專利名稱：利用荻草、蘆葦表面的礦化物作為人造板生產(chǎn)的防水劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)了利用水生植物荻草、蘆葦表面礦化物二氧化硅作為防水劑生產(chǎn)刨花板、纖維板的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的提高，木材的消費(fèi)量在不斷的增長(zhǎng)， 而木材資源的供應(yīng)卻在下降。利用一切可以利用的非木材資源生產(chǎn)人造板是世界各國(guó)研究的前沿，也是我國(guó)人造板行業(yè)發(fā)展的必要途徑。與木材人造板相比，非木材的秸稈資源生產(chǎn)人造板在生產(chǎn)技術(shù)上存在一些難點(diǎn)有些至今尚未得到圓滿解決。秸稈表面含有不利于膠合的物質(zhì)，采用傳統(tǒng)的脲醛樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂膠，難以得到滿意的膠合強(qiáng)度。秸稈人造板以異氰酸醋酯為膠粘劑，異氰酸酯價(jià)格比脲醛樹(shù)脂貴8-10倍，因此而引起的成本問(wèn)題成為秸稈人造板推廣的瓶頸。本發(fā)明涉及的兩種水生植物荻草、蘆葦均屬于高大禾本科植物，生長(zhǎng)在湖泊、濕地，在我國(guó)有著廣泛的分布。我國(guó)對(duì)蘆葦人造板的研究始于上世紀(jì)90年代，韓廣萍等人研究了原料破碎程度、板密度和施膠量對(duì)蘆葦刨花板性能的影響；濮安彬等人分析出以蘆葦為單一原料難以制造符合標(biāo)準(zhǔn)要求的刨花板的原因是S^2含量高；李凱夫等研究了蘆葦-麻屑刨花板的研制；之后濮安彬等人又研究了異氰酸酯膠蘆葦刨花板的性能；1998年韓廣萍研究了添加不同的硅烷偶聯(lián)劑對(duì)蘆葦刨花板性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)蘆葦莖稈表皮具有光滑的礦化層，使得膠粘劑很難浸入到莖稈內(nèi)部，妨礙蘆葦與蘆葦之間的良好膠合，用普通脲醛樹(shù)脂膠壓制的蘆葦刨花板其內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度等性能達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此韓家榮等人采用添加1-2%的NaOH水溶液作為活性劑對(duì)礦化層進(jìn)行改性處理，加粒粉膠及輔助劑生產(chǎn)纖維板。用NaOH水溶液處理蘆葦后的水會(huì)造成環(huán)境的污染同時(shí)使蘆葦?shù)男阅芟陆?，加之生產(chǎn)工藝復(fù)雜，因此到目前為止該生產(chǎn)方法還未用于實(shí)際生產(chǎn)。荻草、蘆葦同稻草、麥秸等其他秸稈一樣，莖稈表面存在著一層潤(rùn)濕性很差的礦化物，其主要成分為Si02。SiA的存在影響了荻草、蘆葦人造板的膠合性能，但將礦化物SiA 用作刨花板、纖維板的防水劑，在不加防水劑的條件下，生產(chǎn)出的各種密度和厚度的荻草、 蘆葦人造板，其產(chǎn)品的物理力學(xué)性能達(dá)到和超過(guò)國(guó)家相關(guān)人造板標(biāo)準(zhǔn)的要求。人造板吸水后的厚度膨脹是造成人造板尺寸不穩(wěn)定的主要原因，限制了人造板的使用范圍，傳統(tǒng)的解決方法是生產(chǎn)中添加防水劑石蠟，以提高人造板的防水性能。而石蠟只能起到暫時(shí)的防水效果，隨著人造板使用時(shí)間的增長(zhǎng)，防水性能逐漸降低，人造板的吸水厚度膨脹率增加；此外石蠟的添加還會(huì)降低人造板的力學(xué)性能。將荻草、蘆葦莖稈表面的礦化物SiO2作為防水劑，采用脲醛樹(shù)脂膠粘劑生產(chǎn)人造板可降低荻草、蘆葦人造板的吸水厚度膨脹率，也可減緩人造板在使用過(guò)程中隨著時(shí)間的延長(zhǎng)防水性能降低的現(xiàn)象，因?yàn)檩恫?、蘆葦莖稈表面的礦化物SW2有著持久的防水效果，此外不加石蠟防水劑，可降低了生產(chǎn)成本。農(nóng)作物秸稈如稻草、麥秸等用脲醛樹(shù)脂膠粘劑生產(chǎn)人造板其性能達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，而荻草、蘆葦在不加或少加防水劑的情況下，用脲醛樹(shù)脂膠制得的刨花板、纖維板性能符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，其原因在于荻草、蘆葦?shù)那o稈比稻草、麥秸粗，表面礦化物的比例低，能譜分析測(cè)得荻草、蘆葦表面礦化物S^2的含量約為莖稈的2-3. 5%，麥秸為5. 5%, 因此脲醛樹(shù)脂對(duì)荻草、蘆葦潤(rùn)濕性比稻草、麥秸好，所以用荻草、蘆葦生產(chǎn)的人造板的膠合性能比稻草、麥秸高。生產(chǎn)中可采用100%的荻草或蘆葦生產(chǎn)人造板，也可與木材混合生產(chǎn)不同比例的荻草木材、蘆葦木材人造板，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明100%的荻草或蘆葦生產(chǎn)人造板時(shí)，在不加任何防水劑的條件下，制得的刨花板、纖維板力學(xué)性能高，吸水厚度膨脹率低，其產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到和超過(guò)國(guó)家相關(guān)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)要求，解決了蘆葦不能直接用于刨花板生產(chǎn)的技術(shù)難題；荻草或蘆葦與木材以不同的比例混合，根據(jù)混合比添加一定量的防水劑，可得到理想的防水效果，在保證人造板質(zhì)量的同時(shí)降低了人造板的生產(chǎn)成本。荻草、蘆葦?shù)暮侠淼膽?yīng)用可提高其工業(yè)價(jià)值，緩解我國(guó)木材資源匱乏，在保護(hù)湖區(qū)的生態(tài)環(huán)境和生態(tài)平衡的同時(shí)，保護(hù)天然林資源，同時(shí)也打開(kāi)了脲醛樹(shù)脂膠粘劑生產(chǎn)秸稈人造板的新篇章。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是將荻草、蘆葦莖稈表面的礦化物SiA作為刨花板、纖維板生產(chǎn)的防水劑，在不加或少加石蠟防水劑的條件下，生產(chǎn)荻草、蘆葦人造板或荻草木材、蘆葦木材復(fù)合人造板。2、技術(shù)方案1.荻草刨花板荻草莖稈經(jīng)粉碎機(jī)粉碎制成刨花，含有S^2礦化物的荻草刨花均勻的分布在刨花中，荻草莖稈表面含量約2-3. 5%的S^2可隔斷刨花表面親水基團(tuán)與水分子結(jié)合，減少了刨花板內(nèi)親水基團(tuán)數(shù)量，起到防水劑的作用；粉碎后的荻草刨花，經(jīng)干燥、拌脲醛樹(shù)脂膠粘劑，在不添加防水劑的條件下，成型、熱壓制成荻草刨花板。2.蘆葦刨花板粉碎機(jī)將蘆葦莖稈粉碎制成刨花，含有礦化物SiO2的蘆葦刨花均勻的分布到刨花之間，將蘆葦刨花中含量為1. 8-2. 4%的S^2作為蘆葦刨花板生產(chǎn)的防水劑，在不加任何防水劑的條件下，制成符合國(guó)家刨花板標(biāo)準(zhǔn)要求的蘆葦刨花板。3.荻草纖維板荻草莖稈經(jīng)粉碎、蒸煮，熱磨分離成纖維，荻草莖稈約2-3. 5%的 SiO2在經(jīng)粉碎、熱磨后成微小顆粒，分散在纖維之間，起到防水作用；在不添加防水劑的條件下將分離后的荻草纖維熱壓制成符合國(guó)家纖維板標(biāo)準(zhǔn)要求的荻草纖維板。4.蘆葦纖維板蘆葦莖稈經(jīng)粉碎、蒸煮軟化、分離成纖維，纖維分離過(guò)程中蘆葦莖稈的礦化物SiO2形成微小顆粒，均勻的分布到蘆葦纖維的表面，起到防水劑的作用；將蘆葦纖維中SW2作為蘆葦纖維板生產(chǎn)的防水劑，在不添加防水劑的條件下生產(chǎn)蘆葦纖維板。5.荻草木材復(fù)合刨花板、荻草木材復(fù)合纖維板將荻草刨花和木材刨花或荻草纖維和木材纖維以不同的質(zhì)量比例混合生產(chǎn)荻草木材復(fù)合刨花板或荻草木材復(fù)合纖維板；生產(chǎn)中將荻草中的SiO2作為荻草木材復(fù)合刨花板、纖維板的部分防水劑，并根據(jù)生產(chǎn)工藝中設(shè)定的防水劑的添加量、荻草與木材的質(zhì)量混合比例，用公式(1)計(jì)算荻草木材復(fù)合刨花板、荻草木材復(fù)合纖維板生產(chǎn)中木材刨花或木材纖維需添加的防水劑用量；
權(quán)利要求
1.荻草刨花板荻草莖稈經(jīng)粉碎機(jī)粉碎制成刨花，含有礦化物SW2的荻草刨花隨機(jī)地分布在刨花中，荻草莖稈表面含量約2-3. 5%的SiO2作為防水劑；在不添加其他防水劑的條件下，荻草刨花經(jīng)拌脲醛樹(shù)脂膠、成型、熱壓制成荻草刨花板。
2.蘆葦刨花板粉碎機(jī)將蘆葦莖稈粉碎制成刨花，含有礦化物S^2的蘆葦刨花隨機(jī)地分布到刨花之間，蘆葦刨花中含量為1. 8-2. 4%的SiOJt為蘆葦刨花板生產(chǎn)的防水劑，在不加其他防水劑的條件下，制成符合國(guó)家刨花板標(biāo)準(zhǔn)要求的蘆葦刨花板。
3.荻草纖維板荻草莖稈經(jīng)粉碎，熱磨分離成纖維，荻草莖稈約2-3.5%的SiO2在經(jīng)粉碎、熱磨后成微小顆粒，分散在纖維之間，起到防水作用；在不添加防水劑的條件下將分離后的荻草纖維熱壓制成符合國(guó)家纖維板標(biāo)準(zhǔn)要求的荻草纖維板。
4.蘆葦纖維板蘆葦莖稈經(jīng)粉碎、蒸煮軟化、分離成纖維，纖維分離過(guò)程中蘆葦莖稈的礦化物SW2形成微小顆粒，起到防水劑的作用；在不添加其他防水劑的條件下生產(chǎn)蘆葦纖維板。
5.荻草木材復(fù)合刨花板、荻草木材復(fù)合纖維板將荻草刨花和木材刨花或荻草纖維和木材纖維以不同的質(zhì)量比例混合生產(chǎn)荻草木材復(fù)合刨花板或荻草木材復(fù)合纖維板；生產(chǎn)中將荻草中的SiO2作為荻草木材復(fù)合刨花板、荻草木材復(fù)合纖維板的部分防水劑，并根據(jù)生產(chǎn)工藝中設(shè)定的防水劑的添加量、荻草與木材的質(zhì)量混合比例，用公式(1)計(jì)算荻草木材復(fù)合刨花板、荻草木材復(fù)合纖維板生產(chǎn)中木材刨花或木材纖維需添加的防水劑用量；
6.蘆葦木材刨花板、蘆葦木材纖維板將蘆葦莖稈表面的S^2作為蘆葦木材刨花板、 蘆葦木材纖維板的部分防水劑；蘆葦木材刨花板、蘆葦木材纖維板生產(chǎn)中木材刨花或木材纖維需添加的防水劑用量根據(jù)生產(chǎn)工藝的設(shè)定和蘆葦木材的混合比例，用公式(1)計(jì)算。
7.荻草、蘆葦莖稈表面礦化物SiO2平均含量分別為2.4%和2. 1%，略高于防水劑施加量，荻草、蘆葦莖稈表面礦化物SiO2可以對(duì)木材刨花或纖維起到部分防水效果，根據(jù)荻草、 蘆葦與木材的質(zhì)量混合比例和防水劑的添加量由公式(2)計(jì)算出荻草或蘆葦木材刨花板， 荻草或蘆葦木材纖維板的防水劑施加量。
全文摘要
本發(fā)明是涉及木質(zhì)復(fù)合材料領(lǐng)域的一項(xiàng)技術(shù)發(fā)明，公開(kāi)了利用荻草、蘆葦表面礦化物SiO2作為防水劑生產(chǎn)刨花板、纖維板的制造方法。將荻草或蘆葦莖稈制成刨花，含有SiO2的荻草或蘆葦刨花起到防水劑的作用，在不添加防水劑的條件下，制成荻草或蘆葦刨花板。將荻草或蘆葦莖稈分離成纖維，荻草或蘆葦莖稈的SiO2形成微小顆粒，起到防水劑的作用，在不添加防水劑的條件下，生產(chǎn)荻草或蘆葦纖維板。荻草或蘆葦可與木材混合制備刨花板或纖維板，僅需對(duì)木材部分施加防水劑，添加量見(jiàn)公式(1)；荻草或蘆葦中SiO2含量略高于防水劑添加量，SiO2可以對(duì)木材刨花或纖維起到部分防水效果，防水劑的添加量更低，可由公式(2)計(jì)算出。
文檔編號(hào)B27N3/02GK102390072SQ20111029974
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者侯天宇, 廖承斌, 楊瑩, 王向歌, 王寧生, 王新洲, 范祥林, 鄧玉和 申請(qǐng)人:南京林業(yè)大學(xué)