新乡国内外秸秆制人造板的研究现状与趋势

    我国是农业大国，每年农作物秸秆类剩余物(包括麦秸、稻草、高梁秆、玉米秆、麻秆、棉花秆、烟草等)达到10亿多t，其中70%为稻草和麦秸，这是一种巨大的可再生资源。随着科技进步及农民生活水平的提高，秸秆不再作为农村的日用燃料，如何将秸秆这一农业上的资源优势转化为经济优势，探索秸秆综合利用的有效途径，已日益受到关注。据统计，目前被利用的秸杆仅占全国秸秆资源的30%,其余大量秸秆仍被焚烧。秸秆焚烧不仅造成环境污染，而且夏秋季节在机场、高速公路附近的秸秆焚烧已成为诱发交通事故、影响航运的主要因素。因此，要在全国范围内解决农作物秸秆的综合利用，其根本出路在于农作物秸秆的工业化利用，其中秸秆制人造板是秸秆工业化利用中具市场发展潜力和产业化前景的技术。发展秸秆人造板不仅可提高秸秆消耗率和利用率、节约木材资源、保护生态环境，而且还可促进农业和农村经济的发展、扩大城乡就业、增加农民收入。

1秸秆制人造板的研究现状

1920年美国路易安那州建立了蔗渣制板生产厂。20世纪80年代，在美国北部和加拿大开始利用麦秆进行制板的实验研究，至今已形成完整的工业生产体系。据报道，两国已投产和在建的工厂达13个，生产能力达60余万m3，另外还有8家公司正在筹资建厂。此外，比利时、瑞典、葡萄牙、俄罗斯等国也进行了此类研究，并已制造出合格的各类农作物秸秆人造板。20世纪80- 90年代，我国南方已形成蔗渣制造硬质纤维板、刨花板的工厂体系。近年来，中国林科院、中南林学院、东北林业大学、南京材业大学等单位，也先后对此进行了研究与开发。

1. 1秸秆制人造板的工艺

农作物秸秆制板的工艺流程可归结为2种，即集成工艺和碎料板工艺。

集成工艺流程为：农作物秸秆→拆捆→清除杂质→加热挤压→贴保护再生纸(可加玻璃纤维层) →切割封边→成品板。

Stram it International(英)公司是拥有该技术的首家公司，原材料为水稻、小麦秸秆，加工过程不需粘结剂，成品板厚度为20-80mm，主要用作墙体材料 (如英国的乡村建房)，以代替粘土砖(据统计，我国每年生产粘土砖约5000亿块，这是以毁坏1万hm2耕地为代价的)。20世纪80年代初中国新型建筑材料公司从该公司引进2条稻草板加工生产线，由于社会对稻草板建房仍有疑虑，加之生产线配套技术管理不及时，故运行状况不够理想。

碎料板工艺流程为：农作物秸秆→拆捆→粉碎→清除杂质→研磨→与MDI(粘结剂)混合→铺装→预压及热压→齐边砂光→成品板。

采用该工艺流程的公司有COMPAK公司、VALMET公司、HYMMEN公司等，产品可以作为木制板材的替代品用于家具、地板、包装、建筑等行业，板材厚度为4- 35 m m，板材的物理性能(防火、防潮、隔热、防霉变)、机械性能(机械加工钻、铣、锯等)及力学性能(MOE,MOR, IB)符合美国ANSI-A208及英国BSEN312的行业标准，其发展前景广阔。

1.2秸秆制人造板的结构

根据产品的结构和用途，己开发和待开发的秸秆人造板产品大致可分为以下3类：

(1)秸秆硬质板材：指密度在0.659g/Cm3以上的秸秆碎料板和秸秆中密度纤维板，可以替代传统的木质刨花板和中密度纤维板，用于家具制造、包装和室内装修。

(2)秸秆轻质材料：指用秸秆制成的低密度、轻质、保温内衬材料，用作墙体材料替代粘土砖。这里包括挤压法、平压法和模压法3种轻质墙体。

(3)秸秆复合材料：指以秸秆碎料为填料，与无机矿物材料或塑料复合而成的一种板材，用作建筑材料或包装材料。

此外，有关单位探讨利用秸秆制造水泥模板，也取得了可喜的进展。

1.3秸秆制人造板的技术困难

由于秸秆表面多数有不利于胶合的物质，采用传统的脲醛树脂或酚醛树脂胶，难以得到满意的胶合强度(尤其是内结合强度)。到目前为止，国内外已建成的碎料板厂几乎都以异氰酸酷为胶粘剂。因而引起2个问题：(1)成本问题，因为异氰酸酯价格为脲醛树脂的8- 10倍。尽管前者施胶量比后者低得多，但绝对成本还是比后者高；(2)粘板问题，如直接采用异氰酸酯胶粘剂，将会在热压过程中产生严重的粘板现象。

农作物秸秆是一年生植物，季节性强，质地松散，易虫蚀、霉变和腐烂，原料收集、运输和贮存问题突出。尽管秸秆田头收购价格不过几十元，但终成本有可能达到200元左右，与木材原料价格相差无几。

迄今为止，秸秆人造板在市场上尚未像木质人造板那样为广大用户所认同，在质量相同的条件下，秸秆板的需求高于木质人造板的可能性不大，产品售价也不可能高于木质人造板，其利润率会受到一定影响，在进行经济分析时，要充分注意到这一点。

那种片面强调秸秆人造板的环境特性，而对其销路盲目乐观的想法是不可取的。并且同样规模的秸秆人造板企业和木质人造板企业，只有在经营非常成功的前提下，才能保证二者的经济效益相似。稍有不慎，就会导致秸秆人造板的成本增加，工厂亏损。

另外，秸秆人造板质量标准的制定问题，因为制板利用的原料不同，木材纤维与秸秆纤维有差异，准用对象不同，质量标准也应有所区别。秸秆碎料加工后，秸秆存在粗细度问题，影响板材强度，因此秸秆人造板中设备定型上也应改进，要根据不同产量，研制不同的成套设备。

2秸秆制人造板的经营现状

资料表明，世界上利用农作物剩余物制造人造板已有几十年的历史。比如，我国曾引进德国甘蔗渣中密度纤维板生产线和英国稻草板墙体生产线，但是，以农作物秸秆主体一一麦秸和稻草为原料制造人造板，特别是建成工业化生产线，却只有10年左右的历史。世界上开展农作物秸秆人造板研究成绩比较突出的国家有中国、美国、加拿大等国，北美已经建成一些秸秆碎料板工厂，如：美国Primchar司、加拿大Isotxir Q公司等。近年来，由于种种原因，北美地区一些秸秆人造板厂发生亏损，连连倒闭，尚有几家公司仍在坚持生产。

在国内，到目前为止，投入工业化生产的秸秆少造板生产线寥寥无几。湖北荆州新型复合材有限公司利用原有的刨花板生产线，改造成一条年产8000m3的秸秆碎料板生产线，产品销往香港市场，而在国内还没有市场。四川国栋集团一条从国外引进大部分设备、年产5万m3秸秆碎料板的生产线即将建成。此外，国内还有多家企业拟引进国外成套生产线，有的已批准立项。

至今为止，全世界所研究的农作物秸秆人造板为秸秆碎料板，有些论文中写成“中密度纤维板”。根据其工艺，本质上仍属碎料板。目前，国内外所报道的用高温磨浆制成的秸秆中密度纤维板，基本上是实验室的小型样品。根据国内外秸秆人造板建厂资料，采用现行的秸秆人造板生产技术，同样规模的秸秆人造板企业和木质人造板企业，只有在经营非常成功的前提下，才能保证二者的经济效益相似。稍有不慎，就会导致秸秆人造板的成本增加，工厂亏损至于设备靠进口、投入靠贷款的厂家，亏损的几率会更高，因此，对目前有意投资秸秆人造板工厂的企业具有非常大的投资风险。

基于以上原因，目前国内对于秸秆人造板产生了“实验室研究多、产业化推广少，可行性报告多，实际投资建厂少，对产品舆论支持多，实际应用少”的现象。就总体而言，目前国内外秸秆人造扳生产尚处于初级阶段，产品品种有待开发，产品性能有待提高，生产成本有待降低，产品应用有待扩展，市场销售有待开拓。

3秸秆制人造板的研究趋势

根据农作物秸秆是一年生植物，季节性强，质地松散，易虫蚀、霉变和腐烂的特点，生产过程中应采用“废品回收站”的经营模式，遵循效益长期共享的原则，原料分批收购、分散贮存、集中运输，这不仅可使原料收集、运输和贮存问题得到解决，而且可以确保秸秆原料价格远低于木材原料。因此，这种生产经营模式需要研究、应用。

如果秸秆人造板具备干法纤维板(木质)的所有特性和优点，外观与干法纤维板(木质)一样，市场融入性强，不需要进行产品宣传和市场适应，可直接像干法纤维板(木质)应用于家具、地板、音箱、电视、包装、建筑等行业。因此，开发秸秆纤维板生产工艺是秸秆制人造板技术中有前途的研究，这也是当前急需的秸秆工业化综合利用技术。

另外，秸秆活化技术有待开发、改善，假设能够根据秸秆细胞结构特征和化学组分的特点，对其进行有效的活化处理，使之具有一定的自胶合的性能，然后再施加少量的低甲醛释放的环保脲醛树脂胶，则可确保产品强度。这不仅可以避免氰酸酯胶粘剂引起的成本问题和粘板问题，而且还可以保证产品成本远低于同类木质板材。

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