CN106696045B - 一种内设真空管的中空微球刨花板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种内设真空管的中空微球刨花板及其制造方法，本发明为实现高强度吸音隔热刨花板的制造及解决如何在降低刨花板平均密度的同时使刨花板内部形成封闭的真空环境的问题，提出一种内设真空管的中空微球刨花板。本发明其组分和重量百分数为：木质原料：75%~90%，中空微球：4%~20%，真空管：4%~20%，偶联剂：0.5%~4%。本发明的有益效果是：通过改进刨花板的组分使中空微球和真空管在刨花板中发挥作用，可以在降低刨花板平均密度的同时使刨花板内部形成封闭的真空环境，进而使刨花板具有了较好的隔热隔音效果。本发明还涉及内设真空管的中空微球刨花板的制造方法。
Description
技术领域
本发明属于复合材料领域，涉及刨花板，具体涉及一种内设真空管的中空微球刨花板，本发明还涉及一种内设真空管的中空微球刨花板的制造方法。
背景技术
刨花板是由木材或其他木质纤维素材料制成的碎料施加胶粘剂后，经机械加工和施压压合而成的人造板。刨花板又称碎料板或实木颗粒板，其提高了木材的综合利用率，可以实现小材大用和劣材优用，是木材的节约代用产品。刨花板被用于建筑工业和家具制造业，性能优越的刨花板可以替代天然木材用以制造木结构建筑、室内装饰部品、办公桌、橱柜类家具，以及火车、汽车车厢等。
随着刨花板制造技术的进步和人造板产品的广泛应用，人们对人造板的认识和认可度正在逐渐提升，同时对刨花板性能的要求也越来越高。除了对刨花板环保性能、力学性能的要求以外，人们对刨花板板材的吸音、隔热性能也开始有了较高要求。特别是当人们越来越多的将刨花板应用于建筑工程及室内装饰领域时，如何对刨花板材进行处理或是结构设计以增强其吸音隔热性能就变得具有重要的现实意义。现有技术中对刨花板环保性能、力学性能提升的研究较为充分，但尚缺乏对高强度吸音隔热刨花板的有关研究成果，高强度吸音隔热刨花板材研发技术迟迟没有获得突破，如何在提升刨花板强度的同时使刨花板具有吸音、隔热的性能，是当前刨花板技术研发中的难点。
对真空材料的研究发现真空是声音与热的不良导体，其具有良好的发展前景，若能将真空结构材料引入到刨花板等木质复合材料中则可望改善材料的物理性能。此外，中空微球是近年来在材料领域备受关注的一类新材料，其具有核壳结构的材料，尺度为纳米到微米级，其核心为空腔而壳上布满孔道，中空微球密度低、热力学稳定性高。进一步将中空微球引入到刨花板等木质复合材料中对于降低板材密度、改善材料的隔热隔音性能具有现实意义。而刨花板等木质复合材料很难形成封闭的真空环境，以现有技术无法使刨花板具有较好的隔热隔音效果，如何改进刨花板使刨花板的性能发生变化，使之具有真空材料的特性是当前函待解决的技术问题。此外，当刨花板具有真空材料的特性之后，如何实现产业化应用，如何解决这一材料在板型材制造、锯切加工、安装施工等方面可能遇到的困难也是需要在材料开发过程中一并考虑的技术问题。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的一系列问题，进而提出一种内设真空管的中空微球刨花板及其制造方法。所述一种内设真空管的中空微球刨花板，其组分和重量百分数为：木质原料：75%~90%，中空微球：4%~20%，真空管：4%~20%，偶联剂：0.5%~4%。本发明的有益效果是：通过改进刨花板的组分使中空微球和真空管在刨花板中发挥作用，可以在降低刨花板平均密度的同时使刨花板内部形成封闭的真空环境，进而使刨花板具有了较好的隔热隔音效果。
进一步，所述木质原料与所述中空微球共同构成木质原料层，所述中空微球在所述木质原料层中均匀分散，所述木质原料层至少为两层，所述真空管设在木质原料层与木质原料层之间。
进一步，所述真空管为多个，且各真空管之间不相连；所述偶联剂为异氰酸酯偶联剂。
一种内设真空管的中空微球刨花板的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、备料：将木材或秸秆通过刨片、削片、碾压、锯切和筛选中的一种或几种方式进行加工，获得木质原料；
S2、原料预处理：通过控制温湿度设备，控制木质原料的含水率；
S3、混料并添加偶联剂：在滚筒中加入中空微球及预处理后的木质原料，启动滚筒使滚筒滚动带动中空微球与木质原料混合，并使用喷涂方法将液态偶联剂施加在中空微球及所述木质原料上，获得添加偶联剂的混合物；
S4、铺真空管：将真空管在模具内进行定向铺装；
S5、分层铺装板坯：将所述添加偶联剂的混合物分成两份，将其中一份铺装在所述经定向铺装的真空管上，铺装好之后进行预压制得部分嵌入真空管的板坯；将板坯翻转，再将另一份添加偶联剂的混合物铺装在经定向铺装的真空管另一面，进一步进行预压，获得完整板坯；
S6、热压处理：将完整板坯放入热压设备中进行热压；
S7、后期加工：进行裁边和表面处理。
进一步，所述步骤S2中木质原料的含水率控制在10%~15%；所述步骤S6中的热压设备为高频加热的热压设备，且将完整板坯放入高频加热的热压设备中在120~220℃下热压3~20分钟。
进一步，所述木质原料的规格为长20~200mm、宽2~20mm、厚0.1~2mm；所述真空管壁厚0.5mm~2mm、外径2mm~30mm。
进一步，在所述步骤S5中所述经定向铺装的真空管上倒扣V字形挡板之后，再铺装所述添加偶联剂的混合物并预压制得部分嵌入真空管的板坯；将板坯翻转，进而继续在翻转后的板坯内部分露出的真空管上倒扣V字形挡板，再铺装所述添加偶联剂的混合物并预压。
进一步，所述V字形挡板是以PCL、PEA、PBS、PBSA或PBAT材料制备的。
进一步，步骤S4中的所述真空管按以下步骤制备：
a、在真空管制造设备中放入足够的真空管壳体、填充塞体、吸气剂及胶粘剂；所述真空管壳体至少具有一个开口；
b、密闭真空管制造设备并启动真空泵抽离设备中的空气，使真空管制造设备中处于真空状态；
c、调真空度，确保真空度在-0.05Mpa到-0.08Mpa范围内；
d、向所述真空管壳体内装填吸气剂；
e、在所述填充塞体侧表面施加胶粘剂；
f、对所述填充塞体施压，使所述填充塞体与所述真空管壳体的所述开口紧密结合，待所述胶粘剂固化，所述填充塞体与所述开口密封结合；
g、关闭真空泵，开启真空管制造设备，使所述人造板用真空管制造设备处于正常气压，取出真空管。
进一步，所述真空管制造设备具有密封仓、真空泵、大气压力表、造管装置，所述密封仓由不透气材料制得，且其中至少一部分是以透明的不透气材料制得，所述密封仓具有抽气孔，所述抽气孔通过管线与真空泵连接，所述密封仓上还具有至少一个仓口，所述仓口能够在开启状态和密闭状态间转换，仓口密闭并启动真空泵后所述密封仓能够处于真空状态；所述大气压力表设于所述密封仓上，能够实时反映所述密封仓的真空度；所述密封仓内具有真空管壳体、填充塞体、吸气剂，所述真空管壳体至少具有一个开口，在一定真空度下通过所述造管装置能够使吸气剂进入真空管壳体内，并能够通过所述造管装置以填充塞体对真空管壳体进行密封。
附图说明
图1是本发明的制造方法流程示意图；
图2是本发明板材的一种剖面示意图；
图3是本发明板材的另一种剖面示意图；
图4是本发明中真空管制造设备的整体结构示意图；
图5是本发明中密封仓剖面结构示意图。
图中各部分含义如下：1密封仓；11抽气孔；2真空泵；3大气压力表；4造管装置；5管线；6仓口；7真空管；8 V字形挡板。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
具体实施方式1：本实施方式所述一种内设真空管的中空微球刨花板，其组分和重量百分数为：
木质原料：75%~90%；
中空微球：4%~20%；
真空管：4%~20%；
偶联剂：0.5%~4%。
本实施方式的技术效果是：通过改进刨花板的组分使中空微球和真空管在刨花板中发挥作用，可以在降低刨花板平均密度的同时使刨花板内部形成封闭的真空环境，进而使刨花板具有了较好的隔热隔音效果。
具体实施方式2：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种内设真空管的中空微球刨花板，所述木质原料与所述中空微球共同构成木质原料层，所述中空微球在所述木质原料层中均匀分散，所述木质原料层至少为两层，所述真空管7设在木质原料层与木质原料层之间；其他与具体实施方式1相同。
本实施方式的技术效果是：在板材内设真空管的基础上进一步使中空微球在板材内部分散对于进一步降低板材密度、改善材料的隔热隔音性能具有重要作用。
具体实施方式3：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种内设真空管的中空微球刨花板，所述真空管7为多个，且各真空管7之间不相连；所述偶联剂为异氰酸酯偶联剂；其他与具体实施方式1相同。
本实施方式的技术效果是：不相连的真空管分别独立的发挥作用，当真空管为多层时则板材的综合性能更佳；使用异氰酸酯偶联剂能与木质原料中的羟基进行共价化学反应，增加了木质原料之间以及木质原料与中空微球之间的结合强度；此外，在使用过程中无甲醛等有害气体释放，制备的刨花板绿色环保。
具体实施方式4：结合图1、图2、图3、图4和图5说明本实施方式，本实施方式所述一种内设真空管的中空微球刨花板的制造方法，包括以下步骤：
S1、备料：将木材或秸秆通过刨片、削片、碾压、锯切和筛选中的一种或几种方式进行加工，获得木质原料；
S2、原料预处理：通过控制温湿度设备，控制木质原料的含水率；
S3、混料并添加偶联剂：在滚筒中加入中空微球及预处理后的木质原料，启动滚筒使滚筒滚动带动中空微球与木质原料混合，并使用喷涂方法将液态偶联剂施加在中空微球及所述木质原料上，获得添加偶联剂的混合物；
S4、铺真空管：将真空管7在模具内进行定向铺装；
S5、分层铺装板坯：将所述添加偶联剂的混合物分成两份，将其中一份铺装在所述经定向铺装的真空管7上，铺装好之后进行预压制得部分嵌入真空管7的板坯；将板坯翻转，再将另一份添加偶联剂的混合物铺装在经定向铺装的真空管7另一面，进一步进行预压，获得完整板坯；
S6、热压处理：将完整板坯放入热压设备中进行热压；
S7、后期加工：进行裁边和表面处理；其他与具体实施方式1-3中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：可大大降低刨花板的整体密度，但由于木质原料部分被压实，形成高密度表面，提高了刨花板的弯曲弹性模量、静曲强度等物理力学性能，而降低了吸水厚度膨胀率，可获得良好的表面加工性能。同时，由于采用这一实施方式使刨花板内形成了封闭的真空环境，从而使刨花板具有了真空材料的部分特性，使刨花板的隔热隔音性能获得提升；且由于真空管是定向铺装的，使板材在定向铺装方向上的力学性能也得到了改善。
具体实施方式5：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种内设真空管的中空微球刨花板的制造方法，步骤S2中木质原料的含水率控制在10%~15%；所述步骤S6中的热压设备为高频加热的热压设备，且将完整板坯放入高频加热的热压设备中在120~220℃下热压3~20分钟；其他与具体实施方式4相同。
本实施方式的技术效果是：控制木质原料的含水率并使木质原料具有较高的含水率是木材加工行业较少采用的方法，因为常规的增加含水率会使板材的性能不稳定且不利于板材的成型，一般情况下在制造刨花板时会控制木质原料的含水率在5%以下，而在本发明中10%~15%的板材含水率与本发明采用的高频加热设备相结合，可以使具有较厚厚度的板材得以更好的成型，能够更便捷的生产出具有较大厚度的具有隔热隔音作用的内设真空管的中空微球刨花板。
具体实施方式6：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种内设真空管的中空微球刨花板的制造方法，所述木质原料的规格为长20~200mm、宽2~20mm、厚0.1~2mm；所述真空管7壁厚0.5mm~2mm、外径2mm~30mm；其他与具体实施方式4相同。
本实施方式的技术效果是：大长径比木质原料在板坯中进行定向铺装，使刨花板的静曲强度等力学性能在径向方向上增加50~150%，拓宽了产品的用途，可用于承载结构。
具体实施方式7：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种内设真空管的中空微球刨花板的制造方法，在所述步骤S5中所述经定向铺装的真空管7上倒扣V字形挡板8之后，再铺装所述添加偶联剂的混合物并预压制得部分嵌入真空管7的板坯；将板坯翻转，进而继续在翻转后的板坯内部分露出的真空管7上倒扣V字形挡板8，再铺装所述添加偶联剂的混合物并预压；其他与具体实施方式4至6中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：在铺装过程中限定了真空管的位置，防止真空在后续加工过程中的位移，从而形成均一的结构；另一方面V字形挡板也使得在板坯铺装过程中真空管周围形成低密度区，从而在热过程中受力较小，起到保护真空管的作用。
具体实施方式8：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述一种内设真空管的中空微球刨花板的制造方法，所述V字形挡板8是以PCL、PEA、PBS、PBSA或PBAT材料制备的；其他与具体实施方式7相同。
本实施方式的技术效果是：V字形挡板为低熔点热塑料性塑料，在加热过程中融化，填充真空管周围的空隙，且与木质原料形成啮合结构，促进真空管与木质原料的界面接合。
具体实施方式9：结合图1、图2、图3、图4和图5说明本实施方式，本实施方式所述一种内设真空管的中空微球刨花板的制造方法，步骤S4中的所述真空管7按以下步骤制备：
a、在真空管制造设备中放入足够的真空管壳体、填充塞体、吸气剂及胶粘剂；所述真空管壳体至少具有一个开口；
b、密闭真空管制造设备并启动真空泵2抽离设备中的空气，使真空管制造设备中处于真空状态；
c、调真空度，确保真空度在-0.05Mpa到-0.1Mpa范围内；
d、向所述真空管壳体内装填吸气剂；
e、在所述填充塞体侧表面施加胶粘剂；
f、对所述填充塞体施压，使所述填充塞体与所述真空管壳体的所述开口紧密结合，待所述胶粘剂固化，所述填充塞体与所述开口密封结合；
g、关闭真空泵2，开启真空管制造设备，使所述人造板用真空管制造设备处于正常气压，取出真空管7；其他与具体实施方式4至8中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：制成了隔热隔声屏障，能够在较长时间内保持真空状态，且具有较好的力学强度，能够在后续制备过程中承受较大的压力。
具体实施方式10：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式所述一种内设真空管的中空微球刨花板的制造方法，所述真空管制造设备具有密封仓1、真空泵2、大气压力表3、造管装置4，所述密封仓1由不透气材料制得，且其中至少一部分是以透明的不透气材料制得，所述密封仓1具有抽气孔11，所述抽气孔11通过管线5与真空泵2连接，所述密封仓1上还具有至少一个仓口6，所述仓口6能够在开启状态和密闭状态间转换，仓口6密闭并启动真空泵2后所述密封仓1能够处于真空状态；所述大气压力表3设于所述密封仓1上，能够实时反映所述密封仓1的真空度；所述密封仓1内具有真空管壳体、填充塞体、吸气剂，所述真空管壳体至少具有一个开口，在一定真空度下通过所述造管装置4能够使吸气剂进入真空管壳体内，并能够通过所述造管装置4以填充塞体对真空管壳体进行密封；其他与具体实施方式4至9中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：实现了实验室手工制备真空管并可以以机械化的方法制备真空管，可调节真空管真空度，快速封装，为实验研究真空度对各项性能的影响、使隔热隔音刨花板产业化制造提供了条件。
Claims (9)
1.一种内设真空管的中空微球刨花板，其特征在于：其组分和重量百分数为：
木质原料：75％～90％，
中空微球：4％～20％，
真空管：4％～20％，
偶联剂：0.5％～4％，
所述真空管按以下步骤制备：
a、在真空管制造设备中放入真空管壳体、填充塞体、吸气剂及胶粘剂；所述真空管壳体至少具有一个开口；
b、密闭真空管制造设备并启动真空泵抽离设备中的空气，使真空管制造设备中处于真空状态；
c、调真空度，确保真空度在-0.05Mpa到-0.1Mpa范围内；
d、向所述真空管壳体内装填吸气剂；
e、在所述填充塞体侧表面施加胶粘剂；
f、对所述填充塞体施压，使所述填充塞体与所述真空管壳体的所述开口紧密结合，待所述胶粘剂固化，所述填充塞体与所述开口密封结合；
g、关闭真空泵，开启真空管制造设备，使人造板用真空管制造设备处于正常气压，取出真空管。
2.根据权利要求1所述的一种内设真空管的中空微球刨花板，其特征在于：所述木质原料与所述中空微球共同构成木质原料层，所述中空微球在所述木质原料层中均匀分散，所述木质原料层至少为两层，所述真空管设在木质原料层与木质原料层之间。
3.根据权利要求1所述的一种内设真空管的中空微球刨花板，其特征在于：所述真空管为多个，且各真空管之间不相连；所述偶联剂为异氰酸酯偶联剂。
4.根据权利要求1所述的一种内设真空管的中空微球刨花板的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、备料：将木材或秸秆通过刨片、削片、碾压、锯切和筛选中的一种或几种方式进行加工，获得木质原料；
S2、原料预处理：通过控制温湿度设备，控制木质原料的含水率；
S3、混料并添加偶联剂：在滚筒中加入中空微球及预处理后的木质原料，启动滚筒使滚筒滚动带动中空微球与木质原料混合，并使用喷涂方法将液态偶联剂施加在中空微球及所述木质原料上，获得添加偶联剂的混合物；
S4、铺真空管：将真空管在模具内进行定向铺装；
S5、分层铺装板坯：将所述添加偶联剂的混合物分成两份，将其中一份铺装在经定向铺装的真空管上，铺装好之后进行预压制得部分嵌入真空管的板坯；将板坯翻转，再将另一份添加偶联剂的混合物铺装在经定向铺装的真空管另一面，进一步进行预压，获得完整板坯；
S6、热压处理：将完整板坯放入热压设备中进行热压；
S7、后期加工：进行裁边和表面处理。
5.根据权利要求4所述的一种内设真空管的中空微球刨花板的制造方法，其特征在于：步骤S2中木质原料的含水率控制在10％～15％；步骤S6中的热压设备为高频加热的热压设备，且将完整板坯放入高频加热的热压设备中在120～220℃下热压3～20分钟。
6.根据权利要求4所述的一种内设真空管的中空微球刨花板的制造方法，其特征在于：所述木质原料的规格为长20～200mm、宽2～20mm、厚0.1～2mm；所述真空管壁厚0.5mm～2mm、外径2mm～30mm。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的一种内设真空管的中空微球刨花板的制造方法，其特征在于：在步骤S5中所述经定向铺装的真空管上倒扣V字形挡板之后，再铺装所述添加偶联剂的混合物并预压制得部分嵌入真空管的板坯；将板坯翻转，进而继续在翻转后的板坯内部分露出的真空管上倒扣V字形挡板，再铺装所述添加偶联剂的混合物并预压。
8.根据权利要求7所述的一种内设真空管的中空微球刨花板的制造方法，其特征在于：所述V字形挡板是以PCL、PEA、PBS、PBSA或PBAT材料制备的。
9.根据权利要求1所述的一种内设真空管的中空微球刨花板，其特征在于：所述真空管制造设备具有密封仓、真空泵、大气压力表、造管装置，所述密封仓由不透气材料制得，且其中至少一部分是以透明的不透气材料制得，所述密封仓具有抽气孔，所述抽气孔通过管线与真空泵连接，所述密封仓上还具有至少一个仓口，所述仓口能够在开启状态和密闭状态间转换，仓口密闭并启动真空泵后所述密封仓能够处于真空状态；所述大气压力表设于所述密封仓上，能够实时反映所述密封仓的真空度；所述密封仓内具有真空管壳体、填充塞体、吸气剂，所述真空管壳体至少具有一个开口，在真空环境下通过所述造管装置能够使吸气剂进入真空管壳体内，并能够通过所述造管装置以填充塞体对真空管壳体进行密封。
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