CN110948636A - 一种包装用木板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包装用木板及其制备方法，所述的木板自上而下依次包括上表层、芯层和下表层，所述的上表层和芯层之间设置有第一竹束层，所述的下表层和芯层之间设置有第二竹束层。本发明制备的木板改变了传统复合材料使用生物质原料的组成成分，提高了冰箱拆解废旧聚氨酯资源综合利用率，同时拓宽了聚氨酯粉末利用途径，减少了填埋量，节约土地资源，有助于建设资源节约型、环境友好型社会，使用聚氨酯粉末制作合成板材时，节约15‑30％的木材和秸秆使用量，极大降低了生产成本；本发明利用聚氨酯粉末制成的木板密度低，结构尺寸稳定，具有良好的力学性能。

Description

一种包装用木板及其制备方法
技术领域
本发明属于人造板材技术领域，具体涉及一种包装用木板及其制备方法。
背景技术
随着经济的发展，我国包装行业发展迅速，其中木质包装材料(具有包装功能的木材和人造板产品等木质材料)起到了举足轻重的作用，可用于商品支撑、保护或运载材料等方面。但是由于对森林的过度开采，造成林分质量下降，在当今木材供求矛盾紧张的前提下，如何最大化利用，研究更多的木材替代品成为了一个重要的研究领域。当前，利用木材剩余料，农林业生产废弃物等自然资源代替木材成为解决问题的主要方式。
刨花板是由木材或其他木质纤维材料制作的碎料。施加胶黏剂后在热力和压力作用下胶合成的人造板。现今，人造板制作原料多种多样，但都是单一的使用含有木质素、木纤维的木材等，因此研发既符合刨花板标准，又能节约木材等原料的新型复合刨花板成为目前一个重要课题。
废旧冰箱、冰柜中含有大量的硬质聚氨酯泡沫，其中颗粒状主要用于建筑材料，作为保温骨料。而聚氨酯粉末却受到自身条件限制，只能被焚烧或填埋处理，不仅造成浪费，且对环境造成很大的影响。
中国专利CN106696047A公开了一种环保型高密度木竹纤维板制作方法，由木纤维50-60％、竹纤维20-30％、pvc20-30％、麦饭石8-15％、环保型阻燃剂1-3％构成，该环保型高密度木竹纤维板材的加工方法为：经切片、粉碎、捏炼、热压、干燥制成。该方法对木质材料的需求量大，且制备过程复杂，难以满足实际工况条件的应用。
中国专利CN102746683A公开了一种木质剩余物纤维发泡缓冲包装材料及其制备方法，所述的材料包含以下成分，各成分对应的干质量份数分别为：木质剩余物纤维31-35份、预糊化淀粉20-30份、聚乙烯醇胶10-13份、发泡剂3-7份、活化剂1-4份、成核剂5-10份。该发明制备方法需时间较长，且使用木质剩余料多，不适合大量生产。
现有的技术中在使用含木质素、木纤维的材质进行合成板材的制作，对原材料选择和使用要求较高。
鉴于以上原因，特提出本发明。
发明内容
为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种包装用木板及其制备方法，本发明的木板改变了传统复合材料使用生物质原料的组成成分，提高了废旧聚氨酯的综合利用率，节约了木材和秸秆使用量，制备的木板不释放甲醛，具有良好的力学性能。
本发明的第一目的提供了一种包装用木板，所述的木板自上而下依次包括上表层、芯层和下表层，所述的上表层和芯层之间设置有第一竹束层，所述的下表层和芯层之间设置有第二竹束层。
本发明的木板上设置竹束层的目的是促使木板内形成稳定的龙骨架，提升木板的静曲强度和弹性模量。所述的第一竹束层和第二竹束层均为多个竹束以间隔5-10mm均匀摆放而成。
进一步的，所述的上表层、芯层和下表层各层原料的质量比为20-25:50-60:20-25。
进一步的，所述的上表层和下表层的原料相同，均包括如下原料制成：聚氨酯10-20重量份、木刨花80-90重量份、胶黏剂6-10重量份、固化剂1-1.4重量份、偶联剂2-3重量份和阻燃剂3-5重量份。
进一步的，所述的芯层包括如下原料制成：聚氨酯20-35重量份、秸秆55-70重量份、木刨花10-15重量份、胶黏剂6-10重量份、固化剂1-1.4重量份、偶联剂2-3重量份和阻燃剂3-5重量份。
本发明中的秸秆是指农作物秸秆，可以是玉米、棉花、小麦秸秆，但不仅限于上述秸秆，其他的农作物秸秆均可；聚氨酯为废旧冰箱里的保温骨料。
进一步的，所述的胶黏剂为异氰酸酯胶黏剂和聚氨酯胶黏剂按照质量比为4:5-7混合而成，所述的固化剂为质量分数为20-25％的氯化铵溶液，所述的偶联剂为偶联剂KH550，所述的阻燃剂为氢氧化镁或硼酸锌粉末。
进一步的，所述的胶黏剂为异氰酸酯胶黏剂和聚氨酯胶黏剂按照质量比为4:6混合而成。
本发明的胶黏剂选择异氰酸酯胶黏剂和聚氨酯胶黏剂共混的方式，提升了聚氨酯粉末之间的粘结性能，且制成的板材不释放甲醛，属于环保板材。
聚氨酯胶黏剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)或异氰酸酯基(-NCO)的胶粘剂。异氰酸酯胶黏剂主要是由异氰酸酯单体制成的胶粘剂。因此可以与异氰酸酯同时使用，具有很好的相似相容原理。同时聚氨酯粉末也可以很好的被聚氨酯胶粘结。
进一步的，所述的聚氨酯的粒径为60-90目，所述的木刨花的粒径为20-40目，所述的秸秆的粒径为8-20目。
本发明人经过大量试验发现，上述各原料采用本发明的粒径下制作的板材粒级匹配均匀，板材的性能稳定。
一种所述的包装用木板的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先将聚氨酯、秸秆、木刨花进行粉碎，过筛，使得聚氨酯的粒径为60-90目，木刨花的粒径为20-40目，秸秆的粒径为8-20目，将筛选的聚氨酯、秸秆、木刨花进行干燥备用；
(2)将竹束放入异氰酸酯胶中浸泡10-20min，干燥至含水率为10-14％备用；
(3)芯层材料制备：将芯层各原料称取备用，将聚氨酯、秸秆、木刨花进行搅拌，在搅拌的同时依次加入胶黏剂、固化剂、偶联剂和阻燃剂搅拌均匀，得到芯层材料；
(4)上表层和下表层材料的制备：将上表层和下表层原料称取备用，将聚氨酯和木刨花进行搅拌，在搅拌的同时依次加入胶黏剂、固化剂、偶联剂和阻燃剂搅拌均匀，得到上表层和下表层材料；
(5)将制备的上表层的材料均匀铺在模具上，再将备用的竹束均匀摆放在铺展开的上表层材料上形成第一竹束层，再将制备的芯层材料均匀倒在第一竹束层上，再在芯层上铺设竹束形成第二竹束层，将下表层的原料均匀倒入第二竹束层上，加压，热压处理，冷却，得到所述的包装用木板。
进一步的，步骤(1)中聚氨酯、秸秆和木刨花干燥温度为60-80℃，干燥时间为1-2h，干燥至含水率小于6％。
进一步的，步骤(5)中加压压力为1.0-2.0MPa，加压时间为5-10min。
进一步的，步骤(5)中热压处理为：温度在170-220℃下，热压时间为15-30s/mm，热压压力为3-5MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明制备的木板改变了传统复合材料使用生物质原料的组成成分，提高了冰箱拆解废旧聚氨酯资源综合利用率，同时拓宽了聚氨酯粉末利用途径，减少了填埋量，节约土地资源，有助于建设资源节约型、环境友好型社会，使用聚氨酯粉末制作合成板材时，节约15-30％的木材和秸秆使用量，极大降低了生产成本；
(2)本发明的胶黏剂选择异氰酸酯胶黏剂和聚氨酯胶黏剂共混的方式，提升了聚氨酯粉末之间的粘结性能，且制成的板材不释放甲醛，属于环保板材；本发明利用聚氨酯粉末制成的木板密度低，结构尺寸稳定，具有良好的力学性能，本发明制备的木板符合标准，作为普通的包装箱板使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的包装用木板的结构示意图。
附图标记
1-上表层、2-芯层、3-下表层、4-第一竹束层、5-第二竹束层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
如图1所示为以下实施例制备的包装用木板的结构示意图。
实施例1
本实施例的一种包装用木板，所述的木板自上而下依次包括上表层1、芯层2和下表层3，所述的上表层1和芯层2之间设置有第一竹束层4，所述的下表层3和芯层2之间设置有第二竹束层5。
所述的上表层和下表层的原料相同，均包括如下原料制成：聚氨酯10kg、木刨花80kg、胶黏剂6kg、固化剂1kg、偶联剂2kg和阻燃剂3kg；所述的芯层包括如下原料制成：聚氨酯20kg、秸秆55kg、木刨花10kg、胶黏剂6kg、固化剂1kg、偶联剂2kg和阻燃剂3kg。所述的胶黏剂为异氰酸酯胶黏剂和聚氨酯胶黏剂按照质量比为4:5混合而成，所述的固化剂为质量分数为20％的氯化铵溶液，所述的偶联剂为偶联剂KH550，所述的阻燃剂为氢氧化镁。
本实施例的包装用木板的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先将聚氨酯、秸秆、木刨花进行粉碎，过筛，使得聚氨酯的粒径为60-90目，木刨花的粒径为20-40目，秸秆的粒径为8-20目，将聚氨酯、秸秆、木刨花进行干燥备用，干燥为在60℃下干燥2h，干燥至含水率低于6％，干燥后，收集起来防止含水率发生很大变化；
(2)将竹束放入异氰酸酯胶中浸泡10min，干燥至含水率为10％备用，配置质量分为20％的氯化铵溶液为固化剂，往氯化铵晶体中加入适量的蒸馏水，搅拌均匀，使得晶体全部溶解；
(3)芯层材料制备：将芯层各原料称取备用，将聚氨酯、秸秆、木刨花倒入搅拌机中进行搅拌，在搅拌的同时依次加入胶黏剂、固化剂、偶联剂和阻燃剂搅拌均匀，得到芯层材料；
(4)上表层和下表层材料的制备：将上表层和下表层原料称取备用，将聚氨酯和木刨花进行搅拌，在搅拌的同时依次加入胶黏剂、固化剂、偶联剂和阻燃剂搅拌均匀，得到上表层和下表层材料；
(5)将上表层、芯层和下表层按照质量比为25:50:25进行铺装，分层铺装，上表层的材料均匀铺在模具上，再将备用的竹束沿着模具中宽的方向，以间隔大小5-10mm均匀摆放在铺展开的上表层材料上形成第一竹束层，再将制备的芯层材料均匀倒在第一竹束层上，再在芯层上铺设竹束形成第二竹束层，方向与第一竹束层一致，将下表层的原料均匀倒入第二竹束层上，盖上模具盖，对铺装好的样品进行加压定型，加压压力为1.0MPa，加压时间为10min，立即进行热压处理，加热温度为170℃，热压时间为15s/mm，热压压力为3MPa，冷却，从热压机中取出制备好的板材，对其进行锯边等处理，得到所述的包装用木板。
实施例2
本实施例的一种包装用木板，所述的木板自上而下依次包括上表层1、芯层2和下表层3，所述的上表层1和芯层2之间设置有第一竹束层4，所述的下表层3和芯层2之间设置有第二竹束层5。
所述的上表层和下表层的原料相同，均包括如下原料制成：聚氨酯15kg、木刨花85kg、胶黏剂8kg、固化剂1.2kg、偶联剂2.5kg和阻燃剂4kg；所述的芯层包括如下原料制成：聚氨酯27.5kg、秸秆62.5kg、木刨花12.5kg、胶黏剂8kg、固化剂1.2kg、偶联剂2.5kg和阻燃剂4kg。所述的胶黏剂为异氰酸酯胶黏剂和聚氨酯胶黏剂按照质量比为4:6混合而成，所述的固化剂为质量分数为22.5％的氯化铵溶液，所述的偶联剂为偶联剂KH550，所述的阻燃剂为硼酸锌粉末。
本实施例的包装用木板的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先将聚氨酯、秸秆、木刨花进行粉碎，过筛，使得聚氨酯的粒径为60-90目，木刨花的粒径为20-40目，秸秆的粒径为8-20目，将聚氨酯、秸秆、木刨花进行干燥备用，干燥为在70℃下干燥1.5h，干燥至含水率低于6％，干燥后，收集起来防止含水率发生很大变化；
(2)将竹束放入异氰酸酯胶中浸泡15min，干燥至含水率为12％备用，配置质量分为22.5％的氯化铵溶液为固化剂，往氯化铵晶体中加入适量的蒸馏水，搅拌均匀，使得晶体全部溶解；
(3)芯层材料制备：将芯层各原料称取备用，将聚氨酯、秸秆、木刨花倒入搅拌机中进行搅拌，在搅拌的同时依次加入胶黏剂、固化剂、偶联剂和阻燃剂搅拌均匀，得到芯层材料；
(4)上表层和下表层材料的制备：将上表层和下表层原料称取备用，将聚氨酯和木刨花进行搅拌，在搅拌的同时依次加入胶黏剂、固化剂、偶联剂和阻燃剂搅拌均匀，得到上表层和下表层材料；
(5)将上表层、芯层和下表层按照质量比为20:60:20进行铺装，分层铺装，上表层的材料均匀铺在模具上，再将备用的竹束沿着模具中长的方向，以间隔大小5-10mm均匀摆放在铺展开的上表层材料上形成第一竹束层，再将制备的芯层材料均匀倒在第一竹束层上，再在芯层上铺设竹束形成第二竹束层，方向与第一竹束层一致，将下表层的原料均匀倒入第二竹束层上，盖上模具盖，对铺装好的样品进行加压定型，加压压力为1.5MPa，加压时间为7.5min，立即进行热压处理，加热温度为195℃，热压时间为22.5s/mm，热压压力为4MPa，冷却，从热压机中取出制备好的板材，对其进行锯边等处理，得到所述的包装用木板。
实施例3
本实施例的一种包装用木板，所述的木板自上而下依次包括上表层1、芯层2和下表层3，所述的上表层1和芯层2之间设置有第一竹束层4，所述的下表层3和芯层2之间设置有第二竹束层5。
所述的上表层和下表层的原料相同，均包括如下原料制成：聚氨酯20kg、木刨花90kg、胶黏剂10kg、固化剂1.4kg、偶联剂3kg和阻燃剂5kg；所述的芯层包括如下原料制成：聚氨酯35kg、秸秆70kg、木刨花15kg、胶黏剂10kg、固化剂1.4kg、偶联剂3kg和阻燃剂5kg。所述的胶黏剂为异氰酸酯胶黏剂和聚氨酯胶黏剂按照质量比为4:7混合而成，所述的固化剂为质量分数为25％的氯化铵溶液，所述的偶联剂为偶联剂KH550，所述的阻燃剂为氢氧化镁。
本实施例的包装用木板的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先将聚氨酯、秸秆、木刨花进行粉碎，过筛，使得聚氨酯的粒径为60-90目，木刨花的粒径为20-40目，秸秆的粒径为8-20目，将聚氨酯、秸秆、木刨花进行干燥备用，干燥为在80℃下干燥1h，干燥至含水率低于6％，干燥后，收集起来防止含水率发生很大变化；
(2)将竹束放入异氰酸酯胶中浸泡20min，干燥至含水率为14％备用，配置质量分为25％的氯化铵溶液为固化剂，往氯化铵晶体中加入适量的蒸馏水，搅拌均匀，使得晶体全部溶解；
(3)芯层材料制备：将芯层各原料称取备用，将聚氨酯、秸秆、木刨花倒入搅拌机中进行搅拌，在搅拌的同时依次加入胶黏剂、固化剂、偶联剂和阻燃剂搅拌均匀，得到芯层材料；
(4)上表层和下表层材料的制备：将上表层和下表层原料称取备用，将聚氨酯和木刨花进行搅拌，在搅拌的同时依次加入胶黏剂、固化剂、偶联剂和阻燃剂搅拌均匀，得到上表层和下表层材料；
(5)将上表层、芯层和下表层按照质量比为22:55:23进行铺装，分层铺装，上表层的材料均匀铺在模具上，再将备用的竹束沿着模具中长的方向，以间隔大小5-10mm均匀摆放在铺展开的上表层材料上形成第一竹束层，再将制备的芯层材料均匀倒在第一竹束层上，再在芯层上铺设竹束形成第二竹束层，方向与第一竹束层一致，将下表层的原料均匀倒入第二竹束层上，盖上模具盖，对铺装好的样品进行加压定型，加压压力为2.0MPa，加压时间为5min，立即进行热压处理，加热温度为220℃，热压时间为30s/mm，热压压力为5MPa，冷却，从热压机中取出制备好的板材，对其进行锯边等处理，得到所述的包装用木板。
对比例1
本对比例制备的包装用木板原料及制备方法与实施例2均相同，不同之处在于，胶黏剂只为异氰酸酯胶黏剂。
对比例2
本对比例制备的包装用木板原料及制备方法与实施例2均相同，不同之处在于，胶黏剂只为聚氨酯胶黏剂。
对比例3
本对比例制备的包装用木板原料及制备方法与实施例2均相同，不同之处在于，不添加第一竹束层和第二竹束层。
试验例1
分别对实施例-3和对比例1-3制备的木板进行性能测定，结果如表1所示。
表1
样品 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
静曲强度(MPa) 18.5 18.9 18.6 13.6 13.1 10.8
含水率(％) 7.8 7.4 7.6 7.7 7.8 7.5
密度(g/cm<sup>3</sup>) 0.76 0.72 0.75 0.78 0.76 0.51
内结合强度(MPa) 0.40 0.45 0.42 0.28 0.24 0.26
表面结合强度(MPa) 0.80 0.83 0.81 0.56 0.51 0.53
从表1中可以看出，胶黏剂选择异氰酸酯胶黏剂和聚氨酯胶黏剂混合时，静曲强度增加，从而提升了聚氨酯粉末之间的粘结性能。另外，加入竹束层后促使木板内形成稳定的龙骨架，提升了木板静曲强度、内结合强度和表面结合强度。
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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种包装用木板，其特征在于，所述的木板自上而下依次包括上表层、芯层和下表层，所述的上表层和芯层之间设置有第一竹束层，所述的下表层和芯层之间设置有第二竹束层。
2.根据权利要求1所述的包装用木板，其特征在于，所述的上表层、芯层和下表层各层原料的质量比为20-25:50-60:20-25。
3.根据权利要求1所述的包装用木板，其特征在于，所述的上表层和下表层的原料相同，均包括如下原料制成：聚氨酯10-20重量份、木刨花80-90重量份、胶黏剂6-10重量份、固化剂1-1.4重量份、偶联剂2-3重量份和阻燃剂3-5重量份。
4.根据权利要求1所述的包装用木板，其特征在于，所述的芯层包括如下原料制成：聚氨酯20-35重量份、秸秆55-70重量份、木刨花10-15重量份、胶黏剂6-10重量份、固化剂1-1.4重量份、偶联剂2-3重量份和阻燃剂3-5重量份。
5.根据权利要求3或4所述的包装用木板，其特征在于，所述的胶黏剂为异氰酸酯胶黏剂和聚氨酯胶黏剂按照质量比为4:5-7混合而成，所述的固化剂为质量分数为20-25％的氯化铵溶液，所述的偶联剂为偶联剂KH550，所述的阻燃剂为氢氧化镁或硼酸锌粉末。
6.根据权利要求3或4所述的包装用木板，其特征在于，所述的聚氨酯的粒径为60-90目，所述的木刨花的粒径为20-40目，所述的秸秆的粒径为8-20目。
7.一种权利要求1-6任意一项所述的包装用木板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)首先将聚氨酯、秸秆、木刨花进行粉碎，过筛，使得聚氨酯的粒径为60-90目，木刨花的粒径为20-40目，秸秆的粒径为8-20目，将筛选的聚氨酯、秸秆、木刨花进行干燥备用；
(2)将竹束放入异氰酸酯胶中浸泡10-20min，干燥至含水率为10-14％备用；
(3)芯层材料制备：将芯层各原料称取备用，将聚氨酯、秸秆、木刨花进行搅拌，在搅拌的同时依次加入胶黏剂、固化剂、偶联剂和阻燃剂搅拌均匀，得到芯层材料；
(4)上表层和下表层材料的制备：将上表层和下表层原料称取备用，将聚氨酯和木刨花进行搅拌，在搅拌的同时依次加入胶黏剂、固化剂、偶联剂和阻燃剂搅拌均匀，得到上表层和下表层材料；
(5)将制备的上表层的材料均匀铺在模具上，再将备用的竹束均匀摆放在铺展开的上表层材料上形成第一竹束层，再将制备的芯层材料均匀倒在第一竹束层上，再在芯层上铺设竹束形成第二竹束层，将下表层的原料均匀倒入第二竹束层上，加压，热压处理，冷却，得到所述的包装用木板。
8.根据权利要求7所述的包装用木板的制备方法，其特征在于，步骤(1)中聚氨酯、秸秆和木刨花干燥温度为60-80℃，干燥时间为1-2h，干燥至含水率小于6％。
9.根据权利要求7所述的包装用木板的制备方法，其特征在于，步骤(5)中加压压力为1.0-2.0MPa，加压时间为5-10min。
10.根据权利要求7所述的包装用木板的制备方法，其特征在于，步骤(5)中热压处理为：温度在170-220℃下，热压时间为15-30s/mm，热压压力为3-5MPa。
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