一次成型無醛復合板材及加工工藝的制作方法
【專利摘要】一次成型無醛復合板材及加工工藝，其特征在于：板材的底層和表層為木材單板，中間層為均質農作物秸稈層或均質林業(yè)廢棄物生物質層，所述底層、所述表層與所述中間層一次熱壓成型。本發(fā)明將三層結構一次熱壓成型，使得各層之間更為緊密，不易分層。使得加工工藝更為簡單。
【專利說明】一次成型無醛復合板材及加工工藝【技術領域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種以農作物秸桿、無醛膠粘劑和木材單板為原料一次成型制造的板材以及制造這種板材的生產工藝流程，屬于人造板【技術領域】。
【背景技術】:
[0002]農作物秸桿作為農業(yè)生產的副產品“取之不盡、用之不竭”且纖維素和木素含量較高，在中國用農作物秸桿制造人造板近年來發(fā)展迅速。
[0003]目前的農作物秸桿板多屬于秸桿刨花板類。其產品結構與生產工藝與木質刨花板類似，在產品質量方面尚有諸多不足，在很大程度上制約了農作物秸桿板的發(fā)展、推廣和應用。
[0004]目前用純農作物秸桿為原料的農作物秸桿板材種類，從產品結構上可分為多層結構、漸變結構和均質結構。農作物秸桿板無論是多層結構還是漸變結構，其芯層刨花較粗大，受刨花形態(tài)和尺寸以及鋪裝方式等因素影響，厚度方向上均存在著大小尺寸刨花分布不均，因而芯層結構比較疏松，受熱壓工藝影響，成品板材表層與芯層的密度差別較大，板材的結構不夠均勻，內結合強度較低，握螺釘力較差(尤其是板邊握螺釘力)，不能象木質中密度纖維板一樣對板面和板邊進行型面加工。這些板材產品缺陷限制了普通農作物秸桿板的應用范圍及廣品檔次的 提聞。
[0005]均質結構農作物秸桿板于20世紀90年代初起源于歐洲，均質結構農作物秸桿板是一種沿板材厚度方向結構均勻人造板材。均勻一致的結構決定了均質結構農作物秸桿板的性能優(yōu)于普通刨花板，尤其是內結合強度和握螺釘力指標顯著提高。均質結構農作物秸桿板的力學性能介于普通刨花板和木質中密度纖維板之間，其靜由強度、內結合強度及握螺釘力的提高，以及吸水厚度膨脹率的降低，極大拓寬了板材的應用范圍。此外，均質結構農作物秸桿板可以進行各種型面加工。然而，均質結構農作物秸桿板的密度相對較高，導致其直接生產成本較高。同時，均質結構農作物秸桿板板坯內空隙較少，熱壓時蒸汽排放相對較為困難，為防止出現(xiàn)鼓泡、分層和炸板等現(xiàn)象，熱壓時間需要加長，導致生產效率降低。更為關鍵的是，經(jīng)過多年的生產實踐證明，均質結構農作物秸桿板，其表面質量在大多數(shù)情況下都無法滿足國內主流市場三聚氰胺單張紙貼面應用對基材的要求。用于單張紙貼面的基材，則表面的粗糙度不可大于50 μ m。為保證板材表面質量要達到此要求，在生產過程中用比較細小的原料制板，但為使板材強度指標(尤其是M0R/M0E)達到相關國家標準，只有進一步提高板材的密度，將導致板材的在線合格率下降，生產成本進一步增加。
[0006]中國傳統(tǒng)木質人造板行業(yè)，以中/高密度纖維板、刨花板、膠合板等為主要產品，其中以膠合板的產量最大，約占總量50%。膠合板為勞動力密集型產業(yè)，面臨用材資源受到制約、企業(yè)生產規(guī)模小以及產品質量參差不齊等問題。

【發(fā)明內容】
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[0007]本發(fā)明需要解決的技術問題就是為了克服上述現(xiàn)有技術的缺陷，在避免目前多層結構、漸變結構以及均質結構農作物秸桿板產品所存在缺陷并吸取了它們各自優(yōu)點的基礎上，結合木質人造板中膠合板的優(yōu)點，提出了一種一次成型無醛復合板材及其生產工藝。
[0008]按照本發(fā)明提供的一次成型無醛復合板材，板材的底層和表層為木材單板，中間層為均質農作物秸桿層或均質林業(yè)廢棄物生物質層，所述底層、所述表層與所述中間層一次熱壓成型。
[0009]按照本發(fā)明提供的一次成型無醛復合板材的加工工藝，其特征在于:包括以下步驟:
[0010]a、備料:農作物秸桿經(jīng)預處理設備加工后，得到中間層所需農作物秸桿原料，木材單板采用整張或拼接而成；
[0011]b、施膠:農作物秸桿原料、單板分別施膠；
[0012]C、鋪裝:先用施膠后的單板鋪裝料坯底層，然后用施膠后的農作物秸桿原料鋪裝料坯中間層，最后用施膠后的單板鋪裝料坯上層，形成料坯；
[0013]d、熱壓:將料坯送入熱壓機熱壓使膠粘劑固化形成毛坯板材；
[0014]e、板材后期處理:經(jīng)壓機熱壓成型的板材進行后期處理，得到成品。
[0015]按照本發(fā)明提供的一次成型無醛復合板材的加工工藝還具有如下附屬技術特征:
[0016]在步驟c和步驟d之間，還包括預壓:將鋪裝好的料坯在室溫的條件下壓實。
[0017]農作物秸桿原料的含水率為9%_16%。
[0018]木材單板的厚度為lmm-3mm，含水率為11%_40%。
[0019]在步驟d中，熱壓時間為16mm/s-25mm/s，熱壓壓力為2.6MPa-3.5MPa，熱壓溫度為1700C -190°C。
[0020]在步驟b中，農作物秸桿原料的施膠量為農作物秸桿原料絕干重量的2%_5%，木材單板表面單面噴膠，噴膠量為10g/m2-50g/m2。
[0021]所述農作物秸桿原料替換為林業(yè)廢棄物生物質原料。
[0022]按照本發(fā)明提供的一次成型無醛復合板材及加工工藝主要有益效果如下:由于一次成型無醛復合板材中間層結構均勻密實，使板材的加工性能得到了很大的提高，它可以象中纖板一樣對板面和板邊進行型面加工；由于它的內結合強度及握螺釘力得到了提高，用它制作的家具較之用普通秸桿板制作的家具更加堅固牢靠，經(jīng)久耐用。同時，與制造三層或漸變結構板材的生產線相比，原料預處理設備簡單，電耗低；與膠合板生產相比，所用單板含水率高，不易開裂破損，同一單板材種的板材表面質量優(yōu)于膠合板；上下表層用高含水率的單板，熱壓過程同時木材單板有一定程度的壓縮，使得木材單板壓縮密化提高表面質量。生產工藝上簡單調整單板及農作物秸桿原料的含水率，可實現(xiàn)厚板(25mm以上)一次熱壓成型。同時，由于一次成型無醛復合板材單板外表面不施膠，不用脫模。
[0023]與普通的多層結構或者漸變結構的農作物秸桿板相比，一次成型無醛復合板材克服了普通農作物秸桿板內結合強度較低，握螺釘力較差，不能象中纖板一樣對板面和板邊進行型面加工等缺陷。擴大了農作物秸桿板的應用領域、提高了農作物秸桿板材產品質量。
[0024]與均質結構農作物秸桿板相比，一次成型無醛復合板材表面質量還優(yōu)于采用同種材質單板的膠合板，完全滿足人造板主流市場對基材表面質量的要求，且同種農作物秸桿原料，在板材密度相同的情況下，一次成型無醛復合板材的M0R/M0E等物理性能指標超過均質結構板材，板材強度更高。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0025]圖1是本發(fā)明的產品結構圖。
[0026]圖2是本發(fā)明的加工工藝流程圖。
【具體實施方式】:
[0027]參見圖1，在本發(fā)明提供的一次成型無醛復合板材的實施例，板材為三層結構，板材的底層I和表層2為木材單板，中間層3為均質農作物秸桿層或均質林業(yè)廢棄物生物質層，所述底層1、所述表層2與所述中間層3 —次熱壓成型。所述底層I和所述表層2的厚度為lmm-3mm。本發(fā)明將三層結構一次熱壓成型，使得各層之間更為緊密，不易分層。使得加工工藝更為簡單。
[0028]參見圖2，在本發(fā)明給出的一次成型無醛復合板材的加工工藝的實施例，包括以下步驟:
[0029]a、備料:農作物秸桿經(jīng)預處理設備加工后，得到中間層所需農作物秸桿原料，木材單板采用整張或拼接而成；預處理設備對秸桿原料進行粉碎，在含水率較高的情況下，還需要對原料進行干燥處理。
[0030]b、施膠:農作物秸桿原料、單板分別施膠；
[0031]C、鋪裝:先用施膠后的單板鋪裝料坯底層，然后用施膠后的農作物秸桿原料鋪裝料坯中間層，最后用施膠后的單板鋪裝料坯上層，形成料坯；
[0032]d、熱壓:將料坯送入熱壓機熱壓使膠粘劑固化形成毛坯板材；
[0033]e、板材后期處理:經(jīng)壓機熱壓成型的板材進行后期處理，得到成品。
[0034]在步驟c和步驟d之間，還包括預壓:將鋪裝好的料坯在室溫的條件下壓實。農作物秸桿原料的最優(yōu)含水率為9%-16%。木材單板的厚度為lmm-3mm，含水率為11%_40%。在步驟d中，熱壓時間為16mm/s-25mm/s，熱壓壓力為2.6MPa_3.5MPa，熱壓溫度為1700C -190°C。在步驟b中，農作物秸桿原料的施膠量為農作物秸桿原料絕干重量的2%-5%，木材單板表面單面噴膠，噴膠量為10g/m2-50g/m2。
[0035]本發(fā)明中的所述農作物秸桿原料可以替換為林業(yè)廢棄物生物質原料。
[0036]本發(fā)明的上述加工工藝更為環(huán)保、產品性能更好。而上述加工參數(shù)能夠更好的滿足三層結構的復合要求。
[0037]下面結合上述生產工藝流程，具體給出幾種農作物秸桿制作一次成型無醛復合板材材的詳細過程。
[0038]實施例1: 一次成型無醒小麥稻桿板復合板材
[0039]( I)備料:
[0040]小麥秸桿(產地:山東曹縣)經(jīng)粉碎裝置(篩網(wǎng)為7mm方孔)進行粉碎，制得一次成型無醛復合板材生產用小麥秸桿原料，原料含水率為12.6%。
[0041]底層、表層木質單板為2mm厚速生楊木單板(產地:山東曹縣)，單板含水率為25%。
[0042](2)施膠:在攪拌機中，將異氰酸脂(pMDI)膠粘劑霧化與小麥秸桿原料均勻混合，膠量為小麥稻桿原料絕干重量的4% ;楊木單板表面單面噴膠,噴膠量為15g/m2。所用膠粘劑為 Huntsman Suprasec5005o
[0043](3)鋪裝預壓:
[0044]制造18mm厚度的小麥稻桿復合板,取1.0mm砂光余量，即經(jīng)熱壓機生產出來的未砂光板設定板厚為19.0mm,設定未砂光板的密度為750Kg/m3。將施膠后的底層楊木單板鋪裝在金屬墊板上(施膠面朝上)，然后將小麥秸桿原料鋪在底層楊木單板上，最后將面層的楊木單板(施膠面朝下)鋪在小麥秸桿原料上，預壓壓實形成一次成型無醛小麥秸桿復合板材料坯。
[0045](4)熱壓制板:
[0046]將預壓好的料坯送入熱壓機進行制板。采用二次循環(huán)熱壓工藝，過程分為升壓、保壓、卸壓3個階段。基本熱壓工藝參數(shù)如下:
[0047]熱壓時間:20mm/s
[0048]熱壓壓力:2.8MPa
[0049]熱壓溫度:175 °C
[0050](5)后期處理:
[0051]將經(jīng)熱壓機熱壓成型的板材進行裁邊、冷卻，堆垛48小時后進行砂光、定厚、分類
坐寸ο
[0052]依據(jù)國家標準GB/T4897-2003刨花板國家標準檢測一次成型無醛小麥秸桿復合板的各項性能指標，其具體性能指標如下:
[0053]板厚:18mm ;密度:730Kg/m3 ;靜曲強度:21MPa ;彎曲彈性模量:2347MPa ;內結合強度:0.43MPa ;表面結合強度:1.1MPa ;握螺釘力:板面1160N，板邊720N ;2h吸水厚度膨脹率:3% ;含水率:11% ;板內平均密度偏差:-4%?+ 4%。
[0054]實施例2:—次成型無醒小麥稻桿板復合板材
[0055](I)備料:
[0056]小麥秸桿(產地:山東曹縣)經(jīng)粉碎裝置(篩網(wǎng)為7mm方孔)進行粉碎，制得一次成型無醛復合板材生產用小麥秸桿原料，原料含水率為11.2%。
[0057]底層、表層木質單板為1.7mm厚速生桉木單板(產地:廣西南寧)，單板含水率為19%。
[0058](2)施膠:在攪拌機中，將異氰酸脂(pMDI)膠粘劑霧化與小麥秸桿原料均勻混合，膠量為小麥稻桿原料絕干重量的3.7% ;桉木單板表面單面噴膠，噴膠量為20g/m2。所用膠粘劑為 Huntsman Suprasec5005。
[0059](3)鋪裝預壓:
[0060]制造20mm厚度的小麥稻桿復合板,取1.0mm砂光余量，即經(jīng)熱壓機生產出來的未砂光板設定板厚為21.0mm,設定未砂光板的密度為760Kg/m3。將施膠后的底層桉木單板鋪裝在金屬墊板上(施膠面朝上)，然后將小麥秸桿原料鋪在底層桉木單板上，最后將面層的桉木單板(施膠面朝下)鋪在小麥秸桿原料上，預壓壓實形成一次成型無醛小麥秸桿復合板材料坯。
[0061](4)熱壓制板:
[0062]將預壓好的料坯送入熱壓機進行制板。采用二次循環(huán)熱壓工藝，過程分為升壓、保壓、卸壓3個階段。基本熱壓工藝參數(shù)如下:[0063]熱壓時間:20mm/s
[0064]熱壓壓力:3.0MPa
[0065]熱壓溫度:180°C
[0066](5)后期處理:
[0067]將經(jīng)熱壓機熱壓成型的板材進行裁邊、冷卻，堆垛48小時后進行砂光、定厚、分類
坐寸ο
[0068]依據(jù)國家標準GB/T4897-2003刨花板國家標準檢測一次成型無醛小麥秸桿復合板的各項性能指標，其具體性能指標如下:
[0069]板厚:20mm;密度:748Kg/m3 ;靜曲強度:24MPa ；
[0070]彎曲彈性模量:2796MPa ;內結合強度:0.52MPa ；
[0071]表面結合強度:1.3MPa ;握螺釘力:板面1180N，板邊760N
[0072]2h吸水厚度膨脹率:2.7% ;含水率:9% ;板內平均密度偏差:_4%?+ 3%。
[0073]實施例3:—次成型無醛玉米秸桿板復合板材
[0074]( I)備料:
[0075]玉米秸桿(產地:黑龍江雙城)經(jīng)粉碎裝置(篩網(wǎng)為7mm圓孔)進行粉碎，制得一次成型無醛復合板材生產用玉米秸桿原料，原料含水率為13.6%。
[0076]底層、表層木質單板為1.7mm厚速生桉木單板(產地:廣西南寧),單板含水率為19%。
[0077](2)施膠:在攪拌機中，將異氰酸脂(pMDI)膠粘劑霧化與玉米秸桿原料均勻混合，膠量為玉米稻桿原料絕干重量的3.0% ;桉木單板表面單面噴膠,噴膠量為20g/m2。所用膠粘劑為 Huntsman Suprasec5005。
[0078](3)鋪裝預壓:
[0079]制造18mm厚度的玉米稻桿復合板,取1.0mm砂光余量，即經(jīng)熱壓機生產出來的未砂光板設定板厚為19.0mm,設定未砂光板的密度為730Kg/m3。將施膠后的底層桉木單板鋪裝在金屬墊板上(施膠面朝上)，然后將玉米秸桿原料鋪在底層桉木單板上，最后將面層的桉木單板(施膠面朝下)鋪在玉米秸桿原料上，預壓壓實形成一次成型無醛玉米秸桿復合板材料坯。
[0080](4)熱壓制板:
[0081]將預壓好的料坯送入熱壓機進行制板。采用二次循環(huán)熱壓工藝，過程分為升壓、保壓、卸壓3個階段。基本熱壓工藝參數(shù)如下:
[0082]熱壓時間:19mm/s
[0083]熱壓壓力:3.0MPa
[0084]熱壓溫度:170 °C
[0085](5)后期處理:
[0086]將經(jīng)熱壓機熱壓成型的板材進行裁邊、冷卻，堆垛48小時后進行砂光、定厚、分類
坐寸ο
[0087]依據(jù)國家標準GB/T4897-2003刨花板國家標準檢測一次成型無醛玉米秸桿復合板的各項性能指標，其具體性能指標如下:
[0088]板厚:18mm;密度:709Kg/m3 ;靜曲強度:26MPa ；[0089]彎曲彈性模量:2617MPa ;內結合強度:0.56MPa ；
[0090]表面結合強度:1.2MPa ;握螺釘力:板面1116N，板邊713N
[0091]2h吸水厚度膨脹率:4.2% ;含水率:11% ;板內平均密度偏差:-2%?+ 5%。
[0092]實施例4:單板浸潰處理一次成型無醒小麥稻桿板復合板材
[0093]( I)備料:
[0094]小麥秸桿(產地:山東曹縣)經(jīng)粉碎裝置(篩網(wǎng)為7_方孔)進行粉碎，制得一次成型無醛復合板材生產用小麥秸桿原料，原料含水率為11.2%。
[0095]底層、表層木質單板為1.7mm厚速生桉木單板(產地:廣西南寧)，用呋喃樹脂(山東淄博海化化工有限公司)浸潰處理，處理后單板含水率控制為17%。
[0096](2)施膠:在攪拌機中，將異氰酸脂(pMDI)膠粘劑霧化與小麥秸桿原料均勻混合，膠量為小麥稻桿原料絕干重量的4.0% ;浸潰處理后的桉木單板表面單面噴膠,噴膠量為20g/m2。所用膠粘劑為 Huntsman Suprasec 5005。
[0097](3)鋪裝預壓:
[0098]制造12mm厚度的小麥稻桿復合板,取0.8mm砂光余量，即經(jīng)熱壓機生產出來的未砂光板設定板厚為12.8mm,設定未砂光板的密度為900Kg/m3。將施膠后的底層桉木單板鋪裝在金屬墊板上(施膠面朝上)，然后將小麥秸桿原料鋪在底層桉木單板上，最后將面層的桉木單板(施膠面朝下)鋪在小麥秸桿原料上，預壓壓實形成一次成型無醛小麥秸桿復合板材料坯。
[0099](4)熱壓制板:
[0100]將預壓好的料坯送入熱壓機進行制板。采用二次循環(huán)熱壓工藝，過程分為升壓、保壓、卸壓3個階段。基本熱壓工藝參數(shù)如下:
[0101]熱壓時間:20mm/s
[0102]熱壓壓力:3.5MPa
[0103]熱壓溫度:185 O
[0104](5)后期處理:
[0105]將經(jīng)熱壓機熱壓成型的板材進行裁邊、冷卻，堆垛48小時后進行砂光、定厚、分類
坐寸ο
[0106]依據(jù)國家標準GB/T4897-2003刨花板國家標準檢測單板浸潰處理一次成型無醛小麥秸桿復合板的各項性能指標，其具體性能指標如下:
[0107]板厚:12_;密度:863Kg/m3 ;靜曲強度:32MPa ；
[0108]彎曲彈性模量:3759MPa ;內結合強度:0.64MPa ；
[0109]表面結合強度:1.6MPa ；2h吸水厚度膨脹率:1.8% ;含水率:9% ;板內平均密度偏差:~3%~+ 3*%。
[0110]實施例5:—次成型無醛林業(yè)廢棄物復合板材:
[0111](I)備料:
[0112]桐木碎刨花(來源:收購山東曹縣莊寨鎮(zhèn)木材加工剩余物)，經(jīng)干燥后原料含水率為12.2%，制得一次成型無醛林業(yè)廢棄物復合板材生產用中間層原料。
[0113]底層、表層木質單板為1.7mm厚速生桉木單板(產地:廣西南寧)，單板含水率為19%。[0114](2)施膠:在攪拌機中，將異氰酸脂(pMDI)膠粘劑霧化與桐木碎刨花原料均勻混合，膠量為桐木碎刨花原料絕干重量的2.6%;桉木單板表面單面噴膠，噴膠量為15g/m2。所用膠粘劑為Huntsman PM4390。
[0115](3)鋪裝預壓:
[0116]制造18mm厚度的桐木碎刨花復合板,取1.0mm砂光余量，即經(jīng)熱壓機生產出來的未砂光板設定板厚為19.0mm,設定未砂光板的密度為720Kg/m3。將施膠后的底層桉木單板鋪裝在金屬墊板上(施膠面朝上)，然后將桐木碎刨花原料鋪在底層桉木單板上，最后將面層的桉木單板(施膠面朝下)鋪在桐木碎刨花原料上，預壓壓實形成一次成型無醛桐木碎刨花復合板材料坯。
[0117](4)熱壓制板:
[0118]將預壓好的料坯送入熱壓機進行制板。采用二次循環(huán)熱壓工藝，過程分為升壓、保壓、卸壓3個階段。基本熱壓工藝參數(shù)如下:
[0119]熱壓時間:18mm/s
[0120]熱壓壓力:3.0MPa
[0121]熱壓溫度:175 °C
[0122](5)后期處理:
[0123]將經(jīng)熱壓機熱壓成型的板材進行裁邊、冷卻，堆垛48小時后進行砂光、定厚、分類
坐寸ο
[0124]依據(jù)國家標準GB/T4897-2003刨花板國家標準檢測一次成型無醛桐木碎刨花復合板的各項性能指標，其具體性能指標如下:
[0125]板厚:18mm;密度:703Kg/m3 ;靜曲強度:19MPa ；
[0126]彎曲彈性模量:2103MPa ;內結合強度:0.94MPa ；
[0127]表面結合強度:1.47MPa ;握螺釘力:板面1172N，板邊732N
[0128]2h吸水厚度膨脹率:5.6% ;含水率:8% ;板內平均密度偏差:_5%?+4%。
【權利要求】
1.一次成型無醛復合板材，其特征在于:板材的底層和表層為木材單板，中間層為均質農作物秸桿層或均質林業(yè)廢棄物生物質層，所述底層、所述表層與所述中間層一次熱壓成型。
2.如權利要求1所述的一次成型無醛復合板材，其特征在于:所述底層和所述表層的厚度為
3.一次成型無醛復合板材的加工工藝，其特征在于:包括以下步驟: a、備料:農作物秸桿經(jīng)預處理設備加工后，得到中間層所需農作物秸桿原料，木材單板采用整張或拼接而成； b、施膠:農作物秸桿原料、單板分別施膠； C、鋪裝:先用施膠后的單板鋪裝料坯底層，然后用施膠后的農作物秸桿原料鋪裝料坯中間層，最后用施膠后的單板鋪裝料坯上層，形成料坯； d、熱壓:將料坯送入熱壓機熱壓使膠粘劑固化形成毛坯板材； e、板材后期處理:經(jīng)壓機熱壓成型的板材進行后期處理，得到成品。
4.如權利要求3所述的加工工藝，其特征在于:在步驟c和步驟d之間，還包括預壓:將鋪裝好的料坯在室溫的條件下壓實。
5.如權利要求3所述的加工工藝，其特征在于:農作物秸桿原料的含水率為9%-16%。
6.如權利要求3所述的加工工藝，其特征在于:木材單板的厚度為lmm-3mm，含水率為11%-40%。
7.如權利要求3所述的加工工藝，其特征在于:在步驟d中，熱壓時間為12mm/s-25mm/s，熱壓壓力為2.0MPa-3.5MPa，熱壓溫度為170°C _190°C。
8.如權利要求3所述的加工工藝，其特征在于:在步驟b中，農作物秸桿原料的施膠量為農作物稻桿原料絕干重量的2%-5%，木材單板表面單面噴膠,噴膠量為10g/m2-50g/m2。
9.如權利要求3至8任一所述的加工工藝，其特征在于:所述農作物秸桿原料替換為林業(yè)廢棄物生物質原料。
【文檔編號】B27N3/02GK103978537SQ201310049002
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年2月7日 優(yōu)先權日:2013年2月7日
【發(fā)明者】夏定權, 薛村禾 申請人:富朗投資管理集團(香港)有限公司