CN109227857A - 一种海洋木质纤维板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于木质复合材料制造技术领域，涉及海洋木，尤其涉及一种海洋木质纤维板的制造方法。包括：先将木质纤维原料热磨成纤维，加入液体酚醛树脂和异氰酸酯胶组成的混合胶黏剂、防霉剂及防水剂，均匀施加至纤维中，干燥至8～12%；铺装成型，经预压10～40s，预压压力0.5～1.2MPa，压至成板厚度的5～20倍；再热压，热压钢带或钢板喷涂脱模剂，热压温度180～230℃，时间8～25s/mm，压力2.0～3.5MPa，压制成厚度6～25mm，密度800～900kg/m³的板材。本发明具有原材料要求低、来源广泛、生产自动化程度高、效率高，成本低等优点。本发明工艺简单，如阻燃、防霉、防腐处理等，只需将适量的改性剂与纤维均匀混合即可，相比单板的浸渍处理工艺简单、方便，并且效果更好。

Description

一种海洋木质纤维板的制造方法
技术领域
本发明属于木质复合材料制造技术领域，涉及海洋木，尤其涉及一种海洋木质纤维板的制造方法。
背景技术
现阶段，应用于制船业的木质人造板主要是海洋胶合板。海洋胶合板定义为符合BS1088海洋胶合板国际标准生产，环保达到E0/E1级，沸水煮72h不开胶，一般用于游艇、车厢、船舶、室外木建筑，也叫“防水胶合板”、“船用胶合板”。现阶段，已经出现了不少复合型的海洋胶合板，例如：专利CN205148541，公开了一种具有阻燃、防水、环保功能的海洋胶合板，具有层状结构，从上到下依次为阻燃饰面板、两层桉木阻燃芯板、阻燃底板(各层数量会根据板材不同的厚度进行调整)，且各板层之间采用WBP阻燃防水胶水粘接在一起；所述阻燃饰面板的厚度为0.4～1.2mm，阻燃饰面板为实木板，材质为各种红木及杂木树种；所述桉木阻燃芯板的厚度为1.6～3.2mm，材质为桉木树种；所述阻燃底板的厚度为0.4～1.2mm，材质为杂木树种。专利CN105643731，公开了一种防火海洋胶合板，包含阻燃饰面板、高强度玻璃纤维网、阻燃实木芯板、阻燃底板；阻燃饰面板设于最上层，阻燃底板设于最下层，阻燃饰面板和阻燃底板之间从上而下依次设有一层高强度玻璃纤维网、三层阻燃实木芯板和一层高强度玻璃纤维网；各板层之间通过改良型高分子WBP阻燃防水胶水粘接。专利CN105904525，公开了包含防火饰面板、防火实木芯板、阻尼橡胶板、防火底板的阻尼防火海洋板，它具有层状结构，从上到下依次为防火饰面板、防火实木芯板、阻尼橡胶板、阻燃实木芯板、防火底板，且各板层之间采用改良型高分子A、B组份阻燃型橡胶粘接胶粘接在一起。
酚醛树脂胶黏剂具有很高的胶合强度以及良好的耐水性、耐老化性和耐热性，现阶段室外型耐热耐候型木质人造板材的生产主要以酚醛树脂为胶黏剂。但酚醛树脂固化温度高，固化速度慢，生产中必须靠提高热压温度和延长热压时间才能保证产品质量，从而造成能耗大、生产效率低，影响了生产成本和效率。采用酚醛树脂胶黏剂主要生产室外型人造板需要克服相应问题，提高生产效率，降低生产成本。
然而，胶合板对原料要求比较高，需采用大径级木材为原材料。自国家实施天然林保护工程以来，许多地区对较大径级木材已实施禁伐，大多数的大径级木材需要通过进口来满足国内胶合板的生产，胶合板的生产原料已成为一大难题。同时胶合板生产效率较低，自动化程度不高，使得胶合板的生产成本要远高于纤维板、刨花板等人造板材。因此，生产一种原料来源丰富、成本低、可替代海洋胶合板的木质人造板材将具有广阔的发展前景。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是公开一种海洋木质纤维板的制造方法，以液体酚醛树脂和异氰酸酯基胶黏剂为混合胶黏剂，生产可代替海洋胶合板的原料来源丰富、生产效率高的海洋木质纤维板。
技术方案
一种海洋木质纤维板的制造方法，包括以下步骤：
(1)木质纤维制备：原料经剥皮→削片→筛选→水洗→预蒸煮后，经热磨机磨制成纤维；
(2)施加防水剂：在热磨机进料螺旋输送机入口处向纤维喷入防水剂，施加量为绝干纤维重量的0.5％～1.5％；
(3)施加胶黏剂及防霉剂：将酚醛树脂胶黏剂、防霉剂和异氰酸酯基胶黏剂喷至施胶管道中，其中，所述酚醛树脂胶黏剂固体重量占绝干木质纤维重量10～ 20％，所述防霉剂重量占绝干纤维重量的0.3～0.8％，所述异氰酸酯基胶黏剂重量占绝干木质纤维重量0.5～3％；
(4)纤维干燥和分离：通过干燥管道将纤维快速干燥至含水率为8～12％，经旋风分离器筛选、分离得到制板所需纤维；
(5)板坯铺装、预压：纤维经过铺装机铺装、预压机预压为板坯，预压时间为 10～40s，预压压力为0.5～1.2MPa，将板坯压制至成板厚度的5～20倍；
(6)热压成型：对板坯进行热压，热压温度为180～230℃，热压时间为8～25s/mm，热压压力为2.0～3.5MPa；
(7)堆垛养生：压制后的纤维板经过裁边、凉板后堆垛放置48～72h，得毛板；
(8)砂光处理：对合格毛板进行定厚和精细砂光，将砂光后的合格板材分割成成品规格，所述定厚尺寸为6～25mm。
本发明较优公开例中，步骤(1)所述原料为速生的小径木材和枝桠材、废旧单板或回收废旧木质材料。
本发明较优公开例中，步骤(2)所述防水剂为熔融石蜡、乳化石蜡或有机硅，施加量为绝干纤维重量的1％。
本发明较优公开例中，步骤(3)所述防霉剂为1,2-苯并异噻唑-3-酮复配型防霉剂；所述酚醛树脂胶粘剂符合GB/T14732-2017《木材工业胶粘剂用脲醛、酚醛、三聚氰胺甲醛树脂》中要求；所述异氰酸酯基胶粘剂为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)或多亚甲基多苯基多异氰酸酯的改性衍生物，在25℃时，粘度为150～350mPa·s。
本发明较优公开例中，步骤(3)所述酚醛树脂胶黏剂固体重量占绝干木质纤维重量15％，所述防霉剂占绝干纤维重量的0.5％，所述异氰酸酯基胶黏剂占绝干木质纤维重量1.5％。
本发明较优公开例中，步骤(5)所述预压时间为25s，预压压力为0.85MPa，将板坯压制至成板厚度的12倍。
本发明较优公开例中，步骤(6)所述热压时钢带或钢板需喷涂脱模剂，用量为2～10g/㎡，所述脱模剂为油酸钾或有机硅。
本发明较优公开例中，步骤(7)所述压制后纤维板经过裁边、凉板后堆垛放置60h。
根据本发明所述方法制得的纤维板，厚度为6～25mm，密度为800～ 900kg/m3。
异氰酸酯基胶粘剂分子链中的异氰酸基(-NCO)，反应活性高，能与酚醛树脂中的酚羟基和羟甲基进行交联反应，反应速率高，因此可快速固化。同时，异氰酸酯基胶粘剂较高的反应活性，能与木质纤维表面的活泼氢原子形成氢键。相对于仅采用酚醛树脂胶黏剂压制室外型纤维板，采用酚醛树脂胶黏剂和异氰酸酯基胶黏剂混合型胶黏剂压制纤维板，由于两款胶黏剂之间的反应，能有效提高板材热压效率，缩短热压时间，降低整体施胶量和胶黏剂成本，降低生产成本。采用混合型胶黏剂生产纤维板能够改变胶黏剂固化时与纤维的粘接方式，提高板材整体物理力学性能和板材性能的稳定性。采用两种胶黏剂混合施加，能够降低酚醛树脂的施胶量，降低游离甲醛和游离酚的总量，并且由于两种胶黏剂之间的反应，形成稳定的化合物质，不易发生逆反应和分解，能够有效降低板材甲醛释放量。
(1)异氰酸酯基与酚羟基反应方程式
(2)异氰酸酯基与羟甲基反应方程式
有益效果
相对于现在常用的海洋胶合板，本发明具有原材料要求低、来源广泛、生产自动化程度高、生产效率高，生产成本低等优点。本发明海洋木质纤维板功能化改性工艺简单，如阻燃、防霉、防腐处理等，只需将适量的改性剂与纤维均匀混合即可，相比单板的浸渍处理工艺简单、方便，并且效果更好。所制得材料可代替海洋胶合板，可扩大原料来源，提高生产效率，降低生产成本，材料强度高，不易变形，耐腐蚀、抗老化，可用作船舶工业制造，车箱车体制造，码头、港口等近海周边建筑，室外木结构建筑、室外露天舞台、大型展览装饰工程、各类建筑及装饰工程。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
以速生的小径木材和枝桠材、废旧单板以及回收废旧木质材料为原料，经过剥皮、削片、筛选、水洗、预蒸煮后，在热磨机进料螺旋处喷入绝干纤维重量的1.5％熔融石蜡后，热磨成纤维。将酚醛树脂喷入施胶管道中，酚醛树脂胶黏剂固体重量占绝干木质纤维重量14％，之后通过有气雾化喷头将绝干纤维重量的0.5％的防霉剂喷至施胶管道中，将绝干木质纤维重量1％的异氰酸酯基胶黏剂经过有气雾化喷头喷至施胶管道中。防霉剂为1,2-苯并异噻唑-3-酮复配型防霉剂，异氰酸酯基胶黏剂为多亚甲基多苯基多异氰酸酯，胶黏剂在25℃时，粘度为200～ 250mPa·s。将施胶处理后的纤维干燥至含水率8～8.5％，经过旋风分离器后进入铺装料仓，经过铺装机铺装，之后经过预压机预压，预压时间为15s，预压压力为0.6MPa，将板坯压制至成板厚度的30mm左右，板坯进入热压机进行热压，热压温度为220℃，热压时间为15s/mm，热压压力为2.5MPa，压制成密度为 850kg/m3，厚度为6mm的板材。热压时钢带喷涂有机硅类脱模剂，用量为2g/ ㎡。经过48h的堆垛养生，对合格海洋木质纤维板毛板进行定厚和精细砂光，将砂光后的合格板材分割成成品规格板材。
经检测，其静曲强度为58.2MPa弹性模量为4850MPa，内结合强度为 1.82MPa，24h吸水厚度膨胀率为7.5％。根据国家标准GB/T17657-2013进行加速老化试验，经过热水浸泡-喷蒸-冷冻-干燥-喷蒸-干燥，按此条件经过6个循环后，剩余静曲强度能达到原来静曲强度的40～43％。
实施例2
以速生的小径木材和枝桠材、废旧单板以及回收废旧木质材料为原料，经过剥皮、削片、筛选、水洗、预蒸煮后，在热磨机进料螺旋处喷入绝干纤维重量的1.3％熔融石蜡后，热磨成纤维。将酚醛树脂喷入施胶管道中，酚醛树脂胶黏剂固体重量占绝干木质纤维重量12％，之后通过有气雾化喷头将绝干纤维重量的0.6％的防霉剂喷至施胶管道中，将绝干木质纤维重量1.5％的异氰酸酯基胶黏剂经过有气雾化喷头喷至施胶管道中。防霉剂为1,2-苯并异噻唑-3-酮复配型防霉剂，异氰酸酯基胶黏剂为多亚甲基多苯基多异氰酸酯，胶黏剂在25℃时，粘度为200～ 250mPa·s。将施胶处理后的纤维干燥至含水率9.0～9.5％，经过旋风分离器后进入铺装料仓，经过铺装机铺装，之后经过预压机预压，预压时间为20s，预压压力为0.8MPa，将板坯压制至成板厚度的80mm左右，板坯进入热压机进行热压，热压温度为230℃，热压时间为12s/mm，热压压力为3.0MPa，压制成密度为 860kg/m3，厚度为12mm的板材。热压时钢带喷涂有机硅类脱模剂，用量为2.5g/ ㎡。经过48h的堆垛养生，对合格海洋木质纤维板毛板进行定厚和精细砂光，将砂光后的合格板材分割成成品规格板材。
经检测，其静曲强度为55.4MPa弹性模量为4631MPa，内结合强度为1.64MPa，24h吸水厚度膨胀率为7.0％。根据国家标准GB/T17657-2013进行加速老化试验，经过热水浸泡-喷蒸-冷冻-干燥-喷蒸-干燥，按此条件经过6个循环后，剩余静曲强度能达到原来静曲强度的42～45％。
实施例3
以速生的小径木材和枝桠材、废旧单板以及回收废旧木质材料为原料，经过剥皮、削片、筛选、水洗、预蒸煮后，在热磨机进料螺旋处喷入绝干纤维重量的1.0％有机硅类防水剂后，热磨成纤维。将酚醛树脂喷入施胶管道中，酚醛树脂胶黏剂固体重量占绝干木质纤维重量18％，之后通过有气雾化喷头将绝干纤维重量的0.7％的防霉剂喷至施胶管道中，将绝干木质纤维重量1.3％的异氰酸酯基胶黏剂经过有气雾化喷头喷至施胶管道中。防霉剂为1,2-苯并异噻唑-3-酮复配型防霉剂，异氰酸酯基胶黏剂为多亚甲基多苯基多异氰酸酯，胶黏剂在25℃时，粘度为200～ 250mPa·s。将施胶处理后的纤维干燥至含水率8.5～9.0％，经过旋风分离器后进入铺装料仓，经过铺装机铺装，之后经过预压机预压，预压时间为33s，预压压力为0.9MPa，将板坯压制至成板厚度的130mm左右，板坯进入热压机进行热压，热压温度为230℃，热压时间为10s/mm，热压压力为3.2MPa，压制成密度为 840kg/m3，厚度为18mm的板材。热压时钢带喷涂油酸钾类脱模剂，用量为8g/ ㎡。经过72h的堆垛养生，对合格海洋木质纤维板毛板进行定厚和精细砂光，将砂光后的合格板材分割成成品规格板材。
经检测，其静曲强度为52.4MPa弹性模量为5329MPa，内结合强度为 1.57MPa，24h吸水厚度膨胀率为6.0％。根据国家标准GB/T17657-2013进行加速老化试验，经过热水浸泡-喷蒸-冷冻-干燥-喷蒸-干燥，按此条件经过6个循环后，剩余静曲强度能达到原来静曲强度的43～47％。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种海洋木质纤维板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原料经剥皮→削片→筛选→水洗→预蒸煮后，经热磨机磨制成纤维；
（2）在热磨机进料螺旋输送机入口处向纤维喷入防水剂，施加量为绝干纤维重量的0.5%～1.5%；
（3）将酚醛树脂胶黏剂、防霉剂和异氰酸酯基胶黏剂喷至施胶管道中，其中，所述酚醛树脂胶黏剂固体重量占绝干木质纤维重量10～20%，所述防霉剂种类占绝干纤维重量的0.3～0.8%，所述异氰酸酯基胶黏剂重量占绝干木质纤维重量0.5～3%；
（4）通过干燥管道将纤维快速干燥至含水率为8～12%，经旋风分离器筛选、分离得到制板所需纤维；
（5）纤维经过铺装机铺装、预压机预压为板坯，预压时间为10～40s，预压压力为0.5～1.2MPa，将板坯压制至成板厚度的5～20倍；
（6）对板坯进行热压，热压温度为180～230℃，热压时间为8～25s/mm，热压压力为2.0～3.5MPa；
（7）压制后的纤维板经过裁边、凉板后堆垛放置48～72h，得毛板；
（8）对合格毛板进行定厚和精细砂光，将砂光后的合格板材分割成成品规格，所述定厚尺寸为6～25mm。
2.根据权利要求1所述海洋木质纤维板的制造方法，其特征在于：步骤（1）所述原料为速生的小径木材和枝桠材、废旧单板或回收废旧木质材料。
3.根据权利要求1所述海洋木质纤维板的制造方法，其特征在于：步骤（2）所述防水剂为熔融石蜡、乳化石蜡或有机硅，施加量为绝干纤维重量的1%。
4.根据权利要求1所述海洋木质纤维板的制造方法，其特征在于：步骤（3）所述防霉剂为1,2-苯并异噻唑-3-酮复配型防霉剂；所述酚醛树脂胶粘剂符合GB/T14732-2017的要求；所述异氰酸酯基胶粘剂为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯或多亚甲基多苯基多异氰酸酯的改性衍生物，在25℃时，粘度为150～350mPa·s。
5.根据权利要求1所述海洋木质纤维板的制造方法，其特征在于：步骤（3）所述酚醛树脂胶黏剂固体重量占绝干木质纤维重量15%，所述防霉剂占绝干纤维重量的0.5%，所述异氰酸酯基胶黏剂占绝干木质纤维重量1.5%。
6.根据权利要求1所述海洋木质纤维板的制造方法，其特征在于：步骤（5）所述预压时间为25s，预压压力为0.85MPa，将板坯压制至成板厚度的12倍。
7.根据权利要求1所述海洋木质纤维板的制造方法，其特征在于：步骤（6）所述热压时钢带或钢板需喷涂脱模剂，用量为2～10g/㎡，所述脱模剂为油酸钾或有机硅。
8.根据权利要求1所述海洋木质纤维板的制造方法，其特征在于：步骤（7）所述压制后纤维板经过裁边、凉板后堆垛放置60h。
9.根据权利要求1-8任意所述方法制得的海洋木质纤维板。
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