专利名称：一种利用稻秸秆降低人造板游离甲醛的方法
技术领域：
本发明涉及的是一种利用稻秸秆降低人造板游离甲醛的方法，属于人造板生产制造技术领域。
背景技术：
目前市场上出售的人造板80％以上是由UF树脂胶粘合而成的。由于UF树脂胶制备简单、价格低廉，无色、水溶性好、胶合强度高而被广泛使用。但UF树脂胶在制造、使用及固化后的各阶段，都会释放出甲醛，即使在装饰加工之后仍有游离甲醛释放造成室内污染。传统降低人造板甲醛释放量的方法有物理方法、化学方法、物理与化学结合方法。具体措施很多，主要是从胶粘剂改性、生产工艺控制和成品后期处理上阐述甲醛降低的机理。
所述的物理方法是使用无甲醛或低醛胶粘剂，可采用低毒脲醛胶(游离甲醛含量小于0.5％)或零甲醛散发胶粘剂(如异氰酸脂胶粘剂)代替普通的脲醛树脂胶，有效地降低人造板甲醛释放量；研究合适的人造板热压工艺；调节板坯原料，根据影响因素的分析，主要从木材的树种、树皮含量、施胶量、原料形态、原料及板坯的含水率、原料搭配等方面考虑，尽量降低其对人造板的甲醛释放量的影响；改善人造板贮存环境，控制成品板贮存的环境温度、相对湿度、及改善空内通风情况等都会在一定程度上降低人造板的甲醛释放。另外，应先择冷却后再堆放的贮存方式；封闭处理，成品板后期处理中，通过对板材进行贴面、封边及表面涂饰等“深加工”，可以明显降低人造板中的甲醛释放量。
所述的化学方法是对脲醛树脂进行改性UF胶是酸固化树脂，在中性条件下水解最小，因而释放的甲醛就少。若使固化后的pH值降低至7.0左右，不但能使甲醛释放减少，而且胶的耐水性也大为改善。固化剂的种类和用量对刨花板的甲醛释放量也有一定的影响，常用的固化剂是氯化铵和硫酸铵；添加甲醛捕捉剂甲醛捕捉剂的种类很多，考虑到所加入的捕捉剂要易与甲醛结合且价格低廉，可与甲醛以化学键形式结合，从而降低人造板甲醛释放量，所以常用的UF胶甲醛捕捉剂主要有机与无机两类。工业上常用的甲醛捕捉剂主要有尿素、三聚氰胺、乙二胺、木素磺酸盐、单宁等。其中性能以木素磺酸盐见长。
所述的物理、化学结合方法是胶粘剂改性，改进脲醛树脂的配方选择兼顾低甲醛释放量与胶粘剂优良的粘接性能的甲醛—尿素摩尔比值(F/U)；控制脲醛树脂合成的工艺条件采用二次甚至多次缩聚法生产UF树脂胶可有效降低人造板的甲醛释放量。采用分批投尿对降低游离甲醛含量和促进树脂结构合理有着一定的作用。投入次数越多，对降低脲醛树脂的游离甲醛越有利，胶粘性能也越好；改善树脂的微观结构控制合理的反应温度及反应介质的PH值，可减少不稳定的二亚甲基醚键和游离羟甲基的形成，提高树脂的分解温度，及微观键接结构合理性；板坯后期处理是包括氨处理和胺化合物喷洒处理两种。前者是由于甲醛能与氨反应生成较稳定的六次甲基四胺。后者是在人造板成材以后尚未冷却时，用尿素溶液喷洒处理，使之与甲醛反应，生成无毒无味的新物质，可降低30％～50％的甲醛释放量；紫外光照射处理方法主要是利用光敏半导体材料——纳米二氧化钛吸收阳光中紫外线光能而呈现出强力分解作用的特性，吸收板坯及空气中游离的甲醛分子。
上述三种传统的物理、化学、物理与化学结合的方法，用以降低人造板甲醛释放量虽有一定的实效性，但也存在各自的缺点。概括地说对甲醛释放量的降低幅度并未达到令人满意的程度，所需的加工工序过于复杂、处理成本过高等。尤其是在新的甲醛限制标准公布之后，对生产符合该标准要求的人造板厂家提出了更严峻的考验。
发明内容
本发明的目的是提出一种稻秸秆降醛方法，它可有效的克服传统方法所存在的降低甲醛释放量幅度低、所需加工工序复杂、处理成本过高等缺陷。
本发明的技术解决方案稻秸秆降醛法是指在木质纤维板、木质刨花板生产中，以UF树脂为胶粘剂，通过在木材纤维原料中添加1％-50％的稻草秸秆纤维实现在基本满足成板强度的前提下降低成品板中甲醛释放量。
本发明的主要特点是利用非木质原料本身——稻草秸秆，通过水煮、热磨工艺制成人造板降醛剂即稻草纤维，加入到木材纤维原料中，压制成草木复合人造板。甲醛释放量幅度较纯木纤维板降低0％-70％。该降醛方法工序简单，加工成本低，又因原料中用稻草秸秆代替了部分木材原料，既可达到解决我国木材原料供应紧张的局面，又为进一步有效推广农作物秸秆的使用、减少农作物秸秆造成的环境污染及降低人造板甲醛释放量，具有显著的经济效益及环保效益。
附图1-a是不同草木配比MDF甲醛释放量附图1-b是草木配比对复合MDF内结合强度的影响附图1-c是草木配比对复合MDF二小时吸水厚度膨胀率的影响附图1-d是草木配比对复合MDF静曲强度的影响附图1-e是草木配比对复合MDF抗弯弹性模量的影响附图2-a是不同草木配比MDF甲醛释放量附图2b是不同草木配比对复合MDF内结合强度的影响附图2c是不同草木配比对MDF2小时吸水膨胀厚度的影响附图2d是不同草木配比对复合MDF静曲强度的影响附图2e是不同草木配比对MDF抗弯弹性模量度的影响图中的A是纯木、B是草秸秆纤维∶木质纤维＝20∶40、C是草秸秆纤维∶木质纤维＝30∶70、D是草秸秆纤维∶木质纤维＝50∶50。
具体实施例方式
实施例1生产木质纤维板，以UF树脂为胶粘剂，施胶量11％，添加占20％，30％，50％的稻草秸秆纤维，生产工艺中采用温度为170℃，热压时间为45sec/mm，适用的实验参数如下目标密度0.80g/cm3；目标厚度10mm；热压温度150-180℃；时间系数20sec/mm；干燥纤维含水率8％；压制板坯尺寸30mm×30mm；胶粘剂用量11％；胶粘剂级别E2级；固化剂用量1％。
采用穿孔萃取法(碘量法)进行甲醛释放量进行测定，平均结果如图1-a所示。草木配比为为20％时即草秸秆纤维∶木质纤维＝1∶4时，平均甲醛释放量绝对下降幅度约为37.7％；稻草秸秆纤维加量为30％，即草秸秆纤维∶木质纤维＝3∶7时甲醛释放量绝对下降幅度约为7.47％；当草木配比为50％，即草秸秆纤维∶木质纤维＝1∶1时，由图1-a可见平均甲醛释放量有所回升。但也略低于纯木纤维板的甲醛释放量。
分别对四种成品板进行物理力学性能测定，结果如图1-b，图1-c图1-d及图1-e及所示，草纤维加入量在50％以下时，所压制的板材性能基本上能达到国家标准要求。图1-b所示的是不同的草木配比对复合MDF内结合强度的影响，可以看出，由于稻草表面富有不利于胶合的蜡状物质和有机硅的问题，随着草量的加大，复合MDF的内结合强度有逐渐降低的趋势，但在此热压工艺下，草木配比为20∶80时，复合MDF的平均内结合强度与纯木纤板相当。同样的趋势也体现在弹性模量MOE和静曲强度MOR上，如图1-d及图1-e所示。但由于稻草纤维与木纤维在形态、化学性质上的不同，脲醛树脂对两种纤维的胶粘作用也存在着一定的差异。从图1-c可以看出，草纤维的加量对复合MDF的2小时吸水厚度膨胀TS有较大的影响。因草纤维与水的浸润接解角在90度左右，基本不浸润，所以草含量越大板材的吸水厚度膨胀率也越高。
实施例2生产木质刨花板，以UF树脂为胶粘剂，施胶量为12％，添加占20％，30％，50％的稻草纤维，生产工艺中采用温度为170℃，热压时间为30sec/mm，适用的实验参数如下采用温度为170℃，热压时间为30sec/mm，实验参数如下目标密度0.80g/cm3；目标厚度10mm；热压温度150-180℃；时间系数35sec/mm；干燥纤维含水率8％；压制板坯尺寸30mm×30mm；胶粘剂用量12％；胶粘剂级别E2级；固化剂用量1％。
对照附图2-a、2b、2c、2d、2e，采用穿孔萃取法(乙酰丙酮分光光度计法)进行甲醛释放量进行测定，平均结果如图2-a所示。
草木配比为为20％时即草秸秆纤维∶木质纤维＝1∶4时，平均甲醛释放量绝对下降幅度约为49％；稻草秸秆纤维加量为30％，即草秸秆纤维∶木质纤维＝3∶7时甲醛释放量绝对下降幅度约为65.6％；当草木配比为50％，即草秸秆纤维∶木质纤维＝1∶1时，由图2-a可见平均甲醛释放量有所回升。但也略低于纯木纤维板的甲醛释放量。
分别对四种成品板进行物理力学性能测定，结果如图2b，图2c图2d及图2e及所示，与实施例1的结果相似。当草纤维加入量在50％以下时，所压制的板材性能基本上能达到国家标准要求。在草木配比对复合MDF内结合强度的影响上，可以看出，随着稻草纤维的加入，复合MDF的内结合强度呈现降低的趋势，图2b所示。
同样的趋势也体现在弹性模量MOE和静曲强度MOR上如图2d及图2e所示。但在草木配比在20∶80时，草木复合MDF的弹性模量MOE与静曲强度MOR略有升高。
从图2c可以看出，草纤维的加量对复合MDF的2小时吸水厚度膨胀TS也有影响。随稻草纤维的加入，吸水厚度膨胀TS呈现逐渐增大的趋势。
权利要求
1.一种利用稻秸秆降低人造板游离甲醛的方法，其特征是以UF树脂为胶粘剂，在木材纤维原料中添加占木材纤维原料重量1％-50％的稻草秸秆纤维。
2.根据权利要求1所述的一种利用稻秸秆降低人造板游离甲醛的方法，其特征是稻草秸秆纤维是稻草秸秆通过水煮、热磨工艺制成。
3.根据权利要求1所述的一种利用稻秸秆降低人造板游离甲醛的方法，其特征是在木材纤维原料中添加占木材纤维原料重量20％，30％，50％的稻草秸秆纤维，生产工艺中采用温度为170℃，热压时间为25-45sec/mm，实验参数如下目标密度0.80g/cm3；目标厚度10mm；热压温度150-180℃；时间系数20-35sec/mm；干燥纤维含水率8％；压制板坯尺寸30mm×30mm；胶粘剂用量12％；胶粘剂级别E2级；固化剂用量1％。
全文摘要
本发明是一种利用稻秸秆降低人造板游离甲醛的方法，其特征是在木质纤维板、木质刨花板生产中，以UF树脂为胶粘剂，通过在木材纤维原料中添加1％－50％的稻草秸秆纤维实现在基本满足成板强度的前提下降低成品板中甲醛释放量。优点是利用非木质原料本身——稻草秸秆，通过水煮、热磨工艺制成人造板降醛剂即稻草纤维，加入到木材纤维原料中，压制成草木复合人造板。甲醛释放量幅度较纯木纤维板降低0％－70％。该降醛方法工序简单，加工成本低，又因原料中用稻草秸秆代替了部分木材原料，达到解决我国木材原料供应紧张的局面，进一步有效推广农作物秸秆的使用、减少农作物秸秆造成的环境污染及降低人造板甲醛释放量，具有显著的经济效益及环保效益。
文档编号B27N3/08GK1857885SQ20061003982
公开日2006年11月8日 申请日期2006年4月24日 优先权日2006年4月24日
发明者周定国, 李瑜, 张洋, 梅长彤, 徐咏兰, 华毓坤, 周哓燕, 徐信武 申请人:南京林业大学