CN116985233A - 一种杉木地板基材纤维板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种杉木地板基材纤维板的制备方法，包括以下步骤：将杉木削片得到杉木片，再将杉木片蒸煮软化，并分离纤维，然后在杉木纤维中施加胶黏剂、防水剂和固化剂，干燥分选后热压成型即得到杉木地板基材纤维板；所述胶黏剂为主要由以下重量份的组分组成：脲醛树脂50‑70份、三聚氰胺20‑35份、无机交联填充物5‑15份；所述防水剂为乳液微胶囊型石蜡防水剂。本发明的杉木地板基材纤维板的制备方法，高效利用杉木片，采用环保改性胶黏剂，施加乳液微胶囊型石蜡防水剂，降低固体石蜡消耗量，不仅甲醛释放量低，环保性能好，且防潮防水性能好、结构稳定、内结合强度高、静曲弹模高，具有良好的机械加工性能。
Description
技术领域
本发明属于人造板领域，尤其涉及一种地板的制备方法。
背景技术
杉木是我国速生材之一，其生长速度相对较快，且干形通直圆满，材质也相对轻软和细致，加工较为容易，具有特殊的香气，且不会出现翘裂的情况，具有较强的抗腐性与耐蛀性，是人造板的理想原料。地板的附加值远高于普通的人造板，传统的木质地板多采用优质木材加工成一类地板，对于优质木材的使用量大且利用率低，而使用杉木为主要原料研制地板可以大量减少优质木材的使用，既有效缓解目前我国日趋严重的资源短缺现象和与日俱增的木材使用量之间的矛盾，又能拓宽杉木的使用范围，提高杉木在家具和地板中的进一步开发利用。
因此，研究和制造杉木地板基材纤维板，具有十分重要的生态意义和良好的经济社会效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种杉木地板基材纤维板的制备方法，该地板基材板坯密度偏差小，甲醛释放量低，防水防潮性能好，物理力学性能优越，具有良好的机械加工性能。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种杉木地板基材纤维板的制备方法，包括以下步骤：
将杉木削片得到杉木片，再将杉木片蒸煮软化，并分离纤维，然后在杉木纤维中施加胶黏剂、防水剂和固化剂，干燥分选后热压成型即得到杉木地板基材纤维板；
所述胶黏剂为主要由以下重量份的组分组成：脲醛树脂50-70份、三聚氰胺20-35份、无机交联填充物5-15份
所述防水剂为乳液微胶囊型石蜡防水剂。
上述制备方法中，优选的，所述无机交联填充物包括硫化物、氧化镁和氧化锌中的一种或几种，所述硫化物为硫代硫酸钠或连二亚硫酸钠。
上述制备方法中，优选的，所述乳液微胶囊型石蜡防水剂的原料包括以下重量份的组分：石蜡30-80份、乳化剂1-9份、表面活性剂1-10份、消泡剂0.2-1.5份、改性剂0.5-15份、水27-75份、纳米离子型分散剂1-9份；所述乳化剂包括单甘酯、十二烷基硫酸钠和斯盘-60，所述表面活性剂为聚山梨酯-80，所述消泡剂为有机硅消泡剂，主要成分是聚二甲基硅氧烷，所述改性剂为聚乙烯醇，所述纳米离子型分散剂为纳米三氧化二铝、纳米氧化硅和纳米氧化锡中的一种或多种。
上述制备方法中，优选的，所述乳液微胶囊型石蜡防水剂的制备工艺包括以下步骤：在配有搅拌桨的反应釜中加入石蜡、水、十二烷基硫酸钠、表面活性剂共同加热至60-70℃，搅拌均匀后加斯盘-60、单甘酯混合乳化1-3h，然后加入纳米离子型分散剂，调控乳液离子耦合效应，乳液出现稠状物时再加入水、消泡剂，继续加热，保温10-20min后加入改性剂、水，均匀搅拌，保温40-50min，冷却到45℃以下，出料。本发明以石蜡为防水载体，配以乳化剂、表面活性剂等化合而成，通过在石蜡乳化过程引入纳米离子型分散剂，调控乳液离子耦合效应，实现石蜡乳液的微胶囊化。
本发明的乳液微胶囊型石蜡防水剂与其他组分的配合关系好，成膜快且均匀、分散性和稳定性显著提高，易于和其他物质的水溶液或乳状液复合使用，可有效提高纤维板防潮效果，降低固体石蜡消耗，达到产品质量优质及防潮防水的目的。
上述制备方法中，优选的，所述固化剂为主要由以下重量份的组分组成：三乙醇胺5-25份、二乙醇胺2-8份、聚乙二醇2-9份、水45-69份。本发明采用的固化剂与胶黏剂、乳液微胶囊型石蜡防水剂相互配合效果好，三者协同作用，主要目的是提高产品的物理性能和防潮性能。
上述制备方法中，优选的，所述胶黏剂的施加量为190-220kg/m3；所述防水剂的施加量为7.5-9kg/m3；所述固化剂的施加量为2.0-3.0kg/m3。
上述制备方法中，优选的，所述蒸煮软化时的蒸煮温度为150-185℃，压力为5-8bar，时间为1-15min。
上述制备方法中，优选的，所述干燥分选时的干燥方式为管道干燥，干燥温度为50-60℃，干燥后的杉木纤维含水率为3-16％。
上述制备方法中，优选的，在干燥过程中向杉木纤维中施加混合微细木粉颗粒，杉木纤维和微细木粉颗粒的质量份数比为100：(0.2-1.0)。上述施加混合微细木粉颗粒为纤维板板边经机械破碎，以及砂光木粉颗粒回收后通过气流分选与输送等方式与杉木纤维均匀混合，然后采用气流-机械物理分选技术分选出粗纤维、纤维团等杂质，并将合格纤维输送至铺装缓冲仓进行板坯铺装。
上述制备方法中，优选的，干燥分选后得到的合格纤维输送至铺装缓冲仓进行板坯铺装，铺装时设有板坯称，用于监控板坯重量，及时调整扫平高度，保证板坯高度和密度的均匀性，板坯铺装成型后使用微波对其进行预热及活化。
上述制备方法中，优选的，热压成型时控制热压温度为170-190℃，采用二阶段热压曲线工艺，高压段压力为15-20MPa、热压时间为5-20s，低压段压力为3.0-5.5MPa，热压时间为180-200s。
本发明采用的环保改性胶黏剂，采用三聚氰胺改性，降低游离甲醛含量，在脲醛树脂合成过程引入高交联度增强助剂(无机交联填充物)，使用分步共聚技术，调控脲醛树脂合成过程分子量分布与化学基团相对含量，减少固化过程不稳定基团的形成和封闭末端亲水基团，提升其防潮性能。分布共聚技术可以促使尿素与甲醛充分反应，有利于提高捕醛效果，从而使得改性脲醛树脂胶黏剂的游离甲醛含量低；采用三聚氰胺和高交联度增强助剂对脲醛树脂进行结构改性，利用三聚氰胺分子中的三嗪环结构有三个反应活性很高的氨基，使其于脲醛树脂交联，使脲醛树脂兼有Uron环及三氮杂环双环结构，形成三维网状结构，提高脲醛树脂中羟甲基分子基团的反应活性，从而封闭脲醛树脂自身的吸水基团，缩短胶黏剂的热压固化时间。
本发明的胶黏剂、防水剂与固化剂之间的相互作用明显，各组分相互配合，可以使杉木地板基材纤维板的防潮防水性能好、结构稳定、内结合强度高、静曲弹模高。
本发明在干燥分选中添加回收的混合微细木粉颗粒，调控板坯密度偏差(板材密度在820-880kg/m3)，重构杉木板坯密度梯度，实现杉木地板基材的高效连续密实化制造，促进实木家具地板产业和木材加工产业的优质高效发展。此外，该混合微细木粉颗粒与前述胶黏剂、防水剂与固化剂之间还能协同配合，深入各组分之间，提高杉木地板基材纤维板的防潮防水性能与强度。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的杉木地板基材纤维板的制备方法，高效利用杉木片，采用环保改性胶黏剂，施加乳液微胶囊型石蜡防水剂，降低固体石蜡消耗量(石蜡消耗量不超过7kg/m3)，不仅甲醛释放量低，环保性能好，且防潮防水性能好、结构稳定、内结合强度高、静曲弹模高，具有良好的机械加工性能，物理力学性能和环保性能优于普通强化地板，为杉木地板基材新产品制造提供技术支撑。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种杉木地板基材纤维板的制备方法，包括以下步骤：
(1)对杉木材进行削片，杉木片长度尺寸：长度为15-40mm，宽度为15-30mm，厚度为3-5mm。
(2)在出料口对杉木片进行筛选，采用机械振动筛分技术，筛分出合格杉木片，过大的杉木片通过皮带运输机重新运输至削片机进行削片，过小的碎屑作为燃料。
(3)将筛选好的杉木片进行预蒸煮处理，再经机械挤压进入蒸煮缸内蒸煮软化，蒸煮温度为170℃、压力为6bar、时间为6min，经蒸煮软化后的木片加入防水剂。采用乳液微胶囊型石蜡，其防水剂施加量为7.5kg/m3。乳液微胶囊型石蜡防水剂的制备工艺包括以下步骤：在配有搅拌桨的反应釜中加入石蜡564公斤、水113公斤、十二烷基硫酸钠16公斤、聚山梨酯-80 10公斤共同加热至65℃，搅拌均匀后加斯盘-60 10公斤、单甘酯8公斤混合乳化2h，然后加入纳米三氧化二铝8公斤，调控乳液离子耦合效应，乳液出现稠状物时再加入适量的水约22公斤、有机硅消泡剂2公斤，继续加热，保温15分钟后加入聚乙烯醇4公斤、水90公斤，均匀搅拌，保温45分钟，冷却到45摄氏度以下，出料。木片经热磨机进行机械分离，高速研磨制成需要的纤维。
(4)在热磨机纤维喷放管处使用喷枪施加杉木地板基材专用环保改性胶黏剂，其制备方法如下：脲醛树脂65份、三聚氰胺20份、硫代硫酸钠5份、氧化镁5份、氧化锌5份，各组分按质量分数均匀混合，施加量为190kg/m3。
(5)在热磨机纤维喷放管处使用喷枪施加固化剂，其制备方法如下：三乙醇胺15.0份、二乙醇胺7.0份、聚乙二醇9.0份、水69.0份，各组分按质量分数均匀混合，施加量为2.0kg/m3。
(6)将杉木纤维进行干燥分选，干燥过程为干燥管道干燥，干燥温度为55℃，含水率控制在5％，使用机械设备将微细木粉颗粒与干燥后的纤维混合，杉木纤维和微细木粉颗粒的质量份数比为100：0.3，然后采用气流-机械物理分选技术分选出粗纤维、纤维团等杂质，并将合格纤维输送至铺装缓冲仓进行板坯铺装。
(7)板坯铺装成型线中设有板坯称，用于监控板坯重量，及时调整扫平高度，保证板坯高度和密度的均匀性，板坯铺装成型后使用微波对其进行预热及活化，经连续热压成形后即得到杉木地板基材纤维板。
(8)热压工艺参数为：热压温度为170℃，采用二阶段热压曲线工艺，高压段压力为16MPa，热压时间为18s，低压段压力为3.0MPa，热压时间为180s。
实施例2：
一种杉木地板基材纤维板的制备方法，包括以下步骤：
(1)在出料口对杉木加工剩余物进行筛选，采用机械振动筛分技术，筛分出尺寸大小合适的杉木加工剩余物，过大的杉木加工剩余物通过皮带运输机运输至削片机进行削片，过小的碎屑作为燃料。
(2)将筛选好的杉木加工剩余物进行预蒸煮处理，再经机械挤压进入蒸煮缸内蒸煮软化，蒸煮温度为180℃、压力为7bar、时间为8min，经蒸煮软化后的木片加入防水剂。采用乳液微胶囊型石蜡，其防水剂施加量为8.0kg/m3。乳液微胶囊型石蜡防水剂的制备工艺包括以下步骤：在配有搅拌桨的反应釜中加入石蜡627公斤、水118公斤、十二烷基硫酸钠16公斤、聚山梨酯-80 10公斤共同加热至65℃，搅拌均匀后加斯盘-60 12公斤、单甘酯10公斤混合乳化2h，然后加入纳米三氧化二铝9公斤，调控乳液离子耦合效应，乳液出现稠状物时再加入适量的水约23公斤、有机硅消泡剂2.5公斤，继续加热，保温15分钟后加入聚乙烯醇5公斤、水95公斤，均匀搅拌，保温45分钟，冷却到45摄氏度以下，出料。木片经热磨机进行机械分离，高速研磨制成需要的纤维。
(3)在热磨机纤维喷放管处使用喷枪施加杉木地板基材专用环保改性胶黏剂，其制备方法如下：脲醛树脂65份、三聚氰胺25份、硫代硫酸钠2份、氧化镁3份、氧化锌5份，各组分按质量分数均匀混合，施加量为195kg/m3。
(4)在热磨机纤维喷放管处使用喷枪施加固化剂，其制备方法如下：三乙醇胺18.0份、二乙醇胺5.0份、聚乙二醇7.0份、水68.0份，各组分按质量分数均匀混合，施加量为2.5kg/m3。
(5)将杉木纤维进行干燥分选，干燥过程为干燥管道干燥，干燥温度为52℃，含水率控制在10％，使用机械设备将微细木粉颗粒与干燥后的纤维混合，杉木纤维和微细木粉颗粒的质量份数比为100：0.6，然后采用气流-机械物理分选技术分选出粗纤维、纤维团等杂质，并将合格纤维输送至铺装缓冲仓进行板坯铺装。
(6)板坯铺装成型线中设有板坯称，用于监控板坯重量，及时调整扫平高度，保证板坯高度和密度的均匀性，板坯铺装成型后使用微波对其进行预热及活化，经连续热压成形后即得到杉木地板基材纤维板。
(7)热压工艺参数为：热压温度为180℃，采用二阶段热压曲线工艺，高压段压力为16MPa，热压时间为15s，低压段压力为4.5MPa，热压时间为190s。
实施例3：
一种杉木地板基材纤维板的制备方法，包括以下步骤：
(1)对杉木材进行削片，杉木片长度尺寸：长度为15-40mm，宽度为15-30mm，厚度为3-5mm。
(2)在出料口对杉木片进行筛选，采用机械振动筛分技术，筛分出合格杉木片，过大的杉木片通过皮带运输机重新运输至削片机进行削片，过小的碎屑作为燃料。
(3)将筛选好的杉木片进行预蒸煮处理，再经机械挤压进入蒸煮缸内蒸煮软化，蒸煮温度为185℃、压力为7bar、时间为12min，经蒸煮软化后的木片加入防水剂。采用乳液微胶囊型石蜡，其防水剂施加量为9.0kg/m3。乳液微胶囊型石蜡防水剂的制备工艺包括以下步骤：在配有搅拌桨的反应釜中加入石蜡645公斤、水120公斤、十二烷基硫酸钠18公斤、聚山梨酯-80 12公斤共同加热至70℃，搅拌均匀后加斯盘-60 13公斤、单甘酯11公斤混合乳化2h，然后加入纳米三氧化二铝10公斤，调控乳液离子耦合效应，乳液出现稠状物时再加入适量的水约24公斤、有机硅消泡剂3公斤，继续加热，保温15分钟后加入聚乙烯醇6公斤、水99公斤，均匀搅拌，保温45分钟，冷却到45摄氏度以下，出料。木片经热磨机进行机械分离，高速研磨制成需要的纤维。
(4)在热磨机纤维喷放管处使用喷枪施加杉木地板基材专用环保改性胶黏剂，其制备方法如下：脲醛树脂68份、三聚氰胺22份、硫代硫酸钠2份、氧化镁5份、氧化锌3份，各组分按质量分数均匀混合，施加量为200kg/m3。
(5)在热磨机纤维喷放管处使用喷枪施加固化剂，其制备方法如下：三乙醇胺23.0份、二乙醇胺8.0份、聚乙二醇6.0份、水63.0份，各组分按质量分数均匀混合，施加量为3.0kg/m3。
(6)将杉木纤维进行干燥分选，干燥过程为干燥管道干燥，干燥温度为56℃，含水率控制在16％，使用机械设备将微细木粉颗粒与干燥后的纤维混合，杉木纤维和微细木粉颗粒的质量份数比为100：0.8，然后采用气流-机械物理分选技术分选出粗纤维、纤维团等杂质，并将合格纤维输送至铺装缓冲仓进行板坯铺装。
(7)板坯铺装成型线中设有板坯称，用于监控板坯重量，及时调整扫平高度，保证板坯高度和密度的均匀性，板坯铺装成型后使用微波对其进行预热及活化，经连续热压成形后即得到杉木地板基材纤维板。
(8)热压工艺参数为：热压温度为180℃，采用二阶段热压曲线工艺，高压段压力为18MPa，热压时间为20s，低压段压力为4MPa，热压时间为190s。
对比例1：
一种杉木地板基材纤维板的制备方法，本对比例与实施例1相比，区别在于步骤(3)、步骤(4)，具体的：
步骤(3)将筛选好的杉木片进行预蒸煮处理，再经机械挤压进入蒸煮缸内蒸煮软化，蒸煮温度为170℃、压力为6bar、时间为6min，经蒸煮软化后的木片加入防水剂固态石蜡，其施加量为7.5kg/m3。木片经热磨机进行机械分离，高速研磨制成需要的纤维。
步骤(4)在热磨机纤维喷放管处使用喷枪施加普通脲醛树脂胶黏剂，其制备方法如下：甲醛68份、尿素32份，各组分按质量分数均匀混合，施加量为190kg/m3。其他均与实施例1相同。
对比例2：
一种杉木地板基材纤维板的制备方法，本对比例与实施例3相比，区别在于步骤(3)、步骤(4)，具体的：
步骤(3)将筛选好的杉木片进行预蒸煮处理，再经机械挤压进入蒸煮缸内蒸煮软化，蒸煮温度为185℃、压力为7bar、时间为12min，经蒸煮软化后的木片加入防水剂固态石蜡，其施加量为9.0kg/m3。木片经热磨机进行机械分离，高速研磨制成需要的纤维。
步骤(4)在热磨机纤维喷放管处使用喷枪施加普通脲醛树脂胶黏剂，其制备方法如下：甲醛68份、尿素32份，各组分按质量分数均匀混合，施加量为200kg/m3。其他均与实施例3相同。
按GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》、GB/T 11718-2021《中密度纤维板》、《LY/T 1611-2011地板基材用纤维板》、GB 18580-2017《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》对上述各实施例和对比例中制备得到的杉木地板基材纤维板进行性能测试。结果如表1所示：
表1：实施例1-3与对比例1-2中的杉木地板基材纤维板性能数据
Claims (10)
1.一种杉木地板基材纤维板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将杉木削片得到杉木片，再将杉木片蒸煮软化，并分离纤维，然后在杉木纤维中施加胶黏剂、防水剂和固化剂，干燥分选后热压成型即得到杉木地板基材纤维板；
所述胶黏剂为主要由以下重量份的组分组成：脲醛树脂50-70份、三聚氰胺20-35份、无机交联填充物5-15份；
所述防水剂为乳液微胶囊型石蜡防水剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无机交联填充物包括硫化物、氧化镁和氧化锌中的一种或几种，所述硫化物为硫代硫酸钠或连二亚硫酸钠。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乳液微胶囊型石蜡防水剂的原料包括以下重量份的组分：石蜡30-80份、乳化剂1-9份、表面活性剂1-10份、消泡剂0.2-1.5份、改性剂0.5-15份、水27-75份、纳米离子型分散剂1-9份；所述乳化剂包括单甘酯、十二烷基硫酸钠和斯盘-60，所述表面活性剂为聚山梨酯-80，所述消泡剂为有机硅消泡剂，所述改性剂为聚乙烯醇，所述纳米离子型分散剂为纳米三氧化二铝、纳米氧化硅和纳米氧化锡中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述乳液微胶囊型石蜡防水剂的制备工艺包括以下步骤：在配有搅拌桨的反应釜中加入石蜡、水、十二烷基硫酸钠、表面活性剂共同加热至60-70℃，搅拌均匀后加斯盘-60、单甘酯混合乳化1-3h，然后加入纳米离子型分散剂，调控乳液离子耦合效应，乳液出现稠状物时再加入水、消泡剂，继续加热，保温10-20min后加入改性剂、水，均匀搅拌，保温40-50min，冷却到45℃以下，出料。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固化剂为主要由以下重量份的组分组成：三乙醇胺5-25份、二乙醇胺2-8份、聚乙二醇2-9份、水45-69份。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述胶黏剂的施加量为190-220kg/m3；所述防水剂的施加量为7.5-9kg/m3；所述固化剂的施加量为2.0-3.0kg/m3。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述蒸煮软化时的蒸煮温度为150-185℃，压力为5-8bar，时间为1-15min。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述干燥分选时的干燥方式为管道干燥，干燥温度为50-60℃，干燥后的杉木纤维含水率为3-16％。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，在干燥过程中向杉木纤维中施加混合微细木粉颗粒，杉木纤维和微细木粉颗粒的质量份数比为100：(0.2-1.0)。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，热压成型时控制热压温度为170-190℃，采用二阶段热压曲线工艺，高压段压力为15-20MPa、热压时间为5-20s，低压段压力为3.0-5.5MPa，热压时间为180-200s。
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