专利名称：紫茎泽兰刨花板的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种刨花板的制备方法，尤其是一种生产紫茎泽兰刨花板的方法。
传统刨花板主要以木材或木材加工剩余物以及农作物秸杆等为原料，经刨片，干燥，施胶，铺装，热压等工序制成刨花板。由于我国是森林资源比较困乏的国家，随着森林资源的社会效益和环境效益的日趋明显，特别是国家实行“天然林保护”“退耕还林还草”工程以来，随着森林采伐量的逐年减少，木材原料更为短缺，很难满足日益扩大的人造板市场的原料需求。为此人们开发出以农作物秸杆为原料的杂草刨花板，但由于受季节、种植规模及产量的影响，要进行大规模不间断的杂草刨花板的生产是相当困难的，因此，现有的杂草刨花板仍无法有效地取代木材人造板。
紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum spreng)为菊科泽兰属，俗名飞机草、解放草等，是一种外来的恶性杂革，现已遍及云南、贵州、四川、西藏、广西等省(区)，并且还在以极快的速度传播，其中云南省的紫茎泽兰分布面积最广，受灾最严重，已严重威胁我省农、林、牧副业的发展及生态安全。有关科研院所经多年的防除研究，在紫茎泽兰的预防和治理方面取得一些进展，如中国专利公开的文献901044431和891002243，即用紫茎泽兰生产刨花板，但该文献没有记载过紫茎泽兰脱味的工艺技术，因在生产过程中紫茎泽兰散发出的特殊气味会影响工作人员的健康。另用上述文献记载的内容生产的紫茎泽兰刨花板，由于其吸水厚度膨胀率较大，静曲强度和握钉力等各项指标性能较差，按国家刨花板GB/T4897-92标准判定，产品质量不合格。
本发明的目的在于提供一种紫茎泽兰刨花板的生产方法，以消除其特有的气味，去除纤维组织差的表皮及灰分高、杂细胞多的髓心部分，得到强度高、性能好的优质刨花板。
本发明通过下列技术方案实现它包括原料预处理，刨片，干燥，分选，调胶、施胶，铺装，预压，热压成型等工艺过程，其特征在于所述原料预处理包括下列工艺步骤
1、切断将原料切为长度为45-60mm的段，控制其含水率30-60％；2、脱皮除髓除去原料段的表皮、髓心及稍末、泥土；3、药物处理将pH值为4.8-5.5，温度为80-85℃，并含有0.3％亚硫酸氢钠和0.1％磷酸氢钠的水溶液，按原料重量的3-6％直接喷淋在原料上；4、高温加压蒸煮软化处理用温度为100-140℃，压力为0.2-0.5Mpa的蒸汽对原料进行30-60分钟的蒸煮软化处理。
所述药物处理后的余液返回配液池循环使用，池内的废渣、废液定期与煤混合梵烧，实现废液的零排放。
所述高温加压蒸煮软化处理后的原料趁热刨片，其刨花的长为4-38mm，宽为2～10mm，厚为0.2～0.5mm。
所述脱皮除髓过程，主要是将原料的表皮、髓心除去。经研究发现紫茎泽兰生长期12个月以上，其秆茎平均直径0.3～1.2cm，长度为0.8～2m。秆茎为中空状，秆壁厚为0.3～0.9mm，秆茎中间为髓心，多为杂细胞和灰分，表皮组织含有长、短两种细胞，短细胞又有栓皮、硅质两种，髓心和表皮纤维组织差，加工到后期，会变为灰尘，吸胶量大，是造成紫茎泽兰碎料胶合力下降的关键因素。而紫茎泽兰的单体纤维呈短粗状，与木材纤维相似，但纤维之间连接性能较差，紫茎泽兰中的热水抽提物(单糖、淀粉、单宁、鞣质、部分果胶)含量高。紫茎泽兰绝干密度为0.592g/cm3，基本密度为0.503g/cm3，秆茎最大吸湿率25.4％，最大吸水率126％，低于木材，其PH值为5.5-6.2属酸性纤维原料。因此，必须先将表皮和髓心除去，只使用茎秆主体纤维，以保证产品质量。
所述药物处理和高温加压蒸煮软化处理主要是将原料中的特殊气味除掉。因为紫茎泽兰特有辛甜味带药草凉气味，主要由其内部的下列化学物质产生辛甜味来自对一聚伞花素(表现为胡萝卜的特征气味)。
药草味由香茅醛、香叶醛、香叶醇、百里香酚甲醚，异丁酸百里香酚酯等产生。
凉气味由乙酸龙脑酯，异松油烯、樟脑等产生。
用蒸汽加压蒸煮30～60分钟后，80％的有味成分可因为蒸留作用而除去。其中产生凉气味的乙酸龙脑酯，异松油烯、樟脑本身就具有挥发升华作用，经过蒸汽处理后可以全部除去；而香茅醛、香叶醛、香叶醇等用蒸汽不易除尽，采用NaHSO3溶液直接喷淋在紫茎泽兰表面，在一定的温度压力下，逐步反应破坏产生气味物质的官能基团“-CHO”，因醛基“-CHO”能与亚硫酸氢钠发生加成反应，生成稳定的二磺酸盐加成物，消除药草味，再利用后续工段170℃左右的干燥和热压温度，去除紫茎泽兰刨花内部的对一聚伞花素，通过综合处理可除去紫茎泽兰特有的气味。另外NaHSO3还具有漂白作用，将紫茎泽兰原料的黑褐色漂白为黄色或黄白色，改善成品刨花板的外观颜色。
通过加压蒸煮，使紫茎泽兰植物纤维中的单糖、淀粉、单宁、鞣质、部分果胶等热水抽提物溶解，削弱纤维间的结合力，提高纤维原料的塑性，使纤维变得柔软易曲，以便于刨片，并降低刨片时纤维的机械损伤程度，使制得的刨花板符合工艺要求，提高最终产品的质量。
所述刨片，干燥，调胶、施胶，铺装，热压成型等工艺过程均采用现有刨花板的加工工艺。其中生产不同配比、不同厚度的紫茎泽兰刨花板与干燥后刨花板含水率的关系是(1)100％的紫茎泽兰厚度8mm，含水率是4.5～6.5％；厚度10mm，含水率是4～6％，厚度12、14、16mm，含水率是3～5％，厚度19、22、25mm，含水率是2～4％。
(2)80％的紫茎泽兰+20％的其它纤维原料厚度8mm，含水率是4～5％，厚度10、12、16mm，含水率是3～4％，厚度19、22、25mm，含水率是2～3％。
(3)60％的紫茎泽兰+40％的其它纤维原料厚度8mm，含水率4～5％，厚度10、12、16mm，含水率是3～4％，厚度19、22、25含水率是2～3％。
生产薄的刨花板可根据要求结合当地气候条件，选用偏高的含水率，以降低干燥过程的生产成本，但生产厚的刨花板则必须严格按上述范围控制含水率，以免造成热压时分层、鼓泡现象。
拌胶过程中，脲醛树脂胶粘剂的固体含量是60±1％，粘度42±4秒，水混和性3.5，胶液固化时间48±2秒。生产不同厚度，不同配比的刨花板，其用胶量也有所不同。按国家标准生产0.5～0.85g/cm3密度的刨花板，其施胶量为单层结构刨花板用胶量为12+2％；三层结构刨花板用胶量为，表层14±2％，芯层12±1％；渐变结构刨花板用胶量为，表层14±1％，芯层11±2％。在施加脲醛树脂胶粘剂的同时，需施加固化剂NH4CL，防水剂(乳化石蜡)，固化剂用量为树脂重量的0.7±0.2％，石蜡乳液浓度为30％，防水剂(石蜡)施加量为干刨花重量的0.4％。热压工段热压温度为170℃±20℃，压力为18-5Mpa(分三段式加压)，热压时间为17±3S/mm。
若在紫茎泽兰中加入不同比例的其它纤维原料时，采取的工艺路线是紫茎泽兰与其它纤维原料分别制成刨花，按一定比例混合后统一干燥、分选。在生产过程中，要求其它纤维原料刨花初含水率要低于紫茎泽兰含水率，因为紫茎泽兰易于干燥，且要求二种物料的刨花初含水率误差控制在20％以内。随着其它纤维原料的增加，胶的初粘度要求在48±4％，但胶的总体施胶量不变，热压工段温度取值需随之调高，压力的取值范围随之增大，热压所需时间相应减少。原料要求选择生长期12个月以上的紫茎泽兰的茎、粗枝、根为原料，压制不同厚度，不同比重的刨花板所需的绝干刨花和脲醛树脂胶粘剂用量只需用传统木质刨花板的相关理论计算即可，计算公式和步骤完全相同。
本发明具有下列优点和效果1)、将传统的刨花板生产工艺和植物化学处理有机结合起来，采用的工艺路线、工艺技术先进，生产线设备科学、经济，自动化水平高，项目设备投资与传统刨花板生产线相当。
2)、采用本发明工艺成功地去除紫茎泽兰表皮组织和髓心对紫茎泽兰刨花板胶合力下降的影响，全面提高紫茎泽兰刨花板的各项指标和性能。利用高温蒸汽加压蒸煮，施加还原剂办法，破坏紫茎泽兰产生特殊药草气味成份的官能基因，特别是香茅醛、香叶醛的“-CHO”基团和香叶醇被氧化后的“-HCO”基团，利用后续工段170℃左右的干燥温度和170℃的热压温度除去物质内部的对一聚伞花素，达到除去紫茎泽兰内部固有的特殊气味。同时通过药物氧化还原漂白原理使原料外观的褐黑色变为黄色或黄白色，改善板子的外观质量。
3)本发明耗胶量与木质刨花板相当，板子的吸水厚度膨胀率及游离甲醛释放量远远低于国标GB/T4897-92中的标准要求。
4)紫茎泽兰刨花板不裂口、开缝、不翘曲变形，表面光滑，质地坚硬，可胶可漆，可贴可装饰，可广泛用于建筑、家具、装璜、包装等领域。紫茎泽兰刨花板经用户使用及反复实验，具有防霉变和防白蚁的特殊功能，特别适宜在我国南方气候潮湿地区推广使用。
5)本发明产品可以是100％的紫茎泽兰产品，也可以添加10-40％的枝丫材、间伐材、工厂刨花、竹材、甘蔗渣等其它纤维原料，提高资源的综合利用效益。
6)利用紫茎泽兰生产刨花板，经测算，生产1m3紫茎泽兰刨花板生产成本为584.5元/m3左右，而生产1m3木质刨花板生产成本为673.41元/m3左右，每1m3紫茎泽兰刨花板节约成本90元左右，生产线具有良好的经济效益。
7)本发明从紫茎泽兰的利用着手，变废为宝，变害为利，生产出代木产品，根本上减少紫茎泽兰资源总量，扼制紫茎泽兰“疯狂”发展蔓延的趋势，保护森林资源，减少森林采伐量，实现资源永续利用，促农、林、牧副业的发展。
8)据调查统计，紫茎泽兰资源主要分布在山区半山区，属“工业断带区”，生存条件恶劣，老百姓生活仍很贫困，采用“公司+农户”的发展模式，第一车间分布在山区半山区，如投资建设一条年产7000M3紫茎泽兰刨花板生产线，则老百姓可直接受益150万元以上，如按每人增收400元计，可解决2750人的脱贫，既解决了大量农村剩余劳力的就业问题，又增加了山区农户的收入，因此，它可带动边疆少数民族贫困地区加快脱贫致富的步伐。
图1为本发明之全部工艺流程图；图2为本发明之预处理工艺流程图。
实施例1首先将100吨紫茎泽兰原料切为长度为45mm的段，控制其含水率30％，将其送入脱皮机除去表皮、髓心及稍末、泥土，用pH值为5，温度为80℃，含有0.3％亚硫酸氢钠和0.1％磷酸氢钠的水溶液5吨进行喷淋，在容器内用温度为120℃，压力为0.2Mpa的蒸汽对原料进行40分钟的高温加压蒸煮软化处理，趁热进入双鼓轮刨片机进行刨片处理，再经刨花的干燥、分选、施胶、铺装、预压、热压、纵横裁边、后处理等加工工艺，制得含100％紫茎泽兰的刨花板，产品规格为1220×2440×12mm，1220×2440×16mm两种，类型为渐变结构刨花板。刨花干燥后含水率3.5％，施加的脲醛树脂胶粘剂的固体含量60％，粘度44秒，用胶量为14％，热压温度170℃，热压压力14Mpa(分三段式加压)，热压时间17S/mm，后处理置放时间36小时，制造后测量刨花板实际厚度为12.4mm 16.3mm(末经表面砂光处理)，产品送云南省产品质量监督检验中心检测，检测结果见表1、表2。
实施例2首先将100吨紫茎泽兰原料切为长度为60mm的段，控制其含水率60％，将其送入脱皮机除去表皮、髓心及稍末、泥土，有pH值为5.5，温度为85℃，含有0.3％亚硫酸氢钠和0.1％磷酸氢钠的水溶液3吨进行喷淋，在容器内用温度为140℃，压力为0.5Mpa的蒸汽对原料进行60分钟的高温加压蒸煮软化处理，趁热进入双鼓轮刨片机进行刨片处理，将该刨花与木质刨花混合后，经干燥、分选、施胶、铺装、预压、热压、纵横裁边、后处理等加工工艺，制得含60％紫茎泽兰+40％木质材料的刨花板，产品规格为1220×2440×12mm，1220×2440×16mm两种，产品类型为渐变结构刨花板。刨花干燥后含水率3.6％，施加的脲醛树脂胶粘剂的固体含量61％，粘度50秒，用胶量14％，热压温度180℃，热压压力16Mpa(分三段式加压)，热压时间17S/mm，后处理置放时间48小时，制造后测量刨花板实际厚度为12.35mm，16.30mm(末经表面砂光处理)，产品经质量监督检验中心检测，结果见表3、表4。
实施例3工艺方法同实施例2，制得含60％紫茎泽兰+40％甘蔗渣的刨花板，产品规格为1220×2440×12mm，1220×2440×16mm两种，为渐变结构刨花板。刨花干燥后含水率3.0％，施加的脲醛树脂胶粘剂的固体含量62％，粘度45秒，用胶量14％，热压温度180℃，热压压力17Mpa(分三段式加压)，热压时间17S/mm，后处理置放时间48小时，制造后测量刨花板实际厚度为12.25mm16.25mm(末经表面砂光处理)，产品送云南省产品质量监督检验中心检测，检测结果见表5、表6。
实施例4工艺方法同实施例2，制得60％紫茎泽兰+40％竹材的刨花板，产品规格为1220×2440×12mm，1220×2440×16mm两种，类型为渐变结构刨花板。刨花干燥后含水率3.5％，施加的脲醛树脂胶粘剂的固体含量61％，粘度49秒，用胶量14％，热压温度175℃，热压压力18Mpa(分三段式加压)，热压时间17S/mm，后处理置放时间48小时，制造后测量刨花板实际厚度为12.35mm16.35mm(末经表面砂光处理)，产品经检测，其结果见表7、表8。
表1、12mm厚100％紫茎泽兰刨花板检验结果
表2、16mm厚100％紫茎泽兰刨花板检验结果
表3、12mm厚60％紫茎泽兰或飞机草+40％木质材料刨花板检验结果
表4、16mm厚60％紫茎泽兰或飞机草+40％木质材料刨花板检验结果
表5、12mm厚60％紫茎泽兰或飞机草+40％甘蔗渣刨花板检验结果
表6、16mm厚60％紫茎泽兰或飞机草+40％甘蔗渣刨花板检验结果
表7、12mm厚60％紫茎泽兰或飞机草+40％竹材刨花板检验结果
表8、16mm厚60％紫茎泽兰或飞机草+40％竹材刨花板检验结果
权利要求
1.一种紫茎泽兰刨花板，它包括原料预处理，刨片，干燥，分选，调胶、施胶，铺装，预压，热压成型，后处理工艺过程制得，其特征在于所述原料预处理包括下列工艺步骤A、切断，将原料切为长度为45-60mm的段，控制其含水率30-60％；B、脱皮除髓，除去原料段的表皮、髓心及销末、泥土；C、药物处理，将pH值为4.8-5.5，温度为80-85℃，含有0.3％亚硫酸氢钠和0.1％磷酸氢钠的水溶液，按原料重量的3-6％直接喷淋在原料上；D、高温加压蒸煮软化处理，用温度为100-140℃，压力为0.2-0.5Mpa的蒸汽对原料进行30-60分钟的处理。
2.根据权利要求1所述的刨花板，其特征在于所述药物处理后的余液返回配液池循环使用，池内的废渣、废液定期与煤混合梵烧，实现废液的零排放。
3.根据权利要求1所述的刨花板，其特征在于所述高温高压处理后的原料趁热刨片，其刨花的长为4-38mm，宽为2～10mm，厚为0.2～0.5mm。
全文摘要
本发明提供一种紫茎泽兰刨花板，由原料预处理，刨片，干燥，调胶、施胶，铺装，热压成型，后处理工艺制得，其特征在于所述原料预处理包括切断，脱皮除髓，药物处理，高温加压蒸煮软化处理。采用本发明工艺成功地去除紫茎泽兰表皮组织和髓心对紫茎泽兰刨花板胶合力下降的影响，利用高温蒸汽和药物加压蒸煮，除去紫茎泽兰固有的特殊气味，全面提高产品质量，使紫茎泽兰这一恶性杂草变废为宝，变害为利，在降低刨花板生产成本的同时，生产出木质替代产品，根本上减少紫茎泽兰资源总量，扼制紫茎泽兰“疯狂”发展蔓延的趋势，保护森林资源，减少森林采伐量，实现资源永续利用，促进农、林、牧副业的发展。
文档编号B27N3/08GK1480307SQ0213371
公开日2004年3月10日 申请日期2002年9月5日 优先权日2002年9月5日
发明者洪焰泉, 达平馥 申请人:云南省林业勘察设计院, 华坪县高压微粒板厂