CN112589948B - 一种聚碳纤维板的加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及人造复合板技术领域，公开了一种聚碳纤维板的加工工艺，包括选用植物原料剩余物以及碳丝纤维作为纤材原料，还包括以下步骤，削片、振筛、离心重力洗去除、预热、旋成纤丝粗丝、干燥、熟化、蒸煮、研磨、喷胶、再干燥、加温、喷洒ASA抗紫外线粉、再干燥、预压成型、锯切、冷却、养生、砂光、再锯切、检测；本发明具有不易变形、韧性好、低吸水率、防火、环保、高抗压性能、屈服强度高、材质亲肤、产品质量好、适用范围广的特点。

Description

一种聚碳纤维板的加工工艺
技术领域
本发明涉及人造复合板技术领域，具体涉及一种聚碳纤维板的加工工艺。
背景技术
纤维板又名密度板，是以木质纤维或其他植物素纤维为原料，施加脲醛树脂或其他适用的胶粘剂制成的人造板，纤维板在制造过程中可以施加胶粘剂、添加剂等；纤维板具有材质均匀、纵横强度差小、不易开裂等优点，其用途十分广泛；制造1立方米纤维板约需2.5～3立方米的木材，可代替3立方米锯材或5立方米原木，因此，发展纤维板生产是木材资源综合利用的有效途径。
目前，对纤维板的生产工艺分湿法、干法和半干法3种，湿法生产工艺是以水作为纤维运输的载体，其机理是利用纤维之间相互交织产生摩擦力、纤维表面分子之间产生结合力和纤维含有物产生的胶结力等的作用下制成一定强度的纤维板；干法生产工艺以空气为纤维运输载体，纤维制备是用一次分离法，一般不经精磨，需施加胶粘剂，板坯成型之前纤维要经干燥，热压成板后通常不再热处理，其他工艺与湿法同；半干法生产工艺也用气流成型，纤维不经干燥而保持高含水率，不用或少用胶料，因而半干法克服了干法和湿法的主要缺点而保持其部分优点。
现有复合木纤维材料人造板件技术中，以玻丝、矿棉丝等作为韧丝，在生产过程中与胶及填充丝进行混合，喷在压机工位进行压铸成形，玻丝及矿绵丝自身材料特性在加工时在受到高温时会产生热应力(暂时应力和残余应力)，使得板材成型后或使用后受温度变化，产生变形，材质变脆化，并且其在紫外线下(抗UV)老化速度极快，只能在室内等使用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种聚碳纤维板的加工工艺。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种聚碳纤维板的加工工艺，包括选用植物原料剩余物以及碳丝纤维作为纤材原料，还包括以下步骤，第一步，使用削片机将纤材原料进行削片，削成规格尺寸的纤丝片；
第二步，使用振筛机对纤丝片进行筛选，振筛机将不合尺寸的纤丝片以及细木屑、泥沙筛去，选出合格纤丝片；
第三步，使用高频离心机产生离心力并配合运用倒置式水力重力洗方式将尺寸不符合的纤丝片以及铁、石头、泥土去除，进一步选出合格纤丝片；
第四步，使用蒸汽缸对选出的合格纤丝片进行预热，预热完成后使用螺旋机将合格纤丝片旋成纤丝粗丝，并将纤丝粗丝使用干燥风机进行干燥，干燥完成后将纤丝粗丝输送至纤维仓内；
第五步，使用导热板将输送至纤维仓内的纤丝粗丝进行熟化，之后使用蒸汽缸对熟化完成后的纤丝粗丝进行蒸煮；
第六步，使用热磨机将蒸煮完成的纤丝粗丝研磨成纤维丝，并将纤维丝输送至高压喷胶室；
第七步，使用喷胶机向输送至高压喷胶室内的纤维丝上喷上防水胶，喷胶机喷出雾状胶液，喷胶完成后使用干燥风机将纤维丝进行干燥，之后将干燥完成的纤维丝输送至纤维仓内使用导热板进行对其进行加温，并使用喷枪向纤维丝喷洒ASA抗紫外线粉；
第八步，喷洒紫外线粉完成后，使用干燥风机将纤维丝进行干燥，干燥完成后的纤维丝使用热压机进行预压成型，形成纤维板材；
第九步，对形成的纤维板材根据规格尺寸进行锯切，锯切完成后的纤维板材进行冷却、养生、砂光后根据需求尺寸再进行锯切，锯切完成后的纤维板材经检测合格后即为成品。
进一步，所述第一步中削成的规格尺寸的纤丝片的规格为 35＊25＊15mm。
进一步，所述第二步中筛选时间为3～5min，振筛机将规格大于 35＊25＊15mm的纤丝片以及细木屑、泥沙筛去。
进一步，所述第三步中高频离心机的转速为6000r/min，去除时间为 30～60s，高频离心机将规格尺寸小于35＊25＊15mm的纤丝片以及铁、石头、泥土去除。
进一步，所述第四步中预热时间为20～25min，预热温度为80～100 ℃，旋成的纤丝粗丝直径为1～2mm，干燥时间为25～40s，入口干燥温度为 120～190℃，出口干燥温度为45～65℃，令纤丝粗丝含水率小于6％。
进一步，所述第五步中导热板的加热温度为180～210℃，熟化时间为 60s，蒸汽缸在8.0～9.0bar的压强环境下对纤丝粗丝进行蒸煮，蒸煮温度为 150℃，蒸煮时间为3～5min。
进一步，所述第六步中热磨机的转速为4000r/min，热磨机研磨成的纤维丝的规格为长度小于10cm，直径为4-6μm。
进一步，所述第七步中喷胶机喷出的雾状胶液的含胶量为30％～35％，干燥温度为150℃，干燥时间为25～35s，令纤维丝含水率小于8％，加温温度为180℃。
进一步，所述第八步中干燥温度为150℃，干燥时间为25～35s，令纤维丝含水率小于8％，热压机对纤维丝分高压段、干燥段、终定段进行预压成型，其中，高压段压强为300bar，走压时间为20s，干燥段压强为60bar，走压时间为15s，终定段压强为200bar，走压时间为30s，热压机对纤维丝进行预压成型时，使用温度在180～220℃的导热油对纤维丝进行加热。
进一步，所述冷却时间为30min，养生时间为24h，使用重量传感器和声波小应变测试仪对纤维板材的物理性能和板面质量进行检测。
较之现有技术，本发明的优点在于：
本发明通过使用植物原料剩余物以及碳丝纤维作为纤材原料，即采用碳纤维作为纤材原料，植物丝作为填充物，具备有良好的的韧性以及抗压力，同时，碳纤维本身不惧高温及紫外线，产品在室内外均可使用，且难以因受到高温发生变形现象，同时，碳纤维是疏水性材料，吸水率极低，难以因吸水问题而变形，并且加入防水胶和ASA抗紫外线粉，使植物丝填充物具有良好的疏水性，不惧紫外线，相较于现有技术，具有不易变形、产品质量好、适用范围广的优点。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种聚碳纤维板的加工工艺，包括选用植物原料剩余物以及碳丝纤维作为纤材原料，还包括以下步骤，第一步，使用削片机将纤材原料进行削片，削成规格尺寸的纤丝片；
第二步，使用振筛机对纤丝片进行筛选，振筛机将不合尺寸的纤丝片以及细木屑、泥沙等较大的杂质筛去，选出合格纤丝片；
第三步，使用高频离心机产生离心力并配合运用倒置式水力重力洗方式将尺寸不符合的纤丝片以及铁、石头、泥土等较小的杂质去除，进一步选出合格纤丝片；
第四步，使用蒸汽缸对选出的合格纤丝片进行预热，预热完成后使用螺旋机将合格纤丝片旋成纤丝粗丝，并将纤丝粗丝使用干燥风机进行干燥，干燥完成后将纤丝粗丝输送至纤维仓内；
第五步，使用导热板将输送至纤维仓内的纤丝粗丝进行熟化，之后使用蒸汽缸对熟化完成后的纤丝粗丝进行蒸煮；
第六步，使用热磨机将蒸煮完成的纤丝粗丝研磨成纤维丝，并将纤维丝输送至高压喷胶室；
第七步，使用喷胶机向输送至高压喷胶室内的纤维丝上喷上防水胶，喷胶机喷出雾状胶液，喷胶完成后使用干燥风机将纤维丝进行干燥，之后将干燥完成的纤维丝输送至纤维仓内使用导热板进行对其进行加温，并使用喷枪向纤维丝喷洒ASA抗紫外线粉；
第八步，喷洒紫外线粉完成后，使用干燥风机将纤维丝进行干燥，干燥完成后的纤维丝使用热压机进行预压成型，形成纤维板材；
第九步，对形成的纤维板材根据规格尺寸进行锯切，锯切完成后的纤维板材进行冷却、养生、砂光后根据需求尺寸再进行锯切，锯切完成后的纤维板材经检测合格后即为成品。
实施例：本实施例为本发明运用在具体加工中的工艺：选用枝桠柴和碳丝纤维作为纤材原料，之后进行以下步骤：
第一步，使用削片机将纤材原料进行削片，削成规格尺寸的纤丝片，设置削片机切削纤丝片的尺寸规格为35＊25＊15mm。
第二步，使用振筛机对纤丝片进行筛选，设置筛选时间为3～5min，振筛机通过振动将规格尺寸大于35＊25＊15mm的纤丝片以及细木屑、泥沙等较大的杂质筛去，以此选出规格尺寸合格的纤丝片。
第三步，使用高频离心机产生离心力并配合运用倒置式水力重力洗方式将尺寸的纤丝片以及铁、石头、泥土等较小杂质去除，进一步选出合格纤丝片，其中，设置高频离心机的转速为6000r/min，去除时间为30～60s，本实施例中，去除时间选择50s，高频离心机将规格尺寸小于35＊25＊15mm的纤丝片以及铁、石头、泥土等较小的杂质去除，进一步选出规格尺寸合格纤丝片；经过第二步与第三步的筛选，选出的纤丝片的尺寸为35＊25＊15mm，不会有较大误差，能够进行使用，且纤丝片上也难以残留有杂质，保证产品质量。
第四步，使用蒸汽缸，设置蒸汽缸产生温度为80～100℃的蒸汽对选出的合格纤丝片进行预热，预热时间为20～25min，本实施例中，蒸汽缸产生的蒸汽的温度选择为100℃，预热时间选择为20min；预热完成后使用螺旋机将合格纤丝片旋成纤丝粗丝，旋成的纤丝粗丝直径为1～2mm，并将纤丝粗丝使用干燥风机进行干燥，干燥时间为25～40s，入口干燥温度为120～190℃，出口干燥温度为45～65℃，以此令纤丝粗丝含水率小于6％，保证达到后续工艺步骤的要求，本实施例中，干燥时间为30s，干燥完成后将纤丝粗丝输送至纤维仓内。
第五步，使用导热板将输送至纤维仓内的纤丝粗丝进行熟化，设定导热板的加热温度为180～210℃，熟化时间为60s，本实施例中，导热板的加热温度选择为200℃，之后使用蒸汽缸在8.0～9.0bar的压强环境下对熟化完成后的纤丝粗丝进行蒸煮，设定蒸煮温度为150℃，蒸煮时间为3～5min。
第六步，使用热磨机，设定热磨机的转速为4000r/min，热磨机将蒸煮完成的纤丝粗丝研磨成纤维丝，由热磨机研磨成的纤维丝的规格为长度小于 10cm，直径为4-6μm的范围内均可进行使用。
第七步，使用喷胶机向输送至高压喷胶室内的纤维丝上喷上防水胶，本实施例中，防水胶为现有技术中的纳米橡胶防水胶水加入定量的水混合均匀后智制成，喷胶机将防水胶呈雾状向外胶液，雾状胶液能够更加均匀的分布在纤维丝上，由喷胶机喷出的雾状胶液的含胶量为30％～35％，本实例中，雾状胶液含胶量为35％；喷胶完成后使用干燥风机将纤维丝进行干燥，设定干燥温度为 150℃，干燥时间为25～35s，本实施例中，干燥时间为30s，以此令纤维丝含水率小于8％，保证达到后续工艺步骤的要求，之后将干燥完成的纤维丝输送至纤维仓内使用导热板进行对其进行加温，加温温度为180℃，之后使用喷枪向纤维丝喷洒ASA抗紫外线粉。
第八步，喷洒紫外线粉完成后，使用干燥风机将纤维丝进行干燥，设定干燥温度为150℃，干燥时间为25～35s，本实施例中，干燥时间为35s，以此令纤维丝含水率小于8％，保证达到后续工艺步骤的要求，干燥完成后的纤维丝使用热压机进行预压成型，热压机对纤维丝分高压段、干燥段、终定段进行预压成型，即热压机分三段不同的压力对纤维丝进行预压成型，其中，高压段压强为300bar，走压时间为20s，干燥段压强为60bar，走压时间为15s，终定段压强为200bar，走压时间为30s，并且热压机对纤维丝进行预压成型时，使用温度在180～220℃的导热油对纤维丝进行加热，本实施例中，导热油的温度为200℃。
第九步，使用锯切机或者其他工具对形成的纤维板材根据规格尺寸进行锯切，锯切完成后的纤维板材进行冷却、养生、砂光后根据需求尺寸再使用锯切机或者其他工具进行锯切，锯切完成后的纤维板材经检测合格后即为成品，纤维板材的规格尺寸和需求尺寸根据实际情况进行选择，冷却方式为放置于常温环境下冷却30min，养生方式为放置于常温环境下24h，使用重量传感器和声波小应变测试仪对纤维板材的物理性能和板面质量进行检测，重量传感器对纤维板材进行称重以此测试纤维板材密度是否合格；声波小应变测试仪对纤维板材表面进行测试根据声波反射测试纤维板材是否断裂，检测合格后的纤维板材即为成品，即为聚碳纤维板。
如表1所示，表1为现有技术中普通CDF板的各项参数：
表1
Figure GDA0003631007510000071
如表2所示，表2为本实施例中加工出的聚碳纤维板的各项参数：
表2
Figure GDA0003631007510000081
根据表1和表2的数值可知，根据本实施例加工工艺制造出的聚碳纤维板，相较于现有技术中的普通CDF板，具备有良好的弹性和结构强度，且疏水性较好，不易吸水。
如表3所示，表3为本实施例中加工出的聚碳纤维板锯切出的厚度偏差：
表3
Figure GDA0003631007510000091
聚碳纤维板锯切完毕后，根据表3来判断锯切后的聚碳纤维板的规格尺寸是否符合要求。
如表4所示，表4为本实施例中加工出的聚碳纤维板的理化性能：
表4
Figure GDA0003631007510000092
Figure GDA0003631007510000101
在本发明的描述中，需要理解的是，术语″同轴″、″底部″、″一端″、″顶部″、″中部″、″另一端″、″上″、″一侧″、″顶部″、″内″、″前部″、″中央″、″两端″等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语″安装″、″设置″、″连接″、″固定″、″旋接″等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种聚碳纤维板的加工工艺，其特征在于：包括选用植物原料剩余物以及碳丝纤维作为纤材原料，还包括以下步骤，第一步，使用削片机将纤材原料进行削片，削成规格尺寸的纤丝片；
第二步，使用振筛机对纤丝片进行筛选，振筛机将不合尺寸的纤丝片以及细木屑、泥沙筛去，选出合格纤丝片；
第三步，使用高频离心机产生离心力并配合运用倒置式水力重力洗方式将尺寸不符合的纤丝片以及铁、石头、泥土去除，进一步选出合格纤丝片；
第四步，使用蒸汽缸对选出的合格纤丝片进行预热，预热完成后使用螺旋机将合格纤丝片旋成纤丝粗丝，并将纤丝粗丝使用干燥风机进行干燥，干燥完成后将纤丝粗丝输送至纤维仓内；
第五步，使用导热板将输送至纤维仓内的纤丝粗丝进行熟化，之后使用蒸汽缸对熟化完成后的纤丝粗丝进行蒸煮；
第六步，使用热磨机将蒸煮完成的纤丝粗丝研磨成纤维丝，并将纤维丝输送至高压喷胶室；
第七步，使用喷胶机向输送至高压喷胶室内的纤维丝上喷上防水胶，喷胶机喷出雾状胶液，喷胶完成后使用干燥风机将纤维丝进行干燥，之后将干燥完成的纤维丝输送至纤维仓内使用导热板进行对其进行加温，并使用喷枪向纤维丝喷洒ASA抗紫外线粉；
第八步，喷洒紫外线粉完成后，使用干燥风机将纤维丝进行干燥，干燥完成后的纤维丝使用热压机进行预压成型，形成纤维板材；
第九步，对形成的纤维板材根据规格尺寸进行锯切，锯切完成后的纤维板材进行冷却、养生、砂光后根据需求尺寸再进行锯切，锯切完成后的纤维板材经检测合格后即为成品。
2.根据权利要求1所述的一种聚碳纤维板的加工工艺，其特征在于：所述第一步中削成的规格尺寸的纤丝片的规格为35*25*15mm。
3.根据权利要求2所述的一种聚碳纤维板的加工工艺，其特征在于：所述第二步中筛选时间为3～5min，振筛机将规格尺寸大于35*25*15mm的纤丝片以及细木屑、泥沙筛去。
4.根据权利要求2所述的一种聚碳纤维板的加工工艺，其特征在于：所述第三步中高频离心机的转速为6000r/min，去除时间为30～60s，高频离心机将规格小于35*25*15mm的纤丝片以及铁、石头、泥土去除。
5.根据权利要求1所述的一种聚碳纤维板的加工工艺，其特征在于：所述第四步中预热时间为20～25min，预热温度为80～100℃，旋成的纤丝粗丝直径为1～2mm，干燥时间为25～40s，入口干燥温度为120～190℃，出口干燥温度为45～65℃，令纤丝粗丝含水率小于6％。
6.根据权利要求1所述的一种聚碳纤维板的加工工艺，其特征在于：所述第五步中导热板的加热温度为180～210℃，熟化时间为60s，蒸汽缸在8.0～9.0bar的压强环境下对纤丝粗丝进行蒸煮，蒸煮温度为150℃，蒸煮时间为3～5min。
7.根据权利要求1所述的一种聚碳纤维板的加工工艺，其特征在于：所述第六步中热磨机的转速为4000r/min，热磨机研磨成的纤维丝的规格为长度小于10cm，直径为4-6μm。
8.根据权利要求1所述的一种聚碳纤维板的加工工艺，其特征在于：所述第七步中喷胶机喷出的雾状胶液的含胶量为30％～35％，干燥温度为150℃，干燥时间为25～35s，令纤维丝含水率小于8％，加温温度为180℃。
9.根据权利要求1所述的一种聚碳纤维板的加工工艺，其特征在于：所述第八步中干燥温度为150℃，干燥时间为25～35s，令纤维丝含水率小于8％，热压机对纤维丝分高压段、干燥段、终定段进行预压成型，其中，高压段压强为300bar，走压时间为20s，干燥段压强为60bar，走压时间为15s，终定段压强为200bar，走压时间为30s，热压机对纤维丝进行预压成型时，使用温度在180～220℃的导热油对纤维丝进行加热。
10.根据权利要求1所述的一种聚碳纤维板的加工工艺，其特征在于：所述冷却时间为30min，养生时间为24h，使用重量传感器和声波小应变测试仪对纤维板材的物理性能和板面质量进行检测。
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