CN105481294B - 一种利用造纸白泥生产热压复合板材的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及造纸白泥的资源有效利用的技术领域，特别是一种利用造纸白泥生产热压复合板材的方法，该方法包括：改性处理、材料准备和板材制备三个步骤，其中改性处理包括：造纸白泥、玻璃纤维和酚醛树脂三者的改性处理。本发明的技术方案以造纸白泥为生产实体面材的主要原材料，短切玻璃纤维作为增韧增强材料，利用酚醛树脂作为胶黏剂，利用有机酸类作为催化固化剂，加入无机颜料经过热压成型形成的实体板材，所得复合板材的各项性能均达到标准要求，可用作各种台面材料，防火门芯板材及其他用途等，可有效解决造纸白泥对于环境的污染问题并提供对白泥进行有效的资源化利用的新途径，生产成本较低，节能环保，方便实用，适宜推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及造纸白泥的资源有效利用的技术领域，特别是一种利用造纸白泥生产热压复合板材的方法。
背景技术
白泥是制浆造纸过程中采用碱回收技术处理后的副产物，主要成分是CaCO3。目前造纸白泥的年产生量巨大，常用的处理方法主要有以下几种：填埋处理、焚烧处理、利用造纸白泥进行厌氧发酵生产肥料、作为混凝土的掺合料、作为生产水泥的原料之一、作为高分子材料如PE或PVC的填料等。但以上白泥的处理方法仍然存在很大缺点：对于填埋和焚烧处理，除了能耗高，容易形成二次污染，是处理白泥无奈之举；对于利用造纸白泥进行厌氧发酵生产肥料，由于白泥中有机物的成分及含量非常不稳定，因此生产肥料的质量稳定性无法保证，同时该工艺很不成熟，目前仍然在实验阶段；对于将造纸白泥加入到混凝土中或者利用白泥生产水泥，存在一个共同的缺点就是，由于白泥成分不稳定性及有机物含量高，会影响水泥的质量和混凝土的强度，对于技术非常成熟且历史悠久的水泥和混凝土行业，实施者不愿冒由于加入白泥而影响建筑材料耐久性能的风险；对于将白泥作为PE或PVC的填料生产复合板材，由于造纸白泥中残留有碱，因此用造纸白泥代替碳酸钙加入塑料中，存在巨大的缺点，其效果远远没有碳酸钙的效果好，该原因也限制了该技术的进一步发展。由于造纸白泥易对环境造成严重污染，为了减少污染，现有技术中的造纸的生产工艺具有严格的要求，但仍然有大量的造纸污泥不能被有效处置，因此，开发一种利用造纸白泥生产热压复合板材的方法是本领域技术人员要研究的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中存在的造纸白泥的资源化利用难于突破的问题，提供一种利用造纸白泥为主要原材料制备的高强度实体面材的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用造纸白泥生产热压复合板材的方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
(1)改性处理
(1.1)造纸白泥改性处理
将造纸白泥烘干至衡重后破碎、筛分得平均粒径为10μm的白泥粉；将上述白泥粉加入密闭容器内，通入浓度为99.8％的二氧化碳气体，常温下保持密闭容器内部的压力为0.15-0.65MPa,保压1-5h后将去碱化后的白泥粉在105±3℃的环境下烘干8-24h，制得去碱化白泥粉；
(1.2)玻璃纤维预处理和酚醛树脂改性处理
将水和无水乙醇按体积比为1：4混合形成乙醇水溶液；在室温下，将KH550按体积比为1：5溶于上述乙醇水溶液中，静置30-120min，将玻璃纤维浸泡于上述KH550溶液中60-120min，取出在室温下晾干，得改性玻璃纤维；按质量份计，准备酚醛树脂100份，准备质量分数为8-10％的聚乙烯醇水溶液1-5份，将两者在30-60℃的恒温水浴中搅拌20-40min，搅拌速度为250r/min，得改性酚醛树脂；
(2)材料准备
按质量份数比例准备如下材料：去碱化白泥粉20-80份,改性玻璃纤维10-45份,改性酚醛树脂1-30份,固化剂0.1-3.0份，依次将上述白泥粉和改性酚醛树脂置于搅拌器内搅拌15-30min得预混料A，再向预混料A中加入固化剂，搅拌10-30s得预混料B；
(3)板材制备
将上述预混料B均匀铺在下模板上，每隔2-6mm厚度时，铺设一层厚度为0.1-1.0mm的改性玻璃纤维，当整体厚度达到所需厚度时，合模，加压、升温、保压，加压压力为1-20MPa，保温温度为100-300℃，保压时间为2-15min，在保压过程中，放气3次，每次1-3s，然后开模，取出板材、切割、打磨后即得复合板材成品。
进一步，所述步骤(2)中的材料还包括无机颜料1-10份和其他辅料5-20；所述无机颜料为各种颜色的无机颜料；其他辅料为可起到装饰作用的碎玻璃颗粒、彩色石子或金属颗粒。
进一步，所述步骤(1)中的造纸白泥是制浆造纸过程中采用碱回收技术处理后的副产物，主要成分是CaCO3，包括造纸绿泥。
进一步，所述步骤(1)中的玻璃纤维是以玻璃为原料经高温熔制、拉丝和表面处理后形成的无碱、中碱和高碱玻璃纤维和其他玻璃纤维，其形态为长纤维、短切纤维或者纤维织品等。优选玻璃纤维为长度为1-50mm的短切玻璃纤维或者玻璃纤维编织品。
进一步，所述的酚醛树脂为利用甲醛和苯酚经催化加成反应形成的胶黏剂，固含量为70-90％(135℃，1h)。
进一步，所述的酚醛树脂为热固性酚醛树脂或改性酚醛树脂。
进一步，所述固化剂为对甲苯磺酸、苯磺酸、磷酸或草酸中的一种,KH550为硅烷偶联剂，化学名为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，溶于水。
进一步，所述固化剂为对甲苯磺酸和磷酸的混合物。
进一步，所述聚乙烯醇为1799聚乙烯醇。
进一步，所述步骤(1)中的白泥破碎前的烘干温度为100-110℃。
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案以造纸白泥为生产实体面材的主要原材料，短切玻璃纤维作为增韧增强材料，利用酚醛树脂作为胶黏剂，利用有机酸类作为催化固化剂，加入无机颜料经过热压成型形成的实体板材，所得复合板材的各项性能均达到标准要求，可用作各种台面材料，防火门芯板材及其他用途等，可有效解决造纸白泥对于环境的污染问题并提供对白泥进行有效的资源化利用的新途径，生产成本较低，节能环保，方便实用，适宜推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于以下实施例。实施例中所用的原料除另有说明外，均为建筑行业通用材料，并可通过商业渠道购得。实施例中所用的造纸白泥来自于山东省临沂市的造纸厂产生的废渣，玻璃纤维购于常州塑化城，酚醛树脂购于常州塑化城，固化剂、无机颜料及其他辅料均购于常州塑化城。本发明制备的复合板材以MMA或UPR为基体的实体面材行业标准(JC 908-2002)为参考依据。
实施例一
一种利用造纸白泥生产热压复合板材的方法，该方法包括如下步骤：
(1)改性处理
(1.1)造纸白泥改性处理
将造纸白泥烘干至衡重后破碎、筛分得平均粒径为10μm的白泥粉；将上述白泥粉加入密闭容器内，通入浓度为99.8％的二氧化碳气体，常温下保持密闭容器内部的压力为0.15-0.65MPa,保压5h后将去碱化后的白泥粉在105±3℃的环境下烘干12h，制得去碱化白泥粉；
(1.2)玻璃纤维预处理和酚醛树脂改性处理
将水和无水乙醇按体积比为1：4混合形成乙醇水溶液；在室温下，将KH550按体积比为1：5溶于上述乙醇水溶液中，静置40min，将玻璃纤维浸泡于上述KH550溶液中60min，取出在室温下晾干，得改性玻璃纤维；按质量份计，准备酚醛树脂100份，准备质量分数为8-10％的1799聚乙烯醇水溶液5份，将两者在60℃的恒温水浴中搅拌40min，搅拌速度为250r/min，得改性酚醛树脂；玻璃纤维为长度为1-50mm的短切玻璃纤维，酚醛树脂为利用甲醛和苯酚经催化加成反应形成的胶黏剂，固含量为85-90％(135℃，1h)；
(2)材料准备
按质量份数比例准备如下材料：去碱化白泥粉60份,改性玻璃纤维40份,改性酚醛树脂20份,固化剂0.5份，依次将上述白泥粉和改性酚醛树脂置于搅拌器内搅拌5min得预混料A，再向预混料A中加入固化剂，搅拌30s得预混料B，固化剂为对甲苯磺酸和磷酸按照质量比1.8:1.2形成的混合物；
(3)板材制备
将上述预混料B均匀铺在下模板上，每隔2mm厚度时，铺设一层厚度为0.5mm的改性玻璃纤维，当整体厚度达到50mm厚度时，合模，加压、升温、保压，加压压力为5MPa，保温温度为100℃，保压时间为5min，在保压过程中，放气3次，每次1s，然后开模，取出板材、切割、打磨后即得复合板材成品。实施例二
一种利用造纸白泥生产热压复合板材的方法，该方法包括如下步骤：
(1)改性处理
(1.1)造纸白泥改性处理
将造纸白泥烘干至衡重后破碎、筛分得平均粒径为10μm的白泥粉；将上述白泥粉加入密闭容器内，通入浓度为99.8％的二氧化碳气体，常温下保持密闭容器内部的压力为0.45-0.65MPa,保压4h后将去碱化后的白泥粉在105±3℃的环境下烘干12h，制得去碱化白泥粉；
(1.2)玻璃纤维预处理和酚醛树脂改性处理
将水和无水乙醇按体积比为1：4混合形成乙醇水溶液；在室温下，将KH550按体积比为1：5溶于上述乙醇水溶液中，静置30min，将玻璃纤维浸泡于上述KH550溶液中60min，取出在室温下晾干24h，得改性玻璃纤维；按质量份计，准备酚醛树脂90份，准备质量分数为8-10％的1799聚乙烯醇水溶液10份，将两者在50℃的恒温水浴中搅拌20min，搅拌速度为250r/min，得改性酚醛树脂；玻璃纤维为长度为1-50mm的短切玻璃纤维，酚醛树脂为利用甲醛和苯酚经催化加成反应形成的胶黏剂，固含量为85-90％(135℃，1h)；
(2)材料准备
按质量份数比例准备如下材料：去碱化白泥粉50份,改性玻璃纤维45份,改性酚醛树脂25份,固化剂0.6份，蓝色无机颜料2份，依次将上述白泥粉和改性酚醛树脂置于搅拌器内搅拌5min得预混料A，再向预混料A中加入固化剂，搅拌30s得预混料B，固化剂为对甲苯磺酸；
(3)板材制备
将上述预混料B均匀铺在下模板上，每隔2mm厚度时，铺设一层厚度为0.5mm的改性玻璃纤维，当整体厚度达到60mm厚度时，合模，加压、升温、保压，加压压力为17MPa，保温温度为175℃，保压时间为10min，在保压过程中，放气3次，每次1s，然后开模，取出板材、切割、打磨后即得复合板材成品。
实施例三
一种利用造纸白泥生产热压复合板材的方法，该方法包括如下步骤：
(1)改性处理
(1.1)造纸白泥改性处理
将造纸白泥105℃烘干至衡重后破碎、筛分得平均粒径为10μm的白泥粉；将上述白泥粉加入密闭容器内，通入浓度为99.8％的二氧化碳气体，常温下保持密闭容器内部的压力为0.55-0.65MPa,保压4h后将去碱化后的白泥粉在105±3℃的环境下烘干12h，制得去碱化白泥粉；
(1.2)玻璃纤维预处理和酚醛树脂改性处理
将水和无水乙醇按体积比为1：4混合形成乙醇水溶液；在室温下，将KH550按体积比为1：5溶于上述乙醇水溶液中，静置30min，将玻璃纤维浸泡于上述KH550溶液中60min，取出在室温下晾干24h，得改性玻璃纤维；按质量份计，准备酚醛树脂85份，准备质量分数为10％的1799聚乙烯醇水溶液8份，将两者在45℃的恒温水浴中搅拌35min，搅拌速度为250r/min，得改性酚醛树脂；玻璃纤维为长度为1-50mm的短切玻璃纤维，酚醛树脂为利用甲醛和苯酚经催化加成反应形成的胶黏剂，固含量为85-90％(135℃，1h)；
(2)材料准备
按质量份数比例准备如下材料：去碱化白泥粉50份,改性玻璃纤维45份,改性酚醛树脂30份,固化剂0.8份，蓝色无机颜料1.5份，装饰用碎石辅料5，依次将上述白泥粉和改性酚醛树脂置于搅拌器内搅拌6min得预混料A，再向预混料A中加入固化剂，搅拌30s得预混料B，固化剂为甲苯磺酸和磷酸按照质量比1:1.2形成的混合物；
(3)板材制备
将上述预混料B均匀铺在下模板上，每隔2mm厚度时，铺设一层厚度为0.5mm的改性玻璃纤维，当整体厚度达到65mm厚度时，合模，加压、升温、保压，100℃时，加压压力为5MPa，保压5min，由100℃升温到175℃，保温温度为175℃，加压压力为16MPa，保压时间为,10min，在保压过程中，放气3次，每次1s，然后开模，取出板材、切割、打磨后即得复合板材成品。
将实施例一、二、三所得复合板材性能按照实体面材(JC 908-2002)标准中规定的技术要求进行测试，结果列于下表。
由上表可知：采用本发明的技术方案所得的实施例一、二和三的复合板材的各项性能指标均符合标准JC 908-2002中的规定。
Claims (9)
1.一种利用造纸白泥生产热压复合板材的方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
(1)改性处理
(1.1)造纸白泥改性处理
将造纸白泥烘干至恒重后破碎、筛分得平均粒径为10μm的白泥粉；将上述白泥粉加入密闭容器内，通入浓度为99.8％的二氧化碳气体，常温下保持密闭容器内部的压力为0.15-0.65MPa,保压1-5h后将去碱化后的白泥粉在105±3℃的环境下烘干8-24h，制得去碱化白泥粉；
(1.2)玻璃纤维预处理和酚醛树脂改性处理
将水和无水乙醇按体积比为1：4混合形成乙醇水溶液；在室温下，将KH550按体积比为1：5溶于上述乙醇水溶液中，静置30-120min，将玻璃纤维浸泡于上述KH550溶液中60-120min，取出在室温下晾干，得改性玻璃纤维；按质量份计，准备酚醛树脂100份，准备质量分数为8-10％的聚乙烯醇水溶液1-5份，将两者在30-60℃的恒温水浴中搅拌20-40min，搅拌速度为250r/min，得改性酚醛树脂；
(2)材料准备
按质量份数比例准备如下材料：去碱化白泥粉20-80份,改性玻璃纤维10-45份,改性酚醛树脂1-30份,固化剂0.1-3.0份，依次将上述去碱化白泥粉和改性酚醛树脂置于搅拌器内搅拌15-30min得预混料A，再向预混料A中加入固化剂，搅拌10-30s得预混料B；
(3)板材制备
将上述预混料B均匀铺在下模板上，每隔2-6mm厚度时，铺设一层厚度为0.1-1.0mm的改性玻璃纤维，当整体厚度达到所需厚度时，合模，加压、升温、保压，加压压力为1-20MPa，保温温度为100-300℃，保压时间为2-15min，在保压过程中，放气3次，每次1-3s，然后开模，取出板材、切割、打磨后即得复合板材成品。
2.根据权利要求1所述的一种利用造纸白泥生产热压复合板材的方法，其特征是：所述步骤(2)中的材料还包括无机颜料1-10份和其他辅料5-20份；所述无机颜料为各种颜色的无机颜料；其他辅料为可起到装饰作用的碎玻璃颗粒、彩色石子或金属颗粒。
3.根据权利要求1所述的一种利用造纸白泥生产热压复合板材的方法，其特征是：所述步骤(1)中的玻璃纤维为长度为1-50mm的短切玻璃纤维或者玻璃纤维编织品。
4.根据权利要求1所述的一种利用造纸白泥生产热压复合板材的方法，其特征是：所述的酚醛树脂为利用甲醛和苯酚经催化加成反应形成的胶黏剂，固含量为70-90％(135℃，1h)。
5.根据权利要求1所述的一种利用造纸白泥生产热压复合板材的方法，其特征是：所述的酚醛树脂为热固性酚醛树脂或改性酚醛树脂。
6.根据权利要求1所述的一种利用造纸白泥生产热压复合板材的方法，其特征是：所述固化剂为对甲苯磺酸、苯磺酸、磷酸或草酸中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种利用造纸白泥生产热压复合板材的方法，其特征是：所述固化剂为对甲苯磺酸和磷酸的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种利用造纸白泥生产热压复合板材的方法，其特征是：所述聚乙烯醇为1799聚乙烯醇。
9.根据权利要求1所述的一种利用造纸白泥生产热压复合板材的方法，其特征是：所述步骤(1)中的白泥破碎前的烘干温度为100-110℃。
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Denomination of invention: A method of producing hot pressed composite board with white mud Effective date of registration: 20200818 Granted publication date: 20170801 Pledgee: Xiamen Jinyuan Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: Fujian Tongtai Wood Industry Co.,Ltd. Registration number: Y2020350000093 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Date of cancellation: 20230928 Granted publication date: 20170801 Pledgee: Xiamen Jinyuan Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: Fujian Tongtai Wood Industry Co.,Ltd. Registration number: Y2020350000093 |