[发明专利]由禾秆制取纤维的方法及由此制成的板材

说明书

本发明总地说涉及以禾杆为原料的纤维素材料的生产，更具体地说，本发明涉及以麦杆为原料的人造板材的生产。

大体上说，人造板产品分为三类，即包括软板(密度在约30磅/立方英尺以下)、中密度纤维板(密度介于约30到约45磅/立方英尺之间)以及硬板(密度在约45磅/立方英尺以上)。

此类板材制造的主要流程包括(a)干成毡-干压制，或称“干”法、(b)湿成毡-干压制，或称“湿-干”法以及(c)湿成毡-湿压制，或称“湿”法。在于法过程当中，通常将纤维素纤维(例如预先经纤维化而转化为木纤维的木质材料)与树脂混合，然后在气流中或靠机械手段输送到支承结构物上而形成毡层。然后将毡层加压而生产出板材产品。更具体地说，首先可以把由纤维化设备(例如加压精炼机)送来的纤维素纤维在混喷(生产)线的掺混(blowlineblending)步骤中涂上热固性树脂粘合剂(如酚醛树脂)。随后，可以借助空气将纤维喷吹到支承元件表面从而使来自混喷线的树脂涂敷纤维无规地成形为毡层。可以任选地对成毡之前或成毡以后的纤维施行预压干燥处理，例如采用管式干燥机。随后，将含湿量通常为30％(重量)以下、且优选10％(重量)以下的毡层在热和压力作用下加压，使热固性树脂固化并把毡层压缩成整体的密实构造。

在纤维化设备和预压干燥机之间的混喷线掺混中，粘合剂树脂(一般被来自纤维化设备的蒸汽饱和)借助空气湍流的作用与纤维互相掺混。混喷线掺混提供若干优点，其中包括纤维与粘合剂树脂的混合过程容易、质量和效率高。在许多混喷线过程中，树脂被涂于约200°F～250°F(例如约230°F)的湿纤维上，然后再一起被送入进口温度为约320°F至约400°F的干燥机里。此进口温度依干燥机效能和/或干燥机进口直径的不同而定。

典型的湿-干法首先将纤维素纤维材料在一个容器中与大量的pH为中性或酸性(即7或7以下)的水掺混生成浆液。随后再把这种浆液与树脂粘合剂掺混，并把掺混物沉积到透水的支承元件上，在此通过真空排水和压辊的作用去除大比例(例如50％)的水，从而得到纤维素材料的湿毡层，此毡层的含水量譬如为约40％(重量)至约60％(重量)(以湿毡层的重量为基准)。然后将此湿毡层送到一个区，在此区内通过蒸发(优选再利用加热促进)除去大部分余水，得到干燥毡层。干燥毡层的含湿量优选在大约10％(重量)以下。再把干燥毡层送到压机并将之在热和压力的作用之下压实而形成木质复合物，该复合物例如可以是平板或车门面板制品。依照预期的产品用途的不同，此产品还可以具有任何其他的所希望的形状。

一般来说，在湿法中，将纤维素填料或纤维在容器内与大量的水掺合得到浆液。此浆液含有足以令大部分木纤维悬浮的大量水分，且优选含水至少90％(重量)，最优选96～98.5％(重量)。此浆液连同合成树脂粘合剂(如酚醛树脂)一起被沉积在透水支承元件(例如细网或Fourdrinier金属丝网)上，在此网上大量的水被去除而留下纤维素材料的湿毡层，其含湿量例如为约110％(重量)(以干纤维素材料的重量为基准)。然后，在压力作用下把湿毡层压实并在烘干炉内干燥形成木质复合物。

一般来说，干法、湿-干法及湿法中每个所用的纤维素纤维都是用木片或其它低质林业下脚料生产的。在这些纤维的制取过程中，通过切碎、分级和/或筛分使木片或下脚料成为大体均匀的大小。然后，将木片清洗并利用诸如蒸汽热处理的工艺使之软化。软化后的木片接着被放到精炼机(常压或加压精炼机)进行机械精炼，该机器将软化的木片磨碎并使之分散开从而形成纤维素纤维。但是，随着天然木材资源的减少，木材工业副产品如木片及其他低等级林业材料正不断日趋昂贵和难以获得。因此，如能用一种易于获得而且来源丰富的材料来代替木片作为原料生产象人造板材这类纤维素材料则将是很理想的。

而且，用木材原料制成的板材通常很容易燃烧。因此，如能用一种比木纤维更具防火性能的纤维来代替板材加工工业中通常使用的木纤维则也是很理想。

麦杆是一种丰富而且可再生的资源，与木片及其他低等级林业材料相比在作为生产纤维素材料的原料方面有其自身的不利之处。麦杆的中空、圆管的形状以及蜡质的外表面使其比大多数木材原料疏松，若不加以适当的预处理，会使由它制成的板材的强度不合要求。此外，麦杆的长纤维束对板材的成形加工也是不理想的，因为它们易于缠在制板过程的零部件上，而这又会引起经常的加工中断以便清理。这种清理是费人工的，而且使连续的制板生产中断。