一种基于水镁石纤维增强的高密度纤维板及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及木质材料深加工技术领域，特别是一种基于水镁石纤维增强的高密度纤维板及其制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，我国中、高密度纤维板业发展非常迅速，原来的硬质纤维板已逐步被中高密度纤维板所取代。中纤板企业对木材原料的依赖性很大，木材原料成本占到生产成本的45%左右，木材原料紧缺已经严重影响到了纤维板的生产。就中高密度纤维板生产的要求而言，为10年以上，竹子的再生周期也在3-5年，而农作物秸杆的再生周期为I年或者不到I年，从资源的利用效率来说，农作物的秸杆最有利。我国是农业大国，具有丰富的农作物秸杆资源，但是目前我国秸杆资源的利用率仅为33%，其余大部分秸杆被作为废弃物焚烧掉或是仅作为燃料，不仅造成了自然资源的浪费，而且加重环境污染。采用廉价的和可再生性强的农作物纤维代替木材原料，已经逐渐成为中、高密度纤维板发展的一个方向。但是以农作物为代表的草本植物纤维则短而细，在一定程度上限制了草纤维板的机械强度。草本植物茎杆有机溶剂抽出物的含量明显比木材原料的低，但主要成分是蜡质，伴以少量的高级脂肪酸、高级醇等，加上禾本科植物茎杆、叶片表皮细胞硅质化程度很高，秸杆表面的蜡质层和二氧化硅含量高，不利于胶黏剂的浸润，导致了传统的脲醛树脂对秸杆碎料的胶合不良。这就要求利用农作物秸杆等草本植物纤维制造高密度纤维板时，必须解决现有工艺中存在的传统胶黏剂胶合不良、耐水性差、强度差的缺陷。
[0003]酚醛树脂、脲醛树脂和三聚氰胺树脂胶黏剂是甲醛系列胶三种典型代表，使用三醛胶最突出的问题是游离甲醛释放。三醛胶系列人造板在生产及其产品使用的前3-15年中会不断释放出游离甲醛，严重危害人体健康。国内外对无甲醛密度板等人造板产品的需求日益高涨。生产实践中发现，水性聚氨酯胶黏剂等不含甲醛的胶黏剂应运而生，并且市场占有率越来越高，但是由于价格较高，利用其作为胶粘剂必然会带来密度纤维板的生产成本的增加，但是在采用农作物秸杆、木材边角料等原料的前提下能够节省一部分成分，这样既不会造成成本的增加，也会生产中安全环保的产品，值得在市场上推广。
[0004]随着高密度纤维板的不断发展，仅仅是强度、耐水性已经远远达不到市场发展的需求，这就要求不断的开发各种性能的板材，以满足市场的需求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种基于水镁石纤维增强的高密度纤维板及其制备方法。添加水镁石纤维，对产品具有增强、补强的作用，提高产品的强度。
[0006]为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施:
一种基于水镁石纤维增强的高密度纤维板，由下列重量份的原料制备制成:农作物秸杆42-45、木材边角料30-32、浓度为2%的氢氧化钠适量、硅烷偶联剂kh450 2-2.5、浓度为95%的乙醇66-70、乙二醇单硬脂酸酯1-2、水性聚氨酯胶黏剂7-8、乳化石蜡1.5-2、水适量、三氧化二铬2-3、水镁石纤维5-7、纯丙乳液1-2 ;
本发明所述一种基于水镁石纤维增强的高密度纤维板，由以下具体步骤制成:
(1)将农作物秸杆清洗后放入烘箱中烘至含水量为20%-30%，冷去后将其切成3-4厘米的小段，然后加入3倍量的浓度为2%的氢氧化钠，以60转/分的速度搅拌2-3小时后过滤，取滤渣水洗至中性，得农作物秸杆纤维；
(2)将木材边角料送入木材削片机中切成不规则的小木片，在155-165°C条件下用饱和蒸汽(压力为0.75MPa)对木片进行蒸煮，待木片软化后送入热磨机中，在同样的温度下，1200-1400转/分的搅拌速度作用下，磨成木纤维，与步骤(I)得到的农作物秸杆纤维混合得到混合纤维；
(3)将水镁石纤维粉碎成200目粉末，与三氧化二铬、乙二醇单硬脂酸酯、硅烷偶联剂kh450混合均匀后球磨30分钟，然后加入到浓度为95%的乙醇中，常温下搅拌形成混悬液，然后将混合纤维继续浸泡在混悬液中，20-30分钟后捞出，晾干后放在烘箱中，再85-95°C的条件下烘干，取出待其自然冷却后得到表面改性的混合纤维；
(4)首先将水性聚氨酯胶黏剂与乳化石蜡搅拌均匀，然后加入其余剩余成分，以200转/分的速度搅拌10-15分钟后制成混合浆料待用；将步骤(3)得到的表面改性的混合纤维经过混合搅拌器将纤维打散后加入一半量的混合浆料，充分搅拌均匀，然后将拌匀后的物料送入喷雾搅拌机中，继续喷入另一半混合浆料，即得热压前的混合纤维；
(5)将热压前的混合纤维均匀地铺装在满足工艺要求的板坯中，控制纤维板的厚度，在平板硫化机上先预压，然后经连续辊预压，得到预成型板坯，再将预成型板坯送入热压机进行热压成型(控制热压温度为180-210°C，成型压力为40kg/cm2，保压时间为3_4分钟)即得本发明产品。
[0007]本发明的有益效果是:本发明首先利用氢氧化钠浸泡农作物秸杆，能够降低秸杆表层的蜡质层，制成灰分含量低的秸杆纤维，再将秸杆纤维与木纤维混合后用三氧化二铬、水镁石纤维等通过一定的方法与硅烷偶联剂复配后处理，进一步的提高混合纤维的融合性、一致性，这样处理后的纤维与胶黏剂、防水剂能够紧密结合，不易分层，强度增强，质量稳定均一。
[0008]本发明采用大量的农作物秸杆与木材边角料替代木材，这样能够节约大量的木材资源，添加三氧化二铬与水镁石纤维等成分，复配后能够提高产品的强度、耐酸碱性；本发明制成的产品抗水性优异，抗折强度高，表面光洁，可用作木质复合地板的基材、门板、隔板、包装材料、装饰装修用材料等。
具体实施方案
[0009]下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
[0010]一种基于水镁石纤维增强的高密度纤维板，由下列重量份(公斤)的原料制备制成:农作物秸杆42、木材边角料30、浓度为2%的氢氧化钠适量、硅烷偶联剂kh450 2、浓度为95%的乙醇66、乙二醇单硬脂酸酯1、水性聚氨酯胶黏剂7、乳化石蜡1.5、水适量、三氧化二铬2、水镁石纤维5、纯丙乳液I ;
本发明所述一种基于水镁石纤维增强的高密度纤维板，由以下具体步骤制成:
(I)将农作物秸杆清洗后放入烘箱中烘至含水量为20%-30%，冷去后将其切成3-4厘米的小段，然后加入3倍量的浓度为2%的氢氧化钠，以60转/分的速度搅拌2小时后过滤，取滤渣水洗至中性，得农作物秸杆纤维；
(2)将木材边角料送入木材削片机中切成不规则的小木片，在155-165°C条件下用饱和蒸汽(压力为0.75MPa)对木片进行蒸煮，待木片软化后送入热磨机中，在同样的温度下，1200转/分的搅拌速度作用下，磨成木纤维，与步骤(I)得到的农作物秸杆纤维混合得到混合纤维；
(3)将水镁石纤维粉碎成200目粉末，与三氧化二铬、乙二醇单硬脂酸酯、硅烷偶联剂kh450混合均匀后球磨30分钟，然后加入到浓度为95%的乙醇中，常温下搅拌形成混悬液，然后将混合纤维继续浸泡在混悬液中，20分钟后捞出，晾干后放在烘箱中，再85-95°C的条件下烘干，取出待其自然冷却后得到表面改性的混合纤维；
(4)首先将水性聚氨酯胶黏剂与乳化石蜡搅拌均匀，然后加入其余剩余成分，以200转/分的速度搅拌10分钟后制成混合浆料待用；将步骤(3)得到的表面改性的混合纤维经过混合搅拌器将纤维打散后加入一半量的混合浆料，充分搅拌均匀，然后将拌匀后的物料送入喷雾搅拌机中，继续喷入另一半混合浆料，即得热压前的混合纤维；
(5)将热压前的混合纤维均匀地铺装在满足工艺要求的板坯中，控制纤维板的厚度，在平板硫化机上先预压，然后经连续辊预压，得到预成型板坯，再将预成型板坯送入热压机进行热压成型(控制热压温度为180-210°C，成型压力为40kg/cm2，保压时间为3分钟)即得本发明产品。
[0011]本发明厚度为12mm，热压后的产品在常温下冷却、锯截、存放2天后，经检测，本发明产品的性能测试结果满足:密度为0.921g/cm3，静曲强度为37.12MPa，内结合强度为0.893 MPa,弹性模量为3398 MPa,吸水厚度膨胀率为10.58%，甲醛释放量达到EO级环保标准。
【主权项】
1.一种基于水镁石纤维增强的高密度纤维板，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成:农作物秸杆42-45、木材边角料30-32、浓度为2%的氢氧化钠适量、硅烷偶联剂kh4502-2.5、浓度为95%的乙醇66-70、乙二醇单硬脂酸酯1_2、水性聚氨酯胶黏剂7_8、乳化石蜡1.5-2、水适量、三氧化二铬2-3、水镁石纤维5-7、纯丙乳液1-2。2.根据权利要求1所述一种基于水镁石纤维增强的高密度纤维板，其特征在于，由以下具体步骤制成: (1)将农作物秸杆清洗后放入烘箱中烘至含水量为20%-30%，冷去后将其切成3-4厘米的小段，然后加入3倍量的浓度为2%的氢氧化钠，以60转/分的速度搅拌2-3小时后过滤，取滤渣水洗至中性，得农作物秸杆纤维； (2)将木材边角料送入木材削片机中切成不规则的小木片，在155-165°C条件下用饱和蒸汽(压力为0.75MPa)对木片进行蒸煮，待木片软化后送入热磨机中，在同样的温度下，1200-1400转/分的搅拌速度作用下，磨成木纤维，与步骤(I)得到的农作物秸杆纤维混合得到混合纤维； (3)将水镁石纤维粉碎成200目粉末，与三氧化二铬、乙二醇单硬脂酸酯、硅烷偶联剂kh450混合均匀后球磨30分钟，然后加入到浓度为95%的乙醇中，常温下搅拌形成混悬液，然后将混合纤维继续浸泡在混悬液中，20-30分钟后捞出，晾干后放在烘箱中，再85-95°C的条件下烘干，取出待其自然冷却后得到表面改性的混合纤维； (4)首先将水性聚氨酯胶黏剂与乳化石蜡搅拌均匀，然后加入其余剩余成分，以200转/分的速度搅拌10-15分钟后制成混合浆料待用；将步骤(3)得到的表面改性的混合纤维经过混合搅拌器将纤维打散后加入一半量的混合浆料，充分搅拌均匀，然后将拌匀后的物料送入喷雾搅拌机中，继续喷入另一半混合浆料，即得热压前的混合纤维； (5)将热压前的混合纤维均匀地铺装在满足工艺要求的板坯中，控制纤维板的厚度，在平板硫化机上先预压，然后经连续辊预压，得到预成型板坯，再将预成型板坯送入热压机进行热压成型(控制热压温度为180-210°C，成型压力为40kg/cm2，保压时间为3_4分钟)即得本发明产品。
【专利摘要】本发明公开了一种基于水镁石纤维增强的高密度纤维板，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：农作物秸秆42-45、木材边角料30-32、浓度为2%的氢氧化钠适量、硅烷偶联剂kh450？2-2.5、浓度为95%的乙醇66-70、乙二醇单硬脂酸酯1-2、水性聚氨酯胶黏剂7-8、乳化石蜡1.5-2、水适量、三氧化二铬2-3、水镁石纤维5-7、纯丙乳液1-2；本发明采用大量的农作物秸秆与木材边角料替代木材，这样能够节约大量的木材资源，添加三氧化二铬与水镁石纤维等成分，复配后能够提高产品的强度、耐酸碱性；本发明制成的产品抗水性优异，抗折强度高，表面光洁，可用作木质复合地板的基材、门板、隔板、包装材料等。
【IPC分类】B27K3/52, B27N1/02, B27N3/12, B27N3/04
【公开号】CN105108874
【申请号】CN201510414404
【发明人】张友吉
【申请人】百仪家具有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月15日