CN111113610B

CN111113610B - 一种纤维板的制备方法

Info

Publication number: CN111113610B
Application number: CN201911259742.5A
Authority: CN
Inventors: 胡传双; 古今; 章伟伟; 云虹; 关丽涛; 涂登云; 鲁群霞; 宋杰
Original assignee: South China Agricultural University
Current assignee: South China Agricultural University
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-11-26
Anticipated expiration: 2039-12-10
Also published as: CN111113610A

Abstract

本发明复合材料技术领域，公开了一种纤维板的制备方法。所述纤维板是以油茶果壳为主要原料，将油茶果壳除杂质后在90～95℃进行预蒸煮，然后在175～195℃进行热磨，得到油茶果壳纤维；将油茶果壳纤维和木质纤维混合，分别得到表层纤维和芯层纤维，再加入脲醛胶黏剂、异氰酸酯胶黏剂和蜂蜡乳液复合胶黏剂，施胶后充分搅拌；经干燥后分层铺装形成下表层/芯层/上表层的层状铺装板坯，然后将铺装板坯热压成型制得。本发明利用大宗固体废弃物油茶果壳制造大宗工业产品纤维板具有良好的物理、力学性能，相对于传统木材原材料，其原料易获取且成本为零，实现了废弃油茶果壳的大宗资源化利用。

Description

一种纤维板的制备方法

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种纤维板及其制备方法和应用。

背景技术

油茶是我国特有的木本食用油料树种，盛产于湖南、江西、广东、浙江、贵州和云南等南方各省。茶油富含维生素E、角鲨烯、甾醇等活性成分，不饱和脂肪酸含量高达90％，被誉为“东方橄榄油”、“油中软黄金”，是国家重点推广的健康型高级食用油。据统计，全国现有油茶栽培面积约400万公顷，年产油茶果实约560万吨，油茶果壳约占油茶果实质量的80％。随着经济发展和人们生活水平提高，油茶产业进入了一个快速发展期，油茶种植面积以每年约3～5％速度递增。油茶果壳作为茶油加工剩余物，目前的处理方式主要为丢弃或焚烧，会对空气、水体和生态造成污染。由于油茶果壳数以百万吨的大量存在，目前制约油茶果壳资源化利用的瓶颈是如何实现油茶果壳大宗工业化利用并实现经济效益。油茶果壳大宗工业化资源利用对延伸油茶产业链、提升油茶产业附加值和改善生态环境具有重要的意义，不仅可降低环境污染负载，而且可创造可观的生态、经济和社会效益。

我国现有纤维板年产量6402万m³，目前主要用料为木质纤维，受限于国家森林保护政策和采伐指标，木质原材料供给存在严重不足。使用大宗固体废弃物油茶果壳代替木质材料，可有效解决原材料供应不足的行业难题。

CN106945148A公开了“一种利用油茶果壳制备植物纤维级碎料板的方法及该碎料板”，所述的植物纤维基碎料板油茶果壳为整壳或油茶果壳碎料，直径为3～5mm，浸泡于水中20～24h后采用辐射功率为1～6Kw微波辐射预处理，或将油茶果壳浸泡于80℃～100℃热水60～80min，再经过1％～2％浓度的NaOH溶液在80～100℃预处理0.5～3h后反复清洗至中性，滤去水分后在103±2℃条件下烘干。将预处理得到的油茶果壳挑选除杂后与质量比10～20％的脲醛或酚醛胶黏剂一种混合均匀，平铺于模具内热压成型，热压压力3～5MPa，热压时间10～15min，得到植物纤维基碎料板。虽然公开专利制备得到碎料板力学性能优良，但制备方法需要微波辐射或长时间热水浸泡后再经过1～2％浓度的NaOH溶液在80～100℃预处理0.5～3h，预处理用水及NaOH溶液后处理及回收利用均存在环保问题，无法适应大宗工业化产品制程的要求。另外，制备得到的碎料板由于所用碎料尺寸为3～5mm，板面孔隙大及平整度低，无法用于装修建材和家具用三聚氰胺浸渍纸贴面或PVC贴面或薄木皮贴面工艺要求，使其应用范围受到限制。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明首要目的在于提供一种纤维板。该纤维板采用大宗固体废弃物为原料，通过复配脲醛胶黏剂、异氰酸酯胶黏剂和蜂蜡乳液助剂，解决脲醛胶黏剂游离甲醛释放、异氰酸酯胶黏剂初粘性不足的问题，同时满足油茶果壳纤维板吸湿厚度膨胀的技术问题。

本发明的另一目的是在于提供一种上述纤维板的制备方法。该方法通过油茶果壳油茶籽分离装置破壳、振动筛分、蒸煮、热磨、混料施胶、干燥、分层铺装和连续热压工艺，制备得到可用于装修建材和家具用的纤维板，避免现有技术中预处理溶液处理回收和污染问题，解决了碎料板表面孔隙大和平整度低导致的无法贴面饰面的不足。本发明的目的是为了创新大宗固体废弃物油茶果壳工业产品资源化利用新途径，提供油茶果壳制备大宗工业产品纤维板方法。

本发明的再一目的在于提供上述纤维板的应用。该技术实现了油茶果壳制造纤维板大宗工业产品，解决了大宗固体废弃物油茶果壳的资源化利用的行业技术难题。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种纤维板，所述纤维板是以油茶果壳和木质纤维为主要原料，先将油茶果壳除杂质后在90～95℃进行预蒸煮，然后在175～195℃进行热磨，得到油茶果壳纤维；将油茶果壳纤维和木质纤维混合分别制得表层用纤维和芯层用纤维，再加入脲醛胶黏剂、异氰酸酯胶黏剂和蜂蜡乳液复合胶黏剂，进行混料施胶；经干燥后分层铺装形成下表层/芯层/上表层的层状铺装板坯，然后将铺装板坯经热压和高频加热喷蒸成型制得。

优选地，所述的表层用纤维中油茶果壳纤维和木质纤维的质量比为(1～2)：(3～4)；所述的芯层用纤维中油茶果壳纤维和木质纤维的质量比为(3～7)：(3～7)。

优选地，所述油茶果壳取自山茶科山茶属油茶。

优选地，所述的脲醛胶黏剂、异氰酸酯胶黏剂和蜂蜡乳液的质量比为(10～20)：(80～100)：(1～8)。

优选地，所述的纤维板的密度为630～900kg/m³；所述纤维板的厚度为8～35mm。

优选地，所述铺装板坯中上表层和下表层的施胶量为8～12％，所述铺装板坯中芯层的施胶量为6～10％。

优选地，所述铺装板坯中下表层/芯层/上表层的厚度比为(1～3)：(4～8)：(1～3)。

所述的纤维板的制备方法，包括如下具体步骤：

S1.将油茶果壳与油茶籽经分离装置破壳后，经振动筛分去除杂质后，得到油茶果壳片；

S2.将油茶果壳片在90～95℃进行蒸汽预蒸煮，蒸煮压力7.0～8.5MPa，得到预蒸煮处理的油茶果壳片；

S3.将预蒸煮处理的油茶果壳片经螺旋进料器向热磨机进料，螺旋进料器压缩比为1.9～2.2，热磨机转速1700～1900rpm，动磨盘与定盘间隙0.15～0.30mm，在175～195℃进行热磨处理，经气力风选，得到油茶果壳纤维；

S4.将油茶果壳纤维与木质纤维按不同的质量比混料分别作为表层用纤维和芯层用纤维，加入脲醛胶黏剂、异氰酸酯胶黏剂和蜂蜡乳液复合胶黏剂，经加压喷嘴雾化后对表层混合纤维和芯层混合纤维施胶并充分搅拌；

S5.将得到的混料施胶的表层纤维和芯层纤维经干燥至表层纤维和芯层纤维含水率为8～10％；然后自动分层铺装形成下表层/芯层/上表层的层状铺装板坯；

S6.将层状铺装板坯经连续热压，其中，热压的速率为80～600mm/s，高压段压力为4.5～5.5MPa时在220～250℃热压，在220～250℃高频加热喷蒸，中压段压力为3.5～4.5MPa时在185～195℃热压，低压段热压压力为2.0～3.5MPa时在165～180℃热压，热压成型后冷却至室温，制得纤维板。

优选地，步骤S1中所述油茶果壳片的长×宽×厚＝(25.5～30.5)mm×(16～24)mm×(2.5～5.5)mm；步骤S2中所述蒸煮的时间为2～5min；步骤S3中所述油茶果壳纤维长度为0.15～2.36mm；步骤S6中所述高压段热压的时间为10～45s，中压段热压的时间为10～45s，低压段热压的时间为20～50s。

所述的纤维板在装修建材或家具领域中应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明的纤维板采用油茶果壳油茶籽分离装置破壳、振动筛分、蒸煮、热磨、雾化复配施胶、干燥、分层铺装和连续热压工艺，可完全避免油茶果壳预处理工序，减少环境污染，显著提高生产效率，从而实现大宗固体废弃物的工业产品资源化有效利用。

2.本发明通过脲醛胶黏剂、异氰酸酯胶黏剂和蜂蜡乳液复配雾化施胶，降低游离甲醛释放量，提高初粘性，降低纤维板吸湿厚度膨胀率。

3.本发明采用过筛筛分和分层铺装工艺，表层纤维尺寸为0.15～2.36mm，提高纤维板平整度和降低表面孔隙，保障后续贴面装饰性能，产品贴面后用于装修建材和家具。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

实施例1普通中密度纤维板

1.破壳分离：油茶果壳经搓揉式油茶果壳与油茶籽分离装置破壳后，得到油茶果壳碎片尺寸分布范围为27.4±3.3mm(长)×20.6±3.2mm(宽)×4.3±0.7mm(厚度)；

2.振动筛分：将步骤1破壳分离得到的油茶果壳片经振动筛分去除杂质、石子和金属块后输送至料仓备用；

3.预蒸煮：将步骤2振动筛分得到的油茶果壳片首先进行蒸汽预蒸煮，预蒸煮温度为90℃、蒸煮压力8.0MPa和蒸煮时间4min；

4.热磨：将步骤3预蒸煮得到的油茶果壳片经螺旋进料器向热磨机进料，螺旋进料器压缩比为2.0，热磨机转速1800rpm，动磨盘与定盘间隙0.25mm，热磨温度为190℃；

5.气力分选：将步骤4热磨得到油茶果壳纤维气力风选控制纤维尺寸分布范围为0.15mm(100目)至2.36mm(8目)之间，具体纤维尺寸分布如下表1所示；

6.混料施胶：将步骤5气力分选得到的油茶果壳纤维定量计量后，表层用纤维按照油茶果壳纤维与木质纤维质量比3：7混料，芯层用纤维按照油茶果壳纤维与木质纤维质量比1：1混料。复配脲醛胶黏剂、异氰酸酯胶黏剂和蜂蜡乳液按照质量比2：18：1混合，经加压喷嘴雾化后对表、芯层混合纤维施胶，表层施胶量10％，芯层施胶量8％，充分搅拌；

7.干燥：将步骤6混料施胶得到的表、芯层纤维经单通道滚筒式热烟干燥机干燥至含水率9.0％；

8.分层铺装：将步骤7干燥后的表、芯层纤维自动分层铺装形成下表层、芯层和上表层层状结构，厚度比为1：3：1；

9.连续热压：将步骤8分层铺装板坯经连续热压分别历经高压段热压压力4.5MPa、温度220℃；然后220℃高频加热热蒸汽喷蒸加热；中压段热压压力3.8MPa、温度190℃；低压段热压压力2.5MPa、温度175℃等工序热压成型，经翻板式晾置冷却至60℃，制得纤维板，其厚度为18mm，密度为790kg/m³。

将纤维板经宽带砂光机砂光定厚和裁切至规格尺寸2.44米(长)×1.22米(宽)。依据国家标准GB/T11718～2009《中密度纤维板》测试上述实施例1制备得到的纤维板各项物理力学性能如下表2所示。从表2中可知，实施例1所制得的中密度纤维板物理力学性能优异，满足国家标准要求，与100％木质纤维中密度纤维板各项性能相当。

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实施例2 地板基材用纤维板

1. 破壳分离：油茶果壳经搓揉式油茶果壳与油茶籽分离装置破壳后，得到油茶果壳碎片尺寸分布范围为28.5±4.5mm（长）×21.5±3.3mm（宽）×4.1±1.4mm（厚度）；

2. 振动筛分：将步骤1破壳分离得到的油茶果壳片经振动筛分去除杂质、石子和金属块后输送至料仓备用；

3. 预蒸煮：将步骤2振动筛分得到的油茶果壳片首先进行蒸汽预蒸煮，预蒸煮温度为90℃、蒸煮压力8.0MPa和蒸煮时间4min；

4. 热磨：将步骤3预蒸煮得到的油茶果壳片经螺旋进料器向热磨机进料，螺旋进料器压缩比为2.0，热磨机转速1800rpm，动磨盘与定盘间隙0.25mm，热磨温度为190℃；

5. 气力分选：将步骤4热磨得到油茶果壳纤维气力风选控制纤维尺寸分布范围为0.15mm（100目）至2.36mm（8目）之间，具体纤维尺寸分布如下表3所示；

6. 混料施胶：将步骤5气力分选得到的油茶果壳纤维定量计量后，表层用纤维按照油茶果壳纤维与木质纤维质量比2：3混料，芯层用纤维按照油茶果壳纤维与木质纤维质量比1：1混料。复配脲醛胶黏剂、异氰酸酯胶黏剂和蜂蜡乳液的质量比为15：85：6，经加压喷嘴雾化后对表、芯层混合纤维施胶，表层施胶量10%，芯层施胶量8%，充分搅拌；

7. 干燥：将步骤6混料施胶得到的表、芯层纤维经单通道滚筒式热烟干燥机干燥至含水率9.0%；

8. 分层铺装：将步骤7干燥后的表、芯层纤维自动分层铺装形成下表层、芯层和上表层层状结构，厚度比为3：4：3；

9. 连续热压：将步骤8分层铺装板坯经连续热压分别历经高压段热压压力4.5MPa、温度220℃；然后220℃高频加热热蒸汽喷蒸加热；中压段热压压力4.0MPa、温度190℃；低压段热压压力3.0MPa、温度175℃等工序热压成型，经翻板式晾置冷却至60℃，制得纤维板，其厚度为15mm，密度为890kg/m³。

将步纤维板经宽带砂光机砂光定厚和裁切至规格尺寸2.44米（长）×1.22米（宽）。依据国家标准GB/T 17657～2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》测试上述实施例2制备得到的地板基材用纤维板各项物理力学性能如下表4所示。从表4中可知，实施例2所制得的地板基材用高密度纤维板物理力学性能优异，满足国家标准要求，与100%木质纤维中密度纤维板各项性能相当。

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上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种纤维板的制备方法，其特征在于，所述纤维板是以油茶果壳和木质纤维为主要原料，先将油茶果壳除杂质后在90～95℃进行预蒸煮，然后在175～195℃进行热磨，得到油茶果壳纤维；将油茶果壳纤维和木质纤维混合分别制得表层用纤维和芯层用纤维，再加入脲醛胶黏剂、异氰酸酯胶黏剂和蜂蜡乳液复合胶黏剂，进行混料施胶；经干燥后分层铺装形成下表层/芯层/上表层的层状铺装板坯，然后将铺装板坯经热压和高频加热喷蒸成型制得，包括如下具体步骤：

S1. 将油茶果壳与油茶籽经分离装置破壳后，经振动筛分去除杂质后，得到油茶果壳片，所述油茶果壳片的长×宽×厚=（25.5～30.5）mm×（16～24）mm×（2.5～5.5）mm；

S2. 将油茶果壳片在90～95℃进行蒸汽预蒸煮，蒸煮压力7.0～8.5MPa，蒸煮的时间为2～5min，得到预蒸煮处理的油茶果壳片；

S3. 将预蒸煮处理的油茶果壳片经螺旋进料器向热磨机进料，螺旋进料器压缩比为1.9～2.2，热磨机转速1700～1900rpm，动磨盘与定盘间隙0.15～0.30mm，在175～195℃进行热磨处理，经气力风选，得到纤维长度为0.15～2.36mm的油茶果壳纤维；

S4. 将油茶果壳纤维与木质纤维按不同的质量比混料分别作为表层用纤维和芯层用纤维，所述表层用纤维中油茶果壳纤维和木质纤维的质量比为（1～2）：（3～4），所述芯层用纤维中油茶果壳纤维和木质纤维的质量比为（3～7）：（3～7）；再加入脲醛胶黏剂、异氰酸酯胶黏剂和蜂蜡乳液复合胶黏剂，所述脲醛胶黏剂、异氰酸酯胶黏剂和蜂蜡乳液的质量比为（10～20）：（80～100）：（1～8）；经加压喷嘴雾化后对表层混合纤维和芯层混合纤维施胶并充分搅拌；

S5. 将得到的混料施胶的表层纤维和芯层纤维经干燥至表层纤维和芯层纤维含水率为8～10%；然后自动分层铺装形成下表层/芯层/上表层的层状铺装板坯；

S6. 将层状铺装板坯经连续热压，其中，热压的速率为80～600mm/s，高压段压力为4.5～5.5MPa时在220～250℃热压10～45s，在220～250℃高频加热喷蒸，中压段压力为3.5～4.5MPa时在185～195℃热压10～45s，低压段热压压力为2.0～3.5MPa时在165～180℃热压20～50s，热压成型后冷却至室温，制得纤维板；其中：

所述铺装板坯中，上表层和下表层的施胶量为8～12%，芯层的施胶量为6～10%；

所述的纤维板的密度为630～900kg/m³；所述纤维板的厚度为8～35mm，所述铺装板坯中，下表层/芯层/上表层的厚度比为（1～3）：（4～8）：（1～3）。

2.根据权利要求1所述的纤维板，其特征在于，所述油茶果壳取自山茶科山茶属油茶。