專利名稱：一種密閉式熱壓工藝制造無膠纖維板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以木(竹)材或草本植物為原料生產(chǎn)無膠纖維板的領(lǐng)域，具體是一種密閉式熱壓工藝制造無膠纖維板的方法。
背景技術(shù)：
中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1108988A公開了“一種干法無膠硬質(zhì)纖維板的生產(chǎn)方法”，它將植物原料經(jīng)纖維分離、干燥，在不施加合成樹脂的條件下成型、熱壓制得一種人造板。從該專利的實(shí)施例上看，該技術(shù)僅限于適應(yīng)干法無膠硬質(zhì)纖維板的制造(板密度基本上都大于1.0g/cm3)，不能用于干法無膠中密度纖維板的生產(chǎn)上(中密度纖維板的密度范圍為0.45～0.88g/cm3)。該技術(shù)所采用的標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《硬質(zhì)纖維板》(GB12626.2-90)，該標(biāo)準(zhǔn)不涉及平面抗拉強(qiáng)度、吸水厚度膨脹率、彈性模量等指標(biāo)，所以無法全面了解產(chǎn)品的相關(guān)物理力學(xué)性能。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《硬質(zhì)纖維板》(GB12626.2-90)的規(guī)定，硬質(zhì)纖維板厚度的最大名義尺寸是5mm，該專利說明書敘述的生產(chǎn)實(shí)例中列出的最大厚度尺寸為5.7mm。因此，利用該技術(shù)生產(chǎn)無膠板，其產(chǎn)品的規(guī)格上受較大的限制。另外，該專利技術(shù)熱壓工藝中，高壓優(yōu)選值是5-5.4MPa，并在生產(chǎn)實(shí)例中采用5.4-6.3MPa。熱壓機(jī)在如此高的熱壓壓力下使用時(shí)間長(zhǎng)，易導(dǎo)致壓板變形和液壓油路系統(tǒng)泄漏等問題，從而縮短熱壓機(jī)的使用壽命。該技術(shù)的成板機(jī)理，從工藝上看，靠高溫和高壓使纖維主要以物理結(jié)合(如范德華力)形式成板。該專利技術(shù)由于存在上述的一些不足，尚未被應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是，提供一種熱壓壓力低、產(chǎn)品的厚度及密度范圍較大的無膠纖維板的制造方法。
本發(fā)明的密閉式熱壓工藝制造無膠纖維板的方法，其特征在于1)纖維分離、加防水劑將植物原料分離成濕纖維，并施加原料絕干纖維質(zhì)量0.5～1.5％，優(yōu)選為0.8～1.0％量的防水劑石蠟乳液；
2)干燥、鋪裝將濕纖維加熱干燥至含水率14～22％，優(yōu)選的含水率為16～18％，并將纖維按中密度纖維板生產(chǎn)常規(guī)工藝進(jìn)行鋪裝；3)預(yù)壓將經(jīng)干燥、鋪裝的纖維按中密度纖維板生產(chǎn)常規(guī)工藝預(yù)壓得成型板坯；4)密閉熱壓將成型板坯放在裝有密閉框的熱壓機(jī)上進(jìn)行熱壓得無膠纖維板；所述的熱壓過程由水解段、排汽段、塑化段組成，其中水解段、排汽段、塑化段的熱壓溫度相同，均為170～220℃；熱壓壓力，水解段和塑化段為2.0～3.5MPa，中間排氣段為0.5～1.0MPa；熱壓時(shí)間，水解段為10～20s/mm，排氣段和塑化段為10～15s/mm；所述的密閉框?yàn)槟透邷亍⒉煌笟獠馁|(zhì)的封閉框，框的形狀與成型板坯相適應(yīng)，框的最終厚度與厚度規(guī)一致。
作為優(yōu)選，所述的熱壓溫度為200～210℃；熱壓壓力，水解段和塑化段為2.5～3.5MPa，中間排氣段為0.5～0.8MPa，熱壓時(shí)間為35～40s/mm。
各段的熱壓時(shí)間，根據(jù)其它條件的變化而不同，以優(yōu)化密閉熱壓各階段工藝和節(jié)約能源。熱壓總時(shí)間為30～45s/mm，優(yōu)選為35～40s/mm。
研究表明，密閉熱壓工藝由水解段、排氣段、塑化段組成。在水解段，熱壓機(jī)閉合后板坯處于以上、下熱壓板和密閉框所形成的密閉室中。由于板坯含水率較高，且緊密接觸處于高溫的上、下熱壓板，從而使板坯內(nèi)的水分迅速被汽化形成高壓水蒸氣。組成板植物纖維的一些半纖維素，在高壓水蒸氣中經(jīng)水解轉(zhuǎn)變?yōu)閱翁?，同時(shí)植物纖維中的一些木素經(jīng)高壓水蒸氣處理，降解和水解成低分子量的木素及木素產(chǎn)物。若在干燥工序后、預(yù)壓成型之前施加無機(jī)酸催化劑(此時(shí)，經(jīng)干燥的纖維含水率控制在10～12％，催化劑(溶質(zhì))添加量為原料絕干質(zhì)量的0.2～1.5％，優(yōu)選為0.3～0.6％，纖維最終含水率14～22％，優(yōu)選的含水率為16～18％)。在催化劑的作用下半纖維素和木素的降解和水解速度將更快，有利于縮短熱壓周期。完成水解段后降壓進(jìn)入排氣段進(jìn)行排氣，排氣結(jié)束后升壓進(jìn)入塑化段。在塑化段，熱壓狀態(tài)下，單糖加熱脫去單糖中的3個(gè)水分子的化合水，成為糠醛；糠醛和低分子量的木素及木素產(chǎn)物，反應(yīng)生成酚基合成膠粘劑，并粘合形成無膠纖維板。
密閉框耐高溫、不透氣材質(zhì)可以是金屬材、木材、紙制品(如紙板、疊層紙)等；框的厚度視材質(zhì)而定，金屬材質(zhì)密閉框固定在上熱壓板，框的下面粘貼在受壓狀態(tài)下起密閉功能的柔性條(如紙制品、木材單板等)，熱壓后最終厚度與厚度規(guī)一致，相應(yīng)代替了厚度規(guī)的功能。非金屬材質(zhì)的厚度，原始厚度(可以通過實(shí)驗(yàn)得到)略高于厚度規(guī)，熱壓后最終厚度與厚度規(guī)一致。
本發(fā)明設(shè)備工藝改革小，效果好，具有熱壓壓力低，可以生產(chǎn)出厚度更厚、密度更小的產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明方法的熱壓曲線示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
實(shí)施例1本例以密閉式熱壓工藝制造無膠高密度纖維板的方法為以木材為原料，在現(xiàn)有中密度纖維板生產(chǎn)線上生產(chǎn)無膠高密度纖維板。
1)纖維分離、加防水劑 將木材在削片機(jī)上進(jìn)行削片，按中纖板的生產(chǎn)工藝進(jìn)行纖維分離并施加石蠟防水劑，其施加量為絕干纖維質(zhì)量的0.8％。
2)干燥、鋪裝將熱磨好的纖維采用管道氣流干燥法進(jìn)行干燥，含水率控制在18％；3)預(yù)壓其工藝與現(xiàn)有中密度纖維板生產(chǎn)中的工藝相同。
4)密閉熱壓將預(yù)壓好的板坯送入裝有密閉框(以厚度為6.0mm且斷面形狀為長(zhǎng)方形的鋼鐵制作的長(zhǎng)方形形狀，密閉框固定在上熱壓板，密閉框的下面粘貼紙制品柔性條以在熱壓機(jī)閉合狀態(tài)下起密閉作用)的熱壓機(jī)上進(jìn)行熱壓，熱壓工藝以水解段、排氣段、塑化段組成(見圖1)。其水解段壓力和塑化段壓力為3.5MPa，排氣段壓力為0.8MPa；熱壓溫度為200℃；熱壓時(shí)間，水解段時(shí)間為2.0分，排氣段時(shí)間為1.0分，塑化段時(shí)間為1.0分。
5)裁邊與砂光將熱壓后的毛邊板進(jìn)行縱橫裁邊與砂光(毛板厚度為6.1mm)，之后進(jìn)行檢驗(yàn)分等和成品入庫。
產(chǎn)品厚度6mm，密度1.03g/cm3，靜曲強(qiáng)度54.55MPa，彈性模量4280MPa，平面抗拉強(qiáng)度0.68MPa，吸水厚度膨脹率13.5％。
產(chǎn)品性能達(dá)到中密度纖維板標(biāo)準(zhǔn)(GB/T11718-1999)規(guī)定的室內(nèi)型板物理力學(xué)性能指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例1～12和13～24，見表1和表2分別列出在不同生產(chǎn)工藝條件下，木(竹)材無膠高密度纖維板和木(竹)材無膠中密度纖維板的物理力學(xué)性能一覽表，其產(chǎn)品性能都達(dá)到中密度纖維板標(biāo)準(zhǔn)(GB/T11718-1999)規(guī)定的室內(nèi)型板物理力學(xué)性能指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例25～34、35～45和46～48，見表3、表4和表5分別列出在不同生產(chǎn)工藝條件下，稻草無膠高密度纖維板和麥秸無膠高密度纖維板的物理力學(xué)性能一覽表及用H2SO4作催化劑的麥秸無膠高密度纖維板的物理力學(xué)性能一覽表，其產(chǎn)品性能都達(dá)到中密度纖維板標(biāo)準(zhǔn)(GB/T11718-1999)規(guī)定的室內(nèi)型板物理力學(xué)性能指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。
表1 在不同生產(chǎn)工藝條件下木(竹)材無膠高密度纖維板的物理力學(xué)性能一覽表

備注表中試件的含水率為4～13％，熱壓壓力值依次表示水解段壓力、排氣段壓力、塑化段壓力；熱壓時(shí)間值依次表示水解段時(shí)間、排氣段時(shí)間、塑化段時(shí)間。
表2 在不同生產(chǎn)工藝條件下木(竹)材無膠中密度纖維板的物理力學(xué)性能一覽表

備注表中試件的含水率為4～13％，熱壓壓力值依次表示水解段壓力、排氣段壓力、塑化段壓力；熱壓時(shí)間值依次表示水解段時(shí)間、排氣段時(shí)間、塑化段時(shí)間。
表3在不同生產(chǎn)工藝條件下稻草無膠高密度纖維板的物理力學(xué)性能一覽表


備注表中試件的含水率為4～13％，熱壓壓力值依次表示水解段壓力、排氣段壓力、塑化段壓力；熱壓時(shí)間值依次表示水解段時(shí)間、排氣段時(shí)間、塑化段時(shí)間。
表4在不同生產(chǎn)工藝條件下麥秸無膠高密度纖維板的物理力學(xué)性能一覽表

備注表中試件的含水率為4～13％，熱壓壓力值依次表示水解段壓力、排氣段壓力、塑化段壓力；熱壓時(shí)間值依次表示水解段時(shí)間、排氣段時(shí)間、塑化段時(shí)間。
表5用H2SO4作催化劑的麥秸無膠高密度纖維板的物理力學(xué)性能一覽表

備注表中試件的含水率為4～13％，熱壓壓力值依次表示水解段壓力、排氣段壓力、塑化段壓力；熱壓時(shí)間值依次表示水解段時(shí)間、排氣段時(shí)間、塑化段時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種密閉式熱壓工藝制造無膠纖維板的方法，其特征在于1)纖維分離、加防水劑將植物原料分離成濕纖維，并施加原料絕干纖維質(zhì)量的0.5～1.5％量的防水劑石蠟乳液；2)干燥、鋪裝將濕纖維加熱干燥至含水率14～22％，并將纖維按中密度纖維板生產(chǎn)的常規(guī)工藝進(jìn)行鋪裝；3)預(yù)壓將經(jīng)干燥、鋪裝的纖維按中密度纖維板生產(chǎn)常規(guī)工藝預(yù)壓得成型板坯；4)密閉熱壓將成型板坯放在裝有密閉框的熱壓機(jī)上進(jìn)行熱壓得無膠纖維板；所述的熱壓過程由水解段、排汽段、塑化段組成，其中水解段、排汽段、塑化段的熱壓溫度相同，均為170～220℃；熱壓壓力，水解段和塑化段為2.0～3.5MPa，中間排氣段為0.5～1.0MPa；熱壓時(shí)間，水解段為10～20s/mm，排氣段和塑化段為10～15s/mm；所述的密閉框?yàn)槟透邷?、不透氣材質(zhì)的封閉框，框的形狀與成型板坯相適應(yīng)，框的最終厚度與厚度規(guī)一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造無膠纖維板的方法，其特征在于干燥工序后添加濃度為15～25％的無機(jī)酸作催化劑，催化劑添加量為原料絕干質(zhì)量的0.2～1.5％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造無膠纖維板的方法，其特征在于所述的無機(jī)酸(溶質(zhì))添加量為原料絕干質(zhì)量的0.3～0.6％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的制造無膠纖維板的方法，其特征在于所述的防水劑石蠟乳液施加量為原料絕干質(zhì)量的0.8～1.0％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的制造無膠纖維板的方法，其特征在于所述板坯含水率為16～18％。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造無膠纖維板的方法，其特征在于所述的板坯含水率為16～18％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的制造無膠纖維板的方法，其特征在于所述的熱壓溫度為200～210℃，熱壓壓力，水解段和塑化段為2.5～3.5MPa，中間排氣段為0.5～0.8MPa，熱壓時(shí)間為35～40s/mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造無膠纖維板的方法，其特征在于所述的熱壓溫度為200～210℃，熱壓壓力，水解段和塑化段為2.5～3.5MPa，中間排氣段為0.5～0.8MPa，熱壓時(shí)間為35～40s/mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造無膠纖維板的方法，其特征在于所述的熱壓溫度為200～210℃，熱壓壓力，水解段和塑化段為2.5～3.5MPa，中間排氣段為0.5～0.8MPa，熱壓時(shí)間為35～40s/mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造無膠纖維板的方法，其特征在于所述的熱壓溫度為200～210℃，熱壓壓力，水解段和塑化段為2.5～3.5MPa，中間排氣段為0.5～0.8MPa，熱壓時(shí)間為35～40s/mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及以木(竹)材或草本植物為原料用密閉式熱壓工藝制造無膠纖維板的方法。它需要解決的技術(shù)問題是，降低熱壓壓力低，使產(chǎn)品厚度及密度范圍更大。工藝步驟為1)將原料分離成濕纖維，施加石蠟乳液；2)干燥、鋪裝；3)預(yù)壓；4)密閉熱壓將成型板坯放在裝有密閉框的熱壓機(jī)上進(jìn)行熱壓得無膠纖維板；所述的熱壓過程由水解段、排汽段、塑化段組成；所述的密閉框?yàn)槟透邷亍⒉煌笟獠馁|(zhì)的封閉框，框的形狀與成型板坯相適應(yīng)，框的最終厚度與厚度規(guī)一致。
文檔編號(hào)B27N1/00GK1654180SQ20051002330
公開日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
發(fā)明者金春德 申請(qǐng)人:金春德