一種利用棉花秸稈制備木質桿生產中高密纖維板的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種利用棉花秸稈制備木質桿生產中高密纖維板的方法，通過提供優(yōu)良的棉花秸稈制備木質桿工藝技術，進而利用木質桿生產中高密纖維板。棉花秸稈作為制造纖維板重要原料，但因含有25％皮質纖維和4.5％芯，直接使用將嚴重影響纖維板強度、耐水性等纖維板質量指標。本發(fā)明在常規(guī)工藝基礎上，通過改進棉花秸稈堿煮去皮、催化改性、無膠熱壓環(huán)節(jié)，使產品達到甲醛釋放、質量強度和耐水性標準，實現(xiàn)棉花秸稈變廢為寶資源化合理利用和生產效益、節(jié)約生產成本、減少能源消耗、降低排放量效果，具有廣泛的應用價值。
【專利說明】一種利用棉花秸稈制備木質桿生產中高密纖維板的方法
發(fā)明領域
[0001]本發(fā)明屬于人造纖維板的【技術領域】，具體地，本發(fā)明涉及一種棉花秸桿生產無醛高密纖維板的制造【技術領域】，進一步講，本發(fā)明涉及一種利用棉花秸桿制備木質桿生產中高密纖維板的制備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著經濟社會的快速發(fā)展，建筑安裝、家居裝潢對纖維板需求量越來越大，同時，森林資源的保護與可替代產品開發(fā)、環(huán)境安全、甲醛在居室中給人們健康帶來危害等問題，越來越受到人們的普遍關注。中國是農業(yè)大國，每年大量農作物秸桿未能合理開發(fā)利用，焚燒和堆積等處理方式，不僅造成了資源的巨大浪費，甚至造成了環(huán)境污染或安全隱患。以棉花秸桿為例，其皮質纖維、木質素居農作物之首，皮質纖維是天然紡織纖維的高品質原料，高木質化中間部分是替代木材制造纖維板上好原料，我國每年有2300萬噸棉花秸桿，新疆更是中國棉花產量大區(qū)，棉花秸桿是棉花生產的剩余物，利用現(xiàn)代手段，改進加工方法，實現(xiàn)資源的合理化利用，更是世界各國研究和關注的焦點。
[0003]目前棉花秸桿主要被用作燃料，大量的棉花秸桿沒有得到高效利用。棉花秸桿主要有纖維素、半纖維素和木質素組成，類似于闊葉材的化學組成。由于我國目前木材資源短缺，人造板工業(yè)用于生產纖維板和刨花板的原料短缺，因此如果能夠將棉花秸桿用于人造板的生產，不僅會解決我國人造板工業(yè)木材原料資源短缺的問題，而且為棉花秸桿的高效利用尋找到了出路，增加了廣大農民單位土地面積上的收入。
[0004]高密度纖維板(簡稱HDF)，是以木質纖維或其他植物纖維為原料，施加脲醛脂，或其它合成樹脂在加熱加壓的條件下壓制成的一種板材。高密度纖維板以其優(yōu)異的各項物理性能，兼容了中纖板的所有優(yōu)點，廣泛應用于室內外裝橫、辦公、高檔家私、音響、高級轎車內部裝飾，還可用作計算機室抗靜電地板、護墻板、防盜門、墻板、隔板等的制作材料。近年來更是取代高檔硬木直接加工成復合地板、強化地板等，大量應用于室內裝修裝飾，其光潔的表面、堅實的質地、超長的使用壽命得到廣泛的應用。
[0005]中密度纖維板(簡稱MDF)，是以木質纖維或其他植物纖維為原料，施加脲醛脂，或其它合成樹脂在加熱加壓的條件下壓制成的一種板材，密度在450-880kg / Μ3。它具有密度適中，表面堅硬平整光滑，幅面大，內部結構均勻，物理力學性能優(yōu)良等特點?？稍诒砻婧蛡让孢M行復雜的機械加工。其光滑、穩(wěn)定的表面，對于油漆涂飾、薄木或貼面、絲網(wǎng)印刷、模壓加工餓PVC薄膜的熱模壓都是良好的基材。廣泛應用于家私制造、音箱、強化地板、室內裝修用墻板，還可代替膠合板用于車船、飛機等工業(yè)與民用建筑裝修裝飾。中密度板經二次加工后，可生產水泥模板、防水板、阻燃板，車船艙隔板，住房非承重隔板等，取代大量的天然木材，具有廣泛的應用范圍。
[0006]我國在80年代末期曾經采用棉花秸桿用于刨花板的生產原料和濕法纖維板的生產原料，未見用棉花秸桿生產中高密度纖維板。但是后來紛紛停產，重新改換采用木材為原料，主要是相關的技術沒有解決。其主要技術問題有兩個:一是由于棉花秸桿的舍有大量韌皮纖維的外皮在刨切刨花時不易切斷而形成麻狀纖維團，不僅堵塞設備和運輸管道，而且容易起火和施膠鋪裝困難；二是棉花秸桿生產的刨花板和纖維板的吸水厚度膨脹率難以達到要求，上述兩個主要技術問題造成我國尚無一家采用棉花秸桿作為生產原料的人造板企業(yè)。
[0007]現(xiàn)有的干法生產棉桿中密度纖維板，其制造工藝過程困難，不穩(wěn)定，制品質量很難達到有關標準的要求。這是因為現(xiàn)有的干法生產棉桿中密度纖維板，對棉桿皮未作處理，由于棉桿皮的存在，它會直接影響棉桿的破碎效果，又因棉桿皮纖維為長纖維，所以它極易圈曲結團，影響施膠均勻和鋪裝的效果，導致產品質量穩(wěn)定性差，同時也無法實現(xiàn)產業(yè)化生產，亟需加以解決。

【發(fā)明內容】

[0008]針對現(xiàn)有技術中利用棉花秸桿制備木質桿生產中高密纖維板的技術現(xiàn)狀，本發(fā)明充分利用現(xiàn)有技術基礎上，提供一種利用棉花秸桿制備木質桿生產中高密纖維板的方法，通過提供優(yōu)良的棉花秸桿制備木質桿工藝技術，進而利用木質桿生產中高密纖維板，突出特點是將棉花皮桿分離獲得高純度皮纖維、木質桿，皮纖維作為紡織行業(yè)高品質原料使用，木質桿為制造纖維板原料，實現(xiàn)棉花秸桿資源合理化利用，具有廣泛而適用的價值。
[0009]本發(fā)明采用的主要技術方案:
[0010]本發(fā)明提供了 一種利用棉花秸桿制備木質桿生產中高密纖維板的方法，通過提供優(yōu)良的棉花秸桿制備木質桿工藝技術，進而利用木質桿生產中高密纖維板。棉花秸桿作為制造纖維板重要原料，但因含有25%皮質纖維和4.5%芯，直接使用將嚴重影響纖維板強度、耐水性等纖維板質量指標。本發(fā)明在常規(guī)工藝基礎上，通過改進棉花秸桿堿煮去皮、催化改性、無膠熱壓環(huán)節(jié)，使產品達到甲醛釋放、質量強度和耐水性標準，實現(xiàn)棉花秸桿變廢為寶資源化合理利用和生產效益、節(jié)約生產成本、減少能源消耗、降低排放量效果。
[0011]本發(fā)明具體提供一種利用棉花秸桿制備木質桿的方法，具體方法步驟如下:
[0012](I)按每1.5立方反應釜中注入I立方水，以干重比計依次加入4%氫氧化鈉、10%硫化鈉、3%硅酸鈉、3%三聚磷酸鈉和I %蒽醌，均勻攪拌溶解并加熱至70?75°C，將棉花秸桿切成10-20cm段投入反應釜溶液中，投入量以溶液能夠完全浸泡棉花秸桿為準，蓋緊反應釜蓋，使棉花秸桿在70?75°C溶液中浸泡I小時，經棉花秸桿在弱堿條件下軟化、脫脂后，需要經過多次浸泡，反應釜投藥量按投入棉花秸桿重量百分比計，先后投入2%氫氧化鈉、5%硫化鈉、1.5%硅酸鈉、1.5%三聚磷酸鈉，0.5%蒽醌。
[0013](2)打開上述步驟中反應釜后，撈出棉花秸桿，投入到70?75°C熱水中清洗，后用常溫清潔水清洗，反應釜缺水由清洗棉花秸桿熱水沉淀后補充，熱水清洗池缺水由頭道清洗常溫水沉淀后補充，頭道清洗池缺水由二道清洗常溫水補充，二道清洗池缺水由新清潔水補充。
[0014](3)將步驟(2)提供清洗后棉花秸桿控干水分，投入搓揉機搓揉，再投入棉花秸桿皮芯分離機，制備獲得制造纖維板原料木質桿。
[0015]進一步，本發(fā)明具體提供一種利用棉花秸桿制備木質桿生產中高密纖維板的方法，具體方法步驟如下:
[0016](I)配制12%濃度硫酸二氫鉀溶液，加入檸檬酸，溶解后加入漆酶，按照重量比計，12%濃度硫酸二氫鉀溶液、檸檬酸和漆酶按1:1:0.5添加配置。
[0017](2)將制備的木質桿投入搓揉機進行第二次搓揉，搓揉后按干原料重量45LU / g均勻噴灑步驟(I)配制的溶液，并投入搓揉機進行第三次搓揉，經搓揉機出料口送入恒溫發(fā)酵室發(fā)酵，溫度50°C，時間2小時。
[0018](3)經步驟(2)發(fā)酵后原料無須經削片、篩選、蒸煮、熱磨等環(huán)節(jié)，直接送入干燥系統(tǒng)，經140-150°C溫度，轉速1500rpm條件下脫水至原料含水量13%左右，直接噴射進入施膠系統(tǒng)，同時按步驟(2)發(fā)酵后原料重量比1.5%噴施石蠟乳液。
[0019](4)經鋪裝成型、板坯預壓、板坯預切環(huán)節(jié)進入熱壓系統(tǒng)，熱壓條件165-170°C溫度，3.5—4mpa壓力下熱壓20分鐘后，經裁邊、等濕處理、砂光、檢驗后制備獲得不同規(guī)格的中高密纖維板。
[0020]通過實施本發(fā)明具體的
【發(fā)明內容】
，可以達到以下效果:
[0021](I)本發(fā)明專利的突出特點是將棉花皮桿分離獲得高純度皮纖維、木質桿，皮纖維作為紡織行業(yè)高品質原料使用，木質桿為制造纖維板原料，實現(xiàn)棉花秸桿資源合理化利用。實施生物降解無膠制造纖維板工藝，取消了常規(guī)制造纖維板中削片、篩選、蒸煮、熱磨等環(huán)節(jié)，生產過程采用生物降解技術，使纖維素自身帶膠，常規(guī)制造纖維板干燥工藝溫度降低到150以內，熱壓溫度降低到170°C以內，節(jié)省了人工、、節(jié)約了生產成本，降低了機械、熱能消耗，因整個過程不適用任何粘膠劑，產品無甲醛成分，達到了環(huán)保要求。
[0022](2)本發(fā)明提供的一種棉花秸桿生產無醛高密纖維板方法，屬于纖維板制造【技術領域】和生態(tài)保護與環(huán)境治理業(yè)中固體廢物資源化利用【技術領域】。纖維板生產方法，通常采用木料等木質素較高的生物質基為原料，通過削片-篩選、熱磨-干燥-施膠、鋪裝-熱壓-裁切、養(yǎng)生-砂光-檢驗-入庫等工藝完成。棉花秸桿作為制造纖維板重要原料，但因含有25%皮質纖維和4.5%芯，直接使用將嚴重影響纖維板強度、耐水性等纖維板質量指標。本發(fā)明在常規(guī)工藝基礎上，通過改進棉花秸桿堿煮去皮、催化改性、無膠熱壓環(huán)節(jié)，使產品達到甲醛釋放、質量強度和耐水性標準，制備的中高密纖維板均超過我國中密度纖維板(GB / T11718-1999)標準的要求，實現(xiàn)棉花秸桿變廢為寶資源化合理利用和生產效益、節(jié)約生產成本、減少能源消耗、降低排放量效果。
【具體實施方式】
[0023]下面，舉實施例說明本發(fā)明，但是，本發(fā)明并不限于下述的實施例。另外，在下述的說明中，如無特別說明，％皆指m / m質量百分比。
[0024]本發(fā)明中選用的所有原輔材料和設備儀器都為本領域熟知選用的，但不限制本發(fā)明的實施。
[0025]實施例一:利用棉花秸桿制備木質桿
[0026]利用棉花秸桿制備木質桿的具體方法步驟如下:
[0027](I)按每1.5立方反應釜中注入I立方水，以干重比計依次加入4%氫氧化鈉、10%硫化鈉、3%硅酸鈉、3%三聚磷酸鈉和I %蒽醌，均勻攪拌溶解并加熱至70?75°C，將棉花秸桿切成10-20cm段投入反應釜溶液中，投入量以溶液能夠完全浸泡棉花秸桿為準，蓋緊反應釜蓋，使棉花秸桿在70?75°C溶液中浸泡I小時，經棉花秸桿在弱堿條件下軟化、脫脂后，需要經過多次浸泡，反應釜投藥量按投入棉花秸桿重量百分比計，先后投入2%氫氧化鈉、5%硫化鈉、1.5%硅酸鈉、1.5%三聚磷酸鈉，0.5%蒽醌。
[0028](2)打開上述步驟中反應釜后，撈出棉花秸桿，投入到70?75°C熱水中清洗，后用常溫清潔水清洗，反應釜缺水由清洗棉花秸桿熱水沉淀后補充，熱水清洗池缺水由頭道清洗常溫水沉淀后補充，頭道清洗池缺水由二道清洗常溫水補充，二道清洗池缺水由新清潔水補充。
[0029](3)將步驟(2)提供清洗后棉花秸桿控干水分，投入搓揉機搓揉，再投入棉花秸桿皮芯分離機，制備獲得制造纖維板原料木質桿。
[0030]實施例二:利用棉花秸桿制備木質桿生產中高密纖維板
[0031]利用棉花秸桿制備木質桿生產中高密纖維板的具體方法步驟如下:
[0032](I)配制12%濃度硫酸二氫鉀溶液，加入檸檬酸，溶解后加入漆酶，按照重量比計，12%濃度硫酸二氫鉀溶液、檸檬酸和漆酶按1:1:0.5添加配置。
[0033](2)將制備的木質桿投入搓揉機進行第二次搓揉，搓揉后按干原料重量45LU / g均勻噴灑步驟(I)配制的溶液，并投入搓揉機進行第三次搓揉，經搓揉機出料口送入恒溫發(fā)酵室發(fā)酵，溫度50°C，時間2小時。
[0034](3)經步驟(2)發(fā)酵后原料無須經削片、篩選、蒸煮、熱磨等環(huán)節(jié)，直接送入干燥系統(tǒng)，經140—1501:溫度，轉速1500rpm條件下脫水至原料含水量13%左右，直接噴射進入施膠系統(tǒng)，同時按步驟(2)發(fā)酵后原料重量比1.5%噴施石蠟乳液。
[0035](4)經鋪裝成型、板坯預壓、板坯預切環(huán)節(jié)進入熱壓系統(tǒng)，熱壓條件165— 170°C溫度，3.5 — 4mpa壓力下熱壓20分鐘后，經裁邊、等濕處理、砂光、檢驗后制備獲得不同規(guī)格的中高密纖維板。
[0036]實施例三:
[0037](I)將1.5立方反應釜中注入I立方水，按干重比依次加入4%氫氧化鈉、10%硫化鈉、3%硅酸鈉、3%三聚磷酸鈉和I %蒽醌，均勻攪拌溶解并加熱至70?75 °C。稱重2000公斤棉花秸桿，將其棉花秸桿切成10-20cm段，分三次投入反應釜溶液中，蓋緊反應釜蓋，使棉花秸桿在70?75°C溶液中浸泡I小時后撈出。第二次、第三次浸泡，反應釜投藥量2%氫氧化鈉、5%硫化鈉、1.5%硅酸鈉、1.5%三聚磷酸鈉，0.5%蒽醌，補水量約0.5立方。
[0038](2)打開反應釜蓋，撈出棉花秸桿，投入到70?75°C熱水中清洗，后用常溫清潔水清洗兩次。
[0039](3)將清洗后棉花稻桿控干水分,投入搓揉機搓揉,再投入棉花稻桿皮芯分尚機，以含水率8%干物質計算，獲得高純度皮纖維520公斤、木質桿1260公斤。
[0040](4)配制12%濃度硫酸二氫鉀溶液，加入檸檬酸，溶解后加入漆酶，重量比為1:1:
0.5。
[0041](5)將木質桿投入搓揉機進行第二次搓揉，搓揉后按干原料重量45LU / g均勻噴灑權利2配制的漆酶溶液，并投入搓揉機進行第三次搓揉，經搓揉機出料口送入恒溫發(fā)酵室發(fā)酵，溫度50°C，時間2小時。
[0042](6)發(fā)酵后原料無須經削片、篩選、蒸煮、熱磨等環(huán)節(jié)，可直接送入干燥系統(tǒng)，經140— 150°C溫度，轉速1500rpm條件下脫水至原料含水量13 %左右，直接噴射進入施膠系統(tǒng)，同時按原料重量比1.5%噴施石蠟乳液。經鋪裝成型、板坯預壓、板坯預切環(huán)節(jié)進入熱壓系統(tǒng)，經165— 170°C溫度，3.5 — 4mpa壓力下熱壓20分鐘。經裁邊、等濕處理、砂光制成8.0mm、12.mm、15.0mm三種成品纖維板,每個產品取5張檢驗,平均密度0.86g / cm3,甲醒釋放量為零；8.0mm產品平均靜曲強度37.2 / MPa、內結合強度0.84 / MPa、吸水厚度膨脹率11.2%，12.0mm產品平均靜曲強度35.8 / MPa、內結合強度0.81 / MPa、吸水厚度膨脹率9.2%，15.0mm產品平均靜曲強度35.2 / MPa、內結合強度0.81 / MPa、吸水厚度膨脹率
7.3%。
[0043]實施例四:
[0044]按照上述實施例制成8.0mm、12.mm、15.0mm三種成品纖維板,每個產品取5張檢驗，平均密度0.85g / cm3,甲醛釋放量為零，纖維板表面色澤發(fā)深，有焦糊氣味；8.0mm產品平均靜曲強度34.1 / MPa、內結合強度0.78 / MPa、吸水厚度膨脹率17.2%，12.0mm產品平均靜曲強度33.7 / MPa、內結合強度0.77 / MPa、吸水厚度膨脹率13.2%，15.0mm產品平均靜曲強度33.6 / MPa、內結合強度0.76 / MPa、吸水厚度膨脹率11.2%，制備的中高密纖維板的各種性能顯著超過我國中密度纖維板(GB / T11718—1999)標準的要求，獲得顯著的技術效果。
[0045]實施例五:
[0046]按照上述實施例制成不同規(guī)格的成品纖維板，每個產品取5張檢驗，平均密度
0.85g/cm3，甲醛釋放量為零；8.0mm產品平均靜曲強度35.2 / MPa、內結合強度0.83 /MPa、吸水厚度膨脹率15.3%，12.0mm產品平均靜曲強度35.2 / MPa、內結合強度0.80 /MPa、吸水厚度膨脹率13.6%，15.0mm產品平均靜曲強度35.3 / MPa、內結合強度0.80 /MPa、吸水厚度膨脹率11.7%。
[0047]實施例六:
[0048]按照上述實施例制成不同規(guī)格的成品纖維板，每個產品取5張檢驗，平均密度
0.86g / cm3，甲醛釋放量為零；8.0mm產品平均靜曲強度37.2 / MPa、內結合強度0.84 /MPa、吸水厚度膨脹率32.5%，12.0mm產品平均靜曲強度35.8 / MPa、內結合強度0.81 /MPa、吸水厚度膨脹率21.3%，15.0mm產品平均靜曲強度35.2 / MPa、內結合強度0.81 /MPa、吸水厚度膨脹率17.7%。
[0049]經上述實施例系統(tǒng)實驗驗證，上述實施例提供的一種利用棉花秸桿制備木質桿生產中高密纖維板的方法，通過改進棉花秸桿堿煮去皮、奇美催化改性、無膠熱壓環(huán)節(jié)，使產品達到甲醛釋放、質量強度和耐水性標準，制備的中高密纖維板均超過我國中密度纖維板(GB / T11718—1999)標準的要求，實現(xiàn)棉花秸桿變廢為寶資源化合理利用和生產效益、節(jié)約生產成本、減少能源消耗、降低排放量效果，相比現(xiàn)有技術具有突出和顯著的技術效果。
【權利要求】
1.一種利用棉花秸桿制備木質桿的方法，其特征在于，具體方法步驟如下: (1)按每1.5立方反應釜中注入I立方水，以干重比計依次加入4%氫氧化鈉、10%硫化鈉、3%硅酸鈉、3%三聚磷酸鈉和I %蒽醌，均勻攪拌溶解并加熱至70?75°C，將棉花秸桿切成10-20cm段投入反應釜溶液中，投入量以溶液能夠完全浸泡棉花秸桿為準，蓋緊反應釜蓋，使棉花秸桿在70?75°C溶液中浸泡I小時，經棉花秸桿在弱堿條件下軟化、脫脂后，需要經過多次浸泡，反應釜投藥量按投入棉花秸桿重量百分比計，先后投入2%氫氧化鈉、5%硫化鈉、1.5%硅酸鈉、1.5%三聚磷酸鈉，0.5%蒽醌； (2)打開上述步驟中反應釜后，撈出棉花秸桿，投入到70?75°C熱水中清洗，后用常溫清潔水清洗，反應釜缺水由清洗棉花秸桿熱水沉淀后補充，熱水清洗池缺水由頭道清洗常溫水沉淀后補充，頭道清洗池缺水由二道清洗常溫水補充，二道清洗池缺水由新清潔水補充； (3)將步驟(2)提供清洗后棉花秸桿控干水分，投入搓揉機搓揉，再投入棉花秸桿皮芯分離機，制備獲得制造纖維板原料木質桿。
2.一種利用權利要求1提供的木質桿生產中高密纖維板的方法，其特征在于，具體方法步驟如下: (1)配制12%濃度硫酸二氫鉀溶液，加入檸檬酸，溶解后加入漆酶，按照重量比計，.12%濃度硫酸二氫鉀溶液、檸檬酸和漆酶按1:1:0.5添加配置； (2)將權利要求1提供方法制備的木質桿投入搓揉機進行第二次搓揉，搓揉后按干原料重量45LU / g均勻噴灑步驟(I)配制的溶液，并投入搓揉機進行第三次搓揉，經搓揉機出料口送入恒溫發(fā)酵室發(fā)酵，溫度50°C，時間2小時； (3)經步驟(2)發(fā)酵后原料無須經削片、篩選、蒸煮、熱磨等環(huán)節(jié)，直接送入干燥系統(tǒng)，經140— 150°C溫度，轉速1500rpm條件下脫水至原料含水量13%左右，直接噴射進入施膠系統(tǒng)，同時按步驟(2)發(fā)酵后原料重量比1.5%噴施石蠟乳液； (4)經鋪裝成型、板坯預壓、板坯預切環(huán)節(jié)進入熱壓系統(tǒng)，熱壓條件165-170°C溫度，.3.5 — 4mpa壓力下熱壓20分鐘后，經裁邊、等濕處理、砂光、檢驗后制備獲得不同規(guī)格的中高密纖維板。
【文檔編號】D21C5/00GK103538135SQ201310473411
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權日:2013年10月12日
【發(fā)明者】成明生, 梁國柱, 趙菊芳 申請人:成明生, 梁國柱