專利名稱：鳳眼蓮纖維人造板及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及植物纖維人造板及制備方法。植物纖維人造板所選用的主原料為鳳眼蓮，并用半濕法來制備鳳眼蓮纖維人造板。
背景技術(shù)：
植物纖維人造板的原材料長期以來主要依靠林木資源，對我國陸上林木植被生態(tài)形成巨大的壓力以至破壞。近年來，業(yè)內(nèi)持續(xù)研發(fā)以農(nóng)作物秸桿為主的草本植物纖維人造板，但只適用價格較昂貴的膠粘劑如異氰酸脂等。秸桿人造板的成本和銷價總體上高于使用“三醛膠”的木質(zhì)纖維人造板，影響了市場競爭力。同時，秸桿原料的收購季節(jié)性強，時間范圍窄，通常每年只有一兩個月，秸桿人造板廠不僅由于原料體積龐大，運輸不便，而且還要建立巨大的堆料場和占用大量的收購資金，限制了秸桿類原料的應(yīng)用。
植物纖維人造板傳統(tǒng)采用濕法或干法工藝來制造人造板。濕法工藝具有在壓制板材時直接利用濕纖維之間的氫鍵和范德華力來幫助板材成型，大幅減少膠粘劑用量的優(yōu)點，但是因為該工藝造成大量的廢水污染，再加上耗能大等缺點，現(xiàn)已難以為繼。干法工藝完全依靠膠粘劑來粘合成型，目前主流的膠粘劑為“三醛膠”(也就是酚醛、脲醛、三聚氰胺樹脂膠)，普遍存在著板材制成后，膠中的游離醛污染嚴(yán)重的問題，而使用環(huán)保膠如異氰酸脂的大部分秸桿人造板又成本過高。
漂浮類水生植物的鮮草被用來直接制作人造板材還未見任何報道。
我國由于人口眾多，經(jīng)濟發(fā)展速度快，伴隨的淡水水體富營養(yǎng)化問題越來越嚴(yán)重。水環(huán)境安全局面越來越不容樂觀，但現(xiàn)有的水污染治理技術(shù)基本上都必須依賴資金和能源的凈消耗來維持運轉(zhuǎn)，環(huán)保和治理投入兩者的矛盾日趨尖銳。不僅我國，世界范圍內(nèi)數(shù)十個國家和地區(qū)其中主要是發(fā)展中國家和地區(qū)普遍存在著類似矛盾沖突，急需在水污染治理技術(shù)上有根本性突破。鳳眼蓮作為公認(rèn)的水生植物吸污之王，8個月內(nèi)可以從10棵猛增至60萬棵，生長速度奇快，生長過程中把污水中的各種污染物變成為自身營養(yǎng)，是不可多得的治污功臣和植物纖維素的重要來源。但是至今為止，因它的生長量巨大，又缺乏適合的大規(guī)模工業(yè)化將其轉(zhuǎn)化為有用資源的技術(shù)，極大地妨礙著它在治污上巨大優(yōu)勢的發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了克服上述存在的問題和不足，提供一種以鳳眼蓮為原材料制作的纖維人造板，這樣以草代木，變廢為寶，支持了污水處理，保護了森林植被，并補木材短缺之不足。
本發(fā)明的另一目的為了克服工業(yè)人造板制備方法中存在的水污染嚴(yán)重、能耗高、游離醛污染突出、成本高等問題和不足，提供一種“半濕法”工藝來制備纖維人造板。本方法有效地解決了上述問題和不足。
本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案一種纖維人造板，其特征在于所述的人造板由下述重量百分比的原料制成干鳳眼蓮80～93％未稀釋硅酸鈉 5～15％氫氧化鈣0.5～3％硫酸鋁 0.5～2％石蠟乳液0.5～1％異氰酸脂 0.4～3％金屬硬脂酸鹽0.03～0.36纖維人造板的制備方法a、預(yù)處理，采收連片成熟的鳳眼蓮植株，去腐去雜，沖洗后瀝干，用油冷式電磁除鐵器除去可能混雜的鐵質(zhì)等異物；b、磨解，選用造紙工業(yè)用的系列磨漿設(shè)備，粗磨、除砂選用高效粗磨機，其中優(yōu)選的是帶有主軸螺旋絞龍裝置的高效粗磨機，鳳眼蓮植株不經(jīng)過切斷，直接通過高效粗磨機的主軸螺旋絞龍強制絞入磨漿室磨解成細(xì)絲狀；高濃度磨漿選用高濃度節(jié)能磨漿機，其中優(yōu)選的是帶齒形磨片的高濃度節(jié)能磨漿機，該機對纖維切斷少，纖維分絲、帚化效果顯著，可有效保護草類短纖維的纖維長度和纖維柔韌性，用該機兩臺串聯(lián)，連續(xù)磨漿，或者用一臺，反復(fù)磨漿共兩次，磨漿后的成漿叩解度達(dá)到35～50°SR；c、半纖維素酸水解，選用螺旋擠漿機，尤其是斜面推進式的螺旋擠漿機，將上述漿料經(jīng)螺桿擠濾至含水55～60％，加入濃酸，最好是硫酸，調(diào)節(jié)漿料的PH值為4.0～4.8。然后邊攪拌邊通入蒸汽，按3～5℃/min的升溫速度把漿料溫度升至90～100℃，保溫攪拌25～45min，半纖維素在上述較溫和條件下大部分水解，水解產(chǎn)物主要有包括葡萄糖、D-甘露糖和D-半乳糖在內(nèi)的己糖，有包括D-木糖和L-阿拉伯糖在內(nèi)的戊糖；還有糖醛酸等，水解后的上述糖液保留在漿料內(nèi)；d、內(nèi)含天然樹脂的調(diào)制，上述漿料中含有干重20％的蛋白質(zhì)和15～25％的水解的單糖和多糖類物質(zhì)，他們都可以在PH10.5～11的堿性條件下生成膠粘性天然樹脂，在漿料中依次加入占料干重5～15％的未稀釋硅酸鈉，0.5～3％的氫氧化鈣，調(diào)PH值在10.5～11之間，在85～95℃條件下繼續(xù)保溫攪拌15～20min，再加入占料干重0.5～2％的硫酸鋁、0.5～1％的石蠟乳液用于改善粘稠度、阻燃和防水性能，在85～95℃溫度下繼續(xù)攪拌3～8min；e、合成樹脂的調(diào)配與加入，合成樹脂為異氰酸脂類的二異氰酸脂或多異氰酸脂，其中優(yōu)選為二異氰酸脂，在異氰酸脂中配入兼有穩(wěn)定劑、反應(yīng)隔離劑和金屬脫模劑作用的金屬硬脂酸鹽，其中優(yōu)選的是硬脂酸鋁，異氰酸脂的用量為漿料干重的0.4～3％，金屬硬脂酸鹽的配入為漿料干重的0.03～0.36％，先將金屬硬脂酸鹽配入異氰酸脂，在800～1500轉(zhuǎn)/min條件下攪拌5～8min，然后，加入到d步制備的漿料中在80～90℃溫度下繼續(xù)攪拌7～10min；f、鋪裝和預(yù)壓，在預(yù)壓機模板上均勻鋪裝，鋪裝厚度為成型板材厚度的1.8～2.8倍，隨后預(yù)壓，預(yù)壓機壓力在1min內(nèi)從1.372MPa線性升壓至2.058MPa，在該壓力下保持0.5～1min預(yù)壓成型濕板坯；g、熱壓，熱壓前在上下壓板上先使用金屬硬脂酸鹽等脫模劑、脫模紙或脫模墊板，中間放上濕板坯熱壓溫度為170～190℃，壓力為3.43～4.15MPa，穩(wěn)定時間按成型板材厚度計12～18s/mm，然后逐步降壓至0.49MPa，讓板材從表面散發(fā)蒸氣，同樣溫度和壓力下，穩(wěn)定時間改為6～8s/mm，重復(fù)兩次，壓制成為毛邊素板；h、后處理將上述毛邊素板，經(jīng)初步自然冷卻，溫度降至室溫后，用縱橫鋸邊機切邊，用人工或?qū)C中機對中、堆放，達(dá)至濕度、溫度平衡，用砂光機按規(guī)定厚度砂去表面預(yù)固化層，達(dá)到表面光潔、厚度均勻，符合要求的成品板材，入庫。
本發(fā)明的優(yōu)點和效果1、成品板材達(dá)到國標(biāo)GB11718中室內(nèi)型板的要求，其中甲醛釋放量可達(dá)到遠(yuǎn)小于國標(biāo)要求的的高水平；2、相對濕法工藝而言，本發(fā)明的制備方法在制漿、天然樹脂調(diào)制全過程中，利用植物自身水份，除蒸氣外沒有其它外加水份耗用，同時擠榨出的鳳眼蓮汁水不僅量小，而且還可以排進鳳眼蓮生長區(qū)域達(dá)到凈化目的，故完全消除了濕法水污染問題，能耗也大幅度降低，游離醛、酚的污染則也得以消除；3、相對干法工藝，膠粘劑用量大幅度降低，以秸桿干法工藝為例，本發(fā)明所用異氰酸脂量最多可比干法工藝節(jié)省90％，板材的密度偏差、強度等指標(biāo)見表1，秸桿人造板所面臨的收購、運輸、貯存等問題也隨之解決；本發(fā)明的纖維原料取自治理污水的副產(chǎn)物，成本極低，再加上能耗、膠粘劑的大幅節(jié)約，故鳳眼蓮半濕法環(huán)保型纖維人造板的市場競爭力強；5、限于資源集中和運輸原因，以往我國很難建立起年產(chǎn)量10萬m3人造板的或更大規(guī)模的大型企業(yè)，規(guī)模化競爭力難形成，采用本發(fā)明的技術(shù)可在富營養(yǎng)化嚴(yán)重的大中型淡水湖泊或大城市污水排放匯集地建立鳳眼蓮低成本污水處理中心，并伴其建立鳳眼蓮人造板廠，規(guī)模將不再受資源集中度和運輸原因制約，規(guī)模提升將帶來單位成本進一步下降；6、用鳳眼蓮替代木材，1m3中密度人造板可替代3m3木材，這樣既大力促進了水環(huán)境的治理，也對陸地植被保護作出了重大貢獻。
具體實施例方式
表1是本發(fā)明實施例1至4所用原料配比及纖維人造板的指標(biāo)單位Kg

以鳳眼蓮為原料的纖維人造板的制備方法，按以下步驟進行制備將預(yù)處理后的鳳眼蓮折合成干重按表1分別取相對應(yīng)的量進行磨解，經(jīng)粗磨后，再由高濃度磨漿機連續(xù)磨漿兩次，磨漿后的成漿叩解度達(dá)到35～50°SR，再用螺旋擠漿機，將上述漿料經(jīng)螺桿擠濾至含水55～60％，加入濃硫酸，調(diào)節(jié)漿料的PH值為4.5，然后邊攪拌邊通入蒸汽，按4℃/min的升溫速度把漿料溫度升至95℃，保溫攪拌35min；在漿料中依次加入未稀釋硅酸鈉、氫氧化鈣，調(diào)PH值在10.6，在90℃條件下繼續(xù)保溫攪拌18min，再加入硫酸鋁、石蠟乳液，在90℃溫度下繼續(xù)攪拌5min；在二異氰酸脂中配入硬脂酸鋁，在1200轉(zhuǎn)/min條件下攪拌6min，然后，加入到上步制備的漿料中，在85℃溫度下繼續(xù)攪拌8min；將制備的漿料在預(yù)壓機模板上均勻鋪裝，鋪裝厚度為成型板材厚度的2.2倍，隨后預(yù)壓，預(yù)壓機壓力在1min內(nèi)，壓力從1.372MPa線性升壓至2.058MPa，在該壓力下保持1min預(yù)壓成型濕板坯；熱壓前在上下壓板上先使用脫模劑、脫模紙或脫模墊板，中間放上濕板坯，熱壓溫度為185℃，壓力為3.92MPa，穩(wěn)定時間按成型板材厚度計15s/mm，然后逐步降壓至0.49MPa，讓板材從表面散發(fā)蒸氣，在同樣溫度和壓力下，穩(wěn)定時間改為7s/mm，重復(fù)兩次，壓制成為毛邊素板；h、后處理，將上述毛邊素板，經(jīng)初步自然冷卻，溫度降至室溫后，用縱橫鋸邊機切邊，用人工或?qū)C中機對中、堆放，達(dá)至濕度、溫度平衡，用砂光機按規(guī)定厚度砂去表面預(yù)固化層，達(dá)到表面光潔、厚度均勻，檢測相應(yīng)人造板的指標(biāo)，符合要求的成品板材，入庫。
權(quán)利要求
1.一種纖維人造板，其特征在于所述的人造板由下述重量百分比的原料制成干鳳眼蓮80～93％ 未稀釋硅酸鈉5～15％氫氧化鈣0.5～3％ 硫酸鋁 0.5～2％石蠟乳液0.5～1％ 異氰酸脂0.4～3％金屬硬脂酸鹽0.03～0.36％
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人造板的制備方法，其特征在于按下述步驟進行a、預(yù)處理，采收連片成熟的鳳眼蓮植株，去腐去雜，沖洗后瀝干，用油冷式電磁除鐵器除去可能混雜的鐵質(zhì)等異物；b、磨解，選用造紙工業(yè)用的磨漿設(shè)備，鳳眼蓮植株不經(jīng)過切斷，直接通過粗磨機的主軸螺旋絞龍強制絞入磨漿室磨解成細(xì)絲狀，再由高濃度磨漿機連續(xù)磨漿兩次，磨漿后的成漿叩解度達(dá)到35～50°SR；c、半纖維素酸水解，用螺旋擠漿機，將上述漿料經(jīng)螺桿擠濾至含水55～60％，加入濃酸，調(diào)節(jié)漿料的PH值為4.0～4.8，然后邊攪拌邊通入蒸汽，按3～5℃/min的升溫速度把漿料溫度升至90～100℃，保溫攪拌25～45min；d、內(nèi)含天然樹脂的調(diào)制，在漿料中依次加入占料干重5～15％的未稀釋硅酸鈉，0.5～3％的氫氧化鈣，調(diào)PH值在10.5～11之間，在85～95℃條件下繼續(xù)保溫攪拌15～20min，再加入占料干重0.5～2％的硫酸鋁，0.5～1％的石蠟乳液，在85～95℃溫度下繼續(xù)攪拌3～8min；e、合成樹脂的調(diào)配與加入，在異氰酸脂中配入金屬硬脂酸鹽，異氰酸脂的用量為漿料干重的0.4～3％，金屬硬脂酸鹽的配入為漿料干重0.03～0.36％，先將金屬硬脂酸鹽配入異氰酸脂，在800～1500轉(zhuǎn)/min條件下攪拌5～8min，然后，加入d步制備的漿料，在80～90℃溫度下繼續(xù)攪拌7～10min；f、鋪裝和預(yù)壓，在預(yù)壓機模板上均勻鋪裝，鋪裝厚度為成型板材厚度的1.8～2.8倍，隨后預(yù)壓，預(yù)壓機壓力在1min內(nèi)，壓力從1.372MPa線性升壓至2.058MPa，在該壓力下保持0.5～1min預(yù)壓成型濕板坯；g、熱壓，熱壓前在上下壓板上先使用脫模劑、脫模紙或脫模墊板，中間放上濕板坯，熱壓溫度為170～190℃，壓力為3.43～4.15MPa，穩(wěn)定時間按成型板材厚度計12～18s/mm，然后逐步降壓至0.49MPa，讓板材從表面散發(fā)蒸氣，在同樣溫度和壓力下，穩(wěn)定時間改為6～8s/mm，重復(fù)兩次，壓制成為毛邊素板；h、后處理，將上述毛邊素板，經(jīng)初步自然冷卻，溫度降至室溫后，用縱橫鋸邊機切邊，用人工或?qū)C中機對中、堆放，達(dá)至濕度、溫度平衡，用砂光機按規(guī)定厚度砂去表面預(yù)固化層，達(dá)到表面光潔、厚度均勻，符合要求的成品板材，入庫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于粗磨機優(yōu)選帶有主軸螺旋絞龍磨漿機，高濃度磨漿機優(yōu)選帶齒形磨片的磨漿機。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于螺旋擠漿機優(yōu)選斜面推進式的螺旋擠漿機。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所用濃酸優(yōu)選硫酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于合成樹脂為異氰酸脂類的二異氰酸脂或多異氰酸脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于金屬硬脂酸鹽優(yōu)選的是硬脂酸鋁。
全文摘要
本發(fā)明涉及植物纖維人造板及其纖維人造板制備方法。本發(fā)明植物纖維人造板以鳳眼蓮為主要原材料，用區(qū)別于傳統(tǒng)的濕法和干法工藝的半濕法來制備，本發(fā)明消除了濕法工藝的游離醛和酚污染水體、能耗大的缺陷；也解決了干法中異氰酸脂等用量大、成本高及相關(guān)的原材料運輸、貯存的問題，還間接地卻又大力地促進了水環(huán)境治理和森林植被保護。
文檔編號B27N3/00GK1436646SQ03118788
公開日2003年8月20日 申請日期2003年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月18日
發(fā)明者劉光良, 李思虎 申請人:劉光良, 李思虎