CN109880547B - 一种基于玉米果穗的胶黏剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于玉米果穗的胶黏剂及其制备方法，包括以下重量组份的原料：改性膨化玉米粉70‑80份、软化改性玉米芯粉10‑20份、软化改性玉米种皮粉5‑10份、高岭土粉5‑10份。本发明以价廉易得的玉米果穗为原料并通过一系列制备过程得到一种胶黏剂，不仅制备工艺简单、绿色环保、易于推广，而且制得的胶黏剂体积大、比重轻，填加量小于小麦面粉，直接降低了原料成本。并且本发明既解决了胶黏剂为达到增加固含量、增加粘度值添加小麦面粉与人争食的窘境，又解决了人造板企业使用小麦面粉成本高的难点；并且改性膨化玉米粉天然的烤香味中和了胶黏剂甲醛气味的环境痛点，因此，本发明公开的技术方案极具市场应用与推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及木质人造板制造技术领域，更具体的说是涉及用于木质人造板的一种基于玉米果穗的胶黏剂及其制备方法。
背景技术
众所周知，我国地少人多，小麦面粉作为宝贵的粮食资源，一种紧平衡的国家战略物资，正引起越来越多人们的关注，节约粮食不在是口号。
据国家林产工业协会统计，2017年中国人造板生产继续保持增长，其中胶合板产量达1.8亿立方米，消耗小麦面粉600万吨。而我国地少人多，小麦面粉作为宝贵的粮食资源和主要口粮，一直处于紧平衡状态，且每年大量进口小麦。因此，如何找到性价比优良的替代品是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于玉米果穗的胶黏剂。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于玉米果穗的胶黏剂，包括以下重量组份的原料：改性膨化玉米粉70-80份、软化改性玉米芯粉10-20份、软化改性玉米种皮粉5-10份、高岭土粉5-10份。
优选的，所述胶黏剂包括以下重量组份的原料：改性膨化玉米粉72-78份、软化改性玉米芯粉12-18份、软化改性玉米种皮粉6-8份、高岭土粉5-8份。
进一步地，本发明公开的一种基于玉米果穗的胶黏剂，包括以下重量组份的原料：改性膨化玉米粉75份、软化改性玉米芯粉12份、软化改性玉米种皮粉7份、高岭土粉6份。
通过采用上述技术方案，本发明所达到的有益效果：
本发明公开的一种基于玉米果穗的胶黏剂中，首先玉米胚乳经改性后，其粘度值、溶解度、分散性均优于饲料用膨化玉米粉，好于传统的食用级小麦面粉；其次玉米芯、玉米种皮经软化改性后，提高了膨胀力、分散性、溶解度以及纤维韧性，去除了玉米芯和玉米种皮的部分油脂，改善了与胶黏剂结合后的亲和性；并且本发明公开的胶黏剂的密度小比重轻，填加量小于小麦面粉，直接降低了原料成本。
本发明的另一个目的在于，提供了一种基于玉米果穗的胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)玉米果穗的处理：将玉米果穗进行脱粒、去石、去渣、提胚芽、去种皮，得到玉米胚乳、玉米胚芽、玉米芯以及玉米种皮；
(2)改性膨化玉米粉的制备：向胚乳中加入小苏打水，控温控压下，对胚乳进行膨化，膨化结束后，依次降温、粉碎、过筛，得到改性膨化玉米粉A；
(3)软化改性玉米芯粉的制备：控温控压下，对玉米芯进行汽蒸，汽蒸结束后，依次降温、烘干、粉碎、过筛，得到软化改性玉米芯粉B；
(4)软化改性玉米种皮粉的制备：向玉米种皮中加入软化剂，控温控压下，对玉米种皮进行汽蒸，汽蒸结束后，依次降温、烘干、粉碎、过筛，得到软化改性玉米种皮粉C；
(5)高岭土矿的选择及制备：选择软质高岭土，并将高岭土粉碎后过筛，得到高岭土粉D；
(6)混合、搅拌：将步骤(2)所得A、步骤(3)所得B、步骤(4)所得C以及步骤(5)所得D，投入搅拌机，进行搅拌，得到一种基于玉米果穗的胶黏剂。
采用上述技术方案的有益技术效果是：
通过上述制备工艺，以价廉易得的玉米果穗为原料，制备得到一种胶黏剂，该制备工艺简单实用、绿色环保、易于推广。
优选的，步骤(1)所述的玉米果穗的含水量不超过14％。
采用上述技术方案的有益技术效果是：通过对玉米果穗中水份含量的限定，不仅有助于玉米籽粒和玉米芯的分离，还保留了玉米果穗中各组分的基本水分，有利于后期玉米胚乳、玉米芯以及玉米种皮的进一步加工。
优选的，所述步骤(2)改性膨化玉米粉的制备中，加入8-10％的小苏打水，其中小苏打占小苏打水的比例是20：120，且膨化参数：膨化时间为16-19min，膨化温度为90℃-130℃，膨化压力为0.7-0.9Mpa，膨化玉米粉的含水量为5％，并最终粉碎过65-110目筛。
采用上述技术方案的有益技术效果是：首先，通过加入适量的小苏打水，结合适宜的膨化温度和膨化压力，避免了膨化过程中玉米淀粉的碳化以及物料光滑发脆情况的产生，保证了膨化玉米粉的粘性和粘度值；
然后，通过对膨化物糊化度进行限定，确保了其粘性和粘度值；通过对膨化物容重进行限定，降低了胶黏剂的加入量，间接降低了原料成本。另外，通过对粒径的限定，不仅使各组分的接触面积增大，确保组分的充分混合，还提高了填充物和胶黏剂的充分接触。
优选的，所述步骤(3)软化改性玉米芯粉的制备中，汽蒸参数：汽蒸温度为80℃-110℃，汽蒸压力为0.6-0.9Mpa，汽蒸时间为50-70min，玉米芯烘干至含水量为6-8％，并最终粉碎过65-110目筛。
采用上述技术方案的有益技术效果是：通过对汽蒸温度、压力以及时间的限定，降低了软化改性后玉米芯的硬度，结合控制玉米芯的粒径，提高了玉米芯粉的吸水膨胀性、可溶性、结合性以及纤维韧性，减轻或降低了粉碎机的工耗和电耗
优选的，所述步骤(4)软化改性玉米种皮粉的制备中，加入软化剂的质量为玉米种皮质量的1-4％，且汽蒸参数：汽蒸温度为110℃-140℃，汽蒸压力为0.7-1Mpa，汽蒸时间为100-110min，玉米种皮烘干至含水量为6-8％，并最终粉碎过180-270目筛。
采用上述技术方案的有益技术效果是：通过限定软化剂的加入量，结合适宜的汽蒸温度、压力、时间，使软化后的玉米种皮硬度明显下降，韧性增加，且去除了部分色素和油脂，再通过对玉米种皮粉粒径的进一步限定，极大地改善了玉米种皮粉仅作为填充物料与胶黏剂的结合性。
优选的，所述步骤(5)高岭土粉的制备中，选择由干法生产制备的软质高岭土，且高岭土的含水量为7-9％、高岭土的白度为80-90％，并粉碎过250-425目筛。
采用上述技术方案的有益技术效果是：首先，通过对高岭土含水量、粒径的限定增加了胶合时的接触面积，增大了胶合强度；
另外，选用干法生产得到的高岭土，确保了高岭土的白度，降低了砂石含量，保证了胶黏填充物的填充效果。
优选的，所述步骤(6)所述的混合、搅拌步骤中：按照A、B、C、D的顺序投料，且搅拌时间为10-20min，填充量为55-65％，临界速度为0.7-0.9。
采用上述技术方案的有益技术效果是：通过对物料加入顺序以及搅拌时间的限定，确保了所有物料的充分混合，保证了终产品的质量。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供的一种基于玉米果穗的胶黏剂的制备方法，具有如下优异效果：
(1)本发明选用价廉易得的玉米果穗作为原料，降低了生产成本，在高效地利用玉米果穗的同时，避免了采用化学原料与胶黏剂的偶合问题。
(2)本发明利用高岭土粉不溶于胶液的特性以及良好的悬浮性、可塑性、流平性、粘滞浓度、分散性，在单板涂胶时，添补了单板的凹凸面，增加了胶合时的接触面积，增大了胶合强度，提高了胶黏填充物的黏接力。
(3)本发明公开的制备工艺简单、绿色环保、易于推广，而且制得的胶黏剂密度小比重轻，填加量小于小麦面粉，直接降低了原料成本。
(4)本发明既解决了胶黏剂为达到增加固含量、增加初黏性添加小麦面粉与人争食的窘境，又解决了人造板企业使用小麦面粉成本高的难点；同时克服了胶黏剂甲醛气味的环境痛点，因此，本发明公开的技术方案极具市场应用与推广价值。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种制备工艺简单实用、绿色环保且易于推广的基于玉米果穗的胶黏剂及其制备方法，适于推广与应用。
为更好地理解本发明，下面通过以下实施例对本发明作进一步具体的阐述，但不可理解为对本发明的限定，对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。
一种基于玉米果穗的胶黏剂，包括以下重量组份的原料：改性膨化玉米粉70-80份、软化改性玉米芯粉10-20份、软化改性玉米种皮粉5-10份、高岭土粉5-10份。
下面将列举实施例对该基于玉米果穗的胶黏剂进行进一步的说明。
实施例1
一种基于玉米果穗的胶黏剂，包括以下重量组份的原料：改性膨化玉米粉72份、软化改性玉米芯粉14份、软化改性玉米种皮粉6份、高岭土粉8份。
实施例2
一种基于玉米果穗的胶黏剂，包括以下重量组份的原料：改性膨化玉米粉70份、软化改性玉米芯粉14份、软化改性玉米种皮粉8份、高岭土粉8份。
实施例3
一种基于玉米果穗的胶黏剂，包括以下重量组份的原料：改性膨化玉米粉80份、软化改性玉米芯粉10份、软化改性玉米种皮粉6份、高岭土粉4份。
实施例4
一种基于玉米果穗的胶黏剂，包括以下重量组份的原料：改性膨化玉米粉75份、软化改性玉米芯粉12份、软化改性玉米种皮粉7份、高岭土粉6份。
运用上述实施例1～4公开的胶黏剂进行游离甲醛含量、固体含量、粘度和胶合强度测试，最终得到实施例4公开制备的胶黏剂性能最优。
具体测试结果如下：
终产品实施例1.
当原料组成为：改性膨化玉米粉72份，软化改性玉米芯粉14份，软化改性玉米种皮粉6份，高岭土粉8份。其性能测试结果数据：
终产品实施例2.
当原料组成为：改性膨化玉米粉70份，软化改性玉米芯粉14份，软化改性玉米种皮粉8份，高岭土粉8份。其性能测试结果数据：
终产品实施例3.
当原料组成为：改性膨化玉米粉80份，软化改性玉米芯粉10份，软化改性玉米种皮粉6份，高岭土粉4份。其性能测试结果数据：
终产品实施例4.
优选的原料最终组成为：改性膨化玉米粉75份，软化改性玉米芯粉12份，软化改性玉米种皮粉7份，高岭土粉6份。其性能测试结果数据：
此外，本发明还公开了一种基于玉米果穗的胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)玉米果穗的处理：将玉米果穗进行脱粒、去石、去渣、提胚芽、去种皮，分别得到玉米胚乳、玉米胚芽、玉米芯以及玉米种皮；
(2)改性膨化玉米粉的制备：向步骤(1)制得的玉米胚乳中加入小苏打水，对玉米胚乳进行膨化，随后粉碎、过筛得到改性膨化玉米粉A；
(3)软化改性玉米芯粉的制备：对步骤(1)制得的玉米芯进行汽蒸，随后粉碎、过筛得到软化改性玉米芯粉B；
(4)软化改性玉米种皮粉的制备：向步骤(1)制得的玉米种皮中加入软化剂，对玉米种皮进行汽蒸，随后粉碎、过筛得到软化改性玉米种皮粉C；
(5)高岭土矿的选择及制备：选择软质高岭土，并将高岭土粉碎后过筛得到高岭土粉D；
(6)混合、搅拌：将步骤(2)所得A、步骤(3)所得B、步骤(4)所得C以及步骤(5)所得D，混合搅拌，便可得到本发明公开的一种基于玉米果穗的胶黏剂。
为了进一步优化上述技术方案，步骤(1)中玉米果穗的含水量不超过14％。
为了进一步优化上述技术方案，步骤(2)改性膨化玉米粉的制备中，加入8-10％的小苏打水，其中小苏打占小苏打水的比例是20：120，且膨化参数：膨化时间为16-19min，膨化温度为90℃-130℃，膨化压力为0.7-0.9Mpa，膨化玉米粉的含水量为5％，并最终粉碎过65-110目筛。
为了进一步优化上述技术方案，步骤(3)软化改性玉米芯粉的制备中，汽蒸参数：汽蒸温度为80℃-110℃，汽蒸压力为0.6-0.9Mpa，汽蒸时间为50-70min，玉米芯烘干至含水量为6-8％，并最终粉碎过65-110目筛。
为了进一步优化上述技术方案，步骤(4)软化改性玉米种皮粉的制备中，加入软化剂的质量为玉米种皮质量的1-4％，且汽蒸参数：汽蒸温度为110℃-140℃，汽蒸压力为0.7-1Mpa，汽蒸时间为100-110min，玉米种皮烘干至含水量为6-8％，并最终粉碎过180-270目筛。
为了进一步优化上述技术方案，步骤(5)高岭土粉的制备中，选择由干法生产制备的软质高岭土，且高岭土的含水量为7-9％、高岭土的白度为80-90％，并粉碎过250-425目筛。
为了进一步优化上述技术方案，步骤(6)混合、搅拌步骤中，按照A、B、C、D的顺序投料，且搅拌时间为10-20min。
下面将结合具体实施例对上述所述一种基于玉米果穗的胶黏剂的制备方法进行进一步的说明，并对各实施例所得的产品进行性能测定以突显本发明公开的技术方案的优异效果。
实施例6-9
考察加入不同比例小苏打水及控制膨化温度、膨化时间对制得的改性膨化玉米粉胶黏剂性能的影响
实施例10-13
考察改性膨化玉米粉的粒度对最终产品性能的影响
实施例14-17
考察汽蒸温度对改性玉米芯韧性的影响
实施例18-21
考察汽蒸压力对改性玉米芯韧性的影响
实施例22-24
考察汽蒸时间对改性玉米芯韧性的影响
实施例25-28
考察改性玉米芯粉的粒度对最终产品性能的影响
实施例29-32
实施例1-考察软化剂加入量对改性玉米种皮纤维韧性的影响
实施例33-36
考察汽蒸温度对改性玉米种皮纤维韧性的影响
实施例37-40
考察汽蒸压力对改性玉米种皮纤维韧性的影响
实施例41-43
考察汽蒸时间对改性玉米种皮纤维韧性的影响
实施例44-47
考察改性玉米种皮粉的粒度对最终产品性能的影响
实施例48-51
考察高岭土品种做为填充物对胶黏剂胶合强度的影响
实施例52-55
考察高岭土粉的粒度对最终产品性能的影响
实施例56-59
考察改性膨化玉米粉、软化改性玉米芯粉、软化改性玉米种皮粉以及高岭土粉加料顺序、混合时间、填充量、临界速度对最终产品性能的影响。
具体操作参见如下：
一种基于玉米果穗的胶黏剂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将含水23％的玉米果穗投至烘干机中，并于45℃恒温烘干，使玉米籽粒含水不超过14％，并同时确保烘干温度不超过50℃，以造成玉米淀粉提前糊化变性、粘度升高，且部分可溶性有机物转化为糖醛；
(2)将烘干后的玉米果穗输送至脱粒机，玉米籽粒和玉米芯分离，用刮板式输送机分别将玉米籽粒送入钢板筒仓，将玉米芯送棚仓；
(3)将玉米芯装入卧式可旋转蒸煮罐中，工作压力为0.8Mpa，工作温度为100℃，汽蒸60min，降温，卸料，烘干至含水量为7％，粉碎后，过80目筛，得到软化改性玉米芯粉，随后通过管道输送至钢板筒仓，筒仓再由管道对接卧式双轴搅拌机；
(4)将玉米籽粒送入干法提胚机，在打板转子与齿板的打直切削和离心撞击以及玉米籽粒之间的碰撞、摩擦等联合作用下，破环玉米籽粒结构的同时，也降低了玉米种皮、玉米胚芽、玉米胚乳的结合强度，并用比重分离法、风选法，进行脱皮、提胚后，将玉米种皮送入钢板筒仓，筒仓再由管道对接卧式可旋转蒸煮罐；将玉米胚乳送入304不锈钢筒仓，筒仓再由管道对接单螺杆湿法膨化机；将玉米胚芽送入304不锈钢筒仓，筒仓对接自动包装线，直接按成品包装销售；
(5)将玉米种皮装入卧式的可旋转蒸煮罐，喷雾加入3％的软化剂，工作压力为0.9Mpa，工作温度为130℃，汽蒸105min后，降温，卸料，烘干至含水7％，粉碎后，过250目筛，得软化改性玉米种皮粉，随后通过管道输送至钢板筒仓，筒仓再由管道对接卧式双轴搅拌机；
(6)将破碎的玉米胚乳送入单螺杆湿法膨化机，将9％的小苏打水加入膨化机，工作压力为0.8Mpa，膨化温度为100℃，膨化时间17min，之后粉碎过100目筛，得改性膨化玉米粉，随后通过管道输送至304不锈钢筒仓，筒仓再由管道对接卧式双轴搅拌机；
(7)将粒径为325目，含水量为8％，白度为85％的高岭土输送至内置搅拌的304不锈钢锥形料仓，料仓对接卧式双轴搅拌机，与其它三种物料按组份混合15min，搅拌均匀得成品，搅拌机对接全自动包装线。
由此制备得到的胶黏剂不仅能消除甲醛的气味，并且粘度值优于小麦面粉，填充用量低于小麦面粉。同时，整个生产工艺过程中，产生的噪音不超过80分贝，谷物粉尘浓度不超过9毫克/立方米，对人体无害，对环境友好。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种基于玉米果穗的胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)玉米果穗的处理：将玉米果穗进行脱粒、去石、去渣、提胚芽、去种皮，分别得到玉米胚乳、玉米胚芽、玉米芯以及玉米种皮；
(2)改性膨化玉米粉的制备：向步骤(1)制得的玉米胚乳中加入8-10％的小苏打水，对玉米胚乳进行膨化，随后粉碎、过65-110目筛得到改性膨化玉米粉A；其中，小苏打占小苏打水的比例是20：120，且膨化参数：膨化时间为16-19min，膨化温度为90℃-130℃，膨化压力为0.7-0.9Mpa，膨化玉米粉的含水量为5％；
(3)软化改性玉米芯粉的制备：对步骤(1)制得的玉米芯进行汽蒸，随后粉碎、过65-110目筛得到软化改性玉米芯粉B；其中，汽蒸参数：汽蒸温度为80℃-110℃，汽蒸压力为0.6-0.9Mpa，汽蒸时间为50-70min，软化改性玉米芯粉的含水量为6-8％；
(4)软化改性玉米种皮粉的制备：向步骤(1)制得的玉米种皮中加入质量为玉米种皮质量1-4％的软化剂，对玉米种皮进行汽蒸，随后粉碎、过180-270目筛得到软化改性玉米种皮粉C；其中，汽蒸参数：汽蒸温度为110℃-140℃，汽蒸压力为0.7-1Mpa，汽蒸时间为100-110min，软化改性玉米种皮粉的含水量为6-8％；
(5)高岭土矿的选择及制备：选择含水量为7-9％、白度为80-90％且由干法生产制备的软质高岭土，并将高岭土粉碎后过250-425目筛得到高岭土粉D；
(6)混合、搅拌：将步骤(2)所得A、步骤(3)所得B、步骤(4)所得C以及步骤(5)所得D，按照A、B、C、D的顺序投料，且混合搅拌10-20min，便得到一种基于玉米果穗的胶黏剂。
2.根据权利要求1所述的一种基于玉米果穗的胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中玉米果穗的含水量不超过14％。
3.如权利要求1所述的方法制备的一种基于玉米果穗的胶黏剂，其特征在于，包括以下重量组份的原料：改性膨化玉米粉70-80份、软化改性玉米芯粉10-20份、软化改性玉米种皮粉5-10份、高岭土粉5-10份。
4.根据权利要求3所述的一种基于玉米果穗的胶黏剂，其特征在于，包括以下重量组份的原料：改性膨化玉米粉72-78份、软化改性玉米芯粉12-18份、软化改性玉米种皮粉6-8份、高岭土粉5-8份。
5.根据权利要求3或4所述的一种基于玉米果穗的胶黏剂，其特征在于，包括以下重量组份的原料：改性膨化玉米粉75份、软化改性玉米芯粉12份、软化改性玉米种皮粉7份、高岭土粉6份。
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