利用农作物秸秆制作板材的热压工艺的制作方法

专利名称：利用农作物秸秆制作板材的热压工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及农作物秸秆制作板材方法中的热压工艺，尤其是涉及一 种热压过程中变温可控的热压工艺。
背景技术：
随着木材资源的匮乏和环境保护的要求，以木材为原料的板材价格 越来越昂贵，且各国相继出台一系列的保护森林资源的法律法规，因此 寻找新型材料的板材来替代木质人造板材成为板材市场图生存、求发展 的当然之选。而农作物秸秆以其作为农业生产的副产品、产量大，且纤 维素和木素含量较高，而成为替代木质人造板材的首选材料，这样不但 可以"价廉物美、变废为宝"，而且可以减少秸秆焚烧、减少森林砍伐、 避免室内甲醛污染、提高人民生活质量。到目前为止，国内已经建成年生产23万立方米农作物秸秆板材的生产能力，国外大约有年生产200万立方米的生产能力。但是，因为农作物秸秆因其固有的特性，例如纤维短、 非纤维细胞多、碎料难以压縮、导热系数低于木材等因素，造成对农作 物板材的加工难度远远大于木质人造板材的加工难度，从而造成目前加 工出来的农作物秸秆板材不但成本高而且只能是低端的碎料板，尚不能 制造出优质、高端的中高密度板材。根据目前的技术，以农作物秸秆作为原料制作板材的工艺步骤一般包括原料分类，原料初处理，刨花制 备(原料粉碎)，拌胶，铺装，热压，前处理和成品处理。其中，影响制 成品板材质量的因素有很多，但是发展到现在，热压工艺已经成为制约 农作物秸秆板材质量的一个瓶颈。参见图l，目前采用的热压工艺，大致可以分为三个阶段，分别为板坯压縮阶段A、 PMDI (异氰酸酯胶)反应 固化阶段B和低压排汽阶段D。如中国专利号为CN200410065859.7、CN200610045348.8、 CN200710020632.4、 CN200710135199.9号专利记载的加工方法中，热压工艺基本均是采用上述的三阶段法。但是，该热压工艺存在很多缺陷 一是排汽时间长，因为农作物秸秆的导热系数小， 无论是热压还是排汽，只能通过水蒸汽进行，排汽时间约为整个热压工 艺的三分之一，从而导致生产效率低；二是板坯在排汽过程中往往会出 现"炸板"或产生鼓泡，由于板坯芯层水份过量导致蒸汽过量，若排汽 通道不畅或排汽速度过快，极易产生这一现象，尤其在生产密度较高的 板材时更为明显，从而导致产品合格率下降、成本提高。在目前的实际 生产过程中，人们为了提高农作物秸秆板材的成品率，往往采用在降低 制板原料的含水率的同时增加施胶量。但采用这种方法生产出来的板材 含水率低，导致产品翘曲变形严重、热压过程时间长、其它理化性能差 等缺陷。农作物秸秆板生产的关键是能否很好地解决农作物秸秆板材生 产过程中含水率、施胶量以及产品质量和生产成本之间的关系；三是难 以克服密度瓶颈，造成难以克服强度瓶颈。如上所述，因为含水率和排 汽问题的存在，导致不能生产出合格的中高密度及厚的(18mm及以上) 农作物秸秆板材，从而农作物秸杆板材难以突破密度极限导致板材理化 性能指标差，即使做出中高密度板材则因为成本太高而没有任何市场竞 争力。从而限制了中高密度和厚农作物秸秆板材的生产，造成目前农作 物秸秆板材只能用于一些低端场合。

发明内容
本发明需要解决的技术问题就是为了克服上述现有技术的缺陷，对 农作物秸秆制板方法中关键的热压工艺步骤进行了新的设计，从而克服 了现有热压工艺的缺陷、縮短整个加工时间、降低成本、提高了产品质按照本发明提供的利用农作物秸秆制作板材的热压工艺，对板坯进 行的热压过程分为压縮、成型和回火处理三个阶段，其中，在成型阶段 中的成型温度设定值低于在压縮阶段中的压縮温度设定值，在回火处理 阶段中的回火温度设定值处于成型温度设定值与压縮温度设定值之间。按照本发明提供的利用农作物秸秆制作板材的热压工艺更具体说还 具有如下技术特征在所述压縮阶段中所采用的压縮温度设定值使压机的热压板的热量 向板坯传递，板坯表层原料中的水分汽化向板坯芯层传递，从而加热板 坯芯层，使板坯芯层温度达到胶粘剂所需的固化温度；在所述成型阶段 中所采用的成型温度设定值使板坯的热量向压机的热压板传递，从而使 板坯表层温度降低；在所述回火处理阶段中所采用的回火温度设定值使 压机的热压板的热量再次向板坯表层传递。所述压縮阶段的压縮温度设定值为17(TC 24(rC，并给压机的热压 板施加压力，使热压板闭合压縮板坯，板坯被压縮至设定的厚度，至所 述板坯芯层温度达到设定值后切换至所述的成型阶段。所述成型阶段的成型温度设定值为8(TC 16(rC，该阶段施加给压机 的热压板的压力设定值小于所述压縮阶段的压力设定值，当所述板坯的 芯层反应固化后，切换至所述回火处理阶段。所述回火处理阶段的回火温度设定值为13(rC 18(TC，在该阶段施 加给压机的热压板的压力再次升高，达到整个热压周期工艺所设定时间、 板材芯层蒸汽压力小于所述板材内结合强度时打开所述压机，完成整个 热压工艺。所述成型温度设定值与所述压縮温度设定值之间的温差在1(TC一 150。C。从所述压縮温度设定值到所述成型温度设定值的降温时间为10秒 -150秒。基于所制作板材的厚度， 一个热压周期时间的设定值按10 25秒/毫 米计算。在所述压縮阶段中施加于板坯上的压力设定值为2. 0MPa—4. OMPa。在所述成型阶段中施加于板坯上的压力设定值为O. 5MPa—2. 2MPa。 在所述回火处理阶段中施加于板坯上的压力设定值为0.6MPa — 2. 5MPa。制备的原料的含水率在7% — 17%，胶粘剂的施胶量为绝干原料的2 %—20%。在说明有益效果之前，先将这种热压工艺改变带来的传热方式的变 化作为原理进行说明。当板坯进入压机时，热压板就开始将热能通过板坯表层直接传递给 板坯。由于原料的物理特性，这些传热过程根据板坯的厚薄需要不同的加 热速率。在热量传导过程中，由于板坯的表层与压机热压板和金属垫板接 触，因此其表层很快被加热。尽管板表层很快可达到热压板的温度，但是 植物纤维的本身导热效果很差，热压板的热量不可能渗入板坯的芯层。板 坯的芯层因此保持进入压机前的温度。另一方面，在快速加热表层的过程 中，由于原料本身所含的水变为水蒸汽且因热的表层与冷的芯层之间的温 度差，蒸汽朝板坯的中间移动而致使芯层加热。在表层快速、充分被加热 的同时，芯层的加热是滞后和有限的。由上得知，板坯芯层的加热主要是依靠原料中存在的水分，原料的 含水率因此对热压工艺极为重要，特别是生产厚板时显得尤为重要。但增 加原料中的含水率有有利的一面，也有不利的一面。更高的含水率意味着 当板坯表层被快速加热时会产生更多的蒸汽，这就能使蒸汽较快地传至板 坯的中心从而縮短了芯层的加热时间，这对生产厚板特别重要。但由于此 时板坯的表层处于高温高压状态下，蒸汽不能通过板坯的表面释放，而是 在压力循环过程中通过板坯的边沿释放。由此，板坯中心的蒸汽压力迅速 开始上升而达到一很高的压力。此时，如果打开压机，那么板材要么分层， 要么爆板或鼓泡。属于其中的任何一种情况，所制成的板都是报废品。因此，蒸汽在开始时是有助于热压工艺，但接近压力循环末端时蒸 汽对热压工艺来讲就是一个障碍。以前的通常做法，在压机打开之前， 释放掉尽可能多的蒸汽。这通过在压力循环末端加入一个"蒸汽释放阶段"来达到，这个阶段的特殊目的是在压机打开之前将板内的蒸汽压力 释放。实际上，这是通过释放压机中的板材内几乎全部蒸汽压力，但在 此过程中要维持刚好足够的压力确保压机没有打开。这种方法使得板材 能缓慢地释放水蒸汽并且帮助板中心的蒸汽通过板材的边沿释放。在目 前实际生产过程中，排汽阶段通常需要很长的时间，就小麦秸秆板而言，排汽阶段至少占到整个热压周期的l/3左右。另外，由于在蒸汽释放阶段 将板材中的大部分蒸汽释放，致使最终产品中的含水率低下，影响产品 质量。为了消除上述缺陷，往往要对热压后的板材进行喷水或者置于一 定湿度和温度的环境中养生，以此来提高板材的含水率。基于上述讨论，本发明的主要有益效果如下1、 本发明采用压縮、成型和回火三个处理阶段，在这三个阶段中， 所采用的温度是不同的，在成型阶段，使成型温度设定值低于压縮温度 设定值，致使在此阶段压机的热压板温度低于板坯表层的温度，使板坯 表层的热量向压机的热压板传递，从而使板坯表层温度降低。因此，本 发明在压縮阶段将板坯的表层迅速加热，使板坯中的水变成蒸汽并向板 坯芯层流动，从而将热量传递到芯层，迅速达到胶粘剂所需的固化温度。 此时，切换至成型阶段，在此阶段压机的热压板温度低于板坯表层的温 度，使板坯表层的热量向压机的热压板传递，从而使板坯表层温度降低， 降低了板坯芯层的蒸汽压力，并使板坯芯层的蒸汽压力小于板坯内结合 强度。因此，本发明无传统的蒸汽释放阶段工艺设计，也能解决板材的 爆板和鼓泡现象，从而节省时间、提高成品率和加工效率。2、 本发明无传统制板工艺的蒸汽释放阶段工艺设计，并不是通过排 放蒸气来释放板坯芯层蒸气压力，因此，热压后的板材仍然具有较高的 含水率，从而克服了中高密度板的含水率问题，消除了含水率对中高密 度板和厚度板所带来的制约，提高成品板材含水率的同时加工出合格的 中高密度板和/或厚度板，使得农作物秸秆板材真正可以替代中高端优质 木质人造板材。83、 本发明的回火阶段类似于金属加工中的回火处理，使板材的应力 分布更加均匀，减小板材的变形，可以提高成品精度和合格率。4、 本发明采用压縮和成型而无蒸汽释放阶段工艺设计，可以提高加 热速度并大大降低整个热压工艺的时间，还可以减少胶粘剂的使用量、 节约成本。


-图l是现有技术中热压工艺的压力和温度与时间之间的曲线趋势图。图2是本发明的热压工艺中的压力和温度与时间之间的曲线趋势图。图3是本发明的压縮阶段中板坯的结构及热传导方向示意图。图4是本发明的成型阶段中板坯的结构及热传导方向示意图。图5是本发明的回火处理阶段中板坯的结构及热传导方向示意图。
具体实施例方式参见图2，在本发明给出的利用农作物秸秆制作板材的热压工艺，对 板坯进行的热压过程分为压縮、成型和回火处理三个阶段，其中，在成 型阶段中的成型温度设定值低于在压縮阶段中的压縮温度设定值，在回 火处理阶段中的回火温度设定值处于成型温度设定值与压縮温度设定值 之间。本发明的热压工艺摒弃了传统工艺中的排汽阶段，通过低温成型 阶段减小板坯芯层聚集的蒸汽压力，克服了农作物作为原料制作板材所 受到的密度瓶颈和强度瓶颈。解决了热压后板材含水率过低导致板材质 量下降的问题。其中，附图2中各标记说明及相关参数范围如下整个热压周期的时间根据制板用的农作物秸秆原料、原料含水率、 施胶量以及所制造的秸秆板密度、板厚等不同而不同， 一个热压周期时 间根据板厚按13 22秒/毫米之间的一工艺设定值计算，这一数值为热压 板的热压速率。图2中的P1、 P2、 P3、 P4为一个热压周期中不同阶段面压力设定值(单 位压力设定值)，同样根据制板用的农作物秸秆原料、原料含水率、施 胶量以及所制造的秸秆板密度等不同而不同，其中，压縮阶段施加于板 坯上的最高压力设定值P1范围为2.0 4.0MPa。在所述成型阶段中施加 于板坯上的压力设定值范围为O. 5MPa—2. 2MPa。在所述回火处理阶段中 施加于板坯上的压力设定值范围为O. 6MPa—2. 5MPa。
图2中的T1、 T2、 T3为一个热压周期中不同阶段压机的热压板温度， 压机的热压板温度即为每个阶段时所需温度。其中，Tl为压縮阶段压机 的热压板温度设定值，即压縮温度设定值，范围170'C 24(TC; T2为 成型阶段压机的热压板温度设定值，即成型温度设定值，范围8(TC 16CTC; T3为回火处理阶段热压周期结束时压机的热压板温度设定值，即 回火温度设定值，范围130°C 180°C。
这里所说的压縮温度设定值是指为压制板坯使板坯表层快速加热并 使表层料中的水分汽化向芯层传递从而加热板坯芯层，使芯层温度达到 胶粘剂进行固化所需的温度，在压縮过程中，温度是要控制在一定范围 内的。若温度太高，则会碳化板坯，影响板材质量。但若温度太低，则 会延长板坯的加热时间，影响整个热压工艺的时间。所说的成型温度设 定值是指要低于高温压縮阶段时的温度，使得压机的热压板与板坯表层 的热量传递方向发生改变，板材不再从压机的热压板吸收热量，从而降 低板材芯层蒸汽压力，但此时芯层的温度也要满足胶粘剂固化要求。因 此，这里所说的压縮温度设定值和成型温度设定值是根据不同的材料特 性和胶粘剂特性进行设定，但总的思路是要保证在压縮阶段温度要满足 压縮和加热的需求，在成型阶段要满足压机的热压板与板坯表层中的热 量传递方向发生改变，并能够使芯层中的蒸汽压力降低。在回火处理阶 段回火温度设定值是处于成型温度设定值与压縮温度设定值之间的一段 变化温度。
本发明所采用的各参数设定值是指在整个热压工艺过程中，各个阶 段的工艺要求参数。各温度设定值和压力设定值与压机的实际值有可能存在误差，误差的大小主要取决于设备的精度。但总得来说，这个误差 范围并不会非常大。从压机中读取的各个设定值与工艺要求的设定值基 本一致。在本发明中，由于压机中热压板的温度和压力上升或下降需要 一定的时间，且即使达到设定值，也会受到其他因素的影响，使得设定 值发生波动。因此，本发明中压縮阶段和成型阶段中的所称的设定值是 指在此阶段中温度和压力达到一定的稳态，并持续一定时间。当然，有 时为了更好的达到压縮和成型的目的，在压縮阶段会设定多个设定值， 使得压縮阶段的温度设定值的曲线成阶梯状。同理，在成型阶段也会设 定多个设定值，使得成型阶段的温度设定值的曲线成阶梯状。
参见图3、图4和图5，图中的箭头表示蒸汽的走向，即表示热量传递 的方向。本发明由于进行了上述压縮温度设定值和成型温度设定值设定， 使得在整个热压工艺过程中，保证在所述压縮阶段中所采用的压縮温度 设定值使压机的热压板9的热量向板坯8表层传递，板坯8表层原料中的水 分汽化向板坯8芯层传递，从而加热板坯8芯层，使板坯8芯层温度达到胶
粘剂所需的固化温度；在所述成型阶段中所采用的成型温度设定值使板 坯8表层的热量向压机的热压板9传递，从而使板坯8表层温度降低；在所 述回火处理阶段中所采用的回火温度设定值使压机的热压板9的热量再 次向板坯8表层传递。通过改变热量在不同阶段的传递方向，从而使板材 芯层蒸汽压力降低，而无需将其彻底排出。因此，本发明不仅可以有效 的解决板坯芯层中存在的蒸汽压力集中的问题，而且，使得热压后的板 材具有较高的含水率，从而无需再为提高板材含水率进行后期加工处理。 这种成型本身所具有的含水率要远比后期添加的水分要好，板材质量明 显得到改善。
本发明的整个热压工艺是在热压机上完成的，下面结合压机具体说 明本发明的热压工艺的每个阶段。
本发明的所述压縮阶段根据制板用的农作物秸秆原料、原料含水 率、施胶量以及所制造的秸秆板密度、厚度等因素的不同，控制压机的 热压板温度在170'C 24(TC之间的工艺温度设定值，并给所述压机的热
ii压板施加压力，使热压板闭合压縮板坯，板坯被压縮至设定的厚度，至 所述板坯芯层温度达到设定值后切换至所述的成型阶段。本发明在所述
压縮阶段中施加于板坯上的压力设定值为2. 0MPa—4. OMPa之间的工艺设 定值。在此压縮阶段板坯的表层会在初期迅速被加热，使其含有的水分 迅速被加热变成蒸汽，表层的温度会高于芯层的温度，使得蒸汽向芯层 运动，从而将热量传递到芯层中，对芯层进行加热。
本发明的所述成型阶段根据制板用的农作物秸秆原料、原料含水率、 施胶量以及所制造的秸秆板密度、厚度等因素的不同，控制所述压机的 热压板温度在80'C 16(TC之间的工艺温度设定值，该阶段施加给所述压 机的热压板的压力设定值小于所述压縮阶段施加给所述压机的热压板的 压力设定值，当所述板坯的芯层反应固化后，切换至所述回火处理阶段。 在所述成型阶段中施加于板坯上的压力设定值为O. 5MPa 2. 2MPa之间的 工艺设定值。在此低温成型阶段要降低压机的热压板温度，使得板坯表 层的热量向压机的热压板传递，板坯芯层的蒸汽压力小于胶粘剂的固化 强度，即小于板材内结合强度，使得蒸汽压力不会对板材造成损害。在 此阶段中，本发明的所述成型温度设定值与所述压縮温度设定值之间的 温差在KTC一15(TC。最好是在2(TC — 10(TC，这样更加利于板材中的热 量传递方向发生改变。从所述压縮温度设定值到所述成型温度设定值的 降温时间为10秒-150秒。
本发明的所述回火处理阶段根据制板用的农作物秸秆原料、原料含 水率、施胶量以及所制造的秸秆板密度、厚度等因素的不同，控制当热 压周期结束时所述压机的热压板温度在13(TC 18(TC之间的工艺温度设 定值，所选取的回火温度设定值要高于成型温度设定值，但低于压縮温 度设定值。该阶段施加给所述压机的热压板的压力再次升高，达到整个 热压周期工艺所设定时间、板材芯层蒸汽压力小于所述板材内结合强度 时打开所述压机，完成整个热压工艺。在所述回火处理阶段中施加于板 坯上的压力设定值为O. 6MPa—2. 5MPa之间的工艺设定值。所述回火处理 阶段类似于金属加工中的回火处理，使得板材的应力分布更加均匀，提高板材的质量。同时，所述回火处理阶段后期可以将压机的热压板温度 升高，并在下一个热压周期开始前达到压縮阶段温度，从而充分提高生 产效率。
本发明将上述热压工艺应用到利用农作物秸秆制作板材的加工方法 中，主要包括以下步骤
a、 备料，对农作物秸秆进行加工处理，制备所需的原料，将原料与 胶粘剂进行均匀混合；
b、 铺装预压，将混合后的原料进行铺装，并进行预压制成板坯；
c、 热压制板，所述热压工艺采用上述的热压工艺，使板坯定型成为 所需板材；
d、 后期处理，对热压后的板材进行后期处理，得到成品。 在步骤a中，制备的原料的含水率在7%_17%，胶粘剂的施胶量为
绝干原料的2%—20%，其中采用异氰酸脂(PMDI)胶粘剂的施胶量为绝 干原料的2%—8%。在步骤c中，热压后的板材的含水率在4% — 13%。 本发明的热压工艺原料可以采用含水率在7% — 17%之间任意数值，而无 需像传统工艺那样要考虑原料的含水率，为縮短排汽时间而将原料的含 水率控制在最低标准。本发明无排汽段工艺设计，无需过多考虑原料的 含水率，可以使用不同的含水率原料，生产出不同含水率的板材。因此， 本发明生产的板材的含水率是可控的，根据产品对含水率的要求生产出 本身所具有的相应含水率的板材。
本发明的上述加工方法适合于中高密度板材，尤其适合农作物秸秆 厚板的生产，解决了中高密度农作物秸秆厚板现在生产过程中主要存在 的问题，使农作物秸秆作为原料生产中高密度厚板成为可能，并且相对 成本降低。
本发明利用上述工艺制造的成品中高密度板材的含水率在4% — 13 %，所述板材的密度为600 950Kg/m3。所述板材的厚度为10mm—50mm。 本发明的加工方法可以适用于多种农作物秸秆，同样，也适用于经济作物的剩余物。由本发明加工方法加工出来的板材与木质人造板材的性能 相当，可以完全替代现有的木质人造板材。
下面结合上述热压工艺和加工方法，具体给出几种农作物秸秆制作 成板材的详细过程。
实施例l:
(1) 备料
小麦秸秆(产地安徽滁州)经锤式粉碎机粉碎，粉碎机双筛网直径 分别为6mm、 6mm，粉碎后的原料经风选装置去除茎节和麦粒等杂质，用于 制板的小麦秸秆粉碎料的含水率为11%。在搅拌机中，将异氰酸脂(PMDI) 胶粘剂雾化与小麦秸秆粉碎料均匀混合。所用胶粘剂为Huntsman Suprasec 5005，施胶量为小麦秸秆粉碎料绝干重量的3. 2%。
(2) 铺装预压
制造18mm厚度的均质结构小麦秸秆板，取1.2mm砂光余量，即经压机 生产出来的未砂光板设定板厚为19.2mm，设定未砂光板的密度为 790Kg/m3。依据这些参数，将施胶后的原料均匀铺装在金属垫板上，垫板 经脱膜涂层处理，并在其上表面喷洒脱膜剂，以防止粘板。然后将铺好 的料坯进行预压，并在预压后的料坯表面喷洒脱膜剂。
(3) 热压制板
将预压好的料坯送入双循环热压系统的压机进行制板。热压工艺过程 分为压縮、成型和回火处理三个阶段。基本热压工艺参数如下 热压时间345秒，热压速率345s/19.2rran二18s/mm
制板压力设定值(面压力设定值):Pl: 2.5MPa; P2: 1. 4MPa; P3:
0.7MPa; P4: 1.3MPa。
压机的热压板温度设定值其中压縮阶段的压縮温度设定值T1为200 °C;成型阶段的成型温度设定值T2为14(TC;回火处理阶段的回火温度设 定值T3为14(TC一 170°C，即从14(TC上升到170。C的一段温度。在此，成 型阶段的成型温度设定值T2与压縮阶段的压縮温度设定值T1之间的温差为60'C。从所述压縮温度设定值到所述成型温度设定值的降温时间为40秒。
(4)后期处理
将经压机热压成型的板材进行裁边、冷却，堆垛48小时后进行砂光、定厚、分类等。
依据国家标准GB/T4897-2003刨花板国家标准测试均质小麦秸秆板
的各项性能指标，其具体性能指标如下板厚18mm;密度760 Kg/m3;静曲强度23 MPa ;弯曲弹性模量2640 MPa ;内结合强度0.45 MPa;表面结合强度1.0 MPa ;握螺钉力板面1120 N，板边730 N
2h吸水厚度膨胀率4%;含水率8%;板内平均密度偏差-4% +4
实施例2:
(1) 备料
小麦秸秆(产地江苏连云港灌南县)经锤式粉碎机进行第一次粉碎，粉碎机双筛网直径分别为8mm、 6mm，粉碎后的原料经风选装置去除茎节和麦粒等杂质，取其中的60%作为制板的芯层原料。将粉碎料的40%再经锤式粉碎机(筛网直径分别为4mm、 4mm)进行粉碎，作为制板的表层料。用于制板的表层料的含水率为14. 5%,用于制板的芯层料的含水率为IO%。将表层料和芯层料分开施胶，在搅拌机机中，将异氰酸脂(PMDI)胶粘剂雾化与表层料均匀混合后，再将芯层料均匀施胶。所用胶粘剂为Huntsman S叩rasec 5005，表层施胶量为小麦秸秆表层料绝干重量的3. 5%，芯层施胶量为小麦秸秆芯层料绝干总量的3%。
(2) 铺装预压
制造18mm厚度的三层结构小麦秸秆板，取1.2mm砂光余量，即经压机生产出来的未砂光板设定板厚为19.2mm，设定未砂光板的密度为780Kg/m3。表层料占铺装料坯总重量的35%，芯层料占铺装料坯总重量的
1565%,依据这些参数，将施胶后的表层、芯层原料分三层均匀铺装在金属垫板上，料坯铺装工序将占料坯总重量17.5%的表层料均匀铺装在金属垫板上，然后将占料坯总重量65%的芯层料均匀铺装，最后将占料坯总重量17. 5%的表层料均匀铺装，完成料坯的铺装。垫板经脱膜涂层处理，并在其上表面喷洒脱膜剂，以防止粘板。将铺好的料坯进行预压，并在预压后的料坯表面喷洒脱膜剂。
(3) 热压制板
将预压好的料坯送入双循环热压系统的压机进行制板。热压工艺过程
分为压縮、成型和回火处理三个阶段。基本热压工艺参数如下
热压时间350秒;热压速率350s/19. 2mm二18. 2s/mm
制板压力设定值(面压力设定值)Pl: 2.6MPa; P2: 1. 8MPa; P3:
0. 7MPa; P4: l.OMPa。
压机的热压板温度设定值压縮阶段的压縮温度设定值T1为21(TC;
成型阶段的成型温度设定值T2为11(TC;回火处理阶段的回火温度设定值T3为110。C一175。C，即从110。C上升至l」175r的一段温度。在此，成型阶段的成型温度设定值T2与压縮阶段的压縮温度设定值T1之间的温差为IO(TC。从所述压縮温度设定值到所述成型温度设定值的降温时间为IOO秒。
(4) 后期处理
将经压机热压成型的板材进行裁边、冷却，堆垛48小时后进行砂光、定厚、分类等。
依据国家标准GB/T4897-2003刨花板国家标准测试三层结构小麦秸
秆板的各项性能指标，其具体性能指标如下
板厚18mm;密度740 Kg/m3 ;静曲强度21MPa;弯曲弹性模量2647 MPa ;内结合强度0.45 MPa ;表面结合强度1.4 MPa ;握螺
钉力板面1260 N，板边890 N; 2h吸水厚度膨胀率3%;含水率10%;板内平均密度偏差-4% +4。％实施例3:
16(1) 备料
玉米秸秆皮(产地黑龙江哈尔滨)经锤式粉碎机进行第一次粉碎，
粉碎机双筛网直径分别为10mm、 lOmm，粉碎后的原料取其中的60%作为制 板的芯层原料。将粉碎料的40%再经锤式粉碎机(筛网直径分别为4mm、 4mm)进行粉碎，作为制板的表层料。用于制板的表层料的含水率为15. 5%， 用于制板的芯层料的含水率为11%。将表层料和芯层料分开施胶，在搅 拌机机中，将异氰酸脂(PMDI)胶粘剂雾化与表层料均匀混合后，再将 芯层料均匀施胶。所用胶粘剂为Huntsman Suprasec 5005，表层施胶量 为表层料绝干重量的3%，芯层施胶量为芯层料绝干总量的2. 5%。
(2) 铺装预压
制造18mm厚度的三层结构玉米秸秆板，取1.2mm砂光余量，即经压机 生产出来的未砂光板设定板厚为19.2mm，设定未砂光板的密度为 780Kg/m3。表层料占铺装料坯总重量的35%，芯层料占铺装料坯总重量的 65%,依据这些参数，将施胶后的表层、芯层原料分三层均匀铺装在金 属垫板上，料坯铺装工序将占料坯总重量17.5%的表层料均匀铺装在金 属垫板上，然后将占料坯总重量65%的芯层料均匀铺装，最后将占料坯 总重量17. 5%的表层料均匀铺装，完成料坯的铺装。垫板经脱膜涂层处理， 并在其上表面喷洒脱膜剂，以防止粘板。将铺好的料坯进行预压，并在 预压后的料坯表面喷洒脱膜剂。
(3) 热压制板
将预压好的料坯送入双循环热压系统的压机进行制板。热压工艺过程 分为压縮、成型和回火处理三个阶段。基本热压工艺参数如下 热压时间330秒；热压速率330s/19. 2mm=17. 2s/mm
制板压力设定值(面压力设定值):Pl: 2,6MPa; P2: 1. 7MPa; P3:
0.7MPa; P4: l.OMPa。
压机的热压板温度设定值压縮阶段的压縮温度设定值T1为19(TC;
成型阶段的成型温度设定值T2为14(TC;回火处理阶段的回火温度设定值 T3为140。C一18(TC，即从140。C上升到18(TC的一段温度。在此，成型阶段的成型温度设定值T2与压縮阶段的压縮温度设定值T1之间的温差为50°C。从所述压縮温度设定值到所述成型温度设定值的降温时间为30秒。(4)后期处理
将经压机热压成型的板材进行裁边、冷却，堆垛48小时后进行砂光、定厚、分类等。
依据国家标准GB/T4897-2003刨花板国家标准测试三层结构玉米秸秆板的各项性能指标，其具体性能指标如下
板厚18mm;密度738 Kg/m3;静曲强度23MPa;弯曲弹性模量3036 MPa;内结合强度0. 50 MPa;表面结合强度1. 5 MPa;握螺钉力板面1140 N，板边886 N; 2h吸水厚度膨胀率5%;含水率11。％
板内平均密度偏差_5% + 6%
实施例4:
(1) 备料
水稻秸秆(产地上海南汇)经锤式粉碎机粉碎，粉碎机双筛网直径
分别为8mm、 8mm，粉碎后的原料经风选装置去除茎节和谷粒等杂质，并筛去大约10%的灰分。用于制板的水稻秸秆粉碎料的含水率为13.5%。在搅拌机机中，将异氰酸脂(PMDI)胶粘剂雾化与水稻秸秆粉碎料均匀混合。所用胶粘剂为Huntsman Suprasec 5005，施胶量为水稻秸秆粉碎料绝干重量的4.5%。
(2) 铺装预压
制造18mm厚度的均质结构水稻秸秆板，取1.2mm砂光余量，即经压机生产出来的未砂光板设定板厚为19.2mm，设定未砂光板的密度为920Kg/m3。依据这些参数，将施胶后的原料均匀铺装在金属垫板上，垫板经脱膜涂层处理，并在其上表面喷洒脱膜剂，以防止粘板。然后将铺好的料坯进行预压，并在预压后的料坯表面喷洒脱膜剂。
(3) 热压制板将预压好的料坯送入双循环热压系统的压机进行制板。热压工艺过程 分为压縮、成型和回火处理三个阶段。基本热压工艺参数如下
热压时间365秒；热压速率365s/19. 2腿二19. 0s/mm 制板压力设定值(面压力设定值):Pl: 3.2MPa; P2: 2.2MPa; P3: 0.9MPa; P4: 1.2MPa。
压机的热压板温度设定值压縮阶段的压縮温度设定值T1为20(TC;
成型阶段的成型温度设定值T2为12(TC;回火处理阶段的回火温度设定值 T3为120'C — 175'C，即从120'C上升到175'C的一段温度。在此，成型阶 段的成型温度设定值T2与压縮阶段的压縮温度设定值T1之间的温差为80 °C。从所述压縮温度设定值到所述成型温度设定值的降温时间为65秒。 (4)后期处理
将经压机热压成型的板材进行裁边、冷却，堆垛48小时后进行砂光、 定厚、分类等。
依据国家标准GB/T4897-2003刨花板国家标准测试均质水稻秸秆板 的各项性能指标，其具体性能指标如下
板厚18mm;密度890 Kg/m3;静曲强度23 MPa;弯曲弹性模量 3145 MPa;内结合强度0.60MPa;表面结合强度l.lMPa;握螺钉力
板面1340 N，板边1060 N; 2h吸水厚度膨胀率5%;含水率8% 板内平均密度偏差-5% + 5%。
权利要求
1、利用农作物秸秆制作板材的热压工艺，其特征在于对板坯进行的热压过程分为压缩、成型和回火处理三个阶段，其中，在成型阶段中的成型温度设定值低于在压缩阶段中的压缩温度设定值，在回火处理阶段中的回火温度设定值处于成型温度设定值与压缩温度设定值之间。
2、 根据权利要求l所述的热压工艺，其特征在于在所述压縮阶段 中所采用的压縮温度设定值使压机的热压板的热量向板坯传递，板坯表 层原料中的水分汽化向板坯芯层传递，从而加热板坯芯层，使板坯芯层 温度达到胶粘剂所需的固化温度；在所述成型阶段中所采用的成型温度 设定值使板坯的热量向压机的热压板传递，从而使板坯表层温度降低； 在所述回火处理阶段中所采用的回火温度设定值使压机的热压板的热量 再次向板坯表层传递。
3、 根据权利要求l所述的热压工艺，其特征在于所述压縮阶段的压縮温度设定值为17(TC 24(TC,并给压机的热压板施加压力，使热压板闭合压縮板坯，板坯被压縮至设定的厚度，至所述板坯芯层温度达到 设定值后切换至所述的成型阶段。
4、 根据权利要求l所述的热压工艺，其特征在于所述成型阶段的成型温度设定值为8(TC 16(TC，该阶段施加给压机的热压板的压力设定 值小于所述压縮阶段的压力设定值，当所述板坯的芯层反应固化后，切 换至所述回火处理阶段。
5、 根据权利要求l所述的热压工艺，其特征在于所述回火处理阶段的回火温度设定值为13(TC 18(TC，在该阶段施加给压机的热压板的 压力再次升高，达到整个热压周期工艺所设定时间、板材芯层蒸汽压力 小于所述板材内结合强度时打开所述压机，完成整个热压工艺。
6、 根据权利要求l所述的热压工艺，其特征在于所述成型温度设定值与所述压縮温度设定值之间的温差在10。C一15(TC。
7、 根据权利要求l所述的热压工艺，其特征在于从所述压縮温度设定值到所述成型温度设定值的降温时间为10秒-150秒。
8、 根据权利要求l所述的热压工艺，其特征在于基于所制作板材的厚度， 一个热压周期时间的设定值按10 25秒/毫米计算。
9、 根据权利要求l所述的热压工艺，其特征在于在所述压縮阶段 中施加于板坯上的压力设定值为2. OMPa—4. OMPa。
10、 根据权利要求l所述的热压工艺，其特征在于在所述成型阶段中施加于板坯上的压力设定值为O. 5MPa—2. 2MPa。
11、 根据权利要求l所述的热压工艺，其特征在于:在所述回火处理阶段中施加于板坯上的压力设定值为O. 6MPa—2. 5MPa。
12、 根据权利要求l所述的热压工艺，其特征在于制备的原料的含 水率在7% —17%，胶粘剂的施胶量为绝干原料的2% —20%。
全文摘要
利用农作物秸秆制作板材的热压工艺，其特征在于对板坯进行的热压过程分为压缩、成型和回火处理三个阶段，其中，在成型阶段中的成型温度设定值低于在压缩阶段中的压缩温度设定值，在回火处理阶段中的回火温度设定值处于成型温度设定值与压缩温度设定值之间。在这三个阶段中，所采用的温度是不同的，尤其在成型阶段，在此阶段压机的热压板温度低于板材表层的温度，使板坯表层的热量向压机的热压板传递，降低了板材芯层的蒸汽压力，并使板材芯层的蒸汽压力小于板材内结合强度。因此，本发明无传统的蒸汽释放阶段工艺设计，能解决板材制作过程中的分层、爆板和鼓泡问题，并节省时间、提高成品率和加工效率。
文档编号B27N3/08GK101670608SQ200810212320
公开日2010年3月17日 申请日期2008年9月8日 优先权日2008年9月8日
发明者夏定权, 薛村禾 申请人:富朗投资管理集团(香港)有限公司