CN106696311A - 一种中空微球木塑复合板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种中空微球木塑复合板及其制造方法，本发明为实现高强度吸音隔热木塑复合板的制造及解决木质材料内不能形成真空环境的问题，提出一种中空微球木塑复合板的制造方法。本发明包括备料、原料预处理、制备塑料薄片、滚筒混合、铺真空管、分层铺装板坯、热压及冷压、后期加工的步骤。本发明的有益效果是：使木塑复合板内形成了封闭的真空环境，从而使木塑复合板具有了真空材料的部分特性，使木塑复合板的隔温隔音性能获得提升；并且制造的中空微球木塑复合板具有低密度、隔温、隔音的效果，不仅使板材做到了平均密度低而表面密度高，还保证了板材的轻质高强以及良好的表面加工性能。本发明还提出了一种中空微球木塑复合板。
Description
技术领域
本发明属于复合材料领域，涉及木塑复合板的制造方法，具体涉及一种中空微球木塑复合板的制造方法。
背景技术
木塑复合材料是复合材料领域增长最快的新型聚合物复合材料之一。挤出、注射和热压是三种主要的生产木塑复合材料的方法，但是挤出和注射法限制了其产品的尺寸，因此热压法是生产大幅面木塑复合材料的最优方法。木塑复合板被用于建筑工业和家具制造业，性能优越的木塑复合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、橱柜类家具等。
木塑复合材料的主要原料包括木质原料和塑料，在成本上，塑料的价格高于木质原料的价格，因此提高产品中木质原料的含量可以降低产品的成本。然而，现有木塑复合材料中木质原料的质量分数一般在20%到50%，当木质原料含量高于50%时，木质原料与塑料混合物的流动性差，与设备管壁的摩擦阻力较大，造成产品均匀性差和表面开裂等缺陷。同时，随着木塑复合板制造技术的进步，人们对木塑复合材料的认识和认可度正在逐渐提升，同时对木塑复合板性能的要求也越来越高。在关注木塑复合板环保性能的同时，也越来越关注木塑复合板板材的力学性能，以及吸音、隔热性能等。特别是当人们越来越多的将木塑复合板应用于建筑工程及室内装饰领域时，如何对木塑复合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。现有技术中对木塑复合板环保性能、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木塑复合板的有关研究成果，高强度吸音隔热木塑复合板材研发技术迟迟没有获得突破，如何在提升木塑复合板强度的同时使木塑复合板具有吸音、隔热的性能，是当前木塑复合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木塑复合板等木质复合材料中则可望改善材料的物理性能。而木材是一种多孔材料，其不具备密封特性不能够形成真空环境，以木材为原料的木塑复合材难以具有较优越的隔热隔音效果，因此如何改进模塑复合板使其性能发生变化，并具有真空材料的特性是当前函待解决的技术问题。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的一系列问题，进而提出一种中空微球木塑复合板的制造方法。所述一种中空微球木塑复合板的制造方法，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：对木质原料进行干燥处理，将木质原料的含水率干燥至5%以下；S3、制备塑料薄片：将热塑性塑料加工成热塑性塑料薄片；S4、滚筒混合：将热塑性塑料薄片、中空微球及所述木质原料置于滚筒中混合均匀，获得三者的混合物；S5、铺真空管：将真空管在模具内进行定向铺装；S6、分层铺装板坯：将所述混合物分成两份，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；S7、热压及冷压：将在真空管两面铺装完所述混合物的板坯放入压机中进行热压及冷压；S8、后期加工：进行裁边和表面处理。本发明的有益效果是：使木塑复合板内形成了封闭的真空环境，从而使木塑复合板具有了真空材料的部分特性，使木塑复合板的隔热隔音性能获得提升；并且制造的中空微球木塑复合板具有低密度、隔热、隔音的效果，不仅使板材做到了平均密度低而表面密度高，还保证了板材的轻质高强以及良好的表面加工性能。
进一步，在S5中还使用喷涂方法将液态偶联剂在滚筒混合过程中施加在热塑性塑料薄片、中空微球及木质原料三者的混合物上，所获得的混合物为添加偶联剂的混合物。
进一步，所述木质原料的规格为：长20~200mm，宽2~20mm，厚0.1~2mm；所述热塑性塑料薄片的规格为：长60～100mm，宽15～20mm，厚0.05～0.2mm；所述中空微球的密度为0.05～0.15g/cm3，粒径为10～150微米。
进一步，步骤S7中的热压在平板热压机中进行，首先在120~220℃下热压3~20分钟，之后向热压机加热板通入5~25℃冷水或将板坯转入至常温压机中进行冷压，待板坯温度降至30~60℃时取出。
进一步，在所述步骤S7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，所述中空微球为可膨胀聚合物微球，所述中空微球由热塑性聚合物的壳层和它包裹的液体组成。
进一步，步骤S5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。
进一步，步骤S3中所述塑料薄片占中空微球木塑复合板板材质量的4%～25%；所述液态偶联剂占中空微球木塑复合板板材质量的0.5%~4%；步骤S5中所述真空管占中空微球木塑复合板板材质量百分数的4%~19%；步骤S4中所述木质原料占中空微球木塑复合板板材质量百分数的70%~90%。
进一步，中空微球木塑复合板的尺寸为长400~2440mm，宽400~1220mm，厚6~45mm。
附图说明
图1是本发明的制造方法流程示意图；
图2是本发明所制造板材的一种剖面示意图；
图3是本发明所制造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造粒装置；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：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种中空微球木塑复合板的制造方法，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：对木质原料进行干燥处理，将木质原料的含水率干燥至5%以下；
S3、制备塑料薄片：将热塑性塑料加工成热塑性塑料薄片；
S4、滚筒混合：将热塑性塑料薄片、中空微球及所述木质原料置于滚筒中混合均匀，获得三者的混合物；
S5、铺真空管：将真空管在模具内进行定向铺装；
S6、分层铺装板坯：将所述混合物分成两份，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；
S7、热压及冷压：将在真空管两面铺装完所述混合物的板坯放入压机中进行热压及冷压；
S8、后期加工：进行裁边和表面处理。
本实施方式的技术效果是：使木塑复合板内形成了封闭的真空环境，从而使木塑复合板具有了真空材料的部分特性，使木塑复合板的隔热隔音性能获得提升；并且制造的中空微球木塑复合板具有低密度、隔热、隔音的效果，不仅使板材做到了平均密度低而表面密度高，还保证了板材的轻质高强以及良好的表面加工性能。
具体实施方式2：在S5中还使用喷涂方法将液态偶联剂在滚筒混合过程中施加在热塑性塑料薄片、中空微球及木质原料三者的混合物上，所获得的混合物为添加偶联剂的混合物；其他与具体实施方式1相同。
本实施方式的技术效果是：使用喷涂方法可使三种材料上均匀的附着偶联剂，而通过滚筒混合则有利于获得更加均匀分散的材料，在后续铺装及压制成板的过程中有效的保证了板材的力学性能均一，保证了板材的质量。
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中空微球木塑复合板的制造方法，所述木质原料的规格为：长20~200mm，宽2~20mm，厚0.1~2mm；所述热塑性塑料薄片的规格为：长60～100mm，宽15～20mm，厚0.05～0.2mm；所述中空微球的密度为0.05～0.15g/cm3，粒径为10～150微米；其他与具体实施方式1相同。
本实施方式的技术效果是：材料的这一规格决定了材料在混合过程中的均匀性，并有利于三种材料之间发生化学反应，进而形成有力的结合，可促进板材的质量提升。
具体实施方式4：结合图1、图2、图3和图5说明本实施方式，本实施方式所述一种中空微球木塑复合板的制造方法，步骤S7中的热压在平板热压机中进行，首先在120~220℃下热压3~20分钟，之后向热压机加热板通入5~25℃冷水或将板坯转入至常温压机中进行冷压，待板坯温度降至30~60℃时取出；其他与具体实施方式1相同。
本实施方式的技术效果是：通过120~220℃的热压可以使塑料薄片熔融，在偶联剂的作用下木质原料中的羟基与偶联剂发生共价化学反应，且可以与塑料形成缠绕结构，增强了木制原料与塑料之间的结合强度；通过冷压使板材降温定型，可获得表面质量高且性能稳定的板材。
具体实施方式5：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种中空微球木塑复合板的制造方法，在所述步骤S7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，再铺装所述混合物并预压；其他与具体实施方式1-4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6：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种中空微球木塑复合板的制造方法，所述V字形挡板是以PCL、PEA、PBS、PBSA或PBAT材料制备的；其他与具体实施方式1-5中任一项相同。
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7：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中空微球木塑复合板的制造方法，所述中空微球为可膨胀聚合物微球，所述中空微球由热塑性聚合物的壳层和它包裹的液体组成；其他与具体实施方式1-6中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：所述壳体在受热过程中会软化，而壳体内液体会发生气化膨胀进而使中空微球的体积增大。
具体实施方式8：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中空微球木塑复合板的制造方法，步骤S5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；其他与具体实施方式1-7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中空微球木塑复合板的制造方法，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1-8中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：实现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。
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中空微球木塑复合板的制造方法，步骤S3中所述塑料薄片占中空微球木塑复合板板材质量的4%～25%；所述液态偶联剂占中空微球木塑复合板板材质量的0.5%~4%；步骤S5中所述真空管占中空微球木塑复合板板材质量百分数的4%~19%；步骤S4中所述木质原料占中空微球木塑复合板板材质量百分数的70%~90%；其他与具体实施方式1至9中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：通过改进木塑复合板的组分使中空微球和真空管在木塑复合板中发挥作用，可以在降低木塑复合板平均密度的同时使木塑复合板内部形成封闭的真空环境，进而使木塑复合板具有了较好的隔热隔音效果。
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中空微球木塑复合板的制造方法，中空微球木塑复合板的尺寸为长400~2440mm，宽400~1220mm，厚6~120mm；其他与具体实施方式1至10中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：可实现超厚隔热隔音木塑复合板的生产和制造，结合在门窗以及隔墙中的实际应用，方便进行模块化和集成化生产和安装。
Claims (10)
1.一种中空微球木塑复合板的制造方法，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：对木质原料进行干燥处理，将木质原料的含水率干燥至5%以下；
S3、制备塑料薄片：将热塑性塑料加工成热塑性塑料薄片；
S4、滚筒混合：将热塑性塑料薄片、中空微球及所述木质原料置于滚筒中混合均匀，获得三者的混合物；
S5、铺真空管：将真空管在模具内进行定向铺装；
S6、分层铺装板坯：将所述混合物分成两份，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；
S7、热压及冷压：将在真空管两面铺装完所述混合物的板坯放入压机中进行热压及冷压；
S8、后期加工：进行裁边和表面处理。
2.根据权利要求1所述的一种中空微球木塑复合板的制造方法，其特征在于：在S5中还使用喷涂方法将液态偶联剂在滚筒混合过程中施加在热塑性塑料薄片、中空微球及木质原料三者的混合物上，所获得的混合物为添加偶联剂的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种中空微球木塑复合板的制造方法，其特征在于：所述木质原料的规格为：长20mm~200mm，宽2mm~20mm，厚0.1mm~2mm；所述热塑性塑料薄片的规格为：长60mm～100mm，宽15mm～20mm，厚0.05mm～0.2mm；所述中空微球的密度为0.05 g/cm3～0.15g/cm3，粒径为10微米～150微米。
4.根据权利要求1所述的一种中空微球木塑复合板的制造方法，其特征在于：步骤S7中的热压在平板热压机中进行，首先在120℃~220℃下热压3~20分钟，之后向热压机加热板通入5℃~25℃冷水或将板坯转入至常温压机中进行冷压，待板坯温度降至30℃~60℃时取出。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种中空微球木塑复合板的制造方法，其特征在于：在步骤S7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，再铺装所述混合物并预压。
6.根据权利要求5所述的一种中空微球木塑复合板的制造方法，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。
7.根据权利要求1所述的一种中空微球木塑复合板的制造方法，其特征在于：所述中空微球为可膨胀聚合物微球，所述中空微球由热塑性聚合物的壳层和它包裹的液体组成。
8.根据权利要求1所述的一种中空微球木塑复合板的制造方法，其特征在于：步骤S5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，使人造板用真空管制造设备处于正常气压，取出真空管。
9.根据权利要求7所述的一种中空微球木塑复合板的制造方法，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。
10.根据权利要求2-4中任一项所述的一种中空微球木塑复合板的制造方法，其特征在于：步骤S3中所述塑料薄片占中空微球木塑复合板质量的4%～25%；液态偶联剂占中空微球木塑复合板质量的0.5%~4%；步骤S5中所述真空管占中空微球木塑复合板质量百分数的4%~19%；步骤S4中所述木质原料占中空微球木塑复合板质量百分数的70%~90%。
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| CN113063088A (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-02 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种低温复合绝热层及其制备方法和在车载低温氢储罐的应用 |
| CN111360961A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-07-03 | 北京林业大学 | 一种可应用于木材浸渍处理的热膨胀微球及其制备方法 |
| CN111360961B (zh) * | 2020-01-13 | 2022-03-08 | 北京林业大学 | 一种可应用于木材浸渍处理的热膨胀微球及其制备方法 |
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