CN110919810A - 一种carb级低吸胀纤维板制造工艺及其应用于高模压地板基材 - Google Patents
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Abstract
本发明属于木材加工技术领域，涉及一种CARB级低吸胀纤维板制造工艺，包括木材剥皮、削片、筛选、水洗、蒸煮、纤维分离、调施胶、干燥、分选、铺装成型、预压、热压、翻板冷却、砂光、检验分等、包装入库，其中：所述调施胶步骤中，在纤维喷出的管道中施加E1级耐水型三聚氰胺改性脲醛树脂，施胶量为230～250kg/m3；环保促进剂通过水施加系统，喷入纤维喷放管，与纤维混合，添加量为5～6 kg/m3；固化剂硫酸铵添加量为绝干树脂重量的1～1.5%。本发明通过改进优化胶粘剂配方和生产技术方案，提高纤维板的耐水性，解决了铣边加工或贴面加工和使用过程中易出现的吸湿变形问题，拓展了纤维板产品的应用场所，能够用于如卫生间、浴室等潮湿使用环境。
Description
技术领域
本发明属于木材加工技术领域，涉及中高密度纤维板的制造工艺，特别涉及一种CARB级低吸胀纤维板制造工艺及其应用于高模压地板基材。
背景技术
随着天然木材资源日益短缺，人造板产品因其幅面大、结构性好、尺寸稳定、可作各种功能性处理等优点，广泛应用于各个领域。其中，纤维板因其结构细密、均匀性好、表面纤维分布平均、光滑等优点，被多数浸渍纸层压木质地板，市场名为强化地板用作为地板基材。高模压地板制造工艺，是基材加工成地板的一种方法，指地板基材在贴面加工时，采用凹凸模板和高压力的热压方式，使得地板基材与浸渍纸表面产生明显的凹凸手感和视觉感，因此备受市场青睐。
随着社会经济发展和人民生活水平的提高，人们追求高质量的生活，对地板的甲醛释放量和耐水性能提出更高的要求。行业内主要是通过提高胶黏剂中三聚氰胺含量以提高纤维板的耐水性，但是此种基材用于生产高模压地板时，因热压压力更高，基材和浸渍纸之间极易因高模压产生凹凸不平的现象，导致浸渍纸表面所浸渍的三聚氰胺胶水流延性出现差异，模压槽口处及其周边易产生“白斑”等质量问题。
本发明开发一种CARB级低吸胀纤维板，能够满足加工生产高模压强化地板和家具装饰板。与业内普通纤维板相比，CARB级低吸胀纤维板，除具备满足加工效果的基本质量特性：良好的木纤维形态、良好的平整度、合理的断面密度分布、合适的表面结合力与内结合力，还具备更高的环保等级：达到CARB级标准，甲醛释放量小于6.5mg/100g；可资对比的，行业内一般达到E1级标准，甲醛释放量≤9.0mg/100g。另外，CARB级低吸胀纤维板还具备优良的耐水性能，吸水厚度膨胀率低于6.0％，能够解决地板在铣边加工或贴面加工(采用水基型胶黏剂)过程中易出现的吸湿变形问题，拓展了纤维板的应用场所，能够用于如卫生间、浴室等潮湿环境。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的一个目的在于提供一种CARB级低吸胀纤维板制造工艺，解决现有纤维板甲醛释放量偏高和耐水性低的问题。
为实现上述目标，本发明按照如下技术方案实施。
一种CARB级低吸胀纤维板制造工艺，包括木材剥皮、削片、筛选、水洗、蒸煮、纤维分离、调施胶、干燥、分选、铺装成型、预压、热压、翻板冷却、砂光、检验分等、包装入库，其中：
所述蒸煮步骤中，木片先经预热料仓预热处理，预热温度90～100℃，优选95℃，蒸煮罐的蒸汽压力8～9bar，蒸煮时间3～4min，其目的是均化木片含水率，提高纤维分离效率和纤维分离均匀性，降低能耗；
所述纤维分离步骤中，木片通过带式螺旋输送机进入热磨机，同时向磨机里添加熔融石蜡，石蜡施加量6.0～8.0kg/m3，选用螺旋齿形磨片，纤维分离产量20～22t/h，制得80～100目的木纤维；
所述调施胶步骤中，在纤维喷出的管道中施加E1级耐水型三聚氰胺改性脲醛树脂，施胶量为230～250kg/m3；环保促进剂通过水施加系统，喷入纤维喷放管，与纤维混合，添加量为5～6kg/m3；固化剂硫酸铵添加量为绝干树脂重量的1～1.5％；
所述干燥步骤中，将纤维干燥至含水率为9～10％；
所述热压步骤中，热压温度在180～230℃，采用五段热压温度区，热压压力0～4MPa，热压因子7.5～8.5s/mm，最高压力在2.5～3.5MPa。
本发明较优公开例中，所述调施胶步骤中，所述环保促进剂购自力合领先科技(北京)有限公司，型号HC-03。
本发明还公开了上述调施胶步骤中所使用的E1级耐水型三聚氰胺改性脲醛树脂的制备方法。
所述E1级耐水型三聚氰胺改性脲醛树脂的制备方法，包括如下步骤：
A.进甲醛和水，加碱调节pH值至4.5～5.5；
B.在40℃以下加入三聚氰胺，加完后立即升温至50℃，待完全溶解后，测pH值，达到6.5～7.5；
C.快速加入第一次尿素后，开蒸汽升温，当温度升至60℃时，取样检测pH值，pH控制6.7～7.2；继续升温至87℃时，取样检测pH值，控制在6.5～6.8；
D.在温度85～88℃，pH为6.5～6.8下恒温反应，每10min测一次粘度，当粘度达到14.5s时，每隔5min测一次粘度，此阶段终点粘度控制在18.0～20.0s(30℃)；
E.加碱液调节pH至8.0～9.0，冷却降温至60～65℃，加入第二次尿素，10～15min后，测pH值和粘度，pH控制在8.0-9.0，粘度控制在16.0-18.0s；
F.降温至38～40℃时，调pH值至8.5～9.0，加入三乙醇胺、硼砂，取样测pH值和粘度，pH值控制在8.8-9.5，粘度控制在15.5-17.5s，出胶。
本发明较优公开例中，制胶过程中，三聚氰胺的重量占胶粘剂重量的8～10％，甲醛与尿素和三聚氰胺之和的摩尔比在1.02～1.04，前后两次尿素质量比为4：1-3:1。
本发明较优公开例中，所制得的耐水型三聚氰胺改性脲醛树脂的pH值为8.5～9.0，粘度16.0～18.0s，固含量52.0～55.0％。
本发明所公开的E1级耐水型三聚氰胺改性脲醛树脂的制作方法，采用“酸-碱”合成工艺，甲醛1次投料，尿素分2次投料，三聚氰胺1次投料，进行合成制备，整个过程分为酸性加成反应(在此阶段甲醛和尿素在酸性环境下反应生成羟甲基脲化合物)、酸性缩聚(在此阶段羟甲基脲分子之间发生脱水反应，缩聚生成初期脲醛树脂，发生缩聚反应)和碱性后处理(加入碱液终止缩聚反应，生成稳定的脲醛树脂)3个阶段。加入三乙醇胺，延长胶水固化时间，提高胶水耐水性；加入硼砂，提高胶水稳定性。
本发明的另外一个目的，在于将根据上述方法制得的CARB级低吸胀纤维板，应用于高模压地板基材。
本发明研制E1级耐水性三聚氰胺改性脲醛树脂，探索出最佳的三聚氰胺占比，既能保证纤维板的物理力学性能和耐水性能，又保证纤维板用于压贴高模压地板时外观质量高，无干湿花现象。从圣象地板采用工厂所生产的11.7HCARBG(LT)地板基材生产的高模压地板看，若采用M比例高于16.0％胶水生产的地板基材，其耐水等级达到防潮级，TS很低，符合低吸胀要求，但在热压加工时，会出现明显“白斑”等质量问题。反之，若采用M比例2-5％的胶水生产的地板基材，其耐水性偏低，TS较高，达不到低吸胀要求。若采用M比例7-10.0％胶水+环保促进剂的技术方案，生产的地板基材，其耐水等级未达到防潮级，TS：5-6％，符合低吸胀要求，圣象地板在生产高模压地板时，生产稳定正常，未出现明显“白斑”等质量问题。通过加入北京力合公司的环保促进剂，降低模压纤维板的甲醛释放量至CARB级标准。
有益效果
本发明通过筛选磨片，优化热磨、热压生产工艺，使纤维板获得光滑细腻的断面外观效果。通过改进优化胶粘剂配方和生产技术方案，解决现有纤维板甲醛释放量偏高的问题以及耐水型纤维板在用于生产高模压地板时容易出现“干花”外观质量问题。提高纤维板的耐水性，解决了铣边加工或贴面加工(采用水基型胶黏剂)和使用过程中易出现的吸湿变形问题，拓展了纤维板产品的应用场所，能够用于如卫生间、浴室等潮湿使用环境。
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。
除非另外限定，这里所使用的术语(包含科技术语)应当解释为具有如本发明所属技术领域的技术人员所共同理解到的相同意义。还将理解到，这里所使用的术语应当解释为具有与它们在本说明书和相关技术的内容中的意义相一致的意义，并且不应当以理想化或过度的形式解释，除非这里特意地如此限定。
实施例1
1、E1级耐水型三聚氰胺改性脲醛树脂的制备方法
三聚氰胺的量占防潮胶粘剂重量的15％，甲醛与尿素和三聚氰胺之和的摩尔比控制在1.04～1.05；尿素分2批投入，三聚氰胺1次性全部投入。
制备过程如下：
A.进甲醛于反应釜中，加烧碱溶液调节pH值至5.0～5.5。
B.加入三聚氰胺，(甲醛与三聚氰胺的摩尔比控制在5.3～5.4)，加完后立即升温至52℃，取样观察三聚氰胺是否完全溶解，待完全溶解后，测pH值，pH：7.0～7.3；
C.快速加入第一次尿素后，开蒸汽升温，(甲醛与尿素和三聚氰胺之和的摩尔比控制在1.1～1.2)，当温度升至60℃时，取样检测pH值，继续升温至70～72℃时，取样检测pH值(期望pH＝7.0～7.2)。
D.在温度70～72℃，pH：7.0～7.2下恒温反应，每10分钟测一次粘度。当粘度达到13.5秒左右，每隔5分钟测一次粘度，此阶段终点粘度控制在17.0～18.0秒(30℃)。
E.加碱液调节pH值至8.5～9.2，同时冷却降温至50℃，加入第二次尿素，(甲醛与尿素和三聚氰胺之和的摩尔比控制在1.04～1.05)，10分钟后，测pH值和粘度。
F.降温至38℃时，加入三乙醇胺、硼砂，调pH值：8.5～9.5，取样测pH值和粘度，继续冷却至36～38℃，出胶。
2、11.7mmCARB级高模压低吸胀地板基材制造工艺
按普通中密度纤维板的制作工艺流程：
木材经剥皮后，削成长15～20mm、宽15～20mm、厚为3～4mm的木片，经过筛选处理，保证木片尺寸要求，再经水洗，除去泥沙等杂质，保证木片的清洁；
经预热料仓预热处理，预热温度：95～98℃，均化木片含水率；通过蒸煮软化木片，蒸煮压力在8.0～8.5bar，蒸煮时间3.5～4min；
木片通过带式螺旋进入磨机，同时向磨机里添加熔融石蜡，石蜡施加量约6.5～7kg/m3，磨盘间隙控制在0.3mm，纤维分离产量20～22吨/小时，所制备的木纤维形态：大于200目的纤维占总纤维重量的10～15％，150～200目的纤维占总纤维重量70～80％，100～150目的纤维占总纤维重量的5～20％，小于100目的纤维占总纤维重量的0～5％；
在纤维喷出的管道上施加防潮胶粘剂，施胶量为230～235kg/m3，环保促进剂添加量为6kg/m3，固化剂硫酸铵添加量为1.5％，经干燥系统干燥后铺装成型；
调整铺装密度，保证板坯密度840～860kg/m3；
在180-228℃温度条件下进行热压，采用5段温度分区：228～228～215～198～180。热压压力分布：入口段压力升至2.5～3.0MPa，反弹段压力逐步降至1.5～1.6MPa，芯层保温段逐步下降至0.12～0.15MPa，定厚段压力1.5～1.7MPa下。采用上述热压温度与压力，压机速度330～380mm/s；
出压机的板材经翻板冷却调质48h后砂光处理，4道砂光砂削量分配如下：第一道砂削量占55～60％(30～40目砂带)、第二道砂削量占20～25％(50～60目砂带)、第三道砂削量占10～15％(80～100目砂带)、第四道砂削量占5～10％(120～150目砂带)；
砂光后的基材分选入库。
经上述步骤制得11.7mmCARB级高模压低吸胀地板基材按LY/T 1611-2011《地板基材用纤维板》标准要求进行检测，结果如下：
实施例2
1、E1级耐水型三聚氰胺改性脲醛树脂的制作方法
三聚氰胺的量占防潮胶粘剂重量的9.34％，甲醛与尿素和三聚氰胺之和的摩尔比控制在1.04～1.05；尿素分2批投入，三聚氰胺1次性全部投入。
制备过程如下：
A.进甲醛于反应釜中，加烧碱溶液调节pH值至4.5～5.5。
B.在40℃以下加入三聚氰胺，(甲醛与三聚氰胺的摩尔比控制在9.2～9.3)，加完后立即升温至50℃，取样观察三聚氰胺是否完全溶解，待完全溶解后，测pH值，pH：6.5～7.5；
C.快速加入第一次尿素后，开蒸汽升温，(甲醛与尿素和三聚氰胺之和的摩尔比控制在1.4～1.5)，当温度升至60℃时，取样检测pH值(期望pH＝6.8～7.5)；继续升温至80℃时，取样检测pH值(期望pH＝6.7～7.1)。
D.在温度82～84℃，pH：6.7～7.1下恒温反应，每10分钟测一次粘度。当粘度达到13.5秒左右，每隔5分钟测一次粘度，此阶段终点粘度控制在18.0～19.0秒(30℃)；
E.加碱液调节pH值至8.0～9.0，冷却降温至65～70℃，加入第二次尿素，(甲醛与尿素和三聚氰胺之和的摩尔比控制在1.04～1.05)，保温10分钟后，测pH值和粘度；
F.降温至38～40℃时，加入三乙醇胺、硼砂，调pH值：8.5～9.5，取样测pH值和粘度，出胶。
2、11.7mmCARB级高模压低吸胀地板基材制造工艺
按普通中密度纤维板的制作工艺流程：
木材经剥皮后，削成长15～20mm、宽15～20mm、厚为3～4mm的木片，经过筛选处理，保证木片尺寸要求，再经水洗，除去泥沙等杂质，保证木片的清洁；
经预热料仓预热处理，预热温度：95～98℃，均化木片含水率；通过蒸煮软化木片，蒸煮压力在8.0～8.5bar，蒸煮时间3.5～4min；
木片通过带式螺旋进入磨机，同时向磨机里添加熔融石蜡，石蜡施加量约6.5～7kg/m3，磨盘间隙控制在0.3mm，纤维分离产量20～22吨/小时，所制备的木纤维形态：大于200目的纤维占总纤维重量的10～15％，150～200目的纤维占总纤维重量70～80％，100～150目的纤维占总纤维重量的5～20％，小于100目的纤维占总纤维重量的0～5％；
在纤维喷出的管道上施加防潮胶粘剂，施胶量为230～250kg/m3，环保促进剂添加量为6kg/m3，固化剂硫酸铵添加量为1.5％，经干燥系统干燥后铺装成型；
调整铺装密度，保证板坯密度840～860kg/m3；
在183～228℃温度条件下进行热压，采用5段温度分区：228～225～215～198～183。热压压力分布：入口段压力升至2.8～3.3MPa，反弹段压力逐步降至1.2～1.3MPa，芯层保温段逐步下降至0.1～0.12MPa，定厚段压力1.5～1.7MPa下。采用上述热压温度与压力，压机速度330～380mm/s；
出压机的板材经翻板冷却调质48h后砂光处理，4道砂光砂削量分配如下：第一道砂削量占55～60％(30～40目砂带)、第二道砂削量占20～25％(50～60目砂带)、第三道砂削量占10～15％(80～100目砂带)、第四道砂削量占5～10％(120～150目砂带)；
砂光后的基材分选入库。
经上述步骤制得11.7mmCARB级高模压低吸胀地板基材按LY/T 1611-2011《地板基材用纤维板》标准要求进行检测，结果如下：
实施例3
1、E1级耐水型三聚氰胺改性脲醛树脂的制作方法
三聚氰胺的量占防潮胶粘剂重量的7.50％，甲醛与尿素和三聚氰胺之和的摩尔比控制在1.04～1.05；尿素分2批投入，三聚氰胺1次性全部投入。
制备过程如下：
A.进甲醛于反应釜中，加烧碱溶液调节pH值至4.5～5.5；
B.在40℃以下加入三聚氰胺，(甲醛与三聚氰胺的摩尔比控制在11.6～11.7)，加完后立即升温至50～52℃，关蒸汽自然升温反应，取样观察三聚氰胺是否完全溶解，待完全溶解后，测pH值，pH：6.5～7.5；
C.快速加入第一次尿素后，开蒸汽升温，(甲醛与尿素和三聚氰胺之和的摩尔比控制在1.4～1.5)，当温度升至60℃时，取样检测pH值(期望pH＝6.8～7.5)；继续升温至80℃时，取样检测pH值(期望pH＝6.7～7.1)；
D.在温度82～84℃，pH：6.7～7.1下恒温反应，每10分钟测一次粘度。当粘度达到13.5秒左右，每隔5分钟测一次粘度，此阶段终点粘度控制在18.0～19.0秒(30℃)；
E.加碱液调节pH值至8.0～9.0，冷却降温至65～70℃，加入第二次尿素，(甲醛与尿素和三聚氰胺之和的摩尔比控制在1.04～1.05)，10分钟后测pH值和粘度；
F.降温至38～40℃时，加入三乙醇胺、硼砂，调pH值：8.5～9.0，取样测pH值和粘度，出胶。
2、11.7mmCARB级高模压低吸胀地板基材制造工艺
按普通中密度纤维板的制作工艺流程：
木材经剥皮后，削成长15～20mm、宽15～20mm、厚为3～4mm的木片，经过筛选处理，保证木片尺寸要求，再经水洗，除去泥沙等杂质，保证木片的清洁；
经预热料仓预热处理，预热温度：95～98℃，均化木片含水率；通过蒸煮软化木片，蒸煮压力在8.0～8.5bar，蒸煮时间3.5～4min；
木片通过带式螺旋进入磨机，同时向磨机里添加熔融石蜡，石蜡施加量约6～6.5kg/m3，磨盘间隙控制在0.3mm，纤维分离产量20～22吨/小时，所制备的木纤维形态：大于200目的纤维占总纤维重量的10～15％，150～200目的纤维占总纤维重量70～80％，100～150目的纤维占总纤维重量的5～20％，小于100目的纤维占总纤维重量的0～5％；
在纤维喷出的管道上施加防潮胶粘剂，施胶量为230～250kg/m3，环保促进剂添加量为6kg/m3，固化剂硫酸铵添加量为1.5％，经干燥系统干燥后铺装成型；
调整铺装密度，保证板坯密度840～860kg/m3；
在183～228℃温度条件下进行热压，采用5段温度分区：228～225～215～198～183。热压压力分布：入口段压力升至2.8～3.4MPa，反弹段压力逐步降至1.4～1.5MPa，芯层保温段逐步下降至0.08～0.10MPa，定厚段压力1.4～1.6MPa下。采用上述热压温度与压力，压机速度330～380mm/s；
出压机的板材经翻板冷却调质48h后砂光处理，4道砂光砂削量分配如下：第一道砂削量占55～60％(30～40目砂带)、第二道砂削量占20～25％(50～60目砂带)、第三道砂削量占10～15％(80～100目砂带)、第四道砂削量占5～10％(120～150目砂带)；
砂光后的基材分选入库。
经上述步骤制得11.7mmCARB级高模压低吸胀地板基材按LY/T 1611-2011《地板基材用纤维板》标准要求进行检测，结果如下：
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CARB级低吸胀纤维板制造工艺，包括木材剥皮、削片、筛选、水洗、蒸煮、纤维分离、调施胶、干燥、分选、铺装成型、预压、热压、翻板冷却、砂光、检验分等、包装入库，其特征在于：
所述蒸煮步骤中，木片先经预热料仓预热处理，预热温度90～100℃，蒸煮罐的蒸汽压力8～9bar，蒸煮时间3～4min；
所述纤维分离步骤中，木片通过带式螺旋输送机进入热磨机，同时向磨机里添加熔融石蜡，石蜡施加量6.0～8.0kg/m3；
所述调施胶步骤中，在纤维喷出的管道中施加E1级耐水型三聚氰胺改性脲醛树脂，施胶量为230～250kg/m3；环保促进剂通过水施加系统，喷入纤维喷放管，与纤维混合，添加量为5～6 kg/m3；固化剂硫酸铵添加量为绝干树脂重量的1～1.5%；
所述干燥步骤中，将纤维干燥至含水率为9～10%；
所述热压步骤中，热压温度在180～230℃，采用五段热压温度区，热压压力0～4MPa，热压因子7.5～8.5s/mm，最高压力在2.5～3.5MPa。
2.根据权利要求1所述CARB级低吸胀纤维板制造工艺，其特征在于：所述蒸煮步骤中，木片先经预热料仓预热处理，预热温度95℃。
3.根据权利要求1所述CARB级低吸胀纤维板制造工艺，其特征在于：所述纤维分离步骤中，选用螺旋齿形磨片，纤维分离产量20～22t/h，制得80～100目的木纤维。
4.根据权利要求1所述CARB级低吸胀纤维板制造工艺，其特征在于：所述调施胶步骤中，所述环保促进剂购自力合领先科技（北京）有限公司，型号HC-03。
5.制备如权利要求1中所述E1级耐水型三聚氰胺改性脲醛树脂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A. 进甲醛和水，加碱调节pH值至4.5～5.5；
B. 在40℃以下加入三聚氰胺，加完后立即升温至50℃，待完全溶解后，测pH值，达到6.5～7.5；
C. 快速加入第一次尿素后，开蒸汽升温，当温度升至60℃时，取样检测pH值，pH控制6.7～7.2；继续升温至87℃时，取样检测pH值，控制在6.5～6.8；
D. 在温度85～88℃，pH为6.5～6.8下恒温反应，每10min测一次粘度，当粘度达到14.5s时，每隔5min测一次粘度，此阶段终点粘度控制在18.0～20.0s（30℃）；
E. 加碱液调节pH至8.0～9.0，冷却降温至60～65℃，加入第二次尿素，10～15min后，测pH值和粘度，pH控制在8.0-9.0，粘度控制在16.0-18.0s；
F. 降温至38～40℃时，调pH值至8.5～9.0，加入三乙醇胺、硼砂，取样测pH值和粘度，pH值控制在8.8-9.5，粘度控制在15.5-17.5s，出胶。
6.根据权利要求5所述E1级耐水型三聚氰胺改性脲醛树脂的方法，其特征在于：制胶过程中，三聚氰胺的重量占胶粘剂重量的8～10%，甲醛与尿素和三聚氰胺之和的摩尔比在1.02～1.04，前后两次尿素质量比为4：1-3:1。
7.根据权利要求5或6所述方法制得的E1级耐水型三聚氰胺改性脲醛树脂，其特征在于：pH值为8.5～9.0，粘度16.0～18.0s，固含量52.0～55.0%。
8.根据权利要求1-4任一所述工艺制得的CARB级低吸胀纤维板。
9.一种如权利要求8所述CARB级低吸胀纤维板的应用，其特征在于：将其应用于高模压地板基材。
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