秸秆人造板材用的胶黏剂不含有甲醛-秸秆人造板

随着木材资源的日益匮乏以及废弃农作物秸秆所造成的环境负荷加重，国内外一直致力于利用农作物秸秆制造各种人造板的研究，并取得了一定的成果。林德森板业与加拿大AITF合作，共同研发了定向结构麦秸板(OSSB)产品，并在我国陕西杨凌建成了世界首家OSSB生产厂，其产品的各项物理力学性能完全可与木质定向刨花板相媲美，广泛应用于建筑工业，以及家具制造、地板，室内装饰，包装材料、交通运输等行业。随着木材资源的日益匮乏以及废弃农作物秸秆所造成的环境负荷加重，国内外一直致力于利用农作物秸秆制造各种人造板的研究，并取得了一定的成果。林德森板业与加拿大AITF合作，共同研发了定向结构麦秸板(OSSB)产品，并在我国陕西杨凌建成了世界首家OSSB生产厂，其产品的各项物理力学性能完全可与木质定向刨花板相媲美，广泛应用于建筑工业，以及家具制造、地板，室内装饰，包装材料、交通运输等行业。

加拿大阿尔伯塔研究院（AITF）与林德森板业共同研发了定向结构麦秸板(Oriented structural straw board，简称OSSB)产品

相对于木质定向结构刨花板 (Oriented strand board, 简称OSB) 而言，定向结构麦秸板是以麦秸秆为原料，以绿色环保的异氰酸酯（P-MDI）树脂为胶粘剂，通过扁平窄长刨花加工、干燥、分选、施胶、经定向铺装后热压而成的一种多层结构板材。

OSSB打破了传统的麦秸只用于制造室内用板材 (如麦秸刨花板、麦秸中密度纤维板等，主要用于室内装修，家具和地板) 的传统模式，是一种可作为建筑材料使用的结构板材。OSSB具有质轻、优良的物理力学性能和绿色环保等特点，是理想的环保节能建筑材料，可以广泛应用于建筑工业，也可应用于家具制造、地板，包装，室内装饰等。在我国当前的国情、林情、人造板及建材工业等相关行业的情况下，发展OSSB这种利用可再生的农作物秸秆资源而生产环境友善、高性能的结构材料，不仅顺应了生态环境建设和材料工业的发展趋势，也是满足可持续发展的要求

OSSB的主要生产工艺同木质OSB工艺基本相同，但在刨花制备过程中，一方面由于相对于木质刨花的制备而言所需设备少、功率小；另一方面由于麦秸刨花较木质刨花易于干燥、速度快，其生产能耗明显较OSB低。其主要工艺流程如下： 麦秸原料→预干燥→剪劈→刨花干燥→筛选→拌胶→定向铺装成型→连续热压→齐边、横截→翻板冷却→检验、包装、入库。

长期以来，我国住宅的结构体系多以砖混结构和钢筋混凝土结构为主，随着社会经济的发展以及人们对住宅的需求，这两种结构形式在建造速度和质量上越来越显出弊端，因此研究和推广造型优美、结构性能优良、使用方便舒适、施工快速便利、造价合理的住宅建筑体系，对于提高住宅建筑的科技水平，满足人民安居乐业的要求具有重要的现实意义和应用价值。轻钢结构（包括木结构，以下同）在住宅建设中具有独特的优势结构，取材对环境影响小，有利于社会资源的保护；同时因工业化程度高、施工周期短、重量轻、基础费用省、造价易控制、适用不同气候条件和大气环境等优点顺应了我国经济发展的需要。目前，发达国家在房屋建筑中已广泛采用轻钢结构。在欧洲和北美、日本等国家早已将轻钢结构、特别是镀锌轻钢龙骨作为承重体系，应用于住宅建造。在美国普通的低层民用住宅中，钢结构住宅所占的比例从20 世纪90 年代初的5%已发展到现在的25%左右，而且应用技术更加成熟完善；瑞典则是当今世界上最大的轻钢结构住宅制造国，它们的轻钢结构住宅预制构件达95%。

在建筑业中，OSSB可用于制作轻钢结构、木结构的墙体材料（墙板）、屋顶衬板、楼板、隔板等，随着研究和开发的深入，OSSB还将在混凝土模板、建筑绝缘板、工字梁、木龙骨等方面得以应用。但是，目前我国的轻钢结构房屋正处于起步阶段，由于人们的传统住宅观念和经济条件的局限，一定程度上抑制了OSSB在房屋建筑中的应用。随着国家建设部在“中国建筑技术政策”中提出的积极、合理、较快地发展钢结构的任务，强调加速推广定型化的轻型房屋钢结构体系，以及《绿色生态住宅小区建设要点及技术原则》的出台，轻钢结构、木结构建筑已经逐渐走进了我国。相信随着轻钢结构住宅建筑产业化技术导则、相关技术规则的相继颁布，以及这一体系在我国日臻推广和完善，OSSB在建筑领域的应用，将对我国建筑行业的轻钢结构、木结构用材以及设计产生深远的影响。

轻钢结构房屋体系主要是指以镀锌轻钢龙骨为结构件建造的住宅，这种结构多为一、二层的独户式小住宅，也可用其建造六层以下集合式住宅的。由于其明显区别于采用H型钢等厚壁钢材的结构，因而称之为轻钢结构。轻钢结构住宅具有性能好、自重轻、工厂化程度高等优点，因而近三十年来在欧美等国家逐步发展起来，已经形成了一整套十分成熟的技术。轻钢结构OSSB房屋系统是以冷弯薄壁轻钢龙骨作为承重体系，以OSSB为主要墙体材料、屋顶衬板、隔板和楼板的房屋建筑体系，可以广泛应用于农村住宅、适应我国新农村建设的要求，同时也能满足高档次别墅的建设。图1是轻钢屋架OSSB房屋，它具有隔热保温性能好、可灵活拆装、结构强度高、安全性好等诸多优点，具有良好的隔音性和环保性，且施工现场采用装配式施工、施工周期短，符合工业化和产业化的要求。

OSSB在建筑方面的另一个重要用途是用于混凝土模板。目前，我国建筑行业为了降低成本、提高建筑物的表面质量，主要采用质量高的钢框混凝土模板。该类建筑模板除了钢框和连接件等采用金属材料制造以外，混凝土模板大多是以木质多层胶合板为基材，也有部分模板是以覆面竹质人造板为基材。但是，随着社会经济的迅速发展以及大径级木材资源的日趋紧缺，现有以木质多层胶合板为基材的混凝土模板无论是在生产成本上，还是环境、资源利用方面，其矛盾日显突出。

OSSB在物理力学性能上可以与胶合板相媲美，经过覆面等表面处理后，完全可以满足混凝土模板材料的要求，代替胶合板模板使用，并且具有重量轻、幅面大、成本低等优点，因此，用OSSB替代胶合板在建筑模板中的应用是可行的理想材料之一。图2是竹篾覆面定向结构麦秸板混凝土模板，其各项物理力学性能，均能达到甚至部分超过LYT 1574－2000 《混凝土模板用竹材胶合板》和GBT 17656-2008 《混凝土模板用胶合板》的性能指标。

由于OSSB具有良好的强度、可加工性、产品多样化和成本低等特点，用途极其广泛。除了应用在建筑业以外，还可以应用于家具、装修业、包装业、交通运输业等各个行业，主要替代厚胶合板和结构用实木使用。在包装业中，OSSB主要用于制作包装箱、托盘等；在家具制造中用于制作各种托架、结构板等。OSSB以其优良的使用性能和适宜的价格一定会为越来越多的人所接受。

OSSB具有良好的物理力学性能和机械加工性能、成本低，是家具制造和室内装修的理想用材。我国人口众多，随着城市化水平的提高，每年新建住房和旧房改造中所需要的人造板材将越来越多。OSSB良好的尺寸稳定性和高性价比，将逐渐确定其在现代室内装修和家具制造业中的地位

在室内装装饰方面，特别是大开间房的隔间、挡墙、橱柜制作上，OSSB板材将比剪切强度和抗冲击强度较低的细木工板、握螺钉力较差的普通刨花板和价高的胶合板更优越。OSSB在室内的装饰和用品中使用可有其特定的效果。如居室中的门框、天花、墙裙、踢脚板和窗框的装饰中，可以直接喷涂清漆，使OSSB本身的美感在室内得以充分体现。由于自然形态的麦秸刨花似有方向但又并非很整齐的排列，所产生的天然花纹效果给人以活泼、新异的感受，以及淡淡的乡土气息，别有一番情趣

普通人造板制作板式家具已有较长的历史。OSSB板材与普通人造板相比，其静曲强度和弹性模量均较高，解决了普通人造板由于强度和刚度较差所带来的挠曲变形的问题，保证了家具的功能和美观。OSSB板材可用于家具的受力构件，如家具框架、搁板和镶板、橱柜等，也可用于各种托架以及超高货架；此外，OSSB也可用于制作床板、沙发架旁板、沙发床围边板和各种家具的受力部件等，可使其强度和刚性的特长予以充分发挥，效果良好；用OSSB制作地板，除了强度好和富有弹性外，还可产生融美观与自然于一体的感受，也可用OSSB和实木结合制成办公桌，使麦秸刨花排列所形成的花纹在办公桌的装饰上独具一格，在观感上产生一定的艺术效果。

在包装材料领域的应用

我国进入WTO之后，出口贸易迅速增长；同时，在国际贸易中为了防止有害生物随同产品的包装材料一同进入，美国、欧洲、加拿大、日本等对我国出口商品的检疫越来越严格。目前应用较多的OSB由于其在生产过程中刨花经过了高温干燥和高温热压，不易携带病菌、昆虫等有害生物，强度和防水性能也远远好于原木板材，世界包装协会已将OSB列为“一级暴露”包装材料，即暴露于室外的耐候性材料，用OSB制作包装箱、托盘等是国际公认的通用免检包装材料。随着我国经济的发展和国际贸易的增多，包装行业将是OSSB的又一个很有潜力的应用领域。

OSSB的原料来源广泛、资源丰富，OSSB的强度、防水性能等综合性能远远超过木材，其生产过程中麦秸刨花同样经过了高温干燥和高温热压处理，可以杀寄生昆虫、真菌等有害生物。在包装业中，OSSB可以用于制作包装箱、托盘、存储箱及集装箱底板等。从长远利益来看，发展OSSB作为新的包装材料是符合可持续发展战略的要求。

在车船制造业的应用

OSSB可替代原来用于车船制造业的结构胶合板使用。使用OSSB作基材，表面敷贴装饰后，可用于交通运输业中作列车车厢地板、顶板、乘务室墙板、列车两侧衬板以及茶几、座位、隔板等用板，也可作轮船的内装修材料，如客轮内部的房间分隔，旅客床铺以及办公家具。

OSSB具有质轻、优良的物理力学性能和绿色环保等特点，是理想的高性能结构材料，可以广泛应用于建筑领域、家具及室内装修、包装行业等。随着研究和开发的深入，OSSB必将以其优异的性价比越来越多的为人们所接受。OSSB产品的开发与利用是生态环境建设和材料工业发展的需要，也是满足可持续发展的要求，它对发展生态农业乃至整个农村经济的发展必将产生深远的意义。

甲醛释放量/ 0.02（mg/100g）

谁知道玉米秸杆的利用价值？

人造板在制造时会产生甲醛，有害

胶粘剂自身含有游离的甲醛。

含有“不稳定”键与基团在较低PH值、高潮、高湿下会断链，分离出甲醛。

①树脂合成时余留未反应的游离甲醛；

②树脂合成时参与反应生成不稳定的甲醛，在热压过程中以会释放出来；

③在树脂合成时吸附在胶体粒子周围已质子化的甲醛分子，在电解质的作用下也会释放出来。

摩尔比是影响人造板甲醛释放量的重要因子，摩尔比（F/U）升高将明显地导致板材的甲醛散发能力增加。人造板初期使用的甲醛与尿素的摩尔比（F/U）在2.2-2.5之间，目前已降至1.05。当F/U从容不迫1.8降至1.3时，甲醛释放量降低2/3。降低F/U，会使游离甲醛含量和羟甲基含量减少，从而改变胶液的某些性能，使胶液的粘度降低，水深性降低，胶的活性和稳定性受到影响，所以现在大部分的人造板使用的胶黏剂F/U比例依然较高，甲醛释放量也比较高。

⑵原料的影响

木材的穿孔值为1-3mg/100g，木材在干燥时会部分分解，生成醋酸与蚁酸，半纤维至少隆解，木素中甲氧基断链而释放出甲醛；橡树人造板的甲醛释放量就低于松木人造板；以马尾松为例，实木的甲醛释放量为2.65mg/100g，刨花则为3.69mg/100g，提高了40%；水曲柳实木的甲醛释放量为3.39mg/100g；杉木实木的甲醛释放量度1.32mg/100g；柳木实木的甲醛释放为1.60mg/100g；树皮的甲醛释放量大于实木；树种和刨花形态影响较大，如云杉会增加甲醛的释放量，而橡木正好相反；锯屑人造板甲醛释放量约比刨花板高出10倍；用密度低的树种制成的刨花板，其甲醛散发能力高于用高密度树种制成的刨花板。就刨花形态而言，尺寸越小（即表面积越大），甲醛散发能力越强。

⑶制板工艺的影响

板材芯层甲醛散发潜势较高，原因是芯层为固化“薄弱区”，温度较低，含水率较高，PH值也较低，固化程度差，容易水解而生产甲醛；随着施胶后原料含水率的下降，生产中和产品甲醛释放量下降，产品的其他性能有所隆低不利于热量的传递，反而会使产品中的的甲醛释放量增加；随着施胶量的增加，人造板在热压和使用时甲醛释放量直线上升；刨花施胶后的，含水率增加1倍，热压时甲醛释放量也增加3倍，成板中甲醛释放量也增加2倍。刨花含水率从1%增至7%，成板中甲醛释放量加2.2倍；迄今为止，如何十分准确地测定人造板的树脂固化率仍然有一定的难度。

随着热压温度的升高，热压时板材甲醛释放量直线增加，合成板中由于增加了胶的交联度，从而养活甲醛释放量（但温度不能超过220℃）；延长热压时间会养活板中甲醛的释放量，但从经济性出发，此法不可取暂高热压压力可减少板中的甲醛释放量，但板的密度较大。

合理使用固化剂（种类与施加量）和“捕醛剂”（尿素、石蜡乳液+尿素、硫代酰胺、碳酸铵、氨水），可降低甲醛释放量，富田认为，不论检测法如何，树脂摩尔比越大，板材越厚街，从成板里释放甲醛量越大，原因是高摩尔比的树脂中游离甲醛量较大，固化后生成大量结合较弱而易分解的甲醛单体；热压后板材内部存在的弱结合甲醛多于板面。

⑷结构降解放出甲醛

固化后有UF在100℃加热14d后基本没有变化，但是，在85℃的水中，UF的溶解度达到5%，PH值为6.9时所需时间是PH值为2.21的72倍，说明强酸可使用固化的UF水解。为使溶解度达到50%，95℃所需时间为1400min，100℃所需时间为550min；使用过相当长时间后的人造板其甲醛散发量与刚刚热压后的同类板材的甲醛散发量相差无几，有时甚至有所增加。

温度、湿度、酸碱、风化、光照等环境条件使板内原先未百分之百固化的树脂发生降解而释放出甲醛。完全固化的树脂会因日久天长的恶劣条件散发甲醛。水分和酸性物质（尤其是在一定温度下的水分和化学腐蚀物质）对板材结构的危害更甚。

当穿孔值为p (mg/100g)、甲醛与尿素的摩尔经为X（F/U）、板厚为t（mm）时，则有：p=[1.86(x-1.2)1.52+0.40](t+5)+4,(r=0.98,x≥1.2,t≥5.0);

当树脂中游离甲醛含量为f（%）时，有p=[4.88f-1.09(t+5)+4,(r=0.97,t≥5.0)。

另外，贮外温度和湿度也有明显的作用，板材在80℃时甲醛释放量比50℃时增加10%，湿度从35%升至80%，释放量增加50%。人造板中释放甲醛是持久的。

玉米秸秆的利用与土壤肥力、保护环境、农田生态平衡等密切联系,已成为持续农业和生态农业的重要内容,具有十分重要的作用。按玉米秸秆用途及其加工技术特点,可把秸秆综合利用技术分为以下三大类。

一、秸秆饲料和食用菌基料技术

玉米秸秆用作饲料,在中国目前主要是以秸秆养畜、过腹还田的方式进行。食用菌基料技术是近几年发展的玉米秸秆利用方式。据分析玉米秸秆中总能量与牧草相似,但是其营养价值只相当于干草或谷物的1/4,这是由于玉米秸秆中粗纤维含量高,体积大,质地粗硬,可利用的养分较少,适口性差。为此,必须对玉米秸秆进行加工处理,以提高消化率,降低粗纤维含量。

（一）物理处理。一般作为调制秸秆饲料的前期工作,经物理处理过的秸秆虽不能提高消化率,但能提高适口性,增加采食量。

（二）青贮秸秆。青贮秸秆是把新鲜的秸秆经过微生物发酵作用,达到长期保存其青绿多汁的营养,调节季节粗料余缺目的。青贮秸秆既能保持青饲料的营养价值,又能改善适口性,且易于消化吸收,并调节青饲料的均衡供给。

（三）氨化秸秆。氨化是在密封厌氧条件下,使氨与秸秆发生氨解反应,破坏连接木质素与多糖之间的酯键,是提高秸秆消化率的一种方法。氨化秸秆制作简便,成功率高。但所需尿素市价较贵,成本较高,在有政策扶持的条件下,适宜在农区农户中推广应用。氨化秸秆适口性增加,粗蛋白增加1～2倍,采食量和消化率均有提高(20%左右)。能保证含水分50%左右的秸秆不霉变。

（四）微化秸秆。微化秸秆就是用微生物高效活性菌种(秸秆发酵活干菌)对秸秆进行发酵,使农作物秸秆变成具有酸香味,草食家畜喜食的饲料,也叫秸秆微贮饲料。微贮饲料成本低,适口性好,采食率高,且不易发霉腐败,能长期保存。

（五）鸡粪调制。鸡粪是廉价的蛋白质和能源来源,成本又低,用鸡粪调制的秸秆饲料开封后酸味很浓,完全消除了鸡粪原有的恶臭。将鸡粪用于秸秆混贮,是开辟饲料资源,提高秸秆利用率的有效途径。

（六）酒糟调制。用干秸秆粉重量5%～6%的鲜酒糟与水混搅成糊状,再加与秸秆粉等重的水搅匀后,均匀洒在秸秆粉上搅匀,装入池内压紧,用塑料薄膜覆盖,排尽气体,压实封装,待1个月左右开封饲喂。用酒糟调制秸秆作饲料,简易方便,成本低,适于在农区有酒糟来源,养有牛羊的农户中推广应用。

（七）制成颗粒饲料。秸秆颗粒饲料的生产不仅使保存期延长,且便于运输。既可解决饲料不足问题,又可解决玉米秸秆遗弃变废问题。

（八）栽培食用菌技术。用青鲜玉米秸秆做主料,秋冬栽培双孢蘑菇,不但可以及时发酵,适时播种,节省劳力,而且青鲜玉米秸秆有丰富的营养成分,可提高产量,旺季上市,经济效益较高。

二、秸秆肥料技术

据测定,玉米秸秆中氮、磷、钾的含量分别为0.61%、0.21%、2.28%。大量研究表明,玉米秸秆还田能够有效增加土壤有机质含量,改善土壤团粒结构和理化性状,改良土壤,培肥地力,增加作物产量,特别对缓解我国氮、磷、钾肥比例失调的矛盾,弥补磷、钾化肥不足有十分重要的意义。

（一）机械直接还田。玉米秸秆机械直接还田技术是农业部近期重点推广的农机化技术成果,也是“十五”期间重点推广的十项农机化技术之一。机械直接还田有以下两种方式：第一种,粉碎还田。采用机械一次作业将田间直立和铺放的秸秆直接粉碎还田,生产效率比手工还田可提高40～120倍。秸秆粉碎根茬还田机还能集粉碎与旋耕灭茬为一体,能够加速秸秆在土壤中腐解,从而被土壤吸收,改善土壤的团粒结构和理化性能,增加土壤肥力,促进农作物持续增产增收。第二种,整株还田。秸秆经一年的腐解,腐解率达90%以上,土壤有机质年均增加0.11%。玉米整株还田耕深20cm,秸秆在土壤8cm深度以下秸秆覆盖率达95%以上,能够保证冬小麦播种质量。

（二）覆盖栽培还田。秸秆覆盖对土壤温度的调节作用,能有效缓解气温激变对作物的伤害；玉米秸秆改良松嫩盐碱地的初步研究也取得了成功,使土壤表层可溶性盐分明显下降,土壤有机质含量提高,土壤pH值降低；玉米秸秆覆盖麦田还具有明显保墒节水效应,覆盖量为3000kg/hm2时,0～200cm土体储水量比不覆盖平均提高4.8%,同时对作物还有增产效应,这是解决我国淡水资源短缺,缓解北方地区水资源供需矛盾的重要途径。

（三）堆沤腐解还田。主要是利用快速堆腐剂产生大量纤维素酶,在较短的时间酶将各种作物秸秆堆制成有机肥,从而达到加速有机质的分解,提高土壤肥力,以利于农业生态系统的良性循环和种植业的持续发展。

（四）烧灰还田。烧灰还田有两种方式：1、作为生活燃烧能源的副产物还田。2、田间就地直接焚烧。

三、秸秆作能源和工业原料的技术

（一）造纸。玉米秸秆在纤维强度、韧性、资源等方面均优于其它秸秆,工艺及原辅材料配方采用与苇子加工制纸一样的工艺。应用玉米秸秆外皮生产出的35g、50g有光纸的各项质量指标基本上与苇浆纸相同,出浆率达41%。

（二）制人造板。利用秸秆中的纤维和木质作填充材料,以水泥,树脂等作基料压制成各种类型的纤维板,其外形美观,质轻并具有良好的耐压强度。玉米秸秆用于制造人造板虽然有一些缺陷,但他在北方地区的数量很大,采用相应的防虫、防腐措施,仍不失为一种制造人造板的理想材料。

（三）研制一次性植纤餐具。用植物纤维制作一次性餐具,具有明显的资源优势和环保优势，作为严格意义上的绿色包装,是其他一次性快餐用具所不能比拟的。

（四）生产燃料乙醇。经研究表明,玉米秸秆经稀硫酸处理,半纤维素水解成木糖、阿拉伯糖、葡萄糖等混合糖液后,其剩余纤维素可在纤维素酶作用下转化成葡萄糖,同时加入产奔偎拷湍缚山?饣旌咸且悍⒔统删凭?

（五）直燃烧热水锅炉供热。玉米秸秆直燃烧热水锅炉供热系统,能部分地解决污染问题,不仅能减少CO2、SO2及烟尘排放量,而且具有较好的经济,环境和社会效益。

（六）气化作能源。秸秆作为传统的能源不仅效率低,而且会造成污染。通过热解气化,能获得高效、清洁、方便的能源。经过近几年的秸秆气化技术研究,已取得了一些成果,这些技术日趋成熟,并得到了一定程度得推广。