CN115179385A - 一种油茶果壳基室外用无醛人造板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及木质复合材料加工技术领域，具体公开了一种油茶果壳基室外用无醛人造板的制备方法。所述人造板以未经化学处理的油茶果壳为原材料，采用自制同源油茶粕胶黏剂，经过粉碎、混合搅拌、铺装、热压、保压等工艺制得，从根本上解决了目前传统人造板生产过程中木质资源短缺，大量使用含醛类胶黏剂造成环境污染等问题，在保证人造板力学性能的同时具备良好的耐酸雨侵蚀性能，可用于室外应用人造板材的制备，本发明采用农林废弃物油茶果壳代替了木质原料，采用自制同源油茶粕胶黏剂有效替代了石油基醛类胶黏剂，在实现废弃农作物的高值化应用的同时，缓解了我国原本紧缺的木材资源的压力，有利于构建资源节约、环境友好型的绿色发展社会。
Description
技术领域
本发明涉及木质复合材料加工技术领域，具体地说，涉及一种油茶果壳基室外用无醛人造板的制备方法。
背景技术
随着建筑装饰与家具行业的快速发展，木材需求量急剧增长，近年来我国对与保障森林资源的力度逐渐加强，导致林木供应缺口问题日渐突出，发展人造板工业是有利于缓解木材供需矛盾、节约木材资源的重要途径，而目前在人造板的生产过程中大量使用木质原料以及含醛类胶黏剂会造成资源浪费与环境污染，所以利用农林剩余物作为人造板的主要原料代替木质原料可以从根本上解决木材资源问题并由有效改善生态环境。
油茶是世界四大木本油料之一，是我国特有的经济林树种，但是，在油茶生产过程中会产生大量的油茶果壳、油茶粕等农业废弃物，由于对于油茶果壳的理化性质研究较少，缺乏废弃物再利用的经验方法，大量的油茶果壳被作为废弃物直接燃烧或大量堆积丢弃，进而造成了一系列的环境问题，而油茶果壳中具有丰富的纤维素与木质素，且与植物类原料具有相似的化学组成，所以将其应用在人造板中代替木质原料不仅有利于提升废弃农作物的附加值，同时减少了环境污染，是一种油茶果壳资源的高值化应用途径。
目前，关于利用油茶果壳制备人造板的研究处于起步阶段，相关研究较少，大多集中于将油茶果壳部分代替木屑制备人造板，如在公开号CN110666918A的发明专利中，研究人员利用油茶果壳、木材废料、木屑等原材料，经过添加不饱和树脂搅拌，挤压成型，打磨抛光等工序制备具有一定耐磨性、保光性的人造板；公开号CN111113607A与公开号CN113601630A的发明专利中，公开了由油茶果壳与木质刨花制备刨花板的工艺，其分别采用脲醛树脂、三聚氰胺树脂胶黏剂经过分层铺装、高频加热蒸汽喷蒸、热压等工艺制备了具有良好物理力学性能的刨花板；在公开号CN213830671U的发明专利中，研究人员公开了一种由油茶果壳与木质纤维为原料的复合板材，该板材将油茶果壳融入复合板的制造中，使其具有耐水、阻燃抗菌、恒温隔热等优良性能，这些发明专利都有效利用了废弃农林作物，但以上研究只能将油茶果壳部分代替木质原料，在制备人造板的过程中仍需添加大量木质纤维与含醛类胶黏剂，并不能完全解决资源的合理化应用与环境问题。
在公开号CN106945148A的发明专利中，研究人员将油茶果壳进行高温辐射等预处理，与脲醛树脂混合制备了一种具有较好力学性能的碎料板，虽然此研究制备了全油茶果壳基碎料版，但其前期预处理工艺复杂，且使用脲醛树脂等含醛类胶黏剂，不仅会造成环境污染而且提高了生产成本，不利于工业化生产。
综上所述，目前未有研究采用油茶果壳与无醛生物质胶黏剂制备人造板，因此开发一种低成本、无甲醛、生产工艺简单的油茶果壳基人造板对于提升油茶产业附加值与改善生态环境具有较为重要的意义。
发明内容
为了从根本上改善传统人造板生产过程中木质原料短缺、大量使用含醛类胶黏剂污染环境等问题，同时充分利用废弃农作物油茶果壳作为人造板的主要原料，本发明的目的是提供一种油茶果壳基无醛人造板的制备方法。
为了实现该目的，本发明将油茶果壳与自制无醛油茶粕胶黏剂相混合，经过搅拌、铺装、热压等工艺，制备了一种低成本、生产工艺简单、环境友好型的无醛人造板，本发明的方案技术如下：
本发明公开了一种油茶果壳基无醛人造板的制备方法，包括为以下三步：
（1）将所选用的油茶果壳进行除杂、粉碎、过筛、干燥等预处理；
（2）以同源油茶粕为主要原料制备胶黏剂，并与油茶果壳粉末搅拌均匀；
（3）将施胶后的油茶果壳粉末在成型框中平铺，经热压、保压，在干燥环境下放置24h后得到所述油茶果壳无醛人造板，进行力学性能和耐酸腐蚀性能测试。
步骤（1）所述油茶果壳为60-80目、80-100目的两种果壳粉末。
步骤（2）所述同源油茶粕胶黏剂的制备方式为：与果壳同一来源的油茶粕经氧化剂氧化后得到改性油茶粕，将其与交联剂、大豆粕、去离子水共混得到所述同源油茶粕胶黏剂。
步骤（3）所述油茶果壳平铺方式为，将60-80目、80-100目的两种果壳粉末分别作为上表层铺装与下表层铺装，为确保铺装的均匀性，使人造板厚度一致，全部铺装完毕后对板坯进行压实，保证人造板的良好形态。
步骤（3）所述胶黏剂与油茶果壳质量比为10%-40%。
步骤（3）所述热压时间为8-15min，热压压力为5-8MPa，热压温度为110-150℃。
步骤（3）所述保压时间为5-8min。
所述油茶果壳基无醛人造板在木制复合材料加工技术领域中的应用。
本发明的优点在于：
（1）本发明有效利用同一植物来源的油茶果壳和油茶榨油饼粕等农林废弃物，实现了油茶产业的高值化应用，在缓解木质资源匮乏的同时带来了一定的经济效益。
（2）本发明相比于目前人造板生产工艺，不需要对于油茶果壳等原料进行复杂的化学处理，且加工过程简单，对设备要求不高，有效提高了生产效率，有利于工业化应用。
（3）本发明在选用胶黏剂方面采用自制同源无醛油茶粕胶黏剂，不仅解决了目前人造板加工领域大量使用石油基甲醛系树脂胶黏剂带来的环境污染等问题，同时降低了生产成本。
（4）本发明选用具有富含纤维素、木质素的油茶果壳为主要原料制备无醛人造板，使板材在满足力学性能要求的同时具有良好的耐酸性，
可应用于室外人造板的生产，具有较好的市场前景。
具体实施方式
实施例1
（1）将油茶果壳进行除杂、过筛、干燥等预处理；
（2）将油茶粕经氧化剂氧化后得到改性油茶粕后，将其与交联剂、豆粕、去离子水共混得到所述油茶粕胶黏剂；
（3）将胶黏剂与油茶果壳按照质量比为10%搅拌均匀；
（4）将60目、80目的两种碎料果壳分别作为上表层铺装与下表层铺装，为确保铺装的均匀性，使人造板厚度一致，全部铺装完毕后对板坯进行压实，保证人造板的良好形态；
（5）将与胶黏剂混合后的油茶果壳在成型框中平铺，经热压8min,压力5MPa，温度130℃，保压5min后，在干燥环境下放置24h后得到油茶果壳无醛人造板。
实施例2
（1）将油茶果壳进行除杂、过筛、干燥等预处理；
（2）将油茶粕经氧化剂氧化后得到改性油茶粕后，将其与交联剂、豆粕、去离子水共混得到所述油茶粕胶黏剂；
（3）将胶黏剂与油茶果壳按照质量比为15%搅拌均匀；
（4）将60目、70目的两种碎料果壳分别作为上表层铺装与下表层铺装，为确保铺装的均匀性，使人造板厚度一致，全部铺装完毕后对板坯进行压实，保证人造板的良好形态；
（5）将与胶黏剂混合后的油茶果壳在成型框中平铺，经热压9min,压力7MPa，温度130℃，保压6min后，在干燥环境下放置24h后得到油茶果壳无醛人造板。
实施例3
（1）将油茶果壳进行除杂、过筛、干燥等预处理；
（2）将油茶粕经氧化剂氧化后得到改性油茶粕后，将其与交联剂、豆粕、去离子水共混得到所述油茶粕胶黏剂；
（3）将胶黏剂与油茶果壳按照质量比为20%搅拌均匀；
（4）将70目、80目的两种碎料果壳分别作为上表层铺装与下表层铺装，为确保铺装的均匀性，使人造板厚度一致，全部铺装完毕后对板坯进行压实，保证人造板的良好形态；
（5）将与胶黏剂混合后的油茶果壳在成型框中平铺，经热压8min,压力5MPa，温度130℃，保压5min后，在干燥环境下放置24h后得到油茶果壳无醛人造板。
实施例4
（1）将油茶果壳进行除杂、过筛、干燥等预处理；
（2）将油茶粕经氧化剂氧化后得到改性油茶粕后，将其与交联剂、豆粕、去离子水共混得到所述油茶粕胶黏剂；
（3）将胶黏剂与油茶果壳按照质量比为25%搅拌均匀；
（4）将60目、80目的两种碎料果壳分别作为上表层铺装与下表层铺装，为确保铺装的均匀性，使人造板厚度一致，全部铺装完毕后对板坯进行压实，保证人造板的良好形态；
（5）将与胶黏剂混合后的油茶果壳在成型框中平铺，经热压10min,压力8MPa，温度130℃，保压5min后，在干燥环境下放置24h后得到油茶果壳无醛人造板。
实施例5
（1）将油茶果壳进行除杂、过筛、干燥等预处理；
（2）将油茶粕经氧化剂氧化后得到改性油茶粕后，将其与交联剂、豆粕、去离子水共混得到所述油茶粕胶黏剂；
（3）将胶黏剂与油茶果壳按照质量比为30%搅拌均匀；
（4）将60目、70目的两种碎料果壳分别作为上表层铺装与下表层铺装，为确保铺装的均匀性，使人造板厚度一致，全部铺装完毕后对板坯进行压实，保证人造板的良好形态；
（5）将与胶黏剂混合后的油茶果壳在成型框中平铺，经热压8min,压力8MPa，温度130℃，保压6min后，在干燥环境下放置24h后得到油茶果壳无醛人造板。
实施例6
（1）将油茶果壳进行除杂、过筛、干燥等预处理；
（2）将油茶粕经氧化剂氧化后得到改性油茶粕后，将其与交联剂、豆粕、去离子水共混得到所述油茶粕胶黏剂；
（3）将胶黏剂与油茶果壳按照质量比为35%搅拌均匀；
（4）将70目、80目的两种碎料果壳分别作为上表层铺装与下表层铺装，为确保铺装的均匀性，使人造板厚度一致，全部铺装完毕后对板坯进行压实，保证人造板的良好形态；
（5）将与胶黏剂混合后的油茶果壳在成型框中平铺，经热压15min,压力8MPa，温度130℃，保压5min后，在干燥环境下放置24h后得到油茶果壳无醛人造板。
实施例7
（1）将油茶果壳进行除杂、过筛、干燥等预处理；
（2）将油茶粕经氧化剂氧化后得到改性油茶粕后，将其与交联剂、豆粕、去离子水共混得到所述油茶粕胶黏剂；
（3）将胶黏剂与油茶果壳按照质量比为40%搅拌均匀；
（4）将60目、80目的两种碎料果壳分别作为上表层铺装与下表层铺装，为确保铺装的均匀性，使人造板厚度一致，全部铺装完毕后对板坯进行压实，保证人造板的良好形态；
（5）将与胶黏剂混合后的油茶果壳在成型框中平铺，经热压8min,压力6MPa，温度130℃，保压5min后，在干燥环境下放置24h后得到油茶果壳无醛人造板。
对比例1
一种油茶果壳基无醛人造板的制备方式具体步骤如下：
（1）将油茶果壳进行除杂、过筛、干燥等预处理；
（2）在80g 水中加入30g 豆粕，在常温下搅拌30min,即得到大豆蛋白胶黏剂；
（3）将胶黏剂与油茶果壳按照质量比为30%搅拌均匀；
（4）将60目、80目的两种碎料果壳分别作为上表层铺装与下表层铺装，为确保铺装的均匀性，使人造板厚度一致，全部铺装完毕后对板坯进行压实，保证人造板的良好形态。
对比例2
（1）将油茶果壳进行除杂、过筛、干燥等预处理；
（2）将油茶粕经氧化剂氧化后得到改性油茶粕后，将其与交联剂、豆粕、去离子水共混得到所述油茶粕胶黏剂；
（3）将胶黏剂与油茶果壳按照质量比为20%搅拌均匀；
（4）将60目、80目的两种碎料果壳分别作为上表层铺装与下表层铺装，为确保铺装的均匀性，使人造板厚度一致，全部铺装完毕后对板坯进行压实，保证人造板的良好形态；
（5）将与胶黏剂混合后的油茶果壳在成型框中平铺，经热压8min,压力6MPa，温度110℃，保压5min后，在干燥环境下放置24h后得到油茶果壳无醛人造板。
对比例3
（1）将油茶果壳进行除杂、过筛、干燥等预处理；
（2）将油茶粕经氧化剂氧化后得到改性油茶粕后，将其与交联剂、豆粕、去离子水共混得到所述油茶粕胶黏剂；
（3）将胶黏剂与油茶果壳按照质量比为40%搅拌均匀；
（4）将60目、80目的两种碎料果壳分别作为上表层铺装与下表层铺装，为确保铺装的均匀性，使人造板厚度一致，全部铺装完毕后对板坯进行压实，保证人造板的良好形态；
（5）将与胶黏剂混合后的油茶果壳在成型框中平铺，经热压8min,压力6MPa，温度110℃，保压5min后，在干燥环境下放置24h后得到油茶果壳无醛人造板。
试验测试
本发明中人造板静曲强度和弹性模量均按照GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》进行测试，人造板力学性能参照国家标准GB/T 4897-2015《刨花板》中关于干燥状态下使用的家具型刨花板其他物理力学性能规定的测试方法。人造板耐酸性测试参照GB/T17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中关于人造板耐液性的测试方法，将人造板试件浸渍在pH=2±0.5的酸性溶液中浸泡48h以模拟室外酸雨条件，通过比较试件浸渍前后绝对干燥状态的质量比表示其耐酸性。
检测结果见表1
表1人造板性能指标
| 静曲强度（MPa） | 弹性模量（MPa） | 厚度膨胀率（%） | 耐酸性（%） | |
| 实施例1 | 1.00 | 99.5 | 30.14 | 24.86 |
| 实施例2 | 1.60 | 409.14 | 29.15 | 16.88 |
| 实施例3 | 1.67 | 535.4 | 28.57 | 14.07 |
| 实施例4 | 2.32 | 448.37 | 21.2 | 5.37 |
| 实施例5 | 1.80 | 371.25 | 20.3 | 8.79 |
| 实施例6 | 1.04 | 317.51 | 17.86 | 12.57 |
| 实施例7 | 0.72 | 2462.22 | 16.04 | 11.43 |
| 对比例1 | 1.44 | 220.93 | 45.21 | 35.60 |
| 对比例2 | 1.23 | 335.67 | 40.15 | 28.94 |
| 对比例3 | 1.28 | 452.13 | 38.4 | 26.45 |
由表1可知，油茶果壳基无醛人造板的静曲强度与弹性模量均具有相对优异的性能，且具有良好的耐酸性，说明油茶果壳与油茶粕可以作为生产室外人造板与人造板用胶黏剂的环保原材料，本发明在高效利用农林废弃物的同时减少了环境污染，提高了资源利用率。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的，因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种油茶果壳基室外用无醛人造板的制备方法，其特征在于，分为以下三步：
（1）将所选用的油茶果壳进行除杂、粉碎、过筛、干燥等预处理；
（2）以同源油茶粕为主要原料制备无醛胶黏剂，并与油茶果壳粉搅拌均匀；
（3）将施胶后的油茶果壳粉在成型框中平铺，经热压、保压后，在干燥环境下放置24h，得到所述油茶果壳无醛人造板，进行力学性能和耐酸性能测试。
2.根据权利要求1所述的一种油茶果壳基无醛人造板的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述油茶果壳为60-80目、80-100目的两种果壳粉末。
3.根据权利要求1所述的一种油茶果壳基无醛人造板的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述同源油茶粕胶黏剂的制备方式为：与果壳同一来源的油茶粕经氧化剂氧化后得到改性油茶粕，将其与交联剂、大豆粕、去离子水共混得到所述油茶粕胶黏剂。
4.根据权利要求1所述的一种油茶果壳基无醛人造板的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述胶黏剂与油茶果壳质量比为10%-40%。
5.根据权利要求1所述的一种油茶果壳基无醛人造板的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述油茶果壳平铺方式为，将60-80目、80-100目的两种果壳粉末分别作为上表层铺装与下表层铺装，为确保铺装的均匀性，使人造板厚度一致，全部铺装完毕后对板坯进行压实，保证人造板的良好形态。
6.根据权利要求1所述的一种油茶果壳基无醛人造板的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述热压时间为8-15min，热压压力为5-8MPa，热压温度为110-150℃。
7.根据权利要求1所述的一种油茶果壳基无醛人造板的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述保压时间为5-8min。
8.根据权利要求7所述油茶果壳基无醛人造板在室外应用的木质复合材料领域中的应用。
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