一种基于大豆秸秆的完全可降解涂层纤维板制备方法
阅读说明：本技术 一种基于大豆秸秆的完全可降解涂层纤维板制备方法 (Preparation method of completely degradable coating fiberboard based on soybean straws ) 是由 宋晓文 郭世杰 王秀仑 张艳锋 杜乐 何聪 国纪才 于 2021-09-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于大豆秸秆的完全可降解涂层纤维板制备方法,主要涉及植物纤维应用技术领域；包括步骤：S1、将大豆秸秆碎断,获得大豆秸秆小段；S2、对大豆秸秆小段进行浸润软化处理,获得软化的大豆秸秆小段；S3、对软化的大豆秸秆小段进行解离纤维化处理,获得秸秆纤维原液；S4、对秸秆纤维原液进行稀释,使纤维能够充分的润胀,获得完全润胀的秸秆纤维；S5、将完全润胀的秸秆纤维,注入到热压模具中,制备纤维板基体；S6、在纤维板基体表面涂压一层可降解防水材料；本发明能够获得无污染、可降解、具有优异防水防潮的效果的可降解涂层纤维板,尺寸稳定性高。(The invention discloses a preparation method of a completely degradable coating fiberboard based on soybean straws, and mainly relates to the technical field of plant fiber application; the method comprises the following steps: s1, cutting the soybean straw to obtain small sections of the soybean straw; s2, soaking and softening the soybean straw segments to obtain softened soybean straw segments; s3, performing dissociation and fibrosis treatment on the softened soybean straw small sections to obtain a straw fiber stock solution; s4, diluting the straw fiber stock solution to enable the fibers to be fully swollen, and obtaining fully swollen straw fibers; s5, injecting the completely swollen straw fibers into a hot-pressing mold to prepare a fiberboard substrate; s6, coating a layer of degradable waterproof material on the surface of the fiber board substrate; the invention can obtain the degradable coated fiberboard which is pollution-free and degradable and has excellent waterproof and moistureproof effects, and has high dimensional stability.)
技术领域
本发明涉及植物纤维应用技术领域，具体是一种基于大豆秸秆的完全可降解涂层纤维板制备方法。
背景技术
传统的纤维板，将木材或植物纤维经机械分离和化学处理后，掺入胶粘剂和其他添加剂，再经热压成型，制成的一种人造板。其具有外观平整、质地均匀、加工性能好、力学性能优秀的特点。但是，常用的“三醛胶”在使用的过程中会释放甲醛气体，对环境和人体健康造成损害，同时该类胶也是基于石油基的不可降解的产品。而无胶纤维板虽然避免了上述甲醛气体的不利影响，同时具有优异的力学性能，但其防水性能出现了大幅度的下降，容易在湿度大的环境中受潮发霉，影响板材的强度和寿命。
解决纤维板尤其是无胶纤维板的防水性的办法主要有两种，一种是在纤维板生产过程中加入防水剂，这种方法可以使板材整体防水防潮，但防水剂的加入会影响纤维的结合性能；另一种是在纤维板表面处理，如在表面喷涂防水材料或者涂刷石蜡等防水物质，但石蜡与纤维基体结合能力弱，容易脱落；喷涂防水材料成分复杂，且大多也是石油基产品，为不可降解材料，且喷涂只会将材料附着在纤维板表面无法渗入到纤维板中。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种基于大豆秸秆的完全可降解涂层纤维板制备方法，能够获得无污染、可降解、具有优异防水防潮的效果的可降解涂层纤维板，尺寸稳定性高。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种基于大豆秸秆的完全可降解涂层纤维板制备方法，包括步骤：
S1、将大豆秸秆碎断，获得大豆秸秆小段；
S2、对大豆秸秆小段进行浸润软化处理，获得软化的大豆秸秆小段；
S3、对软化的大豆秸秆小段进行解离纤维化处理，获得秸秆纤维原液；
S4、对秸秆纤维原液进行稀释，使纤维能够充分的润胀，获得完全润胀的秸秆纤维；
S5、将完全润胀的秸秆纤维，注入到热压模具中，制备纤维板基体；
S6、在纤维板基体表面涂压一层可降解防水材料。
优选的，所述步骤S1中，大豆秸秆为大豆果实获取后，剩余的植株部分，包括根部、茎叶和豆荚壳。
优选的，所述步骤S3中的解离纤维化过程在一个水循坏磨解系统中进行，水循坏磨解系统包括水箱、可自动进刀的秸秆磨解装置、循环水泵，循环水泵的进水口与水箱的底端连通，循环水泵的出水口与秸秆磨解装置的进口连通，秸秆磨解装置的出口与水箱连通，秸秆磨解装置、循环水泵均由控制面板控制。
优选的，所述步骤S3的具体步骤为：将软化的大豆秸秆小段的一部分倒入水箱中，并在水箱中注入充足的水，以使秸秆与水的固液混合物顺利循环，然后启动循环水泵，秸秆与水的固液混合物开始在系统中循环，接着启动秸秆磨解装置，此时秸秆磨解秸秆的底刀和旋转刀间距最大，秸秆开始被循环磨解，逐步调节进刀按钮，并逐步将剩余的秸秆小段倒入水箱，直至秸秆被磨解成细小的纤维，最终打开水箱底部的开关，纤维溶液通过2mm的筛，去掉其中没有被磨解好的少量的粗大纤维，获得秸秆纤维原液，并将秸秆纤维原液盛放于水桶中备用。
优选的，所述步骤S4中，秸秆纤维原液与水的比例为1：9。
优选的，所述步骤S5中的热压参数为：热压温度110℃-200℃,施加压力2-8MPa，热压时间30min-120min。
优选的，所述步骤S6中，将可降解涂层附着到纤维板基体的表面和侧面后，使用金属辊轮进行辊压处理。
优选的，辊压处理的辊压压力为2MPa-3MPa，工作速率为3cm/s-4cm/s。
优选的，对辊压处理后的纤维板进行热风枪加热处理。
优选的，所述可降解防水材料包括聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、聚羟基脂肪酸酯。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明使用大豆秸秆全部成分，不添加任何人工合成树脂，采用湿法成型和模压法制备纤维板基体后，又在无胶纤维板基体表面涂压一层可降解防水材料，从而制得可降解涂层纤维板，无污染，可降解，具有优异的防水防潮的效果，稳定性高，比于无涂层的纤维板基体的力学强度和尺寸稳定性都得到了提升，可满足JIS标准硬质纤维板的力学性能要求，基本满足尺寸稳定性的要求。
附图说明
附图1是本发明的工艺流程图；
附图2是水循坏磨解系统的示意图；
附图3是本发明的弯曲强度的试验数据；
附图4是本发明的吸水率的试验数据；
附图5是本发明的厚度膨胀率的试验数据。
附图中标号：
1、水箱；2、磨解装置；3、循环水泵；4、控制面板。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
实施例：如附图1所示，本发明所述是一种基于大豆秸秆的完全可降解涂层纤维板制备方法，包括步骤：
S1、将大豆秸秆碎断，获得大豆秸秆小段；大豆秸秆的主要成分包括纤维素、半纤维素、木质素和的微量的粗蛋白，大豆秸秆采用大豆果实获取后，剩余的植株部分包括根部、茎叶和豆荚壳。
S2、对大豆秸秆小段进行浸润软化处理，获得软化的大豆秸秆小段，可将大豆秸秆小段在水池中浸泡四天。
S3、对软化的大豆秸秆小段进行解离纤维化处理，获得秸秆纤维原液。
解离纤维化过程在一个水循坏磨解系统中进行，如附图2所示，水循坏磨解系统包括水箱1、可自动进刀的秸秆磨解装置2、循环水泵3，循环水泵3的进水口与水箱1的底端连通，循环水泵3的出水口与秸秆磨解装置2的进口连通，秸秆磨解装置2的出口与水箱1连通，秸秆磨解装置2、循环水泵3均由控制面板4控制。
解离纤维化处理的具体步骤为：将软化的大豆秸秆小段的一部分倒入水箱1中，并在水箱1中注入充足的水，以使秸秆与水的固液混合物顺利循环，然后启动循环水泵3，秸秆与水的固液混合物开始在系统中循环，接着启动秸秆磨解装置2，此时秸秆磨解秸秆2的底刀和旋转刀间距最大，秸秆开始被循环磨解，逐步调节进刀按钮，并逐步将剩余的秸秆小段倒入水箱，直至秸秆被磨解成细小的纤维，最终打开水箱底部的开关，纤维溶液通过2mm的筛，去掉其中没有被磨解好的少量的粗大纤维，获得秸秆纤维原液，并将秸秆纤维原液盛放于水桶中备用。秸秆磨解时间为20min-30min，所获得的秸秆纤维长度小于2mm。
S4、对秸秆纤维原液进行稀释，使纤维能够充分的润胀，获得完全润胀的秸秆纤维；秸秆纤维原液与水的比例可为1：9。
S5、将完全润胀的秸秆纤维，注入到热压模具中，制备纤维板基体，热压参数为：热压温度110℃-200℃,施加压力2-8MPa，热压时间30min-120min，进一步的，热压温度160℃，施加压力2-8MPa，热压时间30min。
S6、在纤维板基体表面涂压一层可降解防水材料，以提高防水性。
所述可降解防水材料可采用聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、聚羟基脂肪酸酯等可降解环保塑料及其混合材料，也可以为其他可降解防水环保材料。
以聚乳酸为例，先将聚乳酸加热融化，熔融温度为160-180℃，然后将熔融的聚乳酸附着到纤维板基体表面和侧面，然后使用金属辊轮进行辊压处理，以获得表面平整的涂层纤维板。附着工艺的实施温度是根据可降解塑料的融化温度决定的，如聚乳酸的熔融温度为160-180℃，不可高于该温度，避免造成聚乳酸的分解。可以将纤维板基体完全浸入到熔融的聚乳酸中，以保证纤维板基体被聚乳酸完全附着。纤维板通过金属辊轮的辊压后，挤出多余的聚乳酸，获得涂层均匀、表面平整的涂层纤维板，同时也保证聚乳酸部分渗入到纤维板基体中，辊压压力为2MPa-3MPa，工作速率为3cm/s-4cm/s。经过辊压的涂层纤维板的侧面，进行热风枪加热处理，将辊压后堆积到侧面的多余的可降解塑料去掉，同时保证侧面的可降解塑料均匀附着，以及侧面和表面可降解塑料涂层的均匀一致性。
可降解塑料涂层的厚度为0.2mm-0.5mm，具体厚度可根据涂层纤维板的使用场合所决定。
将本实例制备的涂层纤维板进行力学性能试验和尺寸稳定性试验，试验方法和标准依据JIS A5905 2014，本实施例所得的可降解涂层纤维板与纤维板基体的各项性能如图3-5所示，其中涂层纤维板的弯曲强度为53-56MPa,吸水率25.8％-36.0％，厚度膨胀率为19.7％-25.5％，相比于未涂层的纤维板基体力学强度和尺寸稳定性都得到了提升，该发明的可降解无胶涂层纤维板可满足JIS标准硬质纤维板的力学性能要求，基本满足尺寸稳定性的要求。
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