秸秆人造板发展状况

1、秸秆人造板发展状况我国是个森林资源十分短缺的国彖.全国第七次森林资源沾直情况表明，我国II対淼林向枳1,95亿hm2»森林書积137.21亿nA裤林覆£2036%：人均淼林面积0.145hm3,不到世界人均占有最的25%,人均森林蓄积105lcm约为全球人均占有量的七分之一，森林覆盖率约为世界平均水平的三分之二，全球扌卡名第139位（国家林业局森林资源管理同,2010）.而随着经济发展.木材需求址却越來越大，"家预测，我国的木材年缺口到2015年将达L4-L5亿#方米（张昆山等，2003）.依靠森林的过度砍伐非但不能满圧日益增长的木材需求，还会进一步破坏生态系统的

2、平衡口因此为了对蘇林资源进行保护我国颁布了一系列限制、禁止砍伐的政勲实施天然保护林工程（邵颐.2009）,国家林业和建材行业的可持续发展需依靠开发新型的非木质原料。发展人造板工业需要大量的木材，而我国人造扳产诫的增艮速率壯界排名第一。2009年BS家林业局发布的全18林业统计年度报吿显示，2009年我国人造板的产届尚达】.15亿n?,首次突破1亿nA相比于2008年的人造板产量,同比增长了22.71%,报告还预测人造板的市场容量仍将逐年增加，需求将会进步增长。然而Hi于義林资源冇限，且而临生态环境保护的宏规攻建叶境，以木材为原料的人造板在山国的发展前景并不乐观，当前有许多木质人造板厂处于停产或

3、半停产阶段，其原因就姥原料紧缺，企业无法承担提高的原料成本。寻找木材的替代品，缓解人造板原料供不应求的才盾是我国人造板工业必然的廿势。2001年中国出台披励用其它非木材原料替代木材的汁划，该计划列出了许多可以代替木材使用的材料（马红霞.2006）,多种秸秆类植物被列于其中。我国秸秆类植物资源十分丰富开发此类姿源可以缓解人造板木质原料更缺的矛盾，因此将植物秸秆做为人逍扳工业的上产底料受到了卜分广泛的童视（李延军等，2002：周定国等，2003；时君友等，2005；郑志锋等，2005）,国内外学者对稻草、麦秸、竹子、芦苇等沟原材料的人造板生产技术进行了研究。这些研究表明，通过一定的技术手段，部分植

4、物秸秆可以代特木材成为人造板生产的理想原料目前己经甦成了稻也和址秸人造板厂.亚麻屑、棉秆、芦苇人造板也在研发阶段取得了显著成效（YangZhongpingDavidA等，2001；51已rU等，2004；聂玉静，2009）。据大致估算，将我国麦秸"稻眾总产址的百分之仃.作为人适板生产原料，其年规模约为2003年中密度纤维板*刨花板的总产量达到2X10*万立方米（于文吉筹2005）o20世纪40年代，各国开始了以秸秆为原料的板材的研究，1947年麻秆碎料板在比利时开发成功，Z麻以稻麦、蔗渣、棉杆等为原料的板材在欧美一些国家得以发展。I：世纪70年代起，关于菲木材植物秸秆替代木材做为人适

5、板原料，联合国粮农纽织召厅了三次会议。近年來，异亂酸酯胶粘剂（MD【）被丿泛应用于秸杆人造板制造，这促进了秸秆人造板的发展。数个MDI稻麦碎料板厂在簧国建造完成，或者已经投产（DavidA.,1997：RichDonnell,1998）。匕世纪70年代，中国开始利用农业剰余物生成秸秆人造板（段海燕等，2009）,生成工艺大多仿照木质人造板，起步虽然晚但发展速度较快（高新和等，2005）。目前一些秸秆人造板产品已研发成功，品种包含稻麦中密度纤维板、稻麦碎料板、秸秆木材复合人造板、麦秸塑料复合人造板、轻质梏秆板等等。90年代初期，稻麦秸秆人造板在我国成功实现了工业化生产。在山东、湖北、陕两及江苏等

6、地均有秸秆人造板厂家，能生产麦秸中密度纤维板、稻草碎料板、秸秆木材复合板、秸秆塑料人造板利定向板等多种人造板，年产嚴超过50X10%（程圣和，2010）。通过吸收国外先进的桔秆板技术，并在此基础上进行创新，我国取得了多种成套秸杆板生产线的白主知识产权，如i.5X104m3/a,5X104m3/a8XIO4m3/a的生产线，并能供应与其配套的工艺及役备，以秸秆为原料的人造板产业己经初具规模（周定国，2009）。麦秸、稻草等秸秆类非木材原料大多为一年生禾木科柏物，其物理力学性能及化学性能与木材“在鮫人屋片,且微观构造、宏观构造也不同于木材.因此非木材原料的加工设备与工艺与木材原料有所差别，在生产中

7、其备料工段、施胶工段和热压工段都有特殊耍求（陈琳，2007）。秸秆人造板备料工艺研究备料是创花板及纤维板生产的第一个工段，加工后原料的质量及规格直接影响板材的质虽。生产木质人适板时，不同的木质原料有不同的条料工艺和设务。因此，±产非木材植物原料人造板时，也要根据不同原料各自的特点，釆用合适的生产工艺及特殊的去皮、去髓、切削和除尘设备，以保证人造板非木质原料的质量，使其符合生产要求（张建红等，2005）.1.2.1.1麦秸类人造板原料制备麦秸是小麦的茎杆。麦秸茎杆长0.30.9m,宜径37mm,秆壁厚度0.30.4mm,甲疗自下而上逐渐减小。与木材相比，其纤维的长度与阔叶材相近，木质索

8、及纤维索含量较低，l%NaoH抽提物含量及灰分含量则处于较高水平。麦秸表皮组织育两种短细胞，一种为含冇SiO2的硅细胞，另一种为具有栓质化胞壁的木栓细胞。由于矿质化和栓质化的结块.农皮易形成蜡质层，阳钳腺醛树脂甘麦秸的胶合.以上特征决N了备料的关键在于破坏秸秆表面光滑蜡质层，增加麦秸碎料的比表面积。李凯夫、张冬梅等试验研究了麦秸粉碎程度与麦秸板性能之间的关系，原料的粉碎程度以筛分侑的大小作为衡量指标。试验结果显示，麦牯板的内结合强度（IB）随原料破碎程度的提高而得到改善（李凯夫等，1990：张冬梅等，1998）。王戈等用功率为32.2kw的新武揉搓粉碎机粉碎麦秸，制得的麦秸碎料超过90%筛分值

9、为O.O5mm-2.OOmm,满足制板要求（王戈，2000）。华军箸研究三种不同备料工艺对麦粘碎料板性能的影响，结果表明碎料采用切断锤磨的方式加工，能够制得性能优良的麦秸板，建议采用切断、锤磨一体碾磨设备，合理布置筛选和除尘装置及锤筛间隙（华军等，2000）,理论上研究麦秸原料制备的方法，除了以上用的机械加工法，还有等离f处理法（张一萍,2008）、酶处理法（江华等，2009）、水热处理法以及碱处理（TonyKrgzanowski.,1998）等。这些处理方法的机理主要在于：减少牯秆表面不利丁胶合的它能囚，尽量去除PH碍原料与胶黏剂反应的物质，增强麦秸表面的反应活性。1.2.2稻草类人造板原料

10、制备稻草秆秆高Im左右，直径为35mm,秆壁厚度0.30.4mm其非纤维细胞和灰分含量閒于木材，化学物理待性相似于麦秸侪维君，1992）。因此稻草秆原料加工的方法和手段措施与麦秸秆相似，为了加强纤维分离，加大稻秆的比表面积，使之利于胶合，可采取刨削、轮搓、打磨等工艺。汪孙国、郝丙业等人探索稻秸较优的备料工艺，认为应先切断后搓磨：先将稻秸切为35cm的秆段，然后再使用特定的设备进行打磨、粉碎（陆仁书等，】988；汪孙国等，1990；郝丙业等，1993）。研究也证明稻草在加工时的含水率对稻草碎料的筛分值有一定的影响（苑金花，1998）。为了获得较隹的加工效果，稻草含水率应控制在13%至16%。秸秆

11、人造板施胶工艺及胶粘剂的研究经过备料工序，柏物原料被加工成纤维或碎料，使用胶粘剂，采用热压成型或冷压成型，所压制的板材表现岀一定的物理力学性能。碎料、纤维与胶粘剂之间的胶接强度对其性能有很大的影响（顾继友等，1990）o由于秸秆原料表面存在蜡质层，该蜡质层硅质化和树脂化程度较高，浸润性能较垦，采用木材用水溶件UF、PF胶黏剂所制备的秸秆人造板，IB很难达到国标对合格板材的要求。因为没有选择适用于秸秆人造板的胶黏剂，过去相当长的一段时间里秸秆人造板产业一直处于瓶颈期。异亂酸酣（MD1）为近十年来迅速发展的新型胶种，它的化学性质很强，可以黏合许多疏水性强的物质。可以很好的胶合用传统水溶性胶黏剂胶结

12、效果不佳的麦桔、稻草等原料。MDI不使用固化剂就能固化，且固化时对含水率要求不高。此外MDI属于无滋胶銘剂，用于人造板生产，可解决人造板用腺醛树脂和酚醛树脂产牛的游离甲醛与游离酚污染环境问题（A.Pizzi等，1993;A.H.Grigorious,2000）。徳国于】975年实现MDI刨花板的商业生产。JohnsWE于1984年采用MDI生产中密度纤维板，并检测其胶合性能及物理力学性能。众多研究表明，MD1秸秆人造板的物理力学性能及防水性能优良（PeaseDA,1998）。20世纪50年代后期，中国开始研究开发MDL冃前MDI胶黏剂己经用于秸秆板材的试验研究及工业化生产。东北林业大学研究了此

13、种胶黏剂的生产工艺：四川省林科院探索了MDI秸秆碎料板板的加工工艺：福州人進板厂深入探索了MDI刨花板和MD1中纤板的生产工艺：黑龙江省林科院初步研究了用MDI制造菲木材创花板的可行性（王戈等，1998；石锐，1988）。作为植物纤维人造板胶黏剂，MDI适应性广，无疑具有一定的使用潜力。但也有不少缺点.如成本询题.UF、PF与MDI的市场价格比为1:（132）:（89）。此外由于有强烈的化学性，热压过程中易与金属农面上存在的做化水金属合膜起反应，使板材粘合在金属压板表面，即产生的粘板现象。强烈的化学性也使MD】有较为严格的贮存条件。1.2.3秸秆人造板热压工艺研究秸秆类非木材植物原料的结构和性

14、质与木材有一定的差别，应采用区别于木质人适板的热压工艺。相比于木材，植物纤维原料更易压缩，不论板材目标密度多大，在低压状态下就可迅速闭合。压力过高则会产牛大的表芯层密度差，从而降低人造板的防水性能及平面抗拉强度。因此秸秆类人造板应采用鮫低的热压压力，2.0MPa较为适宜。此外，非木材原料含有较多的脂肪类物质、碳水化合物以及抽提物，采用较高的热压温度会降解秸秆板表面原料，从而降低板材的物理力学性能及耐水性能，秸秆人造板热压温度一股低于150C（王欣等，2009）.张洋等研究了密度为0.75g/cm3的脉醛树脂胶麦秸刨花板的热压工艺，试验证明采用150°C的热压温度，50s/min的热压时间，做制备的麦秸板性能符合GB/T4892-92»|>A类优等品的要求（张洋筹，2000）.目前将MDI应用于人造板制造的一个主耍技术困难是热压时的粘板问题。可以采用以下四种方法来避免这一问题：（1）添加脱模剂。脱模剂分为内脱模剂和外脱模剂，前者混合在胶黏剂中，后者则喷洒在板坯表而；（2）采用隔离物质.H前使用聚四氟乙烯树脂，它和大多数物质均不发生反应，热压时可以用树脂浸渍碳纤维布