专利名称：一种植物纤维复合人造板及其生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工业或民用复合板材，更具体地说，本发明涉及一种采用植物秸杆与塑料进行复合制得的人造板及其生产工艺。
背景技术：
采用农业、林业、工业下脚料中的木质、非木质植物纤维作为原料生产复合人造板，在目前全球环境质量下降、森林面积减少、天然资源助逐步受到破坏的今天，具有越来越重大的意义。但是，现有的废弃天然植物纤维的再生利用技术中，由于处理技术较为粗放、简陋，对各项原料和工艺指标控制不严，导致产品质量不尽如人意，难以在工业和民用中大量推广应用，从而影响到废弃天然植物纤维的经济效益和产业化运行，最终还是阻碍了其对于循环经济和环境保护应起到的重要作用，导致废弃的木质、非木质植物纤维(如稻糠，稻草，秸秆，果壳粉等)仍然被大量焚烧处理，既浪费了有用的自然资源，又加大了空气环境的污染。
有专利号为95105921.1的发明专利供开了“一种复合人造板的生产工艺”，其利用非单板型人造板生产工艺和设备生产植物纤维—塑料复合人造板产品，其工艺流程为塑料原料制备-植物纤维原料制备-表面处理-干燥-与制备好的塑料原料混合-铺装-热压-冷压-成品，其采用的表面处理剂主要成分是酚醛树脂和硅烷偶联剂。具称该技术优点为通过对植物纤维原料表面进行处理解决了塑料与植物纤维这两种性质完全不同的组分的界面结合问题，省去了植物纤维材料与塑料复合需要的高温高压挤压捏合的工艺和设备，简化了生产工艺，提高了木塑复合材料的生产能力，降低了生产成本和能源消耗；其产品外观保留了木质人造板的一切特征。经表面处理后其抗热蠕变能力有较大提高。
但是，上述技术中表面处理剂的酚醛树脂仍然可能散发甲醛有害物，此外对塑料原料的粗放利用也会造成产品质量问题。
发明内容
针对现有技术的上述缺点，本发明的目的是要提供一种植物纤维复合人造板及其生产工艺，其具有如下优点有效的解决了木质纤维及塑料树脂的界面结合问题，复合人造板制品的综合性能大幅提高。
为此，本发明的技术解决方案之一是一种植物纤维复合人造板，其组份包括植物纤维、塑料和添加剂，而所述复合人造板中各组份的比例如下植物纤维35-69％，热塑性塑料30-60％，添加剂1-5％；所述添加剂包括偶联剂。
本发明植物纤维复合人造板，采用了特色性的组份添加比例，摈弃不分热固性/热塑性塑料的混用式粗放配料、选用较为单一的热塑性塑料作为原料，采用偶联剂作为主要添加剂，使得植物纤维复合人造板的刚度及弹性模量提高。
实验证明本发明成品可以耐摄氏70度高温不会变型，零下20度低温不会龟裂；较红衫木硬度高1.7倍，较一般合成三夹板硬2.5倍，产品浸泡膨胀率(30天)＜2％，螺钉握裹力为合成三夹板的1.5倍；而且具有一定的耐酸碱腐蚀能力，易于清洁处理，还可以避免因长期使用或清洁困难导致的有害细菌的滋长/侵蚀。
本发明具体结构改进还包括所述植物纤维为农业、林业、工业下脚料中的木质和/或非木质植物纤维，所述植物纤维的粒度范围为60目～150目。所用植物纤维包括枝桠、废屑、稻糠、稻草、各种秸秆、果壳粉等；将这些植物秸秆类原料切割粉碎成为较为均匀的纤维粒料，有利于进行工业复合生产，增加和稳定最终产品的机械强度。
所述添加剂还包括增塑剂、润滑剂、防菌剂其中一种或一种以上。其中，防菌剂则视情况添加，以求保持复合材料的外观完美，防菌剂的添加和选型综合考虑纤维粉种类、添加量、使用环境、产品含水量而定，例如采用硼酸锌可以防腐，但不能用于防藻类。
所述偶联剂为异氰酸盐、过氧化异丙苯、铝酸酯、酞酸酯类、硅烷偶联剂，、马来酸酐改性聚丙剂、乙烯-丙烯酸酯其中一种或一种以上。由于植物纤维具有较强吸水性而具有很强极性即强疏水性，塑料与植物纤维之间相容性差，界面粘结力很小，而偶联剂能使塑料与植物纤维表面间产生强力的表面结合力，还能降低植物纤维的吸水性，提高植物纤维与塑料的相容性及分散性。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。增塑剂的加入，如可在PVC/纤维粉复合材料中起到降低加工温度、减少纤维粉分解和发烟等作用，而增塑剂的添加量根据复合板材的拉伸强度和断裂伸长率的需要而确定。
所述润滑剂为硬脂酸锌，乙撑双脂肪酸酰胺、聚酯蜡、硬脂酸、硬脂酸铅、聚乙烯蜡、石蜡、氧化聚乙烯蜡其中一种或一种以上。高填充量植物纤维粉在熔融的热塑性塑料中分散效果差，常以某种聚集状态存在，使得熔体流动性差，挤出成型困难，加入润滑剂等表面处理剂可改善流动性、利于挤出成型等加工。
作为优选实施例，所述复合人造板中各组份的比例如下植物纤维55-58％，热塑性塑料40-42％，添加剂2-3％。
相应地，本发明的另一技术解决方案是一种植物纤维复合人造板生产工艺，包括如下步骤植物原料的粉碎、干燥，然后加入热塑性塑料粉末和添加剂、融熔混配、造粒、热压挤出、模具制坯、板坯加压冷却、切割定型，而所述热塑性塑料为如下塑料的新料或再生塑料其中一种或一种以上高密度聚乙稀、聚丙稀、聚氯乙稀；所述热压挤出条件控制为温度160-190度，压力90-120KG/CM2，挤出时间3-20分；所述板坯的加压冷却条件控制为温度小于20度，压力90-120KG/CM2，持续时间1-10分。本发明的工艺参数结合添加的物料尤其是塑料的理化特性，因此，工艺合理性及科学性提高，产品质量得到提升。
所述干燥步骤控制将植物纤维粉料的水份含量降至2～0.2％。干燥步骤在融熔混配、挤出步骤之前，就将植物纤维粉料的水分含量降到最低，使得后续各种添加剂的作用得到更有效发挥、减少浪费和副作用。
所述植物纤维的粒度范围控制在60目～150目。
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
具体实施例方式
实施例1，植物原料粉碎、干燥植物纤维原料为木质或非木质植物原料，粉碎成100目之细粉，再经干燥程序将含水份降低至1％，得到制备好的纤维粉料。
塑料制备将原始塑料粉PVC加入一定比例的添加剂异氰酸盐、邻苯二甲酸二丁酯等。
融熔混配、造粒将植物纤维粉料与经制备的塑料粉料在普通搅拌机中常温常压下均匀混合，塑料加入量为成品总重量的50％左右；经造粒过程备用。
热压挤出进入热压挤出机，经模具定型，其挤出工艺条件为温度175℃，压力100kg/cm2，时间10分钟；加压冷却挤出后的板坯进行冷却加压，冷却工艺条件为温度＜20℃、压力110kg/cm2，时间6分钟。
冷却后即得制品。
实施例2，
植物原料粉碎、干燥植物纤维原料为木质或非木质植物原料，粉碎成120目之细粉，再经干燥程序将含水份降低至0.3％，得到制备好的纤维粉料。
塑料制备将原始塑料粉PE加入一定比例的添加剂酞酸酯类、邻苯二甲酸二丁酯、硬脂酸锌等。
融熔混配、造粒将植物纤维粉料与经制备的塑料粉料在普通搅拌机中常温常压下均匀混合，塑料加入量为成品总重量的40％左右；经造粒过程备用。
热压挤出进入热压挤出机，经模具定型，其挤出工艺条件为温度165℃，压力120kg/cm2，时间20分钟；加压冷却挤出后的板坯进行冷却加压，冷却工艺条件为温度＜20℃、压力950kg/cm2，时间10分钟。
冷却后即得制品。
权利要求
1.一种植物纤维复合人造板，其组份包括植物纤维、塑料和添加剂，其特征在于所述复合人造板中各组份的比例如下植物纤维35-69％，热塑性塑料30-60％，添加剂1-5％；所述添加剂包括偶联剂。
2.如权利要求1所述植物纤维复合人造板，其特征在于所述植物纤维为农业、林业、工业下脚料中的木质和/或非木质植物纤维，所述植物纤维的粒度范围为60目～150目。
3.如权利要求1或2所述植物纤维复合人造板，其特征在于所述添加剂还包括增塑剂、润滑剂、防菌剂其中一种或一种以上。
4.如权利要求1或2所述植物纤维复合人造板，其特征在于所述偶联剂为异氰酸盐、过氧化异丙苯、铝酸酯、酞酸酯类、硅烷偶联剂，、马来酸酐改性聚丙剂、乙烯-丙烯酸酯其中一种或一种以上。
5.如权利要求3所述植物纤维复合人造板，其特征在于所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。
6.如权利要求3所述植物纤维复合人造板，其特征在于所述润滑剂为硬脂酸锌，乙撑双脂肪酸酰胺、聚酯蜡、硬脂酸、硬脂酸铅、聚乙烯蜡、石蜡、氧化聚乙烯蜡其中一种或一种以上。
7.如权利要求1或2所述植物纤维复合人造板，其特征在于所述复合人造板中各组份的比例如下植物纤维55-58％，热塑性塑料40-42％，添加剂2-3％。
8.一种如权利要求1-7之一所述植物纤维复合人造板的生产工艺，包括如下步骤植物原料的粉碎、干燥，然后加入热塑性塑料粉末和添加剂、融熔混配、造粒、热压挤出、模具制坯、板坯加压冷却、切割定型，其特征在于所述热塑性塑料为如下塑料的新料或再生塑料其中一种或一种以上高密度聚乙稀、聚丙稀、聚氯乙稀；所述热压挤出条件控制为温度160-190度，压力90-120KG/CM2，挤出时间3-20分；所述板坯的加压冷却条件控制为温度小于20度，压力90-120KG/CM2，持续时间1-10分。
9.如权利要求8所述植物纤维复合人造板的生产工艺，其特征在于所述干燥步骤控制将植物纤维粉料的水份含量降至2～0.2％。
10.如权利要求8所述植物纤维复合人造板的生产工艺，其特征在于所述植物纤维的粒度范围控制在60目～150目。
全文摘要
本发明涉及一种植物纤维复合人造板，其组份包括植物纤维、塑料和添加剂，而所述复合人造板中各组份的比例如下植物纤维35－69％，热塑性塑料30－60％，添加剂1－5％；所述添加剂包括偶联剂。本发明提供一种植物纤维复合人造板及其生产工艺，其具有如下优点有效的解决了木质纤维及塑料树脂的界面结合问题，复合人造板制品的综合性能大幅提高。
文档编号B27N3/28GK1966225SQ20061006275
公开日2007年5月23日 申请日期2006年9月21日 优先权日2006年9月21日
发明者陳正中 申请人:陳正中