CN107932683A

CN107932683A - 一种生物质复合板的生产工艺及其生产设备和产品

Info

Publication number: CN107932683A
Application number: CN201710935261.6A
Authority: CN
Inventors: 杨峥嵘; 李奎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2018-04-20

Abstract

本发明公开了一种生物质复合板的生产工艺及其生产设备和产品，生物质复合板的生产工艺包括准备原料、搅拌混合、整形平压和连续热辊压等步骤。生产设备包括切料机、第一传输带、振动筛、漏斗、混合器、第二传输带、履带式平压机、封闭辊压机，其中混合器包括锅炉、旋流发生器、喷淋塔、喷枪和搅拌槽。生物质复合板产品包括秸秆、稻壳、熟石膏粉和淀粉胶。本发明具有环保生态、产品易降解强度高、能高效自动化连续生产且品质稳定等优点。

Description

一种生物质复合板的生产工艺及其生产设备和产品

技术领域

本发明属于复合板制造领域，尤其涉及一种生物质复合板的生产工艺及其生产设备和产品。

背景技术

我国作为一个农业大国，每年都有大量如秸秆和稻壳等农业副产品产出，这些农业副产品除了少部分被用作牲口饲料外，大部分直接进行焚烧处理，这一处理方式不仅会污染环境，还会造成资源浪费，因此有人回收利用这些农业副产品来加工成生物质材料，然后进一步加工成复合板等其他产品，这一加工过程难免会使用一些化学添加剂，进而产生三废污染物，不利于环境保护，同时某些生产工艺效率低，所得的复合板强度不够，品质也不稳定，因此使用范围有限，市场前景不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种环保生态、易降解、强度高、能高效自动化连续生产且品质稳定的生物质复合板的生产工艺及其生产设备和产品。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种生物质复合板的生产工艺，包括以下步骤，

（a）准备原料：准备秸秆、稻壳、熟石膏粉和淀粉胶作为生产原料；

（b）搅拌混合：将准备好的原料送入混合设备，秸秆、稻壳和熟石膏粉在蒸汽的带动下从下往上运动，淀粉胶从上往下喷出进行原料的混合预热，得到预混料；

（c）整形平压：将松散的预混料压成固体板料；

（d）连续热辊压：将固体板料进行至少一轮辊压，进一步压缩固体板料的厚度。

上述的生物质复合板的生产工艺，优选的，所述步骤（d）后还包括以下步骤，

（e）切割和表面处理：将进一步压缩的固体料板修边整形，定尺切割，对板表面进行防水抗菌喷涂，再进行干燥；

（f）堆垛风冷：将干燥后的板材堆高，在顶部以重物加压，通风至板材温度与气温平衡。堆垛加压风冷可释放、平衡材料内应力，大幅降低自然型变量。

上述的生物质复合板的生产工艺，优选的，所述步骤（a）的生产原料按质量份数包括秸秆35~55份，稻壳32~45份，熟石膏粉5~15份，淀粉胶10 ~20份。

上述的生物质复合板的生产工艺，优选的，所述步骤（a）中的秸秆为1.8~8.2cm长的秸秆段，所述稻壳为0.5~1.2cm长的颗粒，所述熟石膏粉的细度大于100目，所述淀粉胶由改性淀粉、水和助剂混合而成，所述淀粉胶的粘度为200~800mpa·s。将秸秆切成1.8~8.2cm的秸秆段有利于保证抗剪切与抗压性能的均衡，不同长度比例的秸秆段交织有利于提升抗剪切力。

上述的生物质复合板的生产工艺，优选的，所述步骤（b）将原料混合并预热至80~100℃。预热至该温度以保证后续压制工序和干燥的顺利进行。

上述的生物质复合板的生产工艺，优选的，所述步骤（c）在压力为0.5~1MPa和行程为30~50m/min的条件下将预混料压成5~8cm厚的固体板料。选取合适的压力和行程条件能同时兼顾固体板料的压制强度和生产效率。

上述的生物质复合板的生产工艺，优选的，所述步骤（d）中保持温度在60~180℃内，在压力为3~5MPa和行程为8~18m/min的条件下辊压，每轮辊压压缩1~2cm厚度。选取合适的压力和行程条件能同时兼顾辊压效果和生产效率。

一种可用于上述生物质复合板的生产工艺中进行搅拌混合的混合器，所述混合器包括锅炉、用于产生旋转上升蒸汽并带动底部原料向上运动的旋流发生器、喷淋塔、喷枪和用于淀粉胶混合搅拌的搅拌槽，所述锅炉与所述旋流发生器相连，所述旋流发生器设于所述喷淋塔底部，所述搅拌槽通过所述喷枪与喷淋塔顶部相连，喷淋塔下部还设有用于原料进入的进料管道，喷淋塔上部还设有用于预混料排出的出料管道。

一种可用于上述生物质复合板的生产工艺的生产设备，包括用于将秸秆切成秸秆段的切料机，所述切料机的出料口下方设有第一传输带的输入端，所述第一传输带上方还设有用于将稻壳均匀洒落至第一传输带上的振动筛和用于将熟石膏粉均匀洒落至第一传输带的漏斗，第一传输带的输出端与上述的混合器相连，所述混合器的出料口下方设有第二传输带，所述第二传输带上依次设有用于将松散预混料整形平压的履带式平压机和用于将固体板料进一步连续热辊压的封闭辊压机。

使用上述生物质复合板的生产工艺制得的生物质复合板产品，所述生物质复合板按质量份数包括秸秆36~56份，稻壳33~46份，熟石膏粉6~16份，淀粉胶5~10份。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的生物质复合板的生产工艺选取的原料为生物质材料，生产过程无废水废气产生，多余的边角料可以作为燃料和有机肥料使用，具有环保生态、零污染、易降解的优点，原料中秸秆能够增强复合板产品的抗剪性能，稻壳成本低，作为填充物能有效降低比重，提升复合板产品的抗压效果，淀粉胶起到粘结作用并能够增加复合板产品的抗压性能，熟石膏粉能够吸收淀粉胶中的结合水，有助于产品的干燥成型；工艺的混合过程采用旋转上升气流搅拌混合，秸秆、稻壳和熟石膏粉在蒸汽的作用下自下而上运动，淀粉胶自上而下喷出，这一逆流的混合方式上下形成了冲击，喷淋增大了接触面积、提高了混合效果，使淀粉胶均匀分散于秸秆、稻壳和熟石膏粉原料中，保证了产品的质量和品质稳定；得到预混料后先进行整形平压提高竖向抗压和横向抗剪切强度，然后连续热辊压，这一连续轧制工艺的效率远高于常用的静压模压，且生产过程不使用模具，可以方便快捷地调整生产规格，多次热辊压有利于释放和平衡材料内应力，大幅降低产品的自然型变量，提高产品的质量。使用本发明的混合器能将上下料形成冲击并在蒸汽旋流中充分搅拌混合，混合是工艺中至关重要的一步，混合效果好能提高产品的质量，保证每批产品品质的稳定。使用本发明的生产设备可以实现连续、快速、全自动生产，且生产过程无污染，得到的产品品质稳定。本发明的生物质复合板产品的力学性能要高于中密度板和蜂窝纸板，可以代替木箱和纸箱用作包装箱材料，亦能用于家具板材和轻质建筑板材等，还可以进一步对其进行车、磨、刨、铣及钻等加工，或直接在材料上做成卯榫结构，拆卸和拼接更为便利，由于主要使用生物质原料，无甲醛易降解，废弃的复合板打碎泡发后还可以循环再加工或作为反刍动物饲料，具有环保生态、零甲醛、成本低、重量轻等优点。

附图说明

图1是生物质复合板的生产工艺流程图。

图2是生物质复合板的生产工艺所用生产设备的示意图。

图例说明：

1、切料机；2、第一传输带；3、振动筛；4、漏斗；5、混合器；51、锅炉；52、旋流发生器；53、喷淋塔；531、进料管道；532、出料管道；54、喷枪；55、搅拌槽；6、第二传输带；7、履带式平压机；8、封闭辊压机；9、第一负压风机；10、第二负压风机。

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。

实施例1：

本实施例的一种生物质复合板的生产工艺，包括以下步骤，

（a）准备原料：按质量份数准备38份麦秸秆、43份稻壳、10份熟石膏粉和17份淀粉胶作为生产原料，麦秸秆干燥、洁净、去头尾，然后用切料机1切成2~8cm长的麦秸秆段，其中2cm左右长的麦秸秆段占28%体积分数，5cm左右长的麦秸秆段占51%体积分数，8cm左右长的麦秸秆段占21%体积分数，切得的麦秸秆段落到第一传输带2上，选取干燥、洁净、完整的稻壳加入到振动筛3中，振动筛3筛选出0.5~1.2cm的稻壳颗粒并将其均匀洒落至第一传输带2上的麦秸杆段中，向漏斗4中加入细度为100目的熟石膏粉并将其均匀洒落至第一传输带2上的麦秸秆段中，麦秸秆段、稻壳和熟石膏粉共同被第一负压风机9抽入进料管道531中；在搅拌槽55中加入由氧化改性玉米淀粉、60℃的热水、少量苯丙乳液、硼砂和少量防腐剂搅拌得到的含水率为50%的淀粉胶。

（b）搅拌混合：麦秸秆段、稻壳和熟石膏粉原料从进料管道531进入，旋流发生器52在锅炉51送来的蒸汽压力下旋转，使蒸汽带动麦秸秆段、稻壳和熟石膏粉在喷淋塔53内搅拌并上升，淀粉胶由喷枪54从喷淋塔53顶部往下喷，上下料形成冲击并在蒸汽旋流中搅拌混合，升温至80~100℃，得到预混料，由第二负压风机10将预混料抽吸至出料管道532然后送至第二传输带6上；

（c）整形平压：将松散的预混料送至履带式平压机7，在压力为0.6MPa和行程为50m/min的条件下将预混料压成7.5cm厚的固体板料；

（d）连续热辊压：将固体板料送入封闭辊压机8，保持温度在60~80℃左右，在压力为4.8MPa和行程为8m/min的条件下进行三轮辊压，每轮辊压压缩2cm，最终将固体板料压缩至1.5cm厚，使用辊道传输并在出料口风冷；

（e）切割和表面处理：将出料口的板料修边整形，定尺切割，然后对板料表面进行防水抗菌喷涂，再进行干燥；

（f）堆垛风冷：将干燥后的板材置于平整的地面上堆码3m高，在顶部盖上钢板加压1t，保持垛间距在30cm以上，以1000m³/h的流量用风机通风48h，直至板材温度与气温平衡。

使用本实施例中的生物质复合板生产工艺制得的生物质复合板产品，板厚为1.5cm，这一生物质复合板产品力学性能好，经测试其静曲强度为34.9MPa，弹性模量为4.7GPa。

实施例2：

本实施例的一种生物质复合板的生产工艺，包括以下步骤，

（a）准备原料：按质量份数准备45份麦秸秆、40份稻壳、10份熟石膏粉和16份淀粉胶作为生产原料，麦秸秆干燥、洁净、去头尾，然后用切料机1切成2~8cm长的麦秸秆段，其中2cm左右长的麦秸秆段占30%体积分数，5cm左右长的麦秸秆段占50%体积分数，8cm左右长的麦秸秆段占20%体积分数，切得的麦秸秆段落到第一传输带2上，选取干燥、洁净、完整的稻壳加入到振动筛3中，振动筛3筛选出0.5~1.2cm的稻壳颗粒并将其均匀洒落至第一传输带2上的麦秸杆段中，向漏斗4中加入细度为200目的熟石膏粉并将其均匀洒落至第一传输带2上的麦秸秆段中，麦秸秆段、稻壳和熟石膏粉共同被第一负压风机9抽入进料管道531中；在搅拌槽55中加入由酸化淀粉、60℃的热水、少量石蜡乳液、少量水性松香乳液及少量防腐防霉剂搅拌得到的含水率为45%的淀粉胶。

（c）整形平压：将松散的预混料送至履带式平压机7，在压力为0.8MPa和行程为40m/min的条件下将预混料压成6cm厚的固体板料；

（d）连续热辊压：将固体板料送入封闭辊压机8，借助步骤（b）混合后的余温使固体板料保持温度在60~100℃内，在压力为4MPa和行程为10m/min的条件下进行三轮辊压，每轮辊压压缩1.5cm，最终将固体板料压缩至1.5cm厚，使用辊道传输并在出料口风冷；

使用本实施例中的生物质复合板生产工艺制得的生物质复合板产品，板厚为1.5cm，这一生物质复合板产品力学性能好，经测试其静曲强度为36.1MPa，弹性模量为4.5GPa。

实施例3：

本实施例的一种生物质复合板的生产工艺，包括以下步骤，

（a）准备原料：按质量份数准备50份麦秸秆、32份稻壳、5份熟石膏粉和15份淀粉胶作为生产原料，麦秸秆干燥、洁净、去头尾，然后用切料机1切成1.8~8.2cm长的麦秸秆段，其中2cm左右长的麦秸秆段占31%体积分数，5cm左右长的麦秸秆段占48%体积分数，8cm左右长的麦秸秆段占21%体积分数，切得的麦秸秆段落到第一传输带2上，选取干燥、洁净、完整的稻壳加入到振动筛3中，振动筛3筛选出0.5~1.2cm的稻壳颗粒并将其均匀洒落至第一传输带2上的麦秸杆段中，向漏斗4中加入细度为150目的熟石膏粉并将其均匀洒落至第一传输带2上的麦秸秆段中，麦秸秆段、稻壳和熟石膏粉共同被第一负压风机9抽入进料管道531中；在搅拌槽55中加入由酯化淀粉、60℃的热水、少量石蜡乳液、少量醋酸乙烯乳液及少量防腐防霉剂搅拌得到的含水率为40%的淀粉胶。

（c）整形平压：将松散的预混料送至履带式平压机7，在压力为1MPa和行程为30m/min的条件下将预混料压成5.5cm厚的固体板料；

（d）连续热辊压：将固体板料送入封闭辊压机8，保持温度在60~180℃范围内，在压力为3.4MPa和行程为15m/min的条件下进行四轮辊压，每轮辊压压缩1cm，最终将固体板料压缩至1.5cm厚，使用辊道传输并在出料口风冷；

使用本实施例中的生物质复合板生产工艺制得的生物质复合板产品，板厚为1.5cm，这一生物质复合板产品力学性能好，经测试其静曲强度为37.7MPa，弹性模量为4.4GPa。

上述实施例1~3中的生物质复合板的生产工艺流程如图1所示，按照该生产工艺制得的生物质复合板产品的力学性能要高于中密度板以及蜂窝纸板，可以代替木箱和纸箱用作包装箱材料，还可以用作家具板材和轻质建筑板材如救灾应急板房、度假屋等，由于使用生物质原料，复合板打碎泡发后还可以循环再加工或作为反刍动物饲料，具有环保生态、零甲醛、成本低、重量轻等优点。

上述实施例1~3均采用的是如图2所示的混合器5进行步骤（b）的搅拌混合，该混合器5包括锅炉51、用于产生旋转上升蒸汽并带动底部原料向上运动的旋流发生器52、喷淋塔53、喷枪54和用于淀粉胶混合搅拌的搅拌槽55，锅炉51与旋流发生器52相连，旋流发生器52设于喷淋塔53底部，搅拌槽55通过喷枪54与喷淋塔53顶部相连，喷淋塔53下部还设有用于原料进入的进料管道531，喷淋塔53上部还设有用于预混料排出的出料管道532，这一混合器5中秸秆、稻壳和熟石膏粉原料被旋流发生器52产生的上升蒸汽流带动从下往上运动，淀粉胶由喷枪54从上往下喷射出来与秸秆、稻壳和熟石膏粉逆流混合，形成了冲击，增大了接触面积，可大幅提高混合效率，确保混合的均匀，进而提高了产品的质量，保证了品质的稳定。

上述实施例1~3均采用的是如图2所示的生产设备进行生产，该生产设备包括用于将秸秆切成秸秆段的切料机1，切料机1的出料口下方设有第一传输带2的输入端，第一传输带2上方还设有用于将稻壳均匀洒落至第一传输带2上的振动筛3和用于将熟石膏粉均匀洒落至第一传输带2的漏斗4，第一传输带2的输出端与上述的混合器5相连，混合器5的出料口下方设有第二传输带6，第二传输带6上依次设有用于将松散预混料整形平压的履带式平压机7和用于将固体板料进一步连续热辊压的封闭辊压机8，这一生产设备适用于实施例中的生产工艺，实现连续、快速、全自动生产，且生产得到的产品质量好、品质稳定。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种生物质复合板的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤，

（c）整形平压：将松散的预混料压成固体板料；

2.根据权利要求1所述的生物质复合板的生产工艺，其特征在于：所述步骤（d）后还包括以下步骤，

（f）堆垛风冷：将干燥后的板材堆高，在顶部以重物加压，通风至板材温度与气温平衡。

3.根据权利要求1或2所述的生物质复合板的生产工艺，其特征在于：所述步骤（a）的生产原料按质量份数包括秸秆35~55份，稻壳32~45份，熟石膏粉5~15份，淀粉胶10 ~20份。

4.根据权利要求3所述的生物质复合板的生产工艺，其特征在于：所述步骤（a）中的秸秆为1.8~8.2cm长的秸秆段，所述稻壳为0.5~1.2cm长的颗粒，所述熟石膏粉的细度大于100目，所述淀粉胶由改性淀粉、水和助剂混合而成，所述淀粉胶的粘度为200~800 mpa·s。

5.根据权利要求3所述的生物质复合板的生产工艺，其特征在于：所述步骤（b）将原料混合并预热至80~100℃。

6.根据权利要求3所述的生物质复合板的生产工艺，其特征在于：所述步骤（c）在压力为0.5~1MPa和行程为30~50m/min的条件下将预混料压成5~8cm厚的固体板料。

7.根据权利要求3所述的生物质复合板的生产工艺，其特征在于：所述步骤（d）中保持温度在60~180℃内，在压力为3~5MPa和行程为8~18m/min的条件下辊压，每轮辊压压缩1~2cm厚度。

8.一种可用于权利要求1所述生物质复合板的生产工艺中进行搅拌混合的混合器（5），其特征在于：所述混合器（5）包括锅炉（51）、用于产生旋转上升蒸汽并带动底部原料向上运动的旋流发生器（52）、喷淋塔（53）、喷枪（54）和用于淀粉胶混合搅拌的搅拌槽（55），所述锅炉（51）与所述旋流发生器（52）相连，所述旋流发生器（52）设于所述喷淋塔（53）底部，所述搅拌槽（55）通过所述喷枪（54）与喷淋塔（53）顶部相连，喷淋塔（53）下部还设有用于原料进入的进料管道（531），喷淋塔（53）上部还设有用于预混料排出的出料管道（532）。

9.一种可用于权利要求1所述生物质复合板的生产工艺的生产设备，其特征在于：包括用于将秸秆切成秸秆段的切料机（1），所述切料机（1）的出料口下方设有第一传输带（2）的输入端，所述第一传输带（2）上方还设有用于将稻壳均匀洒落至第一传输带（2）上的振动筛（3）和用于将熟石膏粉均匀洒落至第一传输带（2）的漏斗（4），第一传输带（2）的输出端与权利要求8所述的混合器（5）相连，所述混合器（5）的出料口下方设有第二传输带（6），所述第二传输带（6）上依次设有用于将松散预混料整形平压的履带式平压机（7）和用于将固体板料进一步连续热辊压的封闭辊压机（8）。

10.使用权利要求1至7任一项所述的生物质复合板的生产工艺制得的生物质复合板产品。

11.一种生物质复合板，其特征在于：所述生物质复合板按质量份数包括秸秆36~56份，稻壳33~46份，熟石膏粉6~16份，淀粉胶5~10份。