无需添加胶水,利用废料制作高质量板材

目前,荷兰同时面临着住房挑战与雄心勃勃的气候目标,生物基建筑材料已成为关注的焦点。来自本地的天然纤维废料可以为此做出贡献。这些材料可以在不使用化石胶水或树脂情况下被制成建筑板材。瓦赫宁根食品与生物基研究院通过CBPM可持续无粘合剂产品技术发展项目,研发了该技术。

项目负责人Richard Gosselink表示,"椰子是我们最先使用的原材料。马来西亚等地广泛种植椰子。椰子有一层纤维状的外壳,这种外壳往往在收获后被作为废物烧掉或留在种植园中。15年前,我们第一次把它们作为试验对象。椰壳纤维在高温和高压下被压制成片,在这个过程中,木质素和其他成分从纤维中释放出来,它们就像胶水一样起着粘合剂的作用。

甘蔗、秸秆和木屑废料

在很长一段时间内,我们都没有完全掌握这种工艺流程。因此,在使用像椰子壳等废料生产纸板时,我们无法掌控其质量,而且荷兰也没有很多这样的材料。如果我们能够研发出相关工艺,进一步改进技术,就能利用荷兰当地的废料进行生产。Richard Gosselink表示,"这样一来,我们就可以利用森林管理或食品工业中的纤维性废弃物了,比如修剪剩余的废弃枝条、木材或树叶。除此之外,大麻和木麻黄也是非常合适的原材料。这项技术对荷兰和欧洲市场都很有意义。"我们已经收集了大量可用于制作板材材料的废料的相关数据。制作出的板材其特性类似于中密度纤维板或千思板。以往用传统方法生产这种板材需要使用化石基合成胶水。这种胶水通常含有甲醛,这是一种会导致健康问题的挥发性有机化合物。因此,建筑和家具行业正在寻找不含甲醛的胶粘剂。"有了无粘合剂生产技术,我们就根本不再需要任何额外的胶水了。这是一项独特的、可持续的、更健康的生产工艺,同时也节省了生产成本。"

预测板材质量

Gosselink还不想在论文发表之前详细透露无粘合剂技术的工作原理。但很明显,木质素肯定在其中发挥了重要作用。木质素是一种天然的胶合物质,使植物和树木在自然状态下具有较高的强度。在高温压制过程中,这种物质被激活并液化。然而,木质素只有在与其他成分结合的情况下才能发挥作用。"通过先进的核磁共振(NMR)技术,我们可以看到哪些成分在板材的粘合剂形成过程中发挥了作用。我们可以测定这些成分在原材料及产品中的含量。原材料的成分或原材料中各种物种的混合比例决定了最终产品的质量和性能。"

测试板材性能

我们制作了一些建筑板材的原型。在材料实验室中,我们对板材的机械强度、密度、均匀性和防水性等基本性能进行了广泛的测试。材料的耐火性也很好。研究表明这些材料适于制作建筑板,如外墙包层、门、平板、厨房橱柜等产品。用这种建材板制作的材料可以被锯开,也可用螺丝钉固定。这种板材可以替代中密度纤维板(MDF)、高密度纤维板(HDF)、防火板(HPL)、胶合板(Multiplex)和千思板(Trespa)。目前,研究人员正准备开展一项名为"更多的无粘合剂"的后续项目,进一步开展对产品的使用寿命、可能的认证和成本价格,以及生命周期分析(LCA)等方面的研究。此外,项目还将研究是否可以将那些本身不太适合这种无粘合剂技术的废弃物与其他废弃物结合使用,以及如何利用高温和高压进一步优化生产过

可持续无粘结剂产品技术项目

可持续的无粘合剂产品技术是由瓦赫宁根食品与生物基研究院,在循环生物基性能材料(CBPM)项目中研发的。该项目旨在从本地的废物流中开发无粘合剂的板材材料。这项板材材料被测试用于建筑结构板材和包装材料等多种用途。项目合作伙伴包括荷兰的Enkev、林业委员会(Staatsbosbeheer)、大自然保护协会(Natuurmonumenten)和公共工程与水管理总局(Rijkswaterstaat)以及来自马来西亚的Nextevo。项目从2019年1月1日开始,到2022年12月31日结束,并将在2024年继续开展。