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绿色纤维板的研究与应用

发布日期:2012-03-04 16:06 作者:admin 点击:

    随着我国经济的高速发展,城乡居民生活水平的提高,对室内进行全面装修和家具更新已成为大众化的消费时尚。而室内装修及家具工业中广泛应用人造板作为基材,于是就出现甲醛污染问题。过去人们经济收入少,室内装修多数仅以局部进行,家具也往往是少量更新,因此甲醛污染并不十分突出,可以容忍。而今,凡搬入新居者,进行全面装修和家具更新几乎成为普遍化。这样,甲醛挥发的累积量大增,达到不能承受的程度,直接危及用户的生活空间。为此,装修部门与用户的纠纷已成为社会难题,而装修或家具的原材料来自市场,毫无办法解决。随着全世界环保意识的提高,对于甲醛气体造成的污染,达到必须引起重视的程度。为此,科技工作者研究出许多措施试图解决。如改进尿素与甲醛的合理配方,甚至使用甲醛捕捉剂等等,但都非根治的办法。此外,某些商品如食品、茶叶、香烟等的包装材料,是不容许甲醛存在的。以往大都使用天然木材,由于保护森林资源国策的实施,木质包装材料的使用受到了限制,寻求代用材料,则人造板属于首选对象。可是由于甲醛的污染而难以实现。这一切使得无污染的“绿色人造板”的需求提到日程上来。 释放甲醛气体的根源在于人造板生产中所使用的胶粘剂——脲醛树脂。这种胶粘剂的大优越性是原材料来源丰富,性能良好,价格低廉,目前尚无可取代。但脲醛树脂受合成工艺限制,无论怎样改进配方,化学反应不可能十分完美,产品在制造和使用过程中,始终存在释放与反应的多余甲醛问题,只是量的多少。如合成工艺落后,则放出的甲醛气体更多。在我国众多人造板企业中,脲醛树脂合成技术落后的比例很大,故进入市场的人造板产生严重污染不足为奇。无甲醛的胶种并非没有,但不是胶源稀少,就是价格昂贵。按目前我国人造板产量,每年液体胶粘剂用量约300 万t,很难满足。并且当代廉价的合成树脂只有脲胶。

     减少污染与成本及胶源的矛盾,近期很难调和。于是,国内外学者都在探索另外的途径,即用无胶工艺生产人造板。三十多年前,苏联与捷克就完成了理论和工艺的可行性研究,捷克还进行了小规模生产。不知是何原因没有继续研究下去?也许主要原因是当时对污染的严重性并未引起社会的关注,失去需求推动力,也就不愿进一步完善生产工艺。

     现在环保意识提到空前高度,同时在实用中,用户的确忍受不了。否则,日本就不会生产甲醛捕捉剂。所以国内外学者又重新重视这个课题的研究,采用各种技术路线,分别取得一定成果。但均未形成规模化生产力,使产品进入市场。发展无胶人造板是解决环境污染有效的途径,也是一种发展趋势。当前存在工艺创新与时间的竞争,谁的工艺先进,简单,易推广,就能先形成生产力,占领市场。

     根据前人已证实的植物纤维可以自粘的胶合理论,以反复试验和不断优化,使无胶纤维板成板工艺,取得突破性进展,攻克的关键是改善无胶板的性能及简化操作程序,使其能利用现有的中密度纤维板生产线,对所有生产设备(只有制胶设备停止使用),不作任何改动的条件下,即可生产无胶纤维板。产品力学强度相当或高于普通刨花板,防水性能与脲胶纤维板相同。

     由于以水作“胶粘剂”,纤维间的自粘力在热压进程中完成,故板坯含水率高于施胶板坯,热压周期必然延长,以保证充分完成化学反应,从而影响原有生产率,但对实际经济效益并无影响。

     1. 节省胶粘剂费用,属于直接效益,增加纯利润。

     2. 产品无固化层,砂光量少,电耗量少,电耗及砂带费降低。

     3. 将板坯中大部分水分转移至压机中蒸发,使干燥机中部分对流换热转为接触传热,热效率提高,降低煤耗。这些属于附加效益。

     仅此三项,即使年产量由3万m3降至1.5万~2万m3,仍可创造利润330万~440万元/年(以胶的成本而定)。何况,产量减少后,原料和能耗同样减少30%~50%,设备的损耗和维修费用也相应减少,占用的总流动资金也减少,这是产生的间接效益。故总利润不低于原产量,甚至更高。如要维持原产量也很简单,因为热压机以前各工序设备的生产能力并无变化,所以只需增加一台热压机及其运输机构,或更换热压机层数即可办到。这笔改造费是必要的。

     无胶纤维板的大优点是彻底消除污染源和成本低廉,用途还可以扩展到不允许污染的某些商品的包装材料。无胶纤维板的天然缺陷:由于是以水与纤维分子的化学作用产生自粘力进行胶合。纤维间必须紧密接触,否则粘合力会降低,所以密度高于普通施胶的中密度纤维板。如果生产薄板,此缺陷并不显著。

     这种无胶纤维板新工艺,以木纤维质量高,操作技术容易。同时也适用于所有草本纤维制板,其性能决定于原材料本身的材质。作者对稻草、麦秸、竹材等进行过大量试验结果表明:竹纤维不低于木纤维板,而稻草差,因为稻草纤维又短又细,可溶物含量高,还含有硅质,不易粘合,麦秸也相同,且操作工艺比木纤维严格得多。但都能无胶制板。要改善草本植物纤维的无拉板性能,原料应该纤维化,粗纤维制板质量较差。

     作者研究过另一途径,即将1/3木纤维与2/3的稻草或麦秸碎料混合制作无胶板,效果很好,其性能大大超过单一草本纤维原料制板。这一成果对于某些以木纤维为原料的生产企业,当原料供应短缺时,可以采用与草本纤维混合,解决原料来源问题。

     然而对于施胶的木纤维生产线,稻草、麦秸之类是不能混合的,因为脲胶对这类纤维胶合力很差,大量试验都告失败。

     总之,对一种新产品不能苛求,应该取其主要优点,而容忍其某些不足。要求理想化,既要高强度、质轻、无污染,又要成本低廉,这只是追求的方向。不过任何新胶种都不可能比水更优惠。

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