CN107083818A - 一种楼板用高强度环保竹木纤维板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种楼板用高强度环保竹木纤维板材，包括竹木纤维板材本体和表面防火层，所述竹木纤维板材本体由以下按重量份配比的原料制成：天然竹纤维200‑300份、木纤维60‑80份、热塑性塑料分子60‑80份、大豆蛋白胶黏剂32‑46份、豆胶增强剂10‑15份、豆胶修饰剂5‑10份，所述竹木纤维板材本体使用疏水处理剂处理，同时还提供了其制备方法；采用科学改性大豆蛋白胶黏剂，加入热塑性塑料分子，强度高，环保性能好，疏水性能好，防火阻燃性能好，适用于楼板。

Description

一种楼板用高强度环保竹木纤维板材及其制备方法
技术领域
本发明属于人造板领域，具体涉及一种楼板用高强度环保竹木纤维板及其制备方法。
背景技术
纤维板又名密度板，是以植物素纤维为原料，施加胶粘剂制成的人造板。制造过程中可以施加胶粘剂和添加剂。纤维板具有材质均匀、纵横强度差小、不易开裂等优点，用途广泛。发展纤维板生产是木材资源综合利用的有效途径。纤维板的结构比天然木材均匀，高密度纤维板的强度很高，避免了腐朽、虫蛀等问题，同时板材胀缩性小，便于加工。由于其表面平整，易于粘贴各种饰面，可以使制成的家具更加美观，也可用于承重。
竹木纤维板是以竹纤维及其他材料混合制造的纤维板,从制造方法来分有干法纤维板和湿法纤维板,从密度来分有高密度、中密度和低密度纤维板。宋孝金等研究了用毛竹、绿竹、麻竹为原料制造中高密度纤维板的工艺，通过正交法优选出了上述竹材制作竹或竹木质中高密度纤维板的较佳工艺用该工艺生产出来的纤维板产品的理化性能达到或超过了现行标准规定的技术指标。施霖利用中小径间伐竹部分替代木材生产强化木地板用高密度纤维板,实验室小试与生产性试验结果表明,在现有生产工艺基本不变的情况下,竹片加入量占原料总量的30%～50%时，产品的各项物理力学性能指标满足欧洲强化木地板用高密度纤维板标准干条件下的要求。
目前，竹木纤维板大多采用的胶黏剂依旧为传统的“三醛胶”，在环保性能上较差；竹木纤维板具有的良好的抗菌性、高韧性、高硬度的特点，适于作楼板用材，但是现有技术中提供的竹木纤维板的强度虽然偏高，仍达不到用作楼板的强度水平。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种采用科学改性大豆蛋白胶黏剂的，加入热塑性塑料分子的楼板用高强度环保竹木纤维板材及其制备方法。
为了实现发明目的，本发明所采用的技术方案为：
一种楼板用高强度环保竹木纤维板材，包括竹木纤维板材本体和表面防火层，所述竹木纤维板材本体由以下按重量份配比的原料制成：天然竹纤维200-300份、木纤维60-80份、热塑性塑料分子60-80份、大豆蛋白胶黏剂32-46份、豆胶增强剂10-15份、豆胶修饰剂5-10份，所述竹木纤维板材本体使用疏水处理剂处理，所述疏水处理剂的固含量为5-8%。
作为本发明优选的技术方案，由以下按重量份配比的原料制成：天然竹纤维250-280份、木纤维70-78份、热塑性塑料分子65-75份、大豆蛋白胶黏剂40份、豆胶增强剂13份、豆胶修饰剂8份，所述竹木纤维板材本体使用疏水处理剂处理，所述疏水处理剂的固含量为5%。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述楼板用高强度环保竹木纤维板材的密度为0.93-0.95g/cm3。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述天然竹纤维的制备方法，包括以下步骤：
（1）软化：将毛竹杆滤水，表面除尘，放入蒸煮池进行蒸煮，蒸煮时间为1h；
（2）削片：将软化好毛竹杆置于削片机削成8-10cm的短竹段；
（3）高压除杂：将短竹段放入高压罐中煮片，压力保持80kpa，时间为5h，煮片完成后，除去滤液，并清洗煮好的短竹段；
（4）热磨：将洗净的短竹段放入热墨机进行热磨，得到湿天然竹纤维团，
（5）干燥：将湿天然竹纤维团自然干燥至含水率为18%，得到所述天然竹纤维。
作为本发明优选的技术方案，所述表面防火层采用铝镁材质防火薄板。
作为本发明优选的技术方案， 所述豆胶增强剂由以下按百分比配比的原料制成：十二烷基硫酸钠60-80%和亚硫酸钠20-40%。
作为本发明优选的技术方案，所述豆胶修饰剂由以下按百分比配比的原料制成：氢氧化钠24-32%、氢氧化铵20-35%和盐酸胍33-56%。
作为本发明优选的技术方案，所述疏水处理剂由以下按百分比配比的原料制成：烷基烯酮二聚体2-4%、植物纳米纤维素3-4%和水92-95%。
作为本发明优选的技术方案，所述铝镁材质防火薄板的厚度为1-2cm。
一种楼板用高强度环保竹木纤维板材的制备方法，包括下述步骤：
（1）胶料的准备：
①取适量固含量为30%的大豆蛋白胶黏剂，加入反应釜，设置反应条件为40-50℃，时间持续15-20min；
②再向反应釜中加入适量豆胶增强剂，设置反应条件为75-85℃，时间持续10min后降温至60℃；
③再向反应釜中加入适量豆胶修饰剂的水溶液，反应温度不变，时间持续13min；
④将反应釜反应温度升至80℃，时间保持5min，自然冷却30min后，再次升温至80℃，保持10min后冷却至室温，即得改性后的大豆蛋白胶黏剂A；
（2）板材的制备：
①二次干燥：将适量的天然竹纤维、木纤维放入干燥机进行快速干燥，温度设置为180-220℃，时间为25min；
②混胶：取出干燥机中的天然竹纤维和木纤维，使用喷胶设备均匀混入步骤（1）所述的胶黏剂A；
③挤压成型：将步骤②中混合均匀的物料放入双螺杆挤出机，再混入颗粒状的热塑性塑料分子进行均质挤出，温度控制为110℃，挤出的物料置于模具，预压成板坯，再将板坯放入热压机进行热压，保证在20s内将板坯压至规定厚度，热压温控制在180-200℃。
④疏水处理：将热压成型的板坯浸入疏水处理剂中，调整真空度为0.08Mpa以下，温度维持室温，完成真空浸渍疏水处理；
⑤后期处理：将疏水处理后的板坯依次进行干燥、冷却除应力、平衡含水率、裁边以及砂光工序，得到竹木纤维板材本体；
⑥贴面：将表面防火层贴于竹木纤维板材本体表面，制得竹木纤维板材。
作为本发明进一步改进的技术方案，其特征在于，所述真空浸渍疏水时间为1h。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述疏水处理前，需要将热压成型的板坯干燥至含水率为1-3%。
综上所述，本发明采用上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益的技术效果：
（1）本发明采用大豆蛋白胶黏剂，环保性非常高，符合当今板材发展的方向，同时对其进行改性，使用了豆胶增强剂和豆胶修饰剂，克服了大豆蛋白胶黏剂本身胶合强度低的缺点，并使用疏水处理剂对整个板材进行疏水改性，克服了大豆蛋白胶黏剂防水性差的缺点，故本发明提供的竹木纤维板材在不影响其他性能的情况下，具有很高的环保性能。
（2）本发明采用天然竹纤维、木纤维和热塑性塑料分子作为主要原料制备而成，结合了竹纤维良好的抗菌性、韧性和高硬度，木纤维良好的内结合力和刚度，热塑性塑料分子的再利用性、材料增强性和疏水性，使得板材的强度很高，高于国家标准，强度完全达到用于楼板的水平程度。
（3）热塑性塑料分子作为再生材料，具有良好的环境亲和性，能够使板材具有良好的防腐性，防潮性，防虫性以及优异的物理性能和尺寸稳定性，提高了板材的承载强度，同时由于其特性，还能进一步降低板材的比重，提高其抗冲击强度，使得其用作楼板时，各项性能都优于现有技术中提供的材料。
（4）本发明使用烷基烯酮二聚体和植物纳米纤维素对板材进行疏水处理，配比科学，原理科学，使得板材具有很小的吸水厚度膨胀率，即其防水性能很好。
（5）本发明表面贴有防火层，有效防火阻燃，用于楼板用材，安全性高，实用性高。
（6）本发明提供的板材制备方法简单，科学合理，操作方便。
（7）本发明采用的原料中，竹资源和热塑性塑料分子，前者我国的资源丰富，后者为资源的回收再利用，都体现了良好的环境亲和力，在木材资源日益匮乏的今天，具有良好的环境价值和商业价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明和描述，需要说明的是，以下实施例均采用本发明提供的技术方案制得，仅用于具体阐述本发明，而非作为本发明保护范围的限制。
实施例1
1）原料准备：
取天然竹纤维200kg、木纤维80kg、热塑性塑料分子60kg、大豆蛋白胶黏剂34kg、豆胶增强剂10kg、豆胶修饰剂10kg。
豆胶增强剂：二烷基硫酸钠60%和亚硫酸钠40%。
豆胶修饰剂：氢氧化钠24%、氢氧化铵20%和盐酸胍56%。
疏水处理剂：烷基烯酮二聚体2%、植物纳米纤维素3%和水95%。
2）制备板材：
S1、胶料的准备：
①取适量固含量为30%的大豆蛋白胶黏剂，加入反应釜，设置反应条件为40℃，时间持续20min；
②再向反应釜中加入适量豆胶增强剂，设置反应条件为75℃，时间持续10min后降温至60℃；
③再向反应釜中加入适量豆胶修饰剂的水溶液，反应温度不变，时间持续13min；
④将反应釜反应温度升至80℃，时间保持5min，自然冷却30min后，再次升温至80℃，保持10min后冷却至室温，即得改性后的大豆蛋白胶黏剂A；
S2、板材的制备：
①二次干燥：将适量的天然竹纤维、木纤维放入干燥机进行快速干燥，温度设置为220℃，时间为25min；
②混胶：取出干燥机中的天然竹纤维和木纤维，使用喷胶设备均匀混入步骤（1）所述的胶黏剂A；
③挤压成型：将步骤②中混合均匀的物料放入双螺杆挤出机，再混入颗粒状的热塑性塑料分子进行均质挤出，温度控制为110℃，挤出的物料置于模具，预压成板坯，再将板坯放入热压机进行热压，保证在20s内将板坯压至规定厚度，热压温控制在180℃。
④疏水处理：将热压成型的板坯干燥至含水率为1%后浸入疏水处理剂中，调整真空度为0.08Mpa以下，温度维持室温，真空浸渍1h；
⑤后期处理：将疏水处理后的板坯依次进行干燥、冷却除应力、平衡含水率、裁边以及砂光工序，得到竹木纤维板材本体；
⑥贴面：将的厚度为1cm的铝镁材质防火薄板贴于竹木纤维板材本体表面，制得竹木纤维板，板坯密度为0.93g/cm3。
实施例2
1）原料准备：
取天然竹纤维300kg、木纤维60kg、热塑性塑料分子80kg、大豆蛋白胶黏剂44kg、豆胶增强剂15kg、豆胶修饰剂5kg。
豆胶增强剂：二烷基硫酸钠80%和亚硫酸钠20%。
豆胶修饰剂：氢氧化钠32%、氢氧化铵35%和盐酸胍33%。
疏水处理剂：烷基烯酮二聚体4%、植物纳米纤维素4%和水92%。
2）制备板材：
S1、胶料的准备：
①取适量固含量为30%的大豆蛋白胶黏剂，加入反应釜，设置反应条件为40℃，时间持续15min；
②再向反应釜中加入适量豆胶增强剂，设置反应条件为85℃，时间持续10min后降温至60℃；
③再向反应釜中加入适量豆胶修饰剂的水溶液，反应温度不变，时间持续13min；
④将反应釜反应温度升至80℃，时间保持5min，自然冷却30min后，再次升温至80℃，保持10min后冷却至室温，即得改性后的大豆蛋白胶黏剂A；
S2、板材的制备：
①二次干燥：将适量的天然竹纤维、木纤维放入干燥机进行快速干燥，温度设置为180℃，时间为25min；
②混胶：取出干燥机中的天然竹纤维和木纤维，使用喷胶设备均匀混入步骤（1）所述的胶黏剂A；
③挤压成型：将步骤②中混合均匀的物料放入双螺杆挤出机，再混入颗粒状的热塑性塑料分子进行均质挤出，温度控制为110℃，挤出的物料置于模具，预压成板坯，再将板坯放入热压机进行热压，保证在20s内将板坯压至规定厚度，热压温控制在200℃。
④疏水处理：将热压成型的板坯干燥至含水率3%后浸入疏水处理剂中，调整真空度为0.08Mpa以下，温度维持室温，真空浸渍1h；
⑤后期处理：将疏水处理后的板坯依次进行干燥、冷却除应力、平衡含水率、裁边以及砂光工序，得到竹木纤维板材本体；
⑥贴面：将的厚度为2cm的铝镁材质防火薄板贴于竹木纤维板材本体表面，制得竹木纤维板,板坯密度为0.95g/cm3。
实施例3
1）原料准备：
取天然竹纤维250kg、木纤维78kg、热塑性塑料分子65kg、大豆蛋白胶黏剂40kg、豆胶增强剂4kg、豆胶修饰剂8kg。
豆胶增强剂：二烷基硫酸钠80%和亚硫酸钠20%。
豆胶修饰剂：氢氧化钠32%、氢氧化铵35%和盐酸胍33%。
疏水处理剂：烷基烯酮二聚体4%、植物纳米纤维素4%和水92%。
2）制备板材：
S1、胶料的准备：
①取适量固含量为30%的大豆蛋白胶黏剂，加入反应釜，设置反应条件为40℃，时间持续15min；
②再向反应釜中加入适量豆胶增强剂，设置反应条件为85℃，时间持续10min后降温至60℃；
③再向反应釜中加入适量豆胶修饰剂的水溶液，反应温度不变，时间持续13min；
④将反应釜反应温度升至80℃，时间保持5min，自然冷却30min后，再次升温至80℃，保持10min后冷却至室温，即得改性后的大豆蛋白胶黏剂A；
S2、板材的制备：
①二次干燥：将适量的天然竹纤维、木纤维放入干燥机进行快速干燥，温度设置为180℃，时间为25min；
②混胶：取出干燥机中的天然竹纤维和木纤维，使用喷胶设备均匀混入步骤（1）所述的胶黏剂A；
③挤压成型：将步骤②中混合均匀的物料放入双螺杆挤出机，再混入颗粒状的热塑性塑料分子进行均质挤出，温度控制为110℃，挤出的物料置于模具，预压成板坯，再将板坯放入热压机进行热压，保证在20s内将板坯压至规定厚度，热压温控制在180℃。
④疏水处理：将热压成型的板坯干燥至含水率1%后浸入疏水处理剂中，调整真空度为0.08Mpa以下，温度维持室温，真空浸渍1h；
⑤后期处理：将疏水处理后的板坯依次进行干燥、冷却除应力、平衡含水率、裁边以及砂光工序，得到竹木纤维板材本体；
⑥贴面：将的厚度为1cm的铝镁材质防火薄板贴于竹木纤维板材本体表面，制得竹木纤维板, 板坯密度为0.93g/cm3。
实施例4
1）原料准备：
取天然竹纤维280kg、木纤维70kg、热塑性塑料分子75kg、大豆蛋白胶黏剂40kg、豆胶增强剂4kg、豆胶修饰剂8kg。
豆胶增强剂：二烷基硫酸钠60%和亚硫酸钠40%。
豆胶修饰剂：氢氧化钠24%、氢氧化铵20%和盐酸胍56%。
疏水处理剂：烷基烯酮二聚体2%、植物纳米纤维素3%和水95%。
2）制备板材：
S1、胶料的准备：
①取适量固含量为30%的大豆蛋白胶黏剂，加入反应釜，设置反应条件为40℃，时间持续20min；
②再向反应釜中加入适量豆胶增强剂，设置反应条件为75℃，时间持续10min后降温至60℃；
③再向反应釜中加入适量豆胶修饰剂的水溶液，反应温度不变，时间持续13min；
④将反应釜反应温度升至80℃，时间保持5min，自然冷却30min后，再次升温至80℃，保持10min后冷却至室温，即得改性后的大豆蛋白胶黏剂A；
S2、板材的制备：
①二次干燥：将适量的天然竹纤维、木纤维放入干燥机进行快速干燥，温度设置为220℃，时间为25min；
②混胶：取出干燥机中的天然竹纤维和木纤维，使用喷胶设备均匀混入步骤（1）所述的胶黏剂A；
③挤压成型：将步骤②中混合均匀的物料放入双螺杆挤出机，再混入颗粒状的热塑性塑料分子进行均质挤出，温度控制为110℃，挤出的物料置于模具，预压成板坯，再将板坯放入热压机进行热压，保证在20s内将板坯压至规定厚度，热压温控制在200℃。
④疏水处理：将热压成型的板坯干燥至含水率为3%后浸入疏水处理剂中，调整真空度为0.08Mpa以下，温度维持室温，真空浸渍1h；
⑤后期处理：将疏水处理后的板坯依次进行干燥、冷却除应力、平衡含水率、裁边以及砂光工序，得到竹木纤维板材本体；
⑥贴面：将的厚度为2cm的铝镁材质防火薄板贴于竹木纤维板材本体表面，制得竹木纤维板,板坯密度为0.95g/cm3。
按GB/T 31765-2015中规定的方法对上述实施例所制备的竹木纤维板材的物理力学性能进行测试，测试结果如表1所示，其各项指标均达到国家标准，同时也达到用于楼板的板材强度标准，并具有良好的疏水性和阻燃性。
表1 竹木纤维板的物理力学性能测试结果
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应当理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种楼板用高强度环保竹木纤维板材，其特征在于，包括竹木纤维板材本体和表面防火层，所述竹木纤维板材本体由以下按重量份配比的原料制成：天然竹纤维200-300份、木纤维60-80份、热塑性塑料分子60-80份、大豆蛋白胶黏剂32-46份、豆胶增强剂10-15份、豆胶修饰剂5-10份，所述竹木纤维板材本体使用疏水处理剂处理，所述疏水处理剂的固含量为5-8%。
2.根据权利要求1所述的楼板用高强度环保竹木纤维板材，其特征在于，由以下按重量份配比的原料制成：天然竹纤维250-280份、木纤维70-78份、热塑性塑料分子65-75份、大豆蛋白胶黏剂40份、豆胶增强剂4份、豆胶修饰剂8份，所述竹木纤维板材本体使用疏水处理剂处理，所述疏水处理剂的固含量为5%。
3.根据权利要求1所述的楼板用高强度环保竹木纤维板材，其特征在于，所述楼板用高强度环保竹木纤维板材的密度为0.93-0.95g/cm3。
4.根据权利要求1至3任一项所述的楼板用高强度环保竹木纤维板材，其特征在于，所述天然竹纤维的制备方法，包括以下步骤：
（1）软化：将毛竹杆滤水，表面除尘，放入蒸煮池进行蒸煮，蒸煮时间为1h；
（2）削片：将软化好毛竹杆置于削片机削成8-10cm的短竹段；
（3）高压除杂：将短竹段放入高压罐中煮片，压力保持80kpa，时间为5h，煮片完成后，除去滤液，并清洗煮好的短竹段；
（4）热磨：将洗净的短竹段放入热墨机进行热磨，得到湿天然竹纤维团，
（5）干燥：将湿天然竹纤维团自然干燥至含水率为18%，得到所述天然竹纤维。
5.根据权利要求1至3任一项所述的楼板用高强度环保竹木纤维板材，其特征在于，所述表面防火层采用铝镁材质防火薄板。
6.根据权利要求1至3任一项所述的楼板用高强度环保竹木纤维板材，其特征在于， 所述豆胶增强剂由以下按百分比配比的原料制成：十二烷基硫酸钠60-80%和亚硫酸钠20-40%。
7.根据权利要求1至3任一项所述的楼板用高强度环保竹木纤维板材，其特征在于， 所述豆胶修饰剂由以下按百分比配比的原料制成：氢氧化钠24-32%、氢氧化铵20-35%和盐酸胍33-56%。
8.根据权利要求1至3任一项所述的楼板用高强度环保竹木纤维板材，其特征在于，所述疏水处理剂由以下按百分比配比的原料制成：烷基烯酮二聚体2-4%、植物纳米纤维素3-4%和水92-95%。
9.根据权利要求5所述的楼板用高强度环保竹木纤维板材，其特征在于，所述铝镁材质防火薄板的厚度为1-2cm。
10.一种楼板用高强度环保竹木纤维板材的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
（1）胶料的准备：
①取适量固含量为30%的大豆蛋白胶黏剂，加入反应釜，设置反应条件为40-50℃，时间持续15-20min；
②再向反应釜中加入适量豆胶增强剂，设置反应条件为75-85℃，时间持续10min后降温至60℃；
③再向反应釜中加入适量豆胶修饰剂的水溶液，反应温度不变，时间持续13min；
④将反应釜反应温度升至80℃，时间保持5min，自然冷却30min后，再次升温至80℃，保持10min后冷却至室温，即得改性后的大豆蛋白胶黏剂A；
（2）板材的制备：
①二次干燥：将适量的天然竹纤维、木纤维放入干燥机进行快速干燥，温度设置为180-220℃，时间为25min；
②混胶：取出干燥机中的天然竹纤维和木纤维，使用喷胶设备均匀混入步骤（1）所述的胶黏剂A；
③挤压成型：将步骤②中混合均匀的物料放入双螺杆挤出机，再混入颗粒状的热塑性塑料分子进行均质挤出，温度控制为110℃，挤出的物料置于模具，预压成板坯，再将板坯放入热压机进行热压，保证在20s内将板坯压至规定厚度，热压温控制在180-200℃；
④疏水处理：将热压成型的板坯浸入疏水处理剂中，调整真空度为0.08Mpa以下，温度维持室温，完成真空浸渍疏水处理；
⑤后期处理：将疏水处理后的板坯依次进行干燥、冷却除应力、平衡含水率、裁边以及砂光工序，得到竹木纤维板材本体；
⑥贴面：将表面防火层贴于竹木纤维板材本体表面，制得竹木纤维板材。
11.根据权利要求10所述的楼板用高强度环保竹木纤维板材的制备方法，其特征在于，所述真空浸渍疏水时间为1h。
12.根据权利要求10或11所述的楼板用高强度环保竹木纤维板材的制备方法，其特征在于，所述疏水处理前，需要将热压成型的板坯干燥至含水率为1-3%。
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