一種蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法，它包括黃蜀葵根、莖纖維的解離，板坯成型和無膠輕質纖維板的膠合。本發明提供的蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法，工藝設計合理，可操作性強，根據黃蜀葵的根、莖、葉的理化性質，通過大量實驗優選出兩段式蒸汽爆碎處理工藝和封閉噴蒸熱壓工藝，整個制備工藝生產效率高，成本低，制備得到的黃蜀葵纖維板綠色環保，實用性強，可滿足人們對綠色環保高檔板材的需求，變廢為寶，具有重要的經濟價值和社會效益。
【專利說明】一種蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種纖維板的制備方法，具體涉及一種蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法。
【背景技術】
[0002]目前國內的纖維板生產主要是用木材的邊角余料、枝椏材，或者用稻草、麥秸、棉桿、甘蔗渣等原料來生產，傳統方法是通過高溫高濕熱磨成纖維漿，或加一定化工原料蒸煮成纖維漿，然后以水為載體進行成型(干法生產則將濕纖維漿經干燥后氣流成型)，再經熱壓成型。其中，濕法工藝存在大量污水難于處理，干法生產耗能大，設備投資大，且傳統板材粘合通常使用三醛膠(脲醛、酚醛、三聚氰胺甲醛樹脂)，存在長期游離甲醛釋放的問題，目前已有異氰酸酯膠-草纖維板的生產技術，但受制于所用異氰酸酯膠價格高昂、熱壓過程中異氰酸酯蒸汽毒性很大等問題而無法得到普及；再由于國家禁止采伐森林的環保要求，原料大大受到限制，且我國森林資源主要集中在東北和西南地區。而人造板生產廠家主要集中在中東部地區，這些區域經濟發達，人們對健康、環保型優質板材需求量大，現主要通過種植速生林來提供生產原料，成本較高且資源量不足，已成為限制我國人造板工業的發展的瓶頸。
[0003]黃蜀賽(Abelmoschus manihot (L.) Medic)為錦葵科秋葵屬植物,廣泛分布于熱帶和亞熱帶地區，在我國主產于華東、中南、西南等地區。現在江蘇、安徽、江西等地栽培量較大。國內以黃蜀葵花為原料開發的中藥有江蘇蘇中藥業集團股份有限公司的“黃葵膠囊”、江西沿海藥業有限公司的“黃蜀葵花總黃酮膠囊”等。為保證制藥原料供應，國內黃蜀葵種植面積逐年擴大，且產 地相對較為集中，便于綜合利用。目前，僅蘇中藥業在江蘇泰州、鹽城等地種植黃蜀葵的面積就超過10000畝。但目前黃蜀葵的利用僅是摘取其花瓣與雄蕊做原料。據測算，黃蜀葵根、莖、葉等非藥用部位占其植株總生物量的90%，年產量達到約15000噸，其在產區被做柴火，經濟附加值低，有的地區甚至當垃圾廢棄掉，造成較大的環境污染，亟待尋求嶄新的合理利用途徑。
【發明內容】
[0004]發明目的:本發明的目的是解決現有技術的不足，以黃蜀葵根、莖等非藥用資源為原料，變廢為寶，提供一種健康、環保的黃蜀葵纖維板的制備方法。本發明通過理化試驗研究表明，黃蜀葵全株富含膠質，根中可達14~20 %，莖中為疒12 %，葉中為5、％，其平均含膠量與普通纖維板施膠量相當。黃蜀葵膠有著增稠、膠凝的功能，其主要成分為多糖，由阿拉伯糖、半乳糖、鼠李糖聚合而成，并且黃蜀葵根、莖、葉中纖維的含量約為30%~45%，且其纖維柔韌，含纖維素25%，纖維長8~14mm，是良好的纖維資源植物。本發明通過優化工藝使其自粘結而成，是一種天然無污染環保型的纖維板，黃蜀葵廢棄物原料產地集中，價格低廉，可有效提高黃蜀葵非傳統藥用資源的利用效率。具有重要的經濟價值和社會價值。
[0005]技術方案:為了實現以上目的，本發明采取的技術方案為:一種蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
a、秸桿解纖:
將清洗去雜的黃蜀葵根、莖原料切制成長度為20-30mm的段狀單元，使含水量保持在50-60%，再將黃蜀葵根、莖單元放入蒸爆處理器中，采用兩段式蒸汽爆碎處理工藝，即先將黃蜀葵根、莖單元在較低蒸汽壓下預處理5lmin，然后在較高蒸汽壓下處理2~5min，再突然打開閥門釋放壓力排料，獲得解離纖維，備用；
b、板坯成型:
取步驟a制備得到的黃蜀葵解離纖維，對黃蜀葵解離纖維進行施蠟處理，然后加入加防腐劑，經干燥至含水率為15~25%后鋪裝成型，經預壓后獲得板坯；
C、無膠膠合:
取步驟b制備得到的板坯，采用封閉噴蒸熱壓工藝制造無膠輕質纖維板，其中蒸汽壓力為0.6-1.0Mpa，噴蒸時間為l(T30s，噴蒸后封閉板坯四周，以保存熱量和水分，熱壓溫度為18(Tl90°C，熱壓時間為4~15min。
[0006]作為優選方案，以上所述的蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法，步驟a所述的兩段式蒸汽爆碎處理工藝具體為:將黃蜀葵根、莖單元在0.5^1.0Mpa低蒸汽壓下預處理5lmin，然后在1.5^2.0高蒸汽壓下處理2~5min。本發明根據黃蜀葵根莖含有的天然化學成分如大量膠質的理化性質，利用高溫高壓水蒸汽蒸煮爆碎解離黃蜀葵廢棄物原料，并通過大量實驗篩選，采用二段式蒸汽爆碎處理工藝，根據黃蜀葵根、莖的結構特征，優選出了二段式蒸汽爆碎處理工藝的最佳參數(將黃蜀葵根、莖單元在0.5^1.0Mpa低蒸汽壓下預處理5~8min，然后在1.5^2.0高蒸汽壓下處理2~5min)，實驗結果表明，采用本發明優選的二段式蒸汽爆碎處理工藝既可保證解離后纖維的形態，又有利于提高產品的強度，相較于常規的熱磨法制備纖維，制備得到的纖維更完整，強度更好，并且可有效降低生產能耗，取得了很好的技術效果。
[0007]作為優選方案，以上所述的蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法，步驟b施蠟處理方法為向黃蜀葵解離纖維中加入重量百分比為1.(Tl.5%的52號石蠟，使石蠟均勻涂覆在黃蜀葵解離纖維表面。
[0008]作為優選方案，以上所述的蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法，步驟b所述的防腐劑為硼砂，加入量為施蠟處理后的黃蜀葵解離纖維重量的0.2^0.3%，提升纖維板的防腐性能，延長使用壽命。
[0009]作為優選方案，以上所述的蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法，步驟c制備得到的黃蜀葵纖維板的密度為0.4-0.7g/cm3，厚度為8~30mm。本發明采用封閉噴熱壓工藝，可制得8~30 _不同厚度的輕質纖維板材，可解決現有常規干法無膠熱壓工藝只能制造高密度薄板的技術難題，取得了很好的技術效果。
[0010]作為優選方案，以上所述的蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法，步驟c所述的蒸汽壓力為0.8^1.0Mpa,噴蒸時間為l(T20s，噴蒸后封閉板坯四周，以保存熱量和水分，熱壓溫度為18(Tl90°C，熱壓時間為5~10min。本發明研究表明，黃蜀葵的根、莖、葉中纖維素的含量約為30-45 %，且其纖維較長，是良好的纖維資源植物；同時本發明研究表明，黃蜀葵的根、莖、葉植株富含膠質，其主要成分為多糖，主要由阿拉伯糖、半乳糖、鼠李糖聚合而成，是一種親水膠體，具有粘度高、乳化性強、保濕性和懸浮穩定性較好等特點，根中含量可達14-20 %，莖中為7-12 %，葉中為5~9 %，含量較高。本發明根據這一理化性質特點，采用高溫高壓水蒸汽蒸煮爆碎解離黃蜀葵廢棄物原料，使其所含天然膠粘性物質分離活化，在本發明優選的制備溫度、壓力和水分作用下利用膠質轉換，不添加任何有毒化學助劑(包括膠黏劑、活化劑或催化劑)，即可實現黃蜀葵纖維的自膠合，使產品在生產和使用過程中都不存在環境污染問題，成為真正符合健康、環保要求的高品質纖維板材，相比現有技術需添加大量的三醛膠(脲醛、酚醛、三聚氰胺甲醛樹脂)等方法，具有更加優越的效果。
[0011]有益效果:本發明提供的蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法具有如下優點。
1、本發明提供的蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法，工藝設計合理，可操作性強，根據黃蜀葵的根、莖、葉的理化性質，通過大量實驗優選出兩段式蒸汽爆碎處理工藝和封閉噴蒸熱壓工藝，整個制備工藝，生產效率高，成本低，制備得到的黃蜀葵纖維板綠色環保，實用性強，可滿足人們對綠色環保高檔板材的需求。
[0012]2、本發明以黃蜀葵非藥用部位為原料研制纖維板，變廢為寶，可使黃蜀葵資源得到充分的利用與開發，使原先被舍棄的黃蜀葵根、莖、葉得到充分利用，可有效解決黃蜀葵藥材廢棄物資源利用率低，環境污染的狀況，具有重要的經濟效益和社會效益。另外本發明提出黃蜀葵纖維板的制造方法，可有效節約木材，同時為藥材初加工廢棄物的合理利用提供一種嶄新的途徑。
【具體實施方式】
[0013]下面結合具體實施例進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。
[0014]實施例1密度為0.4g/cm3,厚度為30mm黃蜀葵自膠合輕質纖維板的制備 具體包括以下步驟:
a、秸桿解纖:
將清洗去雜的黃蜀葵根、莖原料切制成長度為20mm的段狀單元，使含水量保持在55%，再將黃蜀葵根、莖單元放入蒸爆處理器中，采用兩段式蒸汽爆碎處理工藝，即先將黃蜀葵根、莖單元在1.0Mpa的飽和水蒸氣預處理5min,然后在1.9Mpa的飽和水蒸氣處理2min,再突然打開閥門釋放壓力排料，獲得解離纖維，備用；
b、板坯成型:
取步驟a制備得到的黃蜀葵解離纖維，對黃蜀葵解離纖維進行施蠟處理(1.5%W/W，52號石蠟)，然后加入防腐劑(0.2%ff/ff,硼砂)，經干燥至含水率為25%后鋪裝成型，經預壓后獲得板還；
C、無膠膠合:
取步驟b制備得到的板坯送入噴蒸熱壓工機，采用封閉噴蒸熱壓工藝制造無膠輕質纖維板，其中蒸汽壓力為l.0Mpa，噴蒸時間為10s，噴蒸后封閉板坯四周，以保存熱量和水分，熱壓溫度為180°C，熱壓時間為15min。
[0015]實施例2密度為0.6g/cm3,厚度為8mm黃蜀葵自膠合輕質纖維板的制備 具體包括以下步驟: a、秸桿解纖:
將清洗去雜的黃蜀葵根、莖原料切制成長度為30mm的段狀單元，使含水量保持在50%，再將黃蜀葵根、莖單元放入蒸爆處理器中，采用兩段式蒸汽爆碎處理工藝，即先將黃蜀葵根、莖單元在0.6Mpa的飽和水蒸氣預處理8min,然后在1.5Mpa的飽和水蒸氣處理5min,再突然打開閥門釋放壓力排料，獲得解離纖維，備用；
b、板坯成型:
取步驟a制備得到的黃蜀葵解離纖維，對黃蜀葵解離纖維進行施蠟處理(1.0%W/W，52號石蠟)，然后加入防腐劑(0.3%W/W，硼砂)，經干燥至含水率為15%后鋪裝成型，經預壓后獲得板還；
C、無膠膠合:
取步驟b制備得到的板坯送入噴蒸熱壓工機，采用封閉噴蒸熱壓工藝制造無膠輕質纖維板，其中蒸汽壓力為0.6Mpa，噴蒸時間為30s，噴蒸后封閉板坯四周，以保存熱量和水分，熱壓溫度為190°C，熱壓時間為4min。
[0016]實施例3密度為0.7g/cm3,厚度為IOmm黃蜀葵自膠合輕質纖維板的制備 具體包括以下步驟:
a、秸桿解纖:
將清洗去雜的黃蜀葵根、莖原料切制成長度為20mm的段狀單元，使含水量保持在60%，再將黃蜀葵根、莖單元放入蒸爆處理器中，采用兩段式蒸汽爆碎處理工藝，即先將黃蜀葵根、莖單元在0.8Mpa的飽和水蒸氣預處理7min,然后在1.7Mpa的飽和水蒸氣處理3min,再突然打開閥門釋放壓力排料，獲得解離纖維，備用；
b、板坯成型:
取步驟a制備得到的黃蜀葵解離纖維，對黃蜀葵解離纖維進行施蠟處理(1.2%W/W，52號石蠟)，然后加入防腐劑(0.2%ff/ff,硼砂)，經干燥至含水率為20%后鋪裝成型，經預壓后獲得板還；
C、無膠膠合:
取步驟b制備得到的板坯送入噴蒸熱壓工機，采用封閉噴蒸熱壓工藝制造無膠輕質纖維板，其中蒸汽壓力為0.8Mpa，噴蒸時間為20s，噴蒸后封閉板坯四周，以保存熱量和水分，熱壓溫度為180°C，熱壓時間為lOmin。
[0017]實施例4密度為0.7g/cm3,厚度為IOmm黃蜀葵自膠合輕質纖維板的制備 具體包括以下步驟:
a、秸桿解纖:
將清洗去雜的黃蜀葵根、莖原料切制成長度為20mm的段狀單元，使含水量保持在60%，再將黃蜀葵根、莖單元放入蒸爆處理器中，采用兩段式蒸汽爆碎處理工藝，即先將黃蜀葵根、莖單元在0.9Mpa的飽和水蒸氣預處理6min,然后在1.8Mpa的飽和水蒸氣處理3min,再突然打開閥門釋放壓力排料，獲得解離纖維，備用；
b、板坯成型:
取步驟a制備得到的黃蜀葵解離纖維，對黃蜀葵解離纖維進行施蠟處理(1.0%W/W，52號石蠟)，然后加入防腐劑(0.2%W/W，硼砂)，經干燥至含水率為15%后鋪裝成型，經預壓后獲得板還； C、無膠膠合:
取步驟b制備得到的板坯送入噴蒸熱壓工機，采用封閉噴蒸熱壓工藝制造無膠輕質纖維板，其中蒸汽壓力為0.8Mpa，噴蒸時間為20s，噴蒸后封閉板坯四周，以保存熱量和水分，熱壓溫度為190°C，熱壓時間為5min。
[0018]實施例5密度為0.5g/cm3,厚度為20mm黃蜀葵自膠合輕質纖維板的制備 具體包括以下步驟:
a、秸桿解纖:
將清洗去雜的黃蜀葵根、莖原料切制成長度為25mm的段狀單元，使含水量保持在50%，再將黃蜀葵根、莖單元放入蒸爆處理器中，采用兩段式蒸汽爆碎處理工藝，即先將黃蜀葵根、莖單元在1.0Mpa的飽和水蒸氣預處理5min,然后在2.0Mpa的飽和水蒸氣處理2min,再突然打開閥門釋放壓力排料，獲得解離纖維，備用；
b、板坯成型:
取步驟a制備得到的黃蜀葵解離纖維，對黃蜀葵解離纖維進行施蠟處理(1.0%W/W，52號石蠟)，然后加入防腐劑(0.2%W/W，硼砂)，經干燥至含水率為15%后鋪裝成型，經預壓后獲得板還；
C、無膠膠合:
取步驟b制備得到的板坯送入噴蒸熱壓工機，采用封閉噴蒸熱壓工藝制造無膠輕質纖維板，其中蒸汽壓力為0.8Mpa，噴蒸時間為20s，噴蒸后封閉板坯四周，以保存熱量和水分，熱壓溫度為180°C，熱壓時間為15min。
[0019]實施例6 密度為0.6g/cm3,厚度為20mm黃蜀葵自膠合輕質纖維板的制備 具體包括以下步驟:
a、秸桿解纖:
將清洗去雜的黃蜀葵根、莖原料切制成長度為20mm的段狀單元，使含水量保持在55%，再將黃蜀葵根、莖單元放入蒸爆處理器中，采用兩段式蒸汽爆碎處理工藝，即先將黃蜀葵根、莖單元在1.0Mpa的飽和水蒸氣預處理5min,然后在1.9Mpa的飽和水蒸氣處理3min,再突然打開閥門釋放壓力排料，獲得解離纖維，備用；
b、板坯成型:
取步驟a制備得到的黃蜀葵解離纖維，對黃蜀葵解離纖維進行施蠟處理(1.0%W/W，52號石蠟)，然后加入防腐劑(0.2%W/W，硼砂)，經干燥至含水率為15%后鋪裝成型，經預壓后獲得板還；
C、無膠膠合:
取步驟b制備得到的板坯送入噴蒸熱壓工機，采用封閉噴蒸熱壓工藝制造無膠輕質纖維板，其中蒸汽壓力為l.0Mpa，噴蒸時間為15s，噴蒸后封閉板坯四周，以保存熱量和水分，熱壓溫度為180°C，熱壓時間為15min。
[0020]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: a、秸桿解纖: 將清洗去雜的黃蜀葵根、莖原料切制成長度為2(T30mm的段狀單元，含水量保持在50飛0%，再將黃蜀葵根、莖單元放入蒸爆處理器中，采用兩段式蒸汽爆碎處理工藝，即先將黃蜀葵根、莖單元在較低蒸汽壓下預處理5lmin，然后在較高蒸汽壓下處理2~5min，再突然打開閥門釋放壓力排料，獲得解離纖維，備用； b、板坯成型: 取步驟a制備得到的黃蜀葵解離纖維，對黃蜀葵解離纖維進行施蠟處理，然后加入加防腐劑，經干燥至含水率為15~25%后鋪裝成型，經預壓后獲得板坯； C、無膠膠合: 取步驟b制備得到的板坯，采用封閉噴蒸熱壓工藝制造無`膠輕質纖維板，其中蒸汽壓力為0.6^1.0Mpa，噴蒸時間為l(T30s，噴蒸后封閉板坯四周，以保存熱量和水分，熱壓溫度為18(Tl90°C，熱壓時間為4~15min。
2.根據權利要求1所述的蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法，其特征在于，步驟a所述的兩段式蒸汽爆碎處理工藝具體為:將黃蜀葵根、莖單元在0.5^1.0Mpa低蒸汽壓下預處理5、min,然后在1.5^2.0高蒸汽壓下處理2~5min。
3.根據權利要求1所述的蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法，其特征在于，步驟b施蠟處理方法為向黃蜀葵解離纖維中加入重量百分比為1.(Tl.5%的52號石蠟，使石蠟均勻涂覆在黃蜀葵解離纖維表面。
4.根據權利要求1至3任一項所述的蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法，其特征在于，步驟b所述的防腐劑為硼砂，加入量為施蠟處理后的黃蜀葵解離纖維重量的0.2~0.3%。
5.根據權利要求4所述的蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法，其特征在于，步驟c制備得到的黃蜀葵纖維板的密度為0.4^0.7g/cm3，厚度為8~30mm。
6.根據權利要求5所述的蒸爆解纖自膠結黃蜀葵纖維板的制備方法，其特征在于，步驟c所述的蒸汽壓力為0.8^1.0Mpa,噴蒸時間為l(T20s，噴蒸后封閉板坯四周，以保存熱量和水分，熱壓溫度為18(Tl90°C，熱壓時間為5~lOmin。
【文檔編號】D21B1/36GK103496028SQ201310479642
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月15日 優先權日:2013年10月15日
【發明者】嚴輝, 段金廒, 陳佩東, 單鳴秋 申請人:南京中醫藥大學