一种低密度低成本高强度的新型刨花板的制备方法与流程

本发明涉及一种低密度低成本高强度的新型刨花板的制备方法，属于建筑工业技术领域。

背景技术：

木材类产品是国家建设和人民生活中的不可或缺的生产资料和生活资料，被广泛运用于工业包装、建筑装饰、家具制造以及国防建设等各个方面，而我国是一个森林资源匮乏的国家，对木材类产品需求潜在的市场巨大。在我国当前绝大多数商品供过于求的状况下，这种木材类产品却是少数几种严重短缺的产品，供需矛盾将会在当前及今后较长一段时期内存在。优质木材类产品供需矛盾突出的主要原因是木材消耗结构不合理，木材综合利用率低也是一个重要因素，据专家估计，每提高1个百分点的综合利用，可相当于增加400000m³的木材。

在客观存在且日益增长的木材类产品需求的巨大压力下，根据我国人造板工业发展现状，对于林木资源短缺的我国，大力发展以人工林、速生丰产林、“三剩物”及“次小薪”材为原料的人造板工业，特别是发展几乎可以使用所有树种的木材都能够生产的高品质刨花板，则是势在必行。

刨花板是一种以小径材、间伐材、木芯、板皮、枝桠材等为原料，沿着木纹方向刨切成一定几何形状的刨花，经刨片、干燥、施胶、定向铺装、成型热压、锯边砂光等主要工序压制而成的一种人造板。

传统刨花板的干燥工艺是：通过热油炉对导热油进行加热，导热油通过管道在转子式干燥机内保持干燥温度，在180—220℃下，对进入干燥机内的刨片进行干燥，这种干燥方式不但能耗高，投资多，浪费大，而且这种热油干燥的方式通过干燥以后改变了木材的自然颜色，色泽发黄，所产板材的色泽并不美观，刨片在干燥机内运转，对刨花的形态改变较大，容易导致刨花和设备之间产生摩擦，使刨花破碎，损失了木材的部分强度，所产板材的强度受到影响。再者，在200度左右的干燥过程中，通过摩擦，极易发生火患，这种因高温干燥引起的火灾事故，在刨花板行业中时有发生，在使用单台套热油干燥机的企业，因热油温度较高，火灾隐患更大。另外热油炉产生的油烟和工作过程中泄露的导热油对环境产生污染，影响较大。

传统刨花板的制备过程中因为工艺问题，无法使用异氰酸酯胶，一般采用脲胶。异氰酸酯胶简称MDI，属于无醛胶的一种，因此固化后的板材不存在游离甲醛的问题，检测时测出的微量甲醛，属于木材自身的，在生长过程中的代谢物留存在木材内部所致。但MDI粘度较大，初粘性差，不易施加，而且，价格昂贵，如果施胶量过大，成本没有优势。加之使用MDI时，如按常规设置热压温度，热压时间将近脲胶的2倍，生产效率较低。

现有刨花板的铺装方式多为气流铺装，容易出现板面大刨花现象；现有刨花板的刨花制备采用环式刨片机，刨花型态为颗粒状、棒状刨花；现有刨花板的形态较细小，芯层为棒状刨花，所制板材易变性，握钉力差，强度较低，施胶量大。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种低密度低成本高强度的新型刨花板的制备方法；

本发明的技术方案为：

一种低密度低成本高强度的新型刨花板的制备方法，包括表面层、刨花层和芯层，所述刨花层的数目为两个，并分别设置在所述芯层的上下两侧，所述表面层的数目为两个，并分别设置在所述的两个刨花层的外侧，具体步骤包括：

(1)备料：通过长材刨片机获取长度为90～130mm、宽度为5～30mm、厚度为0.5mm-2mm的长窄薄刨花，并送入湿刨花料仓贮存；

(2)干燥：通过95-98℃冷凝热水将步骤(1)获取的湿刨花干燥至含水率2％～4％；

由于干燥温度低，干燥后的物料颜色不改变，保持原有木材颜色，板材的最终颜色比较自然靓丽。另外，由于是低温干燥，没有火灾隐患发生，且干燥后的刨花不容易折断破碎，保持木材的强度，实验数据表明，15mm规格厚的传统刨花板的内结合强度为1.0，而通过步骤(2)的干燥方法干燥的同规格刨花板的强度则为1.4以上。将这种冷凝的工业废水收集起来，并加以循环利用，用热水的余温对刨花进行干燥的方式是本发明中的一大亮点，和现在的刨花板干燥方式截然不同。

(3)筛分：将步骤(2)干燥后的刨花筛分成表刨花、芯刨花、细刨花，表刨花的长度为80—120mm，宽度为14—20mm，厚度为0.65mm；芯刨花的长度为80—130mm，宽度为14—20mm，厚度为0.65mm；细刨花的长度为20—40目，宽度为80—100目，厚度为80—100目；

(4)拌胶：分别对步骤(3)筛分出的表刨花、芯刨花、细刨花施胶，所述胶为异氰酸酯和VA固化剂的混合物，固化剂与异氰酸酯的质量比的取值范围为(1:1)—(6:1)；

该胶的使用，使异氰酸酯的成本大大降低，而且提高了固化速度，提高了生产效率大于1.5倍。

(5)定向铺装：采用新型长材刨片机，将步骤(4)施胶后的表刨花、芯刨花、细刨花纵横交错定向铺装，依次铺装芯层下的表面层、芯层下的刨花层、芯层、芯层上的刨花层、芯层上的表面层；

新型刨花板的铺装是纵向和横向交错铺装，非常有利于静曲强度和弹性模量的提高。新型刨花板使用机械铺装，避免了板面大刨花现象的出现。新型刨花板为片状形态，长宽比为6:1之上，所制板材静曲强度高，不变形，握钉力大，易于加工锯切。

(6)对步骤(5)定向铺装后的新型刨花板依次进行板坯修边、热压、齐边横截、翻板冷却、规格裁板，得到符合要求的刨花板。

根据本发明优选的，所述步骤(1)，具体包括：

a、选取径级大于8cm的杨木做原料；

树种单一，不存在因树种不同而产生的干燥温度和干燥时间的差异，含水率稳定，质量稳定。这类树种的刨花在压制板材时压缩率大，胶合性能好，握钉力好，胶合强度高。不同树种的密度、树皮含量、ph值，刨花形态差异，这些差异都会影响到板材的力学性能，树种单一，避免了因差异带来的负面影响。在一定范围内，刨花板的静曲强度和弹性模量随密度的增加而下降，而速生杨密度0.38g/cm3，密度低，静曲强度和弹性模量较普通刨花板高很多，保证了刨花板质量。

b、通过剥皮机对原料进行剥皮；

c、通过新型长材刨片机，将步骤b得到的原料加工成长度为90～130mm、宽度为5～30mm、厚度为0.5～2mm的长窄薄刨花。

根据本发明优选的，所述步骤(4)中，将胶雾化，喷施在表刨花、芯刨花、细刨花上，表刨花喷施量的取值范围为1.5-1.6千克/立方米，芯刨花喷施量的取值范围为2.5-2.7千克/立方米，细刨花喷施量的取值范围为4.6-4.7千克/立方米。

进一步优选的，表刨花的喷施量为1.56千克/立方米，芯刨花的喷施量为2.6千克/立方米，细刨花的喷施量为4.68千克/立方米。

此处设计的优势在于，将胶通过雾化后施加，则能够大大降低施胶量，降低生产成本。合理优化异氰酸酯的使用方法，降低消耗，加速固化。

根据本发明优选的，固化剂与异氰酸酯的质量比的取值范围为3:1。

根据本发明优选的，所述步骤(5)，具体步骤包括：

A、采用21根钻石辊铺装头铺对细刨花铺装，得芯层下的表面层；

B、采用9个带有内齿状的齿形圆盘铺装头对表刨花进行纵向定向铺装，得芯层下的刨花层；

C、采用具有6个铺装輥的铺装头对芯刨花进行横向铺装，得芯层；

D、采用9个带有内齿状的齿形圆盘铺装头对表刨花进行纵向定向铺装，得芯层上的刨花层；

E、采用21根钻石辊铺装头铺对细刨花铺装，得芯层上的表面层，即得刨花板。

本发明的有益效果为：

1、本发明的刨花板是一种轻质高强、成本更低的特种刨花板；新型板材板面平滑平整，便于贴面，可广泛应用于家具面板及家庭装修，还可使用异氰酸酯胶生产无醛板材，作为刨花板及木工板和原生态实木板材的替代品。

2、本发明新型刨花板使用杨木废单板及树木枝桠材为主要原料，生产轻质板材，板材密度为520-650kg/m³，比普通刨花板轻30％，性能大大优于普通刨花板，节约大量木材，显著降低生产成本，提升刨花板行业整体竞争力。

3、本发明的新型刨花板采用定向铺装、无醛MDI胶生产，产品具有不含甲醛、轻质高强、握钉力强、线膨系数小等优良特性，力学性能、防水性能显著高于实木。该产品成本低、强度高的优势，可替代实木及胶合板，大量应用于市场总容量为600万平方米/年的工业产品外包装行业。在施胶工艺中添加防火、防水制剂的先进技术，使得该板材在军事用途上能够用于弹药包装(市场容量约80-100万m3/年)。优异的力学性能和轻质的特点，使该产品大量用于集装箱、高铁、大型客车的底板铺装。新型刨花板无甲醛、低成本、高品质的优点，可替代多种传统板材产品，为国内高端装饰、家具等行业提供性价比更为突出、材质更加优良的板材选择。

4、从原料使用，到生产过程，本发明将秉承生态环保理念，致力打造林业资源综合利用的烘干。该系统可直接使用电厂发电冷凝水(约95℃)做为干燥热能，不需使用锅炉，使热能利用率提升30％，大幅降低板材烘干的热能成本，防止干燥过程中的火灾隐患，循环经济产业模式，实现低碳环保生产，积极适应经济发展新常态。

5、新型刨花板具有极高的尺寸稳定性和强度，可在长时间重负情况下保持不变形，而且密度和厚度均匀一致，具有极好的可加工性；新型刨花板防潮和表面防水性能好；新型刨花板适用于任何木材的黏结剂和油漆，因此可制作各种款式新颖和品位独特的时尚家具，引领现代家具的流行趋势。家具业的蓬勃发展必将给作为家具用材之一的新型刨花板市场带来无限商机。

附图说明

图1是本发明的一种低密度低成本高强度的新型刨花板的结构示意图。

图2为本发明一种低密度低成本高强度的新型刨花板的制备方法的流程示意图。

1、表面层，2、刨花层，3、芯层。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。

实施例

一种低密度低成本高强度的新型刨花板的制备方法，如图2所示，包括表面层1、刨花层2和芯层3，所述刨花层2的数目为两个，并分别设置在所述芯层3的上下两侧，所述表面层1的数目为两个，并分别设置在所述的两个刨花层2的外侧，如图1所示，具体步骤包括：

(1)备料：通过长材刨片机获取长度为90～130mm、宽度为5～30mm、厚度为0.5mm-2mm的长窄薄薄刨花，并送入湿刨花料仓贮存；

(2)干燥：通过95-98℃冷凝热水将步骤(1)获取的湿刨花干燥至含水率2％～4％；湿刨花被定量给料至由变频器驱动的螺旋上，进而洒落在皮带上。湿刨花在皮带上被载运通过干燥机，通过强烈的热交换被干燥。抽吸风机抽吸周围空气通过热交换机，在这里空气通过湿刨花皮带前，被加热升温。风机的风量被集成在系统中，从而能够通过采用的变频器自动调节热交换机的有效能量。含水率测试仪安装在出料口，测量含水率，并可以通过调节皮带运输机的速度获得所需含水率的干燥刨花。由于干燥温度低，干燥后的物料颜色不改变，保持原有木材颜色，板材的最终颜色比较自然靓丽。另外，由于是低温干燥，没有火灾隐患发生，且干燥后的刨花不容易折断破碎，保持木材的强度，实验数据表明，15mm规格厚的传统刨花板的内结合强度为1.0，而通过步骤(2)的干燥方法干燥的同规格新型刨花板的强度则为1.4以上。将这种冷凝的工业废水收集起来，并加以循环利用，用热水的余温对刨花进行干燥的方式是本发明中的一大亮点，和现在的刨花板干燥方式截然不同，显著降低生产成本。

(3)筛分：将步骤(2)干燥后的刨花筛分成表刨花、芯刨花、细刨花，表刨花的长度为80—120mm，宽度为14—20mm，厚度为0.65mm；芯刨花的长度为80—130mm，宽度为14—20mm，厚度为0.65mm；细刨花的长度为20—40目，宽度为80—100目，厚度为80—100目；

(4)拌胶：分别对步骤(3)筛分出的表刨花、芯刨花、细刨花施胶，所述胶为异氰酸酯和VA固化剂的混合物，固化剂与异氰酸酯的质量比的取值范围为(1:1)—(6:1)；

该胶的使用，使异氰酸酯的成本大大降低，而且提高了固化速度，提高了生产效率大于1.5倍。

(5)定向铺装：采用定向铺装机，将步骤(4)施胶后的表刨花、芯刨花、细刨花纵横交错定向铺装，依次铺装芯层3下的表面层1、芯层3下的刨花层2、芯层3、芯层3上的刨花层2、芯层3上的表面层1；

新型刨花板的铺装是纵向和横向交错铺装，非常有利于静曲强度和弹性模量的提高。新型刨花板使用机械铺装，避免了板面大刨花现象的出现。新型刨花板为片状形态，长宽比为6:1之上，所制板材静曲强度高，不变形，握钉力大，易于加工锯切。

(6)对步骤(5)定向铺装后的刨花板依次进行板坯修边、热压、齐边横截、翻板冷却、规格裁板，得到符合要求的刨花板。

热压工段：连续式热压机以热油为热介质，热压的温度、压力和运行速度均按事先给定的数据由自动控制系统控制。通过压机不同区段的连续热压(区段不同其压力、温度各异)，板坯被压成工艺要求的密度，同时胶粘剂固化而成为连续的毛板带进入下一工段。

压制好的连续毛板带经纵向齐边和双对角锯横向截断成大幅面板，经过测厚和称重，不合格板坯剔除出生产线，合格板进入冷却翻板机冷却到一定温度后进入裁板锯锯割成规定幅面的成品板，然后由堆垛机堆垛。成品板经检验、分等、包装后由叉车送往成品库贮存或外销。齐边横截、规格裁板的粉尘通过一套气力吸尘装置，收集到废料仓内，送往导热油炉作燃料。

步骤(1)，具体包括：

a、选取径级大于8cm的杨木做原料；

树种单一，不存在因树种不同而产生的干燥温度和干燥时间的差异，含水率稳定，质量稳定。这类树种的刨花在压制板材时压缩率大，胶合性能好，握钉力好，胶合强度高。不同树种的密度、树皮含量、ph值，刨花形态差异，这些差异都会影响到板材的力学性能，树种单一，避免了因差异带来的负面影响。在一定范围内，刨花板的静曲强度和弹性模量随密度的增加而下降，而速生杨密度0.38g/cm3，密度低，静曲强度和弹性模量较普通刨花板高很多，保证了刨花板质量。

b、通过剥皮机对原料进行剥皮；

c、通过新型长材刨片机，将步骤b得到的原料加工成长度为90～130mm、宽度为5～30mm、厚度为0.5～2mm的长窄薄刨花。

所述步骤(4)中，将胶雾化，喷施在表刨花、芯刨花、细刨花上，表刨花的喷施量为1.56千克/立方米，芯刨花的喷施量为2.6千克/立方米，细刨花的喷施量为4.68千克/立方米。

此处设计的优势在于，将胶通过雾化后施加，则能够大大降低施胶量，降低生产成本。合理优化异氰酸酯的使用方法，降低消耗，加速固化。

所述步骤(5)，具体步骤包括：

A、采用21根钻石辊铺装头铺对细刨花铺装，得芯层3下的表面层1；

B、采用9个带有内齿状的齿形圆盘铺装头对表刨花进行纵向定向铺装，得芯层3下的刨花层2；

C、采用具有6个铺装輥的铺装头对芯刨花进行横向铺装，得芯层3；

D、采用9个带有内齿状的齿形圆盘铺装头对表刨花进行纵向定向铺装，得芯层3上的刨花层2；

E、采用21根钻石辊铺装头铺对细刨花铺装，得芯层3上的表面层1，即得刨花板。

通过实施例制备的新型刨花板与现有的几种板材相比，各项参数值如表1所示：

表1

新型刨花板主要用于室内装修，高档家具制作，具有强度高，厚度均匀，稳定性好，握钉力强等优点，各项力学性能指标远高于普通刨花板。未来的重点发展方向：无醛系列的地板基材、装饰板、门芯板、防火板。高强度结构板具有耐水，防腐功能。用于建筑行业，建材、集装箱底板，箱货车厢板等。