CN113146789A - 一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法及纤维板及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于人造板技术领域，具体涉及一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法及纤维板及应用，包括以下步骤：S1：木材预处理：将杨木废料粉碎后，用氢氧化钾和亚硫酸钠的混合溶液、氯化钙溶液两步浸渍、高温处理和烘干备用；S2：预压成型；S3：热压成板。本发明使用氢氧化钾和亚硫酸钠的混合溶液处理木料废渣中的纤维素，加快了半纤维素和木质素等的分解和水解，使用TEMPO氧化纤维素，提高了氧化度，钙离子与纤维素纳米纤维交联，提高了自身粘度，有利于纤维板热压成型。
Description
技术领域
本发明属于人造板技术领域，具体涉及一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法及纤维板及应用。
背景技术
纤维板是由木质纤维素纤维交织成型并利用其固有胶粘性能制成的人造板，制造过程中可以施加胶粘剂或添加剂。传统纤维板的生产通常采用胶粘剂进行粘结，主要包括酚醛树脂和脲醛树脂。而这类胶粘剂制造的纤维板在其贮存和使用过程中会长期释放游离甲醛。随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们对游离甲醛所造成危害的认识也迅速提高。若想从根本上解决纤维板的游离甲醛释放问题，最直接有效的方法就是在纤维板的制备中不添加胶粘剂，即无胶成板。
近年来，科学家们尝试了化学或物理预处理等多种方法来提高自结合材料的物理性能，然而目前这些方法工艺都很复杂的，不能有效地生产无醛纤维板。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点，提供一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法及纤维板及应用，在不使用胶黏剂的前提下，将纤维素微纤维分解为纳米纤维，再与钙离子交联热压制备一种天然、绿色、环保的木质纤维板。
本发明提供一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法，包括以下步骤：
1)木材预处理：称取木料废渣，浸入氢氧化钾和亚硫酸钠的混合溶液中进行一次浸渍，并持续搅拌，浸渍完成后，用去离子水冲洗一次，并在5℃进行TEMPO氧化反应1h，再浸入氯化钙溶液中进行二次浸渍，并持续搅拌，浸渍完成，取出木料废渣高温处理，烘干备用；
2)将步骤1)得到的烘干的木料废渣，加入到预压机预压，得到板坯；
3)将步骤2)得到的板坯，传输到热压机进行热压成板，即得到高强度无甲醛木质纤维板。
作为优选，步骤1)中所述木料为杨木，所述木料废渣的粒径为80-100目。
作为优选，步骤1)中所述氢氧化钾在混合溶液中的质量百分比为0.5～2％，所述亚硫酸钠在混合溶液中的质量百分比为0.1～1％，所述木料废渣与混合溶液的体积比为1:1.5～2.5，所述氯化钙溶液的质量百分比为5～25％，所述木料废渣与氯化钙溶液的体积比为1:0.5～1.5。
作为优选，步骤1)中所述TEMPO氧化反应温度为0～5℃，时间为1～2h
作为优选，步骤1)中所述一次浸渍的条件是浸渍温度为25～35℃，浸渍时间为3～5h。
作为优选，步骤1)中所述二次浸渍的条件为浸渍温度为15～25℃，浸渍时间为3～5h。
作为优选，步骤1)中所述高温为170～200℃，高温处理时间为10～30min，所述烘干指将木料废渣烘至水分为5-10％。
作为优选，步骤2)中所述预压机条件为预压温度120～140℃，压力为20～25MPa，预压时间为5-7min。
作为优选，步骤3)中所述热压机条件为温度160～180℃，压力为25～30MPa，热压时间为50-60min。
本发明还提供一种如前述所述的一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法所制备的高强度无甲醛木质纤维板。
本发明还提供一种如前述所述的高强度无甲醛木质纤维板在家具中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明使用氢氧化钾和亚硫酸钠的混合溶液处理木料废渣中的纤维素，加快了半纤维素和木质素等的分解和水解，使用TEMPO氧化纤维素，提高了氧化度，钙离子与纤维素纳米纤维交联，提高了自身粘度，有利于纤维板热压成型。
2、本发明制备的木质纤维板不含甲醛等对人体有害物质。
3、本发明使用的木料废渣变废为宝，提高了资源的利用率，对于环境保护具有重要意义。
附图说明
图1为本发明中高强度无甲醛木质纤维板的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。应当理解。此处所描述的具体实施例仅仅用以理解本发明，并不用于限定本发明。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换，均属于本发明的范围。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规操作方法。
实施例1(木料废渣、混合溶液和10％的氯化钙溶液的具体量需添加)
一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法的制备方法，包括以下步骤：
1)木材预处理：称取10g杨木木料废渣，粉碎至80目，将木料废渣浸入10ml氢氧化钾和亚硫酸钠的混合溶液中进行一次浸渍，25℃浸渍5h，其中氢氧化钾在混合溶液中质量百分比为0.8％，亚硫酸钠在混合溶液中质量百分比为0.8％，浸渍完成后，用去离子水冲洗一次，并在5℃进行TEMPO氧化反应1h，将木料废渣浸入10ml质量百分比为10％的氯化钙溶液中进行二次浸渍，20℃浸渍5h，浸渍完成后，取出木料废渣180℃蒸煮20min，烘干至水分为10％备用；
2)将步骤1)得到的烘干的木料废渣，加入到预压机预压，温度120℃，压力20MPa，预压6min，得到板坯；
3)将步骤2)得到的板坯，传输到热压机进行热压成板，温度160℃，压力25MPa，热压1h，即得到高强度无甲醛木质纤维板。
实施例2(木料废渣、混合溶液和10％的氯化钙溶液的具体量需添加)
一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法的制备方法，包括以下步骤：
1)木材预处理：称取10g杨木木料废渣，粉碎至80目，将木料废渣浸入10ml氢氧化钾和亚硫酸钠的混合溶液中进行一次浸渍，25℃浸渍5h，其中氢氧化钾在混合溶液中质量百分比为0.5％，亚硫酸钠在混合溶液中质量百分比为0.3％，浸渍完成后，用去离子水冲洗一次，并在5℃进行TEMPO氧化反应1h，将木料废渣浸入10ml质量百分比为20％的氯化钙溶液中进行二次浸渍，20℃浸渍5h，浸渍完成后，取出木料废渣180℃蒸煮20min，烘干至水分为10％备用；
2)将步骤1)得到的烘干的木料废渣，加入到预压机预压，温度120℃，压力20MPa，预压6min，得到板坯；
3)将步骤2)得到的板坯，传输到热压机进行热压成板，温度170℃，压力28MPa，热压1h，即得到高强度无甲醛木质纤维板。
实施例3(木料废渣、混合溶液和10％的氯化钙溶液的具体量需添加)
一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法的制备方法，包括以下步骤：
1)木材预处理：称取10g杨木木料废渣，粉碎至80目，将木料废渣浸入10ml氢氧化钾和亚硫酸钠的混合溶液中进行一次浸渍，25℃浸渍5h，其中氢氧化钾在混合溶液中质量百分比为2％，亚硫酸钠在混合溶液中质量百分比为1％，浸渍完成后，用去离子水冲洗一次，并在5℃进行TEMPO氧化反应1h，将木料废渣浸入10ml质量百分比为25％的氯化钙溶液中进行二次浸渍，20℃浸渍5h，浸渍完成后，取出木料废渣180℃蒸煮20min，烘干至水分为10％备用；
2)将步骤1)得到的烘干的木料废渣，加入到预压机预压，温度130℃，压力22MPa，预压6min，得到板坯；
3)将步骤2)得到的板坯，传输到热压机进行热压成板，175℃，压力30MPa，热压1h，即得到高强度无甲醛木质纤维板。
实施例4(木料废渣、混合溶液和10％的氯化钙溶液的具体量需添加)
一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法的制备方法，包括以下步骤：
1)木材预处理：称取10g杨木木料废渣，粉碎至80目，将木料废渣浸入10ml氢氧化钾和亚硫酸钠的混合溶液中进行一次浸渍，25℃浸渍5h，其中氢氧化钾在混合溶液中质量百分比为1.5％，亚硫酸钠在混合溶液中质量百分比为0.1％，浸渍完成后，用去离子水冲洗一次，并在5℃进行TEMPO氧化反应1h，将木料废渣浸入10ml质量百分比为5％的氯化钙溶液中进行二次浸渍，20℃浸渍5h，浸渍完成后，取出木料废渣180℃蒸煮20min，烘干至水分为10％备用；
2)将步骤1)得到的烘干的木料废渣，加入到预压机预压，温度140℃，压力25MPa，预压6min，得到板坯；
3)将步骤2)得到的板坯，传输到热压机进行热压成板，温度180℃，压力30MPa，热压1h，即得到高强度无甲醛木质纤维板。
将实施例1至实施例4制得的纤维板按照GB/T 11718-2009《中密度纤维板》标准，分别进行拉伸强度、抗弯强度、弹性模量等性能测试，实验结果如
表1所示，
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 密度g/cm<sup>3</sup> | 1.39 | 1.37 | 1.37 | 1.38 |
| 拉伸强度 | 77.7 | 78.4 | 80.7 | 83.9 |
| 抗弯强度 | 60.5 | 65.2 | 65.3 | 67.8 |
| 弹性模量MPa | 3900 | 4100 | 4400 | 4700 |
| 吸水率％ | 8.6 | 8.2 | 7.5 | 7.1 |
| 吸水厚度膨胀率％ | 9.3 | 8.9 | 8.7 | 8.3 |
表1
由表1可知，随着热压压力的增大，拉伸强度和抗弯强度增大，这是因为木质纤维板热成型过程中细胞的坍塌，增强了纤维板的致密性。
本发明制得的纤维板拉伸强度、抗弯强度、弹性模量、吸水率和吸水厚度膨胀率等性能数据的测试，制得的木质纤维板的性能数据均比较优异，满足现在市场上的加工要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何的简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (11)
1.一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）木材预处理：取木料废渣并粉碎，浸入氢氧化钾和亚硫酸钠的混合溶液中进行一次浸渍，并持续搅拌，浸渍完成后，用去离子水冲洗一次，并在5℃进行TEMPO氧化反应1h，再浸入氯化钙溶液中进行二次浸渍，并持续搅拌，浸渍完成，取出木料废渣高温蒸煮，烘干备用；
2）将步骤1）得到的烘干的木料废渣，加入到预压机预压，得到板坯；
3）将步骤2）得到的板坯，传输到热压机进行热压成板，即得到高强度无甲醛木质纤维板。
2.根据权利要求1所述的一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述木料为杨木，所述木料废渣的粒径为80-100目。
3.根据权利要求1所述的一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述氢氧化钾在混合溶液中的质量百分比为0.5~2%，所述亚硫酸钠在混合溶液中的质量百分比为0.1~1%，所述木料废渣与混合溶液的体积比为1:1.5~2.5，所述氯化钙溶液的质量百分比为5~25%，所述木料废渣与氯化钙溶液的体积比为1:0.5~1.5。
4.根据权利要求1所述的一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述TEMPO氧化反应温度为0~5℃，时间为1~2h。
5.根据权利要求1所述的一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述一次浸渍的条件是浸渍温度为25~35℃，浸渍时间为3~5h。
6.根据权利要求1所述的一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述二次浸渍的条件为浸渍温度为15~25℃，浸渍时间为3~5h。
7.根据权利要求1所述的一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述高温为170~200℃，高温处理时间为10~30min，所述烘干指将木料废渣烘至水分为5-10%。
8.根据权利要求1所述的一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述预压机条件为预压温度120~140℃，压力为20~25MPa，预压时间为5-7min。
9.根据权利要求1所述的一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述热压机条件为温度160~180℃，压力为25~30MPa，热压时间为50-60min。
10.一种如权利要求1-8中任意一项所述的一种高强度无甲醛木质纤维板的制备方法所制备的高强度无甲醛木质纤维板。
11.一种如权利要求9所述的高强度无甲醛木质纤维板在家具中的应用。
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