本发明涉及一种用于生产人造木板的方法。此外，本发明涉及通过本发明的方法可获得的人造木板。
背景技术：
：通常，人造木板，也称为刨花板(particleboard)或纤维板，是由木材颗粒如木屑、锯木厂刨花、锯屑和纤维如大麻、洋麻、黄麻、谷物秸秆制造的工程板材产品。通常将这些木材颗粒压制并使用化学粘合剂粘合在一起。有几种类型的人造木板，板的密度不同；刨花板(低密度)、中密度纤维板(也称为MDF)和硬质板。这些木板，特别是MDF通常用于建筑和家具行业。制造木板的过程包括将纤维和粘合剂粘合在一起，并将它们压制成最终产品。首先将要使用的原材料研磨成颗粒或纤维，然后干燥颗粒。然后，将树脂或粘合剂喷涂到颗粒上以获得颗粒和粘合剂的混合物。粘合剂用于将颗粒粘合或“胶合”在一起以生产最终产品，即木板。接下来，将混合物制成片材，然后在20和30巴之间以及140和220℃之间的温度下压缩混合物。该过程使胶水(粘合剂)凝固和硬化并粘合材料的颗粒/纤维。最后，将板被冷却，并且可以修剪和打磨并准备好使用。粘合剂通常是热固性或热固化树脂，通常由有毒的甲醛制成。所使用的粘合剂类型在确定最终产品的特性方面起着重要作用。当考虑成本和易用性时，基于氨基甲醛的树脂的性能最佳。尿素酚醛树脂和尿素三聚氰胺树脂被用来提供耐湿性，增加三聚氰胺，提供增强的木板抗性。通常，在生产木板的过程中，由于成本低和它们赋予最终产品的有效的物理机械性能而将纤维与脲醛树脂(UF)和酚醛(PF)树脂粘合。例如，UF树脂由于其低成本和快速固化特性而主要用于MDF行业。在生产木板时使用UF和PF树脂的缺点是由于暴露于甲醛排放的健康影响以及与甲醛排放有关的潜在问题，因此使用这些树脂既不环保也不安全。PF树脂是更耐用且不会排放甲醛，但与UF树脂相比，使用PF树脂的成本更高，且PF树脂的固化速度比UF树脂慢得多。此外，甲醛基树脂来源于完全不可持续的石油化学产品工艺。目前的木板的缺点是它们很容易因湿气暴露而膨胀和变色。因此，木板不适用于在潮湿环境中的结构，并且很少在室外或在其中高湿度的地方使用。由于自然资源的有限可用性，快速的城市化造成传统建筑材料的短缺。另一方面，生产常规建筑材料所消耗的能源会污染空气、水和土地。为了满足对节能建筑材料的日益增长的需求，有必要采用符合成本效益，环保要求的“绿色”技术并再发展传统技术。考虑到上述情况，本领域需要一种用于生产高度耐用、低成本、环保人造木板的方法。该方法应优选地导致高质量人造木板的成本有效且无污染的生产，而无需使用额外的化学粘合剂。技术实现要素：本发明的目的以及其他目的是解决现有技术中的上述需求。本发明的目的以及其他目的由所附权利要求书中概述的本发明来满足。具体地，根据第一方面，根据本发明，通过一种用于生产人造木板的方法来满足上述目的以及其他目的，其中所述方法包括以下步骤：a)研磨含木质素植物材料以获得研磨的混合物；b)调节所述研磨的混合物以获得12％至25％、优选16％至25％的平衡含水量；c)均质化所述经调节的研磨的混合物；d)冷压步骤c中获得的均质化混合物以获得脆性板；e)热压所述脆性板以达到1.2至1.4g/cm3之间的密度来获得人造木板。本发明的人造木板由含木质素植物材料制成，其被认为是“绿色”原材料。这种材料的木质素含量以高水平天然存在于特定植物材料中。用于本发明的方法中的粘合剂是不加入甲醛或其他非天然化学粘合剂的纯天然产物。木质素是一类复杂的有机聚合物，是维管植物和藻类的支持组织中的主要组分。含木质素植物材料中的木质素在高压下加热时交联成热固性酚醛树脂。这允许在不添加粘合剂的情况下生产有机刨花板。植物材料的木质素部分中的苯酚分子具有足够的双共价键和相关的化学反应性以表现为热固性树脂，从而允许植物材料被热压成高质量的人造木板。人造木材的机械性能受木质素交联程度和材料密度控制。交联密度的程度取决于温度，热压期间的压力和人造木板生产过程中使用的研磨的混合物的含水量。交联度的增加将导致机械性能的增加。根据优选的实施方案，本发明涉及用于生产人造木板的方法，其中含木质素植物材料包含粒度小于5mm、优选小于2.5mm、更优选小于2mm的颗粒。根据另一个优选的实施方案，本发明涉及用于生产人造木板的方法，其中含木质素植物材料包含椰子壳木髓。椰子壳代表适于生产木板的好废料。椰子壳木髓中的木质素含量以高水平自然存在；木髓中的木质素含量在40％至50％之间，而纤维中的木质素含量在30％至35％之间。椰子壳木髓廉价、防蛀、耐真菌和腐烂、具有阻燃性、并且具有优异的隔热和隔声性能。椰子壳木髓具有较高的木质素和酚醛含量，并且可被热压成人造木板，其中在生产过程中不添加人造粘合剂。然后，壳髓内的天然存在的化学物质允许其被热压成无粘合剂的人造木板。根据又一优选的实施方案，本发明涉及用于生产人造木板的方法，其中含木质素植物材料包含小于6个月的新鲜植物材料。植物材料中特有的木质素对人造木板的固化起着重要作用。太干燥的原材料失去赋予最终板材热固性能的酚醛树脂性能。根据优选的实施方案，本发明涉及用于生产人造木板的方法，其中含木质素植物材料包含12％至25％之间、优选16％至25％之间的含水量。在生产人造木板期间，含水量具有多种效应。在约12％的含水量下的固化过程导致太干燥的板材，与含木质素植物材料的约16％的含水量下生产的板材相比具有更多的未固化材料。然而，含水量过高引起来自快速水分蒸发的起泡，并限制脆性板热压期间可达到的密度。这可能是由于脆性板中存在的过量水分导致的过度物理颗粒移位所致。另一方面，过低的含水量抑制了热压期间颗粒的粘塑性流动，由于反应分子之间缺乏接近性而导致密度受限制，从而导致较低的交联度。在含木质素植物材料中在16％至25％之间的含水量在最高密度、最佳弯曲模量和强度方面显示出最高质量的人造木板。原材料的含水量与选择的时间和要生产的厚度直接相关。高含水量确保更高的电导率，因此缩短样品达到设定温度所需的时间。然而，高湿度可能导致卸压期间发生蒸汽爆炸，并产生不均匀性，其最终影响材料的最终性能。根据另一个优选的实施方案，本发明涉及用于生产人造木板的方法，其中通过将水加入到研磨的混合物中来调节平衡含水量以获得平衡含水量。根据又一优选的实施方案，本发明涉及用于生产人造木板的方法，其中步骤e之后是在静态压力下将人造木板调节至少24小时以获得定形人造木板。在修整期间，木板容易因水吸收而引起变形。因此，在热压后直接使用水平静态载荷将木板保持在静态质量下。以这种方式，板变为形状稳定的。根据优选的实施方案，本发明涉及用于生产人造木板的方法，其中在步骤d中，当与冷压前的材料的厚度相比时，冷压所述均质化混合物以获得厚度为至少1:3，优选为至少1:4，更优选为至少1:5，最优选为至少1:6的脆性板。冷压前的均质化混合物具有0.1-0.25g/cm3、优选约0.2g/cm3的密度。在冷压后，脆性板具有0.3-0.6g/cm3、优选为0.35-0.45g/cm3的密度。根据与用于生产人造木板的方法有关的本发明，其中在总共至多1至4分钟/1mm的层厚度的所述脆性板下，优选在1至3分钟/1mm的层厚度的所述脆性板下，最优选在1.5至2分钟/1mm的层厚度的所述脆性板下进行步骤e。步骤的时间影响通过蒸发干燥其含水量的基质、反应完成所需的时间和材料均匀冷却的冷却时间之间的平衡。根据另一个优选的实施方案，本发明涉及一种方法，其中步骤e在140℃至220℃、优选150℃至200℃、更优选160℃至180℃之间的温度下进行。温度是热压中的重要变量，以实现颗粒的最佳流动和化学交联。脆性板的温度必须超过140℃才能发生交联；木质素在140℃以上反应(或固化)以与被木质素包围的有机化合物发生化学键合。然而，为了最小化热压时间并加快工艺速度，160℃至180℃的温度是优选的。使用高于220℃的温度存在由于起泡或烧焦而损坏人造木板的整理的风险。温度还影响木质素的粘度，降低粘度，使其有可能流过多孔介质并均匀地粘合到纤维。根据本发明涉及用于生产人造木板的方法，其中在120至170巴、优选130至160巴、最优选140至150巴的压力下进行步骤e。需要这种压力来将脆性板的颗粒保持足够接近以使苯酚分子可以粘合并“胶合”在一起。压力是木质素流动并填充所有空腔的主要驱动力，以及使木质素和基质密切接触。后两者有利于形成更多的交联点，因此形成材料的粘结和强度。选择的最佳压力是两种现象发挥重要作用的结果：第一种是必须流过增加压降的基质的非常窄的通道的木质素的高粘度；第二种是确保反应并因此确保最终产品的强度所需的木质素和纤维之间的短距离。根据另一个优选的实施方案，本发明涉及根据本发明的方法，其中将在步骤b中获得的所述经调节的研磨的混合物与其他木材样材料和/或添加剂和/或聚合物和/或水泥类组合物混合。为了获得改进的产品性能(例如，防水、耐火、防霉等，或不同的表面装饰，例如亚光或光泽外观)并开发甚至更可持续的产品，可将几种天然和化学添加剂加入到研磨的混合物中，例如小麦蛋白、大豆蛋白、乳酪蛋白、植物油、柠檬酸、糠醛、蜡、染料、润湿剂和/或脱模剂。根据第二方面，本发明涉及可通过本发明的方法获得的人造木板。根据本发明的又一个优选的实施方案，人造木板具有至少46N/mm2、优选至少47N/mm2的弯曲强度。从研磨的含木质素植物材料获得的颗粒混合物具有掺入到混合物中的短纤维。这些纤维影响人造木板的弯曲强度。弯曲刚度是含木质素植物材料的加工质量的最佳指标。根据本发明，人造木板具有12％至25％、优选16％至25％的含水量，并且根据欧洲标准EN317，根据本发明的人造木板由于在水溶液中浸泡24小时后的水分吸收具有至多13％的厚度膨胀、优选至多12％、更优选至多10％、最优选至多9％。人造木板具有高的抗吸水性。根据本发明的另一个优选的实施方案，人造木板具有至少1.8N/mm2、优选至少2.2N/mm2、更优选至少2.5N/mm2的内部粘结强度，并且人造木板包含至少25％至50％v/v的椰壳纤维粉(椰壳粉，coirdust)。当与高密度纤维板(HDF)(也称为硬质纤维板(Hb))相比时，本发明的人造木板具有改进的特性。本发明的人造木板符合欧洲标准EN622-2，属于以下类别：“用于承重和潮湿条件的硬质纤维板”(类型HB.HLA1)。根据本发明的又一个优选的实施方案，人造木板包含含有与其他木材样材料、添加剂和/或聚合物和/或水泥类组合物混合的含木质素植物材料的组合物。可以开发加入几种天然和化学添加剂如小麦蛋白、大豆蛋白、乳酪蛋白、植物油、柠檬酸和/或糠醛的本发明的人造木板以获得更好的产品性能和开发甚至更可持续的产品。本发明的人造木板可以包含各种其他化学品，包括蜡、染料、润湿剂、脱模剂以获得高度防水、防火、防虫等的产品。具体实施方式在以下实施例中将进一步详细描述本发明。实施例1研磨从印度尼西亚进口新鲜的椰子壳(小于6个月)。为了保持外壳的新鲜度，已将其存放在95％相对湿度(Rh)和28℃的空调房内的塑料袋中。之后，大约2kg的椰子壳被锯成较小的部分，并在三个不同的步骤(无筛，10mm筛，2mm筛)中用FRITSCH型号15.302/694研磨。最终的结果是以2mm筛分的纤维和粉的混合物。实施例2调节和含水量将研磨的椰子椰壳纤维在两种不同的气候室调节：根据研磨的椰子椰壳纤维的含水量，24℃下RH50％和20℃下RH65％，时间为5至12天。接下来，测定含水量，称重湿样品，在103℃的烘箱中干燥至少18小时，最后按照下式称重干样品：其中“mw”和“md”分别为湿重和干重。实施例3生产木板该过程包括以下步骤：1.椰壳纤维调节2.预压3.热压4.在静态压力下调节5.修整6.板调节1.椰壳纤维调节进行该步骤直至达到目标平衡含水量(EMC)。2.预压将调节的椰壳纤维装入模具中以达到1.35g/cm3的最终密度。在均匀铺开椰壳纤维之后，将模具用0.15吨/cm2压制1分钟。在这种情况下，将69.8g的椰壳纤维装入在22.5吨下的10×15cm的钢模具中1分钟。3.热压预压步骤的结果是称为“预先包装”的脆性板。将生产的“预先包装”放在两块1.6mm厚的铝板之间，并在170℃，22.5吨(0.15吨/cm2)下压制4分钟，包括加热时间。然后，将样品在压力机内冷却直至用热电偶测量内部温度为50℃。4.在静态压力下的第一次调节将生产的板在室温下在一定质量下调节过夜。5.修剪在第一次调节之后和第二次调节步骤之前进行样品的修剪以除去干燥未固化的材料。6.二次调节根据欧洲标准EN310，例如，将修剪的样品在65％RH和20℃下调节直至质量变化不超过0.01％，以获得定形产品。为了保持平整度，将样品放置在支撑物上并在它们的顶部放置质量。实施例4确定人造木板的物理机械性能在达到稳定重量后将样品切割成两个50×50mm的正方形和一个2×8mm的条。根据欧洲标准EN622-2测试生产的样品。该标准包括将人造木板与高密度纤维板(HDF)(也称为硬质纤维板(HB))进行比较所需的所有测试。下面提供了具体测试的列表。测试名称欧洲标准密度的测定EN322浸入水中24小时后的膨胀厚度EN317弯曲强度，弯曲模量EN310内部结合EN319煮沸测试后的内部结合EN319-EN1087-1表1.在人造木板上进行的根据欧洲标准的测试。结果：根据上述欧洲标准测试了11个人造木板样品。样品1至5、10和11具有16.4％的含水量，且样品6至9具有12％的含水量。密度根据欧洲标准EN322，在样品1、2、3、4、8、9、10和11上一式两份地进行密度测量。表3.人造木板样品的密度测量弯曲强度和弯曲模量根据欧洲标准EN310对所有样品进行弯曲强度和弯曲模量测试。表4.人造木板样品的弯曲强度和弯曲模量。内部结合和煮沸测试后的内部结合根据欧洲标准EN319和EN1087-1在样品1至4上进行内部结合和煮沸测试后的内部结合。样品强度(N/mm2)煮沸测试后的样品强度(N/mm2)1.12.611.22.032.11.692.21.643.12.153.21.214.13.964.21.59平均值2.601.61表5.人造木板样品的内部结合和在煮沸测试后的内部结合。浸入水中24小时后的厚度膨胀根据欧洲标准EN317对下列样品进行此项测试。样品重量(g)高度(mm)宽度(mm)厚度(mm)膨胀(％)8.111.7750.8850.943.41312.4％8.212.1050.8750.813.50512.6％9.111.8650.9850.823.41712.8％9.211.9650.7650.913.46512.5％10.111.4948.6449.843.4859.1％10.211.4849.4950.023.48211.1％11.111.2449.5150.243.38212.5％11.211.3249.6850.563.38212.6％表6.浸入水中后的厚度膨胀测量。当前第1页1 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