专利名称：以造纸黑液和作物秸秆为原料的板材及其制造方法
技术领域：
本发明涉及的是一种以作物秸杆为原料的板材，具体讲是以造纸黑液和作物秸杆为原料的板材及其制造方法。
根据经验，农作物收获后，所收获的农产品产量与同时被废弃的其秸杆量几乎是相当的。如何妥善处理这些秸杆，避免因废弃田间对以后耕作的影响，或以焚烧方式处理对环境造成的严重污染和对各项社会生活所造成的危害，是已引起重视的问题。在公开号为CN1047470A、CN1059491A及CN1057808A等中国专利文献中已有以植作物的秸杆为原料制造建筑装饰用板材的报导。其基本方法都是将作物秸杆粉碎后，与常用或特定的粘结剂混合，再经热压成型处理而制成板材。这些技术只是解决了植作物被废弃秸杆的再利用的问题，而且在制造板材时仍要消耗不少常用的粘结剂，使其原料成本低的优势有所抵消。
另一方面，在目前的造纸业中，无论是碱法、酸法，或是氨法、亚氨法等造纸生产工艺的蒸煮压榨处理后，都不可避免地要产生出大量的造纸黑液。这种造纸黑液如不处理即排放，对环境造成的严重污染是众所周知的，因此也是一直被广泛关注和大力研究解决的一个问题。公开号为CN1037560A的中国专利文献介绍了一种由造纸黑液用硫酸铝制造铝木素的方法和应用；公开号为CN1067437A的中国专利文献介绍了以苯酚、甲醛等多种化工原料在催化条件下与造纸黑液制备醇溶性或水溶性树脂的方法。这些技术虽然可以对造纸黑液进行处理和再利用，但专业化较强，成本也较高。
本发明的目的是针对上述情况，以被废弃的农作物秸杆及同为废弃物和污染源的造纸黑液为原料制成的建筑装饰用板材，以及该板材的制造方法。不仅使板材的成本大大降低，且更重要的是能同时有效地解决其环境污染和对废弃资源的再利用问题。
本发明所说的以农作物秸杆为原料的板材，是由农作物的秸杆为原料经粘结剂粘结并热压成型的芯材层和分别被覆于其两相对外表平面处的木质材料表层构成。其中所说的芯材层中所用的粘结剂由造纸黑液制成，且芯材层中的秸杆原料占其总重量的70％～80％，其余为粘结剂成分。
上述板材的制造方法是在pH调整为7～8且含水率＜10％的造纸蒸煮黑液浓缩物中，加入由尿素/糠醛按摩尔比(1～1.5)/1组成且为所用黑液浓缩物重量10％～20％所成的辅助添加剂，组成粘结剂。按粘结剂占总重量20％～30％的比例，与含水率＜20％并被破碎成直径为0.3～4毫米、长度为50～150毫米的农作物秸杆混合后，在104℃～200℃和3～10千克/平方厘米压力下经30～60分钟热压成型，制成芯材。然后，再用常规的粘结方法将木质材料表层被覆于该芯材层两相对的外表平面处即可。
上述板材芯材层中所用的作物秸杆，可以是麦杆、稻草、油菜杆、玉米杆、向日葵杆等多种常规农作物的秸杆。制造时，在应除尽浮皮和泥土等一般性的常规要求基础上，对于如麦杆、稻草等较为柔细的草禾本类作物秸杆，一般可以仅将其切断成50～150毫米长的短草段即可使用；对于如油菜杆、玉米杆、向目葵杆等含有木质成分和/或较为粗硬的秸杆，则须分别以碾压破碎和剪切等方式将其处理成长度和直径均达到上述要求后才能使用。由于在造纸黑液中已含有多种具有粘结作用的成分，将其浓缩至上述含水率后即可具有能供实际使用的粘结作用。在其中再加入按上述比例组成的尿素和糠醛混合物作为辅助添加剂，使其进一步变性，即成为有一定粘稠度的胶粘状物质，并更有利于对板材的热压成型。所用的该辅助添加剂中尿素与糠醛的比例，可根据实际所用秸杆原料的不同情况作适当调整。如，当所用秸杆原料中直径为0.3～1毫米的秸杆的用量不足秸杆原料总重量的30％时，辅助添加剂中的尿素/糠醛按摩尔比一般可按1/1使用；若直径为0.3～1毫米的秸杆原料的量超过秸杆原料总重量的30％时，则该辅助添加剂中的尿素/糠醛按摩尔比一般可按1.5/1使用。具体使用时，可根据所用秸杆的植物种类、不同直径粗细原料的比例等情况在这一范围内作适当调整选择。热压成型时的温度、时间和压力等条件，可根据所制造的板材的厚度、外界环境温度的高低等因素适当调整。如，所制板材的厚度大时，热压成型时的压力可适当增加，时间可适当延长，温度也可适当提高。由于本发明板材的热压成型温度并不很高，时间也不很长，因此在外界环境温度较高的夏季制造时，温度可适当降低，时间也可以适当缩短。
由上述内容可以理解，本发明的板材是以两种处理不当会对环境造成不利影响和严重污染的两种废弃物造纸黑液和农作物秸杆为原料制造的，处理和制造方法简单，但却可同时有效地解决了其环境污染的问题，并使两种废弃物同时得到了充分的再利用，而且无需再使用过多的其它原料，使所制造的板材的成本十分低廉。所制成的板材在建筑装饰等领域中可以有广泛的用途，经济效益和环境效益巨大。
以下介绍的是作为本发明上述主题的若干实施例，但不应将其理解为本发明上述主题的范围仅限于下述的实例。
在pH调整为7～8且含水率＜10％的造纸蒸煮黑液浓缩物中，加入由尿素/糠醛按摩尔比(1～1.5)/1组成，且为所用该黑液浓缩物重量10％～20％的辅助添加剂，充分混合均匀，成为粘稠胶粘物状的粘结剂备用。
例1将除去浮皮和泥土、含水率＜20％的麦杆或稻草剪切成长度为50～150毫米的草段后，按粘结剂占重量20％～30％的比例与秸杆段拌合均匀，在80℃～104℃和压力为6～10千克/平方厘米条件下热压成型30分钟，制成芯材。再按常规方法在其两相对的外表平面处粘覆双层异向的薄木片被覆表层，即成为具有一定强度的建筑装饰用板材。
例2将同样除去浮皮和泥土、含水率＜20％的油菜杆、玉米杆或向日葵杆等较为粗硬的秸杆碾压破碎成直径为0.3～4毫米的粗纤维，再剪切成长度为50～150毫米的段，按上例同样的比例与粘结剂拌合均匀，并在与上例同样的温度和压力下经40～60分钟热压成型制成芯材，再按常规方法在其两相对的外表平面处粘覆双层异向薄木片的被覆表层。
对按上述方法制成的厚度为20毫米的板材样品进行的有关性能测试数据如下水份含量＜5％，抗压强度1.2千克/平方米，耐热值 150℃，抗折强度20千克/米·100毫米宽，容 重 1.08～1.10吨/立方米
权利要求
1.以农作物的秸杆为原料的板材，其特征在于由农作物的秸杆为原料经粘结剂粘结并热压成型的芯材层(2)和分别被覆于其两相对外表平面处的木质材料表层(1)构成，其中所说的芯材层(2)中所用的粘结剂由造纸黑液制成，且芯材层中的秸杆原料占其总重量的70％～80％，其余为粘结剂成分。
2.一种如权利要求1所述的以农作物的秸杆为原料的板材的制造方法，其特征在于在pH为7～8且含水率＜10％的造纸蒸煮黑液浓缩物中加入由尿素/糠醛按摩尔比(1～1.5)/1组成且为所用黑液浓缩物重量10％～20％的辅助添加剂组成粘结剂，按粘结剂占总重量20％～30％的比例，与含水率＜20％并被破碎成直径为0.3～4毫米、长度为50～150毫米的农作物秸杆混合后，在104℃～200℃和3～10千克/平方厘米压力下经30～60分钟热压成型，制成芯材，再按常规方法在其两相对的外表平面处粘结木质材料被覆表层。
3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于所说的秸杆原料中直径为0.3～1毫米的秸杆原料的量不足其总重量30％时，所说粘结剂中辅助添加剂中的尿素/糠醛按摩尔比选用1/1。
4.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于所说的秸杆原料中直径为0.3～1毫米的秸杆原料的量超过其总重量30％时，粘结剂中所用的辅助添加剂中的尿素/糠醛按摩尔比选用1.5/1。
全文摘要
本发明涉及一种以作物秸秆为原料的板材及其制造方法。该板材由以作物秸秆为原料经粘结剂粘结并热压成型的芯材层和分别被覆于其两相对外表平面处的木质材料表层构成,其中芯材层中所用的粘接剂由造纸黑液制成,且芯层中作物秸秆原料占其总重量的70%～80%,其余为粘结剂成分。其制造方法是由含水率< 10%的造纸蒸煮黑液浓缩物加入适量由尿素和糠醛所成的辅助添加剂组成粘结剂,与含水率< 20%并被破碎的作物秸秆混合和热压成型后制成芯材,再按常规方法在其两相对的外表平面处粘结木质材料被覆表层。
文档编号B32B9/02GK1248519SQ991151
公开日2000年3月29日 申请日期1999年9月28日 优先权日1999年5月12日
发明者郝孝怡 申请人:郝孝怡