專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于人造板加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以工業(yè)大麻稈為增強(qiáng)材料制備的高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板。同時(shí)，本發(fā)明還涉及該高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板的制造方法。
背景技術(shù)：
大麻為木質(zhì)草本植物，屬被子植物門(mén)，木蘭綱，金縷梅亞綱，蕁麻目，大麻科，大麻屬,學(xué)名為Cannabis sativa L.，俗名漢麻、寒麻、線麻、花麻等，其品種有150個(gè)左右。1988 年頒布的《聯(lián)合國(guó)禁止非法販運(yùn)麻醉藥品和精神藥物公約》明確規(guī)定大麻植株中含四氫大麻酚(THC)<0. 3%的，已經(jīng)不具備提取THC毒性成分價(jià)值，無(wú)直接作為毒品吸食的價(jià)值，這種專(zhuān)供工業(yè)用途的大麻品種——工業(yè)用大麻，可以進(jìn)行規(guī)?；N植與工業(yè)化利用。目前工業(yè)大麻被廣泛利用的有其韌皮纖維部分和籽部，主要用于紡織和食品工業(yè)；而工業(yè)大麻稈是其廢棄物，目前尚沒(méi)有得到合理利用，被就地焚燒。我國(guó)是世界上工業(yè)大麻主要種植國(guó)之一，2009年僅云南省的工業(yè)大麻的種植面積就達(dá)10萬(wàn)畝，生長(zhǎng)期限為3 6個(gè)月，每畝地可產(chǎn)大麻稈1. 5 2噸。此外，大麻皮和大麻籽在軍用、民用工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，受到了黨中央的高度關(guān)注，刺激著大麻種植業(yè)的快速發(fā)展，2010年云南省的工業(yè)大麻稈種植面積就達(dá)到了 30萬(wàn)畝，并且預(yù)計(jì)2015年全國(guó)的工業(yè)大麻稈的種植面積將會(huì)達(dá)到1000萬(wàn)畝。屆時(shí)將產(chǎn)生1500 2000萬(wàn)噸的大麻稈，若能利用這些大麻稈中的一半來(lái)制造人造板，就可生產(chǎn) 750 1000萬(wàn)m3的人造板(約為我國(guó)2006年人造板生產(chǎn)總量的10% 13%)，每年可節(jié)約森林資源1000 1400萬(wàn)畝，還可減少大麻稈焚燒造成的環(huán)境污染，具有明顯的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。而利用工業(yè)大麻稈來(lái)取代玻璃絲、石棉等材料生產(chǎn)無(wú)機(jī)人造板，還可以減少玻璃制造過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染、石棉利用過(guò)程中對(duì)人體造成的傷害，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，推動(dòng)工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，發(fā)揮工業(yè)大麻稈的性能優(yōu)勢(shì)，提高人造板產(chǎn)品的性能。盡管工業(yè)大麻稈是一種強(qiáng)度高、柔韌性好的材料，在理論上可以替代玻璃纖維用于高強(qiáng)度無(wú)機(jī)復(fù)合材料的制備；但無(wú)機(jī)材料與木質(zhì)材料的相容性較差。因此，如何提高無(wú)機(jī)材料與大麻稈及木質(zhì)原料之間的相容性，以及如何針對(duì)工業(yè)大麻稈的材料特性，得到滿足產(chǎn)品要求的工業(yè)大麻稈增強(qiáng)的無(wú)機(jī)人造板，都是現(xiàn)有技術(shù)中亟待解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以工業(yè)大麻稈為增強(qiáng)材料加工得到的高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板，拓展工業(yè)大麻的應(yīng)用途徑、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、推動(dòng)工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)的
進(jìn)一步發(fā)展。本發(fā)明的目的還在于提供一種制備所述高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板的方法。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。除非另有說(shuō)明，本發(fā)明所采用的百分?jǐn)?shù)均為重量百分?jǐn)?shù)。一種高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板，其特征在于將工業(yè)大麻稈粉碎成刨花或制成纖維，與無(wú)機(jī)材料按質(zhì)量比0. 05 :1 0. 5 1混合均勻，添加緩凝劑、礦化劑、膠粘劑和水，經(jīng)濕法、半干法或干法工藝制成。進(jìn)一步的，將常規(guī)木材粉碎成刨花或制成纖維后，與工業(yè)大麻稈刨花或纖維混合均勻，工業(yè)大麻稈占混合物質(zhì)量的20 80%，然后再與無(wú)機(jī)材料按質(zhì)量比0. 05 :1 0. 5 :1 混合均勻。所述的無(wú)機(jī)材料為水泥、石膏或美菱土。所述的緩凝劑為檸檬酸或檸檬酸鹽。所述的礦化劑為氧化鈣、硫酸鋁或硅酸鈉。所述的膠粘劑為脲醛樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、三聚氰胺改性脲醛樹(shù)脂、異氰酸酯或天然高分子聚合物中的一種。所述的天然高分子聚合物優(yōu)選豆膠或淀粉膠。干法或半干法中采用的熱壓工藝包括平壓法、模壓法、擠壓法、噴蒸熱壓、高頻熱壓或真空熱壓。制備所述高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板的方法，包括以下步驟
(1)原料制備調(diào)節(jié)工業(yè)大麻稈的含水率為40%，先將工業(yè)大麻稈粉碎成長(zhǎng)度5 IOmm 的碎料，再將碎料進(jìn)行進(jìn)一步制備成刨花，或是將碎料在120 130°C條件下蒸煮2 3h， 再經(jīng)熱磨制成纖維，磨盤(pán)間距為0. 5 0. 8mm ；
選擇10 30目的細(xì)刨花備用；或者是長(zhǎng)度2. 0 5. Omm,高度分離的纖維備用；
(2)原料混合將工業(yè)大麻稈刨花或纖維與無(wú)機(jī)材料按0.05 :1 0. 5 :1的質(zhì)量比混合均勻，再加入緩凝劑、礦化劑、膠粘劑和水，并均勻混合；
(3)板材成型采用濕法成型或半干法成型或干法成型采用濕法成型時(shí)，將步驟(2) 所得混合物調(diào)制成泥漿狀，再利用網(wǎng)帶式連續(xù)式冷壓機(jī)進(jìn)行壓制，所用壓力為3. 5 5MPa ； 將板材鋸截成所需規(guī)格后，置于40 80°C的恒溫可控烘箱中，烘干至含水率為8 10%，即得到所需的高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板；采用半干法或干法成型時(shí)，設(shè)定熱壓溫度180 220°C，熱壓時(shí)間0. 4 anin/mm，熱壓壓力3. 5 5MPa的條件下進(jìn)行板材壓制，將鋸截好的板材置于溫度25°C，濕度60%條件下恒溫恒濕48h，即得到所需的高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板。進(jìn)一步的，步驟(1)中，將常規(guī)木材也粉碎成與工業(yè)大麻稈同樣規(guī)格的刨花或纖維后，與工業(yè)大麻稈刨花或纖維混合均勻，工業(yè)大麻稈占混合物質(zhì)量的20 80%，然后在步驟 (2)中再將該混合物與無(wú)機(jī)材料按質(zhì)量比0. 05 :1 0. 5 :1混合均勻。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)首創(chuàng)性地利用工業(yè)大麻稈強(qiáng)度高、韌性好的特點(diǎn)來(lái)制造無(wú)機(jī)人造板，制成的產(chǎn)品具有密度低、強(qiáng)度高、承重性能好的特性，可用于吊頂、室內(nèi)裝修、制備屋頂材料等。該技術(shù)的實(shí)施不僅能顯著節(jié)約木材資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，而且變廢為寶，為工業(yè)大麻的應(yīng)用提供了新的途徑，有助于推動(dòng)工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展， 具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但實(shí)施例并不是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限定。任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)該涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。實(shí)施例1制備工業(yè)大麻稈石膏刨花板
4調(diào)節(jié)工業(yè)大麻稈的含水率為40%，后利用削片機(jī)將工業(yè)大麻稈制成長(zhǎng)度為5 IOmm的碎料，再利用雙鼓輪刨片機(jī)將碎料進(jìn)行進(jìn)一步粉碎制備成刨花。利用篩選機(jī)對(duì)制備的刨花進(jìn)行篩選，取過(guò)10目但不過(guò)30目的細(xì)刨花。將工業(yè)大麻稈刨花與石膏進(jìn)行混合，質(zhì)量比為石膏質(zhì)量的30%，再加入0. 3%的檸檬酸和足量的水，進(jìn)行均勻混合，并調(diào)成泥漿狀。采用濕法成型，將調(diào)制成泥漿狀的混合物，利用網(wǎng)帶式連續(xù)式冷壓機(jī)進(jìn)行壓制，所用壓力為 3. 5MPa,將水?dāng)D干即可，再將板材進(jìn)行鋸截，后置于40°C的恒溫可控烘箱中進(jìn)行烘干，烘至含水率為8 10%。最后進(jìn)行板材的性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1所示。實(shí)施例2
重復(fù)實(shí)施例1，具有如下不同點(diǎn)刨花形態(tài)為長(zhǎng)度為3 5mm，寬度為0. 3 0. 5mm，厚度為0. 3 0. 5mm的刨花，板材的烘干溫度為60°C，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1所示。實(shí)施例3
重復(fù)實(shí)施例1，具有如下不同點(diǎn)所用原料為工業(yè)大麻稈刨花和松木刨花的混合物，工業(yè)大麻稈刨花占混合物的質(zhì)量比為80%，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1所示。實(shí)施例4制備工業(yè)大麻稈石膏纖維板
調(diào)節(jié)工業(yè)大麻稈的含水率為40%，后利用削片機(jī)將工業(yè)大麻稈制成長(zhǎng)度為5 IOmm的碎料，再利用蒸煮鍋將碎料在120°C條件下蒸煮3h，后利用盤(pán)磨機(jī)進(jìn)行熱磨制備纖維，磨盤(pán)間距為0. 5mm。選擇高度分離的纖維，纖維長(zhǎng)度為2. 0 5. Omm0將纖維原料與石膏按0. 05 1質(zhì)量比進(jìn)行混合，再加入0. 3%的檸檬酸和足量的水制備成泥漿狀。采用濕法成型，將調(diào)制成泥漿狀的混合物，利用網(wǎng)帶式連續(xù)式冷壓機(jī)進(jìn)行壓制，所用壓力為5MPa，將水?dāng)D干即可， 再將板材進(jìn)行鋸截，后置于80°C的恒溫可控烘箱中進(jìn)行烘干，烘至含水率為8 10%。最后進(jìn)行板材的性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1所示。實(shí)施例5
重復(fù)實(shí)施例4，具有如下不同點(diǎn)所用原料為工業(yè)大麻稈刨花和松木刨花的混合物，工業(yè)大麻稈刨花占混合物的質(zhì)量比為50%，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1所示。實(shí)施例6制備工業(yè)大麻稈水泥刨花板
調(diào)節(jié)工業(yè)大麻稈的含水率為40%，后利用削片機(jī)將工業(yè)大麻稈制成長(zhǎng)度為5 IOmm的碎料，再利用雙鼓輪刨片機(jī)將碎料進(jìn)行進(jìn)一步粉碎制備成刨花。利用篩選機(jī)對(duì)制備的刨花進(jìn)行篩選，取過(guò)10目但不過(guò)30目的細(xì)刨花。將工業(yè)大麻稈與水泥進(jìn)行混合，工業(yè)大麻稈所占質(zhì)量比為50%，再加入1%的氧化鈣(為一種礦化劑)和脲醛樹(shù)脂膠粘劑(施膠量為8%)，進(jìn)行均勻混合。采用半干法進(jìn)行成型，熱壓溫度180°C，熱壓時(shí)間!Min/mm，熱壓壓力3. 5MPa 的條件下進(jìn)行板材制備，對(duì)鋸截好的板材在溫度25°C，濕度60%的條件下處理48h，最后進(jìn)行板材的性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1所示。實(shí)施例7
重復(fù)實(shí)施例6，具有如下不同點(diǎn)刨花形態(tài)為長(zhǎng)度為3 5mm，寬度為0. 3 0. 5mm，厚度為0. 3 0. 5mm的刨花，板材的烘干溫度為60°C，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1所示。實(shí)施例8
重復(fù)實(shí)施例6，具有如下不同點(diǎn)所用原料為工業(yè)大麻稈刨花和松木刨花的混合物，工業(yè)大麻稈刨花占混合物的質(zhì)量比為20%，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1所示。實(shí)施例9制備工業(yè)大麻稈水泥纖維板調(diào)節(jié)工業(yè)大麻稈的含水率為40%，后利用削片機(jī)將工業(yè)大麻稈制成長(zhǎng)度為5 IOmm的碎料，再利用蒸煮鍋將碎料在120°C條件下蒸煮3h，后利用盤(pán)磨機(jī)進(jìn)行熱磨制備纖維，磨盤(pán)間距為0. 5mm。選擇高度分離的纖維，纖維長(zhǎng)度為2. 0 5. Omm,并利用氣流式干燥機(jī)對(duì)纖維進(jìn)行干燥，干燥至含水率為10 15%。將工業(yè)大麻稈與水泥進(jìn)行混合，工業(yè)大麻稈所占質(zhì)量比為5%，再加入1%的氧化鈣(為一種礦化劑)和脲醛樹(shù)脂膠粘劑(施膠量為8%)，均勻混合。采用半干法進(jìn)行成型，熱壓溫度220°C，熱壓時(shí)間0. ^lin/mm，熱壓壓力5. OMPa的條件下進(jìn)行板材制備，對(duì)鋸截好的板材在溫度25°C，濕度60%的條件下處理48h，后進(jìn)行板材的性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1所示。
實(shí)施例10
重復(fù)實(shí)施例9，具有如下不同點(diǎn)工業(yè)大麻稈纖維所占質(zhì)量比為30%，板材成型時(shí)采用的熱壓溫度200°C，熱壓時(shí)間2. Omin/mm，熱壓壓力4. 5MPa的條件下進(jìn)行板材制備，對(duì)鋸截好的板材在溫度25°C，濕度60%的條件下處理48h，后進(jìn)行板材的性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 1所示。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板，其特征在于將工業(yè)大麻稈粉碎成刨花或制成纖維，并與無(wú)機(jī)材料按質(zhì)量比0. 05 :1 0. 5 1混合均勻，添加緩凝劑、礦化劑、膠粘劑和水，經(jīng)濕法、 半干法或干法工藝制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板，其特征在于將常規(guī)木材粉碎成刨花或制成纖維后，與工業(yè)大麻稈刨花或纖維混合均勻，工業(yè)大麻稈刨花占混合物質(zhì)量的20 80%，然后再將該混合物與無(wú)機(jī)材料按質(zhì)量比0. 05 :1 0. 5 :1混合均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板，其特征在于所述的無(wú)機(jī)材料為水泥、石膏或美菱土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板，其特征在于所述的緩凝劑為檸檬酸或檸檬酸鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板，其特征在于所述的礦化劑為氧化鈣、硫酸鋁或硅酸鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板，其特征在于所述的膠粘劑為脲醛樹(shù)脂、 酚醛樹(shù)脂、三聚氰胺改性脲醛樹(shù)脂、異氰酸酯或天然高分子聚合物中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板，其特征在于所述的天然高分子聚合物為豆膠或淀粉膠。
8.制備權(quán)利要求1所述高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板的方法，包括以下步驟(1)原料制備調(diào)節(jié)工業(yè)大麻稈的含水率為40%，先將工業(yè)大麻稈粉碎成長(zhǎng)度5 IOmm 的碎料，再將碎料進(jìn)行進(jìn)一步制備成刨花，或是將碎料在120 130°C條件下蒸煮2 3h， 再經(jīng)熱磨制成纖維，磨盤(pán)間距為0. 5 0. 8mm ；選擇10 30目的細(xì)刨花備用；或者是長(zhǎng)度2. 0 5. Omm,高度分離的纖維備用；(2)原料混合將工業(yè)大麻稈刨花或纖維與無(wú)機(jī)材料按0.05 0. 5 :1的質(zhì)量比混合均勻，再加入緩凝劑、礦化劑、膠粘劑和水，并均勻混合；(3)板材成型采用濕法成型或半干法成型或干法成型采用濕法成型時(shí)，將步驟(3) 所得混合物調(diào)制成泥漿狀，再利用網(wǎng)帶式連續(xù)式冷壓機(jī)進(jìn)行壓制，所用壓力為3. 5 5MPa ； 將板材鋸截成所需規(guī)格后，置于40 80°C的恒溫可控烘箱中，烘干至含水率為8 10%，即得到所需的高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板；采用半干法或干法成型時(shí)，設(shè)定熱壓溫度180 220°C，熱壓時(shí)間0. 4 anin/mm，熱壓壓力3. 5 5MPa的條件下進(jìn)行板材壓制，將鋸截好的板材置于溫度25°C，濕度60%條件下恒溫恒濕48h，即得到所需的高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板制備方法，其特征在于在步驟(1)中，將常規(guī)木材也粉碎成與工業(yè)大麻稈同樣規(guī)格的刨花或纖維后，與工業(yè)大麻稈刨花或纖維混合均勻，工業(yè)大麻稈刨花占混合物質(zhì)量的20 80%，然后在步驟(2)中再將該混合物與無(wú)機(jī)材料按質(zhì)量比0. 05 :1 0. 5 :1混合均勻。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高強(qiáng)度無(wú)機(jī)人造板及其制造方法。將工業(yè)大麻稈粉碎成刨花或制成纖維，與無(wú)機(jī)材料混合均勻，添加緩凝劑、礦化劑、膠粘劑和水，經(jīng)濕法、半干法或干法工藝制成。原料中還可添加常規(guī)木材刨花或纖維。本發(fā)明首創(chuàng)性地利用工業(yè)大麻稈強(qiáng)度高、柔韌性好的特點(diǎn)來(lái)制造無(wú)機(jī)人造板，制成的產(chǎn)品具有密度低、強(qiáng)度高、承重性能好的特性。該技術(shù)的實(shí)施不僅能顯著節(jié)約木材資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，而且變廢為寶，為工業(yè)大麻的應(yīng)用提供了新的途徑，有助于推動(dòng)工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)D21J1/16GK102225569SQ2011100866
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者葉喜, 吳章康, 李曉平, 杜官本, 胡光, 陳文偉 申請(qǐng)人:云南工業(yè)大麻股份有限公司, 西南林業(yè)大學(xué)