本發(fā)明涉及一種低密度低成本高強(qiáng)度的新型刨花板的制備方法,屬于建筑工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
木材類產(chǎn)品是國(guó)家建設(shè)和人民生活中的不可或缺的生產(chǎn)資料和生活資料,被廣泛運(yùn)用于工業(yè)包裝、建筑裝飾、家具制造以及國(guó)防建設(shè)等各個(gè)方面,而我國(guó)是一個(gè)森林資源匱乏的國(guó)家,對(duì)木材類產(chǎn)品需求潛在的市場(chǎng)巨大。在我國(guó)當(dāng)前絕大多數(shù)商品供過(guò)于求的狀況下,這種木材類產(chǎn)品卻是少數(shù)幾種嚴(yán)重短缺的產(chǎn)品,供需矛盾將會(huì)在當(dāng)前及今后較長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)存在。優(yōu)質(zhì)木材類產(chǎn)品供需矛盾突出的主要原因是木材消耗結(jié)構(gòu)不合理,木材綜合利用率低也是一個(gè)重要因素,據(jù)專家估計(jì),每提高1個(gè)百分點(diǎn)的綜合利用,可相當(dāng)于增加400000m3的木材。
在客觀存在且日益增長(zhǎng)的木材類產(chǎn)品需求的巨大壓力下,根據(jù)我國(guó)人造板工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,對(duì)于林木資源短缺的我國(guó),大力發(fā)展以人工林、速生豐產(chǎn)林、“三剩物”及“次小薪”材為原料的人造板工業(yè),特別是發(fā)展幾乎可以使用所有樹(shù)種的木材都能夠生產(chǎn)的高品質(zhì)刨花板,則是勢(shì)在必行。
刨花板是一種以小徑材、間伐材、木芯、板皮、枝椏材等為原料,沿著木紋方向刨切成一定幾何形狀的刨花,經(jīng)刨片、干燥、施膠、定向鋪裝、成型熱壓、鋸邊砂光等主要工序壓制而成的一種人造板。
傳統(tǒng)刨花板的干燥工藝是:通過(guò)熱油爐對(duì)導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱,導(dǎo)熱油通過(guò)管道在轉(zhuǎn)子式干燥機(jī)內(nèi)保持干燥溫度,在180—220℃下,對(duì)進(jìn)入干燥機(jī)內(nèi)的刨片進(jìn)行干燥,這種干燥方式不但能耗高,投資多,浪費(fèi)大,而且這種熱油干燥的方式通過(guò)干燥以后改變了木材的自然顏色,色澤發(fā)黃,所產(chǎn)板材的色澤并不美觀,刨片在干燥機(jī)內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)刨花的形態(tài)改變較大,容易導(dǎo)致刨花和設(shè)備之間產(chǎn)生摩擦,使刨花破碎,損失了木材的部分強(qiáng)度,所產(chǎn)板材的強(qiáng)度受到影響。再者,在200度左右的干燥過(guò)程中,通過(guò)摩擦,極易發(fā)生火患,這種因高溫干燥引起的火災(zāi)事故,在刨花板行業(yè)中時(shí)有發(fā)生,在使用單臺(tái)套熱油干燥機(jī)的企業(yè),因熱油溫度較高,火災(zāi)隱患更大。另外熱油爐產(chǎn)生的油煙和工作過(guò)程中泄露的導(dǎo)熱油對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染,影響較大。
傳統(tǒng)刨花板的制備過(guò)程中因?yàn)楣に噯?wèn)題,無(wú)法使用異氰酸酯膠,一般采用脲膠。異氰酸酯膠簡(jiǎn)稱MDI,屬于無(wú)醛膠的一種,因此固化后的板材不存在游離甲醛的問(wèn)題,檢測(cè)時(shí)測(cè)出的微量甲醛,屬于木材自身的,在生長(zhǎng)過(guò)程中的代謝物留存在木材內(nèi)部所致。但MDI粘度較大,初粘性差,不易施加,而且,價(jià)格昂貴,如果施膠量過(guò)大,成本沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。加之使用MDI時(shí),如按常規(guī)設(shè)置熱壓溫度,熱壓時(shí)間將近脲膠的2倍,生產(chǎn)效率較低。
現(xiàn)有刨花板的鋪裝方式多為氣流鋪裝,容易出現(xiàn)板面大刨花現(xiàn)象;現(xiàn)有刨花板的刨花制備采用環(huán)式刨片機(jī),刨花型態(tài)為顆粒狀、棒狀刨花;現(xiàn)有刨花板的形態(tài)較細(xì)小,芯層為棒狀刨花,所制板材易變性,握釘力差,強(qiáng)度較低,施膠量大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供了一種低密度低成本高強(qiáng)度的新型刨花板的制備方法;
本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種低密度低成本高強(qiáng)度的新型刨花板的制備方法,包括表面層、刨花層和芯層,所述刨花層的數(shù)目為兩個(gè),并分別設(shè)置在所述芯層的上下兩側(cè),所述表面層的數(shù)目為兩個(gè),并分別設(shè)置在所述的兩個(gè)刨花層的外側(cè),具體步驟包括:
(1)備料:通過(guò)長(zhǎng)材刨片機(jī)獲取長(zhǎng)度為90~130mm、寬度為5~30mm、厚度為0.5mm-2mm的長(zhǎng)窄薄刨花,并送入濕刨花料倉(cāng)貯存;
(2)干燥:通過(guò)95-98℃冷凝熱水將步驟(1)獲取的濕刨花干燥至含水率2%~4%;
由于干燥溫度低,干燥后的物料顏色不改變,保持原有木材顏色,板材的最終顏色比較自然靚麗。另外,由于是低溫干燥,沒(méi)有火災(zāi)隱患發(fā)生,且干燥后的刨花不容易折斷破碎,保持木材的強(qiáng)度,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,15mm規(guī)格厚的傳統(tǒng)刨花板的內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度為1.0,而通過(guò)步驟(2)的干燥方法干燥的同規(guī)格刨花板的強(qiáng)度則為1.4以上。將這種冷凝的工業(yè)廢水收集起來(lái),并加以循環(huán)利用,用熱水的余溫對(duì)刨花進(jìn)行干燥的方式是本發(fā)明中的一大亮點(diǎn),和現(xiàn)在的刨花板干燥方式截然不同。
(3)篩分:將步驟(2)干燥后的刨花篩分成表刨花、芯刨花、細(xì)刨花,表刨花的長(zhǎng)度為80—120mm,寬度為14—20mm,厚度為0.65mm;芯刨花的長(zhǎng)度為80—130mm,寬度為14—20mm,厚度為0.65mm;細(xì)刨花的長(zhǎng)度為20—40目,寬度為80—100目,厚度為80—100目;
(4)拌膠:分別對(duì)步驟(3)篩分出的表刨花、芯刨花、細(xì)刨花施膠,所述膠為異氰酸酯和VA固化劑的混合物,固化劑與異氰酸酯的質(zhì)量比的取值范圍為(1:1)—(6:1);
該膠的使用,使異氰酸酯的成本大大降低,而且提高了固化速度,提高了生產(chǎn)效率大于1.5倍。
(5)定向鋪裝:采用新型長(zhǎng)材刨片機(jī),將步驟(4)施膠后的表刨花、芯刨花、細(xì)刨花縱橫交錯(cuò)定向鋪裝,依次鋪裝芯層下的表面層、芯層下的刨花層、芯層、芯層上的刨花層、芯層上的表面層;
新型刨花板的鋪裝是縱向和橫向交錯(cuò)鋪裝,非常有利于靜曲強(qiáng)度和彈性模量的提高。新型刨花板使用機(jī)械鋪裝,避免了板面大刨花現(xiàn)象的出現(xiàn)。新型刨花板為片狀形態(tài),長(zhǎng)寬比為6:1之上,所制板材靜曲強(qiáng)度高,不變形,握釘力大,易于加工鋸切。
(6)對(duì)步驟(5)定向鋪裝后的新型刨花板依次進(jìn)行板坯修邊、熱壓、齊邊橫截、翻板冷卻、規(guī)格裁板,得到符合要求的刨花板。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的,所述步驟(1),具體包括:
a、選取徑級(jí)大于8cm的楊木做原料;
樹(shù)種單一,不存在因樹(shù)種不同而產(chǎn)生的干燥溫度和干燥時(shí)間的差異,含水率穩(wěn)定,質(zhì)量穩(wěn)定。這類樹(shù)種的刨花在壓制板材時(shí)壓縮率大,膠合性能好,握釘力好,膠合強(qiáng)度高。不同樹(shù)種的密度、樹(shù)皮含量、ph值,刨花形態(tài)差異,這些差異都會(huì)影響到板材的力學(xué)性能,樹(shù)種單一,避免了因差異帶來(lái)的負(fù)面影響。在一定范圍內(nèi),刨花板的靜曲強(qiáng)度和彈性模量隨密度的增加而下降,而速生楊密度0.38g/cm3,密度低,靜曲強(qiáng)度和彈性模量較普通刨花板高很多,保證了刨花板質(zhì)量。
b、通過(guò)剝皮機(jī)對(duì)原料進(jìn)行剝皮;
c、通過(guò)新型長(zhǎng)材刨片機(jī),將步驟b得到的原料加工成長(zhǎng)度為90~130mm、寬度為5~30mm、厚度為0.5~2mm的長(zhǎng)窄薄刨花。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的,所述步驟(4)中,將膠霧化,噴施在表刨花、芯刨花、細(xì)刨花上,表刨花噴施量的取值范圍為1.5-1.6千克/立方米,芯刨花噴施量的取值范圍為2.5-2.7千克/立方米,細(xì)刨花噴施量的取值范圍為4.6-4.7千克/立方米。
進(jìn)一步優(yōu)選的,表刨花的噴施量為1.56千克/立方米,芯刨花的噴施量為2.6千克/立方米,細(xì)刨花的噴施量為4.68千克/立方米。
此處設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于,將膠通過(guò)霧化后施加,則能夠大大降低施膠量,降低生產(chǎn)成本。合理優(yōu)化異氰酸酯的使用方法,降低消耗,加速固化。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的,固化劑與異氰酸酯的質(zhì)量比的取值范圍為3:1。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的,所述步驟(5),具體步驟包括:
A、采用21根鉆石輥鋪裝頭鋪對(duì)細(xì)刨花鋪裝,得芯層下的表面層;
B、采用9個(gè)帶有內(nèi)齒狀的齒形圓盤鋪裝頭對(duì)表刨花進(jìn)行縱向定向鋪裝,得芯層下的刨花層;
C、采用具有6個(gè)鋪裝輥的鋪裝頭對(duì)芯刨花進(jìn)行橫向鋪裝,得芯層;
D、采用9個(gè)帶有內(nèi)齒狀的齒形圓盤鋪裝頭對(duì)表刨花進(jìn)行縱向定向鋪裝,得芯層上的刨花層;
E、采用21根鉆石輥鋪裝頭鋪對(duì)細(xì)刨花鋪裝,得芯層上的表面層,即得刨花板。
本發(fā)明的有益效果為:
1、本發(fā)明的刨花板是一種輕質(zhì)高強(qiáng)、成本更低的特種刨花板;新型板材板面平滑平整,便于貼面,可廣泛應(yīng)用于家具面板及家庭裝修,還可使用異氰酸酯膠生產(chǎn)無(wú)醛板材,作為刨花板及木工板和原生態(tài)實(shí)木板材的替代品。
2、本發(fā)明新型刨花板使用楊木廢單板及樹(shù)木枝椏材為主要原料,生產(chǎn)輕質(zhì)板材,板材密度為520-650kg/m3,比普通刨花板輕30%,性能大大優(yōu)于普通刨花板,節(jié)約大量木材,顯著降低生產(chǎn)成本,提升刨花板行業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力。
3、本發(fā)明的新型刨花板采用定向鋪裝、無(wú)醛MDI膠生產(chǎn),產(chǎn)品具有不含甲醛、輕質(zhì)高強(qiáng)、握釘力強(qiáng)、線膨系數(shù)小等優(yōu)良特性,力學(xué)性能、防水性能顯著高于實(shí)木。該產(chǎn)品成本低、強(qiáng)度高的優(yōu)勢(shì),可替代實(shí)木及膠合板,大量應(yīng)用于市場(chǎng)總?cè)萘繛?00萬(wàn)平方米/年的工業(yè)產(chǎn)品外包裝行業(yè)。在施膠工藝中添加防火、防水制劑的先進(jìn)技術(shù),使得該板材在軍事用途上能夠用于彈藥包裝(市場(chǎng)容量約80-100萬(wàn)m3/年)。優(yōu)異的力學(xué)性能和輕質(zhì)的特點(diǎn),使該產(chǎn)品大量用于集裝箱、高鐵、大型客車的底板鋪裝。新型刨花板無(wú)甲醛、低成本、高品質(zhì)的優(yōu)點(diǎn),可替代多種傳統(tǒng)板材產(chǎn)品,為國(guó)內(nèi)高端裝飾、家具等行業(yè)提供性價(jià)比更為突出、材質(zhì)更加優(yōu)良的板材選擇。
4、從原料使用,到生產(chǎn)過(guò)程,本發(fā)明將秉承生態(tài)環(huán)保理念,致力打造林業(yè)資源綜合利用的烘干。該系統(tǒng)可直接使用電廠發(fā)電冷凝水(約95℃)做為干燥熱能,不需使用鍋爐,使熱能利用率提升30%,大幅降低板材烘干的熱能成本,防止干燥過(guò)程中的火災(zāi)隱患,循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)模式,實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保生產(chǎn),積極適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)。
5、新型刨花板具有極高的尺寸穩(wěn)定性和強(qiáng)度,可在長(zhǎng)時(shí)間重負(fù)情況下保持不變形,而且密度和厚度均勻一致,具有極好的可加工性;新型刨花板防潮和表面防水性能好;新型刨花板適用于任何木材的黏結(jié)劑和油漆,因此可制作各種款式新穎和品位獨(dú)特的時(shí)尚家具,引領(lǐng)現(xiàn)代家具的流行趨勢(shì)。家具業(yè)的蓬勃發(fā)展必將給作為家具用材之一的新型刨花板市場(chǎng)帶來(lái)無(wú)限商機(jī)。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的一種低密度低成本高強(qiáng)度的新型刨花板的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明一種低密度低成本高強(qiáng)度的新型刨花板的制備方法的流程示意圖。
1、表面層,2、刨花層,3、芯層。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步限定,但不限于此。
實(shí)施例
一種低密度低成本高強(qiáng)度的新型刨花板的制備方法,如圖2所示,包括表面層1、刨花層2和芯層3,所述刨花層2的數(shù)目為兩個(gè),并分別設(shè)置在所述芯層3的上下兩側(cè),所述表面層1的數(shù)目為兩個(gè),并分別設(shè)置在所述的兩個(gè)刨花層2的外側(cè),如圖1所示,具體步驟包括:
(1)備料:通過(guò)長(zhǎng)材刨片機(jī)獲取長(zhǎng)度為90~130mm、寬度為5~30mm、厚度為0.5mm-2mm的長(zhǎng)窄薄薄刨花,并送入濕刨花料倉(cāng)貯存;
(2)干燥:通過(guò)95-98℃冷凝熱水將步驟(1)獲取的濕刨花干燥至含水率2%~4%;濕刨花被定量給料至由變頻器驅(qū)動(dòng)的螺旋上,進(jìn)而灑落在皮帶上。濕刨花在皮帶上被載運(yùn)通過(guò)干燥機(jī),通過(guò)強(qiáng)烈的熱交換被干燥。抽吸風(fēng)機(jī)抽吸周圍空氣通過(guò)熱交換機(jī),在這里空氣通過(guò)濕刨花皮帶前,被加熱升溫。風(fēng)機(jī)的風(fēng)量被集成在系統(tǒng)中,從而能夠通過(guò)采用的變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)熱交換機(jī)的有效能量。含水率測(cè)試儀安裝在出料口,測(cè)量含水率,并可以通過(guò)調(diào)節(jié)皮帶運(yùn)輸機(jī)的速度獲得所需含水率的干燥刨花。由于干燥溫度低,干燥后的物料顏色不改變,保持原有木材顏色,板材的最終顏色比較自然靚麗。另外,由于是低溫干燥,沒(méi)有火災(zāi)隱患發(fā)生,且干燥后的刨花不容易折斷破碎,保持木材的強(qiáng)度,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,15mm規(guī)格厚的傳統(tǒng)刨花板的內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度為1.0,而通過(guò)步驟(2)的干燥方法干燥的同規(guī)格新型刨花板的強(qiáng)度則為1.4以上。將這種冷凝的工業(yè)廢水收集起來(lái),并加以循環(huán)利用,用熱水的余溫對(duì)刨花進(jìn)行干燥的方式是本發(fā)明中的一大亮點(diǎn),和現(xiàn)在的刨花板干燥方式截然不同,顯著降低生產(chǎn)成本。
(3)篩分:將步驟(2)干燥后的刨花篩分成表刨花、芯刨花、細(xì)刨花,表刨花的長(zhǎng)度為80—120mm,寬度為14—20mm,厚度為0.65mm;芯刨花的長(zhǎng)度為80—130mm,寬度為14—20mm,厚度為0.65mm;細(xì)刨花的長(zhǎng)度為20—40目,寬度為80—100目,厚度為80—100目;
(4)拌膠:分別對(duì)步驟(3)篩分出的表刨花、芯刨花、細(xì)刨花施膠,所述膠為異氰酸酯和VA固化劑的混合物,固化劑與異氰酸酯的質(zhì)量比的取值范圍為(1:1)—(6:1);
該膠的使用,使異氰酸酯的成本大大降低,而且提高了固化速度,提高了生產(chǎn)效率大于1.5倍。
(5)定向鋪裝:采用定向鋪裝機(jī),將步驟(4)施膠后的表刨花、芯刨花、細(xì)刨花縱橫交錯(cuò)定向鋪裝,依次鋪裝芯層3下的表面層1、芯層3下的刨花層2、芯層3、芯層3上的刨花層2、芯層3上的表面層1;
新型刨花板的鋪裝是縱向和橫向交錯(cuò)鋪裝,非常有利于靜曲強(qiáng)度和彈性模量的提高。新型刨花板使用機(jī)械鋪裝,避免了板面大刨花現(xiàn)象的出現(xiàn)。新型刨花板為片狀形態(tài),長(zhǎng)寬比為6:1之上,所制板材靜曲強(qiáng)度高,不變形,握釘力大,易于加工鋸切。
(6)對(duì)步驟(5)定向鋪裝后的刨花板依次進(jìn)行板坯修邊、熱壓、齊邊橫截、翻板冷卻、規(guī)格裁板,得到符合要求的刨花板。
熱壓工段:連續(xù)式熱壓機(jī)以熱油為熱介質(zhì),熱壓的溫度、壓力和運(yùn)行速度均按事先給定的數(shù)據(jù)由自動(dòng)控制系統(tǒng)控制。通過(guò)壓機(jī)不同區(qū)段的連續(xù)熱壓(區(qū)段不同其壓力、溫度各異),板坯被壓成工藝要求的密度,同時(shí)膠粘劑固化而成為連續(xù)的毛板帶進(jìn)入下一工段。
壓制好的連續(xù)毛板帶經(jīng)縱向齊邊和雙對(duì)角鋸橫向截?cái)喑纱蠓姘?,?jīng)過(guò)測(cè)厚和稱重,不合格板坯剔除出生產(chǎn)線,合格板進(jìn)入冷卻翻板機(jī)冷卻到一定溫度后進(jìn)入裁板鋸鋸割成規(guī)定幅面的成品板,然后由堆垛機(jī)堆垛。成品板經(jīng)檢驗(yàn)、分等、包裝后由叉車送往成品庫(kù)貯存或外銷。齊邊橫截、規(guī)格裁板的粉塵通過(guò)一套氣力吸塵裝置,收集到廢料倉(cāng)內(nèi),送往導(dǎo)熱油爐作燃料。
步驟(1),具體包括:
a、選取徑級(jí)大于8cm的楊木做原料;
樹(shù)種單一,不存在因樹(shù)種不同而產(chǎn)生的干燥溫度和干燥時(shí)間的差異,含水率穩(wěn)定,質(zhì)量穩(wěn)定。這類樹(shù)種的刨花在壓制板材時(shí)壓縮率大,膠合性能好,握釘力好,膠合強(qiáng)度高。不同樹(shù)種的密度、樹(shù)皮含量、ph值,刨花形態(tài)差異,這些差異都會(huì)影響到板材的力學(xué)性能,樹(shù)種單一,避免了因差異帶來(lái)的負(fù)面影響。在一定范圍內(nèi),刨花板的靜曲強(qiáng)度和彈性模量隨密度的增加而下降,而速生楊密度0.38g/cm3,密度低,靜曲強(qiáng)度和彈性模量較普通刨花板高很多,保證了刨花板質(zhì)量。
b、通過(guò)剝皮機(jī)對(duì)原料進(jìn)行剝皮;
c、通過(guò)新型長(zhǎng)材刨片機(jī),將步驟b得到的原料加工成長(zhǎng)度為90~130mm、寬度為5~30mm、厚度為0.5~2mm的長(zhǎng)窄薄刨花。
所述步驟(4)中,將膠霧化,噴施在表刨花、芯刨花、細(xì)刨花上,表刨花的噴施量為1.56千克/立方米,芯刨花的噴施量為2.6千克/立方米,細(xì)刨花的噴施量為4.68千克/立方米。
此處設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于,將膠通過(guò)霧化后施加,則能夠大大降低施膠量,降低生產(chǎn)成本。合理優(yōu)化異氰酸酯的使用方法,降低消耗,加速固化。
所述步驟(5),具體步驟包括:
A、采用21根鉆石輥鋪裝頭鋪對(duì)細(xì)刨花鋪裝,得芯層3下的表面層1;
B、采用9個(gè)帶有內(nèi)齒狀的齒形圓盤鋪裝頭對(duì)表刨花進(jìn)行縱向定向鋪裝,得芯層3下的刨花層2;
C、采用具有6個(gè)鋪裝輥的鋪裝頭對(duì)芯刨花進(jìn)行橫向鋪裝,得芯層3;
D、采用9個(gè)帶有內(nèi)齒狀的齒形圓盤鋪裝頭對(duì)表刨花進(jìn)行縱向定向鋪裝,得芯層3上的刨花層2;
E、采用21根鉆石輥鋪裝頭鋪對(duì)細(xì)刨花鋪裝,得芯層3上的表面層1,即得刨花板。
通過(guò)實(shí)施例制備的新型刨花板與現(xiàn)有的幾種板材相比,各項(xiàng)參數(shù)值如表1所示:
表1
新型刨花板主要用于室內(nèi)裝修,高檔家具制作,具有強(qiáng)度高,厚度均勻,穩(wěn)定性好,握釘力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)遠(yuǎn)高于普通刨花板。未來(lái)的重點(diǎn)發(fā)展方向:無(wú)醛系列的地板基材、裝飾板、門芯板、防火板。高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)板具有耐水,防腐功能。用于建筑行業(yè),建材、集裝箱底板,箱貨車廂板等。