專利名稱：秸稈制纖維板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種秸桿制纖維板，尤其是利用稻谷、麥類的秸桿制造的中密度纖維板或中密度復(fù)合纖維板及其制造方法。
完全成熟的稻草含有約36％的纖維素、20％的木質(zhì)素、22％的戊聚糖、6％的粗蛋白、13％的灰粉，這些成份相互結(jié)合，形成復(fù)雜的聚合體構(gòu)造。其他谷類秸桿也具有非常相似的結(jié)構(gòu)，含有大量的纖維素與木質(zhì)素。
纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，D-葡萄糖β-1，4-葡糖苷結(jié)合形成聚合(C6H10O5)n，天然狀態(tài)的分子量達(dá)幾萬至幾十萬，為天然高分子纖維結(jié)構(gòu)，白色無味，非水溶性，耐堿，而被酸加水分解為葡萄糖，纖維素被特定微生物的纖維素酶，最終能夠完全分解成葡萄糖，但耐用于大多數(shù)微生物的侵蝕，對(duì)化學(xué)藥品的耐性也較強(qiáng)，纖維素分子大量聚集形成纖維，其最小單位為直徑0.05μm、長度0.6μm以上結(jié)晶結(jié)構(gòu)的分子束，將纖維素纖維浸入或稀釋堿水，分子束之間的非結(jié)晶領(lǐng)域被膨潤，若浸入濃堿水，則可膨潤到結(jié)晶領(lǐng)域。
另一方面，在原有建筑裝飾用板領(lǐng)域，主要使用木材，合板，石膏板等，隔熱材料主要使用聚氨酯或聚苯乙烯泡沫材料等。木板及合板雖然美觀，但價(jià)格相對(duì)高昂，特別是合板易于吸濕導(dǎo)致板層相互分離。石膏板非常脆弱，耐濕性很差，一旦接觸水，或發(fā)生火災(zāi)，就要產(chǎn)生有毒氣體，危害極大。
本發(fā)明的目的是利用農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品秸桿，生產(chǎn)出具有切拉釘接性能、能夠調(diào)節(jié)濕度、物美價(jià)廉的具有廣泛實(shí)用性的秸桿纖維板，使秸桿這一大量的廢棄物成為環(huán)保型纖維板。
本發(fā)明的進(jìn)一目的是提供具有高度耐火性，耐濕性，硬度，表面平滑度的秸桿復(fù)合纖維板及其制造方法。
本發(fā)明所提供的一種秸桿制纖維板，以干燥秸桿為原材料，該纖維板的組份中包括有秸桿細(xì)纖維、木材纖維、水泥、樹脂、粘合劑，各組份的重量百分比為秸桿細(xì)纖維 20-95％木材纖維 0-80％水泥 0-50％樹脂 0-30％粘合劑 3-10％水 適量各組份重量之和為100％。
本發(fā)明中在纖維板的至少一面可以涂覆有2μm-4mm厚的樹脂。
本發(fā)明中的樹脂可以是丙稀酸樹脂、異丁烯樹脂、乙烯樹脂、硅酮樹脂、聚酰胺樹脂或聚氨酯樹脂。
本發(fā)明所提供的秸桿制纖維板的制造方法包括以下工序(A)精選、洗凈階段將收割后的秸桿立即干燥保管，然后精選出高質(zhì)秸桿，經(jīng)過高壓噴水、除去秸桿中所含土粒等異物；(B)切斷階段利用高速旋轉(zhuǎn)刀具等切斷工具將洗凈的秸桿切斷為1-20mm長度；(C)放漿階段將切斷的秸桿浸入堿性水溶液中溶解，堿性水溶液的溫度為100-120℃，壓力為1.5-2.5kg/cm2，加熱處理2-4小時(shí)；(E)壓榨階段利用適當(dāng)?shù)膲赫ナ侄螌?duì)秸桿纖維施加物理的功，促進(jìn)纖維漿化；(F)板材成型階段將以上工序所得細(xì)纖維漿放入成型模具，以0.3-1.5噸/m2壓力加壓，經(jīng)5分鐘硬化、干燥、養(yǎng)生，或在常壓下成型，經(jīng)3天的硬化、干燥、養(yǎng)生，制成纖維板成品。
本發(fā)明的有益效果在于，用秸桿作為主要原料所生產(chǎn)的纖維板，產(chǎn)品使用性強(qiáng)，切拉釘接均可，抗彎、抗拉強(qiáng)度良好，發(fā)生火災(zāi)時(shí)不產(chǎn)生有毒氣體，能夠調(diào)節(jié)濕度，價(jià)格低廉，耐火耐濕，硬度高，加工性強(qiáng)，表面平滑等；能可以有效利用廢棄的秸桿，還能保護(hù)環(huán)境，減少原有硬木板、木屑板所需木材的使用量，為環(huán)保做出巨大貢獻(xiàn)。
本發(fā)明所述的纖維板材，包括一切建筑用裝修材料板材，板條，插入壁體中間的隔熱材或吸音材及其板材。
本發(fā)明的秸桿制纖維板所需細(xì)纖維漿的生產(chǎn)工序中，化學(xué)纖維漿的分離作為一種選擇工序，未經(jīng)分離或經(jīng)過后的剩余物即可用于本發(fā)明的纖維板的生產(chǎn)。
從秸桿先行分離化學(xué)纖維漿時(shí)，其回收率因調(diào)制工序及提純度而異，但一般情況下化學(xué)纖維漿為33-48％，半化學(xué)纖維漿為45-75％，而分離的化學(xué)纖維漿可用于紙類生產(chǎn)。
本發(fā)明的細(xì)纖維漿無論使用什么品種，對(duì)板材的物理性能沒有多大影響，而在經(jīng)濟(jì)效益方面講，最好是將分離的化學(xué)纖維漿可用于紙類生產(chǎn)。
本發(fā)明的秸桿制纖維板以干燥重量為準(zhǔn)，由90-97％的細(xì)纖維漿、3-10％的粘合劑組成。
粘合劑可以使用天然高分子系列或合成高分子系列中的任何一種，如聚氨酯粘合劑，在提高強(qiáng)度，耐濕性方面以合成高分子系列為宜，而在環(huán)保方面則以天然高分子系列為宜，天然高分子系列的粘合劑可舉淀粉，阿膠等，合成高分子系列的粘合劑可舉本業(yè)界普遍使用的多種合成樹脂粘合劑，對(duì)此并沒有特殊限制。
以上粘合劑的用量超過10％，則可能影響模具及壓力機(jī)的異形性能，不足3％則可能影響成型性能。
以上板材的密度為500-800kg/m3，抗彎強(qiáng)度(厚度13mm)為10-19Mpa。
本發(fā)明秸桿纖維板中加入木材纖維漿或屑末，即可制成復(fù)合纖維板。以干燥重量為準(zhǔn)，由20-80％的細(xì)纖維漿，10-77％的木材纖維漿或屑末，3-10％的粘合劑組成。
混用以往的針葉樹，闊葉樹的化學(xué)，半化學(xué)，機(jī)械纖維漿或屑末混合物的板材，其密度為600-850kg/m3，抗彎強(qiáng)度(厚度13mm)為16-21Mpa，均有所增加。
以上的具體實(shí)例中，其產(chǎn)品等于以往的屑末板，硬板材混用秸桿纖維，可以降低成本，減少木材使用量，從而達(dá)到促進(jìn)環(huán)境保護(hù)的效果。
本發(fā)明的另一類秸桿復(fù)合纖維板還有一種比例，即以干燥重量為準(zhǔn)秸桿細(xì)纖維漿為50-95％，水泥為5-50％。
在這種情況下，無須另行使用粘合劑，其抗彎強(qiáng)度及壓縮強(qiáng)度因水泥使用量而異，抗彎強(qiáng)度范圍(厚度13mm)為25-38Mpa。
本發(fā)明的另一類型秸桿復(fù)合纖維板由70-95％的秸桿細(xì)纖維漿，5-30％有丙烯酸樹脂，異丁烯樹脂，乙烯樹脂，硅酮樹脂，聚酰胺樹脂或聚氨酯樹脂組成，這些樹脂充分浸漬到細(xì)纖維漿內(nèi)部，其抗彎強(qiáng)度(厚度13mm)因樹脂種類、浸漬量、浸漬濃度等而異，其范圍為28-47Mpa。
本發(fā)明的另一類型秸桿纖維板或復(fù)合纖維板至少在一面涂覆平均厚度為2μm-4mm的丙烯酸樹脂，異丁烯樹脂，乙烯樹脂，硅酮樹脂，聚酰胺樹脂，聚氨酯樹脂，白土或鎳，這種工序能夠提高耐濕性及防水性，增加光澤度。
用于以上涂覆層的樹脂種類沒有特定限制，只要是本業(yè)界普通使用的材料均可，一般可用丙烯酸樹脂，異丁烯樹脂，乙烯樹脂，硅酮樹脂，聚酰胺樹脂，聚氨脂樹脂等，最好是使用透明度高的丙烯酸樹脂及乙烯樹脂，丙烯酸樹脂可以選用固型粉含量達(dá)30-60％的材料，乙烯樹脂可以選用固型粉含量達(dá)10-25％的材料，這些樹脂最好是用適當(dāng)?shù)娜軇┘右韵♂?，例如?0-40％比例混合使用甲苯或丙酮，以促進(jìn)涂覆層的均衡度，提高工序的生產(chǎn)效率，根據(jù)需要也可以按照前一部分的方法，用無機(jī)物白土或鎳代替樹脂。
本發(fā)明的秸桿纖維板可根據(jù)需要添加0.1-0.5％的防腐劑、難燃劑，防電劑等功能性添加劑，而這種事項(xiàng)為本業(yè)界所共知，此處免提。
下面，通過實(shí)施例子進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。實(shí)施例1細(xì)纖維漿的生產(chǎn)利用旋轉(zhuǎn)式刀具按10-15mm大小細(xì)切已經(jīng)過精選、洗凈的稻草，在高壓鍋里放入氫氧化納75g與燒堿50g，常溫溶解，浸入稻草，在120℃，壓力2kg/cm2的條件下放漿處理約三個(gè)小時(shí)。
然后冷卻，用洗凈水洗滌5分鐘除去堿性成份，干燥，取得水分含量80％的細(xì)纖維漿。實(shí)施例2細(xì)纖維漿的制造將實(shí)施例1除去堿性成份的纖維漿液離心分離(300g，3分)分離出尚有化學(xué)纖維漿殘留的上層，取得剩余沉淀的纖維漿殘留物，即為細(xì)纖維漿。實(shí)施例3纖維板的制造以干燥重量為準(zhǔn)，取實(shí)施例1的細(xì)纖維漿95％，面粉糨糊5％攪拌均勻，放入模具，以0.5噸/m2壓力加壓三分鐘，放置常溫24小時(shí)，即為纖維板。
這種纖維板的密度為527kg/m2，抗彎強(qiáng)度(厚度13mm)為11.6Mpa。實(shí)施例4復(fù)合纖維板的制造以干燥重量為準(zhǔn)，取實(shí)施例1的細(xì)纖維漿25％，加拿大針葉樹化學(xué)纖維漿72％，粘合劑3％，攪拌均勻，放入模具，以0.8噸/m2的壓力加壓三分鐘，放置常溫24小時(shí)，即為復(fù)合纖維板。
這種復(fù)合纖維板的密度為713kg/m3，抗彎強(qiáng)度(厚度13mm)為18.3Mpa。實(shí)施例5復(fù)合纖維漿的制造以干燥重量為準(zhǔn)，取實(shí)施例2的細(xì)纖維漿70％，水泥30％攪拌均勻，放入養(yǎng)具里養(yǎng)生三天，即為復(fù)合纖維板。
這種復(fù)合纖維板的抗彎強(qiáng)度(厚度13mm)為31.2Mpa。實(shí)施例6復(fù)合纖維板的制造將實(shí)施例1的重量為80％的細(xì)纖維漿與重量為20％丙烯酸樹脂攪拌均勻，放入由水套保持90℃溫度的模具，以0.8噸/m2的壓力加壓15分鐘使之硬化，即為復(fù)合纖維板。
這種纖維板的抗彎強(qiáng)度(厚度13mm)為34.9Mpa。實(shí)施例7復(fù)合纖維板的制造在實(shí)施例3的纖維板的兩面涂覆聚氨酯液，在120℃條件下干燥并硬化5分鐘，以形成厚度2mm的聚氨酯涂覆層。
這種復(fù)合纖維板的抗彎強(qiáng)度(厚度13mm)為13.8Mpa。
如上所述，本發(fā)明的纖維板可以最大限度地利用大量廢棄農(nóng)副產(chǎn)品稻草等秸桿，能夠保護(hù)環(huán)境，切拉釘接均可，抗彎強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度良好，發(fā)生火災(zāi)時(shí)不發(fā)生有毒氣體，能夠調(diào)節(jié)濕度，價(jià)格低廉，耐火耐水，強(qiáng)度高，易于加工如表面平滑等，減少以往硬板，屑末板的木材使用量，為環(huán)保做出貢獻(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種秸桿制纖維板，以干燥秸桿為原材料，其特征在于該纖維板的組份中包括有秸桿細(xì)纖維、木材纖維、水泥、樹脂、粘合劑，各組份的重量百分比為秸桿細(xì)纖維20-95％木材纖維 0-80％水泥 0-50％樹脂 0-30％粘合劑3-10％水適量各組份之和為100％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的秸桿制纖維板，其特征在于在纖維板的至少一面涂覆有2μm-4mm厚的樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的秸桿制纖維板，其特征在于所述樹脂為丙稀酸樹脂、異丁烯樹脂、乙烯樹脂、硅酮樹脂、聚酰胺樹脂或聚氨酯樹脂。
4.一種秸桿制纖維板的制造方法，其特征是包括以下工序(A)精選、洗凈階段將收割后的秸桿立即干燥保管，然后精選出高質(zhì)秸桿，經(jīng)過高壓噴水、除去秸桿中所含土粒等異物；(B)切斷階段利用高速旋轉(zhuǎn)刀具等切斷工具將洗凈的秸桿切斷為1-20mm長度；(C)放漿階段將切斷的秸桿浸入堿性水溶液中溶解，堿性水溶液的溫度為100-120℃，壓力為1.5-2.5kg/cm2，加熱處理2-4小時(shí)；(E)壓榨階段利用適當(dāng)?shù)膲赫ナ侄螌?duì)秸桿纖維施加物理的功，促進(jìn)纖維漿化；(F)板材成型階段將以上工序所得細(xì)纖維漿放入成型模具，以0.3-1.5噸/m2壓力加壓，經(jīng)5分鐘硬化、干燥、養(yǎng)生，或在常壓下成型，經(jīng)3天的硬化、干燥、養(yǎng)生，制成纖維板成品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的秸桿制纖維板的制造方法，其特征在于上述工序(E)中的壓榨手段為采用一雙滾動(dòng)圓筒對(duì)秸桿纖維加壓處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的秸桿制纖維板的制造方法，其特征在于上述工序(C)中的堿性水溶液為石灰、燒堿、氫氧化鈉或硫化鈉中至少一種化合物的堿性水溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種秸稈制纖維板及其制造方法，以干燥秸稈為原材料，其組份包括有秸稈細(xì)纖維、木材纖維、水泥、樹脂、粘合劑，各組份的重量百分比為秸稈細(xì)纖維20－95％，木材纖維0－80％，水泥0－50％，樹脂0－30％，粘合劑3－10％，水適量。其制造方法包括精選、洗凈階段，切斷階段，放漿階段，壓榨階段，板材成型階段等工序。本發(fā)明的纖維板可以最大限度地利用大量廢棄農(nóng)副產(chǎn)品稻草等秸稈，利于環(huán)境保護(hù)，產(chǎn)品抗彎強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度良好，切拉釘接均可，價(jià)格低廉，耐火耐水，強(qiáng)度高，易于加工。
文檔編號(hào)C04B28/02GK1475455SQ03148168
公開日2004年2月18日 申請日期2003年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月4日
發(fā)明者張光輝 申請人:張光輝, 李春烈