CN108177221B - 一种高性能复合纤维板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于家装建材生产领域,尤其是一种高性能复合纤维板及其制备方法,该复合纤维板,其由木质板材和经预处理的纤维布依次粘合形成整体结构;所述复合纤维板最外层为木质板材,且最外层木质板材的厚度大于内部木质板材的厚度。本发明提供的将板材与经阻燃剂处理的纤维布依次粘合的结构,一方面降低了复合板材的总体重量,另一方面采用回收利用的纤维布,起到废物利用的目的,减少了环境污染,再者,相比现有技术中纯木质纤维复合板,本申请提供的复合纤维板用胶量大大降低,减少了复合板材中的残留甲醛,提高了板材的环保性能;还具有较好的防水性能。
Description
技术领域
本发明属于家装建材生产领域,尤其是一种高性能复合纤维板及其制备方法。
背景技术
由于我国是木材匮乏的国家,因此使用全实木制作的家具受到限制,另外随着原材料和人工成本的不断上涨,在这个微利时代,人造复合纤维板材凭借着自身的优势,越来越受到家具制造企业的青睐,人造板材制作而成的家具用品成为了当下的主流产品,并且在今后所占比重还会持续增加。
随着人们的生活水平不断提高,对家具用材的环保要求也越来越高,而人造复合材中的甲醛释放量则是最为人们诟病的一个重要原因,因此,如何在复合板材制备过程中,保证较好的封边处理,以达到封存甲醛的目的是复合板材制备过程中的技术难点。
另外,由于受到人造板材的尺寸限制或者是生产加工需要,在制作家具时,板材必须经过裁切、胶粘加厚、成型等工艺处理,些工艺均对板材的性能如使用寿命,或者是稳定性具有决定性作用,因此复合板材的粘合技术对复合板的性能十分重要。
现有技术中对复合板性能的改进主要关注于新材料的开发及制备工艺,如中国专利申请201210319942.7公开了一种木质纤维复合板材及其制备工艺。该专利是将木质纤维板材与塑料板材相结合,使制得的复合板不仅具有天然木材的质感,还具有塑料板的机械性能,拓宽了复合板的应用领域。
又如中国专利申请201410611825.7则公开了一种新型复合纤维板材料及其制备新方法及用途。该专利则是将木质纤维素、竹屑、花生壳、麦麸、椰壳纤维、脲醛树脂、双酚S型环氧树脂、1,4-丁烯二醇的混合物料混合均匀后在模具中加压成型制成复合纤维板。
又如中国专利申请201510475991.3公开了一种复合板材的结合方法及复合板材组合体。该复合板材组合体包括二复合板材,以及用于黏接结合该两复合板材的胶合层。该发明的改良主要在于,通过第一黏接段的黏接内侧面与第二黏接段的黏接外侧面,皆加工为非平滑的凹凸表面,此种粗糙的凹凸表面,使所述胶合层也可搭配形成凹凸形态,可以增加各黏接段与该胶合层间的键结强度与黏着结合强度,使该两复合板材可以稳固地黏着结合。
由该三个发明专利申请文件也可以看出:现有技术中木质纤维素类碎屑之间或与塑料在胶的作用下黏着结合,以制得新的复合板,但板材往往需要较多的胶来提高板材的牢固性,而且所得板材的密度大,板材偏重。
再者,在这些复合板的制备中较少关注到对于板材粘接过程中的工艺参数(如温度等)的改进以提高复合板材的性能。
对于复合板及家居用品制备领域,生产设备体积大、重型生产设备多,如果通过简单地替换生产线来提高板材性能,明显会增加企业的生产成本,影响企业收益。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题,本发明的发明目的之一是提供一种高性能复合纤维板,其采用木质板材与纤维布制得,一方面可以降低复合板材的总体重量,另一方面,减少复合板中的用胶量,降低复合板材中的残留甲醛,提高了板材的环保性能。
本发明的另一个发明目的是提供一种高性能复合纤维板粘合控制装置,使制得的复合板封边、粘合效果好,成本低。
本发明的又一个发明目的,是提供一种上述高性能复合纤维板的制备方法。
为了实现上述目的,本发明的其中一个技术方案提供了一种高性能复合纤维板,其由木质板材和经预处理的纤维布依次粘合形成整体结构;所述复合纤维板最外层为木质板材,且最外层木质板材的厚度大于内部木质板材的厚度。
优选地,所述最外层木质板材的厚度比内部木质板材的厚度大0.5-3mm。
优选地,所述复合纤维板最外两层木质板材的厚度相等。
优选地,所述复合纤维板中木质板材的数量为3-6个。
优选地,所述最外层木质板材的厚度为1-7mm。
优选地,所述的预处理的方法包括如下步骤:将纤维布置于酸水中蒸煮后浸渍于含有阻燃剂的混合溶液中,取出,晾干。
进一步优选地,所述的预处理的方法包括如下步骤:将纤维布置于酸水中75-100℃条件下蒸煮0.5-2小时后,晾干,浸渍于含有阻燃剂的混合溶液40-100分钟,取出,晾干。
进一步优选地,所述酸水的质量浓度为8-20%。
更进一步优选地,所述酸水为无机酸的水溶液。
更进一步优选地,所述酸为盐酸、硫酸和磷酸中的一种。
优选地,所述含有阻燃剂的混合溶液是由以下重量份的各物质制成:
阻燃剂20-40份,相容剂8-15份,水50-100份。
进一步优选地,所述的阻燃剂为磷酸三苯酯、聚磷酸铵和三聚氰胺磷酸盐中的至少一种。
进一步优选地,所述的相容剂为马来酸酐接枝丙烯酸酯。
本发明先将纤维布置于酸水中处理再浸泡于阻燃剂溶液中,可明显提高纤维布表面阻燃剂的附载量,提高纤维布的阻燃性能。
其中,本发明所述的木质板材和经预处理的纤维布依次粘合为以下结构中的一种:一、单层木质板材与单层纤维布呈夹心状结构重复堆叠而成;二、单层木质板材与两层以上的纤维布呈夹心状结构重复堆叠而成;
三、单层木质板材与单层纤维布交替堆叠而成;
四、多层木质板材与单层纤维布交替堆叠而成。
本发明的另一个技术方案提供了一种上述复合纤维板的制备过程中的粘合控制装置,其包括
熔胶模块,用于提供一定温度的熔胶,
包括:熔胶温度计、熔胶加热器,所述熔胶温度计与所述熔胶加热器相连锁;
板材进料模块,用于调节板材的进料速度,联接熔胶温度与板材的进料速度,
包括:板材进料模块、转轴,
所述转轴通过转动带动所述板材传送带,所述熔胶温度计与所述转轴相连锁;
环境控制模块,用于保持板材所处环境的温度和湿度参数,
包括:环境温度计、环境湿度计、通风机、环境加热器,所述环境温度计与所述环境加热器相连锁,所述环境湿度计与所述通风机电源相连锁。
优选地,所述熔胶温度计控制所述熔胶模块温度在150-200℃。
进一步优选地,所述熔胶温度计控制所述熔胶模块温度在150-180℃。
更进一步优选地,所述熔胶温度计控制所述熔胶模块温度在158-180℃。
优选地,所述粘合控制装置还包括板材预处理模块,用于调节板材进入板材进料模块前的温度和湿度,
包括鼓风装置和加热装置。
优选地,所述熔胶加热器采用电加热器、导热油加热器和电磁加热器中的任意一种。
优选地,所述熔胶温度计为双金属温度计、电阻温度计和光温度计中的任意一种。
优选地,所述环境温度计为双金属温度计、电阻温度计和光温度计中的任意一种。
优选地,所述环境湿度计为射频信号湿度计。
优选地,所述环境控制模块还包括有毒气体报警器。
本发明的另一个技术方案提供了一种制备上述复合纤维板的方法,其包括如下步骤:
板材粘合步骤:将木质板材和经预处理的纤维布在所述的粘合控制装置中依次粘合形成。
优选地,在所述板材粘合步骤后还包括封边、挤压和修边工艺,而且在封边和挤边步骤同时采用环境控制模块监控环境的温度和湿度参数。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
(1)本发明提供的将板材与经阻燃剂处理的纤维布依次粘合的结构,一方面降低了复合板材的总体重量,另一方面采用回收利用的纤维布,起到废物利用的目的,减少了环境污染,再者,相比现有技术中纯木质纤维复合板,本申请提供的复合纤维板将最外层木质板材的厚度大于内部木质板材的厚度可提高板材的防水性能,而且可使用胶量大大降低,减少了复合板材中的残留甲醛,提高了板材的环保性能。
(2)本发明采用熔胶和板材进料过程联合控制温度的装置,保证了板材粘合过程中的涂胶均匀性和涂胶量,而且实现了进料速度与温度控制的完美结合,可提升5%以上的生产效率,而且使板材起泡、脱胶、开裂等废品率降低到0.05%以下;
(3)本发明在胶合及封边、挤压和修边工艺中通过环境控制模块,严格控制生产环境的温度和湿度,保证了产品的封边质量,减少了游离甲醛对人体和环境的污染,降低对环境的二次污染;而且由于封边粘合严实,可有效防止湿气、水分侵蚀板材,延长产品的使用时间,提高了产品的使用寿命。
说明书附图
图1为实施例1中所述复合纤维板的示例性结构图;
图2为实施例2中所述复合纤维板的示例性结构图;
图3为复合板材粘合控制装置工作流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步阐述。这些实施例仅是出于解释说明的目的,而不限制本发明的范围和实质。
实施例1
一种高性能复合纤维板,如附图1所示,1,3,4为木质板材,板材1,4的厚度均为5mm,板材3为3mm,2为经预处理的纤维布,
其中,所述纤维布预处理的方法为:将纤维布置于浓度为5%的盐酸水溶液中75℃条件下蒸煮1小时后,取出,自然晾干,浸渍于含有阻燃剂的混合溶液60分钟,取出,晾干;
含有阻燃剂的混合溶液是由磷酸三苯酯30份,马来酸酐接枝丙烯酸酯10份,水80份混合而成。
上述复合纤维板的制备方法,步骤如下:将木质板材和经预处理的纤维布在所述的粘合控制装置中依次粘合形成;
参照附图3所示流程图,本发明的高性能复合纤维板环保粘合控制装置,包括熔胶模块、板材进料模块、环境控制模块,
在复合板制备过程中,熔胶模块中的熔胶加热器开始工作,经熔胶温度计监测使胶水温度达到165℃,胶水处于熔融状态;同时板材进料模块中的转轴带动板材传动带转动,在板材移动过程中熔胶均匀涂抹在板材表面,同时,熔胶温度计与转轴联动,随时监测熔胶温度以判断熔胶加热器是否需要工作,或是调整转轴速度,使二者达到平衡,以保证胶水的均匀度和涂抹量;
所述环境控制模块中的环境温度计、环境湿度计分别监测熔胶装置和板材进料装置中的温度和湿度,并通过环境加热器和通风机及时调控至设定值;
本实施例中,所述熔胶温度计采用双金属温度计;
所述环境温度计采用双金属温度计;
所述环境湿度计采用射频信号湿度计。
实施例2
一种高性能复合纤维板,如附图2所示,1,3,4为木质板材,其中,板材1的厚度为6mm,板材3的厚度为3mm,板材4的厚度为4mm,2为经预处理的纤维布,
其中,所述纤维布预处理的方法为:将纤维布置于浓度为10%的硫酸水溶液中85℃条件下蒸煮0.5小时后,取出,自然晾干,浸渍于含有阻燃剂的混合溶液100分钟,取出,晾干;
含有阻燃剂的混合溶液是由聚磷酸铵20份,马来酸酐接枝丙烯酸酯8份,水100份混合而成。
本实施例中复合纤维板的制备方法同实施例1。
对比例1
一种高性能复合纤维板,与实施例1的区别在于:
所述纤维布预处理的方法为:
将纤维布置于水中75℃条件下蒸煮1小时后,取出,自然晾干,浸渍于含有阻燃剂的混合溶液60分钟,取出,晾干。
对比例2
一种高性能复合纤维板,其与实施例1的区别在于,
本发明的高性能复合纤维板环保粘合控制装置,包括熔胶模块、板材进料模块、环境控制模块,
在复合板制备过程中,熔胶模块中的熔胶加热器开始工作,经熔胶温度计监测使胶水温度达到165℃,胶水处于熔融状态;同时板材进料模块中的转轴带动板材传动带转动,在板材移动过程中熔胶均匀涂抹在板材表面,
所述环境控制模块中的环境温度计、环境湿度计分别监测熔胶装置和板材进料装置中的温度和湿度,并通过环境加热器和通风机及时调控至设定值;
本实施例中,所述熔胶温度计采用双金属温度计;
所述环境温度计采用双金属温度计;
所述环境湿度计采用射频信号湿度计;
所述的熔胶温度计与转轴为非联动结构。
性能测试
1、防水性能测试
将实施例1、2及对比例1、2提供的复合纤维板(各实施例及对比例取30例板材进行试验)在常温下完全浸于水中,放置5天后观察板材的性能和外观,结果如下表1。
放置5天后板材的性能和外观 | |
实施例1 | 均无起泡、脱胶、开裂、变形等现象 |
实施例2 | 有1例板材有起泡现象 |
对比例1 | 有5例板材有起泡、脱胶、开裂现象 |
对比例2 | 有8例板材有起泡、脱胶、开裂现象 |
2、甲醛残留量测试
采用标准的木制家具中甲醛释放量试验方法进行测定,结果如下表2。
项目 | 甲醛释放量mg/L |
实施例1 | 0.25 |
实施例2 | 0.28 |
对比例1 | 0.88 |
对比例2 | 0.95 |
与行业标准值(≤1.5mg/L)相比,本发明各实施例提供的复合纤维板的甲醛残留量均低于标准值满足实际生产的需要。
上述例子仅作为说明的目的,本发明的范围并不受此限制。对本领域的技术人员来说进行修改是显而易见的,本发明仅受所附权利要求范围的限制。
Claims (5)
1.一种高性能复合纤维板,其由木质板材和经预处理的纤维布依次粘合形成整体结构;所述复合纤维板最外层为木质板材,且最外层木质板材的厚度大于内部木质板材的厚度; 所述的预处理的方法包括如下步骤:将纤维布置于质量浓度为8-20%酸水中75-100℃条件下蒸煮0.5-2小时后,取出,自然晾干,浸渍于含有阻燃剂的混合溶液中40-100分钟,取出,晾干; 所述的阻燃剂的混合溶液是由以下重量份的各物质制成:阻燃剂20-40份,相容剂8-15份,水50-100份;所述酸水为无机酸的水溶液;
所述的阻燃剂为磷酸三苯酯、聚磷酸铵和三聚氰胺磷酸盐中的至少一种;
所述复合纤维板的制备方法,其包括如下步骤:
将木质板材和经预处理的纤维布在粘合控制装置中依次粘合形成;
所述粘合控制装置,包括熔胶模块、板材进料模块、环境控制模块,
在复合纤维板制备过程中,熔胶模块中的熔胶加热器开始工作,经熔胶温度计监测使胶水温度达到150-200℃,胶水处于熔融状态;同时板材进料模块中的转轴带动板材传动带转动,在板材移动过程中熔胶均匀涂抹在板材表面,同时,熔胶温度计与转轴联动,随时监测熔胶温度以判断熔胶加热器是否需要工作,以及调整转轴速度,使二者达到平衡,以保证胶水的均匀度和涂抹量;
所述环境控制模块中的环境温度计、环境湿度计分别监测熔胶装置和板材进料装置中的温度和湿度,并通过环境加热器和通风机及时调控至设定值;
所述熔胶温度计采用双金属温度计;
所述环境温度计采用双金属温度计;
所述环境湿度计采用射频信号湿度计。
2.根据权利要求1所述的复合纤维板,所述最外层木质板材的厚度比内部木质板材的厚度大0.5-3mm。
3.根据权利要求2所述的复合纤维板,所述复合纤维板最外两层木质板材的厚度相等。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的复合纤维板,所述复合纤维板中木质板材的数量为3-6个。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的复合纤维板,所述最外层木质板材的厚度为1-7mm。
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