CN102225569B - 一种高强度无机人造板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度无机人造板及其制造方法。将工业大麻秆粉碎成刨花或制成纤维，与无机材料混合均匀，添加缓凝剂、矿化剂、胶粘剂和水，经湿法、半干法或干法工艺制成。原料中还可添加常规木材刨花或纤维。本发明首创性地利用工业大麻秆强度高、柔韧性好的特点来制造无机人造板，制成的产品具有密度低、强度高、承重性能好的特性。该技术的实施不仅能显著节约木材资源、保护生态环境，而且变废为宝，为工业大麻的应用提供了新的途径，有助于推动工业大麻产业的进一步发展，具有良好的社会效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明属于人造板加工技术领域，具体涉及一种以工业大麻秆为增强材料制备的高强度无机人造板。同时，本发明还涉及该高强度无机人造板的制造方法。
背景技术
大麻为木质草本植物，属被子植物门，木兰纲，金缕梅亚纲，荨麻目，大麻科，大麻属，学名为Cannabis sativa L.，俗名汉麻、寒麻、线麻、花麻等，其品种有150个左右。1988年颁布的《联合国禁止非法贩运麻醉药品和精神药物公约》明确规定：大麻植株中含四氢大麻酚(THC)<0.3%的，已经不具备提取THC毒性成分价值，无直接作为毒品吸食的价值，这种专供工业用途的大麻品种——工业用大麻，可以进行规模化种植与工业化利用。目前工业大麻被广泛利用的有其韧皮纤维部分和籽部，主要用于纺织和食品工业；而工业大麻秆是其废弃物，目前尚没有得到合理利用，被就地焚烧。我国是世界上工业大麻主要种植国之一，2009年仅云南省的工业大麻的种植面积就达10万亩，生长期限为3～6个月，每亩地可产大麻秆1.5～2吨。此外，大麻皮和大麻籽在军用、民用工业中的广泛应用，受到了党中央的高度关注，刺激着大麻种植业的快速发展，2010年云南省的工业大麻秆种植面积就达到了30万亩，并且预计2015年全国的工业大麻秆的种植面积将会达到1000万亩。届时将产生1500～2000万吨的大麻秆，若能利用这些大麻秆中的一半来制造人造板，就可生产750～1000万m3的人造板（约为我国2006年人造板生产总量的10%～13%），每年可节约森林资源1000～1400万亩，还可减少大麻秆焚烧造成的环境污染，具有明显的生态效益和经济效益。而利用工业大麻秆来取代玻璃丝、石棉等材料生产无机人造板，还可以减少玻璃制造过程中对环境的污染、石棉利用过程中对人体造成的伤害，保护生态环境，推动工业大麻产业的快速发展，发挥工业大麻秆的性能优势，提高人造板产品的性能。
尽管工业大麻秆是一种强度高、柔韧性好的材料，在理论上可以替代玻璃纤维用于高强度无机复合材料的制备；但无机材料与木质材料的相容性较差。因此，如何提高无机材料与大麻秆及木质原料之间的相容性，以及如何针对工业大麻秆的材料特性，得到满足产品要求的工业大麻秆增强的无机人造板，都是现有技术中亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种以工业大麻秆为增强材料加工得到的高强度无机人造板，拓展工业大麻的应用途径、保护生态环境、推动工业大麻产业的进一步发展。
本发明的目的还在于提供一种制备所述高强度无机人造板的方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
除非另有说明，本发明所采用的百分数均为重量百分数。
一种高强度无机人造板，其特征在于：将工业大麻秆粉碎成刨花或制成纤维，与无机材料按质量比0.05：1～0.5：1混合均匀，添加缓凝剂、矿化剂、胶粘剂和水，经湿法、半干法或干法工艺制成。
进一步的，将常规木材粉碎成刨花或制成纤维后，与工业大麻秆刨花或纤维混合均匀，工业大麻秆占混合物质量的20～80%，然后再与无机材料按质量比0.05：1～0.5：1混合均匀。
所述的无机材料为水泥、石膏或美菱土。
所述的缓凝剂为柠檬酸或柠檬酸盐。
所述的矿化剂为氧化钙、硫酸铝或硅酸钠。
所述的胶粘剂为脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺改性脲醛树脂、异氰酸酯或天然高分子聚合物中的一种。
所述的天然高分子聚合物优选豆胶或淀粉胶。
干法或半干法中采用的热压工艺包括平压法、模压法、挤压法、喷蒸热压、高频热压或真空热压。
制备所述高强度无机人造板的方法，包括以下步骤：
（1）原料制备：调节工业大麻秆的含水率为40%，先将工业大麻秆粉碎成长度5～10mm的碎料，再将碎料进行进一步制备成刨花，或是将碎料在120～130℃条件下蒸煮2～3h，再经热磨制成纤维，磨盘间距为0.5～0.8mm；
选择10～30目的细刨花备用；或者是长度2.0～5.0mm，高度分离的纤维备用；
（2）原料混合：将工业大麻秆刨花或纤维与无机材料按0.05：1～0.5：1的质量比混合均匀，再加入缓凝剂、矿化剂、胶粘剂和水，并均匀混合；
（3）板材成型：采用湿法成型或半干法成型或干法成型：采用湿法成型时，将步骤（2）所得混合物调制成泥浆状，再利用网带式连续式冷压机进行压制，所用压力为3.5～5MPa；将板材锯截成所需规格后，置于40～80℃的恒温可控烘箱中，烘干至含水率为8～10%，即得到所需的高强度无机人造板；采用半干法或干法成型时，设定热压温度180～220℃，热压时间0.4～3min/mm，热压压力3.5～5MPa的条件下进行板材压制，将锯截好的板材置于温度25℃，湿度60%条件下恒温恒湿48h，即得到所需的高强度无机人造板。
进一步的，步骤（1）中，将常规木材也粉碎成与工业大麻秆同样规格的刨花或纤维后，与工业大麻秆刨花或纤维混合均匀，工业大麻秆占混合物质量的20～80%，然后在步骤（2）中再将该混合物与无机材料按质量比0.05：1～0.5：1混合均匀。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：首创性地利用工业大麻秆强度高、韧性好的特点来制造无机人造板，制成的产品具有密度低、强度高、承重性能好的特性，可用于吊顶、室内装修、制备屋顶材料等。该技术的实施不仅能显著节约木材资源、保护生态环境，而且变废为宝，为工业大麻的应用提供了新的途径，有助于推动工业大麻产业的进一步发展，具有良好的社会效益和经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但实施例并不是对本发明技术方案的限定。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应该涵盖在本发明的保护范围内。
实施例1 制备工业大麻秆石膏刨花板
调节工业大麻秆的含水率为40%，后利用削片机将工业大麻秆制成长度为5～10mm的碎料，再利用双鼓轮刨片机将碎料进行进一步粉碎制备成刨花。利用筛选机对制备的刨花进行筛选，取过 10目但不过30目的细刨花。将工业大麻秆刨花与石膏进行混合，质量比为石膏质量的30%，再加入0.3%的柠檬酸和足量的水，进行均匀混合，并调成泥浆状。采用湿法成型，将调制成泥浆状的混合物，利用网带式连续式冷压机进行压制，所用压力为3.5MPa，将水挤干即可，再将板材进行锯截，后置于40℃的恒温可控烘箱中进行烘干，烘至含水率为8～10%。最后进行板材的性能测试，测试结果见表1所示。
实施例2
重复实施例1，具有如下不同点：刨花形态为长度为3～5mm，宽度为0.3～0.5mm，厚度为0.3～0.5mm的刨花，板材的烘干温度为60℃，测试结果见表1所示。
实施例3
重复实施例1，具有如下不同点：所用原料为工业大麻秆刨花和松木刨花的混合物，工业大麻秆刨花占混合物的质量比为80%，测试结果见表1所示。
实施例4 制备工业大麻秆石膏纤维板
调节工业大麻秆的含水率为40%，后利用削片机将工业大麻秆制成长度为5～10mm的碎料，再利用蒸煮锅将碎料在120℃条件下蒸煮3h，后利用盘磨机进行热磨制备纤维，磨盘间距为0.5mm。选择高度分离的纤维，纤维长度为2.0～5.0mm。将纤维原料与石膏按0.05：1质量比进行混合，再加入0.3%的柠檬酸和足量的水制备成泥浆状。采用湿法成型，将调制成泥浆状的混合物，利用网带式连续式冷压机进行压制，所用压力为5MPa，将水挤干即可，再将板材进行锯截，后置于80℃的恒温可控烘箱中进行烘干，烘至含水率为8～10%。最后进行板材的性能测试，测试结果见表1所示。
实施例5
重复实施例4，具有如下不同点：所用原料为工业大麻秆刨花和松木刨花的混合物，工业大麻秆刨花占混合物的质量比为50%，测试结果见表1所示。
实施例6 制备工业大麻秆水泥刨花板
调节工业大麻秆的含水率为40%，后利用削片机将工业大麻秆制成长度为5～10mm的碎料，再利用双鼓轮刨片机将碎料进行进一步粉碎制备成刨花。利用筛选机对制备的刨花进行筛选，取过 10目但不过30目的细刨花。将工业大麻秆与水泥进行混合，工业大麻秆所占质量比为50%，再加入1%的氧化钙（为一种矿化剂）和脲醛树脂胶粘剂（施胶量为8%），进行均匀混合。采用半干法进行成型，热压温度180℃，热压时间3min/mm，热压压力3.5MPa的条件下进行板材制备，对锯截好的板材在温度25℃，湿度60%的条件下处理48h，最后进行板材的性能测试，测试结果见表1所示。
实施例7
重复实施例6，具有如下不同点：刨花形态为长度为3～5mm，宽度为0.3～0.5mm，厚度为0.3～0.5mm的刨花，板材的烘干温度为60℃，测试结果见表1所示。
实施例8
重复实施例6，具有如下不同点：所用原料为工业大麻秆刨花和松木刨花的混合物，工业大麻秆刨花占混合物的质量比为20%，测试结果见表1所示。
实施例9 制备工业大麻秆水泥纤维板
调节工业大麻秆的含水率为40%，后利用削片机将工业大麻秆制成长度为5～10mm的碎料，再利用蒸煮锅将碎料在120℃条件下蒸煮3h，后利用盘磨机进行热磨制备纤维，磨盘间距为0.5mm。选择高度分离的纤维，纤维长度为2.0～5.0mm，并利用气流式干燥机对纤维进行干燥，干燥至含水率为10～15%。将工业大麻秆与水泥进行混合，工业大麻秆所占质量比为5%，再加入1%的氧化钙（为一种矿化剂）和脲醛树脂胶粘剂（施胶量为8%），均匀混合。采用半干法进行成型，热压温度220℃，热压时间0.4min/mm，热压压力5.0MPa的条件下进行板材制备，对锯截好的板材在温度25℃，湿度60%的条件下处理48h，后进行板材的性能测试，测试结果见表1所示。
实施例10
重复实施例9，具有如下不同点：工业大麻秆纤维所占质量比为30%，板材成型时采用的热压温度200℃，热压时间2.0min/mm，热压压力4.5MPa的条件下进行板材制备，对锯截好的板材在温度25℃，湿度60%的条件下处理48h，后进行板材的性能测试，测试结果见表1所示。
Claims (2)
1.一种高强度无机人造板的制备方法，其特征在于：将工业大麻秆粉碎成刨花或制成纤维，并与无机材料按质量比0.05：1～0.5：1混合均匀，再经湿法或半干法工艺制成；具体制备方法包括以下步骤：
（1）原料制备：调节工业大麻秆的含水率为40%，先将工业大麻秆粉碎成长度5～10mm的碎料，再将碎料进行进一步制备成刨花，或是将碎料在120～130℃条件下蒸煮2～3h，再经热磨制成纤维，磨盘间距为0.5～0.8mm；
选择10～30目的细刨花备用；或者是长度2.0～5.0mm，高度分离的纤维备用；
（2）原料混合：将工业大麻秆刨花或纤维与无机材料按0.05：1～0.5：1的质量比混合均匀，当所述的无机材料为水泥时，添加矿化剂、胶粘剂和水，并均匀混合；当所述的无机材料为石膏时，添加缓凝剂和水，并均匀混合；
（3）板材成型：采用湿法成型或半干法成型：采用湿法成型时，将步骤（2）所得混合物调制成泥浆状，再利用网带式连续式冷压机进行压制，所用压力为3.5～5MPa；将板材锯截成所需规格后，置于40～80℃的恒温可控烘箱中，烘干至含水率为8～10%，即得到所需的高强度无机人造板；采用半干法成型时，设定热压温度180～220℃，热压时间0.4～3min/mm，热压压力3.5～5MPa的条件下进行板材压制，将锯截好的板材置于温度25℃，湿度60%条件下恒温恒湿48h，即得到所需的高强度无机人造板。
2.根据权利要求1所述的高强度无机人造板的制备方法，其特征在于：在步骤（1）中，将常规木材也粉碎成与工业大麻秆同样规格的刨花或制成纤维后，分别与工业大麻秆刨花或纤维混合均匀，工业大麻秆刨花或纤维占混合物质量的20～80%，以该混合物替代权利要求1中所述的工业大麻秆刨花或纤维，然后在步骤（2）中再将该混合物与无机材料按质量比0.05：1～0.5：1混合均匀。
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