CN1807047A - 石膏刨花板生产新工艺 - Google Patents
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Abstract
石膏刨花板生产新工艺，第一种新工艺步骤包括：材料的搅拌、铺装成型、单张板坯加压固化、干燥，所述的加压固化温度范围为30℃－60℃；第二种新工艺步骤包括：材料的搅拌、挤压成型固化、锯切、干燥，所述的挤压成型固化温度范围为30℃－60℃。本发明在石膏刨花板加压时给以适当的温度条件，既可缩短其加压固化时间，又可使其具有较高的物理力学性能，工艺简化，生产设备简单，生产效率高，所得石膏刨花板的厚度均匀，解决了现有的生产工艺不能生产各种空心石膏刨花板的难题。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种石膏刨花板生产新工艺，属于人造板技术领域。
背景技术
石膏刨花板属于无机胶粘剂人造板。上世纪80年代初，德国弗劳霍夫研究所(Fraunhofer Gesellschaft)Kossatz教授发明了一种石膏刨花板半干法生产工艺(林业科技通讯1995.5.p36)。生产石膏刨花板的材料组份包括石膏，刨花，水和缓凝剂(柠檬酸)。缓凝剂的作用是防止石膏在加压前产生固化。其主要工艺步骤包括：材料的搅拌、铺装成型、堆积式加压固化、分板、干燥。所施加压力根据石膏刨花板的密度、厚度要求来定，通常为3.0MPa左右。石膏固化时间较长，在常温下加压固化一般需要2个多小时(所加压力的大小与加压固化时间基本无关)，才能使石膏刨花板具有一定的强度。缓凝剂的加入在延缓石膏初凝时间的同时也会使石膏刨花板的性能值有所下降。而象其它人造板一样在高温(100℃以上)下加压固化会造成石膏脱水，板的强度很差。因此，该法生产石膏刨花板采用常温下堆积式加压固化，业内称为“冷压法”，即将铺装成型的数十张板坯与垫板相间堆积达到一定的高度，在大开档单层压机中压低到规定的高度，并用专用夹具固定后推出压机，在常温下加压固化2小时后再送入大开档单层压机加压卸夹具。堆积式加压固化工艺的主要缺点是：1、加压固化时间太长，通常需要2个多小时，生产效率低；2、堆积式加压固化使板垛的上下层受力不均，造成上下层石膏刨花板的厚度偏差大，给石膏刨花板作为墙体材料使用带来了一定的困难；3、工艺过程复杂，需用多套专用夹具，体积庞大，占用过多的生产场地；4、无法生产空心石膏刨花板。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有石膏刨花板生产工艺的缺点，提供两种石膏刨花板生产新工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：第一种石膏刨花板生产新工艺，其材料组份包括石膏，刨花，水和缓凝剂，其工艺步骤包括：材料的搅拌、铺装成型、单张板坯加压固化、干燥，所述的加压固化温度范围为30℃-60℃。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：第二种石膏刨花板生产新工艺，其材料组份包括石膏，刨花，水和缓凝剂，其工艺步骤包括：材料的搅拌、挤压成型固化、锯切、干燥，所述的挤压成型固化温度范围为30℃-60℃。
本发明是在对石膏刨花板的缓凝机理的深入研究和实验的基础上提出的。经实验和研究发现：石膏固化时会释放一定的热量，其放热温度随缓凝剂添加量的增加而有所降低，因刨花的加入而有所降低，在石膏刨花板受压时而有所降低；同时，其到达放热温度峰值的时间也相应延迟。参见图1、图2和表1。这说明缓凝剂在延缓石膏固化的同时使其放热的能力下降，刨花会吸收石膏固化时所释放的热量，在石膏刨花板受压固化过程中，石膏的放热能力下降，而放热能力下降也意味着固化过程的延长。因此，本发明考虑在对石膏刨花板加压固化时给以适当的温度补偿，促进石膏的固化，缩短其加压固化时间，这就是石膏刨花板采用新的热压工艺的理论依据。
实践证明，在石膏刨花板加压时给以适当的温度(30℃-60℃)条件，既可缩短其加压固化时间，又可使其具有较高的物理力学性能。
本发明第一种石膏刨花板生产新工艺具有以下优点及效果：可以采用多层压机单张热压，工艺简化，生产设备简单，不需要专用夹具，生产场地减小，生产效率高，加压固化时间大为缩短，由2个多小时缩短到20-30分钟，单张板坯加压固化受力均匀，所得石膏刨花板的厚度偏差小，性能达到或超过现有技术的相关指标，参见图3和表2。
本发明第二种石膏刨花板生产新工艺具有以下优点及效果：连续挤压，工艺更加简化，生产设备更加简单，生产效率高，挤压成型固化时间大为缩短，由2个多小时缩短到20-30分钟，使用不同的空心模具可以生产出多种空心结构的石膏刨花板，解决了现有生产工艺不能生产各种空心石膏刨花板的难题，所得石膏刨花板的厚度均匀，性能指标参见表3。
附图说明
图1为在室温条件下不加缓凝剂和分别加0.025％，0.05％，0.1柠檬酸缓凝剂后，石膏固化时的放热温度和时间的示意图。从图中可以看出石膏固化时的放热温度随缓凝剂添加量的增加而有所降低，没有加缓凝剂的石膏最高放热温度可达50℃和较短的放热时间60分钟，随着柠檬酸添加量的增加放热温度降低，放热时间被延长，放热温度降到了约43-40℃。
图2为在室温条件下不加缓凝剂和添加了0.025％，0.05％，0.1柠檬酸缓凝剂后，含有木材刨花的石膏固化时的放热温度和时间的示意图。从图中可以看出，刨花会吸收石膏的放热量，使石膏的放热温度降低。在石膏中加入木材刨花，没有加缓凝剂的石膏与刨花的放热温度为43.7℃，加缓凝剂的放热温度降到39-36.55℃，从试验数据中可得出，图2与图1有相同的趋势即随着柠檬酸的添加量的增加石膏固化时的放热温度被降低。
图3为加压时间和温度与石膏刨花板静曲强度的关系示意图。从图中可以看出：石膏刨花板在30℃-40℃温度条件下加压固化半小时，其静曲强度值达到并超过常温下加压固化2小时板的静曲强度值。
具体实施方式
下面结合实施例和有关图、表对本发明进行详细描述。但本发明不限于所给出的例子。
本发明第一种石膏刨花板生产新工艺具体步骤如下：
(1)、按木膏比0.4，水膏比0.35，板名义密度1.2g/cm3，缓凝剂柠檬酸(化学纯)添加量为0.05％(以石膏用量为基准)称量原料石膏粉、马尾松刨花、柠檬酸和水；
(2)、先将加有柠檬酸的水和刨花搅拌均匀，再混合石膏搅拌，然后将搅拌好的混合物用手工铺装成30×30×10mm的板坯；
(3)、将单张板坯放入压机，在其下面放一垫板，压机对石膏刨花板施加的压力为3.0MPa，热压温度范围30℃-60℃，加压固化的时间大于等于20分钟，进行2h(小时，下同)-0.5h的分组试验；可以将板坯单张地放入多层压机的每一层中同时加压，提高生产效率；也可以将由垫板隔开的两张板坯放入压机的同一层中加压，进一步提高生产效率；
(4)、将加压固化好的石膏刨花板放入烘箱中烘24h，调节烘箱温度为45℃；
(5)、将烘好的石膏刨花板取出，放在室温条件下养生一个星期，测定石膏刨花板的各项性能。
本发明给出第一种石膏刨花板生产新工艺的5个实施例，参见表4。
本发明第二种石膏刨花板生产新工艺具体步骤如下：
(1)、按木膏比0.4，水膏比0.35，板名义密度1.2g/cm3，缓凝剂柠檬酸(化学纯)添加量为0.05％(以石膏用量为基准)称量原料石膏粉、马尾松刨花、柠檬酸和水；
(2)、先将加有柠檬酸的水和刨花搅拌均匀，再混合石膏搅拌，然后将搅拌好的混合物用挤压机挤压成型固化为带状石膏刨花板，带状板宽度小于1.5m，厚度范围为15-30mm，锯切成一定规格的板，挤压成型固化温度范围为30℃-60℃，时间大于等于20分钟，实施例中进行1h-0.5h的分组试验；利用空心模压板可以挤压出空心的石膏刨花板，改变空心模压板的形状，可以挤压出各种空心形状的石膏刨花板；
(3)、将锯切好的石膏刨花板放入烘箱中烘24h，调节烘箱温度为45℃；
(4)、将烘好的石膏刨花板取出，放在室温条件下养生一个星期，测定石膏刨花板的性能。
本发明给出第二种石膏刨花板生产新工艺的7个实施例，如表5所示。
本发明两种新工艺生产的石膏刨花板具有较好的物理力学性能，参照有关国家和行业标准，测试结果分别见表6和表3。
关于表1的说明：表1为石膏刨花板在加压时石膏的放热温度。表1显示加压过程中没有加缓凝剂的石膏的放热最高温度仅为24.8℃，加缓凝剂的放热最高温度约27℃。说明在加压过程中石膏的放热量被散发到空气中，试验证明石膏在固化中加适量的热量有助于提高石膏的固化强度，因此热压固化后的石膏刨花板具有较好的强度。
关于表2的说明：表2为石膏刨花板在不同温度和加压条件下的性能，在30℃-50℃温度条件下，加压半小时，石膏刨花板能达到常温加压2小时的性能。
关于表3的说明：表3为本发明第二种工艺7个实施例在不同温度和挤压时间制成的石膏刨花板的物理力学性能，由表3中可以看出，挤压成型固化时的温度为30℃-40℃时石膏刨花板的性能参数值最高，挤压时间为半小时的石膏刨花板的性能参数与1小时的性能参数差不多。
关于表6的说明：表6为本发明第一种工艺5个实施例制成的石膏刨花板的物理力学性能，由表6中可以看出，加压固化时的温度为30℃-40℃时石膏刨花板的性能参数值最高，加压时间为半小时的石膏刨花板的性能参数能达到常温下加压2个小时的性能参数。
表1石膏刨花板在加压时石膏的放热温度
表2石膏刨花板在不同温度和加压条件下的性能
表3本发明第二种工艺7个实施例在不同温度和挤压时间制成的石膏刨花板的物理力学性能
| 温度时间 | 内结合强度MPa | 静曲强度MPa | 弹性模量MPa | 吸水厚度膨胀率％ |
| 30℃1h | 0.28 | 4.79 | 1910 | 2.87 |
| 30℃(0.5h) | 0.27 | 4.65 | 1771 | 2.43 |
| 40℃1h | 0.30 | 5.53 | 2102 | 2.44 |
| 40℃(0.5h) | 0.30 | 5.75 | 1917 | 2.19 |
| 50℃1h | 0.29 | 4.88 | 2045 | 2.18 |
| 50℃(0.5h) | 0.28 | 4.24 | 1842 | 2.03 |
| 60℃(0.5h) | 0.26 | 4.01 | 1752 | 2.83 |
表4 本发明第一种工艺的5个实施例
| 指标 | 例1 | 例2 | 例3 | 例4 | 例5 |
| 木膏比 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| 水膏比 | 0.35 | 0.35 | 0.35 | 0.35 | 0.35 |
| 缓凝剂(％) | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 |
| 加压温度(℃) | 常温 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| 加压时间(h) | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| 0.5 | 0.5 | 0.5 |
表5 本发明第二种工艺的7个实施例
| 指标 | 例1 | 例2 | 例3 | 例4 | 例5 | 例6 | 例7 |
| 木膏比 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.3 | 0.3 | 0.4 | 0.4 |
| 水膏比 | 0.35 | 0.40 | 0.40 | 0.35 | 0.35 | 0.35 | 0.35 |
| 缓凝剂(％) | 0.05 | 0.75 | 0.75 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 |
| 加压温度(℃) | 30 | 30 | 40 | 40 | 50 | 50 | 60 |
| 加压时间(h) | 1 | 0.5 | 1 | 0.5 | 1 | 0.5 | 0.5 |
表6 本发明第一种工艺制成的石膏刨花板的物理力学性能
| 温度(℃) | 常温 | 30 | 40 | ||||
| 时间(h) | 2 | 2 | 1 | 0.5 | 2 | 1 | 0.5 |
| 内结合强度(MPa) | 0.43 | 0.46 | 0.45 | 0.43 | 0.44 | 0.47 | 0.44 |
| 静曲强度(MPa) | 5.40 | 6.24 | 5.45 | 5.55 | 5.66 | 6.03 | 5.75 |
| 弹性模量(MPa) | 2090 | 2106 | 2321 | 2094 | 2280 | 2348 | 2366 |
| 吸水厚度膨胀率(％) | 3.29 | 2.42 | 2.46 | 1.70 | 3.03 | 2.61 | 1.70 |
| 温度(℃) | 50 | 60 | |||
| 时间(h) | 2 | 1 | 0.5 | 2 | 1 |
| 内结合强度(MPa) | 0.43 | 0.43 | 0.41 | 0.38 | 0.27 |
| 静曲强度(MPa) | 5.44 | 5.30 | 4.75 | 4.67 | 3.40 |
| 弹性模量(MPa) | 2160 | 2628 | 2112 | 1478 | 1952 |
| 吸水厚度膨胀率(％) | 3.15 | 2.77 | 1.70 | 2.98 | 2.75 |
Claims (7)
1、石膏刨花板生产新工艺，其材料组份包括石膏，刨花，水和缓凝剂，其工艺步骤包括：材料的搅拌、铺装成型、单张板坯加压固化、干燥，所述的加压固化温度范围为30℃-60℃。
2、根据权利要求1所述的石膏刨花板生产新工艺，其特征是在加压固化步骤中将板坯单张地放入多层压机的每一层中同时加压。
3、根据权利要求1或2所述的石膏刨花板生产新工艺，其特征是在加压固化步骤中将由垫板隔开的两张板坯放入压机的同一层中加压。
4、根据权利要求1所述的石膏刨花板生产新工艺，其特征是进行加压固化的时间大于等于20分钟。
5、石膏刨花板生产新工艺，其材料组份包括石膏，刨花，水和缓凝剂，其工艺步骤包括：材料的搅拌、挤压成型固化、锯切、干燥，所述的挤压成型固化温度范围为30℃-60℃。
6、根据权利要求5所述的石膏刨花板生产新工艺，其特征是在挤压成型固化步骤中利用空心模压板挤压出空心结构的石膏刨花板板带。
7、根据权利要5所述的石膏刨花板生产新工艺，其特征是进行挤压成型固化的时间大于等于20分钟。
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