綠色纖維板的研究與應用
2004-08-24來源：熱度：11739
隨著我國經濟的高速發(fā)展，城鄉(xiāng)居民生活水平的提高，對室內進行全面裝修和家具更新已成為大眾化的消費時尚。而室內裝修及家具工業(yè)中廣泛應用人造板作為基材，于是就出現甲醛污染問題。過去人們經濟收入少，室內裝修多數僅以局部進行，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，進行全面裝修和家具更新幾乎成為普遍化。這樣，甲醛揮發(fā)的累積量大增，達到不能承受的程度，直接危及用戶的生活空間。為此，裝修部門與用戶的糾紛已成為社會難題，而裝修或家具的原材料來自市場，毫無辦法解決。隨著全世界環(huán)保意識的提高，對于甲醛氣體造成的污染，達到必須引起重視的程度。為此，科技工作者研究出許多措施試圖解決。如改進尿素與甲醛的合理配方，甚至使用甲醛捕捉劑等等，但都非根治的辦法。此外，某些商品如食品、茶葉、香煙等的包裝材料，是不容許甲醛存在的。以往大都使用天然木材，
由于保護森林資源國策的實施，木質包裝材料的使用受到了限制，尋求代用材料，則人造板屬于**對象。可是由于甲醛的污染而難以實現。這一切使得無污染的“綠色人造板”的需求提到日程上來。
釋放甲醛氣體的根源在于人造板生產中所使用的膠粘劑——脲醛樹脂。這種膠粘劑的**優(yōu)越性是原材料來源豐富，性能良好，價格低廉，目前尚無可取代。但脲醛樹脂受合成工藝限制，無論怎樣改進配方，化學反應不可能十分完美，產品在制造和使用過程中，始終存在釋放與反應的多余甲醛問題，只是量的多少。如合成工藝落后，則放出的甲醛氣體更多。在我國眾多人造板企業(yè)中，脲醛樹脂合成技術落后的比例很大，故進入市場的人造板產生嚴重污染不足為奇。無甲醛的膠種并非沒有，但不是膠源稀少，就是價格昂貴。按目前我國人造板產量，每年液體膠粘劑用量約300 萬t，很難滿足。并且當代最廉價的合成樹脂只有脲膠。
減少污染與成本及膠源的矛盾，近期很難調和。于是，國內外學者都在探索另外的途徑，即用無膠工藝生產人造板。三十多年前，蘇聯(lián)與捷克就完成了理論和工藝的可行性研究，捷克還進行了小規(guī)模生產。不知是何原因沒有繼續(xù)研究下去？也許主要原因是當時對污染的嚴重性并未引起社會的關注，失去需求推動力，也就不愿進一步完善生產工藝。
現在環(huán)保意識提到空前高度，同時在實用中，用戶的確忍受不了。否則，日本就不會生產甲醛捕捉劑。所以國內外學者又重新重視這個課題的研究，采用各種技術路線，分別取得一定成果。但均未形成規(guī)?；a力，使產品進入市場。發(fā)展無膠人造板是解決環(huán)境污染最有效的途徑，也是一種發(fā)展趨勢。當前存在工藝創(chuàng)新與時間的競爭，誰的工藝**進，最簡單，最易推廣，就能**形成生產力，占領市場。
根據前人已證實的植物纖維可以自粘的膠合理論，以反復試驗和不斷優(yōu)化，使無膠纖維板成板工藝，取得突破性進展，攻克的關鍵是改善無膠板的性能及簡化操作程序，使其能利用現有的中密度纖維板生產線，對所有生產設備（只有制膠設備停止使用），不作任何改動的條件下，即可生產無膠纖維板。產品力學強度相當或高于普通刨花板，防水性能與脲膠纖維板相同。
由于以水作“膠粘劑”，纖維間的自粘力在熱壓進程中完成，故板坯含水率高于施膠板坯，熱壓周期必然延長，以保證充分完成化學反應，從而影響原有生產率，但對實際經濟效益并無影響。
1． 節(jié)省膠粘劑費用，屬于直接效益，增加純利潤。
2． 產品無固化層，砂光量少，電耗量少，電耗及砂帶費降低。
3． 將板坯中大部分水分轉移至壓機中蒸發(fā)，使干燥機中部分對流換熱轉為接觸傳熱，熱效率提高，降低煤耗。這些屬于附加效益。
僅此三項，即使年產量由3萬m3降至1.5萬～2萬m3，仍可創(chuàng)造利潤330萬～440萬元/年（以膠的成本而定）。何況，產量減少后，原料和能耗同樣減少30%～50%，設備的損耗和維修費用也相應減少，占用的總流動資金也減少，這是產生的間接效益。故總利潤不低于原產量，甚至更高。如要維持原產量也很簡單，因為熱壓機以前各工序設備的生產能力并無變化，所以只需增加一臺熱壓機及其運輸機構，或更換熱壓機層數即可辦到。這筆改造費是必要的。
無膠纖維板的**優(yōu)點是徹底消除污染源和成本低廉，用途還可以擴展到不允許污染的某些商品的包裝材料。無膠纖維板的天然缺陷：由于是以水與纖維分子的化學作用產生自粘力進行膠合。纖維間必須緊密接觸，否則粘合力會降低，所以密度高于普通施膠的中密度纖維板。如果生產薄板，此缺陷并不顯著。
這種無膠纖維板新工藝，以木纖維質量**，操作技術最容易。同時也適用于所有草本纖維制板，其性能決定于原材料本身的材質。作者對稻草、麥秸、竹材等進行過大量試驗結果表明：竹纖維不低于木纖維板，而稻草最差，因為稻草纖維又短又細，可溶物含量高，還含有硅質，不易粘合，麥秸也相同，且操作工藝比木纖維嚴格得多。但都能無膠制板。要改善草本植物纖維的無拉板性能，原料應該纖維化，粗纖維制板質量較差。
作者研究過另一途徑，即將1/3木纖維與2/3的稻草或麥秸碎料混合制作無膠板，效果很好，其性能大大超過單一草本纖維原料制板。這一成果對于某些以木纖維為原料的生產企業(yè)，當原料供應短缺時，可以采用與草本纖維混合，解決原料來源問題。
然而對于施膠的木纖維生產線，稻草、麥秸之類是不能混合的，因為脲膠對這類纖維膠合力很差，大量試驗都告失敗。
總之，對一種新產品不能苛求，應該取其主要優(yōu)點，而容忍其某些不足。要求理想化，既要高強度、質輕、無污染，又要成本低廉，這只是追求的方向。不過任何新膠種都不可能比水更便宜。
由于保護森林資源國策的實施，木質包裝材料的使用受到了限制，尋求代用材料，則人造板屬于**對象。可是由于甲醛的污染而難以實現。這一切使得無污染的“綠色人造板”的需求提到日程上來。
釋放甲醛氣體的根源在于人造板生產中所使用的膠粘劑——脲醛樹脂。這種膠粘劑的**優(yōu)越性是原材料來源豐富，性能良好，價格低廉，目前尚無可取代。但脲醛樹脂受合成工藝限制，無論怎樣改進配方，化學反應不可能十分完美，產品在制造和使用過程中，始終存在釋放與反應的多余甲醛問題，只是量的多少。如合成工藝落后，則放出的甲醛氣體更多。在我國眾多人造板企業(yè)中，脲醛樹脂合成技術落后的比例很大，故進入市場的人造板產生嚴重污染不足為奇。無甲醛的膠種并非沒有，但不是膠源稀少，就是價格昂貴。按目前我國人造板產量，每年液體膠粘劑用量約300 萬t，很難滿足。并且當代最廉價的合成樹脂只有脲膠。
減少污染與成本及膠源的矛盾，近期很難調和。于是，國內外學者都在探索另外的途徑，即用無膠工藝生產人造板。三十多年前，蘇聯(lián)與捷克就完成了理論和工藝的可行性研究，捷克還進行了小規(guī)模生產。不知是何原因沒有繼續(xù)研究下去？也許主要原因是當時對污染的嚴重性并未引起社會的關注，失去需求推動力，也就不愿進一步完善生產工藝。
現在環(huán)保意識提到空前高度，同時在實用中，用戶的確忍受不了。否則，日本就不會生產甲醛捕捉劑。所以國內外學者又重新重視這個課題的研究，采用各種技術路線，分別取得一定成果。但均未形成規(guī)?；a力，使產品進入市場。發(fā)展無膠人造板是解決環(huán)境污染最有效的途徑，也是一種發(fā)展趨勢。當前存在工藝創(chuàng)新與時間的競爭，誰的工藝**進，最簡單，最易推廣，就能**形成生產力，占領市場。
根據前人已證實的植物纖維可以自粘的膠合理論，以反復試驗和不斷優(yōu)化，使無膠纖維板成板工藝，取得突破性進展，攻克的關鍵是改善無膠板的性能及簡化操作程序，使其能利用現有的中密度纖維板生產線，對所有生產設備（只有制膠設備停止使用），不作任何改動的條件下，即可生產無膠纖維板。產品力學強度相當或高于普通刨花板，防水性能與脲膠纖維板相同。
由于以水作“膠粘劑”，纖維間的自粘力在熱壓進程中完成，故板坯含水率高于施膠板坯，熱壓周期必然延長，以保證充分完成化學反應，從而影響原有生產率，但對實際經濟效益并無影響。
1． 節(jié)省膠粘劑費用，屬于直接效益，增加純利潤。
2． 產品無固化層，砂光量少，電耗量少，電耗及砂帶費降低。
3． 將板坯中大部分水分轉移至壓機中蒸發(fā)，使干燥機中部分對流換熱轉為接觸傳熱，熱效率提高，降低煤耗。這些屬于附加效益。
僅此三項，即使年產量由3萬m3降至1.5萬～2萬m3，仍可創(chuàng)造利潤330萬～440萬元/年（以膠的成本而定）。何況，產量減少后，原料和能耗同樣減少30%～50%，設備的損耗和維修費用也相應減少，占用的總流動資金也減少，這是產生的間接效益。故總利潤不低于原產量，甚至更高。如要維持原產量也很簡單，因為熱壓機以前各工序設備的生產能力并無變化，所以只需增加一臺熱壓機及其運輸機構，或更換熱壓機層數即可辦到。這筆改造費是必要的。
無膠纖維板的**優(yōu)點是徹底消除污染源和成本低廉，用途還可以擴展到不允許污染的某些商品的包裝材料。無膠纖維板的天然缺陷：由于是以水與纖維分子的化學作用產生自粘力進行膠合。纖維間必須緊密接觸，否則粘合力會降低，所以密度高于普通施膠的中密度纖維板。如果生產薄板，此缺陷并不顯著。
這種無膠纖維板新工藝，以木纖維質量**，操作技術最容易。同時也適用于所有草本纖維制板，其性能決定于原材料本身的材質。作者對稻草、麥秸、竹材等進行過大量試驗結果表明：竹纖維不低于木纖維板，而稻草最差，因為稻草纖維又短又細，可溶物含量高，還含有硅質，不易粘合，麥秸也相同，且操作工藝比木纖維嚴格得多。但都能無膠制板。要改善草本植物纖維的無拉板性能，原料應該纖維化，粗纖維制板質量較差。
作者研究過另一途徑，即將1/3木纖維與2/3的稻草或麥秸碎料混合制作無膠板，效果很好，其性能大大超過單一草本纖維原料制板。這一成果對于某些以木纖維為原料的生產企業(yè)，當原料供應短缺時，可以采用與草本纖維混合，解決原料來源問題。
然而對于施膠的木纖維生產線，稻草、麥秸之類是不能混合的，因為脲膠對這類纖維膠合力很差，大量試驗都告失敗。
總之，對一種新產品不能苛求，應該取其主要優(yōu)點，而容忍其某些不足。要求理想化，既要高強度、質輕、無污染，又要成本低廉，這只是追求的方向。不過任何新膠種都不可能比水更便宜。
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