基本信息
- 项目名称：
- 一枝黄花中密度纤维板的制作工艺及性能的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 一枝黄花作为一种典型的外来有害生物，到目前为止，还没有一种有效地生物学或生态学的方法能够控制其快速蔓延。本项目主要利用一枝黄花秆为实验原料制作纤维板并对其性能进行研究分析，针对一枝黄花秆生产纤维板的不足之处，加以改进，使生产的纤维板的性能达到国家中密度纤维板标准。一枝黄花纤维板的发明将为国内的家具厂、地板厂提供新的原料方向。而且它生产灵活性高，适合于工业化生产。
- 详细介绍：
- 一枝黄花作为一种典型的外来有害生物，到目前为止，还没有一种有效地生物学或生态学的方法能够控制其快速蔓延，此次研究的目的在于变废为宝，利用一枝黄花秆生产中密度纤维板，在一定程度上代替木材，从而达到减少森林砍伐，保护生态环境的目的。 本项目主要利用一枝黄花秆为实验原料制作纤维板。研究内容主要有板密度、施胶量、防水剂添加量与成品板材性能的关系；分析一枝黄花秆纤维细胞的解离和解离后单根纤维的形态对成品性能的影响；估算原料得浆率与实际纤维的得率，减少杂细胞的影响；利用化学方法分析一枝黄花秆中的主要化学成分如灰分、纤维素、半纤维素、木素和主要抽提物等的含量，探讨部分成分对产品性能的影响；针对一枝黄花秆生产纤维板的不足之处，加以改进以削弱其的影响；在通过改进热压工艺使其生产的纤维板的性能达到最高。 我国纤维板的产量达2000多万m3/年，每年用于纤维板生产的枝丫材，小径级材等约3000万吨，生产原材料木材的严重不足，使原材料的价格居高不下，企业生产成本增加，造成企业的生产能力达不到要求，严重者停产甚至倒闭。给纤维板行业的经济发展带来了一定的影响。加拿大一枝黄花具有极强的繁殖和快速占领空间的能力，上海、浙江、江苏、江西、安徽、湖南、广东等地均有生长。一枝黄花纤维板的发明将为国内的家具厂、地板厂提供新的原料方向。一枝黄花秆原料生产纤维板，生产灵活性高，适合于工业化生产，具有推广价值。 一枝黄花茎秆表面具有矿化层，矿化层中具有较高含量的SiO2和其他矿化物，而SiO2具有较好的防水性能，因此利用纤维分离时的热作用使一枝黄花表面矿化层热解，在分离纤维的同时使矿化物均匀地分散到一枝黄花纤维表面，在不加任何防水剂的条件下研制一枝黄花中密度纤维板，且成板达到了中密度纤维板国家标准。同时利用一枝黄花生产中密度纤维板，可以采用脲醛树脂胶，其施胶量与木质中密度纤维板相同，因此胶粘剂的成本不会增加，而将一枝黄花表面的矿化层中的SiO2，作为防水剂，因此在生产中不加或少加防水剂，使生产成本降低。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一枝黄花作为一种典型的外来有害生物，到目前为止，还没有一种有效地生物学或生态学的方法能够控制其快速蔓延，此次研究的目的在于变废为宝，利用一枝黄花秆生产中密度纤维板，在一定程度上代替木材，从而达到减少森林砍伐，保护生态环境的目的。 本项目主要利用一枝黄花秆为实验原料制作纤维板。并对各项性能分析，针对一枝黄花秆生产纤维板的不足之处，加以改进以削弱其的影响，使生产的纤维板的性能达到国家标准。 选择有害的一枝黄花，将其作为原料制备纤维板，而目前国内外还没有这方面的研究。 技术关键在于对非木质原料制作纤维板在人造板工艺参数上的选择；以及对于一枝黄花秆的纤维形态和化学成分进行分析后，对于影响压制出纤维板的性能的部分进行探索，最终确定最佳生产工艺，保证成板达到国家纤维板标准。 本项研究的技术指标主要是压制出的纤维板的物理力学性能，一枝黄花中密度纤维板按GB/T 17657—1999测试其静曲强度、弹性模量、内结合强度和吸水厚度膨胀率。按照GB/T 11718—1999《中密度纤维板标准》国家标准，国家标准规定室内型中密度纤维板公差厚度范围为9-12mm的物理性能指标为：弹性模量为2500MPa；静曲强度为22MPa；内结合强度：优等品0.60MPa；一等品0.55MPa；合格品0.50MPa；吸水厚度膨胀率为10%。
科学性、先进性
- 一枝黄花秆含有丰富的纤维细胞，人们现在仅仅是通过焚烧来处理一枝黄花秆，而且燃烧可以污染环境。如果将这些植物用来生产纤维板不但可以大大增加一枝黄花这一入侵物种的利用价值进而减少其对生态环境的破坏，还可以缓解我国人造板原材料和能源资源不足的局面。 在制作过程中，利用纤维分离时的热作用使一枝黄花秆表面矿化层热解，在分离纤维的同时使SiO2等矿化物均匀地分散到一枝黄花纤维表面起到防水的作用，因此一枝黄花纤维板在生产中可不加石蜡，从而将不利因素转变为有利的条件。 一枝黄花秆表面的矿化物均匀分布使一枝黄花纤维的浸润性提高，普通的脲醛树脂胶能浸润纤维表面，使一枝黄花纤维之间具有良好胶合，制成的一枝黄花纤维板有好的内结合强度，同时使一枝黄花纤维板的吸水性降低，保证了纤维板的吸水厚度膨胀率和其它物理力学性能值达到国家标准的要求；改变了禾本植物生产人造板采用异氰酸酯胶的局面，在生产一枝黄花中密度纤维板中采用价格较低的脲醛树脂胶粘剂同样能使纤维板的各项性能达到国家标准。
获奖情况及鉴定结果
- 有科技查新鉴定和人造板检测点检查报告
作品所处阶段
- 实验室阶段结束，即将开始生产性实验阶段
技术转让方式
- 技术转让
作品可展示的形式
- 实物产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 工艺参数：密度：0.75 g/cm3；施胶量：12%；固化剂添加量：0.8%；热压时间：6min；热压温度：180℃；热压压力：4MPa。在此工艺条件下不加防水剂制作的一枝黄花纤维板已经能满足国家物理力学性能指标。生产成本比一般纤维板有所降低。 一枝黄花纤维板具有良好的物理力学性能和加工性能，可以代替木质纤维板广泛用于家具制造业、建筑业、室内装修业。 我国纤维板产业面临生产原材料木材严重不足的问题，这给纤维板行业的经济发展带来了一定的影响。一枝黄花纤维板的发明将为其提供新的原料方向。而且它生产灵活性高，适合于工业化生产。 生产密度为0.75 g/cm3，施胶量为12%的普通中密度纤维板经济效益估算。一枝黄花原料假设人工运输费用为250元/吨，原料秸秆的利用率为80%，含水率14%，按既定工艺参数生产，1.21立方米的一枝黄花中密度纤维板带来的效益是78449.15元的经济效益，如果年产量能达到1万立方米，则能带来的经济利益达到10496239.7元。
同类课题研究水平概述
- 目前，王开金等从加拿大一枝黄花的花中提炼出植物精油，李琼娅等研究空心莲子草的化学成分和药理活性，得出其药理作用主要是抗菌抗病毒等对加拿大一枝黄花茎杆组成进行分析，浙江理工大学生物工程研究所徐妙芳、唐志荣、陈集双发现其综纤维素含量达80.28％，纤维长度0.98mm，宽度11.38μm，是一种可利用的制浆造纸原料。但目前对入侵有害植物纤维的利用量还很小，若能将入侵有害植物的生物量加以利用，将可创造巨大的社会、经济、生态效益。对入侵有害植物的纤维进行产业化利用，将刺激其它有害植物资源及其性能的研究和利用，带动农作物秸秆、中药药渣、园林落叶的废弃物等的综合利用，形成新的产业链，推动环保产业的经济效益提高和可持续发展。目前为止尚未有文献刊登以一枝黄花秆为原料制作纤维板的工艺过程， 所以到目前为止市场上还没有以一枝黄花秆为原料的纤维板。
