CN113771173B - 一种基于大豆秸秆的完全可降解涂层纤维板制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于大豆秸秆的完全可降解涂层纤维板制备方法,主要涉及植物纤维应用技术领域;包括步骤:S1、将大豆秸秆碎断,获得大豆秸秆小段;S2、对大豆秸秆小段进行浸润软化处理,获得软化的大豆秸秆小段;S3、对软化的大豆秸秆小段进行解离纤维化处理,获得秸秆纤维原液;S4、对秸秆纤维原液进行稀释,使纤维能够充分的润胀,获得完全润胀的秸秆纤维;S5、将完全润胀的秸秆纤维,注入到热压模具中,制备纤维板基体;S6、在纤维板基体表面涂压一层可降解防水材料;本发明能够获得无污染、可降解、具有优异防水防潮的效果的可降解涂层纤维板,尺寸稳定性高。
Description
技术领域
本发明涉及植物纤维应用技术领域,具体是一种基于大豆秸秆的完全可降解涂层纤维板制备方法。
背景技术
传统的纤维板,将木材或植物纤维经机械分离和化学处理后,掺入胶粘剂和其他添加剂,再经热压成型,制成的一种人造板。其具有外观平整、质地均匀、加工性能好、力学性能优秀的特点。但是,常用的“三醛胶”在使用的过程中会释放甲醛气体,对环境和人体健康造成损害,同时该类胶也是基于石油基的不可降解的产品。而无胶纤维板虽然避免了上述甲醛气体的不利影响,同时具有优异的力学性能,但其防水性能出现了大幅度的下降,容易在湿度大的环境中受潮发霉,影响板材的强度和寿命。
解决纤维板尤其是无胶纤维板的防水性的办法主要有两种,一种是在纤维板生产过程中加入防水剂,这种方法可以使板材整体防水防潮,但防水剂的加入会影响纤维的结合性能;另一种是在纤维板表面处理,如在表面喷涂防水材料或者涂刷石蜡等防水物质,但石蜡与纤维基体结合能力弱,容易脱落;喷涂防水材料成分复杂,且大多也是石油基产品,为不可降解材料,且喷涂只会将材料附着在纤维板表面无法渗入到纤维板中。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题,提供一种基于大豆秸秆的完全可降解涂层纤维板制备方法,能够获得无污染、可降解、具有优异防水防潮的效果的可降解涂层纤维板,尺寸稳定性高。
本发明为实现上述目的,通过以下技术方案实现:
一种基于大豆秸秆的完全可降解涂层纤维板制备方法,包括步骤:
S1、将大豆秸秆碎断,获得大豆秸秆小段;
S2、对大豆秸秆小段进行浸润软化处理,获得软化的大豆秸秆小段;
S3、对软化的大豆秸秆小段进行解离纤维化处理,获得秸秆纤维原液;
S4、对秸秆纤维原液进行稀释,使纤维能够充分的润胀,获得完全润胀的秸秆纤维;
S5、将完全润胀的秸秆纤维,注入到热压模具中,制备纤维板基体;
S6、在纤维板基体表面涂压一层可降解防水材料。
优选的,所述步骤S1中,大豆秸秆为大豆果实获取后,剩余的植株部分,包括根部、茎叶和豆荚壳。
优选的,所述步骤S3中的解离纤维化过程在一个水循坏磨解系统中进行,水循坏磨解系统包括水箱、可自动进刀的秸秆磨解装置、循环水泵,循环水泵的进水口与水箱的底端连通,循环水泵的出水口与秸秆磨解装置的进口连通,秸秆磨解装置的出口与水箱连通,秸秆磨解装置、循环水泵均由控制面板控制。
优选的,所述步骤S3的具体步骤为:将软化的大豆秸秆小段的一部分倒入水箱中,并在水箱中注入充足的水,以使秸秆与水的固液混合物顺利循环,然后启动循环水泵,秸秆与水的固液混合物开始在系统中循环,接着启动秸秆磨解装置,此时秸秆磨解秸秆的底刀和旋转刀间距最大,秸秆开始被循环磨解,逐步调节进刀按钮,并逐步将剩余的秸秆小段倒入水箱,直至秸秆被磨解成细小的纤维,最终打开水箱底部的开关,纤维溶液通过2mm的筛,去掉其中没有被磨解好的少量的粗大纤维,获得秸秆纤维原液,并将秸秆纤维原液盛放于水桶中备用。
优选的,所述步骤S4中,秸秆纤维原液与水的比例为1:9。
优选的,所述步骤S5中的热压参数为:热压温度110℃-200℃,施加压力2-8MPa,热压时间30min-120min。
优选的,所述步骤S6中,将可降解涂层附着到纤维板基体的表面和侧面后,使用金属辊轮进行辊压处理。
优选的,辊压处理的辊压压力为2MPa-3MPa,工作速率为3cm/s-4cm/s。
优选的,对辊压处理后的纤维板进行热风枪加热处理。
优选的,所述可降解防水材料包括聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、聚羟基脂肪酸酯。
对比现有技术,本发明的有益效果在于:
本发明使用大豆秸秆全部成分,不添加任何人工合成树脂,采用湿法成型和模压法制备纤维板基体后,又在无胶纤维板基体表面涂压一层可降解防水材料,从而制得可降解涂层纤维板,无污染,可降解,具有优异的防水防潮的效果,稳定性高,比于无涂层的纤维板基体的力学强度和尺寸稳定性都得到了提升,可满足JIS标准硬质纤维板的力学性能要求,基本满足尺寸稳定性的要求。
附图说明
附图1是本发明的工艺流程图;
附图2是水循坏磨解系统的示意图;
附图3是本发明的弯曲强度的试验数据;
附图4是本发明的吸水率的试验数据;
附图5是本发明的厚度膨胀率的试验数据。
附图中标号:
1、水箱;2、磨解装置;3、循环水泵;4、控制面板。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
实施例:如附图1所示,本发明所述是一种基于大豆秸秆的完全可降解涂层纤维板制备方法,包括步骤:
S1、将大豆秸秆碎断,获得大豆秸秆小段;大豆秸秆的主要成分包括纤维素、半纤维素、木质素和的微量的粗蛋白,大豆秸秆采用大豆果实获取后,剩余的植株部分包括根部、茎叶和豆荚壳。
S2、对大豆秸秆小段进行浸润软化处理,获得软化的大豆秸秆小段,可将大豆秸秆小段在水池中浸泡四天。
S3、对软化的大豆秸秆小段进行解离纤维化处理,获得秸秆纤维原液。
解离纤维化过程在一个水循坏磨解系统中进行,如附图2所示,水循坏磨解系统包括水箱1、可自动进刀的秸秆磨解装置2、循环水泵3,循环水泵3的进水口与水箱1的底端连通,循环水泵3的出水口与秸秆磨解装置2的进口连通,秸秆磨解装置2的出口与水箱1连通,秸秆磨解装置2、循环水泵3均由控制面板4控制。
解离纤维化处理的具体步骤为:将软化的大豆秸秆小段的一部分倒入水箱1中,并在水箱1中注入充足的水,以使秸秆与水的固液混合物顺利循环,然后启动循环水泵3,秸秆与水的固液混合物开始在系统中循环,接着启动秸秆磨解装置2,此时秸秆磨解秸秆2的底刀和旋转刀间距最大,秸秆开始被循环磨解,逐步调节进刀按钮,并逐步将剩余的秸秆小段倒入水箱,直至秸秆被磨解成细小的纤维,最终打开水箱底部的开关,纤维溶液通过2mm的筛,去掉其中没有被磨解好的少量的粗大纤维,获得秸秆纤维原液,并将秸秆纤维原液盛放于水桶中备用。秸秆磨解时间为20min-30min,所获得的秸秆纤维长度小于2mm。
S4、对秸秆纤维原液进行稀释,使纤维能够充分的润胀,获得完全润胀的秸秆纤维;秸秆纤维原液与水的比例可为1:9。
S5、将完全润胀的秸秆纤维,注入到热压模具中,制备纤维板基体,热压参数为:热压温度110℃-200℃,施加压力2-8MPa,热压时间30min-120min,进一步的,热压温度160℃,施加压力2-8MPa,热压时间30min。
S6、在纤维板基体表面涂压一层可降解防水材料,以提高防水性。
所述可降解防水材料可采用聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、聚羟基脂肪酸酯等可降解环保塑料及其混合材料,也可以为其他可降解防水环保材料。
以聚乳酸为例,先将聚乳酸加热融化,熔融温度为160-180℃,然后将熔融的聚乳酸附着到纤维板基体表面和侧面,然后使用金属辊轮进行辊压处理,以获得表面平整的涂层纤维板。附着工艺的实施温度是根据可降解塑料的融化温度决定的,如聚乳酸的熔融温度为160-180℃,不可高于该温度,避免造成聚乳酸的分解。可以将纤维板基体完全浸入到熔融的聚乳酸中,以保证纤维板基体被聚乳酸完全附着。纤维板通过金属辊轮的辊压后,挤出多余的聚乳酸,获得涂层均匀、表面平整的涂层纤维板,同时也保证聚乳酸部分渗入到纤维板基体中,辊压压力为2MPa-3MPa,工作速率为3cm/s-4cm/s。经过辊压的涂层纤维板的侧面,进行热风枪加热处理,将辊压后堆积到侧面的多余的可降解塑料去掉,同时保证侧面的可降解塑料均匀附着,以及侧面和表面可降解塑料涂层的均匀一致性。
可降解塑料涂层的厚度为0.2mm-0.5mm,具体厚度可根据涂层纤维板的使用场合所决定。
将本实例制备的涂层纤维板进行力学性能试验和尺寸稳定性试验,试验方法和标准依据JIS A5905 2014,本实施例所得的可降解涂层纤维板与纤维板基体的各项性能如图3-5所示,其中涂层纤维板的弯曲强度为53-56MPa,吸水率25.8%-36.0%,厚度膨胀率为19.7%-25.5%,相比于未涂层的纤维板基体力学强度和尺寸稳定性都得到了提升,该发明的可降解无胶涂层纤维板可满足JIS标准硬质纤维板的力学性能要求,基本满足尺寸稳定性的要求。
Claims (4)
1.一种基于大豆秸秆的完全可降解涂层纤维板制备方法,其特征在于,包括步骤:
S1、将大豆秸秆碎断,获得大豆秸秆小段;
S2、对大豆秸秆小段进行浸润软化处理,获得软化的大豆秸秆小段;所述浸润软化处理是将大豆秸秆小段在水池中浸泡四天;
S3、对软化的大豆秸秆小段进行解离纤维化处理,获得秸秆纤维原液;所述解离纤维化过程在一个水循坏磨解系统中进行,水循坏磨解系统包括水箱、可自动进刀的秸秆磨解装置、循环水泵,循环水泵的进水口与水箱的底端连通,循环水泵的出水口与秸秆磨解装置的进口连通,秸秆磨解装置的出口与水箱连通,秸秆磨解装置、循环水泵均由控制面板控制;所述解离纤维化处理的具体步骤为:将软化的大豆秸秆小段的一部分倒入水箱中,并在水箱中注入充足的水,以使秸秆与水的固液混合物顺利循环,然后启动循环水泵,秸秆与水的固液混合物开始在系统中循环,接着启动秸秆磨解装置,此时秸秆磨解秸秆的底刀和旋转刀间距最大,秸秆开始被循环磨解,逐步调节进刀按钮,并逐步将剩余的秸秆小段倒入水箱,直至秸秆被磨解成细小的纤维,最终打开水箱底部的开关,纤维溶液通过2mm的筛,去掉其中没有被磨解好的少量的粗大纤维,获得秸秆纤维原液,并将秸秆纤维原液盛放于水桶中备用;
S4、对秸秆纤维原液进行稀释,使纤维能够充分的润胀,获得完全润胀的秸秆纤维;所述稀释中秸秆纤维原液与水的比例为1∶9;
S5、将完全润胀的秸秆纤维,注入到热压模具中,制备纤维板基体;所述热压参数为:热压温度110℃-200℃,施加压力2-8MPa,热压时间30min-120min;
S6、在纤维板基体表面涂压一层可降解防水材料,将可降解涂层附着到纤维板基体的表面和侧面后,使用金属辊轮进行辊压处理;所述辊压处理的辊压压力为2MPa-3MPa,工作速率为3cm/s-4cm/s;所述可降解防水材料的涂层厚度为0.2mm-0.5mm。
2.根据权利要求1所述的一种基于大豆秸秆的完全可降解涂层纤维板制备方法,其特征在于,所述步骤S1中,大豆秸秆为大豆果实获取后,剩余的植株部分,包括根部、茎叶和豆荚壳。
3.根据权利要求1所述的一种基于大豆秸秆的完全可降解涂层纤维板制备方法,其特征在于,对辊压处理后的纤维板进行热风枪加热处理。
4.根据权利要求1所述的一种基于大豆秸秆的完全可降解涂层纤维板制备方法,其特征在于,所述可降解防水材料包括聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、聚羟基脂肪酸酯。
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