CN110271073A - 一种3d模压纤维板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3D模压纤维板的制备方法，具体包括以下步骤：1）植物纤维的预处理，2）聚氨酯增强型植物纤维制备以及3D模压纤维板的制备。本发明通过对植物纤维进行预处理，然后在植物纤维中掺入聚氨酯弹性体，从而形成聚氨酯增强型植物纤维，通过将热压形成第一纤维板和第二纤维板进行凹槽加工以及拼装制成，该制备方法，工序简单，操作方便，生产效率高，制造成本低，制造的3D模压纤维板机械性能好，具有立体感，具有广泛的市场应用前景。

Description

一种3D模压纤维板的制备方法
技术领域
本发明属于纤维板加工技术领域，具体涉及一种3D模压纤维板的制备方法。
背景技术
随着我国经济建设的飞速发展和人民生活水平的不断提高，对木材的需求量大幅度增长，因此，原木的采伐数量越来越大。为了保持生态平衡，国家提倡要大力发展新型环保材料，生产以代替木制品，节省有限的木材资源。近年来，各种利用农作物及其植物纤维生产的人造板、纤维板相继出现，且制备方法也多种多样。
传统的纤维板的的生产方法是将木材切片后蒸煮软化，加入防水剂，热磨分解成纤维，在热磨机纤维出口处加入粘胶剂，对纤维进行干燥，然后将纤维铺装成型，预压，板坯锯边，板坯热压，最终制成纤维板。传统生产工艺生产的纤维板为平板，而且不能进行二次成型，从而使得传统纤维板的应用受到局限。
因此如何使纤维板可立体可平面，使得纤维板可做成各种风格，提高与家装风格的一致性，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种3D模压纤维板的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种3D模压纤维板的制备方法，具体制备方法如下：
1）植物纤维的预处理
将木材废料、农作物秸秆破碎后经生物酶处理，然后利用盘磨机进行纤维分离，得到植物纤维，将植物纤维加入到底部带有喷嘴的搅拌容器中，加入蒸馏水得到质量百分数为10-20%的植物纤维浆料，然后升温至40-60℃，在转速为500-1000r/min下进行搅拌处理20-40min，通过将植物纤维进行高速搅拌，纤维在剪切力作用下产生撕裂作用，逐渐分散成纤维束，从而增大纤维间的孔隙，提高植物纤维的可压缩性；在搅拌处理过程中通过底部喷嘴向容器中注入空气，底部注入的上升空气产生的动力可以加速纤维的抖动，使得纤维表面得到充分的摩擦与揉搓，使得纤维表面的硬壳化现象及胞腔封闭现象的到激活，使得纤维润胀性能得到提高，从而使得纤维更加的柔软不易切断，提高纤维的机械性能，而且纤维间的充分摩擦与揉搓，使得细纤维化程度提高，纤维间的结合力得到增强；将处理过的植物纤维取出，在40-50℃烘箱中干燥30-40min即可；
2）聚氨酯增强型植物纤维制备
将聚四氢呋喃醚二醇加入到经过处理的植物纤维中，混合后加热至100-120℃，真空脱水3-5h，然后在400-600W超声波下振荡分散1-2h，然后加入2,4-甲苯二异氰酸酯，继续振荡分散1-2h，加热至40-60℃，反应40-50min后升温至80-90℃，继续反应2-3h，将反应后的产物迅速放置于真空干燥器中进行脱泡，然后加入扩链剂3，3-二氯-4,4-二胺基二苯甲烷，在转速为50-100r/min下搅拌2-5min并进行二次脱泡，然后将产物倒入预热好的模具中进行固化处理即可，通过共混使得聚氨酯逐渐渗入植物纤维疏的导管、筛管以及胞壁等空腔中，由于聚氨酯的浸入，填充了织物纤维细胞中的空腔和细胞的间隙，可以很好的增强纤维板的承载能力以及力学性能；
3）3D模压纤维板的制备
对聚氨酯增强型植物纤维进行涂胶，然后根据所需尺寸将植物纤维热压形成第一纤维板以及第二纤维板，通过热压处理，植物纤维中纤维素分子的自由羟基间的距离缩短，形成氢键数目增多，结合力增大，而且在适宜的热压温度下，纤维表面相互接触，分子之间彼此扩散，充分发挥邻近纤维的结合力，同时聚氨酯具有能与纤维表面的游离羟基形成氢键的官能团，形成相互作用的氢键和范德华结合力，从而提高聚氨酯与植物纤维间的结合力，增强复合效果；采用三维镂铣将第一纤维板加工出所需的形状和深度的凹槽，然后将第二纤维板加工成与凹槽相适配的拼装件，在第一纤维板的凹槽内涂抹粘结剂，将加工好的拼装件放入凹槽内粘结牢固，然后对模压纤维板表面进行打磨、修补和修色处理，再经吸塑处理即可制得3D模压纤维板。
优选地，一种3D模压纤维板的制备方法，其中步骤1）中，所述生物酶处理是将破碎后的木材废料和农作物秸秆加入到含有果胶酶和木质素酶溶液中，加热至30-60℃，酶解处理50-80min，其中，溶液中果胶酶浓度为2-8%，木质素酶浓度为1-6%，破碎后的木材废料和农作物秸秆与溶液的质量比为10-30:100。
优选地，一种3D模压纤维板的制备方法，其中步骤1）中，搅拌过程中底部注入的空气压力为0.05-0.08MPa，空气强度为40-60L/m2.s。
优选地，一种3D模压纤维板的制备方法，其中步骤2）中，所述聚四氢呋喃醚二醇的添加量为植物纤维重量的2-5%，2,4-甲苯二异氰酸酯的添加量为植物纤维重量的1-3%，扩链剂3，3-二氯-4,4-二胺基二苯甲烷的添加量为植物纤维重量的0.1-0.2%；所述真空干燥器的压力为-0.1--0.3MPa，脱泡时间30-50min，二次脱泡的时间为10-20min。
优选地，一种3D模压纤维板的制备方法，其中步骤2）中，所述固化温度为100-130℃，固化时间30-50min。
优选地，一种3D模压纤维板的制备方法，其中步骤3)中，所述涂胶所用胶料为环氧树脂胶粘剂、有机硅树脂胶粘剂或不饱和聚酯胶粘剂中任意一种，胶料的添加量为木粉纤维重量的5-10%。
优选地，一种3D模压纤维板的制备方法，其中步骤3)中，所述热压的温度为130-180℃，压力为10-15MPa，热压时间2-5min。
优选地，一种3D模压纤维板的制备方法，其中步骤3)中，所述吸塑处理的方法如下：在PVC薄膜清洁干净，在膜后刷上胶水，待PVC膜干至透明状，然后用小鼓风机进行风干处理，再利用热熔机将风干后的PVC膜进行热熔处理，最后将热熔处理后的PVC膜直接吸塑粘贴在纤维板上即可。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明提供的3D模压纤维板的制备方法，工序简单，操作方便，通过对植物纤维进行预处理，然后在植物纤维中掺入聚氨酯弹性体，从而形成聚氨酯增强型植物纤维，通过将热压形成第一纤维板和第二纤维板进行凹槽加工以及拼装制成，该方法生产效率高，制造成本低，制造的3D模压纤维板机械性能好，具有立体感，具有广泛的市场应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种3D模压纤维板的制备方法，具体制备方法如下：
1）植物纤维的预处理
将木材废料、农作物秸秆破碎后经生物酶处理，然后利用盘磨机进行纤维分离，得到植物纤维，将植物纤维加入到底部带有喷嘴的搅拌容器中，加入蒸馏水得到质量百分数为10%的植物纤维浆料，然后升温至40℃，在转速为500r/min下进行搅拌处理40min，在搅拌处理过程中通过底部喷嘴向容器中注入空气，将处理过的植物纤维取出，在40℃烘箱中干燥40min即可；
2）聚氨酯增强型植物纤维制备
将聚四氢呋喃醚二醇加入到经过处理的植物纤维中，混合后加热至100℃，真空脱水5h，然后在400W超声波下振荡分散2h，然后加入2,4-甲苯二异氰酸酯，继续振荡分散2h，加热至40℃，反应50min后升温至80℃，继续反应3h，将反应后的产物迅速放置于真空干燥器中进行脱泡，然后加入扩链剂3，3-二氯-4,4-二胺基二苯甲烷，在转速为50r/min下搅拌5min并进行二次脱泡，然后将产物倒入预热好的模具中进行固化处理即可；
3）3D模压纤维板的制备
对聚氨酯增强型植物纤维进行涂胶，然后根据所需尺寸将植物纤维热压形成第一纤维板以及第二纤维板，然后采用三维镂铣将第一纤维板加工出所需的形状和深度的凹槽，然后将第二纤维板加工成与凹槽相适配的拼装件，在第一纤维板的凹槽内涂抹粘结剂，将加工好的拼装件放入凹槽内粘结牢固，然后对模压纤维板表面进行打磨、修补和修色处理，再经吸塑处理即可制得3D模压纤维板。
作为优选，其中步骤1）中，所述生物酶处理是将破碎后的木材废料和农作物秸秆加入到含有果胶酶和木质素酶溶液中，加热至30℃，酶解处理80min，其中，溶液中果胶酶浓度为2%，木质素酶浓度为1%，破碎后的木材废料和农作物秸秆与溶液的质量比为10:100。
作为优选，其中步骤1）中，搅拌过程中底部注入的空气压力为0.05MPa，空气强度为40L/m2.s。
作为优选，其中步骤2）中，所述聚四氢呋喃醚二醇的添加量为植物纤维重量的2%，2,4-甲苯二异氰酸酯的添加量为植物纤维重量的1%，扩链剂3，3-二氯-4,4-二胺基二苯甲烷的添加量为植物纤维重量的0.1%；所述真空干燥器的压力为-0.1MPa，脱泡时间30min，二次脱泡的时间为10min。
作为优选，其中步骤2）中，所述固化温度为100℃，固化时间50min。
作为优选，其中步骤3)中，所述涂胶所用胶料为环氧树脂胶粘剂、有机硅树脂胶粘剂或不饱和聚酯胶粘剂中任意一种，胶料的添加量为木粉纤维重量的5%。
作为优选，其中步骤3)中，所述热压的温度为130℃，压力为10MPa，热压时间5min。
作为优选，其中步骤3)中，所述吸塑处理的方法如下：在PVC薄膜清洁干净，在膜后刷上胶水，待PVC膜干至透明状，然后用小鼓风机进行风干处理，再利用热熔机将风干后的PVC膜进行热熔处理，最后将热熔处理后的PVC膜直接吸塑粘贴在纤维板上即可。
经过测试，该3D模压纤维的表面光滑平整不沾手，静曲强度为40.7MPa，而且采用ISO2409-1992标准中公开的方法进行百格测试，检测结果ISO等级为0级，合格。
实施例2
一种3D模压纤维板的制备方法，具体制备方法如下：
1）植物纤维的预处理
将木材废料、农作物秸秆破碎后经生物酶处理，然后利用盘磨机进行纤维分离，得到植物纤维，将植物纤维加入到底部带有喷嘴的搅拌容器中，加入蒸馏水得到质量百分数为15%的植物纤维浆料，然后升温至50℃，在转速为700r/min下进行搅拌处理30min，在搅拌处理过程中通过底部喷嘴向容器中注入空气，将处理过的植物纤维取出，在45℃烘箱中干燥35min即可；
2）聚氨酯增强型植物纤维制备
将聚四氢呋喃醚二醇加入到经过处理的植物纤维中，混合后加热至110℃，真空脱水4h，然后在500W超声波下振荡分散1.5h，然后加入2,4-甲苯二异氰酸酯，继续振荡分散1.5h，加热至50℃，反应45min后升温至85℃，继续反应2.5h，将反应后的产物迅速放置于真空干燥器中进行脱泡，然后加入扩链剂3，3-二氯-4,4-二胺基二苯甲烷，在转速为80r/min下搅拌3min并进行二次脱泡，然后将产物倒入预热好的模具中进行固化处理即可；
3）3D模压纤维板的制备
对聚氨酯增强型植物纤维进行涂胶，然后根据所需尺寸将植物纤维热压形成第一纤维板以及第二纤维板，然后采用三维镂铣将第一纤维板加工出所需的形状和深度的凹槽，然后将第二纤维板加工成与凹槽相适配的拼装件，在第一纤维板的凹槽内涂抹粘结剂，将加工好的拼装件放入凹槽内粘结牢固，然后对模压纤维板表面进行打磨、修补和修色处理，再经吸塑处理即可制得3D模压纤维板。
作为优选，其中步骤1）中，所述生物酶处理是将破碎后的木材废料和农作物秸秆加入到含有果胶酶和木质素酶溶液中，加热至50℃，酶解处理70min，其中，溶液中果胶酶浓度为5%，木质素酶浓度为3%，破碎后的木材废料和农作物秸秆与溶液的质量比为20:100。
作为优选，其中步骤1）中，搅拌过程中底部注入的空气压力为0.07MPa，空气强度为50L/m2.s。
作为优选，其中步骤2）中，所述聚四氢呋喃醚二醇的添加量为植物纤维重量的3%，2,4-甲苯二异氰酸酯的添加量为植物纤维重量的2%，扩链剂3，3-二氯-4,4-二胺基二苯甲烷的添加量为植物纤维重量的0.15%；所述真空干燥器的压力为-0.2MPa，脱泡时间40min，二次脱泡的时间为15min。
作为优选，其中步骤2）中，所述固化温度为120℃，固化时间40min。
作为优选，其中步骤3)中，所述涂胶所用胶料为环氧树脂胶粘剂、有机硅树脂胶粘剂或不饱和聚酯胶粘剂中任意一种，胶料的添加量为木粉纤维重量的7%。
作为优选，其中步骤3)中，所述热压的温度为150℃，压力为13MPa，热压时间4min。
作为优选，其中步骤3)中，所述吸塑处理的方法如下：在PVC薄膜清洁干净，在膜后刷上胶水，待PVC膜干至透明状，然后用小鼓风机进行风干处理，再利用热熔机将风干后的PVC膜进行热熔处理，最后将热熔处理后的PVC膜直接吸塑粘贴在纤维板上即可。
经过测试，该3D模压纤维的表面光滑平整不沾手，静曲强度为41.6MPa，而且采用ISO2409-1992标准中公开的方法进行百格测试，检测结果ISO等级为0级，合格。
实施例3
一种3D模压纤维板的制备方法，具体制备方法如下：
1）植物纤维的预处理
将木材废料、农作物秸秆破碎后经生物酶处理，然后利用盘磨机进行纤维分离，得到植物纤维，将植物纤维加入到底部带有喷嘴的搅拌容器中，加入蒸馏水得到质量百分数为20%的植物纤维浆料，然后升温至60℃，在转速为1000r/min下进行搅拌处理20min，在搅拌处理过程中通过底部喷嘴向容器中注入空气，将处理过的植物纤维取出，在50℃烘箱中干燥30min即可；
2）聚氨酯增强型植物纤维制备
将聚四氢呋喃醚二醇加入到经过处理的植物纤维中，混合后加热至120℃，真空脱水3h，然后在600W超声波下振荡分散1h，然后加入2,4-甲苯二异氰酸酯，继续振荡分散1h，加热至60℃，反应40min后升温至90℃，继续反应2h，将反应后的产物迅速放置于真空干燥器中进行脱泡，然后加入扩链剂3，3-二氯-4,4-二胺基二苯甲烷，在转速为100r/min下搅拌2min并进行二次脱泡，然后将产物倒入预热好的模具中进行固化处理即可；
3）3D模压纤维板的制备
对聚氨酯增强型植物纤维进行涂胶，然后根据所需尺寸将植物纤维热压形成第一纤维板以及第二纤维板，然后采用三维镂铣将第一纤维板加工出所需的形状和深度的凹槽，然后将第二纤维板加工成与凹槽相适配的拼装件，在第一纤维板的凹槽内涂抹粘结剂，将加工好的拼装件放入凹槽内粘结牢固，然后对模压纤维板表面进行打磨、修补和修色处理，再经吸塑处理即可制得3D模压纤维板。
作为优选，其中步骤1）中，所述生物酶处理是将破碎后的木材废料和农作物秸秆加入到含有果胶酶和木质素酶溶液中，加热至60℃，酶解处理50min，其中，溶液中果胶酶浓度为8%，木质素酶浓度为6%，破碎后的木材废料和农作物秸秆与溶液的质量比为30:100。
作为优选，其中步骤1）中，搅拌过程中底部注入的空气压力为0.08MPa，空气强度为60L/m2.s。
作为优选，其中步骤2）中，所述聚四氢呋喃醚二醇的添加量为植物纤维重量的5%，2,4-甲苯二异氰酸酯的添加量为植物纤维重量的3%，扩链剂3，3-二氯-4,4-二胺基二苯甲烷的添加量为植物纤维重量的0.2%；所述真空干燥器的压力为-0.3MPa，脱泡时间50min，二次脱泡的时间为20min。
作为优选，其中步骤2）中，所述固化温度为130℃，固化时间30min。
作为优选，其中步骤3)中，所述涂胶所用胶料为环氧树脂胶粘剂、有机硅树脂胶粘剂或不饱和聚酯胶粘剂中任意一种，胶料的添加量为木粉纤维重量的5-10%。
作为优选，其中步骤3)中，所述热压的温度为180℃，压力为15MPa，热压时间2min。
作为优选，其中步骤3)中，所述吸塑处理的方法如下：在PVC薄膜清洁干净，在膜后刷上胶水，待PVC膜干至透明状，然后用小鼓风机进行风干处理，再利用热熔机将风干后的PVC膜进行热熔处理，最后将热熔处理后的PVC膜直接吸塑粘贴在纤维板上即可。
经过测试，该3D模压纤维的表面光滑平整不沾手，静曲强度为40.3MPa，而且采用ISO2409-1992标准中公开的方法进行百格测试，检测结果ISO等级为0级，合格。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种3D模压纤维板的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：
1）植物纤维的预处理
将木材废料、农作物秸秆破碎后经生物酶处理，然后利用盘磨机进行纤维分离，得到植物纤维，将植物纤维加入到底部带有喷嘴的搅拌容器中，加入蒸馏水得到质量百分数为10-20%的植物纤维浆料，然后升温至40-60℃，在转速为500-1000r/min下进行搅拌处理20-40min，在搅拌处理过程中通过底部喷嘴向容器中注入空气，将处理过的植物纤维取出，在40-50℃烘箱中干燥30-40min即可；
2）聚氨酯增强型植物纤维制备
将聚四氢呋喃醚二醇加入到经过处理的植物纤维中，混合后加热至100-120℃，真空脱水3-5h，然后在400-600W超声波下振荡分散1-2h，然后加入2,4-甲苯二异氰酸酯，继续振荡分散1-2h，加热至40-60℃，反应40-50min后升温至80-90℃，继续反应2-3h，将反应后的产物迅速放置于真空干燥器中进行脱泡，然后加入扩链剂3，3-二氯-4,4-二胺基二苯甲烷，在转速为50-100r/min下搅拌2-5min并进行二次脱泡，然后将产物倒入预热好的模具中进行固化处理即可；
3）3D模压纤维板的制备
对聚氨酯增强型植物纤维进行涂胶，然后根据所需尺寸将植物纤维热压形成第一纤维板以及第二纤维板，然后采用三维镂铣将第一纤维板加工出所需的形状和深度的凹槽，然后将第二纤维板加工成与凹槽相适配的拼装件，在第一纤维板的凹槽内涂抹粘结剂，将加工好的拼装件放入凹槽内粘结牢固，然后对模压纤维板表面进行打磨、修补和修色处理，再经吸塑处理即可制得3D模压纤维板。
2.如权利要求1所述的一种3D模压纤维板的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述生物酶处理是将破碎后的木材废料和农作物秸秆加入到含有果胶酶和木质素酶溶液中，加热至30-60℃，酶解处理50-80min，其中，溶液中果胶酶浓度为2-8%，木质素酶浓度为1-6%，破碎后的木材废料和农作物秸秆与溶液的质量比为10-30:100。
3.如权利要求1所述的一种3D模压纤维板的制备方法，其特征在于，步骤1）中，搅拌过程中底部注入的空气压力为0.05-0.08MPa，空气强度为40-60L/m2.s。
4.如权利要求1所述的一种3D模压纤维板的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述聚四氢呋喃醚二醇的添加量为植物纤维重量的2-5%，2,4-甲苯二异氰酸酯的添加量为植物纤维重量的1-3%，扩链剂3，3-二氯-4,4-二胺基二苯甲烷的添加量为植物纤维重量的0.1-0.2%；所述真空干燥器的压力为-0.1--0.3MPa，脱泡时间30-50min，二次脱泡的时间为10-20min。
5.如权利要求1所述的一种3D模压纤维板的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述固化温度为100-130℃，固化时间30-50min。
6.如权利要求1所述的一种3D模压纤维板的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述涂胶所用胶料为环氧树脂胶粘剂、有机硅树脂胶粘剂或不饱和聚酯胶粘剂中任意一种，胶料的添加量为木粉纤维重量的5-10%。
7.如权利要求1所述的一种3D模压纤维板的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述热压的温度为130-180℃，压力为10-15MPa，热压时间2-5min。
8.如权利要求1所述的一种3D模压纤维板的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述吸塑处理的方法如下：在PVC薄膜清洁干净，在膜后刷上胶水，待PVC膜干至透明状，然后用小鼓风机进行风干处理，再利用热熔机将风干后的PVC膜进行热熔处理，最后将热熔处理后的PVC膜直接吸塑粘贴在纤维板上即可。
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