CN103317585A - 一种环保型生态植物纤维板、刨花板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环保型生态植物纤维板、刨花板，含有10～30%的有机矿物质粉。本发明还提供生态植物纤维板及刨花板的制备方法。本发明的生态植物纤维板及刨花板具有低甲醛释放量、高尺寸稳定性、低制造成本和具有一定阻燃功能优良等特点。本发明生态植物纤维板及刨花板甲醛释放量降低30%左右，产品的尺寸稳定性提高10%以上；节约木材10～30%；植物纤维板和刨花板具有一定的阻燃性，产品耐磨性、表面硬度有所提高。

Description

一种环保型生态植物纤维板、刨花板及其制备方法

技术领域

本发明涉及胶合人造板，具体地说，涉及一种资源节约型低成本、高品质环保植物纤维板、刨花板及其制备方法。

背景技术

我国木材供需矛盾非常突出。第七次全国森林资源清查结果显示：全国森林面积1.95亿公顷，森林覆盖率20.36%，只有世界平均水平的2/3，排在世界第139位。目前，发达国家人均年木材消耗量约1m3，世界人均年木材消耗量为0.65m3，我国仅为0.28m3，相当于世界人均年木材消耗量的34%。

随着我国经济和社会的快速发展，木材资源供给的巨大缺口已经成为我国经济与社会可持续发展的瓶颈。国家实施天然林保护工程以来，每年木材缺口约7000万立方米。植物纤维板及刨花板是人造板的重要品种，其内部结构均匀，密度适中，尺寸稳定性好，可广泛应用于家具及室内装修等领域。例如，生产1立方米木质纤维板需要耗费约1.5立方米木材。目前，我国木质人造板年产量具世界首位，人造板生产消耗了大量的木材等资源，而且，人造板具有施胶量大、环保性能差、易燃以及生产成本高等缺点。

因此，研发新技术、新工艺，制备资源节约型生态植物纤维板和刨花板，保护我国生态平衡，缓解木材供需矛盾，提高植物纤维板和刨花板防火等级，降低植物纤维板和刨花板生产成本及甲醛释放量具有重大现实意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种资源节约型、低成本、高品质环保型生态植物纤维板、刨花板。

本发明的再一目的是提供该环保型生态植物纤维板、刨花板的制备方法。

为了实现本发明目的，本发明提供一种环保型生态植物纤维板、刨花板，其包含10～30%的有机矿物质粉。

所述无机矿物质粉为大理石粉、花岗岩粉、云母粉、硅酸盐粉、碳酸钙粉、滑石粉中的一种或几种，规格为100目以上。

本发明所述环保型生态植物纤维板、刨花板还包含8～30%的脲醛树脂胶黏剂。

本发明所指百分数为重量百分数。

本发明所述环保型生态植物纤维板、刨花板的制备方法，采用如下步骤：先将有机矿物质粉与脲醛树脂胶黏剂混合制成UFIM胶黏剂，然后均匀喷射在植物纤维或刨花表面，并进行干燥处理，最后通过真空气流或机械铺装成型、热压、冷却和砂光处理而成。

本发明所述UFIM胶黏剂以甲醛、尿素、无机矿物质粉为主要原料，采用先由甲醛和尿素进行缩聚反应制成脲醛树脂，然后加入无机矿物质粉，均匀混合而成。

本发明的UFIM胶黏剂为均匀共混的悬浮液，具体采用如下方法制备而成：

1）先将甲醛水溶液的pH值调到7.0～8.0，然后加入总添加量50～55%的尿素控制在8.0～8.5范围内并升温到65～68℃；

2）自然升温，80～82℃下控制pH值在6.6～6.8范围，并在88～90℃下保温30分钟；

3）将pH值调到5.0～5.2，在90～92℃下反应90～120分钟，当粘度达到16～18秒/30℃时，将pH值调到7.0～7.5，并降温；

4）当温度降到80～85℃时，加入总添加量23～26%的尿素，在75～78℃时保温20分钟；

5）降温至75℃，加入总添加量20～24%的尿素，在65℃下保温15分钟；并将pH值调到7.5～8.0，冷却至40℃以下；

6）加入水，水与5）中的半成品重量比为1:5～15，进行混合，再加入无机矿物质粉，无机矿物质粉与5）中的半成品的重量比为1:0.6～1.4，混合均匀，制成均匀共混悬浮UFIM胶黏剂。

其中，所述尿素与甲醛摩尔比为1:1.0～1.2。

本发明调节pH值可采用氢氧化钠或甲酸。

另外，本发明制备所述环保型生态植物纤维板、刨花板的方法，也可采用如下方法进行：先将制备好的脲醛树脂胶黏剂按比例均匀喷射在植物纤维或刨花表面进行混合，然后加入无机矿物质粉混合均匀，再进行干燥处理，最后通过真空气流或机械铺装成型、热压、冷却和砂光处理而成。

本发明所述环保型生态植物纤维板和刨花板中所含的植物纤维和刨花是采用木材、竹材及农作物秸秆等经机械加工制备而成。可根据使用场合施加或不施加石蜡等防水剂。所述防水剂用量可为胶黏剂量的0.2～1.2%。

通过干燥将植物纤维和刨花的含水率控制在8～12%。本发明植物纤维和刨花干燥速度和温度与普通木质纤维板和刨花板生产相同。

本发明采用真空气流或机械铺装机将施胶、干燥后的植物纤进行铺装、预压、热压、冷却、裁边和砂光等工序制成所需规格的板材。

本发明板坯送入温度为170～200℃的热压机进行热压（压力为3.0～3.5MPa，热压时间为6～30s/mm），在热量和压力的联合作用下，板坯中的水分气化、蒸发、密度增加、胶粘剂固化、原料中的各组分发生一系列物理化学变化，使纤维间形成各种结合力。

从热压机出来的板材经凉板机冷却后锯切成标准幅面的板材。最后送入砂光机进行砂光。

本发明所述环保型生态植物纤维板和刨花板具有以下优点：

1.本发明新型的胶黏剂，采用甲醛、尿素、无机矿物质粉（大理石粉、花岗岩粉、云母粉、硅酸盐粉、碳酸钙粉、滑石粉等）为主要原料，通过分批、分次聚合及复配制备UFIM胶黏剂。

2.制备的UFIM胶黏剂含有无机粉，可以节约10～30%左右木材，胶黏剂用量可以降低6%左右，因此，生产成本可降低10%以上。

3.UFIM胶黏剂制备具有成本低、游离甲醛低含量低的特点，用该胶黏剂制备植物纤维板和刨花板，铺装后板坯厚度减小10%左右，热压机压板开档尺寸可以减小10%左右，闭合时热压周期中的辅助时间可以缩短10～15s；因此，生产效率可提高5%左右。

4.本发明的UFIM胶黏剂中含有比表面积极大的无机矿物质粉，无机矿物质粉可以吸附和固定大量的游离甲醛，同时，无机矿物质粉还可以堵塞植物纤维及刨花中的甲醛以及植物纤维板或刨花板从空气中的吸收水分的通道。因此，采用本发明制备的植物纤维板和刨花板甲醛释放量降低30%以上，产品的尺寸稳定性提高10%以上。

5.制备的UFIM胶黏剂含有无机粉，植物纤维板和刨花板具有一定的阻燃性和耐磨性，表面硬度显著提高。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。实施例1

本实施例所述环保植物纤维板采用如下步骤制备而成：

1、木纤维制备

采用现有常规的方法，将木材削片、蒸煮软化处理后再通过热磨机机械分离成木纤维。上述加工工艺同普通木质纤维板相同，制备的木纤维形态与普通木质纤维板的木纤维相同。

2、UFIM胶黏剂制备

（1）将15000kg的甲醛加入反应釜中，开动撹拌器，用氢氧化钠将PH调到7.0。

（2）加入5400kg的尿素、打开蒸汽阀门缓慢升温，搅拌5分鈡后测pH值，控制在8.0。升温到65℃关闭蒸汽阀门。

（3）自然升温到80℃时测pH值，控制在6.6，在90℃下保温30分钟。

（4）缓慢加入5kg浓度大约20%的甲酸，将pH值调到5.2。

（5）在90℃下反应120分钟，当粘度达到18秒/30℃时，立即加入氢氧化钠将pH值调到7.5，并降温。

（6）当温度降到80℃时，加入2400kg尿素，在78℃时保温20分钟。

（7）降温至75℃，加入2200的尿素，在65℃下保温15分钟。加入氢氧化钠将pH值调到7.5，加入水，水与半成品重量比为1:8，冷却至40℃以下用泵将半成品输送至搅拌罐。

（8）向混合搅拌罐加入200目以上的云母粉，云母粉与（7）中的半成品的质量比为1:0.6，加入云母粉的同时启动搅拌器，使半成品以及云母粉充分均匀混合，制成均匀共混悬浮UFIM胶黏剂。

3、施胶

贮存罐中的UFIM胶黏剂经过滤器过滤后由胶泵输送，并通过计量罐的螺杆泵输送到植物纤维喷放管处的喷胶嘴，UFIM胶黏剂在喷胶嘴处喷成雾状与木纤维均匀混合（40重量%UFIM胶黏剂和60重量%植物纤维）后送至干燥管道进行气流干燥。

4、木植物纤维干燥

UFIM胶与植物纤维均匀混合后通过气流干燥将木纤维在干燥管道内干燥至含水率为10%。植物纤维干燥速度和温度与普通木质纤维板生产相同。

5、板坯铺装成型

采用真空气流或机械铺装机将施胶、干燥后的木纤维铺装成一定厚度的板坯，并预压成型，然后再通过齐边锯和横截锯锯切成所需规格的板坯。

6、热压

板坯送入温度为175℃的热压机进行热压（热压压力为3.0MPa，热压时间为20s/mm），在热量和压力的联合作用下，板坯中的水分气化、蒸发、密度增加、胶粘剂固化、原料中的各组分发生一系列物理化学变化，使纤维间形成各种结合力。

7、后处理

从压机出来的板材经凉板机冷却后锯切成标准幅面的板材。最后直接入库或送入砂光机进行砂光，得到环保型生态植物纤维板（经检测，含有15%云母粉）。

实施例2

1、稻草纤维制备

稻草经切断、再碎、蒸煮软化处理后再通过热磨机机械分离成纤维。上述加工工艺同普通木质纤维板相同，制备的稻草纤维形态与普通木质纤维板的木纤维相同。

2、UFIM胶黏剂制备

（1）将15000kg的甲醛分别加入反应釜中，开动搅拌器，用氢氧化钠将PH调到8.0。

（2）加入5400kg的尿素、打开蒸汽阀门缓慢升温，搅拌5分钟后测pH值，控制在8.5。升温到68℃关闭蒸汽。

（3）自然升温到82℃时测pH值，控制pH值为6.8，在88℃下保温30分钟。

（4）缓慢加入5kg浓度大约20%的甲酸，将pH值调到5.0。

（5）在90℃下反应90分钟，当粘度达到16～18秒/30℃时，立即加入氢氧化钠将pH值调到7.0，并降温。

（6）当温度降到80℃时，加入2400kg尿素，在75℃时保温20分钟。

（7）降温至75℃，加入2200kg的尿素，在65℃下保温15分钟。加入氢氧化钠将pH值调到8.0，加入水，水与半成品重量比为1:5，冷却至40℃以下用泵将半成品输送至搅拌罐。

（8）向混合搅拌罐加入400目的碳酸钙粉，碳酸钙粉与（7）中的半成品的质量比为1:1.4，加入碳酸钙粉的同时启动搅拌器，使水、半成品以及无机矿物质粉充分均匀混合，制成均匀共混悬浮UFIM胶黏剂。

3、施胶

贮存罐中的UFIM胶黏剂经过滤器过滤后由胶泵输送，并通过计量罐的螺杆泵输送到稻草纤维喷放管处的喷胶嘴，UFIM胶黏剂在喷胶嘴处喷成雾状与植物纤维均匀混合（30重量%UFIM胶黏剂和70重量%稻草纤维）后送至干燥管道进行气流干燥。

4、植物纤维干燥

UFIM胶与稻草纤维均匀混合后通过气流干燥将稻草纤维在干燥管道内干燥至含水率为8%。稻草纤维干燥速度和温度与普通木质纤维板生产相同。

5、板坯铺装成型

采用真空气流或机械铺装机将施胶、干燥后的稻草纤维铺装成一定厚度的板坯，并预压成型，然后再通过齐边锯和横截锯锯切成所需规格的板坯。

6、热压

板坯送入温度为190℃的热压机进行热压（热压压力为3.5MPa，热压时间为25s/mm），在热量和压力的联合作用下，板坯中的水分气化、蒸发、密度增加、胶粘剂固化、原料中的各组分发生一系列物理化学变化，使纤维间形成各种结合力。

7、后处理

从压机出来的板材经凉板机冷却后锯切成标准幅面的板材。最后直接入库或送入砂光机进行砂光，得到环保型生态植物纤维板（经检测，含有12.5%云母粉）。

实施例3

1、木质刨花的制备

木材原料经削片、筛选后送到木片料仓进行过渡储存。木片经运输机送到刨片机中进行刨花制备，制备后的刨花经运输机送到湿刨花料仓中进行过渡储存。上述加工工艺同普通刨花板相同，制备的刨花形态同普通刨花相同。

2、干燥分选打磨工段湿刨花经运输机送到转子式刨花干燥机进行干燥，经过干燥的刨花通过刨花分选(筛选)合格的芯层干刨花经运输机被送往芯层干刨花料仓过渡储存。过大的刨花经打磨机打磨后被送往表层干刨花料仓过渡储存。

3、UFIM胶黏剂制备

（1）将15000kg的甲醛加入反应釜中，开动搅拌器，用氢氧化钠将pH调到8.0。

（2）加入5400kg的尿素，打开蒸汽阀门缓慢升温，搅拌5分鈡后测pH值，控制在8.5。升温到68℃关闭蒸汽。

（3）自然升温到82℃时测pH值，控制pH值为6.8，在88℃下保温30分钟。

（4）缓慢加入5kg浓度大约20%的甲酸，将pH值调到5.0。

（5）在90℃下反应90分钟，当粘度达到18-20秒/30℃时，立即加入氢氧化钠将pH值调到7.5，并降温。

（6）当温度降到80℃时，加入2400kg尿素，在75℃时保温20分钟。

（7）降温至75℃，加入2200kg的尿素，在65℃下保温15分钟。加入氢氧化钠将pH值调到8.0，加入水，水与半成品重量比为1:15，冷却至40℃以下用泵将半成品输送至搅拌罐。

（8）向混合搅拌罐加入325目的碳酸钙粉，碳酸钙粉与（7）中的半成品的质量比为1:1.0，加入碳酸钙粉的同时启动搅拌器，使半成品和无机矿物质粉充分均匀混合，制成均匀共混悬浮UFIM胶黏剂。

4、调胶施胶工段。合格的表、芯层干刨花经运输机、刨花计量料仓分别计量后送到拌胶机中。贮存罐中的UFIM胶黏剂经过滤器过滤后由胶泵输送，并通过计量罐的螺杆泵分别输送到表层和芯层拌胶机中，刨花和胶液在表、芯层拌胶机的充分搅拌下达到均匀混合（30重量%UFIM胶黏剂和70重量%刨花）充分施胶的效果。再送至干燥管道进行气流干燥。

5、铺装热压成型工段。施胶后的刨花经皮带运输机送至机械分级铺装机，由机械分级铺装机组铺装出均匀平整的板坯。板坯经永磁除铁器、预压机、纵向锯边机、横截锯、加速运输机、称重运输机和储存运输机、装板运输机等工序送到装板机的装机吊笼中，由装机吊笼将板坯送到多层热压机中进行热压成型，经多层热压机热压成型的毛板同时由装板小车托盘推到卸板机中。

6、后处理工段。停留在卸板机中的毛板经卸板运输机送至冷却进板运输机，由冷却进板运输机送到凉板机中进行冷却。在凉板机中停留(冷却)后的毛板由冷却出板运输机送到纵横栽边截断机进行裁边分割，最后经干板运输机运至升降台堆垛。

7、砂光工段。经冷却堆垛的刨花板被送到砂光生产线进行砂光、分检、入库。

实施例4

基本过程同实施例1，不同的是，在制备胶黏剂时不加入云母粉，而是先将脲醛树脂胶黏剂均匀喷射在植物纤维表面，然后在干燥管道内加入无机矿物质粉。

无机矿物质粉的具体施加方法是：首先把无机矿物质粉装入一料仓内，并通过一计量螺旋按10%质量比输送给一台高压风机，通过高压风机将无机矿物质粉与干燥管道中的纤维进行均匀混合，并将纤维干燥至含水率为8%，然后进行铺装、热压、冷却、砂光。

对于实施例1-4制成的植物纤维板按照GB/T11718-2009中密度纤维板标准对各项理化性能进行检测，结果见表1。

表1

由此可见，本发明的UFIM胶黏剂制成的生态植物纤维板或各项性能指标均达到国家标准，甲醛释放量明显降低，具有一定的阻燃性和耐磨性，产品表面硬度有所提高，生产成本明显降低。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种环保型生态植物纤维板、刨花板，其特征在于，其包含10～30%的有机矿物质粉。

2.根据权利要求1所述的环保型生态植物纤维板、刨花板，其特征在于，所述无机矿物质粉为大理石粉、花岗岩粉、云母粉、硅酸盐粉、碳酸钙粉、滑石粉中的一种或几种，规格为100目以上。

3.根据权利要求1或2所述的环保型生态植物纤维板、刨花板，其特征在于，还包含8～30%的脲醛树脂胶黏剂。

4.制备权利要求1-3任意一项所述环保型生态植物纤维板、刨花板的方法，其特征在于，先将有机矿物质粉与脲醛树脂胶黏剂混合制成UFIM胶黏剂，然后均匀喷射在植物纤维或刨花表面，并进行干燥处理，最后通过真空气流或机械铺装成型、热压、冷却和砂光处理而成。

5.根据权利要求4所述的环保型生态植物纤维板、刨花板的制备方法，其特征在于，所述UFIM胶黏剂采用如下方法制成：

1）先将甲醛水溶液的pH值调到7.0～8.0，然后加入总添加量50～55%的尿素，把pH控制在8.0～8.5范围内并升温到65～68℃关闭蒸汽；

2）自然升温，80～82℃下控制pH值在6.6～6.8范围，并在88～90℃下保温30分钟；

3）将pH值调到5.0～5.2，在90～92℃下反应90～120分钟，当粘度达到16～18秒/30℃时，将pH值调到7.0～7.5，并降温；

4）当温度降到80～85℃时，加入总添加量25～30%的尿素，在75～78℃时保温20分钟；

5）降温至75℃，加入总添加量20～25%的尿素，在65℃下保温15分钟；并将pH值调到7.5～8.0，冷却至40℃以下；

6）然后加入水，水与5）中的脲醛树脂重量比为1:5～15，进行混合，再加入无机矿物质粉，无机矿物质粉与5）中的脲醛树脂的重量比为1:0.6～1.4，混合均匀，制成均匀共混悬浮UFIM胶黏剂。

6.根据权利要求5所述的环保型生态植物纤维板、刨花板的制备方法，其特征在于，所述尿素与甲醛摩尔比为1:1.0～1.2；调节pH值采用氢氧化钠或甲酸。

7.制备权利要求1-3任意一项所述环保型生态植物纤维板、刨花板的方法，其特征在于，先将制备好的脲醛树脂胶黏剂按比例均匀喷射在植物纤维或刨花表面进行混合，然后加入无机矿物质粉混合均匀，再进行干燥处理，最后通过真空气流或机械铺装成型、热压、冷却和砂光处理而成。

8.根据权利要求4-7任意一项所述环保型生态植物纤维板、刨花板的制备方法，其特征在于，所述植物纤维及刨花采用木材、竹材、农作物秸秆经机械加工制备而成。

9.根据权利要求4或7所述环保型生态植物纤维板、刨花板的制备方法，其特征在于，所述纤维及刨花干燥处理至含水率为8～12%。

10.根据权利要求4或7所述环保型生态植物纤维板、刨花板的制备方法，其特征在于，所述热压条件为温度在170～200℃热压，压力为3.0～3.5MPa，热压时间为20～30s/mm。