CN110757917A - 一种桉木单板贴面木基复合板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种桉木单板贴面木基复合板材及其制备方法，属于复合板材技术领域，本发明提供的桉木单板贴面木基复合板材包括：蜂窝复合层，粘结在所述蜂窝复合层两侧的桉木单板层，所述蜂窝复合层的基体为蜂窝板芯，所述蜂窝板芯孔隙中填充有填料，所述填料包括荞麦壳、木纤维和无机胶黏剂；本发明通过在复合板材的蜂窝芯层中填充荞麦壳、木纤维和无机胶黏剂，不仅提高了板材的抗压性能，还进一步改善了复合板材的隔音效果。

Description

一种桉木单板贴面木基复合板材及其制备方法
技术领域
本发明属于复合板材领域，尤其涉及一种桉木单板贴面木基复合板材及其制备方法。
背景技术
木质无机复合板材是以木质材料和无机胶黏剂为主要原料通过一定的成形工艺制备的一种复合板材，具有防水、阻燃等优良性能，可广泛应用于家具、门板、室内外装修、墙体材料等领域。但是，木质无机复合材密度相对较大，搬运及物流成本相对较高。为了降低成本，通过在木质无机复合板材中引入蜂窝板结构，既可以减轻板材重量，减少木材原料的使用量，同时蜂窝板结构还能够提高板材的吸音性能。
而桉木作为木质无机复合板材的常用原料的一种，属于浅色的阔叶木属，木纹紧密而不规则，是一种速生材，不坚韧，质轻，易断。桉木单板俗称桉木面板、桉木芯板，是由旋切机通过旋切桉树而成的木质薄片状材料，其厚度通常为0.4～10mm之间；当采用桉木单板复合蜂窝板芯时，由于蜂窝板存在孔洞结构，再加上桉木本身质轻易断的特点，复合板材的抗压强度较低，随着复合板材面积的增大，局部承压能力不足极易发生挤压断裂的现象。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种桉木单板贴面木基复合板材及其制备方法。本发明提供的桉木单板贴面木基复合板材不仅具有优良的抗压性能，隔音效果也得到改善。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供了一种桉木单板贴面木基复合板材，包括：
蜂窝复合层，
粘结在所述蜂窝复合层两侧的桉木单板层，
所述蜂窝复合层的基体为蜂窝板芯，所述蜂窝板芯孔隙中填充有填料，所述填料包括荞麦壳、木纤维和无机胶黏剂。
优选地，所述蜂窝复合层与桉木单板层之间通过胶液进行粘结。
优选地，所述胶液包括脲醛树脂胶和碳酸钙粉。
优选地，所述蜂窝板芯的孔隙为5～50mm，所述蜂窝板芯的面密度为 3～7kg/m2。
优选地，所述蜂窝板芯孔隙中填料的填充量为300～500kg/m3。
本发明还提供了上述桉木单板贴面木基复合板材的制备方法，包括以下步骤：
将无机胶黏剂、木纤维和水混合后得到木纤维无机浆料；
将所述木纤维无机浆料喷涂在荞麦壳表面得到填料；
将所述填料填充至蜂窝板芯孔隙中，进行第一次热压，得到蜂窝复合层；
将桉木单板层粘结在所述蜂窝复合层两侧，进行第二次热压，得到桉木单板贴面木基复合板材。
优选地，所述木纤维无机浆料的粘度为100～130MPa·s。
优选地，
所述无机胶黏剂与木纤维重量比为50～70:50～30；
所述木纤维无机浆料与荞麦壳重量比为30～40:70～60。
优选地，所述第一次热压结束后还包括自然养护和抛光处理。
优选地，所述第一次热压的压力为0.5～1.0MPa，所述第一次热压的温度为100～120℃，所述第一次热压的时间为15～30min；
所述第二次热压的压力为1.0～1.5MPa，所述第二次热压的温度为 120～170℃，所述第二次热压的时间为8～15min。
本发明提供了一种桉木单板贴面木基复合板材，包括：蜂窝复合层，粘结在所述蜂窝复合层两侧的桉木单板层，所述蜂窝复合层的基体为蜂窝板芯，所述蜂窝板芯孔隙中填充有填料，所述填料包括荞麦壳、木纤维和无机胶黏剂。本发明通过在复合板材中引入蜂窝板芯，蜂窝板芯中的孔隙将板材分隔成众多的封闭空间，荞麦壳填充后能进一步阻隔了内部空气流动，使声波传播时受到阻碍，进而提高板材的吸音系数，改善板材隔音效果；同时蜂窝板芯孔隙中填充的荞麦壳与木纤维通过无机胶黏剂粘结固化后，能够形成支撑物，抵挡和分散两侧单板施加的挤压应力，进而提高板材的抗压强度。实验结果表明，本发明提供的复合板材的密度达到0.65～0.8g/cm3，抗压强度达到31～42.4kgf/cm2，胶合强度达到0.91～0.97MPa，隔音性能为65～70分贝。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明制备的桉木单板贴面木基复合板材的结构示意图；
图中，1-桉木单板层，2-蜂窝复合层，3-桉木单板层。
具体实施方式
本发明提供了一种桉木单板贴面木基复合板材，包括：蜂窝复合层，粘结在所述蜂窝复合层两侧的桉木单板层，所述蜂窝复合层的基体为蜂窝板芯，所述蜂窝板芯孔隙中填充有填料，所述填料包括荞麦壳、木纤维和无机胶黏剂。
本发明提供的桉木单板贴面木基复合板材如图1所示，包括蜂窝复合层 2，粘结在蜂窝复合层2两侧的桉木单板层1和桉木单板层3。
在本发明中，所述蜂窝复合层与桉木单板层之间优选通过胶液进行粘结；在本发明中，所述胶液的涂覆量优选为250～450g/m2。在本发明中，胶液粘结的方式能够更好的固定桉木单板层与蜂窝复合层，防止因挤压而发生位移变化。
在本发明中，所述胶液优选包括粘结剂和碳酸钙粉，所述粘结剂与碳酸钙粉的重量比优选为100:10～15。在本发明中，所述碳酸钙粉的粒径优选为 80～200目，更优选为100～150目。本发明在胶液中添加碳酸钙粉不仅能够调节胶液的粘度，提高复合板材力学性能，同时还能利用碳酸钙粉缓解粘结剂易燃的缺陷，进一步提高板材的防火性能。
在本发明实施例中，所述粘结剂优选为脲醛树脂胶，所述脲醛树脂等级胶优选为胶合板E0级。本发明实施例中碳酸钙粉作为无机成分与脲醛树脂胶进行复配使用具有较高的相容性，不仅提高了胶黏剂粘稠度和桉木单板涂胶均匀性，同时改善了木质无机复合材料胶合界面，使木质无机复合材料胶合强度提高35％以上。
本发明对于所述桉木单板层、蜂窝复合层的具体尺寸没有特殊的限定，以实际需求进行尺寸选择即可。在本发明中，所述蜂窝复合层的厚度优选为 10～200mm，更优选为10～100mm；在本发明中，所述桉木单板层的厚度优选为1～10mm，更优选为2～5mm；本发明采用的桉木单板无腐朽、虫眼等瑕疵，优选采用锯切方式得到形状和表面均匀的桉木板，锯切的桉木单板能够更好的呈现桉木独特的纹理和色泽，提升装饰效果。
在本发明中，所述蜂窝板芯的材质优选为纸质或铝质，由于纸质或铝质的蜂窝板为脆性材料，与塑料蜂窝板芯相比，其抗压性能略显不足，因此需要提高其抗压强度。
在本发明中，所述蜂窝板芯的孔隙大小优选为5～50mm，更有选为 10～30mm；在本发明中，所述蜂窝板芯的面密度优选为3～7kg/m2，更优选为 5kg/m2。
在本发明中，所述蜂窝板芯孔隙中填料的填充量优选为300～500kg/m3，更优选为400kg/m3。在本发明中，不同填料，其在热压条件下的固化速率和固化后的强度性能不同，本发明优选的填充量是能够保证荞麦壳、木纤维和无机胶黏剂在第一次热压条件下能够保证复合板材的抗压强度，同时最大限度的降低其密度。
在本发明中，所述填料中无机胶黏剂与木纤维重量比优选为 50～70:50～30，更优选为55～65:45～35，最优选为60:40；所述填料中无机胶黏剂和木纤维总量与所述荞麦壳的重量比优选为30～40:70～60，更优选为35： 65。本发明通过无机胶黏剂将荞麦壳和木纤维进行粘结，经热压固化后作为填料填充在蜂窝板芯孔隙中，相比普通无机复合板材的密度降低了30％以上，抗压强度提高100％以上。
在本发明中，所述荞麦壳具有质轻，空隙大，气味清新的特性，本发明将荞麦壳应用于木质无机复合板材，在使用过程中荞麦壳持久散发淡淡的清香气味，提升了木质无机复合板材的品味和档次。
在本发明中，所述木纤维优选包括杨木纤维、桉木纤维和松木纤维中的一种或多种。在本发明中，所述木纤维的粒径大小优选为40～50目，更优选为45目；在本发明中，由于木纤维具有大量不规则的空隙，受压时能迅速转移压力，松压时产生回弹效果，进而提高复合板材的抗压性能；而且木纤维天然空隙具有超强的亲水性能，能够容纳更大量的水分，吸湿速度更快，吸湿性能也能够得到提升；本发明提供的木纤维大都是木材加工剩余物，其本身利用价值比较低，应用到木质无机复合板材后，不仅提高了蜂窝复合层和木质无机复合板材的抗压强度，而且提升了木材加工剩余物附加值。
在本发明中，所述无机胶黏剂优选为专利号201510026689.X中秸秆纤维板用无机胶黏剂；本发明中无机胶粘剂的作用是为了将木纤维粘结在荞麦壳表面和空隙中，实现稳固的粘贴填充效果。
本发明还提供了一种桉木单板贴面木基复合板材的制备方法，包括以下步骤：
将无机胶黏剂、木纤维和水混合后得到木纤维无机浆料；
将所述木纤维无机浆料喷涂在荞麦壳表面得到填料；
将所述填料填充至蜂窝板芯孔隙中，进行第一次热压，得到蜂窝复合层；
将桉木单板层粘结在所述蜂窝复合层两侧，进行第二次热压，得到桉木单板贴面木基复合板材。
本发明将无机胶黏剂、木纤维和水混合后得到木纤维无机浆料。
本发明对所述混合的方式没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可。在本发明中，所述混合优选在搅拌条件下进行。
在本发明中，所述无机胶黏剂与木纤维重量比优选为50～70:50～30，更优选为55～65:45～35，最优选为60:40；本发明中无机胶黏剂和木纤维的配比选择可以保证热压后无机胶黏剂可以将木纤维高强度粘结。
在本发明中，所述木纤维无机浆料的粘度优选为100～130MPa·s，更优选为110～120MPa·s；在本发明中，所述水的用量以其粘度要求为基准进行适应性添加。在本发明中，木纤维无机浆料的粘度既能保证浆料在喷涂过程中的流畅性，不产生堵塞现象，同时在热压过程中能够完全固化，保证木纤维有效粘附在荞麦壳的表面和空隙中，提高复合板材的抗压和胶合强度。
得到木纤维无机浆料后，本发明将木纤维无机浆料喷涂在荞麦壳表面得到填料。本发明对于喷涂的方式没有特殊限定，选择本领域常规的喷涂工艺即可。在本发明中，所述木纤维无机浆料与荞麦壳的重量比优选为 30～40:70～60，更优选为35：65，本发明采用喷涂即可以保证木纤维无机浆料将荞麦壳牢固粘附在一起，又能满足复合板材对于轻质和吸音的要求。
得到填料后，本发明将所述填料填充至蜂窝板芯孔隙中，进行第一次热压，得到蜂窝复合层。
本发明对于所述填充和第一次热压的方式没有特殊限定，选择本领域常规的填充和热压方法即可。在本发明实施例中，所述第一次热压优选包括：将钢垫板平铺在组坯台上，在钢垫板上面铺放蜂窝板芯，然后填充填料蜂窝板芯中，最后放上一张钢垫板，送入热压机进行第一次热压。
在本发明中，所述第一次热压的压力为0.5～1.0MPa，更优选为 0.6～0.8MPa；在本发明中，所述第一次热压的温度优选为100～120℃，更优选为110℃；在本发明中，所述第一次热压的时间优选为15～30min，更优选为20min。在本发明中，第一次热压的温度、压力设置能够保证无机胶黏剂在短时间内能够完全固化，降低其热压所需时间，提高热压效率。
第一次热压结束后，本发明优选对热压后的产品依次进行自然养护和抛光处理；本发明对于自然养护和抛光处理的方式没有特殊限定，采用本领域常规方案即可。在本发明中，所述自然养护的天数优选为12～14天，目的是为了让其自然冷却干燥，降低水分至含水率9～12％，减少水分过高对粘结效果和抗压强度的不良影响；在本发明中，所述抛光的目的是降低板芯表面粗糙度，提高胶合性能。
得到蜂窝复合层后，本发明将将桉木单板层粘结在所述蜂窝复合层两侧，进行第二次热压，得到桉木单板贴面木基复合板材。
在本发明中，所述蜂窝复合层与桉木单板层之间优选通过胶液进行粘结，所述胶液的优选方案如前所述，在此不再复述。
本发明对于第二次热压的工艺没有特殊限定，选择本领域常规的热压工艺即可。在本发明实施例中，所述第二次热压优选在热压机中进行，所述第二次热压优选包括如下步骤：将桉木单板设置在两侧、蜂窝复合层在中的夹芯机构组坯，送入热压机中进行第二次热压。
在本发明中，所述第二次热压的压力优选为1.0～1.5MPa，更优选为 1.2～1.4MPa；在本发明中，所述第二次热压的温度优选为120～170℃，更优选为130～150℃；在本发明中，所述第二次热压的时间优选为8～15min，更优选为10～13min。
下面结合实施例对本发明提供的桉木单板贴面木基复合板材及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
本发明对于实施例制备复合板材进行性能检测的方法如下：
1)密度：测量体积、称重，按照密度公式ρ＝m/v计算；
2)抗压强度、胶合强度：GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》；
3)隔音性能：GB/T 8485-2008《建筑门窗空气声隔声性能分级及检测方法》；
4)阻燃性能：GB/T 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》。
实施例1
1)将无机胶黏剂与40目的木纤维、水混合搅拌，调制粘度为130MPa·s 均匀木纤维无机浆料，无机胶黏剂与木纤维重量比为70:30。
2)将木纤维无机浆料利用喷枪喷洒到荞麦壳上，喷洒木纤维无机浆料同时进行搅拌，使木纤维无机浆料均匀喷涂在荞麦壳表面，得到荞麦壳、木纤维和无机胶黏剂混合填料，木纤维无机浆料与荞麦壳重量比为40:60。
3)将钢垫板平铺在组坯台上，在钢垫板上面铺放纸质蜂窝板芯，再将上述填料填充到蜂窝孔中，填充量为500kg/m3。在填充后蜂窝板芯的上面放上一张钢垫板，送入热压机进行第一次热压30min，压力为1.0MPa、温度为 120℃，然后将热压后的产品自然养护12天干燥至含水率9～12％后送入砂光机进行表面砂光处理，得到蜂窝复合层。
4)将胶合板用E0级脲醛树脂胶与80目碳酸钙粉按照100:10的重量比配置胶液；通过单面涂胶机将胶液均匀涂覆在3mm锯切桉木板一个表面，涂覆量为300g/m2；按照桉木单板在两边、蜂窝复合层在中的夹芯机构组坯，送入热压机在压力为1.5MPa、温度为170℃的条件下进行第二次热压9min，得到桉木单板贴面木基复合板材。
对比例1
普通木质无机复合蜂窝板制备工艺：
1)将E0级脲醛树脂胶与工业面粉按照100:10的重量比混合，调制胶液。
2)通过单面涂胶机将胶液均匀涂覆在锯切桉木板表面，涂覆量为 300g/m2；按照桉木单板在两边、无机纤维复合填充蜂窝板在中的夹芯机构组坯，送入热压机在压力为1.5MPa、温度为170℃的条件下热压9min得到普通木质无机复合蜂窝板。
表1为本发明实施例1和对比例1的复合板材的性能检测结果
Figure BDA0002265484560000081
实施例2
1)将无机胶黏剂与50目的木纤维、水混合搅拌，调制粘度为110MPa·s 均匀木纤维无机浆料。无机胶黏剂与木纤维重量比为60:40。
2)将木纤维无机浆料利用喷枪喷洒到荞麦壳上，喷洒木纤维无机浆料同时进行搅拌，使木纤维无机浆料均匀喷涂在荞麦壳表面，得到荞麦壳、木纤维和无机胶黏剂混合填料，木纤维无机浆料与荞麦壳重量比为35:65。
3)将钢垫板平铺在组坯台上，在钢垫板上面铺放铝质蜂窝板芯，再将上述填料填充到蜂窝孔中，填充量为300kg/m3。在填充后蜂窝板芯的上面放上一张钢垫板，送入热压机进行第一次热压20min，压力为1.0MPa、温度为 110℃，然后将热压后的产品自然养护14天并干燥至含水率9～12％后送入砂光机进行表面砂光处理，得到蜂窝复合层。
4)将胶合板用E0级脲醛树脂胶与120目碳酸钙粉按照100:12的重量比配置胶液；通过单面涂胶机将胶液均匀涂覆在2mm锯切桉木板一个表面，涂覆量为350g/m2；按照桉木单板在两边、蜂窝复合层在中的夹芯机构组坯，送入热压机在压力为1.5MPa、温度为150℃的条件下进行第二次热压10min，得到桉木单板贴面木基复合板材。
对比例2
普通木质无机复合蜂窝板制备工艺：
1)将E0级脲醛树脂胶与工业面粉按照100:12的重量比配置胶液。
2)通过单面涂胶机将胶液均匀涂覆在2mm锯切桉木板一个表面，涂覆量为350g/m2；按照桉木单板在两边、无机纤维复合填充蜂窝板在中的夹芯机构组坯，送入热压机在压力为1.5MPa、温度为150℃的条件下热压10min 得到普通木质无机复合蜂窝板。
表2为本发明实施例2和对比例2的复合板材的性能检测结果
Figure BDA0002265484560000091
实施例3
1)将无机胶黏剂与45目的木纤维、水混合搅拌，调制粘度为100MPa·s 均匀木纤维无机浆料；无机胶黏剂与木纤维重量比为65:35。
2)将木纤维无机浆料利用喷枪喷洒到荞麦壳上，喷洒木纤维无机浆料同时进行搅拌，使木纤维无机浆料均匀喷涂在荞麦壳表面，得到荞麦壳、木纤维和无机胶黏剂混合填料，木纤维无机浆料与荞麦壳重量比为30:70。
3)将钢垫板平铺在组坯台上，在钢垫板上面铺放玻璃钢蜂窝板芯，再将上述填料填充到蜂窝孔中，填充量为500kg/m3。在填充后蜂窝板芯的上面放上一张钢垫板，然后送入热压机进行第一次热压20min，压力为0.8MPa、温度为120℃；然后将热压后的产品自然养护14天并干燥至含水率9～12％后送入砂光机进行表面砂光处理，得到蜂窝复合层。
4)将胶合板用E0级脲醛树脂胶与150目碳酸钙粉按照100:15的重量比配置胶液。通过单面涂胶机将胶液均匀涂覆在4mm锯切桉木板一个表面，涂覆量为300g/m2；按照桉木单板在两边、蜂窝复合层在中的夹芯机构组坯，送入热压机在压力为1.2MPa、温度为160℃的条件下进行第二次热压15min，得到桉木单板贴面木基复合板材。
对比例3
普通木质无机复合蜂窝板制备工艺：
1)胶合板用E0级脲醛树脂胶与工业面粉按照100:15的重量比配置胶液。
2)通过单面涂胶机将胶液均匀涂覆在4mm锯切桉木板一个表面，涂覆量为300g/m2；按照桉木单板在两边、无机纤维复合填充蜂窝板在中的夹芯机构组坯，送入热压机在压力为1.2MPa、温度为160℃的条件下热压15min 得到普通木质无机复合蜂窝板。
表3为本发明实施例3和对比例3的复合板材的性能检测结果
Figure 1
由表1～3中数据可以看出，本发明制备得到的复合板材的密度能够达到 0.65～0.8g/cm3，低于普通木质无机复合蜂窝板的密度1.0g/cm3，复合板材的密度得到了降低，实现了轻质的效果；
由表1～3中数据可以看出，本发明制备得到的复合板材抗压强度达到 31～42.4kgf/cm2，高于普通木质无机复合蜂窝板的13.5～19.3kgf/cm2，复合板材的抗压强度得到显著提高；
由表1～3中数据可以看出，本发明制备得到的复合板材胶合强度达到 0.91～0.97MPa，高于普通木质无机复合蜂窝板的0.57～0.62MPa，胶合强度得到显著提升；
由表1～3中数据可以看出，本发明制备得到的复合板材隔音性能为 65～70分贝，根据《建筑门窗空气声隔声性能分级及检测方法》，该板材的隔音性能达到6级，复合板材的隔音性能得到明显改善。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，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和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种桉木单板贴面木基复合板材，其特征在于，包括：
蜂窝复合层，
粘结在所述蜂窝复合层两侧的桉木单板层，
所述蜂窝复合层的基体为蜂窝板芯，所述蜂窝板芯孔隙中填充有填料，
所述填料包括荞麦壳、木纤维和无机胶黏剂。
2.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述蜂窝复合层与桉木单板层之间通过胶液进行粘结。
3.根据权利要求2所述的复合板材，其特征在于，所述胶液包括脲醛树脂胶和碳酸钙粉。
4.根据权利要求1～3任一项所述的复合板材，其特征在于，所述蜂窝板芯的孔隙为5～50mm，所述蜂窝板芯的面密度为3～7kg/m2。
5.根据权利要求1～3任一项所述的复合板材，其特征在于，所述蜂窝板芯孔隙中填料的填充量为300～500kg/m3。
6.权利要求1～5任一项所述复合板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将无机胶黏剂、木纤维和水混合后得到木纤维无机浆料；
将所述木纤维无机浆料喷涂在荞麦壳表面得到填料；
将所述填料填充至蜂窝板芯孔隙中，进行第一次热压，得到蜂窝复合层；
将桉木单板层粘结在所述蜂窝复合层两侧，进行第二次热压，得到桉木单板贴面木基复合板材。
7.根据根据权利要求6所述复合板材的制备方法，其特征在于，所述木纤维无机浆料的粘度为100～130MPa·s。
8.根据根据权利要求6所述复合板材的制备方法，其特征在于，
所述无机胶黏剂与木纤维重量比为50～70:50～30；
所述木纤维无机浆料与荞麦壳重量比为30～40:70～60。
9.根据根据权利要求6所述复合板材的制备方法，其特征在于，所述第一次热压结束后还包括自然养护和抛光处理。
10.根据根据权利要求6所述复合板材的制备方法，其特征在于，
所述第一次热压的压力为0.5～1.0MPa，所述第一次热压的温度为100～120℃，所述第一次热压的时间为15～30min；
所述第二次热压的压力为1.0～1.5MPa，所述第二次热压的温度为120～170℃，所述第二次热压的时间为8～15min。
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