[发明专利]非木质木素纤维素材料的酸处理

说明书

发明领域

本发明涉及一种秸秆的粘合方法，尤其是用来制备板材的秸秆的粘合。

发明背景

有机聚异氰酸酯通常在例如制备诸如纤维板或胶合板等模制品时用作木素纤维素材料的粘合剂。典型地，有机聚异氰酸酯被加到木素纤维素材料，接着进行受热、受压。

使用有机聚异氰酸酯，例如亚甲基二对亚苯基异氰酸酯(MDI)的一个问题是，在压制过程中，它们会引起木素纤维素材料和与其相接触的压板的金属表面间严重的粘合。这样在移开压板时会导致最终产品的损坏，并且需要显著的时间从压板的表面除去木素纤维素材料。

为了避免木素纤维素材料粘在压板上，需要加入粘合/防粘剂。Singule与Yavorsky在US5,908,496中报道了由木素纤维素材料生产片材或模制品的工艺，该工艺中采用有机聚异氰酸酯粘合剂材料与一种防粘剂，来减少有机聚异氰酸酯粘在压板上的趋向。该防粘剂是一种聚烯烃蜡的水性乳液，。

此外，Howard在US5,498,469中报道了一种薄板，该薄板由一种压制的非木质木素纤维素材料与一种用作粘合剂的有机聚异氰酸酯组成。其中所报道的优选聚异氰酸酯粘合剂是一种二苯甲烷二异氰酸酯的聚合物。Howard教导出这种粘合剂在较低的树脂含量下比其它树脂，如酚醛或脲醛树脂可制得强度更高的薄板。

Lepori等人在US5,318,736中也报道了用于生产木素纤维素复合材料的粘合组合物。该组合物由聚异氰酸酯和由聚异氰酸酯得来的防粘剂组成。

Brown等人在US5,130,419中报道了一种制备木素纤维素型材的工艺。该工艺中先将木素纤维素部件与一种组合物接触，然后压制部件和组合物的混合体。该组合物由聚异氰酸酯、雾状二氧化硅以及非离子液体凝胶剂构成。

使用MDI作为粘合剂材料，其成本显然比使用脲醛(UF)或蜜胺脲醛(MUF)树脂粘合剂材料贵得多。由于需要控制在压制过程中释放出来的灰尘和气体，因此MDI难以用于年代久的植物。如上所述，MDI易于粘在压机部件上，尤其是易于粘在压板上。这需要在压板上涂覆防粘剂，这会进一步增加成本，而且使工艺复杂化(花费更多)。MDI在制备外级产品，刨花板以及中密度纤维板(MDF)中是一种极好的聚合物。然而，与UF及木质产品相比，其在成本上存在显著的劣势。

然而，UF或MUF与秸秆或其它木素纤维素材料间粘合的不是很好。结果使用UF或MUF的产品其内部粘结强度比使用聚异氰酸酯粘合剂的产品低得多。

因此，在技术上需要一种方法将UF或MUF树脂用于粘合非木质木素纤维素材料，并可保持高的内部粘结强度且减少以前技术中存在的困难。

发明概述

本发明目的是使用非聚异氰酸酯类粘合剂来粘合秸秆或其它木素纤维素材料，主要是为了避免聚异氰酸酯粘在压板上倾向的问题。

本发明实施方案之一是使用脲醛(UF)或蜜胺脲醛(MUF)或UF、MUF与酚醛树脂的混合物作为粘合剂材料粘结秸秆，所得板材具有与商业标准相当或更优的性能。

根据本发明，可提供一种使用非木质木素纤维素材料来制备结构件的方法，如板、条或梁等，该方法包括如下步骤：

(a)将非木质木素纤维素材料粉碎；

(b)在非木质木素纤维素材料中加入一种酸；

(c)向非木质木素纤维素材料上施加脲醛树脂和蜜胺脲醛树脂中的一种；

(d)在平板热压机中将非木质木素纤维素材料与脲醛树脂和蜜胺脲醛树脂中的一种进行粘合。

在一个实施方案中，结构件为板或条。非木质木素纤维素材料可以是秸秆，最好是谷物的茎杆。

向非木质木素纤维素施加入酸可在粉碎的不同阶段进行，或者在粉碎前或粉碎后加入。

经粉碎的非木质木素纤维素材料在压制成结构件前其含水量最好低于12％。

所使用的酸可以是酸性溶液，可从下列一组中选取，包括羧酸、乙酸、冰醋酸、甲酸、丙酸、盐酸、硫酸或碳酸。熟练掌握本技术的人也可以认识到其它酸，包括有机酸也适合。

在一个实施方案中，本工艺包括将非木质木素纤维素材料施以蒸气的步骤以软化非木质木素纤维素材料用于精制。

在一个实施方案中是通过将非木质木素纤维素材料施以蒸气并用加压二氧化碳精制而在其表面生成碳酸来加入酸。

这里的结构件是一种多层产品，本发明所提供的方法只局限于产品的表层，但并非必需。

发明详述