一种巨菌草刨花板及其生产方法和应用与流程

1.本发明属于刨花板技术领域，更具体地涉及一种巨菌草刨花板及其生产方法和应用。


背景技术：

2.刨花板也叫颗粒板，与实木颗粒板不同，传统刨花板的原材料是各种枝芽、小径木、速生木材、木屑等木质边角碎料，将这些边角碎料切削成一定规格的碎片，经过干燥，拌以胶料、硬化剂、防水剂等，在一定的温度压力下压制成的一种人造板，颗粒排列不均匀。随着木材成本逐渐提高，刨花板的供需矛盾日益加剧。为满足市场对刨花板的需求，人们将目光投向寻找木质原料的替代品。如何利用非木质如竹材、草类、农作物秸秆等生物质资源发展人造板行业一直是业内人士关注的问题。
3.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，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，必须去除髓芯并且无法生产出合格的刨花板。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刨花板。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。中国发明专利申请cn105128114a提供了一种利用巨菌草制备刨花板材的方法，包括以下步骤：(1)切断与分选；(2)刨花制备与分类；(3)刨花混合；(4) 施胶；(5)铺装；(6)热压；(7)后处理步骤制成巨菌草生产刨花板材。中国发明专利申请cn114474290a公开了一种超薄大片刨花制备竹刨花板的连续平压工艺及加工设备，工艺步骤如下：首先将竹秆分切成短竹筒，再送入盘式刨片机分解为竹大片刨花；将大片刨花置于干燥机中；用罐式施胶机对干燥后的大片刨花进行施胶；用铺装机将含胶刨花进行定向铺装得到板坯；板坯送入单层热压机连续平压热压成型；定型后出板，出板后裁切、冷却和后处理。
4.巨菌草(pennisetum giganteum lin)植株高，茎秆粗，直立丛生，根系发达，作为高产优质的菌草，可做牛、羊、马等家禽家畜饲料，也可用于栽培香菇、毛木耳、黑木耳、猴头菇等多种食药用菌，还可用于工业开发。以前，巨菌草主要是被应用于食用菌类生产基料及动物养殖饲料方面。巨菌草特点是：(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％。随着巨菌草种植技术的大力推广，如何将巨菌草巨大的产能往更具有社会经济效益的工业化方向应用以提高其附加值成为一项重要课题。


技术实现要素：

5.鉴于背景技术存在的上述技术问题，需要提供一种巨菌草刨花板及其生产方法和应用，该巨菌草刨花板的生产工艺能够将巨菌草全草进行应用，无需剔除叶子和根部，且由
该生产工艺生产得到的刨花板各项指标均达到有关国家标准的技术要求。该技术方案能够切实有效地在保证刨花板品质的基础上减少木质资源和竹资源的用量，为减少林木砍伐、提高板材制造效益提供有利的技术途径。
6.为实现上述目的，在本发明的第一方面，发明人提供了一种巨菌草刨花板的生产方法，包括以下步骤：
7.压榨，将含水率为75-80％的巨菌草原料进行压榨，得到压榨后的巨菌草，所述压榨后的巨菌草含水率保持在40～50％；
8.刨花，将所述压榨后的巨菌草刨片成刨花，得到巨菌草刨花；
9.干燥，将所述巨菌草刨花进行干燥，得到干燥后的巨菌草刨花，所述干燥后的巨菌草刨花含水率为3～5％；
10.筛选，将所述干燥后的巨菌草刨花依据刨花形态大小分为粗刨花、表层刨花、芯层刨花和粉尘；
11.施胶，将所述表层刨花和所述芯层刨花分别与胶粘剂混合均匀进行施胶，控制施胶后表层刨花含水率为9～12％，控制施胶后芯层刨花含水率为5.5～ 7.5％；
12.铺装，将所述施胶后表层刨花设置在板坯的上表层和下表层，将所述施胶后芯层刨花用在板坯的芯层，按照干物质重量百分比计，所述表层刨花和所述芯层刨花的用量比为40％/60％，得到铺装后的板坯；
13.预压，将所述铺装后的板坯进行预压，得到预压后的板坯；
14.热压，将所述预压后的板坯热压成预设厚度，得到热压后的板材；
15.后处理，将所属热压后的板材依次进行锯切、冷却、养生、砂光、裁边、检验、包装完成成品。
16.在发现本发明的过程中，发明人发现非木材植物原料在生物结构、纤维细胞含量与形态、化学组成等方面均与木材原料有一定差别。非木质原料中的棉秆、麻秆、甘蔗渣、玉米秆和高粱杆等均有软的髓结构物质，由杆的横切面组织估算，髓心量中棉杆约为7.4％、麻秆约为12％，甘燕渣约为10％，玉米秆和高粱秆的储心量更大。这类物质具有较强的吸收胶粘剂性能，同时由于髓心自身密度低、结构疏松且强度低，采用一般施胶方法只有表面有胶，胶接后无胶的髓心内部强度极低，成为胶接破坏的基点和吸水的源泉，最终影响界面结合性能，导致胶接制品强度性能不理想。髓心的存在对板材的耐水性影响大，因此使用这类原料时一定要考虑去除髓心的问题。去除髓心时，难免会增加处理工序以及去除不彻底等对设备和产品可能带来的负面效果。
17.另外，非木质原料中的棉秆、麻秆等外层都有柔软的外皮层，虽然它属于长纤维，但在生产过程中，切削表皮层时易塞刀和缠绕风机叶片，不仅影响物料的输送，而且还很容易造成设备故障。这类原料在切削或纤维分离时形成的皮纤维和纤维束易卷曲成团，影响施胶的均匀，铺装时也不易松散而影响铺装质量。因此，采用棉秆、麻秆为原料还需多设置除去外表皮的工序。
18.还有些非木质原料外表含有硅和生物蜡，如麦秸、稻草、芦苇、竹材等，硅和生物蜡的存在形成非极性的表层结构，这种非极性的表层结构会直接影响常用的醛类胶黏剂的吸附和润湿，导致醛类胶黏剂对这类材料胶接效果不理想，同时还会降低这类原料所制成板材的二次加工时的贴合性能。
19.本发明中的刨花板完全采用巨菌草为原料，为全草利用，只需将巨菌草露出地上15-20cm处进行收割，收割后其会继续生长，所以全草利用是指利用巨菌草根以上部份去除土壤、砂砾等杂质之后即可应用。本发明技术方案改进了传统以木质原料进行刨花板制作的工艺，将巨菌草替代木质原料探索生产质量指标优良的环保型刨花板，为速生型巨菌草在刨花板技术领域发挥高效应用价值提供技术思路。
20.在本发明中，将巨菌草刨花进行干燥，保持干燥后的巨菌草刨花含水率为3～5％有重要的作用，同时，保持施胶后表层刨花含水率为9～12％，保持施胶后芯层刨花含水率为5.5～7.5％，能够最大程度地防止刨花板成品在储运、以及使用过程中发生霉变等质量问题，影响其使用性能和使用寿命。
21.在本发明优选的实施方案中，巨菌草原料为巨菌草全草，相较于现有技术而言除了能够有效将全草应用于刨花板生产以外，也大大简化了生产线的人工或机械操作步骤。
22.发明人在实现本发明的过程中还发现，现有技术中以非木质植物为原料制备刨花板均采用二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)胶粘剂，但二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)的成本是尿醛树脂的8-10倍以上，不具有批量生产的实用性，而巨菌草刨花板采用低成本胶粘剂生产成功，具有实际的应用价值。
23.发明人在研发过程中更进一步地发现，刨花板的密度大小与内结合强度、表结合强度、静曲强度、弹性模量、吸水厚度膨胀率等有关。相同厚度中密度大的刨花板，原料用量多，相应地，内结合强度、表结合强度、静曲强度、弹性模量、吸水厚度膨胀率等指标都更加理想。经过反复验证，巨菌草纤维的表面特性与脲醛胶可以取得较好的胶粘效果，在大大降低成本的同时又能取得很好的胶粘效果，并且能够大大降低刨花板成品的甲醛释放量提升其环保效益。
24.在本发明优选的实施方案中，在筛选步骤之后还包括将粗刨花研磨成表层刨花和/或芯层刨花再分别筛选入对应的刨花类别中，将粉尘送入粉尘料仓做燃料的步骤。这样，将不合格的粉尘中原料将被重新再利用，不会产生浪费。
25.更加优选地，在所述筛选步骤和所述施胶步骤之间还设置风选步骤，将所述表层刨花和/或芯层刨花进行风选进一步去除沙粒、粉尘等杂质。
26.在本发明优选的实施方案中，在所述施胶步骤中，采用滚筒拌胶机与雾化喷胶器，将所述胶粘剂分别与所述表层刨花、所述芯层刨花混合均匀，所述胶粘剂为低醛改性脲醛胶，所述表层刨花的施胶量为所述表层刨花重量的 9～12％，所述芯层刨花的施胶量为所述芯层刨花重量的8～10％。
27.表层刨花的施胶量和芯层刨花的施胶量控制在上述数值范围内的作用是：上述施胶量能够很好地保证胶结质量，同时，这样的施胶量能使施胶后刨花含水率保持在控制范围，保证产品质量和生产效率最优，并且得到的刨花板产品甲醛释放量保持在符合标准要求范围内。
28.在本发明优选的实施方案中，所述预压步骤的压力为0.5～0.7mpa。在这个预压压力下，刨花板的板坯既能保持一定的强度、便于运输，又能使预压机压板间隔降低，防止压机闭合时，吹散板坯边缘、影响刨花板产品性能。
29.在本发明优选的实施方案中，所述干燥步骤控制干燥温度为210～320℃。采用高温快速干燥，使刨花含水率降低到工艺要求并趋于一致减低刨花板的内应力，以达到施胶
均匀和提高产品质量的目的，同时为热压步骤做好准备。发明人发现不同季节收割的巨菌草含水率不同，为稳定生产及提升干燥效率，采用上述干燥温度范围才更有利于下一步实施。
30.在另一些本发明优选的实施方案中，所述热压温度为170～220℃采用四个分区，热压压力为2.5-4.0n/mm2，热压因子为6～10s/mm。
31.在本发明的第二方面，发明人提供了一种巨菌草刨花板，所述巨菌草刨花板由100％巨菌草原料采用本发明第一方面所述生产方法生产得到。
32.在本发明的第三方面，发明人提供了一种巨菌草刨花板，所述巨菌草刨花板由100％巨菌草原料采用本发明第一方面所述生产方法生产得到。
33.区别于现有技术，上述技术方案至少具有以下有益效果：
34.本发明采用改进的生产工艺将巨菌草全草作为刨花板生产用原料，通过控制压榨、切削及刨花后的巨菌草进行干燥，控制其含水率数值范围，然后进行不同形态大小的筛分、分别控制不同层结构刨花施胶后的含水率，为巨菌草生产各项指标符合或超过国家标准要求的刨花板提供了很好的技术途径，为以草代木人造板技术领域增添了富有实用价值的应用技术，大大降低了林木砍伐量，使板材制造业脱离速生林木原料供应具有更加切实有效的解决办法，改善了现有利用草本植物生产刨花板产品质量缺陷、使用寿命短、对人们生活环境不够环保等健康安全隐患问题。
35.上述发明内容相关记载仅是本技术技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本技术的技术方案，进而可以依据说明书的文字记载的内容予以实施，并且为了让本技术的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本技术的具体实施方式进行说明。
具体实施方式
36.为详细说明本技术可能的应用场景，技术原理，可实施的具体方案，能实现目的与效果等，以下结合所列举的具体实施例详予说明。本文所记载的实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
37.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本技术中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。
38.除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本技术所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本技术。
39.在本技术的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，表示：存在a，存在b，以及同时存在a和b这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。
40.在本技术中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数
量、主次或顺序等关系。
41.在没有更多限制的情况下，在本技术中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。
42.与《审查指南》中的理解相同，在本技术中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本技术实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。
43.在本技术实施例的描述中，所使用的与空间相关的表述，诸如“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“垂直”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等，所指示的方位或位置关系是基于具体实施例所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术的具体实施例或便于读者理解，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的位置、特定的方位、或以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。
44.除非另有明确的规定或限定，在本技术实施例的描述中，所使用的“安装”“相连”“连接”“固定”“设置”等用语应做广义理解。例如，所述“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体设置；其可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通信连接；其可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；其可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本技术所属技术领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语在本技术实施例中的具体含义。
45.本发明采用的刨花板生产线设备为国产最先进的全自动化连续平压法生产线。
46.实施例1
47.本实施例提供了一种巨菌草刨花板及其生产方法。该巨菌草的刨花板厚 18mm，密度620kg/m3，其制造方法包括以下步骤：
48.压榨，将半年生的含水率为75-80％的巨菌草全草作为原料进行压榨，得到压榨后的巨菌草，压榨后的巨菌草含水率保持在41％；
49.切削，将压榨后的巨菌草切削成平均长度为25mm的条状物或片状物，得到切削后的巨菌草；
50.刨花，将压榨、切削后的巨菌草进行刨片刨花，得到巨菌草刨花；
51.干燥，将巨菌草刨花在210℃下进行干燥，得到干燥后的巨菌草刨花，干燥后的巨菌草刨花含水率为3～5％；
52.筛选，将干燥后的巨菌草刨花依据刨花形态大小分为粗刨花、表层刨花、芯层刨花和粉尘；
53.施胶，采用滚筒拌胶机与雾化喷胶器，将表层刨花、芯层刨花分别与胶粘剂低醛改性脲醛树脂混合均匀，进行施胶，控制表层刨花的施胶量为表层刨花重量的9％，施胶后表层刨花含水率为9％，控制芯层刨花的施胶量为芯层刨花重量的8％，施胶后芯层刨花含水率为5.5％；；
54.铺装，将施胶后表层刨花设置在板坯的第一表层和第二表层，将所述施胶后芯层刨花用在板坯的芯层，按照干物质重量百分比计，所述表层刨花和所述芯层刨花的用量比为40％：60％，得到铺装后的板坯；
55.预压，将铺装后的板坯采用0.7mpa的压力进行预压，得到预压后的板坯；
56.热压，将预压后的板坯采用170～220℃，热压压力为2.5n/mm2，以热压因子为6s/mm热压成预设厚度，得到热压后的板材；
57.后处理，将热压后的板材依次进行锯切、冷却、养生、砂光、裁边、检验、包装完成成品。
58.实施例2
59.与实施例1的不同之处在于，本实施例得到的巨菌草刨花板的厚度为 18mm，密度为600kg/m3。
60.本实施例的生产方法不同于实施例1的步骤在于：
61.干燥时在260℃下进行，施胶步骤，控制表层刨花的施胶量为表层刨花重量的10％，施胶后表层刨花含水率为12％，控制芯层刨花的施胶量为芯层刨花重量的10％，施胶后芯层刨花含水率为7.5％；
62.预压，将铺装后的板坯采用0.5mpa的压力进行预压，得到预压后的板坯；
63.热压，将预压后的板坯采用170～220℃，热压压力为4.0n/mm2，以热压因子为10s/mm热压成预设厚度，得到热压后的板材。
64.实施例3
65.与实施例1的不同之处在于，本实施例得到的巨菌草刨花板的厚度为 18mm，密度为630kg/m3。
66.本实施例的生产方法不同于实施例1的地方在于：
67.干燥时在220℃下进行，施胶步骤，控制表层刨花的施胶量为表层刨花重量的11％，施胶后表层刨花含水率为10％，控制芯层刨花的施胶量为芯层刨花重量的9％，施胶后芯层刨花含水率为6％；
68.预压，将铺装后的板坯采用0.6mpa的压力进行预压，得到预压后的板坯；
69.热压，将预压后的板坯采用170～220℃，热压压力为3.0n/mm2，以热压因子为8s/mm热压成预设厚度，得到热压后的板材。
70.实施例4
71.与实施例1的不同之处在于，本实施例得到的巨菌草刨花板的厚度为 18mm，密度为610kg/m3。
72.本实施例的生产方法不同于实施例1的地方在于：干燥时在320℃下进行，在筛选步骤之后、施胶步骤之前还将粗刨花研磨成表层刨花和芯层刨花再分别筛选入对应的刨花类别中，将粉尘送入粉尘料仓做燃料。
73.实施例5
74.与实施例1的不同之处在于，本实施例得到的巨菌草刨花板的厚度为 18mm，密度为620kg/m3。
75.本实施例的生产方法不同于实施例1的地方在于：干燥时在320℃下进行，在筛选步骤之后、施胶步骤之前还设置风选步骤，将表层刨花和芯层刨花进行风选进一步去除沙
粒、粉尘等杂质。
76.实施例6
77.与实施例4和5的不同之处在于，本实施例得到的巨菌草包换板的厚度为18mm，密度为623kg/m3。
78.本实施例的生产方法不同于实施例4和5的地方在于：在筛选步骤之后、施胶步骤之前，先将粗刨花研磨成表层刨花和芯层刨花，再进行风选进一步去除沙粒、粉尘等杂质，接着再分别筛选入对应的刨花类别中，将粉尘送入粉尘料仓做燃料。
79.将实施例1-6的巨菌草刨花板和对比例1提供的刨花板进行内胶合强度、表面胶合强度、静曲强度、弹性模量、握螺钉力、2h吸水厚度膨胀率、板材含水率和甲醛释放量的测试，密度、板内密度偏差、含水率、静曲强度、弹性模量、内胶合强度、表面胶合强度、2h吸水厚度膨胀率、握螺钉力的测试方法按照gb/t4897-2015规定的方法进行检测，甲醛释放量按照gb 18580-2017规定的方法进行检测，测试结果如表1所示：
80.表1实施例1-6巨菌草刨花板的相关性能测试结果
81.[0082][0083]
从上表数据可知，采用本发明生产工艺生产得到的巨菌草刨花板的板内密度偏差、含水率、静曲强度、弹性模量、内胶合强度、表面胶合强度、2h 吸水厚度膨胀率、握螺钉力均符合标准规定，且优于标准规定的指标。并且本发明提供的巨菌草刨花板采用了低成本低醛的脲醛树脂胶粘剂，甲醛释放量远低于刨花板标准规定的数值。因此，采用本发明技术方案的实施方式生产出的中密度刨花板可以很好地应用于家居家装、建材装饰、包装耗材等等方面。
[0084]
最后需要说明的是，尽管在本技术的说明书文字中已经对上述各实施例进行了描述，但并不能因此限制本技术的专利保护范围。凡是基于本技术的实质理念，利用本技术说明书文字记载的内容所作的等效结构或等效流程替换或修改产生的技术方案，以及直接或间接地将以上实施例的技术方案实施于其他相关的技术领域等，均包括在本技术的专利保护范围之内。