我国人造板产业虽然总体发展态势良好,但还存在着不尽人意之处。从产业结构上看,我国人造板产品品种单一,目前60%以上的人造板材应用于家具制造业,结构用产品产量甚微;同时产品的精加工和深加工与木业发达国家相比存在较大差距,产品应用领域狭窄。这些因素极大地制约了我国人造板产业的发展,也未能充分发挥人造板在缓解木材供需矛盾尤其是结构材紧缺矛盾中的作用。
由国际竹藤中心、南京林业大学等单位共同开发的“竹材定向刨花板防腐防霉技术”,以我国资源丰富的毛竹为原料,通过在定向刨花板(OSB)制造过程中使用环保型防腐防霉药剂,赋予制品高效的防霉、防腐、防虫的功能。“竹材定向刨花板防腐防霉技术”系国家林业局948项目“竹/木人造板环保型防腐技术引进”的成果,主要完成人有覃道春、江泽慧、费本华、金菊婉、蒋明亮等。项目开发竹OSB防腐防霉处理工艺1套;开发出防腐、防霉两类竹OSB产品,物理力学性能均达到我国行业标准LY/T 1580-2010 《定向刨花板》OSB/3及以上等级的要求,竹防腐OSB达到强耐腐性等级,竹防霉OSB的霉菌和变色菌抑制率最高可达100%;分别进行了中试生产和产业化示范线试生产。该项研究获得国家发明专利3项,发表论文12篇,国际会议论文2篇,出版专著1部,国际会议专题报告1次,培养硕士研究生2人。
一、主要技术内容
1.总体思路
为了适应我国的定向刨花板发展水平,尽量减少工序,降低成本,在参考国外先进的木材OSB生产工艺的基础上,结合竹材自身材性特点,从原料、药剂和处理方法三方面入手,调整优化处理工艺,形成竹材防腐防霉OSB生产技术。
解决竹材材性对刨花板工艺影响问题。以竹材刨花替代木材刨花生产OSB,必须解决竹材刨花单元密度大、厚度大问题,且竹刨花横向连接强度低,易碎,项目通过调整刨花制作方法、产品密度和热压工艺等来解决上述问题。
解决药剂选择的问题。根据4个方面要求筛选合适的防腐防霉药剂。一是要求药剂低毒环保对环境友好,二是对竹材的防腐防霉性能好,三是防腐剂与胶黏剂的兼容性,四是针对前处理和中间处理工艺选择液体或固体的药剂。
解决处理方法与刨花板生产工艺的适应性问题:国外在防腐剂添加方式上一般采用生产过程处理法,在施胶工段将药剂粉剂或溶液喷洒在刨花上。项目采取竹刨花前处理(用液体防腐剂预处理刨花)和中间处理两种办法进行对比。
2.技术方案
原料制备:以4年生毛竹为原料,加工成尺寸为(60~70)mm×(15~20)mm×(0.6~0.8)mm的竹刨花,干燥至8%含水率。
药剂施加方式分为2种。前处理:使用铜基化合物溶液等浸泡处理竹刨花到规定载药量,干燥至8%含水率。中间处理:施胶前在滚筒式拌胶机内以固态或液态铜基化合物、硼基防腐剂、有机碘化合物均匀喷洒到竹刨花上。
施胶:竹防霉OSB采用UF胶粘剂,竹防腐OSB采用PF和MDI等胶粘剂,使用滚筒式拌胶机均匀喷洒到竹刨花上,添加量8%。
铺装热压:分三层定向铺装成板坯,在180℃~220℃左右、压力3~5MPa下热压成型。
二、创新点
1.选用铜基化合物、硼基防腐剂和碘化物作为防护剂,利用各个药剂独特的防护作用和混合使用的增效作用,克服单独使用某一类防腐剂防护效果单一的局限性,赋予产品防虫和防腐、防霉及防变色的综合性能和多重防护。
2.利用不溶或难溶于水的硼基防腐剂、铜化物和碘化物复配组成防护剂,克服了当前同类技术中水溶性硼基防腐剂的流失问题和有机杀虫剂的易分解问题,赋予产品长效的防护功能。
3.开发的防腐防霉竹OSB性能优异,按照第三方检测结果,防腐竹OSB达到强耐腐性等级,可用于室外地上条件下(C3级),防霉竹OSB的霉菌抑制率达到100%,板材的物理力学性能均达到我国林业行业标准《定向刨花板》“LY/T 1580-2010”中OSB/3以上的要求。
4.各类防腐剂的使用比例,可根据使用地区的危害等级情况和实际的主要生物危害类别加以调节,以更有针对性地提供防腐产品和其制备技术。
5.在生产过程中施加防腐剂,无需改变和增加生产工序和设备,解决了现有加压后处理复合材料带来的药剂分布不均匀、水溶性防腐剂降低材料性能、不能处理大幅面材料等问题。
6.采用前处理方法施加防腐剂,以水载型铜基防腐剂理竹刨花,进一步提高了药剂在板材中分布的均匀性。
7.选用低毒环保的防腐剂制造竹OSB,甲醛释放量为0.2mg/100g,是一种环保产品。
三、应用情况
项目执行期间,先后在宁国中集竹木制品有限公司和江苏省徐州长青定向结构板有限公司进行了中试试验和产业化试生产。经国家人造板与木竹制品质量监督检验中心、广东省质量监督林产品检测站的检测,中试产品和产业化示范生产的产品其物理力学性能和防腐防霉防变色性能均达到标准要求。
该技术填补了国内防腐防霉竹材定向刨花板产品乃至非单板类防腐防霉人造板的空白,不但可缓解我国木材产品的供需矛盾,减少天然林采伐,对维护自然生态环境、带动山区农村经济发展起到积极的作用,而且为我国竹加工企业的产品更新换代和技术进步提供支持,符合我国面向二十一世纪社会、经济、环境的发展要求。项目开发的新技术对于高效利用竹材资源、延长竹构件和制品的使用寿命、拓宽人造板产品使用领域、缩小与国外同类技术的差距、提升人造板产业的竞争力、促进建筑业和包装业等相关产业的发展,都具有重要的作用。