CN107498683A - 绿色环保稻壳、稻草秆板材生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绿色环保稻壳、稻草秆板材生产方法，按下述步骤制备：稻草碎料与稻壳混合→分别表面处理，物理与化学相结合的方法处理→均匀拌胶→铺装→预压→热压成型→定尺裁边→养生→烘干→修边及表面处理→产品；原料中，稻草与纯稻壳用量的质量百分比为（1‑3）：1；所述表面处理步骤中，加入与秸秆表面蜡质结构相似的含有硅‑氧化学键结构相似或者相近的化学原料，再加入少量的能够在90℃以上温度条件下点蚀蜡质表面的纳米材料，再加入能够与多羟基结构的形成氢键或者化学键的胶黏剂，最后，用物理方法进行混合均匀，进行表面处理。该方法制备的板材强度高，无有害气体排放，板材抗压、防水、环保性能好，提高了板材强度与成品率。
Description
技术领域
本发明涉及一种秸秆纤维板材的制备方法，特别是一种绿色环保稻壳、稻草秆板材生产方法。属于建筑构件及装饰技术领域。
背景技术
我国是粮食生产大国，也是秸秆生产大国，每年可生产秸秆了亿多吨，约占全世界秸秆总量的20%30%,其中，水稻、小麦、大豆、玉米、薯类等粮食作物秸秆约5.8亿吨，占秸秆总量的89%；花生、油菜籽、芝麻、向日葵等油料作物秸秆占总量的8%,棉花、甘蔗秸秆占总量的3%,加大秸秆等农业废弃物的综合利用新技术的研究开发，科学高效地利用秸秆资源，禁止焚烧秸秆，一方面可以变废为宝，提高资源利用率，提高农民收入，解决秸秆利用先期投入和长期收益的矛盾，将秸秆资源优势转化为可见的经济优势。另一方面可以保护环境，保护人民身体健康，是建设资源节约型、环境友好型社会的重要举措。秸秆综合利用一般为肥料、饲料、燃料、工业原料四个方面。近年来在国家政策引导和扶持下，秸秆资源化利用技术不断完善和推广，在秸秆用作肥料、饲料、食用菌基料、燃料和工业原料的产业化利用等领域得到较快发展。一批以秸秆为工业原料生产代木产品、商用发电、秸秆成型燃料、秸秆沼气的兴起，推进了秸秆资源综合利用的产业化进程。
目前，在以秸秆为工业原料生产代木产品技术领域，由于生产中广泛采用异氰酸酯作为胶粘剂，虽然解决了酚醛树脂和脲醛树脂粘合不良的缺点，但异氰酸醋也能与金属粘合，致使在生产中发生了严重的粘板现象，脱模剂导致产品很难贴膜，原材料成本高，且在遇到高温或者火灾时会产生剧毒物质，危及生命安全。
现有的秸秆板材生产工艺：
秸秆粉碎磨浆（粉碎成单细胞纤维）或者掺加木材细粉→烘干秸秆碎料含水率（8%～10%）→除杂除灰尘→均匀拌胶→铺装→预压→热压成型→定尺裁边→养生→修边及表面处理→产品。现有工艺与造纸前序工艺相同，是将秸杆粉磨浆，含水率高，烘干工作量大，能耗高，制备成本高。
申请公布号 CN 103568104 A 申请公布日 2014.02.12公开了一种新型稻秸秆纤维板材的配制方法，是由：稻秸秆粉 46％ -56％；石粉 12％ -15％；滑石粉 5％ -10％；氧化镁 25％ -33％；添加剂(1)0.2％ -0.6％；添加剂 (2)0.4％ -0.8％组成，所述的百分比为重量百分比。将所述的稻秸秆等有机纤维材料粉碎、磨粉；将有机纤维粉、石粉、滑石粉、氧化镁搅拌均匀混合；向有机纤维粉、石粉、滑石粉、氧化镁混合料中加入添加剂 (1)、添加剂 (2)，加入水并均匀搅拌，混合；在调和温度和调湿温度的条件下，将所述的拌合料装入模具，冷压成形，脱模；将脱模的半成品按产品的规格要求进行修边处理；将脱模后修边处理的半成品装入保压养护模具中养护，即可成品入库。该方法是将稻秸秆粉碎成有机纤维粉，其纤维短，影响整个板材的强度，另外，纤维粉与其他材料之间的粘结力有限，影响板材的强度和韧性。
发明内容
为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明的目的在于绿色环保稻壳、稻草秆板材生产方法，该方法制备的板材强度高，无有害气体排放，板材平整，纹理统一美观。使秸秆板材内粘结均匀，增强了板材抗压、防水、环保性能，提高了板材强度与成品率，降低了能源消耗与生产成本。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案：该绿色环保稻壳、稻草秆板材生产方法，其特征在于按下述步骤制备：
稻草与稻壳→分别表面处理，物理与化学相结合的方法处理→均匀拌胶→铺装→预压→热压成型→定尺裁边→养生→烘干→修边及表面处理→产品；
原料中，稻草含水率10%～15%稻草秸秆碎料至1 mm ～30mm长的小段，稻壳为纯稻壳；稻草与纯稻壳用量的质量百分比为（1-3）：1；
所述表面处理步骤中，加入与秸秆表面蜡质结构相似的含有硅-氧化学键结构相似或者相近的化学原料，具体为：硅酮树脂、碱性氧化硅、硅醇酯、多硅醇酯、硅醇酯的钠盐、多硅醇酯的钠盐或硼砂的一种，增加其分子间的亲和力，然后，再加入少量的能够在高温条件（90℃以上）下点蚀蜡质表面的纳米材料，所述纳米材料为纳米氧化镁微胶囊、纳米氧化钙微胶囊、纳米氧化钠微胶囊、纳米氧化钾微胶囊或纳米碱性氧化硅微胶囊的一种或多种，再加入能够与多羟基结构的形成氢键或者化学键的胶黏剂，所述胶黏剂为：三聚氰胺缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、干酪素、氧化淀粉、淀粉胶黏剂、骨胶、聚乙烯醇、酚醛树脂、环氧树脂或聚氨酯的一种，增加其亲和力，最后，用物理方法进行混合均匀，进行表面处理；
所述热压成型步骤中，加热温度120℃～220℃；养生后对板材进行烘干，烘干温度30℃-80℃。
采用上述技术方案的有益效果：该绿色环保稻草秆板材生产方法，本发明的稻壳、稻草秸秆含水率10%～15%，是自然干燥的秸秆含水率；而现有的秸秆板材生产技术秸秆碎料含水率5%～8%必须烘干。本发明表面处理工艺是现有工艺完全不同的。秸秆表面的蜡质主要成分是有机硅及氧化硅的衍生物，表面张力小，对胶黏剂的亲和力比较弱。因此，现有技术往往采用机械搓揉的办法把秸秆表面的蜡质层去掉或者打磨毛，在这个过程中往往需要加水，如果不加水，高速摩擦的热会使干燥的秸秆粉尘产生爆炸。粉碎之后需要烘干，以便施胶。因此，秸秆粉碎效率就很低，能耗高。本发明在生产过程中发现，纯粹的物理方法不能完全去掉秸秆表面的蜡质，除非磨成浆料，磨成单细胞颗粒才能彻底解决秸秆表面的蜡质问题。这样不但能耗高，而且需要更多的胶黏剂用量，大大增加了成本。为了克服上述缺点，本发明采用物理与化学结合的办法对秸秆表面的蜡质进行处理，从秸秆表面的蜡质结构入手，首先加入与秸秆表面蜡质结构相似的含有硅-氧化学键具体为：硅酮树脂、碱性氧化硅、硅醇酯、多硅醇酯、硅醇酯的钠盐、多硅醇酯的钠盐及硼砂等结构相似或者相近的化学原料，增加其分子间的亲和力，然后，再加入少量的能够在高温条件（90℃以上）下点蚀蜡质表面的纳米材料，具体为：纳米氧化镁微胶囊、纳米氧化钙微胶囊、纳米氧化钠微胶囊、纳米氧化钾微胶囊或纳米碱性氧化硅微胶囊的一笚，最后，再加入能够与多羟基结构的形成氢键或者化学键的胶黏剂，具体为：三聚氰胺缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、干酪素、氧化淀粉、淀粉胶黏剂、骨胶、聚乙烯醇、酚醛树脂、环氧树脂或聚氨酯的一种，增加其亲和力。本发明采用化学界面处理剂在确保秸秆表面结构不发生过大变化的情况下，用物理方法进行混合均匀，进行表面处理。物料黏合力强，制备的板材不开裂，强度高，受环境温湿度影响小。本发明在养生后对板材进行烘干，烘干温度30℃-80℃。采用的是加热板材的回流余热，不会增加消耗过多的热量。
本发明工艺中的热压成型步骤，与本发明人过去的发明专利明显不同地方是热压温度，原来的是冷压工艺。根据工业化生产实践，冷压工艺虽然可以降低能耗，但是生产效率过低，不会产生经济效益，因此，本发明根据工业生产实践对生产工艺进行调整。加热温度120℃～220℃，加热消除了秸杆纤维的内应力，热成形快，效率高，且定形效果好，不易变形。
本发明基于稻壳、稻草秸秆为主要原料制备的板材，其优点如下：
(1)表面处理与环保复合黏合技术，采用自主研发的环保防水复合无机胶凝剂，通过麦秸秆表面处理与覆胶配方，使秸秆板材内粘结均匀，增强了板材抗压、防水、环保等性能。
(2）创新了中温连续模压工艺技术。基于板材制备配方的物理特性，通过优化温度控制与连续模压一次成型，避免了粘板与脱模，大幅提高了板材强度与成品率，降低了能源消耗与生产成本。
（3）.本发明产品经中国科学院声学计量测试站、国家建筑装修材料质量监督检验中心等单位检测，所检项目结果优于国家标准。
（4）.本发明产品经河南省南水北调中线水源区生态安全重点实验室、南阳市景森办公家具有限公司等单位使用，反映良好，具有绿色环保、高密度、低吸水膨胀、阻燃性能优异等特点。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。
图1为100Hz-4kHz范围内1/3倍频程中心频率处隔声量曲线图；
图2为检测报告首页；
图3为甲醛释放检测结果；
图4为静曲强度检测数据；
图5为静曲强度检测结果；
图6为检测结果汇总页；
图7为燃烧性能检测首页；
图8为吸水厚度膨胀率检测结果。
具体实施方式
一种绿色环保稻草秆板材生产方法，其特征在于按下述步骤制备：
稻草与稻壳→分别表面处理，物理与化学相结合的方法处理→均匀拌胶→铺装→预压→热压成型→定尺裁边→养生→烘干→修边及表面处理→产品；
原料中，稻草含水率10%～15%稻草秸秆碎料至1 mm ～30mm长的小段，稻壳为纯稻壳；稻草与纯稻壳用量的质量百分比为（1-3）：1；
所述表面处理步骤中，加入与秸秆表面蜡质结构相似的含有硅-氧化学键结构相似或者相近的化学原料，具体为：硅酮树脂、碱性氧化硅、硅醇酯、多硅醇酯、硅醇酯的钠盐、多硅醇酯的钠盐或硼砂的一种，增加其分子间的亲和力，然后，再加入少量的能够在高温条件（90℃以上）下点蚀蜡质表面的纳米材料，所述纳米材料为纳米氧化镁微胶囊、纳米氧化钙微胶囊、纳米氧化钠微胶囊、纳米氧化钾微胶囊或纳米碱性氧化硅微胶囊的一种或多种，再加入能够与多羟基结构的形成氢键或者化学键的胶黏剂，所述胶黏剂为：三聚氰胺缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、干酪素、氧化淀粉、淀粉胶黏剂、骨胶、聚乙烯醇、酚醛树脂、环氧树脂或聚氨酯的一种，增加其亲和力，最后，用物理方法进行混合均匀，进行表面处理；
所述热压成型步骤中，加热温度120℃～220℃；养生后对板材进行烘干，烘干温度30℃-80℃。
下面通过检测数据说明本发明的性能效果。
如图1所示本发明产品在100Hz-4kHz范围内1/3倍频程中心频率处隔声量曲线图。隔声效果好。
如图2-8检测报告显示：甲醛符合国标要求，无毒害物质释放，高强度、阻燃隔音防潮。
Claims (2)
1.一种绿色环保稻壳、稻草秆板材生产方法，其特征在于按下述步骤制备：
稻草碎料与稻壳混合→分别表面处理，物理与化学相结合的方法处理→均匀拌胶→铺装→预压→热压成型→定尺裁边→养生→烘干→修边及表面处理→产品；
原料中，稻草含水率10%～15%稻草秸秆碎料至1 mm ～30mm长的小段，稻壳为纯稻壳；稻草与纯稻壳用量的质量百分比为（1-3）：1；
所述表面处理步骤中，加入与秸秆表面蜡质结构相似的含有硅-氧化学键结构相似或者相近的化学原料，所述化学原料为硅酮树脂、碱性氧化硅、硅醇酯、多硅醇酯、硅醇酯的钠盐、多硅醇酯的钠盐或硼砂的一种，增加其分子间的亲和力，然后，再加入少量的能够在90℃以上温度条件下点蚀蜡质表面的纳米材料，所述纳米材料为纳米氧化镁微胶囊、纳米氧化钙微胶囊、纳米氧化钠微胶囊、纳米氧化钾微胶囊或纳米碱性氧化硅微胶囊的一种或多种，再加入能够与多羟基结构的形成氢键或者化学键的胶黏剂，所述胶黏剂为：三聚氰胺缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、干酪素、氧化淀粉、淀粉胶黏剂、骨胶、聚乙烯醇、酚醛树脂、环氧树脂或聚氨酯的一种，增加其亲和力，最后，用物理方法进行混合均匀，进行表面处理。
2.如权利要求1所述的绿色环保稻壳、稻草秆板材生产方法，其特征在于，所述热压成型步骤中，加热温度120℃～220℃；养生后对板材进行烘干，烘干温度30℃-80℃。
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