CN107471771A - 一种基于速生草的户外耐候工程材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于速生草的户外耐候工程材料，所述户外耐候工程材料为交替层状结构，所述的层状结构不低于3层，包括奇数层、偶数层，所述奇数层为狼尾草，所述偶数层包括聚乳酸木丝和木质复合颗粒，按重量百分比计，所述聚乳酸木丝包括：麦秸秆粉末20～30%、聚乳酸70～80%；所述木质复合颗粒包括：高密度聚乙烯（PE）50～55%、麦秸秆粉末35～40%、硬脂酸3～10%、乙烯‑醋酸乙烯共聚物（EVA）2～5%；本发明还公开了一种基于速生草的户外耐候工程材料的制备方法，本发明的目的是针对现有人造板材及其制备工艺的缺陷，提供一种耐候性好、表观硬度高、静曲强度佳、加工/刻蚀性好的户外木质工程材料及其制备方法。
Description
技术领域
本发明属新材料领域，特别涉及一种基于速生草的户外耐候工程材料 及其制备。该种户外耐候工程材料特别适合加工高速公路防眩板、户外文 化长廊、城市风光带、旅游景点的地板、立柱、承重梁、休闲桌椅、指示 牌等。
背景技术
随着科技的发展，时代的变迁，户外耐候建筑用材需求量与日俱增。 使用场合比较为人所知的有高等级公路的防眩板、声屏障，城市风光带、 旅游景点、文化长廊等场所的地板、立柱、承重梁、休闲桌椅、指示牌等。 这些户外场合所用工程材料，大部分都是木质材料，少数为石质材料。
木质材料有很多优点，质量轻，容易加工，可以在上面刻画多种精美 图案，同时木质材料本身就是一种精美的装饰品，可以给人一种别样的意 境美；因此深受人们青睐，成为此类场所首选的户外工程材料。
但是木质材料还是有美中不足的地方，耐候性不强，容易腐朽，且表 观硬度低和静曲强度低，容易被损坏；石质材料同样耐候性不强，容易被 破坏。
如何在保留木质材料优点的同时克服其不足，是现代人工木质材料的 发展方向。本发明所述基于速生草的户外耐候工程材料成形技术为这种发 展方向点亮了一盏明灯，用基于速生草的户外耐候工程材料成形技术解决 木质户外工程材料的不足必将成为科研人员的研究新方向。
专利权人：中南林业科技大学，专利名称为：一种颗粒增强木质户外 工程材料及其制备方法，专利申请号：201510212175.3，公开了一种颗粒 增强木质户外工程材料，其由3～5mm厚经切片、展平、炭化的竹片和增 强颗粒混合料制成；同时，还本发明公开了一种颗粒增强木质户外工程材 料的制备方法，其包括以下步骤制备竹片、制备增强颗粒混合料、温压成 形；本发明的目的是针对现有木质材料的缺陷，提供一种完美的继承了木 质材料的优点且耐候性能好、表观硬度和静曲强度极佳、加工刻蚀性能好 的颗粒增强木质户外工程材料及其制备方法。
该专利相对本发明，木质感、耐候性能都不是很好，且木质也不是很 细腻、韧性也不是太好、加工刻蚀性能也未能达到本发明的效果，不能很 好的解决工艺品刻蚀加工过程中细小文字与微特征的清晰度和牢固度的难 题。
发明内容
本发明的目的是针对现有人工木质材料的缺陷，有效利用等廉价碳汇 资源提供一种耐候性好、表观硬度高、静曲强度佳、加工/刻蚀性好的户外 木质工程材料及其制备方法。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于速生草的户 外耐候工程材料，所述户外耐候工程材料为交替层状结构，所述的层状结 构不低于3层，总层数为奇数，包括奇数层和偶数层，所述奇数层为狼尾 草，所述偶数层包括聚乳酸木丝和木质复合颗粒，按重量百分比计，所述 聚乳酸木丝包括：麦秸秆粉末20～30％、聚乳酸70～80％；所述木质复合颗 粒包括：高密度聚乙烯(PE)50～55％、麦秸秆粉末35～40％、硬脂酸3～10％、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)2～5％；所述户外耐候工程材料经辗平、 粉粹、预复合、铺装、三维热成形五道工序复合制成。
奇数层和偶数层原材料质量比为1:1～3:1；偶数层中聚乳酸木丝和木 质复合颗粒的质量比为1:2。
所述辗平工序中，所用辗平设备为对辊辗平机，两平行辊间的间隙可 调，辊面安装有成品字形排列的三角菱刺；其辗平对象为经晒干的狼尾草 的秆茎，所述辗平工序包括如下步骤：狼尾草秆茎分选；根据户外耐候工 程材料规格确定狼尾草秆茎长度；对辊辗平；装箱。
所述粉粹工序中，所用粉粹设备为秸秆粉粹机，其粉粹对象为经自然 晒干的麦秸秆，获得的麦秸秆粉末粒度为0.15～0.25mm、含水率为10～15％。
所述预复合工序包括2步：第1步为麦秸秆粉末与聚乳酸间的复合， 经配料、混合、拔丝工序获得聚乳酸木丝，其丝径为0.75～2.2mm；第2步 为麦秸秆粉末与高密度聚乙烯(PE)、硬脂酸和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA) 间的复合，经配料、混合、挤压、破粹、过筛五道工序获得木质复合颗粒， 粒度为0.25～0.85mm。
所述铺装工序中，经烘干、辗平的狼尾草的秆茎为奇数层，聚乳酸木 丝和木质复合颗粒共同组成偶数层，总层数为奇数。
所述三维热成形的施压方式为：前、后、左、右、上、下六面施压； 其工艺参数为：成形温度为180～220℃，成形压力为10～20MPa，保温保 压时间为10～15min。
本发明另一个方案：一种基于速生草的户外耐候工程材料制备方法， 包括如下步骤:
1)辗平：采用对辊辗平机将晒干后的狼尾草的秆茎辗平；
2)粉碎：采用秸秆粉粹机将晒干后的麦秸秆进行粉碎；
3)预复合：①聚乳酸木丝的制备：将麦秸秆粉末与聚乳酸，经配料、 混合、拔丝工序，得到聚乳酸木丝；②木质复合颗粒的制备：将 麦秸秆粉末与高密度聚乙烯(PE)、硬脂酸和乙烯-醋酸乙烯共聚 物(EVA)，经配料、混合、挤压、破粹、过筛五道工序获得木质 复合颗粒；
4)铺装：将经辗平的狼尾草秆茎为奇数层，聚乳酸木丝和木质复合 颗粒共同组成偶数层进行铺装，且狼尾草秆茎与聚乳酸木丝的铺 装沿长度方向呈平行分布；
5)三维热成形：采用前后、左右、上下六面施压方式成形，制得户 外耐候工程材料。
优选的，所述步骤5)中，成形压力为10～20MPa，保温保压时间为10～ 15min。
优选的，所述步骤5)中，成形温度180～220℃。
上述成形温度根据制品的性能要求应用木质功能材料成形本构方程经 计算确定，所述木质功能材料成形本构方程，如下：
本发明的有益效果：(1)聚乳酸木丝与狼尾草秆茎相容性好，且木质 感强，起纤维强化作用；(2)木质复合颗粒与聚乳酸木丝和狼尾草秆茎的 相容性好，强度高，具有较强的耐候性，起颗粒强化与木塑融合作用；(3) 经辗平的狼尾草秆茎在三维热成形环境下与聚乳酸木丝和木质复合颗粒复 合，通过纤维及颗粒强化与木塑融合制成的木质复合材料与发明人前期发 明的“一种颗粒增强木质户外工程材料及其制备方法(ZL201510212175.3)”的木质感更强、耐候性能更好，且木质细腻、韧性好、加工刻蚀性能极佳， 很好的解决了工艺品刻蚀加工过程中细小文字与微特征的清晰度和牢固度 的难题。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明 进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护 范围有任何的限制作用。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明 进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护 范围有任何的限制作用。
以下是具体实施例
实施例1
一种基于速生草的户外耐候工程材料，所述户外耐候工程材料为交替 层状结构，所述的层状结构为3层，包括奇数层和偶数层，所述奇数层为 狼尾草，所述偶数层包括聚乳酸木丝和木质复合颗粒，按重量百分比计， 所述聚乳酸木丝包括：麦秸秆粉末20％、聚乳酸80％；所述木质复合颗粒包 括：高密度聚乙烯(PE)50％、麦秸秆粉末40％、硬脂酸7％、乙烯-醋酸乙 烯共聚物(EVA)3％；所述户外耐候工程材料经辗平、粉粹、预复合、铺 装、三维热成形五道工序复合制成。
一种基于速生草的户外耐候工程材料制备方法，包括如下步骤:
1)辗平：所用辗平设备为对辊辗平机，两平行辊间的间隙可调，辊面安 装有成品字形排列的三角菱刺；其辗平对象为经晒干的狼尾草的秆 茎，所述辗平工序包括如下步骤：狼尾草秆茎分选；根据户外耐候工 程材料规格确定狼尾草秆茎长度；对辊辗平；装箱。
2)粉碎：所用粉粹设备为普通农作物秸秆粉粹机，其粉粹对象为经自然 晒干的麦秸秆，获得的麦秸秆粉末粒度为0.15mm、含水率为10％；
3)预复合：预复合工序包括2步：第1步为麦秸秆粉末与聚乳酸间的复 合，经配料、混合、拔丝工序获得聚乳酸木丝，其丝径为0.75mm；第 2步为麦秸秆粉末与高密度聚乙烯(PE)、硬脂酸和乙烯-醋酸乙烯共 聚物(EVA)间的复合，经配料、混合、挤压、破粹、过筛五道工序 获得木质复合颗粒，粒度为0.25mm；
4)铺装：经烘干、辗平的狼尾草的秆茎为奇数层(每层均为单层)、聚 乳酸木丝和木质复合颗粒共同组成偶数层，总层数为3层，奇、偶两 层原材料的质量比为1：1，偶数层中聚乳酸木丝和木质复合颗粒的质 量比为1:2；且狼尾草秆茎与聚乳酸木丝的铺装沿长度方向呈平行分 布；
5)三维热成形：采用前后、左右、上下六面施压方式成形，成形压力为 10MPa，保温保压时间为10min，成形温度180℃，制得户外耐候工程 材料。
实施例2
一种基于速生草的户外耐候工程材料，所述户外耐候工程材料为交替 层状结构，所述的层状结构为11层，包括奇数层和偶数层，所述奇数层为 狼尾草，所述偶数层包括聚乳酸木丝和木质复合颗粒，按重量百分比计， 所述聚乳酸木丝包括：麦秸秆粉末30％、聚乳酸70％；所述木质复合颗粒包 括：高密度聚乙烯(PE)55％、麦秸秆粉末35％、硬脂酸5％、乙烯-醋酸乙 烯共聚物(EVA)5％；所述户外耐候工程材料经辗平、粉粹、预复合、铺 装、三维热成形五道工序复合制成。
一种基于速生草的户外耐候工程材料制备方法，包括如下步骤:
1)辗平：所用辗平设备为对辊辗平机，两平行辊间的间隙可调，辊面安 装有成品字形排列的三角菱刺；其辗平对象为经晒干的狼尾草的秆 茎，所述辗平工序包括如下步骤：狼尾草秆茎分选；根据户外耐候工 程材料规格确定狼尾草秆茎长度；对辊辗平；装箱。
2)粉碎：所用粉粹设备为普通农作物秸秆粉粹机，其粉粹对象为经自然 晒干的麦秸秆，获得的麦秸秆粉末粒度为0.25mm、含水率为15％；
3)预复合：预复合工序包括2步：第1步为麦秸秆粉末与聚乳酸间的复 合，经配料、混合、拔丝工序获得聚乳酸木丝，其丝径为2.2mm；第 2步为麦秸秆粉末与高密度聚乙烯(PE)、硬脂酸和乙烯-醋酸乙烯共 聚物(EVA)间的复合，经配料、混合、挤压、破粹、过筛五道工序 获得木质复合颗粒，粒度为0.85mm；
4)铺装：经烘干、辗平的狼尾草的秆茎为奇数层(每层均为单层)、聚 乳酸木丝和木质复合颗粒共同组成偶数层，总层数为11层，奇、偶 两层原材料的质量比为3:1，偶数层中聚乳酸木丝和木质复合颗粒的 质量比为1:2；且狼尾草秆茎与聚乳酸木丝的铺装沿长度方向呈平行 分布；
5)三维热成形：采用前后、左右、上下六面施压方式成形，成形压力为 20MPa，保温保压时间为15min，成形温度220℃，制得户外耐候工程 材料。
实施例3
一种基于速生草的户外耐候工程材料，所述户外耐候工程材料为交替 层状结构，所述的层状结构为7层，包括奇数层和偶数层，所述奇数层为 狼尾草，所述偶数层包括聚乳酸木丝和木质复合颗粒，按重量百分比计， 所述聚乳酸木丝包括：麦秸秆粉末25％、聚乳酸75％；所述木质复合颗粒包 括：高密度聚乙烯(PE)55％、麦秸秆粉末40％、硬脂酸3％、乙烯-醋酸乙 烯共聚物(EVA)2％；所述户外耐候工程材料经辗平、粉粹、预复合、铺 装、三维热成形五道工序复合制成。
一种基于速生草的户外耐候工程材料制备方法，包括如下步骤:
1)辗平：所用辗平设备为对辊辗平机，两平行辊间的间隙可调，辊面安 装有成品字形排列的三角菱刺；其辗平对象为经晒干的狼尾草的秆 茎，述辗平工序包括如下步骤：狼尾草秆茎分选；根据户外耐候工程 材料规格确定狼尾草秆茎长度；对辊辗平；装箱。
2)粉碎：所用粉粹设备为普通农作物秸秆粉粹机，其粉粹对象为经自然 晒干的麦秸秆，获得的麦秸秆粉末粒度为0.2mm、含水率为12％；
3)预复合：预复合工序包括2步：第1步为麦秸秆粉末与聚乳酸间的复 合，经配料、混合、拔丝工序获得聚乳酸木丝，其丝径为1.5mm；第 2步为麦秸秆粉末与高密度聚乙烯(PE)、硬脂酸和乙烯-醋酸乙烯共 聚物(EVA)间的复合，经配料、混合、挤压、破粹、过筛五道工序 获得木质复合颗粒，粒度为0.5mm；
4)铺装：经烘干、辗平的狼尾草的秆茎为奇数层(每层均为单层)、聚 乳酸木丝和木质复合颗粒共同组成偶数层，总层数为7层，奇、偶两 层原材料的质量比为2:1，偶数层中聚乳酸木丝和木质复合颗粒的质 量比为1:2；且狼尾草秆茎与聚乳酸木丝的铺装沿长度方向呈平行分 布；
5)三维热成形：采用前后、左右、上下六面施压方式成形，成形压力为 15MPa，保温保压时间为12min，成形温度200℃，制得户外耐候工 程材料。
将本发明实施例3与发明人前期发明的专利名称为：一种颗粒增强木 质户外工程材料及其制备方法，专利申请号：201510212175.3，进行试验 对比，结果如下表：
由上表可知，本发明相对于前期发明的专利名称为：一种颗粒增强木 质户外工程材料及其制备方法，专利申请号：201510212175.3，木质感更 强、耐候性能更好，且木质细腻、韧性好、加工刻蚀性能也更好。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变 体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程，方法，物 品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或 者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上 实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是 本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存 在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发 明原理的前提下，还可以做出若干改进，润饰或变化，也可以将上述技术 特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰，变化或组合，或未经改进将 发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范 围。
Claims (10)
1.一种基于速生草的户外耐候工程材料，其特征在于，所述户外耐候工程材料为交替层状结构，所述的层状结构不低于3 层，总层数为奇数，包括奇数层和偶数层，所述奇数层为狼尾草，所述偶数层包括聚乳酸木丝和木质复合颗粒，按重量百分比计，所述聚乳酸木丝包括：麦秸秆粉末20～30%、聚乳酸70～80%；所述木质复合颗粒包括：高密度聚乙烯（PE）50～55%、麦秸秆粉末35～40%、硬脂酸3～10%、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）2～5% ；所述户外耐候工程材料经辗平、粉粹、预复合、铺装、三维热成形五道工序复合制成。
2.根据权利要求1所述的一种基于速生草的户外耐候工程材料，其特征在于，奇数层和偶数层原材料质量比为1:1～3:1；偶数层中聚乳酸木丝和木质复合颗粒的质量比为1:2。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于速生草的户外耐候工程材料，其特征在于，所述辗平工序中，所用辗平设备为对辊辗平机，两平行辊间的间隙可调，辊面安装有成品字形排列的三角菱刺；其辗平对象为经晒干的狼尾草的秆茎，所述辗平工序包括如下步骤：狼尾草秆茎分选；根据户外耐候工程材料规格确定狼尾草秆茎长度；对辊辗平；装箱。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于速生草的户外耐候工程材料，其特征在于，所述粉粹工序中，所用粉粹设备为秸秆粉粹机，其粉粹对象为经自然晒干的麦秸秆，获得的麦秸秆粉末粒度为0.15～0.25mm、含水率为10～15%。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于速生草的户外耐候工程材料，其特征在于，所述预复合工序包括2步：第1步为麦秸秆粉末与聚乳酸间的复合，经配料、混合、拔丝工序获得聚乳酸木丝，其丝径为0.75～2.2mm；第2步为麦秸秆粉末与高密度聚乙烯（PE）、硬脂酸和乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）间的复合，经配料、混合、挤压、破粹、过筛五道工序获得木质复合颗粒，粒度为0.25～0.85mm。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于速生草的户外耐候工程材料，其特征在于，所述铺装工序中，经烘干、辗平的狼尾草的秆茎为奇数层，聚乳酸木丝和木质复合颗粒共同组成偶数层。
7.根据权利要求1或2所述的一种基于速生草的户外耐候工程材料，其特征在于，所述三维热成形的施压方式为：前、后、左、右、上、下六面施压；其工艺参数为：成形温度为180～220℃，成形压力为10～20MPa，保温保压时间为10～15min。
8.如权利要求1～7所述的任意一种基于速生草的户外耐候工程材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤:
辗平：采用对辊辗平机将晒干后的狼尾草的秆茎辗平；
粉碎：采用秸秆粉粹机将晒干后的麦秸秆进行粉碎；
预复合：①聚乳酸木丝的制备：将麦秸秆粉末与聚乳酸，经配料、混合、拔丝工序，得到聚乳酸木丝；②木质复合颗粒的制备：将麦秸秆粉末与高密度聚乙烯（PE）、硬脂酸和乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA），经配料、混合、挤压、破粹、过筛五道工序获得木质复合颗粒；
铺装：将经辗平的狼尾草秆茎为奇数层，聚乳酸木丝和木质复合颗粒共同组成偶数层进行铺装，且狼尾草秆茎与聚乳酸木丝的铺装沿长度方向呈平行分布；
三维热成形：采用前后、左右、上下六面施压方式成形，制得户外耐候工程材料。
9.根据权利要求8所述的一种基于速生草的户外耐候工程材料制备方法，其特征在于，所述步骤5）中，成形压力为10～20MPa，保温保压时间为10～15min。
10.根据权利要求8所述的一种基于速生草的户外耐候工程材料制备方法，其特征在于，所述步骤5）中，成形温度180～220℃。
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| CN110105656A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-09 | 安徽省交通控股集团有限公司 | 一种公路施工临时用柔性防眩板 |
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| CN105830827A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-08-10 | 太仓市新华粮食生产专业合作社 | 一种高强度可降解农用薄膜 |
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| CN110105656A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-09 | 安徽省交通控股集团有限公司 | 一种公路施工临时用柔性防眩板 |
| CN110105656B (zh) * | 2019-05-17 | 2021-07-20 | 安徽省交通控股集团有限公司 | 一种公路施工临时用柔性防眩板 |
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