CN114773870A - 一种具有塑化能力的木塑原料、其制备方法及含有该原料的木塑母粒和木塑地板基材 - Google Patents

Abstract

本发明涉及木塑板材技术领域，具体涉及一种具有塑化能力的木塑原料、其制备方法及含有该原料的木塑母粒和木塑地板基材，采用超临界条件处理原料，可以将木塑原料中的木粉含量提高至90wt%，仍然具有塑化能力。本发明采用木塑原料制得的地板，综合性能均能满足标准，更接近实木地板。

Description

一种具有塑化能力的木塑原料、其制备方法及含有该原料的 木塑母粒和木塑地板基材

技术领域

本发明涉及木塑板材技术领域，具体涉及一种具有塑化能力的木塑原料、其制备方法及含有该原料的木塑母粒和木塑地板基材。

背景技术

木塑复合板材是一种主要以木粉为基础材料与塑料和加工助剂等，混合均匀后再经模具设备加热挤出成型而制成的高科技绿色环保新型装饰材料，兼有木材和塑料的性能与特征，是能替代木材和塑料的新型复合材料。由于木塑板材有诸多的优点，如优良的耐水和耐腐蚀性能，尺寸稳定性好、生产工艺灵活，对设备的损害小，还可以用回收的废旧木材和塑料为原料制得，并且可循环使用等，因此，木塑板材作为一种新型的工程材料，在许多领域都有着广泛的应用。

木塑复合地板经过原料混合造粒、挤出成型，现有的木塑地板中，要满足造粒，原料中必须达到一定量的塑料起到塑化作用，塑料含量不能低于20%，木粉含量不能超过60%，否则造粒不成功或者造粒效果不理想。而木粉含量的限制，导致现有的木塑地板塑性过强，一方面无法满足高强度的使用环境，另一方面，从手感、质感上更接近塑料，相比木板，体验感差，给人廉价感。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种具有塑化能力的木塑原料，解决现有木塑地板塑料含量无法降低、木粉含量无法提高，存在地板强度差、且塑料感强的缺陷。

本发明提供的一种具有塑化能力的木塑原料，其组成成分包含塑料和木粉，其中，木粉含量最高可达到90wt%。

更加优选地，木粉含量为80wt%至85wt%。

更加优选地，塑料含量为15wt%，木粉含量为85wt%。

上述木塑原料相比现有技术中的木塑原料，其木粉含量较高。现有技术中木塑原料木粉含量不能超过60%，否则造粒不成功或者造粒效果不理想，导致由该木塑原料制成的板材存在塑性过高的缺陷，相比木板，弯曲性能差，体验感差。

木粉含量如果过高，超过90wt%，则原料无法塑化，以80wt%至85wt%含量为宜，满足塑化要求，而且有能保证木材感。

本发明的第二目的是提供上述原料的制备方法，其要点是采用超临界条件处理塑料与木粉的混合物，实现木塑原料中木粉含量的增加的可能性。本发明所说的超临界条件是指压力在超临界点的条件，超临界条件的临界点Pc=22.1MPa，配合温度T=200-270℃的条件。利用超临界条件（超过临界压力(Pc)）下，在200至270摄氏度条件下，纤维细胞壁内的水分处于超临界脱水状态，细胞内形成空腔，塑料分子进入细胞内的空腔，形成具备塑料性能的纤维。

作为优选，超临界条件处理的时间为0.5至1小时。处理时间过短，少于0.5小时，塑料分子未完全进入细胞内空腔，所得原料塑性差，造粒成型度差。处理时间过长，不仅浪费了能源和时间，而且过度塑化，导致木塑原料脆性增强，地板强度受影响，一般以在1小时以内为宜。

更加优选，在将塑料与木粉在进行超临界条件处理期间进行高速搅拌。

作为优选，木粉含水率控制在0.5%以下。采用对物料进行超临界压力处理所得木塑原料制备板材，在不同批次之间的板材性能检测不稳定，有些批次能满足标准，有些批次满足不了标准，尤其是在耐冷热循环等检测结果显示开裂。但是从木塑原料的造粒来看，成型度不差。经过不断实验与深入研究发现，这是受木粉含水率的影响，将木粉含水率控制在0.5%以下，尤其是控制在0.3%以下，可以克服这一缺陷。

作为优选，塑料和木粉的粒径在60至60目。

在某一具体实施例中，可以将粉碎、高速搅拌和超临界处理在同一设备内进行，在粉碎过程中脱除材料中包含的水分,微粉粒成为接近全干的状态,由于内部能量和粉碎时内部摩擦加热的复合效果,混合容器内的温度上升到接近200℃，后续将温度和压力升至临界点，这样有利于节能。

作为优选，在进行超临界处理过程中，先将木粉在超临界条件下处理0.1-0.5小时，再将塑料送入与木粉共同在超临界条件下处理。同时加入进行超临界条件处理，从木塑原料的造粒性能到所制得的板材的综合性能来看，基本能够达到要求。本方案作为优选的方案，旨在获得更适合室外环境使用的地板，室外环境由于长期经受风吹雨晒，相比室内使用的地板，室外地板更容易开裂，木塑地板尺寸发生变化，出现局部翘起或地板之间拼接处出现间隙。本方案将木粉优先进行超临界处理，再加入塑料共同处理。细胞内腔和细胞间隙等空隙中存在的自由水和细胞壁中包含的结合水先脱除形成间隙,脱出去的水分在特定的温度、压力下的物理条件下处于超流体状态，表现出超强的溶解能力和氧化能力，随后塑料加入后，瞬间熔融混合入该间隙,填充细胞内腔和细胞间隙等空隙中存在的自由水和细胞壁中包含的结合水脱除形成的间隙，和构成木材的纤维等均匀地且具有更强强结合力地一体化，更适合于室外环境。

本发明的第三目的是提供一种木塑母粒，包含有上述的木塑原料。

上述的木塑母粒包括木塑原料和助剂，所述木塑原料的含量为85wt%-90%wt%，所述助剂的含量为10wt%-15wt%。

所述木塑原料的含量为90wt%，所述助剂的含量为10wt%。

所述的助剂可以是润滑剂、抗氧剂、紫外吸收剂等木塑板材所用的助剂。

本发明的第五目的是提供一种木塑地板基材，包含有上述的木塑原料或者木塑母粒。通过木塑原料或母粒挤出成型。

通过实施上述技术方案，本发明具有如下的有益效果：

1.本发明利用超临界条件来处理木粉与塑料混合物，获得木粉含量相对较高的木塑原料，更利于造粒。

2.本发明采用木塑原料制得的地板，综合性能均能满足标准，更接近实木地板。

3.本发明采用木塑原料制得的地板，不仅适用于室内使用，尤其适用于室外环境使用。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细的阐述，下述实施例不用于限制本发明，仅用于说明本发明。以下实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，下述实施例中所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

本实施例提供一种具有塑化能力的木塑原料，用作板材，尤其是地板的制作原料，经过造粒、挤出形成板材。本实施例的木塑原料，组成成分包括85wt%的木粉和15wt%的PE塑料。所得的木塑板材更接近实木板材。

实施例2

本实施例提供实施例1的木塑原料的制备方法，包括两个步骤：

S-1.将塑料和木粉进行粉碎化，粒径在60至160目之间，同时木粉烘干至表面无水分，含水率在（0.2±0.1）%；

S-2.将塑料与木粉粉末混合均匀，加入到反应装置内进行超临界处理，处理条件为：Tc=374.3℃，Pc=22.1MPa，处理时间为1小时，即得所述的木塑原料。

实施例3

本实施例提供一种木塑原料的制备方法，包括两个步骤：

S-1.按照PE塑料15wt%、木粉85 wt%配料，将塑料和木粉进行粉碎化，粒径在60至160目之间，同时木粉烘干至表面无水分，含水率在（0.4±0.1）%；

S-2.将塑料与木粉粉末混合均匀，加入到反应装置内进行超临界处理，处理条件为：T=210℃，Pc=22.1MPa，处理时间为半小时，即得所述的木塑原料。

实施例4

本实施例提供一种木塑原料的制备方法，包括两个步骤：

S-1. 按照PE塑料16wt%、木粉84wt%配料，将塑料和木粉进行粉碎化，粒径在60至160目之间，同时木粉烘干至表面无水分，含水率在（0.3±0.1）0.5%；

S-2.将塑料粉末与木粉粉末加入到反应装置内进行超临界处理，反应装置内设置有搅拌结构，在处理过程中不断进行搅拌，超临界处理条件为：T=220℃，Pc=22.1MPa，处理时间为1小时，即得所述的木塑原料。

实施例5

本实施例提供一种木塑原料的制备方法，包括三个步骤：

S-1. 按照PE塑料15wt%、木粉85 wt%配料，将塑料和木粉进行粉碎化，粒径在60至160目之间，同时木粉烘干至表面无水分，含水率在（0.2±0.1）%；

S-2.将木粉粉末加入到反应装置内进行超临界处理，超临界处理条件为：T=230℃，Pc=22.1MPa，处理时间为20分钟；

S-3.将塑料粉末加入到步骤S-2中的反应装置内，维持超临界条件不变，继续超临界处理，处理40分钟。

实施例6

本实施例提供一种木塑母粒，其包含有90%wt%木塑原料和10wt%助剂，其中，木塑原料由90 wt%木粉和10wt%塑料粉末组成。助剂采用常用木塑助剂，在本实施例中加入有润滑剂硬脂酸钙、抗氧化剂和紫外线稳定剂，按照重量比1:1:1添加。

其中，木塑原料的制备方法，包括两个步骤：

S-1.将塑料和木粉进行粉碎化，粒径在60至160目之间，同时木粉烘干至表面无水分，含水率在（0.3±0.1）%；

S-2.将塑料粉末与木粉粉末加入到反应装置内进行超临界处理，反应装置内设置有搅拌结构，在处理过程中不断进行搅拌，超临界处理条件为：T=200℃，Pc=22.1MPa，处理时间为40分钟，即得所述的木塑原料。

将木塑原料与助剂混合，经过双螺杆造粒机于160℃温度下进行挤出造粒，得到木塑母粒。

实施例7

本实施例提供一种木塑母粒，其包含有80%wt%木塑原料和20wt%助剂，其中，木塑原料由85 wt%木粉和15wt%塑料粉末组成。助剂采用常用木塑助剂，在本实施例中加入有润滑剂硬脂酸钙、抗氧化剂和紫外线稳定剂，按照重量比1:1:1添加。

其中，木塑原料的制备方法，包括两个步骤：

S-1.将塑料和木粉进行粉碎化，粒径在60至160目之间，同时木粉烘干至表面无水分，含水率在（0.3±0.1）%；

S-2.将塑料粉末与木粉粉末加入到反应装置内进行超临界处理，反应装置内设置有搅拌结构，在处理过程中不断进行搅拌，超临界处理条件为：T=240℃，Pc=22.1MPa，处理时间为50分钟，即得所述的木塑原料。

将木塑原料与助剂混合，经过双螺杆造粒机于160℃温度下进行挤出造粒，得到木塑母粒。

实施例8

本实施例提供一种木塑地板基材，采用实施例2-5的木塑原料和实施例6、实施例7的木塑母粒经过挤塑机挤出成型，实施例2-5的木塑原料需要添加同实施例6的助剂，所得基材分别对应标记为基材A（对应实施例2）、基材B（对应实施例3）、基材C（对应实施例4）、基材D（对应实施例5）、基材E（对应实施例6）、基材F（对应实施例7）。

对基材A-F进行性能检测，检测项目、检测要求、检测标准以及检测条件见表1，检测结果见表2，结果显示基材A-E均满足标准。

表1 基材A-F相关性能检测标准

表2 基材A-F相关性能检测结果

对比例1

一种木塑原料，组成成分包括85wt%的木粉和15wt%的PE塑料。但是该木塑原料的制备方法不同于本发明的实施例2。本对比例采用现有的木塑原料的形成方法：将木粉、塑料和相溶剂混合。

采用本对比例的木塑原料与实施例2所得到的木塑原料进行造粒对比，在相同条件下造粒，本对比例的造出的粒子无法成型，而实施例2的造粒成型度好，粒子表面光滑，无裂痕。说明采用实施例2的方法获得的木塑原料，木粉含量可以达到85 wt %，具备塑化能力，具有良好的造粒性能。

对比例2

本对比例2验证含水率对板材的影响。在本对比例中，将木粉的含水率分别控制在（1.5±0.1）%、（2.5±0.1）%、（3.5±0.1）%、（4.5±0.1）%、（5.5±0.1），按照实施例2的制备方法制得木塑原料（与实施例2的不同仅在于含水率），所获得的木塑原料分别记为原料a、原料b、原料c、原料d、原料e。

对原料a-e进行造粒，均显示可以成功造粒。

采用原料a-e加入助剂（润滑剂、抗氧化剂和抗紫外线剂）制得木塑母粒，再经挤压形成地板基材，对应基材a-e，对基材进行耐冷热循环性能检测，结果见表3，检测标准同表1。

表3 基材a-e，对板材进行耐冷热循环性能检测结果

结果显示，在含水率超过0.5%，耐冷热性能显著降低，表面出现开裂，尺寸变化明显，不满足木塑板材的标准。

Claims (10)

1.一种具有塑化能力的木塑原料，其特征在于，其组成成分包含塑料和木粉，其中，所述木粉含量最高可达到90wt%。

2.根据权利要求1所述的一种具有塑化能力的木塑原料，其特征在于，所述木粉含量为80wt%至85wt%。

3.根据权利要求1所述的一种具有塑化能力的木塑原料，其特征在于，所述塑料含量为15wt%，所述木粉含量为85wt%。

4.如权利要求1所述的一种具有塑化能力的木塑原料的制备方法，其特征在于，采用超临界条件处理塑料与木粉的混合物，超临界条件的临界点Pc=22.1MPa，处理温度为200℃至270℃。

5.根据权利要求4所述的一种具有塑化能力的木塑原料的制备方法，其特征在于，超临界条件处理的时间为0.5至1小时。

6.根据权利要求4所述的一种具有塑化能力的木塑原料的制备方法，其特征在于，木粉含水率控制在0.5%以下。

7.根据权利要求4所述的一种具有塑化能力的木塑原料的制备方法，其特征在于，在将塑料与木粉在进行超临界条件处理期间，对原料进行搅拌。

8.根据权利要求4所述的一种具有塑化能力的木塑原料的制备方法，其特征在于，塑料和木粉的粒径在60至60目。

9.一种木塑母粒，其特征在于，包含有权利要求1-3所述的木塑原料。

10.一种木塑地板基材，其特征在于，包含有权利要求1-3所述的木塑原料或者包含有权利要求9所述的木塑母粒。