CN112643844B - 一种家具用板材的制备工艺及全自动生产线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及板材生产技术领域，尤其涉及一种家具用板材的制备工艺及全自动生产线。所述制备工艺包括：S1.预铣；S2.喷胶粘剂；S3.横截面预热，施加热熔胶；S4.压边及切断；S5.前后及上下粗修；S6.精修及抛光。本发明提供了一种高效的家具用板材的全自动生产线，使用如上所述工艺制备得到的家具用板材结构牢固，抗压稳定，边缘光滑无胶渍；能够实现自动化生产，在减少人力成本的同时提高产品生产率，且保障了产品装配生产的高精度。该制备工艺及生产线尤其适用于木质板材的生产，具有广阔的应用前景。

Description

一种家具用板材的制备工艺及全自动生产线
技术领域
本发明涉及板材生产技术领域，尤其涉及一种家具用板材的制备工艺及全自动生产线。
背景技术
板材是做成标准大小的扁平矩形建筑材料板，由于具有易组装、质量轻、造价低等优点，已被广泛应用于建筑行业，用来作墙壁、天花板或地板的构件。随着国民经济的发展，人民的生活水平越来越高，对于日常生活和办公活动中的主要设施，尤其是在实木或珍贵木材的家具方面，人们提出了较高的品质要求，不但对家具的木材的手感、外管和使用寿命有更多的期望，而且对于家具板材的造型和功能方面上，人们也提出来不少的新要求。
为了迎合市场的需求，高效制造家具用板材成为领域研究热点。而影响板材使用性能的主要因素在于板材与板材之间的粘结。在板材的生产过程中，需要向板材的侧边缘涂抹胶粘剂，然后再将密封条粘结在板材的侧边缘。家具用板材的粘结处易发生吸潮，霉变，进而影响粘结处以及整体家具的使用效果。
基于此，如何高效地制造出稳定性强、美观的家具用板材，成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明通过提供一种家具用板材的制备工艺，使用如上所述工艺制备得到的家具用板材结构牢固，抗压稳定，边缘光滑无胶渍；能够实现自动化生产，在减少人力成本的同时提高产品生产率，且保障了产品装配生产的高精度。该生产线尤其适用于木质板材的生产。
本发明第一方面提供了一种家具用板材的制备工艺。所述制备工艺包括：
S1.预铣；
S2.喷胶粘剂；
S3.横截面预热，施加热熔胶；
S4.压边及切断；
S5.前后及上下粗修；
S6.精修及抛光。
在一种优选的实施方式中，按照重量份计，所述S2步骤中胶粘剂的原料包括：聚合单体45-70份，有机硅改性剂5-9份，第一引发剂0.3-0.6份，第二引发剂0.05-0.14份，乳化剂1.5-5份，碳酸氢钠0.1-1份，水42-74份。
在一种优选的实施方式中，所述聚合单体为丙烯酸丁酯，(2-甲基环氧乙烷基)甲基甲基丙烯酸酯和苯乙烯。
在一种优选的实施方式中，所述丙烯酸丁酯，(2-甲基环氧乙烷基)甲基甲基丙烯酸酯和苯乙烯的重量比为(1-5)：1：(2-3.5)。
在一种优选的实施方式中，所述有机硅改性剂为含羟基的聚硅氧烷。
在一种优选的实施方式中，所述含羟基的聚硅氧烷的羟基含量为0.5-3％。
在一种优选的实施方式中，所述第一引发剂和第二引发剂均为过硫酸铵，第一引发剂和第二引发剂的重量比为(7-8)：(2-3)。
在一种优选的实施方式中，S3步骤中，所述热熔胶为粘度为300-850mPa.s(200℃)的EVA热熔胶。
在一种优选的实施方式中，S3步骤中，当环境温度高于15℃时(含15℃)，所述横截面预热的温度为150-160℃；当环境温度低于15℃时，所述横截面预热的温度为170-180℃。
本发明第二方面提供了一种家具用板材的制备工艺的全自动生产线。
有益效果：
本发明提供了一种高效的家具用板材的制备工艺及全自动生产线。使用如上所述工艺制备得到的家具用板材结构牢固，抗压稳定，边缘光滑无胶渍；能够实现自动化生产，在减少人力成本的同时提高产品生产率，且保障了产品装配生产的高精度。该生产线尤其适用于木质板材的生产，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。
在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。另外，如果没有其它说明，本发明所用原料都是可为市售的。
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种家具用板材的制备工艺。所述制备工艺包括：
S1.预铣：预铣是为了防止在裁切时边部不够平滑而引起的波纹痕迹、毛刺或者不垂直现象。对工件边部进行切削，能够达到更好的封边效果。使得封边条与板材的贴合更加紧密，整体性和美观度更佳。板材如有轻微崩边或者重新封边的板件边部有胶，可在不影响产品质量的情况下铣掉一点，一次最多铣掉0.5-2mm。
S2.喷胶粘剂：在封边前利用喷雾机将胶粘剂喷涂于板件边部的上下两端，防止封边时多出的胶水粘到板件表面，不仅提升材料的粘附作用，也能起到清洁美观作用。
S3.横截面预热，施加热熔胶：对于封边工序来说，温度是非常重要的影响因素；外界环境变化、板件的温度、热熔胶的温度都应得到很好的控制。板件进行横截面预热后经过涂胶装置进行边部施加热熔胶。
S4.压边及切断：使用压紧轮装置将封边条送到板件边部通过压紧轮压贴，并自动切断。对于家具柜体、隔板等部件，采用0.2-0.6mm的封边条；对于家具门板、面板等部件，采用2-5mm的封边条。
S5.前后及上下粗修：板件通过传输带被送到前后截断装置，采用粗修铣刀进行前后及上下粗修加工。
S6.精修及抛光：利用刮刀装置清除封边条边部的铣削痕迹，使板件外部更加光滑整洁。最后板件通过抛光单元去除残留的胶粘剂和热熔胶。
在一些优选的实施方式中，按照重量份计，所述S2步骤中胶粘剂的原料包括：聚合单体45-70份，有机硅改性剂5-9份，第一引发剂0.3-0.6份，第二引发剂0.05-0.14份，乳化剂1.5-5份，碳酸氢钠0.1-1份，水42-74份。
在一些优选的实施方式中，所述丙烯酸酯选自丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、(2-甲基环氧乙烷基)甲基甲基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的至少一种。
进一步优选，所述聚合单体为丙烯酸丁酯，(2-甲基环氧乙烷基)甲基甲基丙烯酸酯和苯乙烯。
以丙烯酸或丙烯酸酯类为主要原料合成的丙烯酸酯乳液具有优异的光稳定性和耐候性，良好的耐水、耐碱、耐化学品性能和粘接性能,因此广泛地用作胶粘剂、涂料成膜剂以及日用化工、化学电源、功能膜、医用高分子、纳米材料以及水处理等方面。但是丙烯酸酯乳液存在着低温变脆、高温变黏失强、易回黏等缺点，限制了它的应用范围和使用价值。
本发明发现，选用丙烯酸丁酯，(2-甲基环氧乙烷基)甲基甲基丙烯酸酯和苯乙烯共同作用聚合而成的胶粘剂，对家具用板材，尤其是木材具有非常好的粘附力。猜测是该原料制得的聚合物分子链能够更高程度地渗透至家具板材表面复杂性质的裂纹或凹槽中，胶粘剂与板材空隙中留有的气泡较少，两相间的机械连结作用力强，胶粘剂的粘附力提升。
更进一步优选，所述丙烯酸丁酯，(2-甲基环氧乙烷基)甲基甲基丙烯酸酯和苯乙烯的重量比为(1-5)：1：(2-3.5)。丙烯酸丁酯的CAS号为141-32-2，(2-甲基环氧乙烷基)甲基甲基丙烯酸酯的CAS号为41768-20-1，苯乙烯的CAS号为100-42-5。
本发明意想不到地发现，当丙烯酸丁酯，(2-甲基环氧乙烷基)甲基甲基丙烯酸酯和苯乙烯的重量比为(1-5)：1：(2-3.5)时，不仅提高了胶粘剂的粘附力，且胶粘剂在120-125℃即可固化。猜测原因是该成分的聚合单体中的β-碳原子的反应活性较高，聚合物链引发、链增长、链转移、链终止过程容易发生，在120-125℃条件下胶粘剂即可固化。但是该条件下聚合反应不够平稳，胶粘剂的断裂伸长率略有下降。
在一些优选的实施方式中，所述有机硅改性剂为含氨基的聚硅氧烷和/或含羟基的聚硅氧烷。
进一步优选，所述有机硅改性剂为含羟基的聚硅氧烷。
丙烯酸酯聚合物的成膜性，粘接性和耐候性优异，但其本身是热塑性线性分子，结构中缺少交联点，难以形成三维网状交联胶膜，因此聚合物的防水性、抗污性差，低温和高温条件都会对其性质造成明显影响，使得丙烯酸酯聚合物在板材用胶粘剂领域的应用受到限制。而采用有机硅对聚丙烯酸进行改性，在聚合物体系中引入了键能更高的Si-O键(450kJ/mol)，能够综合丙烯酸酯聚合物和有机硅的优点，改善丙稀酸酯胶粘剂“热黏冷脆”的缺陷，提高材料的耐候、耐水性能，使得胶粘剂的吸水率降低到2％以下。
更进一步优选，所述含羟基的聚硅氧烷的羟基含量为0.5-3％。羟基含量为0.5-3％(质量百分含量)的含羟基的聚硅氧烷可为市售，例如安徽艾约塔硅油有限公司。
本发明意想不到地发现，当含羟基的聚硅氧烷的羟基含量为0.5-3％，制得的胶粘剂在低吸水率的同时断裂伸长率较高。猜测是羟基含量为0.5-3％的含羟基的聚硅氧烷与丙烯酸丁酯，(2-甲基环氧乙烷基)甲基甲基丙烯酸酯和苯乙烯聚合形成的空间产物的相容性佳，分散在聚合物分子链之间的有机硅能够均匀稳定地吸收冲击应力，从而提高了胶粘剂的断裂伸长率。
在一些优选的实施方式中，所述第一引发剂和第二引发剂均为过硫酸铵，第一引发剂和第二引发剂的重量比为(7-8)：(2-3)。
引发剂作为一类容易受热分解初级自由基的化合物，可用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应，也可用于不饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应。由于其特殊的化学活性，引发剂常常会影响聚合反应的平稳进行、聚合反应速率以及生成的产品性能。本发明发现，当采用丙烯酸丁酯，(2-甲基环氧乙烷基)甲基甲基丙烯酸酯和苯乙烯作为单体进行聚合时，按照重量比为(7-8)：(2-3)两次加入引发剂明显提高了胶粘剂聚合物的各项性能。猜测原因可能是一方面分次加入引发剂使得链反应更为平稳充分，聚合程度更为完全；另一方面分次加入引发剂防止丙烯酸单体在聚合链反应中团聚结块，优化了有机硅改性丙烯酸聚合物的空间立体结构，各组分均匀分散分布在体系中，充分配伍作用，提高了胶粘剂的耐水性、粘附力和柔韧性。
在一些优选的实施方式中，S3步骤中，所述热熔胶为粘度为300-850mPa.s(200℃)的EVA热熔胶。粘度为300-850mPa.s(200℃)的EVA热熔胶可为市售，例如深圳宇兴伟达科技有限公司。
EVA热熔胶是热熔胶粘剂中应用最广、需求量最大的一类。这种热熔胶具有优异的胶接性、柔软性和加热流动性。本发明发现，当选用粘度为300-850mPa.s(200℃)的EVA热熔胶对家具板材，尤其是木材进行封边时，制得的板材能够在较宽的温度范围下稳定使用。猜测其原因可能是粘度为300-850mPa.s(200℃)的EVA热熔胶与木材和胶粘剂的持久粘结力强，胶层间的物理交联稳固，加热固化后的产物耐热收缩性强，抑制了尺寸变化引起的缝隙腐蚀，提高了家具用板材在使用过程中的耐温性。
在一些优选的实施方式中，S3步骤中，当环境温度高于15℃时(含15℃)，所述横截面预热的温度为150-160℃；当环境温度低于15℃时，所述横截面预热的温度为170-180℃。
在一些优选的实施方式中，所述家具用板材的全自动生产线特别适用于木质板材的生产。
对于家具板材的封边工序而言，板材横截面的预热温度是影响产物性能的重要因素。外部环境变化、板件温度、热熔胶的温度都应得到很好的控制。本发明设计的全自动生产线能够根据环境温度灵活调整横截面的预热温度。当环境温度高于15℃时(含15℃)，所述横截面预热的温度为150-160℃；当环境温度低于15℃时，所述横截面预热的温度为170-180℃。进一步优选，采用红外线照射板件进行横截面预热。本申请人发现如上述条件设置横截面预热，制得的板材具有持久的力学稳定性。猜测其原因是该预热条件的设置最大程度地降低了板材和热熔胶、胶粘剂之间的收缩应力，避免了工件温度过低影响热熔胶的胶合强度，抑制了胶层的过度硬化以及骤热和骤冷所引起的裂纹，提升了家具板材之间的粘结力，制得的板材能够在长时间尺度保持优异的力学稳定性。
本发明第二方面提供了一种家具用板材的制备工艺的全自动生产线。
实施例
实施例1.
本实施例提供了一种家具用板材的制备工艺。所述制备工艺包括：
S1.预铣：为了防止在裁切时边部不够平滑而引起的波纹痕迹、毛刺或者不垂直现象，对工件边部进行预铣切削，预铣厚度为1mm。
S2.喷胶粘剂：在封边前利用喷雾机将胶粘剂喷涂于板件边部的上下两端。
S3.横截面预热，施加热熔胶：板件进行横截面预热，然后经过涂胶装置进行边部施加热熔胶。
S4.压边及切断：使用压紧轮装置将封边条送到板件边部通过压紧轮压贴，并自动切断。
S5.前后及上下粗修：板件通过传输带被送到前后截断装置，采用粗修铣刀进行前后及上下粗修加工。
S6.精修及抛光：利用刮刀装置清除封边条边部的铣削痕迹，使板件外部更加光滑整洁。最后板件通过抛光单元去除残留的胶粘剂和热熔胶。
按照重量份计，所述S2步骤中胶粘剂的原料包括：聚合单体64份，有机硅改性剂8份，第一引发剂0.5份，第二引发剂0.15份，乳化剂2份，碳酸氢钠0.6份，水46份。
所述聚合单体为丙烯酸丁酯，(2-甲基环氧乙烷基)甲基甲基丙烯酸酯和苯乙烯。
所述丙烯酸丁酯，(2-甲基环氧乙烷基)甲基甲基丙烯酸酯和苯乙烯的重量比为3：1：2.2。丙烯酸丁酯的CAS号为141-32-2，(2-甲基环氧乙烷基)甲基甲基丙烯酸酯的CAS号为41768-20-1，苯乙烯的CAS号为100-42-5。
所述有机硅改性剂为含羟基的聚硅氧烷。
所述含羟基的聚硅氧烷的羟基含量为2％，购买自安徽艾约塔硅油有限公司。
所述第一引发剂和第二引发剂均为过硫酸铵，CAS号为7727-54-0。
所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚，购买自江苏省海安石油化工厂，型号为OP-10。
所述胶粘剂的制备步骤包括：
按照配方量，在反应釜中加入水，预热至75℃；然后依次加入第一引发剂和聚合单体，以120r/min的速度搅拌3min；
然后升温至80℃，加入有机硅改性剂，乳化剂，碳酸氢钠，以150r/min的速度搅拌85min；
最后加入第二引发剂，保持温度为80℃，以120r/min的速度搅拌4min，冷却至35℃，制得胶粘剂成品。
S3步骤中，所述热熔胶为粘度为600mPa.s(200℃)的EVA热熔胶，购买自深圳宇兴伟达科技有限公司。
S3步骤中，环境温度为26℃，横截面预热的温度为155℃。
实施例2.
一种家具用板材的制备工艺，具体实施方式同实施例1。不同点在于，所述胶粘剂的聚合单体为丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸甲酯的重量比为1.2：1。丙烯酸乙酯的CAS号为140-88-5，甲基丙烯酸甲酯的CAS号为80-62-6。
实施例3.
一种家具用板材的制备工艺，具体实施方式同实施例1。不同点在于，丙烯酸丁酯，(2-甲基环氧乙烷基)甲基甲基丙烯酸酯和苯乙烯的重量比为1：2：1。
实施例4.
一种家具用板材的制备工艺，具体实施方式同实施例1。不同点在于，未加入有机硅改性剂。
实施例5.
一种家具用板材的制备工艺，具体实施方式同实施例1。不同点在于，所述有机硅改性剂为氨基硅油，购买自山东力昂新材料科技有限公司
实施例6.
一种家具用板材的制备工艺，具体实施方式同实施例1。不同点在于，加入第一引发剂的重量份为0.65份，未加入第二引发剂。
性能测试方法
称取2g胶粘剂在烘箱中加热固化至恒重，得到固化产物。
吸水率：
称量固化产物的质量，记录为M1，将得到的固化产物在80℃水中浸泡4h，取出后用滤纸吸干表面水分，称重，记为M2。
吸水率(％)＝(M2-M1)/M1×100％。
断裂伸长率：
参照GB/T 528-92对固化产物的断裂伸长率进行测试。
粘附能力：
通过胶粘剂将相同规格的木块(1×1×1cm3)粘附在板材表面，以100毫升/秒的水流速度冲洗，并用毛刷以0.3MPa的压力往复洗刷粘附有木块的板材表面，观察木块掉落情况，掉落0-2块为粘附能力优，3-6块为粘附能力良，7块及以上为粘附能力差。
性能测试数据
表1.实施例1-6的性能测试结果
吸水率％ 断裂伸长率％ 粘附能力
实施例1 1.8 376 优
实施例2 2.6 345 差
实施例3 2.1 362 良
实施例4 5.7 274 差
实施例5 4.2 298 良
实施例6 3.4 311 差
最后指出，前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (2)

1.一种家具用板材的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括：
S1. 预铣：为了防止在裁切时边部不够平滑而引起的波纹痕迹、毛刺或者不垂直现象，对工件边部进行预铣切削，预铣厚度为1mm；
S2. 喷胶粘剂：在封边前利用喷雾机将胶粘剂喷涂于板件边部的上下两端；
S3. 横截面预热，施加热熔胶：板件进行横截面预热，然后经过涂胶装置进行边部施加热熔胶；
S4. 压边及切断：使用压紧轮装置将封边条送到板件边部通过压紧轮压贴，并自动切断；
S5. 前后及上下粗修：板件通过传输带被送到前后截断装置，采用粗修铣刀进行前后及上下粗修加工；
S6. 精修及抛光：利用刮刀装置清除封边条边部的铣削痕迹，使板件外部更加光滑整洁；最后板件通过抛光单元去除残留的胶粘剂和热熔胶；
按照重量份计，所述S2步骤中胶粘剂的原料包括：聚合单体64份，有机硅改性剂8份，第一引发剂0.5份，第二引发剂0.15份，乳化剂2份，碳酸氢钠0.6份，水46份；
所述聚合单体为丙烯酸丁酯，(2-甲基环氧乙烷基)甲基甲基丙烯酸酯和苯乙烯；
所述丙烯酸丁酯，(2-甲基环氧乙烷基)甲基甲基丙烯酸酯和苯乙烯的重量比为3：1：2.2；
所述有机硅改性剂为含羟基的聚硅氧烷；
所述含羟基的聚硅氧烷的羟基含量为2%；
所述第一引发剂和第二引发剂均为过硫酸铵；
所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚，型号为OP-10；
所述胶粘剂的制备步骤包括：
按照配方量，在反应釜中加入水，预热至75℃；然后依次加入第一引发剂和聚合单体，以120r/min的速度搅拌3min；
然后升温至80℃，加入有机硅改性剂，乳化剂，碳酸氢钠，以150r/min的速度搅拌85min；
最后加入第二引发剂，保持温度为80℃，以120r/min的速度搅拌4min，冷却至35℃，制得胶粘剂成品；
S3步骤中，所述热熔胶为粘度为600 mPa.s的EVA热熔胶，；
S3步骤中，环境温度为26℃，横截面预热的温度为155℃。
2.一种基于权利要求1所述的家具用板材的制备工艺的全自动生产线。
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