專利名稱：利用荻草、蘆葦表面的礦化物作為人造板生產的防水劑的制作方法
技術領域：
本發明公開了利用水生植物荻草、蘆葦表面礦化物二氧化硅作為防水劑生產刨花板、纖維板的制造方法。
背景技術：
隨著國民經濟的飛速發展和人民生活水平的提高，木材的消費量在不斷的增長， 而木材資源的供應卻在下降。利用一切可以利用的非木材資源生產人造板是世界各國研究的前沿，也是我國人造板行業發展的必要途徑。與木材人造板相比，非木材的秸稈資源生產人造板在生產技術上存在一些難點有些至今尚未得到圓滿解決。秸稈表面含有不利于膠合的物質，采用傳統的脲醛樹脂或酚醛樹脂膠，難以得到滿意的膠合強度。秸稈人造板以異氰酸醋酯為膠粘劑，異氰酸酯價格比脲醛樹脂貴8-10倍，因此而引起的成本問題成為秸稈人造板推廣的瓶頸。本發明涉及的兩種水生植物荻草、蘆葦均屬于高大禾本科植物，生長在湖泊、濕地，在我國有著廣泛的分布。我國對蘆葦人造板的研究始于上世紀90年代，韓廣萍等人研究了原料破碎程度、板密度和施膠量對蘆葦刨花板性能的影響；濮安彬等人分析出以蘆葦為單一原料難以制造符合標準要求的刨花板的原因是S^2含量高；李凱夫等研究了蘆葦-麻屑刨花板的研制；之后濮安彬等人又研究了異氰酸酯膠蘆葦刨花板的性能；1998年韓廣萍研究了添加不同的硅烷偶聯劑對蘆葦刨花板性能的影響，研究發現蘆葦莖稈表皮具有光滑的礦化層，使得膠粘劑很難浸入到莖稈內部，妨礙蘆葦與蘆葦之間的良好膠合，用普通脲醛樹脂膠壓制的蘆葦刨花板其內結合強度等性能達不到國家標準的要求，因此韓家榮等人采用添加1-2%的NaOH水溶液作為活性劑對礦化層進行改性處理，加粒粉膠及輔助劑生產纖維板。用NaOH水溶液處理蘆葦后的水會造成環境的污染同時使蘆葦的性能下降，加之生產工藝復雜，因此到目前為止該生產方法還未用于實際生產。荻草、蘆葦同稻草、麥秸等其他秸稈一樣，莖稈表面存在著一層潤濕性很差的礦化物，其主要成分為Si02。SiA的存在影響了荻草、蘆葦人造板的膠合性能，但將礦化物SiA 用作刨花板、纖維板的防水劑，在不加防水劑的條件下，生產出的各種密度和厚度的荻草、 蘆葦人造板，其產品的物理力學性能達到和超過國家相關人造板標準的要求。人造板吸水后的厚度膨脹是造成人造板尺寸不穩定的主要原因，限制了人造板的使用范圍，傳統的解決方法是生產中添加防水劑石蠟，以提高人造板的防水性能。而石蠟只能起到暫時的防水效果，隨著人造板使用時間的增長，防水性能逐漸降低，人造板的吸水厚度膨脹率增加；此外石蠟的添加還會降低人造板的力學性能。將荻草、蘆葦莖稈表面的礦化物SiO2作為防水劑，采用脲醛樹脂膠粘劑生產人造板可降低荻草、蘆葦人造板的吸水厚度膨脹率，也可減緩人造板在使用過程中隨著時間的延長防水性能降低的現象，因為荻草、蘆葦莖稈表面的礦化物SW2有著持久的防水效果，此外不加石蠟防水劑，可降低了生產成本。農作物秸稈如稻草、麥秸等用脲醛樹脂膠粘劑生產人造板其性能達不到國家標準的要求，而荻草、蘆葦在不加或少加防水劑的情況下，用脲醛樹脂膠制得的刨花板、纖維板性能符合國家標準的要求，其原因在于荻草、蘆葦的莖稈比稻草、麥秸粗，表面礦化物的比例低，能譜分析測得荻草、蘆葦表面礦化物S^2的含量約為莖稈的2-3. 5%，麥秸為5. 5%, 因此脲醛樹脂對荻草、蘆葦潤濕性比稻草、麥秸好，所以用荻草、蘆葦生產的人造板的膠合性能比稻草、麥秸高。生產中可采用100%的荻草或蘆葦生產人造板，也可與木材混合生產不同比例的荻草木材、蘆葦木材人造板，實驗結果表明100%的荻草或蘆葦生產人造板時，在不加任何防水劑的條件下，制得的刨花板、纖維板力學性能高，吸水厚度膨脹率低，其產品質量達到和超過國家相關產品的標準要求，解決了蘆葦不能直接用于刨花板生產的技術難題；荻草或蘆葦與木材以不同的比例混合，根據混合比添加一定量的防水劑，可得到理想的防水效果，在保證人造板質量的同時降低了人造板的生產成本。荻草、蘆葦的合理的應用可提高其工業價值，緩解我國木材資源匱乏，在保護湖區的生態環境和生態平衡的同時，保護天然林資源，同時也打開了脲醛樹脂膠粘劑生產秸稈人造板的新篇章。

發明內容
1、發明目的本發明的目的是將荻草、蘆葦莖稈表面的礦化物SiA作為刨花板、纖維板生產的防水劑，在不加或少加石蠟防水劑的條件下，生產荻草、蘆葦人造板或荻草木材、蘆葦木材復合人造板。2、技術方案1.荻草刨花板荻草莖稈經粉碎機粉碎制成刨花，含有S^2礦化物的荻草刨花均勻的分布在刨花中，荻草莖稈表面含量約2-3. 5%的S^2可隔斷刨花表面親水基團與水分子結合，減少了刨花板內親水基團數量，起到防水劑的作用；粉碎后的荻草刨花，經干燥、拌脲醛樹脂膠粘劑，在不添加防水劑的條件下，成型、熱壓制成荻草刨花板。2.蘆葦刨花板粉碎機將蘆葦莖稈粉碎制成刨花，含有礦化物SiO2的蘆葦刨花均勻的分布到刨花之間，將蘆葦刨花中含量為1. 8-2. 4%的S^2作為蘆葦刨花板生產的防水劑，在不加任何防水劑的條件下，制成符合國家刨花板標準要求的蘆葦刨花板。3.荻草纖維板荻草莖稈經粉碎、蒸煮，熱磨分離成纖維，荻草莖稈約2-3. 5%的 SiO2在經粉碎、熱磨后成微小顆粒，分散在纖維之間，起到防水作用；在不添加防水劑的條件下將分離后的荻草纖維熱壓制成符合國家纖維板標準要求的荻草纖維板。4.蘆葦纖維板蘆葦莖稈經粉碎、蒸煮軟化、分離成纖維，纖維分離過程中蘆葦莖稈的礦化物SiO2形成微小顆粒，均勻的分布到蘆葦纖維的表面，起到防水劑的作用；將蘆葦纖維中SW2作為蘆葦纖維板生產的防水劑，在不添加防水劑的條件下生產蘆葦纖維板。5.荻草木材復合刨花板、荻草木材復合纖維板將荻草刨花和木材刨花或荻草纖維和木材纖維以不同的質量比例混合生產荻草木材復合刨花板或荻草木材復合纖維板；生產中將荻草中的SiO2作為荻草木材復合刨花板、纖維板的部分防水劑，并根據生產工藝中設定的防水劑的添加量、荻草與木材的質量混合比例，用公式(1)計算荻草木材復合刨花板、荻草木材復合纖維板生產中木材刨花或木材纖維需添加的防水劑用量；
權利要求
1.荻草刨花板荻草莖稈經粉碎機粉碎制成刨花，含有礦化物SW2的荻草刨花隨機地分布在刨花中，荻草莖稈表面含量約2-3. 5%的SiO2作為防水劑；在不添加其他防水劑的條件下，荻草刨花經拌脲醛樹脂膠、成型、熱壓制成荻草刨花板。
2.蘆葦刨花板粉碎機將蘆葦莖稈粉碎制成刨花，含有礦化物S^2的蘆葦刨花隨機地分布到刨花之間，蘆葦刨花中含量為1. 8-2. 4%的SiOJt為蘆葦刨花板生產的防水劑，在不加其他防水劑的條件下，制成符合國家刨花板標準要求的蘆葦刨花板。
3.荻草纖維板荻草莖稈經粉碎，熱磨分離成纖維，荻草莖稈約2-3.5%的SiO2在經粉碎、熱磨后成微小顆粒，分散在纖維之間，起到防水作用；在不添加防水劑的條件下將分離后的荻草纖維熱壓制成符合國家纖維板標準要求的荻草纖維板。
4.蘆葦纖維板蘆葦莖稈經粉碎、蒸煮軟化、分離成纖維，纖維分離過程中蘆葦莖稈的礦化物SW2形成微小顆粒，起到防水劑的作用；在不添加其他防水劑的條件下生產蘆葦纖維板。
5.荻草木材復合刨花板、荻草木材復合纖維板將荻草刨花和木材刨花或荻草纖維和木材纖維以不同的質量比例混合生產荻草木材復合刨花板或荻草木材復合纖維板；生產中將荻草中的SiO2作為荻草木材復合刨花板、荻草木材復合纖維板的部分防水劑，并根據生產工藝中設定的防水劑的添加量、荻草與木材的質量混合比例，用公式(1)計算荻草木材復合刨花板、荻草木材復合纖維板生產中木材刨花或木材纖維需添加的防水劑用量；
6.蘆葦木材刨花板、蘆葦木材纖維板將蘆葦莖稈表面的S^2作為蘆葦木材刨花板、 蘆葦木材纖維板的部分防水劑；蘆葦木材刨花板、蘆葦木材纖維板生產中木材刨花或木材纖維需添加的防水劑用量根據生產工藝的設定和蘆葦木材的混合比例，用公式(1)計算。
7.荻草、蘆葦莖稈表面礦化物SiO2平均含量分別為2.4%和2. 1%，略高于防水劑施加量，荻草、蘆葦莖稈表面礦化物SiO2可以對木材刨花或纖維起到部分防水效果，根據荻草、 蘆葦與木材的質量混合比例和防水劑的添加量由公式(2)計算出荻草或蘆葦木材刨花板， 荻草或蘆葦木材纖維板的防水劑施加量。
全文摘要
本發明是涉及木質復合材料領域的一項技術發明，公開了利用荻草、蘆葦表面礦化物SiO2作為防水劑生產刨花板、纖維板的制造方法。將荻草或蘆葦莖稈制成刨花，含有SiO2的荻草或蘆葦刨花起到防水劑的作用，在不添加防水劑的條件下，制成荻草或蘆葦刨花板。將荻草或蘆葦莖稈分離成纖維，荻草或蘆葦莖稈的SiO2形成微小顆粒，起到防水劑的作用，在不添加防水劑的條件下，生產荻草或蘆葦纖維板。荻草或蘆葦可與木材混合制備刨花板或纖維板，僅需對木材部分施加防水劑，添加量見公式(1)；荻草或蘆葦中SiO2含量略高于防水劑添加量，SiO2可以對木材刨花或纖維起到部分防水效果，防水劑的添加量更低，可由公式(2)計算出。
文檔編號B27N3/02GK102390072SQ20111029974
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月9日 優先權日2011年10月9日
發明者侯天宇, 廖承斌, 楊瑩, 王向歌, 王寧生, 王新洲, 范祥林, 鄧玉和 申請人:南京林業大學