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1、(10)申请公布号 CN 103358381 A (43)申请公布日 2013.10.23 CN 103358381 A *CN103358381A* (21)申请号 201210095981.3 (22)申请日 2012.04.01 B27N 1/00(2006.01) B27N 3/04(2006.01) B27N 3/12(2006.01) (71)申请人 中国科学院过程工程研究所 地址 100190 北京市海淀区中关村北二条 1 号 (72)发明人 陈洪章 王冠华 (54) 发明名称 一种碱法汽爆秸秆无胶人造板的制备方法 (57) 摘要 本发明属于无胶环保型人造板制备领域， 特 别涉及。
2、以碱法汽爆秸秆为原料热压制备无胶环保 人造板的方法。该方法包括以下步骤 ： 秸秆原料 切碎后加入碱溶液浸渍取出， 控制含水量， 汽爆处 理后得到汽爆秸秆， 将汽爆物料烘至一定含水量， 热压成型。本发明通过碱法汽爆的高温蒸煮过程 溶出碱木质素， 同时瞬间喷放破坏细胞壁结构， 使 原料中三大组分的活性基团充分暴露出来。在之 后热压过程中， 溶出的木质素在高温条件下通过 与原料中的多糖和木质素缩合反应形成胶粘作 用， 该方法实现了秸秆原料的无胶胶合， 既节省去 了胶粘剂的添加成本， 又简化了工艺和生产线， 有 利于减少合成树脂胶粘剂造成环境污染， 降低生 产成本， 为人造板的制备提供了新的有效途径。。
3、 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 (10)申请公布号 CN 103358381 A CN 103358381 A *CN103358381A* 1/1 页 2 1. 一种碱法汽爆秸秆无胶人造板的制备方法， 所述的方法包括下列步骤 ： a 秸秆原料切碎至 2-5cm， 完全浸渍于 1-3 NaOH 溶液 5-10min 后取出， 烘干至含水量 为 30-50 ； b 汽爆秸秆的制备 ： 将步骤 a 得到的秸秆原料装入汽爆罐， 在 1.2-1.5MPa 的压力下， 维 持压力 5-1。
4、0min 之后， 瞬间减压释放， 得到碱法汽爆秸秆 ； c 将步骤 b 得到的碱法汽爆秸秆烘干， 或自然晾干， 至含水量为 20-30 ； d将步骤c得到的碱法汽爆秸秆均匀铺装在压板机上面， 压力0.8-1.2MPa， 热压温度控 制在 170-190， 时间维持为 8-10min。 2. 按权利要求 1 所述的一种碱法汽爆秸秆无胶人造板的制备方法， 其特征在于 ： 所述 的秸秆原料是指玉米秸秆、 麦草或稻草等农作物秸秆原料。 3. 按权利要求 1 所述的一种碱法汽爆秸秆无胶人造板的制备方法， 其特征在于 ： 通过 浸渍的方法将秸秆与碱溶液充分混合。 权 利 要 求 书 CN 10335838。
5、1 A 2 1/3 页 3 一种碱法汽爆秸秆无胶人造板的制备方法 技术领域 0001 本发明属于无胶环保型人造板制备领域， 特别涉及以碱法汽爆秸秆为原料热压制 备无胶环保人造板的方法。 背景技术 0002 我国是农业大国， 每年农作物秸秆的产量达 7 亿吨左右， 这是一个巨大的可再生 资源宝库。在秸秆的工业化综合利用技术中， 秸秆制备人造板技术具有巨大的市场发展潜 力额产业化前景， 主要表现在以下两个个方面 ： 第一， 随着我国国民经济持续、 快速和稳定 发展， 建筑业、 制造业、 住宅装修业、 包装业等相关行业对板材的需求量不断扩大 ； 第二， 我 国森林资源有限， 基于对自然资源保护的需要。
6、， 我国板材市场的供需矛盾更加突出， 木材替 代品的开发应用具有较好的发展潜力。 但是由于秸秆原料表秒疏胶性物质含量较多导致秸 秆人造板施胶量要比普通的木材原料高， 同时秸秆人造板胶粘剂目前使用较多的仍是异氰 酸酯和脲醛树脂等来自不可再生石油资源所合成的高分子树脂， 随着石油资源价格的不断 上涨， 人造板制造的成本也不断攀升， 寻找寻找秸秆人造板无胶粘合技术， 已成为秸秆人造 板制造突破成本瓶颈的重要方向。 0003 无胶粘合技术主要是依靠秸秆自身纤维素、 半纤维素和木质素三大组分在高温高 压下反应生成不溶性树脂， 然后将秸秆中纤维胶合在一起， 加压成板。 由于秸秆原料结构的 致密性以及原料中。
7、三大组分活性基团含量较低， 需要对秸秆进行活化处理， 破坏细胞壁结 构， 提高其反应活性。活化处理主要有物理法、 化学法和生物法。物理法主要有机械热磨方 法和蒸汽爆破法， 专利 CN101172351 提出了一种竹材热磨无胶制备人造板的方法， 但是由 于热压温度较高和热压时间较长， 能耗较大的同时生产率较低， 导致应用的范围有限。 化学 法主要通过添加一些化学试剂活化秸秆原料中的天然高分子， 产生活性基团， 主要有氧化 结合法、 自由基引发法和、 酸催化缩合法和碱溶液活化法四种。 生物法主要是利用微生物或 酶催化秸秆原料组分降解产生活性基团。 目前秸秆无胶粘合技术应用的不是上述的单独一 种方法。
8、， 而是多种方法的组合， 如专利 CN101214678 就是利用热磨和施加氧化剂组合活化 方法制备竹纤维人造板， 而专利 CN1412092 提出了利用蒸汽爆破处理秸秆后接种黄孢原毛 平革菌固态发酵活化秸秆材料热压制备秸秆变性材料的方法。此方法虽然无外加胶黏剂， 但是由于微生物生长周期较长导致压板的生产效率较低， 同时漆酶酶活分布的不均匀也容 易导致产品不稳定。 0004 碱法汽爆是物料预先经过碱液浸渍， 通过蒸汽加热到一定温度， 维持一段时间， 再 瞬间泄压喷放， 产生二次蒸汽， 体积猛增， 物料受机械力的作用结构被破坏。碱法汽爆有两 个作用， 一个是通蒸汽维压过程中， 碱液在高温下与物料。
9、反应， 类似于草类原料碱法制浆过 程， 这个过程主要是溶出碱木质素， 另外一个是瞬间泄压喷放过程， 该过程产生的二次蒸汽 能够破坏秸秆细胞壁结构， 得到介于刨花碎料和热磨纤维之间的纤维， 使纤维表面的羟基、 羰基等活性官能团数量显著增加。 溶出的碱木质素在热压过程中能够和汽爆活化的秸秆原 料中的活性基团以及木质素本身起缩合反应， 形成类似胶黏剂的效果。本发明利用碱法蒸 说 明 书 CN 103358381 A 3 2/3 页 4 汽爆破处理秸秆后直接热压制备秸秆人造板， 无外加粘合剂， 显著降低了秸秆人造板的生 产成本， 提高了人造板制备的经济效益。 发明内容 0005 本发明的主要目的是以农。
10、作物秸秆为原料， 通过碱法汽爆的高温蒸煮过程溶出碱 木质素， 同时瞬间喷放破坏细胞壁结构， 使原料中的三大组分的活性基团充分暴露出来。 在 之后热压过程中， 利用溶出的木质素在热压过程的高温条件下通过与原料中的活性基团缩 合反应形成胶粘作用制备人造板。 0006 本发明的主要步骤如下 ： 0007 (1) 秸秆原料切碎至 2-5cm， 完全浸渍于 1-3 NaOH 溶液 5-10min 后取出， 烘干至 含水量为 30-50。 0008 (2) 汽爆秸秆的制备 ： 将步骤 (1) 得到的秸秆原料装入汽爆罐， 在 1.2-1.5MPa 的 压力下， 维持压力 5-10min 之后， 瞬间减压释放。
11、， 得到碱法汽爆秸秆。 0009 (3) 将步骤 (2) 得到的碱法汽爆秸秆烘干， 或自然晾干， 至含水量为 20-30。 0010 (4)将步骤(3)得到的碱法汽爆秸秆均匀铺装在压板机上面， 压力0.8-1.2MPa， 热 压温度控制在 170-190， 时间维持为 8-10min。 0011 所述的秸秆原料是指玉米秸秆、 麦草或稻草等农作物秸秆原料。 0012 本发明具有的优点 ： 通过碱法汽爆技术处理秸秆可以在高温下溶出碱木质素， 同 时瞬间喷放破坏细胞壁结构， 提高了三大组分的活性基团含量， 溶出的木质素在热压过程 的高温条件下通过与原料中的纤维素、 半纤维素和木质素缩合反应形成胶粘作。
12、用， 实现了 秸秆原料的无胶胶合， 既节省去了胶粘剂的添加成本， 又简化了工艺和生产线， 有利于减少 合成树脂胶粘剂造成环境污染， 降低生产成本。 具体实施方式 0013 实施例 1 ： 玉米秸秆切碎至 2-5cm， 完全浸渍于 1 NaOH 溶液 10min 后取出， 烘干 至含水量为30， 装入汽爆罐， 通入高压蒸汽， 在1.5MPa的蒸汽压下维持5min， 瞬间减压释 放得到碱法汽爆玉米秸秆。将汽爆秸秆烘干或自然晾干至含水量 20， 均匀铺装在压板机 上面， 物料上下接触热压板的表面都垫上牛皮纸。热压压力为 0.8MPa， 温度为 190， 时间 为 8min， 泄压取出即可制备出无胶玉。
13、米秸秆人造板。 0014 实施例 2 ： 玉米秸秆切碎至 2-5cm， 完全浸渍于 2 NaOH 溶液 5min 后取出， 烘干 至含水量为 40， 装入汽爆罐， 通入高压蒸汽， 在 1.3MPa 的蒸汽压下维持 10min， 瞬间减压 释放得到汽爆玉米秸秆。将汽爆秸秆烘干或自然晾干至含水量 25， 均匀铺装在压板机上 面， 物料上下接触热压板的表面都垫上牛皮纸。热压压力为 1.0MPa， 温度为 180， 时间为 10min， 泄压取出即可制备出无胶玉米秸秆人造板。 0015 实施例 3 ： 玉米秸秆切碎至 2-5cm， 完全浸渍于 3 NaOH 溶液 5min 后取出， 烘干 至含水量为 。
14、50， 装入汽爆罐， 通入高压蒸汽， 在 1.2MPa 的蒸汽压下维持 10min， 瞬间减压 释放得到汽爆玉米秸秆。将汽爆秸秆烘干或自然晾干至含水量 30， 均匀铺装在压板机上 面， 物料上下接触热压板的表面都垫上牛皮纸。热压压力为 1.2MPa， 温度为 170， 时间为 10min， 泄压取出即可制备出无胶玉米秸秆人造板。 说 明 书 CN 103358381 A 4 3/3 页 5 0016 实施例 4 ： 麦草秸秆切碎至 4cm， 完全浸渍于 2 NaOH 溶液 8min 后取出， 烘干至含 水量为30， 装入汽爆罐， 通入高压蒸汽， 在1.3MPa的蒸汽压下维持5min， 瞬间减压。
15、释放得 到汽爆麦草秸秆。 将汽爆秸秆烘干或自然晾干至含水量20， 均匀铺装在压板机上面， 物料 上下接触热压板的表面都垫上牛皮纸。热压压力为 1.0MPa， 温度为 180， 时间为 8min， 泄 压取出即可制备出无胶麦草秸秆人造板。 0017 实施例5 ： 稻草秸秆切碎至3-5cm， 完全浸渍于2NaOH溶液10min后取出， 烘干至 含水量为40， 装入汽爆罐， 通入高压蒸汽， 在1.3MPa的蒸汽压下维持6min， 瞬间减压释放 得到汽爆稻草秸秆。 将汽爆秸秆烘干或自然晾干至含水量20， 均匀铺装在压板机上面， 物 料上下接触热压板的表面都垫上牛皮纸。 热压压力为1.2MPa， 温度为180， 时间为10min， 泄压取出即可制备出无胶稻草秸秆人造板。 说 明 书 CN 103358381 A 5 。