CN101758542A - 木质素与竹木屑制仿木复合材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了利用竹木材加工过程中产生的竹屑、竹粉、木屑、木粉等竹木加工剩余物与从制浆造纸制浆过程产生的造纸废液中提取的木质素为原料制备仿木复合材料的方法和工艺。竹屑、木屑等经过干燥、粉碎、筛选制得符合一定细度要求的竹粉、木粉。将竹粉、木粉和经烘干的木质素及增塑剂、相容剂等添加剂按一定比例混合，搅拌混合均匀后置于造粒设备中不加任何胶粘剂，依靠木质素本身在高温下软化所具有的粘结性，使木质素与竹粉、木粉在加热时粘结并制成颗粒状物料，然后放到螺杆挤出成型机中经模具挤出成型，制成各种所需形状的木质素复合仿木制品。这种木质素复合仿木材料可锯、可钻、可钉。本发明的目的是为实现竹木材加工剩余物和造纸黑液木质素资源的综合利用，并开发仿木复合材料，代替天然木制品，实现资源的循环利用，以减少对日益紧缺的木材资源的消耗。

Description

木质素与竹木屑制仿木复合材料及制备方法
一、技术领域
本发明涉及竹、木材加工剩余物和从造纸废液中提取之木质素的利用方法，具体地说是将木屑、竹屑、竹刨花等粉碎制成竹木粉，然后与木质素搅拌混合，经造粒、螺杆挤出成型制备仿木复合材料的方法和工艺。
二、技术背景
中国是个木材消费大国，随着经济持续快速发展，人们生活水平不断提高，木材消耗量日益增加；中国也是一个木材资源匮乏的国家，是世界上木材和木材制品的重要进口国，目前，每年需进口木材好几千万立方米，而且进口量逐年增加，木材资源的供需矛盾日益突出，一直在开发复合材料以替代木材，缓减木材资源的供需矛盾。目前已经开发的复合材料有两类：一类是以木屑、农作物秸秆等经粉碎后与废旧塑料或塑料原料混合造粒，再通过模压或螺杆挤出成型而制得，由于废旧塑料难以分类回收，不同种类的废旧塑料性能差异很大，其软化温度不同，不同品种废旧塑料的混合物，没有固定的软化温度，将影响人造木制品最佳生产工艺的确定和产品的性能；而塑料原料由石油制得，用它同备人造木要，将增大对石油资源的消耗；另一类是用木屑、农作物秸秆等原料添加酚醛胶、脲醛胶等胶粘剂经热压而成的，如胶合板、纤维板、木工板、强化地板等，它们在使用过程中会产生游离甲醛而挥发在空气中，有害人的健康，这是目前装修材料中存在的而难以解决的共性问题。
竹子是快速生长的可再生资源，我国竹子资源丰富，竹制品种类繁多。在竹、木材加工过程中会产生数大量的竹屑、竹刨花、木屑等加工剩余物，资源非常丰富；我国是造纸大国，在制浆造纸过程中产生大量的造纸废液，造纸废液中可提取大量的木质素，木质素资源极其丰富，尚未得到完全的开发利用，目前除部分开发成木质素磺酸盐用作减水剂外，有的是为了回收碱而作为燃料烧掉，大部分随造纸废液排放掉，不仅对江河湖泊造成严重的环境污染，同时也是木质素资源的极大浪费。本发明就是关于将上述竹木材加工剩余物和造纸废液中提取的木质素为原料制成仿木复合材料及其制备工艺与方法。这种仿木复合材料不含胶粘剂，在贮存、运输和使用中不会产生甲醛等有害气体，是绿色环保型产品。
三、发明内容
本发明的目的在于提供以竹屑、竹粉、竹刨花或木屑、木粉等竹木材加工剩余物与从造纸黑液中提取的木质素为原料制备竹木复合材料的方法和工艺，以制取仿木复合材料来部分替代天然木材或塑料，实现资源的循环利用，节省木材和石油资源的消耗。
本发明的目的是这样实现的：将竹屑、竹刨花或木屑在100～105℃下干燥到含水量低于10％，并用粉碎机粉碎成100-150目的竹粉或木粉。按总量为100份计算，以竹粉或木粉30～50份、木质素30～50份、废旧塑料0～30份、增塑剂0～5份、相容剂0-5份的比例在混合机中混合均匀，用可恒温控制的螺杆造粒机制成颗粒状，然后将颗粒状物料加入到螺杆挤出成型机中，在机头安装所需形状的模具，用电机驱动螺杆旋转，混合物料在螺杆与螺套的间隙中被加热的同时，向装有模具的机头输送，物料在150～180℃下被软化，从模具中挤出，经冷却而制得所需形状的仿木复合型材。
四、附图说明
附图为竹木屑与木质素制备仿木复合材料的工艺流程和技术路线示意图。
五、具体实施方式
实例1
将竹粉在100～105℃下干燥至含水量低于10％，并通过100目的筛子，取100目竹粉40份，木质素35份，废旧聚丙烯塑料PP 20份，马来酸酐接枝聚丙烯相容剂5份，在搅拌混合设备中混合均匀后，加到可恒温控制的螺杆挤出造粒机中制成颗粒状物料。然后将颗粒状物料加入到螺杆挤出成型机中，机头装上宽150mm，厚10mm的“一”字形模具，加热螺杆挤出成型机的螺套，使其温度达到150-170℃，开启螺杆驱动电机，转速为150转/分，颗粒物料在被加热的同时向机头方向输送，并被软化而从模具中挤出，经冷却制得宽150mm，厚10mm的条形仿木复合板材，其抗压强度为18.5MPa，抗拉强度为4.5MPa。
实例2
将竹粉在100～105℃下干燥至含水量低于10％，并通过150目的筛子，取150目竹粉35份，木质素35份，废旧聚丙烯塑料PP 25份，马来酸酐接枝聚丙烯相容剂5份，在搅拌混合设备中混合均匀，加到可恒温控制的螺杆挤出造粒机中制成颗粒状物料。然后将颗粒状物料加入到螺杆挤出成型机中，成型机机头装上宽50mm，厚10mm的“角钢”形模具，加热螺杆挤出成型机的螺套，使其温度达到150-160℃，开启螺杆驱动电机，转速为150转/分，颗粒物料在被加热的同时向机头方向输送，并被软化而从模具中挤出，经冷却制得宽50mm，厚10mm的角钢形仿木复合型材，其抗压强度为17MPa，抗拉强度为5.4MPa。
实例3
将木粉在100～105℃下干燥至含水量低于10％，并通过120目的筛子，取120目木粉35份，木质素30份，废旧聚丙烯塑料PP 30份，马来酸酐接枝聚丙烯相容剂5份，在搅拌混合设备中混合均匀，加到可恒温控制的螺杆挤出造粒机中制成颗粒状物料。然后将颗粒状物料加入到螺杆挤出成型机中，成型机机头装上宽150mm，厚10mm的“一”字形模具，加热螺杆挤出成型机的螺套，使其温度达到160-170℃，开启螺杆驱动电机，转速为100转/分，颗粒物料在被加热的同时向机头方向输送，并被软化而从模具中挤出，经冷却制得宽150mm，厚10mm的条形仿木复合板材，其抗压强度为21MPa，抗拉强度为7.2MPa。
实例4
将木粉在100～105℃下干燥至含水量低于10％，并通过150目的筛子，取150目木粉35份，木质素35份，废旧聚丙烯塑料PP 25份，马来酸酐接枝聚丙烯相容剂5份，在搅拌混合设备中混合均匀，加到可恒温控制的螺杆挤出造粒机中制成颗粒状物料。然后将颗粒状物料加入到螺杆挤出成型机中，成型机机头装上宽50mm，厚10mm的“角钢”形模具，加热螺杆挤出成型机的螺套，使其温度达到160-170℃，开启螺杆驱动电机，转速为150转/分，颗粒物料在被加热的同时向机头方向输送，并被软化而从模具中挤出，经冷却制得宽50mm，厚10mm的角钢形仿木复合型材，其抗压强度为20MPa，抗拉强度为6.5MPa。
实例5
将竹粉在100～105℃下干燥至含水量低于10％，并通过100目的筛子，取100目竹粉45份，木质素50份，邻苯二甲酸二丁酯增塑剂5份，在搅拌混合设备中混合均匀，加到可恒温控制的螺杆挤出造粒机中制成颗粒状物料。然后将颗粒状物料加入到螺杆挤出成型机中，机头装上宽150mm，厚10mm的“一”字形模具，加热螺杆挤出成型机的螺套，使其温度达到160-170℃，开启螺杆驱动电机，转速为150转/分，颗粒物料在被加热的同时向机头方向输送，并被软化而从模具中挤出，经冷却制得宽150mm，厚10mm的条形仿木复合板材，其抗压强度为16.5MPa，抗拉强度为2.3MPa。
实例6
将木粉在100～105℃下干燥至含水量低于10％，并通过120目的筛子，取120目木粉45份，木质素50份，邻苯二甲酸二丁酯增塑剂5份，在搅拌混合设备中混合均匀，加到可恒温控制的螺杆挤出造粒机中制成颗粒状物料。然后将颗粒状物料加入到螺杆挤出成型机中，成型机机头装上宽150mm，厚10mm的“一”字形模具，加热螺杆挤出成型机的螺套，使其温度达到150-170℃，开启螺杆驱动电机，转速为100转/分，颗粒物料在被加热的同时向机头方向输送，并被软化而从模具中挤出，经冷却制得宽150mm，厚10mm的条形仿木复合板材，其抗压强度为16MPa，抗拉强度为2.1MPa。

Claims (1)

1.本发明是利用竹木材加工剩余物竹屑、竹粉或木屑、木粉与造纸黑液中提取的木质素为原料制备仿木复合材料的方法和工艺，其特征是：
1.以竹木材加工剩余物——竹屑、竹粉、竹刨花或木屑、木粉为原料，经干燥、粉碎后通过100～150目。
2.以造纸废液中分离提取的木质素为粘结剂，经干燥、粉碎后通过100目。
3.竹粉、木粉与木质素及添加剂的混合比例为：竹粉或木粉30～50％，木质素30～50％；废旧塑料0～30、相容剂等0～5％；增塑剂0～5％。
4.竹粉、木粉与木质素及增塑剂、废旧塑料、相容剂混合均匀后经造粒制成颗粒物料，然后加到螺杆挤出成型机中，在螺杆挤出机的出口安装模具，颗粒物料在150～170℃下被软化而从模具中挤出，经冷却而制得所需形状的仿木复合材料。
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