专利名称：利用荻草、芦苇表面的矿化物作为人造板生产的防水剂的制作方法
技术领域：
本发明公开了利用水生植物荻草、芦苇表面矿化物二氧化硅作为防水剂生产刨花板、纤维板的制造方法。
背景技术：
随着国民经济的飞速发展和人民生活水平的提高，木材的消费量在不断的增长， 而木材资源的供应却在下降。利用一切可以利用的非木材资源生产人造板是世界各国研究的前沿，也是我国人造板行业发展的必要途径。与木材人造板相比，非木材的秸秆资源生产人造板在生产技术上存在一些难点有些至今尚未得到圆满解决。秸秆表面含有不利于胶合的物质，采用传统的脲醛树脂或酚醛树脂胶，难以得到满意的胶合强度。秸秆人造板以异氰酸醋酯为胶粘剂，异氰酸酯价格比脲醛树脂贵8-10倍，因此而引起的成本问题成为秸秆人造板推广的瓶颈。本发明涉及的两种水生植物荻草、芦苇均属于高大禾本科植物，生长在湖泊、湿地，在我国有着广泛的分布。我国对芦苇人造板的研究始于上世纪90年代，韩广萍等人研究了原料破碎程度、板密度和施胶量对芦苇刨花板性能的影响；濮安彬等人分析出以芦苇为单一原料难以制造符合标准要求的刨花板的原因是S^2含量高；李凯夫等研究了芦苇-麻屑刨花板的研制；之后濮安彬等人又研究了异氰酸酯胶芦苇刨花板的性能；1998年韩广萍研究了添加不同的硅烷偶联剂对芦苇刨花板性能的影响，研究发现芦苇茎秆表皮具有光滑的矿化层，使得胶粘剂很难浸入到茎秆内部，妨碍芦苇与芦苇之间的良好胶合，用普通脲醛树脂胶压制的芦苇刨花板其内结合强度等性能达不到国家标准的要求，因此韩家荣等人采用添加1-2%的NaOH水溶液作为活性剂对矿化层进行改性处理，加粒粉胶及辅助剂生产纤维板。用NaOH水溶液处理芦苇后的水会造成环境的污染同时使芦苇的性能下降，加之生产工艺复杂，因此到目前为止该生产方法还未用于实际生产。荻草、芦苇同稻草、麦秸等其他秸秆一样，茎秆表面存在着一层润湿性很差的矿化物，其主要成分为Si02。SiA的存在影响了荻草、芦苇人造板的胶合性能，但将矿化物SiA 用作刨花板、纤维板的防水剂，在不加防水剂的条件下，生产出的各种密度和厚度的荻草、 芦苇人造板，其产品的物理力学性能达到和超过国家相关人造板标准的要求。人造板吸水后的厚度膨胀是造成人造板尺寸不稳定的主要原因，限制了人造板的使用范围，传统的解决方法是生产中添加防水剂石蜡，以提高人造板的防水性能。而石蜡只能起到暂时的防水效果，随着人造板使用时间的增长，防水性能逐渐降低，人造板的吸水厚度膨胀率增加；此外石蜡的添加还会降低人造板的力学性能。将荻草、芦苇茎秆表面的矿化物SiO2作为防水剂，采用脲醛树脂胶粘剂生产人造板可降低荻草、芦苇人造板的吸水厚度膨胀率，也可减缓人造板在使用过程中随着时间的延长防水性能降低的现象，因为荻草、芦苇茎秆表面的矿化物SW2有着持久的防水效果，此外不加石蜡防水剂，可降低了生产成本。农作物秸秆如稻草、麦秸等用脲醛树脂胶粘剂生产人造板其性能达不到国家标准的要求，而荻草、芦苇在不加或少加防水剂的情况下，用脲醛树脂胶制得的刨花板、纤维板性能符合国家标准的要求，其原因在于荻草、芦苇的茎秆比稻草、麦秸粗，表面矿化物的比例低，能谱分析测得荻草、芦苇表面矿化物S^2的含量约为茎秆的2-3. 5%，麦秸为5. 5%, 因此脲醛树脂对荻草、芦苇润湿性比稻草、麦秸好，所以用荻草、芦苇生产的人造板的胶合性能比稻草、麦秸高。生产中可采用100%的荻草或芦苇生产人造板，也可与木材混合生产不同比例的荻草木材、芦苇木材人造板，实验结果表明100%的荻草或芦苇生产人造板时，在不加任何防水剂的条件下，制得的刨花板、纤维板力学性能高，吸水厚度膨胀率低，其产品质量达到和超过国家相关产品的标准要求，解决了芦苇不能直接用于刨花板生产的技术难题；荻草或芦苇与木材以不同的比例混合，根据混合比添加一定量的防水剂，可得到理想的防水效果，在保证人造板质量的同时降低了人造板的生产成本。荻草、芦苇的合理的应用可提高其工业价值，缓解我国木材资源匮乏，在保护湖区的生态环境和生态平衡的同时，保护天然林资源，同时也打开了脲醛树脂胶粘剂生产秸秆人造板的新篇章。
发明内容
1、发明目的本发明的目的是将荻草、芦苇茎秆表面的矿化物SiA作为刨花板、纤维板生产的防水剂，在不加或少加石蜡防水剂的条件下，生产荻草、芦苇人造板或荻草木材、芦苇木材复合人造板。2、技术方案1.荻草刨花板荻草茎秆经粉碎机粉碎制成刨花，含有S^2矿化物的荻草刨花均勻的分布在刨花中，荻草茎秆表面含量约2-3. 5%的S^2可隔断刨花表面亲水基团与水分子结合，减少了刨花板内亲水基团数量，起到防水剂的作用；粉碎后的荻草刨花，经干燥、拌脲醛树脂胶粘剂，在不添加防水剂的条件下，成型、热压制成荻草刨花板。2.芦苇刨花板粉碎机将芦苇茎秆粉碎制成刨花，含有矿化物SiO2的芦苇刨花均勻的分布到刨花之间，将芦苇刨花中含量为1. 8-2. 4%的S^2作为芦苇刨花板生产的防水剂，在不加任何防水剂的条件下，制成符合国家刨花板标准要求的芦苇刨花板。3.荻草纤维板荻草茎秆经粉碎、蒸煮，热磨分离成纤维，荻草茎秆约2-3. 5%的 SiO2在经粉碎、热磨后成微小颗粒，分散在纤维之间，起到防水作用；在不添加防水剂的条件下将分离后的荻草纤维热压制成符合国家纤维板标准要求的荻草纤维板。4.芦苇纤维板芦苇茎秆经粉碎、蒸煮软化、分离成纤维，纤维分离过程中芦苇茎秆的矿化物SiO2形成微小颗粒，均勻的分布到芦苇纤维的表面，起到防水剂的作用；将芦苇纤维中SW2作为芦苇纤维板生产的防水剂，在不添加防水剂的条件下生产芦苇纤维板。5.荻草木材复合刨花板、荻草木材复合纤维板将荻草刨花和木材刨花或荻草纤维和木材纤维以不同的质量比例混合生产荻草木材复合刨花板或荻草木材复合纤维板；生产中将荻草中的SiO2作为荻草木材复合刨花板、纤维板的部分防水剂，并根据生产工艺中设定的防水剂的添加量、荻草与木材的质量混合比例，用公式(1)计算荻草木材复合刨花板、荻草木材复合纤维板生产中木材刨花或木材纤维需添加的防水剂用量；
权利要求
1.荻草刨花板荻草茎秆经粉碎机粉碎制成刨花，含有矿化物SW2的荻草刨花随机地分布在刨花中，荻草茎秆表面含量约2-3. 5%的SiO2作为防水剂；在不添加其他防水剂的条件下，荻草刨花经拌脲醛树脂胶、成型、热压制成荻草刨花板。
2.芦苇刨花板粉碎机将芦苇茎秆粉碎制成刨花，含有矿化物S^2的芦苇刨花随机地分布到刨花之间，芦苇刨花中含量为1. 8-2. 4%的SiOJt为芦苇刨花板生产的防水剂，在不加其他防水剂的条件下，制成符合国家刨花板标准要求的芦苇刨花板。
3.荻草纤维板荻草茎秆经粉碎，热磨分离成纤维，荻草茎秆约2-3.5%的SiO2在经粉碎、热磨后成微小颗粒，分散在纤维之间，起到防水作用；在不添加防水剂的条件下将分离后的荻草纤维热压制成符合国家纤维板标准要求的荻草纤维板。
4.芦苇纤维板芦苇茎秆经粉碎、蒸煮软化、分离成纤维，纤维分离过程中芦苇茎秆的矿化物SW2形成微小颗粒，起到防水剂的作用；在不添加其他防水剂的条件下生产芦苇纤维板。
5.荻草木材复合刨花板、荻草木材复合纤维板将荻草刨花和木材刨花或荻草纤维和木材纤维以不同的质量比例混合生产荻草木材复合刨花板或荻草木材复合纤维板；生产中将荻草中的SiO2作为荻草木材复合刨花板、荻草木材复合纤维板的部分防水剂，并根据生产工艺中设定的防水剂的添加量、荻草与木材的质量混合比例，用公式(1)计算荻草木材复合刨花板、荻草木材复合纤维板生产中木材刨花或木材纤维需添加的防水剂用量；
6.芦苇木材刨花板、芦苇木材纤维板将芦苇茎秆表面的S^2作为芦苇木材刨花板、 芦苇木材纤维板的部分防水剂；芦苇木材刨花板、芦苇木材纤维板生产中木材刨花或木材纤维需添加的防水剂用量根据生产工艺的设定和芦苇木材的混合比例，用公式(1)计算。
7.荻草、芦苇茎秆表面矿化物SiO2平均含量分别为2.4%和2. 1%，略高于防水剂施加量，荻草、芦苇茎秆表面矿化物SiO2可以对木材刨花或纤维起到部分防水效果，根据荻草、 芦苇与木材的质量混合比例和防水剂的添加量由公式(2)计算出荻草或芦苇木材刨花板， 荻草或芦苇木材纤维板的防水剂施加量。
全文摘要
本发明是涉及木质复合材料领域的一项技术发明，公开了利用荻草、芦苇表面矿化物SiO2作为防水剂生产刨花板、纤维板的制造方法。将荻草或芦苇茎秆制成刨花，含有SiO2的荻草或芦苇刨花起到防水剂的作用，在不添加防水剂的条件下，制成荻草或芦苇刨花板。将荻草或芦苇茎秆分离成纤维，荻草或芦苇茎秆的SiO2形成微小颗粒，起到防水剂的作用，在不添加防水剂的条件下，生产荻草或芦苇纤维板。荻草或芦苇可与木材混合制备刨花板或纤维板，仅需对木材部分施加防水剂，添加量见公式(1)；荻草或芦苇中SiO2含量略高于防水剂添加量，SiO2可以对木材刨花或纤维起到部分防水效果，防水剂的添加量更低，可由公式(2)计算出。
文档编号B27N3/02GK102390072SQ20111029974
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者侯天宇, 廖承斌, 杨莹, 王向歌, 王宁生, 王新洲, 范祥林, 邓玉和 申请人:南京林业大学