CN117260924A - 一种木槿人造板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及人造板的技术领域，公开了一种木槿人造板及其制备方法，所述人造板包括木质纤维束、木皮纤维束、胶粘剂并通过将所述木质纤维束、所述木皮纤维束和所述胶粘剂混合压制而成；所述木质纤维束的长度均15‑25mm、直径均0.5‑1.5mm，所述木质纤维束包括横向相互连接的多条木质细纤维，所述木质细纤维的直径为0.2‑1.0mm；所述木皮纤维束的长度均15‑25mm、直径均0.5‑1.5mm，所述木皮纤维束包括横向相互连接的多条木皮细纤维，所述木皮细纤维的直径为0.2‑0.5mm。本发明的木槿人造板通过限定作为人造板主要成分的木质纤维束和木皮纤维束的形态从而能够利用木槿的木质部分和树皮部分压制得到具备较高力学强度和较好稳定性的木槿人造板。

Description

一种木槿人造板及其制备方法

技术领域

本发明涉及人造板的技术领域，更具体来说，是一种以木槿木材为原材料制备得到的人造板，同时还涉及该种人造板的制备方法。

背景技术

木槿是集药用、食用、观赏、绿化、纤维原料价值于一身的木本植物，具有较高的经济价值。木槿树皮、木槿花提取物，例如木槿树皮提取精油或木槿花提取精油，具有防虫、除味、提神的功能而被应用于制作各式香薰，或添加在空气净化器滤网中以辅助去除空气中的异味、改善空气质量。木槿花或木槿花制花粉还具有调色的功能，是天然的食品增色剂。此外，木槿树易于种植，成材率相对较高。因此，由木槿树的木材和/或花制备得到的人造板具有防虫、除味、提神的功能，是加工制作衣柜、木饰面、地板的优良板材。

虽然木槿具有上述诸多优点，但在实际生产中尚无人以它作为原材料制备人造板，也无相关的专利、论文报道。原因在于木槿树枝条较细、树皮比例较高，不能在常规削片处理前去皮因而提高了削片的难度，也不能在削片处理后剔除树皮部分因而提高了压制的难度。

发明内容

本申请的目的在于至少克服上述一项技术问题，并提供一种木槿人造板的制备方法。

在本申请的一个方面，提供了一种木槿人造板，所述人造板包括木质纤维束、木皮纤维束、胶粘剂并通过将所述木质纤维束、所述木皮纤维束和所述胶粘剂混合压制而成；所述木质纤维束的长度均15-25mm、直径均0.5-1.5mm，所述木质纤维束包括横向相互连接的多条木质细纤维，所述木质细纤维的直径为0.2-1.0mm；所述木皮纤维束的长度均15-25mm、直径均0.5-1.5mm，所述木皮纤维束包括横向相互连接的多条木皮细纤维，所述木皮细纤维的直径为0.2-0.5mm。

现有技术的人造板的主要构成组份多为纤维和/或刨花，由树皮部分制备得到的纤维或者刨花存在上胶困难的问题，换言之，胶粘剂难以吸附、渗透于木皮部分材料制得的木皮纤维或木皮刨花的表面。为此，借由本发明的上述产品，通过限定木质纤维束和木皮纤维束的形态，从而木槿纤维束(木质纤维束和木皮纤维束统称为木槿纤维束)的形态能够促进胶粘剂的吸收，具体来说是横向相互连接的多条木质/木皮细纤维之间存在的空隙形成了除木材孔隙之外新的吸收胶粘的通道，新通道能够吸收、存储胶粘剂。通过形成的新通道提高木槿纤维束的施胶量，以此克服上述问题使木质纤维束之间、木皮纤维束之间、以及木质纤维束与木皮纤维束之间充分胶合，进而得到具有较高胶合强度的木槿人造板。

另一个方面，木质纤维束、木皮纤维束仍旧保持一定的直径，且其内部网状结构还填充有胶粘剂，所以能够得到具有较高力学强度的木槿人造板。

进一步地，由于木皮纤维束的存在，提高了人造板的装饰效果，是故本发明的人造板不需要做饰面处理，可以直接用于终端产品的制作。这也使得人造板中木质纤维束、木皮纤维束能够充分释放防虫、提神的功能成分，以及吸附功能。

在一些实施方式中，所述人造板的表面具有由木槿花粉染色形成的图案。

木槿花粉是天然的食品调色剂，所以由其染色的人造板相比较于涂料、饰面纸装饰的人造板更为安全环保。同时，存在于人造板表面的木槿花粉能够释放本身气味而促进人造板的防虫、提神的功能。

在本申请的另一个方面，提供了一种木槿人造板的制备方法，依序包括制备纤维束、施胶、铺装、压制、养生的工序，所述制备纤维束的工序是将木槿树枝条切割成长度为15-30mm的树段后再依序通过碾压、裁切的手段将所述树段制成长度为15-25mm、直径为0.5-1.5mm的木槿纤维束，所述木槿纤维束包括木质纤维束、木皮纤维束；所述木质纤维束包括横向相互连接的多条木质细纤维，所述木质细纤维的直径为0.2-1.0mm；所述木皮纤维束包括横向相互连接的多条木皮细纤维，所述木皮细纤维的直径为0.2-0.5mm。

现有技术的人造板的主要构成组份多为纤维和/或刨花，刨花是通过削片机制备得到，纤维是将削片得到的刨花再进行研磨得到。但是木槿树的树皮比例较高，现有技术的削片机难以将其加工至适合于制备人造板规格的刨花，遑论加工至适合于制备纤维板的纤维。为此，借由本发明的上述方案，先横向切割定长、再碾压形成粗纤维束、最后纵向切割成限定规格的木槿纤维束，加工中不使用削片刀具，且不涉及平行于纤维方向的切割，所以能够制备得到限定规格的木槿纤维束，避免了树皮对刀具造成损害而影响加工效率的问题。

与此同时，通过限定木质纤维束和木皮纤维束的形态，横向相互连接的多条木质/木皮细纤维之间存在的空隙形成了除木材孔隙之外新的吸收胶粘的通道，从而木槿纤维束(木质纤维束和木皮纤维束统称为木槿纤维束)的形态能够促进胶粘剂的吸收，以此克服上述问题使木质纤维束之间、木皮纤维束之间、以及木质纤维束与木皮纤维束之间充分胶合，进而得到具有较高胶合强度、力学强度的木槿人造板。

在一些实施方式中，碾压所述树段前，先通过削片的手段将所述树段制成宽度为5-10mm、厚度为5-10mm的木片。

在一些实施方式中，碾压所述树段时，碾压部件提供的碾压力与所述碾压部件的碾压进给方向均垂直于所述木片的纤维方向，从而得到粗纤维束；裁切所述粗纤维束时，裁切部件的切割方向与所述粗纤维束的纤维方向同向，从而得到所述木槿纤维束。

在一些实施方式中，所述施胶的工序中，使用的胶粘剂为异氰酸酯胶粘剂。

在一些实施方式中，所述压制的工序包括以下阶段：

预压阶段，在所述预压阶段中，先将经过所述铺装的工序得到的连续板坯加热至75-80℃，再以95-100℃的温度施压，压缩量为8-12％，得到第一坯料；

释放阶段，在所述释放阶段中，保持所述第一坯料的温度移除压力，直至所述第一坯料发生至少25％的压缩回弹，得到第二坯料；

热压阶段，在所述热压阶段中，先将所述第二坯料加热至180-200℃，再以180-200℃的温度施压，压缩量为12-15％，得到所述木槿人造板。

由树皮制备得到的人造板，或树皮含量较高的人造板在使用中常发生脱胶、开裂的问题。本领域技术人员一般认为该现象是由于树皮部分材料吸湿易膨胀造成的。但发明人经过长期研究发现，在稳定温湿度条件下存放的人造板也容易发生上述现象，并且上述现象的实际产生原因在于压制过程中树皮部分的回弹。为此，借由本发明的上述方法，首先，通过限定的木皮纤维束的形态使其木皮细纤维之间的空隙填充有胶粘剂，而实际的细纤维形态能够发生的回弹相对较小，且容易被填充其中的胶粘剂固定。其次，在释放阶段中释放木皮纤维束可能发生的较大的压缩回弹，以及木质纤维束可能发生的较小的压缩回弹。此时，预压阶段中仅初步固定的第一坯料的形态在释放阶段得到了重组，最终在热压阶段二次压制得到最终的人造板，以此克服树皮部分在人造板中发生回弹而导致的脱胶、开裂的问题。

进一步地，上述方法因为二次压制过程中采用相对较高的固化温度，同时还能够起到提高胶合性能的效果。

在一些实施方式中，还包括对所述人造板的表面进行染色的工序，所述染色的工序是将表面铺洒冻干花粉的所述人造板置于潮湿环境中进行调湿处理的过程。

木槿花制备得到的花粉是食品级的天然染色剂，使用木槿花粉对人造板的表面进行染色处理相比较于油漆或其它化学染色剂更安全环保。常规的实施方案包括：(1)在热压前向木质纤维束、木皮纤维束中混合木槿鲜花、木槿干花或木槿花粉以调色的手段，但是木槿鲜花、木槿干花或木槿花粉难以承受压制时过高的热压温度，压制后变为黑糊色反而影响了人造板的装饰效果。(2)在压制后的人造板表面辊涂木槿花提取物或水溶液，但是如果在提取物或水溶液中添加固色剂则失去了天然染色剂的意义，不使用额外的固色剂则难以固定颜色。

为此，借由本发明的上述方案，先通过冻干手段制成冻干的花粉以得到具有相对较高孔隙率的染色颗粒，再将冻干的花粉铺在人造板表面，并通过吸湿的方式使花粉部分溶解后渗透至人造板表面内，并携带剩余部分未溶解的花粉颗粒物进入人造板孔隙内，是因构成人造板表面的木质纤维束、木皮纤维束具有多孔结构，以此方法进入表面的花粉置换了人造板的表面孔隙中的水分，不易离开而被固定在人造板的表面。

在一些实施方式中，所述潮湿环境是指具有28-36℃的温度与至少90％RH的湿度的环境。

在一些实施方式中，在所述染色的工序之前，所述人造板在其厚度方向上具有含水率梯度，其表面具有最低的含水率，最低的含水率为3-5％。

在一些实施方式中，所述冻干花粉是通过研磨冻干木槿鲜花得到。

综上所述，本发明的木槿人造板通过限定作为人造板主要成分的木质纤维束和木皮纤维束的形态从而能够利用木槿的木质部分和树皮部分压制得到具备较高力学强度和较好稳定性的木槿人造板。本发明的木槿人造板的制备方法通过先横向切割定长、再碾压形成粗纤维束、最后纵向切割成限定规格的木槿纤维束，加工中不使用削片刀具，且不涉及平行于纤维方向的切割，所以能够制备得到纤维规定的木槿纤维束，避免了树皮对刀具造成损害而影响加工效率的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的木槿人造板的产品照片。

图2a为本申请实施例的木槿人造板泡水24小时后的照片。

图2b为对照例的木槿人造板泡水24小时后的照片。

图3为本申请实施例的潮湿环境的结构示意图。

图中：1、木质纤维束，2、木皮纤维束，3、人造板，4、皮带输送机，5、气道，6、雾化水喷头。

实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例

在本发明的第一种实施方式中使用的木槿人造板的制备方法，它依序包括制备纤维束、施胶、铺装、压制、养生的工序。

A.制备纤维束的工序包括切割阶段、碾压阶段和裁切阶段。

A(a)在切割阶段中，将木槿树枝条切割成长度为15-30mm的树段。木槿树枝具有砍伐后直接得到的形态。切割的设备或操作等因素不可避免地造成切割长度的误差，但至少切割得到的树段的长度不能短于15mm、不能长于30mm，以尽量确保绝大部分木槿纤维束的最终长度能够落入规定的范围内。

A(b)在碾压阶段中，使用现有技术的任意一种碾压装置碾压切割阶段得到的木段。由于木段的长度为15-30mm，所以碾压后呈木片形态的粗纤维束的长度在15-25mm的范围内。通过本领域技术人员知晓的方式控制碾压部件与碾压工作台之间的间隙以得到厚度在规定范围内的粗纤维束。在本实施方式中，粗纤维束的厚度为0.5-1.5mm。碾压部件的碾压间隙的误差，以及木段各个部分力学强度的差异等因素不可避免地造成粗纤维束厚度的误差，但至少应当在0.5-1.5mm的范围内。

优选地，碾压树段时，碾压部件提供的碾压力与碾压部件的碾压进给方向均垂直于木片的纤维方向，这样能够使更多的粗纤维束复合要求的形态。

作为进一步的优选，碾压树段前，先通过削片的手段将树段制成宽度为5-10mm、厚度为5-10mm的木片。在这一优选方法中，木片的规格是削片机可以达成的，也不会因为过度切削而对削片机造成损害。

A(c)在裁切阶段中，使用线锯机、框锯机或其它现有技术的设备，沿粗纤维束的纤维方向裁切粗纤维束，最终得到长度为15-25mm、直径为0.5-1.5mm的木槿纤维束。实际上，在碾压阶段，一些木段被直接碾压呈纤维束的形态，而另一些呈木片形态的中间物质(粗纤维束)则需要通过裁切以使其呈纤维束的形态。优选地，裁切部件的切割方向与粗纤维束的纤维方向同向，这样能够使更多的木槿纤维束复合要求的形态。

制备纤维束的工序使用的木槿树枝条未去除木皮，所以在这一工序中得到的木槿纤维束实际上包括木质纤维束和木皮纤维束。与此同时，本实施方式中使用碾压的方式得到木质纤维束，是故木质纤维束包括横向相互连接的多条木质细纤维，木质细纤维的直径为0.2-1.0mm。同理，木皮纤维束包括横向相互连接的多条木皮细纤维。木皮更容易在碾压过程中发生破碎，因而实际获得的木皮纤维束中的木皮细纤维的直径为0.2-0.5mm。正因此，本方法能够充分利用此情况，木皮纤维束中因木皮细纤维之间的间隙形成的胶粘剂通道更多，能够在木质纤维束具有正常施胶量时，仅提高木皮纤维束的施胶量。

B.施胶的工序使用现有技术中任意一种方式，优选的是使用浸胶的方式，当然喷胶的方式也是可行的。出于提高胶合强度的目的，使用的胶粘剂为异氰酸酯胶粘剂。

C.铺装的工序使用现有技术中任意一种方式，将施胶后的木槿纤维束组坯呈连续板坯的形态。

D.压制的工序可以使用现有技术中的任意一种方式，但优选地，压制的工序包括预压阶段、释放阶段和热压阶段。

D(a)在预压阶段中，先将经过铺装的工序得到的连续板坯加热至77±2℃，再以97±2℃的温度施压，得到第一坯料。设定的压缩量为10％，但实际上由材质软硬的不同会导致实际压缩量的偏差，一般来说，实际的压缩量为8-12％。

D(b)在释放阶段中，保持第一坯料的温度移除压力，直至第一坯料发生至少25％的压缩回弹，得到第二坯料。优选地，当发生25-30％的压缩回弹时，开始实施热压阶段。

D(c)在热压阶段中，先将第二坯料加热至180-200℃，再以180-200℃的温度施压，实际的压缩量为12-15％均能够符合要求，得到人造板。热压温度可以选择185±2℃、190±2℃或195±2℃，在180-200℃的温度范围内，对木质纤维束、木皮纤维束、胶粘剂的性能影响并不显著，因此，在此范围内的热压温度都是可以被接受的。

E.养生的工序是使用现有技术的设备与方法将压制的工序后制备得到的人造板的含水率调整至符合使用要求的范围。

图1中示出了使用本发明的方法制备得到的木槿人造板，厚度为16mm，它包括木质纤维束1、木皮纤维束2、胶粘剂并通过将木质纤维束、木皮纤维束和胶粘剂混合压制而成。木质纤维束1的长度均15-25mm、直径均0.5-1.5mm，木质纤维束1包括横向相互连接的多条木质细纤维，木质细纤维的直径为0.2-1.0mm；木皮纤维束2的长度均15-25mm、直径均0.5-1.5mm，木皮纤维束2包括横向相互连接的多条木皮细纤维，木皮细纤维的直径为0.2-0.5mm。

表1中示出了使用本发明的方法制备得到的木槿人造板的理化性能。与它对比参照的是符合标准要求的16mm厚的桉木刨花板，以及利用对照例的方法制备得到的木槿人造板。对照例的方法为传统方式，即通过削片的方式处理木槿树枝条。如前所述，受限于木槿树枝条的材质特性，削片机能够将木槿树枝条处理得到长度为15-25mm、宽度为2.5-3mm的刨花，刨花中包括木质刨花和木皮刨花。使用异氰酸酯胶粘剂拌胶后，采用180-200℃的热压温度压制得到对照例的木槿人造板(刨花板)，厚度为16mm。

图2a中示出了使用本发明的方法制备得到的木槿人造板在水中浸泡24小时后的效果照片，图2b中示出了对照例的木槿人造板在水中浸泡24小时后的效果照片。从图2a与图2b的对比中能够较为清楚的看到本发明的方法制备得到的木槿人造板的浸水性能较好，能够在冷水浸泡24小时后仍保持较好的形态。

表1.木槿人造板的理化性能

组别	静曲强度(MOR)	弹性模量(MOE)	内胶合强度
				单位	MPa	MPa	MPa
本申请	12.0	2150	0.39
				桉木刨花板	12.5	2100	0.40
对照例	10.3	1400	0.25

作为一种优选的实施方式，对压制得到的人造板的表面进行染色。特别的，F.染色的工序是将表面铺洒冻干花粉的人造板置于潮湿环境中进行调湿处理的过程。

具体来说，染色的工序包括制作花粉阶段、含水率调整阶段、铺洒阶段和调湿阶段，其中制作花粉阶段和含水率调整阶段不分先手顺序。

F(a)在制作花粉阶段中，先使用现有技术的方式制备得到冻干的木槿花，在通过研磨等手段将冻干的木槿花粉碎得到粒径为0.3-0.5mm的冻干花粉。

F(a)在含水率调整阶段中，使人造板在其厚度方向上具有含水率梯度，使其表面具有最低的含水率，最低的含水率为3-5％；使其底面具有最高的含水率，最高的含水率为10-12％。

F(b)在铺洒阶段中，将冻干花粉均匀地铺洒在人造板的表面，铺洒量为15-20g/m²。

F(c)在调湿阶段中，将人造板置于潮湿环境中15-20min。潮湿环境是指具有28-36℃的温度与至少90％RH的湿度的环境。实施调湿阶段的方式有多种，一种可行的方式是将人造板放置于恒温恒湿的房间中，该房间能够控制温度为28-36℃、湿度为92％RH，优选的温度是35℃。另一种可行并更为优选的实施方式是将人造板置于雾化水气的下方，请参照图3所示，人造板3置于现有技术的皮带输送机4上并受其输送，人造板3的上方设置有具有平板结构的气道5，气道5的面对人造板3的底面上具有多个雾化水喷头6，雾化水喷头6能够喷出温度为35℃的雾化水，且雾化水喷头6与皮带输送机4的输送工作面之间具有15-20cm的间距。

人造板3可以在雾化水喷头6的下方停留15-20min，也可以延长气道5的长度、控制皮带输送机4的输送速度，从而使人造板3通过气道5的段落的时间为15-20min。一般来说，人造板3位于雾化水喷头6之下的时间长度可以为15-20min的任意一个，理论上小于15min则冻干花粉吸湿、渗透不充分，大于20min则容易在人造板3表面形成冷凝水。冷凝水应当被避免，以确保冻干花粉以吸湿的形式溶解而向人造板3内部渗透，而非溶解于水中。

表2中示出了使用本发明的方法制备得到的染色木槿人造板的色牢度性能。与它对比参照的是利用对照例的方法制备得到的染色木槿人造板。对照例的方法为传统方式，即将木槿花提取物兑水后涂刷与人造板的表面。

表2.染色木槿人造板的色牢度性能

从表2中可以获知，虽然本发明的方法制备得到的染色木槿人造板的色牢度性能仍然无法达到较为理想的状态，但与现有技术相比，已有进步。

以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主体的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主体考虑为所公开的申请主体的一部分。

Claims (10)

1.一种木槿人造板，其特征在于，所述人造板包括木质纤维束、木皮纤维束、胶粘剂并通过将所述木质纤维束、所述木皮纤维束和所述胶粘剂混合压制而成；所述木质纤维束的长度均15-25mm、直径均0.5-1.5mm，所述木质纤维束包括横向相互连接的多条木质细纤维，所述木质细纤维的直径为0.2-1.0mm；所述木皮纤维束的长度均15-25mm、直径均0.5-1.5mm，所述木皮纤维束包括横向相互连接的多条木皮细纤维，所述木皮细纤维的直径为0.2-0.5mm。

2.根据权利要求1所述的木槿人造板，其特征在于，所述人造板的表面具有由木槿花粉染色形成的图案。

3.一种木槿人造板的制备方法，依序包括制备纤维束、施胶、铺装、压制、养生的工序，其特征在于，所述制备纤维束的工序是将木槿树枝条切割成长度为15-30mm的树段后再依序通过碾压、裁切的手段将所述树段制成长度为15-25mm、直径为0.5-1.5mm的木槿纤维束，所述木槿纤维束包括木质纤维束、木皮纤维束；所述木质纤维束包括横向相互连接的多条木质细纤维，所述木质细纤维的直径为0.2-1.0mm；所述木皮纤维束包括横向相互连接的多条木皮细纤维，所述木皮细纤维的直径为0.2-0.5mm。

4.根据权利要求3所述的木槿人造板的制备方法，其特征在于，碾压所述树段前，先通过削片的手段将所述树段制成宽度为5-10mm、厚度为5-10mm的木片。

5.根据权利要求4所述的木槿人造板的制备方法，其特征在于，碾压所述树段时，碾压部件提供的碾压力与所述碾压部件的碾压进给方向均垂直于所述木片的纤维方向，从而得到粗纤维束；裁切所述粗纤维束时，裁切部件的切割方向与所述粗纤维束的纤维方向同向，从而得到所述木槿纤维束。

6.根据权利要求3所述的木槿人造板的制备方法，其特征在于，所述施胶的工序中，使用的胶粘剂为异氰酸酯胶粘剂。

7.根据权利要求6所述的木槿人造板的制备方法，其特征在于，所述压制的工序包括以下阶段：

预压阶段，在所述预压阶段中，先将经过所述铺装的工序得到的连续板坯加热至75-80℃，再以95-100℃的温度施压，压缩量为8-12％，得到第一坯料；

释放阶段，在所述释放阶段中，保持所述第一坯料的温度移除压力，直至所述第一坯料发生至少25％的压缩回弹，得到第二坯料；

热压阶段，在所述热压阶段中，先将所述第二坯料加热至180-200℃，再以180-200℃的温度施压，压缩量为12-15％，得到所述人造板。

8.根据权利要求1所述的木槿人造板的制备方法，其特征在于，还包括对所述人造板的表面进行染色的工序，所述染色的工序是将表面铺洒冻干花粉的所述人造板置于潮湿环境中进行调湿处理的过程。

9.根据权利要求7所述的木槿人造板的制备方法，其特征在于，所述潮湿环境是指具有28-36℃的温度与至少90％RH的湿度的环境。

10.根据权利要求8所述的木槿人造板的制备方法，其特征在于，在所述染色的工序之前，所述人造板在其厚度方向上具有含水率梯度，其表面具有最低的含水率，最低的含水率为3-5％。