镁，8份氧化镁和10份硅酸钠。
实例3
按重量份数计，在烧杯中依次加入3份壳聚糖，2份谷朊粉，90份水，用玻璃棒搅拌混合10min后，于室温条件下静置溶胀2h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为90℃，转速为300r/min条件下，恒温搅拌溶解20min，再将烧杯移出，静置自然冷却至室温，再向烧杯中加入水质量0.6倍的无机胶黏剂，用玻璃棒搅拌混合30min，得粘稠浆液；按重量份数计，依次取20份目数为10～20目稻草，20份目数为30～40目稻草，30份目数为50～80目稻草，于混料机中搅拌混合30min，得稻草碎料，随后按重量份数计，依次取10份目数为60～80目的稻壳粉，20份目数为90～120目的稻壳粉，30份目数为140～200目的稻壳粉，于混料机中搅拌混合30min，得稻壳碎料；再按重量份数计，在拌胶机中依次加入60份稻草碎料，20份稻壳碎料，以500r/min转速搅拌混合2h，得混合碎料，再将粘稠浆液通过空气压缩机雾化，并将雾化后的粘稠浆液在搅拌状态下，喷洒于拌胶机中，喷洒量为混合碎料质量0.8倍，待喷洒结束，继续搅拌混合10min，得湿料；将湿料经人工铺装成板坯后送入热压机，于温度为80℃，压力为2.5MPa条件下热压处理15min，再将热压后的板坯移入蒸压釜，于温度为180℃，压力为1.3MPa条件下，高压蒸汽养护24h，再将高压蒸汽养护后的板坯自然养护14天，随后于烘箱中干燥至含水率为8%，出料，即得无机稻草复合碎料板。所述的无机胶黏剂是由以下重量份数的原料组成：10份硅酸二钙，10份硅酸三钙，10份铝酸三钙，8份氯化镁，10份硫酸镁，8份氧化镁和10份硅酸钠。
对照例：寿光市某有限公司生产的碎料板。
将实例及对照例的碎料板切割成240mm×50mm×10mm的碎料板试样，并按照GB/T4897-2015标准进行检测，具体检测结果如表1。
表1
实例1 实例2 实例3 对照例
静曲强度（MPa） 23 22 19 17
弹性模量（MPa） 3325 3378 3100 2780
内胶合强度（MPa） 0.70 0.75 0.52 0.48
24h吸水厚度膨胀率（%） 15.0 15.2 16.8 17.3
由表1可知，本发明制备的碎料板静曲强度高、弹性模量高，具有较好的机械强度。

Claims (8)

1.一种无机稻草复合碎料板的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按重量份数计，依次取3～5份壳聚糖，2～4份谷朊粉，90～100份水，搅拌混合10～15min后，静置溶胀2～4h，再加热升温至90～95℃，恒温搅拌溶解20～40min，待自然冷却至室温，再加入水质量0.6～0.8倍的无机胶黏剂，继续搅拌混合30～45min，得粘稠浆液；
（2）按重量份数计，依次取60～80份稻草碎料，20～30份稻壳碎料，加入拌胶机内，搅拌混合2～4h，得混合碎料；
（3）将粘稠浆液通过空气压缩机雾化后，边搅拌边喷洒于拌胶机中，喷洒量为混合碎料质量0.8～1.0倍，待喷洒结束，继续搅拌混合10～15min，得湿料；
（4）将湿料经人工铺装成板坯后送入热压机，热压处理后，高压蒸汽养护24～36h，再经自然养护14～20天，随后于烘箱中干燥，出料，即得无机稻草复合碎料板。
2.根据权利要求1所述的一种无机稻草复合碎料板的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的无机胶黏剂是由以下重量份数的原料组成：10～20份硅酸二钙，10～20份硅酸三钙，10～15份铝酸三钙，8～10份氯化镁，10～15份硫酸镁，8～10份氧化镁和10～20份硅酸钠。
3.根据权利要求1所述的一种无机稻草复合碎料板的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的稻草碎料是由以下重量份数的原料混合而成：20～30份目数为10～20目稻草，20～30份目数为30～40目稻草，30～50份目数为50～80目稻草。
4.根据权利要求1或3所述的一种无机稻草复合碎料板的制备方法，其特征在于：所述的稻草碎料为预处理稻草碎料，预处理步骤如下：将稻草碎料与沼液按质量比为8:1～10:1混合后，均匀平铺于温室中，恒温恒湿静置15～30天，再经高压蒸汽灭菌15～30min，随后干燥，得预处理稻草碎料。
5.根据权利要求1所述的一种无机稻草复合碎料板的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的稻壳碎料是由以下重量份数的原料混合而成：10～30份目数为60～80目的稻壳粉，20～40份目数为90～120目的稻壳粉，30～40份目数为140～200目的稻壳粉。
6.根据权利要求1所述的一种无机稻草复合碎料板的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的热压处理条件为：热压时间为15～30min，热压温度为80～100℃，热压压力为2.5～3.5MPa。
7.根据权利要求1所述的一种无机稻草复合碎料板的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的高压蒸汽养护条件为：养护温度为180～200℃，养护压力为1.3～1.6MPa。
8.根据权利要求1所述的一种无机稻草复合碎料板的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的干燥条件为：于温度为80～100℃条件下，干燥至含水率低于10%。
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