CN118046463A - 一种利用秸秆、木竹加工剩余物制备高密度无机复合材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种利用秸秆、木竹加工剩余物制备高密度无机复合材料的方法，涉及复合材料制造技术领域，包括前处理、单元加工、混料、铺装、成型、一次养生、粗加工、二次养生、精加工步骤。所述单元加工是将稻秸秆或麦秸秆和木竹加工剩余物加工成不大于1 cm的长度，以生产具有阻燃功能的高强度材料；所述的混料是将镁基胶泥、木竹加工剩余物、秸秆按照设定的不同质量比均匀混合；所述粗加工是针对一次养生后不完全固化状态下的坯料进行锯切加工。本方法充分发挥农作物秸秆、木竹加工剩余物和镁基胶泥各自的特点，实现农作秸秆和木竹加工剩余物的高附加值利用，制备具有阻燃功能的无机复合材料，用于制备建筑墙体、装饰和防火等产品。

Description

一种利用秸秆、木竹加工剩余物制备高密度无机复合材料的 方法

技术领域

本发明属于复合板材制造技术领域，特别是涉及一种利用秸秆、木竹加工剩余物制备高密度无机复合材料的方法。

背景技术

我国农作物秸秆资源非常丰富，其中稻秸秆和麦秸秆占比接近一半。加强秸秆材料的有效利用已成为社会各界十分关注的议题。此外，随着我国木竹加工产业的发展，每年产生大量的木竹加工剩余物，如锯屑、边角料、砂光粉等。秸秆和木竹加工剩余物的主要组分为纤维素、半纤维素和木质素，具有孔隙率高、导热系数低、纤维强度大等材料特性。使用秸秆和木竹加工剩余物作为原材料，通过构建有机/无机胶凝体系制备复合材料是一种重要的农林废弃物综合利用途径。目前，见于报道的可制备大幅面秸秆或木质纤维增强复合材料以无机胶凝体系为主，如硅酸盐水泥、石膏、氯氧镁水泥等。其中，以氯氧镁水泥为主体的镁基胶泥材料水化凝结迅速，更适合作为无机胶黏剂与秸秆和木质纤维料进行复合。

现有专利（公开号：110978165A），公开了一种多原料混合制板的方法及生产线。所述方法包括刨花处理、秸秆处理、混合、粉碎、施胶、制板六个步骤；所述生产线包括秸秆线、木质线和混合线。此方法所用秸秆碎料尺寸短小，未能充分发挥不同长度秸秆单元的优势；而且此方法是以秸秆刨花和木材刨花的混合碎料制备三层结构板，未针对秸秆料和木质纤维料的性能差异分别利用。

现有专利（公开号：114833912A），公开了一种秸秆复合板及其制作方法。所述秸秆复合板通过对秸秆处理至秸秆长纤维与秸秆粉料相结合的方式，且以MgO、MgSO₄、H₂O三元胶凝体系搭配辅助胶凝剂的无机复合胶粘剂进行胶粘制得。此方法要求秸秆含水率小于10%，长纤维优选不大于3cm，且以秸秆粉料居多，对物料单元的要求高。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用秸秆、木竹加工剩余物制备高密度无机复合材料的方法，以解决现有技术存在的问题，在充分发挥稻秸秆、麦秸杆、木竹加工剩余物和镁基无机材料特性的基础上，提高秸秆和木竹加工剩余物的综合利用率和产品价值，丰富秸秆基复合材料品类。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种利用秸秆、木竹加工剩余物制备高密度无机复合材料的方法，主要包括以下步骤：

1）前处理

所述前处理主要是对稻秸秆进行去叶作业，去除率达到60%以上，麦秸秆无需进行去叶加工；对需要堆积存放的稻、麦秸秆，需要将其干燥至含水率小于25%；

2）单元加工

将木竹加工剩余物和稻秸秆和（或）麦秸秆加工成不大于1cm长度规格的单元。以制备密度大于0.95g/cm³的复合材料。

3）混料

使用添加2%~3%建筑胶泥的镁基胶泥作为无机胶黏剂，镁基胶泥、木竹加工剩余物、秸秆质量比为90~95：1~5：1~9；采用机械拌胶进行均匀混合。

4）铺装和成型

采用自动连续铺装，优选压力泵均匀供料，采用多辊挤压成型，优选压力为0～0.25 MPa。为减少铺装后镁基胶泥材料在重力作用下自然流动导致的坯料厚度方向上密度分布不均匀，在自动连续铺装后采用拍浆装置拍浆，并在其处于较好流动状态时至少完成一次上下翻料作业。

5）一次养生

采用加热一次养生，优选温度为20℃~50℃，时间为4~24h；一次养生后的坯料镁基胶泥处于不完全固化状态，固化程度在75%~85%之间。

6）粗加工

对一次养生过后的不完全固化坯料进行截断、锯剖和裁边等切削加工。

7）二次养生

根据产品厚度不同选择相应的优化养生温度、湿度和时间，使得坯料充分固结，坯料厚度小于5 cm的，优选养生温度为25~50℃，时间为2~6 d，坯料厚度5~15cm的，优选养生温度为30~60℃，时间为2~6d，坯料厚度大于15 cm时，优选养生温度为35~70℃，时间为2~7d。

8）精加工

对二次养生过后的坯料进行铣削和砂光等精加工，包括边部铣削加工和上、下表面砂光加工，优选P100-P120两段砂带磨削。

作为本发明的一个优选技术方案，所述前处理步骤中的稻秸秆去叶操作采用人工剪切和机器去叶中的任一种；所述单元加工采用人工裁剪和机器定长截断中的任一种；所述前处理和单元加工步骤，优先采用不干燥的农作秸秆进行单元加工，以降低能耗和保证单元规格；所述混料环节的镁基胶泥材料包括氯氧镁胶泥、硫氧镁胶泥等镁基胶泥中的一种或两种或多种；所述前处理和混料步骤，镁基胶泥的含水率与农作秸秆、木竹加工剩余物的含水率成相反的对应关系，但总用水量保持设计用水量值；所述农作物秸秆主要为稻秸秆、麦秸秆或稻秸秆和麦秸秆的混合物；所述的木竹加工剩余包括锯屑、刨花、边皮材、竹丝条、截头、稍部或者它们之间的任何几种的混合物。

本发明相对于现有技术主要取得了以下技术效果：

本发明提供的一种用秸秆、木竹加工剩余物制备高密度无机复合材料的方法，对秸秆原材料的含水率控制要求低，前处理工艺简便，将秸秆加工成多种不同长度规格的物料单元，使用镁基胶泥材料作为无机胶黏剂，并添加适量木竹加工剩余物作为辅料，可制备具有阻燃功能的高强度产品，实现了稻秸秆和麦秸秆在新领域中的综合利用。设置的一次养生环节，在不完全固化状态下对坯料进行锯切粗加工，可降低加工机械动力能耗，减少崩边缺陷；通过本方法制备得到的秸秆混合木竹加工剩余物的高密度无机复合材料，充分发挥了稻秸秆、麦秸秆和木竹加工剩余物的孔隙比大、导热性差、隔音性好和纤维增强特性，也合理利用了镁基无机材料具有的高阻燃、优良支撑、防蛀防腐和环保的特性，可用于建筑墙体和地板、防火产品的加工。

附图说明

图1为本发明所描述的秸秆、木竹加工剩余物用于制备高密度无机复合材料的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用秸秆、木竹加工剩余物制备高密度无机复合材料的方法，以解决现有技术存在的问题，在稻秸秆、麦秸秆和木竹加工剩余物为基材的技术和产品开发上，在充分发挥秸秆、木竹加工剩余物材料和镁基无机材料特性的基础上，提高秸秆的综合利用水平和产品价值。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考如图1所示，提供一种用秸秆和木竹加工剩余物制备高密度无机复合材料的方法，实施例如下：

实施例1：制备厚度30mm的高密度无机复合材料

首先，对收集的新鲜稻秸秆进行机械去叶操作，使得去叶率达到60%以上；再将稻秸秆加工成长度为5~7mm的单元，采用杉木锯屑；使用添加3%建筑胶泥的氯氧镁基胶泥作为无机胶黏剂，氯氧镁基胶泥、杉木锯屑、稻秸秆质量比为92：2：6，采用机械拌胶，自动连续装，经多辊挤压成厚度均匀的坯料，通过拍浆装置调频拍浆，并在成型5分钟和15分种时，通过翻料装置完成二次上下翻料作业；然后，采用加热方法进行一次养生，优选温度为60 ℃，时间为6 h，使坯料达到75%~80%的固化程度；取料后按要求规格进行锯切裁边操作；再放入养生房进行二次养生，设置养生参数为温度为35℃、时间为4.5d，使坯料完全固化；最后，对成板边部进行铣削加工，使用P100- P120两段砂带进行表面砂光，从而获得最终的无机复合材料，终产品厚度为30mm，密度为1.09g/cm³。

实施例2：制备厚度100mm的高密度无机复合材料

首先，对收集到的新鲜麦秸秆进行单元加工，制成长度为5~8mm的单元，采用竹锯屑；使用添加3%建筑胶泥的氯氧镁基胶泥作为无机胶黏剂，镁基胶泥、竹锯屑、麦秸秆质量比分别为91：2：7，采用连续式双滚筒拌胶，自动连续铺装，通过多辊挤压成型厚度均匀的坯料，通过拍浆装置调频拍浆，并在成型5分钟和15分种时，通过翻料装置完成二次上下翻料作业；然后，采用加热方法进行一次养生，优选温度为50 ℃，时间为10 h，使坯料达到75%~80%的固化程度；取料后按要求规格进行锯切裁边操作；再放入养生房进行二次养生，设置养生参数为温度为35℃、时间为7d，使坯料完全固化；最后，对成板边部进行铣削加工，再使用P100-P120两段砂带进行表面砂光，从而获得最终的无机复合材料，终产品厚度为100mm，密度为0.97g/cm³。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种利用秸秆、木竹加工剩余物制备高密度无机复合材料的方法，其特征在于，包括前处理、单元加工、混料、铺装、成型、一次养生、粗加工、二次养生和精加工等步骤。所述前处理主要是对稻秸秆进行去叶作业，叶柄去除率达到60%以上，麦秸秆可不去叶；对需要堆积存放的稻、麦秸秆，需要将其干燥至含水率小于25%。所述单元加工是将稻、麦秸秆和木竹加工剩余物加工成不大于1cm长度的单元，以制备具有阻燃功能的密度大于0.95g/cm³的无机复合材料。所述混料是以添加适量建筑胶泥的镁基胶泥作为无机胶黏剂，将无机胶黏剂、秸秆单元与木竹加工剩余物单元按设计的比例混料，其特征在于，镁基胶泥、木竹加工剩余物、秸秆质量比分别为90~95：1~5：1~9。

2.根据权利要求1所述的混料步骤，其特征在于，采用机械拌胶的方式对秸秆单元和木竹加工剩余物单元进行施胶，使各原料均匀混合。

3.根据权利要求1所述的铺装与成型步骤，其特征在于，所述铺装步骤优选自动连续铺装，优选压力泵供料和多辊挤压成型，挤压压力0.0 ~0.25MPa。为减少铺装后镁基胶泥材料在重力作用下自然流动导致的坯料厚度方向上密度分布不均匀，在所述自动连续铺装后采用拍浆装置拍浆，并在镁基胶泥处于较好流动状态时至少完成一次上下翻料作业。

4.根据权利要求1所述的一次养生步骤，其特征在于，所述一次养生选择加热方法，优选温度为20℃~60℃，时间为4~24h。一次养生后的坯料镁基胶泥处于不完全固化状态，固化程度为75%～85%。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粗加工包括截断、锯剖和裁边等切削加工。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二次养生是在特定温度、时间下的坯料充分固结的过程，坯料厚度小于5cm的，优选养生温度为25℃~50℃，时间为2~6d，坯料厚度5～15cm的，优选养生温度为30℃~60℃，时间为2~6d，坯料厚度大于15cm时，优选养生温度为35℃~70℃，时间为2~7d。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的精加工包括边部的铣削加工和上、下表面的砂光加工，优选选择P100-P120两段砂带磨削。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前处理和单元加工步骤优选采用不干燥的农作物秸秆进行单元加工，以降低机械动能消耗和保证单元规格稳定。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前处理和混料步骤，镁基胶泥胶浆的含水率与农作物秸秆、木竹加工剩余物的含水率成相反的对应关系，但总用水量保持设计用水量值。

10.根据权利要求1~9中任一项所述的方法，其特征在于，所述涉及的农作物秸秆主要为稻秸秆、麦秸秆或稻秸秆和麦秸秆的混合物。所述涉及的木竹加工剩余物有锯屑、刨花、边皮材、竹丝条、截头、稍部或者它们之间的任何几种混合物。