CN1475455A - 秸秆制纤维板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种秸秆制纤维板及其制造方法，以干燥秸秆为原材料，其组份包括有秸秆细纤维、木材纤维、水泥、树脂、粘合剂，各组份的重量百分比为：秸秆细纤维20－95％，木材纤维0－80％，水泥0－50％，树脂0－30％，粘合剂3－10％，水适量。其制造方法包括：精选、洗净阶段，切断阶段，放浆阶段，压榨阶段，板材成型阶段等工序。本发明的纤维板可以最大限度地利用大量废弃农副产品稻草等秸秆，利于环境保护，产品抗弯强度与抗拉强度良好，切拉钉接均可，价格低廉，耐火耐水，强度高，易于加工。

Description

秸杆制纤维板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种秸杆制纤维板，尤其是利用稻谷、麦类的秸杆制造的中密度纤维板或中密度复合纤维板及其制造方法。
背景技术
过去，我们的祖先把稻草用做草房子的苫房料、土墙的混合料、草袋、草绳、草帘、草帽、草鞋等草制品的原料、冬季牛马饲料、农家燃料等，而目前基本上放置于田，以增加土壤的有机物。有些地方将稻草沤肥，或用微生物、化学等方法试图生产糖化物，但其效率低，尚未实现生产性。
完全成熟的稻草含有约36％的纤维素、20％的木质素、22％的戊聚糖、6％的粗蛋白、13％的灰粉，这些成份相互结合，形成复杂的聚合体构造。其他谷类秸杆也具有非常相似的结构，含有大量的纤维素与木质素。
纤维素的化学结构，D-葡萄糖β-1，4-葡糖苷结合形成聚合(C6H10O5)n，天然状态的分子量达几万至几十万，为天然高分子纤维结构，白色无味，非水溶性，耐碱，而被酸加水分解为葡萄糖，纤维素被特定微生物的纤维素酶，最终能够完全分解成葡萄糖，但耐用于大多数微生物的侵蚀，对化学药品的耐性也较强，纤维素分子大量聚集形成纤维，其最小单位为直径0.05μm、长度0.6μm以上结晶结构的分子束，将纤维素纤维浸入或稀释碱水，分子束之间的非结晶领域被膨润，若浸入浓碱水，则可膨润到结晶领域。
另一方面，在原有建筑装饰用板领域，主要使用木材，合板，石膏板等，隔热材料主要使用聚氨酯或聚苯乙烯泡沫材料等。木板及合板虽然美观，但价格相对高昂，特别是合板易于吸湿导致板层相互分离。石膏板非常脆弱，耐湿性很差，一旦接触水，或发生火灾，就要产生有毒气体，危害极大。
发明内容
本发明的目的是利用农业副产品秸杆，生产出具有切拉钉接性能、能够调节湿度、物美价廉的具有广泛实用性的秸杆纤维板，使秸杆这一大量的废弃物成为环保型纤维板。
本发明的进一目的是提供具有高度耐火性，耐湿性，硬度，表面平滑度的秸杆复合纤维板及其制造方法。
本发明所提供的一种秸杆制纤维板，以干燥秸杆为原材料，该纤维板的组份中包括有秸杆细纤维、木材纤维、水泥、树脂、粘合剂，各组份的重量百分比为：
秸杆细纤维           20-95％
木材纤维             0-80％
水泥                 0-50％
树脂                 0-30％
粘合剂               3-10％
水                   适量
各组份重量之和为100％。
本发明中在纤维板的至少一面可以涂覆有2μm-4mm厚的树脂。
本发明中的树脂可以是丙稀酸树脂、异丁烯树脂、乙烯树脂、硅酮树脂、聚酰胺树脂或聚氨酯树脂。
本发明所提供的秸杆制纤维板的制造方法包括以下工序：
(A)精选、洗净阶段：将收割后的秸杆立即干燥保管，然后精选出高质秸杆，经过高压喷水、除去秸杆中所含土粒等异物；
(B)切断阶段：利用高速旋转刀具等切断工具将洗净的秸杆切断为1-20mm长度；
(C)放浆阶段：将切断的秸杆浸入碱性水溶液中溶解，碱性水溶液的温度为100-120℃，压力为1.5-2.5kg/cm2，加热处理2-4小时；
(E)压榨阶段：利用适当的压榨手段对秸杆纤维施加物理的功，促进纤维浆化；
(F)板材成型阶段：将以上工序所得细纤维浆放入成型模具，以0.3-1.5吨/m2压力加压，经5分钟硬化、干燥、养生，或在常压下成型，经3天的硬化、干燥、养生，制成纤维板成品。
本发明的有益效果在于，用秸杆作为主要原料所生产的纤维板，产品使用性强，切拉钉接均可，抗弯、抗拉强度良好，发生火灾时不产生有毒气体，能够调节湿度，价格低廉，耐火耐湿，硬度高，加工性强，表面平滑等；能可以有效利用废弃的秸杆，还能保护环境，减少原有硬木板、木屑板所需木材的使用量，为环保做出巨大贡献。
具体实施方式
本发明所使用的秸杆，包括稻、大麦、黑麦、小麦、燕麦等秸杆，麦秸以及玉米杆，芦苇杆等单子叶一年生植物的茎叶。
本发明所述的纤维板材，包括一切建筑用装修材料板材，板条，插入壁体中间的隔热材或吸音材及其板材。
本发明的秸杆制纤维板所需细纤维浆的生产工序中，化学纤维浆的分离作为一种选择工序，未经分离或经过后的剩余物即可用于本发明的纤维板的生产。
从秸杆先行分离化学纤维浆时，其回收率因调制工序及提纯度而异，但一般情况下化学纤维浆为33-48％，半化学纤维浆为45-75％，而分离的化学纤维浆可用于纸类生产。
本发明的细纤维浆无论使用什么品种，对板材的物理性能没有多大影响，而在经济效益方面讲，最好是将分离的化学纤维浆可用于纸类生产。
本发明的秸杆制纤维板以干燥重量为准，由90-97％的细纤维浆、3-10％的粘合剂组成。
粘合剂可以使用天然高分子系列或合成高分子系列中的任何一种，如聚氨酯粘合剂，在提高强度，耐湿性方面以合成高分子系列为宜，而在环保方面则以天然高分子系列为宜，天然高分子系列的粘合剂可举淀粉，阿胶等，合成高分子系列的粘合剂可举本业界普遍使用的多种合成树脂粘合剂，对此并没有特殊限制。
以上粘合剂的用量超过10％，则可能影响模具及压力机的异形性能，不足3％则可能影响成型性能。
以上板材的密度为500-800kg/m3，抗弯强度(厚度13mm)为10-19Mpa。
本发明秸杆纤维板中加入木材纤维浆或屑末，即可制成复合纤维板。以干燥重量为准，由20-80％的细纤维浆，10-77％的木材纤维浆或屑末，3-10％的粘合剂组成。
混用以往的针叶树，阔叶树的化学，半化学，机械纤维浆或屑末混合物的板材，其密度为600-850kg/m3，抗弯强度(厚度13mm)为16-21Mpa，均有所增加。
以上的具体实例中，其产品等于以往的屑末板，硬板材混用秸杆纤维，可以降低成本，减少木材使用量，从而达到促进环境保护的效果。
本发明的另一类秸杆复合纤维板还有一种比例，即以干燥重量为准秸杆细纤维浆为50-95％，水泥为5-50％。
在这种情况下，无须另行使用粘合剂，其抗弯强度及压缩强度因水泥使用量而异，抗弯强度范围(厚度13mm)为25-38Mpa。
本发明的另一类型秸杆复合纤维板由70-95％的秸杆细纤维浆，5-30％有丙烯酸树脂，异丁烯树脂，乙烯树脂，硅酮树脂，聚酰胺树脂或聚氨酯树脂组成，这些树脂充分浸渍到细纤维浆内部，其抗弯强度(厚度13mm)因树脂种类、浸渍量、浸渍浓度等而异，其范围为28-47Mpa。
本发明的另一类型秸杆纤维板或复合纤维板至少在一面涂覆平均厚度为2μm-4mm的丙烯酸树脂，异丁烯树脂，乙烯树脂，硅酮树脂，聚酰胺树脂，聚氨酯树脂，白土或镍，这种工序能够提高耐湿性及防水性，增加光泽度。
用于以上涂覆层的树脂种类没有特定限制，只要是本业界普通使用的材料均可，一般可用丙烯酸树脂，异丁烯树脂，乙烯树脂，硅酮树脂，聚酰胺树脂，聚氨脂树脂等，最好是使用透明度高的丙烯酸树脂及乙烯树脂，丙烯酸树脂可以选用固型粉含量达30-60％的材料，乙烯树脂可以选用固型粉含量达10-25％的材料，这些树脂最好是用适当的溶剂加以稀释，例如按20-40％比例混合使用甲苯或丙酮，以促进涂覆层的均衡度，提高工序的生产效率，根据需要也可以按照前一部分的方法，用无机物白土或镍代替树脂。
本发明的秸杆纤维板可根据需要添加0.1-0.5％的防腐剂、难燃剂，防电剂等功能性添加剂，而这种事项为本业界所共知，此处免提。
下面，通过实施例子进一步详细说明本发明。实施例1：细纤维浆的生产
利用旋转式刀具按10-15mm大小细切已经过精选、洗净的稻草，在高压锅里放入氢氧化纳75g与烧碱50g，常温溶解，浸入稻草，在120℃，压力2kg/cm2的条件下放浆处理约三个小时。
然后冷却，用洗净水洗涤5分钟除去碱性成份，干燥，取得水分含量80％的细纤维浆。实施例2：细纤维浆的制造
将实施例1除去碱性成份的纤维浆液离心分离(300g，3分)分离出尚有化学纤维浆残留的上层，取得剩余沉淀的纤维浆残留物，即为细纤维浆。实施例3：纤维板的制造
以干燥重量为准，取实施例1的细纤维浆95％，面粉糨糊5％搅拌均匀，放入模具，以0.5吨/m2压力加压三分钟，放置常温24小时，即为纤维板。
这种纤维板的密度为527kg/m2，抗弯强度(厚度13mm)为11.6Mpa。实施例4：复合纤维板的制造
以干燥重量为准，取实施例1的细纤维浆25％，加拿大针叶树化学纤维浆72％，粘合剂3％，搅拌均匀，放入模具，以0.8吨/m2的压力加压三分钟，放置常温24小时，即为复合纤维板。
这种复合纤维板的密度为713kg/m3，抗弯强度(厚度13mm)为18.3Mpa。实施例5：复合纤维浆的制造
以干燥重量为准，取实施例2的细纤维浆70％，水泥30％搅拌均匀，放入养具里养生三天，即为复合纤维板。
这种复合纤维板的抗弯强度(厚度13mm)为31.2Mpa。实施例6：复合纤维板的制造
将实施例1的重量为80％的细纤维浆与重量为20％丙烯酸树脂搅拌均匀，放入由水套保持90℃温度的模具，以0.8吨/m2的压力加压15分钟使之硬化，即为复合纤维板。
这种纤维板的抗弯强度(厚度13mm)为34.9Mpa。实施例7：复合纤维板的制造
在实施例3的纤维板的两面涂覆聚氨酯液，在120℃条件下干燥并硬化5分钟，以形成厚度2mm的聚氨酯涂覆层。
这种复合纤维板的抗弯强度(厚度13mm)为13.8Mpa。
如上所述，本发明的纤维板可以最大限度地利用大量废弃农副产品稻草等秸杆，能够保护环境，切拉钉接均可，抗弯强度与抗拉强度良好，发生火灾时不发生有毒气体，能够调节湿度，价格低廉，耐火耐水，强度高，易于加工如表面平滑等，减少以往硬板，屑末板的木材使用量，为环保做出贡献。

Claims (6)

1、一种秸杆制纤维板，以干燥秸杆为原材料，其特征在于：该纤维板的组份中包括有秸杆细纤维、木材纤维、水泥、树脂、粘合剂，各组份的重量百分比为：
秸杆细纤维            20-95％
木材纤维              0-80％
水泥                  0-50％
树脂                  0-30％
粘合剂                3-10％
水                    适量
各组份之和为100％。
2、根据权利要求1所述的秸杆制纤维板，其特征在于：在纤维板的至少一面涂覆有2μm-4mm厚的树脂。
3、根据权利要求1或2所述的秸杆制纤维板，其特征在于：所述树脂为丙稀酸树脂、异丁烯树脂、乙烯树脂、硅酮树脂、聚酰胺树脂或聚氨酯树脂。
4、一种秸杆制纤维板的制造方法，其特征是包括以下工序：
(A)精选、洗净阶段：将收割后的秸杆立即干燥保管，然后精选出高质秸杆，经过高压喷水、除去秸杆中所含土粒等异物；
(B)切断阶段：利用高速旋转刀具等切断工具将洗净的秸杆切断为1-20mm长度；
(C)放浆阶段：将切断的秸杆浸入碱性水溶液中溶解，碱性水溶液的温度为100-120℃，压力为1.5-2.5kg/cm2，加热处理2-4小时；
(E)压榨阶段：利用适当的压榨手段对秸杆纤维施加物理的功，促进纤维浆化；
(F)板材成型阶段：将以上工序所得细纤维浆放入成型模具，以0.3-1.5吨/m2压力加压，经5分钟硬化、干燥、养生，或在常压下成型，经3天的硬化、干燥、养生，制成纤维板成品。
5、根据权利要求4所述的秸杆制纤维板的制造方法，其特征在于：上述工序(E)中的压榨手段为采用一双滚动圆筒对秸杆纤维加压处理。
6、根据权利要求4所述的秸杆制纤维板的制造方法，其特征在于：上述工序(C)中的碱性水溶液为石灰、烧碱、氢氧化钠或硫化钠中至少一种化合物的碱性水溶液。
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