CN116252372A - 再生纤维板及利用废弃纤维板制备再生纤维板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种再生纤维板及利用废弃纤维板制备再生纤维板的方法。所述制备方法包括以下步骤：1)拆除废弃纤维板的贴面、封边和金属件；2)将废弃纤维板整体浸入亚氯酸钠溶液中蒸煮；3)清洗废弃纤维板表面的悬浮液，晾干，热压，冷却，得毛坯版；4)将毛坯板锯边，砂光，得到再生纤维板。本发明所要解决的技术问题是如何利用回收的废弃纤维板制造再生纤维板，使其既不需要粉碎废弃纤维板而消耗能源，又不需要二次施胶造成浪费，还能最大程度地利用废弃纤维板，提高废弃纤维板的利用率，同时本发明所制备的再生纤维板的综合性能好，能达到GB/T 11718《中密度纤维板》要求的静曲强度≧27Mpa，弹性模量≧2700Mpa，内结合强度≧0.6Mpa，吸水厚度膨胀率≦45％。
Description
技术领域
本发明属于废弃纤维板再利用技术领域，特别是涉及一种再生纤维板及利用废弃纤维板制备再生纤维板的方法。
背景技术
我国每年会产生大量的废弃纤维板及其制品，充分回收利用废弃纤维板板能够节省大量的木质原料，有效避免环境污染和资源浪费问题，还能创造出可观的经济价值。纤维板是由分离的木质纤维或纤维束为基本单元，掺入胶粘剂和防水剂等，再经高温、高压成型而制成的一种人造板材。
现有技术中，对于使用回收的废弃纤维板再加工制造再生纤维板的工艺与纤维板正常生产时的原料处理流程类似：一般是先将废弃纤维板材粉碎，然后采用水热处理、蒸汽爆破或者酸碱处理等方法，除去纤维板中本来用于木纤维胶合的大量胶粘剂，将木纤维再生分离出来，再对再生分离出来的木纤维施胶，和新鲜木纤维混合后制备纤维板。
上述利用回收的废弃纤维板制造再生纤维板的生产工艺既包括再碎过程，又需要二次施胶，因此存在粉碎能耗高、再生纤维性能差、再次施胶存在浪费，且废弃纤维板利用率低等问题。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种再生纤维板及利用废弃纤维板制备再生纤维板的方法，所要解决的技术问题是如何利用回收的废弃纤维板制造再生纤维板，使其既不需要粉碎废弃纤维板而消耗能源，又不需要二次施胶造成浪费，还能最大程度地利用废弃纤维板，提高废弃纤维板的利用率，同时本发明所制备的再生纤维板的综合性能好，其静曲强度≧27Mpa，弹性模量≧2700Mpa，内结合强度≧0.6Mpa，吸水厚度膨胀率≦45％，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种利用废弃纤维板制备再生纤维板的方法，其包括以下步骤：
1)拆除废弃纤维板的贴面、封边和金属件；
2)将所述废弃纤维板整体浸入亚氯酸钠溶液中蒸煮；
3)清洗所述废弃纤维板表面的悬浮液，晾干，热压，冷却，得毛坯版；
4)将所述毛坯板锯边，砂光，得到再生纤维板。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的方法，其中所述废弃纤维板中包括固化脲醛树脂。
优选的，前述的方法，其中所述亚氯酸钠溶液的质量浓度为1％。
优选的，前述的方法，其中所述废弃纤维板与所述亚氯酸钠溶液的质量比为1：20～50。
优选的，前述的方法，其中所述蒸煮时，使用冰醋酸调节亚氯酸钠溶液的pH值为4～5。
优选的，前述的备方法，其中所述蒸煮的温度为60～80℃，蒸煮时间为1～3h。
优选的，前述的方法，其中所述晾干是使所述废弃纤维板在通风条件下放置至不滴水。
优选的，前述的方法，其中所述热压的工艺条件如下：热压温度为140℃，热压时间为300～420s，热压压力为2～3Mpa。
优选的，前述的方法，其中所述亚氯酸钠溶液的质量浓度为1％；所述废弃纤维板与所述亚氯酸钠溶液的质量比为1：20～50；蒸煮时使用冰醋酸调节亚氯酸钠溶液的pH值为4～5；所述蒸煮的温度为60～80℃，蒸煮时间为1～3h；所述热压的工艺条件如下：热压温度为140℃，热压时间为300～420s，热压压力为2～3Mpa。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种再生纤维板，其是根据前述的利用废弃纤维板制备再生纤维板的方法制备的；其静曲强度≧27Mpa，弹性模量≧2700Mpa，内结合强度≧0.6Mpa，吸水厚度膨胀率≦45％。
借由上述技术方案，本发明提出的一种再生纤维板及利用废弃纤维板制备再生纤维板的方法至少具有下列优点：
本发明提出的再生纤维板及利用废弃纤维板制备再生纤维板的方法，其以废弃纤维板为原料，无需将所述废弃纤维板再碎或二次添加胶粘剂，其仅采用酸性亚氯酸钠活化再生技术即可得到性能好、质量稳定的再生纤维板；其仅需将废弃纤维板上的贴面、封边和金属件等拆除，之后将整张废弃纤维板完整地浸泡于亚氯酸钠溶液中蒸煮；通过蒸煮使废弃纤维板中的两大主要成分，也即作为原废弃纤维板中胶粘剂存在的固化脲醛树脂和木纤维，使其重新产生可以胶粘的物质；推测其原因可能一方面是废弃纤维板中的木纤维可能被酸性亚氯酸钠氧化而降解，从而生成更多的活性基团，有利于胶粘；另一方面是废弃纤维板中原来用作胶粘剂的脲醛树脂在酸性环境下发生水解，得到的水解产物也有利于胶粘；因此，本发明制备过程中无需二次施胶，仅通过亚氯酸钠再生活化得到的胶粘物质即可实现胶粘作用；然后，再通过热压方法，使活化后的各组分之间重新发生胶合，得到再生纤维板；本发明的技术方案可以减少现有技术中废弃纤维板再生过程中的能源消耗和二次施胶的成本浪费以及对环境产生污染，同时还能最大程度地利用废弃纤维板，该技术方案在人造板企业推广应用后，可以极大地提高废弃纤维板的利用率；且本发明的技术方案所制备的再生纤维板的综合性能好；当所述亚氯酸钠溶液的质量浓度为1％，所述废弃纤维板与所述亚氯酸钠溶液的质量比为1：20～50，蒸煮时使用冰醋酸调节亚氯酸钠溶液的pH值为4～5，所述蒸煮的温度为60～80℃，蒸煮时间为1～3h，热压温度为140℃，热压时间为300～420s，热压压力为2～3Mpa工艺条件下制备的再生纤维板，其静曲强度≧27Mpa，弹性模量≧2700Mpa，内结合强度≧0.6Mpa，吸水厚度膨胀率≦45％。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种再生纤维板及利用废弃纤维板制备再生纤维板的方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
本发明提出一种利用废弃纤维板制备再生纤维板的方法，其包括以下步骤：
首先是拆除废弃纤维板的贴面、封边和金属件等附带部件，以及清除掉废弃纤维板上的石子等杂质，以避免上述与纤维板本身无关的贴面、封边、金属件以及石子等杂质影响后续再生纤维板的再生过程及产品质量。所述拆除方法可以使用本领域惯用的任意方式进行，本发明不作具体限定。
其次是将拆除附带部件后的废弃纤维板整体浸入亚氯酸钠溶液中进行蒸煮。本步骤是本发明技术方案的关键步骤之一。
具体操作是将所述亚氯酸钠溶液装在恒温水浴锅中，然后是将所述废弃纤维板完整地浸泡在所述亚氯酸钠溶液中蒸煮，以使其再生活化。
为了使所述亚氯酸钠溶液充分地作用于所述废弃纤维板中的各组分，以便于更好地活化所述废弃纤维板中的木纤维，本发明技术方案中一方面限定所述亚氯酸钠溶液的质量浓度为0.8～1.2％，另一方面限定所述废弃纤维板与所述亚氯酸钠溶液的质量比为1：10～60；在该工艺条件下制备的再生纤维板均可满足国标对于人造板的质量要求。
为了进一步提高人造板的性能要求，通过大量试验研究，本发明优选所述亚氯酸钠溶液的质量浓度为1％，所述废弃纤维板与所述亚氯酸钠溶液的质量比为1：20～50；在该工艺条件下制备的再生纤维板的力学性能可以得到极大地提高，此时其静曲强度≧33Mpa，弹性模量≧2900Mpa，内结合强度≧0.8Mpa；进一步的，本发明优选所述亚氯酸钠溶液的质量浓度为1％，所述废弃纤维板与所述亚氯酸钠溶液的质量比为1：50；在该工艺条件下制备的再生纤维板的力学性能可以得到更进一步地提高，此时其静曲强度≧33Mpa，弹性模量≧3500Mpa，内结合强度≧1.7Mpa。
进一步的，为了更好地活化所述废弃纤维板中的各组分，本发明优选所述废弃纤维板中包括固化的脲醛树脂，也即之前的废弃纤维板是以脲醛树脂作为胶粘剂的。所述亚氯酸钠之所以能够有效地再加工所述再生纤维板，推测其原因可能是所述亚氯酸钠能够活化废弃纤维板中的木纤维和脲醛树脂组分；一方面废弃纤维板中的木纤维可能被酸性亚氯酸钠氧化而降解，从而能够生成更多的活性基团，有利于胶粘；另一方面废弃纤维板中原来用作胶粘剂的脲醛树脂在酸性环境下也会发生水解，反应得到的水解产物也有利于胶粘。
为了获得更好地活化效果，本发明优选在蒸煮时控制所述水浴溶液的pH值为4～5，以保证亚氯酸钠能在该环境下能够稳定地发生化学反应，表现为其可以持续生成二氧化氯气体。所述pH值的控制优选是通过在蒸煮过程中向蒸煮溶液中滴加冰醋酸实现的。
进一步的，为了获得更好地活化效果，以及同时能够平衡再生纤维板的力学性能，本发明优选在蒸煮时控制所述蒸煮时间为1～3h。原因在于如果蒸煮的时间太短的话，则活化反应可能不充分，影响热压阶段的胶粘效果；而如果蒸煮的时间太长的话，则会导致纤维板的板材松散强度很差，影响其力学性能。
同时，为了获得更好地活化效果以及平衡再生纤维板的力学性能，本发明优选蒸煮时控制所述水浴溶液的温度为60～80℃。原因在于如果恒温水浴锅的温度设置过低的话，则由于反应温度太低而导致纤维板的板材和亚氯酸钠之间反应不充分，从而影响热压阶段的胶粘效果；而如果恒温水浴锅的温度设置太高的话，则纤维板的板材易发生形变，使得纤维松散，含水量太高，最终导致再生纤维板的综合性能不好。
所述废弃纤维板蒸煮时，蒸煮时间与蒸煮温度之间具有相互影响关系。当蒸煮温度较低时，为了使所述废弃纤维板充分地活化，优选蒸煮更长的时间；本发明优选所述蒸煮温度为60℃，蒸煮时间为3h；在该工艺条件下制备的再生纤维板具有极好的力学性能，此时其静曲强度≧33Mpa，弹性模量≧3500Mpa，内结合强度≧1.7Mpa。当蒸煮温度较高时，为了避免所述废弃纤维板被过度活化而导致其中的木纤维松散、变形，且使得废弃纤维板中的含水量过高，优选蒸煮较短的时间；本发明优选所述蒸煮温度为80℃，蒸煮时间为1h；在该工艺条件下制备的再生纤维板具有极好的力学性能，此时其静曲强度≧35Mpa，弹性模量≧2900Mpa，内结合强度≧0.8Mpa。
再次是清洗所述废弃纤维板表面的悬浮液，晾干，热压，冷却，得毛坯版。
蒸煮结束后，从恒温水浴锅中取出完整的纤维板，然后使用清水冲洗所述废弃纤维板，以除去纤维板表面残留的亚氯酸钠，避免其进一步作用于所述废弃纤维板，使其性能处于稳定的状态。接着，将纤维板置于通风的环境下进行晾干，直至纤维板不滴水后即可进入下一道工序。然后再通过热压方法，使活化后的各组分重新发生胶合，得到毛坯板。
为了保证再生纤维板的力学性能，所述热压的工艺条件一般控制在热压温度为120～140℃，热压时间为300～420s，热压压力为2～3Mpa。
热压温度较低时可能难以将活化后的胶粘剂熔化而导致其不能充分发挥胶合作用，而热压温度较高时则又会导致木纤维的力学性能受到影响；本发明优选热压温度为120～140℃；进一步优选所述热压温度140℃。
热压时间和热压压力均会对人造板的性能有所影响。在同样的热压温度下，热压时间较短，热压压力较低时，可能会使活化后的胶粘剂难以充分发挥作用，从而影响到废弃纤维板中木纤维之间的二次胶合；而热压时间较长，热压压力较高时，更有利于纤维板的胶合；同时，亚氯酸钠溶液对于废弃纤维板的活化程度也会对人造板的性能造成较大的影响；三个因素之间相互联系相互影响，在达到一个较好地平衡时，其可以表现出较好的综合性能。
使用质量浓度1％的亚氯酸钠溶液对废弃纤维板进行活化时，当废弃纤维板与亚氯酸钠溶液的质量比为1:50，热压温度为140℃，热压压力为2Mpa，热压时间为300s时，该工艺条件下得到的人造板的综合性能优异，其静曲强度≧33Mpa，弹性模量≧3500Mpa，内结合强度≧1.7Mpa。当废弃纤维板与亚氯酸钠溶液的质量比为1:20，热压温度为140℃，热压压力为3Mpa，热压时间为420s时，该工艺条件下得到的人造板的综合性能优异，其静曲强度≧35Mpa，弹性模量≧2900Mpa，内结合强度≧0.8Mpa。
最后是将所述毛坯板锯边，砂光，得到再生纤维板。
本发明技术方案中由于原料是未经任何破碎处理的废弃纤维板，无需削片、热磨等木纤维再分离的工艺过程，因此该工艺操作简单，工艺条件也易满足，设备不复杂等优势，同时也有利于木材资源的节约和提高废弃纤维板的利用率。
本发明还提出一种再生纤维板，其是根据前述的利用废弃纤维板制备再生纤维板的方法制备的。所述亚氯酸钠溶液的质量浓度为1％；所述废弃纤维板与所述亚氯酸钠溶液的质量比为1：20～50；蒸煮时使用冰醋酸调节亚氯酸钠溶液的pH值为4～5；所述蒸煮的温度为60～80℃，蒸煮时间为1～3h；所述热压的工艺条件如下：热压温度为140℃，热压时间为300～420s，热压压力为2～3Mpa工艺条件下制备的再生纤维板，其静曲强度≧27Mpa，弹性模量≧2700Mpa，内结合强度≧0.6Mpa，吸水厚度膨胀率≦45％。
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
若无特殊说明，以下所涉及的材料、试剂等均为本领域技术人员熟知的市售商品；若无特殊说明，所述方法均为本领域公知的方法。除非另外定义，所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内的普通技术人员所理解的通常意义。
实施例1：
本实施例利用废弃纤维板制备一种再生纤维板，具体步骤如下：
1)去除废弃纤维板的贴面、封边和其中的金属连接件、铁钉、石子等杂质。
2)将尺寸为300mm×300mm×3mm、重量为202.5g的废弃纤维板完全浸入装有10.125kg亚氯酸钠溶液的恒温水浴锅中进行蒸煮；所述亚氯酸钠溶液的质量浓度为1％；废弃纤维板质量与亚氯酸钠溶液的质量比为1：50；向亚氯酸钠溶液滴加冰醋酸，将其pH值调节为4～5；将恒温水浴锅的温度设置为60℃，蒸煮时间为3h。
3)蒸煮结束后，将完整的纤维板取出，然后用清水清洗干净以除去其表面残留的亚氯酸钠溶液；再将纤维板置于通风环境下晾干至不滴水。
4)将晾干的纤维板放进热压机中进行热压，热压温度为140℃，热压时间为300s，热压压力为2Mpa，得到毛坯版。
5)将所述毛坯板冷却，然后锯边、砂光，获得再生纤维板。
参照国家标准GB/T 17657-2013测试本实施例所述再生纤维板的性能，测试结果如下表1所示。
由测试结果可见，本实施例制备的再生纤维板的力学性能较好，能达到国家标准GB/T 11718《中密度纤维板》的要求。
表1
| 实施例1 | GB/T 11718-2021 | |
| 静曲强度MPa | 33.51 | 27 |
| 弹性模量MPa | 3505 | 2700 |
| 内结合强度MPa | 1.76 | 0.6 |
| 吸水厚度膨胀率％ | 32 | 45％ |
实施例2：
本实施例利用废弃纤维板制备一种再生纤维板，具体步骤如下：
1)去除废弃纤维板的贴面、封边和其中的金属连接件、铁钉、石子等杂质。
2)将尺寸为300mm×300mm×3mm、重量为202.5g的废弃纤维板完全浸入装有4.05kg亚氯酸钠溶液的恒温水浴锅中进行蒸煮；所述亚氯酸钠溶液的质量浓度为1％；废弃纤维板质量与亚氯酸钠溶液的质量比为1：20；向亚氯酸钠溶液滴加冰醋酸，将其pH值调节为4～5；将恒温水浴锅的温度设置为80℃，蒸煮时间为1h。
3)蒸煮结束后，将完整的纤维板取出，然后用清水清洗干净以除去其表面残留的亚氯酸钠溶液；再将纤维板置于通风环境下晾干至不滴水。
4)将晾干的纤维板放进热压机中进行热压，热压温度为140℃，热压时间为420s，热压压力为3Mpa，得到毛坯版。
5)将所述毛坯板冷却，然后锯边、砂光，获得再生纤维板。
参照国家标准GB/T 17657-2013测试本实施例所述再生纤维板的性能，测试结果如下表2所示。
由测试结果可见，本实施例制备的再生纤维板的力学性能较好，能达到国家标准GB/T 11718《中密度纤维板》的要求。
表2
| 实施例3 | GB/T 11718-2021 | |
| 静曲强度MPa | 35 | 27 |
| 弹性模量MPa | 2900 | 2700 |
| 内结合强度MPa | 0.8 | 0.6 |
| 吸水厚度膨胀率％ | 30 | 45％ |
本发明权利要求和/或说明书中的技术特征可以进行组合，其组合方式不限于权利要求中通过引用关系得到的组合。通过权利要求和/或说明书中的技术特征进行组合得到的技术方案，也是本发明的保护范围。
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，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种利用废弃纤维板制备再生纤维板的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
1)拆除废弃纤维板的贴面、封边和金属件；
2)将所述废弃纤维板整体浸入亚氯酸钠溶液中蒸煮；
3)清洗所述废弃纤维板表面的悬浮液，晾干，热压，冷却，得毛坯版；
4)将所述毛坯板锯边，砂光，得到再生纤维板。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废弃纤维板中包括固化脲醛树脂。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述亚氯酸钠溶液的质量浓度为1％。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述废弃纤维板与所述亚氯酸钠溶液的质量比为1：20～50。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蒸煮时，使用冰醋酸调节亚氯酸钠溶液的pH值为4～5。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蒸煮的温度为60～80℃，蒸煮时间为1～3h。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晾干是使所述废弃纤维板在通风条件下放置至不滴水。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热压的工艺条件如下：热压温度为140℃，热压时间为300～420s，热压压力为2～3Mpa。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述亚氯酸钠溶液的质量浓度为1％；所述废弃纤维板与所述亚氯酸钠溶液的质量比为1：20～50；蒸煮时使用冰醋酸调节亚氯酸钠溶液的pH值为4～5；所述蒸煮的温度为60～80℃，蒸煮时间为1～3h；所述热压的工艺条件如下：热压温度为140℃，热压时间为300～420s，热压压力为2～3Mpa。
10.一种再生纤维板，其特征在于，其是根据权利要求1至9任一项所述的利用废弃纤维板制备再生纤维板的方法制备的；其静曲强度≧27Mpa，弹性模量≧2700Mpa，内结合强度≧0.6Mpa，吸水厚度膨胀率≦45％。
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