CN107629474A - 模制品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种模制品及其制备方法，该模制品包括芯部和至少部分包裹该芯部的壳部，该芯部由包括如下组分的第一混合物模压而成：8‑30重量份的热固性树脂和70‑92重量份具有第一粒度的秸秆粉末；该壳部由包括如下组分的第二混合物模压而成：8‑30重量份的热固性树脂和70‑92重量份具有第二粒度的秸秆粉末；其中，第一粒度大于第二粒度。该方法包括如下步骤：⑴分别为芯部和壳部准备第一混合物和第二混合物；⑵向模具的型腔内按序投放第一混合物和第二混合物，并使得第二混合物至少部分包裹第一混合物；⑶在模具型腔处于气密性封闭的状态下进行模压。本发明的模制品及其制备方法具有制造成本较低的优点。

Description

模制品及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种模制品及其制备方法，尤其是一种由包括秸秆粉末和热固性树脂的混合物模制而成的马桶盖及其制备方法。

背景技术

现有马桶盖(翻盖和座圈)通常采用以下材料及制备方法：a，例如ABS、聚丙烯、聚苯乙烯等热塑性树脂的注射模塑；b，脲醛模塑化合物的压缩模塑(又称模压)；c，机械加工中密度纤维板至所期望的形状；d，木质粉末与脲醛树脂或酚醛树脂混合后模压。

在模制的木质马桶盖中，大部分情况下使用木材加工厂的废木材来提供纤维素，但也有使用原木的情形。用来制备马桶盖及其他制品的中密度纤维板主要使用原木，而不是木材加工厂的废木材。另外，也有一些专利文献所公开的人造板使用如小麦或水稻等的秸秆来提供纤维素。

例如，中国专利文献CN104526831A公开了一种水稻或者小麦秸秆板的制备方法，包含以下步骤：1)将水稻或者小麦秸秆粉碎；2)对秸秆碎料进行蒸煮；3)将蒸煮后的秸秆碎料放入加热装置中，添加水及硅烷偶联剂，控温搅拌；4)将表面处理后的秸秆干燥并粉碎成纤维粉状；5)将处理后的秸秆纤维粉和脲醛树脂胶混合均匀，再将混合物放入压板机中热压成型。

中国专利文献CN1623746A公开了一种复合人造板及其制备方法，该人造板包括脲醛树脂粘结剂、12～75目的秸秆类非木材植物纤维碎料、和膨润土，脲醛树脂粘结剂、秸秆类非木材植物纤维及膨润土的重量百分配比为：12～60％∶35～85％∶3～50％。该方法是先将秸秆类非木材植物纤维粉碎，再通过干燥或加湿的方法使秸秆类非木材植物短纤维的含水率为3％～25％，然后按秸秆类非木材植物纤维及膨润土的重量百分配比配成秸秆类非木材植物纤维及凹凸棒土混合物，采用机械球磨或碾压对混合物进行处理，再按比例加入脲醛树脂粘结剂并搅拌均匀，铺装到模具中后，热压成形。

除了利用包括脲醛树脂和秸秆的混合物来制造人造板以外，也有利用包括酚醛树脂和秸秆的混合物来制备人造板的报道。例如，中国专利文献CN105694512A公开了一种秸秆粉板，包括：秸秆粉100份，酚醛树脂10-100份，固化剂适量，填料0-30份。

在利用含有热固性树脂和纤维素的混合物料制备模制品时，通常采用开放式模压法。如图3所示，这种模压方法中，上模1和下模2之间在模压阶段存在使得模具型腔与外部空间相连通的间隙3，随着模具型腔内混合物料4的受热，混合物料4中的水分和树脂化学反应产生蒸汽，该蒸汽在整个模压阶段均可通过间隙3排出型腔。这种开放式模压法存在树脂固化反应时间长、模具加热能耗高的不足。

另外，上述专利文献中所公开的人造板均由单一混合物制成，为了满足对其表观性能的要求，通常要求其中的秸秆粉末具有较细的粒度，而秸秆粉末的粒度越细，制造成本越高，由此导致产品的制造成本较高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种制造成本较低的模制品及其制备方法。

为了实现上述的主要目的，本发明的一个方面提供了一种模制品，包括芯部和至少部分包裹该芯部的壳部，从而形成例如核-壳结构或者三明治式的夹芯结构，其中，

芯部由包括如下组分的第一混合物模压而成：8-30重量份的热固性树脂和70-92重量份具有第一粒度的秸秆粉末；

壳部由包括如下组分的第二混合物模压而成：8-30重量份的热固性树脂和70-92重量份具有第二粒度的秸秆粉末；

其中，模制品的比重为0.8-0.95；第一粒度大于第二粒度，且第一粒度为5-50目，第二粒度为40-300目。

本发明中，秸秆是指以谷粒为栽培目的的禾本科作物，例如小麦、水稻、玉米、高粱等在收获谷粒后的剩余部分。

本发明的模制品包括芯部和壳部，其中芯部使用具有较大粒度的秸秆粉末，壳部使用具有较小粒度的秸秆粉末，由此减少了较细粒度秸秆粉末的使用量，既可获得较好的表观性能，又能够降低产品的制造成本。

本发明模制品的比重仅为0.8-0.95，轻便易操作，便于运输，并可减少树脂用量。与此相对地，现有技术中人造板的比重通常达到1.1-1.2，非常笨重且难以机械加工。

优选地，第一混合物和第二混合物所使用的为同一种热固性树脂，这不仅便于模制品的成型，而且芯部与壳部的树脂能够完全固化为一体，使得芯部和壳部之间具有良好的结合力。

本发明中，热固性树脂例如可以为脲醛树脂或酚醛树脂，其中酚醛树脂是特别优选的。

脲醛树脂是尿素与甲醛在催化剂作用下缩聚成初期脲醛树脂，然后再固化为末期热固性树脂。为了保证其性能，通常需要过量的甲醛，而且由于尿素与甲醛的缩聚反应是可逆反应，因此在模压过程中会产生甲醛，且模制品中会存在甲醛残留。

酚醛树脂由苯酚和甲醛在催化剂作用下缩聚而成，其中甲醛无需过量，固化过程中没有甲醛产生，且模制品不存在甲醛残留，因此选用酚醛树脂更为健康环保。

另外，当热固性树脂选用酚醛树脂时，优选控制该模制品的比重为0.85-0.9。这样，即使该模制品的比重较小，也可以达到所期望的机械强度。

本发明的模制品可以通过开放式、封闭式或半封闭式模压法成型。作为一种优选实施方式，本发明的模制品是通过封闭式模压法成型的。

本发明中，封闭式模压法是指在模压过程中使得模具型腔处于气密性封闭状态的模压方法(其中可以包括在模压预定时间后进行例如10秒至30秒的排气操作)。采用封闭式模压法，一方面可使树脂在模压时朝模制品的外表面流动，从而提高模制品的表观性能；另一方面，模压时混合物料所产生的蒸汽使得气密性封闭的型腔处于相对高压状态，模具形成“高压锅”，从而可以加快树脂的受热和固化，并降低模具的加热能耗。

根据本发明的一种具体实施方式，第一粒度为5-40目，第二粒度为40-200目；优选地，第一粒度为5-40目，第二粒度为40-150目；更优选地，第一粒度为5-20目，第二粒度为40-80目。其中，5目筛网的孔径为4000微米，20目筛网的孔径为830微米，40目筛网的孔径为830微米，80目筛网的孔径为180微米，300目筛网的孔径为48微米。

根据本发明的另一具体实施方式，第一混合物包括10-20重量份的热固性树脂和80-90重量份具有第一粒度的秸秆粉末；第二混合物包括10-20重量份的热固性树脂和80-90重量份具有第二粒度的秸秆粉末。

作为本发明的一种优选实施方式，第二混合物还包括0.25-1重量份的润滑剂，以便于模制品的脱模。举例来说，可以选择硬脂酸锌或矿物油作为润滑剂。本发明中，由于模制品的芯部可以不或者仅以较小面积与模具直接接触，因此第一混合物中可以不包括润滑剂，以进一步降低产品制造成本。

容易理解，上述热固性树脂中根据需要可以包含适量的固化剂。举例来说，当热固性树脂选用Novalac酚醛树脂时，其中可以包含占Novalac酚醛树脂重量6-14％的六亚甲基四胺作为固化剂。

本发明中，热固性树脂优选具有粉末形态，以便于混合物的配料和模压操作。

本发明的模制品例如为马桶盖。需要说明的是，现有技术中尚未见利用包括秸秆粉末和热固性树脂的混合物模制马桶盖的相关报道，而利用由秸秆粉末和热固性树脂所制成的人造板来制造马桶盖需要进行复杂的外形机械加工。

为了实现上述的主要目的，本发明的另一方面提供了一种制备上述模制品的方法，该方法包括如下步骤：

⑴为芯部准备第一混合物，并为壳部准备第二混合物；

⑵向模具的型腔内按序投放第一混合物和第二混合物，并使得第二混合物至少部分包裹第一混合物；例如，可以依次在模具的型腔内铺设第二混合物层、第一混合物层和第二混合物层，以使得第二混合物包裹第一混合物；

⑶在模具型腔处于气密性封闭的状态下，对第一混合物和第二混合物进行模压。

其中，步骤⑶中可以在模压预定时间后进行例如10秒至30秒的排气操作。

本发明的方法中，步骤⑴优选采用含水量为2-9wt％的秸秆粉末。

本发明的方法中，步骤⑶中优选控制模压时间为3分钟至12分钟，模压温度为100℃至250℃。

本发明的制备方法采用封闭式模压法来一次性地成型模制品的芯部和壳部，不仅具有成本低、固化成型过程快速的优点，而且所得模制品具有较好的表观性能。

为了更清楚地阐述本发明的目的、技术方案及优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1为本发明模制品实施例的结构示意图；

图2为表示本发明所采用封闭式模压法的示意图；

图3为表示现有技术中开放式模压法的示意图。

具体实施方式

以下以马桶盖(例如其翻盖和/或座圈)为例来详细说明本发明模制品的结构、组成及其制作方法。容易理解，本发明可以应用于马桶盖之外的其他模制品。

实施例1

本实施例所提供的模制品为马桶盖，其结构如图1所示，包括芯部141和完全包裹芯部的壳部142。其中，芯部141由包括如下组分的第一混合物模压而成：8重量份的Novalac酚醛树脂粉末、92重量份粒度为10目的稻草秸秆粉末；壳部142由包括如下组分的第二混合物模压而成：8重量份的Novalac酚醛树脂粉末、92重量份粒度为60目的稻草秸秆粉末。其中，稻草秸秆粉末的含水量为2-9％。

该马桶盖是通过封闭式模压法成型的，其具体制备方法包括如下步骤：：

⑴为芯部141准备第一混合物，并为壳部142准备第二混合物；

⑵在模具的型腔内按序铺设第二混合物层、第一混合物层和第二混合物层，并使得第二混合物包裹第一混合物；

⑶在模具型腔处于气密性封闭的状态下，对第一混合物和第二混合物进行模压；其中，控制模压时间为3分钟至12分钟，模压温度为100℃至250℃，得到比重为0.8-0.95的模制品；其中，在压缩循环结束时进行排气操作，以避免马桶盖爆炸或起泡。

脱模，根据需要进一步对模制品磨砂/抛光、着色和装配，得到成品。

本发明中的封闭式模压法是通过如图2所示的封闭式模具实现的。如图2所示，该模具包括上模11和下模12，二者之间在模压时形成紧密接触13，以实现模具型腔的气密性封闭。这样，型腔内的混合物料14中的水分蒸发和树脂化学反应产生的蒸汽被封闭在型腔内。

应当理解，在本发明未图示的其他实施例中，马桶盖的壳部可以是部分地包裹其芯部，例如形成类似于三明治的结构。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，芯部141由包括如下组分的第一混合物模压而成：30重量份的Novalac酚醛树脂粉末、70重量份粒度为40目的稻草秸秆粉末；壳部142由包括如下组分的第二混合物模压而成：30重量份的Novalac酚醛树脂粉末、70重量份粒度为300目的稻草秸秆粉末和1重量份的硬脂酸锌。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，芯部141由包括如下组分的第一混合物模压而成：8重量份的Novalac酚醛树脂粉末、92重量份粒度为5目的稻草秸秆粉末；壳部142由包括如下组分的第二混合物模压而成：20重量份的Novalac酚醛树脂粉末、80重量份粒度为80目的稻草秸秆粉末和0.5重量份的硬脂酸锌。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于：第二混合物中还包括0.25-1重量份，例如0.5重量份的硬脂酸锌或矿物油。

实施例5

本实施例与实施例1的区别在于，芯部141由包括如下组分的第一混合物模压而成：20重量份的Novalac酚醛树脂粉末、80重量份粒度为20目的玉米秸秆粉末；壳部142由包括如下组分的第二混合物模压而成：8重量份的Novalac酚醛树脂粉末、92重量份粒度为100目的稻草秸秆粉末和0.25重量份的硬脂酸锌。其中，玉米秸秆粉末的含水量为2-9％。

实施例6

本实施例与实施例1的区别在于，芯部141由包括如下组分的第一混合物模压而成：15重量份的脲醛树脂粉末和85重量份粒度为10目的玉米秸秆粉末；壳部142由包括如下组分的第二混合物模压而成：15重量份的脲醛树脂粉末、85重量份粒度为150目的玉米秸秆粉末和0.75重量份的硬脂酸锌。其中，玉米秸秆粉末的含水量为2-9％。

虽然本发明以具体实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的保护范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种模制品，包括芯部和至少部分包裹所述芯部的壳部，其中，

所述芯部由包括如下组分的第一混合物模压而成：8-30重量份的热固性树脂和70-92重量份具有第一粒度的秸秆粉末；

所述壳部由包括如下组分的第二混合物模压而成：8-30重量份的热固性树脂和70-92重量份具有第二粒度的秸秆粉末；

其中，所述模制品的比重为0.8-0.95；所述第一粒度大于所述第二粒度，且所述第一粒度为5-50目，所述第二粒度为40-300目。

2.如权利要求1所述的模制品，其中，所述热固性树脂为酚醛树脂。

3.如权利要求2所述的模制品，其比重为0.85-0.9。

4.如权利要求1所述的模制品，其是通过封闭式模压法成型的。

5.如权利要求1所述的模制品，其中，所述第一粒度为5-20目，所述第二粒度为40-80目。

6.如权利要求1所述的模制品，其中，所述的第一混合物包括10-20重量份的热固性树脂和80-90重量份具有第一粒度的秸秆粉末；所述的第二混合物包括10-20重量份的热固性树脂和80-90重量份具有第二粒度的秸秆粉末；优选地，所述第二混合物还包括0.25-1重量份的润滑剂。

7.如权利要求1所述的模制品，其中，所述热固性树脂具有粉末形态。

8.一种制备如权利要求1至7任一项所述模制品的方法，该方法包括如下步骤：

⑴为所述芯部准备所述第一混合物，并为所述壳部准备所述第二混合物；

⑵向模具的型腔内按序投放所述第一混合物和所述第二混合物，并使得所述第二混合物至少部分包裹所述第一混合物；

⑶在所述型腔处于气密性封闭的状态下，对所述第一混合物和所述第二混合物进行模压。

9.如权利要求8所述的方法，其中，步骤⑴采用含水量为2-9wt％的秸秆粉末。

10.如权利要求8所述的方法，其中，步骤⑶中控制模压时间为3分钟至12分钟，模压温度为100℃至250℃。