一种利用完整玉米秸秆皮制备复合板的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于人造板领域，具体涉及一种利用完整玉米秸杆皮制备复合板的方法。
【背景技术】
[0002]玉米秸杆皮是玉米秸杆的主要组成部分，含有与木材性能相近的木质素和纤维素；利用玉米秸杆皮生产人造板，对提高农民收入、保护森林资源和促进生态农业发展具有重要意义。玉米属于禾本科高大多茎节植物，其秸杆皮是一种非均质性的材料，存在显著的各向异性和变异性，不同茎节之间的力学特性、纤维形态特征及其化学成分差异较大，且表皮层中含有的纳米二氧化硅复合材料，有利于改善板材的弯曲强度、热稳定性和疏水性，不适宜于生物技术、化学处理等表面改性的方法。【陈争光，王德福，李利桥，等.玉米秸杆皮拉伸和剪切特性试验[J].农业工程学报，2012，28 (21):59-65.岳建芝，张杰，徐桂转等.玉米秸杆主要成分及热值的测定与分析[J].河南农业科学，2006 (9):30-32.李慧媛，吴清林，周定国.纳米二氧化硅/纳米纤维素复合材料制备及性能分析[J].农业工程学报，2015，31 (7):299-303.】
国内外专家利用玉米秸杆等农作物秸杆进行了人造板利用的研究，由于农作物秸杆表面是含有3102等成分的蜡质层，对胶合和板材性能产生不利影响。【王欣，周定国.农作物秸杆化学成分对人造板生产工艺的影响[J].林产工业，2009，36 (5):26-29.】杨中平、王琪、卢杰等利用玉米秸杆皮研究了碎料板、刨花板和地板基材等人造板的生产工艺，需要进行将玉米秸杆皮粉碎、除杂等复杂工序，能耗高，施胶量大，生产成本较高，且生产的板材的防水、防腐及阻燃性能相对较差。【杨中平，杨林青，郭康权，等.玉米秸杆外皮碎料制板工艺的初步研究[J].西北林学院学报，1995，10 (3):60-72.王琪，史宇亮，李济宁等.玉米秸杆板加工工艺优化[J].农业机械学报，2007，38 (8):199-201.】。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种利用完整玉米秸杆皮制备复合板的方法。
[0004]基于上述目的，本发明采取如下技术方案:
一种利用完整玉米秸杆皮制备复合板的方法，包括以下步骤:
(1)获得完整的玉米秸杆皮:利用玉米秸杆皮瓤叶分离装置将玉米秸杆去叶并皮瓤分离，获得完整玉米秸杆皮；
(2)去除玉米秸杆皮的表皮层:利用机械装置将完整玉米秸杆皮的表皮层去除，将去除的表皮层粉碎至80~120目，得到玉米秸杆皮表皮层碎料；
(3 )施胶与拌胶:将去除表皮层后的完整玉米秸杆皮内、外表面及侧面均匀施异氰酸酯胶；将玉米秸杆皮表皮层碎料与酚醛树脂胶混合，搅拌均匀；
(4 )铺装:将玉米秸杆皮表皮层碎料作为上下表层、去除表皮层后的完整玉米秸杆皮作为芯层进行铺装；
(5)热压处理:在6.0-8.0MPa、150~170°C热压处理5~9min后，得到成型的复合板； (6)在室温条件下，将复合板放置3~5d，即可使用。
[0005]进一步地，步骤(3)中，异氰酸酯胶与去除表皮层后的完整玉米秸杆皮的质量比为1: (7~9)，酚醛树脂胶与玉米秸杆皮表皮层碎料的质量比为1: (7~9)。
[0006]步骤(4)中，以干物质计，玉米秸杆皮表皮层碎料与去除表皮层后的完整玉米秸杆皮质量比为1: (4~8)。
[0007]本发明的有益效果是:第一:本发明是以完整玉米秸杆皮为原料，促进了玉米秸杆高值化利用，既能保护森林资源、增加农民收入，又能促进环保材料和节能技术的推广；第二:降低了生产能耗和原料成本，将不利于胶合的表皮层中所含的纳米二氧化硅材料合理利用，提高了板材的防水、防腐和阻燃性能；第三:完整的玉米秸杆皮在复合板中发挥了 “骨架”作用，与粉碎后玉米秸杆皮制成的碎料板相比，其静曲强度提高了 2~6倍；第四:本发明制备的复合板的密度为0.61-0.82g/cm3、板内密度偏差在±4%以内、静曲强度为25.8-43.2MPa、弹性模量为2259.4-3781.7MPa、内胶合强度为0.81-1.27MPa，2h吸水厚度膨胀率为4.7%~9.6%。
【附图说明】
[0008]图1是本发明制得的复合板的结构示意图；
图2是本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0009]以下结合具体实施例对本发明的技术作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不局限于此。
[0010]【实施例1】
原料:玉米秸杆
设备:玉米秸杆皮穰叶分离装置(专利号201310215756.3)、拌料机、输送带、铺装机、
热压机。
[0011]胶粘剂:酚醛树脂胶，异氰酸酯胶，生产厂家均为北京世纪丽凯胶粘剂科技有限公司。
[0012]—种利用完整玉米秸杆皮制备复合板的方法，包括以下步骤:
步骤一:利用机械方法获得完整的玉米秸杆皮，去除其表皮层。
[0013](1)原料为成熟后的新鲜玉米秸杆，穗位高900mm以上，株高2000mm左右；含水率在50%左右；(2)利用玉米秸杆皮穰叶分离装置分离后的玉米秸杆皮风干3~5天，至含水率12%左右，获得长度为1.5m以上，宽度在10~50mm之间的完整玉米秸杆皮；(3)利用机械装置(专利公开号:CN2318012)将其表皮层去除，去除的表皮层碎料粉碎至粒度80目，得到玉米秸杆皮表皮层碎料。
[0014]步骤二:施胶与拌胶
利用异氰酸酯胶将去除表皮层的玉米秸杆皮内、外表面及侧面进行均匀施胶；将玉米秸杆皮表皮层碎料与酚醛树脂胶均匀混合，其中，酚醛树脂胶与玉米秸杆皮表皮层碎料混合时质量比为1:7 ;异氰酸酯胶与完整玉米秸杆皮的质量比为1:7。
[0015]步骤三:铺装将玉米秸杆皮表皮层碎料与酚醛树脂胶混合物作为上、下表层、施胶后的完整玉米秸杆皮作为芯层进行铺装，使上、下表层厚度一致，其中，以干物质计，芯层中完整玉米秸杆皮与上、下表层中玉米秸杆皮表皮层碎料的质量比为8:1。
[0016]步骤四:热压处理
在6.0MPa、150°C热压处理5min使胶固化，得到成型的复合板。
[0017]步骤五:平衡
在温度25°C、湿度为65%的条件下放置3~5d。
[0018]步骤六:板材性能检测
根据GB/T17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》进行检测，结果为:密度为0.676-0.697g/cm3、板内密度偏差在±4%以内、静曲强度为37.22-40.59MPa、弹性模量为2816.6-3244.5MPa、内胶合强度为0.84-0.92MPa，2h吸水厚度膨胀率为7.1%~8.8%。
[0019]【实施例2】
原料:玉米秸杆
设备:玉米秸杆皮穰叶分离装置(专利号201310215756.3)、拌料机、输送带、铺装机、
热压机。
[0020]胶粘剂:酚醛树脂胶，异氰酸酯胶，生产厂家均为北京世纪丽凯胶粘剂科技有限公司。
[0021]—种利用完整玉米秸杆皮制备复合板的方法，包括以下步骤:
步骤一:利用机械方法获得完整的玉米秸杆皮，去除其表皮层。
[0022](1)原料为成熟后的新鲜玉米秸杆，穗位高900mm以上，株高2000mm左右，含水率在50%左右；(2)利用玉米秸杆皮穰叶分离装置分离后的玉米秸杆皮风干3~5天，至含水率12%左右；(3)利用机械装置(专利公开号:CN2318012)将其表皮层去除，去除的表皮层碎料粉碎至粒度120目，得到玉米秸杆皮表皮层碎料。
[0023]步骤二:施胶与拌胶
利用异氰酸酯胶将去除表皮层的玉米秸杆皮内、外表面及侧面进行均匀施胶；将玉米秸杆皮表皮层碎料与酚醛树脂胶均匀混合；酚醛树脂胶与玉米秸杆皮表皮层碎料混合时质量比为1:7 ;异氰酸酯胶与完整玉米秸杆皮的质量比为1:7。
[0024]步骤三:铺装
将玉米秸杆皮表皮层碎料与酚醛树脂胶混合物作为表层，施胶后的完整玉米秸杆皮作为芯层进行铺装，使上、下表层厚度一致，其中，以干物质计，芯层中完整玉米秸杆皮与上、下表层中玉米秸杆皮表皮层碎料的质量比为4:1。
[0025]步骤四:热压处理
在8.0MPa、150°C热压处理9min后使胶固化，得到成型的复合板。
[0026]步骤五:平衡
在温度25°C、湿度为65%的条件下放置3~5d。
[0027]步骤六:板材性能检测
根据GB/T17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》进行检测，结果为:密度为0.744-0.821g/cm3、板内密度偏差在±4%以内、静曲强度为30.4-35.2MPa、弹性模量为3053.7-3370.5MPa、内胶合强度为1.14-1.21MPa，2h吸水厚度膨胀率为5.3%~7.1%。
【主权项】
1.一种利用完整玉米秸杆皮制备复合板的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)获得完整的玉米秸杆皮:利用玉米秸杆皮瓤叶分离装置将玉米秸杆去叶并皮瓤分离，获得完整玉米秸杆皮； (2)去除玉米秸杆皮的表皮层:利用机械装置将完整玉米秸杆皮的表皮层去除，将去除的表皮层粉碎至80~120目，得到玉米秸杆皮表皮层碎料； (3 )施胶与拌胶:将去除表皮层后的完整玉米秸杆皮内、外表面及侧面均匀施异氰酸酯胶；将玉米秸杆皮表皮层碎料与酚醛树脂胶混合，搅拌均匀； (4 )铺装:将玉米秸杆皮表皮层碎料作为上下表层、去除表皮层后的完整玉米秸杆皮作为芯层进行铺装；(5)热压处理:在6.0-8.0MPa、150~170°C热压处理5~9min后，得到成型的复合板； (6)在室温条件下，将复合板放置3~5d，即可使用。2.根据权利要求1所述的利用完整玉米秸杆皮制备复合板的方法，其特征在于，步骤(3)中，异氰酸酯胶与去除表皮层后的完整玉米秸杆皮的质量比为1:(7~9)，酚醛树脂胶与玉米秸杆皮表皮层碎料的质量比为1: (7~9)。3.根据权利要求1所述的利用完整玉米秸杆皮制备复合板的方法，其特征在于，步骤(4)中，以干物质计，玉米秸杆皮表皮层碎料与去除表皮层后的完整玉米秸杆皮质量比为1:(4~8)o
【专利摘要】一种利用完整玉米秸秆皮制备复合板的方法，将玉米秸秆皮瓤叶分离，获得完整的玉米秸秆皮；去除玉米秸秆皮的表皮层；施胶与拌胶；铺装：将玉米秸秆皮表皮层碎料作为上下表层、完整玉米秸秆皮作为芯层进行铺装；热压处理得到成型的复合板；在室温条件下，将复合板放置3~5d，即可使用。本发明的有益效果是：以完整玉米秸秆皮为原料，促进了玉米秸秆高值化利用，既能保护森林资源、增加农民收入，又能促进环保材料和节能技术的推广；降低了生产能耗和原料成本，将不利于胶合的表皮层中所含的纳米二氧化硅材料合理利用，提高了板材的防水、防腐和阻燃性能；与玉米秸秆皮碎料板相比，完整的玉米秸秆皮在复合板中发挥了“骨架”作用，其静曲强度提高了2~6倍。
【IPC分类】B32B7/12, B32B37/06, B32B9/04, B32B9/02
【公开号】CN105415783
【申请号】CN201510729669
【发明人】王德福, 何勋, 王振锋, 张开飞, 唐豫桂, 唐永
【申请人】河南农业大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月2日