CN101037000B - 无甲醛低密度农作物秸秆颗粒板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种无甲醛低密度农作物秸秆颗粒板的制造方法，包含农作物秸秆的粉碎、秤取料重、铺设、喷胶搅拌、预压和热压，其特征在于：农作物秸秆应粉碎至小于等于4.75mm的颗粒状态，在按板厚和设备一次加工面积计算密度为250～400kg/m 3的秸秆颗粒重量后，按下述组成秤重取料。颗粒尺寸(mm)0～0.250.25～0.500.50～1.001.00～1.401.40～1.701.70～2.362.36～4.75重量百分比(％)0～2015～3015～350～150～1510～300～10热压温度为130～180℃，经先高后低的两次升降压热固，第一次在10秒内压力升至90～110巴，保持25秒，然后降压至40～60巴，再第二次升压至80～100巴，保持30秒后以1～3巴/秒速率分三段降压，最后稳压在10～20巴，保持10秒。解决生产密度低于400kg/m 3人造板的原料组成和热压方式的技术问题，其次是解决喷胶的技术问题。
Description
技术领域：
本发是关于类似木质纤维的有机物颗粒带有机粘合剂用干燥方法制造物品，尤其是用农作物秸杆制造无甲醛低密度农作物秸杆颗粒板的方法。
背景技术：
由于森林资源的不断萎缩和人们对森林资源保护力度的不断加大，业界在充分利用木材加工中废弃的刨花、木屑和边角料制造人造板的同时，尚在不断地寻求新的材料资源。其中在使用农作物秸杆方面取得一定的进展，特别是使用无甲醛的异氢酸酯粘合剂制造高强度的人造板。例如本发明申请人于2006年06月12日申请、专利号为ZL03129224.0，名称为“无甲醛高强度人造板的制造方法”，提出先将农作物秸杆粉碎至0.1～6mm大小，然后加入秸杆干重2～7％的MDI胶搅拌混合，将混合均匀的原料铺成板坯，在300～400KN/M2下预压，再在140～200℃温度和2500～3500KN/M2的条件下热固化成毛板，毛板经冷却、锯边、砂光制成成品的人造板。这种人造板密度大，按GB/T4897-2003标准规定其密度应达400～900kg/m3，静曲强度应在11.2～14MPa，弯曲弹性模量≥1800MPa，内结合强度≥0.32MPa(平均值≥0.40MPa)，所以目前人造板的重量大，用料量大。而市场却日益需求一种质轻、强度低的人造板。2006年11月15日公开的“无醛麦秸软质板的制造方法”发明专利申请(申请号200610085520.2)揭示了一种密度范围为340～500kg/m3的人造板的制造方法，该方法是首先对麦秸在网孔尺寸10～15mm的锤式粉碎机进行粗粉碎；再对粗粉碎的原料干燥至含水率10～22％；用网孔尺寸3～8mm的粉碎机精粉碎干燥后的原料；气流分离方式分选精粉碎的原料，灰分控制在15～20％，堆职密度控制在50～80kg/m3；每批原料设定重量在120～180kg；将原料重量2.5～2.9％的异氰酸酯粘结剂和原料一起搅拌至均匀；拌匀后的原料铺设在板坯上经预压、热压定型成毛板，热压温度为150～170℃，热压第一段压力为第二段压力的50～70％，第二段压力为90～150巴，保持10秒左右，然后在每段压差15～40巴之间分四段逐级卸压；毛板最后经裁边冷却后成板材产品。从上述两专利文献的记载来看，后者与前者从原料制备起到热压定型直至最后切边成形整个过程基本上类似，只是在工艺参数上存在差异，属于同一类型。因此后者成品340～500kg/m3的密度范围绝大部分仍处于国际GB/T4897-2003有关刨花板标准的400～900kg/m3的范畴内，仍然存在板重和用料大的缺点。如何用农作物秸杆生产密度低于400kg/m3又能具有一定强度性能的人造板，为业界需要探索的课题。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种无甲醛低密度农作物秸杆颗粒板的制造方法，解决生产密度低于400kg/m3人造板的原料组成和热压方式的技术问题，其次是解决喷胶的技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
一种无甲醛低密度农作物秸杆颗粒板的制造方法，包含农作物秸杆的粉碎、秤取料重、铺设、喷胶搅拌、预压和热压，其特征在于：农作物秸杆应粉碎至小于等于4.75mm的颗粒状态，在按板厚和设备一次加工面积计算密度为250～400kg/m3的秸杆颗粒重量后，按下述组成秤重取料
| 颗粒尺寸(mm) | 0～0.25 | 0.25～0.50 | 0.50～1.00 | 1.00～1.40 | 1.40～1.70 | 1.70～2.36 | 2.36～4.75 |
| 重量百分比(％) | 0～20 | 15～30 | 15～35 | 0～15 | 0～15 | 10～30 | 0～10 |
热压温度为130～180℃，经先高后低的两次升降压热固，第一次在10秒内压力升至90～110巴，保持25秒，然后降压至40～60巴，再第二次升压至80～100巴，保持30秒后以1～3巴/秒速率分三段降压，最后稳压在10～20巴，保持10秒。
进一步：该喷胶搅拌时，二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI胶)的用量为秸杆颗粒干重的2.5～3％，以小于5μ的颗粒喷入搅拌中的秸杆颗粒中，搅拌的差异系数≤10％。
又进一步：铺设时，重量误差≤±1kg，密度均匀度≤±8％。
再进一步：预压使用100～140吨压力。
更进一步：热压的毛板经切边冷却后，在常温、常湿条件下堆放2～4天养护。
本发明的有益效果是：
1.本发明从秸杆颗粒的大小和组成入手，再将现有的先低后高的二次加压变更为先高后低的二次热压固化的加工方法，既保证了板材密度低于现行标准下限400kg/m3的特点，又使其具有一定的机械强度。用本发明可制造板厚在5～50mm，密度为250～400kg/m3的农作物秸杆颗粒板，其静曲强度为3～5MPa，弹性模量为550～1025MPa，内结合强度为0.1～0.15MPa，握钉力为400～500N，为利用农作物秸杆开发新型板材提供了新技术。
2.使用本发明制造的低密度农作物秸杆颗料板，由于板内存在大量微小的空穴，因此具有极佳的隔音减震效果。
3.使用本发明可大量降低材料消耗量，特别对于价格昂贵的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI胶)，由于用量的减少，成本可以大为降低。
4.使用本发明可以突破利用农作物秸杆的区域性限制。由于各地区土壤、地理、气侯等自然环境的差异和作物品种的不同，对农作物的生长产生一定的制约，因此不同地区不同品种的农作物秸杆的物理机械性能存在差异，并非所有地区的农作物秸杆均适宜按国标GB/T4897-2003关于刨花板标准制造板材。而使用本发明则可突破这一限制，可以使不同地区、不同品种的农作物均适宜制造低密度农作物秸杆颗粒板。
具体实施方式：
本发明与现有利用农作物秸杆(稻秸、麦秸、玉米秸、油菜秸)制板方法一样，需对生长成熟后收割的农作物秸杆经太阳晒两天进行自然干燥，束成一定体积和重量的秸捆运至堆场堆放备用，并用防雨布覆盖防止雨淋霉变。秸杆的粉碎分成粗粉碎和细粉碎两阶段，粗粉碎通常将秸杆碎至20～40mm左右的长度，或者其它长度范围，以便于下步细粉碎和所用破碎功率少为宜。粗粉碎的秸杆经烘干至含水率11～18％左右。再用电磁铁、除石机将其中的铁件、石块去除后，细粉碎至秸杆颗粒小于等于4.75mm，然后分离其中稻粒、麦粒、菜籽、径节等大颗粒和秸杆芯、髓。
根据成品板的厚度和设备一次加工的坯板的总面积，按要求的250～400kg/m3密度计算加工一次所需的秸杆颗粒重量，再按下列的秸杆颗粒组成秤重取料：
| 颗粒尺寸(mm) | 0～0.25 | 0.25～0.50 | 0.50～1.00 | 1.00～1.40 | 1.40～1.70 | 1.70～2.36 | 2.36～4.75 |
| 重量百分比(％) | 0～20 | 15～30 | 15～35 | 0～15 | 0～15 | 10～30 | 0～10 |
将按上述组成秤重后的秸杆颗粒置入搅拌机，在搅拌的条件下喷入商品名为MDI胶的异氰酸酯，该MDI胶通过喷头以小于等于5μ的微粒喷入搅拌中的秸杆颗粒中，喷入量为秸杆干重的2.5～3％，搅拌的差异系数≤10％。
然后将经搅拌均匀的混有MDI胶的秸杆颗粒铺放在衬板上，铺设的重量误差≤±1kg，密度均匀度≤±8％，用100～140吨的压力机进行预压成毛坯，再将毛坯连同衬板一起送入热压机加热加压固化成毛板。本发明的热压温度为130～180℃，采取先高后低的两次升降压的加压方式，第一次在10秒内，压力升至90～110巴，保持25秒，然后降压40～60巴，再第二次升压至80～100巴，保持30秒后以1～3巴/秒速率分三段降压至8～22巴，并在该压力下保持10秒左右。毛板从衬板上脱模后经锯边机锯至要求尺寸后冷却，并在常温、常湿下养护2～4天。
现结合几个实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1.用本发明制造密度250kg/m3密度和板厚50mm的秸杆颗粒板。
先按要求的密度要求计算生产板厚5mm时热压机一次的用料量，再对经粗粉碎和细粉碎至小于4.75mm的含水率在11％～18％左右的农作物秸杆按以下组成：
| 颗粒尺寸(mm) | 0～0.25 | 0.25～0.50 | 0.50～1.00 | 1.00～1.40 | 1.40～1.70 | 1.70～2.36 | 2.36～4.75 |
| 百分比(％) | 20 | 30 | 35 | 0 | 5 | 10 | 0 |
进行秤取热压机一次投入的用料量，然后将该秤重的秸杆颗粒投入搅拌机，在搅拌条件下喷入粒径小于等于5μ的粘结剂，本发明使用的是不含甲醛成份的异氰酸酯粘结剂，如商品名为MDI的胶粘剂，要求搅拌的差异系数≤10％，再将搅拌均匀的秸杆颗粒铺放在衬板上，喷入量为秸杆干重的2.5％～3％，铺设的重量误差控制在±1kg内，密度均匀度控制在±8％内，铺放后用100～140吨压力机进行预压，使衬板上的秸杆颗粒形成初步的板坯。板坯连同衬板一起送入热压机内进行加热、加压至50mm厚度固化成型为毛板，温度加热至130～180℃范围，使用先高后低的两次加压方式，第1次在10秒内压力升至90巴，保持25秒后降压至40巴，再升至80巴压力保持30秒，以后以1巴/秒速率分三段降至10巴，保持10秒。从衬板上脱模的毛板用锯边机纵横切割且冷却后的成品板材应在常温、常湿下堆放养护2～4天。经测定该无甲醛低密度农作物秸杆颗粒板的密度为250kg/m3，其厚度为50mm，静曲强度为3.5MPa，弹性模量为450MPa，内结合强度为0.1MPa，握钉力为300N。
实施例2.用本发明制造密度为330kg/m3、厚度为25mm的秸杆颗粒板。
先按要求密度计算生产板厚为25mm时的热压机一次的用料量，再对粗粉碎和细粉碎至小于等于4.75mm的合水率在11％～18％左右的农作物秸杆按以下组成：
| 颗粒尺寸(mm) | 0～0.25 | 0.25～0.50 | 0.50～1.00 | 1.00～1.40 | 1.40～1.70 | 1.70～2.36 | 2.36～4.75 |
| 重量百分比(％) | 15 | 15 | 30 | 10 | 0 | 25 | 5 |
进行秤取热压机一次投入的用料量，然后将该秤重的秸杆颗粒投入搅拌机，在搅拌条件下喷入粒径小于5μ的MDI胶，喷入量为秸杆颗粒干重的2.5％～3％，搅拌的差异系数≤10％，再将搅拌均匀的秸杆颗粒铺放在衬板上，铺设的重量误差控制在±1kg内，密度均匀度控制在±8％内，铺设后用100～140吨压力机进行预压，使衬板上的秸杆颗粒形成初步的板坯。板坯连同衬板一起进入热压机内，进行加热、加压至25mm厚度固化成型为毛板，温度加热至130℃～180℃范围，使用先高后低的两次加压方式，第1次在10秒内压力升至100巴，保持25秒后降压至50巴，再升至90巴压力保持30秒，以后以2巴/秒速率分三段降至15巴，保持10秒。从衬板上脱模的毛板用锯边机纵横切割且冷却后的成品板材应在常温、常湿下堆放养护2～4天。经测定该无甲醛低密度农作物秸杆颗粒板的密度为330kg/m3，其厚度为25mm，静曲强度为3.75MPa，弹性模量为830MPa，内结合强度为0.12MPa，握钉力为430N。
[0033][0034]
Claims (7)
1.一种无甲醛低密度农作物秸杆颗粒板的制造方法，包含农作物秸杆的粉碎、秤取料重、铺设、喷胶搅拌、预压和热压，其特征在于：农作物秸杆应粉碎至≤4.75mm的颗粒状态，在按板厚和设备一次加工面积计算密度为250～400kg/m3的秸杆颗粒重量后，按下述组成秤重取料
2.根据权利要求1所述的无甲醛低密度农作物秸杆颗粒板的制造方法，其特征在于：该喷胶搅拌时，二苯基甲烷二异氰酸酯的用量为秸杆颗粒干重的2.5～3％，以≤5μ的颗粒喷入搅拌中的秸杆颗粒中，搅拌的差异系数≤10％。
3.根据权利要求1所述的无甲醛低密度农作物秸杆颗粒板的制造方法，其特征在于：铺设时，重量误差≤±1kg，密度均匀度≤±8％。
4.根据权利要求2所述的无甲醛低密度农作物秸杆颗粒板的制造方法，其特征在于：铺设时，重量误差≤±1kg，密度均匀度≤±8％。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的无甲醛低密度农作物秸杆颗粒板的制造方法，其特征在于：预压使用100～140吨压力。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的无甲醛低密度农作物秸杆颗粒板的制造方法，其特征在于：热压的毛板经切边冷却后，在常温、常湿条件下堆放2～4天养护。
7.根据权利要求5所述的无甲醛低密度农作物秸杆颗粒板的制造方法，其特征在于：热压的毛板经切边冷却后，在常温、常湿条件下堆放2～4天养护。
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