CN104960066A

CN104960066A - 一种禾木结构板及其生产工艺

Info

Publication number: CN104960066A
Application number: CN201510323980.3A
Authority: CN
Inventors: 李昌华; 龙明金
Original assignee: HUBEI YIGA FORESTRY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: Anhui Fuxian New Materials Co.,Ltd.
Priority date: 2015-06-15
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2035-06-15
Also published as: CN104960066B

Abstract

本发明公开一种以秸秆和枝桠柴为原料的禾木结构板及其生产工艺，充分利用了农业生产过程中产生的废弃物，麦秆、稻草、玉米秆、高粱秆等农作物秸秆，以及生产建设、更新改造过程中废弃的枝桠柴木质废料为原料，利用全新的生产工艺制成的新型人造板材，以替代传统实木产品将秸秆变废为宝，极大地提高了农作物秸秆的价值，同时，又有效地降低了板材的生产成本，具有极大的经济效益和社会价值。一次热压成型，有效解决了现有定向刨花板因木片与木片之间有叠加缝隙，而造成的板材表面有凹凸不平，不能直接用于生产表面装饰板的弊端问题。纤维表板层和刨花芯板层的密度分别可以达到0.8g/cm³和0.78g/cm³，板材的静曲强度可有效达到35.4MPa，36小时吸水厚度膨胀率小于2%。

Description

一种禾木结构板及其生产工艺

技术领域

本发明涉及人造板材生产技术领域，特别涉及一种秸杆、枝桠柴为原料的禾木结构板及其生产工艺。

背景技术

在当今气候变化受到全球关注，保护森林成为人类共识，而世界可砍伐的木材资源日益减少、社会经济发展对木材及其制品需求不断增加的情况下，利用农作物秸秆生产各种装饰板材，已成为一种趋势。农作物秸秆包括：粮食作物秸秆 (麦秸、稻草、玉米秆、高粱秆等)、经济作物秸秆 (棉秆、麻秆、芦苇秆、葵花秆、豆秆等)。我国每年产生数量可观的农作物秸秆，采用农作物秸秆原料来制造装饰板材，既可以节省森林资源，又可为大量的农作物秸秆找到出路，避免因焚烧秸秆而污染环境，同时增加农民收入，推动“三农”问题的解决。

但传统工艺生产的秸杆刨花板生产效率低，板材密度小、吸水膨胀率高，密度只能达到0.70~0.76g/cm³，吸水膨胀率达4.5~6.0%，并且静曲强度低，只能达到12~20MPa，同时，生产质量不稳定，产品质量波动较大，经常出现表面有凹凸不平的情况，严重影响板材的应用。传统解决表面凹凸不平的方法是先对定向刨花板的表面进行定厚砂光处理后，再进行二次复贴密度板或者实木皮，其存在的不足之处是：工艺复杂、生产效率低、成本高，并且板材易开裂、易吸水膨胀、静曲强度低，质量难以保障。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种以秸杆和枝桠柴为原料的禾木结构板及其生产工艺，其生产工艺简单、成本低、效率高，采用该工艺生产出的板材质量稳定，结构致密、吸水膨胀率低且静曲强度高，同时也解决了定向刨花板不能直接表面装饰的弊端。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种以秸杆和枝桠柴为原料的禾木结构板的生产工艺，包括如下步骤：

1、秸杆原料经过切段机截断为8~20cm长度后，进入再碎工序；

2、秸杆原料段经再碎机粉碎成1~2cm的条状段后进入干燥工序；

3、再碎过的秸杆原料经过干燥机干燥，水分控制在3%；

4、干燥好的秸杆原料经精磨机，在常温下进行冷磨得到30~40目的纤维；

5、分选纤维，把合格的纤维送入料仓，不合格的纤维返回到精磨工序二次精磨，直到纤维达到30~40目送入料仓；

6、合格的纤维经料仓送入拌胶机拌胶，按65~90kg/m³的施胶量施加胶黏剂，得拌胶纤维；

7、枝桠柴经过长条刨片机刨片后，进入干燥机，干燥后使其含水率在3~5%，然后按1m³木片50~60kg胶黏剂的比例施胶，施胶后含水率控制在8~12%之间，得施胶木片；

8、通过铺装机依次预铺下表板层、芯板层、上表板层，上、下表板层由步骤6得到的拌胶纤维经过铺装机定厚度定重量铺装，芯板层由步骤7得到的施胶木片经铺装机铺装；

9、将步骤8铺装好的板坯经预压机预压，预压加压油缸压力在7~12Mpa之间，压缩比在6:1；

10、预压后的板坯进入高温高压压机，经热压固化处理，得固化素板，其中，压机压板温度在180℃~200℃，第一峰压力P1限值为135kgf/cm22，低压保压压力为 P2/P3为25~45 kgf/cm2，高压保压压力为P4/P5为90~115 kgf/cm2，第一次卸荷保持压力P6为60kgf/cm2、第二次卸荷保持压力P7为40 kgf/cm2、第三次卸荷保持压力P8为25 kgf/cm2、第四次卸荷保持压力P9为15kgf/cm2，主压时间T1为120秒，定厚时间T2为65秒，第一次卸荷时间T3为25秒、第一次卸荷时间T4为15秒、第一次卸荷时间T5为10秒、第一次卸荷时间T6为3秒；

11、将步骤10制得的固化素板自然冷却48小时后，进行表面锯切砂光定厚处理，即得本申请的禾木结构板。

上述秸杆原料包括麦秸、稻草、玉米秆、高粱秆、芦苇秆、棉秆、麻秆、葵花秆、豆秆中的任意一种或多种。

所述上、下表层的厚度为1~50mm，芯板层的厚度为3~300mm。

由秸秆为原料制成的上下表层和枝桠柴为原料制成的定向刨花芯板层构成的胚板，经过预压上下组合在一起，并通过一次热压成型。

一种禾木结构板，其特征在于：它采用上述生产工艺方法制得。

采用本发明的禾木结构板及其生产工艺，具有以下有益效果：

1）充分利用了农业生产过程中产生的废弃物，麦秆、稻草、玉米秆、高粱秆等农作物秸杆，以及生产建设、更新改造过程中废弃的枝桠柴木质废料为原料，利用全新的生产工艺制成的新型人造板材，以替代传统实木产品，可广泛地应用于建筑工程中做不承重的内、外墙板、天花板、地板、屋面望板、隔音板、防火板、通风道以及活动房、建筑模板和车、船隔舱板、包装材料及固定式家具用材等。既保护了天然林资源、满足经济发展对木材产品的需求，同时解决了农业生产废弃物秸秆的去处，从而改善生态环境的作用。我国年产秸秆7亿多吨，通过采用本工艺生产秸杆刨花板，将秸杆和枝桠柴变废为宝，极大地提高了农作物秸杆的价值，同时，又有效地降低了板材的生产成本，具有极大的经济效益和社会价值。

2）生产效率高、纤维质量有保障、板材生产质量稳定，通过将秸杆原料切成8~20cm的段，再粉碎成1~2cm的条状段，不仅有效地提高了切段和控水干燥效率，而且有效地提高精磨纤维的效率和质量，水分3%的30~40目纤维韧性强，抗拉强度较水分充足或完全干燥状态下可提高10~20倍。

3）本发明在生产时将秸秆纤维直接与定向刨花板上下组合在一起，一次热压成型，工艺简单，有效解决了现有定向刨花板因木片与木片之间有叠加缝隙而造成的板材表面有凹凸不平，不能直接用于生产表面装饰板的弊端问题，同时本发明还节约了定向刨花板的表面定厚砂光的工序损失的原料资源，有效降低生产成本、提高生产效率。

4）本申请采用30~40目的秸杆纤维，通过施胶比例和含水量的控制，同时采用预压和热压相结合的施压方式，并通过对热压温度、压力、保卸压时间控制，将施胶纤维和施胶木片激活扩散，发生蠕变，使纤维表板层和刨花芯板层的水分不断蒸发，达到纤维表板层和刨花芯板层均紧致密实，同时，实现纤维表板层和刨花芯板层间的紧密可靠一体连接。纤维表板层和刨花芯板层的密度分别可以达到0.8g/cm³和0.78 g/cm³，板材的静曲强度可有效达到35.4MPa，本申请经反复验证采用30~40目的秸杆纤维，能够有效利用秸秆纤维中的植物蜡壳层的防水性能，胶合强度和纤维防水性能都能达到最佳状态，36小时吸水厚度膨胀率小于2%。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1是本发明的工艺流程图；

图2是本发明禾木结构板的结构示意图；

图3是本发明的热压曲线图。

具体实施方式

实施例一

如图1-3所示：一种禾木结构板，依次包括下层纤维表板层3、中间的多层木质定向刨花芯板层2和上层纤维表板层1，所述下层纤维表板层3、中间的多层木质定向刨花芯板层2和上层纤维表板层1一体压制成型。其生产工艺，包括如下步骤：

1、麦秸、稻草、玉米秆、高粱秆、芦苇秆、棉秆、麻秆、葵花秆、豆秆中的任意一种或多种秸杆原料经过切段机截断为8cm长度后，进入再碎工序，当采用多种农作物秸杆时，其混合比例可以是任意比例。

2、8cm的秸杆原料段经再碎机粉碎成1cm的条状段后进入干燥工序，通过充分切段粉碎，有效提高控水干燥效率，并有效提高精磨纤维的效率和质量。

3、粉碎成1cm的秸杆原料经过干燥机干燥，将水分控制在3%；通过对粉碎后的秸杆原料水分的控制，有效提高秸杆纤维的韧性和抗拉强度，一方面避免秸杆纤维断裂，提高秸杆纤维的有效利用率，另一方面提高秸杆纤维质量，从而有效提高最终板材的整体质量。

4、经步骤3干燥控水后的秸杆原料经精磨机，在常温下进行冷磨得到30~40目的纤维；该目数下的秸杆纤维，可有效提高压制时的快速激活扩散和蠕变效率，从而有效提高热压效率和板材压制质量，以及板材的密度也实现有效提高。

5、分选纤维，把合格的纤维送入料仓，不符合要求的纤维返回到精磨工序二次精磨，直到纤维达到30~40目送入料仓；严格控制纤维目数，有效提高产品质量的稳定性，并通过秸杆原料进行充分精磨，有效提高原料利用率。

6、合格的纤维经料仓送入拌胶机拌胶，按65kg/m3的施胶量施加胶黏剂，得拌胶纤维；纤维的施胶量严格控制在65 kg/m3，有效保障纤维层的压制密度、蠕变效果和板材的整体性能质量，避免造成纤维层的内结合强度降低，密度减小，压制时间延长等问题。

7、枝桠柴经过长条刨片机按常规方法刨片后，进入干燥机，干燥后使其含水率在3%，然后按1m3木片50kg胶黏剂的比例施胶，施胶后含水率控制在8%之间，得施胶木片；通过控制施胶量的含水率，从而与后续的压制工序相结合，有效保障芯板层与纤维表层的结合强度，提高板材质量。

8、依次预铺下表板层、芯板层、上表板层，上、下表板层由步骤6得到的拌胶纤维经过铺装机定厚度定重量铺装，芯板层由步骤7得到的施胶木片经铺装机铺装，上、下表板层厚度均为2mm，芯板层厚度为5mm；

9、将步骤8铺装好的板坯经预压机预压，预压加压油缸压力在12Mpa之间，压缩比在6：1；通过预压将板坯厚度压缩到六分之一体积，使纤维和木片形成预收紧效果，排出气泡等多余空气，并使纤维分布均匀，为后续在热压过程中，原料的扩散蠕变做准备，以提高热压效率。

10、预压后的板坯进入高温高压压机，经热压固化处理，得固化素板，其中，压机压板温度为180℃，第一峰压力P1限值为135kgf/cm2，低压保压压力为 P2/P3为25~45 kgf/cm2，高压保压压力为P4/P5为90~115 kgf/cm2，第一次卸荷保持压力P6为60kgf/cm2、第二次卸荷保持压力P7为40 kgf/cm2、第三次卸荷保持压力P8为25 kgf/cm2、第四次卸荷保持压力P9为15kgf/cm2，主压时间T1为120秒，定厚时间T2为65秒，第一次卸荷时间T3为25秒、第一次卸荷时间T4为15秒、第一次卸荷时间T5为10秒、第一次卸荷时间T6为3秒；热压阶段中的第1阶段，板坯的上、下纤维表层板温度首先升高并进行水分蒸发，第2阶段，芯板层进入水分蒸发阶段，第3阶段，即在达到第一峰压力P1和低压保压阶段后，在T1时间段内，板坯的水分快速大量蒸发，约蒸发掉50~70%的水分，施胶逐渐固化，纤维和木片快速进入扩散蠕变阶段，同时，板材基本成型，在后续的第4、5、6、7、8阶段，分别采用T2 、T3、 T4、 T5、 T6不同的时间升序进行多次卸荷保压过程中，板坯内部持续发生扩散蠕变和水分蒸发，直至第9阶段完全卸压后扩散蠕变完成，板坯固化定型。

经过热压固化的素板经过48小时自然冷却期，冷却过程中，剩余水分完全蒸发，胶质完全固化，然后通过锯边，并通过卫生小车进入灰砂光线进行表面砂光定厚处理，即得本申请的禾木结构板。

采用本实施例的生产工艺生产相同型号的禾木结构板并抽取样品进行检验，其检验结果如下：

	纤维层密度（g/cm³）	芯板层密度（g/cm³）	静曲强度（MPa）	36小时吸水厚度膨胀率（%）
					样品1	0.79	0.77	35.3	1.5
样品2	0.8	0.77	35.2	1.3
					样品3	0.8	0.78	35.4	1.2

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于：其生产工艺中的步骤1中，秸杆原料经截断为12cm长；

步骤2中再碎长度为1.5cm；

步骤6中的纤维施胶比例为80kg/m3；

步骤7中，干燥后的含水量为4%，木片施胶比例为55kg胶黏剂/1m3木片，并且施胶后的含水率控制在10%；

步骤8中上、下表板层厚度均为30mm，芯板层厚度为200mm；

步骤9采用10Mpa的压力进行预压；

步骤10中压机压板的温度控制在190℃。

	纤维层密度（g/cm³）	芯板层密度（g/cm³）	静曲强度（MPa）	36小时吸水厚度膨胀率（%）
					样品1	0.79	0.77	35.3	1.6
样品2	0.79	0.76	35.2	1.8
					样品3	0.79	0.77	35.2	1.75

实施例三

本实施例与实施例一或二的不同之处在于：其生产工艺中的步骤1中，秸杆原料经截断为20cm长；

步骤2中再碎长度为2cm；

步骤6中的纤维施胶比例为90kg/m3；

步骤7中，干燥后的含水量为5%，木片施胶比例为60kg胶黏剂/1m3木片，并且施胶后的含水率控制在12%；

步骤8中上、下表板层厚度均为50mm，芯板层厚度为300mm；

步骤9采用12Mpa的压力进行预压；

步骤10中压机压板的温度控制在200℃。

	纤维层密度（g/cm³）	芯板层密度（g/cm³）	静曲强度（MPa）	36小时吸水厚度膨胀率（%）
					样品1	0.79	0.78	35	2
样品2	0.79	0.78	35.4	1.8
					样品3	0.8	0.78	35.2	1.75

本发明的禾木结构板，生产工艺简单、成本低、效率高，质量稳定，结构致密、吸水膨胀率低且静曲强度高。

本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims

1.一种禾木结构板生产工艺，其特征在于：它包括如下步骤：

步骤1、秸杆原料经过切段机截断为8~20cm长度后，进入再碎工序；

步骤2、秸杆原料段经再碎机粉碎成1~2cm的条状段后进入干燥工序；

步骤3、再碎过的秸杆原料经过干燥机干燥，水分控制在3%；

步骤4、干燥好的秸杆原料经精磨机，在常温下进行冷磨得到30~40目的纤维；

步骤5、分选纤维，把合格的纤维送入料仓，不合格的纤维返回到精磨工序二次精磨，直到纤维达到30~40目送入料仓；

步骤6、合格的纤维经料仓送入拌胶机拌胶，按65~90kg/m3的施胶量施加胶黏剂，得拌胶纤维；

步骤7、枝桠柴经过长条刨片机刨片后，进入干燥机，干燥后使其含水率在3~5%，然后按1m3木片50~60kg胶黏剂的比例施胶，施胶后含水率控制在8~12%之间，得施胶木片；

步骤8、依次预铺下表板层、芯板层、上表板层，上、下表板层由步骤6得到的拌胶纤维经过铺装机定厚度定重量铺装，芯板层由步骤7得到的施胶木片经铺装机铺装；

步骤9、将步骤8铺装好的板坯经预压机预压，预压加压油缸压力在7~12Mpa之间，压缩比为6：1；

步骤10、预压后的板坯进入高温高压压机，经热压固化处理，得固化素板，其中，压机压板温度在180℃~200℃，第一峰压力P1限值为135kgf/cm2，低压保压压力为 P2/P3为25~45 kgf/cm2，高压保压压力为P4/P5为90~115 kgf/cm2，第一次卸荷保持压力P6为60kgf/cm2、第二次卸荷保持压力P7为40 kgf/cm2、第三次卸荷保持压力P8为25 kgf/cm2、第四次卸荷保持压力P9为15kgf/cm2，主压时间T1为120秒，定厚时间T2为65秒，第一次卸荷时间T3为25秒、第一次卸荷时间T4为15秒、第一次卸荷时间T5为10秒、第一次卸荷时间T6为3秒；

步骤11、将步骤10制得的固化素板自然冷却48小时后，进行表面锯切砂光定厚处理，即得本申请的禾木结构板。

2.如权利要求1所述的禾木结构板生产工艺,其特征在于：上述秸杆原料包括

麦秸、稻草、玉米秆、高粱秆、棉秆、麻秆、芦苇秆、葵花秆、豆秆中的任意一种或多种。

3.如权利要求1所述的禾木结构板生产工艺,其特征在于：所述上、下表层的厚度为1~50mm，芯板层的厚度为3~300mm。

4.如权利要求1所述的禾木结构板生产工艺,其特征在于：由秸秆为原料制成的上下表层和枝桠柴为原料制成的定向刨花芯板层构成的胚板，经过预压上下组合在一起，并通过一次热压成型。

5.一种禾木结构板，其特征在于：它采用上述任意一项权利要求所述的生产工艺方法制得。