CN107351473A - 一种生物质复合板的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质复合板的加工工艺，包括如下步骤：（1）芯板热压制备、（2）多层板材热压制备、（3）冷压处理。本发明对生物质复合板材的加工处理工艺进行了针对性的改进处理，有效增强了界面间的结合能力，同时又保证了良好的外观特性，最终制得的复合板材力学性能好，较一次热压成型的复合板材特性还有所提升，综合使用推广价值高。
Description
技术领域
本发明属于板材加工制造领域，具体涉及一种生物质复合板的加工工艺。
背景技术
每年农作物秸秆的产量较大，即是废弃物也是资源，具有很好的开发潜力，但是在实际利用中，无论是制成沼气还是加工成纸浆，都会带来废渣废液，导致“以废生废”的问题。而利用农作物秸秆等采用热压法进行板材的制作可以有效的避免大量废液的产生，且制得的复合板材具有良好的使用特性，为现有农作物秸秆的利用提供了良好的途径。现有的生物质复合板材的加工方法较多，申请号为：201310260159.2公开了一种分层叠压法制备木塑复合板材的方法，采取了三层叠压的方式制成了复合板材，有效解决了加工厚度较大的复合板材，表面糊化现象严重的问题；但在实际加工使用中发现，此方式制成的板材较一体加工制成的板材的综合特性有所下降，其原因是中心层的板材在一次热压处理后，其表面压融形成光滑固化层，二次压合时新添加的物料成分与其界面结合强度稍差，导致整体的性能有所下降，制得的复合板材在较大外力时会出现分层剥离的现象，尤其是当复合板材压制的层数较多时，影响了整体的使用品质。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种生物质复合板的加工工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种生物质复合板的加工工艺，包括如下步骤：
（1）芯板热压制备：
将生物质纤维、硅烷偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维混合均匀，然后铺装成厚度为3~4mm的芯层板坯，再将芯层板坯放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为185~195℃，热压的压力控制为1.5~2.5MPa，热压处理3~5min后得芯板备用；
（2）多层板材热压制备：
将生物质纤维、硅烷偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维混合均匀，然后铺装成厚度为2~3mm的表层物料，再将表层物料铺放在步骤（1）所得的芯板的上表面和下表面，而在此铺放处理前，先对芯板的上表面和下表面进行喷涂改性液处理，然后将由芯板作为中心层、表层物料作为上下两层结构组成的混合料放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为185~195℃，热压的压力控制为1.5~2.5MPa，热压处理3~5min后得多层板材备用；当需要得到更多层板材时，重复本步骤的处理操作，以多层板材作为中心层，再次叠加两层表层物料，最后进行热压处理即可；所述的改性液中各成分及其对应重量百分含量为：硼酸锌3~5%、酒石酸2~4%、磷脂酰乙醇胺0.2~0.5%，余量为水；
（3）冷压处理：
将步骤（2）所得的多层板材放入冷压机中，控制冷压处理时的压力为1.0~2.0MPa，当多层板材的温度不超过50℃时，将其取出自然冷却至室温即得生物质复合板。
进一步的，步骤（1）中所述的生物质纤维、硅烷偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维的质量比为1：0.05~0.1：0.5~1.0。
进一步的，所述的生物质纤维为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、竹纤维、木纤维中的任意一种。
进一步的，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的任意一种。
进一步的，所述的热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的任意一种。
进一步的，所述的改性液在板材上对应的喷涂量为40~50ml/m2。
本发明在复合板的加工处理过程中，仍采用多层压合的方式来制备，很好的保证了复合板材的外观品相，同时经过特殊的工艺处理，改善了板材整体的使用特性，其中采用的方法是在多层压合前，先向中心层的板材上下表面喷涂改性液处理，改性液中的硼酸锌、酒石酸和磷脂酰乙醇胺能改善增强纤维表面基团含量和活性，便于其交联融合，同时水溶液能有效的软化中心层板材表面的压合层，便于其与上下层物料的贴合，在高温热压处理时水溶液汽化生成大量的水蒸汽，进一步打乱了中心层板材表面压合层的结构，进一步促进了其与上下层物料间的熔融交结性能，弱化了界面分隔，从而提升了整体的品质。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明对生物质复合板材的加工处理工艺进行了针对性的改进处理，有效增强了界面间的结合能力，同时又保证了良好的外观特性，最终制得的复合板材力学性能好，较一次热压成型的复合板材特性还有所提升，综合使用推广价值高。
具体实施方式
实施例1
一种生物质复合板的加工工艺，包括如下步骤：
（1）芯板热压制备：
将生物质纤维、硅烷偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维混合均匀，然后铺装成厚度为3~4mm的芯层板坯，再将芯层板坯放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为185℃，热压的压力控制为1.5MPa，热压处理3min后得芯板备用；
（2）多层板材热压制备：
将生物质纤维、硅烷偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维混合均匀，然后铺装成厚度为2~3mm的表层物料，再将表层物料铺放在步骤（1）所得的芯板的上表面和下表面，而在此铺放处理前，先对芯板的上表面和下表面进行喷涂改性液处理，然后将由芯板作为中心层、表层物料作为上下两层结构组成的混合料放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为185℃，热压的压力控制为1.5MPa，热压处理3min后得多层板材备用；当需要得到更多层板材时，重复本步骤的处理操作，以多层板材作为中心层，再次叠加两层表层物料，最后进行热压处理即可；所述的改性液中各成分及其对应重量百分含量为：硼酸锌3%、酒石酸2%、磷脂酰乙醇胺0.2%，余量为水；
（3）冷压处理：
将步骤（2）所得的多层板材放入冷压机中，控制冷压处理时的压力为1.0MPa，当多层板材的温度不超过50℃时，将其取出自然冷却至室温即得生物质复合板。
进一步的，步骤（1）中所述的生物质纤维、硅烷偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维的质量比为1：0.05：0.5。
进一步的，所述的生物质纤维为水稻秸秆。
进一步的，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550。
进一步的，所述的热塑性塑料为聚乙烯。
进一步的，所述的改性液在板材上对应的喷涂量为40ml/m2。
实施例2
一种生物质复合板的加工工艺，包括如下步骤：
（1）芯板热压制备：
将生物质纤维、硅烷偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维混合均匀，然后铺装成厚度为3~4mm的芯层板坯，再将芯层板坯放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为190℃，热压的压力控制为2.0MPa，热压处理4min后得芯板备用；
（2）多层板材热压制备：
将生物质纤维、硅烷偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维混合均匀，然后铺装成厚度为2~3mm的表层物料，再将表层物料铺放在步骤（1）所得的芯板的上表面和下表面，而在此铺放处理前，先对芯板的上表面和下表面进行喷涂改性液处理，然后将由芯板作为中心层、表层物料作为上下两层结构组成的混合料放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为190℃，热压的压力控制为2.0MPa，热压处理4min后得多层板材备用；当需要得到更多层板材时，重复本步骤的处理操作，以多层板材作为中心层，再次叠加两层表层物料，最后进行热压处理即可；所述的改性液中各成分及其对应重量百分含量为：硼酸锌4%、酒石酸3%、磷脂酰乙醇胺0.4%，余量为水；
（3）冷压处理：
将步骤（2）所得的多层板材放入冷压机中，控制冷压处理时的压力为1.5MPa，当多层板材的温度不超过50℃时，将其取出自然冷却至室温即得生物质复合板。
进一步的，步骤（1）中所述的生物质纤维、硅烷偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维的质量比为1：0.08：0.7。
进一步的，所述的生物质纤维为小麦秸秆。
进一步的，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh560。
进一步的，所述的热塑性塑料为聚丙烯。
进一步的，所述的改性液在板材上对应的喷涂量为45ml/m2。
实施例3
一种生物质复合板的加工工艺，包括如下步骤：
（1）芯板热压制备：
将生物质纤维、硅烷偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维混合均匀，然后铺装成厚度为3~4mm的芯层板坯，再将芯层板坯放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为195℃，热压的压力控制为2.5MPa，热压处理5min后得芯板备用；
（2）多层板材热压制备：
将生物质纤维、硅烷偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维混合均匀，然后铺装成厚度为2~3mm的表层物料，再将表层物料铺放在步骤（1）所得的芯板的上表面和下表面，而在此铺放处理前，先对芯板的上表面和下表面进行喷涂改性液处理，然后将由芯板作为中心层、表层物料作为上下两层结构组成的混合料放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为195℃，热压的压力控制为2.5MPa，热压处理5min后得多层板材备用；当需要得到更多层板材时，重复本步骤的处理操作，以多层板材作为中心层，再次叠加两层表层物料，最后进行热压处理即可；所述的改性液中各成分及其对应重量百分含量为：硼酸锌5%、酒石酸4%、磷脂酰乙醇胺0.5%，余量为水；
（3）冷压处理：
将步骤（2）所得的多层板材放入冷压机中，控制冷压处理时的压力为2.0MPa，当多层板材的温度不超过50℃时，将其取出自然冷却至室温即得生物质复合板。
进一步的，步骤（1）中所述的生物质纤维、硅烷偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维的质量比为1：0.1：1.0。
进一步的，所述的生物质纤维为竹纤维。
进一步的，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh570。
进一步的，所述的热塑性塑料为聚氯乙烯。
进一步的，所述的改性液在板材上对应的喷涂量为50ml/m2。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，直接将改性液中的三种溶质成分（硼酸锌、酒石酸、磷脂酰乙醇胺）按照对应使用量添加于物料成分中，省去改性液喷涂处理方式，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例1相比，在制备过程中省去改性液喷涂处理操作，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有的一体热压成型处理工艺。
为了对比本发明效果，对上述实施例1、对比实施例1、对比实施例2、对照组所制得的生物质（各组所用基础原料成分均相同）复合板进行性能测试，具体对比数据如下表1所示：
表1
| 层数 | 各层厚度（mm） | 弯曲强度（MPa） | 冲击强度（kJ/m2） | |
| 实施例1 | 3 | 2/3/2 | 28.46 | 7.23 |
| 对比实施例1 | 3 | 2/3/2 | 24.41 | 6.01 |
| 对比实施例2 | 3 | 2/3/2 | 23.68 | 5.88 |
| 对照组 | 1 | 7 | 26.55 | 6.37 |
注：上表1中所述的弯曲强度参照ASTM D790进行测试；所述的冲击强度参照GB/T1043.1-2008进行测试。
由上表1可以看出，本发明方法对应制得的生物质复合板材的综合性能有很好的提升，整体的使用品质得到改善，市场竞争力强。
Claims (6)
1.一种生物质复合板的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）芯板热压制备：
将生物质纤维、硅烷偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维混合均匀，然后铺装成厚度为3~4mm的芯层板坯，再将芯层板坯放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为185~195℃，热压的压力控制为1.5~2.5MPa，热压处理3~5min后得芯板备用；
（2）多层板材热压制备：
将生物质纤维、硅烷偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维混合均匀，然后铺装成厚度为2~3mm的表层物料，再将表层物料铺放在步骤（1）所得的芯板的上表面和下表面，而在此铺放处理前，先对芯板的上表面和下表面进行喷涂改性液处理，然后将由芯板作为中心层、表层物料作为上下两层结构组成的混合料放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为185~195℃，热压的压力控制为1.5~2.5MPa，热压处理3~5min后得多层板材备用；当需要得到更多层板材时，重复本步骤的处理操作，以多层板材作为中心层，再次叠加两层表层物料，最后进行热压处理即可；所述的改性液中各成分及其对应重量百分含量为：硼酸锌3~5%、酒石酸2~4%、磷脂酰乙醇胺0.2~0.5%，余量为水；
（3）冷压处理：
将步骤（2）所得的多层板材放入冷压机中，控制冷压处理时的压力为1.0~2.0MPa，当多层板材的温度不超过50℃时，将其取出自然冷却至室温即得生物质复合板。
2.根据权利要求1所述的一种生物质复合板的加工工艺，其特征在于，步骤（1）中所述的生物质纤维、硅烷偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维的质量比为1：0.05~0.1：0.5~1.0。
3.根据权利要求1或2所述的一种生物质复合板的加工工艺，其特征在于，所述的生物质纤维为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、竹纤维、木纤维中的任意一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种生物质复合板的加工工艺，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的任意一种。
5.根据权利要求1或2所述的一种生物质复合板的加工工艺，其特征在于，所述的热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种生物质复合板的加工工艺，其特征在于，所述的改性液在板材上对应的喷涂量为40~50ml/m2。
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