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國內外秸稈制人造板的研究現狀與趨勢

    我國是農業大國,每年農作物秸稈類剩余物(包括麥秸、稻草、高梁稈、玉米稈、麻稈、棉花稈、煙草等)達到10億多t,其中70%為稻草和麥秸,這是一種巨大的可再生資源。隨著科技進步及農民生活水平的提高,秸稈不再作為農村的日用燃料,如何將秸稈這一農業上的資源優勢轉化為經濟優勢,探索秸稈綜合利用的有效途徑,已日益受到關注。據統計,目前被利用的秸桿僅占全國秸稈資源的30%,其余大量秸稈仍被焚燒。秸稈焚燒不僅造成環境污染,而且夏秋季節在機場、高速公路附近的秸稈焚燒已成為誘發交通事故、影響航運的主要因素。因此,要在全國范圍內解決農作物秸稈的綜合利用,其根本出路在于農作物秸稈的工業化利用,其中秸稈制人造板是秸稈工業化利用中最具市場發展潛力和產業化前景的技術。發展秸稈人造板不僅可提高秸稈消耗率和利用率、節約木材資源、保護生態環境,而且還可促進農業和農村經濟的發展、擴大城鄉就業、增加農民收入。

1秸稈制人造板的研究現狀

1920年美國路易安那州建立了蔗渣制板生產廠。20世紀80年代,在美國北部和加拿大開始利用麥稈進行制板的實驗研究,至今已形成完整的工業生產體系。據報道,兩國已投產和在建的工廠達13個,生產能力達60余萬m3,另外還有8家公司正在籌資建廠。此外,比利時、瑞典、葡萄牙、俄羅斯等國也進行了此類研究,并已制造出合格的各類農作物秸稈人造板。20世紀80- 90年代,我國南方已形成蔗渣制造硬質纖維板、刨花板的工廠體系。近年來,中國林科院、中南林學院、東北林業大學、南京材業大學等單位,也先后對此進行了研究與開發。

1. 1秸稈制人造板的工藝

農作物秸稈制板的工藝流程可歸結為2種,即集成工藝和碎料板工藝。

集成工藝流程為:農作物秸稈→拆捆→清除雜質→加熱擠壓→貼保護再生紙(可加玻璃纖維層) →切割封邊→成品板。

Stram it International(英)公司是擁有該技術的首家公司,原材料為水稻、小麥秸稈,加工過程不需粘結劑,成品板厚度為20-80mm,主要用作墻體材料 (如英國的鄉村建房),以代替粘土磚(據統計,我國每年生產粘土磚約5000億塊,這是以毀壞1萬hm2耕地為代價的)。20世紀80年代初中國新型建筑材料公司從該公司引進2條稻草板加工生產線,由于社會對稻草板建房仍有疑慮,加之生產線配套技術管理不及時,故運行狀況不夠理想。

碎料板工藝流程為:農作物秸稈→拆捆→粉碎→清除雜質→研磨→與MDI(粘結劑)混合→鋪裝→預壓及熱壓→齊邊砂光→成品板。

采用該工藝流程的公司有COMPAK公司、VALMET公司、HYMMEN公司等,產品可以作為木制板材的替代品用于家具、地板、包裝、建筑等行業,板材厚度為4- 35 m m,板材的物理性能(防火、防潮、隔熱、防霉變)、機械性能(機械加工鉆、銑、鋸等)及力學性能(MOE,MOR, IB)符合美國ANSI-A208及英國BSEN312的行業標準,其發展前景廣闊。

1.2秸稈制人造板的結構

根據產品的結構和用途,己開發和待開發的秸稈人造板產品大致可分為以下3類:

(1)秸稈硬質板材:指密度在0.659g/Cm3以上的秸稈碎料板和秸稈中密度纖維板,可以替代傳統的木質刨花板和中密度纖維板,用于家具制造、包裝和室內裝修。

(2)秸稈輕質材料:指用秸稈制成的低密度、輕質、保溫內襯材料,用作墻體材料替代粘土磚。這里包括擠壓法、平壓法和模壓法3種輕質墻體。

(3)秸稈復合材料:指以秸稈碎料為填料,與無機礦物材料或塑料復合而成的一種板材,用作建筑材料或包裝材料。

此外,有關單位探討利用秸稈制造水泥模板,也取得了可喜的進展。

1.3秸稈制人造板的技術困難

由于秸稈表面多數有不利于膠合的物質,采用傳統的脲醛樹脂或酚醛樹脂膠,難以得到滿意的膠合強度(尤其是內結合強度)。到目前為止,國內外已建成的碎料板廠幾乎都以異氰酸酷為膠粘劑。因而引起2個問題:(1)成本問題,因為異氰酸酯價格為脲醛樹脂的8- 10倍。盡管前者施膠量比后者低得多,但絕對成本還是比后者高;(2)粘板問題,如直接采用異氰酸酯膠粘劑,將會在熱壓過程中產生嚴重的粘板現象。

農作物秸稈是一年生植物,季節性強,質地松散,易蟲蝕、霉變和腐爛,原料收集、運輸和貯存問題突出。盡管秸稈田頭收購價格不過幾十元,但最終成本有可能達到200元左右,與木材原料價格相差無幾。

迄今為止,秸稈人造板在市場上尚未像木質人造板那樣為廣大用戶所認同,在質量相同的條件下,秸稈板的需求高于木質人造板的可能性不大,產品售價也不可能高于木質人造板,其利潤率會受到一定影響,在進行經濟分析時,要充分注意到這一點。

那種片面強調秸稈人造板的環境特性,而對其銷路盲目樂觀的想法是不可取的。并且同樣規模的秸稈人造板企業和木質人造板企業,只有在經營非常成功
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