CN102248560A - 一种植物纤维外墙挂板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种植物纤维外墙挂板的制造方法，属于木质复合材料制造技术领域。其工艺是先植物纤维原料热磨成纤维，经干燥含水率控制在6～12％，加入固体重量占绝干植物纤维重量20～40％的粉状酚醛树脂均匀混合后铺装成型，板坯在高频加热预压机中进行预热预压，屏级电压控制在2～5kV，处理时间控制在150～300s，然后将板坯置于热压机中，压制成密度为1.2～1.4g/cm³，厚度为6～12mm的板材，热压温度为160～180℃，热压压力为4.5～5.5MPa，热压时间为10～20s/mm。这种材料强度高、不易变形、低碳、环保、节能、可循环再利用，可用作建筑物外墙挂板。

Description

一种植物纤维外墙挂板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种以植物纤维为原料，制造建筑物外墙挂板的方法。属于木质复合材料制造技术领域。

背景技术

当前，随着我国工业化和城镇化的快速发展，作为资源依赖型工业的房屋建筑业在推动国民经济迅猛发展的同时，由于消耗大量的不可再生资源和能源，而迫使其继续发展受到了严重制约。随着低碳经济和时代的涌来，大力发展新型节能低耗建筑材料刻不容缓。在这样的形势下，木结构建筑应运而生。木材及其制品自古以来就以其美观、轻质、保温隔热等优越特性而成为一种良好的建筑材料。可以预计，低碳、环保、节能、抗震的木结构建筑在中国将有广阔的发展前景。

木结构建筑外墙一般会采用外墙挂板进行装饰和防护。现有的外墙挂板一般有铝合金外墙挂板、塑料挂板、水泥硅钙板和水泥纤维板等。铝合金外墙挂板相对价格较高，且保温隔热性能不好。塑料挂板阻燃性差，易变形，易老化。水泥硅钙板和水泥纤维板虽然不易变形，防火性较好，但重量大，容易断裂，不易施工。上述外墙挂板产品都有着各自的优缺点。对于木结构建筑若采用以木材或其他植物纤维(如农作物秸秆纤维等)为原料制成的制品作为外墙挂板，则更能体现木结构建筑低碳、环保和节能的优越性。在木结构建筑发达的国家，如美国、加拿大等，主要采用原木板和多层胶合板作为外墙挂板。这些产品对原材料的要求较高，需要采用较大径级的原木制成。国家实施天然林保护工程以来，许多地区对较大径级木材已实施禁伐。然而，我国速生小径材以及农作物秸秆资源比较丰富，开发以这些资源为原料的建筑材料，对于促进建筑业和建材业的可持续发展以及木材工业的升级换代具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种植物纤维外墙挂板的制造方法，即以植物纤维(包括木纤维和各类秸秆纤维等)为原料，经纤维分离、干燥、施胶、铺装、预热预压和热压等工序制成强度高、不易变形的复合材料，可用作建筑物外墙挂板。

本发明的技术解决方案：该方法的工艺步骤依次分为，

(1)植物纤维制备：以速生小径木材或秸秆为原料，经热磨后获得植物纤维，然后经干燥将植物纤维的含水率控制在6～12％之间。

(2)施胶与铺装：以粉状酚醛树脂为胶粘剂，将固体重量占绝干植物纤维重量20～40％的粉状酚醛树脂与植物纤维在高速拌胶机中均匀混合。而后，将施胶后的纤维铺装成型。

(3)预热预压：由于制品的密度控制在1.2～1.4g/cm³，高于常规的中高密度纤维板，板坯厚度较大，为了缩短热压时间，保证板坯厚度方向上的压缩均匀性以及确保板坯中心层的密度和内结合强度，在对板坯进行预压的同时采用高频加热对板坯进行预热处理。将板坯置于高频加热预压机中，将其压缩至密度为0.3～0.4g/cm³的板坯，然后开启高频发生器进行预热处理，以保证板坯结构不被内部逸出的水蒸汽破坏。预热处理时高频发生器的屏级电压控制在2～5kV，处理时间控制在150～300s，根据原料种类、纤维含水率、胶粘剂用量以及板材厚度进行调整，以使板坯中心层温度达到100～120℃，并能在此温度范围内保持30～60s为准，如此可使板坯芯层的水蒸汽充分逸出，以确保后期在高压力状态下压制超高密度制品时不发生鼓泡现象。而后，再将板坯压缩至要求的制品厚度，以排除板坯中的空气，提高板坯的初强度。

(4)热压：将经过预热预压的板坯置于热压机中，压制成密度为1.2～1.4g/cm³，厚度为6～12mm的板材，热压温度为160～180℃，热压压力为4.5～5.5MPa，热压时间为10～20s/mm。

本发明的优点：以植物纤维为原料，以粉状酚醛树脂为胶粘剂，制成强度高、不易变形的复合材料，用作建筑物外墙挂板。相比现有非木质材料外墙挂板而言，具有低碳、环保、节能、不易变形、可循环再利用等优点。相比现有木质材料外墙挂板而言，具有原料来源广，产品尺寸稳定性好，材料的功能化改性工艺简单的优点，如阻燃、防腐处理等，只需将适量的阻燃剂或防腐剂喷洒在纤维表面即可，相比原木或单板的浸渍处理工艺简单，而且改性效果好。

具体实施方式

实施例1：

以速生杨木小径材为原料，将其热磨制成纤维，并干燥至含水率为6％。将固体重量占绝干纤维重量20％的粉状酚醛树脂与杨木纤维在高速拌胶机中均匀混合。而后，将施胶后的纤维铺装成型。将板坯置于高频加热预压机中，将板坯压缩至密度为0.3g/cm³后，开启高频发生器进行预热处理，高频发生器的屏级电压控制在2kV，预热300s后将板坯压缩至要求的制品厚度。将经过预热预压的板坯置于热压机中，压制成密度为1.2g/cm³，厚度为6mm的板材，热压温度为160℃，热压压力为4.5MPa，热压时间为20s/mm。经检测，其静曲强度为50.1MPa，弹性模量为4892.3MPa，内结合强度为0.78MPa，吸水厚度膨胀率为1.5％。

实施例2：

以速生杨木小径材为原料，将其热磨制成纤维，并干燥至含水率为9％。将固体重量占绝干纤维重量30％的粉状酚醛树脂与杨木纤维在高速拌胶机中均匀混合。而后，将施胶后的纤维铺装成型。将板坯置于高频加热预压机中，将板坯压缩至密度为0.4g/cm³后，开启高频发生器进行预热处理，高频发生器的屏级电压控制在3.5kV，预热225s后将板坯压缩至要求的制品厚度。将经过预热预压的板坯置于热压机中，压制成密度为1.3g/cm³，厚度为9mm的板材，热压温度为170℃，热压压力为5.0MPa，热压时间为15s/mm。经检测，其静曲强度为68.2MPa，弹性模量为5416.3MPa，内结合强度为0.75MPa，吸水厚度膨胀率为1.7％。

实施例3：

以速生杨木小径材为原料，将其热磨制成纤维，并干燥至含水率为12％。将固体重量占绝干纤维重量40％的粉状酚醛树脂与杨木纤维在高速拌胶机中均匀混合。而后，将施胶后的纤维铺装成型。将板坯置于高频加热预压机中，将板坯压缩至密度为0.4g/cm³后，开启高频发生器进行预热处理，高频发生器的屏级电压控制在5.5kV，预热150s后将板坯压缩至要求的制品厚度。将经过预热预压的板坯置于热压机中，压制成密度为1.4g/cm³，厚度为12mm的板材，热压温度为180℃，热压压力为5.5MPa，热压时间为10s/mm。经检测，其静曲强度为73.2MPa，弹性模量为6123.8MPa，内结合强度为0.68MPa，吸水厚度膨胀率为2.1％。

实施例4：

以棉秆为原料，将其热磨制成纤维，并干燥至含水率为12％。将固体重量占绝干纤维重量40％的粉状酚醛树脂与棉秆纤维在高速拌胶机中均匀混合。而后，将施胶后的纤维铺装成型。将板坯置于高频加热预压机中，将板坯压缩至密度为0.4g/cm³后，开启高频发生器进行预热处理，高频发生器的屏级电压控制在5.5kV，预热150s后将板坯压缩至要求的制品厚度。将经过预热预压的板坯置于热压机中，压制成密度为1.4g/cm³，厚度为12mm的板材，热压温度为180℃，热压压力为5.5MPa，热压时间为10s/mm。经检测，其静曲强度为68.5MPa，弹性模量为5843.7MPa，内结合强度为0.61MPa，吸水厚度膨胀率为2.5％。

Claims (1)

1.一种植物纤维外墙挂板的制造方法，其特征是该方法的工艺步骤依次分为，

(1)植物纤维制备：以速生小径木材或农作物秸秆为原料，经热磨后获得植物纤维，然后经干燥将植物纤维的含水率控制在6～12％；

(2)施胶与铺装：以粉状酚醛树脂为胶粘剂，将固体重量占绝干植物纤维重量20～40％的粉状酚醛树脂与植物纤维在高速拌胶机中均匀混合，而后，将施胶后的纤维铺装成型；

(3)预热预压：将板坯置于高频加热预压机中，将其压缩至密度为0.3～0.4g/cm³的板坯，然后开启高频发生器进行预热处理，屏级电压控制在2～5kV，处理时间控制在150～300s，根据原料种类、纤维含水率、胶粘剂用量以及板材厚度进行调整，以使板坯中心层温度达到100～120℃，并能在此温度范围内保持30～60s为准，而后，将板坯压缩至要求的制品厚度；

(4)热压：将经过预热预压的板坯置于热压机中，压制成密度为1.2～1.4g/cm³，厚度为6～12mm的板材，热压温度为160～180℃，热压压力为4.5～5.5MPa，热压时间为10～20s/mm。