CN113500675A - 一种掺巨菌草的混合板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于混合板技术领域，更具体地涉及一种掺巨菌草的混合板及其制备方法。本发明提供了一种掺巨菌草的混合板，以混合板的绝干重量百分比计，包含：25‑30％巨菌草原料、70‑75％木片，其中，所述巨菌草原料为生长期5‑6个月的巨菌草。首次明确地提供了半年生左右的巨菌草掺杂其他常见木质原料作为纤维板原料的技术方案，为速生草本植物替代木本植物制造纤维板提供了详细的解决途径。本发明提供的掺巨菌草的混合板与全木质原料纤维板相比，具有相近的功能和性质，但是却可降低功率和木质原料的消耗，大大降低了林木砍伐量，使的板材制造业脱离速生林木原料供应，解决了林木栽培生长周期长、林木砍伐与生态环境健康相矛盾等问题。

Description

一种掺巨菌草的混合板及其制造方法
技术领域
本发明属于混合板技术领域，更具体地涉及一种掺巨菌草的混合板及其制备方法。
背景技术
我国是世界上最大的人造板生产基地与输出国，每年对木材的需求量远远超过了木材的生产量。人造板产品作为不可或缺的生产、生活资料，在国民经济和人们物质生活中起着重要作用。近年来随着森林资源减少和环保意识的提高，工业生产势必要尽可能节约木材资源，而生产和使用人造板是节约和高效利用木材资源的主要途径之一。
纤维板的主要原料是木材和木材加工的剩余物或其他非木质原料，加工成纤维，施加胶黏剂和其他添加剂热压而成的板材，具有优良的性价比和优良的加工性能，需求量呈上升趋势，产量居世界第一。中密度纤维板常见的材质有松杂木、速生杨木、速生柳桉木等，主要成分是木质纤维、树脂胶等。
2015年，国家提出全面停止天然林商业性采伐的政策。木材成本逐渐提高，供需矛盾加剧。人们开始寻找木质原料的替代品，而目前使用的非木质原料如甘蔗，存在原料收购季节性强、收购成本大等问题，导致生产无法规模化，且受收购季节时环境因素影响较大，造成原料质量不稳定。由于甘蔗自身理化特性，无法生产出优质的中密度纤维板。随后也不乏尝试利用草本植物替代木质原材料进行板材生产的，均难以生产出质量指标和技术指标符合国家和行业标准的纤维板。由于木本植物和草本植物的茎部结构不同，含水率等特性也不一致，“以草代木”的效果不佳。
速生碳汇草是通过某些禾本科植物杂交培育的新品种，生产周期短，一年可多次收割。专利号为CN 107032668 A的专利文件提供了一种速生碳汇草制造建筑材料及木质替代品的方法，其途径是：(1)适时收割种植的速生碳汇草；(2)根据加工成发泡纤维板、组合墙体、轻质砖瓦、阻燃保温板、木质替代品、纸质替代品的技术要求，对速生碳汇草进行预处理；(3)生产发泡纤维板、组合墙体、轻质砖瓦、阻燃保温板、木质替代品、纸质替代品。该技术方案生产的产品可替代复合材料、EPS发泡塑料等轻质材料，外形美观，密封性、缓冲性好，但刨花板容积较大，相对于其他板材来说也比较重，不太适宜作为刨花板原材料。
专利文献CN107027420A一种圆盘式巨菌草收割机公开了巨菌草可用作为培养料、饲料、生物质发电、纤维板等，但其没有公开巨菌草在用于纤维板制作时的具体工艺。
发明内容
鉴于背景技术存在的上述技术问题，需要提供一种掺巨菌草的混合板及其制造方法，所述掺巨菌草的混合板需能提供确定的巨菌草掺量，并且对于选用何种生长期的巨菌草原料及制造方法给出明确的技术方案。该技术方案能够切实有效地在保证纤维板品质的基础上减少木片的用量，为减少林木砍伐、提高板材制造效益提供有利的技术途径。
为实现上述目的，在本发明的第一方面，发明人提供了一种掺巨菌草的混合板，以混合板的绝干重量百分比计，包含：25-30％巨菌草原料、70-75％木片，其中，所述巨菌草原料为生长期5-6个月的巨菌草。
本发明中所述的混合板不是指木材复合板，而是原料中除了木质原料外还掺杂了巨菌草后的混合原料的纤维板。本发明技术方案改善了以往以木质原料作为基本原料进行纤维板制作的工艺，将生长期尚短的巨菌草作为木质原料的替代，探索其制造纤维板的可能性，为速生型的巨菌草在纤维板技术领域的应用提供新的技术思路。作为速生型草本植物，巨菌草是菌草的一科，其特点是：(1)生长速度快，产量高，一年生巨菌草亩产可达30吨以上；(2)含水率高，含糖分高，特别是顶部芯叶是极好的饲料；(3)培育成本低，可杆插植；(4)对土壤土质要求不高，是低质土壤、沙化地、河滩地改造的首选植物。一年生的巨菌草含水率可达55-60％，半年生的含水率达85-90％。较其他科目菌草的含水率高，不宜全草制板，可掺入木质原料制板，替代部分木质原料。
优选地，所述木片为桉树木片。按树是一种速生树种，适应性强。不同树种的桉树具有不同的性质。一般，具有容重高(500-900kg/m3)、热水浸提物质含量高和纤维短等特征。桉树生长周期短，一般为10-15年。人工裁培的速生材与天然速生材比较，一般容重较低，热水浸提物含量较低和纤维较短，但纤维细胞解剖构造相同。
在本发明的第二方面，发明人提供了一种掺巨菌草的混合板的制造方法，包括以下步骤：
切断：将含水率85-90％的5-6个月生巨菌草切断为2-3cm的长度，得到鲜巨菌草碎片；
混合：将所述鲜巨菌草碎片与木片以混合板的绝干重量百分比计分别为25-30％、70-75％进行混合，得到掺巨菌草的原料；
蒸煮：将所述掺巨菌草的原料进行高压蒸煮软化，得到蒸煮后的掺巨菌草料；
解纤、施胶：在热磨机中将所述蒸煮后的掺巨菌草料用机械方式解成纤维；在热磨机喷出纤维的过程中，加入胶黏剂和添加剂，得到施胶后的掺巨菌草纤维；
干燥：对所述施胶后的掺巨菌草纤维进行干燥，得到干燥后的掺巨菌草纤维，其中，所述施胶后的掺巨菌草纤维的容积重为80-90kg/m3；
铺装、扫平和预压：将所述干燥后的掺巨菌草纤维进行铺装、扫平和预压，得到掺巨菌草混合板坯，所述掺巨菌草混合板坯的高度比全木质纤维板坯高度降低15-20％；
热压：对所述掺巨菌草混合板坯进行热压得到所述掺巨菌草的混合板。
5-6个月生的巨菌草含水率高达85-90％，巨菌草上部的草芯及叶子纤维含量低，水分含量更高，含糖量高，可作为优质的饲料来源，却不宜做板。发明人在探索本发明的过程中发现，虽然将巨菌草的草芯及叶子加入制板未发现不良影响，但纤维得率低，制板收益不高，如果先将其分割用做饲料收益会更高。
根据巨菌草的特点，该原料收割后用于制板的储存期不宜超过5天，切成鲜巨菌草碎片后应在24小时内使用，不宜久放以免腐烂发霉发酵等导致其中有效原料损失。
作为优选的实施方式，所述木片为桉树木片。
作为优选的实施方式，所述蒸煮步骤，蒸煮温度为170-175℃，蒸汽压力为8.0-8.3Mpa，蒸煮时间为4-5min。
作为优选的实施方式，所述解纤、施胶步骤，所述胶黏剂为脲醛树脂。该胶黏剂采用与全木质原料制板相同的胶黏剂，施胶量不变。纤维容积重比全木质原料高15-20％，达到80-90kg/m3，功率消耗下降10-15％。铺装预压后板坯高度比全木质原料的纤维板坯高度降低15-20％。
作为优选的实施方式，所述干燥步骤，采用闪击式干燥机进行干燥。
作为优选的实施方式，所述热压步骤，热压温度为160-165℃，热压压力为190-220Mpa,热压时间为15-19s/mm。
作为优选的实施方式，将所述鲜巨菌草碎片在24h以内使用。
在本发明的第三方面，发明人提供了一种掺巨菌草的混合板，采用本发明第二方面所述制造方法制造得到。
区别于现有技术，上述技术方案至少具有以下有益效果：
本发明首次明确地提供了半年生左右的巨菌草掺杂其他常见木质原料作为纤维板原料的技术方案，为速生草本植物替代木本植物制造纤维板提供了详细的解决途径。本发明提供的掺巨菌草的混合板与全木质原料纤维板相比，具有相近的功能和性质，但是却可降低功率和木质原料的消耗，大大降低了林木砍伐量，使的板材制造业脱离速生林木原料供应，解决了林木栽培生长周期长、林木砍伐与生态环境健康相矛盾等问题。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例详予说明。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
实施例1
本实施例提供了一种掺巨菌草的混合板及其制造方法。该掺巨菌草的混合板厚14.81mm，密度740kg/m3，其制造方法包括以下步骤：
切断：将含水量85-90％的5-6个月生巨菌草(收割后保存时间不超过5天)切断为2-3cm的长度，得到鲜巨菌草碎片；
混合：将所述鲜巨菌草碎片(切断后24h内进行使用，以免久放之后原料中的有效物质损失)与木片以混合板的绝干重量百分比计分别为25％、75％进行混合，得到掺巨菌草的原料；
蒸煮：将所述掺巨菌草的原料进行高压蒸煮软化，蒸煮温度为170℃，蒸汽压力为8.1Mpa，蒸煮时间为4min，得到蒸煮后的掺巨菌草料；
解纤、施胶：在热磨机中将所述蒸煮后的掺巨菌草料用机械方式解成纤维；在热磨机喷出纤维的过程中，加入胶黏剂和添加剂，施胶量为蒸煮后的掺巨菌草料的15％改性脲醛树脂胶，该改性脲醛树脂胶和添加剂均为为木质原料纤维板常用的，得到施胶后的掺巨菌草纤维；
干燥：对所述施胶后的掺巨菌草纤维采用闪击式干燥机进行干燥，闪击式干燥机进口热空气烟气混合气体的温度为140-160℃，得到干燥后的掺巨菌草纤维，干燥后的掺巨菌草纤维含水率为8.5-9％,其中，所述施胶后的掺巨菌草纤维的容积重为80-90kg/m3；
铺装、扫平和预压：将所述干燥后的掺巨菌草纤维进行铺装、扫平和预压，得到掺巨菌草混合板坯，所述掺巨菌草混合板坯的高度比全木质纤维板坯高度降低15％；
热压：对所述掺巨菌草混合板坯进行热压得到所述掺巨菌草的混合板，所述热压温度为160℃，热压压力为190Mpa,热压时间为15s/mm。
实施例2
与实施例1的不同之处在于，本实施例得到的掺巨菌草混合板的厚度为14.78mm，密度为728kg/m3。
本实施例的制造方法不同于实施例1的地方在于：混合步骤为将所述鲜巨菌草碎片与木片以混合板的绝干重量百分比计分别为28％、72％进行混合，得到掺巨菌草的原料；蒸煮：将所述掺巨菌草的原料进行高压蒸煮软化，蒸煮温度为175℃，蒸汽压力为8.3Mpa，蒸煮时间为5min，得到蒸煮后的掺巨菌草料；
铺装、扫平和预压：将所述干燥后的掺巨菌草纤维进行铺装、扫平和预压，得到掺巨菌草混合板坯，所述掺巨菌草混合板坯的高度比全木质纤维板坯高度降低18％；
热压：对所述掺巨菌草混合板坯进行热压得到所述掺巨菌草的混合板，所述热压温度为165℃，热压压力为210Mpa,热压时间为16s/mm。
实施例3
与实施例1的不同之处在于，本实施例得到的掺巨菌草混合板的厚度为14.79mm，密度为710kg/m3。
本实施例的制造方法不同于实施例1的地方在于：混合步骤为将所述鲜巨菌草碎片与木片以混合板的绝干重量百分比计分别为30％、70％进行混合，得到掺巨菌草的原料；蒸煮：将所述掺巨菌草的原料进行高压蒸煮软化，蒸煮温度为172℃，蒸汽压力为8.0Mpa，蒸煮时间为5min，得到蒸煮后的掺巨菌草料；
铺装、扫平和预压：将所述干燥后的掺巨菌草纤维进行铺装、扫平和预压，得到掺巨菌草混合板坯，所述掺巨菌草混合板坯的高度比全木质纤维板坯高度降低20％；
热压：对所述掺巨菌草混合板坯进行热压得到所述掺巨菌草的混合板，所述热压温度为164℃，热压压力为220Mpa,热压时间为19s/mm。
将实施例1-3的掺巨菌草混合板进行吸水厚度膨胀率、内结合强度、静曲强度弹性模量的测试，测试方法按照GB/T11718-2009规定的方法进行检测，测试结果如表1所示：
表1实施例1-3掺巨菌草混合板的相关性能测试结果
检验项目 单位 标准规定值 实施例1 实施例2 实施例3
含水率 ％ 3-13.0 8.79 8.65 8.71
静曲强度 MPa μ<sub>L</sub>：24.0 31.46 31.90 30.72
弹性模量 MPa μ<sub>L</sub>：2300 2783 2800 2542
内结合强度 MPa μ<sub>L</sub>：0.45 0.65 0.70 0.70
吸水厚度膨胀率 ％ μ<sub>L</sub>：12.0 10.49 10.43 10.95
密度 g/cm<sup>3</sup> / 0.74 0.728 0.71
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种掺巨菌草的混合板，其特征在于，以混合板的绝干重量百分比计，包含：25-30％巨菌草原料、70-75％木片，其中，所述巨菌草原料为生长期5-6个月的巨菌草。
2.根据权利要求1所述掺巨菌草的混合板，其特征在于，所述木片为桉树木片。
3.一种掺巨菌草的混合板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
切断：将含水量85-90％的5-6个月生巨菌草切断为2-3cm的长度，得到鲜巨菌草碎片；
混合：将所述鲜巨菌草碎片与木片以混合板的绝干重量百分比计分别为25-30％、70-75％进行混合，得到掺巨菌草的原料；
蒸煮：将所述掺巨菌草的原料进行高压蒸煮软化，得到蒸煮后的掺巨菌草料；
解纤、施胶：在热磨机中将所述蒸煮后的掺巨菌草料用机械方式解成纤维；在热磨机喷出纤维的过程中，加入胶黏剂和添加剂，得到施胶后的掺巨菌草纤维；
干燥：对所述施胶后的掺巨菌草纤维进行干燥，得到干燥后的掺巨菌草纤维，其中，所述施胶后的掺巨菌草纤维的容积重为80-90kg/m3；
铺装、扫平和预压：将所述干燥后的掺巨菌草纤维进行铺装、扫平和预压，得到掺巨菌草混合板坯，所述掺巨菌草混合板坯的高度比全木质纤维板坯高度降低15-20％；
热压：对所述掺巨菌草混合板坯进行热压得到所述掺巨菌草的混合板。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述木片为桉树木片。
5.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述蒸煮步骤，蒸煮温度为170-175℃，蒸汽压力为8.0-8.3Mpa，蒸煮时间为4-5min。
6.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述解纤、施胶步骤，所述胶黏剂为脲醛树脂。
7.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述干燥步骤，采用闪击式干燥机进行干燥。
8.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述热压步骤，热压温度为160-165℃，热压压力为190-220Mpa,热压时间为15-19s/mm。
9.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，将所述鲜巨菌草碎片在24h以内使用。
10.一种掺巨菌草的混合板，其特征在于，采用权利要求3-9中任一项所述制造方法制造得到。
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