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基本信息

項(xiàng)目名稱：
竹子廢棄物無膠粘劑蒸爆板
小類：
能源化工
簡介：
本課題將加工廠產(chǎn)生的竹子廢料通過蒸汽蒸爆儀蒸爆制得竹纖維漿料，經(jīng)過自然風(fēng)干，手工鋪裝進(jìn)行壓板，制得中密度無膠竹纖維板。實(shí)驗(yàn)通過改變蒸爆漿料的時(shí)間和壓板溫度選出較優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件，然后在較優(yōu)條件下添加一定量的PVC、半纖維素和吸水材料制板。通過對(duì)板的力學(xué)性能測試來比較它們的物理性能差異，選出最優(yōu)制板工藝，制備符合國家標(biāo)準(zhǔn)的中密度無膠纖維板。
詳細(xì)介紹：
浙江省是全國重點(diǎn)產(chǎn)竹省份,竹林面積約占全國的六分之一。全省現(xiàn)有竹林的面積為100萬hm2，幾乎每個(gè)縣（市、區(qū)）都有竹林分布或栽培。隨著竹產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展而產(chǎn)生了大量的竹子廢棄物，包括竹兜、竹梢、竹枝椏等竹林采伐撫育剩余物以及竹材加工剩余物。近10年來，我國人造板工業(yè)發(fā)展很快，尤其是具有代表性的中密度纖維板工業(yè)，已經(jīng)成為世界生產(chǎn)大國。2009年全國的中密度纖維板產(chǎn)量達(dá)到了3250m3/a。展望未來中密度纖維板工業(yè)的發(fā)展趨勢，2010年增長將可能大于10%，其應(yīng)用前景也將會(huì)進(jìn)一步得到延伸。近幾年來，中密度纖維板廣泛的應(yīng)用于家具制造、裝修、建筑方面，需求量與日俱增，但是一方面原材料的供應(yīng)制約著我國人造板行業(yè)的發(fā)展。我國是缺林少材國家之一，森林覆蓋率僅為18.21%，每年國內(nèi)林產(chǎn)區(qū)為全社會(huì)提供商品材大約為5000萬m3左右，木材供應(yīng)大量依靠進(jìn)口，隨著各國生態(tài)保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，木材價(jià)格隨之上漲，如何解決這個(gè)問題，已經(jīng)引起政府和企業(yè)的高度重視。另一方面，目前國內(nèi)包括竹材在內(nèi)的所有人造板生產(chǎn)過程中，通常使用酚醛膠和脲醛膠，普遍存在甲醛含量超標(biāo)的問題，甲醛釋放量已經(jīng)成為居室空氣的主要污染源，嚴(yán)重危害人民群眾的身體健康。針對(duì)這一現(xiàn)狀，依靠近年來正在興起的蒸爆制板技術(shù)，利用竹子廢棄物制造無膠纖維板，不僅能夠充分利用廢棄的生物資源,而且能夠生產(chǎn)出無污染的纖維板產(chǎn)品,是一條解決人造板生產(chǎn)原料供應(yīng)不足的非常有效的途徑，具有很好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。 爆破法制漿以高效節(jié)能、環(huán)境友好而得到了矚目。通過對(duì)爆破過程中各種成分的結(jié)構(gòu)變化的研究，發(fā)現(xiàn)蒸爆過程中木質(zhì)素降解產(chǎn)生的苯酚類和半纖維素或纖維素酸解出來的糠醛及羥甲基糠醛反應(yīng)起膠粘作用。本研究采用蒸汽爆破法制備漿料后熱壓制板，通過探索改進(jìn)工藝條件，為其實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)提供條件。

作品圖片

  • 竹子廢棄物無膠粘劑蒸爆板
  • 竹子廢棄物無膠粘劑蒸爆板
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作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的：無膠粘劑纖維板的生產(chǎn)不僅充分利用廢棄的生物資源，而且能夠生產(chǎn)出無污染的纖維板產(chǎn)品，是解決人造板生產(chǎn)原料供應(yīng)不足的有效途徑，具有很好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。 基本思路：制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，按計(jì)劃設(shè)置蒸爆條件，進(jìn)行蒸爆制漿，本著纖維分離狀況好、高得率、粘結(jié)性好的原則，為不同用途和類型的板材綜合制定最適蒸爆條件。在原料準(zhǔn)備好的基礎(chǔ)上設(shè)置制板工藝，反復(fù)壓板，最終確定竹子廢棄物無膠粘劑蒸爆制板技術(shù)，并制成無膠纖維板樣品。 創(chuàng)新點(diǎn)：爆破法制漿雖然已經(jīng)發(fā)展了近80年，但被重視還是70年代以后的事情。人們已能夠從木材、竹子、麥草、稻草、蘆葦、棉桿、麻桿、蔗渣等多種多樣的纖維原料成功地進(jìn)行爆破法制漿，但主要用于造紙。以竹子廢棄物資源作材料，采用爆破法制無膠纖維板的研究報(bào)道還未能被發(fā)現(xiàn)，故利用竹子廢棄物開展蒸爆制板技術(shù)研究是本研究的特色與創(chuàng)新之處。 技術(shù)關(guān)鍵：木質(zhì)素在蒸爆過程中降解，將導(dǎo)致木質(zhì)素軟化、連接強(qiáng)度下降、柔軟可塑、低分子量苯酚類的形成等。部分纖維素、半纖維素在蒸爆過程中游離出糠醛和羥甲基糠醛，它們與木質(zhì)素降解形成的低分子量苯酚類反應(yīng)可形成苯酚樹脂膠粘劑。因此，如何選擇最適蒸爆條件對(duì)糠醛、羥甲基糠醛及低分子量的苯酚類的形成有利，綜合考慮纖維分離狀況好、高得率、粘結(jié)性好的原則，是本研究的關(guān)鍵。 主要技術(shù)指標(biāo)：1）確立最佳蒸煮爆破條件。2）確立最佳制板工藝條件。3）制備符合國家中密度纖維板標(biāo)準(zhǔn)的竹子廢棄物無膠粘劑中密度纖維板。

科學(xué)性、先進(jìn)性

本項(xiàng)目研究不同蒸煮爆破條件，壓板條件及添加不同添加劑對(duì)無膠粘劑纖維板的物理性能的影響。通過對(duì)爆破過程中各種成分的結(jié)構(gòu)變化的研究，發(fā)現(xiàn)蒸爆過程中木質(zhì)素降解產(chǎn)生的苯酚類和半纖維素或纖維素酸解出來的糠醛及羥甲基糠醛反應(yīng)起膠粘作用。因此確定最適蒸爆，獲得纖維分離狀況好、高得率、粘結(jié)性好的蒸煮爆破漿料，在最佳制板工藝條件下，制備符合國家標(biāo)準(zhǔn)的中密度纖維板是本作品的實(shí)質(zhì)性技術(shù)特點(diǎn)和顯著進(jìn)步。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

1、參與指導(dǎo)老師的國家自然基金項(xiàng)目“竹子廢棄物蒸爆制板無膠粘結(jié)機(jī)理研究（項(xiàng)目編號(hào)：30671036）”，期間主要負(fù)責(zé)研究竹子廢棄物蒸爆制板的工藝條件，課題經(jīng)國家自然基金委審核，順利結(jié)題。 2、參與指導(dǎo)老師的浙江省科學(xué)技術(shù)廳農(nóng)業(yè)重點(diǎn)項(xiàng)目“竹子廢棄物無膠粘劑蒸爆制板技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)”， 期間主要負(fù)責(zé)研究竹子廢棄物蒸爆制板的工藝條件，經(jīng)浙江省科學(xué)技術(shù)廳組織的專家組審核，順利通過驗(yàn)收。

作品所處階段

中試階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無

作品可展示的形式

實(shí)物樣品

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

使用說明：作為優(yōu)質(zhì)無膠粘劑纖維板可以應(yīng)用于室內(nèi)外的家具、裝修及生活用包裝箱、快餐盒等的生產(chǎn)。 作品的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢：爆破法制無膠纖維板，既環(huán)保又充分利用生物資源，正在成為當(dāng)今制板業(yè)的一個(gè)重要的發(fā)展方向。本作品采用的是蒸爆熱壓工藝，在膠粘環(huán)節(jié)上沒有使用任何膠黏劑，所以也就杜絕了甲醛含量超標(biāo)的問題，實(shí)現(xiàn)了纖維板的真正綠色和環(huán)保。不僅如此，本產(chǎn)品還能夠充分利用廢棄的生物資源，彌補(bǔ)我省木材資源的總量不足，緩解木材市場供需的結(jié)構(gòu)性矛盾。 本產(chǎn)品性能達(dá)到中高密度纖維板的國家標(biāo)準(zhǔn)，所以本產(chǎn)品可以使用在任何現(xiàn)在所有中密度纖維板的場合。本產(chǎn)品使用竹子廢棄物制作無膠纖維板，既很好地解決了浙江發(fā)達(dá)竹產(chǎn)業(yè)所留下的竹子廢棄物無法很好利用的問題，又很好的解決了浙江是個(gè)木材消耗大省，同時(shí)又是森林資源的小省導(dǎo)致人造板工業(yè)原料緊缺的問題，更加解決了當(dāng)今纖維板對(duì)環(huán)境的污染問題。所以從本產(chǎn)品的優(yōu)勢和現(xiàn)今纖維板的市場可以看出，本產(chǎn)品具有良好的市場前景，能夠產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

同類課題研究水平概述

蒸爆制板技術(shù)的基礎(chǔ)是爆破法制漿。爆破法制漿是將纖維原料放在高壓密閉容器中，用高溫高壓蒸汽進(jìn)行短時(shí)間熱處理，使木質(zhì)素軟化，以提高原料中水分的壓力，之后突然減壓，使原料突然膨脹，分離成棉絮狀纖維。與堿法相比較，爆破法制漿在大幅度提高蒸煮得率的同時(shí)，制漿廢水中溶出物含量較少，無需堿回收，采用二級(jí)生化處理即可使廢水治理達(dá)標(biāo)。爆破法制漿最早是在1926年被Manson發(fā)明的，但長時(shí)間沒有得到重視。到70年代，以Bender 等報(bào)道闊葉樹蒸煮爆破后可以嘗試動(dòng)物飼料的加工為契機(jī)，利用蒸煮、爆破進(jìn)行的木質(zhì)生物資源飼料化、纖維化及木質(zhì)化學(xué)產(chǎn)品的開發(fā)等木材成分的綜合利用在國外被得到了廣泛的嘗試。主要有澳大利亞CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization)開發(fā)的蒸爆碎漿機(jī)Siropulper (水蒸汽+CO2 ，150℃，20-25大氣壓)和加拿大開發(fā)的闊葉材碎屑在180-230℃(20-25大氣壓)的水蒸氣處理，與Manson提出的方法相似，主要用于成分分離。80年代日本森林綜合研究所進(jìn)行了蒸爆過程中木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)及木質(zhì)素作為膠粘劑利用的研究。1995年東京大學(xué)飯山賢治將油棕(Elaeis guneensis)在210-230℃(20大氣壓)進(jìn)行蒸爆處理，無需膠粘劑即可形成符合日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)的纖維板。此后人們利用闊葉樹的廢棄物(廢材和樹皮等)爆破處理制無膠纖維板方面開展了較多的研究，取得了很好的效果。近年來，國內(nèi)對(duì)爆破制漿工藝與設(shè)備也已著手進(jìn)行研究，1996年北京林業(yè)大學(xué)的范永明博士研制成功的蒸汽爆破裝置在石家莊清潔造紙廠投產(chǎn)以來，出現(xiàn)了福建省泰寧造紙廠的“毛竹及其加工剩余物高得率爆破制漿技術(shù)熟化”項(xiàng)目及華南理工大學(xué)承擔(dān)的“闊葉木、草類原料中低壓爆破制漿方法”項(xiàng)目等，但國內(nèi)的研究目前著重于造紙業(yè)。在爆破處理生產(chǎn)無膠纖維板的工藝研究方面， 雖有一些研究，但還處于摸索階段。以竹子為材料開展的研究中，已能夠用毛竹制成合格的爆破漿料用于造紙。但至今還沒有發(fā)現(xiàn)用竹子廢棄物作原料爆破法制無膠纖維板的有價(jià)值的研究報(bào)導(dǎo)。 爆破法制無膠纖維板，既環(huán)保又充分利用生物資源，而且能夠生產(chǎn)出無污染的纖維板產(chǎn)品，是一條解決人造板生產(chǎn)原料供應(yīng)不足的非常有效的途徑，正在成為當(dāng)今制板業(yè)的一個(gè)重要的發(fā)展方向。
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