[发明专利]闪蒸解纤无胶轻质农作物秸秆纤维复合材料制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种闪蒸解纤无胶轻质农作物秸秆纤维复合材料制造方法，以农作物秸秆为原料，经粉碎、闪蒸解纤、干燥、铺装、预压和封闭喷蒸热压等工序制造不含胶粘剂和任何活化剂或催化剂的轻质农作物秸秆纤维复合材料的制造方法。属于植物纤维复合材料技术领域。

背景技术

由于制胶和制板工艺以及板材使用环境条件的原因，用脲醛胶制造的人造板存在着游离甲醛释放问题，且具有长期性、顽固性和反复性。要从本质上解决人造板游离甲醛释放的技术难题只有两条途径：一是采用不含甲醛的胶粘剂(如异氰酸酯胶粘剂、蛋白胶等)，二是不使用胶粘剂，利用植物纤维原料自身可胶粘性物质实现胶合。

现有的工业化无胶纤维板制造技术是以水为输送和成型介质的湿法无胶纤维板制造技术。由于这种工艺在生产过程中会产生大量的废水，且产品局限于高密度薄板，目前这种生产工艺已基本被淘汰。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术所存在的缺陷，提供一种天然物质转化法制造无胶轻质农作物秸秆纤维板的方法，即以富含水溶性的游离糖分或碳水化合物的农作物秸秆(如甘蔗渣、玉米杆和棉秆等)为原料，经粉碎、闪蒸解纤、干燥、铺装和封闭喷蒸热压(即向板坯内喷射饱和蒸汽，并将其封闭于板坯中)等工序制造不含胶粘剂和任何活化剂或催化剂的轻质秸秆纤维复合材料(密度为0.3～0.5g/cm³)。这种材料不含游离甲醛，重量轻，保温隔热性能好，可广泛用于建筑装修、包装、办公用品、儿童玩具制造等行业，是一种真正的绿色环保材料。

本发明的技术解决方案：该方法的工艺步骤依次分为，

(1)秸秆解纤：首先将秸秆原料粉碎成长度为20～30mm的单元，并将其含水率控制在50～60％之间，再将秸秆单元放入蒸爆处理器中，通入高温高压饱和水蒸气进行蒸煮爆碎处理，采用二段式处理工艺：秸秆单元首先在蒸汽压(0.6～1.0MPa)下进行预处理(5～8min)，然后再在蒸汽压(1.5～1.9MPa)下处理2～5min，突然打开阀门排料，使秸秆单元解离成纤维。

(2)板坯成型：解离后的秸秆纤维经干燥至含水率(15～25％)，然后铺装成型，经预压后获得板坯。

(3)无胶胶合：采用封闭喷蒸热压工艺制造无胶轻质秸秆纤维复合材料。制品密度为0.3～0.5g/cm³，厚度为8～30mm，蒸汽压力0.6～1.0MPa，喷蒸时间10～30s，喷蒸后封闭板坯四周，以保存热量和水分，热压温度为180～190℃，热压时间为4～15min。

本发明的优点：利用高温高压水蒸气蒸煮爆碎解离秸秆原料，使其天然可胶粘性物质分离活化，在温度、压力和水分作用下利用天然可胶粘性物质的自然转换，不添加任何助剂(包括胶粘剂和活化剂或催化剂)，实现秸秆纤维的自胶合，使产品在生产和使用过程中都不存在环境污染问题，成为真正的绿色环保人造板产品；采用二段式蒸汽爆碎处理工艺，既保证了解离后纤维的形态，又保证了纤维自身的强度，有利于提高产品的强度；不采用常规的热磨方法制备纤维，生产能耗显著下降。此外，省去了施胶工序，简化了生产过程，大幅度降低了生产成本；采用封闭喷热压工艺，可制得不同厚度(8～30mm)的轻质板材，解决了常规干法无胶热压工艺只能制造高密度薄板的技术难题。

具体实施方式

实施例1：

压制密度为0.5g/cm3，厚度为8mm无胶棉秆轻质纤维复合材料：以棉秆为原料，将其加工成长度为30mm的单元，含水率控制在50％。将棉秆单元放入蒸爆处理器中，通入0.6MPa的饱和水蒸汽处理8min左右，而后提高饱和蒸汽压至1.5MPa再处理5min，突然释放压力排料，棉秆被解离成纤维。经干燥至含水率为15％左右，铺装成型，预压后送入喷蒸热压机。喷射蒸汽压力为0.6MPa，喷蒸时间30s，热压温度190℃，热压时间为4min。

实施例2：

压制密度为0.3g/cm³，厚度为30mm无胶棉秆轻质纤维复合材料：以棉秆为原料，将其加工成长度为20mm的单元，含水率控制在55％左右。将棉秆单元放入蒸爆处理器中，通入1.0MPa的饱和水蒸汽处理5min，而后提高饱和蒸汽压至1.9MPa再处理2min，突然释放压力排料，棉秆被解离成纤维。经干燥至含水率为25％左右，铺装成型，预压后送入喷蒸热压机。喷射蒸汽压力为1.0MPa，喷蒸时间10s，热压温度180℃，热压时间为15min。

实施例3：

压制密度为0.4g/cm³，厚度为20mm无胶棉秆轻质纤维复合材料：以棉秆为原料，将其加工成长度为25mm的单元，含水率控制在60％左右。将棉秆单元放入蒸爆处理器中，通入0.8MPa的饱和水蒸汽处理7min左右，而后提高饱和蒸汽压至1.7MPa再处理3min，突然释放压力排料，棉秆被解离成纤维。经干燥至含水率为20％左右，铺装成型，预压后送入喷蒸热压机。喷射蒸汽压力为0.8MPa，喷蒸时间20s，热压温度180℃，热压时间为10min。