专利名称：一种蛋白质基生物胶纤维板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种蛋白质基生物胶纤维板及其制造方法，属于人造板制造领域。
背景技术：
传统的纤维板由于采用合成树脂胶粘剂(如脲醛胶、酚醛胶)来粘合纤维，使得产品常 常存在甲醛超标的问题，对人体健康构成巨大威胁。为此，近几十年来，许多国家都在大 力开展蛋白质基生物胶纤维板的研究，以取代传统的合成树脂纤维板。然而，由于蛋白质 基胶粘剂存在粘接强度低、耐水性差、抗微生物降解能力低等问题，使其不能很好地达到 工业应用的要求，阻碍其推广。因此，如何开发性能良好的蛋白质基生物胶一直是本领域 研究的重点。
2002年，美国能源部资助了一项由多家研究机构合作进行的庞大计划，目的在于改进 大豆蛋白质基生物胶的结构和功能，从而提高大豆蛋白质基生物胶的性能并改善大豆蛋白 质基生物胶对制板工艺的适应性(如可分散性、活性期、可混合性等)，开发低成本的生产 加工方式，以利于大豆蛋白质基生物胶的大规模生产。与以往使用的传统豆胶相比，改性 豆胶在性能已得到很大提高，应用范围也在不断扩大。但与合成树脂胶粘剂(如脲醛胶) 相比，改性豆胶仍然存在耐水性弱、生产的中密度纤维板吸水厚度膨胀率不能达到中国国 家标准的要求等问题。因此，现在国内外普遍使用的仍然是各种脲醛胶纤维板，没有任何 一家企业能够大批量、工业化地用蛋白质基生物胶生产纤维板产品。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种不含人为添加的甲醛的蛋白质基生 物胶纤维板及其制造方法。
本发明采用了下述技术方案来解决上述技术问题
一种蛋白质基生物胶纤维板的制造方法，其特征是，包括以下步骤.-
(1) 将原料切片、水洗或不水洗、热磨后制备湿纤维；
(2) 将步骤(l)中制得的湿纤维与蛋白质基生物胶混合均匀；(3) 将步骤(2)中制得的纤维干燥；
(4) 将步骤(3)中的制得的纤维铺装、交织成板坯；
(5) 将步骤(4)中的制得的板坯预压、修边、截板；
(6) 将步骤(5)中的制得的板坯热压，经冷却、锯边、砂光后制得蛋白质基生物胶
纤维板。
步骤(1)中所述原料为木材或木材与草本植物茎杆材料的混合物。 所述草本植物茎杆材料包括麦杆、稻草、棉花杆、芦苇、豆杆、亚麻杆和玉米杆。
步骤(2)为将步骤(1)制得的湿纤维、蛋白质基生物胶、防水剂混合，防水剂为石蜡或 石蜡乳液，且加入量为1一35公斤/立方米成品板。
步骤(2)中，可为先将湿纤维与蛋白质基生物胶混合，而后加入防水剂混合，或者，也 可以先将湿纤维与防水剂混合，而后加入蛋白质基生物胶混合。
步骤(2)中所述蛋白质基生物胶的施胶量，即蛋白质基生物胶所含固体重量与绝干纤维 重量的百分比为3-35%。所述绝干纤维重量是指纤维不含水时的重量。
步骤(2)中所述蛋白质基生物胶为可通过市面购得的以蛋白质为基质的无甲醛胶粘剂， 包括但不限于中国发明专利CN 200410017054.5公开的木材胶粘剂。优选的，该木材胶粘 剂为下列物质按所附重量份配制而成
水100份;
含蛋白质的原料5 — 40份； 防腐剂0. 01 — 15份； 酸度调节剂2—15份； 分子内部含有苯环的化合物1一15份； 增稠剂0—10份； 填料0—IO份。
所述的含蛋白质的原料为含蛋白质5%以上的所有豆类的脱脂豆粉或脱脂豆粕、大豆分 离蛋白、脱脂棉籽粕、脱脂菜粕、鱼粉、明胶、酪蛋白、动物骨胶、动物肉骨粉、脱脂蓖 麻籽粕、脱脂奶粉、脱脂乳清粉、脱脂蛋粉、脱脂花生粕、所有其他脱脂杂粕、酵母蛋白 中的一种或几种混合物，或上述各含蛋白质原料的蛋白质抽提物，或上述含蛋白质原料与
蛋白质抽提物的混合物；
所述的酸度调节剂为柠檬酸、苹果酸、柠檬酸钠、柠檬酸钾、氯化铵、酒石酸、脂肪
酸、奎宁酸、琥珀酸、乳酸或草酸中的一种或几种的混合物；所述的分子内部含有苯环的化合物为单宁类物质；
所述的防腐剂为山梨酸、山梨酸钾、植酸、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、 对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、乙氧基喹、脱氢乙酸、苯甲酸、苯甲酸钠、丙酸 钠、丙酸钙、亚硫酸氢钠或亚硫酸钠中的一种或几种的混合物；
所述的增稠剂为黄原胶、海藻酸钠、羟丙基淀粉醚、藻酸丙二醇酯、明胶、环状糊精、 果胶、卡拉胶、琼脂、阿拉伯树胶、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠或瓜儿豆胶中的一种 或几种的混合物；
所述的填料为硅藻土、高岭土、膨润土、滑石粉、玻璃丝棉、岩棉、玻璃粉、细沙、 锯末、纤维素中的一种或几种的混合物。
所述木材胶粘剂的制备方法为室温下，边搅拌边依次向反应容器中加入100重量份 的水，5 — 40重量份的含蛋白质的原料，2 — 15重量份的酸度调节剂，1一15重量份的分子 内部含有苯环的化合物，0.01 — 15重量份的防腐剂，0 —IO重量份的增稠剂，0—10重量份 的填料。
步骤(3)中纤维的干燥温度为110-450°C (所述干燥温度是指千燥设备的进口温度)，纤 维干燥至含水率为2%-19%。所述含水率是指纤维中所含水分的重量与绝干后纤维重量的 百分比。
步骤(6)中热压温度为100-4(XrC,热压时间以成品板的目标厚度乘以10-150计算，优 选为10-90，所述热压时间的单位为秒，所述成品板目标厚度的单位为毫米。
步骤(6)中热压分为初始阶段和恒定阶段，所述初始阶段，热压板板面压强为10-80公 斤力/平方厘米，所述恒定阶段，热压板板面压强为3-70公斤力/平方厘米。
步骤(6)中热压还包括干燥阶段，所述干燥阶段，热压板板面压强为2-60公斤力/平方 厘米。
根据上述蛋白质基生物胶纤维板的制造方法制造的蛋白质基生物胶纤维板。
本发明的有益效果是(1)采用较高的干燥温度，以获得较低的纤维含水率(8%以下)， 有效避免板材的"分层"或"鼓泡"现象发生；(2)热压曲线以恒定高压段为主，保证纤 维板的物理力学指标；(3)耐水性强，吸水厚度膨胀率达到国家标准GB/T 11718-1999的 要求；(4)防水效果良好,可以减少或不用防水剂；(5)纤维板所用蛋白质基生物胶不含人 为添加的甲醛，甲醛释放量极低(例如，《0.08ppm，检验依据ASTMD6007-02)，远远低于 使用脲醛胶或酚醛胶制造的板材产品；(6)纤维板所用蛋白质基生物胶固化温度较高，纤 维干燥时采用较高的温度以及热压时采用较高的热压温度，不会导致胶水的预固化，减少
6砂光量和纤维铺装量，降低单耗；(7)纤维板所用蛋白质基生物胶粘度低，施胶容易、方 便。
具体实施方式
实施例1
成品板目标厚度为18毫米。
蛋白质基生物胶纤维板的制造方法包括以下步骤
(1) 将原料切片、水洗或不水洗、热磨后制备湿纤维；
(2) 将步骤(l)中制得的湿纤维与蛋白质基生物胶搅拌混合；
(3) 将步骤(2)中制得的纤维干燥；
(4) 将步骤(3)中的制得的纤维铺装、交织成板坯；
(5) 将步骤(4)中的制得的板坯预压、修边、截板；
(6) 将步骤(5)中的制得的板坯热压，经冷却、锯边、砂光后制得蛋白质基生物胶纤维板。
步骤(l)中原料为木材、麦杆、稻草、棉花杆、芦苇、豆杆、亚麻杆、玉米杆的混合物。 步骤(2)中蛋白质基生物胶("豆宝宝"牌无甲醛生物胶)，且施胶量为18%。 步骤(3)中纤维的干燥温度为190°C，纤维的含水率干燥至5%。 步骤(6)中热压温度为190'C，热压时间为600秒。
步骤(6)中热压分为初始阶段和恒定阶段，初始阶段热压压力为45公斤力/平方厘米， 恒定阶段热压压力为30公斤力/平方厘米。
实施例2
成品板目标厚度为18毫米。 制备方法同实施例l。
步骤(l)中原料为木材、麦杆、稻草、棉花杆、戸苇、豆杆、亚麻杆、玉米杆的混合物。 步骤(2)中湿纤维与蛋白质基生物胶搅拌混合时加入防水剂，防水剂为石蜡，且防水剂 加入量为1公斤/立方米成品板。
步骤(2)中蛋白质基生物胶("豆宝宝"牌无甲醛生物胶)，且施胶量为3%。 步骤(3)中纤维的干燥温度为18(TC，纤维的含水率干燥至10%。步骤(6)中热压温度为22(TC，热压时间为835秒。
步骤(6)中热压分为初始阶段和恒定阶段，初始阶段热压压力为32公斤力/平方厘米， 恒定阶段热压压力为27公斤力/平方厘米。
实施例3
成品板目标厚度为18毫米。 制备方法同实施例l。
步骤(l)中原料为木材、麦杆、稻草、棉花杆、芦苇、豆杆、亚麻杆、玉米杆的混合物。 步骤(2)中蛋白质基生物胶("豆宝宝"牌无甲醛生物胶)，且施胶量为35%。 步骤(3)中纤维的干燥温度为20(TC，纤维的含水率干燥至4%。 步骤(6)中热压温度为220°C，热压时间为1000秒。
步骤(6)中热压分为初始阶段和恒定阶段，初始阶段热压压力为30公斤力/平方厘米， 恒定阶段热压压力为26公斤力/平方厘米。
实施例4
成品板目标厚度为12毫米。 制备方法同实施例l。
步骤(l)中原料为木材、麦杆、稻草、棉花杆、芦苇、豆杆、亚麻杆、玉米杆的混合物。 步骤(2)中湿纤维与蛋白质基生物胶搅拌混合时加入防水剂，防水剂为石蜡，且防水剂 加入量为2公斤/立方米成品板。
步骤(2)中蛋白质基生物胶("豆宝宝"牌无甲醛生物胶)，且施胶量为10%。 步骤(3)中纤维的干燥温度为220°C，纤维的含水率干燥至3%。 步骤(6)中热压温度为300°C，热压时间为1200秒。
步骤(6)中热压分为初始阶段、干燥阶段和和恒定阶段，初始阶段热压压力为60公斤 力/平方厘米，干燥阶段热压压力为5公斤力/平方厘米，恒定阶段热压压力为35公斤力/ 平方厘米。
实施例5
成品板目标厚度为8毫米。制备方法同实施例1。步骤(l)中原料为木材、麦杆、稻草、棉花杆、芦苹、豆杆、亚麻杆、玉米杆的混合物。 步骤(2)中蛋白质基生物胶("豆宝宝"牌无甲醛生物胶)，且施胶量为15%。 步骤(3)中纤维的干燥温度为24(TC，纤维的含水率干燥至3%。 步骤(6)中热压温度为240°C，热压时间为1200秒。步骤(6)中热压分为初始阶段和恒定阶段，初始阶段热压压力为50公斤力/平方厘米， 恒定阶段热压压力为30公斤力/平方厘米。实施例6成品板目标厚度为3毫米。 制备方法同实施例1。步骤(l)中原料为木材、麦杆、稻草、棉花杆、芦苇、豆杆、亚麻杆、玉米杆的混合物。 步骤(2)中湿纤维与蛋白质基生物胶搅拌混合时加入防水剂，防水剂为石蜡，且防水剂 加入量为7公斤/立方米成品板。步骤(2)中蛋白质基生物胶("豆宝宝"牌无甲醛生物胶)，且施胶量为20%。 步骤(3)中纤维的干燥温度为26(TC，纤维的含水率干燥至3%。 步骤(6)中热压温度为190°C，热压时间为300秒。步骤(6)中热压分为初始阶段和恒定阶段，初始阶段热压压力为80公斤力/平方厘米， 恒定阶段热压压力为60公斤力/平方厘米。实施例7成品板目标厚度为8毫米。 制备方法同实施例1。步骤(l)中原料为木材、麦杆、稻草、棉花杆、芦苇、豆杆、亚麻杆、玉米杆的混合物。 步骤(2)中蛋白质基生物胶("豆宝宝"牌无甲醛生物胶)，且施胶量为30%。 步骤(3)中纤维的干燥温度为280°C，纤维的含水率干燥至5%。 步骤(6)中热压温度为19(TC，热压时间为600秒。步骤(6)中热压分为初始阶段和恒定阶段，初始阶段热压压力为35公斤力/平方厘米， 恒定阶段热压压力为20公斤力/平方厘米。实施例8成品板目标厚度为12毫米。 制备方法同实施例1。步骤(l)中原料为木材、麦杆、稻草、棉花杆、芦苇、豆杆、亚麻杆、玉米杆的混合物。 步骤(2)中湿纤维与蛋白质基生物胶搅拌混合时加入防水剂，防水剂为石蜡，且防水剂 加入量为15公斤/立方米成品板。步骤(2)中蛋白质基生物胶("豆宝宝"牌无甲醛生物胶)，且施胶量为4%。 步骤(3)中纤维的干燥温度为300°C ，纤维的含水率干燥至4% 。 步骤(6)中热压温度为22(TC，热压时间为800秒。步骤(6)中热压分为初始阶段、干燥阶段和和恒定阶段，初始阶段热压压力为50公斤 力/平方厘米，干燥阶段热压压力为15公斤力/平方厘米，恒定阶段热压压力为10公斤力/ 平方厘米。实施例9成品板目标厚度为15毫米。 制备方法同实施例1。步骤(l)中原料为木材、麦杆、稻草、棉花杆、芦苇、豆杆、亚麻杆、玉米杆的混合物。 步骤(2)中蛋白质基生物胶("豆宝宝"牌无甲醛生物胶)，且施胶量为7%。 步骤(3)中纤维的干燥温度为170'C，纤维的含水率干燥至6%。 步骤(6)中热压温度为220。C，热压时间为1000秒。步骤(6)中热压分为初始阶段、干燥阶段和和恒定阶段，初始阶段热压压力为33公斤 力/平方厘米，干燥阶段热压压力为7公斤力/平方厘米，恒定阶段热压压力为28公斤力/ 平方厘米。实施例10成品板目标厚度为15毫米。 制备方法同实施例1。步骤(l)中原料为木材、麦杆、稻草、棉花杆、芦苇、豆杆、亚麻杆、玉米杆的混合物。10步骤(2)中湿纤维与蛋白质基生物胶搅拌混合时加入防水剂，防水剂为石蜡，且防水剂 加入量为35公斤/立方米成品板。步骤(2)中蛋白质基生物胶("豆宝宝"牌无甲醛生物胶)，且施胶量为9%。 步骤(3)中纤维的干燥温度为160'C，纤维的含水率干燥至6% 。 步骤(6〉中热压温度为180°C，热压时间为500秒。步骤(6)中热压分为初始阶段、干燥阶段和和恒定阶段，初始阶段热压压力为48公斤 力/平方厘米，干燥阶段热压压力为5公斤力/平方厘米，恒定阶段热压压力为38公斤力/ 平方厘米。实施例11成品板目标厚度为18毫米。 制备方法同实施例l。步骤(l)中原料为木材、麦杆、稻草、棉花杆、芦華、豆杆、亚麻杆、玉米杆的混合物。 步骤(2)中湿纤维与蛋白质基生物胶搅拌混合时加入防水剂，防水剂为石蜡乳液，且防 水剂加入量为1公斤/立方米成品板。步骤(2)中蛋白质基生物胶("豆宝宝"牌无甲醛生物胶)，且施胶量为35%。 步骤(3)中纤维的干燥温度为450°C，纤维的含水率干燥至2%。 步骤(6)中热压温度为IO(TC，热压时间为1620秒。步骤(6)中热压分为初始阶段、干燥阶段和和恒定阶段，初始阶段热压压力为80公斤 力/平方厘米，干燥阶段热压压力为60公斤力/平方厘米，恒定阶段热压压力为70公斤力/ 平方厘米。实施例12成品板目标厚度为15毫米。 制备方法同实施例l。步骤(l)中原料为木材、麦杆、稻草、棉花杆、芦苇、豆杆、亚麻杆、玉米杆的混合物。 步骤(2)中湿纤维与蛋白质基生物胶搅拌混合时加入防水剂，防水剂为石蜡乳液，且防 水剂加入量为35公斤/立方米成品板。步骤(2)中蛋白质基生物胶("豆宝宝"牌无甲醛生物胶)，且施胶量为15%。11步骤(3)中纤维的干燥温度为ll(TC，纤维的含水率干燥至19%。 步骤(6)中热压温度为40(TC，热压时间为150秒。步骤(6)中热压分为初始阶段、干燥阶段和和恒定阶段，初始阶段热压压力为10公斤 力/平方厘米，干燥阶段热压压力为2公斤力/平方厘米，恒定阶段热压压力为3公斤力/平 方厘米。
权利要求
1.一种蛋白质基生物胶纤维板的制造方法，其特征是，包括以下步骤(1)将原料切片、水洗或不水洗、热磨后制备湿纤维；(2)将步骤(1)制得的湿纤维与蛋白质基生物胶充分混合；(3)将步骤(2)制得的纤维干燥；(4)将步骤(3)制得的纤维铺装、交织成板坯；(5)将步骤(4)制得的板坯预压、修边、截板；(6)将步骤(5)制得的板坯热压，经冷却、锯边、砂光后制得蛋白质基生物胶纤维板。
2. 根据权利要求1所述的一种蛋白质基生物胶纤维板的制造方法，其特征是，步骤(l) 中所述原料为木材或木材与草本植物茎杆材料的混合物。
3. 根据权利要求2所述的一种蛋白质基生物胶纤维板的制造方法，其特征是，所述草 本植物茎杆材料包括麦杆、稻草、棉花杆、芦苇、豆杆、亚麻杆和玉米杆。
4. 根据权利要求1所述的一种蛋白质基生物胶纤维板的制造方法，其特征是，步骤(2) 为将步骤(l)制得的湿纤维与蛋白质基生物胶和防水剂混合，防水剂为石蜡或石蜡 乳液，且加入量为l一35公斤/立方米成品板。
5. 根据权利要求1所述的一种蛋白质基生物胶纤维板的制造方法，其特征是，步骤(2) 中所述蛋白质基生物胶的施胶量，即蛋白质基生物胶所含固体重量与绝干纤维重量 的百分比为3-35%。
6. 根据权利要求1所述的一种蛋白质基生物胶纤维板的制造方法，其特征是，步骤(3) 中纤维的干燥温度为U0-450°C，纤维干燥至含水率为2%-19%。
7. 根据权利要求1所述的一种蛋白质基生物胶纤维板的制造方法，其特征是，步骤(6) 中热压温度为100-400'C，热压时间以成品板的目标厚度乘以10-150计算，所述 热压时间的单位为秒，所述成品板目标厚度的单位为毫米。
8. 根据权利要求1所述的一种蛋白质基生物胶纤维板的制造方法，其特征是，步骤(6) 中热压分为初始阶段和恒定阶段，所述初始阶段，热压板板面压强为10-80公斤力 /平方厘米，所述恒定阶段，热压板板面压强为3-70公斤力/平方厘米。
9. 根据权利要求8所述的一种蛋白质基生物胶纤维板的制造方法，其特征是，步骤(6) 中热压初始阶段和恒定阶段之间还包括干燥阶段，所述干燥阶段，热压板板面压强 为2-60公斤力/平方厘米。
10. 根据权利要求l一9中任一权利要求所述的一种蛋白质基生物胶纤维板的制造方法制造的蛋白质基生物胶纤维板。
全文摘要
本发明涉及一种蛋白质基生物胶纤维板及其制造方法，本发明的蛋白质基生物胶纤维板采用不含甲醛的蛋白质基生物胶作为胶粘剂，因而甲醛释放量远远低于使用脲醛胶或酚醛胶制造的板材产品。同时本发明的制造方法先进，使生产出的板材具有优异的耐水性能、且可有效地避免板材发生“分层”或“鼓泡”现象。
文档编号B27N1/00GK101564864SQ200910052770
公开日2009年10月28日 申请日期2009年6月9日 优先权日2009年6月9日
发明者光 杨, 波 杨 申请人:上海泓涵化工科技有限公司